JP7024380B2

JP7024380B2 - 燃料電池システム

Info

Publication number: JP7024380B2
Application number: JP2017244835A
Authority: JP
Inventors: 元彦薮谷
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2037-12-21
Also published as: JP2019114342A

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。

従来、この種の燃料電池システムにおいて、システムで用いられる流体の流量を計測するものが知られている。例えば、特許文献１には、燃料電池と、水蒸気改質により燃料を改質する改質器と、改質器を加熱するバーナ燃焼器と、バーナ燃焼器に空気を送る空気供給装置と、空気の供給流量を計測する流量計測器と、バーナ燃焼器による加熱温度を計測する温度計測器と、流量計測器の計測値（指示値）に基づいて空気供給装置を制御する制御装置と、を備える燃料電池システムが記載されている。この燃料電池システムでは、バーナ燃焼器の燃焼による加熱温度と、空気供給装置による空気の供給流量との対応関係に基づいて、温度計測器の計測値に対応する供給流量に近付くように流量計測器の計測値を補正することで、空気供給装置によって供給される空気の供給流量を精度よく調節するものとしている。

また、このような流体の流量を計測する計測器として、熱式流量センサを用いるものが知られている。例えば、特許文献２には、配管内の流体の温度を計測する第１の温度センサと、配管の温度を計測する第２の温度センサとを備え、第１および第２の温度センサにより計測される流体の温度と配管の温度との温度差に基づいて、熱式流量センサの計測値を補正するものとしている。

特開２０１０－２１８８８７号公報特開２００４－９３１８０号公報

ところで、上述したような燃料電池システムでは、特許文献１のように空気の供給流量を計測するものに限られず、改質器の水蒸気改質に必要とされる水の供給流量を計測するものもあり、その計測のために特許文献２のように熱式流量センサを用いることもある。しかしながら、特許文献２のように、第１および第２の温度センサにより計測される流体の温度と配管の温度との温度差に基づいて流量センサの計測値を補正するものでは、各温度センサの計測誤差が重なると流量センサの計測値の補正を精度よく行うことができない場合があり、その場合には水の流量制御を適切に行うことができなくなってしまう。

本発明は、燃料電池システムにおいて改質に必要とされる水の流量を熱式流量センサで精度よく計測して水の流量制御を適切に行うことを主目的とする。

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の燃料電池システムは、水素を含む改質ガスと酸素を含む酸化剤ガスとに基づいて発電する燃料電池を備える燃料電池システムであって、原燃料ガスを改質して前記改質ガスを生成する改質器と、前記改質器の改質に用いられる水を貯留する水タンクと、水配管を通して前記水タンク内の水を前記改質器側へ送る水ポンプと、前記水配管における前記水ポンプの下流側に設けられ前記水配管を通る水の流量を計測する熱式流量センサと、前記水配管における前記水ポンプと前記熱式流量センサとの間に設けられ前記水配管を通る水を一時的に貯留する金属製のバッファータンクと、前記熱式流量センサにより計測される水の流量に基づいて前記水ポンプを駆動制御する制御装置と、を備えることを要旨とする。

本発明の燃料電池システムでは、水タンク内の水を水ポンプにより水配管を通して改質器側へ送るものとなっており、水配管には、水ポンプの下流側に水の流量を計測する熱式流量センサが設けられ、水ポンプと熱式流量センサとの間に水を一時的に貯留する金属製のバッファータンクが設けられている。また、熱式流量センサにより計測される水の流量に基づいて水ポンプを駆動制御する。ここで、熱式流量センサでは、計測対象の流体である水を加熱した際の水の流れ方向に生じる温度分布を計測することで水の流量を計測している。このため、熱式流量センサの雰囲気温度と、計測対象の水の水温との乖離（温度差）が大きくなると、その温度の乖離の影響を受けて水の温度分布が変化して計測する流量の誤差が大きくなる場合がある。本発明では、金属製のバッファータンクに水を一時的に貯留することで、水温を雰囲気温度に近付けた状態で熱式流量センサにより水量を計測するから、雲域温度との乖離による計測誤差を抑えることができる。これにより、改質に必要とされる水の流量を熱式流量センサで精度よく計測して水の流量制御を適切に行うことができる。

本発明の燃料電池システムにおいて、前記バッファータンクは、前記水配管の延在方向に沿って筒状に延在するように形成されているものとしてもよい。こうすれば、水配管を配設するスペースに沿ってバッファータンクを効率よく配置することが可能となる。また、バッファータンクの表面積を大きくしてバッファータンク内に貯留されている水に周囲の熱が伝わりやすくすることができるから、雰囲気温度と、計測対象の水の水温との乖離をより抑制することができる。

