(57)【要約】  本発明の発電システムは、発電ユニット(1)と、発電ユニット(1)を収納する筐体(2)と、筐体(2)内を換気する換気器(3)と、筐体(2)外部に排出された換気器(3)からの排ガスが流れる第１の排ガス流路(4)とを備え、第１の排ガス流路(4)は、熱負荷に供給する熱を生成する燃焼装置(5)からの燃焼排ガスが流れるとともに外気に対して開口したダクト(11)と接続する第２の排ガス流路(6)と、該第２の排ガス流路(6)がダクト(11)に接続する前に合流している。
2012081236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電ユニットと、前記発電ユニットを収納する筐体と、前記筐体内を換気する換気器と、前記筐体外部に排出された前記換気器からの排ガスが流れる第１の排ガス流路とを備え、前記第１の排ガス流路は、熱負荷に供給する熱を生成する燃焼装置からの燃焼排ガスが流れるとともに外気に対して開口したダクトと接続する第２の排ガス流路と、該第２の排ガス流路が前記ダクトに接続する前に合流している発電システム。
【請求項２】
前記燃焼装置が燃焼動作を実行しているとき、前記換気器を動作させる制御器を備える、請求項１記載の発電システム。
【請求項３】
前記制御器は、前記換気器の吐出圧が、前記合流箇所におけるガスの圧力よりも高くなるよう前記換気器の動作を制御する、請求項２記載の発電システム。
【請求項４】
前記換気器は、その吐出圧が、前記合流箇所におけるガスの圧力よりも高くなるよう動作する、請求項１記載の発電システム。
【請求項５】
前記換気器の吐出圧が、前記合流箇所におけるガスの圧力よりも低くなると、前記燃焼装置の燃焼動作を停止する制御器を備える、請求項１乃至４のいずれかに記載の発電システム。
【請求項６】
発電ユニットと、前記発電ユニットを収納する筐体と、前記筐体内を換気する換気器と、前記筐体外部に排出された前記換気器からの排ガスが流れる第１の排ガス流路と、前記筐体外部に設けられ、熱負荷に供給する熱を生成するための燃焼装置と、前記燃焼装置からの燃焼排ガスが流れる第２の排ガス流路とを備え、前記第２の排ガス流路は、外気に対して開口したダクトに接続されるとともに、前記第１の排ガス流路は、前記第２の排ガス流路が前記ダクトに接続する前に前記第２の排ガス流路と合流している発電システム。
【請求項７】
前記燃焼装置が燃焼動作を実行しているとき、前記換気器を動作させる制御器を備える、請求項６記載の発電システム。
【請求項８】
前記制御器は、前記換気器の吐出圧が、前記合流箇所における排ガスの圧力よりも高くなるよう前記換気器の動作を制御する、請求項７記載の発電システム。
【請求項９】
前記換気器は、その吐出圧が、前記合流箇所におけるガスの圧力よりも高くなるよう動作する、請求項６記載の発電システム。
【請求項１０】
前記換気器の吐出圧が、前記合流箇所におけるガスの圧力よりも低くなると、前記燃焼装置の燃焼動作を停止する制御器を備える、請求項６乃至９のいずれかに記載の発電システム。
【請求項１１】
発電ユニットと、前記発電ユニットを収納する筐体と、前記筐体内を換気する換気器と、前記筐体外部に排出された前記換気器からの排ガスが流れる第１の排ガス流路とを備え、前記第１の排ガス流路は、熱負荷に供給する熱を生成する燃焼装置からの燃焼排ガスが流れるとともに外気に対して開口したダクトと接続する第２の排ガス流路と、該第２の排ガス流路が前記ダクトに接続する前に合流している発電システムの運転方法であって、
前記燃焼装置が燃焼動作を実行しているとき、前記換気器を動作させる、発電システムの運転方法。
【請求項１２】
前記換気器は、その吐出圧が、前記合流箇所におけるガスの圧力よりも高くなるよう動作する、請求項１１記載の発電システムの運転方法。
【請求項１３】
前記換気器の吐出圧が、前記合流箇所におけるガスの圧力よりも低くなると、前記燃焼装置の燃焼動作を停止させる、請求項１１記載の発電システムの運転方法。
【請求項１４】
発電ユニットと、前記発電ユニットを収納する筐体と、前記筐体内を換気する換気器と、前記筐体外部に排出された前記換気器からの排ガスが流れる第１の排ガス流路と、前記筐体外部に設けられ、熱負荷に供給する熱を生成するための燃焼装置と、前記燃焼装置からの燃焼排ガスが流れる第２の排ガス流路とを備え、前記第２の排ガス流路は、外気に対して開口したダクトに接続されるとともに、前記第１の排ガス流路は、前記第２の排ガス流路が前記ダクトに接続する前に前記第２の排ガス流路と合流している発電システムの運転方法であって、
前記燃焼装置が燃焼動作を実行しているとき、前記換気器を動作させる、発電システムの運転方法。
【請求項１５】
前記換気器は、その吐出圧が、前記合流箇所におけるガスの圧力よりも高くなるよう動作する、請求項１４記載の発電システムの運転方法。
【請求項１６】
前記換気器の吐出圧が、前記合流箇所におけるガスの圧力よりも低くなると、前記燃焼装置の燃焼動作を停止させる、請求項１４記載の発電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、熱電併給装置において燃焼装置とともに用いられる発電システム及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にコージェネレーションシステムは、発電した電力を需要家へ供給して電力負荷を賄うとともに、発電に伴う排熱を回収して蓄熱することで需要家の給湯負荷を賄うシステムである。このようなコージェネレーションシステムの一例として、燃料電池と給湯器とが同一の燃料で動作する燃料電池システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この燃料電池システムでは、燃料電池と、燃料電池の動作にともなって発生する熱を回収する熱交換器と、熱交換器を循環して加熱された水を貯蔵する貯湯槽と、貯湯槽から流出する水を所定の温度まで加温する機能を有する給湯器とを有し、燃料電池と給湯器とが同一の燃料で動作するよう構成されている。【０００３】
