(57)【要約】【課題】燃料の組成が異なる場合においても、燃料電池に供給される燃料の熱量を適切に制御できる燃料電池システムを提供することを目的とする。【解決手段】燃料電池システムは、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池３４ａと、燃料を供給する燃料ポンプ４２ｅと、燃料の流量を検出する流量センサ４２ｃと、燃料ポンプ４２ｅによって供給される燃料の流量の制御を行う制御装置５０と、を備え、制御装置５０は、流量センサ４２ｃによって検出される燃料の流量である検出流量Ｑｋと燃料の目標流量Ｑｔとの偏差ｅｔに基づいて制御指令値を算出して、燃料ポンプ４２ｅに出力するフィードバック制御を行うフィードバック制御部５１と、燃料の種類毎に目標流量Ｑｔと制御指令値との第一相関関係Ｃ１を示した第一マップ５２ａに基づいて、燃料の目標流量Ｑｔに応じた制御指令値から燃料の種類を推定する燃料種推定部（ステップＳ１１０）と、を備えている。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料が供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有し、前記燃料と前記酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
前記燃料極に前記燃料を供給する燃料供給装置と、
前記燃料極に供給されている前記燃料の流量を検出する流量検出装置と、
前記燃料供給装置によって供給される前記燃料の流量の制御を少なくとも行う制御装置と、を備える燃料電池システムであって、
前記制御装置は、
前記流量検出装置によって検出される前記燃料の流量である検出流量と前記燃料の目標流量との偏差に基づいて、前記燃料供給装置に対する制御指令値を算出して、前記制御指令値を前記燃料供給装置に出力するフィードバック制御を行うフィードバック制御部と、
前記燃料の種類毎に前記目標流量と前記制御指令値との第一相関関係を示した第一マップを有する記憶部と、
前記第一マップに基づいて、前記燃料の目標流量に応じた前記制御指令値から前記燃料の種類を推定する燃料種推定部と、を備えた燃料電池システム。
【請求項２】
前記記憶部は、前記燃料の種類毎に設定された前記燃料電池の発電電流と前記燃料の目標流量との複数の第二相関関係を示した第二マップをさらに備え、
前記制御装置は、前記第二マップに基づいて、前記燃料種推定部によって推定された前記燃料の種類の前記第二相関関係を選定する第一選定部と、前記第一選定部によって選定された前記第二相関関係に基づいて、前記燃料の目標流量を算出する算出部をさらに備えた請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記記憶部は、前記燃料の種類毎に前記燃料極に供給される前記燃料の実際の流量である実流量と前記検出流量との複数の第三相関関係を示した第三マップをさらに備え、
前記制御装置は、前記第三マップに基づいて、前記燃料種推定部によって推定された前記燃料の種類の前記第三相関関係を選定する第二選定部と、前記第二選定部によって選定された前記第三相関関係に基づいて、前記検出流量を補正する補正部と、をさらに備えた請求項１または請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記燃料の目標流量に応じた前記制御指令値が所定許容範囲内であるか否かを判定する判定部と、使用者への警告を行う警告部と、をさらに備え、前記判定部によって前記燃料の目標流量に応じた前記制御指令値が、所定許容範囲内であると判定された場合に前記燃料種推定部によって前記燃料の種類を推定し、所定許容範囲内でないと判定された場合に前記警告部によって使用者への警告を行う請求項１乃至請求項３記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムの一形式として、特許文献１に示されているものが知られている。特許文献１の燃料電池システムは、水素を含有する燃料を用いて水素含有ガスを発生させる水素発生部４、燃料中の酸素または窒素を検出する検出部１７、検出部１７の検出結果に基づいて燃料に含まれる空気の量を演算する演算部１０３、および、燃料に含まれる空気の量に基づいて燃料の供給量を調整する調整部１０５を備えている。
ここで、燃料を水素発生部４に供給する供給源は、燃料の供給圧が低下したときに、燃料に空気を混合させて、水素発生部４に供給される供給圧を一定にするように調整する場合がある。しかし、燃料に空気が混合された場合は、燃料の流量を正確に検出することがでない。これにより、水素発生部４に供給される燃料が不足するときは、燃料電池システムが熱自立運転を行うことができない場合がある。そこで、特許文献１の燃料電池システムは、検出部１７によって検出された燃料中の酸素または窒素の検出値に基づいて、演算部によって燃料に含まれる空気の量を演算することにより、調整部１０５によって燃料の供給量を適切に調整している。
【０００３】
また、燃料処理システムの一形態として、特許文献２に示されているものが知られている。特許文献２の燃料処理システムは、原燃料と原料水またはスチームとを水素リッチな燃料ガスに変換する改質反応器１１、燃料ガスの露点温度を測定する露点温度測定手段１５、測定された露点温度に基づいて原燃料、あるいは水またはスチームの流量を演算する演算手段１６およびその演算結果に基づいて原燃料等の流量を調整する流量調整手段５を備えている。
ここで、流量計の故障等の意図しない理由により原燃料等の流量が変化するときがある。これによって、原燃料とスチームの比率を示す燃料ガスのスチーム／カーボン比（Ｓ／Ｃ）が設定された値よりも小さくなる場合がある。この場合、改質反応器１１においてカーボンが析出するため、改質反応器１１の性能劣化または動作不良が発生する恐れがある。そこで、特許文献２の燃料処理システムは、露点温度測定手段１５によって検出された燃料ガスの露点温度から、演算手段１６によってＳ／Ｃを推定し、原燃料等の流量の変化を把握している。そして、流量調整手段５は、Ｓ／Ｃを設定された範囲内になるように、原燃料等の流量を適切に調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１６９２１４号公報
