(57)【要約】【課題】  燃料電池の熱自立運転状態を維持しつつ熱電比が変更可能で、しかも大規模ではない燃料電池コジェネレーションシステム及びその制御方法の提供。【解決手段】  固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）や溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）の様な高温作動型の燃料電池（１）と、燃料電池（１）の排気系（Ｌｈ）に介装され燃料電池排熱を熱需要側へ供給する熱回収手段（例えば、熱交換器１５）と、燃料電池（１）の運転状態を監視する運転状態監視手段（１７）と、制御手段（８）とを含み、該制御手段（８）は、熱需要に変動して燃料電池（１）の発電出力及び／又は燃料電池（１）の排気ガス温度を変動させる制御を行う様に構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、該燃料電池の発電出力を制御する発電出力調整手段と、燃料電池に供給する燃料供給量を制御する燃料供給量制御手段と、燃料電池に供給する酸化剤供給量を制御する酸化剤供給量制御手段と、燃料電池の排気系に介装され燃料電池排熱を熱需要側へ供給する熱回収手段と、燃料電池の運転状態を監視する運転状態監視手段と、制御手段とを含み、該制御手段は、熱需要の変化に応じて、燃料電池の発電出力、燃料及び／又は酸化剤の供給量、燃料電池の排気ガス温度の少なくとも１つを変動させる制御を行う様に構成されていることを特徴とする燃料電池コジェネレーションシステム。
【請求項２】
前記制御手段は、電力需要に対する熱需要の比率が増加した場合に、燃料電池への燃料供給量を一定にして、発電出力を減少させ、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の割合を増加させる制御を行う様に構成されている請求項１の燃料電池コジェネレーションシステム。
【請求項３】
前記制御手段は、熱需要に対する電力需要の比率が増加した場合に、燃料電池への燃料供給量を一定にして、発電出力を増加させ、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の割合を減少させる制御を行う様に構成されている請求項１の燃料電池コジェネレーションシステム。
【請求項４】
燃料電池の排気系に介装された前記熱回収手段よりも燃料電池側の領域又は当該熱回収手段内部に加熱手段を介装し、前記制御手段は、前記熱回収手段により回収された熱量が熱需要を下回った場合に、燃料電池の発電出力を加熱手段に提供することにより排気を加熱する制御を行う様に構成されている請求項１の燃料電池コジェネレーションシステム。
【請求項５】
前記制御手段は、電力需要に対する熱需要の比率が増加した場合に、発電出力を維持しつつ、燃料電池への燃料供給量を増加させて、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を増加させる制御を行う様に構成されている請求項１の燃料電池コジェネレーションシステム。
【請求項６】
前記制御手段は、電力需要に対する熱需要の比率が減少した場合に、発電出力を維持しつつ、燃料電池への燃料供給量を減少させて、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を減少させる制御を行う様に構成されている請求項１の燃料電池コジェネレーションシステム。
【請求項７】
前記制御手段は、電力需要に対する熱需要の比率が増加した場合に、燃料電池への燃料供給量を増加させ、発電出力を減少させて、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を増加させる制御を行う様に構成されている請求項１の燃料電池コジェネレーションシステム。
【請求項８】
前記制御手段は、電力需要に対する熱需要の比率が減少した場合に、燃料電池への燃料供給量を減少させ、発電出力を増加させて、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を減少させる制御を行う様に構成されている請求項１の燃料電池コジェネレーションシステム。
【請求項９】
燃料電池のオフガス燃焼部には、空気を供給する空気供給手段と、空気の供給量を制御する空気供給量制御手段とが設けられ、前記制御手段は、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を変動させる場合に、空気供給手段及び空気供給量制御手段を介してオフガス燃焼部に供給される空気量を調節してオフガス燃焼部の燃焼状態を希薄燃焼或いはストイキ燃焼に変化させる制御を行う様に構成されている請求項２、３、５〜８の何れか１項の燃料電池コジェネレーションシステム。
【請求項１０】
本発明の燃料電池コジェネレーションシステムにおいて、燃料電池のオフガス燃焼部には、燃料を供給する燃料供給手段と、燃料の供給量を制御する燃料供給量制御手段とが設けられ、前記制御手段は、前記熱回収手段により回収された熱量が熱需要を下回った場合に、前記燃料供給手段及び燃料供給量制御手段を介して燃料をオフガス燃焼部に供給する制御を行う様に構成されている請求項１の燃料電池コジェネレーションシステム。
