(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)内に設けられ、換気器(3)の動作に伴い流れるガスが流通する第１のガス流路(5)と、筐体(2)内に設けられ、発電ユニット(1)からの燃焼排ガスが流れる第２のガス流路(6)とを備え、第２のガス流路(2)は、筐体(2)内において第１のガス流路(5)と合流している。
2012081233.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、前記筐体内に設けられ、換気器の動作に伴い流れるガスが流通する第１のガス流路と、前記筐体内に設けられ、前記発電ユニットからの燃焼排ガスが流れる第２のガス流路とを備え、前記第２のガス流路は、前記筐体内において前記第１のガス流路と合流している、発電システム。
【請求項２】
前記第２のガス流路上に凝縮器を備え、前記第２のガス流路は、該凝縮器よりも下流において前記第１のガス流路と合流する、請求項１記載の発電システム。
【請求項３】
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制御器を備える、請求項１または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または２記載の発電システム。
【請求項５】
前記発電ユニットは、可燃性ガスを燃焼する燃焼器を備え、前記第２のガス流路は、前記燃焼器からの前記燃焼排ガスが流れるガス流路である、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】
前記発電ユニットは、可燃性ガスを燃焼する燃焼器及び燃料電池を備え、前記第２のガス流路は、前記燃焼器からの前記燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス流路と、前記燃料電池からのカソードオフガスが流れるカソードオフガス流路とを備える、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７】
少なくとも前記発電システムの発電運転中において、前記換気器を動作させる制御器を備える、請求項１乃至６のいずれかに記載の発電システム。
【請求項８】
前記発電システムを停止するとき、少なくとも前記発電ユニットからの燃焼排ガスの排出が停止するまで、前記換気器の動作を継続する制御器を備える、請求項１乃至７のいずれかに記載の発電システム。
【請求項９】
前記発電システムを停止するとき、少なくとも前記発電ユニットからの前記燃焼排ガスの排出の停止後に、前記換気器の動作を継続する制御器を備える、請求項１乃至７のいずれかに記載の発電システム。
【請求項１０】
前記発電システムを停止するとき、少なくとも前記燃焼器の燃焼動作が停止するまで、前記換気器の動作を継続する制御器を備える、請求項５または６記載の発電システム。
【請求項１１】
前記燃焼器に燃焼空気を供給する燃焼空気供給器と、
前記発電システムを停止するとき、少なくとも前記燃焼空気供給器の動作の停止後に、前記換気器を動作させる制御器とを備える、請求項５または６記載の発電システム。
【請求項１２】
前記燃焼器に燃焼空気を供給する燃焼空気供給器と、
前記発電システムを停止するとき、前記燃焼器の燃焼動作を停止した後も前記燃焼空気供給器を動作させる制御器とを備える、請求項５または６記載の発電システム。
【請求項１３】
前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給器と、前記発電システムを停止するとき、前記発電システムの発電を停止し、かつ前記燃焼器の燃焼動作を停止した後も前記酸化剤ガス供給器を動作させる制御器とを備える、請求項６記載の発電システム。
【請求項１４】
前記第１のガス流路は、前記筐体外部に延出し、外部燃焼装置の燃焼排ガス流路と合流するよう構成されている、請求項１乃至１３のいずれかに記載の発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電システムに関し、特に発電ユニットの燃焼排ガスが流れる流路の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物の内部に配置され上下方向に延びるダクトに接続し、燃料電池で生じた排ガスを排出する排出管を備える発電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】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】
【０００４】
ところで、特許文献１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をそれぞれ個別に筐体（外装容器）から排出するよう構成されている。この排ガスには、例えば、発電反応に利用されなかった燃料ガスが燃焼装置で燃焼されて生成される燃焼排ガスも想定される。しかしながら、種々の原因により燃焼排ガスには可燃性ガスが含まれる可能性がある。このような問題は、燃料電池に限らず、ガスエンジン発電機等のような燃焼排ガスを排出する発電ユニットにおいて、同様に発生する可能性がある。【０００５】
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、従来よりも燃焼排ガス中の可燃性ガスを希釈して筐体外に排出可能な発電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】
【０００６】