【特許文献２】特許４０３８３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した燃料電池システムや燃料処理システムにおいて、燃料の組成が異なる場合、燃料が有する単位量あたりの熱量が異なる。よって、燃料中における空気の量や露点を演算することにより、燃料の供給量を適切に調整している場合においても、燃料電池の組成の異なる燃料を燃料電池に供給するときは、燃料電池に供給される熱量が異なる。ここで、燃料の組成は、ＬＰＧ（液化石油ガス）や都市ガス等の燃料の種類によって異なる。また、ＬＰＧにおいては、ＬＰＧボンベの残量によっても燃料の組成が変化する。都市ガスにおいては、１３Ａや１２Ａなど複数の規格を有しており、さらに、同じ規格でも地域によって燃料の組成が変化する場合がある。そして、燃料が同じ流量にて供給されている場合においても、燃料の組成が異なることにより、燃料電池に供給される熱量が不足するときは、燃料電池の発電に必要な燃料が不足する場合がある。一方、燃料電池に供給される熱量が過剰となるときは、燃料が燃焼される燃焼部において、燃料電池の温度が過度に上昇することにより、燃料電池の耐久性影響を及ぼす場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した課題を解消するためになされたもので、燃料の組成が異なる場合においても、燃料電池に供給される燃料の熱量を適切に制御することができる燃料電池システム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】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る燃料電池システムは、燃料が供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有し、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、燃料極に燃料を供給する燃料供給装置と、燃料極に供給されている燃料の流量を検出する流量検出装置と、燃料供給装置によって供給される燃料の流量の制御を少なくとも行う制御装置と、を備える燃料電池システムであって、制御装置は、流量検出装置によって検出される燃料の流量である検出流量と燃料の目標流量との偏差に基づいて、燃料供給装置に対する制御指令値を算出して、制御指令値を燃料供給装置に出力するフィードバック制御を行うフィードバック制御部と、燃料の種類毎に目標流量と制御指令値との第一相関関係を示した第一マップを有する記憶部と、第一マップに基づいて、燃料の目標流量に応じた制御指令値から燃料の種類を推定する燃料種推定部と、を備えている。
これによれば、制御装置は、燃料種推定部によって、燃料の種類毎に目標流量と制御指令値との第一相関関係を示した第一マップに基づいて、燃料の目標流量に応じた制御指令値から燃料の種類を推定する。よって、制御装置は、燃料電池システムに供給される燃料の種類が異なる場合においても、燃料の種類に応じて、燃料電池を適切に制御することができる。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る燃料電池システムにおいて、記憶部は、燃料の種類毎に設定された燃料電池の発電電流と燃料の目標流量との複数の第二相関関係を示した第二マップをさらに備え、制御装置は、第二マップに基づいて、燃料種推定部によって推定された燃料の種類の第二相関関係を選定する第一選定部と、第一選定部によって選定された第二相関関係に基づいて、燃料の目標流量を算出する算出部をさらに備えている。
これによれば、制御装置は、算出部にて、燃料種推定部によって推定された燃料の種類における燃料電池の発電電流と燃料の目標流量との第二相関関係に基づいて、発電電流に応じた燃料の目標流量を算出する。よって、制御装置は、燃料電池システムに供給される燃料の種類が異なる場合においても、燃料の種類に応じて、燃料の流量を適切に制御することができる。したがって、制御装置は、燃料の種類に応じて、燃料電池に供給される燃料の熱量を適切に制御することができる。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係る燃料電池システムにおいて、記憶部は、燃料の種類毎に燃料極に供給される燃料の実際の流量である実流量と検出流量との複数の第三相関関係を示した第三マップをさらに備え、制御装置は、第三マップに基づいて、燃料種推定部によって推定された燃料の種類の第三相関関係を選定する第二選定部と、第二選定部によって選定された第三相関関係に基づいて、検出流量を補正する補正部と、をさらに備えている。
これによれば、制御装置は、補正部にて、燃料種推定部によって推定された燃料の種類における実流量と検出流量との第三相関関係に基づいて、検出流量を実流量に補正する。よって、制御装置は、燃料電池システムに供給される燃料の種類が異なる場合においても、燃料の種類に応じて流量検出装置の検出誤差を補正することができる。したがって、制御装置は、燃料の種類に応じて、燃料電池に供給される燃料の熱量を適切に制御することができる。
【００１０】
また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３に係る燃料電池システムにおいて、制御装置は、燃料の目標流量に応じた制御指令値が所定許容範囲内であるか否かを判定する判定部と、使用者への警告を行う警告部と、をさらに備え、判定部によって燃料の目標流量に応じた制御指令値が、所定許容範囲内であると判定された場合に燃料種推定部によって燃料の種類を推定し、所定許容範囲内でないと判定された場合に警告部によって使用者への警告を行う。
これによれば、制御装置は、判定部によって燃料の目標流量に応じた制御指令値が所定許容範囲内であるか否かを判定するため、供給された燃料が燃料電池システムに使用できる燃料であるか否かを選別することができる。そして、制御装置は、判定部によって燃料の目標流量に応じた制御指令値が、所定許容範囲内であると判定された場合に、供給された燃料が燃料電池システムに使用できる燃料であるとして、燃料種推定部によって燃料の種類を推定するため、燃料電池システムに使用できる燃料の種類の推定を確実に行うことができる。
また、制御装置は、判定部によって燃料の目標流量に応じた制御指令値が、所定許容範囲内でないと判定された場合に、燃料電池システムに使用できない燃料であるとして、警告部によって使用者への警告を行う。したがって、燃料電池システムに使用できない燃料が供給された事を使用者に知らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による燃料電池システムの一実施形態を示す概要図である。
【図２】図１に示す制御装置のフィードバック制御部のブロック線図である。