【請求項１１】
燃料電池の排気系に排ガス燃焼加熱手段を介装し、該加熱手段に燃料を供給する燃料供給手段と、排ガス燃焼加熱手段に供給する燃料供給量を制御する燃料供給量制御手段とを設け、前記制御手段は、前記熱回収手段により回収された熱量が熱需要を下回った場合に、燃料を排ガス燃焼加熱手段に供給し、排気を加熱する制御を行う様に構成されている請求項１の燃料電池コジェネレーションシステム。
【請求項１２】
前記制御手段は、電力需要に対する熱需要の比率が増加した場合に、
燃料電池への燃料供給量を一定にして、発電出力を減少させ、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の割合を増加させる制御を行うか、
発電出力を維持しつつ、燃料電池への燃料供給量を増加させて、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を増加させる制御を行うか、
燃料電池への燃料供給量を増加させ、発電出力を減少させて、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を増加させる制御を行うか、或いは、
燃料電池のオフガス燃焼部に設けられた空気供給手段及び空気供給量制御手段を介して供給される空気量を調節してオフガス燃焼部の燃焼状態を希薄燃焼或いはストイキ燃焼に変化させる制御を行い、
係る制御を行った後に、前記熱回収手段により回収された熱量が熱需要を下回った場合に、
燃料電池の発電出力を維持或いは減少させると共に、燃料電池の発電出力を電気加熱手段に提供することにより排気を加熱する制御を行うか、
燃料電池のオフガス燃焼部に設けられた燃料供給手段及び燃料供給量制御手段を介して燃料をオフガス燃焼部に供給する制御を行うか、或いは
燃料を燃料電池の排気系に介装された加熱手段に供給し、排気を加熱する制御を行う様に構成されている請求項１の燃料電池コジェネレーションシステム。
【請求項１３】
請求項２の燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法において、電力需要に対する熱需要の比率が増加したか否かを判定する工程と、電力需要に対する熱需要の比率が増加した場合に、燃料電池への燃料供給量を一定にして、発電出力を減少させ、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の割合を増加させる工程、とを有している燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法。
【請求項１４】
請求項３の燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法において、熱需要に対する電力需要の比率が増加したか否かを判定する工程と、熱需要に対する電力需要の比率が増加した場合に、燃料電池への燃料供給量を一定にして、発電出力を増加させ、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の割合を減少させる工程、とを有している燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法。
【請求項１５】
請求項４の燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法において、前記熱回収手段により回収された熱量と熱需要とを比較する工程と、前記熱回収手段により回収された熱量が熱需要を下回った場合に、燃料電池の発電出力を加熱手段に提供することにより排気を加熱する工程、とを有している燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法。
【請求項１６】
請求項５の燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法において、電力需要に対する熱需要の比率が増加したか否かを判定する工程と、電力需要に対する熱需要の比率が増加した場合に、発電出力を維持しつつ、燃料電池への燃料供給量を増加させて、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を増加させる工程、とを有している燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法。
【請求項１７】
請求項６の燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法において、電力需要に対する熱需要の比率が減少したか否かを判定する工程と、電力需要に対する熱需要の比率が減少した場合に、発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を維持しつつ、燃料電池への燃料供給量を減少させて、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を減少させる工程、とを有している燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法。
