特許 7426317 燃料電池システム、及び、燃料電池システムの運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-24

(45)【発行日】2024-02-01

(54)【発明の名称】燃料電池システム、及び、燃料電池システムの運転方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20240125BHJP

   H01M 8/0438 20160101ALI20240125BHJP

   H01M 8/04746 20160101ALI20240125BHJP

   H01M 8/0432 20160101ALI20240125BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 Z

H01M8/04 J

H01M8/0438

H01M8/04746

H01M8/0432

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020157919

(22)【出願日】2020-09-18

(65)【公開番号】P2022051439

(43)【公開日】2022-03-31

【審査請求日】2023-03-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000220262

【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 崇之

(72)【発明者】

【氏名】香田 淳也

(72)【発明者】

【氏名】池田 泰久

(72)【発明者】

【氏名】吉田 英樹

【審査官】笹岡 友陽

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２０９１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１３２８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０８９８２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ８／０４

Ｈ０１Ｍ ８／０４３８

Ｈ０１Ｍ ８／０４７４６

Ｈ０１Ｍ ８／０４３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスマイコンメータを経由したガスを用いて発電運転を行う燃料電池ユニットと、
前記ガスマイコンメータによる口火登録測定に対応させて、一定の口火運転流量で前記燃料電池ユニットを口火登録運転する口火登録運転部と、
前記口火登録運転時に前記ガスマイコンメータで計測されたガス消費量を前記ガスマイコンメータに口火登録流量として登録する、登録部と、
予め定められた微少漏洩検知判定期間中の判定時に、前記口火運転流量で運転される口火対応運転へ、前記燃料電池ユニットの運転を切り換える口火対応運転切換部と、
予め定められた連続ガス検知時間の間、前記口火対応運転を継続させる口火運転維持部と、
前記登録部に前記口火登録流量が登録された時の、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を記憶する外気記憶部と、
前記外気記憶部に記憶された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と前記口火対応運転時における、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、前記口火運転流量を補正する補正部と、
前記口火登録運転部による口火登録運転の開始をユーザーが入力する口火運転入力部と、
前記ガスマイコンメータによる前記口火登録測定の開始をユーザーが入力する口火測定入力部と、
を備えた、燃料電池システム。

【請求項2】

ガスマイコンメータを経由したガスを用いて発電運転を行う燃料電池ユニットと、
前記ガスマイコンメータによる口火登録測定に対応させて、一定の口火運転流量で前記燃料電池ユニットを口火登録運転する口火登録運転部と、
前記口火登録運転時に前記ガスマイコンメータで計測されたガス消費量を前記ガスマイコンメータに口火登録流量として登録する、登録部と、
予め定められた微少漏洩検知判定期間中の判定時に、前記口火運転流量で運転される口火対応運転へ、前記燃料電池ユニットの運転を切り換える口火対応運転切換部と、
予め定められた連続ガス検知時間の間、前記口火対応運転を継続させる口火運転維持部と、
前記登録部に前記口火登録流量が登録された時の、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を記憶する外気記憶部と、
前記外気記憶部に記憶された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と前記口火対応運転時における、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、前記口火運転流量を補正する補正部と、
を備えた、燃料電池システム。

【請求項3】

ガスマイコンメータを経由したガスを用いて発電運転を行う燃料電池システムの運転方法であって、
前記ガスマイコンメータによる口火登録測定に対応させて、一定の口火運転流量で燃料電池ユニットを口火登録運転し、
前記口火登録運転時に前記ガスマイコンメータで計測されたガス消費量を前記ガスマイコンメータに口火登録流量として登録し、
予め定められた微少漏洩検知判定期間中に、前記口火運転流量で運転される口火対応運転を、前記燃料電池ユニットの運転を予め定められた連続ガス検知時間の間継続させ、
前記口火登録流量が登録された時の、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と前記口火対応運転時における、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、前記口火運転流量を補正し、補正後の前記口火運転流量で前記口火対応運転を行う、
燃料電池システムの運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【0005】