【図３】図１に示す制御装置に記憶されている第一マップであり、燃料の種類毎に目標流量と制御指令値との第一相関関係を示したマップである。
【図４】図１に示す制御装置に記憶されている第二マップであり、燃料の種類毎に設定された燃料電池の発電電流と燃料の目標流量との第二相関関係を示したマップである。
【図５】図１に示す制御装置に記憶されている第三マップであり、燃料の種類毎に実流量と検出流量との第三相関関係を示したマップである。
【図６】図１に示す制御装置にて実行される制御プログラムのフローチャートである。
【図７】図１に示す流量検出装置の一変形例を示すフィードバック制御部のブロック線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明による燃料電池システムの第一実施形態について説明する。図１はこの燃料電池システムの概要を示す概要図である。この燃料電池システムは、発電ユニット１０および貯湯槽２１を備えている。
発電ユニット１０は、燃料電池モジュール１１（３０）、熱交換器１２、インバータ装置１３、水タンク１４、制御装置１５（５０）を備えている。
【００１３】
燃料電池モジュール１１は、後述するように燃料電池３４ａを少なくとも含んで構成されるものである。燃料電池モジュール１１は、燃料（改質用原料）、改質水および酸化剤ガス（カソードエア）が供給されている。燃料電池３４ａは、燃料が供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有し、燃料と酸化剤ガスとにより発電するものである。
【００１４】
熱交換器１２は、燃料電池モジュール１１から排気される燃焼排ガスが供給されるとともに貯湯槽２１からの貯湯水が供給され、燃焼排ガスと貯湯水とが熱交換する熱交換器である。具体的には、貯湯槽２１は、貯湯水を貯湯するものであり、貯湯水が循環する（図にて矢印の方向に循環する）貯湯水循環ライン２２が接続されている。貯湯水循環ライン２２上には、下端から上端に向かって順番に貯湯水循環ポンプ２２ａおよび熱交換器１２が配設されている。熱交換器１２は、燃料電池モジュール１１からの排気管１１ｄが接続（貫設）されている。熱交換器１２は、水タンク１４に接続されている凝縮水供給管１２ａが接続されている。
【００１５】
熱交換器１２において、燃料電池モジュール１１からの燃焼排ガスは、排気管１１ｄを通って熱交換器１２内に導入され、貯湯水との間で熱交換が行われ凝縮されるとともに冷却される。凝縮後の燃焼排ガスは排気管１１ｄを通って外部に排出される。また、凝縮された凝縮水は、凝縮水供給管１２ａを通って水タンク１４に供給される。なお、水タンク１４は、凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化するようになっている。
上述した熱交換器１２、貯湯槽２１および貯湯水循環ライン２２から、排熱回収システム２０が構成されている。排熱回収システム２０は、燃料電池モジュール１１の排熱を貯湯水に回収して蓄える。
【００１６】
さらに、インバータ装置１３は、燃料電池３４ａから出力される直流電圧を入力し所定の交流電圧に変換して、交流の系統電源１６ａおよび外部電力負荷１６ｃ（例えば電化製品）に接続されている電源ライン１６ｂに出力する。また、インバータ装置１３は、系統電源１６ａからの交流電圧を電源ライン１６ｂを介して入力し所定の直流電圧に変換して補機（各ポンプ、ブロワなど）や制御装置１５に出力する。制御装置１５は、補機を駆動して燃料電池システムの運転を制御する。制御装置１５は、燃料電池３４ａの制御を少なくとも行うものである。制御装置１５は、燃料電池システムの発電運転中において、燃料電池３４ａの発電電力を外部電力負荷１６ｃの消費電力となるように制御する。
【００１７】
燃料電池モジュール３０は、固体酸化物形の燃料電池モジュールである。燃料電池モジュール３０は、モジュール用ケーシング３１（以下、ケーシング３１とする。）、燃料電池３４ａを少なくとも含んで構成されるものである。本実施形態では、燃料電池モジュール３０は、ケーシング３１、蒸発部３２、改質部３３および燃料電池装置３４を備えている。
【００１８】
ケーシング３１は、断熱性材料で箱状に形成されている。ケーシング３１内には、蒸発部３２、改質部３３、燃料電池装置３４および燃焼部３５である燃焼空間Ｒが配設されている。このとき、蒸発部３２、改質部３３が燃料電池装置３４の上方に位置するように配設されている。また、燃焼部３５は、改質部３３と燃料電池装置３４との間に配設されている。
【００１９】
蒸発部３２は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、凝縮水を蒸発させて水蒸気（改質用水蒸気）を生成して導出するものである。また、蒸発部３２は、供給された燃料（改質用原料）を予熱するものである。そして、蒸発部３２は、凝縮水を蒸発させて生成された水蒸気（改質用水蒸気）と予熱された燃料（改質用原料）を混合して改質部３３へ導出するものである。燃料としては天然ガス（メタンガス）、都市ガス、ＬＰＧ（液化石油ガス）などの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料がある。本実施形態においては、都市ガスにて説明する。一般的に、都市ガスは、天然ガスにＬＰＧを混合して熱量調整したものである。また、都市ガスには、１３Ａや１２Ａ等の規格が設定されており、規格毎にガスが有する単位量あたりの熱量が異なる。例えば、１ｍ３あたりの熱量は、規格１３Ａがおよそ４５メガジュールであり、規格１２Ａがおよそ４１メガジュールである。本実施形態の燃料電池システムには、いずれの規格の都市ガスも燃料として適用することができる。一方、本実施形態の燃料電池システムには、ＬＰＧを燃料として適用することができない。ＬＰＧは、主にプロパンおよびブタンによって構成されている。ＬＰＧの１ｍ３あたりの熱量は、およそ１０１メガジュールである。なお、都市ガスは、ＬＰＧに比べて、比重が小さい。
【００２０】
蒸発部３２には、一端（下端）が水タンク１４内に配設された給水管４１の他端が接続されている。給水管４１には、改質水ポンプ４１ａが設けられている。改質水ポンプ４１ａは、蒸発部３２に改質水（凝縮水）を供給するとともに、制御装置１５からの制御指令値にしたがって、その改質水の流量（単位時間あたりの流量）を調整するものである。
【００２１】
