JP7391808B2 - 燃料電池システム、及び、燃料電池システムの運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池システム、及び、燃料電池システムの運転方法に関するものである。

通常、一般家庭へガスを供給する配管に設置されるガスマイコンメータには、ガスの異常流出監視、感震、圧力監視、及び長時間使用監視という主たる監視機能に加え、ガス管の漏洩(特に、微量の漏洩）を検知する安全機能（「以下、微少漏洩検知機能」という）を搭載している。

微少漏洩検知機能では、ガスの供給が一定期間、例えば３０日間継続した場合に(警報カウンタがしきい値を超えた場合に）、警報を発令(警報ランプの点滅等）する。「継続」の定義としては、例えば、２０分以上の間隔を開けずにガスが流れていることとする。言い換えれば、２０分未満（例えば、１９分）の流動途絶は、「継続」と認識する。

ここで、燃料電池システムでは、他のガス消費機器とは異なり、発電を目的として、ガスを消費し続けることが、通常の仕様となっている。

このため、マイコンメータが適用されたガス配管設備に設置される燃料電池システムにおいては、上記微少漏洩検知機能が働かないように、３０日が経過する前に、一定の発電休止期間を設けるようにしている（特許文献１参照）。

しかしながら、燃料電池システムにおいて、発電を休止させると、起動・停止の回数が増加し、装置の耐久性低下が考えられる。そこで、特許文献２では、ガスマイコンメータの口火登録機能に着目し、所定の固定流量でのガスの供給継続が基準時間に達しない場合に、所定の固定流量運転モードで連続運転を行っている。

特開２００５－３５３２９２号公報 特許５５８０２３７号

ところで、燃料電池システムでは、運転に使用するガスの流量はノルマル流量で制御されている場合がある。一方、ガスマイコンメータで計測されるガス流量は、実体積流量である。外気変化（外気温、外気圧）によって、ガスマイコンメータで計測されるガス流量（実体積流量）が変化すると、燃料電池システムで使用制御されているガス流量との差が大きくなり、口火登録した流量内に収まらず、微少漏洩検知機能が作動することも起こりうる。

特許文献２では、固定流量範囲をどのように設定するかについての記載はない。また、固定流量範囲がノルマル流量で制御されている場合についての言及もない。特許文献２では、固定流量範囲内で運転したとしても、口火登録した流量内に収まらない場合は想定されていない。

本発明は、ガスマイコンメータの口火登録機能を用いて微少漏洩検知機能の異常判定を回避することが目的である。

本発明の請求項１に記載の燃料電池システムは、ガスマイコンメータを経由したガスを用いて運転され、発電運転に使用するガス流量をノルマル流量で制御された燃料電池ユニットと、予め前記ガスマイコンメータに登録された口火登録流量に対応する口火運転流量で、連続ガス検知時間の間、前記燃料電池ユニットの口火対応運転を実行する口火対応運転実行部と、前記口火対応運転実行部による前記口火対応運転を前記ガスマイコンメータの微少漏洩検知判定期間よりも短い間隔で実行し、且つ、予め設定された大気圧不安定期間内において、前記口火対応運転の実行頻度を、前記大気圧不安定期間外での連続した同日数期間内における前記口火対応運転の実行頻度よりも高くする、実行調整部と、を備えている。

請求項１に係る燃料電池システムは、燃料電池ユニット、口火対応運転実行部、実行調整部、を備えている。燃料電池ユニットは、ガスマイコンメータを経由したガスを用いて運転され、発電運転に使用するガス流量をノルマル流量で制御されている。口火対応運転実行部は、燃料電池ユニットの口火対応運転を実行する。口火対応運転は、予めガスマイコンメータに登録された口火登録流量に対応する口火運転流量で、連続ガス検知時間の間、燃料電池ユニットでの発電を行う運転である。

実行調整部は、口火対応運転の実行頻度を、大気圧不安定期間内において大気圧不安定期間外よりも高くする。また、口火対応運転実行部による口火対応運転は、ガスマイコンメータの微少漏洩検知判定期間よりも短い間隔で実行される。

このように、大気圧不安定期間内において、口火対応運転の実行頻度を高くすることにより、大気圧の条件が異なるタイミングで口火対応運転が行われる回数が増え、ガスマイコンメータに口火登録した流量内に収めることができる機会が増える。したがって、大気圧の変動があっても、消費ガスの流量を口火登録流量範囲内に納めることが容易になり、ガスマイコンメータの口火登録機能を用いて微少漏洩検知機能の異常判定を回避することができる。