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、前記筐体内に設けられ、換気器の動作に伴い流れるガスが流通する第１のガス流路と、前記筐体内に設けられ、前記発電ユニットからの排ガスが流れる第２のガス流路とを備え、前記第２のガス流路は、前記筐体内において前記第１のガス流路と合流している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、従来よりも燃焼排ガス中の可燃性ガスが希釈されて筐体外に排出される。【０００８】
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】
【０００９】
【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３Ａ】図３Ａは、図１の発電システムの変形例１における制御器の制御を示すフローチャートである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図１の発電システムの変形例２における制御器の制御を示すフローチャートである。
【図４】図４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５】図５は実施の形態３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６】図６は図５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７】図７は、図５の発電システムの変形例３における制御器の制御を示すフローチャートである。
【図８】図８は実施の形態４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９】図９は図８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１０】図１０は実施の形態５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。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
（実施の形態１）
実施の形態１に係る発電システムは、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、筐体内に設けられ、換気器の動作に伴い流れるガスが流通する第１のガス流路と、筐体内に設けられ、発電ユニットからの燃焼排ガスが流れる第２のガス流路とを備え、第２のガス流路は、筐体内において第１のガス流路と合流している。
【００１２】
発電装置では、燃焼排ガスに可燃性ガスが含まれる場合がある。このような場合として、例えば、発電ユニットで不完全燃焼が生じる場合等が挙げられる。そのような場合、換気ファン及び燃料電池の排ガスをそれぞれ個別に筐体から排出する構成であると、燃焼排ガス中の可燃性ガスが希釈されずに筐体外に排出される。しかしながら、かかる構成により、発電ユニットの燃焼排ガスが筐体内の雰囲気ガスと混合されるので、当該燃焼排ガス中の可燃性ガスが希釈されて筐体外に排出される。
【００１３】
少なくとも前記発電システムの発電運転中において、換気器を動作させる制御器を備えてもよい。
【００１４】
通常、発電システムの発電運転中において発電ユニットから燃焼排ガスが排出される。従って、上記構成により、発電運転中においては、発電ユニットからの燃焼排ガスが筐体内の雰囲気ガスと混合され、燃焼排ガス中の可燃性ガスが希釈される。
【００１５】
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、第１のガス流路及び第２のガス流路が合流されない従来の発電システムとは異なり、発電ユニットの燃焼排ガスが、筐体内の雰囲気ガスと混合されるので、燃焼排ガス中の可燃性ガスが希釈されるからである。
【００１６】
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、発電ユニットの燃焼排ガスの排出中において、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。このような例として、発電ユニットの運転状態に依らず定期的に換気器を動作させる形態が挙げられる。
【００１７】
［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。
【００１８】
図１に示すように、実施の形態１の発電システム１００Ａ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内に設けられ、換気器３の動作に伴い流れるガスが流通する第１のガス流路５と、筐体２内に設けられ、発電ユニット１からの燃焼排ガスが流れる第２のガス流路６とを備えている。第２のガス流路６は、筐体２内において第１のガス流路５と合流箇所２１で合流している。
【００１９】
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、燃料電池ユニット、ガスエンジン発電ユニット等が例示される。また、発電ユニット１は燃焼器（図示せず）を備え、発電動作において燃焼器より燃焼排ガスを排出する。このような燃焼排ガスとして、発電ユニットが燃料電池ユニットであれば、燃料電池のアノードオフガスを燃焼器で燃焼した後の燃焼排ガス、改質器で生成された水素含有ガスを燃焼器で燃焼した後の燃焼排ガス等が例示される。また、発電ユニットが、ガスエンジン発電ユニットであれば、燃焼器に相当するガスエンジンからの燃焼排ガスが例示される。
【００２０】