また、建物の内部に配置された燃料電池で生じた排ガスの排出性能を向上することを目的として、上下方向に延びるダクトを具備する発電装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。この発電装置では、上端部が建物の内部に位置するダクトが二重管であり、排ガス及び空気が当該ダクトの内側及び外側をそれぞれ個別に流通するように換気管及び排気管が当該ダクトにそれぞれ連結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４８００９号公報
【特許文献２】特開２００８−２１０６３１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、特許文献２に記載された発電装置では、換気ファン及び燃料電池の排ガスがそれぞれ流れる排ガス流路を個別にダクトに接続するよう構成されている。しかしながら、特許文献１のように熱負荷に供給するための熱を生成する燃焼装置からの燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス流路を、ダクトに接続する際の適切な構成について、検討されていない。【０００６】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、熱負荷に熱を供給するための燃焼装置からの燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス流路をダクトに接続する際に適切に構成された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】
【０００７】
燃焼装置からの燃焼排ガスをダクトに接続する構成において、燃焼装置で不完全燃焼が発生すると、ダクトに至るまでの燃焼排ガス流路内の、燃焼排ガスに可燃性ガスが含まれる可能性がある。燃焼排ガスに可燃性ガスが含まれているときに、燃焼排ガス流路からガス漏れが発生すると、好ましくない。そこで、本発明者は、換気器からの排ガスをダクトに流入する前の燃焼排ガス流路において合流させることで、上記可燃性ガスが希釈される点に着目した。【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある形態(Aspect)に係る発電システムは、発電ユニットと、前記発電ユニットを収納する筐体と、前記筐体内を換気する換気器と、前記筐体外部に排出された前記換気器からの排ガスが流れる第１の排ガス流路とを備え、前記第１の排ガス流路は、熱負荷に供給する熱を生成する燃焼装置からの燃焼排ガスが流れるとともに外気に対して開口したダクトと接続する第２の排ガス流路と、該第２の排ガス流路が前記ダクトに接続する前に合流している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、第１の排ガス流路及び第２の排ガス流路がそれぞれ個別にダクトに接続される場合に比べ、第２の排ガス流路に漏れが発生したときの安全性が向上する。【００１０】
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は実施の形態１に係る発電システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】図２は、図１の発電システムにおける制御器の制御を示すフローチャートである。
【図３】図３は実施の形態２に係る発電システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【図４】図４は実施の形態１の変形例２に係る発電システムにおける制御器の制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、具体的に実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
実施の形態１の発電システムは、発電ユニットと、発電ユニットを収納する筐体と、筐体内を換気する換気器と、筐体外部に排出された換気器からの排ガスが流れる第１の排ガス流路とを備え、第１の排ガス流路は、熱負荷に供給する熱を生成する燃焼装置からの燃焼排ガスが流れるとともに外気に対して開口したダクトに接続する第２の排ガス流路と、第２の排ガス流路がダクトに連結する前に合流している。ここで、第２の排ガス流路がダクトに「接続する」とは、第２の排ガス流路の下流端がダクトに開口する態様と、第２の排ガス流路がダクト内に導入されて当該ダクト内を延び、当該ダクトの外気への開口から外部へと導出される態様とを含む。
【００１４】
かかる構成により、燃焼装置からの燃焼排ガスに換気器からの筐体内の雰囲気ガスが混合されるので、第２の排ガス流路内の燃焼排ガス中に可燃性ガスが含まれていても、これが希釈される。従って、第１の排ガス流路及び第２の排ガス流路がそれぞれ個別にダクトに接続される場合に比べ、第２の排ガス流路に漏れが発生したときの安全性が向上する。
