(57)【要約】  発電システム100は燃料電池ユニット101、燃焼装置103および制御装置102を備え、燃料電池ユニット101は、燃料電池11、筐体12、換気ファン（空気供給器）13、及び、筐体に供給される外気の温度を検知する温度検知器81、を有する。筐体に外気を供給する給気流路78と、燃焼装置からの燃焼排ガスを排出する排出流路７０とは、互いの流路を流れる媒体間で熱交換が可能である。制御装置は、燃料電池ユニットを起動させるとき、温度検知器による検知温度が所定の第１温度以下であって、燃焼装置が動作してない場合、燃料電池ユニットを動作さない。
2014034141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池を収納する筐体と、前記筐体内に給気流路を介して外気を導入する空気供給器と、前記外気の温度を検知する温度検知器と、を有する燃料電池ユニットと、
可燃性ガスを燃焼し、燃焼排ガスを排出流路を介して排出するように構成されている燃焼装置と、
制御装置と、を備える発電システムであって、
前記給気流路は、前記排出流路と熱交換されるように構成されており、
前記制御装置は、前記燃料電池ユニットに起動の信号が入力されても、前記温度検知器が検知した温度が予め定められる第１温度以下の場合で、前記燃焼装置が動作していない場合は、前記燃料電池ユニットを起動させないように構成されている、発電システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記燃料電池ユニットに起動の信号が入力された場合は前記空気供給器を動作させ、前記温度検知器が検知した温度が前記第１温度以下の場合で前記燃焼装置が動作していない場合は、前記燃料電池ユニットを起動させないように構成されている、請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記温度検知器が検知した温度が前記第１温度以下の場合、前記燃焼装置が動作した後に前記燃料電池ユニットを起動させる、請求項１または２に記載の発電システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記温度検知器が検知した温度が前記第１温度以下の場合、前記燃料電池ユニットが起動を開始してから予め定められる第１時間、前記燃焼装置を停止させない、請求項３に記載の発電システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記温度検知器が検知した温度が前記第１温度以下の場合、前記燃料電池ユニットが起動してから前記温度検知器で検知する温度が予め定められる第２温度になるまで前記燃焼装置を停止させない、請求項３に記載の発電システム。
【請求項６】
発電システムの使用者が消費する電力量および熱量の少なくとも一方を計測する負荷計測手段を備え、
前記制御装置は、
前記負荷計測手段が計測した電力量および熱量の少なくとも一方に基づいて作成された前記第１運転計画に従って前記燃料電池ユニットを運転し、
前記使用者により設定された運転時間帯に基づいて作成された前記第２運転計画に従って前記燃焼装置を制御する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発電システム。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記第１運転計画で定められた前記燃料電池ユニットの起動時刻より後に前記第２運転計画で定められた前記燃焼装置の起動時刻が設定されている場合に、前記温度検知器が検知した温度が前記第１温度以下の場合、前記燃焼装置の起動時刻が前記燃料電池ユニットの起動時刻より前になるように、前記第１運転計画および前記第２運転計画のうちの少なくとも一方の運転計画を変更する、請求項６に記載の発電システム。
【請求項８】
給気流路を介して外気が導入される筐体内に燃料電池が収納されている燃料電池ユニットと、可燃性ガスを燃焼して生じた燃焼排ガスを排出流路を介して排出する燃焼装置と、を備え、前記給気流路および前記排出流路は、互いの流路を流れる媒体間で熱交換が可能なように構成されている、発電システムの運転方法であって、
前記筐体内に導入される外気の温度を検知し、
前記検知温度が前記第１の温度以下であって、前記燃焼装置が動作していない場合、前記燃料電池ユニットを起動させない、発電システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池ユニットと燃焼装置とを備える発電システムおよびその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コージェネレーションシステムとしての発電システムは、発電した電力を需要家へ供給し電力負荷を賄うとともに、発電に伴う排熱を回収して蓄熱することで需要家の給湯負荷を賄うシステムである。このようなコージェネレーションシステムとして、燃料電池ユニットと給湯器が同一の原料で動作するコージェネレーションシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されているコージェネレーションシステムは、燃料電池と、燃料電池の動作に伴って発生する熱を回収する熱交換器と、熱交換器を循環して加熱された水を貯蔵する貯湯槽と、貯湯槽から流出する水を所定の温度まで加温する機能を有する給湯器を有している。このシステムでは、燃料電池ユニットおよび給湯器が同一の原料で動作するように構成されている。【０００３】
また、建物内部に配置する燃料電池ユニットの排気性能を向上させることを目的とした燃料電池発電装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に開示されている燃料電池ユニットは、吸気口を備えた建物の内部に設置して使用される燃料電池ユニットである。この燃料電池ユニットは、建物の内部の空気を燃料電池ユニットの内部へ導く空気導入口と、燃料電池ユニットの内部の空気を建物の外部へ排出する空気排出管と、換気手段を備えている。換気手段が、建物外部の空気を吸気口を介して建物の内部に導き、さらに空気導入口を通して燃料電池ユニットの内部に導入し、さらに空気排出管を通して建物の外部へと排出している。【０００４】
さらに、建物内部に配置した燃料電池ユニットで生じた排ガスの排気性能を向上することを目的として、上下方向に延びるダクトを具備する燃料電池ユニットが知られている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３に開示されている燃料電池ユニットでは、ダクトが、二重管で構成されており、建物内部を上下方向に延び、その上端部が外部に位置している。このダクトの内側又は外側を排ガス又は空気が個別に流通するように、換気管及び排気管がダクトにそれぞれ連結されている。【０００５】
特許文献１に開示されているコージェネレーションシステムを建物内に配置する場合に、特許文献２や特許文献３に開示されている燃料電池ユニットを参照すると、以下のような構成をとることが考えられる。すなわち、燃料電池ユニットと給湯器が設けられた給湯ユニットとを別々に配置し、燃料電池ユニットと給湯器とが連通する排気流路を設ける構成である。【０００６】
ところで、上記のような構成で建物内に配置された燃料電池ユニットが、外気温が氷点下以下の時に運転されると、燃料電池ユニット内に氷点下以下の冷たい外気が供給されることになる。この外気により燃料電池内での生成水などが凍結して、燃料電池ユニットの動作を阻害する恐れがある。これに対して、燃料電池内での生成水の凍結を防止する燃料電池ユニットが知られている（例えば、特許文献４参照）。特許文献４に開示されている燃料電池ユニットでは、燃料電池からの排空気と燃料電池に供給される外気である供給空気とを熱交換させて、供給空気を加温し、凍結を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２４８００９号公報
【特許文献２】特開２００６−７３４４６号公報
【特許文献３】特開２００８−２１０６３１号公報
【特許文献４】特開２００９−２３８３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献４に開示されている燃料電池ユニットのような構成において、例えば、外気温が氷点下以下のときに燃料電池ユニットが停止している状態から動作を開始することがある。この場合、燃料電池から排出される排空気の温度が十分に上昇しておらず、供給空気の温度が加熱されずに、燃料電池内での生成水が凍結してしまうおそれがあった。【０００９】
また、一般的に燃料電池ユニットでは、燃料電池ユニットの運転時に燃料電池ユニットの筐体内を換気するために、外気を筐体内に供給してから排気する構成であることが多い。これに対して、特許文献４に開示されている燃料電池ユニットでは、換気空気の加熱については記載がない。また、仮にこの燃料電池ユニットが動作を開始する際に筐体内を換気すると、氷点下以下の外気が燃料電池ユニット筐体内に供給される。これにより、燃料電池の冷却水や、停止中に燃料ガスやオフガス配管内に溜まった凝縮水などが凍結するおそれがあった。【００１０】
このように、従来の燃料電池ユニットでは、特に外気温が低い場合に燃料電池ユニットが起動する際の凍結に対する対策が不十分であるという課題があった。【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、外気温が低い場合にも、燃料電池ユニットの起動運転時において、安定した起動運転を行うことができる発電システムおよびその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記従来の課題を解決するために、本発明に係る発電システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池を収納する筐体と、前記筐体内に給気流路を介して外気を導入する空気供給器と、前記外気の温度を検知する温度検知器と、を有する燃料電池ユニットと、可燃性ガスを燃焼し、燃焼排ガスを排出流路を介して排出するように構成されている燃焼装置と、制御装置と、を備える発電システムであって、前記給気流路は、前記排出流路と熱交換されるように構成されており、前記制御装置は、前記燃料電池ユニットに起動の信号が入力されても、前記温度検知器が検知した温度が予め定められる第１温度以下の場合で、前記燃焼装置が動作していない場合は、前記燃料電池ユニットを起動させないように構成されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の発電システムによれば、外気の温度が低い場合に燃料電池ユニットの起動運転を行った場合においても、燃料電池ユニットに供給される外気が加熱されるため、燃料電池ユニット内での凍結が防止できるために、安定して発電システムを動作させることが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る発電システムの構成を示す模式図である。