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のガス流路５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、内側）の管路を第１のガス流路５とし、当該二重管の他方の側（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。換気器３は、例えばファン等で構成される。
【００２１】
第１のガス流路５は、換気器３の動作に伴い流れるガスが流通するように、筐体２の内部から筐体２の外部に延出するように設けられている。
【００２２】
第２のガス流路６は、筐体２の内部において、発電ユニット１からの燃焼排ガスを第１のガス流路５に導くように設けられている。発電システム１００Ａは、さらに、制御器３０を備えている。制御器３０は、少なくとも発電ユニット１からの燃焼排ガスの排出が停止するまで、換気器３の動作を継続するよう構成されている。制御器３０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３０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３０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３０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。
【００２３】
［動作］
次に、以上のように構成された発電システム１００Ａの動作の一例を説明する。図２は図１の発電システム１００Ａにおける制御器３０の制御を示すフローチャートである。
【００２４】
図２に示すように、制御器３０は、まず、発電システム１００Ａの発電運転が開始されると（ステップＳ１）、換気器３の動作を開始する（ステップＳ２）そして、発電システム１００Ａの発電運転が停止されると（ステップＳ３）、換気器３の動作を停止して（ステップＳ４）、この制御を終了する。この場合、発電ユニット１からの燃焼排ガスが第２のガス流路６を通って合流箇所２１において第１のガス流路５に流入するが、この流入した発電ユニット１からの燃焼排ガスが、換気器３からの筐体内の雰囲気ガスと混合される。このため、合流箇所２１より下流の発電ユニット１からの排ガスの流路（第１のガス流路５の合流箇所２１より下流側部分）において、燃焼排ガス中に可燃性ガスが含まれている場合、当該燃焼排ガス中の可燃性ガスが希釈される。
【００２５】
このように、本実施の形態１の発電システム１００Ａによれば、筐体２内において第１のガス流路及び第２のガス流路が合流されない従来の発電システムと異なり、燃焼排ガス中に可燃性ガスが含まれている場合、当該燃焼排ガス中の可燃性ガスが希釈される。
【００２６】
なお、上記動作フローにおいて、制御器３０は、発電運転中において換気器３を動作するよう構成されているが、発電運転と異なる運転状態においても、更に、換気器３を動作させる形態を採用しても構わない。上記運転状態とは、起動動作、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。
［変形例１］
本変形例１の発電システムは、発電システムを停止するとき、少なくとも発電ユニットからの燃焼排ガスの排出が停止するまで、換気器の動作を継続する制御器を備えてもよい。
【００２７】
かかる構成により、発電ユニットからの燃焼排ガスの排出が停止するまでは、換気器の動作により燃焼排ガスと筐体内の雰囲気ガスとが混合され、燃焼排ガスに可燃性ガスが含まている場合に、当該燃焼排ガス中の可燃性ガスが希釈されて筐体外に排出される。
【００２８】
次に、実施の形態１の発電システム１００Ａの変形例１について具体的に説明する。
【００２９】
図３Ａは、図１の発電システム１００Ａの変形例１における制御器の制御を示すフローチャートである。図３Ａに示すように、制御器３０は、発電システム１００Ａの発電運転を停止する（ステップＳ１）。そして、制御器３０は、図示されない燃焼器の燃焼動作を停止し（ステップＳ５）、換気器３の動作を停止する（ステップＳ６）。
【００３０】
ここで、上記燃焼器は、発電ユニット１からの燃焼排ガスを生成する機器であり、発電ユニットが燃料電池ユニットである場合、アノードオフガスを燃焼する燃焼器等が例示される。また、発電ユニットが、ガスエンジン発電機である場合、ガスエンジン等が例示される。
【００３１】
なお、本変形例１では、制御器３０による燃焼器の燃焼動作の停止に伴い換気器３の動作を停止するよう構成されているが、燃焼器の燃焼動作の停止の検知に伴い換気器３の動作を停止する形態を採用しても構わない。
【００３２】
この場合、上記停止検知は、燃焼器の動作に伴い生じる信号を検知する検知器により実行される。例えば、燃焼器に設けられた燃焼検知器、燃焼器に燃焼空気を供給する空気供給器に設けられた出力計等が例示される。
【００３３】
また、本変形例１では、換気器３の動作の開始については示していないが、その開始タイミングは任意である。例えば、実施の形態１と同様に発電システム１００Ａの発電開始に伴い換気器３の動作を開始してもよい。この場合には、少なくとも発電ユニット１からの燃焼排ガスの排出が停止するまでは、換気器３の動作により燃焼排ガスと筐体内２の雰囲気ガスとが混合され、燃焼排ガス中の可燃性ガスが希釈される。また、燃焼器の燃焼動作の開始に伴い換気器３の動作を開始してもよい。この場合、燃焼器８から燃焼排ガスが排出される当初から、燃焼排ガス中の可燃性ガスが希釈される。
【００３４】
また、本変形例１では、燃焼器の燃焼動作の停止に伴って換気器３の動作を停止するタイミングについては示していないが、その停止タイミングは任意である。例えば、燃焼器の燃焼動作の停止に伴って速やかに停止してもよい。
【００３５】