本発明の請求項２に記載の燃料電池システムは、前記大気圧不安定期間は、１年の中で大気圧が１０１３ｈＰａの過去通過回数が少ない期間に設定される。

大気圧が１０１３ｈｐａであれば、ガスマイコンメータでの流量測定が体積流量により行われていても、ノルマル流量と同条件であるため、燃料電池ユニットで口火対応運転が実行された際に、消費ガスの流量を口火登録流量範囲内に納めることが容易になる。１年の中で大気圧が１０１３ｈＰａの過去通過回数が少ない期間では、口火対応運転を実施する頻度を高くすることで、大気圧１０１３ｈＰａ、その近辺大気圧時において、口火対応運転が実行される確率を高めることができる。

本発明の請求項３に記載の燃料電池システムは、前記口火登録流量を、前記燃料電池ユニット内の温度、外気温、外気圧、ガス温度、及びガス圧の少なくとも一つに基づいてノルマル流量へ近づく口火運転流量へ補正する補正部、を備えている。

このように、口火登録流量を補正することにより、燃料電池ユニットで使用されるガス流量を、外気温、外気圧、ガス温度、ガス圧、で変化する実ガスの体積流量に対応する数値（口火運転流量）に近づけることができる。

本発明の請求項４に記載の燃料電池システムは、前記口火対応運転中に、前記ガスマイコンメータの連続判定時間以上の段階連続時間の間、前記口火運転流量を調整値で補正した複数の異なる口火調整流量で各々連続運転する。

請求項４に係る燃料電池システムによれば、ガスマイコンメータや燃料電池ユニットの器差による誤差があっても、口火運転流量を調整値で補正した複数の異なる口火調整流量で運転することにより、口火登録流量の範囲内での運転とすることができる。

請求項５に係る燃料電池システムの運転方法は、ガスマイコンメータを経由したガスを用いて運転され、発電運転に使用するガス流量をノルマル流量で制御された燃料電池システムの運転方法であって、予め前記ガスマイコンメータに登録された口火登録流量に対応する口火運転流量で、連続ガス検知時間の間、燃料電池ユニットの運転を行う口火対応運転について、前記ガスマイコンメータの微少漏洩検知判定期間よりも短い間隔で実行し、且つ、予め設定された大気圧不安定期間内における実行頻度を、前記大気圧不安定期間外での連続した同日数期間内における実行頻度よりも高くする、ものである。

本発明の請求項５に係る燃料電池システムの運転方法は、ガスマイコンメータを経由したガスを用いて運転され、発電運転に使用するガス流量をノルマル流量で制御された燃料電池システムの運転方法である。

燃料電池ユニットは、予めガスマイコンメータに登録された口火登録流量に対応する口火運転流量で、連続ガス検知時間の間、燃料電池ユニットの運転を行う。口火対応運転は、ガスマイコンメータの微少漏洩検知判定期間よりも短い間隔で実行され、且つ、予め設定された大気圧不安定期間内における実行頻度を、大気圧不安定期間外での連続した同日数期間内における実行頻度よりも高くする。

このように、大気圧不安定期間内において、口火対応運転の実行頻度を高くすることにより、大気圧の条件が異なるタイミングで口火対応運転が行われる回数が増え、ガスマイコンメータに口火登録した流量内に収めることができる機会が増える。したがって、大気圧の変動があっても、消費ガスの流量を口火登録流量範囲内に納めることが容易になり、ガスマイコンメータの口火登録機能を用いて微少漏洩検知機能の異常判定を回避することができる。

本発明の請求項６に係る燃料電池システムの運転方法は、前記大気圧不安定期間は、１年の中で大気圧が１０１３ｈＰａの過去通過回数が少ない期間に設定される。

大気圧１０１３ｈＰａが通過する日は、通常、一日を通して大気圧が±１％程度で推移し、比較的安定している。また、大気圧が１０１３ｈＰａであれば、ガスマイコンメータでの流量測定が体積流量により行われていても、ノルマル流量と同条件であるため、燃料電池ユニットで口火対応運転が実行された際に、消費ガスの流量を口火登録流量範囲内に納めることが容易になる。１年の中で大気圧が１０１３ｈｐａの過去通過回数が少ない期間では、口火対応運転を実施する頻度を高くすることで、大気圧１０１３ｈＰａ、その近辺大気圧時において、口火対応運転が実行される確率を高めることができる。

本発明の請求項７に係る燃料電池システムの運転方法は、前記口火登録流量を、前記燃料電池ユニット内の温度、外気温、外気圧、ガス温度、及びガス圧の少なくとも一つに基づいてノルマル流量へ近づく口火運転流量へ補正する。

このように、口火登録流量を補正することにより、燃料電池ユニットで使用されるガス流量を、外気温、外気圧、ガス温度、ガス圧、で変化する実ガスの体積流量に対応する数値（口火運転流量）に近づけることができる。

