JP6850178B2 - エネルギー供給システム - Google Patents
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Description
前記ガスメータは、原燃料ガス流路を通して供給される原燃料ガスの流量を計測する流量計測部と、原燃料ガス流路を遮断するための遮断弁と、前記遮断弁を制御するためのメータ制御部とを備え、
前記燃料電池ユニットは、改質用水を供給するための水供給手段、原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給手段及び酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給手段と、前記水供給手段、前記原燃料ガス供給手段及び前記酸化剤ガス供給手段を制御するためのユニット制御部とを更に備え、
原燃料ガスの漏洩を検知するときには、前記ユニット制御部は、漏洩検知モード運転を設定し、前記漏洩検知モード運転が設定されると、前記ユニット制御部は、前記セルスタックの発電出力が最低出力となるように前記原燃料ガス供給手段及び前記酸化剤ガス供給手段を制御し、前記セルスタックの前記最低出力の状態において、前記ユニット制御部は前記原燃料ガス供給手段の作動を一時的に停止し、これにより、前記燃料処理装置への原燃料ガスの供給を停止し、前記漏洩検知モード運転の終了後、前記ユニット制御部は前記原燃料ガス供給手段を作動させて前記燃料処理装置への原燃料ガスの供給を再開することを特徴とする。
また、漏洩検知モード運転が設定されると、ユニット制御部はセルスタックの発電出力が最低出力(例えば、定格700Wの場合において例えば250W)となるように制御するので、原燃料ガスの供給を停止する際には、セルスタックの温度も幾分低く、原燃料ガスの供給流量も少ない運転状態とために、原燃料ガスの供給停止による影響を少なくすることができる。例えば、超音波式ガスメータでは、原燃料ガスの供給を約120秒間にわたって停止させるのみでよく、このような時間にわたってセルスタックへの原燃料ガスの送給を停止しても悪影響を与えることもない。
(c−v・cosθ)t2=d ・・・(2)
これら式(1)及び式(2)から流速vを求めると、次の式(3)、
v=(d/2cosθ){(1/t1)−(1/t2)} ・・・(3)
で表すことができる。
このガスメータ6では第1及び第2超音波センサ98,100をそれぞれ送波側として超音波パルスを1回ずつ送受波する動作が1組の動作になり、少なくとも1組の動作を行えば原燃料ガスの瞬時流量qを求めることができる。また、この瞬時流量qは間欠的に計測され、瞬時流量qを求めた時間間隔(例えば、2〜3秒)を演算した瞬時流量qに乗じることによって原燃料ガスの積算流量Qが求められる。このようにして求めた各時間間隔毎の積算流量Qを積算した値がガス流路92を通過した原燃料ガスの供給流量(原燃料ガスの使用量)となる。第1及び第2超音波センサ98,100を用いた計測方法の詳細については、特開2012−216412号公報を参照されたい。
4 原燃料ガス供給流路
6,6A,6B ガスメータ
10 セルスタック
8 燃料処理装置
40 空気ブロア(酸化剤ガスブロア)
58 燃料ガスブロア
97 超音波流量センサ
102,102A,102B メータ用コントローラ(メータ制御部)
122,122A ユニット用コントローラ(ユニット制御部)
144 平均流量演算手段
145 暫定判定手段
146 漏洩判定手段
148 積算カウンタ手段
162 運転停止信号生成手段
164 運転再開信号生成手段
166 リトライ信号生成手段
Claims (10)
- 原燃料ガスを水蒸気改質する燃料処理装置と水蒸気改質された原燃料ガス及び酸化剤ガスの酸化及び還元により発電するセルスタックとを備えた燃料電池ユニットと、原燃料ガス流路を通して前記燃料処理装置に供給される原燃料ガスの流量を計測するガスメータとを具備し、
前記ガスメータは、原燃料ガス流路を通して供給される原燃料ガスの流量を計測する流量計測部と、原燃料ガス流路を遮断するための遮断弁と、前記遮断弁を制御するためのメータ制御部とを備え、
前記燃料電池ユニットは、改質用水を供給するための水供給手段、原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給手段及び酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給手段と、前記水供給手段、前記原燃料ガス供給手段及び前記酸化剤ガス供給手段を制御するためのユニット制御部とを更に備え、