また、燃焼器の燃焼動作の停止後、換気器３が動作を継続し、その後、動作を停止してもよい。この場合には、少なくとも、燃焼器の燃焼動作の停止時に排ガスの流路に残留するガスが、筐体２内の雰囲気ガスによりパージされる時間、換気器３の動作を継続してもよい。これにより、仮に、燃焼器の燃焼動作の停止時に排ガスの流路に残留するガスに可燃性ガスが含まれていても、可燃性ガスは、筐体内の雰囲気ガスで希釈排出される。
［変形例２］
変形例２の発電システムは、実施の形態１の発電システムにおいて、発電システムを停止するとき、少なくとも発電ユニットからの燃焼排ガスの排出の停止後に、換気器の動作を継続する制御器を備えてもよい。
【００３６】
かかる構成により、発電ユニットからの燃焼排ガスの排出の停止後に、排ガスの流路に残留するガスに可燃性ガスが含まれていても、可燃性ガスは、筐体内の雰囲気ガスで希釈排出される。
【００３７】
次に、実施の形態１の発電システム１００Ａの変形例２について具体的に説明する。
【００３８】
図３Ｂは、図１の発電システム１００Ａの変形例２における制御器の制御を示すフローチャートである。図３Ｂに示すように、制御器３０は、発電システム１００Ａの発電運転を停止する（ステップＳ３）。そして、制御器３０は、燃焼器（図示せず）の燃焼動作を停止し（ステップＳ５）、換気器３の動作を開始する（ステップＳ７）。その後、換気器３の動作を停止する（ステップＳ８）。なお、燃焼器の燃焼動作を停止後の換気器３の動作時間は、任意であるが、例えば、少なくとも、排ガスの流路に残留する燃焼排ガスが、筐体２内の雰囲気ガスによりパージされる時間、換気器３の動作を継続してもよい。
【００３９】
上記燃焼器は、発電ユニット１からの燃焼排ガスを生成する機器であり、発電ユニットが燃料電池ユニットである場合、アノードオフガスを燃焼する燃焼器等が例示される。また、発電ユニットが、ガスエンジン発電機である場合、ガスエンジン等が例示される。
【００４０】
本変形例２では、制御器３０による燃焼器の燃焼動作の停止に伴い換気器３の動作を開始するよう構成されているが、燃焼器の動作の停止の検知に伴い換気器３の動作を開始する形態を採用しても構わない。
【００４１】
この場合、上記停止検知は、燃焼器の動作に伴い生じる信号を検知する検知器により実行される。例えば、燃焼器に設けられた燃焼検知器、燃焼器に燃焼空気を供給する空気供給器に設けられた出力計等が例示される。
【００４２】
発電システム１００Ａの上記動作フローにおける、換気器３の動作の開始タイミングは例示であって、少なくとも発電ユニットからの燃焼排ガスの排出の停止後に、換気器３の動作を継続するのであれば、その開始タイミングは任意である。例えば、実施の形態１と同様に発電システム１００Ａの発電開始に伴い換気器３の動作を開始してもよいし、燃焼器の燃焼動作の開始に伴い換気器３の動作を開始してもよい。
【００４３】
（実施の形態２）
実施の形態２に係る発電システムは、第２のガス流路上に凝縮器を備え、第２のガス流路は、該凝縮器よりも下流において第１のガス流路と合流する。
【００４４】
第２のガス流路を流れる燃焼排ガスと第１のガス流路からの筐体内の雰囲気ガスと混合されると、燃焼排ガスの湿度が低減される。そこで、かかる構成により、凝縮器の上流において合流する場合に比べ、凝縮器での水凝縮量が増加し、凝縮器よりも下流の排ガス流路の腐食がより低減される。
【００４５】
図４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。実施の形態２の発電システム１００Ｂは、第２のガス流路６上に凝縮器７を備え、第２のガス流路６は、この凝縮器７よりも下流において第１のガス流路５と合流している。実施の形態２の発電システム１００Ｂのこれ以外の構成は、実施の形態１の発電システム１００Ａと同様であり、その動作は、実施の形態１及びその変形例１のいずれかの発電システム１００と同様であるので、それらの説明を省略する。凝縮器７は周知のもので構成することができるので、その説明を省略する。
【００４６】
（実施の形態３）
実施の形態３に係る発電システムは、実施の形態１、変形例１、変形例２及び実施の形態２のいずれかの発電システムにおいて、燃焼器に燃焼空気を供給する燃焼空気供給器と、発電システムを停止するとき、少なくとも燃焼空気供給器の動作の停止後に、換気器を動作させる制御器とを備える。
【００４７】
かかる構成によれば、燃焼空気供給器の動作の停止後に、排ガスの流路に残留するガスに可燃性ガスが含まれていても、可燃性ガスは筐体内の雰囲気ガスで希釈排出される。
【００４８】
図５は実施の形態３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。実施の形態３の発電システム１００Ｃの構成は、基本的に実施の形態１の発電システム１００Ａと同じであるが、以下の点で実施の形態１の発電システム１００Ａと相違する。
【００４９】
すなわち、実施の形態３の発電システム１００Ｃでは、発電ユニット１は、燃焼器８に燃焼空気を供給する燃焼空気供給器４１を備えている。燃焼空気供給器４１は、例えばシロッコファン等で構成される。燃焼器８は、実施の形態１で説明した燃焼器である。
【００５０】
次に以上のように構成された本実施の形態４の発電システム１００Ｃの動作の一例を説明する。
【００５１】
以下に説明する動作は、燃焼空気供給器４１の動作停止後にも換気器３の動作を継続し、その後、換気器３の動作を停止している点以外は、実施の形態１と同様である。
【００５２】
図６は図５の発電システム１００Ｃにおける制御器３０の制御を示すフローチャートである。
【００５３】
以下では、実施の形態１の発電システム１００Ａと相違する点について説明する。
【００５４】
