(57)【要約】      （修正有）【課題】ブロワやポンプの出力に対する吐出量の個体差を許容しながら、流量計を用いることなく、流体の吐出量を高精度に推定することができる低コストの燃料電池発電システム及びその運転方法を提供する。【解決手段】燃料電池14と、燃料電池に発電反応用の流体を供給するために、出力に応じて前記流体を吐出して送り出す流体供給手段B1,B2と、流路内を通過する流体に所定の圧力損失を生じさせる圧損要素部5Aと、圧損要素部よりも上流側の流路内の流体の圧力を測定する圧力計測手段9A1と、圧損要素部における流体の流量と圧力損失との相関関係を予め把握して記憶しておき、測定圧力と前記相関関係とに基づいて圧力損失を計算により求めるか、または圧損要素部下流側の圧力を測定し、この圧力と上流側測定圧力とから圧損要素部で生じる圧力損失を求め、求めた圧力損失と相関関係とに基づいて流体の流量を推定する手段10Aとを有する。【選択図】図１
2010205551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
前記燃料電池に発電反応用の流体を供給するために、出力に応じて前記流体を吐出して送り出す流体供給手段と、
前記流体供給手段から前記燃料電池までの流路に設けられ、前記流路内を通過する流体に所定の圧力損失を生じさせる圧損要素部と、
前記流路において前記圧損要素部よりも上流側に設けられ、前記流路内の流体の圧力を測定する圧力計測手段と、
前記圧損要素部における流体の流量と圧力損失との相関関係を予め把握して記憶しておき、前記圧力計測手段により測定した測定圧力と前記相関関係とに基づいて前記圧損要素部で生じる圧力損失を計算により求めるか、または前記圧損要素部よりも下流側の流路を通流する流体の圧力を測定し、該下流側測定圧力と前記圧力計測手段による上流側測定圧力とから前記圧損要素部で生じる圧力損失を求め、求めた圧力損失と前記相関関係とに基づいて流体の流量を推定する手段と、
を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記推定手段は、前記推定した流量と前記流体供給手段の出力とが１対１に対応する対照テーブルを作成し、前記対照テーブルを用いて前記流体供給手段の出力に対する吐出量を推定することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記関数として下式を用いることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
Ｑ＝Ｃ×π（ｄ／２）2×（２ΔＰ／ρ）1/2 
但し、Ｑ：流量、Ｃ：流量係数、ｄ：配管（オリフィス）流路の直径、ΔＰ：圧損、ρ：流体の密度である。
【請求項４】
前記推定手段は、流量推定の対象となる流体の流路を切り替えて該流体を前記圧損要素部に流し、該流体の圧力損失を測定し、測定した圧力損失値を用いて該流体の流量を推定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
流量推定の対象となる流体が可燃性ガスからなる燃料であり、前記推定手段は、該燃料の流量を推定するために前記流体供給手段から吐出された燃料を酸化剤と燃焼反応させて処理する燃焼室を有することを特徴とする請求項２又は３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記燃料を水素リッチな水素富ガスに改質するための燃料改質部と、前記燃料改質部を通流するガスの圧力を測定する圧力計測装置と、をさらに有し、
前記推定手段は、前記燃料改質部の圧力計測装置により測定した圧力測定値を用いて前記流体の流量を推定することを特徴とする請求項１、２、５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記圧損要素部を通過した流体の圧力を測定する第２の圧力計測手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
（ａ）燃料電池に発電反応用の流体を供給するための流路に圧力計測手段および圧損要素部をそれぞれ取り付け、前記圧力計測手段により前記流路を流れる流体の圧力を測定し、
（ｂ）前記圧力計測手段の圧力測定値から前記圧損要素部で生じる圧力損失量を測定または計算して求め、
（ｃ）前記圧損要素部における流体の流量と圧損の関係および前記圧力損失量から所定の算式を用いて流体の流量を推定する、