【図２】図１の発電システムの動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２に係る発電システムの構成を示す模式図である。
【図４】図３の発電システムの動作１を示すフローチャートである。
【図５】図３の発電システムの動作２を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態３に係る発電システムの構成を示す模式図である。
【図７】本発明のその他の実施の形態に係る発電システムの動作を示すフローチャートである。
【００１５】
第１の本発明に係る発電システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池を収納する筐体と、前記筐体内に給気流路を介して外気を導入する空気供給器と、前記外気の温度を検知する温度検知器と、を有する燃料電池ユニットと、可燃性ガスを燃焼し、燃焼排ガスを排出流路を介して排出するように構成されている燃焼装置と、制御装置と、を備える発電システムであって、前記給気流路は、前記排出流路と熱交換されるように構成されており、前記制御装置は、前記燃料電池ユニットに起動の信号が入力されても、前記温度検知器が検知した温度が予め定められる第１温度以下の場合で、前記燃焼装置が動作していない場合は、前記燃料電池ユニットを起動させないように構成されている。【００１６】
これにより、外気が低温であって燃焼装置が動作していないときに、燃料電池ユニットが起動しない。これにより、燃料電池ユニットの起動時に低温の外気が燃焼装置の排ガスによって加熱されないまま筐体内に導入されないため、燃料電池ユニット内の水が凍結することを防止することができる。【００１７】
第２の本発明に係る発電システムでは、第１の発明において、前記制御装置は、前記燃料電池ユニットに起動の信号が入力された場合は前記空気供給器を動作させ、前記温度検知器が検知した温度が前記第１温度以下の場合で前記燃焼装置が動作していない場合は、前記燃料電池ユニットを起動させないように構成されていてもよい。【００１８】
これにより、空気供給器の動作により外気が給気経路に流入するため、給気経路を介して筐体内に導入される外気の温度を温度検知器はより正確に計測することができる。【００１９】
第３の本発明に係る発電システムでは、第１または第２の発明において、前記制御装置は、前記温度検知器が検知した温度が前記第１温度以下の場合、前記燃焼装置が動作した後に前記燃料電池ユニットを起動させるように構成されていてもよい。ここで「燃焼装置が動作した後」とは、燃焼装置の動作が開始し、動作を継続している状態を示す。【００２０】
これにより、燃焼装置の燃焼排ガスによって筐体に供給される外気が加温された状態で、燃料電池ユニットを起動する。このため、低温の外気によって燃料電池ユニット内の水が凍結することを防ぎ、燃料電池ユニットを安定して動作させることができる。【００２１】
第４の本発明に係る発電システムでは、第３の発明において、前記制御装置は、前記温度検知器が検知した温度が前記第１温度以下の場合、前記燃料電池ユニットが起動を開始してから予め定められる第１時間、前記燃焼装置を停止させなくてもよい。【００２２】
第５の本発明に係る発電システムでは、第３の発明において、前記制御装置は、前記温度検知器が検知した温度が前記第１温度以下の場合、前記燃料電池ユニットが起動してから前記温度検知器で検知する温度が予め定められる第２温度になるまで前記燃焼装置を停止させなくてもよい。【００２３】
これにより、このような所定条件に達するまで、燃焼装置を停止せずに、燃焼装置および燃料電池ユニットを動作させる。これにより、燃焼装置からの燃焼排ガスおよび燃料電池ユニットからの排出ガスにより外気を加熱するため、より確実に燃料電池ユニットにおける水の凍結を防止することができる。【００２４】
第６の本発明に係る発電システムでは、第１〜第５のいずれか１つの発明において、発電システムの使用者が消費する電力量および熱量の少なくとも一方を計測する負荷計測手段を備え、前記制御装置は、前記負荷計測手段が計測した電力量および熱量の少なくとも一方に基づいて作成された前記第１運転計画に従って前記燃料電池ユニットを運転し、前記使用者により設定された運転時間帯に基づいて作成された前記第２運転計画に従って前記燃焼装置を制御してもよい。【００２５】
これにより、燃料電池ユニットおよび燃焼装置が各運転計画により制御されている場合においても、外気の温度が低く、燃焼装置が動作していないときには、燃料電池ユニットが起動されない。このため、低温の外気により燃料電池ユニットにおいて水が凍結することを防ぎ、燃料電池ユニットを安定して運転することができる。【００２６】
第７の本発明に係る発電システムでは、第６の発明において、前記制御装置は、前記第１運転計画で定められた前記燃料電池ユニットの起動時刻より後に前記第２運転計画で定められた前記燃焼装置の起動時刻が設定されている場合に、前記温度検知器が検知した温度が前記第１温度以下の場合、前記燃焼装置の起動時刻が前記燃料電池ユニットの起動時刻より前になるように、前記第１運転計画および前記第２運転計画のうちの少なくとも一方の運転計画を変更してもよい。【００２７】
これにより、発電システムにおける電力および／または熱量の需要に対応しながら、燃料電池ユニットの凍結を防止することができる。【００２８】
第８の本発明に係る発電システムの運転方法は、給気流路を介して外気が導入される筐体内に燃料電池が収納されている燃料電池ユニットと、可燃性ガスを燃焼して生じた燃焼排ガスを排出流路を介して排出する燃焼装置と、を備え、前記給気流路および前記排出流路は、互いの流路を流れる媒体間で熱交換が可能なように構成されている、発電システムの運転方法であって、前記筐体内に導入される外気の温度を検知し、前記検知温度が前記第１の温度以下であって、前記燃焼装置が動作していない場合、前記燃料電池ユニットを起動させない、発電システムの運転方法である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３０】
（実施の形態１）
（発電システムの構成）
実施の形態１に係る発電システム１００の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、実施の形態１に係る発電システム１００の構成を示す図である。図１に示すように、発電システム１００は、建物２００の内部に配置されている。発電システム１００は、燃料電池ユニット１０１と、制御装置１０２と、燃焼装置１０３と、給排気機構１０４とを備えている。
【００３１】
燃料電池ユニット１０１は、燃料電池１１、換気ファン１３、燃料ガス供給器１４、酸化剤ガス供給器１５および筐体１２を有している。筐体１２内には、燃料電池１１、換気ファン１３、燃料ガス供給器１４及び酸化剤ガス供給器１５が配置されている。筐体１２を構成する壁の適所には、壁の厚み方向に貫通する孔１６が設けられている。孔１６には、給排気機構１０４の配管が接続されている。
【００３２】
給排気機構１０４は、排出流路７０および給気流路７８を有し、排出流路７０を成す配管および給気流路７８を成す配管により構成されている。給排気機構１０４の配管の一端が発電システム１００の外部に開放されている。給排気機構１０４の配管は分岐され、その一方の分岐管が燃料電池ユニット１０１に接続され、他方の分岐管が燃焼装置１０３に接続されている。これにより、発電ユニット１００における燃料電池ユニット１０１および燃焼装置１０３に発電システム１００の外から空気が供給される。この空気を「外気」と称する。
【００３３】
給排気機構１０４の排出流路７０を成す配管と給気流路７８を成す配管とは、たとえば、二重配管を形成している。この二重配管では、排出流路７０を成す配管が、給気流路７８を成す配管の内側に配置されている。この二重配管は筐体１２の孔１６に接続されていている。このため、孔１６のうち、排出流路７０の配管に対する開口は排気口として機能する。また、孔１６のうち、給気流路７８の配管と排出流路７０の配管との間隙に対する開口は給気口として機能する。
【００３４】
排出流路７０は、その上流端が筐体１２の孔１６に接続されていて、燃料電池ユニット１０１から排出される排出ガスが通流するように構成されている。排出流路７０は、建物２００の外側にまで延びるように形成されていて、その下流端（開口）は、大気に開放されている。また、給気流路７８は、その下流端が筐体１２の孔１６に接続されていて、その上流端（開口）は、大気に開放されている。この吸気流路７８を介して燃料電池ユニット１０１に外部（ここでは、建物２００外）から空気を供給することができる。
【００３５】
給気流路７８に温度検知器８１が備えられている。温度検知器８１は、筐体１２に供給される外気の温度を検出する温度センサである。温度検知器８１は、給気流路７８を流通する空気の温度を検知し、その検知温度を制御装置１０２に出力する。温度検知器８１は、給気流路７８のうち、その上流端と分岐点との間に配置されている。ただし、温度検知器８１の配置は、燃料電池ユニット１０１の筐体１２に供給される外気の温度を検出することができる位置であればよい。たとえば、温度検知器８１は、給気流路７８の分岐点から燃焼電池ユニット１０１の孔１６に延びる分岐管に設けられていてもよい。また、温度検知器８１のうち、センサ部分を給気流路７８内に配置し、他の部分を給気流路７８外に配置する構成としてもよい。また、温度検知器８１は、家の壁など、建物２００の外側に配置されていてもよい。この場合、換気ファン１３を動かさなくとも温度検知器８１は外気の温度Ｔを正確に計測することが可能である。
【００３６】
