(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度の上昇し易さが異なる複数種の燃料電池に対して用いられる燃料電池用の運転制御装置であって、
前記燃料電池を運転停止状態で維持し続けることが許容できる期間であって、運転停止中における前記燃料電池の前記カソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど短く定められる許容停止期間を表す前記燃料電池に固有の時間指標情報を、通信可能に接続されている当該燃料電池から転送されることで取得して記憶する記憶手段と、
取得して記憶した前記時間指標情報に応じて、前記許容停止期間より長い期間連続して運転停止される長期間停止状態の出現頻度が少なくなるように前記燃料電池の運転を制御する制御手段と、を備え、
運転形態判定対象期間内の、熱と電力とを併せて供給可能な前記燃料電池の運転形態の決定に関し、
前記制御手段は、前記許容停止期間以下の長さに設定した前記運転形態判定対象期間の開始時点において、
時系列的な予測電力負荷と時系列的な予測熱負荷とに基づいて、前記運転形態判定対象期間の全時間帯において前記燃料電池を連続運転すると仮定したときに導出される運転メリットを連続運転メリットとして決定し、並びに、前記運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯とし及び残部の時間帯を非運転時間帯として前記燃料電池を断続運転すると仮定して前記運転時間帯及び前記非運転時間帯の組み合わせを変えながら運転メリットを導出したときに大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定し、
決定した前記連続運転メリット及び前記断続運転メリットに基づいて、前記燃料電池の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態の何れかに決定する燃料電池用の運転制御装置。
【請求項２】
運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度の上昇し易さが異なる複数種の燃料電池に対して用いられる燃料電池用の運転制御装置であって、
前記燃料電池を運転停止状態で維持し続けることが許容できる期間であって、運転停止中における前記燃料電池の前記カソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど短く定められる許容停止期間を表す前記燃料電池に固有の時間指標情報を、通信可能に接続されている当該燃料電池から転送されることで取得して記憶する記憶手段と、
取得して記憶した前記時間指標情報に応じて、前記許容停止期間より長い期間連続して運転停止される長期間停止状態の出現頻度が少なくなるように前記燃料電池の運転を制御する制御手段と、を備え、
運転形態判定対象期間内の、熱と電力とを併せて供給可能な前記燃料電池の運転形態の決定に関し、
前記制御手段は、前記許容停止期間以下の長さに設定した前記運転形態判定対象期間の開始時点において、
時系列的な予測電力負荷と時系列的な予測熱負荷とに基づいて、前記運転形態判定対象期間の全時間帯において前記燃料電池を連続運転すると仮定したときに導出される運転メリットを連続運転メリットとして決定し、並びに、前記運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯とし及び残部の時間帯を非運転時間帯として前記燃料電池を断続運転すると仮定して前記運転時間帯及び前記非運転時間帯の組み合わせを変えながら運転メリットを導出したときに大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定し、並びに、前記運転形態判定対象期間の全時間帯において前記燃料電池を停止させて運転を待機させると仮定したときの運転メリットを待機メリットとして決定し、
決定した前記連続運転メリット及び前記断続運転メリット及び前記待機メリットに基づいて、前記燃料電池の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態及び待機形態の何れかに決定する燃料電池用の運転制御装置。
【請求項３】
運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度の上昇し易さが異なる複数種の燃料電池に対して用いられる燃料電池用の運転制御装置であって、
前記燃料電池を運転停止状態で維持し続けることが許容できる期間であって、運転停止中における前記燃料電池の前記カソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど短く定められる許容停止期間を表す前記燃料電池に固有の時間指標情報を取得して記憶する記憶手段と、
取得して記憶した前記時間指標情報に応じて、前記許容停止期間より長い期間連続して運転停止される長期間停止状態の出現頻度が少なくなるように前記燃料電池の運転を制御する制御手段と、を備え、
運転形態判定対象期間内の、熱と電力とを併せて供給可能な前記燃料電池の運転形態の決定に関し、
前記制御手段は、前記運転形態判定対象期間の開始時点において、
時系列的な予測電力負荷と時系列的な予測熱負荷とに基づいて、前記運転形態判定対象期間の全時間帯において前記燃料電池を連続運転すると仮定したときに導出される運転メリットを連続運転メリットとして決定し、並びに、前記運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯とし及び残部の時間帯を非運転時間帯とすると共に前記運転時間帯の前及び後で連続して発生する連続停止期間を前記許容停止期間以下に制限して前記燃料電池を断続運転すると仮定して前記運転時間帯及び前記非運転時間帯の組み合わせを変えながら運転メリットを導出したときに大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定し、並びに、前記運転形態判定対象期間の全時間帯において前記燃料電池を停止させて運転を待機させると仮定したときの運転メリットを待機メリットとして決定し、
決定した前記連続運転メリット及び前記断続運転メリット及び前記待機メリットに基づいて、前記燃料電池の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態及び待機形態の何れかに決定する燃料電池用の運転制御装置。
【請求項４】
運転メリットは、前記燃料電池を運転することによるエネルギ削減量、又は、前記燃料電池を運転することによるエネルギコスト削減費、又は、前記燃料電池を運転することによる二酸化炭素削減量であり、
前記制御手段は、前記連続運転メリットを実際に導出された運転メリットの値よりも大きい値に決定する請求項１〜３の何れか一項に記載の燃料電池用の運転制御装置。
【請求項５】
運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度の上昇し易さが異なる複数種の燃料電池に対して用いられる燃料電池用の運転制御装置であって、
前記燃料電池を運転停止状態で維持し続けることが許容できる期間であって、運転停止中における前記燃料電池の前記カソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど短く定められる許容停止期間を表す前記燃料電池に固有の時間指標情報を、通信可能に接続されている当該燃料電池から転送されることで取得して記憶する記憶手段と、
取得して記憶した前記時間指標情報に応じて、前記許容停止期間より長い期間連続して運転停止される長期間停止状態の出現頻度が少なくなるように前記燃料電池の運転を制御する制御手段と、を備え、
運転形態判定対象期間内の、熱と電力とを併せて供給可能な前記燃料電池の運転形態の決定に関し、
前記制御手段は、前記許容停止期間以下の長さに設定した前記運転形態判定対象期間の開始時点において、
時系列的な予測電力負荷と時系列的な予測熱負荷とに基づいて、前記運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯とし及び残部の時間帯を非運転時間帯として前記燃料電池を断続運転すると仮定して前記運転時間帯及び前記非運転時間帯の組み合わせを変えながら運転メリットを導出したときに大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定し、並びに、前記運転形態判定対象期間の全時間帯において前記燃料電池を停止させて運転を待機させると仮定したときの運転メリットを待機メリットとして決定し、
決定した前記断続運転メリット及び前記待機メリットに基づいて、前記燃料電池の運転形態を断続運転形態及び待機形態の何れかに決定する燃料電池用の運転制御装置。
【請求項６】
運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度の上昇し易さが異なる複数種の燃料電池に対して用いられる燃料電池用の運転制御装置であって、
前記燃料電池を運転停止状態で維持し続けることが許容できる期間であって、運転停止中における前記燃料電池の前記カソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど短く定められる許容停止期間を表す前記燃料電池に固有の時間指標情報を取得して記憶する記憶手段と、
取得して記憶した前記時間指標情報に応じて、前記許容停止期間より長い期間連続して運転停止される長期間停止状態の出現頻度が少なくなるように前記燃料電池の運転を制御する制御手段と、を備え、
運転形態判定対象期間内の、熱と電力とを併せて供給可能な前記燃料電池の運転形態の決定に関し、
前記制御手段は、前記運転形態判定対象期間の開始時点において、
時系列的な予測電力負荷と時系列的な予測熱負荷とに基づいて、前記運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯とし及び残部の時間帯を非運転時間帯とすると共に前記運転時間帯の前及び後で連続して発生する連続停止期間を前記許容停止期間以下に制限して前記燃料電池を断続運転すると仮定して前記運転時間帯及び前記非運転時間帯の組み合わせを変えながら運転メリットを導出したときに大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定し、並びに、前記運転形態判定対象期間の全時間帯において前記燃料電池を停止させて運転を待機させると仮定したときの運転メリットを待機メリットとして決定し、
決定した前記断続運転メリット及び前記待機メリットに基づいて、前記燃料電池の運転形態を断続運転形態及び待機形態の何れかに決定する燃料電池用の運転制御装置。
【請求項７】
運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度の上昇し易さが異なる複数種の燃料電池に対して用いられる燃料電池用の運転制御装置であって、
前記燃料電池を運転停止状態で維持し続けることが許容できる期間であって、運転停止中における前記燃料電池の前記カソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど短く定められる許容停止期間を表す前記燃料電池に固有の時間指標情報を取得して記憶する記憶手段と、
取得して記憶した前記時間指標情報に応じて、前記許容停止期間より長い期間連続して運転停止される長期間停止状態を出現させないように前記燃料電池の運転を制御する制御手段と、を備え、
運転形態判定対象期間内の、熱と電力とを併せて供給可能な前記燃料電池の運転形態の決定に関し、
前記制御手段は、前記運転形態判定対象期間の開始時点において、
時系列的な予測電力負荷と時系列的な予測熱負荷とに基づいて、前記運転形態判定対象期間の全時間帯において前記燃料電池を連続運転すると仮定したときに導出される運転メリットを連続運転メリットとして決定し、並びに、前記運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯とし及び残部の時間帯を非運転時間帯とすると共に前記運転時間帯の前及び後で連続して発生する連続停止期間を前記許容停止期間以下に制限して前記燃料電池を断続運転すると仮定して前記運転時間帯及び前記非運転時間帯の組み合わせを変えながら運転メリットを導出したときに大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定し、
決定した前記連続運転メリット及び前記断続運転メリットに基づいて、前記燃料電池の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態の何れかに決定する燃料電池用の運転制御装置。
【請求項８】
前記連続停止期間のうち、前記運転時間帯の前で連続して発生する第１連続停止期間は、当該運転形態判定対象期間の開始前に前記燃料電池が連続して停止していた期間と、当該運転形態判定対象期間の開始後であり且つ前記運転時間帯の前に前記燃料電池が連続して停止する期間との和であり、
前記連続停止期間のうち、前記運転時間帯の後で連続して発生する第２連続停止期間は、当該運転形態判定対象期間中であり且つ前記運転時間帯の後に前記燃料電池が連続して停止する期間である請求項３、６又は７に記載の燃料電池用の運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度の上昇し易さが異なる複数種の燃料電池に対して用いられる燃料電池用の運転制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の運転形態として、連続運転と断続運転とがある。例えば、特許文献１に記載の運転制御装置は、燃料電池を連続運転すると仮定したときの運転メリット（連続運転メリット）と、燃料電池を断続運転すると仮定したときの運転メリット（断続運転メリット）とを比較して、燃料電池を連続運転するか又は断続運転するかを決定している。特許文献１において、上記運転メリットとは、燃料電池を運転することによるエネルギ削減量等にて示される省エネルギ性、燃料電池を運転することによるエネルギコスト削減費等にて示される経済性、燃料電池を運転することによる二酸化炭素削減量等にて示される環境性等である。よって、運転メリットを指標として連続運転及び断続運転を切り換えることで、省エネルギ性、経済性、環境性などの観点から好ましい運転を行える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８５３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池には、運転停止中にカソード近傍での酸素濃度が上昇し易い構造の燃料電池や、逆に運転停止中にカソード近傍での酸素濃度が上昇し難い構造の燃料電池などがある。運転停止中にカソード近傍での酸素濃度が高くなると、例えば、特願２００８−２２５３２６号に記載されているように、カソード近傍の酸素が電解質を介してアノードへと侵入して、アノードが酸化（劣化）する可能性がある。
前者の燃料電池は、例えば、カソードにつながるガス（空気等の酸素を含むガス）供給路の気相容積が大きい構造の燃料電池である。このような構造の燃料電池では、燃料電池の運転を停止してカソードへの酸素の供給を停止しても、その後、カソード近傍での酸素濃度が上昇し易い。具体的には、ガス供給路中に残留している酸素量がその気相容積の大きさに応じて多くなっているため、運転停止直後にカソード近傍での酸素濃度が低くなっていても、その後、ガス供給路側からの酸素の拡散によってカソード近傍で酸素濃度の上昇が比較的起こり易くなる。
これに対し、後者の燃料電池は、例えば、カソードにつながるガス供給路の気相容積が小さい構造の燃料電池である。このような構造の燃料電池では、燃料電池の運転を停止してカソードへの酸素の供給を停止すると、その後は、カソード近傍での酸素濃度が上昇し難い。具体的には、ガス供給路中に残留している酸素量がその気相容積に応じて少なくなっているため、ガス供給路側からカソード近傍への酸素の拡散が発生したとしても、カソード近傍での酸素濃度の上昇の程度は低くなる。
また、カソード近傍への酸素の拡散を防止する手段として、カソードの上流、又は、カソードの上流及び下流の両方に弁を設けて、カソードを隔離する構成を採ることも考えられるが、そのような手段を講じた場合には装置コストが上昇するという問題が生じる。
【０００５】
尚、運転停止中にカソード近傍に酸素が存在していても、アノード近傍に水素を含むガスが満たされた状態（即ち、残留している改質ガスなどの水素を含むガスの圧力がアノードにかかっている状態）であれば、カソード近傍の酸素は電解質を介してアノードへと侵入せず、又は、逆にアノード近傍の水素が電解質を通ってカソードへ侵入するため、アノードの酸化（劣化）は抑制される。或いは、カソード近傍の酸素が電解質を介してアノードへと侵入しても、アノード近傍に存在する水素と反応して消費されるため、アノードの酸化（劣化）は抑制される。例えば、燃料電池の燃料ガスとして用いられる水素を生成するための燃料ガス生成装置が燃料電池に接続されている場合、運転停止中に燃料ガス生成装置から燃料電池のアノードまでの間を一体で封止すれば、長期間にわたってアノード近傍に水素が残留している状態を維持できる。その結果、アノードの酸化が防止される。
【０００６】
但し、燃料電池を上述したような断続運転する場合、燃料電池が長期間にわたって停止されると、燃料ガス生成装置から燃料電池のアノードまでの間に残留している水素が、カソード側へと侵入することで又はアノード側へ侵入してきた酸素を消費するのに用いられることで徐々に減少してくる。従って、運転停止中にカソード近傍での酸素濃度が上昇し易い構造の燃料電池であれば、次第にカソード近傍での酸素濃度を充分に低下させることができなくなって、カソードからアノードへ酸素が侵入することによるアノードの酸化（劣化）が発生し得る。
【０００７】
尚、燃料電池が長期間にわたって停止されないような運転制御を実施する運転制御装置であれば、即ち、燃料電池の断続運転を行う場合に運転停止状態が連続する期間を短くする制御を行う運転制御装置であれば、上述したような問題は生じない。
しかし、運転制御装置は、様々な燃料電池に対して用いられる汎用の装置であるため、燃料電池が長期間にわたって停止されないような運転制御をあらゆる燃料電池に対して一律に実施するのは問題である。例えば、上述したような運転停止中にカソード近傍での酸素濃度が上昇し難い構造の燃料電池であれば、カソード近傍での酸素濃度が長期間にわたって充分に低下した状態を維持できるため、省エネルギ性、経済性、環境性などを考慮して運転停止状態が長く連続するような断続運転も選択されるべきである。ところが、燃料電池の運転停止状態を短く制限するような運転制御をあらゆる燃料電池に対して一律に実施すると、運転停止中にカソード近傍での酸素濃度が上昇し難い構造の燃料電池については、運転停止状態が必要以上に短く制限されるために省エネルギ性、経済性、環境性などが悪化してしまう可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、アノードとカソードとで構成される燃料電池のセルの劣化を回避しつつ、燃料電池の特性に応じて、燃料電池を省エネルギ性、経済性、環境性などの観点から好ましい態様で運転させることのできる燃料電池用の運転制御装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池用の運転制御装置の特徴構成は、運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度の上昇し易さが異なる複数種の燃料電池に対して用いられる燃料電池用の運転制御装置であって、
前記燃料電池を運転停止状態で維持し続けることが許容できる期間であって、運転停止中における前記燃料電池の前記カソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど短く定められる許容停止期間を表す前記燃料電池に固有の時間指標情報を、通信可能に接続されている当該燃料電池から転送されることで取得して記憶する記憶手段と、
取得して記憶した前記時間指標情報に応じて、前記許容停止期間より長い期間連続して運転停止される長期間停止状態の出現頻度が少なくなるように前記燃料電池の運転を制御する制御手段と、を備え、
運転形態判定対象期間内の、熱と電力とを併せて供給可能な前記燃料電池の運転形態の決定に関し、
前記制御手段は、前記許容停止期間以下の長さに設定した前記運転形態判定対象期間の開始時点において、