ことを特徴とする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、ＬＰＧ、都市ガスなどの可燃性ガスを燃料として一般家庭で商用電源と共用して用いられる燃料電池システム及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭用燃料電池システムにおいては、燃料、空気、水といった流体に対して精度のよい流量制御を行うことで安定した運転が可能になる。燃料電池システムを安定した状態で安全に運転するためには、流体が流れる流路に専用の流量計を取り付けて、流体の流量を計測しながら運転制御することが望ましいが、専用の流量計を取り付けると、コストが増加してコストダウンの要求に反することとなる。そこで、コストダウンの要求を満たすために、流量計を設置しないで流体の流量を制御する方式が種々提案されている。例えば特許文献１に記載された方式では、流量計を使用しないで、ポンプの回転数（ポンプ出力）から流体の吐出量を推定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−５３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ポンプやブロワなどのような電動機器にはそれぞれ性能に固有の個体差があり、それに起因して回転数に対する吐出量に大きなばらつきを生じることから、特許文献１の方式を用いて流体の流量を精度良く予測することは非常に困難である。
【０００５】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、ブロワやポンプの出力に対する吐出量の個体差を許容しながら、流量計を用いることなく、流体の吐出量を推定することができる低コストの燃料電池発電システム及びその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池に発電反応用の流体を供給するために、出力に応じて前記流体を吐出して送り出す流体供給手段と、前記流体供給手段から前記燃料電池までの流路に設けられ、前記流路内を通過する流体に所定の圧力損失を生じさせる圧損要素部と、前記流路において前記圧損要素部よりも上流側に設けられ、前記流路内の流体の圧力を測定する圧力計測手段と、前記圧損要素部における流体の流量と圧力損失との相関関係を予め把握して記憶しておき、前記圧力計測手段により測定した測定圧力と前記相関関係とに基づいて前記圧損要素部で生じる圧力損失を計算により求めるか、または前記圧損要素部よりも下流側の流路を通流する流体の圧力を測定し、該下流側測定圧力と前記圧力計測手段による上流側測定圧力とから前記圧損要素部で生じる圧力損失を求め、求めた圧力損失と前記相関関係とに基づいて流体の流量を推定する手段と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る燃料電池システムの運転方法は、（ａ）燃料電池に発電反応用の流体を供給するための流路に圧力計測手段および圧損要素部をそれぞれ取り付け、前記圧力計測手段により前記流路を流れる流体の圧力を測定し、（ｂ）前記圧力計測手段の圧力測定値から前記圧損要素部で生じる圧力損失量を測定または計算して求め、（ｃ）前記圧損要素部における流体の流量と圧損の関係および前記圧力損失量から所定の算式を用いて流体の流量を推定する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、流量計を用いることなく、ブロワやポンプの回転数に対する吐出量の個体差を許容しながら、流体の吐出量を高精度に推定することができる低コストの燃料電池発電システム及びその運転方法が提供される。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付の図面を参照して本発明を実施するための種々の実施の形態について説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１を参照して第１の実施の形態に係る燃料電池システムを説明する。
【００１１】
