(57)【要約】【課題】高価な圧力計を用いることなく、燃料電池への燃料供給状態を判断することができる、安全性及び経済性に優れた燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料極１ａ及び酸化剤極１ｂを備えた燃料電池１の燃料極１ａに、都市ガスあるいはＬＰＧ等の原燃料２を供給する燃料供給ライン１０に、燃料電池内へ供給される燃料流量を計測する燃料流量計１１と、燃料供給ライン１０を開閉するバルブ１２と、燃料昇圧用のブロワ１３を設ける。燃料流量計１１の検出値を制御装置１４に送り、制御装置１４によって、燃料流量計１１の検出値に応じて燃料供給ライン１０に設けられたバルブ１２を開閉するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料極及び酸化剤極を備えた燃料電池本体と、
前記燃料極に燃料を供給する燃料供給ラインに燃料流量計と燃料昇圧用のブロワを備えた燃料電池システムにおいて、
前記燃料供給ラインに該供給ラインを開閉するバルブを設けると共に、前記燃料流量計により検出された燃料流量が所定の流量以下の場合に、前記バルブを閉止するように制御する制御装置を設けたことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
燃料極及び酸化剤極を備えた燃料電池本体と、
前記燃料極に燃料を供給する燃料供給ラインに燃料流量計と燃料昇圧用のブロワを備えた燃料電池システムにおいて、
前記燃料供給ラインに該供給ラインを開閉するバルブを設けると共に、前記燃料電池本体の発電電力を計測する電力計を設け、
前記燃料流量計により検出された燃料流量が、前記電力計により検出された電力量から推定される所定の値以下の場合に、前記バルブを閉止するように制御する制御装置を設けたことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
燃料極及び酸化剤極を備えた燃料電池本体と、
前記燃料極に燃料を供給する燃料供給ラインに燃料流量計と燃料昇圧用のブロワを備えた燃料電池システムにおいて、
前記燃料供給ラインに該供給ラインを開閉するバルブを設けると共に、前記燃料電池本体の発電電流を計測する電流計を設け、
前記燃料流量計により検出された燃料流量が、前記電流計により検出された電流値から推定される所定の値以下の場合に、前記バルブを閉止するように制御する制御装置を設けたことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
燃料極及び酸化剤極を備えた燃料電池本体と、
前記燃料極に燃料を供給する燃料供給ラインに燃料流量計と燃料昇圧用のブロワを備えた燃料電池システムにおいて、
前記燃料供給ラインに該供給ラインを開閉するバルブを設けると共に、前記燃料流量計により検出された燃料流量が、前記ブロワの回転数から推定される所定の値以下の場合に、前記バルブを閉止するように制御する制御装置を設けたことを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、システム内に燃料昇圧用のブロワを備えた家庭用の燃料電池システムにおいて、何等かの原因で燃料ガスの供給が閉止された場合に、安価な構成で家庭内の燃料配管内に空気を吸い込むことを防止することができるように改良を施した燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭用燃料電池は、都市ガスあるいはＬＰＧを燃料として、発電及び排熱を家庭内への給湯という形態で利用している。また、燃料となる都市ガスあるいはＬＰＧは、通常、家庭のガス機器と共通の配管を用いて燃料電池に供給されているが、家庭用燃料電池の運転に対しては、家庭のガス機器に供給される燃料圧力では圧力が低いため、燃料電池の内部に燃料昇圧用のブロワが設けられている。
【０００３】
このような構成を有する家庭用燃料電池において、例えば地震等で家庭に供給されているガスが閉止された場合でも、燃料電池内部に設けられたブロワによってガスを吸い込んでいるため、同じガス配管を使用している家庭内のガス器具の吐き出し口より逆に空気を吸い込むことになる。そのため、家庭内のガス配管に空気が滞留し、その後ガスの閉止が解除されたときにガス配管の中で空気とガスが混在する可能性がある。このような場合、何らかの引火源によってガスが燃焼する、あるいは爆発する可能性があり非常に危険である。
【０００４】
このような問題点を解消すべく、特許文献１には、燃料電池内の燃料供給ラインに圧力計を配設して、当該圧力が低下した場合には、家庭に供給されている燃料が閉止されたと判断して、燃料電池を停止するという技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−６６２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように特許文献１に示された燃料電池システムでは、燃料電池内の燃料供給ラインに燃料供給圧力を計測するための圧力計を設置しているが、圧力計は高価な計測器であるため、圧力計を設置することによって燃料電池システムの製造コストが大幅に増加するという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解消するために提案されたものであり、その目的は、高価な圧力計を用いることなく、燃料電池への燃料供給状態を判断し、燃料供給の閉止時においても家庭内の燃料配管内に空気を吸い込むことを防止できる、安全性及び経済性に優れた燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、燃料極及び酸化剤極を備えた燃料電池本体と、前記燃料極に燃料を供給する燃料供給ラインに燃料流量計と燃料昇圧用のブロワを備えた燃料電池システムにおいて、前記燃料供給ラインに該供給ラインを開閉するバルブを設けると共に、前記燃料流量計により検出された燃料流量が所定の流量以下の場合に、前記バルブを閉止するように制御する制御装置を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、燃料極及び酸化剤極を備えた燃料電池本体と、前記燃料極に燃料を供給する燃料供給ラインに燃料流量計と燃料昇圧用のブロワを備えた燃料電池システムにおいて、前記燃料供給ラインに該供給ラインを開閉するバルブを設けると共に、前記燃料電池本体の発電電力を計測する電力計を設け、前記燃料流量計により検出された燃料流量が、前記電力計により検出された電力量から推定される所定の値以下の場合に、前記バルブを閉止するように制御する制御装置を設けたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、燃料極及び酸化剤極を備えた燃料電池本体と、前記燃料極に燃料を供給する燃料供給ラインに燃料流量計と燃料昇圧用のブロワを備えた燃料電池システムにおいて、前記燃料供給ラインに該供給ラインを開閉するバルブを設けると共に、前記燃料電池本体の発電電流を計測する電流計を設け、前記燃料流量計により検出された燃料流量が、前記電流計により検出された電流値から推定される所定の値以下の場合に、前記バルブを閉止するように制御する制御装置を設けたことを特徴とする。
【００１０】
上記のような構成を有する請求項１、請求項２、請求項３の発明によれば、いずれも、高価な燃料圧力計を設置せずに、燃料供給が閉止された時でも、家庭内の燃料配管内に空気を吸い込むことを防止できる、安全性に優れた燃料電池システムを提供することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のような本発明によれば、高価な圧力計を用いることなく、燃料電池への燃料供給状態を判断し、燃料供給の閉止時においても家庭内の燃料配管内に空気を吸い込むことを防止できる、安全性及び経済性に優れた燃料電池システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る燃料電池システムの実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１３】
（１）第１実施形態
（１−１）構成
本実施形態においては、図１に示したように、燃料極１ａ及び酸化剤極１ｂを備えた燃料電池１の燃料極１ａに、都市ガスあるいはＬＰＧ等の原燃料２を供給する燃料供給ライン１０に、燃料電池内へ供給される燃料流量を計測する燃料流量計１１と、燃料供給ライン１０を開閉するバルブ１２と、燃料昇圧用のブロワ１３が設けられている。そして、前記燃料流量計１１の検出値が制御装置１４に送られ、この制御装置１４によって、前記燃料流量計１１の検出値に応じて前記バルブ１２を開閉するように構成されている。
【００１４】
（１−２）作用
以上の様な構成を有する本実施形態の作用は以下の通りである。すなわち、燃料電池１への燃料供給中に、制御装置１４によって、燃料供給ライン１０に配設された燃料流量計１１で計測した燃料流量が低下していることを検知した場合には、燃料電池システムへの燃料供給圧力が低下し、燃料流量が低下したと判断する。さらに、その状態は、何等かの不具合により家庭内への燃料供給が閉止したと判断して、燃料供給ライン１０を開閉するバルブ１２を閉じて、燃料電池を停止するように制御する。
【００１５】
（１−３）効果
このように、本実施形態によれば、燃料の元圧を計測することなく、通常では燃料電池に供給されている燃料流量の計測に使用する燃料流量計１１の指示値から燃料の供給が閉止されたことを検知し、燃料電池を停止することにより、従来用いられていた高価な燃料圧力計を設置せずに、燃料供給が閉止された時においても、家庭内の燃料配管内に空気を吸い込むことを防止できる、安全性に優れた燃料電池システムを提供することができる。
【００１６】
（２）第２実施形態
（２−１）構成
本実施形態においては、図２に示したように、燃料極１ａ及び酸化剤極１ｂを備えた燃料電池１の燃料極１ａに、都市ガスあるいはＬＰＧ等の原燃料２を供給する燃料供給ライン１０に、燃料電池内の燃料流量を計測する燃料流量計１１と、燃料供給ライン１０を開閉するバルブ１２と、燃料昇圧用のブロワ１３が設けられ、さらに、燃料電池本体の発電出力を検出する電力計２０が設けられている。
【００１７】
そして、前記燃料流量計１１の検出値及び電力計２０の検出値が制御装置２４に送られ、この制御装置２４によって、前記燃料流量計１１及び電力計２０の検出値に基づいて、前記バルブ１２を開閉するように構成されている。
【００１８】
（２−２）作用