本発明の請求項８に係る燃料電池システムの運転方法は、前記口火対応運転中に、前記ガスマイコンメータの連続判定時間以上の長い段階連続時間の間、前記口火運転流量を調整値で補正した複数の異なる口火調整流量で各々連続運転する。

請求項８に係る燃料電池システムの運転方法によれば、ガスマイコンメータや燃料電池ユニットの器差による誤差があっても、口火運転流量を調整値で補正した複数の異なる口火調整流量で運転することにより、口火登録流量の範囲内での運転とすることができる。

本発明によれば、マイコンメータの口火登録機能を用いて微少漏洩検知機能の異常判定を回避することができる。

第１実施形態に係る燃料電池システムの概略図である。 第１実施形態に係るコントローラの構成を示すブロック図である。 燃料電池システムの口火運転流量とマイコンメータの口火登録流量範囲の関係を示す図である。 第１実施形態の大気不安定期間のスケジュール例である。 第１実施形態に係る燃料電池システムのリモコンパネルの図である。 第１実施形態に係る口火対応運転処理のフローチャートである。 第１実施形態に係る補正処理のフローチャートである。 第１実施形態の大気不安定期間のスケジュールの他の例（Ａ）（Ｂ）である。 第２実施形態に係る口火対応変動運転処理のフローチャートである。 第２実施形態に係る口火変動運転処理のフローチャートである。 第２実施形態に係る口火対応変動運転処理におけるガス消費量と運転時間との関係を示した例である。

［第１実施形態］
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の一例、第１実施形態について詳細に説明する。

図１には、本実施形態に係る燃料電池システム１０の概略図が示されている。

燃料電池システム１０は、燃料電池ユニット１２を備えている。燃料電池ユニット１２には、貯湯タンク１４が併設されており、燃料電池システム１０は、所謂コージェネレーションシステムである。

なお、本実施形態では、燃料電池ユニット１２に貯湯タンク１４が設けられている構成を一例としているが、燃料電池ユニット１２と貯湯タンク１４とは、別々のユニットであってもよい。

燃料電池ユニット１２は、コントローラ１６、脱硫器２０、マスフロコントローラ（ＭＦＣ）２４、燃料電池（ＦＣ）モジュール２２、インバータ２８、熱交換器３０、貯湯タンク１４、温度センサ２６を備えている。

脱硫器２０は、ガス供給管１８から供給されるガスに含まれている硫黄分や硫黄化合物を除去する。本実施形態では、ガスとして、都市ガス１３Ａを使用することとする。

燃料電池モジュール２２は、内部に改質部及び発電部を有している。脱硫器２０を経たガスは、マスフロコントローラ２４を経て燃料電池モジュール２２へ供給される。マスフロコントローラ２４は、都市ガス１３Ａのガス密度で調整が行われており、脱硫後のガスをノルマル流量で燃料電池モジュール２２へ供給する。燃料電池モジュール２２へは、ノルマル流量でガス流量が制御されており、ノルマル流量に基づいて発電運転が行われている。

燃料電池モジュール２２の改質部では、脱硫器２０を経たガスが、水素を主成分とするガスに改質される。発電部では、水素を利用して発電を行う。燃料電池モジュール２２の発電部からの電力は、インバータ２８によって交流に変換された後、家電４２（家庭電化製品や照明）等の電力負荷で消費される。

貯湯タンク１４には、湯が貯留されている。当該湯は、燃料電池モジュール２２から排出される高温の排ガスと熱交換器３０での熱交換により加熱される。貯湯タンク１４の湯は、直接または間接的に熱交換を行うことにより、バックアップ熱源機（ＢＢ）３２を介して給湯設備４４（シャワー、風呂、シンク等）への給湯用、及び床暖房や空調設備等での熱交換用として利用される。貯湯タンク１４に貯留された湯をこのように利用することにより、発電に伴って発生する熱を利用できることから、別途燃料を用いて湯を加熱し、給湯、熱交換を行う場合と比較して、省エネルギーとなる。

なお、図１では、上水が貯湯タンク１４へ直接供給されている例を示しているが、上水は、貯湯タンク１４からの湯と熱交換を行う上水熱交換器へ供給して熱交換を行ってもよい。

バックアップ熱源機３２は、内部に燃焼器、熱交換部を備えている。バックアップ熱源機３２では、貯湯タンク１４からの湯によりユーザー所望の温水を供給できない場合（所望の湯温よりも低温の場合）に、貯湯タンク１４からの湯を加熱して給湯設備４４へ供給する。