燃料ガス供給器１４は、燃料電池１１に燃料ガス（水素ガス）をその流量を調整しながら供給する機器である。燃料ガス供給器１４には、例えば、水素生成装置、水素ボンベ、又は水素吸蔵合金等が用いられる。燃料ガス供給器１４には、燃料ガス供給流路７１により燃料電池１１の燃料ガス流路１１Ａの入口が接続されている。
【００３７】
酸化剤ガス供給器１５は、燃料電池１１に酸化剤ガス（空気）をその流量を調整しながら供給する機器である。酸化剤ガス供給器１５には、例えば、ファンやブロワ等のファン類が用いられる。酸化剤ガス供給器１５の吸気口は筐体１２の内部空間に開放され、排気口は酸化剤ガス供給流路７２により燃料電池１１の酸化剤ガス流路１１Ｂの入口に接続されている。このため、この場合、酸化剤ガスには、筐体１２内に取り込まれた外気が用いられる。
【００３８】
燃料電池１１は、アノードおよびカソードを有している（いずれも図示せず）。燃料電池１１では、燃料ガス流路１１Ａに供給された燃料ガスが、燃料ガス流路１１Ａを通流する間にアノードに供給される。また、酸化剤ガス流路１１Ｂに供給された酸化剤ガスが、酸化剤ガス流路１１Ｂを通流する間にカソードに供給される。そして、アノードに供給された燃料ガスとカソードに供給された酸化剤ガスとが反応して、電気および熱が発生する。燃料電池１１で発生した電気は、図示されない電力調整器により外部電力負荷（例えば、家庭の電気機器）に供給される。また、発生した熱は、図示されない熱媒体流路を通流する熱媒体により回収される。熱媒体が回収した熱は、例えば、貯湯タンク（図示せず）内の水を加熱するのに使用される。
【００３９】
燃料電池１１には、高分子電解質形燃料電池や固体酸化物形燃料電池等の各種の燃料電池を用いることができる。さらに、燃料電池１１の構成は、一般的な燃料電池と同様に構成されているため、その詳細な説明は省略する。
【００４０】
燃料ガス流路１１Ａの出口にオフ燃料ガス流路７３の上流端が接続されている。オフ燃料ガス流路７３の下流端は排出流路７０に接続されている。また、酸化剤ガス流路１１Ｂの出口にオフ酸化剤ガス流路７４の上流端が接続されている。オフ酸化剤ガス流路７４の下流端は排出流路７０に接続されている。これにより、燃料電池１１で使用されなかった燃料ガス（以下、オフ燃料ガス）は、燃料ガス流路１１Ａの出口からオフ燃料ガス流路７３を介して排出流路７０に排出される。また、燃料電池１１で使用されなかった酸化剤ガス（以下、オフ酸化剤ガス）は、酸化剤ガス流路１１Ｂの出口からオフ酸化剤ガス流路７４を介して排出流路７０に排出される。排出流路７０に排出されたオフ燃料ガスは、オフ酸化剤ガスにより希釈されて、建物２００外に排出される。
【００４１】
換気ファン１３は、筐体１２内に給気流路７８を介して外気を導入する空気供給器である。換気ファン１３は、その取込口が筐体１２内に開口し、送出口が換気流路７５により排出流路７０と接続されている。換気ファン１３としては、筐体１２内を換気することができれば、どのような構成であってもよい。換気ファン１３を作動させると、筐体１２内のガスは、取込口から吸引されて、送出口から送り出される。これに伴い、給気口の機能を有する孔１６から発電システム１００外の空気（外気）が給気流路７８を介して筐体１２内に供給される。一方、筐体１２内のガス（主として、空気）は、換気ファン１３、換気流路７５及び排出流路７０を介して建物２００外に排出される。この結果、筐体１２内が換気される。なお、本実施の形態１においては、換気器としてファンを用いたが、これに限定されず、ブロワを用いてもよい。また、換気ファン１３は、筐体１２内に配置したが、これに限定されず、排出流路７０内に配置してもよい。
【００４２】
このように、本実施の形態１においては、オフ燃料ガス、オフ酸化剤ガス及び筐体１２内のガスが、燃料電池ユニット１０１から排出される排出ガスとして例示される。ただし、燃料電池ユニット１０１から排出される排出ガスは、これらのガスに限定されない。例えば、燃料ガス供給器１４が水素生成装置で構成されている場合、水素生成装置から排出されるガス（燃焼排ガス、水素含有ガス等）が排出ガスであってもよい。
【００４３】
また、本実施の形態１においては、酸化剤ガスおよび筐体１２内のガスが、燃料電池ユニット１０１に供給される外気として例示される。ただし、燃料電池ユニット１０１に供給される外気は、これらのガス（空気）に限定されない。例えば、燃料ガス供給器１４が水素生成装置で構成されている場合、水素生成装置に供給される燃焼空気が供給される外気であってもよい。さらに、水素生成装置が選択酸化器を備えている場合には、選択酸化器に供給される選択酸化空気が供給される外気であってもよい。また、一酸化炭素による触媒の被毒を防止するために燃料電池１１のアノードに供給するブリードエアーが供給される外気であってもよい。
【００４４】
燃焼装置１０３は、燃料電池ユニット１０１の排熱により温められた湯を加熱する装置であって、たとえば、給湯器である。燃焼装置１０３は、燃焼器１７と、この燃焼器１７に燃焼空気供給流路７６を介して空気（燃焼空気）を供給する燃焼ファン１８とを有する。燃焼ファン１８は、取込口が燃焼装置１０３の内部空間に開口し、送出口が燃焼空気供給流路７６により燃焼器１７に接続されている。燃焼ファン１８は、燃焼器１７に燃焼空気を供給することができれば、どのような構成であってもよく、例えば、ファンやブロワ等のファン類で構成されていてもよい。
【００４５】
燃焼器１８は、貯湯タンクの湯を必要に応じて加熱するように、貯湯タンク、または、貯湯タンクに接続される給湯配管に設けられている。燃焼器１８には、たとえば、可燃性ガスを燃焼するボイラが用いられる。貯湯タンクには、燃料電池ユニット１０１からの排熱により温められた湯が蓄えられている。燃焼器１７には、燃焼燃料供給器（図示せず）が接続され、燃焼燃料供給器から天然ガス等の可燃性ガスや灯油等の液体燃料等の燃焼燃料が供給される。そして、燃焼器１７は、燃焼ファン１８から供給された燃焼空気と、燃焼燃料供給器から供給された燃焼燃料とを燃焼する。これにより、熱が発生し、燃焼排ガスが生成する。発生した熱は、たとえば、貯湯タンクから排出される湯を加熱するために使用される。ただし、燃焼器１８には、水道管に繋がる配水管がさらに接続されており、配水管から供給される水を加熱するために用いられてもよい。
【００４６】
燃焼器１７に排出ガス流路７７の上流端が接続されていて、排出ガス流路７７の下流端は排出流路７０に接続されている。これにより、燃焼器１７で生成された燃焼排ガスは、排出ガス流路７７を介して排出流路７０に排出される。排出流路７０に排出された燃焼排ガスは、排出流路７０を通流して、建物２００外に排出される。
【００４７】
燃焼装置１０３を構成する壁の適所には、壁の厚み方向に貫通する孔１９が設けられている。孔１９には、排出流路７０を構成する配管および給気流路７８を構成する配管（すなわち、二重配管）が接続されている。このため、孔１９のうち、排出流路７０の配管に対する開口は排気口として機能する。また、孔１９のうち、給気流路７８の配管と排出流路７０の配管との間隙に対する開口は給気口として機能する。この構成により、燃焼装置１０３が作動すると、比較的温度の高い燃焼排ガスは、燃焼装置１０３から排出され、排出ガス流路７７および排出流路７０を通流する。一方、外気は給気流路７８を通流して孔１９の給気口から燃焼装置１０３内に流入する。そして、燃焼排ガスは、排出流路７０の外側に配置された給気流路７８を通流する空気と熱交換をして、給気流路７８を通流する空気を加熱する。
【００４８】
制御装置１０２は、燃料電池ユニット１０１の筐体１２内に配置されている。ただし、制御装置１０２の配置はこれに限定されず、制御装置１０２は筐体１２外に配置されていてもよい。
【００４９】
制御装置１０２は発電システム１００を構成する各機器を制御する機器であって、演算処理部および記憶部を備えている。演算処理部としては、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ、マイクロコンピュータ、ＭＰＵ、ＰＬＣ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、論理回路等が例示される。記憶部は、各制御動作を実行するためのプログラムを格納したメモリ等から構成されている。そして、制御装置１０２では、演算処理部が、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、これを実行する。これにより、各種情報を処理し、かつ、発電システム１００に関する各種の制御を行う。なお、制御装置１０２は、単独の制御装置で構成される形態だけでなく、複数の制御装置が協働して発電システム１００（熱伝併給システム）の制御を実行する制御器群で構成される形態であっても構わない。
【００５０】
（発電システムの動作）
次に、本実施の形態１に係る発電システム１００の動作について、図１から図２を参照しながら説明する。ここで、燃料電池ユニット１０１の「起動動作」とは、燃料電池ユニット１０１が発電動作を開始するまでの燃料電池ユニット１０１の動作を示す。なお、発電システム１００の燃料電池ユニット１０１における起動動作および発電動作は、一般的な燃料電池ユニットの起動動作および発電動作と同様に行われるので、その詳細な説明は省略する。また、燃焼装置１０３の動作についても、一般的な燃焼装置の動作と同様に行なわれるので、その詳細な説明は省略する。また、本実施の形態１においては、制御装置１０２が、１つの制御装置で構成されていて、該制御装置が、発電システム１００を構成する各機器を制御するものとして説明する。
【００５１】
図２は、本実施の形態１に係る発電システム１００の動作を模式的に示すフローチャートである。図２に示すように、制御装置１０２は、燃料電池ユニット１０１の作動指令（燃焼電池ユニット１０１を起動する信号）が入力されたか否か判定する（ステップＳ１０１）。燃料電池ユニット１０１の作動指令が入力される例としては、次に挙げられる。例えば、発電システム１００の使用者が、図示されていないリモコンを操作して、燃料電池ユニット１０１が作動するように操作した場合が挙げられる。また、予め設定された燃料電池ユニット１０１の作動開始時間になった場合が挙げられる。
【００５２】
燃料電池ユニット１０１の作動指令が入力されていない場合（ステップＳ１０１でＮｏ）には、制御装置１０２は、燃料電池ユニット１０１の作動指令が入力されるまで、ステップＳ１０１を繰り返す。一方、ステップＳ１０１で燃料電池ユニット１０１の作動指令が入力された場合（ステップＳ１０１でＹｅｓ）には、ステップＳ１０２に進む。
【００５３】
