(57)【要約】  本開示の発電装置は、原燃料ガス及び改質水を供給されて燃料ガスを生成する改質器と、改質器から供給される燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、制御部と、を備える。制御部は、発電装置の起動時に、発電装置内の所定の位置の温度が第１の所定温度以上である場合、改質器に、原燃料ガスを供給する前に改質水を供給し、発電装置内の所定の位置の温度が第１の所定温度未満である場合、改質器に、原燃料ガスを供給した後に改質水を供給する。
2019021751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原燃料ガス及び改質水を供給されて燃料ガスを生成する改質器と、
前記改質器から供給される前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、
制御部と、を備える発電装置であって、
前記制御部は、前記発電装置の起動時に、
前記発電装置内の所定の位置の温度が第１の所定温度以上である場合、前記改質器に、前記原燃料ガスを供給する前に前記改質水を供給し、
前記発電装置内の前記所定の位置の温度が前記第１の所定温度未満である場合、前記改質器に、前記原燃料ガスを供給した後に前記改質水を供給する、発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発電装置において、
前記改質器に供給される前記改質水の中の気泡を検出する気泡センサを更に備え、
前記制御部は、前記発電装置の起動時に、前記発電装置内の前記所定の位置の温度が前記第１の所定温度以上である場合、少なくとも、前記気泡センサから前記改質器までの配管の容積に相当する前記改質水を供給可能な時間だけ早く、前記原燃料ガスの供給を開始する前に前記改質水の供給を開始する、発電装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の発電装置において、
前記燃料電池より排出される燃料ガスを着火する着火装置をさらに含み、
前記制御部は、前記発電装置の起動時に前記発電装置の着火に失敗した場合、前記原燃料ガス及び前記改質水の供給を停止する、発電装置。
【請求項４】
請求項３に記載の発電装置において、
前記制御部は、前記発電装置の着火に失敗した後に再度着火処理を実行する際、前記発電装置内の前記所定の位置の温度が前記第１の所定温度以上である場合、前記改質器に、前記原燃料ガスを供給する前に前記改質水を供給する、発電装置。
【請求項５】
請求項４に記載の発電装置において、
前記制御部は、前記着火処理を所定回数失敗すると、前記発電装置の起動処理を停止する、発電装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の発電装置において、
前記制御部は、前記発電装置の起動時に、前記改質器に前記改質水を供給する前に停止処理を開始する場合、前記改質水を供給した後に停止処理を行う、発電装置。
【請求項７】
請求項６に記載の発電装置において、
前記制御部は、前記停止処理において、前記燃料電池付近の温度が第２の所定温度より大きい場合、前記改質器に前記原燃料ガスを供給する、発電装置。
【請求項８】
原燃料ガス及び改質水を供給されて燃料ガスを生成する改質器と、前記改質器から供給される前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、を備える発電装置を制御する制御装置であって、
前記発電装置の起動時に、
前記発電装置内の所定の位置の温度が第１の所定温度以上である場合、前記改質器に、前記原燃料ガスを供給する前に前記改質水を供給し、
前記発電装置内の前記所定の位置の温度が前記第１の所定温度未満である場合、前記改質器に、前記原燃料ガスを供給した後に前記改質水を供給する、制御装置。
【請求項９】
原燃料ガス及び改質水を供給されて燃料ガスを生成する改質器と、前記改質器から供給される前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、を備える発電装置を制御する制御装置に、
前記発電装置の起動時に、前記発電装置内の所定の位置の温度が第１の所定温度以上である場合、前記改質器に、前記原燃料ガスを供給する前に前記改質水を供給するステップと、