時系列的な予測電力負荷と時系列的な予測熱負荷とに基づいて、前記運転形態判定対象期間の全時間帯において前記燃料電池を連続運転すると仮定したときに導出される運転メリットを連続運転メリットとして決定し、並びに、前記運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯とし及び残部の時間帯を非運転時間帯として前記燃料電池を断続運転すると仮定して前記運転時間帯及び前記非運転時間帯の組み合わせを変えながら運転メリットを導出したときに大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定し、
決定した前記連続運転メリット及び前記断続運転メリットに基づいて、前記燃料電池の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態の何れかに決定する点にある。
本発明において、運転メリットとしては、燃料電池を運転することによるエネルギ削減量等にて示される省エネルギ性、燃料電池を運転することによるエネルギコスト削減費等にて示される経済性、又は、燃料電池を運転することによる二酸化炭素削減量等にて示される環境性等がある。
【００１２】
上記特徴構成によれば、運転制御装置は、様々な燃料電池に対して用いられる汎用の装置ではあるが、実際に制御対象とする燃料電池に固有に定まる許容停止期間に応じて、その燃料電池に合った運転を行う。上記許容停止期間は、運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど短く定められる関係にある。つまり、運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど許容停止期間は短くなるので、運転制御装置が、燃料電池をその許容停止期間より長い期間連続して運転停止させる長期間停止状態の出現頻度を少なくすることで、燃料電池のカソード近傍での酸素濃度が上昇したときにカソードからアノードへ酸素が侵入する頻度を少なくできる。その結果、このような頻度調整を行わない場合と比較して、アノードの酸化（劣化）を抑制できる。加えて、燃料電池毎に許容停止期間に応じた運転が行われることで、運転停止状態が連続する期間がその燃料電池にとって必要以上に短くならず、燃料電池を運転するときの省エネルギ性、経済性、環境性などが必要以上に低下しないことが確保される。
従って、燃料電池のセルの劣化を回避しつつ、燃料電池の特性に応じて、燃料電池を省エネルギ性、経済性、環境性などの観点から好ましい態様で運転させることのできる燃料電池用の運転制御装置を提供できる。
本特徴構成では、運転制御装置が、燃料電池の運転形態判定対象期間を上記許容停止期間以下の長さに設定するので、少なくともその運転形態判定対象期間中に運転停止状態が最も長く連続したとしても、その運転停止状態が連続する長さは上記許容停止期間以下となる。つまり、連続する２つの運転形態判定対象期間に跨って燃料電池が上記許容停止期間以上の長さ連続して停止される可能性はあるものの、連続運転形態及び断続運転形態の何れが選択されても、少なくとも１つの運転形態判定対象期間内では許容停止期間より長い期間連続して運転停止させる長期間停止状態は出現しない。その結果、長期間停止状態の出現頻度を少なくできるので、カソードからアノードへ酸素が侵入する可能性を低く、即ち、アノードの酸化（劣化）を抑制できる。
加えて、上記運転メリットを考慮して、燃料電池の運転形態が連続運転形態及び断続運転形態の何れかに決定されるので、燃料電池を省エネルギ性、経済性、環境性などの観点から好ましい態様で運転させることができる。
【００１３】
本発明に係る燃料電池用の運転制御装置の別の特徴構成は、運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度の上昇し易さが異なる複数種の燃料電池に対して用いられる燃料電池用の運転制御装置であって、
前記燃料電池を運転停止状態で維持し続けることが許容できる期間であって、運転停止中における前記燃料電池の前記カソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど短く定められる許容停止期間を表す前記燃料電池に固有の時間指標情報を、通信可能に接続されている当該燃料電池から転送されることで取得して記憶する記憶手段と、
取得して記憶した前記時間指標情報に応じて、前記許容停止期間より長い期間連続して運転停止される長期間停止状態の出現頻度が少なくなるように前記燃料電池の運転を制御する制御手段と、を備え、
運転形態判定対象期間内の、熱と電力とを併せて供給可能な前記燃料電池の運転形態の決定に関し、
前記制御手段は、前記許容停止期間以下の長さに設定した前記運転形態判定対象期間の開始時点において、
時系列的な予測電力負荷と時系列的な予測熱負荷とに基づいて、前記運転形態判定対象期間の全時間帯において前記燃料電池を連続運転すると仮定したときに導出される運転メリットを連続運転メリットとして決定し、並びに、前記運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯とし及び残部の時間帯を非運転時間帯として前記燃料電池を断続運転すると仮定して前記運転時間帯及び前記非運転時間帯の組み合わせを変えながら運転メリットを導出したときに大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定し、並びに、前記運転形態判定対象期間の全時間帯において前記燃料電池を停止させて運転を待機させると仮定したときの運転メリットを待機メリットとして決定し、
決定した前記連続運転メリット及び前記断続運転メリット及び前記待機メリットに基づいて、前記燃料電池の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態及び待機形態の何れかに決定する点にある。
【００１４】
上記特徴構成によれば、運転制御装置は、様々な燃料電池に対して用いられる汎用の装置ではあるが、実際に制御対象とする燃料電池に固有に定まる許容停止期間に応じて、その燃料電池に合った運転を行う。上記許容停止期間は、運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど短く定められる関係にある。つまり、運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど許容停止期間は短くなるので、運転制御装置が、燃料電池をその許容停止期間より長い期間連続して運転停止させる長期間停止状態の出現頻度を少なくすることで、燃料電池のカソード近傍での酸素濃度が上昇したときにカソードからアノードへ酸素が侵入する頻度を少なくできる。その結果、このような頻度調整を行わない場合と比較して、アノードの酸化（劣化）を抑制できる。加えて、燃料電池毎に許容停止期間に応じた運転が行われることで、運転停止状態が連続する期間がその燃料電池にとって必要以上に短くならず、燃料電池を運転するときの省エネルギ性、経済性、環境性などが必要以上に低下しないことが確保される。
従って、燃料電池のセルの劣化を回避しつつ、燃料電池の特性に応じて、燃料電池を省エネルギ性、経済性、環境性などの観点から好ましい態様で運転させることのできる燃料電池用の運転制御装置を提供できる。
本特徴構成では、運転制御装置が、燃料電池の運転形態判定対象期間を上記許容停止期間以下の長さに設定するので、少なくともその運転形態判定対象期間中に運転停止状態が最も長く連続したとしても、その運転停止状態が連続する長さは上記許容停止期間以下となる。つまり、連続する２つの運転形態判定対象期間に跨って燃料電池が上記許容停止期間以上の長さ連続して停止される可能性はあるものの、連続運転形態及び断続運転形態及び待機形態の何れが選択されても、少なくとも１つの運転形態判定対象期間内では許容停止期間より長い期間連続して運転停止させる長期間停止状態は出現しない。その結果、長期間停止状態の出現頻度を少なくできるので、カソードからアノードへ酸素が侵入する可能性を低く、即ち、アノードの酸化（劣化）を抑制できる。
加えて、上記運転メリットを考慮して、燃料電池の運転形態が連続運転形態及び断続運転形態及び待機形態の何れかに決定されるので、燃料電池を省エネルギ性、経済性、環境性などの観点から好ましい態様で運転させることができる。
【００１５】
本発明に係る燃料電池用の運転制御装置の更に別の特徴構成は、運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度の上昇し易さが異なる複数種の燃料電池に対して用いられる燃料電池用の運転制御装置であって、
前記燃料電池を運転停止状態で維持し続けることが許容できる期間であって、運転停止中における前記燃料電池の前記カソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど短く定められる許容停止期間を表す前記燃料電池に固有の時間指標情報を取得して記憶する記憶手段と、
取得して記憶した前記時間指標情報に応じて、前記許容停止期間より長い期間連続して運転停止される長期間停止状態の出現頻度が少なくなるように前記燃料電池の運転を制御する制御手段と、を備え、
運転形態判定対象期間内の、熱と電力とを併せて供給可能な前記燃料電池の運転形態の決定に関し、
前記制御手段は、前記運転形態判定対象期間の開始時点において、
時系列的な予測電力負荷と時系列的な予測熱負荷とに基づいて、前記運転形態判定対象期間の全時間帯において前記燃料電池を連続運転すると仮定したときに導出される運転メリットを連続運転メリットとして決定し、並びに、前記運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯とし及び残部の時間帯を非運転時間帯とすると共に前記運転時間帯の前及び後で連続して発生する連続停止期間を前記許容停止期間以下に制限して前記燃料電池を断続運転すると仮定して前記運転時間帯及び前記非運転時間帯の組み合わせを変えながら運転メリットを導出したときに大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定し、並びに、前記運転形態判定対象期間の全時間帯において前記燃料電池を停止させて運転を待機させると仮定したときの運転メリットを待機メリットとして決定し、
決定した前記連続運転メリット及び前記断続運転メリット及び前記待機メリットに基づいて、前記燃料電池の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態及び待機形態の何れかに決定する点にある。
【００１６】
上記特徴構成によれば、運転制御装置は、様々な燃料電池に対して用いられる汎用の装置ではあるが、実際に制御対象とする燃料電池に固有に定まる許容停止期間に応じて、その燃料電池に合った運転を行う。上記許容停止期間は、運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど短く定められる関係にある。つまり、運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど許容停止期間は短くなるので、運転制御装置が、燃料電池をその許容停止期間より長い期間連続して運転停止させる長期間停止状態の出現頻度を少なくすることで、燃料電池のカソード近傍での酸素濃度が上昇したときにカソードからアノードへ酸素が侵入する頻度を少なくできる。その結果、このような頻度調整を行わない場合と比較して、アノードの酸化（劣化）を抑制できる。加えて、燃料電池毎に許容停止期間に応じた運転が行われることで、運転停止状態が連続する期間がその燃料電池にとって必要以上に短くならず、燃料電池を運転するときの省エネルギ性、経済性、環境性などが必要以上に低下しないことが確保される。
従って、燃料電池のセルの劣化を回避しつつ、燃料電池の特性に応じて、燃料電池を省エネルギ性、経済性、環境性などの観点から好ましい態様で運転させることのできる燃料電池用の運転制御装置を提供できる。
本特徴構成では、運転制御装置が、断続運転形態において当該運転時間帯の前及び後で連続して発生する連続停止期間を上記許容停止期間以下に制限するので、断続運転形態を実施することで運転停止状態が最も長く連続したとしても、その運転停止状態が連続する長さは上記許容停止期間以下となる。つまり、連続運転形態及び断続運転形態及び待機形態のうちの連続運転形態及び断続運転形態が選択された場合、許容停止期間より長い期間連続して運転停止させる長期間停止状態は出現しない。その結果、長期間停止状態の出現頻度を少なくできるので、カソードからアノードへ酸素が侵入する可能性を低く、即ち、アノードの酸化（劣化）を抑制できる。
加えて、上記運転メリットを考慮して、燃料電池の運転形態が連続運転形態及び断続運転形態及び待機形態の何れかに決定されるので、燃料電池を省エネルギ性、経済性、環境性などの観点から好ましい態様で運転させることができる。
【００１７】
本発明に係る燃料電池用の運転制御装置の更に別の特徴構成は、運転メリットは、前記燃料電池を運転することによるエネルギ削減量、又は、前記燃料電池を運転することによるエネルギコスト削減費、又は、前記燃料電池を運転することによる二酸化炭素削減量であり、前記制御手段は、前記連続運転メリットを実際に導出された運転メリットの値よりも大きい値に決定する点にある。
【００１８】
断続運転が行われた場合には、燃料電池の運転停止中にカソードからアノードへ酸素が侵入することによるアノードの酸化（劣化）の問題が生じ得る。
ところが、本特徴構成によれば、断続運転よりも連続運転の方が選択され易くなることで、断続運転が行われる場合に生じ得る上記問題を回避できる。
【００１９】
本発明に係る燃料電池用の運転制御装置の更に別の特徴構成は、運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度の上昇し易さが異なる複数種の燃料電池に対して用いられる燃料電池用の運転制御装置であって、
前記燃料電池を運転停止状態で維持し続けることが許容できる期間であって、運転停止中における前記燃料電池の前記カソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど短く定められる許容停止期間を表す前記燃料電池に固有の時間指標情報を、通信可能に接続されている当該燃料電池から転送されることで取得して記憶する記憶手段と、
取得して記憶した前記時間指標情報に応じて、前記許容停止期間より長い期間連続して運転停止される長期間停止状態の出現頻度が少なくなるように前記燃料電池の運転を制御する制御手段と、を備え、
運転形態判定対象期間内の、熱と電力とを併せて供給可能な前記燃料電池の運転形態の決定に関し、
前記制御手段は、前記許容停止期間以下の長さに設定した前記運転形態判定対象期間の開始時点において、
時系列的な予測電力負荷と時系列的な予測熱負荷とに基づいて、前記運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯とし及び残部の時間帯を非運転時間帯として前記燃料電池を断続運転すると仮定して前記運転時間帯及び前記非運転時間帯の組み合わせを変えながら運転メリットを導出したときに大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定し、並びに、前記運転形態判定対象期間の全時間帯において前記燃料電池を停止させて運転を待機させると仮定したときの運転メリットを待機メリットとして決定し、
決定した前記断続運転メリット及び前記待機メリットに基づいて、前記燃料電池の運転形態を断続運転形態及び待機形態の何れかに決定する点にある。
【００２０】
上記特徴構成によれば、運転制御装置は、様々な燃料電池に対して用いられる汎用の装置ではあるが、実際に制御対象とする燃料電池に固有に定まる許容停止期間に応じて、その燃料電池に合った運転を行う。上記許容停止期間は、運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど短く定められる関係にある。つまり、運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど許容停止期間は短くなるので、運転制御装置が、燃料電池をその許容停止期間より長い期間連続して運転停止させる長期間停止状態の出現頻度を少なくすることで、燃料電池のカソード近傍での酸素濃度が上昇したときにカソードからアノードへ酸素が侵入する頻度を少なくできる。その結果、このような頻度調整を行わない場合と比較して、アノードの酸化（劣化）を抑制できる。加えて、燃料電池毎に許容停止期間に応じた運転が行われることで、運転停止状態が連続する期間がその燃料電池にとって必要以上に短くならず、燃料電池を運転するときの省エネルギ性、経済性、環境性などが必要以上に低下しないことが確保される。
従って、燃料電池のセルの劣化を回避しつつ、燃料電池の特性に応じて、燃料電池を省エネルギ性、経済性、環境性などの観点から好ましい態様で運転させることのできる燃料電池用の運転制御装置を提供できる。
本特徴構成では、運転制御装置が、燃料電池の運転形態判定対象期間を上記許容停止期間以下の長さに設定するので、少なくともその運転形態判定対象期間中に運転停止状態が最も長く連続したとしても、その運転停止状態が連続する長さは上記許容停止期間以下となる。つまり、断続運転形態及び待機形態の何れが選択されても、少なくとも１つの運転形態判定対象期間内では許容停止期間より長い期間連続して運転停止させる長期間停止状態は出現しない。その結果、長期間停止状態の出現頻度を少なくできるので、カソードからアノードへ酸素が侵入する可能性を低く、即ち、アノードの酸化（劣化）を抑制できる。
加えて、上記運転メリットを考慮して、燃料電池の運転形態が断続運転形態及び待機形態の何れかに決定されるので、燃料電池を省エネルギ性、経済性、環境性などの観点から好ましい態様で運転させることができる。
【００２１】
尚、燃料電池を連続運転した場合は熱の発生が連続して行われるので、熱が過剰に余る可能性がある。そのため、過剰の熱を廃棄するためのラジエータなどの放熱手段を別途設けて、制御手段が適当なタイミングで放熱作動させるような対策が必要になることもある。これに対し、燃料電池を断続運転した場合は熱の発生も断続的に行われるので、熱が過剰に余る可能性は連続運転の場合に比べて低くなる。つまり、本特徴構成のように、燃料電池が連続運転されないのであれば、過剰の熱を廃棄するための放熱手段を設けないことも可能であり、その場合には、運転制御装置がその放熱手段を放熱作動させるような制御も不要である。従って、運転制御装置の機能を簡素化できる。
【００２２】
本発明に係る燃料電池用の運転制御装置の更に別の特徴構成は、運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度の上昇し易さが異なる複数種の燃料電池に対して用いられる燃料電池用の運転制御装置であって、
前記燃料電池を運転停止状態で維持し続けることが許容できる期間であって、運転停止中における前記燃料電池の前記カソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど短く定められる許容停止期間を表す前記燃料電池に固有の時間指標情報を取得して記憶する記憶手段と、
取得して記憶した前記時間指標情報に応じて、前記許容停止期間より長い期間連続して運転停止される長期間停止状態の出現頻度が少なくなるように前記燃料電池の運転を制御する制御手段と、を備え、
運転形態判定対象期間内の、熱と電力とを併せて供給可能な前記燃料電池の運転形態の決定に関し、
前記制御手段は、前記運転形態判定対象期間の開始時点において、
時系列的な予測電力負荷と時系列的な予測熱負荷とに基づいて、前記運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯とし及び残部の時間帯を非運転時間帯とすると共に前記運転時間帯の前及び後で連続して発生する連続停止期間を前記許容停止期間以下に制限して前記燃料電池を断続運転すると仮定して前記運転時間帯及び前記非運転時間帯の組み合わせを変えながら運転メリットを導出したときに大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定し、並びに、前記運転形態判定対象期間の全時間帯において前記燃料電池を停止させて運転を待機させると仮定したときの運転メリットを待機メリットとして決定し、
決定した前記断続運転メリット及び前記待機メリットに基づいて、前記燃料電池の運転形態を断続運転形態及び待機形態の何れかに決定する点にある。
【００２３】
