燃料供应系统、燃料电池系统以及它们的运转方法技术方案

一种燃料供应系统，即使气体燃料的组分发生了变化，也能进行合适的量的气体燃料的供应。在气体燃料的供应路径中与热式流量计(3)串联地配置能不依赖于气体燃料的组分地测量流量的不依赖组分式流量计(4)。在热式流量计(3)的测量值与不依赖组分式流量计(4)的测量值乖离了一定程度以上的情况下，判断为异常状态，设定对热式流量计(3)的测量值的换算系数。基于所设定的换算系数，推定气体燃料的组分，基于推定出的组分，校正并控制气体燃料的目标供应量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含供应烃系气体燃料（城市燃气、LPG等）的燃料供应装置而构成 的燃料供应系统或者燃料电池系统，特别是，涉及控制气体燃料的供应量的技术。
技术介绍
在燃料供应系统中，将测量气体燃料的流量的流量计配置于气体燃料的供应路 径，基于测量流量对燃料的供应量进行反馈控制或将其用作其它控制的参数。作为上述流 量计，一般使用作为质量流量计的热式流量计。这是因为，热式流量计的小型化是容易的， 另外，在小型的基础上还具有响应性好的特点。 但是，由于气体燃料的性状（组分、热量）会变化，因而无法进行满意的控制。特 别是在使用源自天然气的城市燃气的情况下，经常会有以下情况：根据燃气公司的不同，另 外即使燃气公司相同也会根据地域的不同，而有时组分、热量不同，而且，根据从供应源起 的路径、距离的不同，有时会因中途的空气的混入等而导致组分不同。这样，当燃料的性状、 特别是组分不同时，热式流量计无法表示准确的值，难以进行合适的控制。 作为现有技术，有专利文献1?3所述的技术。 (1)专利文献1 在使用了热式流量传感器的涡街流量计中，自动判别在流路内流通的气体种类。 因此，将被测定气体的质量流量与流到发热电阻体的电流值的关联信息按每个气体种类 存储，根据斯特劳哈尔数与气体种类无关而为恒定的流动区域中的质量流量及此时的电流 值，基于上述关联信息，判别被测定气体的种类。判别后，基于气体种类所特有的校正系数 校正质量流量，由此，能高精度地检测质量流量。 ⑵专利文献2 在混合多个容器的气体进行供应的情况下，根据各个容器的重量减少量测定所混 合的气体的流量，预先计算混合气体的组分，由此，取得对热式流量计的换算系数，从而能 进行混合气体的质量流量的精密测定。 (3)专利文献3 作成表示未知组分的燃料的性状的特性图，将由该特性图示出的未知组分的燃料 的特性曲线与已知组分的燃料的特性曲线进行比较，确定未知的燃料的组分。作为燃料的 性状，使用空气比与排放气体氧浓度的特性即排气A/F相对于吸气A/F的关系。 现有抟术f献 专利f献 专利文献1 :日本公开专利公报：特开2011-203075号 专利文献2 :日本公开专利公报：特开2007-024511号 专利文献3 :日本公开专利公报：特开2004-011487号
技术实现思路
专利技术要解决的问是页 然而，现有技术有如下问题。 (1)专利文献1 仅能够在斯特劳哈尔数为恒定的流动区域中判别气体种类。另外，仅能够判别已 预先存储有信息的气体种类，因此，无法对应气体组分的动态变化。 ⑵专利文献2 需要预先取得混合气体的组分，在无法取得组分的情况下，无法对应。 (3)专利文献3 为了确定燃料组分而需要使燃料反应（燃烧）一次，不仅是只能用于燃烧等用途， 还无法在运转开始前把握燃料组分。另外，为了取得用于确定燃料组分的数据而需要使A/ F摆动，有可能成为如下状况：不得不从调整不当的状态开始运转。 本专利技术是鉴于这种实际情况而完成的，虽然热式流量计的小型化是容易的，另外 在小型的基础上还具有响应性好的特点，但当燃料的性状、特别是组分不同时，无法表示准 确的值，难以进行合适的控制，因此，本专利技术的课题在于，提供即使在燃料的性状发生了变 化的情况下也能够进行合适的控制的燃料供应系统。 另外，本专利技术的课题不仅在于提供通用的燃料供应系统，还在于提供将气体燃料 改性后使用的燃料电池系统。 