(57)【要約】【課題】燃料電池ユニットまたは燃料電池コジェネレーションシステムにおいて、異常時、その異常を自己解消し、動作の正常化を図る。【解決手段】改質水（Ｗ１）を搬送する改質水ポンプ（３８）を備える燃料電池ユニット（４）であって、前記改質水の流量を監視する流量監視手段（改質水流量計４０−１、改質水経路圧力計４２−２）と、前記流量監視手段の監視出力から前記改質水の流量異常を判断し、前記改質水に流量異常が生じた際に、正常時と異なる駆動パターンで前記改質水ポンプを駆動する異常解消制御（異常解消制御機能８４）を行う制御手段（制御部１８）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
改質水を搬送する改質水ポンプを備える燃料電池ユニットであって、
前記改質水の流量を監視する流量監視手段と、
前記流量監視手段の監視出力から前記改質水の流量異常を判断し、前記改質水に流量異常が生じた際に、正常時と異なる駆動パターンで前記改質水ポンプを駆動する異常解消制御を行う制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項２】
前記駆動パターンは、前記改質水ポンプの断続動作、ポンプ出力の増減動作、前記改質水の流量方向の反転切替え動作の何れかまたは２以上を含む請求項１に記載の燃料電池ユニット。
【請求項３】
前記制御手段は、前記異常解消制御の回数をカウントし、そのカウント数が所定回数に到達した場合に異常情報を出力することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池ユニット。
【請求項４】
改質水を搬送する改質水ポンプを備える燃料電池ユニットに搭載されたコンピュータに実行させる制御プログラムであって、
前記改質水の流量を監視し、
流量監視情報から前記改質水の流量異常を判断し、
前記改質水に流量異常が生じた際に、正常時と異なる駆動パターンで前記改質水ポンプを駆動する異常解消制御を行う
処理を前記コンピュータに実行させるための燃料電池ユニットの制御プログラム。
【請求項５】
前記異常解消制御の回数をカウントし、そのカウント数が所定回数に到達した場合に異常情報を生成する
請求項４に記載の燃料電池ユニットの制御プログラム。
【請求項６】
改質水を搬送する改質水ポンプを備える燃料電池ユニットの制御方法であって、
前記改質水の流量を監視し、
流量監視情報から前記改質水の流量異常を判断し、
前記改質水に流量異常が生じた際に、正常時と異なる駆動パターンで前記改質水ポンプを駆動する異常解消制御を行う
工程を含むことを特徴とする燃料電池ユニットの制御方法。
【請求項７】
前記異常解消制御の回数をカウントし、そのカウント数が所定回数に到達した場合に異常情報を生成する
請求項６に記載の燃料電池ユニットの制御方法。
【請求項８】
改質水を搬送する改質水ポンプを備える燃料電池ユニットを含む燃料電池コジェネレーションシステムであって、
前記改質水の流量を監視する流量監視手段と、
前記流量監視手段の監視出力から前記改質水の流量異常を判断し、前記改質水に流量異常が生じた際に、正常時と異なる駆動パターンで前記改質水ポンプを駆動する異常解消制御を行う制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池コジェネレーションシステム。
【請求項９】
前記制御手段は、前記異常解消制御の回数をカウントし、そのカウント数が所定回数に到達した場合に異常情報を出力することを特徴とする請求項８に記載の燃料電池コジェネレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池ユニット、燃料電池コジェネレーションシステムなどの燃料電池およびその制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池コジェネレーションシステム〔Fuel cell Co-generation system （以下、単に「ＦＣシステム」と称する。）〕では、燃料電池ユニットを備え、この燃料電池ユニットの熱を回収し、給湯や暖房などに利用する。燃料電池ユニットは、燃料電池スタックや燃料改質装置の他に補機類を備える。補機類にはポンプ、ブロワ、センサなどが含まれる。この燃料電池ユニットを含むＦＣシステムでは燃料電池ユニットの運転状態を監視し、適正な運転が維持される。
【０００３】
この燃料電池ユニットの制御に関し、燃料電池スタックで生じた改質水を燃料処理部に戻して処理する際にポンプが使用され、改質水の安定供給を図ることが知られている（たとえば、特許文献１、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７３８２２号公報