図６に示すように、制御器３０は、まず、発電システム１００Ｃの起動に伴い燃焼器８の燃焼動作を開始するが、その際に、燃焼空気供給器４１を動作させる（ステップＳ４１）。  制御器３０は、燃焼空気供給器４１の動作が開始されると、換気器３の動作を開始させる（ステップＳ４２）。なお、ステップＳ４１において、燃焼空気供給器４１が、燃焼器８の燃焼動作を開始する前のプレパージを実行してもよく、この場合、ステップＳ４２において、換気器３をプレパージ時に動作させてもよい。
【００５５】
一方、制御器３０は、発電システム１００Ｄの発電運転の停止に伴い燃焼器８の燃焼動作を停止するが、その際に燃焼空気供給器４１の燃焼空気供給動作を停止する（ステップＳ４３）。
【００５６】
制御器３０は、燃焼空気供給器４１が動作停止後にも、換気器３の動作を継続し、その後、換気器３の動作を停止し（ステップＳ４４）、この制御を終了する。なお、燃焼空気供給器４１の動作停止後の換気器３の動作時間は、任意であるが、例えば、少なくとも、排ガスの流路に残留するガスが、筐体２内の雰囲気ガスによりパージされる時間、換気器３の動作を継続してもよい。
【００５７】
また、ステップＳ４３では、燃焼空気供給器４１が、燃焼器８の燃焼動作の停止後にポストパージを実行してもよく、この場合、ステップＳ４４で換気器３をポストパージ時に動作させてもよい。
【００５８】
上記動作フローは、燃焼空気供給器４１の動作開始に伴い換気器３の動作が開始されるので、燃焼器８から燃焼排ガスが排出される当初から、燃焼排ガス中の可燃性ガスが希釈される。なお、上記例の燃料電池システムは、制御器３０による燃焼空気供給器４１の動作開始及び停止に伴い、制御器３０が換気器３の動作を開始及び停止するよう構成されているが、検知器（図示せず）による燃焼空気供給器４１の動作開始及び停止の検知に伴い、制御器３０が換気器３の動作を開始及び停止する形態を採用しても構わない。
【００５９】
また、換気器３の動作の開始タイミングは、任意であり、上記例に限定されるものではない。例えば、実施の形態１と同様に発電システム１００Ａの発電開始に伴い換気器３の動作を開始してもよい。
【００６０】
［変形例３］
実施の形態３の変形例３は、実施の形態１、変形例１、変形例２、実施の形態２及び実施の形態３のいずれかの発電システムにおいて、燃焼器に燃焼空気を供給する燃焼空気供給器と、燃焼器の燃焼動作を停止した後も燃焼空気供給器を動作させる制御器とを備える。
【００６１】
かかる構成により、燃焼器の燃焼動作の停止後に、排ガスの流路に残留する燃焼排ガスに可燃性ガスが含まれていても、可燃性ガスは筐体内の雰囲気ガスで希釈排出される。
【００６２】
次に以上のように構成された本変形例３の発電システム１００Ｃの動作の一例を説明する。
【００６３】
図７は本変形例３の発電システム１００Ｃにおける制御器３０の制御を示すフローチャートである。
【００６４】
図７に示すように、制御器３０は、まず、発電システム１００Ｃの起動に伴い燃焼器８の燃焼動作を開始させる。制御器３０は、この際、燃焼空気供給器４１も動作させる。（ステップＳ５１）
一方、制御器３０は、発電システム１００Ｃの発電運転の停止に伴い燃焼器８の燃焼動作を停止する（ステップＳ５２）。一方、制御器３０は、燃焼空気供給器４１の動作を継続する。これにより、第２のガス流路６に残留する燃焼排ガスに可燃性ガスが含まれていても燃焼空気供給器４１から供給される空気によって希釈排出される。
【００６５】
その後、制御器３０は、燃焼空気供給器４１の動作を停止し（ステップＳ５３）、この制御を終了する。
【００６６】
ここで、燃焼空気供給器４１は燃焼器８の燃焼動作の停止後においても動作を継続すればよく、燃焼器８の動作停止後において燃焼空気供給器４１の動作を継続する時間は任意である。上記継続時間は、例えば、少なくとも、排ガスの流路に残留するガスが、筐体２内の雰囲気ガスによりパージされる時間であってもよい。
【００６７】
（実施の形態４）
実施の形態４に係る発電システムでは、発電ユニットは、可燃性ガスを燃焼する燃焼器及び燃料電池を備え、第２のガス流路は、燃焼器からの燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス流路と、燃料電池からのカソードオフガスが流れるカソードオフガス流路とを備える。
【００６８】
かかる構成により、燃焼排ガスに可燃性ガスが含まれても、可燃性ガスは、第１の流路からの筐体内の雰囲気ガスに加え、カソードオフガス流路からのカソードオフガスによっても希釈されるので、実施の形態１の発電システムに比べ、燃焼排ガス中の可燃性ガスがより希釈されて筐体外に排出される。
【００６９】
燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給器と、発電システムを停止するとき、発電システムの発電を停止し、かつ燃焼器の燃焼動作を停止した後も酸化剤ガス供給器を動作させる制御器とを備えてもよい。
【００７０】
かかる構成により、燃焼器の燃焼動作の停止後に、排ガスの流路に残留する燃焼排ガスに可燃性ガスが含まれていても、可燃性ガスは酸化剤ガス供給器から供給される酸化剤ガスにより希釈排出される。
【００７１】
図８は実施の形態４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。実施の形態４の発電システム１００Ｄの構成は、基本的に実施の形態３の発電システム１００Ｃと同じであるが、以下の点で実施の形態３の発電システム１００Ｃと相違する。
【００７２】