また、蒸発部３２には、燃料供給源（以下、供給源という。）Ｇｓからの燃料が燃料供給管４２を介して供給されている。供給源Ｇｓは、例えば都市ガスの配管である。燃料供給管４２には、上流から順番に、遮断弁４２ａ、脱硫器４２ｂ、流量センサ４２ｃ（特許請求の範囲の流量検出装置に相当）、バッファタンク４２ｄ、燃料ポンプ４２ｅ（特許請求の範囲の燃料供給装置に相当）および逆止弁４２ｆが設けられている。
【００２２】
遮断弁４２ａは、供給源Ｇｓと脱硫器４２ｂとの間に配設され、燃料供給管４２を開路または閉路にすることにより燃料を流通または遮断するものである。
脱硫器４２ｂは、燃料に添加されている付臭剤（有機硫黄化合物）を吸着（脱硫）するものである。
流量センサ４２ｃは、燃料極に供給されている燃料の流量を検出するものである流量センサ４２ｃは、例えば熱式流量センサである。流量センサ４２ｃは、脱硫器４２ｂとバッファタンク４２ｄとの間に配設されている。流量センサ４２ｃは、その配設された位置において燃料供給管４２を流通する燃料の流量（単位時間あたりの流量）を検出するものである。流量センサ４２ｃによって検出される流量である検出流量Ｑｋは、検出信号として制御装置１５に送信される。
バッファタンク４２ｄは、燃料ポンプ４２ｅの振動（脈動）を吸収して、燃料ポンプ４２ｅの脈動により流量センサ４２ｃの精度低下や真値からの逸脱を抑制するものである。
【００２３】
燃料ポンプ４２ｅは、供給源Ｇｓと燃料極との間に配設され、燃料極に燃料を供給するものである。具体的には、燃料ポンプ４２ｅは、バッファタンク４２ｄと逆止弁４２ｆとの間に配設され、燃料電池モジュール３０（蒸発部３２）に燃料（改質用原料）を供給する。燃料ポンプ４２ｅは、制御装置１５からの制御指令値にしたがって供給源Ｇｓからの燃料の流量を調整するものである。
逆止弁４２ｆは、その配設された位置において供給源Ｇｓから燃料電池モジュール３０への流れを許容するがその反対方向の流れを禁止するものである。
【００２４】
改質部３３は、改質用原料と水蒸気（改質用水蒸気）とから改質ガスを生成するものである。具体的には、改質部３３は、後述する燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部３２から供給された混合ガス（改質用原料、改質用水蒸気）から改質ガスを生成して導出するものである。改質部３３内には、触媒（例えば、ＲｕまたはＮｉ系の触媒）が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素ガスが生成されている（いわゆる水蒸気改質反応）。これと同時に、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気が反応して、水素ガスと二酸化炭素とに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これら生成されたガス（いわゆる改質ガス）は燃料電池３４ａの燃料極に導出されるようになっている。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス（メタンガス）およびプロパンガス、改質に使用されなかった改質水（水蒸気）を含んでいる。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応であり、一酸化炭素シフト反応は発熱反応である。
【００２５】
燃料電池装置３４は、燃料電池３４ａおよびマニホールド３４ｂを備えている。燃料電池３４ａは、改質ガス（アノードガス）と酸化剤ガス（カソードガス）とにより発電するものである。酸化剤ガスは、空気である。燃料電池３４ａは、燃料極、空気極（酸化剤極）、及び両極の間に介装された電解質からなる複数のセル３４ａ１が図１における左右方向に沿って積層されて構成されている。本実施形態の燃料電池は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池３４ａの燃料極には、燃料として水素、一酸化炭素、メタンガス、プロパンガスなどが供給される。動作温度は４００〜１０００℃程度である。また、燃料には、水素だけではなく天然ガスや石炭ガスなども直接燃料として用いることが可能である。この場合は、改質部３３を省略することができる。
【００２６】
セル３４ａ１の燃料極側には、燃料である改質ガスが流通する燃料流路３４ａ２が形成されている。セル３４ａ１の空気極側には、酸化剤ガスである空気（カソードエア）が流通する空気流路３４ａ３が形成されている。
【００２７】
燃料電池３４ａは、マニホールド３４ｂ上に設けられている。マニホールド３４ｂには、改質部３３からの改質ガスが改質ガス供給管３３ｃを介して供給される。燃料流路３４ａ２は、その下端（一端）がマニホールド３４ｂの燃料導出口に接続されており、その燃料導出口から導出される改質ガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。一方、カソードエアブロワ４３ａによって送出されたカソードエアは、カソードエア供給管４３を介して供給され、空気流路３４ａ３の下端から導入され上端から導出されるようになっている。
【００２８】
カソードエアブロワ４３ａは、発電ユニット１０内に配設されている。カソードエアブロワ４３ａは、発電ユニット１０内の空気を吸入し燃料電池３４ａの空気極に吐出するものであり、その吐出量は制御装置１５により調整制御（例えば燃料電池３４ａの負荷電力量（外部電力負荷１６ｃの消費電力量）に応じて制御）されるものである。
【００２９】
燃料電池３４ａにおいては、燃料極に供給された改質ガスと空気極に供給された酸化剤ガスによって発電が行われる。すなわち、燃料極では、下記化１及び化２に示す反応が生じ、空気極では、下記化３に示す反応が生じている。すなわち、空気極で生成した酸化物イオン（Ｏ２−）が、電解質を透過し、燃料極で水素と反応することにより電気エネルギーを発生させている。したがって、燃料流路３４ａ２及び空気流路３４ａ３からは、発電に使用されなかった改質ガス及び酸化剤ガス（空気）が導出する。
（化１）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
（化２）
ＣＯ＋Ｏ２−→ＣＯ２＋２ｅ−
（化３）
１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−
【００３０】
そして、燃料流路３４ａ２及び空気流路３４ａ３から導出した、発電に使用されなかった改質ガス（アノードオフガス）は、燃焼空間Ｒにて、発電に使用されなかった酸化剤ガス（カソードオフガス）によって燃焼され、その燃焼ガス（火炎３６）によって蒸発部３２及び改質部３３が加熱される。さらに、燃焼ガスは、燃料電池モジュール３０内を動作温度に加熱している。このように、燃焼空間Ｒが、燃料電池３４ａからのアノードオフガスと燃料電池３４ａからのカソードオフガスとを燃焼して蒸発部３２および改質部３３を加熱する燃焼部３５である。