以上の様な構成を有する本実施形態の作用は以下の通りである。すなわち、制御装置２４に送られる燃料流量計１１の検出値及び電力計２０の検出値により、燃料電池本体の発電出力と比較して燃料流量が所定の値より低いと検知した場合には、燃料電池システムへの燃料供給圧力が低下し、燃料流量が低下したと判断する。さらに、その状態は、何等かの不具合により家庭内への燃料供給が閉止したと判断して、燃料供給ライン１０を開閉するバルブ１２を閉じて、燃料電池を停止するように制御する。
【００１９】
（２−３）効果
このように、本実施形態によれば、燃料の元圧を計測することなく、通常では燃料電池に供給されている燃料流量の計測に使用する燃料流量計１１の指示値と発電出力の計測に使用する電力計とから燃料供給の閉止を検知し、燃料電池を停止することにより、高価な燃料圧力計を設置せずに、燃料供給が閉止された時においても、家庭内の燃料配管内に空気を吸い込むことを防止できる、安全性に優れた燃料電池システムを提供することができる。
【００２０】
（３）第３実施形態
（３−１）構成
本実施形態においては、図３に示したように、燃料極１ａ及び酸化剤極１ｂを備えた燃料電池１の燃料極１ａに、都市ガスあるいはＬＰＧ等の原燃料２を供給する燃料供給ライン１０に、燃料電池内の燃料流量を計測する燃料流量計１１と、燃料供給ライン１０を開閉するバルブ１２と、燃料昇圧用のブロワ１３が設けられ、さらに、燃料電池本体の発電電流を検出する電流計３０が設けられている。
【００２１】
そして、前記燃料流量計１１の検出値及び電流計３０の検出値が制御装置３４に送られ、この制御装置３４によって、前記燃料流量計１１及び電流計３０の検出値に基づいて、前記バルブ１２を開閉するように構成されている。
【００２２】
（３−２）作用
以上の様な構成を有する本実施形態の作用は以下の通りである。すなわち、制御装置３４に送られる燃料流量計１１の検出値及び電流計３０の検出値により、燃料電池本体の発電電流と比較して燃料流量が所定の値より低いと検知した場合には、燃料電池システムへの燃料供給圧力が低下し、燃料流量が低下したと判断する。さらに、その状態は、何等かの不具合により家庭への燃料供給が閉止したと判断して、燃料供給ライン１０を開閉するバルブ１２を閉じて、燃料電池を停止するように制御する。
【００２３】
（３−３）効果
このように、本実施形態によれば、燃料の元圧を計測することなく、通常では燃料電池に供給されている燃料流量の計測に使用する燃料流量計１１の指示値と発電電流の計測に使用する電流計とから燃料の閉止を検知し、燃料電池を停止することにより、高価な燃料圧力計を設置せずに、燃料供給が閉止された時においても、家庭内の燃料配管内に空気を吸い込むことを防止できる、安全性に優れた燃料電池システムを提供することができる。
【００２４】
（４）第４実施形態
（４−１）構成
本実施形態においては、図４に示したように、燃料極１ａ及び酸化剤極１ｂを備えた燃料電池１の燃料極１ａに、都市ガスあるいはＬＰＧ等の原燃料２を供給する燃料供給ライン１０に、燃料電池内の燃料流量を計測する燃料流量計１１と、燃料供給ライン１０を開閉するバルブ１２と、燃料昇圧用のブロワ１３が設けられている。そして、前記燃料流量計１１の検出値及びブロワ１３の検出値が制御装置４４に送られ、この制御装置４４によって、前記燃料流量計１１及びブロワ１３の検出値に基づいて、前記バルブ１２を開閉するように構成されている。
【００２５】
（４−２）作用
以上の様な構成を有する本実施形態の作用は以下の通りである。すなわち、燃料流量計１１で計測した燃料流量が低下している状態で、ブロワ１３の回転数が変化なし、あるいは上昇している場合には、燃料電池システムへの燃料供給圧力が低下し燃料流量が低下したと判断する。さらに、その状態は、何等かの不具合により家庭への燃料供給が閉止したと判断して、燃料供給ライン１０を開閉するバルブ１２を閉じて、燃料電池を停止するように制御する。
【００２６】
（４−３）効果
このように、本実施形態によれば、燃料の元圧を計測することなく、燃料流量とブロワの回転数から燃料の閉止を検知し、燃料電池を停止することにより、高価な燃料圧力計を設置せずに、燃料供給が閉止された時においても、家庭内の燃料配管内に空気を吸い込むことを防止できる、安全性に優れた燃料電池システムを提供することができる。
【００２７】
（５）他の実施形態
本発明は、上述したような実施形態に限定されるものではなく、燃料供給ライン１０に配設される燃料流量計１１、バルブ１２及びブロワ１３の設置順序は、特に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る燃料電池発電システムの第１実施形態の要部の構成を示す図。
【図２】本発明に係る燃料電池発電システムの第２実施形態の要部の構成を示す図。
【図３】本発明に係る燃料電池発電システムの第３実施形態の要部の構成を示す図。
【図４】本発明に係る燃料電池発電システムの第４実施形態の要部の構成を示す図。
【符号の説明】
【００２９】
１…燃料電池本体
２…原燃料
１０…燃料供給ライン
１１…燃料流量計
１２…バルブ
１３…ブロワ
１４、２４、３４、４４…制御装置
２０…電力計
３０…電流計
【図１】
2008218222.tif 000003
【図２】
2008218222.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008218222.tif 000006