（コントローラ１６の構成）
図２に示されるように、コントローラ１６は、ＣＰＵ５０、ＲＡＭ５１、ＲＯＭ５２、ストレージ５４、Ｉ／Ｏ５６、及びこれらを接続するデータバスやコントロールバス等のバス５８を備える。ストレージ５４には、後述する口火対応運転処理のプログラム、口火登録流量Ｑ０、連続ガス検知時間Ｔ１、大気圧不安定期間ＴＦ、大気圧通常期間ＴＮ、頻度Ｆ、頻度Ｎ、暦（カレンダー）、などのデータが格納されている。

Ｉ／Ｏ５６には、マスフロコントローラ２４、燃料電池モジュール２２、インバータ２８、バックアップ熱源機３２が接続されている。コントローラ１６により、マスフロコントローラ２４、燃料電池モジュール２２、インバータ２８、バックアップ熱源機（ＢＢ)３２のそれぞれの動作が制御される。また、Ｉ／Ｏ５６には、温度センサ２６、リモコンパネル３４が接続されている。

温度センサ２６は、燃料電池ユニット１２の外気に近い部分に設けられており、外気温を測定する。測定した外気温データＫは、コントローラ１６へ送信される。

リモコンパネル３４は、燃料電池システム１０が設置される対象の家屋の内部に設置され、利用者が燃料電池システム１０に関して指令を入力するための機能や、燃料電池システム１０の状態を表示する機能を有する。

図１に示されるように、ガス供給管１８には、ガスマイコンメータ４８（以下「マイコンメータ４８」と称する）が取り付けられている。マイコンメータ４８の下流側には、分岐部が設けられ、その枝管１８Ａが燃料電池ユニット１２へガスを供給し、枝管１８Ｂがバックアップ熱源機３２へガスを供給し、枝管１８Ｃが家屋内のガス機器４０（コンロ等）へガスを供給する。

マイコンメータ４８は、供給するガスの実体積流量を計測すると共に、ガスの供給における異常を監視する複数の機能（異常流出監視機能、感震機能、圧力監視機能、長時間使用監視機能、微少漏洩検知機能等）を有している。また、微少漏洩検知機能と関連した口火登録機能を有している。

微少漏洩検知機能は、ガスの供給が一定期間（例えば３０日間）継続した場合に(警報カウンタがしきい値を超えた場合に）、警報を発令(警報ランプの点滅等）する。マイコンメータ４８に登録された、この一定期間を、以下「微少漏洩検知判定期間Ｔ」という。「継続」の定義としては、１時間以上の間隔を開けずにガスが流れていることとする。言い換えれば、１時間未満（例えば、５９分）の流動途絶は、「継続」と認識する。本実施形態では、一例として、微少漏洩検知判定期間Ｔを３０日、継続の定義時間を１時間とする。

口火登録機能は、予め登録された口火登録流量Ｑ０の所定の誤差範囲（以下「口火登録流量範囲ＱＷ」という）内で、ガスの消費が連続判定時間Ｃ０継続した場合に、微少漏洩検知機能における警報の発令を行わないものである。連続判定時間Ｃ０は、微少漏洩検知判定期間において、前述の「継続」として定義されている時間よりも短く、例えば１０分等に設定されている。

本実施形態の燃料電池システム１０は、微少漏洩検知判定期間Ｔよりも短い間隔で到来するように設定された判定時に、発電運転を負荷追従運転から口火対応運転へ切り換える。負荷追従運転は、要求される負荷に追従した運転である。口火対応運転は、口火登録流量Ｑ０を、外気温及び外気圧に基づいて、ノルマル換算により補正したガス流量（以下「口火運転流量Ｑ１」という）での運転である。

ここで、口火対応運転に関連する、口火登録流量Ｑ０、口火運転流量Ｑ１、連続ガス検知時間Ｔ１、大気圧不安定期間ＴＦ、大気圧通常期間ＴＮ、について説明する。

口火登録流量Ｑ０は、前述のように、マイコンメータ４８の口火登録機能を用いるため、マイコンメータ４８に予め登録するガス流量である。口火登録流量Ｑ０は、ガスの実体積流量に対応した流量で登録され、この口火登録流量Ｑ０が燃料電池システム１０のコントローラ１６にも登録されている。

口火運転流量Ｑ１は、口火登録流量Ｑ０を外気温データＫに基づいて、ノルマル流量へ近づくように補正したガス流量である。当該ノルマル流量へは、一般的には、外気温データＫ（℃）及び外気圧データＰ（ＭＰａ）に基づいて、以下の式（１）により補正することができる。本実施形態では、外気圧データＰを用いることなく、式（２）により補正を行う。