原燃料ガスの漏洩を検知するときには、前記ユニット制御部は、漏洩検知モード運転を設定し、前記漏洩検知モード運転が設定されると、前記ユニット制御部は、前記セルスタックの発電出力が最低出力となるように前記原燃料ガス供給手段及び前記酸化剤ガス供給手段を制御し、前記セルスタックの前記最低出力の状態において、前記ユニット制御部は前記原燃料ガス供給手段の作動を一時的に停止し、これにより、前記燃料処理装置への原燃料ガスの供給を停止し、前記漏洩検知モード運転の終了後、前記ユニット制御部は前記原燃料ガス供給手段を作動させて前記燃料処理装置への原燃料ガスの供給を再開することを特徴とするエネルギー供給システム。 - 前記ユニット制御部は、第1所定時間を計時する第1タイマ手段を含み、前記第1所定時間は、前記ガスメータの前記流量計測部により計測した計測流量に基づいて平均ガス流量を演算する平均流量測定時間であり、前記ユニット制御部が漏洩検知モード運転を設定すると、漏洩検知のための漏洩検知準備運転の後に前記第1タイマ手段が作動して計時を開始し、前記第1タイマ手段が前記第1所定時間を計時すると、前記ユニット制御部が前記漏洩検知モード運転を終了し、前記ユニット制御部は前記原燃料ガス供給手段を作動させて前記燃料処理装置への原燃料ガスの供給を再開することを特徴とする請求項1に記載のエネルギー供給システム。
- 前記漏洩検知モード運転が設定された後の前記漏洩検知準備運転においては、前記ユニット制御部は、前記酸化剤ガス供給手段を作動停止させて酸化剤ガスの供給を停止し、前記セルスタック内の酸化剤ガスが消費された後に、前記ユニット制御部は、前記原燃料ガス供給手段及び前記水供給手段を作動停止させて前記燃料処理装置への原燃料ガス及び改質用水の供給を停止し、その後前記第1タイマ手段が作動されることを特徴とする請求項2に記載のエネルギー供給システム。
- 前記ユニット制御部の前記第1タイマ手段は、前記第1所定時間よりも長い第2所定時間を計時し、前記第1タイマ手段が前記第2所定時間を計時する間に前記ユニット制御部は前記漏洩検知モード運転を少なくとも1回実行することを特徴とする請求項2又は3に記載のエネルギー供給システム。
- 前記ガスメータの前記メータ制御部は、漏洩の有無を判定するための漏洩判定手段と、平均ガス流量を演算する平均流量測定時間である第1所定時間及び漏洩の有無を判定する基準期間である第1所定期間を計時する第2タイマ手段と、前記第1所定時間において原燃料ガスの流量が漏洩基準値以下であることの回数をカウントする積算カウンタ手段とを含み、前記第2タイマ手段が前記第1所定期間を計時するまでに前記積算カウンタ手段が所定カウント値をカウントすると前記漏洩判定手段は漏洩なしと判定し、前記第2タイマ手段が前記第1所定期間を計時したときに前記積算カウンタ手段のカウント値が前記所定カウント値未満であると、前記漏洩判定手段は漏洩疑いありと判定することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のエネルギー供給システム。
- 前記ガスメータの前記メータ制御部及び前記燃料電池ユニットの前記ユニット制御部は、前記メータ制御部からの指令信号が前記ユニット制御部に送信される前記システム制御部を構成し、前記メータ制御部の前記第2タイマ手段は、前記第1所定期間よりも短い第2所定期間を計時し、前記第2タイマ手段が前記第2所定期間を計時したときに前記積算カウンタ手段のカウント値が前記所定カウント値未満である場合、前記ユニット制御部は、前記メータ制御部からの運転停止指令に基づいて、前記原燃料ガス供給手段、前記酸化剤ガス供給手段及び前記水供給手段を作動停止させて前記セルスタックの発電を停止し、前記セルスタックの運転停止状態において原燃料ガスの漏洩を検知することを特徴とする請求項5に記載のエネルギー供給システム。
- 前記ガスメータの前記メータ制御部は、前記漏洩検知モード運転のリトライを行うためのリトライ信号を生成するリトライ信号生成手段を含み、前記第2タイマ手段は前記第1所定時間よりも長い第2所定期間を計時し、前記第2所定時間の間において原燃料ガスの流量が漏洩基準値を越えているとして前記積算カウンタがカウントしないときには、前記リトライ信号生成手段は前記リトライ信号を生成し、次の前記第2所定時間内において前記漏洩検知モード運転及びそのリトライ運転が実行されることを特徴とする請求項6に記載のエネルギー供給システム。
- 前記ユニット制御部にて設定される前記漏洩検知モード運転の開始時刻は、前記ガスメータにて計測される原燃料ガスの流量に関する過去の原燃料ガス消費量データに基づき、単位時間当たりの原燃料ガスの消費量が将来における前記第2所定時間内で最も少なくなると予測される時刻に設定されることを特徴とする請求項4に記載のエネルギー供給システム。
- 前記ユニット制御部にて設定される前記漏洩検知モード運転の開始時刻は、熱源部において原燃料ガスが燃焼する燃焼回数に関する過去の燃焼回数データに基づき、前記熱源部での単位時間当たりの原燃料ガスの予測燃焼回数が将来における前記第2所定時間内で最も少なくなると予測される時刻に設定されることを特徴とする請求項4に記載のエネルギー供給システム。
- 前記ユニット制御部にて設定される前記漏洩検知モード運転の開始時刻は、前記燃料電池ユニットからの発電出力を消費する電力負荷の電力消費に関する過去の電力消費データに基づき、前記電力負荷での単位時間当たりの予測消費電力が前記第2所定時間内で最も少なくなると予測される時刻に設定されることを特徴とする請求項4に記載の原燃料ガスシステム。
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