前記発電装置の起動時に、前記発電装置内の前記所定の位置の温度が前記第１の所定温度未満である場合、前記改質器に、前記原燃料ガスを供給した後に前記改質水を供給するステップと、を実行させる制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、日本国特許出願２０１７−１４５８６９号（２０１７年７月２７日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、発電装置、制御装置及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００３】
固体酸化物形燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell（以下、ＳＯＦＣと記す））等のような燃料電池を備える発電装置には、改質器を備えるものがある。改質器は、原燃料ガス及び改質水を供給されて、例えば水素のような燃料ガスを生成する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−０１６８１６号公報
【発明の概要】
【０００５】
本開示の一実施形態に係る発電装置は、原燃料ガス及び改質水を供給されて燃料ガスを生成する改質器と、前記改質器から供給される前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、制御部と、を備える。前記制御部は、前記発電装置の起動時に、前記発電装置内の所定の位置の温度が第１の所定温度以上である場合、前記改質器に、前記原燃料ガスを供給する前に前記改質水を供給する。前記制御部は、前記発電装置の起動時に、前記発電装置内の前記所定の位置の温度が前記第１の所定温度未満である場合、前記改質器に、前記原燃料ガスを供給した後に前記改質水を供給する。
【０００６】
本開示の一実施形態に係る制御装置は、原燃料ガス及び改質水を供給されて燃料ガスを生成する改質器と、前記改質器から供給される前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、を備える発電装置を制御する。前記制御装置は、前記発電装置の起動時に、前記発電装置内の所定の位置の温度が第１の所定温度以上である場合、前記改質器に、前記原燃料ガスを供給する前に前記改質水を供給する。前記制御装置は、前記発電装置の起動時に、前記発電装置内の前記所定の位置の温度が前記第１の所定温度未満である場合、前記改質器に、前記原燃料ガスを供給した後に前記改質水を供給する。
【０００７】
本開示の一実施形態に係る制御プログラムは、原燃料ガス及び改質水を供給されて燃料ガスを生成する改質器と、前記改質器から供給される前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、を備える発電装置を制御する制御装置のための制御プログラムである。前記制御プログラムは、前記制御装置に、前記発電装置の起動時に、前記発電装置内の所定の位置の温度が第１の所定温度以上である場合、前記改質器に、前記原燃料ガスを供給する前に前記改質水を供給するステップを実行させる。前記制御プログラムは、前記制御装置に、前記発電装置の起動時に、前記発電装置内の前記所定の位置の温度が前記第１の所定温度未満である場合、前記改質器に、前記原燃料ガスを供給した後に前記改質水を供給するステップを実行させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の実施形態に係る発電装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【図２】本開示の実施形態に係る発電装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】本開示の実施形態に係る発電装置が起動の途中において停止処理を開始する場合の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】本開示の実施形態に係る発電装置の停止処理における動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】本開示の実施形態に係る発電装置の構成の変形例を概略的に示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