口火登録流量Ｑ０（口火運転流量Ｑ１）に対応する出力での燃料電池システム１０の運転を、口火対応運転という。

図３には、外気温データＫにより口火登録流量Ｑ０を補正した後の口火運転流量Ｑ１と、マイコンメータ４８で計測される体積ガス量との関係が示されている。縦軸を実ガス流量とすると、口火登録流量Ｑ０を挟んだ上下の調整値ΔＤ０の範囲が口火登録流量範囲ＱＷとして設定されている。口火登録流量範囲ＱＷは、口火登録流量Ｑ０の誤差範囲として、マイコンメータ４８が口火登録流量Ｑ０として認識する流量である。口火運転流量Ｑ１は、ガス供給圧が１０１３ｈＰａの時に、口火登録流量Ｑ０となり、ガス供給圧が変化することにより、口火登録流量Ｑ０と異なる値となり、場合によっては、口火登録流量範囲ＱＷを外れる。

そこで、ガス供給圧が１０１３ｈＰａの時、あるいは、ガス供給圧が１０１３ｈＰａに近い時に、口火対応運転が実行されるようにして、口火登録流量範囲ＱＷを確保する。本実施形態では、予め大気圧不安定期間ＴＦを登録しておき、大気圧不安定期間ＴＦ内における口火対応運転の頻度を、この期間外（本実施形態では「大気圧通常期間ＴＮ」と称する）における口火対応運転の頻度よりも高くする。一例として、大気圧不安定期間ＴＦ内における口火対応運転の頻度を２日に１回（頻度Ｆ）、大気圧通常期間ＴＮ内における口火対応運転の頻度を３日に１回（頻度Ｎ）とする。当該頻度は、口火対応運転の実施が、マイコンメータ４８に登録された微少漏洩検知判定期間Ｔ（本実施形態では３０日）よりも短い間隔で行われるように設定されている。

例えば、図４に示されるように、３６５日（１年）を、大気圧不安定期間ＴＦと大気圧通常期間ＴＮに分け、暦（カレンダー）とセットで記憶させておく。大気圧不安定期間 ＴＦとしては、過去のデータより、１年の中で大気圧１０１３ｈＰａの通過する日数が相対的に少ない期間を登録することが好ましい。一例として、台風の到来などにより、比較的大気が不安定な状態となる、７月、８月、９月の３か月については、大気圧不安定期間ＴＦとして登録し、それ以外の月、１０月～６月にかけて、大気圧通常期間ＴＮとして登録することができる。過去のデータとしては、１年前のデータを用いてもよいし、過去複数年、例えば過去３年平均を用いてもよい。また、地域によって、大気不安定期間は異なるため、都道府県や市町村毎の過去データを用い、燃料電池システムを設置する所在地に応じて大気不安定期間を設定してもよい。

さらに、設定された大気圧不安定期間は、固定値に加え、学習機能を持たせることで臨機に変更させてもよい。例えば、大気圧に関する過去データや直近データを、コンピュータ学習して、大気圧不安定期間を随時変更することもできる。

連続ガス検知時間Ｔ１は、マイコンメータ４８に登録されている連続判定時間Ｃ０以上の時間で設定されており、後述する口火対応運転の継続に関連する時間である。本実施形態では、一例として、９０分が設定されている。

図５は、本実施の形態に係るリモコンパネル３４の正面図である。リモコンパネル３４は外観が矩形状で、メインパネル３４Ａの上部には、タッチパネル部３４Ｂが配置されている。

タッチパネル部３４Ｂは、時刻や運転状況、設定された数値等が表示されると共に、表示面の一部又は全部に重なるように、タッチパッド部が敷設され、ユーザーのタッチ操作を認識することができるようになっている。図５においてメインパネル３４Ａの表示は運転状況画面の一例で有り、タッチパッド部である「画面切替」にタッチすることにより、メインパネル５６を各種の別画面に切り替えることができる。図５では、後述する口火対応運転中である旨の「口火対応運転中」の文字が表示されている。

また、タッチパネル部３４Ｂよりも下側のメインパネル３４Ａは、複数の操作スイッチ群の配置領域３４Ｃとなっている。操作スイッチ群は、所謂ハードスイッチであり、給湯及び発電に関わる操作スイッチが配列されている。

なお、図５に示すリモコンパネル３４は、タッチパネル部３４Ｂ、及び操作スイッチ群の配置位置、数、機能、形状等は、型式、年式、バージョン等によって変更される場合があり、図５のリモコンパネル３４の形状に限定されるものではない。