この態様の本発明の燃料電池システムにおいて、前記バッファータンクは、軸方向が鉛直方向となるように設けられ、下側に水が流入する流入口が形成されると共に上側に水が流出する流出口が形成されるものとしてもよい。こうすれば、バッファータンク内に貯留されている間に温められた水が上側へ移動して流出口から流出することになる。このため、バッファータンク内に貯留されている間に温められて雰囲気温度との乖離が小さくなった水を流出させることができるから、水の流量をより精度よく計測することができる。

本発明の燃料電池システムにおいて、前記バッファータンクを加熱可能なヒータを備えるものとしてもよい。こうすれば、熱式流量センサの雰囲気温度と、計測対象の水の水温との乖離が大きい場合でも、ヒータでバッファータンクを加熱することにより温度の乖離を抑制することが可能となる。

この態様の本発明の燃料電池システムにおいて、前記バッファータンク内の水の温度を直接または間接に取得する水温取得部と、前記熱式流量センサの周囲の雰囲気温度を直接または間接に取得する雰囲気温度取得部と、を備え、前記制御装置は、前記水温取得部により取得される水の温度と、前記雰囲気温度取得部により取得される雰囲気温度との乖離が所定範囲内に収まるように前記ヒータの加熱を制御するものとしてもよい。こうすれば、熱式流量センサの計測誤差をより確実に抑えることができる。

燃料電池システム１０の構成の概略を示す構成図である。改質水供給装置５０の構成の概略を示す構成図である。変形例の改質水供給装置５０Ｂの構成の概略を示す構成図である。温度差解消制御の一例を示すフローチャートである。補機温度と雰囲気温度Ｔａの時間変化の一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態について説明する。

図１は燃料電池システム１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は改質水供給装置５０の構成の概略を示す構成図である。燃料電池システム１０は、図１に示すように、発電を行う発電ユニット２０や、発電ユニット２０からの熱により加熱された湯水を貯留する貯湯タンク８０、システム全体を制御する制御装置９０などを備え、これらが直方体状の燃料電池ケース１２に収容されている。なお、燃料電池システム１０は、発電ユニット２０により発電された電力を図示しない住宅の家電製品などに供給可能であり、貯湯タンク８０に貯留された湯水を図示しない住宅の浴槽などに供給可能である。

発電ユニット２０は、図１に示すように、発電モジュール３０と、原燃料ガス供給装置４０と、エア供給装置４５と、改質水供給装置５０と、排熱回収装置７０とを備える。

発電モジュール３０は、改質水を気化して水蒸気を生成する気化器３２と、天然ガスやＬＰガスなどの原燃料ガスを水蒸気改質により改質する改質器３４と、改質ガスと酸化剤ガスとの供給を受けて発電する燃料電池スタック３６などを有する。気化器３２と改質器３４と燃料電池スタック３６は、断熱性材料により形成された箱型のモジュールケース３１内に収容されている。モジュールケース３１内には、燃料電池スタック３６の起動や、気化器３２における水蒸気の生成、改質器３４における水蒸気改質反応に必要な熱を供給するために、燃料電池スタック３６を通過した燃料オフガス（アノードオフガス）と酸化剤オフガス（カソードオフガス）とを燃焼させる燃焼部３８が設けられている。

原燃料ガス供給装置４０は、ガス供給源１と気化器３２とを接続する原燃料ガス供給管４１を有する。原燃料ガス供給管４１には、ガス供給源１側から順に、ガス供給弁４２やガスポンプ４３、図示しない脱硫器などが設けられており、ガス供給弁４２を開弁した状態でガスポンプ４３を駆動することにより、ガス供給源１からの原燃料ガスを脱硫して気化器３２へ供給する。

エア供給装置４５は、外気と連通するフィルタ４７と燃料電池スタック３６とを接続するエア供給管４６を有する。エア供給管４６には、エアブロワ４８が設けられており、エアブロワ４８を駆動することにより、フィルタ４７を介して吸入したエアを燃料電池スタック３６へ供給する。