【請求項１８】
請求項７の燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法において、電力需要に対する熱需要の比率が増加したか否かを判定する工程と、電力需要に対する熱需要の比率が増加した場合に、燃料電池への燃料供給量を増加させ、発電出力を減少させて、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を増加させる工程、とを有している燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法。
【請求項１９】
請求項８の燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法において、電力需要に対する熱需要の比率が減少したか否かを判定する工程と、電力需要に対する熱需要の比率が減少した場合に、燃料電池への燃料供給量を減少させ、発電出力を増加させて、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を減少させる工程、とを有している燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法。
【請求項２０】
請求項９の燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法において、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を変動させるか否かを判断する工程と、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を変動させる場合に、オフガス燃焼部に供給される空気量を調節してオフガス燃焼部の燃焼状態を希薄燃焼或いはストイキ燃焼に変化させる工程、とを有している燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法。
【請求項２１】
請求項１０の燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法において、前記熱回収手段により回収された熱量が熱需要を下回ったか否かを判定する工程と、前記熱回収手段により回収された熱量が熱需要を下回った場合に、前記燃料供給手段及び燃料供給量制御手段を介して燃料をオフガス燃焼部に供給する工程、とを有している燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法。
【請求項２２】
請求項１１の燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法において、前記熱回収手段により回収された熱量と熱需要とを比較する工程と、前記熱回収手段により回収された熱量が熱需要を下回った場合に、燃料を排ガス燃焼加熱手段に供給し、排気を加熱する工程、とを有している燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法。
【請求項２３】
請求項１２の燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法において、電力需要に対する熱需要の比率が増加したか否かを判定する工程と、電力需要に対する熱需要の比率が増加した場合に、
燃料電池への燃料供給量を一定にして、発電出力を減少させ、燃料電池のオフガス量を増加させるか、
発電出力を維持しつつ、燃料電池への燃料供給量を増加させて、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の割合を増加させるか、
燃料電池への燃料供給量を増加させ、発電出力を減少させて、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を増加させるか、或いは、
空気供給手段及び空気供給量制御手段を介して燃料電池のオフガス燃焼部に供給される空気量を調節してオフガス燃焼部の燃焼状態を希薄燃焼或いはストイキ燃焼に変化させる工程と、
該工程の後に、前記熱回収手段により回収された熱量が熱需要を下回ったか否かを判定する工程と、前記熱回収手段により回収された熱量が熱需要を下回った場合に、
燃料電池の発電出力を減少させると共に、燃料電池の発電出力を電気加熱手段に提供することにより、排気を加熱するか、
燃料電池のオフガス燃焼部に設けられた燃料供給手段及び燃料供給量制御手段を介して燃料をオフガス燃焼部に供給するか、或いは、