次に、本実施形態の燃料電池システム１０における、口火対応運転処理について説明する。口火対応運転処理は、燃料電池システム１０の運転中、コントローラ１６により、図６に示すフローチャートに基づいた処理が継続して行われる。口火対応運転中に他のガス機器でガスの使用があると、マイコンメータ４８で口火登録流量Ｑ０が認識されないため、ユーザーによる他のガス機器の使用度が低い夜中、一例として午前２時に口火対応運転を実施する。

まずステップＳ１２で、午前２時になったかどうかを判断する。判断が否定された場合には、午前２時になるまでステップＳ１２で待機する。判断が肯定された場合には、ステップＳ１４で補正処理を行う。

補正処理は、図６に示されるように、ステップＳ１４Ａで、外気温データＫを取得し、ステップＳ１４Ｂで、外気温データＫに基づいて、式（２）を用いて、口火登録流量Ｑ０から口火運転流量Ｑ１を算出する。

次に、ステップＳ１６で、燃料電池システム１０を口火運転流量Ｑ１で運転するように制御する。すなわち、マスフロコントローラ２４を介して燃料電池モジュール２２へ供給されるガスのノルマル流量が、口火運転流量Ｑ１となるように制御される。これにより、燃料電池システム１０でのガス消費量が、口火登録流量Ｑ０に近い流量となり、マイコンメータ４８で、口火登録流量範囲内ＱＷのガス流量が計測される。

ステップＳ１８で、連続ガス検知時間Ｔ１（本実施形態では９０分）が経過したかどうかを判断する。判断が否定された場合には、連続ガス検知時間Ｔ１が経過するまでステップＳ１８で待機する。判断が肯定された場合には、口火登録流量範囲ＱＷ内でガスの消費が連続ガス検知時間Ｔ１継続されているので、マイコンメータ４８の微少漏洩検知機能における警報の発令を回避できた可能性が高い。そこで、ステップＳ２０で、運転を負荷追従運転へ戻す。

次に、ステップＳ２２で、大気圧不安定期間ＴＦ内かどうかを判断する。判断が肯定された場合には、ステップＳ２４で、２日経過したかどうかを判断する。判断が否定された場合には、２日経過するまで待機する。ステップＳ２４は、大気圧不安定期間ＴＦ内において、２日間次の口火運転対応運転を行わないでいる時間を保持し、口火対応運転を頻度Ｆで実行するためのものである。２日経過した場合にはステップＳ１２に戻り、前述の処理を繰り返す。

ステップＳ２２で判断が否定された場合には、ステップＳ２６で、３日経過したかどうかを判断する。判断が否定された場合には、３日経過するまで待機する。ステップＳ２６は、大気圧通常期間ＴＮ内において、３日間次の口火運転対応運転を行わないでいる時間を保持し、口火対応運転を頻度Ｎで実行するためのものである。３日経過した場合にはステップＳ１２に戻り、前述の処理を繰り返す。

このように、本実施形態の燃料電池システム１０では、口火登録流量Ｑ０を口火運転流量Ｑ１へ補正し、口火対応運転を行うので、マイコンメータ４８の口火登録機能を用いて、微少漏洩検知機能における警報の発令を回避することができる。

また、マイコンメータ４８の口火登録流量範囲ＱＷを外れることが懸念される、大気圧不安定期間ＴＦについては、それ以外の大気圧通常期間ＴＮよりも高い頻度で口火対応運転を行うので、口火対応運転中にマイコンメータ４８の口火登録流量範囲ＱＷ内でのガス消費量となる確率が高まり、ガスマイコンメータ４８の異常検知のリセットを行うことができる。

なお、本実施形態では、口火登録流量Ｑ０を口火運転流量Ｑ１へ補正する際に、外気温を用いたが、ガス温度に基づいて、口火登録流量Ｑ０を口火運転流量Ｑ１へ補正してもよい。また、外気温に代えて、燃料電池ユニット１２の内部温度に基づいて、口火登録流量Ｑ０を口火運転流量Ｑ１へ補正してもよい。

また、外気圧や、ガス圧をさらに加えて、口火登録流量Ｑ０を口火運転流量Ｑ１へ補正してもよい。

また、本実施形態では、大気圧不安定期間ＴＦと大気圧通常期間ＴＮの２つの期間に応じて、口火対応運転を頻度Ｆと頻度Ｎで実施したが、図８（Ａ）に示されるように、大気圧安定期間ＴＡ及び頻度Ａ（口火対応運転を４日に１回実施する）をさらに設定してもよい。この場合、一例として、１年を４つに分割して、各々の頻度で口火対応運転を行うことができる。

さらに、図８（Ｂ）に示されるように、大気圧不安定期間ＴＦについて、より頻度の高い頻度ＦＨ（口火対応運転を１０日に９回実施する）と、頻度ＦＬ（口火対応運転を５日に４回実施する）に分けてもよい。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して図示し、その詳細な説明については省略する。