第１の実施形態の燃料電池システム１Ａは、燃料として可燃性ガス（例えばＬＰＧ）を供給する燃料ブロワＢ１、酸化剤として空気を供給する空気ブロワＢ２、燃焼室３を有する改質器２、燃料電池１４、制御器１０Ａ、圧力計９Ａ１，９Ａ２およびオリフィス５Ａを備えている。燃料電池システム１Ａの全体は、データベースに各種のプロセスデータを有する制御器１０Ａにより統括的に制御されるようになっている。本実施形態のシステム１Ａでは、システム起動前、すなわち改質器２の温度を燃焼室３の火炎で昇温させる前に、空気ブロワＢ２の出力（回転数）に対する空気の吐出量（流量）を、流量計を用いずに推定するようにしている。この推定に用いる機器は、空気ブロワＢ２の下流側流路Ｌ１，Ｌ５にそれぞれ設けた圧力計９Ａ１とオリフィス５Ａである。
【００１２】
燃料ブロワＢ１は、改質器２を改質反応温度（６００〜７００℃）まで上昇させるために燃料を燃焼室３に供給するとともに、改質器２に内蔵された触媒に燃料を接触させて改質ガス（水素含有ガス）を生成させる機器である。なお、流量計８は、燃料ブロワＢ１によって供給する燃料の流量を測定するための機器であり、燃料供給系統の流路Ｌ２に設けられ、空気供給系統の流路Ｌ３とは無関係である。
【００１３】
空気ブロワＢ２は、改質器２の温度を上昇させるために空気を燃焼室３に供給する機器である。燃焼室３は、改質器２の温度を上昇させるために、燃料ブロワＢ１からの燃料と空気ブロワＢ２からの空気とが反応して生じる燃焼火炎を生成するための空間を有している。各ブロワＢ１，Ｂ２から燃焼室３内に燃料と空気が供給されると、火炎を生じて改質器２の内部空間が高温になる。
【００１４】
第１の圧力計９Ａ１は、空気ブロワＢ２の流路Ｌ３が共通流路Ｌ１に合流する合流点より下流側に設けられ、流路Ｌ１内を流れる空気の圧力を測定し、その圧力測定信号を制御器１０Ａに送るものである。また、第２の圧力計９Ａ２は、改質器２内を流れる流体の圧力を測定し、その圧力測定信号を制御器１０Ａに送るものである。この第２の圧力計９Ａ２は、改質器２に直接取り付けられた圧力計測装置である。
【００１５】
流路Ｌ１において三方弁Ｖ１が圧力計９Ａ１の直ぐ下流に設けられている。三方弁Ｖ１は、空気ブロワＢ２によって供給された空気の流れを燃焼室３へ向かう流路またはオリフィス５Ａへ向かう流路に切り替える機器である。すなわち、空気ブロワＢ２からの流路Ｌ１は三方弁Ｖ１により２つの流路Ｌ４，Ｌ５に分岐され、一方の分岐流路Ｌ４は燃焼室３に連通し、他方の分岐流路Ｌ５はオリフィス５Ａに連通している。また、第１の圧力計９Ａ１を三方弁Ｖ１とオリフィス５Ａとの間に配置するようにしてもよい。但し、第１の圧力計９Ａ１はオリフィス５Ａよりも上流側に配置することが肝要である。さらに、オリフィス５Ａの下流側の流路に図示しない第３の圧力計を配置して、オリフィス５Ａを通過して圧力損失した後の流体の圧力を測定するようにしてもよい。
【００１６】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００１７】
三方弁Ｖ１を流路Ｌ５のほうに連通させ、燃料ブロワＢ１を停止した状態で、空気ブロワＢ２を起動させる。空気ブロワＢ２によって空気を吐出し、この空気を三方弁Ｖ１によってオリフィス５Ａに通す。第１の圧力計９Ａ１で測定するオリフィス５Ａの上流の圧力から、オリフィス５Ａで生じる圧力損失が分かる。そのときの空気ブロワＢ２の出力に対する吐出量（流量Ｑ）は、次式（１）で与えられる推定式に対して圧損ΔＰ値とオリフィス５Ａの孔径ｄを適用することにより推定することができる。
【数１】
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【００１８】
但し、Ｑ：流量、Ｃ：流量係数、ｄ：配管（オリフィス）流路の直径、ΔＰ：圧損、ρ：流体の密度である。
【００１９】
なお、流量係数Ｃはπ（ｄ／２）2×（２ΔＰ／ρ）1/2の部分から計算される理論上の流量と、オリフィスに流体を流したときの実際の流量を調整する係数であり、オリフィス単体試験などにより事前に算出されている数値である。
【００２０】
空気ブロワＢ２において、同様の方法で複数の出力に対する空気吐出量を推定することにより、空気ブロワＢ２の流量特性をより正確に把握することが可能になる。すなわち、制御器１０Ａは、推定した流量を空気ブロワＢ２の出力の関数で表現するようにすることができる。また、制御器１０Ａは、空気ブロワＢ２の出力と吐出量を１対１に対照できる対照一覧表に対応するテーブル化したデータを作成し、内蔵メモリに記憶させることができる。例えば、表１のように空気ブロワＢ２の１０％ごとの出力に対応した吐出量のテーブルを作成する。制御器１０Ａは、この記憶したテーブルデータを随時呼び出し、それに基づいて必要な空気流量を推定し、推定した空気流量に対応する出力信号を空気ブロワＢ２に送る。表１の場合で２７ＮＬ／ｍｉｎの空気流量が必要な場合、出力４０％と６０％のそれぞれの吐出量２０ＮＬ／ｍｉｎと３０ＮＬ／ｍｉｎを用いて、線形補間で４０＋(６０−４０)*(２７−２０) / (３０−２０)として求めた５４％の出力信号を空気ブロワＢ２に送る。さらに、制御器１０Ａは、三方弁Ｖ１を流路Ｌ５から流路Ｌ４に切り替え、推定した空気流量に従う空気ブロワＢ２からの吐出量の空気を改質器の燃焼室３に送る。