【００１５】
また、発電システムは、燃焼装置が燃焼動作を実行しているとき、換気器を動作させる制御器を備えてもよい。
【００１６】
かかる構成により、燃焼装置より燃焼排ガスが排出されている間において、燃焼排ガス中に可燃性ガスが含まれていても、これが希釈される。
【００１７】
ここで、上記換気器の動作は、連続的及び間欠的のいずれであっても、構わない。これは、連続的動作及び間欠的動作のいずれであっても、燃焼排ガス中の可燃性ガスが含まれている場合、これが希釈される。つまり、連続的動作及び間欠的動作のいずれであっても、第１の排ガス流路及び第２の排ガス流路がそれぞれ個別にダクトに接続される場合に比べ、安全性が向上するからである。
【００１８】
また、以下に説明する発電システムは、発電ユニットが発電運転中であるときに、換気器を動作させる形態を採用しているが、これに限定されるものではない。これは、発電ユニットが発電運転しているか否かに依らず任意に換気器を動作させても、燃焼装置の燃焼動作中において、換気器が動作する時間帯が生じる可能性が高いからである。
【００１９】
［構成］
図１は実施の形態１に係る発電システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【００２０】
図１に示すように、発電システム１０１Ａは、燃焼装置５と第２の排ガス流路６と共に用いられる。
【００２１】
発電システム１０１Ａは、発電ユニット１と、発電ユニット１を収納する筐体２と、筐体２の内部を換気する換気器３と、筐体２の外部に排出された換気器３からの排ガスが流れる第１の排ガス流路４とを備えている。燃焼装置５からの燃焼排ガスが流れる第２の排ガス流路６は、その一端が外気に対して開口したダクト１１に接続されている。第１の排ガス流路４は、第２の排ガス流路６がダクト１１に接続する前に、当該第２の排ガス流路６と合流している。
【００２２】
発電ユニット１は、燃料を用いて発電する発電ユニットであり、燃料電池、ガスエンジン発電機等を含む。発電ユニット１では、発電動作において図示されない燃焼器が燃料を燃焼し、排出する。この燃焼排ガスは、筐体２の外部に排出されるが、その排出経路は任意である。
【００２３】
換気器３は、筐体２の内部を換気できればよく、筐体２の任意の部位に設置することができる。換気器３により換気用の気体を筐体２への取り込む構成は特に限定されない。例えば、筐体２が設置されたスペースにおいて、筐体２に設けられた吸気孔から換気用の気体を筐体２に取り込むように構成してもよい。あるいは、第１の排ガス流路４と吸気用の気体の流路とを二重管で構成し、当該二重管の一方の側（例えば、外側）の管路を介して筐体２に換気用の気体を取り込むように構成してもよい。また、この場合、第２の排ガス流路６も同様に、二重管で構成し、第１の排ガス流路４と同じ側の管路を介して、燃焼装置への燃焼空気を取り込むよう構成してもよい。換気器３は、例えばファン等で構成される。
【００２４】
第１の排ガス流路４は、筐体２の内部の気体を換気器３から第２の排ガス流路６に導くように設けられ、第２の排ガス流路６に合流している。なお、第１の排ガス流路４には、第２の排ガス流路６からのガスの逆流を防止する逆流防止機構（図示せず；逆止弁等）が設けられることが好ましい。
【００２５】
燃焼装置５は、燃料ガスを燃焼させて、熱負荷（図示せず）に供給するための熱を発生する装置である。燃焼装置５として、給湯器(boiler)が例示される。燃焼装置５は、動作すると燃料ガスを燃焼させて燃焼排ガス（以下、燃焼装置５からの燃焼排ガスを単に「燃焼排ガス」という）を排出する。燃焼装置５で不完全燃焼が発生すると燃焼排ガスに可燃性ガスが含まれる可能性がある。熱負荷（図示せず）としては、暖房、風呂、シャワー等が例示される。
【００２６】
第２の排ガス流路６は、燃焼排ガスを燃焼装置５から外部へ排出するように設けられている。第２の排ガス流路６の形態は、燃焼排ガスが燃焼装置５から外部へ排出される限り、任意である。なお、第２の排ガス流路６には、第１の排ガス流路４からのガスの逆流を防止する逆流防止機構（図示せず；逆止弁等）が設けられることが好ましい。
【００２７】
発電システム１０１Ａは、さらに、制御器２２を備えている。制御器２２は、燃焼装置５が燃焼動作を実行しているとき、換気器３を動作させるよう構成されている。具体的には、制御器２２は、換気器３の動作を制御する。制御器２２には、後述する所定時間ｘ（秒）が設定される。制御器２２は、制御機能を有するものであればよく、演算処理部と、制御プログラムを記憶する記憶部とを備える。例えば、制御器２２は、マイクロコントローラ、ＰＬＣ(Programmable Logic Controller) 等が例示される。また、演算処理部としては、ＭＰＵ、ＣＰＵが例示される。記憶部としては、メモリが例示される。制御器２２は、集中制御を行う単独の制御器で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成されていてもよい。なお、制御器２２の設置場所は任意である。例えば、図１に示すように筐体２に収納されていてもよく、筐体２の外面に取り付けられてもよく、筐体２から離隔して設置されていてもよい。
【００２８】
また、発電システム１０１Ａは、燃焼装置５のＯＮ（燃焼動作の実行）を検知する、図示されないＯＮ検知器を備える。ＯＮ検知器は、例えば、燃焼装置５から出力される燃焼装置５のＯＮ信号を取得する信号取得器、燃焼装置５から排出される燃焼排ガスの圧力を検知する圧力検知器等で構成される。