従来、発電装置の起動時における改質器への原燃料ガス及び改質水の供給の制御には改善の余地があった。本開示は、発電装置の起動時において、改質器への原燃料ガス及び改質水の供給を適切に制御することができる発電装置、制御装置及び制御プログラムを提供することに関する。以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。まず、本開示の実施形態に係る発電装置の構成を説明する。
【００１０】
図１は、本開示の実施形態に係る発電装置１の構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【００１１】
図１に示すように、本開示の実施形態に係る発電装置１は、貯湯タンク６０と、負荷１００と、商用電源（grid）２００とに接続される。また、図１に示すように、発電装置１は、外部からガス、水、及び空気が供給されることにより発電し、発電した電力を負荷１００等に供給する。
【００１２】
図１に示すように、発電装置１は、制御部１０と、記憶部１２と、燃料電池モジュール２０と、原燃料ガスを供給するガス供給部３２と、改質水供給部３４と、酸素含有ガスとしての空気を供給する空気供給部３６と、インバータ４０と、燃焼触媒４２と、燃焼触媒ヒータ４４と、排熱回収処理部５０と、循環水処理部５２と、気泡センサ８０とを備える。
【００１３】
発電装置１は、以下にさらに詳細に述べられるように、種々の機能を実行するための制御及び処理能力を提供するために、制御部１０として少なくとも１つのプロセッサを含む。種々の実施形態によれば、少なくとも１つのプロセッサは、単一の集積回路（ＩＣ）として、又は複数の通信可能に接続された集積回路、及び／又はディスクリート回路（discrete circuits）として実現されてもよい。少なくとも１つのプロセッサは、種々の既知の技術に従って実現されることが可能である。
【００１４】
ある実施形態において、プロセッサは、１以上のデータ計算手続又は処理を実行するために構成された、１以上の回路又はユニットを含む。例えば、プロセッサは、１以上のプロセッサ、コントローラ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号処理装置、プログラマブルロジックデバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又はこれらのデバイス若しくは構成の任意の組み合わせ、又は他の既知のデバイス若しくは構成の組み合わせを含むことにより、以下に説明する機能を実行してもよい。
【００１５】
制御部１０は、記憶部１２と、燃料電池モジュール２０と、ガス供給部３２と、改質水供給部３４と、空気供給部３６と、インバータ４０と、燃焼触媒ヒータ４４とに接続され、これらの各機能部をはじめとして発電装置１の全体を制御及び管理する。制御部１０は、記憶部１２に記憶されているプログラムを取得して、このプログラムを実行することにより、発電装置１の各部に係る種々の機能を実現する。制御部１０から他の機能部に制御信号又は各種の情報などを送信する場合、制御部１０と他の機能部とは、有線又は無線により接続されていればよい。制御部１０が行う本実施形態に特徴的な制御については、さらに後述する。
【００１６】
記憶部１２は、制御部１０から取得した情報を記憶する。また記憶部１２は、制御部１０によって実行されるプログラム等を記憶する。その他、記憶部１２は、例えば制御部１０による演算結果などの各種データも記憶する。さらに、記憶部１２は、制御部１０が動作する際のワークメモリ等も含むことができるものとして、以下説明する。記憶部１２は、例えば半導体メモリ又は磁気ディスク等により構成することができるが、これらに限定されず、任意の記憶装置とすることができる。例えば、記憶部１２は、光ディスクのような光学記憶装置としてもよいし、光磁気ディスクなどとしてもよい。
【００１７】