【表１】
2010205551.tif 000004
【００２１】
また、推定手段は、推定した流量とブロワの出力とが１対１に対応する対照テーブルを作成し、出力関数または対照テーブルを用いてブロワの出力に対する吐出量を推定するようにしてもよい。
【００２２】
このように第１の実施形態によれば、燃焼室３内で火炎を着火または保持するためには、空気と燃料との比率を精度よく制御する必要があるが、この空気を供給する空気ブロワＢ２に対して、流量計を用いることなく出力と吐出量との相関関係を得ることができる。このため、システムの製造コストの増加を抑えることができる。
【００２３】
（第２の実施形態）
次に図２を参照して第２の実施の形態に係る燃料電池システムを説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【００２４】
第２の実施形態の燃料電池システム１Ｂにおいては、所定の空気吐出量を得るための空気ブロワＢ２の出力、および所定の燃料吐出量を得るための燃料ブロワＢ１の出力を、ともに流量計を用いずに推定するようにしている。この推定に用いる機器は燃焼室３の上流に設けた圧力計９Ｂ１とオリフィス５Ｂである。
【００２５】
本実施形態のシステム１Ｂでは、オリフィス５Ｂを燃焼室３の上流の流路Ｌ４に配置し、さらにその上流の流路Ｌ１に第１の圧力計９Ｂ１を配置している。上述した第１の実施形態のシステム１Ａと異なり、本実施形態のシステム１Ｂでは空気ブロワＢ２と燃焼室３との間のラインＬ４に三方弁による分岐箇所を設けない。また、燃焼室３の圧力が大気圧になるような構造になっている。
【００２６】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００２７】
先ず空気ブロワＢ２によって空気を吐出し、流路Ｌ１，Ｌ４に空気を流す。このとき燃料ブロワＢ１は停止した状態である。圧力計９Ｂ１で検出されるオリフィス５Ｂの上流側の圧力から、オリフィス５Ｂにおいて生じる圧力損失量が判明する。そのときの空気ブロワＢ２の出力に対する吐出量Ｑは、上記の式（１）を用いて圧損ΔＰ値とオリフィス５Ｂの孔径ｄとから推定することができる。空気ブロワＢ２において、同様の方法を繰り返すことで複数の出力に対する空気吐出量を推定することにより、空気ブロワＢ２の流量特性をより正確に把握することができる。例えば空気ブロワＢ２の出力を５０％→６０％→７０％→８０％→９０％→１００％と段階的に上昇させていき、それらの出力に対応するブロワＢ２からの空気の吐出流量をそれぞれ推定することができる。
【００２８】
次いで圧力計９Ｂ１が所定の圧力値Paを示すように、すなわち、空気ブロワＢ２がある流量Fa1の空気を吐出するように空気ブロワＢ２を出力させる。さらに空気ブロワＢ２の吐出量をそのままにした状態で、圧力計９Ｂ１が所定の圧力値Pb(Fa1)を示すように燃料ブロワＢ１を起動して出力させ、燃焼室３内で火炎を着火させる。圧力値Pb(Fa1)は、空気流量Fa1に対し、燃料の流量がある値Ff(Fa1)であるときに圧力計９Ｂ１が示した実測値であるか又は計算値（換算値）である。したがって、空気流量がFa1のこの状態で、圧力計９Ｂ１の圧力値がPb(Fa1)となれば、そのときの燃料流量はFf(Fa1)であると分かる。これにより、このときの燃料ブロワＢ１の駆動出力で吐出量Ff(Fa1)を得ることが分かる。
【００２９】
燃焼室３内で火炎を保持しながら空気ブロワＢ２からの空気の流量をFa2に変化させ、圧力計９Ｂの値が目標値Pb(Fa2)になるように燃料ブロワＢ１を駆動させる。これにより燃料の流量Ff(Fa2)を吐出するための燃料ブロワＢ１の出力が得られる。
【００３０】