ステップＳ１０２では、制御装置１０２は、換気ファン１３を作動させる。これにより、給気流路７８を外気が流通し、筐体１２内に外気が供給される。この換気ファン１３の作動と同時または後に制御装置１０２は、温度検知器８１から検知温度Ｔが入力され、給気流路７８を流通する外気の温度Ｔを取得する。次に、制御装置１０２はステップＳ１０３に進む。なお、短時間であれば、換気ファン１３の作動前に制御装置１０２は温度検知器８１から検知温度Ｔを取得してもよい。ただし、外気の温度をより正確に取得するためには、換気ファン１３の作動と同時または後に制御装置１０２は温度検知器８１から検知温度Ｔを取得することが好ましい。
【００５４】
ステップＳ１０３では、制御装置１０２は、温度検知器８１による検知温度Ｔと、第１の温度Ｔ１とを比較し、検知温度Ｔが第１の温度Ｔ１以下であるか否かを判断する。ここで、第１の温度Ｔ１は、筐体１２内に供給された外気によって燃料電池ユニット１０１内の水が凍結する温度として予め定められた温度である。この温度としては、たとえば、予め実験などで求められた温度であってもよいし、水の凝固点として規定されている摂氏零度であってもよい。
【００５５】
制御装置１０２は、検知温度Ｔが第１の温度Ｔ１よりも高い場合（ステップＳ１０３でＮｏ）には、ステップＳ１０６に進み、燃料電池ユニット１０１を起動させる。一方、検知温度Ｔが第１の温度Ｔ１以下である場合（ステップＳ１０３でＹｅｓ）には、制御装置１０２はステップＳ１０４に進む。
【００５６】
ステップＳ１０４では、制御装置１０２は燃焼装置１０３が作動中か否かを判断する。燃焼装置１０３が作動中でない場合（ステップＳ１０４でＮｏ）には、制御装置１０２は、ステップＳ１０５に進み、換気ファン１３を停止させる。そして、制御装置１０２は、燃焼装置１０３が作動するまでステップＳ１０４の処理を繰り返す。なお、燃焼装置１０３が作動する前に燃料電池ユニット１０１の停止指令が入力された場合、制御装置１０２はこの制御フローから抜けてよい。
【００５７】
一方、燃焼装置１０３が作動中の場合（ステップＳ１０４でＹｅｓ）には、制御装置１０２は、ステップＳ１０６に進み、燃料電池ユニット１０１を起動させる。すなわち、燃料ガス供給器１４と酸化剤ガス供給器１５とを作動させ、燃料電池１１での発電を開始する。
【００５８】
換気ファン１３および酸化剤ガス供給器１５が作動すると、外気が給気流路７８を介して筐体１２内に供給される。また、燃焼装置１０３が作動すると、燃焼排ガスが燃焼装置１０３から排出ガス流路７７を介して排出流路７０に排出される。この燃焼排ガスの温度が比較的高い。たとえば、燃焼排ガスの熱を水の加熱に利用する潜熱回収型のボイラを燃焼装置１０３に用いている場合、燃焼排ガスの温度は、約６０℃から８０℃である。このため、給気流路７８を流通する外気は排出流路７０を流通する燃焼排ガスによって加熱される。よって、給気流路７８を介して供給される外気によって燃料電池ユニット１０１内の水が凍結することを防止することができる。
【００５９】
以上のように、本実施の形態１で示した発電システム１００では、燃料電池ユニット１０１の作動を開始する前に、燃料電池ユニット１０１に供給される外気の温度を検知する。この検知温度が所定の第１の温度よりも低く、かつ、燃焼装置１０３が作動していない場合、燃料電池ユニット１０１を起動させない。これにより、第１の温度より低い冷たい外気が筐体１２に供給されて、燃料電池ユニット１０１内の水が凍結し、燃料電池ユニット１０１の動作が阻害されることを防止することができる。
【００６０】
そして、燃焼装置１０３が作動してから燃料電池ユニット１０１を起動させる。このため、筐体１２内に取り込まれる外気が低温であっても、外気は、給気流路７８を流通する間に排出流路７０を流通する燃焼排ガスによって加温される。この結果、燃料電池ユニット１０１の作動に伴って外気が筐体１２内に供給されても、燃料電池ユニット１０１内の凍結を防止し、安定して発電システム１００を動作させることが可能となる。
【００６１】
さらに、燃料電池ユニット１０１が動作すると、燃料電池１１の発電に伴って熱が発生し、筐体１２内のガスが温められる。また、燃料電池１１からオフガス（すなわち、オフ燃料ガスおよびオフ酸化剤ガス）の温度も上昇する。これらのガスは、燃料電池ユニット１０１から流路７３、７４、７５を経由して排出流路７０へ排出される。この比較的高温度の排出ガスによって給気流路７８を流通する外気は加熱され、外気による燃料電池ユニット１０１における水の凍結が防止される。
【００６２】
また、制御装置１０２は、換気ファン１３を作動した後に温度検知器８１による検出温度を取得しているため、筐体１２に供給される外気の温度をより正確に検出することができる。
【００６３】
さらに、外気温Ｔが第１の温度Ｔ１より低い状態では、燃焼装置１０３が作動していなければ、換気ファン１３を停止している。これにより、低温の外気により燃料電池ユニット１０１における凍結をより確実に防止することができる。
【００６４】
なお、本実施の形態１においては、排出流路７０の配管と給気流路７８の配管とが二重配管で形成されていたが、これに限定されない。給気流路７８内のガスと排出流路７０内のガスとが熱交換可能なように排出流路７０の配管および給気流路７８の配管が設けられていればよい。つまり、必ずしも給気流路７８の配管と排出流路７０の配管とが接触して設けられている必要がない。給気流路７８内のガスと排出流路７０内のガスとが熱交換可能であれば、給気流路７８の配管と排出流路７０の配管と間に隙間が設けられていてもよい。また、１つの配管の内部に配管の延伸方向に沿って壁が設けられ、配管の内部のうち、分割された一方の空間を給気流路７８とし、他方の空間を排出流路７０としてもよい。
【００６５】
また、本実施の形態１においては、燃料電池ユニット１０１を燃焼装置１０３の排気上流側に配置したが、この配置はこれに限定されない。燃焼装置１０３が燃料電池ユニット１０１の排気上流側に設置してもよい。または、燃焼装置１０３と燃料電池ユニット１０１とが並列に排出流路７０および給気流路７８のそれぞれに接続されてもよい。
【００６６】
さらに、発電システム１００の動作において、燃焼装置１０３が作動中でない場合（ステップＳ１０４でＮｏ）、制御装置１０２は、ステップＳ１０４の処理に戻った。これに代えて、燃焼装置１０３が作動中でない場合（ステップＳ１０４でＮｏ）、制御装置１０２は、ステップＳ１０２の処理に戻ってもよい。
【００６７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る発電システム１００は、原料ガスを生成する改質器１４ａと、改質器１４ａを加熱するように構成された燃焼器１４ｂと、を有する水素生成装置１４をさらに備えている態様を例示するものである。図３は、本発明の実施の形態２に係る発電システム１００の概略構成を示す模式図である。
【００６８】
図３に示すように、本発明の実施の形態２に係る発電システム１００は、実施の形態１に係る発電システム１００と基本的構成は同じである。ただし、燃料ガス供給器１４が水素生成装置１４で構成されている点と、オフ燃料ガス流路７３が水素生成装置１４の燃焼器１４ｂに接続されている点と、が異なる。
【００６９】
（発電システムの構成）
水素生成装置１４は、改質器１４ａ、燃焼器１４ｂおよび燃焼ファン１４ｃを有している。燃焼器１４ｂにはオフ燃料ガス流路７３の下流端が接続されている。燃料電池１１の燃料ガス流路１１Ａからオフ燃料ガスが、オフ燃料ガス流路７３を通流して、燃焼用燃料として燃焼器１４ｂに供給される。また、燃焼器１４ｂには空気供給流路７９により燃焼ファン１４ｃが接続されている。燃焼ファン１４ｃは、燃焼器１４ｂに燃焼用空気を供給することができれば、どのような構成であってもよく、例えば、ファンやブロワ等のファン類で構成されている。この燃焼ファン１４ｃにより、筐体１２内のガスが空気供給流路７９を介して燃焼器１４ｂに燃焼用空気として供給される。このため、燃焼器１４ｂは、オフ燃料ガスおよび燃焼用空気を燃焼する。これにより、燃焼排ガスが生成され、熱が発生する。
【００７０】
燃焼器１４ｂには燃焼排ガス流路８０の上流端が接続され、燃焼排ガス流路８０の下流端が排出流路７０に接続されている。これにより、燃焼器１４ｂで生成された燃焼排ガスは、改質器１４ａ等を加熱した後、燃焼排ガス流路８０に排出される。そして、燃焼排ガスは、燃焼排ガス流路８０を通流して、排出流路７０に排出される。排出流路７０に排出された燃焼排ガスは、排出流路７０を通流して、発電システム１００（建物２００）外に排出される。
【００７１】
改質器１４ａに原料供給器（図示せず）が接続されていて、原料が改質器１４ａに供給される。また、改質器１４ａに水蒸気供給器（図示せず）が接続されていて、水蒸気が改質器１４ａに供給される。原料としては、メタンを主成分とする天然ガスやＬＰガス等を用いることができる。また、改質器１４ａは改質触媒を有している。改質触媒は、例えば、原料と水蒸気とから水素含有ガスを発生させる水蒸気改質反応を触媒することができれば、どの様な物質を使用してもよい。改質触媒としては、例えば、アルミナ等の触媒担体にルテニウム（Ｒｕ）を担持させたルテニウム系触媒や、同様の触媒担体にニッケル（Ｎｉ）を担持させたニッケル系触媒等を改質触媒として使用することができる。改質器１４ａでは、改質触媒の存在の下において原料と水蒸気とが改質反応して、水素含有ガスが生成する。
【００７２】
改質器１４ａに燃料ガス供給流路７１によって燃料電池１１の燃料ガス流路１１Ａの入口が接続されている。改質器１４ａで生成した水素含有ガスは、燃料ガスとして、燃料ガス供給流路７１を通流して、燃料電池１１の燃料ガス流路１１Ａに供給される。
【００７３】
なお、本実施の形態２においては、改質器１４ａが燃料電池１１に直接接続されている構成としたが、これに限定されない。たとえば、変成触媒（例えば、銅−亜鉛系触媒）を有する変成器や、酸化触媒（例えば、ルテニウム系触媒）またはメタン化触媒（例えば、ルテニウム系触媒）を有する一酸化炭素除去器が、改質器１４ａと燃料電池１１との間に設けられていてもよい。この変成器および一酸化炭素除去器によって、改質器１４ａより送出された水素含有ガス中の一酸化炭素が低減される。
【００７４】
また、燃料電池１１から排出されるオフ燃料ガスが燃焼用燃料として燃焼器１４ｂに供給されるように構成したが、これに限定されない。燃焼器１４ｂに燃焼用燃料を供給する燃焼用燃料供給器をさらに設けてもよい。
【００７５】