本実施形態の燃料電池システムの構成は、図１、図２に示す第１実施形態の燃料電池システム１０と同様であり、口火対応運転の内容が異なる。本実施形態では、口火対応変動運転処理と称する。

ストレージ５４には、後述する口火対応変動運転処理のプログラム、第１実施形態と同様の口火運転流量Ｑ１、連続ガス検知時間Ｔ１などのデータの他に、段階連続時間Ｔ２、段階変化流量ΔＱが格納されている。

段階連続時間Ｔ２は、口火対応変動運転処理において、口火運転流量Ｑ１を段階的に変化させる際に同一流量での運転を維持する時間である。段階連続時間Ｔ２は、マイコンメータ４８に登録されている連続判定時間Ｃ０以上の時間に設定されている。

段階変化流量ΔＱは、口火対応変動運転処理において、段階連続時間Ｔ２で同一流量での運転を維持した後に次の流量へ移行する際に、ガス流量を変化させる量である。段階変化流量ΔＱは、例えば、口火登録流量範囲ＱＷの１／２値である調整値Ｄ０の範囲で設定することができる。

次に、本実施形態の燃料電池システム１０における、口火対応変動運転処理について説明する。口火対応変動運転処理は、燃料電池システム１０の運転中、コントローラ１６により、図９に示すフローに基づいた処理が継続して行われる。

ステップＳ１２及び、ステップＳ１４は、第１実施形態と同様に実行される。ステップＳ２８では、口火変動運転処理が実行される。口火変動運転処理は、図１０に示されるように、ステップＳ３０で、口火運転流量Ｑ１よりもΔＱ少ない流量のガス消費で燃料電池システム１０の運転を行う。これにより、マイコンメータ４８や燃料電池システム１０の各部の器差により、マイコンメータ４８で計測されるガス流量が口火登録流量範囲ＱＷよりも高い場合でも、ΔＱの範囲内であれば、マイコンメータ４８により口火登録流量Ｑ０内の運転であると認識される。

ステップＳ３１で、段階連続時間Ｔ２（本実施形態では１０分）が経過したかどうかを判断する。判断が否定された場合には、段階連続時間Ｔ２が経過するまでステップＳ３１で待機する。判断が肯定された場合には、ステップＳ３２へ進む。

ステップＳ３２で、口火運転流量Ｑ１のガス消費で燃料電池システム１０の運転を行い、ステップＳ３３で、段階連続時間Ｔ２が経過したかどうかを判断する。判断が否定された場合には、段階連続時間Ｔ２が経過するまでステップＳ３３で待機する。判断が肯定された場合には、ステップＳ３４へ進む。

ステップＳ３４で、口火運転流量Ｑ１よりもΔＱ多い流量のガス消費で燃料電池システム１０の運転を行う。これにより、マイコンメータ４８や燃料電池システム１０の各部の器差により、マイコンメータ４８で計測されるガス流量が口火登録流量範囲ＱＷよりも低い場合でも、ΔＱの範囲内であれば、マイコンメータ４８により口火登録流量Ｑ０内の運転であると認識される。

ステップＳ３５で、段階連続時間Ｔ２が経過したかどうかを判断する。判断が否定された場合には、段階連続時間Ｔ２が経過するまでステップＳ３５で待機する。判断が肯定された場合には、ステップＳ３６へ進む。

ステップＳ３６で、連続ガス検知時間Ｔ１が経過したかどうかを判断する。判断が否定された場合には、ステップＳ３０へ戻って、上記の処理を繰り返す。判断が肯定された場合には、口火運転流量Ｑ１±ΔＱでガスの消費が連続ガス検知時間Ｔ１継続されているので、マイコンメータ４８の微少漏洩検知機能における警報の発令を回避できた可能性が高い。そこで、ステップＳ２０で、負荷追従運転へ戻し、ステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２、ステップＳ２４、及び、ステップＳ２６は、第１実施形態と同様に実行される。

図１１には、一例として、口火運転流量Ｑ１で燃料電池システム１０の運転を行った場合でも、口火登録流量範囲ＱＷよりも僅かにガス消費量が少ない場合について、ガス消費量と運転時間との関係が示されている。本実施形態の口火対応変動運転処理では、燃料電池システム１０で制御されるガス消費量がＱ１－ΔＱ、Ｑ１の時には、ガス消費量が口火登録流量範囲ＱＷ内に収まらず、燃料電池システム１０で制御されるガス消費量がＱ１＋ΔＱの時にガス消費量が口火登録流量範囲ＱＷ内に収まる。