【００２９】
［動作］
次に、以上のように構成された発電システム１０１Ａにおける制御器２２の制御を、図２を用いて説明する。
【００３０】
図２は図１の発電システム１０１Ａにおける制御器２２の制御を示すフローチャートである。
【００３１】
この制御は、発電システム１０１Ａの運転状態に依らず任意に実行されるが、運転状態に応じて実行の有無が制御される形態を採用しても構わない。ここで、上記運転状態とは、例えば、発電システム１０１Ａの起動動作、発電運転、停止動作、及び待機状態等が挙げられる。ここで、待機状態とは、発電システム１０１Ａの停止動作が完了して、次の起動を待機している状態を言う。発電システム１０１Ａが起動されると、発電ユニット１は発電を行なう。
【００３２】
一方、図２に示すように、制御器２２は、ＯＮ検知器（図示せず）の検出値に基づき燃焼装置５がＯＮしているか否か判定する（ステップＳ１）。燃焼装置５がＯＮしている場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）には、制御器２２は換気器３をＯＮさせる（ステップＳ４）。これにより、筐体２の外部に排出された換気器３からの排ガスが第１の排ガス流路４を流れて第２の排ガス流路６を流れる燃焼排ガスに混合される。燃焼排ガスには、燃焼装置５の不完全燃焼により可燃性ガスが含まれる可能性がある。一方、換気器３からの排ガスは筐体内の雰囲気ガスであるので、燃焼排ガス中に可燃性ガスが含まれていても、当該可燃性ガスが雰囲気ガスによって希釈される。
【００３３】
制御器２２による制御は、換気器３をＯＮさせた後、スタートに戻り、ステップＳ１以降の各ステップを繰り返す。
【００３４】
一方、ステップＳ１において、燃焼装置５がＯＮしていない場合（ステップＳ１においてＮＯ）には、制御器２２は、燃焼装置５がＯＦＦしてから所定時間ｘ秒が経過したか否か判定する（ステップＳ２）。この所定時間ｘ秒は、燃焼装置５から排出された燃焼排ガスが第２の排ガス流路６から外気に排出されるのに必要な時間に設定され、実験等により適宜決定される。
【００３５】
所定時間ｘ秒が経過していない場合（ステップＳ２においてＮＯ）には、制御器２２は換気器３をＯＮし、その後、制御器２２による制御はスタートに戻る。
【００３６】
所定時間ｘ秒が経過している場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）には、制御器２２は換気器３をＯＦＦする。その後、制御器２２による制御はスタートに戻る。
【００３７】
なお、上記フローのステップＳ２を設けているが、ステップＳ２を設けず、ＯＮ検知器により燃焼装置の燃焼動作の停止が検知されると、そのまま換気器３の動作を停止するよう制御しても、構わない。換気器３が動作している期間については、燃焼排ガス中に可燃性ガスが含まれていても、これが希釈される。従って、第１の排ガス流路４及び第２の排ガス流路６がそれぞれ個別にダクトに接続される場合に比べ、安全性が向上するので、必ずしも燃焼排ガスが流れる全期間において、換気器３を動作させなくても構わない。
【００３８】
次に本実施の形態１における変形例を説明する。
【００３９】
＜変形例１＞
本変形例１の発電システム１０１Ａは、上記実施の形態１の燃料電池システム１０１Ａについて、以下の特徴をさらに備えることを特徴とする。そして、以下の特徴により、燃焼装置から排出される燃焼排ガスの圧力が変動しても、換気器からの排ガスを燃焼装置からの燃焼排ガスに好適に混合させることができ、その結果、第２の排ガス流路を流れる燃焼排ガス中に可燃性ガスが含まれていても、これを希釈することができる。
【００４０】
第１の構成例として、換気器３は、その吐出圧が、合流箇所２１におけるガスの圧力よりも高くなるよう動作する。つまり、換気器３は、その仕様として、その吐出圧が、合流箇所２１におけるガスの圧力よりも高くなるよう動作するように設計されている。従って、換気器３の吐出圧が、合流箇所２１におけるガスの圧力よりも高くなるよう換気器３の動作を、制御器２２により制御する必要はない。
【００４１】
第２の構成例として、発電システム１０１Ａは、制御器３０が、換気器３の吐出圧が第１のガス流路４と第２のガス流路６との合流箇所２１における排ガスの圧力よりも高くなるよう換気器３の動作を制御するよう構成されている。
【００４２】
この第２の構成例では、発電システム１０１Ａには、例えば、合流箇所２１よりも上流の第１のガス流路４に排ガスの逆流を検知する逆流検知器又は合流箇所２１よりも上流の第１のガス流路４を流れるガスの流量(flow rate)を直接的又は間接的に検知する流量検知器（図示せず）が設けられる。
【００４３】
一方、合流箇所２１における逆流検知器又は流量検知器と換気器３の操作量との関係が予め求められて制御器２２に記憶される。そして、制御器２２は、逆流検知器又は流量検知器の検知出力と、換気器３の吐出圧と換気器３の操作量との関係とに基づいて換気器３に所定の操作量を出力し、それにより、換気器３の吐出圧が合流箇所２１におけるガスの圧力よりも高くなるよう換気器３の動作を制御する。
【００４４】
逆流検知器として、排ガスの圧力を検知する圧力センサ、Ｏ２の濃度を検知するＯ２センサ、ＣＯ２の濃度を検知するＣＯ２センサ、排ガスの温度を検知する温度センサ、排ガスの湿度を検知する湿度センサが例示される。
【００４５】