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）。

【0006】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００５－３５３２９２号公報

【文献】特許５５８０２３７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

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。

【0009】

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。

【0010】

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。

【課題を解決するための手段】

【0011】

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発電運転を行う燃料電池ユニットと、前記ガスマイコンメータによる口火登録測定に対応させて、一定の口火運転流量で前記燃料電池ユニットを口火登録運転する口火登録運転部と、前記口火登録運転時に前記ガスマイコンメータで計測されたガス消費量を前記ガスマイコンメータに口火登録流量として登録する、登録部と、予め定められた微少漏洩検知判定期間中の判定時に、前記口火運転流量で運転される口火対応運転へ、前記燃料電池ユニットの運転を切り換える口火対応運転切換部と、予め定められた連続ガス検知時間の間、前記口火対応運転を継続させる口火運転維持部と、を備えている。

【0012】

請求項１に係る燃料電池システムは、燃料電池ユニット、口火登録運転部、登録部、口火対応運転切換部、口火運転維持部、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る。口火登録運転部は、ガスマイコンメータによる口火登録測定に対応させて、一定の口火運転流量で燃料電池ユニットを口火登録運転する。登録部は、口火登録運転時にガスマイコンメータで計測されたガス消費量をガスマイコンメータに口火登録流量として登録する。このように、口火登録流量の登録を行うことにより、燃料電池ユニットで制御される口火運転流量とガスマイコンメータで登録される口火登録流量とを対応させることができる。

【0013】

口火対応運転切換部は、予め定められた微少漏洩検知判定期間中の判定時に、口火運転流量で運転される口火対応運転へ、燃料電池ユニットの運転を切り換える。これにより、外気温、外気圧の少なくとも一方に対応させて、燃料電池ユニットの運転を継続しながら、ガスマイコンメータを経由するガス流量を、登録された口火登録流量の範囲内に納めることができる。

【0014】

口火運転維持部は、予め定められた連続ガス検知時間の間、口火対応運転を継続させる。通常、微少漏洩検知判定機能を有するガスマイコンメータを経てガスが供給される場合、予め登録された口火登録流量の範囲内で所定の時間、運転が連続された場合には、微少漏洩検知判定機能による警告が回避できる。したがって、連続ガス検知時間の間、口火対応運転が継続されると、ガスマイコンメータにおいて、口火登録の範囲内で連続してガスの使用があったと判断され、微少漏洩検知機能の異常判定を回避することができる。

【0015】

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発電運転を行う燃料電池ユニットと、前記ガスマイコンメータによる口火登録測定が開始される口火登録測定信号を受信すると、一定の口火運転流量で前記燃料電池ユニットの口火登録運転を開始する口火登録運転実行部と、予め定められた微少漏洩検知判定期間中の判定時に、前記口火運転流量で運転される口火対応運転へ、前記燃料電池ユニットの運転を切り換える口火対応運転切換部と、予め定められた連続ガス検知時間の間、前記口火対応運転を継続させる口火運転維持部と、を備えている。

【0016】

燃料電池システムは、燃料電池ユニット、口火登録運転実行部、口火対応運転切換部、口火運転維持部、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る。口火登録運転実行部は、ガスマイコンメータによる口火登録測定が開始される口火登録測定信号を受信すると、一定の口火運転流量で前記燃料電池ユニットの口火登録運転を開始する。このように、ガスマイコンメータによる口火登録測定に対応させて口火運転流量での口火登録運転を行うことにより、燃料電池ユニットで制御される口火運転流量とガスマイコンメータで登録される口火登録流量とを対応させることができる。

【0017】

口火対応運転切換部は、予め定められた微少漏洩検知判定期間中の判定時に、口火運転流量で運転される口火対応運転へ、燃料電池ユニットの運転を切り換える。これにより、外気温、外気圧の少なくとも一方に対応させて、燃料電池ユニットの運転を継続しながら、ガスマイコンメータを経由するガス流量を、登録された口火登録流量の範囲内に納めることができる。