改質水供給装置５０は、改質水を貯蔵する改質水タンク５３と気化器３２とを接続する改質水供給管５１を有する。改質水タンク５３は、燃料電池ケース１２の底部に配置されており、改質水供給管５１は上下方向に延びるものとなっている。この改質水タンク５３には、改質水ポンプ５２が設けられており、改質水ポンプ５２を駆動することにより改質水タンク５３内の改質水を汲み上げて改質水供給管５１を介して気化器３２（改質器３４側）へ供給する。

また、改質水供給管５１には、図２に示すように、改質水ポンプ５２よりも下流側に改質水供給管５１を通る改質水の単位時間あたりの流量を計測する熱式流量センサ５４と、熱式流量センサ５４と改質水ポンプ５２との間に熱式流量センサ５４に隣接するように配置され改質水供給管５１を流れる改質水を一時的に貯留するバッファータンク５５とが設けられている。熱式流量センサ５４は、計測対象の流体に熱を供給しその熱によって流体の流れ方向に生じる温度分布に基づいて流体の流量を計測するものである。バッファータンク５５は、銅やステンレスなどの金属素材で外径よりも高さの大きな円筒状に形成されており、表面積を比較的大きくとることができるものとなっている。また、バッファータンク５５は、軸方向が改質水供給管５１の延在方向に沿って鉛直方向（上下方向）に延在するように配置されている。バッファータンク５５には、下端に改質水の流入口５５ａが設けられると共に上端に改質水の流出口５５ｂが設けられており、下端の流入口５５ａから改質水が流入し、一時的に貯留された後、上端の流出口５５ｂから流出する。バッファータンク５５は、流入した改質水が流出するまでに数十分程度かかる程度の容量、例えば燃料電池システム１０が定格出力で定常運転する際に改質水供給管５１を通る改質水が２０分～３０分程度以上貯留される容量となっている。熱式流量センサ５４は、バッファータンク５５に一時的に貯留されて流出口５５ｂから流出した改質水の流量を計測する。なお、発電モジュール３０（燃焼部３８）からの熱により熱式流量センサ５４の周囲の雰囲気温度は例えば６０度以上などの比較的高い温度となる場合がある。

排熱回収装置７０は、循環ポンプ７２の駆動により貯湯タンク８０の貯湯水を循環させる循環配管７１と、循環配管７１内の貯湯水と燃焼部３８からの燃焼排ガスとの間で熱交換を行う熱交換器７３とを有する。燃焼部３８からの燃焼排ガスは、熱交換により水蒸気成分が凝縮され、凝縮された水（凝縮水）が凝縮水供給管７４を介して改質水タンク５３に回収される。凝縮水供給管７４には図示しない水精製器が設けられており、水精製器により精製（浄化）された水が改質水タンク５３に回収される。また、残りの排気ガス（ガス成分）は、排気ガス排出管７５を介して外気へ排出される。

なお、本実施形態では、原燃料ガス供給装置４０やエア供給装置４５、改質水供給装置５０、排熱回収装置７０などの補機が図示しない補機室に収容されている。補機室には、室内の温度を計測する温度センサ９５が設けられている。温度センサ９５により計測された補機温度（補機室内温度）は、制御装置９０に入力される。

制御装置９０は、燃料電池システム１０に要求される要求電力により発電するように原燃料ガス供給装置４０とエア供給装置５０と改質水供給装置５５とを制御する。また、入力した要求電力によっては定格出力で定常運転するように運転制御される。具体的には、制御装置９０は、まず、上記要求電力と燃料電池スタック３６の発電電力との偏差に基づいてフィードバック制御により燃料電池スタック３６が出力すべき出力電流である電流指令を設定する。次に、設定した電流指令に基づいて目標ガス流量、目標エア流量および目標水量を設定する。そして、設定した目標ガス流量と、図示しない流量センサにより計測されるガス流量との偏差に基づくフィードバック制御により、必要な原燃料ガスが供給されるように原燃料ガス供給装置４０のガスポンプ４３を制御する。また、設定した目標エア流量と、図示しない流量センサにより計測されるエア流量との偏差に基づくフィードバック制御により、必要なエアが供給されるようにエア供給装置４５のエアブロワ４８を制御する。また、設定した目標水量と、熱式流量センサ５４により計測される水量との偏差に基づくフィードバック制御により、必要な改質水が供給されるように改質水供給装置５０の改質水ポンプ５２を制御する。