燃料を燃料電池の排気系に介装された加熱手段に供給し、排気を加熱する工程、とを含んでいる燃料電池コジェネレーションシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば固体酸化物燃料電池(ＳＯＦＣ)や溶融炭酸塩型燃料電池(ＭＣＦＣ)の様な高温作動型の燃料電池を備えたコジェネレーションシステム及びその熱電比の制御方法と、排熱回収量の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電システムとして、固体酸化物燃料電池(ＳＯＦＣ)や溶融炭酸塩型燃料電池(ＭＣＦＣ)といった、高温作動型燃料電池を利用する燃料電池システムは、炭化水素系燃料を改質して利用し、ＳＯＦＣでは６００〜１０００℃以上、ＭＣＦＣでは約５００〜９００℃以上の高温で作動させる。
【０００３】
そのような高温作動型燃料電池では、供給燃料の全てが電池内での発電に利用されることはなく、定格運転時でも６０〜８０％程度の燃料が発電に、残りの２０〜４０％程度は未反応燃料として電池外に排出される。未反応燃料はオフガス燃焼室等で燃焼し、その発生熱の一部は燃料電池システムの高温維持や供給燃料の改質などに利用される。また、燃料電池内においても、発電時に内部発熱が生じ、その熱によっても燃料電池システムは高温維持される。なお、ここで供給燃料の発熱量に対する、燃料電池の発電反応に相当する熱量（燃料電池の発電電力に相当する熱量と、燃料電池における発熱に相当する熱量の和）の比は、一般に燃料利用率と呼ばれる。
【０００４】
燃料供給量が同じ場合でも、燃料利用率が異なると電池における発熱とオフガス燃焼による発熱のバランスが大きく変化する。例えば燃料供給量を定格運転時と同じままで燃料利用率を下げることで、燃料電池の出力を低下させることは可能であるが、その場合には電池内での内部発熱が減少し、電池温度が低下する一方、オフガス燃焼する燃料量が増加するため、オフガス部の温度は高温化する。しかし、オフガス燃焼部の熱が、必ずしも電池部分の効率よく伝わるとは限らず、その場合には電池温度が低下し、結果的に熱自立運転が困難となってしまう場合もある。
【０００５】
また燃料同様、燃料電池に供給する酸化剤中の酸素（ＭＣＦＣの場合は二酸化炭素も含む）も、その全てが発電に利用されるわけではなく、一般に２０〜４０％程度が利用され、これは酸化剤利用率と呼ばれる。
【０００６】
上記の燃料利用率や酸化剤利用率、また燃料供給量や酸化剤供給量のバランスにより、燃料電池の温度が変化すると同時に、オフガス燃焼の状況も変化することで、結果的に排ガス温度も変化する。
したがって、排ガスに熱交換器を通して給湯や蒸気供給、暖房などに用いる場合、排ガス温度が高すぎて余剰の蒸気やお湯を発生したり、逆に排ガス温度が低すぎる場合には、十分な量の蒸気や暖房エネルギーを供給出来ない場合がある。
【０００７】
ここで、図１７を参照して、固体酸化物燃料電池(ＳＯＦＣ)や溶融炭酸塩型燃料電池(ＭＣＦＣ)といった、高温作動型燃料電池において、供給燃料を１００とした場合の運転例として、
電主熱従運転時（利用可能な排熱は少なくても、出来るだけ発電出力を得たい時；Ａケース）の（１）発電出力、（２）利用可能な排熱エネルギー、（３）熱自立と燃料改質に要するエネルギーの割合、及び
熱主電従運転時（発電出力は少なくても、出来るだけ温水や蒸気の供給量を増やしたい時；Ｂケース）の（１）発電出力、（２）利用可能な排熱エネルギー、（３）熱自立と燃料改質に要するエネルギーの割合、
について説明する。
【０００８】
図１７の燃料電池コジェネレーションシステムＳｃは、燃料電池1と空気供給ラインＬａに介装されたブロワＢ、改質用純水を製造するために第1の水供給ラインＬｗ1に介装した純水製造装置Ｃ、及び燃料電池１の排気系Ｈｘに介装され、温熱取得用の第２の水供給ラインＬｗ２の水を排気系Ｈｘの熱と熱交換をして、その水に温熱エネルギー或いは蒸気を提供する熱交換器Ｈｈとで構成されている。また、前記第1の水供給ラインＬｗ1の当該システムＳｃの上流には、温度計及び流量計Ｍ１が介装され、燃料ガス供給ラインＬｆの当該システムＳｃの上流にはガスメータＭ２が介装されている。図１７において符号Ｗは、発電出力ラインを示す。
【０００９】
燃料電池コジェネレーションシステムＳｃは、供給燃料のエネルギーを１００とした場合、凡そ、電主熱従運転（Ａケース）の場合
（１）  発電出力（定格出力発電）の割合は４０〜５０、
（２）  利用可能な排熱エネルギーの割合は２０〜３０、
（３）  熱自立と燃料改質に要するエネルギーの割合は３０〜４０
である。
一方、熱主電従運転時（ケースＢ）の場合
（１）  発電出力（定格の２５〜５０％の発電出力）の割合は２０〜３０、
（２）  利用可能な排熱エネルギーの割合は４０、
（３）  熱自立と燃料改質に要するエネルギーの割合は３０〜４０
である。
【００１０】
燃料電池コジェネレーションシステムでは、電気と熱とを発生する。ここで、燃料電池コジェネレーションシステムが設置される施設（一般家庭、オフィス、病院、その他）の電力需要と給湯需要の特性により、電主熱従運転とするべきか或いは熱主電従運転とするべきか、が異なる。
【００１１】