【００３１】
燃焼部３５（燃焼空間Ｒ）は、可燃性ガスと酸化剤ガスとを燃焼するものである。可燃性ガスは、燃えるガスであり、本実施形態では改質用燃料、アノードオフガス、一酸化炭素などである。すなわち、燃焼部３５は、燃料電池３４ａから導出されるアノードオフガスを燃焼させるものである。そして、燃焼部３５は、アノードオフガスを燃焼させ、燃焼排ガスを発生する。その燃焼排ガスは排気管１１ｄを介して燃料電池モジュール３０から排気される。
【００３２】
制御装置５０は、燃料ポンプ４２ｅによって供給される燃料の流量の制御を少なくとも行うものである。制御装置５０は、図２に示すように、フィードバック制御部５１、記憶部５２、算出部５３および補正部５４を備えている。
フィードバック制御部５１は、検出流量Ｑｋと燃料の目標流量Ｑｔとの偏差ｅｔに基づいて、燃料ポンプ４２ｅに対する制御指令信号を算出して、制御指令値を燃料ポンプ４２ｅに出力するものである。フィードバック制御部５１は、減算器５１ａおよびＰＩ演算器５１ｂを備えている。
【００３３】
減算器５１ａは、目標流量Ｑｔが入力されるとともに、検出流量Ｑｋが流量センサ４２ｃから入力される。減算器５１ａは、目標流量Ｑｔから検出流量Ｑｋを減算してそれら入力した両流量の偏差（＝目標流量Ｑｔ−検出流量Ｑｋ）ｅｔを算出する。
ＰＩ演算器５１ｂは、フィードバック制御を行う制御器である。ＰＩ演算器５１ｂは、減算器５１ａで算出した偏差ｅｔを入力し、その偏差ｅｔに基づいて燃料ポンプ４２ｅの回転数（ポンプの吐出量（流量））すなわちフィードバック量（操作量）を算出する。ここで、燃料ポンプ４２ｅがＰＷＭ制御されているため、フィードバック量はＰＷＭ制御のデューティ比Ｄで算出される。
【００３４】
本実施形態においては、ＰＩ演算器５１ｂは、偏差ｅｔに基づいて比例および積分演算を行うＰＩ演算器である。ＰＩ演算器５１ｂは、制御指令値を燃料ポンプ４２ｅのフィードバック制御量（デューティ比Ｄ）として算出する。なお、ＰＩ演算器５１ｂでは、ＰＩ制御（比例動作器および積分動作器の機能が作用する。）を行うようにしたが、ＰＩＤ制御（比例動作器、積分動作器、微分動作器の機能が作用する。）を行うような演算器に代えてもよく、また、Ｐ制御（比例動作器の機能のみ作用する。）を行うような演算器に代えても良い。いずれもフィードバック制御量を算出するものである。
【００３５】
このフィードバック制御量（デューティ比Ｄ）が、ＰＩ演算器５１ｂから燃料ポンプ４２ｅのドライバ回路４２ｅ１に制御指令値として送信されて、検出流量Ｑｋが目標流量Ｑｔとなるようにフィードバック制御される。
【００３６】
記憶部５２は、制御プログラムを実行する際に用いられるデータ等を記憶するものである。記憶部５２には、第一マップ５２ａ、第二マップ５２ｂおよび第三マップ５２ｃが記憶されている。
第一マップ５２ａは、図３に示すように、燃料の種類毎に目標流量Ｑｔと制御指令値との第一相関関係Ｃ１を示したものである。具体的には、制御指令値は、デューティ比Ｄにて示されている。また、燃料の成分量にばらつきがあるため、目標流量Ｑｔに応じたデューティ比Ｄには、ばらつきが生じる。よって、目標流量Ｑｔに応じたデューティ比Ｄが、そのばらつきに相当する所定の範囲を有するように設定されている。したがって、目標流量Ｑｔとデューティ比Ｄとの相関関係を示す第一相関関係Ｃ１は、燃料の種類毎に、所定の範囲を有するように設定されている。さらに、燃料の種類（燃料の組成）の違いにより、燃料の比重等の特性が異なる。よって、同じ目標流量Ｑｔにて燃料の種類毎のデューティ比Ｄを比較した場合、比重の大きい燃料ほど、その同じ目標流量Ｑｔに応じたデューティ比Ｄが大きくなる。なお、燃料の種類毎の第一相関関係Ｃ１は、予め実験等により実測されて導出されている。第一燃料Ｆ１は、例えば都市ガス（規格１２Ａ）である。第二燃料Ｆ２は、例えば都市ガス（１３Ａ）である。第三燃料Ｆ３は、例えばＬＰＧである。
【００３７】
第二マップ５２ｂは、図４に示すように、燃料の種類毎に設定された燃料電池３４ａの発電電流Ｉと目標流量Ｑｔとの第二相関関係Ｃ２を示したものである。ここで、燃料の種類にかかわらず発電電流Ｉに応じて燃料電池３４ａに供給すべき熱量が予め設定されている。この燃料電池３４ａに供給すべき熱量は、燃料電池３４ａにて発電するために必要な熱量および燃焼部３５にて燃焼するために必要な熱量を合わせた熱量である。よって、発電電流Ｉが大きくなるにしたがって、燃料電池３４ａに必要な熱量が大きくなる。ここで、燃料の種類（燃料の組成）の違いにより、燃料が有する熱量（単位量あたりの熱量）が異なる。よって、発電電流Ｉに応じた必要な熱量を供給するために、燃料電池３４ａに供給する燃料の目標流量Ｑｔは、燃料の種類によって異なる。したがって、第二相関関係Ｃ２は、燃料の種類毎に、複数設定されている。また、同じ発電電流Ｉにて燃料の種類毎の目標流量Ｑｔを比較した場合、単位量あたりの熱量が大きい燃料ほど、その発電電流Ｉに応じた燃料の目標流量Ｑｔが小さくなる。
【００３８】
第三マップ５２ｃは、図５に示すように、燃料の種類毎に燃料極に供給される燃料の実際の流量である実流量Ｑｒと検出流量Ｑｋとの第三相関関係Ｃ３を示したものである。一般的に、流量センサは、特定の特性をもつ流体の流量を精度よく検出するように構成されている。すなわち、流体の特性が異なる場合、流体の特性毎に検出流量Ｑｋの検出誤差が異なる。よって、燃料の種類（組成）がことなることにより、燃料の種類（組成）毎に検出流量Ｑｋの検出誤差が異なる。また、燃料の比重が大きいと、検出誤差が大きい。したがって、同じ検出流量Ｑｋにて燃料の種類毎の実流量Ｑｒを比較した場合、比重が大きい燃料ほど実流量Ｑｒが小さい。燃料の種類毎の第三相関関係Ｃ３は、予め実験等により実測されて導出されている。なお、第三マップ５２ｃにおける実流量Ｑｒは、実験のために備えられた比較的精度の高い流量センサにより計測されている。
【００３９】
算出部５３は、燃料電池３４ａを発電電流Ｉにて発電させるように、燃料ポンプ４２ｅがフィードバック制御されて燃料を供給する場合に、発電電流Ｉに応じた燃料の目標流量Ｑｔを算出するものである。具体的には、図２に示すように、算出部５３には、後述する燃料種推定部によって推定された燃料の種類における第二相関関係Ｃ２と発電電流Ｉとが入力される。算出部５３は、その燃料の種類における第二相関関係Ｃ２とその発電電流Ｉとから、その発電電流Ｉに対する目標流量Ｑｔを算出する。算出部５３によって算出された目標流量Ｑｔは、フィードバック制御部５１の減算器５１ａに入力される。