ここで、上述したように改質水の供給流量を熱式流量センサ５４を用いて測定しており、熱式流量センサ５４の雰囲気温度は、外気温度や燃料電池システム１０の運転状態による影響を受けて変動することになる。熱式流量センサ５４の雰囲気温度と、改質水供給管５１の改質水の水温との乖離（温度差）が大きくなると、計測対象の流体に熱を供給した際の流体の温度分布にも影響が及ぶ場合がある。その場合、熱式流量センサ５４の計測値と本来の流量との誤差（ずれ）が大きくなり、その誤差を含む計測流量に基づいて上述した改質水のフィードバック制御が行われるから、改質水を適切に供給することができなくなって発電モジュール３０の発電効率の低下などを招くことがある。これに対して、本実施形態では、改質水供給管５１にバッファータンク５５が設けられており、熱式流量センサ５４はバッファータンク５５に一時的に貯留された改質水の流量を計測する。改質水はバッファータンク５５に貯留されている間に雰囲気温度によって温められるため、熱式流量センサ５４の雰囲気温度と、改質水の水温との乖離を小さくすることができる。また、バッファータンク５５は、伝熱性の高い金属素材で構成されているため、バッファータンク５５に貯留されている改質水を雰囲気温度に近付け易くすることができる。これにより、温度の乖離に起因して熱式流量センサ５４の計測値に大きな計測誤差が生じるのを抑制して改質水ポンプ５２のフィードバック制御を適切に行うことができる。

以上説明した実施形態の燃料電池システム１０は、改質水タンク５３内の改質水を改質水ポンプ５２により改質水供給管５１を通して改質器３４側（気化器３２）へ送るものとなっており、改質水供給管５１には、改質水ポンプ５２の下流側に改質水の流量を計測する熱式流量センサ５４が設けられ、改質水ポンプ５２と熱式流量センサ５４との間にバッファータンク５５が設けられている。このバッファータンク５５に改質水を一時的に貯留することで、水温を熱式流量センサ５４の雰囲気温度に近付けた状態で、熱式流量センサ５４により改質水の水量を計測することができるから、雰囲気温度との乖離による計測誤差が過大となるのを抑えることができる。

また、バッファータンク５５は、改質水供給管５１の延在方向に沿って円筒状に延在するように形成されているから、バッファータンク５５を効率よく配置することができる。また、バッファータンク５５を円筒状として表面積を比較的大きくとることにより、バッファータンク５５の周囲の熱が改質水に伝わり易くして、熱式流量センサ５４の雰囲気温度と、改質水の水温との乖離をより抑制することができる。

また、バッファータンク５５は、軸方向が鉛直方向となるように設けられ、下側に改質水の流入口５５ａが形成されると共に上側に改質水の流出口５５ｂが形成されるから、貯留されている間に温められた改質水が上側へ移動して流出口５５ｂから流出することになる。このため、バッファータンク５５内に貯留されている間に雰囲気温度との乖離が小さくなった改質水の流量をより精度よく計測することができる。また、バッファータンク５５は、熱式流量センサ５４に隣接するように配置されているから、雰囲気温度との乖離が小さくなった状態を保ったまま改質水の流量を計測することができる。

実施形態では、バッファータンク５５が円筒状に形成されるものとしたが、これに限られず、断面多角形状などの円筒状以外の筒状に形成されるものなどとしてもよい。また、バッファータンク５５が軸方向が鉛直方向（上下方向）となるように配置され、下端に改質水の流入口５５ａが設けられると共に上端に改質水の流出口５５ｂが設けられるものとしたが、これに限られず、下側に流入口５５ａが設けられると共に上側に流出口５５ｂが設けられるものであればよい。あるいは、バッファータンク５５の軸方向が水平方向となるように配置されるものとして、水平方向の一端側に流入口が設けられると共に他端側に流出口が設けられるものなどとしてもよい。

実施形態では、バッファータンク５５が外径よりも高さが大きな筒状に形成されるものとしたが、これに限られず、外径と高さが略同じ大きさの筒状に形成されてもよいし、高さよりも外径が大きな筒状に形成されてもよい。あるいは、バッファータンク５５が筒状に形成されるものに限られず、改質水供給管５１を通る改質水を一時的に貯留可能であれば如何なる形状に形成されるものとしてもよい。

実施形態において、改質水ポンプ５２を例えばギヤポンプなどモータ駆動のポンプとし、ポンプモータの回転方向を切り替えることで正逆両方向に水を送出可能としてもよい。即ち、改質水ポンプ５２は、ポンプモータを正回転方向に駆動することにより改質水タンク５３内の改質水を改質器３４側へ向けて送ることができ、ポンプモータを逆回転方向に駆動することにより改質水供給管５１内の改質水を改質水タンク５３へ戻すことができる。また、燃料電池システム１０を停止する際に改質水ポンプ５２のポンプモータを逆回転方向に駆動することによりバッファータンク５５内の改質水を改質水タンク５３に容易に戻すことができるから、バッファータンク５５内の改質水の凍結防止などを行う必要がないものとすることができる。