すなわち、実施の形態４の発電システム１００Ｄでは、発電ユニット１は、可燃性ガスを燃焼する燃焼器８及び燃料電池１０を備え、第２のガス流路６は、燃料電池１０からのカソードオフガスが流れるカソードオフガス流路６Ａと燃焼器８からの燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス流路６Ｂとを備える。カソードオフガス流路６Ａ及び燃焼排ガス流路６Ｂは、それぞれ、合流箇所２１Ａ及び合流箇所２１Ｂおいて、第１のガス流路５と合流している。なお、カソードオフガス流路６Ａと燃焼排ガス流路６Ｂとはいずれがより上流で第１のガス流路５と合流していても構わない。燃料電池１０として、周知のものを用いることができ、固体高分子電解質形燃料電池、固体酸化物形燃料電池、燐酸形燃料電池等が例示される。発電ユニット１は、燃料電池１０に酸化剤ガスとして空気を供給する酸化剤ガス供給器１１をさらに備えている。酸化剤ガス供給器１１は、例えば、ブロワで構成される。酸化剤ガス供給器１１から供給される酸化剤ガスは燃料電池１０で燃料ガスとの発電反応に用いられる。そして、この発電反応に用いられなかった酸化剤ガスがカソードオフガスとして燃料電池１０から排出される。燃焼器８は、実施の形態３で例示されたアノードオフガスの燃焼器で構成されているが、一例であり、可燃性ガスを燃焼する燃焼器であれば、いずれの形態であっても構わない。燃料電池１０では、図示されない燃料ガス供給器から供給される燃料ガスが酸化剤ガス供給器１１から供給される酸化剤ガスと発電反応する。そして、この発電反応に用いられなかった燃料ガスがアノードオフガスとして燃焼器８に供給され、そこで燃焼される。この燃焼により発生する燃焼排ガスが燃焼器８から燃焼排ガス流路６Ｂに排出される。
【００７３】
次に以上のように構成された本実施の形態４の発電システム１００Ｄの動作の一例を説明する。
【００７４】
図９は本実施の形態４の発電システム１００Ｄにおける制御器３０の制御を示すフローチャートである。
【００７５】
図９に示すように、制御器３０は、まず、発電システム１００Ｄの起動に伴い燃焼器８の燃焼動作を開始させ、（ステップＳ６１）かつ、酸化剤供給器１１を動作させる（ステップＳ６２）。燃焼器８の燃焼動作開始と酸化剤供給器１１の動作開始とは、同時でもいずれかが先でもよい。
【００７６】
一方、制御器３０は、発電システム１００Ｄの発電運転の停止に伴い燃焼器８の動作を停止する（ステップＳ６３）。
【００７７】
その後、制御器３０は、酸化剤ガス供給器１１の動作を停止し（ステップＳ６４）、この制御を終了する。
【００７８】
ここで、酸化剤ガス供給器１１は燃焼器８の動作停止後においても動作を継続すればよく、燃焼器８の動作停止後において酸化剤ガス供給器１１の動作を継続する時間は任意である。上記継続時間は、例えば、少なくとも、排ガスの流路に残留するガスが、筐体２内の雰囲気ガスによりパージされる時間であってもよい。
【００７９】
また、上記例の燃料電池システムは、制御器３０による燃焼器８の動作開始及び停止に伴い、制御器３０により酸化剤ガス供給器１１の動作が開始及び停止するよう構成されているが、検知器（図示せず）による燃焼器８の動作開始及び停止の検知に伴い、制御器３０により酸化剤ガス供給器１１の動作を開始及び停止する形態を採用しても構わない。
【００８０】
また、換気器３の動作の開始タイミングは、任意であり、上記例に限定されるものではない。例えば、実施の形態１と同様に発電システム１００Ａの発電開始に伴い換気器３の動作を開始してもよい。
【００８１】
（実施の形態５）
実施の形態５は、実施の形態１、変形例１、変形例２、実施の形態２、実施の形態３、変形例３及び実施の形態４いずれかの発電システムを外部燃焼装置と共に用いる形態を例示するものである。
【００８２】
実施の形態５に係る発電システムでは、第１のガス流路は、筐体外部に延出し、外部燃焼装置の燃焼排ガス流路と合流するよう構成されている。
【００８３】
かかる構成により、外部燃焼装置の燃焼排ガス流路と第１のガス流路が合流していない従来の発電システムと異なり、少なくとも換気器の動作中においては、外部燃焼装置の燃焼排ガスに可燃性ガスが含まれていても、当該可燃性ガスが希釈されて外部燃焼装置の燃焼排ガス流路の外部に排出される。
【００８４】
図１０は実施の形態５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。
【００８５】
図１０に示すように、本実施の形態６に係る発電システムでは、第１のガス流路５は、筐体２の外部に延出し、外部燃焼装置１２の燃焼排ガス流路と合流するよう構成されている。
【００８６】
図１０では発電システムとして実施の形態１の発電システム１００Ａが例示されているが、発電システムは、変形例１、変形例２、実施の形態２、実施の形態３、変形例３及び実施の形態４の発電システム１００Ａ〜１００Ｄのいずれであってもよい。
【００８７】
外部燃焼装置１２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。外部燃焼装置１２として、給湯器(boiler)が例示される。外部燃焼装置１２は、動作すると燃料ガスを燃焼させて水を含んだ燃焼排ガスを排出する。熱負荷としては、暖房、風呂、シャワー等が例示される。
【００８８】
外部燃焼装置の燃焼排ガス流路の形態は、燃焼排ガスが外部燃焼装置１２から外部へ排出される限り、任意である。なお、外部燃焼装置１２の燃焼排ガス流路には、第１のガス流路５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）を設けてもよい。また、第１のガス流路５には、燃焼排ガス流路１３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）が設けてもよい。
【００８９】
［変形例４］