【特許文献２】特開２０１３−７５８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、燃料電池ユニットを含むＦＣシステムでは、燃料電池スタックの発電反応により生じた水をタンクに溜め、この水を燃料改質装置で利用している。タンクから燃料改質装置への改質水の搬送に改質水ポンプが用いられる。
【０００６】
燃料改質装置は、燃料（たとえば、都市ガス）と改質水とを反応させ、水素リッチの改質ガスを生成する。改質ガスの生成には改質水の供給が不可欠であり、その供給量が改質ガスの生成に大きく影響する。つまり、改質水ポンプの動作異常が改質ガスの生成に影響を与え、システム上、斯かる動作異常を回避することが不可欠である。
【０００７】
この動作異常には、改質水の流量停止、流量過少または流量過多などがある。この改質水の異常は、圧力異常、温度異常、燃料電池スタックの電圧異常など、ＦＣシステムの異常原因となり、異常停止に至る。
【０００８】
斯かる異常停止では、エラー通報、ユーザによるメンテナンス依頼の要請などを受け、ポンプ交換などの手続きを経て正常運転を再開させるなどの処理が行われる。
【０００９】
しかしながら、異常停止が生じたとしても、この停止原因には軽微なものから重度のものまで様々なものが含まれている。重度の場合にはポンプ交換などが必要である。しかし、軽微な場合では、メンテナンス担当者が点検した際には既に異常が解消したか、異常が認められないといった場合もあるし、異常が認められたとしても、適切な制御動作を行えば、改質水ポンプ異常が解消するといった場合もある。
【００１０】
そこで、本発明は斯かる課題に鑑み、異常時、その異常を自己解消し、動作の正常化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の燃料電池ユニットは、改質水を搬送する改質水ポンプを備える燃料電池ユニットであって、前記改質水の流量を監視する流量監視手段と、前記流量監視手段の監視出力から前記改質水の流量異常を判断し、前記改質水に流量異常が生じた際に、正常時と異なる駆動パターンで前記改質水ポンプを駆動する異常解消制御を行う制御手段とを備える。
【００１２】
上記燃料電池ユニットにおいて、前記駆動パターンは、前記改質水ポンプの断続動作、ポンプ出力の増減動作、前記改質水の流量方向の反転切替え動作の何れかまたは２以上を含んでもよい。
【００１３】
上記燃料電池ユニットにおいて、前記制御手段は、前記異常解消制御の回数をカウントし、そのカウント数が所定回数に到達した場合に異常情報を出力してもよい。
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の燃料電池ユニットの制御プログラムは、改質水を搬送する改質水ポンプを備える燃料電池ユニットに搭載されたコンピュータに実行させる制御プログラムであって、前記改質水の流量を監視し、流量監視情報から前記改質水の流量異常を判断し、前記改質水に流量異常が生じた際に、正常時と異なる駆動パターンで前記改質水ポンプを駆動する異常解消制御を行う処理を前記コンピュータに実行させる。
【００１５】
上記燃料電池ユニットの制御プログラムにおいて、前記異常解消制御の回数をカウントし、そのカウント数が所定回数に到達した場合に異常情報を生成してもよい。
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の燃料電池ユニットの制御方法は、改質水を搬送する改質水ポンプを備える燃料電池ユニットの制御方法であって、前記改質水の流量を監視し、流量監視情報から前記改質水の流量異常を判断し、前記改質水に流量異常が生じた際に、正常時と異なる駆動パターンで前記改質水ポンプを駆動する異常解消制御を行う。
【００１７】
上記燃料電池ユニットの制御方法において、前記異常解消制御の回数をカウントし、そのカウント数が所定回数に到達した場合に異常情報を生成してもよい。
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明の燃料電池コジェネレーションシステムは、改質水を搬送する改質水ポンプを備える燃料電池ユニットを含む燃料電池コジェネレーションシステムであって、前記改質水の流量を監視する流量監視手段と、流量監視情報から前記改質水の流量異常を判断し、前記改質水に流量異常が生じた際に、正常時と異なる駆動パターンで前記改質水ポンプを駆動する異常解消制御を行う制御手段とを備える。
【００１９】
上記燃料電池コジェネレーションシステムにおいて、前記制御手段は、前記異常解消制御の回数をカウントし、そのカウント数が所定回数に到達した場合に異常情報を出力してもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、次のような効果が得られる。
【００２１】
(1) 改質水の流量異常を生じた際に、改質水ポンプの異常であれば、その異常の自己解消が可能になるので、エラー発報の回数を低減でき、燃料電池ユニットや該燃料電池ユニットを含むシステムの信頼性を向上させることができる。
【００２２】