【００４０】
補正部５４は、燃料電池３４ａを発電電流Ｉにて発電させるように、燃料ポンプ４２ｅがフィードバック制御されて燃料を供給する場合に、検出流量Ｑｋを補正するものである。具体的には、図２に示すように、補正部５４には、後述する燃料種推定部によって推定された第三相関関係Ｃ３と検出流量Ｑｋとが入力される。補正部５４は、その燃料の種類における第三相関関係Ｃ３とその検出流量Ｑｋとから、その検出流量Ｑｋに応じた実流量Ｑｒを算出する。すなわち、補正部５４は、入力された検出流量Ｑｋをその検出流量Ｑｋに応じた実流量Ｑｒに補正し、その実流量Ｑｒを減算器５１ａに出力する。
【００４１】
次に、上述した燃料電池システムおける燃料電池システムに供給される燃料の種類の推定制御について、図６に示すフローチャートに沿って説明する。なお、燃料の種類の推定制御において、燃料ポンプ４２ｅのフィードバック制御を行う場合、検出流量Ｑｋは、補正部５４によって補正されずに、検出流量Ｑｋのまま減算器５１ａに入力される。
【００４２】
制御装置５０は、スタートスイッチ（図示なし）が押されて運転が開始される場合、または計画運転にしたがって運転が開始される場合には、図６に示すプログラムを起動する。制御装置５０は、燃料の目標流量Ｑｔを所定目標流量Ｑｔ１に設定して燃料の供給を開始して、燃料ポンプ４２ｅのフィードバック制御を行う（ステップＳ１０２）。所定目標流量Ｑｔ１は、例えば２．０ＮＬ／ｍｉｎである。そして、制御装置５０は、所定目標流量Ｑｔ１に応じたデューティ比Ｄである応答デューティ比Ｄ１を読み込む（ステップＳ１０４）。応答デューティ比Ｄ１は、検出流量Ｑｋがおよそ所定目標流量Ｑｔ１にて安定した状態におけるデューティ比Ｄである。具体的に、応答デューティ比Ｄ１は、偏差ｅｔが所定値（例えば０．１ＮＬ／ｍｉｎ）以下になった場合におけるデューティ比Ｄである。
【００４３】
また、制御装置５０は、その応答デューティ比Ｄ１が所定許容範囲Ｒａ内であるか否かを判定する（判定部；ステップＳ１０６）。所定許容範囲Ｒａは、本実施形態の燃料電池システムにおいて使用可能な燃料における目標流量Ｑｔに応じたデューティ比Ｄを含むが、使用不可能な燃料における目標流量Ｑｔに応じたデューティ比Ｄを含まないデューティ比Ｄの範囲に設定されている。制御装置５０は、応答デューティ比Ｄ１が所定許容範囲Ｒａ内でない場合、本実施形態の燃料電池システムにて使用できない燃料が供給されていると判断する。この場合、制御装置５０は、ステップＳ１０６にて「ＮＯ」と判定し、使用者への警告を行う（警告部；ステップＳ１０８）。警告方法は、表示器（ＬＥＤ画面、ランプなど）に表示させるようにしてもよいし、スピーカなどにより音声で知らせるようにしてもよい。なお、制御装置５０は、ステップＳ１０８の警告を行った場合、燃料の供給を停止する。
一方、制御装置５０は、応答デューティ比Ｄ１が所定許容範囲Ｒａ内である場合、本実施形態の燃料電池システムにて使用できる燃料が供給されていると判断する。この場合、制御装置５０は、ステップＳ１０６にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ１１０に進める。
【００４４】
制御装置５０は、燃料電池システムに供給されている燃料の種類の推定を行う。具体的には、制御装置５０は、第一マップ５２ａに基づいて、目標流量Ｑｔに応じた制御指令値から燃料の種類を推定する（燃料種推定部；ステップＳ１１０）。すなわち、制御装置５０は、所定目標流量Ｑｔ１と応答デューティ比Ｄ１との関係が、どの燃料の種類の第一相関関係Ｃ１に属するかを判定し、その判定結果から燃料の種類を推定する。
【００４５】
そして、制御装置５０は、第二マップ５２ｂに基づいて、ステップＳ１１０にて推定された燃料の種類の第二相関関係Ｃ２を選定する（第一選定部；ステップＳ１１２）。また、制御装置５０は、第三マップ５２ｃに基づいて、ステップＳ１１０にて推定された燃料の種類の第三相関関係Ｃ３を選定する（第二選定部；ステップＳ１１４）。
【００４６】
次に、上述したフローチャートに沿って、燃料電池システムが作動した場合について説明する。第二燃料Ｆ２（都市ガス（１３Ａ））が燃料電池システムに供給された場合について説明する。制御装置５０は、スタートスイッチ（図示なし）が押されて運転が開始される場合、または計画運転にしたがって運転が開始される場合に、燃料の目標流量Ｑｔを所定目標流量Ｑｔ１に設定して燃料の供給を開始する（ステップＳ１０２）。このとき、フィードバック制御部５１によって燃料ポンプ４２ｅがフィードバック制御される。そして、偏差ｅｔが所定値以下になったときに、第二燃料Ｆ２の応答デューティ比Ｄ１である第一応答デューティ比Ｄ１ａを読み込む（ステップＳ１０４）。ここで、第一応答デューティ比Ｄ１ａは、第一マップ５２ａにおいて所定許容範囲Ｒａ内に属する（図３参照）。よって、制御装置５０は、燃料電池システムに使用できる燃料であると判定し（ステップＳ１０６）、燃料の種類の推定を行う。
【００４７】
第一応答デューティ比Ｄ１ａと所定目標流量Ｑｔ１との相関関係は、第二燃料Ｆ２の第一相関関係Ｃ１に属する。よって、制御装置５０は、燃料の種類が第二燃料Ｆ２であると推定する（燃料種推定部；ステップＳ１１０）。そして、制御装置５０は、第二マップ５２ｂから第二燃料Ｆ２の第二相関関係Ｃ２を選定する（第一選定部；ステップＳ１１２）。また、制御装置５０は、第三マップ５２ｃから第二燃料Ｆ２の第三相関関係Ｃ３を選定する（第二選定部；ステップＳ１１４）。
【００４８】
そして、燃料電池３４ａを発電電流Ｉにて発電させるように、燃料ポンプ４２ｅがフィードバック制御されて燃料を供給する場合には、目標流量Ｑｔが算出部５３によって算出され、検出流量Ｑｋは、補正部５４によって補正される。具体的には、算出部５３は、第二燃料Ｆ２の第二相関関係Ｃ２が入力されるとともに、燃料電池３４ａの負荷電力量（外部電力負荷１６ｃの消費電力）に応じた発電電流Ｉが入力される。算出部５３は、その発電電流Ｉと第二燃料Ｆ２の第二相関関係Ｃ２とから、第二燃料Ｆ２に応じた目標流量Ｑｔを算出する。また、補正部５４は、第二燃料Ｆ２の第三相関関係Ｃ３が入力されるとともに、流量センサ４２ｃから検出流量Ｑｋが入力される。補正部５４は、第二燃料Ｆ２の第三相関関係Ｃ３と検出流量Ｑｋとから第二燃料Ｆ２に応じた実流量Ｑｒを算出する。これにより、燃料ポンプ４２ｅにより燃料電池モジュール３０（蒸発部３２）に供給される実流量Ｑｒが第二燃料Ｆ２に応じた目標流量Ｑｔになるように、燃料ポンプ４２ｅがフィードバック制御されることにより、第二燃料Ｆ２の流量を適切に制御する。よって、制御装置５０は、燃料電池３４ａに供給される第二燃料Ｆ２の熱量を適切に制御する。