【0018】

口火運転維持部は、予め定められた連続ガス検知時間の間、口火対応運転を継続させる。通常、微少漏洩検知判定機能を有するガスマイコンメータを経てガスが供給される場合、予め登録された口火登録流量の範囲内で所定の時間、運転が連続された場合には、微少漏洩検知判定機能による警告が回避できる。したがって、連続ガス検知時間の間、口火対応運転が継続されると、ガスマイコンメータにおいて、口火登録の範囲内で連続してガスの使用があったと判断され、微少漏洩検知機能の異常判定を回避することができる。

【0019】

請求項１に記載の燃料電池システムは、前記口火登録運転部による口火登録運転の開始をユーザーが入力する口火運転入力部と、前記ガスマイコンメータによる前記口火登録測定の開始をユーザーが入力する口火測定入力部と、をさらに備えている。

【0020】

請求項１に係る燃料電池システムによれば、ユーザーが、簡易に、燃料電池ユニットによる口火登録運転の開始、及び、ガスマイコンメータによる口火登録測定の開始を指示することができる。

【0021】

請求項２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発電運転を行う燃料電池ユニットと、前記ガスマイコンメータによる口火登録測定に対応させて、一定の口火運転流量で前記燃料電池ユニットを口火登録運転する口火登録運転部と、前記口火登録運転時に前記ガスマイコンメータで計測されたガス消費量を前記ガスマイコンメータに口火登録流量として登録する、登録部と、予め定められた微少漏洩検知判定期間中の判定時に、前記口火運転流量で運転される口火対応運転へ、前記燃料電池ユニットの運転を切り換える口火対応運転切換部と、予め定められた連続ガス検知時間の間、前記口火対応運転を継続させる口火運転維持部と、前記登録部に前記口火登録流量が登録された時の、前記燃料電池ユニット内の温度、外気温及び外気圧の少なくとも一方を記憶する外気記憶部と、前記外気記憶部に記憶された燃料電池ユニット内の温度、外気温及び外気圧の少なくとも一方と前記口火対応運転時における、前記燃料電池ユニット内の温度、外気温及び外気圧の少なくとも一方に基づいて、前記口火運転流量を補正する補正部と、をさらに備えている。

【0022】

請求項２に係る燃料電池システムによれば、口火登録流量が登録されたときの外気温、外気圧と、口火対応運転が行われるときの、燃料電池ユニット内の温度、外気温、外気圧の違いに起因する口火登録流量と口火運転流量との差を小さくすることができる。

【0023】

請求項３に記載の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発電運転を行う燃料電池システムの運転方法であって、前記ガスマイコンメータによる口火登録測定に対応させて、一定の口火運転流量で前記燃料電池ユニットを口火登録運転し、前記口火登録運転時に前記ガスマイコンメータで計測されたガス消費量を前記ガスマイコンメータに口火登録流量として登録し、予め定められた微少漏洩検知判定期間中に、前記口火運転流量で運転される口火対応運転を、前記燃料電池ユニットの運転を予め定められた連続ガス検知時間の間継続させる。

【0024】

請求項３に記載の燃料電池システムの運転方法では、ガスマイコンメータによる口火登録測定に対応させて、一定の口火運転流量で前記燃料電池ユニットを口火登録運転し、口火登録運転時に前記ガスマイコンメータで計測されたガス消費量を前記ガスマイコンメータに口火登録流量として登録する。このようにして口火登録流量の登録を行うことにより、燃料電池ユニットで制御される口火運転流量とガスマイコンメータで登録される口火登録流量とを対応させることができる。