上記特徴構成によれば、運転制御装置は、様々な燃料電池に対して用いられる汎用の装置ではあるが、実際に制御対象とする燃料電池に固有に定まる許容停止期間に応じて、その燃料電池に合った運転を行う。上記許容停止期間は、運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど短く定められる関係にある。つまり、運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど許容停止期間は短くなるので、運転制御装置が、燃料電池をその許容停止期間より長い期間連続して運転停止させる長期間停止状態の出現頻度を少なくすることで、燃料電池のカソード近傍での酸素濃度が上昇したときにカソードからアノードへ酸素が侵入する頻度を少なくできる。その結果、このような頻度調整を行わない場合と比較して、アノードの酸化（劣化）を抑制できる。加えて、燃料電池毎に許容停止期間に応じた運転が行われることで、運転停止状態が連続する期間がその燃料電池にとって必要以上に短くならず、燃料電池を運転するときの省エネルギ性、経済性、環境性などが必要以上に低下しないことが確保される。
従って、燃料電池のセルの劣化を回避しつつ、燃料電池の特性に応じて、燃料電池を省エネルギ性、経済性、環境性などの観点から好ましい態様で運転させることのできる燃料電池用の運転制御装置を提供できる。
本特徴構成では、運転制御装置が、断続運転形態において当該運転時間帯の前及び後で連続して発生する連続停止期間を上記許容停止期間以下に制限するので、断続運転形態を実施することで運転停止状態が最も長く連続したとしても、その運転停止状態が連続する長さは上記許容停止期間以下となる。つまり、断続運転形態及び待機形態のうちの断続運転形態が選択された場合、許容停止期間より長い期間連続して運転停止させる長期間停止状態は出現しない。その結果、長期間停止状態の出現頻度を少なくできるので、カソードからアノードへ酸素が侵入する可能性を低く、即ち、アノードの酸化（劣化）を抑制できる。
加えて、上記運転メリットを考慮して、燃料電池の運転形態が断続運転形態及び待機形態の何れかに決定されるので、燃料電池を省エネルギ性、経済性、環境性などの観点から好ましい態様で運転させることができる。
【００２４】
尚、燃料電池を連続運転した場合は熱の発生が連続して行われるので、熱が過剰に余る可能性がある。そのため、過剰の熱を廃棄するためのラジエータなどの放熱手段を別途設けて、制御手段が適当なタイミングで放熱作動させるような対策が必要になることもある。これに対し、燃料電池を断続運転した場合は熱の発生も断続的に行われるので、熱が過剰に余る可能性は連続運転の場合に比べて低くなる。つまり、本特徴構成のように、燃料電池が連続運転されないのであれば、過剰の熱を廃棄するための放熱手段を設けないことも可能であり、その場合には、運転制御装置がその放熱手段を放熱作動させるような制御も不要である。従って、運転制御装置の機能を簡素化できる。
【００２７】
本発明に係る燃料電池用の運転制御装置の更に別の特徴構成は、運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度の上昇し易さが異なる複数種の燃料電池に対して用いられる燃料電池用の運転制御装置であって、
前記燃料電池を運転停止状態で維持し続けることが許容できる期間であって、運転停止中における前記燃料電池の前記カソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど短く定められる許容停止期間を表す前記燃料電池に固有の時間指標情報を取得して記憶する記憶手段と、
取得して記憶した前記時間指標情報に応じて、前記許容停止期間より長い期間連続して運転停止される長期間停止状態を出現させないように前記燃料電池の運転を制御する制御手段と、を備え、
運転形態判定対象期間内の、熱と電力とを併せて供給可能な前記燃料電池の運転形態の決定に関し、
前記制御手段は、前記運転形態判定対象期間の開始時点において、
時系列的な予測電力負荷と時系列的な予測熱負荷とに基づいて、前記運転形態判定対象期間の全時間帯において前記燃料電池を連続運転すると仮定したときに導出される運転メリットを連続運転メリットとして決定し、並びに、前記運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯とし及び残部の時間帯を非運転時間帯とすると共に前記運転時間帯の前及び後で連続して発生する連続停止期間を前記許容停止期間以下に制限して前記燃料電池を断続運転すると仮定して前記運転時間帯及び前記非運転時間帯の組み合わせを変えながら運転メリットを導出したときに大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定し、
決定した前記連続運転メリット及び前記断続運転メリットに基づいて、前記燃料電池の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態の何れかに決定する点にある。
【００２８】
上記特徴構成によれば、運転制御装置は、様々な燃料電池に対して用いられる汎用の装置ではあるが、実際に制御対象とする燃料電池に固有に定まる許容停止期間に応じて、その燃料電池に合った運転を行う。上記許容停止期間は、運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど短く定められる関係にある。つまり、運転停止中における燃料電池のカソード近傍での酸素濃度が上昇し易いほど許容停止期間は短くなるので、運転制御装置が、燃料電池をその許容停止期間より長い期間連続して運転停止させる長期間停止状態の出現頻度を少なくすることで、燃料電池のカソード近傍での酸素濃度が上昇したときにカソードからアノードへ酸素が侵入する頻度を少なくできる。その結果、このような頻度調整を行わない場合と比較して、アノードの酸化（劣化）を抑制できる。加えて、燃料電池毎に許容停止期間に応じた運転が行われることで、運転停止状態が連続する期間がその燃料電池にとって必要以上に短くならず、燃料電池を運転するときの省エネルギ性、経済性、環境性などが必要以上に低下しないことが確保される。
従って、燃料電池のセルの劣化を回避しつつ、燃料電池の特性に応じて、燃料電池を省エネルギ性、経済性、環境性などの観点から好ましい態様で運転させることのできる燃料電池用の運転制御装置を提供できる。
本特徴構成では、運転制御装置が、断続運転形態において当該運転時間帯の前及び後で連続して発生する連続停止期間を上記許容停止期間以下に制限するので、断続運転形態において運転停止状態が最も長く連続したとしても、その運転停止状態が連続する長さは上記許容停止期間以下となる。つまり、連続運転形態及び断続運転形態の何れが選択されても燃料電池を運転形態判定対象期間内で許容停止期間より長い期間連続して運転停止させる長期間停止状態を出現させないことで、カソードからアノードへ酸素が侵入しないようにできる。その結果、アノードの酸化（劣化）を抑制できる。
加えて、上記運転メリットを考慮して、燃料電池の運転形態が連続運転形態及び断続運転形態の何れかに決定されるので、燃料電池を省エネルギ性、経済性、環境性などの観点から好ましい態様で運転させることができる。
【００２９】
本発明に係る燃料電池用の運転制御装置の更に別の特徴構成は、前記連続停止期間のうち、前記運転時間帯の前で連続して発生する第１連続停止期間は、当該運転形態判定対象期間の開始前に前記燃料電池が連続して停止していた期間と、当該運転形態判定対象期間の開始後であり且つ前記運転時間帯の前に前記燃料電池が連続して停止する期間との和であり、
前記連続停止期間のうち、前記運転時間帯の後で連続して発生する第２連続停止期間は、当該運転形態判定対象期間中であり且つ前記運転時間帯の後に前記燃料電池が連続して停止する期間である点にある。
【００３０】
上記特徴構成によれば、運転時間帯の前で連続して発生する第１連続停止期間は、当該運転形態判定対象期間の開始後に燃料電池が連続して停止する期間だけでなく、当該運転形態判定対象期間の開始前に燃料電池が連続して停止していた期間も含む。また、運転時間帯の後で連続して発生する第２連続停止期間は、当該運転形態判定対象期間中であり且つ運転時間帯の後に燃料電池が連続して停止する期間である。従って、当該運転形態判定対象期間の運転時間帯の前後で連続して発生する連続停止期間を適切に決定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１実施形態のコージェネレーションシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】燃料電池システムの構成を示す図である。
【図３】コージェネレーションシステムの制御構成を示すブロック図である。
【図４】予測電力負荷及び予測熱負荷を示す図である。
【図５】運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に対する燃料電池の運転状態及び熱利用状態を示す説明図である。
【図６】仮運転パターンを説明する図である。
【図７】第１実施形態の制御動作のフローチャートを示す図である。
【図８】予測熱負荷と予測エネルギ削減量との関係を示す図である。
【図９】第２実施形態における仮運転パターンと起動前連続停止期間及び停止後連続停止期間との関係を説明する図である。
【図１０】第３実施形態のコージェネレーションシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図１１】第３実施形態の制御動作のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に図面を参照して、各実施形態に共通する、本発明に係る運転制御装置が設けられるコージェネレーションシステムの構成について先ず説明する。それに引き続いて、第１実施形態から第４実施形態の運転制御装置による燃料電池の運転制御について各別に説明する。
図１は、コージェネレーションシステムの全体構成を示すブロック図である。図２は、コージェネレーションシステムが備える燃料電池システムの構成を概略的に示す図である。図３は、コージェネレーションシステムの制御構成を示すブロック図である。
図示するように、コージェネレーションシステム１は、熱と電気とを併せて発生する燃料電池ＦＣを有する燃料電池システム５０、及び、燃料電池システム５０の運転を制御する燃料電池用の運転制御装置５を備える。また、コージェネレーションシステム１は、燃料電池ＦＣが発生する熱を冷却水にて回収し、その冷却水を利用して、貯湯槽２への貯湯並びに給湯部３Ａ及び熱消費端末３Ｂへの熱媒供給を行う貯湯ユニット４を備え、貯湯ユニット４の運転は運転制御装置５によって制御される。燃料電池ＦＣで発生する電力は電力負荷装置９に供給され、燃料電池ＦＣで発生する熱は熱負荷装置３（給湯部３Ａ、熱消費端末３Ｂ）に供給される。
【００３３】
燃料電池システム５０は、燃料電池ＦＣと、その燃料電池ＦＣの燃料となる水素を主成分とする燃料ガスを生成する燃料ガス生成装置５１とを備える。本発明に係る燃料電池用の運転制御装置５は、燃料電池システム５０の運転を制御するための汎用の装置である。そのため、様々な種類の燃料電池ＦＣの運転を制御できるように構成されている。具体的には、運転制御装置５は、燃料電池ＦＣの特性についての情報を受け付けて記憶するための記憶手段としてのメモリ５ａと、そのメモリ５ａに記憶した燃料電池ＦＣの特性についての情報に応じて燃料電池ＦＣの運転を制御する制御手段としての制御部５ｂとを備える。
【００３４】
上述した燃料電池ＦＣの特性についての情報は、燃料電池ＦＣと運転制御装置５とが通信可能に接続されたときに燃料電池ＦＣから運転制御装置５へ自動的に転送されることでメモリ５ａに記憶されるか、或いは、燃料電池ＦＣと運転制御装置５とが通信可能に接続されたときに燃料電池ＦＣ又は運転制御装置５に設けられている入力装置（図示せず）を設置者が操作することで燃料電池ＦＣから運転制御装置５へ転送されてメモリ５ａに記憶される。
以下に説明する実施形態において、燃料電池ＦＣの特性についての情報とは、後述するように、燃料電池ＦＣを運転停止状態で維持し続けることが許容できる許容停止期間を表す燃料電池ＦＣに固有の時間指標情報である。
【００３５】
燃料電池ＦＣの電力の出力側には、系統連系用のインバータ６が設けられる。インバータ６は、燃料電池ＦＣの発電電力を商用電源７から受電する受電電力と同じ電圧及び同じ周波数にする。また、インバータ６は、発電電力供給ライン１０を介して受電電力供給ライン８に電気的に接続され、燃料電池ＦＣからの発電電力がインバータ６及び発電電力供給ライン１０を介して電力負荷装置９に供給される。テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電力負荷装置９に電力を供給する受電電力供給ライン８は商用電源７に接続される。
【００３６】
受電電力供給ライン８には、電力負荷装置９の負荷電力を計測する電力負荷計測手段１１が設けられる。この電力負荷計測手段１１は、受電電力供給ライン８を通して流れる電流に逆潮流が発生するか否かをも検出する。そして、逆潮流が生じないように、インバータ６により燃料電池ＦＣから受電電力供給ライン８に供給される電力が制御され、燃料電池ＦＣの発電電力の余剰電力は、その余剰電力を熱に代えて回収する電気ヒータ１２に供給される。
【００３７】
電気ヒータ１２は、複数の抵抗加熱器から構成され、冷却水循環ポンプ１５の作動により冷却水循環路１３を通流する燃料電池ＦＣの冷却水を加熱する。電気ヒータ１２のＯＮ／ＯＦＦは、インバータ６の出力側に接続された作動スイッチ１４により切り換えられる。また、作動スイッチ１４は、燃料電池ＦＣの余剰電力の大きさが大きくなるほど、電気ヒータ１２の消費電力が大きくなるように切り換えられる。
【００３８】
以下に、燃料電池システムの構成、燃料電池ＦＣの停止移行工程、燃料電池ＦＣの停止状態維持工程、貯湯ユニットの構成、及び、運転制御装置による燃料電池の運転制御について順に説明する。
【００３９】
〔燃料電池システムの構成〕
図２に示すように、燃料電池システム５０は、燃料電池ＦＣと、その燃料電池ＦＣの燃料となる水素を主成分とする燃料ガスを生成する燃料ガス生成装置５１とを備える。燃料ガス生成装置５１は、メタンなどの炭化水素を含む原燃料ガスを改質器５１ａにおいて水蒸気改質して、水素を主成分とする燃料ガスを生成する。燃料ガス生成装置５１は、図２に示している改質器５１ａの他にも、原料ガス中に含まれる硫黄化合物を除去するための脱硫器、水蒸気発生器、水蒸気改質により得られるガス中に含まれる一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器などを備えるが、それらの説明は省略する。
【００４０】
燃料電池ＦＣは、発電を行うセル５２を備える。セル５２は、水素を含む燃料ガスが供給されるアノード５２ａと酸化剤ガスが供給されるカソード５２ｂとの間に電解質５２ｃを設けて構成される。アノード５２ａへのガス供給路５３には燃料ガス生成装置５１が接続されている。燃料ガス生成装置５１で生成された燃料ガスは、ガス供給路５３を介して燃料電池ＦＣに供給される。
【００４１】
アノード５２ａへのガス供給路５３の途中には、燃料ガス用貯留水タンク５４ａを有する燃料ガス用加湿器５４が設けられる。この燃料ガス用加湿器５４は、燃料ガスが燃料ガス生成装置５１からガス供給路５３を通って燃料ガス用貯留水タンク５４ａに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に燃料ガスを貯留水に接触させて加湿する。燃料ガス用貯留水タンク５４ａの内部の貯留水表面上の空間はアノード５２ａと繋がっている。燃料ガス生成装置５１からアノード５２ａへのガス供給路５３の途中には、ガス供給路５３におけるガスの流通を遮断又は許容する弁Ｖ２が設けられている。
アノード５２ａにおいて発電反応に用いられたガスは、ガス排出路５７を介して燃料電池ＦＣの外部に排出される。排出されたガスは、熱交換器（図示せず）において排熱回収された後、バーナ（図示せず）で燃焼するなどの排気処理に提供される。ガス排出路５７の途中には、ガス排出路５７におけるガスの流通を遮断又は許容する弁Ｖ３が設けられている。
【００４２】
カソード５２ｂには、酸化剤ガスとしての空気がブロア５９によってガス供給路５５を介して供給される。ガス供給路５５の途中には、酸化剤ガス用貯留水タンク５６ａを有する酸化剤ガス用加湿器５６が設けられる。この酸化剤ガス用加湿器５６は、ブロア５９から供給される空気がガス供給路５５を通って酸化剤ガス用貯留水タンク５６ａに貯えられている貯留水の中に供給されて貯留水の表面に出てくる間に酸化剤ガスを貯留水に接触させて加湿する。酸化剤ガス用貯留水タンク５６ａの内部の貯留水表面上の空間はカソード５２ｂと繋がっている。
カソード５２ｂにおいて発電反応に用いられたガスは、ガス排出路５８を介して燃料電池ＦＣの外部に排出される。排出されたガスは、熱交換器（図示せず）で排熱回収される。排出されたガスは、元々は周囲に存在する空気であるので、特別な排気処理は不要である。
【００４３】
加えて、燃料電池ＦＣは、水量調節器６０を有する。水量調節器６０は、燃料ガス用貯留水タンク５４ａと酸化剤ガス用貯留水タンク５６ａとに供給される貯留水を蓄える水位調節用タンク６２と、燃料ガス用貯留水タンク５４ａと酸化剤ガス用貯留水タンク５６ａとにおける貯留水の水位を調節する水位制御部６１とを備える。水位調節用タンク６２と燃料ガス用貯留水タンク５４ａとの間は流路６３によって接続され、水位調節用タンク６２と酸化剤ガス用貯留水タンク５６ａとの間は流路６４によって接続される。
【００４４】
燃料ガス用貯留水タンク５４ａの内部側壁には、貯留水が最高水位以上になっているか否かを検出可能なレベルセンサ５４ｂと、貯留水が最低水位を下回っているか否かを検出可能なレベルセンサ５４ｃとが設けられている。同様に、酸化剤ガス用貯留水タンク５６ａの内部側壁には、貯留水が最高水位以上になっているか否かを検出可能なレベルセンサ５６ｂと、貯留水が最低水位を下回っているか否かを検出可能なレベルセンサ５６ｃとが設けられている。そして、水量調節器６０の水位制御部６１は、燃料電池ＦＣの発電中、燃料ガス用貯留水タンク５４ａと酸化剤ガス用貯留水タンク５６ａとにおける貯留水の水位が上述した最高水位と最低水位との間にあるように調節している。
【００４５】
〔燃料電池ＦＣの停止移行工程〕
燃料電池ＦＣの運転を停止する停止移行工程は、インバータ６と燃料電池ＦＣのセル５２との電気的な接続を解除して、燃料電池ＦＣでの発電により得られた電力の出力を停止する工程である。そのため、燃料電池ＦＣでの発電により得られた電力の出力を停止する前に、燃料電池ＦＣへの原料ガスの供給量及び酸化剤ガス（空気）の供給量を減少させる。その結果、改質器５１ａの内部で生成されるガスの量が減少し、改質器５１ａの圧力も低下する。また、燃料電池ＦＣの温度（即ち、アノード５２ａ及びカソード５２ｂの温度）も徐々に低下する。
【００４６】
その後、ブロア５９が停止されてカソード５２ｂへの空気の供給が停止される。このとき、原料ガスは燃料ガス生成装置５１に供給されており、燃料ガス生成装置５１からアノード５２ａへの燃料ガスの供給は継続されている。よって、セル５２では燃料ガスの供給量に比べて空気の供給量が非常に少ない状態になり、セル電圧が急激に減少する。セル電圧は、電圧センサ３４によって検出できる。つまり、ここでは、カソード５２ｂへの空気の供給を停止した状態でカソード５２ｂに残留している空気（酸素）とアノード５２ａに残留している燃料ガス（水素）とが反応する。そして、インバータ６と燃料電池ＦＣのセル５２との電気的な接続を解除して、燃料電池ＦＣでの発電により得られた電力の出力を停止する。
【００４７】
〔燃料電池ＦＣの停止状態維持工程〕
燃料電池ＦＣの停止状態を維持する停止状態維持工程では、設定タイミングでアノード５２ａへ水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給処理を、カソード５２ｂへのガスの供給を停止した状態で実施する。水素含有ガス供給処理は、燃料ガス生成装置５１とアノード５２ａとの間のガスの流通が許容された状態で、燃料ガス生成装置５１の内部のアノード５２ａへ通じるガス流通系統の所定部位を閉止し且つアノード５２ａからのガス排出路５７を閉止するアノード隔離処理を実施している間の設定タイミングで実施する。具体的には、停止状態維持工程において、弁Ｖ２を開放して燃料ガス生成装置５１とアノード５２ａとの間のガスの流通を許容した状態で、弁Ｖ１及び弁Ｖ３を閉止して燃料ガス生成装置５１からアノード５２ａのガス排出路５７までを併せて閉止するアノード隔離処理を実施する。そして、このアノード隔離処理を継続して実施している間、設定タイミングになると、弁Ｖ１を開放して原料ガスを燃料ガス生成装置５１に流入させる。つまり、弁Ｖ１と弁Ｖ３とを閉止したアノード隔離処理を継続して実施している間の設定タイミングで、弁Ｖ１を開放することにより（即ち、アノード隔離処理を実施しているアノードの隔離状態を弁Ｖ１を開放して一時的に解除することにより）水素含有ガス供給処理を実施して、その後、アノードの隔離状態を再び設定するべくアノード隔離処理を実施する。燃料ガス生成装置５１からアノード５２ａへガスを流入させることで、アノード５２ａの上流側へ残留していた水素含有ガスがアノード５２ａへ供給される水素含有ガス供給処理が実施される。