燃料電池モジュール２０は、改質器２２と、セルスタック２４と、着火ヒータ２６と、第１温度センサ７１と、第２温度センサ７２とを備えている。燃料電池モジュール２０のセルスタック２４は、改質器２２から供給される燃料ガス、及び空気供給部３６から供給される酸素含有ガスである空気を用いて発電する。燃料ガスは、例えば水素を含む。燃料電池モジュール２０内で発電した直流電力は、インバータ４０に出力される。燃料電池モジュール２０は、ホットモジュールとも呼ばれる。燃料電池モジュール２０において、セルスタック２４は、発電に伴い発熱する。本開示において、実際に発電を行うセルスタック２４を、適宜、「燃料電池」と記す。また、本開示において、セルスタック２４を含めた任意の機能部も、適宜、「燃料電池」と総称することがある。例えば、「燃料電池」としては、他に、単体のセル、又は燃料電池モジュールなどが挙げられる。
【００１８】
改質器２２は、ガス供給部３２から供給される原燃料ガス、及び、改質水供給部３４から供給される改質水を用いて、例えば、水素及び／又は一酸化炭素のような燃料ガスを生成する。例えば、改質器２２は、改質水供給部３４から供給される改質水を用いて水蒸気を生成する。さらに、改質器２２は、生成した水蒸気を用いた水蒸気改質により、ガス供給部３２から供給される原燃料ガスを用いて、水素及び／又は一酸化炭素のような燃料ガスを生成する。セルスタック２４は、改質器２２で生成された水素及び／又は一酸化炭素のような燃料ガスと、空気中の酸素とを反応させることにより、発電する。すなわち、本実施形態において、セルスタック２４は、電気化学反応により発電する。
【００１９】
着火装置としての着火ヒータ２６は、発電装置１の起動時などにおいて、セルスタック２４及びセルスタック２４の周辺を燃焼する。着火ヒータ２６は、発電に用いられずにセルスタック２４から排出された燃料ガスを着火する。
【００２０】
第１温度センサ７１は、改質器２２の出口付近に設置され、改質器２２の出口付近の温度を検出する。なお、第１温度センサ７１は、改質器２２の出口付近以外の改質器２２の温度を検出してもよい。
【００２１】
第２温度センサ７２は、セルスタック２４の中心付近に設置され、セルスタック２４の中心付近の温度を検出する。なお、第２温度センサ７２は、セルスタック２４の中心付近以外のセルスタック２４の温度を検出してもよい。
【００２２】
第１温度センサ７１及び第２温度センサ７２は、例えば熱電対などにより構成することができる。また、第１温度センサ７１及び第２温度センサ７２は、熱電対に限定されず、温度を測定できる部材であれば任意のものを採用することができる。例えば、第１温度センサ７１及び第２温度センサ７２は、サーミスタ又は白金測温抵抗体としてもよい。
【００２３】
以下、セルスタック２４は、ＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）であるとして説明する。しかしながら、本実施形態に係るセルスタック２４はＳＯＦＣに限定されない。本実施形態に係るセルスタック２４は、例えば固体高分子形燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell（ＰＥＦＣ））、リン酸形燃料電池（Phosphoric Acid Fuel Cell（ＰＡＦＣ））、及び溶融炭酸塩形燃料電池（Molten Carbonate Fuel Cell（ＭＣＦＣ））などのような燃料電池で構成してもよい。なお、セルスタック２４が例えばＰＥＦＣ等、ＳＯＦＣと異なるタイプの場合、セルスタック２４は、改質器２２と同じ筺体内に含まれなくてもよく、前述したような燃料電池モジュール２０を有していなくてもよい。また、セルスタック２４が例えばＰＥＦＣ等、ＳＯＦＣと異なるタイプの場合、セルスタック２４と改質器２２が同じ筺体内であっても近傍に位置しなくてもよい。また、本実施形態において、セルスタック２４は、例えば単体で７００Ｗ程度の発電ができるものを４つ備えてもよい。この場合、燃料電池モジュール２０は、全体として３ｋＷ程度の電力を出力することができる。しかしながら、本実施形態に係るセルスタック２４及び燃料電池モジュール２０は、このような構成に限定されるものではなく、種々の構成を採用することができる。例えば、本実施形態に係る燃料電池モジュール２０は、セルスタック２４を１つのみ備えるようにしてもよい。本実施形態において、発電装置１は、ガスを利用して発電を行う燃料電池を備えていればよい。したがって、例えば、発電装置１は、燃料電池として、セルスタック２４ではなく、単に燃料電池セル１つのみを備えるものも想定できる。また、本実施形態に係る燃料電池は、例えばＰＥＦＣのように、モジュールのない燃料電池としてもよい。
【００２４】