【0025】

そして、予め定められた微少漏洩検知判定期間中の判定時に、燃料電池ユニットの運転を口火運転流量で運転される口火対応運転とし、この口火対応運転を、予め定められた連続ガス検知時間の間継続させる。通常、微少漏洩検知判定機能を有するガスマイコンメータを経てガスが供給される場合、予め登録された口火登録流量の範囲内で所定の時間、運転が連続された場合には、微少漏洩検知判定機能による警告が回避できる。したがって、連続ガス検知時間の間、口火対応運転が継続されると、ガスマイコンメータにおいて、口火登録の範囲内で連続してガスの使用があったと判断され、微少漏洩検知機能の異常判定を回避することができる。

【0026】

請求項３に係る燃料電池システムの運転方法は、前記口火登録流量が登録された時の、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と前記口火対応運転時における、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、前記口火運転流量を補正し、補正後の前記口火運転流量で前記口火対応運転を行う。

【0027】

請求項３に係る燃料電池システムの運転方法によれば、口火登録流量が登録されたときの外気温、外気圧と、口火対応運転が行われるときの燃料電池ユニット内の温度、外気温、外気圧、ガス温度、及びガス圧の違いに起因する口火登録流量と口火運転流量との差を小さくすることができる。

【発明の効果】

【0028】

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

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】第１実施形態に係る燃料電池システムの概略図である。

【図2】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。

【図3】第１実施形態のマイコンメータの構成を示すブロック図である。

【図4】第１実施形態に係る操作リモコンの正面図である。

【図5】第１実施形態に係る口火登録測定処理のフローチャートである。

【図6】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。

【図7】第２実施形態に係る口火登録測定付加処理のフローチャートである。

【図8】第２実施形態に係る口火補正対応運転処理のフローチャートである。

【図9】第２実施形態に係る補正処理のフローチャートである。

【図10】第１実施形態の変形例に係る燃料電池システムの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

［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第１実施形態について詳細に説明する。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

燃料電池ユニット１２は、ガスマイコンメータ４８、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、外気圧センサ２７を備えている。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

（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、後述する口火登録測定処理、口火対応運転処理のプログラム、口火運転流量Ｑ１、微少漏洩検知判定期間カウンタＣ、連続ガス検知時間Ｃ１などのデータが格納されている。

【0042】

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、外気圧センサ２７、リモコンパネル３４が接続されている。

【0043】

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。外気圧センサ２７は、外気圧を測定する。測定した外気圧データＰは、コントローラへ送信される。

【0044】

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。

【0045】

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Ｂ１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。

【0046】

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。

【0047】

図３に示されるように、マイコンメータ４８は、制御部４８Ａ、記憶部４８Ｂ、流量計測部４８Ｃ、バルブ４８Ｄ、及び入力部４８Ｅを備えている。制御部４８Ａは、ＣＰＵ、ＰＡＭ、ＲＯＭ（いずれも不図示）を備えている。制御部４８Ａは、マイコンメータ４８の、前述した異常を監視する各機能に対応する処理を行う。記憶部４８Ｂには、微少漏洩検知判定期間カウンタＣ、連続判定時間Ｃ０、ガス消費量、微少漏洩検知判定期間Ｔ、口火登録流量Ｑ０、口火登録流量範囲ＱＷ、調整値ΔＤ、口火登録処理のプログラム、口火判定処理のプログラム等が記憶されている。

【0048】

流量計測部４８Ｃは、ガス供給管１８を流れるガスの体積流量を計測する。バルブ４８Ｄは、異常監視機能の作動等によりガス供給の遮断が判断された場合に、ガスの供給を遮断するためのバルブである。入力部４８Ｅは、ユーザーがマイコンメータ４８へ、後述する口火登録測定の処理を開始するように指示を入力するための入力インターフェイスである。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

口火登録測定は、マイコンメータ４８において口火登録流量Ｑ０を登録（更新）するための処理である。口火登録測定の開始から所定の測定時間（例えば３０分、以下この測定時間を「測定時間Ｓ０」とする）、ガス供給管１８を流れるガスの流量を測定し、時間内における最小のガス流量を口火登録流量Ｑ０として記憶部４８Ｂに登録する。登録された口火登録流量Ｑ０が、前述の口火登録機能の判断に用いられる。