【００４８】
以上のようにして、アノード５２ａの圧力を水素含有ガスで保つことができるので、アノード５２ａへの外部からの空気の侵入を抑制でき、及び、アノード５２ａへのカソード５２ｂからの酸素の侵入があったとしても、侵入した酸素がアノード５２ａに供給した水素含有ガスと反応して消費されるため、その酸素によってアノード５２ａが酸化されることを抑制できる。
【００４９】
水素含有ガス供給処理を所定期間実施した後、水素含有ガス供給処理を停止する。例えば、停止状態維持工程を開始してからの時間が所定時間に達したとき、又は、アノード５２ａの温度が所定温度（例えば、外気温度＋５℃など）にまで低下したとき、水素含有ガス供給処理を所定期間実施したと判定する。そして、水素含有ガス供給処理を停止した後、燃料ガス生成装置５１とアノード５２ａとの間のガスの流通が許容された状態（弁Ｖ２を開放した状態）で、燃料ガス生成装置５１の内部のアノード５２ａへ通じるガス流通系統の所定部位を閉止し（弁Ｖ１を閉止し）且つアノード５２ａからのガス排出路５７を閉止する（弁Ｖ３を閉止する）形態で燃料電池ＦＣを保管する。
【００５０】
以上のように、アノード５２ａへ水素含有ガスを供給してアノード５２ａの圧力を高めることで、外部（例えば、カソード５２ｂなど）からアノード５２ａへガス（例えば、酸素など）が侵入しに難くなる。よって、アノード５２ａの酸化が抑制されるので、アノード５２ａの劣化を抑制できる。
【００５１】
〔貯湯ユニットの構成〕
貯湯ユニット４は、温度成層を形成する状態で湯水を貯湯する貯湯槽２、湯水循環路１６を通して貯湯槽２内の湯水を循環させる湯水循環ポンプ１７、熱源用循環路２０を通して熱源用湯水を循環させる熱源用循環ポンプ２１、熱媒循環路２２を通して熱媒を熱消費端末３Ｂに循環供給させる熱媒循環ポンプ２３、湯水循環路１６を通流する湯水を加熱させる貯湯用熱交換器２４、熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱させる熱源用熱交換器２５、熱媒循環路２２を通流する熱媒を加熱させる熱媒加熱用熱交換器２６、貯湯槽２から取り出されて給湯路２７を通流する湯水及び熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱させる補助加熱器２８などを備えて構成されている。
【００５２】
湯水循環路１６は、貯湯槽２の底部と頂部とに接続されて、湯水循環ポンプ１７により、貯湯槽２の底部から取り出した湯水を貯湯槽２の頂部に戻す形態で貯湯槽２の湯水を、途中に設けられた貯湯用熱交換器２４を通して循環させる。湯水循環路１６を通して循環される湯水を貯湯用熱交換器２４にて加熱することにより、貯湯槽２に温度成層を形成する状態で湯水が貯湯される。湯水循環路１６はその一部が並列になるように分岐接続され、その接続箇所には三方弁１８が設けられる。分岐された一方側の流路には、ラジエータ１９が設けられる。そして、三方弁１８を切り換えることにより、貯湯槽２の下部から取り出した湯水がラジエータ１９を通過するように循環させる状態と、貯湯槽２の下部から取り出した湯水がラジエータ１９をバイパスするように循環させる状態とに切り換えられる。
【００５３】
給湯路２７は、湯水循環路１６における貯湯用熱交換器２４よりも下流側の箇所を介して貯湯槽２に接続される。よって、貯湯槽２内の湯水は、給湯路２７を通して浴槽、給湯栓、シャワー等の給湯部３Ａに給湯される。貯湯槽２の底部には給水路２９が接続され、貯湯槽２内の湯水が給湯路２７を通して供給されるのに伴って、貯湯槽２に給水路２９を介して給水される。
【００５４】
熱源用循環路２０は、給湯路２７の一部を共用する状態で循環経路を形成するように設けられる。熱源用循環路２０の途中には、熱源用湯水の通流を断続させる熱源用断続弁４０が設けられる。
【００５５】
補助加熱器２８は、給湯路２７における熱源用循環路２０との共用部分に設けられた補助加熱用熱交換器２８ａ、その補助加熱用熱交換器２８ａを加熱するバーナ２８ｂ、そのバーナ２８ｂに燃焼用空気を供給するファン２８ｃ、補助加熱器２８の運転を制御する燃焼制御部（図示せず）等を備えて構成される。この燃焼制御部は、補助加熱用熱交換器２８ａに供給される湯水を目標出湯温度に加熱して出湯すべく、バーナ２８ｂへのガス燃料の供給量を調節する。
【００５６】
冷却水循環路１３は、貯湯用熱交換器２４側と熱源用熱交換器２５側とに分岐される。その分岐箇所には、貯湯用熱交換器２４側に通流させる冷却水の流量と熱源用熱交換器２５側に通流させる冷却水の流量との割合を調整する分流弁３０が設けられる。分流弁３０は、冷却水循環路１３の冷却水の全量を貯湯用熱交換器２４側に通流させることができ、冷却水循環路１３の冷却水の全量を熱源用熱交換器２５側に通流させることもできる。
【００５７】
貯湯用熱交換器２４は、燃料電池ＦＣの発生熱を回収した冷却水循環路１３の冷却水を通流させることにより、湯水循環路１６を通流する湯水を加熱させる。熱源用熱交換器２５は、燃料電池ＦＣの発生熱を回収した冷却水循環路１３の冷却水を通流させることにより、熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱させる。熱媒加熱用熱交換器２６は、熱源用熱交換器２５や補助加熱器２８にて加熱された熱源用湯水を通流させることにより、熱媒循環路２２を通流する熱媒を加熱させる。熱消費端末３Ｂは、床暖房装置や浴室暖房装置などの暖房端末にて構成されている。
【００５８】
給湯路２７には、給湯部３Ａに湯水を給湯するときの給湯熱負荷を計測する給湯熱負荷計測手段３１が設けられ、及び、熱消費端末３Ｂでの端末熱負荷を計測する端末熱負荷計測手段３２も設けられている。尚、図示は省略するが、これら給湯熱負荷計測手段３１及び端末熱負荷計測手段３２は、通流する湯水や熱媒の温度を検出する温度センサと、湯水や熱媒の流量を検出する流量センサとを備えて構成され、温度センサの検出温度と流量センサの検出流量とに基づいて熱負荷を検出するように構成されている。
【００５９】
湯水循環路１６における貯湯用熱交換器２４よりも下流側の箇所に、貯湯用熱交換器２４にて加熱されて貯湯槽２に供給される湯水の温度を検出する貯湯温度センサＳｈが設けられている。
貯湯槽２には、その貯湯熱量の検出用として、貯湯槽２の上層部の上端位置の湯水の温度を検出する上端温度センサＳ１、貯湯槽２の上層部と中層部との境界位置の湯水の温度を検出する中間上位温度センサＳ２、貯湯槽２の中層部と下層部との境界位置の湯水の温度を検出する中間下位温度センサＳ３、及び、貯湯槽２の下層部の下端位置の湯水の温度を検出する下端温度センサＳ４が設けられ、更に、給水路２９には、貯湯槽２に供給される水の給水温度を検出する給水温度センサＳｉが設けられている。
【００６０】
次に、運転制御部５による貯湯槽２の貯湯熱量の演算方法について説明する。
上端温度センサＳ１、中間上位温度センサＳ２、中間下位温度センサＳ３、下端温度センサＳ４夫々にて検出される貯湯槽２の湯水の温度を、夫々、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４とし、給水温度センサＳｉにて検出される給水温度をＴｉとし、上層部、中層部、下層部夫々の容量をＶとする。
上層部における重み係数をＡ１とし、中層部における重み係数をＡ２とし、下層部における重み係数をＡ３とし、エネルギ量の単位をワットとカロリー間で変換するための係数をα（例えば「８６０」に設定される）とすると、貯湯熱量（Ｗ）は、下記の（式１）にて演算することができる。
【００６１】
貯湯熱量＝｛（Ａ１×Ｔ１＋（１−Ａ１）×Ｔ２−Ｔｉ）×Ｖ
＋（Ａ２×Ｔ２＋（１−Ａ２）×Ｔ３−Ｔｉ）×Ｖ
＋（Ａ３×Ｔ３＋（１−Ａ３）×Ｔ４−Ｔｉ）×Ｖ｝÷α・・・・・（式１）
【００６２】
重み係数Ａ１、Ａ２、Ａ３は、貯湯槽２の各層における過去の温度分布データを考慮した経験値である。ここで、Ａ１、Ａ２、Ａ３としては、例えば、Ａ１＝Ａ２＝０．２、Ａ３＝０．５である。Ａ１＝Ａ２＝０．２とは、上層部においては温度Ｔ２の影響が温度Ｔ１の影響よりも大きいことを示す。これは、上層部の８割の部分は温度Ｔ２に近く、２割の部分は温度Ｔ１に近いことを示す。これは、中層部においても同様である。下層部においては、温度Ｔ３とＴ４の影響が同じであることを示す。
【００６３】
運転制御装置５は、燃料電池ＦＣの運転中には冷却水循環ポンプ１５を作動させる状態で、燃料電池ＦＣの運転を制御し、並びに、湯水循環ポンプ１７、熱源用循環ポンプ２１、熱媒循環ポンプ２３、分流弁３０及び熱源用断続弁４０夫々の作動を制御することによって、貯湯槽２内に湯水を貯湯する貯湯運転や、熱消費端末３Ｂに熱媒を供給する熱媒供給運転を行う。
【００６４】
運転制御装置５は、熱消費端末３Ｂ用の端末用リモコン（図示せず）から運転の指令がされない状態では貯湯運転を行う。運転制御装置５は、その貯湯運転では、分流弁３０を冷却水の全量を貯湯用熱交換器２４側に通流させる状態に切り換え且つ熱源用断続弁４０を閉弁した状態で、貯湯温度センサＳｈの検出情報に基づいて、貯湯槽２に供給される湯水の温度が予め設定された目標貯湯温度（例えば６０°Ｃ）になるように湯水循環量を調節すべく、湯水循環ポンプ１７の作動を制御する。そして、この貯湯運転により、目標貯湯温度の湯が貯湯槽２に貯湯される。
【００６５】
運転制御装置５は、端末用リモコンから運転が指令されると、熱媒供給運転を行う。運転制御装置５は、その熱媒供給運転では、熱源用断続弁４０を開弁し、熱源用循環ポンプ２１を予め設定された設定回転速度で作動させる状態で、熱消費端末３Ｂでの端末熱負荷に応じた量の冷却水を熱源用熱交換器２５に通流させるように分流弁３０を制御する。運転制御装置５は、熱媒供給運転を行う状態で、分流弁３０が貯湯用熱交換器２４側にも冷却水を通流させる状態に制御するときは、前述のように湯水循環ポンプ１７の作動を制御して、熱媒供給運転に並行して貯湯運転を実行する。
運転制御装置５は、熱媒供給運転の実行中に端末用リモコンから運転の停止が指令されると、分流弁３０を冷却水の全量を貯湯用熱交換器２４側に通流させる状態に切り換え、熱源用断続弁４０を閉弁し、熱源用循環ポンプ２１を停止させて、湯水循環ポンプ１７を作動させることにより、熱媒供給運転から貯湯運転に切り換える。
【００６６】
そして、給湯路２７を通して貯湯槽２の湯水が給湯部３Ａに給湯されるとき、及び、熱媒供給運転の実行中は、補助加熱器２８の燃焼制御部は、補助加熱用熱交換器２８ａに供給される湯水の温度が目標出湯温度よりも低いと、補助加熱用熱交換器２８ａに供給される湯水を目標出湯温度に加熱して出湯すべく、バーナ２８ｂへのガス燃料の供給量を調節する。
【００６７】
更に、運転制御装置５は、貯湯運転の実行中に、下端温度センサＳ４の検出温度が予め設定した放熱作動用設定温度以上になると、貯湯槽２の底部にまで貯湯されて、貯湯槽２の貯湯量が満杯になった判定する。そして、運転制御装置５は、貯湯槽２の下部から取り出した湯水がラジエータ１９を通過するように循環させる状態に三方弁１８を切り換えると共にラジエータ１９を作動させ、貯湯槽２の下部から取り出した湯水をラジエータ１９にて放熱させたのち、貯湯用熱交換器２４を通過させて加熱して、貯湯槽２に供給する。
【００６８】
＜第１実施形態＞
以下に、第１実施形態の運転制御装置による燃料電池の運転制御について説明する。
本実施形態の運転制御装置５は、燃料電池ＦＣのセル５２の劣化を回避しつつ、燃料電池を省エネルギ性、経済性、環境性などの観点から好ましい態様で燃料電池ＦＣを連続運転又は断続運転させるように燃料電池ＦＣの運転制御を行う。
【００６９】
先ず、燃料電池ＦＣのセル５２の劣化の問題について以下に説明する。
燃料電池ＦＣには、運転停止中にカソード５２ｂの近傍での酸素濃度が上昇し易い構造の燃料電池や、運転停止中にカソード５２ｂの近傍での酸素濃度が上昇し難い構造の燃料電池などがある。運転停止中にカソード５２ｂでの酸素濃度が高くなると、カソード５２ｂの近傍の酸素が電解質５２ｃを介してアノード５２ａへと侵入して、アノード５２ａが酸化（劣化）する可能性がある。
前者の燃料電池は、例えば、カソード５２ｂにつながるガス供給路５５の気相容積が大きい（本実施形態の場合は、酸化剤ガス用貯留水タンク５６ａの内部の貯留水表面上からカソード５２ｂまでの間の気相容積が大きい）構造の燃料電池である。このような構造の燃料電池では、燃料電池の運転を停止してカソード５２ｂへの酸化剤ガスの供給を停止しても、その後、カソード５２ｂ近傍での酸素濃度が上昇し易い。具体的には、ガス供給路５５中に残留している酸素量がその気相容積の大きさに応じて多くなっているため、運転停止直後にカソード５２ｂ近傍での酸素濃度が低くなっていても、その後、ガス供給路５５側からの酸素の拡散やガス排出路５８からの空気の逆流によってカソード５２ｂ近傍での酸素濃度の上昇が比較的起こり易くなる。
これに対し、後者の燃料電池は、例えば、カソード５２ｂにつながるガス供給路５５の気相容積が小さい構造であったり、ガス排出路５８に空気逆流防止のための弁などを設けた構造の燃料電池である。このような構造の燃料電池では、燃料電池の運転を停止してカソード５２ｂへの酸素の供給を停止すると、その後は、カソード５２ｂ近傍での酸素濃度が上昇し難い。具体的には、ガス供給路５５中に残留している酸素量がその気相容積に応じて少なくなっているため、ガス供給路５５側からカソード５２ｂ近傍への酸素の拡散が発生したとしても、カソード５２ｂ近傍での酸素濃度の上昇の程度は低くなる。
【００７０】
尚、運転停止中にカソード５２ｂ近傍に酸素が存在していても、アノード５２ａの近傍に水素含有ガスが満たされた状態であれば、カソード５２ｂの近傍の酸素は電解質５２ｃを介してアノード５２ａへと侵入せず、又は、逆にアノード５２ａの近傍の水素が電解質５２ｃを通ってカソード５２ｂへ侵入するため、アノード５２ａの酸化（劣化）は抑制される。或いは、カソード５２ｂの近傍の酸素が電解質５２ｃを介してアノード５２ａへと侵入しても、アノード５２ａの近傍に存在する水素と反応して消費されるため、アノード５２ａの酸化（劣化）は抑制される。例えば、燃料電池ＦＣの燃料ガスとして用いられる水素を生成するための燃料ガス生成装置５１が燃料電池ＦＣに接続されている場合、運転停止中に燃料ガス生成装置５１から燃料電池ＦＣのアノード５２ａまでの間を一体で封止すれば、その封止された空間には水素が多く存在しているので長期間にわたってアノード５２ａ近傍に水素が残留している状態を維持できる。その結果、アノード５２ａの酸化が防止される。
【００７１】
但し、燃料電池ＦＣを上述したような断続運転する場合、燃料電池ＦＣが長期間にわたって停止されると、燃料ガス生成装置５１から燃料電池ＦＣのアノード５２ａまでの間に残留している水素が、カソード５２ｂ側へと侵入することで又はアノード５２ａ側へ侵入してきた酸素を消費するのに用いられることで徐々に減少してくる。従って、運転停止中にカソード５２ｂ近傍での酸素濃度が上昇し易い構造の燃料電池であれば、次第にカソード５２ｂ近傍での酸素濃度を充分に低下させることができなくなって、カソード５２ｂからアノード５２ａへ酸素が侵入することによるアノード５２ａの酸化（劣化）が発生し得る。
【００７２】
尚、燃料電池ＦＣが長期間にわたって停止されないような運転制御を実施する運転制御装置５であれば、即ち、燃料電池ＦＣの断続運転を行う場合に運転停止状態が連続する期間を短くする制御を行う運転制御装置５であれば、上述したような問題は生じない。
しかし、運転制御装置５は、様々な燃料電池に対して用いられる汎用の装置であるため、燃料電池が長期間にわたって停止されないような運転制御をあらゆる燃料電池に対して一律に実施するのは問題である。例えば、上述したような運転停止中にカソード５２ｂ近傍での酸素濃度が上昇し難い構造の燃料電池であれば、カソード５２ｂ近傍での酸素濃度が長期間にわたって充分に低下した状態を維持できるため、省エネルギ性、経済性、環境性などを考慮して運転停止状態が長く連続するような断続運転も選択されるべきである。ところが、燃料電池の運転停止状態を短く制限するような運転制御をあらゆる燃料電池に対して一律に実施すると、運転停止中にカソード５２ｂの近傍での酸素濃度が上昇し難い構造の燃料電池については、運転停止状態が必要以上に短く制限されるために省エネルギ性、経済性、環境性などが悪化してしまう可能性がある。
【００７３】
そこで、本実施形態では、運転制御装置５が、様々な構造の燃料電池を、セル５２の劣化を回避しつつ、省エネルギ性、経済性、環境性などの観点から好ましい態様で運転制御するために、燃料電池の特性についての情報に応じた運転制御を行う。
ここで、セル５２の劣化を回避できるか否かは、燃料電池を運転制御装置５がどのような形態で運転するのかによる。例えば、運転停止中にカソード５２ｂの近傍での酸素濃度が上昇し易い構造の燃料電池の場合、燃料電池の運転を停止してから長い時間が経過すると、燃料ガス生成装置５１から燃料電池ＦＣのアノード５２ａまでの間に残留している水素がカソード５２ｂ側へと侵入することで又はアノード５２ａ側へ侵入してきた酸素を消費するのに用いられることで徐々に減少してくると共にカソード５２ｂの近傍での酸素量が多くなるので、カソード５２ｂからアノード５２ａへ酸素が侵入し易くなる。つまり、セル５２の劣化を回避するという目的を達成するためには、運転停止中にカソード５２ｂの近傍での酸素濃度が上昇し易い構造の燃料電池の場合、燃料電池の連続する運転停止期間は短い方が好ましい。
これに対し、運転停止中にカソード５２ｂの近傍での酸素濃度が上昇し難い構造の燃料電池の場合、燃料電池の運転を停止してから長い時間が経過してもカソード５２ｂの近傍での酸素量が少ないので、カソード５２ｂからアノード５２ａへ酸素が侵入し難くなる。つまり、セル５２の劣化を回避するという目的を達成するためには、運転停止中にカソード５２ｂの近傍での酸素濃度が上昇し難い構造の燃料電池の場合、燃料電池ＦＣの連続する運転停止期間の長短は大きな問題とはならない。
【００７４】
本実施形態では、燃料電池ＦＣを設置するとき、運転制御装置５は、その燃料電池ＦＣがどのような特性を有するのかを示す情報を取得して、記憶手段としてのメモリ５ａに記憶する。
具体的には、運転制御装置は、燃料電池ＦＣと共に設置されるとき、燃料電池ＦＣを運転停止状態で維持し続けることが許容できる許容停止期間を表す燃料電池ＦＣに固有の時間指標情報を取得してメモリ５ａに記憶する。この許容停止期間は、運転停止中における燃料電池ＦＣのカソード５２ｂ近傍での酸素濃度が上昇し易いほど短く定められる関係で設定される。そして、運転制御装置５の制御部５ｂは、取得してメモリ５ａに記憶した時間指標情報に応じて、上記許容停止期間より長い期間連続して運転停止される長期間停止状態の出現頻度が少なくなるように燃料電池ＦＣの運転を制御する。本実施形態では、運転制御装置５の制御部５ｂは、後述する燃料電池ＦＣの運転形態判定対象期間を上記許容停止期間以下の長さに設定する。
上記時間指標情報としての許容停止期間は、燃料電池ＦＣの装置構成などによって変化し得るが、例えば３６時間などの時間を特定する形態の情報である。本実施形態において、許容停止期間は、予め実験結果により得られる、カソード５２ｂの近傍の酸素濃度が設定レベル以上になるまでの期間を元に決定する。
【００７５】
このような設定により、運転形態判定対象期間の全てで燃料電池ＦＣの運転が停止されても、１つの運転形態判定対象期間内において連続して発生する運転停止期間は上記許容停止期間以下となる。尚、連続する２つの運転形態判定対象期間に跨って燃料電池ＦＣが許容停止期間以上の長さ連続して停止される可能性はある。しかし、断続運転形態が選択されても少なくとも１つの運転形態判定対象期間内では許容停止期間より長い期間連続して運転停止させる長期間停止状態は出現しない（或いは、待機形態が選択されても少なくとも１つの運転形態判定対象期間内では許容停止期間より長い期間連続して運転停止させる長期間停止状態は出現しない）。その結果、長期間停止状態の出現頻度を少なくできるので、カソードからアノードへ酸素が侵入する可能性を低く、即ち、アノードの酸化（劣化）を抑制できる。
【００７６】