ガス供給部３２は、燃料電池モジュール２０の改質器２２に原燃料ガスを供給する。以下、適宜、「原燃料ガス」を単に「ガス」とも記す。このとき、ガス供給部３２は、制御部１０からの制御信号に基づいて、改質器２２に供給するガスの流量を制御する。本実施形態において、ガス供給部３２は、例えばガスポンプ等によって構成することができる。またガス供給部３２は、ガスの脱硫処理を行ってもよいし、ガスを予備的に加熱してもよい。ガスを加熱する熱源として、セルスタック２４の排熱が利用されてもよい。ガスは、例えば、都市ガス、又はＬＰＧ等であるが、これらに限定されない。例えば、ガスは、燃料電池に応じて、天然ガス又は石炭ガスなどとしてもよい。
【００２５】
改質水供給部３４は、燃料電池モジュール２０の改質器２２に改質水を供給する。このとき、改質水供給部３４は、制御部１０からの制御信号に基づいて、改質器２２に供給する改質水の流量を制御する。本実施形態において、改質水供給部３４は、例えば改質水ポンプ等によって構成することができる。改質水供給部３４は、セルスタック２４の排気から回収された水を原料として改質水を生成してもよい。
【００２６】
空気供給部３６は、燃料電池モジュール２０のセルスタック２４に空気を供給する。このとき、空気供給部３６は、制御部１０からの制御信号に基づいて、セルスタック２４に供給する空気の流量を制御する。本実施形態において、空気供給部３６は、例えば空気ブロワ等によって構成することができる。また空気供給部３６は、外部から取り込んだ空気を予備的に加熱して、セルスタック２４に供給してもよい。空気を加熱する熱源として、セルスタック２４の排熱が利用されてもよい。本実施形態において、空気供給部３６は、セルスタック２４が発電する際の電気化学反応に用いられる空気を供給する。空気供給部３６が供給する気体は空気に限定されず、水素等の燃料ガスと反応して発電できる気体であればよい。例えば、空気供給部３６は、酸素を含有する空気以外の気体を供給してもよい。
【００２７】
インバータ４０は、燃料電池モジュール２０内のセルスタック２４に電気的に接続される。インバータ４０は、セルスタック２４が発電した直流電力を、交流電力に変換する。インバータ４０から出力される交流電力は、分電盤などを介して、負荷１００に供給される。負荷１００は、分電盤などを介して、インバータ４０から出力された電力を受電する。図１において、負荷１００は、１つのみの部材として図示してあるが、負荷を構成する任意の個数の各種電気機器とすることができる。また、負荷１００は、分電盤などを介して、商用電源２００から受電することもできる。
【００２８】
燃焼触媒４２は、セルスタック２４の発電により生じる排気に含まれる未燃ガスを燃焼させる。燃焼触媒４２は、例えば、未燃ガスである一酸化炭素を燃焼させて、二酸化炭素にする。燃焼触媒４２は、所定の温度以上であるときに、未燃ガスを燃焼させることができる。燃焼触媒４２は、例えばハニカム構造に貴金属触媒が塗布されたハニカム触媒を含んでもよい。貴金属触媒は、例えば白金及びパラジウム等を含んでもよい。
【００２９】
燃焼触媒ヒータ４４は、セルスタック２４から燃焼触媒４２に流入する排気を加熱する。
【００３０】
排熱回収処理部５０は、セルスタック２４の発電により生じる排気から排熱を回収する。排熱回収処理部５０は、例えば熱交換器等で構成することができる。排熱回収処理部５０は、循環水処理部５２及び貯湯タンク６０に接続される。
【００３１】
循環水処理部５２は、貯湯タンク６０から排熱回収処理部５０へ水を循環させる。排熱回収処理部５０に供給された水は、排熱回収処理部５０で回収された排熱によって加熱され、貯湯タンク６０に戻る。排熱回収処理部５０は、排熱を回収した排気を外部に排出する。
【００３２】
貯湯タンク６０は、排熱回収処理部５０及び循環水処理部５２に接続される。貯湯タンク６０は、燃料電池モジュール２０のセルスタック２４などから回収された排熱を利用して生成された湯を、貯えることができる。
【００３３】
気泡センサ８０は、改質水供給部３４から配管８５を通して燃料電池モジュール２０の改質器２２に供給される改質水の中の気泡を検出する。気泡センサ８０は、例えば、２つの電極の間に交流電流を流し、交流電流の大きさの変化を検出することにより、配管８５を流れる改質水の中の気泡を検出する。また、気泡センサ８０は、例えば、超音波又はマイクロ波を用いて気泡を検出する構成でもよい。
【００３４】