ここで、図１８は一般家庭における１日の電力需要（実線）、熱需要（破線）を共に電力量に換算して示したグラフであり、図１９は病院や老人福祉施設などにおける１日の電力需要（実線）、熱需要（破線）を共に電力量に換算して示したグラフである。尚、図１８、図１９において２点鎖線は、熱電比が変えられない場合の燃料電池の出力を示している。
【００１２】
一般家庭では、凡そ１８時から熱需要が増加し２３時位まで熱需要が多い。特に、２１時過ぎには入浴需要があるため、電力需要よりも熱需要が多いという需要パターンになる。それ以外の時間帯、すなわち深夜の１１時（２３時）から翌日の午後６時（１８時）まで、特に５時〜１８時頃までは、電力需要は多いが熱需要（給湯等）が少ないという需要パターンになる。
一般家庭においては１日を通して熱電比が変えられないので、燃料電池の出力も一定である。そして、１８時から２１時過ぎまでは、燃料電池の発電出力が電力需要に対して不足するため、外部電力に頼る（買電する）ことになる。
この様な需要パターンを考慮すれば、一般家庭で燃料電池を使用する場合には、図１８で示す様に、１８時から２３時までは排熱回収が主で発電が従となる熱主電従運転を行い、それ以外の時間帯（２３時から翌日の１８時まで）では、発電が主で排熱回収が従となる電主熱従運転を行うことが好ましい。
【００１３】
図１９に示すように、病院や老人福祉施設等では、昼間（８時前後から１８時前後までの間）は医療機器や介護機器の使用によって電力需要は一様に多く、一方、熱に関しては余り気味である。これに反して、夜間（１８時から翌朝の８時前後まで）は既に食事も終え、病人或いは老人を対象としているため、消灯時間は早く、電力は余るが、熱は（特に冬場などの暖房等によって）不足する。
即ち、病院や老人福祉施設等では、昼間（８時前後から１８時前後までの間）は電主熱従運転とし、夜間（１８時から翌朝の８時前後まで）は熱主電従運転とすることが好ましい。
【００１４】
上述した様に、同一施設であっても、時間帯によって、電主熱従運転とするべきか、或いは熱主電従運転とするべきか、が異なってくる。
【００１５】
従って、燃料電池コジェネレーションシステムの熱電比（同一の燃料供給量に対して、燃料電池コジェネレーションシステムの電気出力と熱出力との割合）が変更できることが好ましい。そのように、熱電比を変えることが出来ると、省エネルギーにつながる。
【００１６】
しかし、高温作動型の燃料電池は、熱電比を変えると、熱バランスが崩れて、自立運転が出来なくなる可能性ある。
【００１７】
固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）や溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）などの高温作動方燃料電池とマイクロガスタービンとのハイブリッドシステムにおいて、燃料電池の発電出力を一定に保持したままでマイクロガスタービンの回転数を制御したり、余剰蒸気流量調整弁を制御する、すなわち余剰蒸気をタービンから流量調整弁の開度を調整しながら抽気することで、ハイブリッドシステムの発電出力と熱出力のバランスを制御し、システム全体の熱電比を制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１８】
然るに、上述の制御方法は、対象としているシステムが、図２０に示すように、高温作動方燃料電池１とマイクロガスタービンＴＣとのハイブリッドシステムＳｈであるため、システムの規模が大きい。従って家庭用や業務用など、中小規模の需要家に対するコジェネレーションシステムとしては設備規模が大き過ぎて、導入が困難である。
【００１９】
当該ハイブリッドシステムＳｈ（図２０）、ＳＯＦＣ又はＭＣＦＣ等の高温作動方燃料電池１とタービンＴ及びコンプレッサＣから成るマイクロガスタービンＴＣとタービンで駆動される発電機Ｇとで構成されており、燃料電池１の排気でタービンＴを回し、そのタービンＴの回転力によってコンプレッサＣを駆動し、コンプレッサＣは、吸気を圧縮して圧縮された加圧空気が加圧空気供給ラインＬａｃによって燃料電池１に投入される様に構成されている。電力は、燃料電池１の電力ラインＷ１とタービンＴＣで駆動される発電機Ｇの電力ラインＷ２から得られる。
【００２０】
上記ガスタービンＴＣの最適と、燃料電池１の最適とは一致しないので、妥協点をハイブリッドシステムＳｈの最適点としているが、条件が変わると燃料電池１の運転条件が変わり、その結果ガスタービンＴＣの運転条件は激変してしまう。
したがって、高温作動型燃料電池１とマイクロガスタービンＴＣの協調運転制御が難しく、熱電比も同様に複雑な制御が必要となる。
【００２１】
更に、当該ハイブリッドシステムＳｈ（電主熱従のシステム）の排熱利用では対応し切れない、例えば工場の製造プロセスで蒸気を大量に使用する（給湯では６０℃程度であるが、それに対して、蒸気ではさらに大量の熱エネルギーが必要となる）等、大きな熱需要を持つ需要家に対して、熱供給が困難な場合がある。
【００２２】