そして、運転制御装置５は、上記許容停止期間以下の長さに設定された燃料電池ＦＣの運転形態判定対象期間の開始時点において、時系列的な予測電力負荷、時系列的な予測熱負荷、燃料電池ＦＣの運転による消費エネルギ（以下、運転時消費エネルギと記載する場合がある）、燃料電池ＦＣを起動するときの起動時消費エネルギ、及び、燃料電池ＦＣを停止するときの停止時消費エネルギと待機時消費電力とに基づいて、運転形態判定対象期間の全時間帯において燃料電池ＦＣを連続運転すると仮定したときに導出される運転メリットを連続運転メリットとして決定し、並びに、運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯とし及び残部の時間帯を非運転時間帯として燃料電池ＦＣを断続運転すると仮定して上記運転時間帯及び上記非運転時間帯の組み合わせを変えながら運転メリットを導出したときに最も大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定する運転メリット演算処理を実行する。加えて、運転制御装置５は、運転メリット演算処理において、運転形態判定対象期間の全時間帯において燃料電池ＦＣを停止させて運転を待機させると仮定したときの運転メリットを待機メリットとして決定できる。尚、本実施形態では、最も大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定しているが、最も大きい運転メリットを断続運転メリットとして決定することに限定されない。例えば、２番目に大きい又は３番目に大きい運転メリットなどを断続運転メリットとして決定するように改変してもよい。
【００７７】
そして、運転制御装置５は、運転メリット演算処理にて決定した連続運転メリット及び断続運転メリットに基づいて、選択条件により、燃料電池ＦＣの運転モード（運転形態に相当する）を連続運転モード（連続運転形態に相当する）及び断続運転モード（断続運転形態に相当する）のいずれかに定める運転モード設定処理を実行する。本実施形態では、選択条件が、燃料電池ＦＣの運転モードを連続運転メリット及び断続運転メリットのうちの運転メリットが高い方に対応する運転モードに定める条件に設定されている。運転制御装置５は、その運転モード設定処理にて定めた運転モードにて燃料電池ＦＣを運転する。また、運転制御装置５は、運転モード設定処理において上記待機メリットを考慮する場合、後述するように待機メリット並びに連続運転メリット及び断続運転メリットに基づいて、燃料電池ＦＣの運転形態を待機モード（待機形態に相当する）、連続運転モード及び断続運転モードのいずれかに定めることができる。
【００７８】
起動時消費エネルギは、燃料ガス生成装置５１を構成する改質器５１ａ及び一酸化炭素除去器（図示せず）等を夫々における処理が可能なように設定された温度にウオームアップするのに要するエネルギを含む。停止時消費エネルギは、燃料電池ＦＣを停止させる際に燃料ガス生成装置５１のガス通流経路を水素を含有するガスで封止する際に要するエネルギ、具体的には、ファン、ポンプ、バルブ等を駆動するエネルギを含む。
【００７９】
以下の説明では、運転周期が１日に設定され、運転形態判定対象期間が、連続する２回の運転周期にて構成され、及び、運転周期が複数の単位時間にて構成され、その単位時間が１時間に設定されている。また、運転メリットは、燃料電池ＦＣを運転することによるエネルギ削減量とする。尚、運転形態判定対象期間は、上述したように上記許容停止期間以下の長さに設定されたものである。
【００８０】
そして、本実施形態では、制御部５ｂが、運転メリット演算処理において、燃料電池ＦＣを連続運転すると仮定したときの連続運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池ＦＣが運転中であるか否かに拘わらず、起動時消費エネルギを消費しないとする形態で求めるように構成され、且つ、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池ＦＣが運転中であるか否かに拘わらず、起動時消費エネルギを消費するものとして求める形態で、最も運転メリットが大きくなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットを求める。
【００８１】
また、制御部５ｂが、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の夫々に区分けして、予測電力負荷及び予測熱負荷を管理するように構成され、且つ、燃料電池ＦＣを連続運転すると仮定したときの連続運転メリットを、停止時消費エネルギを消費しないとする形態で、複数の運転周期のうちの最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めるように構成され、且つ、最初の運転周期内に運転時間帯を１つ設定する形態で、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリット、及び、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに複数の運転周期のうちの最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように最初の運転周期内に定めた運転時間帯についての運転メリットのうちの高い方の運転メリットを、最も運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットとして求める。
【００８２】
更に、制御部５ｂが、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池ＦＣの運転形態を断続運転モードに定めたときは、その断続運転モードの運転時間帯を設定する運転時間帯設定処理を実行するように構成され、その運転時間帯設定処理においては、断続運転モードの運転時間帯を最初の運転周期内に１つ設定するように構成され、且つ、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池ＦＣが運転中であるときには起動時消費エネルギを消費しないとしかつ燃料電池ＦＣが停止中であるときには起動時消費エネルギを消費するものとして求める形態で、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高い運転時間帯、及び、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに複数の運転周期のうちの最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高い運転時間帯のうち、運転メリットが高い方の運転時間帯を断続運転モードの運転時間帯として設定する。
【００８３】
つまり、断続運転モードの運転時間帯は、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期のうちの最初の運転周期内に１つ設定されることから、断続運転モードでは、運転形態判定対象期間の間に燃料電池ＦＣが１回停止されることになるので、断続運転メリットは、停止時消費エネルギを消費するとする形態で求められることになる。
【００８４】
尚、断続運転モードにおいて、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように最初の運転周期内に運転時間帯を定めるモードを、１日毎断続運転モードと記載し、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷並びに複数の運転周期のうちの最初の運転周期に後続する運転周期の予測熱負荷に基づいて求めた運転メリットが最も高くなるように最初の運転周期内に運転時間帯を定めるモードを、２日毎断続運転モードと記載する場合がある。
【００８５】
更に、運転制御装置５は、運転周期の開始時点毎に、複数の運転周期にて構成される運転形態判定対象期間を更新して、運転周期の開始時点毎に、運転モード設定処理を実行するように構成されている。
【００８６】
更に、運転制御装置５は、運転形態判定対象期間の全時間帯において燃料電池ＦＣを停止させて運転を待機させると仮定したときの待機メリットを管理して、その管理している待機メリット並びに連続運転メリット及び断続運転メリットに基づいて、燃料電池ＦＣの運転形態を待機モード（待機形態に相当する）、連続運転モード及び断続運転モードのいずれかに定めるように構成されている。
【００８７】
〔運転モード設定処理〕
以下に、運転制御装置５の制御部５ｂが行う運転モード設定処理の詳細について説明する。
先ず、時系列的な過去電力負荷データ及び時系列的な過去熱負荷データを管理して、その管理データに基づいて、時系列的な予測電力負荷データ及び時系列的な予測熱負荷データを求めるデータ管理処理について説明する。本実施形態において、熱負荷は、給湯部３Ａに湯水を給湯するときの給湯熱負荷と、熱消費端末３Ｂでの端末熱負荷とを合わせたものとして求められる。
制御部５ｂは、実電力負荷データ、実給湯熱負荷データ及び実端末熱負荷データを運転周期及び単位時間に対応付けて不揮発性のメモリ５ａに記憶する。それにより、制御部５ｂは、過去の時系列的な電力負荷データ及び過去の時系列的な熱負荷データを、設定期間（例えば、運転日前の４週間）にわたって、運転周期毎に単位時間毎に対応付けて管理し、及び、過去の時系列的な電力負荷データ及び熱負荷データの管理データに基づいて、予測電力負荷データ及び予測熱負荷データを、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の夫々に区分けして管理できる。
【００８８】
但し、本実施形態では、予測電力負荷データは、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の最初の運転周期についてのみ管理し、予測熱負荷データは、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期の全てについて、運転周期に区分けして管理するように構成されている。実電力負荷は、電力負荷計測手段１１の計測値及びインバータ６の出力値に基づいて計測され、実給湯熱負荷は給湯熱負荷計測手段３１にて計測され、実端末熱負荷は端末熱負荷計測手段３２にて計測される。
【００８９】
そして、制御部５ｂは、運転形態判定対象期間の開始時点（各運転周期の開始時点（例えば午前３時）に相当する）において、時系列的な過去電力負荷データ及び時系列的な過去熱負荷データの管理データに基づいて、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期のうちの最初の運転周期の時系列的な予測電力負荷データ及び時系列的な予測熱負荷データ並びに複数の運転周期のうちの最初の運転周期に後続する運転周期（以下、２回目の運転周期と記載する場合がある）の時系列的な予測熱負荷データを夫々単位時間毎に求めて、メモリ５ａに記憶するように構成されている。
例えば、図４に示すように、制御部５ｂは、運転形態判定対象期間の開始時点において、最初の運転周期の予測電力負荷データ及び予測熱負荷データを単位時間毎に求めるように構成されている。
【００９０】
〔運転メリット演算処理〕
次に、連続運転メリットとしての連続運転モード時の予測エネルギ削減量、断続運転メリットとしての断続運転モード時の予測エネルギ削減量を演算する運転メリット演算処理について説明する。制御部５ｂは、連続運転モード時の予測エネルギ削減量として、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量、及び、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量を求める。
負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量は、運転形態判定対象期間の全時間帯において、燃料電池ＦＣの発電電力を予測電力負荷に対して追従させる電主運転を実行すると仮定したときの予測エネルギ削減量である。
抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量は、運転形態判定対象期間の全時間帯において予測電力負荷に追従させる電主運転を実行すると仮定したときに、予測熱負荷に対して燃料電池ＦＣの発生熱が余る熱余り状態が予測される場合に、運転形態判定対象期間の一部の時間帯において燃料電池ＦＣの出力を予測電力負荷に追従した電主出力よりも小さい抑制出力に設定すると仮定したときの予測エネルギ削減量である。
【００９１】
熱余り状態とは、例えば、貯湯槽２内に貯湯されている湯水が満杯であり、ラジエータ１９を作動させる状態や、熱媒供給運転中に燃料電池ＦＣから出力される熱が熱消費端末３Ｂで要求されている端末熱負荷よりも大きくて、貯湯槽２内に貯湯されている湯水が満杯であり、ラジエータ１９を作動させる状態である。制御部５ｂは、運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷を求め、その予測電力負荷に対応して連続的に電主運転を実行することを想定して、燃料電池ＦＣの発生熱が予測熱負荷に対して余る熱余り状態が発生するか否かを判断すると共に、その熱余り状態が発生する時間帯を熱余り時間帯として求める。
【００９２】
制御部５ｂは、燃料電池ＦＣを運転するときには、１分以下等の比較的短い所定の出力調整周期毎に、現在要求されている現電力負荷を求め、最小出力（例えば３００Ｗ）から最大出力（例えば１０００Ｗ）の範囲内で、連続的に現電力負荷に追従する電主出力を決定し、燃料電池ＦＣの発電電力をその決定した電主出力に調整する形態で、現電力負荷に追従させる電主運転を実行する。現電力負荷は、電力負荷計測手段１１の計測値及びインバータ６の出力値に基づいて計測し、更に、その現電力負荷は、前の出力調整周期において所定のサンプリング時間（例えば５秒）でサンプリングしたデータの平均値として求められる。
また、制御部５ｂは、断続運転モードにおいては、燃料電池ＦＣを運転するときには電主運転を実行する。
【００９３】
制御部５ｂは、ある燃料電池ＦＣの仮運転パターンに対して、予測電力負荷及び予測熱負荷についてのエネルギの削減量である予測エネルギ削減量を演算可能に構成されている。
つまり、制御部５ｂは、予め設定された仮運転パターンにおける運転時間帯において燃料電池ＦＣを運転する形態で予測電力負荷に対して電主運転を実行すると仮定して、燃料電池ＦＣの時系列的な予測発電電力及び予測発生熱を演算する。そして、制御部５ｂは、下記の式２に示すように、燃料電池ＦＣを運転しない場合のエネルギ消費量を基準に、燃料電池ＦＣを仮運転パターンで運転した場合のエネルギ消費量の削減量を、予測エネルギ削減量として演算する。
【００９４】
予測エネルギ削減量Ｐ＝燃料電池ＦＣを運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１−燃料電池ＦＣを運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２・・・・・・・（式２）
【００９５】
燃料電池ＦＣを運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１は、下記の式３に示すように、予測電力負荷の全てを商用電源７からの受電電力で賄う場合の商用電源７におけるエネルギ消費量と、予測熱負荷の全てを補助加熱器２８の発生熱で賄う場合のエネルギ消費量との和として求められる。
【００９６】
Ｅ１＝予測電力負荷／商用電源７の発電効率＋予測熱負荷／補助加熱器２８の発熱効率・・・・・・・（式３）
【００９７】
一方、燃料電池ＦＣを運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２は、予測電力負荷及び予測熱負荷を燃料電池ＦＣの予測発電電力及び予測発生熱で賄う場合の燃料電池ＦＣの消費エネルギである運転時消費エネルギと、予測電力負荷から予測発電電力を差し引いた分に相当する不足電力負荷を商用電源７からの受電電力で賄う場合の商用電源７におけるエネルギ消費量と、予測熱負荷から予測発生熱のうちの予測熱負荷として利用される予測利用熱量を差し引いた分に相当する不足熱負荷を補助加熱器２８の発生熱で賄う場合のエネルギ消費量との和に、起動時消費エネルギを消費するとする場合は、その起動時消費エネルギを加え、停止時消費エネルギを消費するとする場合は、その停止時消費エネルギを加えて求められる。
【００９８】
つまり、本実施形態では、連続運転メリットとしての連続運転モード時の予測エネルギ削減量は、上述したように、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池ＦＣが運転中であるか否かに拘わらず、起動時消費エネルギを消費しないとし、且つ、停止時消費エネルギは消費しないとする形態で求めるので、連続運転モードにて燃料電池ＦＣを運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２は、下記の式４に示すように、起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギの両方を加えない起動時／停止時両エネルギ非消費用の演算式にて求められる。
【００９９】
Ｅ２＝運転時消費エネルギ＋不足電力負荷／商用電源７の発電効率＋不足熱負荷／補助加熱器２８の発熱効率……………（式４）
【０１００】
また、本実施形態では、断続運転メリットとしての断続運転モード時の予測エネルギ削減量は、上述したように、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池ＦＣが運転中であるか否かに拘わらず起動時消費エネルギを消費するとし、且つ、停止時消費エネルギを消費するとする形態で求める。従って、断続運転モードにて燃料電池ＦＣを運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２は、下記の式５に示すように、起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギの両方を加える起動時／停止時両エネルギ消費用の演算式にて求められる。
【０１０１】
Ｅ２＝運転時消費エネルギ＋不足電力負荷／商用電源７の発電効率＋不足熱負荷／補助加熱器２８の発熱効率＋起動時消費エネルギ＋停止時消費エネルギ……………（式５）
【０１０２】
燃料電池ＦＣの起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギは、燃料電池ＦＣに固有の値であり、予め、実験等により求められてメモリ５ａに記憶されている。例えば、起動時消費エネルギは１９００Ｗｈに、停止時消費エネルギは２００Ｗｈに夫々設定されている。
【０１０３】
〔予測エネルギ削減量Ｐの演算〕
次に、上述した予測エネルギ削減量Ｐを求める方法について説明する。
図６に示すように、運転形態判定対象期間を構成する複数の運転周期のうちの最初の運転周期内に運転時間帯を１つ設定する仮運転パターンの全てがメモリ５ａに記憶されている。仮運転パターンは、運転時間帯と非運転時間帯とで構成される。
【０１０４】
例えば、運転形態判定対象期間の開始時点（運転モード設定処理タイミング）を午前３時とすると、午前３時〜午前４時の時間（単位時間１）から運転を開始させるパターンとして、午前３時〜午前４時の時間（単位時間「１」）を運転時間帯とするパターン１（起動時刻が午前３時、停止時刻が午前４時）や、午前３時〜午前５時の時間帯（単位時間「１」及び「２」）を運転時間帯とするパターン２（起動時刻が午前３時、停止時刻が午前５時）、午前３時〜午前６時の時間帯（単位時間「１」、「２」及び「３」）を運転時間帯とするパターン３・・・午前３時〜次の日の午前３時の時間帯（単位時間「１」〜「２４」）を運転時間帯とするパターン２４の２４種類がある。また、午前４時〜午前５時の時間（単位時間「２」）から運転開始させるパターンとして、この単位時間「２」を運転時間帯とするパターン２５、午前４時〜午前６時の時間帯（単位時間「２」及び「３」）を運転時間帯とするパターン２６・・・午前４時〜次の日の午前３時の時間帯（単位時間「２」〜「２４」）を運転時間帯とするパターン４７の２３種類がある。このように、運転周期の最後の午前２時〜午前３時の時間帯（単位時間「２４」）を運転時間帯とするパターン３００まで、仮運転パターンは、パターン１からパターン３００までの３００種類のものがある。
【０１０５】
図５に示すように、運転形態判定対象期間のうちの最初の運転周期における２４の単位時間夫々について、予測電力負荷（ａ）及び予測熱負荷（ｍ）を求め、更に、運転形態判定対象期間のうちの最初の運転周期に後続する運転周期における夫々の単位時間について、予測熱負荷（ｍ）を求め、仮運転パターンにおいて設定される運転時間帯に含まれる単位時間の夫々について、燃料電池ＦＣの電主出力（ｂ）をその予測電力負荷（ａ）に対して追従する形態で求める。尚、予測電力負荷が燃料電池ＦＣの最小出力以下である場合には、電主出力（ｂ）はその最小出力に設定されると共に、その差分が余剰電力量（ｉ）として求められる。一方、予測電力負荷が燃料電池ＦＣの最大出力以上である場合には、電主出力（ｂ）はその最大出力に設定されると共に、その差分が不足電力量（ｃ）として求められる。