このように構成された本実施の形態２に係る発電システム１００であっても、実施の形態１において説明した各実施例に係る動作フローを実行することにより、燃料電池ユニット１０１内の凍結防止を実現することができる。
【００７６】
また、本実施の形態２に係る発電システム１００では、燃料電池ユニット１０１が作動を開始する際に、まず水素生成装置１４の改質器１４ａ内の改質触媒を、改質反応を行なうのに適した温度まで上昇させる必要がある。このため、燃焼器１４ｂにおいて燃焼用燃料と燃焼用空気とを燃焼させるために、燃焼用空気を燃焼器１４ｂに供給するために燃焼ファン１４ｃを作動させる。この燃焼ファン１４ｃの作動により、給気流路７８を介して外気が筐体１２内に供給される。この給気流路７８を流通する外気は、排出流路７０を通流する燃焼装置１０３の燃焼排ガスによって加温されている。よって、外気温が氷点下以下の場合でも、燃料電池ユニット１０１内の水が凍結して水素生成装置１４の動作を阻害することを防止することができる。
【００７７】
（発電システムの動作１）
本発明の実施の形態２に係る発電システム１００では、燃料電池ユニット１０１が起動を開始して所定時間が経過した際に、燃焼装置に停止指令が入力されている場合は、制御装置が燃焼装置を停止させるように構成されている態様を例示するものである。
【００７８】
図４は、本実施の形態２に係る発電システム１００の動作を模式的に示すフローチャートである。図４に示すＳ２０１〜Ｓ２０６の処理は、図２に示すＳ１０１〜Ｓ１０６の処理と同様であるため、その説明を省略する。ただし、検知温度Ｔが第１の温度Ｔ１よりも高い場合（ステップＳ２０３でＮｏ）には、制御装置１０２は、燃料電池ユニット１０１を起動させ（ステップＳ２１０）、処理を終了する。
【００７９】
図４に示すように、燃料電池ユニット１０１が起動動作を開始した後（ステップＳ２０６）、制御装置１０２は、燃焼装置１０３の停止指令（燃焼装置１０３を停止する信号）が入力されたか否かを判断する（ステップＳ２０７）。燃焼装置１０３の停止指令が入力されていない場合（ステップＳ２０７でＮｏ）、制御装置１０２は、そのまま燃料電池ユニット１０１の起動を継続し、燃料電池ユニット１０１を発電させる。一方、燃焼装置１０３に停止指令が入力された場合（ステップＳ２０７でＹｅｓ）、制御装置１０２は次のステップＳ２０８に進む。
【００８０】
ステップＳ２０８では、制御装置１０２は、燃料電池ユニット１０１が起動開始してからの経過時間が所定の時間（第１時間）に達しているかを判断する。なお、制御装置１０２は、燃料電池ユニット１０１を起動すると（ステップＳ２０６）、その起動開始からの経過時間を計測しておく。そして、経過時間が所定の時間に達していない場合（ステップＳ２０８でＮｏ）には、経過時間が所定の時間に達するまで燃焼装置１０３を作動したままステップＳ２０８を繰り返す。経過時間が所定の時間に達すれば（ステップＳ２０８でＹｅｓ）、制御装置１０２は次のステップＳ２０９に進む。
【００８１】
ステップＳ２０９では、制御装置１０２は燃焼装置１０３の動作を停止し、燃料電池ユニット１０１の動作を継続する。ここで、「所定の時間」とは、燃料電池ユニット１０１が凍結しなくなる温度まで、筐体１２内に供給される外気が燃料電池ユニット１０１からの排出ガスにより加熱されるのに要する時間である。たとえば、燃料電池ユニット１０１の起動動作が完了し、発電動作に移行した時点では、燃料電池ユニット１０１からの排ガスの温度は高くなっている。このため、この発電動作に達するまでの時間を所定の時間と設定してもよい。
【００８２】
以上のように、発電システムの動作１によれば、燃焼装置１０３の停止指令があっても、燃料電池ユニット１０１の起動からの経過時間が所定の時間に達するまで燃焼装置１０３を停止しない。これにより、経過時間が所定時間に達するまで、燃料電池ユニット１０１からの排出ガスの温度が低い状態では、燃焼装置１０３を作動する。このため、低温の外気が燃焼装置１０３からの燃焼排ガスおよび燃料電池ユニット１０１からの排出ガスにより加熱されて、燃料電池ユニット１０１の凍結をより確実に防止することができる。
【００８３】
また、経過時間が所定の時間に達すると、停止指令に従って燃焼装置１０３を停止する。これにより、燃焼装置１０３による消費エネルギーを削減でき、発電システム１００のエネルギー効率を高めることができる。
【００８４】
さらに、経過時間が所定の時間に達すれば、燃料電池ユニット１０１からの排出ガスの温度が上昇している。このため、燃焼装置１０３を停止しても、燃料電池ユニット１０１からの排出ガスにより、外気を加熱し、燃料電池ユニット１０１の凍結をより確実に防止することができる。
【００８５】
なお、図４に示す発電システムの動作１では、Ｓ２０２において換気ファン１３を作動させたが、換気ファン１３を作動させなくてもよい。この場合、Ｓ２０５における換気ファンの停止処理が省略される。
【００８６】
（発電システムの動作２）
本発明の実施の形態２に係る発電システム１００では、給気流路７８を通流する外気の温度が上昇した際に、制御装置１０２が燃焼装置１０３を停止させるように構成されている態様を例示するものである。
【００８７】
図５は、本実施の形態２係る発電システム１００の動作を模式的に示すフローチャートである。図４に示すＳ３０１〜Ｓ３０３の処理は、図２に示すＳ１０１〜Ｓ１０３の処理と同様であるため、その説明を省略する。ただし、検知温度Ｔが第１の温度Ｔ１よりも高い場合（ステップＳ３０３でＮｏ）には、制御装置１０２は、燃料電池ユニット１０１を起動させ（ステップＳ３１０）、処理を終了する。
【００８８】
図５に示すように、ステップＳ３０４では、制御装置１０２は、燃焼装置１０３が作動中か否かを判断する。燃焼装置１０３が作動中でない場合（ステップＳ３０４でＮｏ）には、燃焼装置１０３に対する作動指令によって燃焼装置１０３が作動するまで、制御装置１０２はステップＳ３０４を繰り返す。このとき、制御装置１０２は換気ファン１３を停止させてもよい。
【００８９】
一方、ステップＳ３０４で燃焼装置１０３が作動中である場合（ステップＳ３０４でＹｅｓ）には、制御装置１０２は、ステップＳ３０５に進み、燃料電池ユニット１０１の起動を開始する。次に、制御装置１０２は、ステップＳ３０６に進み、燃焼装置１０３に停止指令が入力されているか否かを判断する。燃焼装置１０３の停止指令が入力されていない場合（ステップＳ３０６でＮｏ）は、そのまま燃焼装置１０３の作動を継続したまま、燃料電池ユニット１０１を発電させる。
【００９０】
一方、燃焼装置１０３に停止指令が入力された場合（ステップＳ３０６Ｙｅｓ）には、制御装置１０２は次のステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７では、制御装置１０２は、温度検知器８１から給気流路７８を通流する外気の検知温度Ｔを取得する。この外気は、排出流路７０を通流する燃焼装置１０３からの燃焼排ガスに加えて燃料電池ユニット１０１の燃焼器１４ｂからの燃焼排ガスによっても給気流路７８において加熱されている。
【００９１】
次に、ステップＳ３０８において制御装置１０２は、温度検知器８１による検知温度Ｔと第２の温度Ｔ２とを比較する。この比較の結果、制御装置１０２は、検知温度Ｔが第２の温度Ｔ２よりも低いか否かを判断する。ここで、第２の温度Ｔ２は、第１の温度Ｔ１より高い温度であるが、第１の温度Ｔ１と同じ温度であってもよい。すなわち、この判断時点では、外気は、燃焼装置１０３からの燃焼排ガスおよび燃料電池ユニット１０１からの燃焼排ガスによって加熱されている。このため、ステップＳ３０３で第１の温度Ｔ１と比較されているときに比べて、外気の温度Ｔは上昇している。このため、通常、第２の温度Ｔ２は、第１の温度Ｔ１より高い温度に設定される。ただし、第２の温度Ｔ２として、最低、第１の温度と同じであれば、筐体１２内に供給された外気によって燃料電池ユニット１０１内の水は凍結しない。よって、第２の温度Ｔ２は、第１の温度Ｔ１と同じ温度に設定されてもよい。
【００９２】
温度検知器８１による検知温度Ｔが第２の温度Ｔ２よりも低い場合（ステップＳ３０７でＮｏ）には、外気温Ｔが非常に低く、燃焼装置１０３を停止すると、燃料電池ユニット１０１の凍結のおそれがある。このため、制御装置１０２は、ステップＳ３０７を繰り返し、筐体１２に供給される外気の温度が上昇するまで燃焼装置１０３の動作を継続する。一方、検知温度Ｔが第２の温度Ｔ２以上である場合（ステップＳ３０７でＹｅｓ）には、制御装置１０２はステップＳ３０９に進む。
【００９３】
ステップＳ３０９では、制御装置１０２は燃焼装置１０３を停止させ、燃料電池ユニット１０１の起動動作を継続する。そして、水素生成装置１４において燃料ガスが生成され始めると、燃料電池ユニット１０１の発電動作を開始する。
【００９４】
以上のように、発電システムの動作２によれば、燃焼装置１０３の停止指令があっても、筐体１２に供給される外気の温度Ｔが第２の温度に達するまで燃焼装置１０３を停止しない。これにより、燃料電池ユニット１０１からの排出ガスの温度が低く、外気の温度Ｔが第２の温度以上に温められていない状態では、燃焼装置１０３を作動する。このため、低温の外気が燃焼装置１０３からの燃焼排ガスおよび燃料電池ユニット１０１からの排出ガスにより加熱されて、燃料電池ユニット１０１の凍結をより確実に防止することができる。
【００９５】
また、外気の温度Ｔが第２の温度Ｔ２に達すると、停止指令に従って燃焼装置１０３を停止する。これにより、燃焼装置１０３による消費エネルギーを削減でき、発電システム１００のエネルギー効率を高めることができる。
【００９６】
さらに、外気の温度Ｔが第２の温度Ｔ２に達すれば、燃料電池ユニット１０１からの排出ガスの温度が上昇している。このため、燃焼装置１０３を停止しても、燃料電池ユニット１０１からの排出ガスにより、外気を加熱し、燃料電池ユニット１０１の凍結をより確実に防止することができる。
【００９７】
なお、発電システム１００では、ステップＳ３０８において検知温度Ｔが第２の温度Ｔ２以上になった場合に燃焼装置１０３を停止させた。この停止以降も温度検知器８１で給気流路７８を通流する外気燃焼装置の温度Ｔの計測を継続し、検知温度Ｔが第２の温度Ｔ２以下になった際に、燃焼装置１０３を起動してもよい。ただし、一般的な燃料電池ユニット１０１では、燃焼器１４ｂから排出される燃焼排ガスの熱により給気流路７８を通流する外気が十分に加熱されるため、その必要は無い。
【００９８】