【0052】

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よりも短い期間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、口火運転流量Ｑ１での燃料電池システム１０の運転である。口火運転流量Ｑ１は、ノルマル流量であり、マイコンメータ４８の口火登録測定の時に、口火運転流量Ｑ１で燃料電池システム１０の運転を行う。

【0053】

ここで、口火対応運転に関連する、微少漏洩検知判定期間カウンタＣ、口火登録流量Ｑ０、口火登録流量範囲ＱＷ、調整値ΔＤ、口火運転流量Ｑ１、連続ガス検知時間Ｃ１、測定時間Ｓ１について説明する。

【0054】

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。本実施形態では、口火流量測定処理により登録（更新）される。口火登録流量Ｑ０の±調整値ΔＤの範囲内を口火登録流量範囲ＱＷとする。

【0055】

口火運転流量Ｑ１は、口火対応運転でのガス制御量（ノルマル流量）である。口火運転流量Ｑ１と口火登録流量Ｑ０は、外気温データＫ及び外気圧データＰに基づいて、以下の式（１）により表すことができる。

【0056】

【数1】

【0057】

口火運転流量Ｑ１は、燃料電池システム１０におけるベースロード運転（発電機能を維持できる最低出力運転）時のガス制御量に設定されている。

【0058】

微少漏洩検知判定期間カウンタＣは、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よりも短い期間で到来するように設定された判定時までの時間をカウントするためのものである。本実施形態では、一例として、微少漏洩検知判定期間カウンタＣにより２５日がカウントされる。

【0059】

連続判定時間Ｃ０は、マイコンメータ４８の記憶部４８Ｂに登録されている時間であり、口火登録流量範囲ＱＷ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が行われない。本実施形態では、一例として１０分を設定する。

【0060】

連続ガス検知時間Ｃ１は、マイコンメータ４８に登録されている連続判定時間Ｃ０よりも長い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。

【0061】

図４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。

【0062】

測定時間Ｓ１は、マイコンメータ４８での口火登録測定に係る測定時間Ｓ０に対応する時間であり、測定時間Ｓ０と略同一である。

【0063】

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４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４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。

【0064】

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。口火対応スイッチ３４Ｃ１は、口火対応運転を入力するためのスイッチとして機能する。ユーザーは、口火対応スイッチ３４Ｃ１を押すことで、燃料電池システム１０に口火対応運転を指示することができる。

【0065】

なお、図４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４のリモコンパネル３４の形状に限定されるものではない。

【0066】

次に、本実施形態の燃料電池システム１０における、口火登録測定処理について説明する。

【0067】

ユーザーは、マイコンメータ４８の入力部４８Ｅ、及び、リモコンパネル３４の口火対応スイッチ３４Ｃ１から、口火登録測定の指示を入力する。これにより、マイコンメータ４８の制御部４８Ａ及び燃料電池ユニット１２のコントローラ１６で、口火登録測定処理が実行される。

【0068】

なお、口火登録測定処理の実行は、燃料電池ユニット１２に設けられた操作パネル、あるいは燃料電池ユニット１２に接続するパソコンなどの通信端末を介して行うようにしてもよい。さらに、マイコンメータ４８および燃料電池ユニット１２がインターネットに接続している場合、インターネットを介した通信端末から、口火登録測定の指示を入力できるようにすることも可能である。

【0069】

マイコンメータ４８の制御部４８Ａでは、測定時間Ｓ０の間、流量計測部４８Ｃでガス供給管１８を流れるガス流量を監視し、測定時間Ｓ０中の最低の流量を口火登録流量Ｑ０として記憶部４８Ｂに登録する。