【０１０６】
運転時間帯に含まれる夫々の単位時間において、電主出力（ｂ）を燃料電池ＦＣの発電効率（ｅ）にて除することにより、燃料電池ＦＣの一次エネルギ消費量である運転時消費エネルギ（ｇ）を求めると共に、その運転時消費エネルギ（ｇ）と燃料電池ＦＣの発熱効率（ｆ）を乗ずることにより燃料電池ＦＣの発生熱量（ｄ）を求める。
運転時間帯以外の夫々の単位時間においては、電主出力（ｂ）は０に設定されるので、運転時消費エネルギ（ｇ）及び発生熱量（ｄ）は０となる。
【０１０７】
更に、最初の運転周期の夫々の単位時間において、貯湯槽２の最大容量以下の範囲内で、上記のような発生熱量（ｄ）から排熱ロス（ｈ）を差し引いたものを積算し、更に、それに余剰電力量（ｉ）から求めた電気ヒータ１２の発生熱量を加えたものから、貯湯槽２において放熱される貯湯放熱量（ｌ）と、予測熱負荷（ｍ）として利用された予測利用熱量（ｎ）と、を差し引いた分を、貯湯槽２に貯えられる貯湯熱量（ｋ）として求め、更に、貯湯槽２の最大容量を超える分の熱量をラジエータ１９で放熱される余剰熱量（ｊ）として求める。但し、運転形態判定対象期間の開始時点における貯湯熱量は、上端温度センサＳ１、中間上位温度センサＳ２、中間下位温度センサＳ３、下端温度センサＳ４及び給水温度センサＳｉ夫々の検出温度に基づいて、上記の式１に基づいて求められる。
【０１０８】
また、最初の運転周期に後続する運転周期の夫々の単位時間については、最初の運転周期における最終の単位時間の貯湯熱量（ｋ）が継続して予測熱負荷（ｍ）として利用される状態を想定して、前の単位時間の貯湯熱量（ｋ）から、貯湯放熱量（ｌ）と、予測熱負荷（ｍ）として利用された予測利用熱量（ｎ）とを差し引いた分を、次の単位時間の貯湯熱量（ｋ）として求める。
【０１０９】
〔負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐ〕
負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐは、以下のようにして求める。
先ず、負荷追従連続運転モードにて燃料電池ＦＣを運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２は、運転周期の全時間帯にわたって予測電力負荷に追従させる電主運転を行ったとして、最初の運転周期における運転時消費エネルギ（ｇ）の合計と、不足電力量（ｃ）の合計と、予測熱負荷（ｍ）と予測利用熱量（ｎ）との差として求められる不足熱負荷の合計とを、式４の起動時／停止時両エネルギ非消費用の演算式に代入することにより求められる。
また、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、式３により、燃料電池ＦＣを運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１が求められる。
そして、上述のように求めた燃料電池ＦＣを運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１及び燃料電池ＦＣを運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を式２に代入することにより、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐが求められる。
【０１１０】
〔抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐ〕
抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐは、以下のようにして求める。
先ず、抑制連続運転モードにて燃料電池ＦＣを運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を、以下のようにして求める。
最初の運転周期内において熱余り時間帯以前に、燃料電池ＦＣの出力を予測電力負荷に追従した電主出力よりも小さい抑制出力に設定する抑制時間帯を１つ設定する形態で、複数段階に設定した抑制出力、抑制時間帯を異ならせて形成される全ての抑制用仮運転パターンの夫々について、上述のように、運転時消費エネルギ（ｇ）の合計と、不足電力量（ｃ）の合計と、予測熱負荷（ｍ）と予測利用熱量（ｎ）との差として求められる不足熱負荷の合計とを求めて、式４の起動時／停止時両エネルギ非消費用の演算式に代入することにより、抑制用仮運転パターンの夫々について、エネルギ消費量Ｅ２を求めると共に、熱余り状態が発生する熱余り時間帯が生じるか否かを判断する。
また、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、式３により、燃料電池ＦＣを運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１を求める。
そして、熱余り時間帯が生じない全ての抑制用仮運転パターンの夫々について、上述のように求めた燃料電池ＦＣを運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１及び燃料電池ＦＣを運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を式２に代入することにより、予測エネルギ削減量Ｐを求め、求めた予測エネルギ削減量Ｐのうちの最大のものを抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐとする。
【０１１１】
〔断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐ〕
断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐは、以下のようにして求める。
メモリ５ａに記憶されている全ての仮運転パターンの夫々について、各仮運転パターンにて設定されている運転時間帯において予測電力負荷に追従させる電主運転を行ったとして、燃料電池ＦＣを運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を、最初の運転周期における運転時消費エネルギ（ｇ）の合計と、不足電力量（ｃ）の合計と、予測熱負荷（ｍ）と予測利用熱量（ｎ）との差として求められる不足熱負荷の合計とを、式５の起動時／停止時両エネルギ消費用の演算式に代入することにより求める。
最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、式３により、燃料電池ＦＣを運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１を求める。
そして、仮運転パターンの夫々について、上述のように求めた燃料電池ＦＣを運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１及び燃料電池ＦＣを運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を式２に代入することにより、予測エネルギ削減量Ｐを求め、求めた予測エネルギ削減量Ｐのうちの最大のものを１日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量とする。
【０１１２】
また、メモリ５ａに記憶されている全ての仮運転パターンについて、夫々について求めた予測エネルギ削減量Ｐに、最初の運転周期に後続する運転周期における予測利用熱量（ｎ）の合計を補助加熱器２８の発生熱で賄う場合のエネルギ消費量を加えた値を、運転形態判定対象期間を構成する運転周期の数である２で割ることにより１運転周期（１日）当たりの予測エネルギ削減量を求め、求めた予測エネルギ削減量のうちの最大のものを２日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐとする。
そして、１日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐ及び２日毎断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐのうち、大きい方を断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐとして求める。
【０１１３】
ところで、燃料電池ＦＣを停止させていても、例えば発電可能な状態に維持しておく等のために、エネルギ（電力）が消費されるものであり、運転周期内の全時間帯において燃料電池ＦＣを停止させているときにコージェネレーションシステム１にて消費されるエネルギを待機時消費エネルギＺとして、予め実験等により求めてある。
負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量、断続運転モード時の予測エネルギ削減量が、負の値として求められる場合がある。
そして、例えば、負の値として求められた負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量が、待機時消費エネルギＺの負の値よりも大きい場合は、燃料電池ＦＣを負荷追従連続運転モードにて運転した方が運転を待機させるよりも省エネルギとなり、逆に、負の値として求められた負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量が、待機時消費エネルギＺの負の値よりも小さい場合は、燃料電池ＦＣを負荷追従連続運転モードにて運転するよりも運転を待機させる方が省エネルギとなるので、待機時消費エネルギＺを待機メリットとして用いることが可能である。
そこで、運転制御装置５のメモリ５ａに、待機メリットとして待機時消費エネルギＺを記憶させてある。つまり、制御部５ｂが、待機メリットとして待機時消費エネルギＺを管理するように構成されている。
【０１１４】
本実施形態において、待機時消費エネルギＺは、例えば下記の式にて求めることができる。
Ｚ＝待機時の消費電力×待機時間／商用電源７の発電効率
【０１１５】
そして、制御部５ｂは、上述のように求めた負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量のうちの最大のものが待機時消費エネルギＺの負の値よりも大きい場合は、それら負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量のうちの予測エネルギ削減量が最大のものに対応する運転モードに燃料電池ＦＣの運転モードを定め、或いは、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量のうちの最大のものが待機時消費エネルギＺの負の値以下の場合は燃料電池ＦＣの運転モードを待機モードに定める。
【０１１６】
図８に、連続運転モード時の予測エネルギ削減量及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量の夫々を、電力負荷を設定量とした状態で、熱負荷に応じて求めた結果を示す。
図８において、Ｌｃ１は、連続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費しないとして求めたものであり、Ｌｃ２は、連続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費するとして求めたものである。
また、図８において、Ｌｉ１は、断続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費しないとして求めたものであり、Ｌｉ２は、断続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費するとして求めたものである。
【０１１７】
図８のＬｃ１、Ｌｉ２に示すように、連続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費しないとして求め、断続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費するとして求めると、予測熱負荷がＱ以上のときは、連続運転モード時の予測エネルギ削減量が断続運転モード時の予測エネルギ削減量以上になって、燃料電池ＦＣの運転モードが連続運転モードに定められ、予測熱負荷がＱよりも小さいときは、断続運転モード時の予測エネルギ削減量が連続運転モード時の予測エネルギ削減量よりも大きくなって、燃料電池ＦＣの運転モードが断続運転モードに定められるようになる。
しかしながら、図８のＬｃ１、Ｌｃ２、Ｌｉ１、Ｌｉ２から分かるように、連続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費するとして求めると、断続運転モード時の予測エネルギ削減量を起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギを消費するとして求める場合及び消費しないとして求める場合のいずれと比較しても、連続運転モード時の予測エネルギ削減量が断続運転モード時の予測エネルギ削減量よりも大きくなることがなく、燃料電池ＦＣの運転モードが連続運転モードに定められることがない。
【０１１８】
従って、燃料電池ＦＣを連続運転すると仮定したときの連続運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池ＦＣが運転中であるか否かに拘わらず、起動時消費エネルギを消費しないとする形態で求め、且つ、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定するときの運転メリットを、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池ＦＣが運転中であるか否かに拘わらず、起動時消費エネルギを消費するものとして求める形態で、最も運転メリットが高くなる時間帯を運転時間帯として仮定したときの断続運転メリットを求めるようにすることにより、予測電力負荷及び予測熱負荷が燃料電池ＦＣの運転モードを連続運転モードに定めるべき状態であるときには、燃料電池ＦＣの運転モードを連続運転モードに定められるようにすることができるようになり、燃料電池ＦＣの運転モードを連続運転モード及び断続運転モードのいずれかに適切に定めることができる。
【０１１９】
本実施形態において、図８のＬｃ１は、連続運転メリットを停止時消費エネルギを消費しないとして求め、Ｌｉ２は断続運転メリットを停止時消費エネルギを消費するとして求めた結果を示すものであるが、起動時消費エネルギに対して停止時消費エネルギがかなり小さくて、停止時消費エネルギを消費するかしないかにより、運転メリットの演算値に与える影響は小さい。従って、連続運転メリット及び断続運転メリットの夫々を求めるに当たって、停止時消費エネルギの扱いを変えたとしても、起動時消費エネルギを消費しないとする形態で求めた連続運転メリットと、起動時消費エネルギを消費するとする形態で求めた断続運転メリットとの関係は、図８のＬｃ１とＬｉ２との関係に類似したものとなる。よって、上述のように、予測電力負荷及び予測熱負荷が燃料電池ＦＣの運転モードを連続運転モードに定めるべき状態であるときには、燃料電池ＦＣの運転モードを連続運転モードに定められる。
【０１２０】
〔運転時間帯設定処理〕
次に、燃料電池ＦＣの運転モードを断続運転モードに定めたときに実行する運転時間帯設定処理について、説明する。
即ち、燃料電池ＦＣを運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を求める演算式として、下記の式６に示すように、起動時消費エネルギを加えず且つ停止時消費エネルギを加える起動時非消費／停止時消費用の演算式が設定されている。
【０１２１】
Ｅ２＝運転時消費エネルギ＋不足電力負荷／商用電源７の発電効率＋不足熱負荷／補助加熱器２８の発熱効率＋停止時消費エネルギ・・・・・（式６）
【０１２２】
そして、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池ＦＣが運転中のときは、メモリ５ａに記憶されている仮運転パターンにおいて設定数Ｎ１（例えば２個）以上の単位時間を運転時間帯とする全ての仮運転パターンのうち、運転形態判定対象期間の開始時点に引き続く時間帯を運転時間帯として仮定する仮運転パターン夫々については、燃料電池ＦＣを運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を式６の起動時非消費／停止時消費用の演算式により求め、その他の仮運転パターン夫々については、燃料電池ＦＣを運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を、式５の起動時／停止時両エネルギ消費用の演算式により求める。
また、運転形態判定対象期間の開始時点において燃料電池ＦＣが停止中のときは、メモリ５ａに記憶されている仮運転パターンにおいて設定数Ｎ１以上の単位時間を運転時間帯とする全ての仮運転パターンの夫々について、燃料電池ＦＣを運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を、式５の起動時／停止時両エネルギ消費用の演算式により求める。
最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷に基づいて、式３により、燃料電池ＦＣを運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１を求める。
【０１２３】
そして、設定数Ｎ１以上の単位時間を運転時間帯とする全ての仮運転パターンの夫々について、上述のように求めた燃料電池ＦＣを運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１及び燃料電池ＦＣを運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を式２に代入することにより、予測エネルギ削減量Ｐを求め、求めた予測エネルギ削減量Ｐのうち最大の仮運転パターンの運転時間帯を１日毎断続運転モードの運転時間帯とする。
【０１２４】
また、設定数Ｎ１以上の単位時間を運転時間帯とする全ての仮運転パターンの夫々について、夫々について求めた予測エネルギ削減量Ｐに、最初の運転周期に後続する運転周期における予測利用熱量（ｎ）の合計を補助加熱器２８の発生熱で賄う場合のエネルギ消費量を加えた値を、運転形態判定対象期間を構成する運転周期の数である２で割ることにより１運転周期当たりの予測エネルギ削減量Ｐを求め、求めた予測エネルギ削減量Ｐが最大の仮運転パターンの運転時間帯を２日毎断続運転モードの運転時間帯とする。
そして、１日毎断続運転モードの運転時間帯及び２日毎断続運転モードの運転時間帯のうち、予測エネルギ削減量Ｐが大きい方の運転時間帯を断続運転モードの運転時間帯として設定する。
【０１２５】
次に、図７に示すフローチャートに基づいて、運転モード選択処理について説明する。
以下に具体的に説明するように、運転制御装置５の制御部５ｂは、図７のステップ＃１〜＃６、＃９、＃１６において、上記許容停止期間以下の長さに設定した運転形態判定対象期間の開始時点において、時系列的な予測電力負荷と時系列的な予測熱負荷とに基づいて、運転形態判定対象期間の全時間帯において燃料電池ＦＣを連続運転すると仮定したときに導出される運転メリットを連続運転メリットとして決定し、並びに、運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯とし及び残部の時間帯を非運転時間帯として燃料電池ＦＣを断続運転すると仮定して運転時間帯及び非運転時間帯の組み合わせを変えながら運転メリットを導出したときに最も大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定し、並びに、運転形態判定対象期間の全時間帯において燃料電池ＦＣを停止させて運転を待機させると仮定したときの運転メリットを待機メリットとして決定し、決定した連続運転メリット及び断続運転メリット及び待機メリットに基づいて、燃料電池ＦＣの運転形態を連続運転形態及び断続運転形態及び待機形態の何れかに決定する。ここで、燃料電池ＦＣの運転形態が待機形態に決定され、運転形態判定対象期間の全時間帯において燃料電池ＦＣが停止されても、運転形態判定対象期間は上記許容停止期間以下に設定されているので、アノードの酸化（劣化）は抑制される。
【０１２６】
以下に、図７に示すフローチャートについて具体的に説明する。
制御部５ｂは、運転周期の開始時点（例えば、午前３時）になる毎に、運転形態判定対象期間を、その開始時点から引き続く２回の運転周期にて構成するように更新して、運転モード選択処理を実行する。