なお、図５に示す発電システムの動作２では、Ｓ３０２において換気ファン１３を作動させたが、換気ファン１３を作動させなくてもよい。
【００９９】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る発電システム１００は、発電システム１００の使用者により消費される電力および熱量の少なくとも一方の消費量を計測する負荷計測部をさらに備えている態様を例示するものである。図６は、本発明の実施の形態３に係る発電システム１００の概略構成を示す模式図である。
【０１００】
図６に示すように、実施の形態３に係る発電システム１００は、実施の形態２に係る発電システム１００と基本的構成は同じである。ただし、実施の形態３に係る発電システム１００は、電力負荷計測部８２および熱負荷計測部８３をさらに備える点で実施の形態２に係る発電システムと異なる。なお、実施の形態３に係る発電システム１００は、水素生成装置１４に代えて、実施の形態１の燃料ガス供給器１４を用いることもできる。
【０１０１】
電力負荷計測部８２は、需要家（発電システム１００の使用者）により消費される電力を計測する負荷計測部である。需要家には、発電システム１００および電力負荷が設けられている。燃料電池ユニット１０１および商用電力系統は連系して需要家に電力を供給している。電力負荷は、商用電力系統または燃料電池ユニット１０１から供給される電力を消費する。なお、燃料電池ユニット１０１は、起動時に商用電力系統からの電力を消費するために電力負荷の１つである。ただし、燃料電池ユニット１０１は、発電時には電力を供給するため、電力を消費するだけの一般的な他の電力負荷と区別される。
【０１０２】
電力負荷計測部８２は、電力計を含み、例えば、商用電力系統と需要家とを繋ぐ配電線に設けられ、この配電線において燃料電池ユニット１０１との合流点よりも商用電力系統側に配置されている。これにより、電力負荷計測部８２は、商用電力系統から需要家に供給される電力を検出し、この検出値を第１消費電力として制御装置１０２に出力する。
【０１０３】
熱負荷計測部８３は、需要家（発電システム１００の使用者）が消費する熱量を計測する負荷計測部である。熱負荷計測部８３は、例えば、貯湯タンクの流出口に設けられた流量計および温度センサを含んでいる。これにより、熱負荷計測部８３では、温度センサが貯湯タンクから流出する湯の温度を検出し、また、この湯の流量を流量計が検出する。そして、熱負荷計測部８３は、これらの検出値に基づいて貯湯タンクから供給される熱量を求め、熱量を消費熱量として制御装置１０２に出力する。
【０１０４】
制御装置１０２は、電力負荷計測部８２から第１消費電力を取得し、熱負荷計測部８３から消費熱量を取得する。また、燃料電池ユニット１０１の発電時には、この商用電力系統から供給される第１消費電力に加えて、燃料電池ユニット１０１から需要家の電力負荷に電力（第２消費電力）が供給されている。このため、制御装置１０２は、燃料電池ユニット１０１の発電量などに基づき、燃料電池ユニット１０１から電力負荷に供給されている第２消費電力を取得する。そして、制御装置１０２は、電力負荷計測部８２からの第１消費電力と燃料電池ユニット１０１からの第２消費電力とに基づいて需要家における消費電力を求める。
【０１０５】
制御装置１０２は、需要家における消費電力と消費熱量に基づいて燃料電池ユニット１０１の第１運転計画を作成して記憶する。具体的には、制御装置１０２は、記憶情報に基づいて今後消費される電力および熱量を時間毎に予想し、この予想情報に基づいて燃料電池ユニット１０１の運転計画を第１運転計画として作成する。
【０１０６】
また、制御装置１０２は、使用者により予め設定された燃焼装置１０３の運転時間帯に基づいて第２運転計画を作成して記憶する。使用者による運転時間帯の設定は、図示されない操作器を用いて行われうる。
【０１０７】
制御装置１０２は、予め定められた第１および第２運転計画に基づいて発電システム１００を運転する。具体的には、制御装置１０２は、第１運転計画に従って燃料電池ユニット１０１を運転すると共に、第２運転計画に従って燃焼装置１０３を運転する。第２運転計画は、燃料電池ユニット１０１の運転とは独立して燃焼装置１０３を動作させるものであってもよい。
【０１０８】
「第１運転計画に従って燃料電池ユニット１０１を運転する」とは、具体的には以下の通りである。例えば、燃料電池ユニット１０１の起動時刻および停止時刻が第１運転計画に定められている場合、制御装置１０２は、この起動時刻に燃料電池ユニット１０１を起動し、燃料電池ユニット１０１を定格出力で運転し、停止時刻に燃料電池ユニット１０１を停止する。または、一日における各時間帯に応じて燃料電池ユニット１０１の出力が第１運転計画に定められている場合、制御装置１０２は、各時間帯において定められた出力電力を発電するように燃料電池ユニット１０１を運転する。この燃料電池ユニット１０１の運転には、燃料電池ユニット１０１の起動および停止を含む。
【０１０９】
「第２運転計画に従って燃焼装置１０３を運転する」とは、具体的には以下の通りである。例えば、燃焼装置１０３の起動時刻および停止時刻が第２運転計画に定められている場合、制御装置１０２は、この起動時刻に燃焼装置１０３を起動し、停止時刻に燃焼装置１０３を停止する。または、一日における各時間帯に応じて燃焼装置１０３の出力が第２運転計画に定められている場合、制御装置１０２は、各時間帯において定められた出力の熱量が得られるように燃焼装置１０３を運転する。さらには、一週間のうちの曜日に応じて燃焼装置１０３の出力が第２運転計画に定められている場合、それぞれの曜日において定められた出力の熱量が得られるように燃焼装置１０３を運転する。この燃焼装置１０３の運転には、燃焼装置１０３の起動および停止を含む。
【０１１０】
次に、本実施の形態３に係る発電システム１００の動作について説明する。制御装置１０２は、第１運転計画に基づいて燃料電池ユニット１０１の起動、発電および停止を行う。この燃料電池ユニット１０１の作動指令が入力された際、温度検知器８１による検知温度Ｔが第１温度Ｔ１以下である場合、第２運転計画に基づいて運転する燃焼装置１０３が動作しているか否かを判断する。
【０１１１】
燃焼装置１０３が動作している場合、制御装置１０２は、燃料電池ユニット１０１を起動し、引き続き第１運転計画に基づいて燃料電池ユニット１０１を運転する。
【０１１２】
一方、燃焼装置１０３が停止している場合は、制御装置１０２は、燃焼装置１０３が動作を開始するまで燃料電池ユニット１０１の起動を中断する。そして、燃焼装置１０３が動作を開始した後に、制御装置１０２は、第１運転計画において燃料電池ユニット１０１がまだ発電を計画している時間帯であるか否かを判断する。現時点が発電時間帯であれば、制御装置１０２は、燃料電池ユニット１０１を起動させ、第１運転計画に基づいて燃料電池ユニット１０１の運転を行う。
【０１１３】
これにより、低温の外気が燃料電池ユニット１０１に供給されても、燃料電池ユニット１０１の作動時には燃焼装置１０３が作動している。これにより、燃焼装置１０３の排気によって外気が熱交換で加温されているため、燃料電池ユニット１０１の水が外気により凍結することが防がれる。そして、燃料電池ユニット１０１の動作を阻害することを防止することができ、安定した運転が可能な発電システム１００を実現できる。
【０１１４】
また、第１運転計画および第２運転計画に基づいて燃料電池ユニット１０１および燃焼装置１０３を運転することにより、使用者の需要に応じて発電システム１００を運転することができる。
【０１１５】
なお、実施の形態３では、第１運転計画および第２運転計画に基づいて燃料電池ユニット１０１および燃焼装置１０３を運転した。これに対して、第１運転計画および第２運転計画のうちの少なくとも一方の運転計画を変更してもよい。これにより、さらに効率的に使用者の需要に応じて発電システム１００を運転することができる。
【０１１６】
たとえば、第１運転計画を変更する。具体的には、実施の形態３では、燃料電池ユニット１０１の作動指令後に燃焼装置１０３の動作が開始した場合、この開始時が第１運転計画における発電時間帯であれば、制御装置１０２は燃料電池ユニット１０１を起動した。これに対して、燃料電池ユニット１０１の作動指令後であれば、燃焼装置１０３の動作開始時が第１運転計画における発電時間帯でなくても、制御装置１０２は第１運転計画を変更して燃料電池ユニット１０１を起動する。
【０１１７】
また、たとえば、第２運転計画を変更する。具体的には、実施の形態３では、第１運転計画に基づいた燃料電池ユニット１０１の作動指令が入力された時に、検知温度Ｔが第１温度Ｔ１以下であって、第２運転計画に基づいて燃焼装置１０３が動作中でない場合、燃料電池ユニット１０１を起動しなかった。これに対して、燃料電池ユニット１０１の作動指令時に燃焼装置１０３が動作していなくても、制御装置１０２は第２運転計画を変更して燃焼装置１０３をすぐに動作させ、その後、燃料電池ユニット１０１を起動する。
【０１１８】
なお、電力負荷計測部８２は、商用電力系統と需要家とを繋ぐ配電線において燃料電池ユニット１０１との合流点よりも商用電力系統側に配置されていた。これに代えて、電力負荷計測部８２は、商用電力系統と需要家とを繋ぐ配電線において燃料電池ユニット１０１との合流点よりも電力負荷側に配置されてもよい。この場合、電力負荷計測部８２は、商用電力系統から供給される第１消費電力と、燃料電池ユニット１０１から電力負荷に供給される第２消費電力とを合わせた需要家における消費電力を計測する。制御装置１０２は、この需要家における消費電力と需要家における消費熱量とに基づいて第１運転計画を作成する。
【０１１９】
（その他の実施の形態）
上記実施の形態１では、実施の形態２に係る発電システム１００における図４に示す動作フロー１および図５に示す動作フロー２のそれぞれに従って、発電システム１００を動作させてもよい。これにより、実施の形態１に係る発電システム１００においても、実施の形態２に係る発電システム１００と同様の作用効果を発揮することができる。
【０１２０】
上記実施の形態２では、図２に示す実施の形態１に係る発電システム１００の動作フローに従って、発電システム１００を動作させてもよい。これにより、実施の形態２に係る発電システム１００においても、実施の形態１における発電システム１００と同様の作用効果を発揮することができる。
【０１２１】