(2) 異常の自己解消が可能になるので、メンテナンスの作業回数を低減でき、メンテナンス作業のコストを低減できる。
【００２３】
そして、本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施の形態に係るＦＣシステムを示す図である。
【図２】燃料電池ユニットの一例を示す図である。
【図３】制御部およびそのハードウェアの一例を示す図である。
【図４】制御部の機能を示すブロック図である。
【図５】制御状態の告知の一例を示す図である。
【図６】異常履歴記録データテーブルの一例を示す図である。
【図７】ＦＣシステムの制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】異常解消制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】改質水ポンプの駆動パターンの処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】改質水ポンプのＯＮ／ＯＦＦ制御を示すタイミングチャートである。
【図１１】第２の実施の形態に係る改質水ポンプの駆動パターンの処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１２】改質水ポンプのＯＮ／ＯＦＦ制御を示すタイミングチャートである。
【図１３】他の改質水ポンプのＯＮ／ＯＦＦ制御を示すタイミングチャートである。
【図１４】他の改質水ポンプのＯＮ／ＯＦＦ制御を示すタイミングチャートである。
【図１５】他の改質水ポンプのＯＮ／ＯＦＦ制御を示すタイミングチャートである。
【図１６】他の改質水ポンプのＯＮ／ＯＦＦ制御を示すタイミングチャートである。
【図１７】他の改質水ポンプのＯＮ／ＯＦＦ制御を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
〔第１の実施の形態〕
【００２６】
＜システム構成＞
【００２７】
図１は、第１の実施の形態に係るＦＣシステム（燃料電池コジェネレーションシステム）の一例を示している。
【００２８】
このＦＣシステム２には燃料電池ユニット４と、一例として貯湯ユニット６が含まれている。燃料電池ユニット４には燃料電池スタック８、燃料処理装置１０、水タンク１２、ドレイナ１４−１、１４−２および熱交換器１６が含まれる。貯湯ユニット６には貯湯タンク２０が備えられる。これら燃料電池ユニット４および貯湯ユニット６の機能部を制御する制御部１８が備えられる。
【００２９】
燃料電池スタック８にはたとえば、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Polymer Electrolyte Fuel Cell ）が備えられる。この燃料電池スタック８には燃料処理装置１０から水素リッチな改質ガスＧ１が供給され、改質ガスＧ１の水素Ｈ2が水素イオンＨ＋と電子ｅ−に分離される。水素イオンＨ＋は電解質を通過することにより空気極側の酸素と結びついて水（Ｈ2 Ｏ）が生成される。電子ｅ−は導線を通して空気極側に移動し、発電エネルギとして取り出される。燃料電池ユニット４の生成水は水経路２２−１により水タンク１２に導かれ、溜められる。
【００３０】
燃料処理装置１０は燃料改質手段の一例である。この燃料処理装置１０には燃料処理部２４および燃焼部２６が備えられる。燃料処理部２４は、都市ガスなどの燃料Ｆ、選択酸化空気Ａｉおよび水タンク１２から水、この水を改質水Ｗ１として供給され、燃料Ｆから水素リッチな改質ガスＧ１を生成する。燃料処理部２４には燃料Ｆが燃料経路２８により導かれ、選択酸化空気Ａｉが選択酸化空気経路３０により導かれる。改質水Ｗ１は改質水として水経路２２−２により燃焼処理部２４に導かれる。燃焼部２６は、燃料電池スタック８から供給される水素リッチな改質オフガスＧ２を燃焼し、燃料処理装置１０の改質反応に熱量を供給する。つまり、燃焼は燃料処理装置１０の改質反応の熱量供給のためである。燃料処理装置１０が生成した改質ガスＧ１はガス経路３２−１から燃料電池スタック８に供給される。
【００３１】
ドレイナ１４−１は、ドレン排水処理部の一例であり、改質オフガスＧ２からドレンＤを凝縮させ、このドレンＤを排水する。この実施の形態では、燃料電池スタック８と燃焼部２６との間に設置されたガス経路３２−２にドレイナ１４−１が設置され、改質オフガスＧ２が燃料電池スタック８からドレイナ１４−１を通して燃焼部２６に流れる。この改質オフガスＧ２には多量のドレンＤが含まれている。このドレンＤは燃料処理部２４での改質反応のために過剰に供給される改質水Ｗ１のうち未反応分として残った水や、発電反応で生成する水（Ｈ2 Ｏ）である。
【００３２】
燃焼部２６には排気経路３４が備えられ、この排気経路３４にはドレイナ１４−２が備えられている。このドレイナ１４−２では燃焼部２６で生じた燃焼排ガスＧ３から得られる凝縮水を分離し、この凝縮水を除いた燃焼排ガスＧ３が外気に放出され、凝縮水が水経路２２−３を通して水タンク１２に導かれる。