本変形例４の燃料電池システムは、上記実施の形態１乃至５及び変形例１乃至３のいずれかの燃料電池システムについて、以下の特徴をさらに備えることを特徴とする。
【００９０】
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、制御器により制御する必要はない。
【００９１】
第２の構成例として、発電システムは、制御器３０が、換気器３の吐出圧が第１のガス流路５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。
【００９２】
この第２の構成例では、発電システムには、例えば、合流箇所２１よりも上流の第１のガス流路６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６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。
【００９３】
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３０に記憶される。そして、制御器３０は、逆流検知器又は流量検知器の検知出力と、喚起器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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
第２のガス流路６からの排ガスが第１のガス流路５に逆流すると第１のガス流路５の圧力が上昇する。そこで、発電システムは、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３０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。
【００９７】
第２のガス流路６からの排ガスが第１のガス流路５に逆流すると第１のガス流路５のＯ２濃度が低下する。そこで、発電システムは、第１のガス流路５のＯ２濃度を検知するＯ２センサを備え、制御器３０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。
【００９８】
第２のガス流路６からの排ガスが第１のガス流路５に逆流すると第１のガス流路５のＣＯ２濃度が上昇する。そこで、発電システムは、第１のガス流路５のＣＯ２濃度を検知するＣＯ２センサを備え、制御器３０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。
【００９９】
第２のガス流路６からの排ガスが第１のガス流路５に逆流すると第１のガス流路５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５の温度を検知する温度センサを備え、制御器３０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。
【０１００】
第２のガス流路６からの排ガスが第１のガス流路５に逆流すると第１のガス流路５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５の湿度を検知する湿度センサを備え、制御器３０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。
【０１０１】
流量検知器として、第１のガス流路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。
【０１０２】
上記に例示される流量検知器を用いた第１のガス流路を流れる流量の低下の検知方法は以下の通りである。
【０１０３】
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５の排ガスの流量が低下する。そこで、発電システムは、第１のガス流路５に流量センサを備え、制御器３０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５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。
【０１０４】
上記差圧が低下すると、第１のガス流路５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３０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５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。
【０１０５】
上記差圧が低下すると、第１のガス流路５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３０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５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。
【０１０６】
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３０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、燃焼器に燃焼に用いられるガスを供給するガス供給器に制御器３０が出力する操作量により上記差圧の低下を制御器３０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、燃焼器の場合、制御器３０から燃焼空気供給器４１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。
【０１０７】
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】