また、空気供給圧力を制御できる溶融炭酸塩方燃料電池（ＭＣＦＣ）において、燃料冷却用の空気を供給する圧縮機の回転数を制御し、電池冷却用の空気流量を制御することで、冷却空気の出口温度を変え、その結果排熱量を変えて（冷却空気で取られる熱量を変えて）、熱電比を変更させる技術が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【００２３】
また、係る技術も燃料電池とマイクロガスタービンとのハイブリッドシステムであるため（技術の利用が空気圧縮機を有する溶融炭酸塩形燃料電池システムに限られるため）、上述（例えば、特許文献１の様な上述した技術）と同様に、燃料電池とマイクロガスタービンとの協調運転制御が困難であると言う問題点を有している。
更に、タービン（の圧縮機）の運転制御には補機動力を必要とするため、省エネ性が損なわれる。
そして、燃料電池とマイクロガスタービンとのハイブリッドシステムであるため、上述（例えば、特許文献１の様な上述した技術）と同様に、多量の熱を必要とする用途（熱主電従用途）には不向きである。
或いは、空気流量変化に伴い、燃料電池の熱自立バランスが崩れたり、低流量時には酸化剤枯れで電池が破損する恐れがある。
【特許文献１】特開２００４−１１１１３０号公報
【特許文献２】特開２００４−７１２７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、燃料電池の熱自立運転状態を維持しつつ熱電比が変更可能で、しかも大規模ではない燃料電池コジェネレーションシステム及びその制御方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
発明者等は、種々研究の結果、燃料電池コジェネレーションシステムの発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を変動させればオフガス燃焼の状態も変化し、燃料電池の排気ガスの流量及び温度等の各種パラメータを変動させることで、熱電比を制御できることを見出した。
【００２６】
本発明の燃料電池コジェネレーションシステムは、係る知見に基づいて創作されたものであり、例えば固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）や溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）の様な高温作動型の燃料電池（１）と、該燃料電池（１）の発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を制御する発電出力調整手段（例えば、パワーコンディショナー３）と、燃料電池（１）に供給する燃料供給量を制御する燃料供給量制御手段（燃料調整バルブ５）と、燃料電池（１）に供給する酸化剤（例えば、空気）供給量を制御する酸化剤供給量制御手段（酸化剤調整バルブ７）と、燃料電池（１）の排気系（Ｌｈ）に介装され燃料電池排熱を熱需要側（給湯器、ボイラ等）へ供給する熱回収手段（例えば、熱交換器１５）と、燃料電池（１）の運転状態を監視する運転状態監視手段（例えば、燃料電池本体に介装された電池温度センサ或いは燃料電池システム温度計測器２や、排気系に介装された排気ガス温度センサ１７）と、制御手段（燃料電池コジェネ監視装置、電池コントローラー８）とを含み、該制御手段（８）は、熱需要の変化に応じて、燃料電池（１）の発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）、燃料及び／又は酸化剤の供給量、燃料電池（１）の排気ガス温度の少なくとも１つを変動させる制御を行う様に構成されている（請求項１：図１）。
【００２７】
本発明において、前記制御手段（燃料電池コジェネ監視装置、電池コントローラー８）は、電力需要に対する熱需要の比率が増加した場合に、燃料電池（１）への燃料供給量を一定にして、発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を減少させ、燃料電池（１）のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の割合を増加させる制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項２：図１）。
【００２８】
また、係る燃料電池コジェネレーションシステム（請求項２の燃料電池コジェネレーションシステム）の制御方法において、電力需要に対する熱需要の比率が増加したか否かを判定する工程（Ｓ２）と、電力需要に対する熱需要の比率が増加した場合に、燃料電池への燃料供給量を一定にして、発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を減少させ、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の割合を増加させる工程（Ｓ３）（燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を増加させ、排気ガス温度を昇温させる工程：この工程においては、燃料、酸化剤の供給量は一定なので排ガス流量は一定であり、オフガス燃焼部の燃料の割合が増加し、燃焼温度が上昇することで、排ガスの流量は一定のまま、排ガス温度が上昇する。）、とを有している（請求項１３：図１、図２）。