用于解决问题的方案 本专利技术的燃料供应系统包含燃料供应装置、流量计以及控制装置而构成，上述燃 料供应装置向供应对象供应烃系气体燃料，上述流量计测量由上述燃料供应装置供应的上 述气体燃料的流量，上述控制装置被输入上述流量计的信号而控制上述燃料供应装置的供 应量。 在此，具备热式流量计和能不依赖于上述气体燃料的组分地测量流量的不依赖组 分式流量计作为上述流量计。 上述控制装置包含测量流量异常判定部、换算系数设定部以及供应量调整部而构 成，上述测量流量异常判定部基于上述热式流量计的测量值与上述不依赖组分式流量计的 测量值的乖离程度来判断是否为异常状态，在判断为上述异常状态的情况下，上述换算系 数设定部设定对上述热式流量计的测量值的换算系数（转换因子；conversion factor),上 述供应量调整部基于上述换算系数，调整上述燃料供应装置的上述气体燃料的供应量。 上述换算系数设定部可以构成为：基于上述不依赖组分式流量计的测量值与上述 热式流量计的测量值之比，设定换算系数。 上述供应量调整部可以包含燃料性状推定部和目标供应量校正部而构成，上述燃 料性状推定部基于由上述换算系数设定部设定的换算系数，推定上述气体燃料的燃料性 状，上述目标供应量校正部基于推定出的燃料性状，校正上述气体燃料的目标供应量。 上述燃料性状推定部可以构成为：根据由上述换算系数设定部设定的换算系数与 对上述气体燃料的主成分预先决定的换算系数的比较结果，从预先决定的候选副成分中确 定副成分，基于由上述换算系数设定部设定的换算系数和对上述主成分和上述确定的副成 分预先决定的换算系数，求出上述主成分和上述确定的副成分的摩尔分率。 上述候选副成分可以为：可燃性成分，其热量与上述气体燃料的主成分不同；以 及不燃性成分。 此外，对于燃料供应系统的供应对象没有特别限定，能够用作通用的燃料供应系 统，但本专利技术也能应用于如下燃料电池系统。 S卩，本专利技术也能应用于包含燃料改性装置、燃料电池堆、燃料供应装置、改性水供 应装置、流量计以及控制装置而构成的燃料电池系统，上述燃料改性装置对烃系气体燃料 进行水蒸气改性而生成富氢的改性燃料，上述燃料电池堆通过所生成的改性燃料与空气的 电化学反应进行发电，上述燃料供应装置向上述改性装置供应上述气体燃料，上述改性水 供应装置向上述改性装置供应用于上述水蒸气改性的水，上述流量计测量从上述燃料供应 装置向上述改性装置供应的上述气体燃料的流量，上述控制装置被输入上述流量计的信号 而控制上述燃料供应装置和上述改性水供应装置的各供应量。 该情况下的上述供应量调整部基于上述换算系数，调整上述燃料供应装置和上述 改性水供应装置的上述气体燃料的供应量和上述水的供应量。 因此，该情况下的上述供应量调整部可以包含燃料性状推定部和目标供应量算出 部而构成，上述燃料性状推定部基于由上述换算系数设定部设定的换算系数，推定上述气 体燃料的燃料性状，上述目标供应量算出部基于推定出的燃料性状和目标发电条件，算出 上述气体燃料的目标供应量和上述水的目标供应量。 专利技术效果 根据本专利技术，即使在气体燃料的性状发生了变化的情况下，也起到能进行合适的 燃料供应的效果。 另外，在被供应多样的组分的燃料的燃料电池系统中，起到无需设置复杂且昂贵 的构成的设备就能进行恰当的量的燃料和改性水的供应。 【附图说明】 图1是作为本专利技术的第1实施方式示出的燃料供应系统的概略构成图。 图2是第1实施方式中的控制装置内的功能框图。 图3是第1实施方式中的测量流量异常判定的流程图。 