【０１０８】
本発明に係る発電システムは、発電ユニットの燃焼排ガスが筐体内の雰囲気ガスと混合されるので、当該燃焼排ガス中の可燃性ガスが希釈されて筐体外に排出され、発電システム等として有用である。
【符号の説明】
【０１０９】
１  発電ユニット
２  筐体
３  換気器
５  第１のガス流路
６  第２のガス流路
６Ａ  カソードオフガス流路
６Ｂ  燃焼排ガス流路
７  凝縮器
７Ａ  凝縮器
７Ｂ  凝縮器
８  燃焼器
１０  燃料電池
１１  酸化剤ガス供給器
１２  外部燃焼装置
２１  合流箇所
２１Ａ  合流箇所
２１Ｂ  合流箇所
３０  制御器
４１  空気供給器
１００Ａ  発電システム
１００Ｂ  発電システム
１００Ｃ  発電システム
１００Ｄ  発電システム
１００Ｅ  発電システム
【図１】
2012081233.tif 000003
【図２】
2012081233.tif 000004
【図３Ａ】
2012081233.tif 000005
【図３Ｂ】
2012081233.tif 000006
【図４】
2012081233.tif 000007
【図５】
2012081233.tif 000008
【図６】
2012081233.tif 000009
【図７】
2012081233.tif 000010
【図８】
2012081233.tif 000011
【図９】
2012081233.tif 000012
【図１０】
2012081233.tif 000013
【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】
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、前記筐体内に設けられ、換気器の動作に伴い流れるガスが流通する第１のガス流路と、前記筐体内に設けられ、前記発電ユニットからの燃焼排ガスが流れる第２のガス流路とを備え、前記第２のガス流路は、前記筐体内において前記第１のガス流路と合流しており、前記換気器は、前記第２のガス流路と合流する箇所よりも上流の第１のガス流路に設けられている、発電システム。
【請求項２】
前記第２のガス流路上に凝縮器を備え、前記第２のガス流路は、該凝縮器よりも下流において前記第１のガス流路と合流する、請求項１記載の発電システム。
【請求項３】
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制御器を備える、請求項１または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または２記載の発電システム。
【請求項５】
前記発電ユニットは、可燃性ガスを燃焼する燃焼器を備え、前記第２のガス流路は、前記燃焼器からの前記燃焼排ガスが流れるガス流路である、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】
前記発電ユニットは、可燃性ガスを燃焼する燃焼器及び燃料電池を備え、前記第２のガス流路は、前記燃焼器からの前記燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス流路と、前記燃料電池からのカソードオフガスが流れるカソードオフガス流路とを備える、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７】
少なくとも前記発電システムの発電運転中において、前記換気器を動作させる制御器を備える、請求項１乃至６のいずれかに記載の発電システム。
【請求項８】
前記発電システムを停止するとき、少なくとも前記発電ユニットからの燃焼排ガスの排出が停止するまで、前記換気器の動作を継続する制御器を備える、請求項１乃至７のいずれかに記載の発電システム。
【請求項９】
前記発電システムを停止するとき、少なくとも前記発電ユニットからの前記燃焼排ガスの排出の停止後に、前記換気器の動作を継続する制御器を備える、請求項１乃至７のいずれかに記載の発電システム。
【請求項１０】
前記発電システムを停止するとき、少なくとも前記燃焼器の燃焼動作が停止するまで、前記換気器の動作を継続する制御器を備える、請求項５または６記載の発電システム。
【請求項１１】
前記燃焼器に燃焼空気を供給する燃焼空気供給器と、
前記発電システムを停止するとき、少なくとも前記燃焼空気供給器の動作の停止後に、前記換気器を動作させる制御器とを備える、請求項５または６記載の発電システム。
【請求項１２】
前記燃焼器に燃焼空気を供給する燃焼空気供給器と、
前記発電システムを停止するとき、前記燃焼器の燃焼動作を停止した後も前記燃焼空気供給器を動作させる制御器とを備える、請求項５または６記載の発電システム。
【請求項１３】
前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給器と、前記発電システムを停止するとき、前記発電システムの発電を停止し、かつ前記燃焼器の燃焼動作を停止した後も前記酸化剤ガス供給器を動作させる制御器とを備える、請求項６記載の発電システム。
【請求項１４】
前記第１のガス流路は、前記筐体外部に延出し、外部燃焼装置の燃焼排ガス流路と合流するよう構成されている、請求項１乃至１３のいずれかに記載の発電システム。
【請求項１５】
前記発電ユニットは、燃料電池と前記燃料電池のアノードオフガスを燃焼する燃焼器とを備える、請求項１乃至５、７乃至１２、及び１４のいずれかに記載の発電システム。
【国際調査報告】
2012081233.tif 000014
2012081233.tif 000015
2012081233.tif 000016
2012081233.tif 000017