【００２９】
本発明の燃料電池コジェネレーションシステムにおいて、前記制御手段（燃料電池コジェネ監視装置、電池コントローラー８）は、熱需要に対する電力需要の比率が増加した場合に、燃料電池（１）への燃料供給量を一定にして、発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を増加させ、燃料電池（１）のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の割合を減少させる制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項３：図１）。
【００３０】
ここで、当該燃料電池コジェネレーションシステム（請求項３の燃料電池コジェネレーションシステム）の制御方法において、熱需要に対する電力需要の比率が増加したか否かを判定する工程（Ｓ１２）と、熱需要に対する電力需要の比率が増加した場合に、燃料電池への燃料供給量を一定にして、発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を増加させ、燃料電池（１）のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の割合を減少させる工程（燃料電池１のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の流量を減少させ、排気ガス温度を降温させる）（Ｓ１３）、とを有している（請求項１４：図１、図３）。
【００３１】
本発明の燃料電池コジェネレーションシステムにおいて、燃料電池（１）の排気系（Ｌｈ）に介装された前記熱回収手段（例えば、熱交換器１５）よりも燃料電池（１）側の領域又は当該熱回収手段（１５）内部に加熱手段（例えば、電気ヒータ１９）を介装し、前記制御手段（燃料電池コジェネ監視装置、電池コントローラー８）は、前記熱回収手段（１５）により回収された熱量が熱需要を下回った場合に、燃料電池（１）の発電出力を加熱手段（１９）に提供することにより排気を加熱する（例えば、電気ヒータ１９に燃料電池１の発電出力を供給する）制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項４：図４）。
【００３２】
係る燃料電池コジェネレーションシステム（請求項４の燃料電池コジェネレーションシステム）の制御方法において、前記熱回収手段（１５）により回収された熱量と熱需要とを比較する工程（Ｓ２１）と、前記熱回収手段（１５）により回収された熱量が熱需要を下回った場合に、燃料電池（１）の発電出力を加熱手段（１９）に提供することにより排気を加熱する（例えば、電気ヒータ１９に燃料電池１の発電出力を供給する）工程（Ｓ２４）、とを有している（請求項１５：図４、図５）
【００３３】
本発明の燃料電池コジェネレーションシステムにおいて、前記制御手段（燃料電池コジェネ監視装置、電池８）は、電力需要に対する熱需要の比率が増加した場合に、発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を維持しつつ、燃料電池（１）への燃料供給量を増加させて、燃料電池（１）のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を増加させる制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項５：図１）。
【００３４】
その様な燃料電池コジェネレーションシステム（請求項５の燃料電池コジェネレーションシステム）の制御方法において、電力需要に対する熱需要の比率が増加したか否かを判定する工程（Ｓ３２）と、電力需要に対する熱需要の比率が増加した場合に、発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を維持しつつ、燃料電池（１）への燃料供給量を増加させて、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を増加させる工程（Ｓ３３）、とを有している（請求項１６：図１、図６）。
【００３５】
本発明の燃料電池コジェネレーションシステムにおいて、前記制御手段（燃料電池コジェネ監視装置、電池コントローラー８）は、電力需要に対する熱需要の比率が減少した場合に、発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を維持しつつ、燃料電池（１）への燃料供給量を減少させて、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を減少させる制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項６：図１）。
【００３６】