【0070】

燃料電池ユニット１２のコントローラ１６は、図５に示されるように、ステップＳ１２で、口火運転流量Ｑ１を読み出し、ステップＳ１４で、口火運転流量Ｑ１での発電運転を行う。これにより、ガス供給管１８を流れるガスの流量は、口火運転流量Ｑ１（ノルマル流量）に対応する体積流量となる。

【0071】

ステップＳ１６で、測定時間Ｓ１が経過したかどうかを判断し、判断が否定された場合には、口火運転流量Ｑ１での運転を継続する。測定時間Ｓ１が経過した場合には、ステップＳ１８へ進み、負荷追従運転に切り換え、本処理を終了する。

【0072】

この口火登録測定処理により、マイコンメータ４８において、燃料電池ユニット１２の運転を口火運転流量Ｑ１で実行した場合のガスの最低流量を測定することができる。当該最低流量を、マイコンメータ４８は、口火登録流量Ｑ０として記憶部４８Ｂに登録する。

【0073】

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。

【0074】

まずステップＳ２２で、微少漏洩検知判定期間カウンタＣでのカウントが２５日以上かどうかを判断する。判断が否定された場合には、カウントが２５日以上になるまでステップＳ２２で待機する。判断が肯定された場合には、判定日が到来したと判断できるので、ステップＳ２６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、他のガス機器が使用されていない場合、且つ、微少漏洩がない場合に、マイコンメータ４８で、口火登録流量Ｑ０のガス流量が計測される。

【0075】

ステップＳ２８で、連続ガス検知時間Ｃ１（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Ｃ１が経過するまでステップＳ２８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Ｃ１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Ｓ３０で、微少漏洩検知判定期間カウンタＣをリセットし、ステップＳ３２で、運転を負荷追従運転へ戻し、ステップＳ２２へ戻る。

【0076】

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に対応した口火運転流量Ｑ１で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。

【0077】

なお、本実施形態では、口火対応運転処理において、口火運転流量Ｑ１での運転（口火対応運転）を連続ガス検知時間Ｃ１で１回のみ継続させて微少漏洩検知判定期間カウンタＣをリセットしたが、複数回の継続を条件として、微少漏洩検知判定期間カウンタＣをリセットしてもよい。

【0078】

［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。

【0079】

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、口火登録測定処理、口火対応運転処理の内容が異なる。本実施形態では、各々、口火登録測定付加処理、口火補正対応運転処理と称する。

【0080】

ストレージ５４には、後述する口火登録測定付加処理、口火補正対応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、微少漏洩検知判定期間カウンタＣ、連続ガス検知時間Ｃ１などのデータが格納されている。

【0081】

次に、本実施形態の燃料電池システム１０における、口火登録測定付加処理、口火補正対応運転処理について説明する。

【0082】

ユーザーは、マイコンメータ４８の入力部４８Ｅ、及び、リモコンパネル３４の口火対応スイッチ３４Ｃ１から、口火登録測定の指示を入力する。これにより、マイコンメータ４８の制御部４８Ａ及び燃料電池ユニット１２のコントローラ１６で、口火登録測定付加が実行される。

【0083】

マイコンメータ４８の制御部４８Ａでは、測定時間Ｓ０の間、流量計測部４８Ｃでガス供給管１８を流れるガス流量を監視し、測定時間Ｓ０中の最低の流量を口火登録流量Ｑ０として記憶部４８Ｂに登録する。

【0084】

燃料電池ユニット１２のコントローラ１６は、図７に示されるように、ステップＳ１２～ステップＳ１６まで、第１実施形態と同様に実行する。ステップＳ１６が肯定された場合には、ステップＳ１７Ａで、外気温データＫを取得し、ストレージ５４に外気温データＫ０として記憶し、ステップＳ１７Ｂで、外気圧データＰを取得し、ストレージ５４に外気圧データＰ０として記憶する。そして、ステップＳ１８へ進み、負荷追従運転に切り換え、本処理を終了する。