空気流量Fa2を変化させ、同様の方法で燃料の流量Ff(Fa2)を順次推定していけば、複数の燃料吐出量に対して、それを得るための空気ブロワＢ２の出力を得ることができる。それぞれのブロワについて出力と吐出量とを１対１に対応させた対照表としてのテーブルデータを制御器のメモリに記憶させることで、燃焼室３での火炎の着火と保持に必要な空気流量および燃料流量に対して、ブロワＢ１，Ｂ２，Ｂ３ごとに適切な出力信号を送って駆動させ、燃料電池１４を起動させる。また、燃料電池１４が発電運転に移行した後においても、火炎の保持に必要な空気流量は、空気ブロワＢ２の同様の出力制御で行い、これとともに水素を取出すために必要な燃料を含めた燃料流量も、燃料ブロワＢ１の同様の出力制御で行う。
【００３１】
本実施形態によれば、火炎の着火・保持に必要な空気と燃料に対して、流量計を用いることなく、それぞれ供給するブロワ出力と吐出量との相関関係を得ることができる。また、燃料ブロワの出力と吐出量との相関関係は発電中の燃料流量制御にも適用可能である。また、燃料ブロワの出力と吐出量の相関関係を得る段階で、燃料は燃焼させて処理するので、燃焼電池システムのパッケージ外に未反応の燃料ガスが排気されることがなく安全である。
【００３２】
（第３の実施形態）
次に、図３と図４を参照して第３の実施の形態に係る燃料電池システムを説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【００３３】
第３の実施形態の燃料電池システム１Ｃは、一酸化炭素を除去するための選択酸化器１２を改質器２１内に備えている。本実施形態のシステム１Ｃでは第２の空気ブロワＢ３を用いて選択酸化器１２の上流側の流路に空気を供給するようにしている。システム１Ｃの起動前に、選択酸化器１２に空気を供給する空気ブロワＢ３に対し、出力に対する吐出量を、流量計を用いずに推定する。この推定に用いる機器は、第２の空気ブロワＢ３の下流側の流路Ｌ６に設けた圧力計９Ｃ１とオリフィス５Ｃである。
【００３４】
第２の空気ブロワＢ３から吐出される空気は、三方弁Ｖ２→流路Ｌ７→流路Ｌ６→圧力計９Ｃ１→流路Ｌ１→オリフィス５Ｃ→流路Ｌ４→燃焼室３の順に流れる。このとき遮断弁Ｖ３は閉じた状態である。一方、燃料ブロワＢ１から吐出される燃料は、流路Ｌ２→流路Ｌ６→圧力計９Ｃ１→（遮断弁Ｖ３）→選択酸化器１２の順に流れる。このとき遮断弁Ｖ３は開いた状態にある。
【００３５】
空気ブロワＢ３は選択酸化器１２に空気を供給する機器である。遮断弁Ｖ３は、改質器２１の上流側の入口流路Ｌ６に設けている。
【００３６】
第１の圧力計９Ｃ１は主に改質反応ガスの圧力を測定するための機器である。遮断弁Ｖ３を閉じ、空気ブロワＢ３を停止すると、燃料ブロワＢ１と空気ブロワＢ２で供給するガスの流路環境は、上述した第２の実施形態のシステム１Ｂの場合と同様になる。また、圧力計９Ｃ１で測定する圧力も、第２の実施形態の圧力計９Ｂ１で測定する圧力と同じものとなる。したがって、遮断弁Ｖ３を閉じ、第２の空気ブロワＢ３を停止したこの状態では、圧力計９Ｂ１の代わりに圧力計９Ｃ１を用いれば、第２の実施の形態と同様の方法で同じ効果を得ることができる。
【００３７】
さらに本実施形態では、三方弁Ｖ２の流路をＬ８からＬ７に切り替えることにより、空気ブロワＢ３で供給する空気を選択酸化器１２の上流側流路Ｌ６に送ることができる。すなわち遮断弁Ｖ３を閉じ、燃料ブロワＢ１と空気ブロワＢ２を停止すれば、空気ブロワＢ３から吐出される空気の流路は、改質器２１を経由せずに圧力計９Ｃ１の圧力測定地点とオリフィス５Ｃをともに通り、燃焼室３に繋がるルートとなる。この状態で空気ブロワＢ３によって空気を吐出すると、圧力計９Ｃ１の測定値からオリフィス５Ｃで生じる圧力損失量が分かる。そのときの空気ブロワＢ３の出力に対する吐出量は、上記の式（１）を用いてオリフィス５Ｃでの圧損ΔＰ値とオリフィス５Ｃの孔径ｄとから推定することができる。
【００３８】
第２の空気ブロワＢ３において、同様の方法で複数の出力に対する空気吐出量を推定することにより、空気ブロワＢ３の出力に対する吐出量の特性をより正確に把握することができる。空気ブロワＢ３の出力と吐出量を対照表としてデータ化したテーブルを制御器１０Ｃのメモリに記憶させることで、改質反応中の選択酸化器１２に必要な空気流量に対して空気ブロワＢ３から必要量の空気が供給されるように、空気ブロワＢ３に対して適切な出力信号が送られる。
【００３９】
次に、図４のタイミングチャートを参照しながら本実施形態の動作について説明する。
【００４０】