次に、制御部１０の動作について説明する。
【００３５】
制御部１０は、発電装置１の起動時において、着火ヒータ２６をオンすると、ガス供給部３２から改質器２２へのガスの供給、及び、改質水供給部３４から改質器２２への改質水の供給を開始する。この際、制御部１０は、第１温度センサ７１から取得した改質器２２の出口付近の温度に基づいて、ガスと改質水のどちらを先に改質器２２に供給するかを決定する。
【００３６】
制御部１０は、改質器２２の出口付近の温度が第１の所定温度以上である場合、原燃料ガスを改質器２２に供給する前に、改質水を改質器２２に供給するように、ガス供給部３２及び改質水供給部３４を制御する。
【００３７】
制御部１０は、改質器２２の出口付近の温度が第１の所定温度未満である場合、原燃料ガスを改質器２２に供給した後に、改質水を改質器２２に供給するように、ガス供給部３２及び改質水供給部３４を制御する。
【００３８】
以後、改質器２２の出口付近の温度が第１の所定温度以上である場合を「ホットスタートの場合」と称し、改質器２２の出口付近の温度が第１の所定温度未満である場合を「コールドスタートの場合」とも称する。
【００３９】
なお、本実施形態においては、制御部１０は、改質器２２の出口付近の温度に基づいて、ホットスタートであるかコールドスタートであるかを判定しているが、温度の測定場所はこれに限定されない。発電装置１内の任意の所定の位置の温度に基づいて、ホットスタートであるかコールドスタートであるかを判定してよい。第１の所定の温度は、測定場所に応じて、適切な温度を予め設定しておけばよい。
【００４０】
温度が高い状態でガスだけが改質器２２に供給されると、炭素析出が起こる。また、セルスタック２４は、温度が低い状態で改質水が先に改質器２２に供給されると、着火しにくくなる特性がある。
【００４１】
上述のように、本実施形態に係る発電装置１の制御部１０は、ホットスタートの場合は、原燃料ガスを供給する前に改質水を改質器２２に供給する。これにより、制御部１０は、原燃料ガスだけが供給される状態があることを防ぐことができるため、炭素析出を抑制することができる。また、ホットスタートの場合は温度が高いため、改質水が先に供給されても、セルスタック２４は、問題なく着火することができる。
【００４２】
また、上述のように、制御部１０は、コールドスタートの場合は、原燃料ガスを供給した後に改質水を改質器２２に供給する。これにより、制御部１０は、低い温度においてセルスタック２４が着火しにくくなることを防ぐことができる。また、コールドスタートの場合は温度が低いため、原燃料ガスだけが先に供給されても、炭素析出は起こらない。
【００４３】
制御部１０は、ホットスタートの場合、確実にガスよりも先に改質水が改質器２２に供給されるようにするため、ガスの供給を開始するよりも所定の時間だけ早く、改質水の改質器２２への供給を開始する。制御部１０は、例えば、気泡センサ８０から改質器２２までの配管８５の容積に相当する量の改質水を改質器２２に供給可能な時間を所定の時間として、所定の時間だけ早く、改質水の改質器２２への供給を開始する。制御部１０は、気泡センサ８０で気泡が検出されていない場合、少なくとも気泡センサ８０の手前の配管８５までは、改質水が来ていると把握できる。したがって、たとえ、気泡センサ８０から改質器２２までの配管８５に空気が混在していたとしても、上述のように、所定の時間だけ早く、改質水の改質器２２への供給を開始することにより、制御部１０は、確実にガスよりも先に、気泡センサ８０のところまで来ている改質水を改質器２２に供給することができる。この内容に限定されず、例えば、配管８５に残っている改質水が全て改質器２２に入ってからガスを供給してもよい。
【００４４】
続いて、本実施形態に係る発電装置１の動作の一例について図２のフローチャートを参照して説明する。
【００４５】
制御部１０は、発電装置１の起動時に、第１温度センサ７１から、改質器２２の出口付近の温度を取得する（ステップＳ１０１）。
【００４６】
制御部１０は、改質器２２の出口付近の温度が第１の所定温度以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００４７】
改質器２２の出口付近の温度が第１の所定温度以上である場合（ステップＳ１０２のＹｅｓ）、制御部１０は、ガスを改質器２２に供給する前に、改質水を改質器２２に供給するように、ガス供給部３２及び改質水供給部３４を制御する（ステップＳ１０３）。