上記実施の形態３では、図２に示す実施の形態１に係る発電システム１００の動作フロー、ならびに、実施の形態２に係る発電システム１００における図４に示す動作フロー１および図５に示す動作フロー２のそれぞれに従って、発電システム１００を動作させてもよい。これにより、実施の形態３に係る発電システム１００においても、実施の形態１における発電システム１００と同様の作用効果を発揮することができる。
【０１２２】
全ての上記実施の形態において、図７に示す発電システム１００の動作フローに従って、発電システム１００を動作させてもよい。図７は、各実施の形態に係る発電システム１００の動作を示すフローチャートである。なお、第１の温度は、実施の形態１における第１の温度と同様である。
【０１２３】
図７に示すように、制御装置１０２は、燃料電池ユニット１０１の作動指令が入力されたか否か判定する（ステップＳ１１０１）。燃料電池ユニット１０１の作動指令が入力されていない場合（ステップＳ１１０１でＮｏ）には、制御装置１０２は、燃料電池ユニット１０１の作動指令が入力されるまで、ステップＳ１１０１を繰り返す。一方、ステップＳ１１０１で燃料電池ユニット１０１の作動指令が入力された場合（ステップＳ１１０１でＹｅｓ）には、ステップＳ１１０２に進む。
【０１２４】
ステップＳ１１０２では、制御装置１０２は、温度検知器８１から検知温度Ｔを取得する。次に、ステップＳ１１０３では、制御装置１０２は、温度検知器８１による検知温度Ｔが第１の温度Ｔ１以下であるか否かを判断する。ここで、検知温度Ｔが第１の温度Ｔ１よりも高い場合（ステップＳ１１０３でＮｏ）、制御装置１０２は燃料電池ユニット１０１を起動させる（ステップＳ１１０５）。一方、検知温度Ｔが第１の温度Ｔ１以下である場合（ステップＳ１１０３でＹｅｓ）、制御装置１０２はステップＳ１１０４に進む。
【０１２５】
ステップＳ１１０４では、制御装置１０２は燃焼装置１０３が作動中か否かを判断する。燃焼装置１０３が作動中でない場合（ステップＳ１１０４でＮｏ）、制御装置１０２はステップＳ１１０２の処理に戻る。これにより、検知温度Ｔが第１の温度より高くなるまで（ステップＳ１１０３でＮＯ）、または、燃焼装置１０３が動作するまで（ステップＳ１１０４でＹＥＳ）、燃料電池ユニット１０１を起動しない。一方、制御装置１０２は、燃焼装置１０３が作動すると（ステップＳ１１０４でＹｅｓ）、制御装置１０２は燃料電池ユニット１０１を起動させる（ステップＳ１１０５）。
【０１２６】
これにより、燃料電池ユニット１０１の起動時には燃焼装置１０３が動作している。このため、外気が低温であって、燃焼装置１０３の燃焼排ガスにより外気が加熱されて、燃料電池ユニット１０１に流入する外気の温度が上昇する。よって、外気により燃料電池ユニット１０１内の水が凍結することを防止することができる。
【０１２７】
なお、図７のフローチャートにおいて、燃焼装置１０３が作動中でない場合（ステップＳ１１０４でＮｏ）、制御装置１０２はステップＳ１１０２の処理に戻った。これに代えて、ステップＳ１１０４でＮｏの場合、制御装置１０２はステップＳ１１０１やＳ１１０４の処理に戻ってもよい。
【０１２８】
上記全実施の形態は、互いに相手を排除しない限り、互いに組み合わせてもよい。また、上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明の発電システムでは、燃料電池の発電を安定して行うことが可能であり、燃料電池ユニットの耐久性を向上させることが可能であるので、燃料電池の分野において有用である。
【符号の説明】
【０１３０】
１１  燃料電池
１１Ａ  燃料ガス流路
１１Ｂ  酸化剤ガス流路
１２  筐体
１３  換気ファン
１４  燃料ガス供給器（水素生成装置）
１４ａ  改質器
１４ｂ  燃焼器
１４ｃ  燃焼ファン
１５  酸化剤ガス供給器
１６  孔
１７  燃焼器
１８  燃焼ファン
１９  孔
７０  排出流路
７１  燃料ガス供給流路
７２  酸化剤ガス供給流路
７３  オフ燃料ガス流路
７４  オフ酸化剤ガス流路
７５  換気流路
７６  燃焼空気供給流路
７７  排出ガス流路
７８  給気流路
７９  空気供給流路
８０  燃焼排ガス流路
８１  温度検知器
８２  電力負荷計測部（負荷計測部）
８３  熱負荷計測部（負荷計測部）
１００  発電システム
１０１  燃料電池ユニット
１０２  制御装置
１０３  燃焼装置
１０４  給排気機構
２００  建物
【図１】
2014034141.tif 000003
【図２】
2014034141.tif 000004
【図３】
2014034141.tif 000005
【図４】
2014034141.tif 000006
【図５】
2014034141.tif 000007
【図６】
2014034141.tif 000008
【図７】
2014034141.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月19日(2014.3.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池を収納する筐体と、前記筐体内に給気流路を介して外気を導入する空気供給器と、前記外気の温度を検知する温度検知器と、を有する燃料電池ユニットと、
可燃性ガスを燃焼し、燃焼排ガスを排出流路を介して排出するように構成されている燃焼装置と、
制御装置と、を備える発電システムであって、
前記給気流路は、前記排出流路と熱交換されるように構成されており、
前記温度検知器は、前記給気流路において前記外気と前記燃焼排ガスとが熱交換される位置、もしくは前記筐体が設置される建物の外側に設置されており、
前記制御装置は、
前記燃料電池ユニットに起動の信号が入力されたときに、
前記温度検知器が検知した温度が予め定められる第１温度以下であって、かつ、前記燃焼装置が動作していない場合には、前記燃料電池ユニットを起動させず、
前記温度検知器が検知した温度が前記第１温度以下であって、かつ、前記燃焼装置が動作している場合には、前記燃料電池ユニットを起動させるように構成されている、発電システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記燃料電池ユニットに起動の信号が入力された場合は前記空気供給器を動作させ、前記温度検知器が検知した温度が前記第１温度以下の場合で前記燃焼装置が動作していない場合は、前記燃料電池ユニットを起動させないように構成されている、請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記温度検知器が検知した温度が前記第１温度以下の場合、前記燃焼装置が動作した後に前記燃料電池ユニットを起動させる、請求項１または２に記載の発電システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記温度検知器が検知した温度が前記第１温度以下の場合、前記燃料電池ユニットが起動を開始してから予め定められる第１時間、前記燃焼装置を停止させない、請求項３に記載の発電システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記温度検知器が検知した温度が前記第１温度以下の場合、前記燃料電池ユニットが起動してから前記温度検知器で検知する温度が予め定められる第２温度になるまで前記燃焼装置を停止させない、請求項３に記載の発電システム。
【請求項６】
発電システムの使用者が消費する電力量および熱量の少なくとも一方を計測する負荷計測部を備え、
前記制御装置は、
前記負荷計測部が計測した電力量および熱量の少なくとも一方に基づいて作成された第１運転計画に従って前記燃料電池ユニットを運転し、
前記使用者により設定された運転時間帯または出力に基づいて定められた起動時刻および停止時刻を含む第２運転計画に従って前記燃焼装置を制御する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発電システム。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記第１運転計画で定められた前記燃料電池ユニットの起動時刻より後に前記第２運転計画で定められた前記燃焼装置の起動時刻が設定されている場合に、前記温度検知器が検知した温度が前記第１温度以下の場合、前記燃焼装置の起動時刻が前記燃料電池ユニットの起動時刻より前になるように、前記第１運転計画および前記第２運転計画のうちの少なくとも一方の運転計画を変更する、請求項６に記載の発電システム。
【請求項８】
給気流路を介して外気が導入される筐体内に燃料電池が収納されている燃料電池ユニットと、可燃性ガスを燃焼して生じた燃焼排ガスを排出流路を介して排出する燃焼装置と、を備え、前記給気流路および前記排出流路は、互いの流路を流れる媒体間で熱交換が可能なように構成されている、発電システムの運転方法であって、
前記筐体内に導入される外気の温度を検知し、
前記検知温度が予め定められる第１温度以下であって、かつ、前記燃焼装置が動作していない場合には、前記燃料電池ユニットを起動させず、
前記検知温度が前記第１温度以下であって、かつ、前記燃焼装置が動作している場合には、前記燃料電池ユニットを起動させる、発電システムの運転方法。
【手続補正書】
【提出日】平成27年5月20日(2015.5.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池を収納する筐体と、前記筐体内に給気流路を介して外気を導入する空気供給器と、前記外気の温度を検知する温度検知器と、を有する燃料電池ユニットと、
可燃性ガスを燃焼し、燃焼排ガスを排出流路を介して排出するように構成されている燃焼装置と、
制御装置と、を備える発電システムであって、
前記給気流路は、前記排出流路と熱交換されるように構成されており、
前記温度検知器は、前記給気流路において前記外気と前記燃焼排ガスとが熱交換される位置、もしくは前記筐体が設置される建物の外側に設置されており、
前記制御装置は、
前記燃料電池ユニットに起動の信号が入力されたときに、