上記で例示された逆流検知器を用いた逆流検知方法は以下の通りである。
【００４６】
第２のガス流路６からの排ガスが第１のガス流路４に逆流すると第１のガス流路４の圧力が上昇する。そこで、発電システム１０１Ａは、第１のガス流路５の圧力を検知する圧力センサを備え、制御器２２は、圧力センサによる検知圧力の上昇により排ガスの逆流を検知するよう構成されていてもよい。
【００４７】
第２のガス流路６からの排ガスが第１のガス流路４に逆流すると第１のガス流路４のＯ２濃度が低下する。そこで、発電システム１０１Ａは、第１のガス流路４のＯ２濃度を検知するＯ２センサを備え、制御器２２は、Ｏ２センサによるＯ２の検知濃度の低下により排ガスの逆流を検知するよう構成されていてもよい。
【００４８】
第２のガス流路６からの排ガスが第１のガス流路４に逆流すると第１のガス流路４のＣＯ２濃度が上昇する。そこで、発電システム１０１Ａは、第１のガス流路４のＣＯ２濃度を検知するＣＯ２センサを備え、制御器２２は、ＣＯ２センサによるＣＯ２の検知濃度の上昇により排ガスの逆流を検知するよう構成されていてもよい。
【００４９】
第２のガス流路６からの排ガスが第１のガス流路４に逆流すると第１のガス流路４の温度が上昇する。そこで、発電システムは、第１のガス流路４の温度を検知する温度センサを備え、制御器２２は、温度センサによる検知温度の上昇により排ガスの逆流を検知するよう構成されていてもよい。
【００５０】
第２のガス流路６からの排ガスが第１のガス流路４に逆流すると第１のガス流路４の湿度が上昇する。そこで、発電システムは、第１のガス流路４の湿度を検知する湿度センサを備え、制御器２２は、湿度センサによる検知湿度の上昇により排ガスの逆流を検知するよう構成されていてもよい。
【００５１】
流量検知器として、第１のガス流路４の流量を検知する流量センサ、換気器３の作動電流を検知する電流センサ、換気器３の回転数を検知する回転数センサが例示される。
【００５２】
上記に例示される流量検知器を用いた第１のガス流路４を流れる流量の低下の検知方法は以下の通りである。
【００５３】
換気器３の吐出圧（Ｐ１）と合流箇所２１の圧力（Ｐ２）との差圧（Ｐ１−Ｐ２）が低下すると第１のガス流路４の排ガスの流量が低下する。そこで、発電システム１０１Ａは、第１のガス流路４に流量センサを備え、制御器２２は、流量センサによる検知流量の低下により第１のガス流路４を流れるガスの流量の低下を検知するよう構成されていてもよい。
【００５４】
上記差圧が低下すると、第１のガス流路４の排ガスの流量が低下する。このとき、換気器３の作動電流は減少する。そこで、発電システムは、換気器３の作動電流を検知する電流センサを備え、制御器２２は、電流センサによる換気器３の作動電流の減少により、第１のガス流路４の排ガスの流量の低下を検知するよう構成されていてもよい。
【００５５】
上記差圧が低下すると、第１のガス流路４の排ガスの流量が低下する。このとき、換気器３の回転数は増加する。そこで、発電システム１０１Ａは、換気器３の回転数を検知する回転数センサを備え、制御器２２は、回転数センサによる換気器３の回転数の増加により、第１のガス流路４の排ガスの流量の低下を検知するよう構成されていてもよい。
【００５６】
なお、上記逆流検知器及び流量検知器は、上記差圧の低下を直接的又は間接的に制御器２２が把握する形態の一例であり、その形態は任意である。上記例以外にも、例えば、燃焼装置５に、燃焼に用いられるガスを供給するガス供給器（図示せず）に制御器２２が出力する操作量により上記差圧の低下を制御器２２が間接的に把握する形態を採用しても構わない。具体的には、制御器２２から図示されない燃焼空気供給器への操作量の増加で上記差圧の低下が間接的に把握される。
【００５７】
＜変形例２＞
本変形例２では、実施の形態１及び変形例１のいずれかの発電システムにおいて、換気器の吐出圧が合流箇所におけるガスの圧力よりも低くなると、燃焼装置の燃焼動作を停止する制御器を備える。
【００５８】
かかる構成により、換気器の吐出圧が合流箇所におけるガスの圧力より低くても、燃焼装置の燃焼動作を停止しない発電システムに比べ、第２のガス流路から第１のガス流路への燃焼排ガスの逆流を抑制し得る。
【００５９】
具体的には、本変形例２の発電システム１０１Ａのハードウエアは、例えば、変形例１の発電システム１０１Ａのように構成される。そして、制御器２２によって、以下のように制御される。
【００６０】
図４は本変形例２における制御器２２の制御を示すフローチャートである。
【００６１】
制御器２２は、燃焼装置５を動作させる（ステップＳ１１）。そして、換気器３の吐出圧が合流箇所２１におけるガスの圧力より低いか否か判定する（ステップＳ１２）。
【００６２】
換気器３の吐出圧が合流箇所２１におけるガスの圧力より低くない場合（ステップＳ１２でＮＯ）には、制御器２２は、ステップＳ１２を繰り返し、換気器３の吐出圧が合流箇所２１におけるガスの圧力より低くいか否かを監視する。
【００６３】
換気器３の吐出圧が合流箇所２１におけるガスの圧力より低くい場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）には、制御器２２は、燃焼装置５の動作を停止し、この制御を終了する。
【００６４】
ステップＳ１２で監視する換気器３の吐出圧と合流箇所２１におけるガスの圧力との高低関係は、換気器３の吐出圧（Ｐ１）と合流箇所２１のガスの圧力（Ｐ２）との差圧（Ｐ１−Ｐ２）を検知する検知器で検知する。この検知器としては、例えば、差圧を間接的に検知する変形例１の逆流検知器又は流量検知器を用いてもよい。