图4是第1实施方式中的测量流量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料供应系统，包含燃料供应装置、流量计以及控制装置而构成，上述燃料供应装置向供应对象供应烃系气体燃料，上述流量计测量由上述燃料供应装置供应的上述气体燃料的流量，上述控制装置被输入上述流量计的信号而控制上述燃料供应装置的供应量，上述燃料供应系统的特征在于，具备热式流量计和能不依赖于上述气体燃料的组分地测量流量的不依赖组分式流量计作为上述流量计，上述控制装置包含测量流量异常判定部、换算系数设定部以及供应量调整部而构成，上述测量流量异常判定部基于上述热式流量计的测量值与上述不依赖组分式流量计的测量值的乖离程度来判断是否为异常状态，在判断为上述异常状态的情况下，上述换算系数设定部设定对上述热式流量计的测量值的换算系数，上述供应量调整部基于上述换算系数，调整上述燃料供应装置的上述气体燃料的供应量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.23 JP 2012-011193;2012.01.23 JP 2012-011211. 一种燃料供应系统， 包含燃料供应装置、流量计以及控制装置而构成，上述燃料供应装置向供应对象供应 烃系气体燃料，上述流量计测量由上述燃料供应装置供应的上述气体燃料的流量，上述控 制装置被输入上述流量计的信号而控制上述燃料供应装置的供应量，上述燃料供应系统的 特征在于， 具备热式流量计和能不依赖于上述气体燃料的组分地测量流量的不依赖组分式流量 计作为上述流量计， 上述控制装置包含测量流量异常判定部、换算系数设定部以及供应量调整部而构成， 上述测量流量异常判定部基于上述热式流量计的测量值与上述不依赖组分式流量计 的测量值的乖离程度来判断是否为异常状态， 在判断为上述异常状态的情况下，上述换算系数设定部设定对上述热式流量计的测量 值的换算系数， 上述供应量调整部基于上述换算系数，调整上述燃料供应装置的上述气体燃料的供应 量。2. 根据权利要求1所述的燃料供应系统，其特征在于， 上述换算系数设定部基于上述不依赖组分式流量计的测量值与上述热式流量计的测 量值之比，设定换算系数。3. 根据权利要求2所述的燃料供应系统，其特征在于， 上述供应量调整部包含燃料性状推定部和目标供应量校正部而构成， 上述燃料性状推定部基于由上述换算系数设定部设定的换算系数，推定上述气体燃料 的燃料性状， 上述目标供应量校正部基于推定出的燃料性状，校正上述气体燃料的目标供应量。4. 根据权利要求3所述的燃料供应系统，其特征在于， 上述燃料性状推定部根据由上述换算系数设定部设定的换算系数与对上述气体燃料 的主成分预先决定的换算系数的比较结果，从预先决定的候选副成分中确定副成分，基于 由上述换算系数设定部设定的换算系数和对上述主成分和上述确定的副成分预先决定的 换算系数，求出上述主成分和上述确定的副成分的摩尔分率。5. 根据权利要求4所述的燃料供应系统，其特征在于， 上述候选副成分为：可燃性成分，其热量与上述气体燃料的主成分不同；以及不燃性 成分。6. -种燃料电池系统， 包含燃料改性装置、燃料电池堆、燃料供应装置、改性水供应装置、流量计以及控制装 置而构成，上述燃料改性装置对烃系气体燃料进行水蒸气改性而生成富氢的改性燃料，上 述燃料电池堆通过所生成的改性燃料与空气的电化学反应进行发电，上述燃料供应装置向 上述改性装置供应上述气体燃料，上述改性水供应装置向上述改性装置供应用于上述水蒸 气改性的水，上述流量计测量从上述燃料供应装置向上述改性装置供应的上述气体燃料的 流量，上述控制装置被输入上述流量计的信号而控制上述燃料供应装置和上述改性水供应 装置的各供应量，上述燃料电池系统的特征在于， 具备热式流量计和能不依赖于上述气体燃料的组分地测量流量的不依赖组分式流量 计作为上述流量计， 上述控制装置包含测量流量异常判定部、换算系数设定部以及供应量调整部而构成， 上述测量流量异常判定部基于上述热式流量计的测量值与上述不依赖组分式流量计 的测量值的乖离程度来判断是否为异常状态， 在判断为上述异常状态的情况下，上述换算系数设定部设定对上述热...

【专利技术属性】
技术研发人员：冢越庄一，水野康，
申请(专利权)人：吉坤日矿日石能源株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP