(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の燃料電池ユニットを効率良く運転して大きな発電出力を得ることができる燃料電池ユニットの並列運転システムを提供する。【解決手段】複数の燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄを並列に接続して運転する燃料電池ユニットの並列運転システム。燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄは、燃料電池４及び燃料電池４の発電出力を制御する発電出力制御手段６を備え、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄに対応して第１電流変換器３６Ａ〜３６Ｄ及び第２電流変換器３８Ａ〜３８Ｄが設けられ、第１電流変換器３６Ａ〜３６Ｄは商用電力ライン３０を流れる電流を検知し、第２電流変換器は３８Ａ〜３８Ｄは燃料電池４の発電出力ライン８Ａ〜８Ｄを流れる電流を検知し、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電出力制御手段６は、第１電流変換器３６Ａ〜３６Ｄ及び第２電流変換器３８Ａ〜３８Ｄの検知電流に基づいて燃料電池４の発電出力を制御する。【選択図】図１
2014103092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料電池ユニットを相互に並列に接続して運転する燃料電池ユニットの並列運転システムであって、
前記複数の燃料電池ユニットは、燃料電池反応により発電を行う燃料電池及び前記燃料電池の発電出力を制御する発電出力制御手段を備え、前記複数の燃料電池ユニットの前記発電出力制御手段の各々に対応して第１電流変換器が設けられ、前記第１電流変換器は商用電源の商用電力ラインを流れる電流を検知し、また前記複数の燃料電池ユニットの前記燃料電池の各々に対応して第２電流変換器が設けられ、前記第２電流変換器は対応する前記燃料電池の発電出力ラインを流れる電流を検知し、前記複数の燃料電池ユニットの各々の前記発電出力制御手段は、対応する前記第１及び第２電流変換器の検知電流に基づいて対応する前記燃料電池の発電出力を制御することを特徴とする燃料電池ユニットの並列運転システム。
【請求項２】
前記複数の燃料電池ユニットの各々に対応する前記第２電流変換器は、対応する前記第１電流変換器に対して電気的に並列に逆接続されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池ユニットの並列運転システム。
【請求項３】
前記複数の燃料電池ユニットの各々の前記燃料電池に対応する前記第２電流変換器に対応して変流器が設けられ、前記変流器は、対応する前記燃料電池の前記発電出力ラインを流れる電流が小さくなるように変流し、前記第２電流変換器は、対応する前記変流器により変流された電流を検知することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池ユニットの並列運転システム。
【請求項４】
前記複数の燃料電池ユニットの各々の前記変流器の変流比が１〜１００であることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池ユニットの並列運転システム。
【請求項５】
前記複数の燃料電池ユニットの各々の前記第２電流変換器及び前記変流器が一体的に構成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の燃料電池ユニットの並列運転システム。
【請求項６】
燃料電池反応により発電を行う燃料電池及び前記燃料電池の発電出力を制御する発電出力制御手段を備え、前記発電出力制御手段に対応して第１電流変換器が設けられ、前記第１電流変換器は商用電源の商用電力ラインを流れる電流を検知し、また前記燃料電池に対応して第２電流変換器が設けられ、前記第２電流変換器は前記燃料電池の発電出力ラインを流れる電流を検知し、前記第２電流変換器に関連して、更に、スイッチ手段が設けられており、
並列運転に用いる場合には、前記スイッチ手段は、前記第２電流変換器から前記発電出力制御手段への検知電流の送給を許容し、前記発電出力制御手段は、前記第１及び第２電流変換器の検知電流に基づいて前記燃料電池の発電出力を制御し、単独運転に用いる場合には、前記スイッチ手段は、前記第２電流変換器から前記発電出力制御手段への検知電流の送給を遮断し、前記発電出力制御手段は、前記第１電流変換器の検知電流に基づいて前記燃料電池の発電出力を制御することを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項７】
前記第１電流変換器の第１及び第２出力端子がそれぞれ第１及び第２電流ラインを介して前記発電出力制御手段の第１及び第２入力端子に電気的に接続され、前記第２電流変換器は前記第１電流変換器に対して電気的に並列に逆接続され、前記第２電流変換器の第１出力端子が第３電流ラインを介して前記第２電流ラインに電気的に接続され、前記第２電流変換器の第２出力端子が第４電流ラインを介して前記第１電流ラインに電気的に接続され、前記スイッチ手段は前記第２電流変換器の前記第３及び第４電流ラインに配設され、並列運転に用いる場合には、前記スイッチ手段は閉状態に保持され、単独運転に用いる場合には、前記スイッチ手段は開状態に保持されることを特徴とする請求項６に記載の燃料電池ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池反応により発電を行う燃料電池ユニット及びこれを並列に複数接続して大きな発電出力を得る燃料電池ユニットの並列運転システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一戸建て住宅などに設置して使用する家庭用燃料電池システムが実用に供されている。この家庭用燃料電池システムは、家庭で消費する消費電力をまかなうように構成され、その発電出力が例えば７００〜１０００Ｗと小さくなっている。そこで、このような家庭用燃料電池システムを利用して中出力（例えば、３〜５ＫＷ）の発電出力を得るような開発も進められ、複数の燃料電池システムを並列に接続して発電出力を得る並列運転システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この公知の燃料電池システム（燃料電池ユニット）は、例えば、図２９に示す通りの構成を有している。この公知例では、４台の燃料電池システム（燃料電池ユニット）１０２Ａ〜１０２Ｄが並列的に接続され、それらの発電出力ライン１０４Ａ〜１０４Ｄが電力送給ライン１０６を介して電力負荷１０８に接続されている。各燃料電池システム１０２Ａ〜１０２Ｄは、燃料電池１１０と、この燃料電池１１０の発電出力を制御するための発電出力制御手段１１２と、この燃料電池１１０からの発電直流電力を交流電力に変換するためのＤＣ／ＡＣ変換器１１３Ａ〜１１３Ｄとを備え、各発電出力ライン１０４Ａ〜１０４Ｄには副ブレーカ１１４が配設され、各燃料電池システム１０２Ａ〜１０２Ｄからの交流電力が電力負荷１０８に送給される。
【０００４】
また、商用電源１１６は商用電力ライン１１８を介して電力送給ライン１０６に接続され、この商用電力ライン１１８に、この商用電力ライン１１８を流れる電力を計測するための電力メータ１２０が配設されている。この商用電力ライン１１８には、各燃料電池システム（燃料電池ユニット）１０２Ａ〜１０２Ｄに対応して電流変換器１２２Ａ〜１２２Ｄが配設され、各電流変換器１２２Ａ〜１２２Ｄは商用電力ライン１１８を流れる電流を検知し、この検知電流を利用して商用電力ライン１１８を流れる電力（所謂、購入電力）を計測する。また、この商用電力ライン１１８には主ブレーカ１１７が配設され、燃料電池システム１０２Ａ〜１０２Ｄからの発電出力ライン１０４Ａ〜１０４Ｄは、この主ブレーカ１１７の下流側の電力送給ライン１０６に接続される。
【０００５】
各電流変換器１２２Ａ〜１２２Ｄからの検知電流は対応する燃料電池システム（燃料電池ユニット）１０２Ａ〜１０２Ｄの発電出力制御手段１１２に送給され、各発電出力制御手段１１２は対応する電流変換器１２２Ａ〜１２２Ｄからの検知電流に基づいて燃料電池１１０の発電出力を制御し、このように制御することによって、燃料電池システム１０２Ａ〜１０２Ｄは、商用電源１１６への逆潮流（「逆電力」とも称する）を防止しながら電力負荷１０８の大きさに応じた発電出力をこの電力負荷１０８に送給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２７５６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、このような並列運転システムでは、次の通りの問題が発生するおそれがある。燃料電池システム１０２Ａ〜１０２Ｄを全て定格発電出力で稼働させる場合、これら燃料電池システム１０２Ａ〜１０２Ｄを安定して稼働させることができるが、これら燃料電池システム１０２Ａ〜１０２Ｄを定格発電出力に満たない部分負荷の状態で稼働させる場合、各燃料電池システム１０２Ａ〜１０２Ｄの稼働が不安定になるおそれがある。例えば、定格発電出力７００Ｗの燃料電池システム１０２Ａ〜１０２Ｄを４台並列運転し、電力負荷が１５００Ｗである場合、例えば一つの燃料電池システム１０２Ａが５００Ｗ、例えば他の燃料電池システム１０２Ｂが４００Ｗ、例えば残りの二つの燃料電池システム１０２Ｃ，１０２Ｄが３００Ｗというようなアンバランスが生じるおそれがある。
【０００８】
また、複数の燃料電池システムを並列運転する場合、一般的に同一の燃料電池システムしか対応することができず、発電出力特性の異なる燃料電池システム（例えば、製造メーカが異なる燃料電池システム）を組み合わせて並列運転することはできなかった。また、同一の燃料電池システムであっても、並列運転するためにシステムに改造を施さなければならず、そのためのコストがかかったり、一台故障したときに残りの燃料電池システムでもって発電出力を上げて発電運転を自動的に継続できるようにする必要があるなどの課題もある。
【０００９】
本発明の目的は、複数の燃料電池ユニットを効率良く運転して大きな発電出力を得ることができる燃料電池ユニットの並列運転システムを提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、並列運転及び単独運転のいずれにも好都合に用いることができる燃料電池ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１に記載の燃料電池ユニットの並列運転システムは、複数の燃料電池ユニットを相互に並列に接続して運転する燃料電池ユニットの並列運転システムであって、
前記複数の燃料電池ユニットは、燃料電池反応により発電を行う燃料電池及び前記燃料電池の発電出力を制御する発電出力制御手段を備え、前記複数の燃料電池ユニットの前記発電出力制御手段の各々に対応して第１電流変換器が設けられ、前記第１電流変換器は商用電源の商用電力ラインを流れる電流を検知し、また前記複数の燃料電池ユニットの前記燃料電池の各々に対応して第２電流変換器が設けられ、前記第２電流変換器は対応する前記燃料電池の発電出力ラインを流れる電流を検知し、前記複数の燃料電池ユニットの各々の前記発電出力制御手段は、対応する前記第１及び第２電流変換器の検知電流に基づいて対応する前記燃料電池の発電出力を制御することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項２に記載の燃料電池ユニットの並列運転システムでは、前記複数の燃料電池ユニットの各々に対応する前記第２電流変換器は、対応する前記第１電流変換器に対して電気的に並列に逆接続されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項３に記載の燃料電池ユニットの並列運転システムでは、前記複数の燃料電池ユニットの各々の前記燃料電池に対応する前記第２電流変換器に対応して変流器が設けられ、前記変流器は、対応する前記燃料電池の前記発電出力ラインを流れる電流が小さくなるように変流し、前記第２電流変換器は、対応する前記変流器により変流された電流を検知することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項４に記載の燃料電池ユニットの並列運転システムでは、前記複数の燃料電池ユニットの各々の前記変流器の変流比が１〜１００であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項５に記載の燃料電池ユニットの並列運転システムでは、前記複数の燃料電池ユニットの各々の前記第２電流変換器及び前記変流器が一体的に構成されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項６に記載の燃料電池ユニットは、燃料電池反応により発電を行う燃料電池及び前記燃料電池の発電出力を制御する発電出力制御手段を備え、前記発電出力制御手段に対応して第１電流変換器が設けられ、前記第１電流変換器は商用電源の商用電力ラインを流れる電流を検知し、また前記燃料電池に対応して第２電流変換器が設けられ、前記第２電流変換器は前記燃料電池の発電出力ラインを流れる電流を検知し、前記第２電流変換器に関連して、更に、スイッチ手段が設けられており、
並列運転に用いる場合には、前記スイッチ手段は、前記第２電流変換器から前記発電出力制御手段への検知電流の送給を許容し、前記発電出力制御手段は、前記第１及び第２電流変換器の検知電流に基づいて前記燃料電池の発電出力を制御し、単独運転に用いる場合には、前記スイッチ手段は、前記第２電流変換器から前記発電出力制御手段への検知電流の送給を遮断し、前記発電出力制御手段は、前記第１電流変換器の検知電流に基づいて前記燃料電池の発電出力を制御することを特徴とする。
【００１７】
更に、本発明の請求項７に記載の燃料電池ユニットでは、前記第１電流変換器の第１及び第２出力端子がそれぞれ第１及び第２電流ラインを介して前記発電出力制御手段の第１及び第２入力端子に電気的に接続され、前記第２電流変換器は前記第１電流変換器に対して電気的に並列に逆接続され、前記第２電流変換器の第１出力端子が第３電流ラインを介して前記第２電流ラインに電気的に接続され、前記第２電流変換器の第２出力端子が第４電流ラインを介して前記第１電流ラインに電気的に接続され、前記スイッチ手段は前記第２電流変換器の前記第３及び第４電流ラインに配設され、並列運転に用いる場合には、前記スイッチ手段は閉状態に保持され、単独運転に用いる場合には、前記スイッチ手段は開状態に保持されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の請求項１に記載の燃料電池ユニットの並列運転システムによれば、複数の燃料電池ユニットの発電出力制御手段の各々に対応して、商用電力ラインを流れる電流を検知する第１電流変換器が設けられ、また複数の燃料電池ユニットの燃料電池の各々に対応して、燃料電池の発電出力ラインを流れる電流を検知する第２電流変換器が設けられ、複数の燃料電池ユニットの各々の発電出力制御手段は、対応する第１及び第２電流変換器の検知電流に基づいて対応する燃料電池の発電出力を制御するので、定格発電出力に満たない稼働状態の場合であっても、複数の燃料電池ユニットの発電出力を安定して出力することができる。また、このように制御することによって、複数の燃料電池ユニットに特別な改造を施すことなく、異なる発電出力の燃料電池ユニット（例えば、製造メーカの異なる燃料電池ユニットなど）の並列運転にも適用することができる。
【００１９】
特に、定格発電出力が同じ複数の燃料電池ユニットを用いた場合、各燃料電池ユニットの燃料電池の発電出力が均等になって安定して出力することができ、その結果、複数の燃料電池ユニット全体の発電効率を高めることができ、複数の燃料電池ユニットを高効率でもって並列運転することができる。
【００２０】
また、本発明の請求項２に記載の燃料電池ユニットの並列運転システムによれば、複数の燃料電池ユニットの各々に対応する第２電流変換器は、対応する第１電流変換器に対して電気的に並列に逆接続されているので、対応する発電出力制御手段に送給される検知信号（検知電流）は、第１電流変換器の検知電流と第２電流変換器の検知電流との差信号（検知電流差）となり、かかる差信号を利用して燃料電池の発電出力を制御することによって、簡単な構成でもって複数の燃料電池ユニットの発電出力を安定して出力することができるとともに、複数の燃料電池ユニットを高効率でもって並列運転することができる。
【００２１】
また、本発明の請求項３に記載の燃料電池ユニットの並列運転システムによれば、第２電流変換器の各々に対応して変流器が設けられ、変流器は、対応する燃料電池の発電出力ラインを流れる電流が小さくなるように変流し、第２電流変換器は、この変流器により変流された電流を検知するので、複数の燃料電池システムの合計発電出力と電力負荷との差が小さくなるように稼働運転することができる。
【００２２】
また、本発明の請求項４に記載の燃料電池ユニットの並列運転システムによれば、複数の燃料電池ユニットの各々の変流器の変流比が１〜１００であるので、各燃料電池の性能が異なっていても燃料電池システムの合計発電出力と電力負荷との差を小さくなるように抑えて且つ安定して発電出力することができる。
【００２３】
また、本発明の請求項５に記載の燃料電池ユニットの並列運転システムによれば、複数の燃料電池ユニットの各々の第２電流変換器及び変流器が一体的に構成されているので、システム全体の構成を簡単にすることができる。
【００２４】
また、本発明の請求項６に記載の燃料電池ユニットによれば、燃料電池ユニットの発電出力制御手段に対応して、商用電力ラインを流れる電流を検知するための第１電流変換器が設けられ、また燃料電池に対応して、燃料電池の発電出力ラインを流れる電流を検知するための第２電流変換器が設けられ、この第２電流変換器に関連して、スイッチ手段が設けられている。そして、並列運転に用いる場合には、スイッチ手段は第２電流変換器から発電出力制御手段への検知電流の送給を許容するので、発電出力制御手段は、第１及び第２電流変換器の検知電流に基づいて燃料電池の発電出力を制御するようになり、従って、並列運転をしたときには、燃料電池ユニットを高い発電効率でもって運転することができる。また、単独運転に用いる場合には、スイッチ手段は第２電流変換器から発電出力制御手段への検知電流の送給を遮断するので、発電出力制御手段は、第１電流変換器の検知電流に基づいて燃料電池の発電出力を制御するようになり、従って、所望の通りに単独運転することができる。
【００２５】
更に、本発明の請求項７に記載の燃料電池ユニットによれば、第２電流変換器は第１電流変換器に対して電気的に並列に逆接続され、第２電流変換器の第１出力端子が第３電流ラインを介して第１電流変換器からの第２電流ラインに電気的に接続され、第２電流変換器の第２出力端子が第４電流ラインを介して第１電流変換器からの第１電流ラインに電気的に接続され、スイッチ手段は第２電流変換器の第３及び第４電流ラインに配設されているので、スイッチ手段を閉状態に保持することによって、第２電流変換器からの検知電流が発電出力制御手段に送給され、燃料電池ユニットを並列運転に適用して高い発電効率でもって運転することができ、またスイッチ手段を開状態に保持することによって、第２電流変換器からの検知電流の発電出力制御手段への送給が遮断され、所望の単独運転に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に従う燃料電池ユニットの並列運転システムの第１の実施形態を示す簡略図。
【図２】図１の並列運転システムにおける燃料電池ユニット及びそれに関連する構成を簡略的に示すブロック図。
【図３】図２の燃料電池ユニットの出力制御の流れを示すフローチャート。
【図４】燃料電池システムの燃料電池の発電出力と発電効率との関係を示す図。
【図５】４台の燃料電池ユニットを稼働させたときの発電効率の判定結果を示す図。
【図６】４台の燃料電池ユニットを稼働させたときの経過時間と燃料電池の発電出力との関係を示す図であって、図６（ａ）は変流比が１、図６（ｂ）は変流比が１００、図６（ｃ）は変流比が１０００、また図６（ｄ）は変流比が無限大であるときの関係を示す図。
【図７】４台の燃料電池ユニットを稼働させたときの変流比と合計発電出力との関係を示す図。
【図８】４台の燃料電池ユニットを定格発電出力で稼働させたときの経過時間と燃料電池の発電出力との関係を示す図。
【図９】４台の燃料電池ユニット（出力上昇速度が同じで、出力降下速度が異なるユニット）を部分負荷で稼働させた場合の経過時間と燃料電池の発電出力との関係を示す図であって、図９（ａ）は変流比が１００、図９（ｂ）は変流比が３０であるときの関係を示す図。
【図１０】電力負荷を変動させた場合における経過時間と４台の燃料電池ユニットの発電出力との関係を示す図であって、図１０（ａ）は変流比が１００、図（ｂ）は変流比が３０であるときの関係を示す図。
【図１１】１台の燃料電池ユニットがトリップした場合における経過時間と残りの３台の燃料電池ユニットの発電出力との関係を示す図。
【図１２】４台の燃料電池ユニットの発電出力が±２Ｗでゆらいだ場合における経過時間と燃料電池の発電出力との関係を示す図であって、図１２（ａ）は変流比１００、図１２（ｂ）は変流比が３０、図１２（ｃ）は変流比が１０、図１２（ｄ）は変流比が３であるときの関係を示す図。
【図１３】２台の定格発電出力が異なる燃料電池ユニットを稼働させた場合における経過時間と燃料電池の発電出力との関係を示す図であって、図１３（ａ）は電力負荷８００Ｗ、図１３（ｂ）は電力負荷１０００Ｗ、図１３（ｃ）は電力負荷１２００Ｗ、図１３（ｄ）は電力負荷１４００Ｗであるときの関係を示す図。
【図１４】２台の燃料電池ユニットを稼働させた場合における経過時間と燃料電池の発電出力との関係を示す図であって、図１４（ａ）は変流比１、図１４（ｂ）は変流比が１００、図１４（ｃ）は変流比が１０００であるときの関係を示す図。
【図１５】２台の燃料電池ユニットの発電出力が±２Ｗでゆらいだ場合における経過時間と燃料電池の発電出力との関係を示す図であって、図１５（ａ）は変流比１、図１５（ｂ）は変流比が１００、図１５（ｃ）は変流比が１０００であるときの関係を示す図。
【図１６】出力特性の異なる２台の燃料電池ユニットを稼働させた場合における経過時間と燃料電池の発電出力との関係を示す図であって、図１６（ａ）は電力負荷８００Ｗ、図１６（ｂ）は電力負荷１０００Ｗ、図１６（ｃ）は電力負荷１２００Ｗ、図１５（ｄ）は電力負荷１４００Ｗであるときの関係を示す図。
【図１７】２台の燃料電池ユニットを稼働させた場合における経過時間と燃料電池の発電出力との関係を示す図であって、図１７（ａ）は変流比１、図１７（ｂ）は変流比が１００、図１７（ｃ）は変流比が１０００であるときの関係を示す図。
【図１８】２台の燃料電池ユニットの発電出力が±２Ｗでゆらいだ場合における経過時間と燃料電池の発電出力との関係を示す図であって、図１８（ａ）は変流比１、図１８（ｂ）は変流比が１００、図１８（ｃ）は変流比が１０００であるときの関係を示す図。
【図１９】負荷電力８００Ｗの場合において変流器の変流比を変動させたときの各燃料電池の発電出力及びシステム全体の発電効率を示す図。
【図２０】負荷電力１６００Ｗの場合において変流器の変流比を変動させたときの各燃料電池の発電出力及びシステム全体の発電効率を示す図。
【図２１】負荷電力２４００Ｗの場合において変流器の変流比を変動させたときの各燃料電池の発電出力及びシステム全体の発電効率を示す図。
【図２２】負荷電力が３０００Ｗ以上の場合において変流器の変流比を変動させたときの各燃料電池の発電出力を示す図。
【図２３】変流器の変流比を変えたときのシステム全体の発電出力とシステム全体の発電効率の関係を示す図。
【図２４】システム全体（４台の燃料電池ユニット）を運転させたときの発電効率と１台の燃料電池ユニット（発電出力を４倍して対比している）を運転させたときの発電効率とを示す図。
【図２５】本発明に従う燃料電池ユニットの並列運転システムの第２の実施形態を示す簡略図。
【図２６】本発明に従う燃料電池ユニットの並列運転システムの第３の実施形態を示す簡略図。
【図２７】図２６の並列運転システムにおける燃料電池ユニット及びそれに関連する構成を簡略的に示すブロック図。
【図２８】本発明に従う燃料電池ユニットの並列運転システムの第４の実施形態の一部を簡略的に示すブロック図。
【図２９】従来の燃料電池システムの並列運転システムを簡略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図１〜図２８を参照して、本発明に従う燃料電池ユニットの並列運転システムの各種実施形態について説明する。
【００２８】
〔燃料電池ユニットの並列運転システムの第１の実施形態〕  
まず、図１〜３を参照して、燃料電池ユニットの並列運転システムの第１の実施形態について説明する。図１及び図２において、図示の燃料電池ユニットの並列運転システムは、複数（実施形態では、４台）の燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄが用いられ、これら複数の燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄが相互に並列に配設されている。各燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄは実質上同一の構成であり、燃料電池反応により発電を行う燃料電池４と、この燃料電池４の発電出力を制御するための発電出力制御手段６と、この燃料電池４からの発電直流電力を交流電力に変換するためのＤＣ／ＡＣ変換器１１Ａ（１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ）とを備えており、燃料電池４は、例えば、それ自体周知の固体酸化物形燃料電池から構成される。
【００２９】
各燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄからの発電出力は、発電出力ライン８Ａ〜８Ｄを介して電力送給ライン１０に送給され、この電力送給ライン１０を介して電力負荷１２に送給される。燃料発電ユニット２Ａ（２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）からの発電出力ライン８Ａ（８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ）には副ブレーカ１４Ａ（１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ）が配設され、燃料電池ユニット２Ａ（２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）からの交流電力が副ブレーカ１４Ａ（１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ）を介して電力負荷１２に送給される。また、副ブレーカ１４Ａ（１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ）は安全のためのものであり、この副ブレーカ１４Ａ（１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ）がオフ状態になると、燃料電池ユニット２Ａ（２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）から電力送給ライン１０への発電出力の供給が停止される。
【００３０】
ここで燃料電池ユニット２Ａ（２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）について説明すると、燃料電池ユニット２Ａ（２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）における燃料電池４（例えば、固体酸化物形燃料電池）は、燃料電池セルを積層した燃料電池セルスタック１６を備え、更に燃料ガス（例えば、都市ガス）を供給するための燃料ガス供給ポンプ１８、空気を供給するための空気供給ブロア２０及び改質水を供給するための改質水供給ポンプ２２を含んでいる。燃料電池４の発電出力を大きくするときには、燃料ガス供給ポンプ１８、空気供給ブロア２０及び改質水供給ポンプ２２の回転数が増え、燃料電池セルスタック１６への燃料ガス及び空気並びに改質器（図示せず）への改質水の供給量が増大し、また燃料電池４の発電出力を小さくするときには、燃料ガス供給ポンプ１８、空気供給ブロア２０及び改質水供給ポンプ２２の回転数が減り、燃料電池セルスタック１６への燃料ガス及び空気並びに改質器への改質水の供給量が減少する。
【００３１】
また、燃料電池ユニット２Ａ（２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）における発電出力制御手段６は、例えばマイクロプロセッサから構成され、電力値演算手段２４及び作動制御手段２６を備えている。電力値演算手段２４は、後述する電流値を利用して商用電力ライン３０の電力値を演算し、作動制御手段２６は、電力値演算手段２４の演算電力値に基づいて燃料ガス供給ポンプ１８、空気供給ブロア２０及び改質水供給ポンプ２２を後述する如く作動制御する。
【００３２】
この実施形態では、商用電源２８は商用電力ライン３０を介して電力送給ライン１０に接続され、商用電源２８からの商用電力（例えば、１００Ｖ、６０Ｈｚの交流電力）は、商用電力ライン３０及び電力送給ライン１０を通して電力負荷１２に送給される。また、商用電力ライン３０には主ブレーカ３２が設けられ、この主ブレーカ３２がオフ状態になると、商用電源２８から電力送給ライン１０への商用電力の供給が停止される。更に、商用電力ライン３０（具体的には、主ブレーカ３２より上流側の部位）には電力メータ３４が配設され、この電力メータ３４は商用電力ライン３０を流れる電力を計測する。
【００３３】
このような燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄを備えた並列運転システムでは、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄからの発電出力が商用電源２８へ逆潮流するのを防止するために、次のように構成されている。即ち、電力負荷１２が４台の燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの定格発電出力（例えば、７００Ｗ）の合計電力（２８００Ｗ）と等しい、又はこの合計電力よりも小さいときには、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄからの発電出力でもってこの電力負荷１２をまかなうことができるので、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄからの発電出力が発電出力ライン８Ａ〜８Ｄ及び電力送給ライン１０を通して電力負荷１２に送給され、この電力負荷１２で消費される。一方、電力負荷１２が４台の燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの定格発電出力（例えば、７００Ｗ）の合計電力（２８００Ｗ）よりも大きいときには、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄからの発電出力でもってこの電力負荷１２をまかなうことができず、この場合、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄからの発電出力が発電出力ライン８Ａ〜８Ｄ及び電力送給ライン１０を通して電力負荷１２に送給されるとともに、商用電源２８からの商用電力が商用電力ライン３０及び電力送給ライン１０を通して電力負荷１２に送給され、これら双方からの電力が電力負荷１２で消費される。
【００３４】
一般に、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの燃料電池４の発電出力は一定ではなく、多少のゆらぎが生じ、このようなゆらぎが生じたときにも逆潮流が生じないように、例えば燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの定格発電出力の２〜５％余分に購入する（換言すると、電力負荷１２が例えば２８００Ｗのときに１４〜３５Ｗの商用電力を購入する）ように構成されており、以下の説明では、このように発電出力のゆらぎを考慮して制御する場合に適用して説明する。
【００３５】
この実施形態では、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの燃料電池４の発電出力を制御するために、各燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電出力制御手段６に対応して第１電流変換器３６Ａ〜３６Ｄが設けられている。第１電流変換器３６Ａ〜３６Ｄは、商用電力ライン３０（具体的には、電力メータ３４と主ブレーカ３２との間の部位）に配設され、この商用電力ライン３０を流れる電流を検知する。この第１電流変換器３６Ａ〜３６Ｄは、例えば、変流比が３０００：１（所謂、変流比：３０００）に構成され、商用電力ライン３０に例えば３Ａの電流が流れているときには、この第１電流変換器３６Ａ〜３６Ｄには１ｍＡの電流が流れる。この第１電流変換器３６Ａ〜３６Ｄからの検知信号（検知電流）は、対応する燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電出力制御手段６に送給される。
【００３６】
また、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの各々の燃料電池４に対応して第２電流変換器３８Ａ〜３８Ｄが設けられ、これら第２電流変換器３８Ａ〜３８Ｄは、対応する燃料電池４の発電出力ライン８Ａ〜８Ｄを流れる電流（ＤＣ／ＡＣ変換器１１Ａ〜１１Ｄで交流電力に変換された交流電流）を検知する。この第２電流変換器３８Ａ〜３８Ｄは、例えば上述した第１電流変換器３６Ａ〜３６Ｄと同様のものから構成することができ、その変流比が３０００：１に構成される。
【００３７】
更に、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄに対応する第２電流変換器３８Ａ〜３８Ｄの各々に対応して、変流器４０Ａ〜４０Ｄが設けられている。変流器４０Ａ〜４０Ｄは、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの下流側に配設され、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電出力ライン８Ａ〜８Ｄを流れる交流電流を所定の変流比でもって小さくし、例えば変流比が１〜１００：１のものを好都合に用いることができる。例えば、変流比が１０：１（所謂、変流比：１０）であるものを用いた場合、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電出力ライン８Ａ〜８Ｄを流れる電流が１／１０に変流され、第２電流変換器３８Ａ〜３８Ｄは、対応する変流器４０Ａ〜４０Ｄにより変流された電流を検知する。この第２電流変換器３８Ａ〜３８Ｄからの検知信号（検知電流）は、対応する燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電出力制御手段６に送給される。尚、変流器４０Ａ〜４０Ｄについては省略することも可能であり、これら変流器４０Ａ〜４０Ｄを省略した場合、後の説明における変流比：１である場合となる。
【００３８】
各燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄに対応する第１電流変換器３６Ａ〜３６Ｄ及び第２電流変換器３８Ａ〜３８Ｄは、図２に示すように発電出力制御手段６に電気的に接続される。第１電流変換器３６Ａ（３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ）のｋ側出力端子（第１出力端子）が電流ライン４２（第１電流ライン）を介して発電出力制御手段６のＫ側入力端子（第１入力端子）に接続され、そのｌ側出力端子（第２出力端子）が電流ライン４４（第２電流ライン）を介して発電出力制御手段６のＬ側入力端子（第２入力端子）に接続される。また、第２電流変換器３８Ａ（３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ）は、この第１電流変換器３６Ａ（３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ）に対して電気的に並列に配設され、そのｌ側出力端子（第４出力端子）が電流ライン４２を介して発電出力制御手段６のＫ側入力端子（第１入力端子）に接続され、そのｋ側出力端子（第３出力端子）が電流ライン４４を介して発電出力制御手段６のＬ側入力端子（第２入力端子）に接続されている。
【００３９】
第１電流変換器３６Ａ（３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ）及び第２電流変換器３８Ａ（３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ）がこのように接続されているので、燃料電池ユニット２Ａ（２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）の発電出力制御手段６に入力される電流は、第１電流変換器３６Ａ（３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ）の検知電流と第２電流変換器３８Ａ（３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ）の検知電流との検知電流差（所謂、差信号）となり、この差信号を利用して発電出力制御手段６は、次のようにして対応する燃料電池４の発電出力を制御する。
【００４０】
第１電流変換器３６Ａ（３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ）の検知電流を利用して商用電力ライン３０を流れる電力（所謂、購入電力Ｚ）を演算することができる。例えば、第１電流変換器３６Ａ（３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ）の電流値を例えば３０００倍することによって商用電力ライン３０を流れる実際の電流値を求めることができ、また電圧は燃料電池４の発電出力ライン８Ａ（８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ）から求めることができ、この電流値及び電圧値から商用電力ライン３０を流れる電力（購入電力Ｚ）を求めることができる。
【００４１】
また、第２電流変換器３８Ａ（３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ）の検知電流を利用して発電出力ライン８Ａ（８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ）を流れる電力、即ち燃料電池ユニット２Ａ（２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）の燃料電池４の発電出力ＰＡ（ＰＢ，ＰＣ，ＰＤ）を演算することができる。尚、この場合、発電出力ライン８Ａ（８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ）を流れる電流は、変流器４０Ａ（４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ）により１／Ｘ倍（変流比：Ｘ）となっているので、第２電流変換器３８Ａ（３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ）の検知電流を用いた演算電力は、燃料電池４の発電出力ＰＡ（ＰＢ，ＰＣ，ＰＤ）の１／Ｘ倍の電力ＰＡ／Ｘ（ＰＢ／Ｘ，ＰＣ／Ｘ，ＰＤ／Ｘ）となる。例えば、第２電流変換器３８Ａ（３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ）の電流値を例えば３０００倍することによって発電出力ライン８Ａ（８Ｂ，８Ｃ．８Ｄ）を流れる実際の電流の１／Ｘ倍の電流値を求めることができ、また電圧は燃料電池４の発電出力ライン８Ａ（８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ）から求めることができ、この１／Ｘ倍の電流値及び電圧値から燃料電池４の発電出力の１／Ｘ倍の電力ＰＡ／Ｘ（ＰＢ／Ｘ，ＰＣ／Ｘ，ＰＤ／Ｘ）を求めることができる。
【００４２】
この実施形態では、第１電流変換器３６Ａ（３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ）と第２電流変換器３８Ａ（３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ）とが逆接続されているので、第１電流変換器３６Ａ（３６Ｂ，３６Ｃ，３８Ｄ）及び第２電流変換器３８Ａ（３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ）の検知電流に基づいて演算される電力ＱＡ（ＱＢ，ＱＣ．ＱＤ）は、購入電力Ｚと燃料電池４の発電出力の１／Ｘ倍の電力ＰＡ／Ｘ（ＰＢ／Ｘ，ＰＣ／Ｘ，ＰＤ／Ｘ）との差電力（ＱＡ＝Ｚ−ＰＡ／Ｘ）〔（ＱＢ＝Ｚ−ＰＢ／Ｘ），（ＱＣ＝Ｚ−ＰＣ／Ｘ），（ＱＤ＝Ｚ−ＰＤ／Ｘ）〕となる。
【００４３】
このように商用電力ライン３０の電力（購入電力Ｚ）及び複数の燃料電池ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの発電出力ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，ＰＤを監視して燃料電池４の発電出力を制御することによって、複数の燃料電池ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの発電出力が実質上均等となって安定して出力することができるとともに、複数の燃料電池システム２Ａ〜２Ｄ全体の発電効率を高めることができる。
【００４４】
〔並列運転したときのシミュレーション〕
次に、図４及び図５を参照して、複数（この実施形態では、４台）の燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電出力が均等となるように運転制御した方がシステム全体として発電効率が高くなることを説明する。図４は、燃料電池４として例えば定格発電出力７００Ｗの固体酸化物形燃料電池を用いたときの発電出力と発電効率との関係を示しており、この図４を用いて４台の燃料電池システム２Ａ〜２Ｄの発電出力を分散させた場合と上述した実施形態のようにそれらの発電出力を均等にした場合とにおける発電効率のシミュレーション結果は、図５に示す通りであった。図５においては、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電出力を分散させた場合における各燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電効率を平均した平均発電効率と、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電出力を均等させた場合における各燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの平均発電出力での発電効率とを比較し、均等させた場合の方がシステム全体として発電効率が高いとの結果となった場合、判定欄に「１」として表示した。
【００４５】
例えば、図５の第１段目では、燃料電池ユニット２Ａ（２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）の発電出力が８３Ｗ（５６４Ｗ，１５３Ｗ，６９６Ｗ）で、このときの発電効率が１５．４０％（４４．０１％，２４．１０％，４６．０３％）であるとき、システム全体の平均発電効率が３７．７１％となる。また、このときの燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの平均発電出力は３７４．００Ｗで、このときの各燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電効率が３７．９７％であり、システム全体の発電効率を対比すると、燃料電池システム２Ａ〜２Ｄの発電出力を均等させた方が０．２６％発電効率が高いことを示している。
【００４６】
このような発電効率の対比のシミュレーションを１００パターンの乱数データを用いて複数回解析し、図５は、この解析結果の一部を示したものである。この解析結果を総合すると、判定欄に示すように、燃料電池システム２Ａ〜２Ｄの発電出力を均等させた方が約７割（シミュレーション結果では、７１％の割合）の確率で発電効率が高くなるという結果が得られた。この結果に基づくと、上述したように第１電流変換器３６Ａ〜３６Ｄ及び第２電流変換器３８Ａ〜３８Ｄの検知電流に基づいて対応する燃料電池４の発電出力を均等となるように制御することによって、複数の燃料電池システム２Ａ〜２Ｄ全体の発電効率を高めることができる。
【００４７】
ここで、図６及び図７を参照して、変流器４０Ａ〜４０Ｄの変流比（Ｘ）について検討する。図６（ａ）〜（ｄ）において、実線Ｆは電力負荷１２の変化を示し、実線Ｔは燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの合計発電出力の変化を示し、また実線Ａ（Ｂ，Ｃ，Ｄ）は燃料電池ユニット２Ａ（２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）の発電出力の変化を示している。尚、このシミュレーションにおいては、燃料電池ユニット２Ｄ、燃料電池ユニット２Ｃ、燃料電池ユニット２Ｂ及び燃料電池ユニット２Ａの順に性能が高い（性能の高い順：２Ｄ＞２Ｃ＞２Ｂ＞２Ａ）（即ち、出力上昇速度が速い）ものとしている。
【００４８】
図６から理解されるように、変流器４０Ａ〜４０Ｄの変流比Ｘが燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電出力に影響し、変流器４０Ａ〜４０Ｄの変流比Ｘが大きくなると、４台の燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの合計発電出力Ｔは、ほぼ電力負荷Ｆに到達する〔（図６（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）参照）〕が、これらの変流比Ｘが小さくなると、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの合計発電出力Ｔは電力負荷Ｆに到達せず〔図６（ａ）参照〕、システム全体の稼働効率が悪くなり、商用電力ライン３０と通しての購入電力Ｚが増えるようになる。一方、変流器４０Ａ〜４０Ｄの変流比Ｘが大きくなると、燃料電池ユニットの発電出力が非常に不安定になったり〔図６（ｃ）参照〕、この変流比Ｘが更に大きくなると、性能の低い２台の燃料電池ユニット２Ａ，２Ｂの発電出力がほとんどゼロ（零）となり〔図６（ｄ）参照〕、４台の燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電出力を均等にすることができなくなるが、この変流比Ｘが小さくなると、燃料電池ユニットの発電出力が安定するようになる〔図６（ａ）及び（ｂ）参照〕とともに、４台の燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電出力が均等になる。
【００４９】
ここで、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの合計発電出力Ｔに着目し、変流器４０Ａ〜４０Ｄの変流比Ｘとこの合計発電出力Ｔとの関係をシミュレーションすると、図７に示す通りの結果となった。図７から明らかなように、変流器４０Ａ〜４０Ｄの変流比Ｘが小さくなると、４台の燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの合計発電出力Ｔが幾分小さくなることが判った。
【００５０】
図６及び図７に示す結果から、変流器４０Ａ〜４０Ｄの変流比Ｘについては、複数の燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの合計発電出力Ｔの幾分の低下を考慮しなければ１〜１００の範囲である（１≦Ｘ≦１００）のが望ましく、この合計発電出力Ｔの幾分の低下を考慮すると、３〜１００の範囲である（３≦Ｘ≦１００）であるのが望ましい。
【００５１】
図８は、電力負荷１２が充分である（例えば、電力負荷：３０００Ｗ）場合における経過時間と４台の燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電出力の変化状態との関係を示し、図８に示すように、最終的に４台の燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの全てが定格発電出力運転（発電出力：７００Ｗ）となることが確認できた。
【００５２】
図９（ａ）及び（ｂ）は、４台の燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの出力上昇速度が同じで、出力下降速度に差がある場合のシミュレーション結果である。このシミュレーションでは、燃料電池ユニット２Ｄ、燃料電池ユニット２Ｃ、燃料電池ユニット２Ｂ及び燃料電池ユニット２Ａの順に出力下降速度が大きい（出力下降速度が大きい順：２Ｄ＞２Ｃ＞２Ｂ＞２Ａ）ものとしている。
【００５３】
図９から明らかなように、この出力下降速度が小さい方が燃料電池ユニットの発電出力が高めになり〔図９（ａ）参照〕、また変流器４０Ａ〜４０Ｄの変流比が小さい方が各燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電出力差が小さくなることが判った。
【００５４】
図１０（ａ）及び（ｂ）は、電気負荷１２の負荷状態が変動したときの燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの挙動状態のシミュレーション結果を示している。図１０（ａ）及び（ｂ）から明らかなように、４台の燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄは、それらの発電出力が負荷変動に追従するように稼働し、変流器４０Ａ〜４０Ｄの変流比Ｘが１００である場合及びそれらの変流比Ｘが３０である場合、これら燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの挙動はほとんど同じであることが確認できた。
【００５５】
図１１は、４台の燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄのうち一台がトリップしたときのシミュレーション結果を示している。この例では、経過時間５００ｓにおいて燃料電池ユニット２Ａがトリップしたときの残り３台の燃料電池ユニット２Ｂ〜２Ｄの発電出力の出力状態を示している。このシミュレーションでは、燃料電池ユニット２Ｄ、燃料電池ユニット２Ｃ、燃料電池ユニット２Ｂ及び燃料電池ユニット２Ａの順に性能が高い（性能が高い順：２Ｄ＞２Ｃ＞２Ｂ＞２Ａ）ものとしている。
【００５６】
図１１から明らかなように、例えば燃料電池ユニット２Ａがトリップした場合、残りの３台の燃料電池ユニット２Ｂ〜２Ｄの発電出力が増大し、これら燃料電池ユニット２Ｂ〜２Ｄの合計発電出力が電力負荷１２の負荷にほぼ到達して稼働され、１台の燃料電池ユニット２Ａがトリップした場合においても問題なく稼働できることが確認できた。
【００５７】
図１２（ａ）〜（ｄ）は、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電出力が±２Ｗ内で上下に変動する（所謂、ゆらぎが生じる）場合のシミュレーション結果を示している。尚、このシミュレーションにおいても、燃料電池ユニット２Ｄ、燃料電池ユニット２Ｃ、燃料電池ユニット２Ｂ及び燃料電池ユニット２Ａの順に性能が高い（性能が高い順：２Ｄ＞２Ｃ＞２Ｂ＞２Ａ）ものとしている。
【００５８】
図１２（ａ）〜（ｄ）から明らかなように、変流器４０Ａ〜４０Ｄの変流比Ｘが１００であると、発電出力のゆらぎの影響を受けて燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電出力が不安定になり、これらの変流比Ｘが３０になると、このゆらぎの影響が少なくなって燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電出力の不安定さがある程度解消され、そして、この変流比が１０まで下がると、このゆらぎの影響がほとんどなくなって燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電出力が安定するようになる。このようなことから、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電出力のゆらぎを考慮した場合、変流器４０Ａ〜４０Ｄの変流比Ｘは３０以下である（Ｘ≦３０）であるのが好ましい。
【００５９】
上述した燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの各々の燃料電池４の発電出力は、対応する発電出力制御手段６によって図３に示すようにして同様に制御される。図１及び図２とともに図３を参照して、例えば燃料電池ユニット２Ａ（２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）の発電出力の制御について説明すると、第１電流変換器３６Ａが商用電力ライン３０を流れる電流を検知し（ステップＳ１）、第２電流変換器３８Ａが燃料電池４の発電出力ライン８Ａを流れる電流を検知する（ステップＳ２）。この実施形態では、第１電流変換器３６Ａは、商用電力ライン３０を流れる実際の電流の１／３０００倍の電流値を検知する。また、燃料電池４の発電出力ライン８Ａを流れる電流は、変流器４０Ａによって１／Ｘ倍（Ｘ：変流比）の電流値に変流され、第２電流変換器３８Ａは、変流器４０Ａにより変流された電流値の１／３０００倍の電流値、即ち発電出力ライン８Ａを流れる電流の実際の電流値の１／３０００Ｘ倍の電流値を検知する。
【００６０】
第１及び第２電流変換器３６Ａ，３８Ａからの検知電流は発電出力制御手段６に送給される。このとき、第１電流変換器３６Ａと第２電流変換器３８Ａとは電気的に並列に且つ逆接続されているので、第１及び第２電流変換器３６Ａ，３８Ａの差電流（所謂、差信号）が発電出力制御手段６に送給される。そして、発電出力制御手段６の電力値演算手段２４は、この差信号に基づいて電力値、即ち、〔購入電力（Ｚ）−１／Ｘ倍の発電出力（ＰＡ／Ｘ）〕を演算する（ステップＳ３）。
【００６１】
その後、電力値演算手段２４により演算した電力値〔購入電力（Ｚ）−１／Ｘ倍の発電出力（ＰＡ／Ｘ）〕に基づいて作動制御手段２６は逆潮流の防止判定を行う（ステップＳ４）。
【００６２】
この判定においては、（Ｚ−ＰＡ／Ｘ）がＹより大きいか、小さいかでもって判定する（ここで、Ｚ：購入電力、ＰＡ：燃料電池ユニット２Ａの発電出力、Ｘ：変流器４０Ａの変流比、Ｙ：逆潮流防止判定値）。
【００６３】
この判定結果が（Ｚ−ＰＡ／Ｘ）＞Ｙであると、燃料電池ユニット２Ａ（即ち、燃料電池４）の発電出力が小さくて購入電力Ｚが大きくなっていると判定し、この場合ステップＳ５からステップＳ６に進み、発電出力制御手段６は発電出力が増大するように燃料電池４を制御する。即ち、作動制御手段２６は、燃料ガス供給ポンプ１８、空気供給ブロア２０及び改質水供給ポンプ２２を回転数が増大するように制御し、このように制御することによって、燃料電池セルスタック１６への燃料ガス及び空気並びに改質器（図示せず）への改質水の供給量が増え、燃料電池４の発電出力が増大する。
【００６４】
一方、この判定結果が（Ｚ−ＰＡ／Ｘ）＜Ｙであると、燃料電池ユニット２Ａ（即ち、燃料電池４）の発電出力が大きくて購入電力Ｚが小さくなっていると判定し、この場合ステップＳ５からステップＳ７を経てステップＳ８に進み、発電出力制御手段６は発電出力が減少するように燃料電池４を制御する。即ち、作動制御手段２６は、燃料ガス供給ポンプ１８、空気供給ブロア２０及び改質水供給ポンプ２２を回転数が減少するように制御し、このように制御することによって、燃料電池セルスタック１６への燃料ガス及び空気並びに改質器（図示せず）への改質水の供給量が減り、燃料電池４の発電出力が減少し、逆潮流の発生が防止される。
【００６５】
また、この判定結果が（Ｚ−ＰＡ／Ｘ）＝Ｙであると、燃料電池ユニット２Ａ（即ち、燃料電池４）の発電出力が購入電力Ｚとの関係で適切であると判定し、この場合、ステップＳ５からステップＳ７を経てステップＳ９に移り、発電出力制御手段６は発電出力が維持されるように燃料電池４を制御する。即ち、作動制御手段２６は、燃料ガス供給ポンプ１８、空気供給ブロア２０及び改質水供給ポンプ２２の回転数をそのままの状態に維持し、これにより、燃料電池４の発電出力が維持される。
【００６６】
このように燃料電池ユニット２Ａ（２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）を制御することによって、購入電力Ｚを一定にして発電出力が変動しても逆潮流を防止することができる。
【００６７】
以上、本発明に従う燃料電池ユニットの並列運転システムの一実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更乃至修正が可能である。
【００６８】
例えば、上述した実施形態では、実質上同じ構成の４台の燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄ（燃料電池４として例えば定格発電出力７００Ｗの固体酸化物形燃料電池）を用いた並列運転システムに適用して説明したが、このような構成に限定されず、実質上同じ構成の燃料電池ユニットを２台又は３台、或いは５台以上用いた並列運転システムにも同様に適用することができる。
【００６９】
また、このような並列運転システムは、種類の異なる（例えば、定格発電出力が異なる、燃料電池の電池種類が異なるなど）燃料電池ユニットを２台又は３台以上組み合わせたシステムにも同様に適用することができる。
【００７０】
〔２台を並列運転したときのシミュレーション〕
次に、定格発電出力が異なる２台の燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈを用いた並列運転システムに適用してシミュレーションした結果を説明する。このシミュレーションにおいては、定格発電出力７００Ｗの燃料電池を備えた燃料電池ユニット２Ｇと定格発電出力５００Ｗの燃料電池を備えた燃料電池ユニット２Ｈとを用いた並列運転システムに適用している。
【００７１】
図１３（ａ）〜（ｄ）において、実線Ｆは電力負荷１２の変化を示し、実線Ｔは燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの合計発電出力の変化を示し、また実線Ｇ（Ｈ）は燃料電池ユニット２Ｇ（２Ｈ）の発電出力の変化を示している。尚、このシミュレーションでは、変流器の変流比Ｘが１０で、２台の燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの燃料電池の出力上昇速度が同じであるとし、この条件は、図１４及び図１５で示すシミュレーション結果でも同じである。
【００７２】
図１３から明らかなように、変流比Ｘが１０である場合、負荷が一定であると、燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの発電出力も非常に安定している。また、負荷が小さいときは、２台の燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの発電出力は同じになり、〔図１３（ａ）及び（ｂ）参照〕、負荷が上昇して一方の燃料電池ユニット２Ｈが定格発電出力（５００Ｗ）に達すると、それを超える負荷変動に対しては他の燃料電池ユニット２Ｇの発電出力が定格発電出力（７００Ｗ）に達するまで上昇することが判った〔図１３（ｃ）及び（ｄ）参照〕。
【００７３】
図１４（ａ）〜（ｃ）は、電力負荷８００Ｗの状態において変流器の変流比Ｘを変えたときのシミュレーション結果を示している。図１４から理解されるように、変流比Ｘを１、１００及び１０００と変えても変流比１０のとき（図１３のシミュレーション結果）と同様に、燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの発電出力は均等で安定している（図１４（ａ）〜（ｃ）において二つの燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの発電出力が重なっている）が、変流比が大きくなる（例えば、変流比Ｘが１０００である）と、２台の燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの合計発電出力が大きくなって電力負荷に近づくようになる〔図１４（ｃ）参照〕が、変流器の変流比Ｘが１である場合、２台の燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの合計発電出力は電力負荷よりも小さくなり、システム全体としての稼働効率が低下することが判った。
【００７４】
図１５（ａ）〜（ｃ）は、燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの発電出力が±２Ｗ内で上下に変動する（所謂、ゆらぎが生じる）場合のシミュレーション結果を示している。図１５（ａ）〜（ｃ）から明らかなように、変流器の変流比Ｘが１０００であると、発電出力のゆらぎの影響を受けて燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの発電出力が非常に不安定になるが、この変流比Ｘが１００まで下がると、このゆらぎの影響が少なくなって燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの発電出力の不安定さがある程度解消され、そして、この変流比が１になると、このゆらぎの影響がなくなって燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの発電出力が安定するようになる。このようなことから、発電出力の異なる２台の燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの発電出力のゆらぎを考慮した場合、変流器の変流比Ｘは１００以下であるのが好ましい。
【００７５】
また、図１６は、定格発電出力７００Ｗの燃料電池を備えた燃料電池ユニット２Ｇと定格発電出力５００Ｗの燃料電池を備えた燃料電池ユニット２Ｈとを用い、２台の燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの発電出力上昇速度が異なる（この例では、燃料電池ユニット２Ｇの方が他の燃料電池ユニット２Ｈよりも発電出力上昇速度が大きい）場合のシミュレーション結果を示している。尚、図１７及び図１８も上述した同様の条件である。
【００７６】
図１６（ａ）〜（ｄ）において、実線Ｆは電力負荷１２の変化を示し、実線Ｔは燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの合計発電出力の変化を示し、また実線Ｇ（Ｈ）は燃料電池ユニット２Ｇ（２Ｈ）の発電出力の変化を示している。尚、このシミュレーションでは、変流器の変動比Ｘが１０である。
【００７７】
図１６から明らかなように、変流比Ｘが１０である場合、図１３のシミュレーション結果とほぼ同様に、負荷が一定であると、燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの発電出力も非常に安定している。また、負荷が小さいときは、２台の燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの発電出力は同じになり、〔図１６（ａ）及び（ｂ）参照〕、負荷が上昇して一方の燃料電池ユニット２Ｈが定格発電出力（５００Ｗ）に達すると、それを超える負荷変動に対しては他の燃料電池ユニット２Ｇの発電出力が定格発電出力（７００Ｗ）に達するまで上昇した〔図１６（ｃ）及び（ｄ）参照〕。