つまり、運転周期の開始時点になる毎に、上述のようにデータ管理処理を実行して予測電力負荷データ及び予測熱負荷データを求め、上述のように運転メリット演算処理を実行して、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ２、及び、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉを演算し、それらのうちの最大のものが待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」よりも大きいか否かを判断することにより、負荷追従連続運転モード、抑制連続運転モード及び断続運転モードのうちのいずれか１つを実行した方が、運転周期の全時間帯において燃料電池ＦＣを停止させる待機モードを実行するよりも省エネルギになるかを判断する（ステップ＃１〜＃４）。
【０１２７】
つまり、負荷追従連続運転モードや抑制連続運転モードや断続運転モードを実行したときのエネルギ消費量が燃料電池ＦＣを運転しないときのエネルギ消費量よりも多くなって、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１や、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ２や、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉが負の値として求められる場合があるが、それらの正負に拘らず、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ２及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉのうちの最大のものが待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」よりも大きいときは、負荷追従連続運転モード、抑制連続運転モード及び断続運転モードのいずれかを実行した方が待機モードを実行するよりも省エネルギになる。
【０１２８】
そして、ステップ＃４にて、負荷追従連続運転モード、抑制連続運転モード及び断続運転モードのいずれかを実行した方が待機モードを実行するよりも省エネルギになると判断したときは、ステップ＃５にて、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ２及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉのうち、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉが最大か否かを判断し、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉが最大でない場合は、燃料電池ＦＣの運転モードを、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１及び抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ２のうちエネルギ削減量が大きい方に対応する運転モードに設定する、つまり、連続運転モードに設定することになる（ステップ＃６）。
【０１２９】
また、詳細は後述するが、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ２及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉのうち、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉが最大であると判断すると、燃料電池ＦＣの運転モードを断続運転モードに設定することになり、選択条件が、連続運転メリット及び断続運転メリットのうち運転メリットが高い方に対応する運転モードに定める条件に定められている。
【０１３０】
ステップ＃５において、負荷追従連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、抑制連続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｃ２及び断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉのうち、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉが最大であると判断すると、ステップ＃７において、運転周期の開始時点における貯湯熱量にてその運転周期の予測熱負荷を賄える程度を示す熱負荷賄い率Ｕ／Ｌを求め、ステップ＃８では、その求めた熱負荷賄い率Ｕ／Ｌと下位設定値Ｋとを比較して、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋよりも大きいときは、待機条件を満たすと判断し、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋ以下のときは、待機条件を満たさないと判断する。
【０１３１】
本実施形態において、熱負荷賄い率Ｕ／ＬのＬは、最初の運転周期の各単位時間の予測熱負荷（ｍ）を合計することにより求めた最初の運転周期の予測熱負荷である。
また、熱負荷賄い率Ｕ／ＬのＵは、燃料電池ＦＣの発生熱量（ｄ）を０として、最初の運転周期の予測熱負荷のうち、最初の運転周期の開始時点における貯湯熱量にて賄えると予測される予測利用熱量である。
例えば、最初の運転周期の開始時点が、図５（ｂ）にて示す運転周期の開始時点の状態であると仮定すると、Ｌは、図５（ｂ）に示す如き、運転周期の全単位時間（時間０〜２３）の予測熱負荷（ｍ）を合計した値となり、Ｕは、図５（ｂ）に示す如き、運転周期の全単位時間（時間０〜２３）の予測利用熱量（ｎ）を合計した値となる。
尚、下位設定値Ｋは、例えば、０．４に設定する。
【０１３２】
つまり、貯湯槽２からは放熱があることから、最初の運転周期の開始時点における貯湯槽２の貯湯熱量にて最初の運転周期における予測熱負荷を賄える程度を示す熱負荷賄い率を求めるに当たっては、最初の運転周期の開始時点の貯湯槽２の貯湯熱量そのものを用いるよりも、最初の運転周期の予測熱負荷のうち、最初の運転周期の開始時点における貯湯熱量にて賄えると予測される予測利用熱量Ｕを用いる方が、貯湯槽２からの放熱を考慮することができるので、熱負荷賄い率を適切に求めることができる。
【０１３３】
そして、ステップ＃８で待機条件を満たさないと判断したときは、燃料電池ＦＣの運転モードを断続運転モードに設定し、上述したように運転時間帯設定処理を実行して、断続運転モードの運転時間帯を設定する（ステップ＃９、ステップ＃１０）。
【０１３４】
また、ステップ＃８で待機条件を満たすと判断したときは、ステップ＃１１で、燃料電池ＦＣが運転中か否かを判断して、運転中のときは、ステップ＃１２にて、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋよりも大きい上位設定値Ｍ（例えば０．９）よりも大きいか否かを判断して、大きくないと判断したときは、ステップ＃１３において、燃料電池ＦＣの運転を継続する運転継続条件を満たすか否かを判断する。
【０１３５】
つまり、メモリ５ａに記憶されている仮運転パターンのうち、開始時点に引き続き且つ個数が１〜設定数Ｎ２（例えば１０個）の単位時間からなる時間帯を運転時間帯として仮定する全ての仮運転パターンの夫々について、運転時間帯に予測電力負荷に追従させる電主運転を実行したとして、最初の運転周期における最終の単位時間の貯湯熱量が０になるか否かを判断し、その貯湯熱量が０になる仮運転パターンが存在するときは、最初の運転周期の最終の単位時間の貯湯熱量が０よりも大きくなる熱余り状態になることなく、燃料電池ＦＣの運転を継続することが可能であり、運転継続条件を満たすと判断し、その貯湯熱量が０になる仮運転パターンが存在しないときは、運転継続条件を満たさないと判断する。
【０１３６】
そして、ステップ＃１３において、運転継続条件を満たすと判断すると、ステップ＃１４において、燃料電池ＦＣの運転モードを、その燃料電池ＦＣの運転を運転継続時間継続する運転継続モードに設定し、ステップ＃１５において、運転継続時間を設定する運転継続時間設定処理を実行する。
【０１３７】
運転継続時間設定処理では、ステップ＃１３にて最初の運転周期における最終の単位時間の貯湯熱量が０になると判断した仮運転パターンのうち、予測エネルギ削減量Ｐが最大となる仮運転パターンの運転時間帯を運転継続時間に設定する。
つまり、ステップ＃１３にて最初の運転周期における最終の単位時間の貯湯熱量が０になると判断した仮運転パターンの夫々について、燃料電池ＦＣを運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を式６の起動時非消費／停止時消費用の演算式により求めて、その求めたエネルギ消費量Ｅ２及び式３により求めた燃料電池ＦＣを運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１を式２に代入することにより、予測エネルギ削減量Ｐを求め、求めた予測エネルギ削減量Ｐが最大の仮運転パターンの運転時間帯を運転継続時間に設定する。
【０１３８】
ステップ＃４にて、待機モードを実行した方が省エネルギになると判断したとき、ステップ＃１１にて、燃料電池ＦＣが停止中であると判断したとき、ステップ＃１２にて、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが上位設定値Ｍよりも大きいと判断したとき、ステップ＃１３にて、運転継続条件を満たさないと判断したときは、待機モードに設定する（ステップ＃１６）。
【０１３９】
運転制御装置５は、運転モード設定処理にて、燃料電池ＦＣの運転モードを負荷追従連続運転モードに設定したときは、運転周期の全時間帯にわたって現電力負荷に追従させる電主運転を実行し、抑制連続運転モードに設定したときは、運転周期のうちで抑制時間帯においては燃料電池ＦＣの発電出力を設定抑制出力に調節し、他の時間帯では現電力負荷に追従させる電主運転を実行し、断続運転モードに設定したときは、運転時間帯設定処理にて設定した運転時間帯において現電力負荷に追従させる電主運転を実行し、運転継続モードに設定したときは、運転継続時間設定処理にて設定した運転継続時間の間現電力負荷に追従させる電主運転を実行する形態で、燃料電池ＦＣの運転を継続し、待機モードに設定したときは、次の運転周期の全時間帯にわたって燃料電池ＦＣの運転を停止させる。
【０１４０】
つまり、運転周期の開始時点になる毎に運転モード設定処理を実行し、その運転モード実行処理では、上述のように、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋよりも大きくて待機条件を満たすと判断したときに、燃料電池ＦＣが停止中であると判断した場合、燃料電池ＦＣが運転中で且つ熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが上位設定値Ｍよりも大きいと判断した場合、及び、燃料電池ＦＣが運転中で且つ熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが上位設定値Ｍ以下で且つ運転継続条件を満たさないと判断した場合のいずれかの場合では、待機モードに設定するように構成されているので、先の運転モード設定処理にて２日毎断続運転モードに設定されて、今回の運転モード設定処理を行う時点が２日毎断続運転モードにおける２回目の運転周期の開始時点に相当するときに、その運転モード判定処理にて前述のように待機モードに設定されると、その２日毎断続運転モードにおける２回目の運転周期の全時間帯にわたって燃料電池ＦＣが停止されることになり、２日毎断続運転モードが実行される。
【０１４１】
また、２日毎断続運転モードにおいてその１回目の運転周期における実際の熱負荷が予測熱負荷よりも多くなって、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋ以下で待機条件を満たさないと判断されると、新たに、断続運転モードに設定されることになる。
また、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋよりも大きくて待機条件を満たすと判断したときに、燃料電池ＦＣが運転中で且つ熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが上位設定値Ｍ以下で且つ運転継続条件を満たすと判断されると、最初の運転周期における最終の単位時間になっても熱余り状態にならないように燃料電池ＦＣの運転が継続されるので、起動時消費エネルギを消費することなく、最初の運転周期の熱負荷を十分に賄うことが可能となり、省エネルギ性を一段と向上することができる。
【０１４２】
＜第２実施形態＞
第２実施形態の運転制御装置は、断続運転メリットの決定手法が第１実施形態と異なる。以下に、第２実施形態の運転制御装置によって行われる制御の内容について説明するが、第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【０１４３】
第１実施形態では、運転形態判定対象期間が、燃料電池を運転停止状態で維持し続けることが許容できる許容停止期間以下に設定されていたが、本実施形態では、運転形態判定対象期間に制約は設けない。但し、本実施形態では、断続運転パターンの運転時間帯と非運転時間帯との組み合わせを決定するとき、当該運転時間帯の前及び後で連続して発生する連続停止期間を許容停止期間以下に制限する。そうすることで、少なくとも断続運転形態においては燃料電池が許容停止期間以上の長さにわたって連続して停止されることはなくなる。
【０１４４】
つまり、運転制御装置５の制御部５ｂは、燃料電池ＦＣの運転形態判定対象期間の開始時点において、時系列的な予測電力負荷と時系列的な予測熱負荷とに基づいて、運転形態判定対象期間の全時間帯において燃料電池ＦＣを連続運転すると仮定したときに導出される運転メリットを連続運転メリットとして決定し、並びに、運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯とし及び残部の時間帯を非運転時間帯とすると共に運転時間帯の前及び後で連続して発生する連続停止期間を許容停止期間以下に制限して燃料電池ＦＣを断続運転すると仮定して運転時間帯及び非運転時間帯の組み合わせを変えながら運転メリットを導出したときに最も大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定し、並びに、運転形態判定対象期間の全時間帯において燃料電池ＦＣを停止させて運転を待機させると仮定したときの運転メリットを待機メリットとして決定し、決定した連続運転メリット及び断続運転メリット及び待機メリットに基づいて、燃料電池ＦＣの運転形態を連続運転形態及び断続運転形態及び待機形態の何れかに決定する。尚、本実施形態では、最も大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定しているが、最も大きい運転メリットを断続運転メリットとして決定することに限定されない。例えば、２番目に大きい又は３番目に大きい運転メリットなどを断続運転メリットとして決定するように改変してもよい。
【０１４５】
上記運転時間帯の前及び後で連続して発生する連続停止期間を許容停止期間以下に制限するときの例について以下に説明する。
図９は、第２実施形態における仮運転パターンと起動前連続停止期間及び停止後連続停止期間との関係を説明する図である。図９では、図６と同様に、運転形態判定対象期間の開始時点（即ち、運転モード設定処理タイミング）からの仮運転パターン（運転形態判定対象期間内の最初の運転周期における仮運転パターン）を例示している。加えて、図９には、燃料電池ＦＣの起動前連続停止期間Ｔ１（本発明の「第１連続停止期間」に相当）と、燃料電池ＦＣの停止後連続停止期間Ｔ２（本発明の「第２連続停止期間」に相当）についても例示する。
【０１４６】
起動前連続停止期間Ｔ１は、仮運転パターンで設定されている運転時間帯の前に連続して発生する連続停止期間のことである。運転制御装置５の制御部５ｂは、起動前連続停止期間Ｔ１を、今回の運転形態判定対象期間の開始前に燃料電池ＦＣが連続して停止していた期間と、今回の運転形態判定対象期間の開始後であり且つ運転時間帯の前に燃料電池ＦＣが連続して停止する期間との和で決定する。言い換えると、起動前連続停止期間Ｔ１は、今回の運転モード設定処理タイミングまで連続的に停止していた実績時間ｔ１と、今回の仮運転パターン内での、運転開始するまでに停止している時間と、の和で決定される。図９において、ｔ１は、運転モード設定処理タイミングまで連続的に停止していた実績時間を指す。運転制御装置５の制御部５ｂは、自身で燃料電池ＦＣの運転を制御しているので、このｔ１の値を知っている。また、図９において、ｔ２は、運転形態判定対象期間に相当する時間から最初の運転周期に相当する時間を減算した時間を指す。例えば、運転周期を１日間に設定し、運転形態判定対象期間を連続する２回の運転周期（即ち、２日間）に設定したとき、ｔ２は２４時間（＝４８時間−２４時間）となる。図９に示した例において、仮運転パターン１に着目した場合、今回の仮運転パターン内での、運転開始するまでに停止している時間は０時間であるので、起動前連続停止期間Ｔ１は（ｔ１＋０）となる。また、仮運転パターン３５に着目した場合、今回の仮運転パターン内での、運転開始するまでに停止している時間は１時間であるので、起動前連続停止期間Ｔ１は（ｔ１＋１）となる。
【０１４７】
停止後連続停止期間Ｔ２は、仮運転パターンで設定されている運転時間帯の後に連続して発生する連続停止期間のことである。運転制御装置５の制御部５ｂは、停止後連続停止期間Ｔ２を、今回の運転形態判定対象期間中であり且つ運転時間帯の後に燃料電池ＦＣが連続して停止する期間で決定する。言い換えると、停止後連続停止期間Ｔ２は、今回の仮運転パターン内での運転停止後の時間と、上記時間ｔ２と、の和で決定される。図９に示した例において、仮運転パターン１に着目した場合、今回の仮運転パターン内での運転停止後の時間は２３時間であるので、停止後連続停止期間Ｔ２は（２３＋ｔ２）となる。また、仮運転パターン３５に着目した場合、今回の仮運転パターン内での運転停止後の時間は１２時間であるので、停止後連続停止期間Ｔ２は（１２＋ｔ２）となる。
【０１４８】
以上のように、起動前連続停止期間Ｔ１は、特定の仮運転パターンに従って燃料電池ＦＣを運転するとき、その仮運転パターンにおける運転時間帯の前に発生すると予測される連続停止期間を表す。また、停止後連続停止期間Ｔ２は、特定の仮運転パターンに従って燃料電池ＦＣを運転するとき、その仮運転パターンにおける運転時間帯の後に発生すると予測される連続停止期間を表す。運転制御装置５は、仮運転パターンの中から、起動前連続停止期間Ｔ１と停止後連続停止期間Ｔ２との両方が、許容停止期間を超えていない仮運転パターンを抽出し、その中から最も運転メリットの高いものを断続運転の運転パターンとして選択する。
【０１４９】
従って、燃料電池ＦＣが断続運転されるとしても、上記運転時間帯の前及び後で連続して発生する連続停止期間が許容停止期間以下に制限されるので、断続運転形態を実施することで燃料電池ＦＣの運転停止状態が最も長く連続したとしても、その運転停止状態が連続する長さは許容停止期間以下となる。よって、連続運転形態及び断続運転形態の何れかが選択されるのであれば（即ち、待機形態が選択されないのであれば）、燃料電池ＦＣを運転形態判定対象期間内で許容停止期間より長い期間連続して運転停止させる長期間停止状態は出現しない。尚、待機形態が選択される可能性があるのであれば、例えば、ある運転形態判定対象期間において断続運転形態が選択されて燃料電池ＦＣが連続して運転停止され、その直後の運転形態判定対象期間において待機形態が選択された場合には、連続する２つの運転形態判定対象期間に跨って燃料電池ＦＣが許容停止期間以上の長さ連続して停止される可能性はある。しかし、少なくとも連続運転形態及び断続運転形態が選択されていれば、燃料電池ＦＣを許容停止期間より長い期間連続して運転停止させる長期間停止状態は出現しない。その結果、カソード５２ｂからアノード５２ａへ酸素が侵入する可能性を低く、即ち、アノードの酸化（劣化）を抑制できる。
【０１５０】
＜第３実施形態＞
第３実施形態の運転制御装置は、連続運転モードを選択しない点で第１実施形態と異なる。以下に、第３実施形態の運転制御装置によって行われる制御の内容について説明するが、第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【０１５１】