【００６５】
例えば、逆流検知器を用いる場合には、逆流検知器の検知出力に基づきガスの逆流を検知すると、ステップＳ１３を実行し、逆流を検知しないと、再度、ステップＳ１２を実行する。
【００６６】
また、流量検知器を用いる場合は、検出値と所定の閾値を比較し、換気器３の吐出圧が合流箇所２１におけるガスの圧力より低くいと判定されると、ステップＳ１３を実行する。また、検出値と所定の閾値を比較し、換気器３の吐出圧が合流箇所２１におけるガスの圧力より高いと判定されると、再度、ステップＳ１２を実行する。なお、上記所定の閾値は、換気器３の吐出圧が合流箇所２１におけるガスの圧力より低くいと判定するための基準値である。
【００６７】
（実施の形態２）
実施の形態２の燃料電池システムは、発電ユニットと、発電ユニットを収納する筐体と、筐体内を換気する換気器と、筐体外部に排出された換気器からの排ガスが流れる第１の排ガス流路と、筐体外部に設けられ、熱負荷に供給する熱を生成するための燃焼装置と、燃焼装置からの燃焼排ガスが流れる第２の排ガス流路とを備え、第２の排ガス流路は、外気に対して開口したダクトに接続されるとともに、第１の排ガス流路は、第２の排ガス流路が前記ダクトに接続する前に第２の排ガス流路と合流している。
【００６８】
かかる構成により、燃焼装置からの燃焼排ガスに換気器からの筐体内の雰囲気ガスが混合されるので、第２の排ガス流路内の燃焼排ガス中に可燃性ガスが含まれていても、これが希釈される。従って、第１の排ガス流路及び第２の排ガス流路がそれぞれ個別にダクトに接続される場合に比べ、第２の排ガス流路に漏れが発生したときの安全性が向上する。
【００６９】
燃焼装置が燃焼動作を実行しているとき、換気器を動作させる制御器を備える。
【００７０】
かかる構成により、燃焼装置より燃焼排ガスが排出されている間において、燃焼排ガス中に可燃性ガスが含まれていても、これが希釈される。
【００７１】
ここで、上記換気器の動作は、連続的及び間欠的のいずれであっても、構わない。これは、連続的動作及び間欠的動作のいずれであっても、燃焼排ガス中に可燃性ガスが含まれている場合、これが希釈される。つまり、連続的動作及び間欠的動作のいずれであっても、第１の排ガス流路及び第２の排ガス流路がそれぞれ個別にダクトに接続される場合に比べ、安全性が向上するからである。
【００７２】
また、以下に説明する発電システムは、燃焼装置が燃焼動作を実行しているときに、換気器を動作させる形態を採用しているが、これに限定されるものではない。これは、燃焼装置の燃焼動作に依らず任意に換気器を動作させても、燃焼装置の燃焼動作中において、換気器が動作する時間帯が生じる可能性が高いからである。
【００７３】
図３は実施の形態２に係る発電システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【００７４】
図３に示すように、本実施の形態の発電システム１０１Ｂは、燃焼装置５及び第２の排ガス流路６を備える点が、実施の形態１０１Ａの発電システム１０１Ａと異なる。
これ以外の点は、本実施の形態２の発電システム１０１Ｂは、実施の形態１の発電システム１０１Ａと同じであるので、その説明を省略する。
【００７５】
また、発電システム１０１Ｂにおける制御器２２による換気器３の制御については、実施の形態１の発電システム１０１Ａと同様であるのでその説明を省略する。
＜変形例３＞
本変形例３の発電システムは、実施の形態２の発電システムにおいて、上記変形例１の発電システムと同様に、換気器の吐出圧が第１の排ガス流路の第２の排ガス流路との合流箇所におけるガスの圧力よりも高くなるよう構成されている。
【００７６】
かかる構成により、燃焼装置から排出される燃焼排ガスの圧力が変動しても、換気器からの排ガスを燃焼装置からの燃焼排ガスに混合させることができ、その結果、第２の排ガス流路を流れる燃焼排ガス中に可燃性ガスが含まれていても、これを希釈することができる。
【００７７】
なお、換気器３の吐出圧力が合流箇所２１におけるガスの圧力よりも高くなる構成例については、変形例１と同様であるので、その説明を省略する。
＜変形例４＞
本変形例４の発電システムは、実施の形態２及び変形例２の発電システムにおいて、上記変形例２の発電システムと同様に、換気器の吐出圧が合流箇所２１におけるガスの圧力よりも低くなると、燃焼装置の燃焼動作を停止する制御器を備える。
【００７８】
かかる構成により、換気器の吐出圧が合流箇所におけるガスの圧力より低くても、燃焼装置の燃焼動作を停止しない発電システムに比べ、第２のガス流路６から第１のガス流路４への燃焼排ガスの逆流を抑制し得る。
【００７９】
なお、本変形例４の構成及び動作は、変形例２と同様であるので、その説明を省略する。
【００８０】
上記説明から、当業者にとっては、多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明に係る発電システム及びその運転方法は、第１の排ガス流路及び第２の排ガス流路がそれぞれ個別にダクトに接続される場合に比べ、燃焼排ガスからの水の凝縮量が低減し、第２の排ガス流路の腐食が抑制されるので、有用である。
【符号の説明】
【００８２】
１  発電ユニット
２  筐体
３  換気器
４  第１の排ガス流路
５  燃焼装置
６  第２の排ガス流路
１１  ダクト
２１  合流箇所
２２  制御器
１０１Ａ  発電システム
１０１Ｂ  発電システム
１０１Ｃ  発電システム