本実施形態の燃料電池システム１０では、口火登録流量Ｑ０を口火運転流量Ｑ１へ補正し、大気圧不安定期間ＴＦに高い頻度Ｆで口火対応運転を行うので、第１実施形態と同様に、マイコンメータ４８の口火登録機能を用いて、微少漏洩検知機能における警報の発令を回避することができる。

さらに、本実施形態では、口火運転流量Ｑ１の流量を上下に振って±ΔＱの範囲でガスの消費を段階連続時間Ｔ２の間継続する。したがって、マイコンメータ４８や燃料電池システム１０の各機器の器差がある場合でも、マイコンメータ４８で計測されるガス流量を口火登録流量範囲ＱＷ内に収めることができ、マイコンメータ４８の口火登録機能を用いて、微少漏洩検知機能における警報の発令を回避することができる。

なお、本実施形態では、口火対応運転を、３段階のガス流量、口火運転流量Ｑ１－ΔＱ、口火運転流量Ｑ１、口火運転流量Ｑ１＋ΔＱ、で行ったが、さらに多くの段階に分けて口火対応運転を行ってもよい。

１０ 燃料電池システム
１２ 燃料電池ユニット
１６ コントローラ（口火対応運転実行部、実行調整部、補正部）
４８ マイコンメータ（ガスマイコンメータ）
Ｄ０ 調整値
ΔＱ 段階変化流量
Ａ、Ｆ、ＦＨ、ＦＬ、Ｎ 頻度
Ｃ０ 連続判定時間
Ｋ 外気温データ
Ｑ０ 口火登録流量
Ｑ１ 口火運転流量
ＱＷ 口火登録流量範囲
Ｔ 微少漏洩検知判定期間
Ｔ１ 連続ガス検知時間
Ｔ２ 段階連続時間
ＴＦ 大気圧不安定期間
ＴＮ 大気圧通常期間

Claims (8)

1. ガスマイコンメータを経由したガスを用いて運転され、発電運転に使用するガス流量をノルマル流量で制御された燃料電池ユニットと、
   予め前記ガスマイコンメータに登録された口火登録流量に対応する口火運転流量で、連続ガス検知時間の間、前記燃料電池ユニットの口火対応運転を実行する口火対応運転実行部と、
   前記口火対応運転実行部による前記口火対応運転を前記ガスマイコンメータの微少漏洩検知判定期間よりも短い間隔で実行し、且つ、予め設定された大気圧不安定期間内において、前記口火対応運転の実行頻度を、前記大気圧不安定期間外での連続した同日数期間内における前記口火対応運転の実行頻度よりも高くする、実行調整部と、
   を備えた、燃料電池システム。
2. 前記大気圧不安定期間は、１年の中で大気圧が１０１３ｈＰａの過去通過回数が少ない期間に設定される、請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記口火登録流量を、前記燃料電池ユニット内の温度、外気温、外気圧、ガス温度、及びガス圧の少なくとも一つに基づいてノルマル流量へ近づく口火運転流量へ補正する補正部、
   を備えた、請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム。
4. 前記口火対応運転中に、前記ガスマイコンメータの連続判定時間以上の段階連続時間の間、前記口火運転流量を調整値で補正した複数の異なる口火調整流量で各々連続運転する、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
5. ガスマイコンメータを経由したガスを用いて運転され、発電運転に使用するガス流量をノルマル流量で制御された燃料電池システムの運転方法であって、
   予め前記ガスマイコンメータに登録された口火登録流量に対応する口火運転流量で、連続ガス検知時間の間、燃料電池ユニットの運転を行う口火対応運転について、
   前記ガスマイコンメータの微少漏洩検知判定期間よりも短い間隔で実行し、且つ、予め設定された大気圧不安定期間内における実行頻度を、前記大気圧不安定期間外での連続した同日数期間内における実行頻度よりも高くする、
   燃料電池システムの運転方法。
6. 前記大気圧不安定期間は、１年の中で大気圧が１０１３ｈＰａの過去通過回数が少ない期間に設定される、請求項５に記載の燃料電池システムの運転方法。
7. 前記口火登録流量を、前記燃料電池ユニット内の温度、外気温、外気圧、ガス温度、及びガス圧の少なくとも一つに基づいてノルマル流量へ近づく口火運転流量へ補正する、
   請求項５または請求項６に記載の燃料電池システムの運転方法。
8. 前記口火対応運転中に、前記ガスマイコンメータの連続判定時間以上の段階連続時間の間、前記口火運転流量を調整値で補正した複数の異なる口火調整流量で各々連続運転する、請求項５～請求項７のいずれか１項に記載の燃料電池システムの運転方法。