【００３３】
排気経路３４には熱交換器１６が設置され、燃焼排ガスＧ３の熱が貯湯ユニット６側の水Ｗ２に熱交換される。これにより、燃焼排ガスＧ３の熱が水Ｗ２に回収されて利用される。高温水として貯湯タンク２０に貯湯される。
【００３４】
制御部１８はＦＣシステム２の制御手段の一例である。この制御部１８はたとえば、コンピュータで構成される。この制御部１８は、燃料電池ユニット４の機能部に設置された各種センサからの情報を受け、制御出力を燃料電池スタック８、燃料処理部２４、燃焼部２６などの機能部に付与する。この制御には、正常時と異なる駆動パターンを含む異常解消制御が含まれる。
【００３５】
図２は、燃料電池ユニット４の一例を示している。図１と同一部分には同一符号を付してある。
【００３６】
燃料電池スタック８にはスタック電圧計３６が備えられる。スタック電圧計３６は、電圧検出手段の一例であり、燃料電池スタック８の発電電圧を検出する。燃料電池スタック８に改質ガスＧ１を供給するガス経路３２−１にはスタック入口圧力計４２−１が備えられる。スタック入口圧力計４２−１は、スタック入口側圧力の監視手段の一例であり、燃料電池スタック８の入口圧力を検出する。これら電圧や圧力の検出情報が制御部１８に提供される。
【００３７】
水経路２２−２には改質水ポンプ３８、改質水流量計４０−１および改質水経路圧力計４２−２が備えられる。改質水ポンプ３８は改質水搬送手段の一例である。改質水ポンプ３８にはたとえば、プランジャーポンプが用いられる。水タンク１２に溜められた改質水Ｗ１は、改質水ポンプ３８によって水経路２２−２を搬送され、燃料処理部２４に導かれる。改質水流量計４０−１は、改質水流量を監視する流量監視手段の一例であり、この実施の形態では改質水Ｗ１の流量を検出する。また、改質水経路圧力計４２−２は、水経路２２−２の経路圧力監視手段であるとともに、流量監視手段の一例であり、この実施の形態では水経路２２−２の圧力を検出する。これら流量や圧力の検出情報が制御部１８に提供される。つまり、流量監視に改質水流量計４０−１および改質水経路圧力計４２−２の検出出力を用いてもよい。
【００３８】
燃料処理部２４には、圧力計４２−３および温度センサ４４が備えられる。圧力計４２−３は、燃料処理部２４内の処理圧力の監視手段の一例であり、処理圧力を検出する。温度センサ４４は、温度検出手段の一例であり、温度を検出する。この温度センサ４４にはたとえば、サーミスタや熱電対が用いられる。これら圧力や温度の検出情報が制御部１８に提供される。
【００３９】
燃焼部２６には熱電対４６およびフレームロッド４８が備えられる。熱電対４６は、温度検出手段の一例である。フレームロッド４８は燃焼監視手段の一例である。熱電対４６が異常温度を検出した場合には、システム停止を行う。
【００４０】
燃料経路２８には燃料ブロア５０、燃料流量計４０−２および燃料経路圧力計４２−４が備えられている。燃料ブロア５０は燃料処理部２４に対する燃料Ｆの搬送手段の一例である。燃料流量計４０−２は、燃料Ｆの流量監視手段の一例であり、燃料Ｆの流量を検出する。燃料経路圧力計４２−４は、燃料経路２８の経路圧力監視手段の一例であり、経路圧力を検出する。これら流量や圧力の検出情報が制御部１８に提供される。
【００４１】
選択酸化空気経路３０には選択酸化空気ブロア５２、選択酸化空気流量計４０−３および空気経路圧力計４２−５が備えられている。選択酸化空気ブロア５２は燃料処理部２４に対する選択酸化空気Ａｉの搬送手段の一例である。選択酸化空気流量計４０−３は、選択酸化空気Ａｉの流量監視手段の一例であり、選択酸化空気Ａｉの流量を検出する。空気経路圧力計４２−５は、選択酸化空気経路３０の経路圧力監視手段の一例であり、経路圧力を検出する。これら流量や圧力の検出情報が同様に制御部１８に提供される。
【００４２】
＜制御部１８＞
【００４３】
図３のＡは、制御部１８の一例を示している。この制御部１８には表示部５４およびエラー発報部５６が接続されている。表示部５４は視認情報を提示するたとえば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）表示器を用いればよい。エラー発報部５６にはインジケータなどが用いられる。
【００４４】
ポンプ駆動部５８は、制御部１８の制御出力を受け、改質水ポンプ３８を駆動する。この改質水ポンプ３８の駆動パターンには正常時の駆動パターンと、改質水Ｗ１に流量異常が生じた際に、正常時と異なる駆動パターンとが含まれる。正常時と異なる駆動パターンは、異常解消制御により実行される。
【００４５】
図３のＢは、制御部１８のハードウェアの一例を示している。この制御部１８にはたとえば、コンピュータが用いられ、プロセッサ６０、ＲＯＭ（Read-Only Memory）６２、ＮＶＭ（Non Volatile Memory ）６４、ＲＡＭ（Random-Access Memory）６６、入力部６８、出力部７０および表示制御部７２、ポンプ制御部７４が含まれる。
【００４６】
プロセッサ６０は、ＲＯＭ６２に格納されているＯＳ（Operating System）、ファームウェアなどの各種のプログラムを実行し、各種の情報処理を行う。この情報処理には既述の異常解消制御の処理が含まれる。ＲＯＭ６２は、ＯＳ、ファームウェアなどの各種のプログラムを格納している。ＮＶＭ６４はデータ記憶手段の一例でありたとえば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory ）を用いる。このＮＶＭ６４には異常履歴記録データテーブル１０２（図６）などのデータベースが構築される。ＲＡＭ６６は、情報処理のワークエリアに用いられる。入力部６８は、検出情報などの取込みに用いられる。出力部７０は制御情報、各種機能部の駆動出力、エラー発報情報を出力する。
【００４７】
表示制御部７２は、プロセッサ６０の制御により、表示部５４の表示制御を行う。表示制御の制御出力は表示部５４に付与される。
【００４８】
ポンプ制御部７４は、プロセッサ６０の制御により、改質水ポンプ３８の駆動制御を行う。この駆動制御には正常時の駆動パターン制御と、改質水Ｗ１に流量異常が生じた際に、正常時と異なる駆動パターン制御とが含まれる。
【００４９】
＜制御部１８の機能＞
【００５０】
図４は、制御部１８の機能７６を示している。この機能７６には、異常検知機能７８、システム停止機能８０、流量異常判定機能８２、異常解消制御機能８４、異常解消制御カウント機能８６、状態告知機能８８および異常履歴記録機能９０が含まれる。
【００５１】
異常検知機能７８は、スタック電圧計３６などの各種センサからの検出出力を受け、ＦＣシステム２の異常を検知する。
【００５２】
システム停止機能８０は、異常検知機能７８の異常検知により、ＦＣシステム２の駆動を停止する。
【００５３】
流量異常判定機能８２は、異常検知機能７８で受けた改質水流量計４０−１や改質水経路圧力計４２−２の検出出力を受け、改質水Ｗ１の流量異常を判定する。
【００５４】
異常解消制御機能８４は、流量異常判定機能８２の流量異常判定により、異常解消制御を実行する。この異常解消制御には、既述の正常時と異なる駆動パターン制御が含まれる。この駆動パターン制御では、正常時と異なる駆動パターン制御によりポンプ駆動部５８を駆動し、これに基づき、改質水ポンプ３８をたとえば断続的に動作または搬送方向を異ならせるなどの動作を行う。
【００５５】
異常解消制御カウント機能８６は、異常解消制御機能８４により実行される異常解消制御の回数や時間を計数する。異常解消制御の回数はたとえば、所定時間の異常解消制御を単位としてその回数を計数し、または異常解消制御に用いる駆動パターンパルスの回数を計数する。
【００５６】
状態告知機能８８は、ＦＣシステム２のシステム異常を含む動作状態を告知する。この場合、異常解消制御機能８４を実行している場合には、異常解消制御の実行中であることを告知する。この異常解消制御により、その異常解消制御の契機となった異常を解消した場合には、その異常解消を告知し、正常に自己解消した旨を告知する。
【００５７】
異常履歴記録機能９０は、ＮＶＭ６４に格納されている異常履歴記録データテーブル１０２（図６）に異常履歴を記録する。
【００５８】
＜制御状態の告知＞
【００５９】
図５は、異常告知を含む制御状態の告知の一例を示している。この制御状態の情報表示は、表示部５４の表示画面９２に表示される。
【００６０】
図５のＡは、改質水の流量異常時の画面表示を示している。表示画面９２には、改質水Ｗ１の流量異常の生起と、異常解消制御の実行とを表すメッセージ９４が表示されている。このメッセージ９４では一例として、「改質水の流量異常が生じたので、異常解消制御を実行します。」が表示されている。このメッセージ９４によれば、ユーザが改質水の流量異常を契機に異常解消制御に移行することを即座に知ることができる。
【００６１】
図５のＢは、異常解消制御の実行中の画面表示を示している。表示画面９２には、異常解消制御の実行中であるメッセージ９６が表示されている。このメッセージ９６では一例として、「異常解消制御の実行中」が表示されている。このメッセージ９６によれば、ユーザが異常解消制御中であることを即座に知ることができる。
【００６２】
図５のＣは、異常解消制御の制御結果の画面表示を示している。表示画面９２には、異常解消制御の実行およびその結果を表すメッセージ９８が表示されている。このメッセージ９８では一例として、「異常解消制御の結果、正常復帰しました。」が表示されている。このメッセージ９８によれば、ユーザが異常解消制御の結果、ＦＣシステム２が正常復帰したことを即座に知ることができる。
【００６３】
図５のＤは、他の異常解消制御の制御結果の画面表示を示している。表示画面９２には、異常解消制御の実行およびその結果を表すメッセージ１００が表示されている。このメッセージ１００では一例として、「異常解消制御によっても、改質水の流量異常が解消しません。システムを停止します。」が表示されている。このメッセージ１００によれば、ユーザが異常解消制御の結果、ＦＣシステム２が正常化しないこと、システム停止に移行することを即座に知ることができる。
【００６４】
＜異常履歴記録データテーブル１０２＞
【００６５】
図６は、異常履歴記録データテーブル１０２の一例を示している。この異常履歴記録データテーブル１０２はひとつの記録媒体であるＮＶＭ６４に格納されるデータベースの一例である。
【００６６】
この異常履歴記録データテーブル１０２には一例として、データ番号１０４、日／時１０６、異常検知１０８、制御形態１１０、回数１１２、エラー発報１１４および現状情報１１６が格納されている。
【００６７】
データ番号１０４は、格納されるデータの識別番号である。日／時１０６は、異常が生じた暦日および時刻である。この実施の形態では、Ｎｏ．１のデータでは一例として、２０１３．０９．１０  ０：００が格納され、Ｎｏ．２のデータでは一例として、２０１３．０９．２５  ９：００が格納されている。異常検知１０８は、検知された異常の種別を示している。制御形態１１０は、異常に対応する制御形態を示している。この制御形態にはたとえば、改質水ポンプ３８の駆動パターンが含まれる。回数１１２はたとえば、異常解消制御の回数である。エラー発報１１４は、異常告知の有無を示している。そして、現状情報１１６は、異常検知の結果、現状の制御状態を表している。
【００６８】
この異常履歴記録データテーブル１０２は、既述の表示画面９２に視認情報として表示し、告知可能な情報である。
【００６９】
＜ＦＣシステム２の制御＞
【００７０】
図７は、ＦＣシステム２の制御の処理手順の一例を示している。この処理手順は、本発明の制御プログラムまたは制御方法の一例である。
【００７１】
この処理手順では、通常運転が行われ（Ｓ１１）、この通常運転において、ＦＣシステム２の異常検知が行われる（Ｓ１２）。異常がなければ（Ｓ１２のＮＯ）、通常運転を継続し、異常検知が継続して実行される。
【００７２】
ＦＣシステム２に異常があれば（Ｓ１２のＹＥＳ）、ＦＣシステム２の停止か否かを判定する（Ｓ１３）。ＦＣシステム２を停止しない場合には（Ｓ１３のＮＯ）、通常運転を継続する。
【００７３】
ＦＣシステム２の停止であれば（Ｓ１３のＹＥＳ）、検知した異常が改質水Ｗ１の流量異常か否かを判定する（Ｓ１４）。改質水Ｗ１の流量異常であれば（Ｓ１４のＹＥＳ）、改質水ポンプ３８の異常解消制御を実行する（Ｓ１５）。この異常解消制御では、正常時と異なる駆動パターンで改質水ポンプ３８を駆動する。
【００７４】
この異常解消制御を実行すると、その制御のたとえば、回数をカウントする（Ｓ１６）。このカウント数が所定数以上か否かを判定する（Ｓ１７）。所定数未満であれば（Ｓ１７のＮＯ）、Ｓ１１に戻り、Ｓ１１〜Ｓ１７の処理を行う。この場合、所定数未満であれば、Ｓ１１に戻る制御は、所定数未満の異常解消制御、つまり、１回の異常解消制御であっても、改質水ポンプ３８の動作異常が解消し、正常運転が可能になる場合を想定している。
【００７５】
カウント数が所定数以上に到達すれば（Ｓ１７のＹＥＳ）、エラー発報（Ｓ１８）を行う。つまり、異常解消制御を繰り返しても異常が解消されず、所定数以上の異常解消制御の継続が無意味と判断し、エラー発報を行う。このエラー発報は既述の制御状態の告知（図５）によって行われる。このエラー発報により、ユーザは異常を認識することができる。
【００７６】
Ｓ１４において、改質水Ｗ１の流量異常でなければ（Ｓ１４のＮＯ）、異常解消制御を行うことなく、つまり、Ｓ１５、Ｓ１６、Ｓ１７をジャンプし、エラー発報を行う。異常解消制御では解消し得ない異常の場合に無駄な異常解消制御を回避することができ、処理の迅速化を図ることができる。
【００７７】
＜改質水ポンプ３８の異常解消制御＞
【００７８】
図８は、改質水ポンプ３８の異常解消制御の処理手順を示している。この処理手順は、図７に示す処理手順のサブルーチンである。
【００７９】
この処理手順では、改質水ポンプ３８のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う（Ｓ２１）。このＯＮ／ＯＦＦ制御は、正常時の駆動パターンと異なった駆動パターンを実行する。
【００８０】
このＯＮ／ＯＦＦ制御では、改質水ポンプ３８の動作中の改質水Ｗ１の流量が一定流量以上かまたは一定圧力以上かを監視する（Ｓ２２）。一定流量として１分当たりの流量がたとえば、２〔ｃｃ／ｍｉｎ〕以上であるか、または一定圧力として経路内圧力がたとえば、４〔ｋＰａ〕以上であるかを判断する。
【００８１】
改質水ポンプ３８の動作中の改質水Ｗ１の流量が一定流量未満かまたは一定圧力未満であれば（Ｓ２２のＮＯ）、ＯＮ／ＯＦＦ制御を継続する。
【００８２】