【図１】
2012081236.tif 000003
【図２】
2012081236.tif 000004
【図３】
2012081236.tif 000005
【図４】
2012081236.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月12日(2012.10.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を備える発電ユニットと、前記発電ユニットを収納する筐体と、前記筐体内を換気する換気器と、前記筐体外部に排出された前記換気器からの排ガスが流れる第１の排ガス流路とを備え、前記第１の排ガス流路は、前記筐体外部に設けられ、熱負荷に供給する熱を生成する燃焼装置からの燃焼排ガスが流れるとともに外気に対して開口したダクトと接続する第２の排ガス流路と、該第２の排ガス流路が前記ダクトに接続する前に合流している発電システム。
【請求項２】
前記燃焼装置が燃焼動作を実行しているとき、前記換気器を動作させる制御器を備える、請求項１記載の発電システム。
【請求項３】
前記制御器は、前記換気器の吐出圧が、前記合流箇所におけるガスの圧力よりも高くなるよう前記換気器の動作を制御する、請求項２記載の発電システム。
【請求項４】
前記換気器は、その吐出圧が、前記合流箇所におけるガスの圧力よりも高くなるよう動作する、請求項１記載の発電システム。
【請求項５】
前記換気器の吐出圧が、前記合流箇所におけるガスの圧力よりも低くなると、前記燃焼装置の燃焼動作を停止する制御器を備える、請求項１乃至４のいずれかに記載の発電システム。
【請求項６】
燃料電池を備える発電ユニットと、前記発電ユニットを収納する筐体と、前記筐体内を換気する換気器と、前記筐体外部に排出された前記換気器からの排ガスが流れる第１の排ガス流路と、前記筐体外部に設けられ、熱負荷に供給する熱を生成するための燃焼装置と、前記燃焼装置からの燃焼排ガスが流れる第２の排ガス流路とを備え、前記第２の排ガス流路は、外気に対して開口したダクトに接続されるとともに、前記第１の排ガス流路は、前記第２の排ガス流路が前記ダクトに接続する前に前記第２の排ガス流路と合流している発電システム。
【請求項７】
前記燃焼装置が燃焼動作を実行しているとき、前記換気器を動作させる制御器を備える、請求項６記載の発電システム。
【請求項８】
前記制御器は、前記換気器の吐出圧が、前記合流箇所における排ガスの圧力よりも高くなるよう前記換気器の動作を制御する、請求項７記載の発電システム。
【請求項９】
前記換気器は、その吐出圧が、前記合流箇所におけるガスの圧力よりも高くなるよう動作する、請求項６記載の発電システム。
【請求項１０】
前記換気器の吐出圧が、前記合流箇所におけるガスの圧力よりも低くなると、前記燃焼装置の燃焼動作を停止する制御器を備える、請求項６乃至９のいずれかに記載の発電システム。
【請求項１１】
燃料電池を備える発電ユニットと、前記発電ユニットを収納する筐体と、前記筐体内を換気する換気器と、前記筐体外部に排出された前記換気器からの排ガスが流れる第１の排ガス流路とを備え、前記第１の排ガス流路は、前記筐体外部に設けられ、熱負荷に供給する熱を生成する燃焼装置からの燃焼排ガスが流れるとともに外気に対して開口したダクトと接続する第２の排ガス流路と、該第２の排ガス流路が前記ダクトに接続する前に合流している発電システムの運転方法であって、
前記燃焼装置が燃焼動作を実行しているとき、前記換気器を動作させる、発電システムの運転方法。
【請求項１２】
前記換気器は、その吐出圧が、前記合流箇所におけるガスの圧力よりも高くなるよう動作する、請求項１１記載の発電システムの運転方法。
【請求項１３】
前記換気器の吐出圧が、前記合流箇所におけるガスの圧力よりも低くなると、前記燃焼装置の燃焼動作を停止させる、請求項１１記載の発電システムの運転方法。
【請求項１４】
燃料電池を備える発電ユニットと、前記発電ユニットを収納する筐体と、前記筐体内を換気する換気器と、前記筐体外部に排出された前記換気器からの排ガスが流れる第１の排ガス流路と、前記筐体外部に設けられ、熱負荷に供給する熱を生成するための燃焼装置と、前記燃焼装置からの燃焼排ガスが流れる第２の排ガス流路とを備え、前記第２の排ガス流路は、外気に対して開口したダクトに接続されるとともに、前記第１の排ガス流路は、前記第２の排ガス流路が前記ダクトに接続する前に前記第２の排ガス流路と合流している発電システムの運転方法であって、
前記燃焼装置が燃焼動作を実行しているとき、前記換気器を動作させる、発電システムの運転方法。
【請求項１５】
前記換気器は、その吐出圧が、前記合流箇所におけるガスの圧力よりも高くなるよう動作する、請求項１４記載の発電システムの運転方法。
【請求項１６】
前記換気器の吐出圧が、前記合流箇所におけるガスの圧力よりも低くなると、前記燃焼装置の燃焼動作を停止させる、請求項１４記載の発電システムの運転方法。
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月3日(2013.7.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
第２の構成例として、発電システム１０１Ａは、制御器３０が、換気器３の吐出圧が第１の排ガス流路４と第２の排ガス流路６との合流箇所２１における排ガスの圧力よりも高くなるよう換気器３の動作を制御するよう構成されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