【００４９】
さらに、燃料が第三燃料Ｆ３（ＬＰＧ）である場合について説明する。第三燃料Ｆ３は、第二燃料Ｆ２よりも比重が大きいため、第三燃料Ｆ３の応答デューティ比Ｄ１である第二応答デューティ比Ｄ１ｂが第二燃料Ｆ２の応答デューティ比Ｄ１である第一応答デューティ比Ｄ１ａよりも大きい（図３参照）。ここで、第二応答デューティ比Ｄ１ｂは、第一マップ５２ａにおいて所定許容範囲Ｒａ内に属さない。よって、制御装置５０は、燃料が燃料電池システムに使用できる燃料でないと判定し（ステップＳ１０６）、使用者へ警告を行う（警告部；ステップＳ１０８）。
【００５０】
本実施形態によれば、燃料電池システムは、燃料が供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有し、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池３４ａと、燃料極に燃料を供給する燃料ポンプ４２ｅと、燃料極に供給されている燃料の流量を検出する流量センサ４２ｃと、燃料ポンプ４２ｅによって供給される燃料の流量の制御を少なくとも行う制御装置５０と、を備える燃料電池システムであって、制御装置５０は、流量センサ４２ｃによって検出される燃料の流量である検出流量Ｑｋと燃料の目標流量Ｑｔとの偏差ｅｔに基づいて、燃料ポンプ４２ｅに対する制御指令値を算出して、制御指令値を燃料ポンプ４２ｅに出力するフィードバック制御を行うフィードバック制御部５１と、燃料の種類毎に目標流量Ｑｔと制御指令値との第一相関関係Ｃ１を示した第一マップ５２ａを有する記憶部５２と、第一マップ５２ａに基づいて、燃料の目標流量Ｑｔに応じた制御指令値から燃料の種類を推定する燃料種推定部（ステップＳ１１０）と、を備えている。
これによれば、制御装置５０は、燃料種推定部（ステップＳ１１０）によって、燃料の種類毎に目標流量Ｑｔと制御指令値との第一相関関係Ｃ１を示した第一マップ５２ａに基づいて、燃料の目標流量Ｑｔに応じた制御指令値から燃料の種類を推定する。よって、制御装置５０は、燃料電池システムに供給される燃料の種類が異なる場合においても、燃料の種類に応じて、燃料電池３４ａを適切に制御することができる。
【００５１】
また、記憶部５２は、燃料の種類毎に設定された燃料電池３４ａの発電電流Ｉと燃料の目標流量Ｑｔとの複数の第二相関関係Ｃ２を示した第二マップ５２ｂをさらに備え、制御装置５０は、第二マップ５２ｂに基づいて、燃料種推定部によって推定された燃料の種類の第二相関関係Ｃ２を選定する第一選定部（ステップＳ１１２）と、第一選定部によって選定された第二相関関係Ｃ２に基づいて、燃料の目標流量Ｑｔを算出する算出部５３をさらに備えている。
これによれば、制御装置５０は、算出部５３にて、燃料種推定部によって推定された燃料の種類における燃料電池３４ａの発電電流Ｉと燃料の目標流量Ｑｔとの第二相関関係Ｃ２に基づいて、発電電流Ｉに応じた燃料の目標流量Ｑｔを算出する。よって、制御装置５０は、燃料電池システムに供給される燃料の種類が異なる場合においても、燃料の種類に応じて、燃料の流量を適切に制御することができる。したがって、制御装置５０は、燃料の種類に応じて、燃料電池３４ａに供給される燃料の熱量を適切に制御することができる。
【００５２】
また、記憶部５２は、燃料の種類毎に燃料極に供給される燃料の実際の流量である実流量Ｑｒと検出流量Ｑｋとの複数の第三相関関係Ｃ３を示した第三マップ５２ｃをさらに備え、制御装置５０は、第三マップ５２ｃに基づいて、燃料種推定部によって推定された燃料の種類の第三相関関係Ｃ３を選定する第二選定部（ステップＳ１１４）と、第二選定部によって選定された第三相関関係Ｃ３に基づいて、検出流量Ｑｋを補正する補正部５４と、をさらに備えている。
これによれば、制御装置５０は、補正部５４にて、燃料種推定部によって推定された燃料の種類における実流量Ｑｒと検出流量Ｑｋとの第三相関関係Ｃ３に基づいて、検出流量Ｑｋを実流量Ｑｒに補正する。よって、制御装置５０は、燃料電池システムに供給される燃料の種類が異なる場合においても、燃料の種類に応じて流量センサ４２ｃの検出誤差を補正することができる。したがって、制御装置５０は、燃料の種類に応じて、燃料電池３４ａに供給される燃料の熱量を適切に制御することができる。
【００５３】
また、制御装置５０は、燃料の目標流量Ｑｔに応じた制御指令値が所定許容範囲Ｒａ内であるか否かを判定する判定部（ステップＳ１０６）と、使用者への警告を行う警告部（ステップＳ１０８）と、をさらに備え、判定部によって燃料の目標流量Ｑｔに応じた制御指令値が、所定許容範囲Ｒａ内であると判定された場合に燃料種推定部によって燃料の種類を推定し、所定許容範囲Ｒａ内でないと判定された場合に警告部によって使用者への警告を行う。
これによれば、制御装置５０は、判定部によって燃料の目標流量Ｑｔに応じた制御指令値が所定許容範囲Ｒａ内であるか否かを判定するため、供給された燃料が燃料電池システムに使用できる燃料であるか否かを選別することができる。そして、制御装置５０は、判定部によって燃料の目標流量Ｑｔに応じた制御指令値が、所定許容範囲Ｒａ内であると判定された場合に、供給された燃料が燃料電池システムに使用できる燃料であるとして、燃料種推定部によって燃料の種類を推定するため、燃料電池システムに使用できる燃料の種類の推定を確実に行うことができる。
また、制御装置５０は、判定部によって燃料の目標流量Ｑｔに応じた制御指令値が、所定許容範囲Ｒａ内でないと判定された場合に、燃料電池システムに使用できない燃料であるとして、警告部によって使用者への警告を行う。したがって、燃料電池システムに使用できない燃料が供給された事を使用者に知らせることができる。
【００５４】
なお、上述した実施形態において、燃料電池システムの一例を示したが、本発明はこれに限定されず、他の構成を採用することもできる。例えば、上述した各実施形態において、燃料電池システムに燃料Ｆ１，Ｆ２（都市ガス）が供給され、第三燃料Ｆ３（ＬＰＧ）が供給されないように所定許容範囲Ｒａが設定されているが、これ代えて、第三燃料Ｆ３（ＬＰＧ）が供給され、燃料Ｆ１，Ｆ２（都市ガス）が供給されないようにしても良い。この場合、液化石油ガス法やＪＩＳ規格（ＪＩＳ  Ｋ２２４０）に定められているＬＰＧの規格に応じて複数の相関関係を設定するようにしても良い。また、ＬＰＧは通常ボンベからの自然気化方式で供給されているため、ＬＰＧの組成がボンベ内のガス量の変化に応じて変化する。すなわち、ボンベ内のガス量の変化は、例えばＬＰＧの消費やボンベ交換等によって生じる。よって、同じＬＰＧ規格においても、ボンベ内のガス量に応じて複数の相関関係を設定するようにしても良い。