【0085】

口火補正対応運転処理は、燃料電池システム１０の運転中、コントローラ１６により、図８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。

【0086】

まずステップＳ２２で、微少漏洩検知判定期間カウンタＣでのカウントが２５日以上かどうかを判断する。判断が否定された場合には、カウントが２５日以上になるまでステップＳ２２で待機する。判断が肯定された場合には、判定日が到来したと判断できるので、ステップＳ２４で、補正処理を行う。補正処理は、図９に示されるように、ステップＳ ２４Ａで外気温データＫを取得し、ステップＳ２４Ｂで外気圧データＰを取得する。そして、ステップＳ２４Ｃで、口火運転流量Ｑ１Ｒを算出する。口火運転流量Ｑ１Ｒの算出は、ストレージ５４に記憶してある外気温データＫ０、外気圧データＰ０と、本処理で取得した外気温データＫ、外気圧データＰに基づいて、温度変化及び気圧変化により、口火運転流量Ｑ１を、実ガスの体積流量Ｑ０に対応する口火運転流量Ｑ１Ｒに補正する。

【0087】

ステップＳ２７で、燃料電池システム１０を口火運転流量Ｑ１Ｒで運転するように制御する。これにより、他のガス機器が使用されていない場合、且つ、微少漏洩がない場合に、マイコンメータ４８で、口火登録流量Ｑ０のガス流量が計測される。ステップＳ２８～ステップＳ３２は、第１実施形態と同様に実行する。

【0088】

本実施形態の燃料電池システム１０では、外気温データＫ、外気圧データＰに基づいて、口火運転流量Ｑ１を、実ガスの体積流量Ｑ０に対応する口火運転流量Ｑ１Ｒに補正する。したがって、口火登録流量Ｑ０が登録された時の外気温、外気圧と、口火補正対応運転時における外気温、外気圧が異なる場合でも、マイコンメータ４８で計測されるガス消費量を口火登録流量Ｑ０に近づけることができる。

【0089】

なお、本実施形態では、口火補正対応運転を、外気温、外気圧の両方に基づいて、口火運転流量Ｑ１を補正したが、外気温、外気圧のいずれか一方に基づいて補正してもよい。

【0090】

また、外気温、外気圧に加えて、ガス圧や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。図１０に示されるように、脱硫器２０へ送出される枝管１８Ａに圧力計２９Ａ及び温度計２９Ｂを設置し、ガス圧及びガス温度を測定することができる。得られたガス圧データＰＧ、ガス温度ＫＧが、コントローラ１６へ出力される。なお、外気温、外気圧に代えて、ガス圧やガス温度に基づいて、口火登録流量Ｑ０を口火運転流量Ｑ１へ補正してもよいし、ガス圧及びガス温度のいずれか一方のみにより補正してもよい。

【0091】

また、燃料電池システム１０のコントローラ１６と、マイコンメータ４８の制御部４８Ａとを、通信可能に構成することもできる。この場合には、マイコンメータ４８の入力部４８Ｅから、口火登録測定の指示が入力されると、マイコンメータ４８の制御部４８Ａ及び燃料電池ユニット１２のコントローラ１６で、図５に示す、口火登録測定処理を実行させることができる。

【符号の説明】

【0092】

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（口火登録運転部、口火対応運転切換部、口火運転維持部、補正部、口火登録運転実行部）
３４Ｃ１ 口火対応スイッチ（口火運転入力部）
４８ ガスマイコンメータ
４８Ａ 制御部（登録部）
４８Ｂ 記憶部（登録部）
４８Ｅ 入力部
５４ ストレージ（外気記憶部）
Ｃ１ 連続ガス検知時間
Ｋ０、Ｋ 外気温データ
Ｐ０、Ｐ 外気圧データ
Ｑ０ 口火登録流量
Ｑ１ 口火運転流量
Ｑ１Ｒ 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
ＰＧ ガス圧データ
ＫＧ ガス温度データ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】