また、改質水ポンプ３８の動作中の改質水Ｗ１の流量が一定流量以上かまたは一定圧力以上であれば（Ｓ２２のＹＥＳ）、改質水ポンプ３８の異常解消制御を完了する（Ｓ２３）。そして、異常履歴の記録を行い（Ｓ２４）、Ｓ１５（図７）にリターンする。
【００８３】
＜改質水ポンプ３８の駆動パターン＞
【００８４】
図９は、改質水ポンプ３８の駆動パターンの処理手順を示している。
【００８５】
改質水ポンプ３８のＯＮ／ＯＦＦ制御がスタート時刻ｔｓから終了時刻ｔｅを単位とする。この処理手順では、時間ｔｓ＜ｔ＜ｔ１：ポンプ出力Ｐ＝０〔％〕に設定される（Ｓ３１）。この時間ｔ１の経過後、時間ｔ１≦ｔ＜ｔ２：ポンプ出力Ｐ＝３０〔％〕に設定される（Ｓ３２）。この時間ｔ２の経過後、時間ｔ２≦ｔ＜ｔ３：ポンプ出力Ｐ＝０〔％〕に設定される（Ｓ３３）。この時間ｔ３の経過後、時間ｔ３≦ｔ＜ｔ４：ポンプ出力Ｐ＝７０〔％〕に設定される（Ｓ３４）。この時間ｔ４の経過後、時間ｔ４≦ｔ＜ｔ５：ポンプ出力Ｐ＝０〔％〕に設定される（Ｓ３５）。この時間ｔ５の経過後、時間ｔ５≦ｔ＜ｔ６：ポンプ出力Ｐ＝５０〔％〕に設定される（Ｓ３６）。この時間ｔ６の経過後、時間ｔ６≦ｔ＜ｔ７：ポンプ出力Ｐ＝０〔％〕に設定される（Ｓ３７）。この時間ｔ７の経過後、時間ｔ７≦ｔ＜ｔ８：ポンプ出力Ｐ＝１００〔％〕に設定される（Ｓ３８）。この時間ｔ８の経過後、時間ｔ８≦ｔ＜ｔｅ：ポンプ出力Ｐ＝０〔％〕に設定される（Ｓ３９）。
【００８６】
このようなポンプ出力Ｐ＝０〔％〕、３０〔％〕、０〔％〕、７０〔％〕、０〔％〕、５０〔％〕０〔％〕、１００〔％〕、０〔％〕を単位とするＯＮ／ＯＦＦ制御により、異常解消制御が行われる。
【００８７】
この駆動パターンにより、改質水ポンプ３８には図１０に示すように、出力パターンが得られる。図１０は、その出力パターンを横軸に時間、縦軸にポンプ出力を取り示している。
【００８８】
この場合、改質水ポンプ３８を断続的にＯＮ／ＯＦＦ制御し、ＯＮ／ＯＦＦ毎にポンプ出力を変える。このＯＮ／ＯＦＦ制御において、ＯＮ時間またはＯＦＦ時間は一定で無くてもよく、異なってもよい。
【００８９】
＜第１の実施の形態の効果＞
【００９０】
第１の実施の形態によれば、次のような効果が得られる。
【００９１】
(1) ＦＣシステム２において、たとえば、プランジャーポンプが用いられる改質水ポンプ３８の動作不良に起因してＦＣシステム２が異常となった場合に、改質水ポンプ３８の異常解消制御により、システム異常を解消することができる。
【００９２】
(2) この場合、改質水ポンプ３８の異常に起因したＦＣシステム２の異常を解消するためのポンプ交換などのメンテナンス作業を軽減できる。つまり、改質水ポンプ３８の異常が異常解消制御によって正常動作に復帰でき、エラー発報や軽微な動作不良に要するメンテナンス作業を不要化できる。
【００９３】
(3) この実施の形態では、改質水ポンプ３８の動作を監視し、その異常を検知している。つまり、ＦＣシステム２の異常を検知すれば、改質水ポンプ３８の出力を変化させる異常解消制御を行う。
【００９４】
(4) この異常解消制御後、通常運転を行う。この通常運転への移行により、異常が検知されなければ、正常運転として運転を継続する。これに対し、異常検知状態を特定回数だけ繰り返す場合にはエラー発報を行い、システム点検を行う。これにより、点検回数を削減できる。
【００９５】
(5) 異常解消制御と通常運転制御とを繰り返すことにより、軽微な異常を除くことができ、判断結果に従った適切な対応を取ることができる。
【００９６】
(6) エラー発生や発報の回数を低減でき、システムの信頼性の向上とともに、メンテナンス作業を軽減してコストダウンを図ることができる。
【００９７】
〔第２の実施の形態〕
【００９８】
図１１は、第２の実施の形態に係る改質水ポンプ３８の異常解消制御を示している。
【００９９】
上記実施の形態の異常解消制御では、改質水ポンプ３８による改質水Ｗ１の搬送方向を一方向に設定しているのに対し、この実施の形態では、改質水Ｗ１の搬送について、一方向とその反対方向を交互に繰り返している。
【０１００】
この処理手順では、時間ｔｓ＜ｔ＜ｔ１１：ポンプ出力Ｐ＝０〔％〕に設定される（Ｓ４１）。この時間ｔ１１の経過後、時間ｔ１１≦ｔ＜ｔ１２：ポンプ出力Ｐ＝−３０〔％〕に設定される（Ｓ４２）。この場合、通常の搬送方向と逆方向にＰ＝−３０〔％〕のポンプ出力が与えられる。
【０１０１】
この時間ｔ１２の経過後、時間ｔ１２≦ｔ＜ｔ１３：ポンプ出力Ｐ＝０〔％〕に設定される（Ｓ４３）。この時間ｔ１３の経過後、時間ｔ１３≦ｔ＜ｔ１４：ポンプ出力Ｐ＝７０〔％〕に設定される（Ｓ４４）。つまり、逆方向から通常の搬送方向に切り替えられ、ポンプ出力Ｐ＝７０〔％〕が設定される。
【０１０２】
この時間ｔ１４の経過後、時間ｔ１４≦ｔ＜ｔ１５：ポンプ出力Ｐ＝０〔％〕に設定される（Ｓ４５）。この時間ｔ１５の経過後、時間ｔ１５≦ｔ＜ｔ１６：ポンプ出力Ｐ＝−６０〔％〕に設定される（Ｓ４６）。ここで、搬送方向が反転する。
【０１０３】