この第２の構成例では、発電システム１０１Ａには、例えば、合流箇所２１よりも上流の第１の排ガス流路４に排ガスの逆流を検知する逆流検知器又は合流箇所２１よりも上流の第１の排ガス流路４を流れるガスの流量(flow rate)を直接的又は間接的に検知する流量検知器（図示せず）が設けられる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
第２の排ガス流路６からの排ガスが第１の排ガス流路４に逆流すると第１の排ガス流路４の圧力が上昇する。そこで、発電システム１０１Ａは、第１の排ガス流路４の圧力を検知する圧力センサを備え、制御器２２は、圧力センサによる検知圧力の上昇により排ガスの逆流を検知するよう構成されていてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
第２の排ガス流路６からの排ガスが第１の排ガス流路４に逆流すると第１の排ガス流路４のＯ２濃度が低下する。そこで、発電システム１０１Ａは、第１の排ガス流路４のＯ２濃度を検知するＯ２センサを備え、制御器２２は、Ｏ２センサによるＯ２の検知濃度の低下により排ガスの逆流を検知するよう構成されていてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
第２の排ガス流路６からの排ガスが第１の排ガス流路４に逆流すると第１の排ガス流路４のＣＯ２濃度が上昇する。そこで、発電システム１０１Ａは、第１の排ガス流路４のＣＯ２濃度を検知するＣＯ２センサを備え、制御器２２は、ＣＯ２センサによるＣＯ２の検知濃度の上昇により排ガスの逆流を検知するよう構成されていてもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
第２の排ガス流路６からの排ガスが第１の排ガス流路４に逆流すると第１の排ガス流路４の温度が上昇する。そこで、発電システムは、第１の排ガス流路４の温度を検知する温度センサを備え、制御器２２は、温度センサによる検知温度の上昇により排ガスの逆流を検知するよう構成されていてもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
第２の排ガス流路６からの排ガスが第１の排ガス流路４に逆流すると第１の排ガス流路４の湿度が上昇する。そこで、発電システムは、第１の排ガス流路４の湿度を検知する湿度センサを備え、制御器２２は、湿度センサによる検知湿度の上昇により排ガスの逆流を検知するよう構成されていてもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
流量検知器として、第１の排ガス流路４の流量を検知する流量センサ、換気器３の作動電流を検知する電流センサ、換気器３の回転数を検知する回転数センサが例示される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
上記に例示される流量検知器を用いた第１の排ガス流路４を流れる流量の低下の検知方法は以下の通りである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
換気器３の吐出圧（Ｐ１）と合流箇所２１の圧力（Ｐ２）との差圧（Ｐ１−Ｐ２）が低下すると第１の排ガス流路４の排ガスの流量が低下する。そこで、発電システム１０１Ａは、第１の排ガス流路４に流量センサを備え、制御器２２は、流量センサによる検知流量の低下により第１の排ガス流路４を流れるガスの流量の低下を検知するよう構成されていてもよい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
上記差圧が低下すると、第１の排ガス流路４の排ガスの流量が低下する。このとき、換気器３の作動電流は減少する。そこで、発電システムは、換気器３の作動電流を検知する電流センサを備え、制御器２２は、電流センサによる換気器３の作動電流の減少により、第１の排ガス流路４の排ガスの流量の低下を検知するよう構成されていてもよい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
上記差圧が低下すると、第１の排ガス流路４の排ガスの流量が低下する。このとき、換気器３の回転数は増加する。そこで、発電システム１０１Ａは、換気器３の回転数を検知する回転数センサを備え、制御器２２は、回転数センサによる換気器３の回転数の増加により、第１の排ガス流路４の排ガスの流量の低下を検知するよう構成されていてもよい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
かかる構成により、換気器の吐出圧が合流箇所におけるガスの圧力より低くても、燃焼装置の燃焼動作を停止しない発電システムに比べ、第２の排ガス流路から第１の排ガス流路への燃焼排ガスの逆流を抑制し得る。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
かかる構成により、換気器の吐出圧が合流箇所におけるガスの圧力より低くても、燃焼装置の燃焼動作を停止しない発電システムに比べ、第２の排ガス流路６から第１の排ガス流路４への燃焼排ガスの逆流を抑制し得る。
【国際調査報告】
2012081236.tif 000007
2012081236.tif 000008
2012081236.tif 000009
2012081236.tif 000010