実施形態では、バッファータンク５５内の改質水が雰囲気温度によって温められるものとしたが、これに限られるものではない。図３は変形例の改質水供給装置５０Ｂの構成の概略を示す構成図である。変形例の改質水供給装置５０Ｂは、実施形態と同じ構成に加えて、バッファータンク５５内の改質水の水温であるバッファータンク水温Ｔｗを計測する水温センサ５６と、バッファータンク５５を加熱可能なタンクヒータ５７とを備える。制御装置９０には、水温センサ５６により計測されたバッファータンク水温Ｔｗが入力される。また、制御装置９０は、タンクヒータ５７を制御してバッファータンク５５内の改質水を加熱させることにより、熱式流量センサ５４の雰囲気温度と、バッファータンク５５内の改質水の水温との乖離をより小さくすることができる。なお、改質水供給装置５０Ｂが改質水供給管５１を加熱するヒータを備える場合、そのヒータ（一部）をタンクヒータ５７と兼用して構成するものなどとしてもよい。

図４は温度差解消制御の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは制御装置９０により実行される。温度差解消制御が実行されると、制御装置９０は、まずバッファータンク水温Ｔｗと、熱式流量センサ５４の雰囲気温度Ｔａとを取得する（Ｓ１００）。ここで、図５は補機温度と雰囲気温度Ｔａの時間変化の一例を示す説明図であり、燃料電池システム１０の運転開始してからの時間と、補機温度および雰囲気温度Ｔａの変化を示す。なお、補機温度は、上述した温度センサ９５により計測される温度である。熱式流量センサ５４は、補機室内に配置される各補機よりも発電モジュール３０に近い位置に配置されるため、図示するように時間の経過と共に補機温度よりも高い温度まで上昇する。補機温度と雰囲気温度Ｔａとの温度差ΔＴは、運転開始から徐々に大きくなり、ある時間を過ぎると略一定で推移する。このため、制御装置９０は、燃料電池システム１０の運転時間と、補機温度と雰囲気温度Ｔａとの温度差ΔＴとの関係を予め求めて図示しないマップとして記憶部に記憶しておき、運転時間と温度センサ９５からの補機温度とに基づいて雰囲気温度Ｔａを取得することができる。なお、図５に示すように、雰囲気温度Ｔａと外気温との温度差を予め求めておくことにより、外気温センサにより計測される外気温から雰囲気温度Ｔａを取得するものなどとしてもよい。あるいは、熱式流量センサ５４の雰囲気温度Ｔａを計測するための専用の温度センサを設けておき、その温度センサから雰囲気温度Ｔａを直接取得するものなどとしてもよい。

こうしてバッファータンク水温Ｔｗと雰囲気温度Ｔａとを取得すると、制御装置９０は、雰囲気温度Ｔａをバッファータンク水温Ｔｗで除した温度比としての判定値が所定値α１を超えるか否かを判定する（Ｓ１１０）。所定値α１は、雰囲気温度Ｔａとバッファータンク水温Ｔｗとの乖離が大きいために熱式流量センサ５４の誤差が大きくなることを判定するための値として、例えば値１．２などに定められる。制御装置９０は、Ｓ１１０で判定値が所定値α１を超えないと判定するとＳ１００に戻り、判定値が所定値α１を超えると判定するとタンクヒータ５７をＯＮとしてバッファータンク５５を加熱する（Ｓ１２０）。これにより、バッファータンク５５内の改質水を加熱して、雰囲気温度Ｔａとバッファータンク水温Ｔｗとの乖離を速やかに小さくすることができる。続いて、制御装置９０は、Ｓ１００と同様にバッファータンク水温Ｔｗと雰囲気温度Ｔａとを取得し（Ｓ１３０）、雰囲気温度Ｔａをバッファータンク水温Ｔｗで除した判定値が所定値α２未満であるか否かを判定する（Ｓ１４０）。所定値α２は、雰囲気温度Ｔａとバッファータンク水温Ｔｗとの乖離が殆どなくなったことを判定するための値として、例えば値１．０などに定められる。制御装置９０は、Ｓ１４０で判定値が所定値α２未満でないと判定するとＳ１３０に戻り、判定値が所定値α２未満であると判定するとタンクヒータ５７をＯＦＦとしバッファータンク５５の加熱を終了して（Ｓ１５０）、Ｓ１００に戻る。このようにタンクヒータ５７の加熱を制御することにより、雰囲気温度Ｔａとバッファータンク水温Ｔｗとの乖離（温度比）を所定範囲内に保つことができるから、熱式流量センサ５４の計測誤差を抑えて改質水ポンプ５２のフィードバック制御をより安定して行うことができる。

この変形例では、バッファータンク５５内の改質水の水温であるバッファータンク水温Ｔｗを計測するための水温センサ５６を設けたが、これに限られず、バッファータンク５５内の改質水の水温を推定することなどにより間接的に取得するものなどとしてもよい。例えば、モジュールケース３１内の温度からバッファータンク５５内の改質水の水温を推定するものなどとしてもよい。

本実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。本実施形態では、燃料電池スタック３６が「燃料電池」に相当し、燃料電池システム１０が「燃料電池システム」に相当し、気化器３２が「気化器」に相当し、改質器３４が「改質器」に相当し、改質水タンク５３が「水タンク」に相当し、改質水供給管５１が「水配管」に相当し、改質水ポンプ５２が「水ポンプ」に相当し、熱式流量センサ５４が「熱式流量センサ」に相当し、バッファータンク５５が「バッファータンク」に相当し、制御装置９０が「制御装置」に相当する。流入口５５ａが「流入口」に相当し、流出口５５ｂが「流出口」に相当する。タンクヒータ５７が「ヒータ」に相当する。水温センサ５６からバッファータンク水温Ｔｗを取得する制御装置９０が「水温取得部」に相当し、温度センサ９５から雰囲気温度Ｔａを取得する制御装置９０が「雰囲気温度取得部」に相当する。

なお、本実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、本実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、本実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、燃料電池システムの製造産業などに利用可能である。

１ガス供給源、１０燃料電池システム、１２燃料電池ケース、２０発電ユニット、３０発電モジュール、３１モジュールケース、３２気化器、３４改質器、３６燃料電池スタック、３８燃焼部、４０原燃料ガス供給装置、４１原燃料ガス供給管、４２ガス供給弁、４３ガスポンプ、４５エア供給装置、４６エア供給管、４７フィルタ、４８エアブロワ、５０，５０Ｂ改質水供給装置、５１改質水供給管、５２改質水ポンプ、５３改質水タンク、５４流量センサ、５５バッファータンク、５５ａ流入口、５５ｂ流出口、５６水温センサ、５７タンクヒータ、７０排熱回収装置、７１循環配管、７２循環ポンプ、７３熱交換器、７４凝縮水供給管、７５排気ガス排出管、８０貯湯タンク、９０制御装置、９５温度センサ。

Claims

水素を含む改質ガスと酸素を含む酸化剤ガスとに基づいて発電する燃料電池を備える燃料電池システムであって、
原燃料ガスを改質して前記改質ガスを生成する改質器と、
前記改質器の改質に用いられる水を貯留する水タンクと、
水配管を通して前記水タンク内の水を前記改質器側へ送る水ポンプと、
前記水配管における前記水ポンプの下流側に設けられ前記水配管を通る水の流量を計測する熱式流量センサと、
前記水配管における前記水ポンプと前記熱式流量センサとの間に設けられ前記水配管を通る水を一時的に貯留する金属製のバッファータンクと、
前記熱式流量センサにより計測される水の流量に基づいて前記水ポンプを駆動制御する制御装置と、
前記バッファータンクを加熱可能なヒータと、
前記バッファータンク内の水の温度を直接または間接に取得する水温取得部と、
前記熱式流量センサの周囲の雰囲気温度を直接または間接に取得する雰囲気温度取得部と、
を備え、
前記制御装置は、前記水温取得部により取得される水の温度と、前記雰囲気温度取得部により取得される雰囲気温度との乖離が所定範囲内に収まるように前記ヒータの加熱を制御する燃料電池システム。
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記バッファータンクは、前記水配管の延在方向に沿って筒状に延在するように形成されている
燃料電池システム。
請求項２に記載の燃料電池システムであって、
前記バッファータンクは、軸方向が鉛直方向となるように設けられ、下側に水が流入する流入口が形成されると共に上側に水が流出する流出口が形成される
燃料電池システム。