そして、この時間ｔ１６の経過後、時間ｔ１６≦ｔ＜ｔ１７：ポンプ出力Ｐ＝０〔％〕に設定される（Ｓ４７）。この時間ｔ１７の経過後、時間ｔ１７≦ｔ＜ｔ１８：ポンプ出力Ｐ＝１００〔％〕に設定される（Ｓ４８）。この時間ｔ１８の経過後、時間ｔ１８≦ｔ＜ｔｅ：ポンプ出力Ｐ＝０〔％〕に設定される（Ｓ４９）。
【０１０４】
このようなポンプ出力Ｐ＝０〔％〕、−３０〔％〕、０〔％〕、＋７０〔％〕、０〔％〕、−６０〔％〕、０〔％〕、１００〔％〕、０〔％〕を単位とするＯＮ／ＯＦＦ制御により、異常解消制御が行われる。
【０１０５】
この駆動パターンにより、改質水ポンプ３８には図１２に示すように、出力パターンが得られる。図１２は、その出力パターンを横軸に時間、縦軸にポンプ出力を取り示している。
【０１０６】
この実施の形態においても、改質水ポンプ３８を断続的にＯＮ／ＯＦＦ制御し、ＯＮ／ＯＦＦ毎にポンプ出力を変える。このＯＮ／ＯＦＦ制御において、ＯＮ時間またはＯＦＦ時間は一定で無くてもよく、異なってもよい。
【０１０７】
〔他の実施の形態〕
【０１０８】
(1) 上記実施の形態の異常解消制御では、改質水ポンプ３８のＯＮ／ＯＦＦ制御について、設定された圧力値を一定時間だけ同一値に設定しているが、図１３に示すように、ＯＮ／ＯＦＦ制御の周期より短い周期で断続させてもよい。
【０１０９】
(2) 改質水ポンプ３８のＯＮ／ＯＦＦ制御について、図１４に示すように、ポンプ出力を正弦波の半波波形で変化させてもよく、図１５に示すように、ポンプ出力を鋸歯状波形で変化させてもよい。また、このような半波波形や鋸歯状波形の駆動パターンで、図１６または図１７に示すように、改質水の搬送方向を交互に変化させてもよい。
【０１１０】
(3) 上記実施の形態では、改質水ポンプ３８にプランジャーポンプを使用することを例示したが、プランジャーポンプ以外で改質水ポンプ３８を構成してもよい。
【０１１１】
(4) 上記実施の形態のＯＮ／ＯＦＦ制御では、改質水ポンプ３８の動作中の改質水の流量が一定流量以上かまたは一定圧力以上かを監視しているが、両情報の成立を判定基準に設定してもよい。
【０１１２】
(5) 上記実施の形態では、燃料電池ユニット４を含むＦＣシステム２を例示したが、本発明は、燃料電池ユニットのみを備える構成であってもよい。
【０１１３】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、又は発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は、改質水を搬送する改質水ポンプを備える燃料電池ユニットまたは該燃料電池ユニットを含むＦＣシステムにおいて、改質水の流量異常を生じた際に、改質水ポンプを正常時と異なる駆動パターンで駆動する異常解消制御を行うので、異常時、その異常を自己解消し、動作の正常化を図ることができ、軽微な異常に対するメンテナンスを軽減できるなど、有益である。
【符号の説明】
【０１１５】
２  ＦＣシステム
４  燃料電池ユニット
６  貯湯ユニット
８  燃料電池スタック
１０  燃料処理装置
１２  水タンク
１４−１、１４−２  ドレイナ
１６  熱交換器
１８  制御部
２０  貯湯タンク
２２−１、２２−２、２２−３  水経路
２４  燃料処理部
２６  燃焼部
２８  燃料経路
３０  選択酸化空気経路
３２−１、３２−２  ガス経路
３４  排気経路
３６  スタック電圧計
３８  改質水ポンプ
４０−１  改質水流量計
４０−２  燃料流量計
４０−３  選択酸化空気流量計
４２−１  スタック入口圧力計
４２−２  改質水経路圧力計
４２−３  圧力計
４２−４  燃料経路圧力計
４２−５  空気経路圧力計
４４  温度センサ
４６  熱電対
４８  フレームロッド
５０  燃料ブロア
５２  選択酸化空気ブロア
５４  表示部
５６  エラー発報部
５８  ポンプ駆動部
６０  プロセッサ
６２  ＲＯＭ
６４  ＮＶＭ
６６  ＲＡＭ
６８  入力部
７０  出力部
７２  表示制御部
７４  ポンプ制御部
７６  機能
７８  異常検知機能
８０  システム停止機能
８２  流量異常判定機能
８４  異常解消制御機能
８６  異常解消制御カウント機能
８８  状態告知機能
９０  異常履歴記録機能
９２  表示画面
９４、９６、９８、１００  メッセージ
１０２  異常履歴記録データテーブル
１０４  データ番号
１０６  日／時
１０８  異常検知
１１０  制御形態
１１２  回数
１１４  エラー発報
１１６  現状情報
【図１】
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【図２】
2015076166.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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