先ずシステムをスタートアップさせる前に、三方弁Ｖ２の開流路をラインＬ７に連通させ、第２の空気ブロワＢ３から燃焼室３へ空気を供給して、第２の空気ブロワＢ３の出力と空気吐出流量との相関関係、すなわちブロワＢ３の出力−吐出流量特性を調べる。例えば第２の空気ブロワＢ３を５０％の出力で運転した場合において、圧力計９Ｃ１で流路Ｌ６内を流れる流体の圧力を測定し、その圧力測定値からオリフィス５Ｃで生じる圧力損失量を求め、そのときの第２の空気ブロワＢ３の出力に対する吐出量を、上記の式（１）を用いてオリフィス５Ｃで生じる圧力損失ΔＰ値とオリフィス５Ｃの孔径ｄとから推定する。さらに、第２の空気ブロワＢ３の出力を例えば５０％→６０％→７０％→８０％→９０％→１００％と段階的に上昇させていき、それらの出力に対応する第２の空気ブロワＢ３からの空気の吐出流量をそれぞれ推定する。このようにして調べたブロワＢ３の出力−吐出流量特性は、出力と吐出流量とが１対１に対応するテーブル化した対照表データとして制御器１０Ｃのメモリに記憶・保存される。
【００４１】
次いで、タイミングｔ１に制御器１０Ｃから第２の空気ブロワＢ３に制御信号が送られ、空気ブロワＢ３が停止する。また、タイミングｔ１に制御器１０Ｃから第１の空気ブロワＢ２に信号が送られ、空気ブロワＢ２から吐出される空気が燃焼室３に供給され、さらにタイミングｔ２に制御器１０Ｃから燃料ブロワＢ１に信号が送られ、燃料ブロワＢ１から吐出される燃料が燃焼室３に供給され、触媒下での燃焼反応熱により燃焼室３を反応温度（約６００〜７００℃）まで上昇させる。なお、燃焼室３と選択酸化器１２との間は図示しない伝熱部材により熱交換しうるように熱的に連結された関係にあるため、燃焼室３からの伝熱により選択酸化器１２が反応温度に達する。
【００４２】
タイミングｔ３になると、遮断弁Ｖ３および三方弁Ｖ２の各々に信号が送られ、遮断弁Ｖ３が開くとともに、三方弁Ｖ２の開流路が流路Ｌ７からＬ８に切り替わり、発電が開始される。燃料ブロワＢ１からの供給される燃料の大部分は、改質器にて水素リッチなガスに改質される。さらに、空気ブロワＢ３からのＬ８を通じて供給される空気により一酸化炭素が除去され、燃料電池１４に供給されて発電に使われる。また、燃料ブロワＢ１からの供給される残りの燃料は、空気プロワＢ２からの空気とともに燃焼室３に供給されて燃焼し、改質反応に改質反応に必要な熱を供給し続ける。
【００４３】
本実施形態によれば、流量計を用いることなく、出力に対する空気ブロワＢ３の吐出量を次の数式（１）を用いて推定するという上記第２の実施形態と同様の効果を奏することができ、かつ選択酸化器に空気を供給するための空気量を流量計なしで推定することが可能である。さらに圧力計測には、主に改質器反応ガスの圧力を測定するための機器を利用できるため、新たに圧力計を設置しなくてよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムを示す構成ブロック図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システムを示す構成ブロック図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る燃料電池システムを示す構成ブロック図。
【図４】第３の実施形態の燃料電池システムの動作を説明するためのタイミングチャート。
【符号の説明】
【００４５】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…燃料電池システム、
２，２１…改質器（燃料改質部）、３…燃焼室、
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ…オリフィス（圧損要素部）、８…流量計、
９Ａ１，９Ｂ１，９Ｃ１…圧力計測手段、
９Ａ２，９Ｂ２，９Ｃ２…圧力計測装置（第２の圧力計測手段）、
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…制御器（流量推定手段）、
１２…選択酸化器、１４…燃料電池、
Ｂ１…燃料ブロワ（流体供給手段）、Ｂ２…空気ブロワ（流体供給手段）、Ｂ３…空気ブロワ（流体供給手段）、
Ｌ１〜Ｌ９…流路（流体ライン）、Ｖ１，Ｖ２…三方弁、Ｖ３…遮断弁。
【図１】
2010205551.tif 000005
【図２】
2010205551.tif 000006
【図３】
2010205551.tif 000007
【図４】
2010205551.tif 000008