【００５５】
また、上述した実施形態において、図６に示すプログラムを、スタートスイッチ（図示なし）が押されて運転が開始される場合、または計画運転にしたがって運転が開始される場合に起動しているが、これに代えて、発電運転中において、第一所定時間（例えば２４時間）毎に起動するようにしても良い。これによれば、発電運転中に燃料の組成が変化するような場合においても、燃料電池３４ａに必要な熱量を適切に供給することができる。また、発電運転中に発電電流Ｉに応じて設定される目標流量Ｑｔが、燃料の種類の推定制御を実行する場合における目標流量Ｑｔに設定する所定目標流量Ｑｔ１と同じ流量に設定される毎に起動するようにしても良い。これによれば、使用者の電力需要に応じて、燃料電池３４ａに必要な熱量を適切に供給することができる。
また、発電運転中に燃料の種類の推定制御を実行する場合、算出部５３に既に入力されている第二相関関係Ｃ２における燃料の種類と、燃料種推定部（ステップＳ１１０）によって推定された燃料の種類とが一致するときは、燃料種推定部（ステップＳ１１０）によって燃料の種類を推定した後、第一選定部（ステップＳ１１２）による推定された燃料の種類の第二相関関係Ｃ２の選定を行わずに、第二選定部（ステップＳ１１４）による選定を行うようにしても良い。すなわち、この場合は、燃料の種類の推定制御を実行する前から、算出部５３が、推定された燃料の種類の第二相関関係Ｃ２に基づいて燃料の目標流量Ｑｔを算出しているため、第一選定部による選定を省略できる。
【００５６】
また、上述した実施形態において、図６に示すプログラムにおいて、燃料の種類を推定するために、燃料の供給を所定目標流量Ｑｔ１にて開始し、所定目標流量Ｑｔ１に応じたデューティ比Ｄである応答デューティ比Ｄ１を読み込んでいるが、これに代えて、燃料の供給を所定デューティ比Ｄｔにて開始し、所定デューティ比Ｄｔに応じた流量を読み込むようにしても良い。例えば、所定デューティ比Ｄｔに応じた流量が流量Ｑ１である場合、図３に示す第一マップ５２ａにおいて、所定デューティ比Ｄｔと流量Ｑ１との関係は、第一燃料Ｆ１の第一相関関係Ｃ１に属する。よって、供給された燃料の種類は、第一燃料Ｆ１と推定される。
また、複数の目標流量Ｑｔを設定して燃料を供給し、その複数の目標流量Ｑｔと複数の目標流量Ｑｔに応じたデューティ比Ｄとから近似式を導出し、その近似式と第一相関関係Ｃ１とを比較して、燃料の種類を推定するようにしても良い。
【００５７】
また、上述した実施形態において、補正部５４には、推定された燃料の第三相関関係Ｃ３が入力されているが、これに代えて、第三相関関係Ｃ３が、比例関係すなわち実流量Ｑｒ＝（方向係数ａ×検出流量Ｑｋ）にて表される場合には、推定された燃料の方向係数ａを補正部５４に入力するようにしても良い。この場合、補正部５４にて、推定された燃料の方向係数ａと検出流量Ｑｋとを乗算することにより、実流量Ｑｒを算出するようにしても良い。
また、上述した実施形態において、目標流量Ｑｔに応じたデューティ比Ｄである応答デューティ比Ｄ１は、偏差ｅｔが所定値以下になったときのデューティ比Ｄであるが、これに代えて、燃料の供給を開始した時点から第二所定時間（例えば３０秒）経過した時点のデューティ比Ｄにするようにしても良い。
【００５８】
また、上述した実施形態において、特許請求の範囲の流量検出装置は、流量センサ４２ｃであるが、これに代えて、特許請求の範囲の流量検出装置を、図７に示すように、流量検出装置６０とするようにしても良い。ここで、本実施形態においては、燃料ポンプ４２ｅが、回転センサ４２ｅ２および圧力センサ４２ｅ３をさらに備えている。また、記憶部５２は、第四マップ５２ｄをさらに備えている。さらに、制御装置５０は、流量推定部５５をさらに備えている。そして、流量検出装置６０は、回転センサ４２ｅ２、圧力センサ４２ｅ３および流量推定部５５によって構成されている。
【００５９】
回転センサ４２ｅ２は、燃料ポンプ４２ｅの回転数ｒｐｍを検出するものである。その検出された回転数ｒｐｍは、検出信号として流量推定部５５に入力される。回転センサ４２ｅ２は、例えば磁気式ロータリエンコーダである。圧力センサ４２ｅ３は、燃料ポンプ４２ｅの出口側の流体の圧力を検出するものである。その検出された圧力値Ｐは、検出信号として流量推定部５５に入力される。圧力センサ４２ｅ３は、例えばダイアフラムゲージである。第四マップ５２ｄは、回転センサ４２ｅ２によって検出された回転数ｒｐｍと、圧力センサ４２ｅ３によって検出された圧力値Ｐと、実験により比較的高精度の流量センサにて予め計測された実流量Ｑｒとの第四相関関係Ｃ４を示したものである。流量推定部５５は、回転数ｒｐｍ、圧力値Ｐおよび第四相関関係Ｃ４が入力され、第四相関関係Ｃ４に基づいて、回転数ｒｐｍおよび圧力値Ｐから、実流量Ｑｒを算出（推定）するものである。算出された実流量Ｑｒは、減算器５１ａに入力される。このように、流量検出装置６０が実流量Ｑｒを算出するため、本実施形態においては、補正部５４を省略することができる。
また、上述した各実施形態において、燃料電池３４ａは、固体酸化物形燃料電池であるが、これに代えて、固体高分子形燃料電池とするようにしても良い。
【符号の説明】
【００６０】
１１（３０）…燃料電池モジュール、１５（５０）…制御装置、３４ａ…燃料電池、４２…燃料供給管、４２ｃ…流量センサ（流量供給装置）、４２ｅ…燃料ポンプ（燃料供給装置）、５１…フィードバック制御部、５１ａ…減算器、５１ｂ…ＰＩ演算器、５２…記憶部、５２ａ…第一マップ、５２ｂ…第二マップ、５２ｃ…第三マップ、５３…算出部、５４…補正部、Ｃ１…第一相関関係、Ｃ２…第二相関関係、Ｃ３…第三相関関係、Ｄ…デューティ比、ｅｔ…偏差、Ｆ１…第一燃料、Ｆ２…第二燃料、Ｆ３…第三燃料、Ｉ…発電電流、Ｑｋ…検出流量、Ｑｒ…実流量、Ｑｔ…目標流量、Ｑｔ１…所定目標流量、Ｒａ…所定許容範囲。
【図１】
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【図２】
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【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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