【００７８】
図１７（ａ）〜（ｃ）は、変流器の変流比Ｘを変えたときのシミュレーション結果を示している。図１７から理解されるように、変流比Ｘが１及び１００のときには、燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの発電出力は安定しているが、変流比が大きくなる（例えば、変流比Ｘが１０００である）と、２台の燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの発電出力が非常に不安定となり〔図１７（ｃ）参照〕、２台の燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの発電出力が均等とならず、このようなことから、変流器の変流比Ｘは１００以下であるのが望ましい。尚、変流器の変流比Ｘが１である場合、図１４のシミュレーション結果と同様に、２台の燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの発電出力は均等となっているが、これら燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの合計発電出力が負荷より小さくなり、システム全体としての稼働効率が低下する。
【００７９】
図１８（ａ）〜（ｃ）は、燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの発電出力が±２Ｗ内で上下に変動する（所謂、ゆらぎが生じる）場合のシミュレーション結果を示している。図１８（ａ）〜（ｃ）から明らかなように、変流器の変流比Ｘが１０００であると、発電出力のゆらぎの影響を受けて燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの発電出力が非常に不安定になるが、この変流比Ｘが１００まで下がると、このゆらぎの影響が少なくなって燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの発電出力の不安定さがある程度解消され、そして、この変流比が１になると、このゆらぎの影響がなくなって燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの発電出力が安定するようになる。このようなことから、燃料電池ユニット２Ｇ，２Ｈの発電出力のゆらぎを考慮した場合、変流器の変流比Ｘは１００以下であるのが好ましい。
【００８０】
〔４台を並列運転したときの実証実験〕
次に、上述したシミュレーション結果を確認するために、図１及び図２に示す並列運転システムを用いて次の通りの実証実験を行った。燃料電池ユニット２Ｋ〜２Ｎとして定格発電出力７００Ｗの固体酸化物形燃料電池ユニット（それらの発電出力は、±数Ｗ内で上下に変動する）を４台用い、また各燃料電池ユニット２Ｋ〜２Ｎの変流器４０Ａ〜４０Ｄとして変流比１０と変流比１００の２種類のものを用い、変流比１０のものについては、二次側はＣＴが３ターンまでクリップできるように導線で短絡し、また変流比１００のものについては、二次側は５ターンまでクリップできるように導線で短絡した。用いた燃料電池ユニット２Ｋ〜２Ｎは、燃料電池ユニット２Ｋ、燃料電池システム２Ｌ、燃料電池システム２Ｍ及び燃料電池システム２Ｎの順にシステム性能が高かった（２Ｋ＞２Ｌ＞２Ｍ＞２Ｎ）。
【００８１】
変流比１０の変流器４０Ａ〜４０Ｄについては、これらを並列運転システムの分電盤に取り付け、変流器４０Ａ〜４０ＤのＣＴを１ターン（変流比：１０）、２ターン（変流比：５）及び３ターン（変流比：３．３）と順にクリップさせて各種データを取得した。また、変流比１００の変流器４０Ａ〜４０Ｄについては、変流比１０ものものに代えて分電盤に取り付け、変流器４０Ａ〜４０ＤのＣＴを１ターン（変流比：１００）、２ターン（変流比：５０）３ターン（変流比：３３）及び５ターン（変流比：２０）と順にクリップさせて各種データを取得した。尚、変流比１の場合については、変流器４０Ａ〜４０Ｄを介さずにＣＴを直接発電出力ライン（８Ａ〜８Ｄ）にクリップさせてデータを取得し、また変流比∞の場合については、変流器４０Ａ〜４０ＤのＣＴの二次側ライン（検知電流ライン）を回路から切り離してデータを取得した。
【００８２】
電力負荷を８００Ｗに設定したときの各種取得データは、図１９に示す通りであり、また電力負荷を１６００Ｗ（又は２４００Ｗ）に設定したときの各種取得データは、図２０（又は図２１）に示す通りであり、また電力負荷を２８００Ｗを超える値（３５００Ｗ、３０００Ｗ、４０００Ｗ）に設定したときの取得データは、図２２に示す通りであった。図１９〜図２２において、実線Ｆは電力負荷１２の変化を示し、実線Ｔは燃料電池ユニット２Ｋ〜２Ｎの合計発電出力の変化を示し、実線Ｊはシステムの発電効率を示し、また実線Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎは燃料電池ユニット２Ｋ，２Ｌ，２Ｍ，２Ｎの発電出力の変化を示している。
【００８３】
この実証実験の結果、図１９〜図２１から明らかなように、電力負荷１２が２８００Ｗ（定格発電出力の合計発電出力）より小さい場合、変流器４０Ａ〜４０Ｄの変流比が３３より小さいと、４台の燃料電池ユニット２Ｋ〜２Ｎの発電出力はほぼ均一になってシステム全体の発電効率を高く維持することができるが、この変流比が５０を超えると、電力負荷１２が小さくなるほど４台の燃料電池ユニット２Ｋ〜２Ｎの発電出力が大きくずれてシステム全体の発電効率が低下することが確認できた。変流器４０Ａ〜４０Ｄの変流比が１であるときには、４台の燃料電池ユニット２Ｋ〜２Ｎの発電出力はほぼ均一となるが、４台の燃料電池ユニット２Ｋ〜２Ｎの合計発電出力は、電力負荷１２よりも大きく下がり、その結果としてシステム全体の発電効率が低下し、これらのことをも含めて上述したシミュレーション結果と同様の実証実験結果が得られた。
【００８４】
また、電力負荷１２が２８００Ｗ（定格発電出力の合計発電出力）を超える場合、図２２より明らかなように、４台の燃料電池ユニット２Ｋ〜２Ｎは、変流器４０Ａ〜４０Ｄの変流比の影響を受けることなく定格発電出力（７００Ｗ）でもって稼働した。
【００８５】
上述した検証実験の結果を利用してシステムの発電出力（合計発電出力）とシステムの発電効率との関係を示すと、図２３で示す通りとなる。この図２３より明らかなように、電力負荷１２が変動しても発電効率が高い状態でシステムを稼働させるには、変流器４０Ａ〜４０Ｄの変流比が３．３〜３３の範囲が望ましく、この変流比が３．３〜２０の範囲がより望ましく、この実証実験結果は、上述したシミュレーション結果とほぼ一致する。
【００８６】
図２４は、変流比が１０である場合における電力負荷１２とシステムの発電効率との関係を示し、実線ＫＰは４台の燃料電池ユニット２Ｋ〜２Ｎを並列運転したときの発電効率を示し、実線ＫＳは、燃料電池ユニットを単独運転したときの発電出力を４倍したときの発電効率との関係を示している。この図２４から明らかなように、変流器４０Ａ〜４０Ｄの変流比を１０（換言すると、１０前後の範囲）に設定したとき、燃料電池ユニット２Ｋ〜２Ｎの合計発電出力のほぼ全域において単独運転したときの燃料電池システムの発電効率（単独運転の発電出力を４倍した発電出力における発電効率）よりも高くなっている。このことより、４台の燃料電池ユニット２Ｋ〜２Ｎの発電出力がほぼ均等であること、４台の燃料電池ユニット２Ｋ〜２Ｎの発電効率がほぼ全ての発電出力領域において単独運転の発電効率よりも高くなっていることを考慮すると、変流器４０Ａ〜４０Ｄの最適な変流比は、１０前後であることが判る。
【００８７】
〔燃料電池ユニットの並列運転システムの第２の実施形態〕  
次に、図２５を参照して、燃料電池ユニットの並列運転システムの第２の実施形態について説明する。図２５において、この第２の実施形態の並列運転システムでは、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの各々に対応して設けられる第２電流変換器５２Ａ〜５２Ｄに改良が施され、この第２電流変換器５２Ａ〜５２Ｄに変流器（図示せず）が組み込まれ、この実施形態における第２電流変換器５２Ａ〜５２Ｄは、図１及び図２の実施形態における第２電流変換器３８Ａ〜３８Ｄと変流器４０Ａ〜４０Ｄとが一体的に構成されている。このような第２電流変換器５２Ａ〜５２Ｄを用いても上述したと同様の作用効果を達成することができる。
【００８８】
〔燃料電池ユニットの並列運転システムの第３の実施形態〕  
次に、図２６及び図２７を参照して、燃料電池ユニットの並列運転システムの第３の実施形態について説明する。この第３の実施形態の並列運転システムでは、燃料電池システム２Ａ〜２Ｄが並列運転と単独運転の双方の運転に適用できるように構成されている。
【００８９】
図２６及び図２７において、第３の実施形態の並列運転システムにおいては、各燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの第２電流変換器３８Ａ〜３８Ｄに関連してスイッチ手段６２Ａ〜６２Ｄが設けられている。第２電流変換器３８Ａ（３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ）は、燃料電池ユニット２Ａ（２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）の発電出力ライン８Ａ（８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ）のＵ相ライン６４及びＶ相ライン６５に配設されている。このことに関連して、第１電流変換器３６Ａ（３６Ｂ、３６Ｃ，３６Ｄ）は、商用電力ライン３０のＵ相ライン６６及びＶ相ライン６７に配設されている。尚、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄ、第１電流変換器３６Ａ〜３６Ｄ及び第２電流変換器３８Ａ〜３８Ｄに関する構成は実質上同一であり、以下それらの一組の構成、即ち燃料電池ユニット２Ａ（２Ｂ〜２Ｄ）、第１電流変換器３６Ａ（３６Ｂ、３６Ｃ，３６Ｄ）及び第２電流変換器３８Ａ（３８Ｂ、３８Ｃ，３８Ｄ）について説明する。
【００９０】
商用電力ライン３０のＵ相ライン６６（又はＶ相ライン６７）に配設された第１電流変換器３６ＡＵ（又は３６ＡＶ）のｋ側出力端子（第１出力端子）が第１電流ライン７０（又は７１）を介して発電出力制御手段６のＫ側入力端子（第１入力端子）に電気的に接続され、そのｌ側出力端子（第２出力端子）が第２電流ライン７２（又は７３）を介して発電出力制御手段６のＬ側入力端子（第２入力端子）に電気的に接続されている。