前記温度検知器が検知した温度が予め定められる第１温度以下の場合は、前記燃焼装置が動作していることを条件に、前記燃料電池ユニットを起動させ、前記燃料電池ユニットが起動を開始してから予め定められる第１時間を経過するまで、もしくは、前記燃料電池ユニットが起動してから前記温度検知器で検知する温度が予め定められる第２温度になるまで前記燃焼装置を停止させないように構成されている、発電システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記燃料電池ユニットに起動の信号が入力された場合は前記空気供給器を動作させて、前記空気供給器の作動と同時または前記空気供給器の作動後に前記温度検知器で前記外気の温度を検知する、請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
発電システムの使用者が消費する電力量および熱量の少なくとも一方を計測する負荷計測部を備え、
前記制御装置は、
前記負荷計測部が計測した電力量および熱量の少なくとも一方に基づいて作成された第１運転計画に従って前記燃料電池ユニットを運転し、
前記使用者により設定された運転時間帯または出力に基づいて定められた起動時刻および停止時刻を含む第２運転計画に従って前記燃焼装置を制御する、請求項１または２に記載の発電システム。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記第１運転計画で定められた前記燃料電池ユニットの起動時刻より後に前記第２運転計画で定められた前記燃焼装置の起動時刻が設定されている場合に、前記温度検知器が検知した温度が前記第１温度以下の場合、前記燃焼装置の起動時刻が前記燃料電池ユニットの起動時刻より前になるように、前記第１運転計画および前記第２運転計画のうちの少なくとも一方の運転計画を変更する、請求項３に記載の発電システム。
【請求項５】
給気流路を介して外気が導入される筐体内に燃料電池が収納されている燃料電池ユニットと、可燃性ガスを燃焼して生じた燃焼排ガスを排出流路を介して排出する燃焼装置と、を備え、前記給気流路および前記排出流路は、互いの流路を流れる媒体間で熱交換が可能なように構成されている、発電システムの運転方法であって、
前記筐体内に導入される外気の温度を検知し、
前記検知温度が予め定められる第１温度以下の場合は、前記燃焼装置が動作していることを条件に、前記燃料電池ユニットを起動させ、前記燃料電池ユニットが起動を開始してから予め定められる第１時間を経過するまで、もしくは、前記燃料電池ユニットが起動してから前記筐体内に導入される外気の温度が予め定められる第２温度になるまで前記燃焼装置を停止させない、発電システムの運転方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記従来の課題を解決するために、本発明に係る発電システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池を収納する筐体と、前記筐体内に給気流路を介して外気を導入する空気供給器と、前記外気の温度を検知する温度検知器と、を有する燃料電池ユニットと、可燃性ガスを燃焼し、燃焼排ガスを排出流路を介して排出するように構成されている燃焼装置と、制御装置と、を備える発電システムであって、前記給気流路は、前記排出流路と熱交換されるように構成されており、前記温度検知器は、前記給気流路において前記外気と前記燃焼排ガスとが熱交換される位置、もしくは前記筐体が設置される建物の外側に設置されており、前記制御装置は、前記燃料電池ユニットに起動の信号が入力されたときに、前記温度検知器が検知した温度が予め定められる第１温度以下の場合は、前記燃焼装置が動作していることを条件に、前記燃料電池ユニットを起動させ、前記燃料電池ユニットが起動を開始してから予め定められる第１時間を経過するまで、もしくは、前記燃料電池ユニットが起動してから前記温度検知器で検知する温度が予め定められる第２温度になるまで前記燃焼装置を停止させないように構成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
第１の本発明に係る発電システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池を収納する筐体と、前記筐体内に給気流路を介して外気を導入する空気供給器と、前記外気の温度を検知する温度検知器と、を有する燃料電池ユニットと、可燃性ガスを燃焼し、燃焼排ガスを排出流路を介して排出するように構成されている燃焼装置と、制御装置と、を備える発電システムであって、前記給気流路は、前記排出流路と熱交換されるように構成されており、前記温度検知器は、前記給気流路において前記外気と前記燃焼排ガスとが熱交換される位置、もしくは前記筐体が設置される建物の外側に設置されており、前記制御装置は、前記燃料電池ユニットに起動の信号が入力されたときに、前記温度検知器が検知した温度が予め定められる第１温度以下の場合は、前記燃焼装置が動作していることを条件に、前記燃料電池ユニットを起動させ、前記燃料電池ユニットが起動を開始してから予め定められる第１時間を経過するまで、もしくは、前記燃料電池ユニットが起動してから前記温度検知器で検知する温度が予め定められる第２温度になるまで前記燃焼装置を停止させないように構成されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
これにより、外気が低温であって燃焼装置が動作していないときに、燃料電池ユニットが起動しない。これにより、燃料電池ユニットの起動時に低温の外気が燃焼装置の排ガスによって加熱されないまま筐体内に導入されないため、燃料電池ユニット内の水が凍結することを防止することができる。また、所定条件に達するまで、燃焼装置を停止せずに、燃焼装置および燃料電池ユニットを動作させことにより、燃焼装置からの燃焼排ガスおよび燃料電池ユニットからの排出ガスにより外気を加熱するため、より確実に燃料電池ユニットにおける水の凍結を防止することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
第２の本発明に係る発電システムでは、第１の発明において、前記制御装置は、前記燃料電池ユニットに起動の信号が入力された場合は前記空気供給器を動作させて、前記空気供給器の作動と同時または前記空気供給器の作動後に前記温度検知器で前記外気の温度を検知するように構成されていてもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
第３の本発明に係る発電システムでは、第１または第２の発明において、発電システムの使用者が消費する電力量および熱量の少なくとも一方を計測する負荷計測手段を備え、前記制御装置は、前記負荷計測手段が計測した電力量および熱量の少なくとも一方に基づいて作成された前記第１運転計画に従って前記燃料電池ユニットを運転し、前記使用者により設定された運転時間帯に基づいて作成された前記第２運転計画に従って前記燃焼装置を制御してもよい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
第４の本発明に係る発電システムでは、第３の発明において、前記制御装置は、前記第１運転計画で定められた前記燃料電池ユニットの起動時刻より後に前記第２運転計画で定められた前記燃焼装置の起動時刻が設定されている場合に、前記温度検知器が検知した温度が前記第１温度以下の場合、前記燃焼装置の起動時刻が前記燃料電池ユニットの起動時刻より前になるように、前記第１運転計画および前記第２運転計画のうちの少なくとも一方の運転計画を変更してもよい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
第５の本発明に係る発電システムの運転方法は、給気流路を介して外気が導入される筐体内に燃料電池が収納されている燃料電池ユニットと、可燃性ガスを燃焼して生じた燃焼排ガスを排出流路を介して排出する燃焼装置と、を備え、前記給気流路および前記排出流路は、互いの流路を流れる媒体間で熱交換が可能なように構成されている、発電システムの運転方法であって、前記筐体内に導入される外気の温度を検知し、前記検知温度が予め定められる第１温度以下の場合は、前記燃焼装置が動作していることを条件に、前記燃料電池ユニットを起動させ、前記燃料電池ユニットが起動を開始してから予め定められる第１時間を経過するまで、もしくは、前記燃料電池ユニットが起動してから前記筐体内に導入される外気の温度が予め定められる第２温度になるまで前記燃焼装置を停止させない、発電システムの運転方法である。
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月22日(2015.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
給気流路を介して外気が導入される筐体内に燃料電池が収納されている燃料電池ユニットと、可燃性ガスを燃焼して生じた燃焼排ガスを排出流路を介して排出する燃焼装置と、を備え、前記給気流路および前記排出流路は、互いの流路を流れる媒体間で熱交換が可能なように構成されている、発電システムの運転方法であって、
前記筐体内に導入される外気の温度を検知し、
前記筐体内に導入される外気の温度が予め定められる第１温度以下の場合は、前記燃焼装置が動作していることを条件に、前記燃料電池ユニットを起動させ、前記燃料電池ユニットが起動を開始してから予め定められる第１時間を経過するまで、もしくは、前記燃料電池ユニットが起動してから前記筐体内に導入される外気の温度が予め定められる第２温度になるまで前記燃焼装置を停止させない、発電システムの運転方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
第５の本発明に係る発電システムの運転方法は、給気流路を介して外気が導入される筐体内に燃料電池が収納されている燃料電池ユニットと、可燃性ガスを燃焼して生じた燃焼排ガスを排出流路を介して排出する燃焼装置と、を備え、前記給気流路および前記排出流路は、互いの流路を流れる媒体間で熱交換が可能なように構成されている、発電システムの運転方法であって、前記筐体内に導入される外気の温度を検知し、前記筐体内に導入される外気の温度が予め定められる第１温度以下の場合は、前記燃焼装置が動作していることを条件に、前記燃料電池ユニットを起動させ、前記燃料電池ユニットが起動を開始してから予め定められる第１時間を経過するまで、もしくは、前記燃料電池ユニットが起動してから前記筐体内に導入される外気の温度が予め定められる第２温度になるまで前記燃焼装置を停止させない、発電システムの運転方法である。
【国際調査報告】
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