図１０は、第３実施形態の運転制御装置が設けられるコージェネレーションシステムの全体構成を示すブロック図である。図１１は、第３実施形態の制御動作のフローチャートを示す図である。
図１０に示すように、第３実施形態の運転制御装置５が設けられるコージェネレーションシステムは、ラジエータを備えていない。つまり、第１実施形態では、運転制御装置５は、貯湯槽２の貯湯量が満杯になった判定したとき、貯湯槽２の下部から取り出した湯水がラジエータ１９を通過するように循環させると共にラジエータ１９を作動させ、貯湯槽２の下部から取り出した湯水をラジエータ１９にて放熱させていた。これに対し、本実施形態では、貯湯槽２の貯湯量が満杯になったときに湯水の放熱を行うためのラジエータを備えていないため、貯湯槽２の貯湯量が満杯になり難いような制御、即ち、連続運転モードを選択しないような制御を予め行っている。
【０１５２】
つまり、第１実施形態のように、燃料電池ＦＣを連続運転する場合は熱の発生が連続して行われるので、貯湯槽２における蓄熱量が過剰になる可能性がある。貯湯槽２における蓄熱量が過剰になった場合には、ラジエータで放熱させる必要がある。これに対し、燃料電池ＦＣを断続運転した場合は熱の発生も断続的に行われるので、貯湯槽２における蓄熱量が過剰になる可能性は燃料電池ＦＣを連続運転する場合に比べて低くなる。従って、燃料電池ＦＣが連続運転されないのであれば、貯湯槽２における蓄熱量が過剰になった場合に必要なラジエータを設けないことも可能となる。従って、運転制御装置５の制御部５ｂがそのラジエータを放熱作動させるような制御も不要となるので、制御部５ｂの機能を簡素化できる。
【０１５３】
具体的には、第１実施形態では、運転制御装置５が、燃料電池ＦＣの運転モード（運転形態に相当する）を連続運転モード（連続運転形態に相当する）及び断続運転モード（断続運転形態に相当する）のいずれかに定める運転モード設定処理、或いは、燃料電池ＦＣの運転モード（運転形態に相当する）を連続運転モード（連続運転形態に相当する）及び断続運転モード（断続運転形態に相当する）及び待機モード（待機形態に相当する）のいずれかに定める運転モード設定処理を実行していたが、本実施形態では、運転制御装置５は、断続運転モード及び待機モードのいずれかに定める運転モード設定処理を実行する。
【０１５４】
つまり、運転制御装置５の制御部５ｂは、図１１のステップ＃１〜＃４、＃９、＃１６において、上記許容停止期間以下の長さに設定した燃料電池ＦＣの運転形態判定対象期間の開始時点において、時系列的な予測電力負荷と、時系列的な予測熱負荷とに基づいて、運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯とし及び残部の時間帯を非運転時間帯として燃料電池ＦＣを断続運転すると仮定して運転時間帯及び非運転時間帯の組み合わせを変えながら運転メリットを導出したときに最も大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定し、並びに、運転形態判定対象期間の全時間帯において燃料電池ＦＣを停止させて運転を待機させると仮定したときの運転メリットを待機メリットとして決定し、決定した断続運転メリット及び待機メリットに基づいて、燃料電池ＦＣの運転形態を断続運転形態及び待機形態の何れかに決定する。尚、本実施形態では、最も大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定しているが、最も大きい運転メリットを断続運転メリットとして決定することに限定されない。例えば、２番目に大きい又は３番目に大きい運転メリットなどを断続運転メリットとして決定するように改変してもよい。
【０１５５】
以下、図１１に示すフローチャートに基づいて、第３実施形態の運転モード選択処理について説明する。図１１示すフローチャートは、第１実施形態で説明した図７のフローチャートから連続運転モードに関する処理を省いたものである。
【０１５６】
運転制御装置５の制御部５ｂは、運転周期の開始時点（例えば、午前３時）になる毎に、運転形態判定対象期間を、その開始時点から引き続く２回の運転周期にて構成するように更新して、運転モード選択処理を実行する。
【０１５７】
まず、ステップ＃１〜＃４において、運転制御装置５の制御部５ｂは、運転周期の開始時点になる毎に、予測電力負荷データ及び予測熱負荷データを求め、運転メリット演算処理を実行して、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉを演算し、それらのうちの最大のものが待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」よりも大きいか否かを判断することにより、断続運転モードを実行した方が、運転周期の全時間帯において燃料電池ＦＣを停止させる待機モードを実行するよりも省エネルギになるかを判断する。つまり、断続運転モードを実行したときのエネルギ消費量が燃料電池ＦＣを運転しないときのエネルギ消費量よりも多くなって、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉが負の値として求められる場合があるが、それらの正負に拘らず、断続運転モード時の予測エネルギ削減量Ｐｉが待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」よりも大きいときは、断続運転モードを実行した方が待機モードを実行するよりも省エネルギになる。
【０１５８】
そして、ステップ＃４にて、断続運転モードを実行した方が待機モードを実行するよりも省エネルギになると判断したときは、ステップ＃７において、運転周期の開始時点における貯湯熱量にてその運転周期の予測熱負荷を賄える程度を示す熱負荷賄い率Ｕ／Ｌを求め、ステップ＃８では、その求めた熱負荷賄い率Ｕ／Ｌと下位設定値Ｋとを比較して、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋよりも大きいときは、待機条件を満たすと判断し、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋ以下のときは、待機条件を満たさないと判断する。
【０１５９】
そして、ステップ＃８で待機条件を満たさないと判断したときは、燃料電池ＦＣの運転モードを断続運転モードに設定し、上述したように運転時間帯設定処理を実行して、断続運転モードの運転時間帯を設定する（ステップ＃９、ステップ＃１０）。
【０１６０】
また、ステップ＃８で待機条件を満たすと判断したときは、ステップ＃１１で、燃料電池ＦＣが運転中か否かを判断して、運転中のときは、ステップ＃１２にて、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋよりも大きい上位設定値Ｍ（例えば０．９）よりも大きいか否かを判断して、大きくないと判断したときは、ステップ＃１３において、燃料電池ＦＣの運転を継続する運転継続条件を満たすか否かを判断する。
【０１６１】
そして、ステップ＃１３において、運転継続条件を満たすと判断すると、ステップ＃１４において、燃料電池ＦＣの運転モードを、その燃料電池ＦＣの運転を運転継続時間継続する運転継続モードに設定し、ステップ＃１５において、運転継続時間を設定する運転継続時間設定処理を実行する。
【０１６２】
運転継続時間設定処理では、ステップ＃１３にて最初の運転周期における最終の単位時間の貯湯熱量が０になると判断した仮運転パターンのうち、予測エネルギ削減量Ｐが最大となる仮運転パターンの運転時間帯を運転継続時間に設定する。
【０１６３】
ステップ＃４にて、待機モードを実行した方が省エネルギになると判断したとき、ステップ＃１１にて、燃料電池ＦＣが停止中であると判断したとき、ステップ＃１２にて、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが上位設定値Ｍよりも大きいと判断したとき、ステップ＃１３にて、運転継続条件を満たさないと判断したときは、待機モードに設定する（ステップ＃１６）。
【０１６４】
以上のように、運転制御装置５の制御部５ｂが、燃料電池ＦＣの運転形態判定対象期間を上記許容停止期間以下の長さに設定するので、その１つの運転形態判定対象期間中に運転停止状態が最も長く連続したとしても、その運転停止状態が連続する長さは上記許容停止期間以下となる。尚、連続する２つの運転形態判定対象期間に跨って燃料電池ＦＣが許容停止期間以上の長さ連続して停止される可能性はある。しかし、断続運転形態及び待機形態の何れが選択されても少なくとも１つの運転形態判定対象期間内では許容停止期間より長い期間連続して運転停止させる長期間停止状態は出現しない。その結果、長期間停止状態の出現頻度を少なくできるので、カソードからアノードへ酸素が侵入する可能性を低く、即ち、アノードの酸化（劣化）を抑制できる。
【０１６５】
＜第４実施形態＞
第４実施形態の運転制御装置は、断続運転メリットの決定手法が第３実施形態と異なる。以下に、第４実施形態の運転制御装置によって行われる制御の内容について説明するが、第３実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【０１６６】
第３実施形態では、運転形態判定対象期間が、燃料電池を運転停止状態で維持し続けることが許容できる許容停止期間以下に設定されていたが、本実施形態では、運転形態判定対象期間に制約は設けない。但し、本実施形態では、断続運転パターンの運転時間帯と非運転時間帯との組み合わせを決定するとき、当該運転時間帯の前及び後で連続して発生する連続停止期間を許容停止期間以下に制限する。そうすることで、少なくとも断続運転形態においては燃料電池が許容停止期間以上の長さにわたって連続して停止されることはなくなる。
つまり、運転制御装置５の制御部５ｂは、運転形態判定対象期間の開始時点において、時系列的な予測電力負荷と時系列的な予測熱負荷とに基づいて、運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯とし及び残部の時間帯を非運転時間帯とすると共に運転時間帯の前及び後で連続して発生する連続停止期間を許容停止期間以下に制限して燃料電池ＦＣを断続運転すると仮定して運転時間帯及び非運転時間帯の組み合わせを変えながら運転メリットを導出したときに最も大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定し、並びに、運転形態判定対象期間の全時間帯において燃料電池ＦＣを停止させて運転を待機させると仮定したときの運転メリットを待機メリットとして決定し、決定した断続運転メリット及び待機メリットに基づいて、燃料電池ＦＣの運転形態を断続運転形態及び待機形態の何れかに決定する。尚、本実施形態では、最も大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定しているが、最も大きい運転メリットを断続運転メリットとして決定することに限定されない。例えば、２番目に大きい又は３番目に大きい運転メリットなどを断続運転メリットとして決定するように改変してもよい。
【０１６７】
従って、燃料電池ＦＣが断続運転されるとしても、上記運転時間帯の前及び後で連続して発生する連続停止期間が許容停止期間以下に制限されるので、断続運転形態を実施することで燃料電池ＦＣの運転停止状態が最も長く連続したとしても、その運転停止状態が連続する長さは許容停止期間以下となる。尚、例えば、ある運転形態判定対象期間において断続運転形態が選択されて燃料電池ＦＣが連続して運転停止され、その直後の運転形態判定対象期間において待機形態が選択された場合には、連続する２つの運転形態判定対象期間に跨って燃料電池ＦＣが許容停止期間以上の長さ連続して停止される可能性はある。しかし、断続運転形態が選択されていれば、燃料電池ＦＣを許容停止期間より長い期間連続して運転停止させる長期間停止状態は出現しない。その結果、カソード５２ｂからアノード５２ａへ酸素が侵入する可能性を低く、即ち、アノードの酸化（劣化）を抑制できる。
【０１６８】
＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態において、運転制御装置５の制御部５ｂが、連続運転メリットを決定するとき、実際に導出された運転メリットの値よりも大きい値に決定するように改変してもよい。つまり、カソード５２ｂからアノード５２ａへの酸素の侵入についての問題は、断続運転が行われている間の運転停止期間中に発生する問題であり、連続運転が行われている間はそのような問題は発生しない。従って、運転制御装置５の制御部５ｂは、連続運転メリットを実際に導出された運転メリットの値よりも大きい値に決定することで、上述したステップ＃５において連続運転モードの方を選択され易くする。
或いは、運転制御装置５の制御部５ｂが、上述したステップ＃５において、連続運転メリットがマイナスの値でなければ、連続運転モードを選択するように改変してもよい。
燃料電池ＦＣが連続運転モードで運転されている限りはカソード５２ｂからアノード５２ａへの酸素の侵入についての問題は発生しない。よって、上述した何れの改変例においても、アノード５２ａの酸化（劣化）を抑制できる。
【０１６９】
＜２＞
上記実施形態では、図１０に示したようなラジエータを備えていないコージェネレーションシステムにおいて燃料電池ＦＣを連続運転させない例について説明したが、図１０に示したようなラジエータを備えていないコージェネレーションシステムにおいて燃料電池ＦＣを連続運転させてもよい。その場合、運転制御装置５は、例えば貯湯槽２に設けた温度センサの検出結果に基づいて貯湯槽２の貯湯量が満杯になった判定すると、燃料電池ＦＣを停止させて熱の発生を停止させればよい。
【０１７０】
＜３＞
上記実施形態において、コージェネレーションシステム１が、燃料電池ＦＣが運転停止状態にあるときのカソード５２ｂの近傍での酸素濃度が設定レベル以上であるか否かを判定する判定部を備え、運転制御装置５が、その判定部がカソード５２ｂの近傍での酸素濃度が上記設定レベル以上であると判定した場合、燃料電池ＦＣの運転停止状態の維持を解消するように構成してもよい。
【０１７１】
例えば、上記判定部は、カソード５２ｂの近傍での酸素濃度に関する情報を検出する酸素情報検出センサを有し、その酸素情報検出センサの検出結果に基づいて燃料電池ＦＣが運転停止状態にあるときのカソード５２ｂの近傍での酸素濃度が上記設定レベル以上であるか否かを判定する装置で構成される。具体的には、この判定部は、燃料電池ＦＣの出力電圧（セル電圧）を検出する電圧センサ３４で構成される。
【０１７２】
電圧センサ３４が判定部として機能できる理由は以下の通りである。
燃料電池ＦＣが運転停止状態にあるとき、カソード５２ｂの近傍の酸素濃度が上昇して設定レベル以上になると、酸素が電解質５２ｃを通ってアノード５２ａへ侵入し、アノード５２ａ側に存在している水素と反応するためセル電圧が上昇するという現象が発生する。これに対し、アノード５２ａ側の水素濃度が高い状態では、アノード５２ａ側の水素が電解質を通ってカソード５２ｂ近傍の酸素と反応するため、カソード５２ｂ近傍の酸素濃度は設定レベル未満となり且つセル電圧も上昇しない。
従って、上記判定部及び上記酸素情報検出センサとして機能を有する電圧センサ３４は、自身の検出結果（即ち、セル電圧の検出結果）に基づいて、燃料電池ＦＣが運転停止状態にあるときのカソード５２ｂの近傍での酸素濃度が設定レベル以上になっているか否かを判定できる。
【０１７３】
或いは、上記判定部は、燃料電池ＦＣの運転停止状態の維持時間が許容停止期間になった場合にカソード５２ｂの近傍での酸素濃度が上記設定レベル以上になっていると判定する装置で構成される。具体的には、この判定部は、運転制御装置５が備えるタイマ機能によって実現される。例えば、上記判定部として機能する運転制御装置５は、燃料電池ＦＣが運転停止されてからの経過時間を計測し、その経過時間が上記許容停止期間になると、燃料電池ＦＣが運転停止状態にあるときのカソード５２ｂの近傍での酸素濃度が設定レベル以上になっていると判定する。
【０１７４】
以上のように燃料電池ＦＣが運転停止状態にあるときのカソード５２ｂの近傍での酸素濃度が設定レベル以上になっていると判定されると、運転制御装置５の制御部５ｂは、燃料電池ＦＣの運転停止状態の維持を解消する。例えば、制御部５ｂは、燃料電池システム５０の全体を起動することで、燃料電池ＦＣの停止状態の維持を解消する。或いは、制御部５ｂは、燃料ガス生成装置５１のみを起動してアノード５２ａへ水素を供給することで、燃料電池ＦＣの停止状態の維持を解消する。
このように、燃料電池ＦＣが運転停止状態にあるときにカソード５２ｂ近傍での酸素濃度が設定レベル以上になったとしても、燃料電池ＦＣの運転停止状態の維持を解消することで、アノード５２ａが、カソード５２ｂ側から侵入してきた酸素によって酸化されることを防止できる。
【０１７５】
＜４＞
上記第１実施形態では、運転制御装置５の制御部５ｂが、燃料電池ＦＣの運転形態を連続運転形態及び断続運転形態及び待機形態の何れかに決定する例を説明したが、決定する燃料電池ＦＣの運転形態の種類を変更してもよい。例えば、運転制御装置５の制御部５ｂが、上記許容停止期間以下の長さに設定した運転形態判定対象期間の開始時点において、時系列的な予測電力負荷と時系列的な予測熱負荷とに基づいて、運転形態判定対象期間の全時間帯において燃料電池ＦＣを連続運転すると仮定したときに導出される運転メリットを連続運転メリットとして決定し、並びに、運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯とし及び残部の時間帯を非運転時間帯として燃料電池ＦＣを断続運転すると仮定して運転時間帯及び非運転時間帯の組み合わせを変えながら運転メリットを導出したときに最も大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定し、決定した連続運転メリット及び断続運転メリットに基づいて、燃料電池ＦＣの運転形態を連続運転形態及び断続運転形態の何れかに決定するように改変してもよい。
【０１７６】
同様に、上記第２実施形態では、運転制御装置５の制御部５ｂが、燃料電池ＦＣの運転形態を連続運転形態及び断続運転形態及び待機形態の何れかに決定する例を説明したが、決定する燃料電池ＦＣの運転形態の種類を変更してもよい。例えば、運転制御装置５の制御部５ｂが、燃料電池ＦＣの運転形態判定対象期間の開始時点において、時系列的な予測電力負荷と時系列的な予測熱負荷とに基づいて、運転形態判定対象期間の全時間帯において燃料電池ＦＣを連続運転すると仮定したときに導出される運転メリットを連続運転メリットとして決定し、並びに、運転形態判定対象期間のうちの一部の時間帯を運転時間帯とし及び残部の時間帯を非運転時間帯とすると共に当該運転時間帯の前及び後で連続して発生する連続停止期間を許容停止期間以下に制限して燃料電池ＦＣを断続運転すると仮定して運転時間帯及び非運転時間帯の組み合わせを変えながら運転メリットを導出したときに最も大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定し、決定した連続運転メリット及び断続運転メリットに基づいて、燃料電池ＦＣの運転形態を連続運転形態及び断続運転形態の何れかに決定するように改変してもよい。
尚、これらの例では、最も大きくなる運転メリットを断続運転メリットとして決定しているが、最も大きい運転メリットを断続運転メリットとして決定することに限定されない。例えば、２番目に大きい又は３番目に大きい運転メリットなどを断続運転メリットとして決定するように改変してもよい。
【０１７７】
＜５＞
上記実施形態において、燃料電池ＦＣの運転形態として断続運転形態のみを備えるように改変してもよい。例えば、第２実施形態において燃料電池ＦＣが断続運転形態のみで運転されるようにすると、連続する２つの運転形態判定対象期間に跨って燃料電池ＦＣが許容停止期間以上の長さ連続して停止されることはなくなる。従って、上述した長期間停止状態の出現を確実に無くすことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１７８】
本発明は、燃料電池のセルの劣化を回避しつつ、燃料電池の特性に応じて、燃料電池を省エネルギ性、経済性、環境性などの観点から好ましい態様で連続運転又は断続運転させることのできる燃料電池用の運転制御装置に利用できる。
【符号の説明】
【０１７９】
５  運転制御装置
５ａ  メモリ（記憶手段）
５ｂ  制御部（制御手段）
５２ｂ  カソード
ＦＣ  燃料電池
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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