【００９１】
また、発電出力ライン８ＡのＵ相ライン６４（又はＶ相ライン６５）に配設された第２電流変換器３８ＡＵ（又は３８ＡＶ）のｋ側出力端子（第１出力端子）が第３電流ライン７４（又は７５）を介して第１電流変換器３６ＡＵ（又は３６ＡＶ）からの第２電流ライン７２（又は７３）に電気的に接続され、そのｌ側出力端子（第２出力端子）が第４電流ライン７６（又は７７）を介して第１電流変換器３６ＡＵ（又は３６ＡＶ）からの第１電流ライン７０（又は７１）に電気的に接続されている。従って、この実施形態においても、上述したと同様に、発電出力ライン８ＡのＵ相ライン６４（又はＶ相ライン６５）に配設された第２電流変換器３８ＡＵ（又は３８ＡＶ）は、商用電力ライン３０のＵ相ライン６６（又はＶ相ライン６７）に配設された第１電流変換器３６ＡＵ（又は３６ＡＶ）に対して電気的に並列に逆接続されている。
【００９２】
この実施形態においては、第２電流変換器３８Ａ〜３８Ｄとして、図２５に示す実施形態で用いたもの（即ち、変流器が予め組み込まれたもの）を用いているが、図１及び図２に示す形態で用いたもの（即ち、変流器が組み込まれてなく、別途変流器を設ける必要のあるもの）を用いるようにしてもよく、この場合、上述したと同様にして用いることができる。
【００９３】
この形態では、スイッチ手段６２Ａ（６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄ）は、第２電流変換器３８ＡＵ，３８ＡＶ（３８ＢＵ，３８ＢＶ、３８ＣＵ，３８ＣＶ、３８ＤＵ，３８ＤＶ）からの第３電流ライン７４，７５及び第４電流ライン７６，７７に配設されている。このスイッチ手段６２Ａ（６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄ）は、図２６及び図２７に示すように、複数の燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄを並列運転する場合には閉状態（オン状態）に保持され、また燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの１つを単独運転する場合には開状態（オフ状態）に保持される。この第３の実施形態のその他の構成は、上述した第１の実施形態と実質上同一である。
【００９４】
この第３の実施形態において、並列運転するためにスイッチ手段６２Ａ（６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄ）を閉状態に保持すると、図２７から理解される如く、第２電流変換器３８ＡＵ，３８ＡＶ（３８ＢＵ，３８ＢＶ、３８ＣＵ，３８ＣＶ、３８ＤＵ，３８ＤＶ）の検知電流が第３電流ライン７４，７５及び第４電流ライン７６，７７を介して発電電力制御手段６に送給され、従って、複数の燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄは、第１電流変換器３６ＡＵ，３６ＡＶ（３６ＢＵ，３６ＢＶ、３６ＣＵ，３６ＣＶ、３６ＤＵ，３６ＤＶ）及び第２電流変換器３８ＡＵ，３８ＡＶ（３８ＢＵ，３８ＢＶ、３８ＣＵ，３８ＣＶ、３８ＤＵ，３８ＤＶ）の検知電流に基づいて運転制御され（即ち、発電出力が制御され）、これによって、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄ）の発電出力がほぼ均等となるように運転制御され、システム全体の発電効率を高めて運転することができる。
【００９５】
一方、単独運転するためにスイッチ手段６２Ａ（６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄ）を開状態にすると、第２電流変換器３８ＡＵ，３８ＡＶ（３８ＢＵ，３８ＢＶ、３８ＣＵ，３８ＣＶ、３８ＤＵ，３８ＤＶ）の検知電流が発電出力制御手段６に送給されず、従って、燃料電池ユニット２Ａ（又は２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）は第１電流変換器３６Ａ（又は３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ）からの検知電流に基づいて運転制御され（即ち、発電出力が制御され）、所要の通りに単独運転することができる。
【００９６】
このように燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの第２電流変換器３８Ａ〜３８Ｄに関連してスイッチ手段６２Ａ〜６２Ｄを設けることによって、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｂに改良を施すことなく、単独運転及び複数台による並列運転に適用することができる。
【００９７】
〔燃料電池ユニットの並列運転システムの第４の実施形態〕  
次に、図２８を参照して、燃料電池ユニットの並列運転システムの第４の実施形態について説明する。この第４の実施形態の並列運転システムでは、２つのスイッチ手段、即ち第１及び第２スイッチ手段が設けられている。
【００９８】
図２８において、この第４の実施形態においては、第１スイッチ手段６２Ａ（６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄ）は、第３の実施形態と同様に、第２電流変換器３８ＡＵ，３８ＡＶ（３８ＢＵ，３８ＢＶ、３８ＣＵ，３８ＣＶ、３８ＤＵ，３８ＤＶ）からの第３電流ライン７４，７５及び第４電流ライン７６，７７に配設されている。また、第１スイッチ手段６２Ａ（６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄ）の配設部位よりも第２電流変換器３８Ａ（３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ）側に、第３電流ライン７４，７５と第４電流ライン７６，７７とを接続する接続ライン８４，８５が設けられ、かかる接続ライン８４，８５に第２スイッチ手段８２Ａ（８２Ｂ，８２Ｃ，８２Ｄ）が設けられている。この第４の実施形態のその他の構成は、上述した第３の実施形態と実質上同一である。
【００９９】
この第４の実施形態においては、複数の燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄを並列運転する場合、図２８に示すように、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの第１スイッチ手段６２Ａ〜６２Ｄが閉状態（オン状態）に保持されるとともに、それらの第２スイッチ手段８２Ａ〜８２Ｄが開状態（オフ状態）に保持される。この接続状態においては、第２電流変換器３８ＡＵ〜３８ＤＵ，３８ＡＶ〜３８ＤＶの検知電流が第３電流ライン７４，７５及び第４電流ライン７６，７７を介して発電出力制御手段６に送給され、従って、発電出力制御手段６は、第１電流変換器３６ＡＵ〜３６ＤＵ，３６ＡＶ〜３６ＤＶ及び第２電流変換器３８ＡＵ〜３８ＤＵ，３８ＡＶ〜３８ＤＶの検知電流に基づいて燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電出力を制御し、これによって、複数の燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの発電出力がほぼ均等となるように運転され、システム全体の発電効率を高めて運転することができる。
【０１００】
一方、燃料電池ユニット２Ａ〜２Ｄの１つを単独運転する場合、第１スイッチ手段６２Ａ〜６２Ｄが開状態に保持されるとともに、第２スイッチ手段８２Ａ〜８２Ｄが閉状態に保持される。この接続状態においては、第３電流ライン７４，７５と第４電流ライン７６，７７とが短絡されて第２電流変換器３８ＡＵ〜３８ＤＵ、３８ＡＶ〜３８ＤＶからの検知電流が発電出力制御手段６に送給されず、従って、燃料電池ユニット２Ａ（又は２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）は第１電流変換器３６Ａ（又は３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ）からの検知電流に基づいて運転制御され、所要の通りに単独運転することができる。
【０１０１】
このように、この第４の実施形態においても、上述した第３の実施形態と同様の作用効果を達成することができる。加えて、単独運転で用いる場合、第３電流ライン７４，７５と第４電流ライン７６，７７とが接続ライン８４，８５を介して短絡されるために、第２電流変換器３８Ａ〜３８Ｄの電気的破損を防止することができる。尚、図２６及び図２７に示す実施形態では、第２スイッチ手段８２Ａ〜８２Ｄが設けられていないが、これは第２電流変換器３８Ａ〜３８Ｄとして、二次側回路を開状態（オープン）にして使用したときに破損するのを防止するための破損防止用半導体を内蔵したものを用いているためであり、この破損防止用半導体を内蔵したものを用いることにより、第２電流変換器３８Ａ〜３８Ｄに関連する回路構成を簡単にすることができる。
【符号の説明】
【０１０２】
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｇ，２Ｈ  燃料電池ユニット
４  燃料電池
６  発電出力制御手段
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ  発電出力ライン
１２  電力負荷
３０  商用電力ライン
３６Ａ，３６ＡＵ，３６ＢＶ，３６Ｂ，３６ＢＵ，３６ＢＶ，３６Ｃ，３６ＣＵ，３６      ＣＶ，３６Ｄ，３６ＤＵ，３６ＤＶ  第１電流変換器
３８Ａ，３８ＡＵ，３８ＡＶ，３８Ｂ，３８ＢＵ，３８ＢＶ，３８Ｃ，３８ＣＵ，３８      ＣＶ，３８Ｄ，３８ＤＵ，３８ＤＶ  第２電流変換器
４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ  変流器
６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄ  スイッチ手段（第１スイッチ手段）
７０，７１  第１電流ライン
７２，７３  第２電流ライン
７４，７５  第３電流ライン
７６，７７  第４電流ライン
８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ，８２Ｄ  第２スイッチ手段
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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