【００４８】
改質器２２の出口付近の温度が第１の所定温度未満である場合（ステップＳ１０２のＮｏ）、制御部１０は、ガスを改質器２２に供給した後に、改質水を改質器２２に供給するように、ガス供給部３２及び改質水供給部３４を制御する（ステップＳ１０４）。
【００４９】
このように、制御部１０は、発電装置１の起動時に、改質器２２の出口付近の温度が第１の所定温度以上である場合、改質器２２に、原燃料ガスを供給する前に改質水を供給し、改質器２２の出口付近の温度が第１の所定温度未満である場合、改質器２２に、原燃料ガスを供給した後に改質水を供給する。これにより、ホットスタートの場合に、炭素析出を防ぐことができる。また、コールドスタートの場合に、セルスタックが着火しにくくなることを防ぐことができる。このように、本実施形態によれば、発電装置１は、発電装置１の起動時において、改質器２２への原燃料ガス及び改質水の供給を適切に制御することができる。
【００５０】
（起動時において着火を失敗した場合の処理）
続いて、発電装置１の起動時において、着火を失敗した場合の処理について説明する。
【００５１】
制御部１０は、改質器２２にガス及び改質水を供給した後に発電装置１の着火に失敗した場合、改質器２２へのガス及び改質水の供給を停止するように、ガス供給部３２及び改質水供給部３４を制御する。
【００５２】
このように制御部１０が改質水の供給を停止することにより、着火ヒータ２６による予熱効果、又は着火容易性を高めることができる。すなわち、着火ヒータ２６により、セルスタック２４及びセルスタック２４の周辺の温度を効率的に高くすることができる。そのため、着火処理を再度実行するまでに待機する時間を短くすることができる。
【００５３】
制御部１０は、着火失敗後に所定時間待機した後、再度着火処理を実行する際、ホットスタートである場合は、ガスを改質器２２に供給する前に、改質水を改質器２２に供給するように、ガス供給部３２及び改質水供給部３４を制御する。
【００５４】
このように、着火失敗後の再度の着火処理においても、ホットスタートの場合は、制御部１０は、ガスの前に改質水を改質器２２に供給する。これにより、炭素析出を抑制することができる。
【００５５】
制御部１０は、着火処理を所定回数（例えば３回）連続して失敗すると、発電装置１の起動処理を停止する。
【００５６】
（起動の途中において停止処理を開始する場合の処理）
続いて、発電装置１の起動の途中において停止処理を開始する場合の処理について説明する。例えば、発電装置１の起動時に、発電装置１を制御するリモコンの停止ボタンが押された場合などに、発電装置１の起動の途中において、停止処理が開始し得る。
【００５７】
制御部１０は、ホットスタートの場合の発電装置１の起動の途中において、改質水を改質器２２に供給する前に停止処理開始の指示を受けた場合、改質水を改質器２２に供給した後に、停止処理を開始する。これは、停止処理においては、後述のように、ガス供給部３２から改質器２２にガスを供給する場合があるからである。ホットスタートの場合、改質水を供給していない状態でガスを供給すると炭素析出が起こるが、このように、制御部１０が、改質水を改質器２２に供給した後に停止処理を開始することにより、炭素析出を抑制することができる。
【００５８】
発電装置１の起動の途中において停止処理を開始する場合の処理について、図３のフローチャートを参照して説明する。
【００５９】
制御部１０は、ホットスタートの場合の発電装置１の起動の途中において、停止処理開始の指示を受けると（ステップＳ２０１）、すでに改質水を改質器２２に供給しているか否かを判定する（ステップＳ２０２）。
【００６０】
すでに改質水を改質器２２に供給している場合（ステップＳ２０２のＹｅｓ）、制御部１０は、そのまま発電装置１の停止処理を開始する（ステップＳ２０３）。
【００６１】
まだ改質水を改質器２２に供給していない場合（ステップＳ２０２のＮｏ）、制御部１０は、改質水を改質器２２に供給した後に発電装置１の停止処理を開始する（ステップＳ２０４）。
【００６２】
（停止処理におけるガスの供給）
制御部１０は、停止処理において、セルスタック２４の中心付近の温度が第２の所定温度より大きい場合、ガス供給部３２から改質器２２にガスを供給する。これは、制御部１０は、停止処理において空気供給部３６からセルスタック２４に空気を供給するが、セルスタック２４の中心付近の温度が第２の所定温度以上である場合、セルスタック２４の還元極に空気が触れると、再酸化が起こることにより、セルスタック２４が劣化するためである。
【００６３】
制御部１０が、ガス供給部３２から改質器２２にガスを供給させると、還元極に空気が触れにくくなるため、セルスタック２４の劣化を抑制することができる。
【００６４】
なお、制御部１０は、セルスタック２４の中心付近の温度に限らず、燃料電池付近の任意の所定の位置の温度に基づいて、停止処理時にガスを供給するか否かを判定してよい。第２の所定の温度は、測定場所に応じて、適切な温度を予め設定しておけばよい。
【００６５】
発電装置１の停止処理における動作について、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００６６】
制御部１０は、停止処理を開始すると、第２温度センサ７２から、セルスタック２４の中心付近の温度を取得する（ステップＳ３０１）。
【００６７】
制御部１０は、セルスタック２４の中心付近の温度が第２の所定温度より大きいか否かを判定する（ステップＳ３０２）。
【００６８】
セルスタック２４の中心付近の温度が第２の所定温度より大きい場合（ステップＳ３０２のＹｅｓ）、制御部１０は、ガス供給部３２から改質器２２にガスを供給させる（ステップＳ３０３）。
【００６９】
セルスタック２４の中心付近の温度が第２の所定温度以下である場合（ステップＳ３０２のＮｏ）、制御部１０は、ガス供給部３２から改質器２２にガスを供給させない（ステップＳ３０４）。
【００７０】
［制御装置を外部に有する構成］
本開示の実施形態は、図１に示す発電装置１の制御部１０及び記憶部１２に相当する機能ブロックを、発電装置１の外部に有する構成として実現することもできる。このような実施形態の一例を図５に示す。図５に示す例においては、発電装置１を外部から制御する制御装置２は、制御部１０と、記憶部１２とを備える。図５に示す制御装置２の制御部１０及び記憶部１２の機能は、図１に示す発電装置１の制御部１０及び記憶部１２の機能とそれぞれ同等である。
【００７１】
また、本開示の実施形態は、例えば、図５に示す制御装置２に実行させる制御プログラムとして実現することもできる。
【００７２】
本発明を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の機能部及びステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本発明の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。
【００７３】
以上の開示においては、本実施形態として、ＳＯＦＣとするセルスタック２４を備える発電装置１について説明した。しかしながら、上述したように、本実施形態に係る発電装置１は、ＳＯＦＣを備えるものに限定されず、例えばモジュールのないＰＥＦＣなど、各種の燃料電池を備えるものとすることができる。本開示において「燃料電池」とは、例えば発電システム、発電ユニット、燃料電池モジュール、ホットモジュール、セルスタック、又はセルなどを意味する。また、本開示における「燃料電池」は、燃料電池車に搭載される燃料電池であってもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１  発電装置
２  制御装置
１０  制御部
１２  記憶部
２０  燃料電池モジュール
２２  改質器
２４  セルスタック
２６  着火ヒータ（着火装置）
３２  ガス供給部
３４  改質水供給部
３６  空気供給部
４０  インバータ
４２  燃焼触媒
４４  燃焼触媒ヒータ
５０  排熱回収処理部
５２  循環水処理部
６０  貯湯タンク
７１  第１温度センサ
７２  第２温度センサ
８０  気泡センサ
８５  配管
１００  負荷
２００  商用電源
【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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【国際調査報告】
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