係る燃料電池コジェネレーションシステム（請求項６の燃料電池コジェネレーションシステム）の制御方法において、電力需要に対する熱需要の比率が減少したか否かを判定する工程（Ｓ４２）と、電力需要に対する熱需要の比率が減少した場合に、発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を維持しつつ、燃料電池（１）への燃料供給量を減少させて、燃料電池のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を減少させる工程（Ｓ４３）、とを有している（請求項１７：図１、図７）。
【００３７】
本発明の燃料電池コジェネレーションシステムにおいて、前記制御手段（燃料電池コジェネ監視装置、電池コントローラー８）は、電力需要に対する熱需要の比率が増加した場合に、燃料電池（１）への燃料供給量を増加させ、（燃料電池１の自立運転が維持される範囲内で）発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を減少させて、燃料電池（１）のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を増加させる制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項７：図１）。
【００３８】
その様な燃料電池コジェネレーションシステム（請求項７の燃料電池コジェネレーションシステム）の制御方法において、電力需要に対する熱需要の比率が増加したか否かを判定する工程（Ｓ５２）と、電力需要に対する熱需要の比率が増加した場合に、燃料電池（１）への燃料供給量を増加させ、（燃料電池１の自立運転が維持される範囲内で）発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を減少させて、燃料電池（１）のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を増加させる工程（Ｓ５３）、とを有している（請求項１８：図１、図８）。
【００３９】
本発明の燃料電池コジェネレーションシステムにおいて、前記制御手段（燃料電池コジェネ監視装置、電池コントローラー８）は、電力需要に対する熱需要の比率が減少した場合に、燃料電池（１）への燃料供給量を減少させ、（燃料電池１の自立運転が維持される範囲内で）発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を増加させて、燃料電池（１）のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を減少させる制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項８：図１）。
【００４０】
その様な燃料電池コジェネレーションシステム（請求項８の燃料電池コジェネレーションシステム）の制御方法において、電力需要に対する熱需要の比率が減少したか否かを判定する工程（Ｓ６２）と、電力需要に対する熱需要の比率が減少した場合に、燃料電池（１）への燃料供給量を減少させ、（燃料電池１の自立運転が維持される範囲内で）発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を増加させて、燃料電池（１）のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を減少させる工程（Ｓ６３）、とを有している（請求項１９：図１、図９）。
【００４１】
本発明の燃料電池コジェネレーションシステムにおいて、燃料電池のオフガス燃焼部（１ａ）には、空気（酸化剤）を供給する空気（酸化剤）供給手段（オフガス用空気供給ライン２１）と、空気（酸化剤）の供給量を制御する空気供給量（酸化剤供給量）制御手段（酸化剤バルブ２２）とが設けられ、前記制御手段（燃料電池コジェネ監視装置、電池コントローラー８）は、燃料電池（１）のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を変動（増加或いは減少）させる場合に、空気（酸化剤）供給手段（２１）及び空気供給量（酸化剤供給量）制御手段（酸化剤バルブ２２）を介してオフガス燃焼部（１ａ）に供給される空気（酸化剤）量を調節してオフガス燃焼部（１ａ）の燃焼状態を希薄燃焼或いはストイキ燃焼に変化させる制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項９：図１０）。
【００４２】
係る燃料電池コジェネレーションシステム（請求項９の燃料電池コジェネレーションシステム）の制御方法において、燃料電池（１）のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を変動（増加或いは減少）させるか否かを判断する工程（Ｓ７２）と、燃料電池（１）のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を変動（増加或いは減少）させる場合に、オフガス燃焼部（１ａ）に供給される空気（酸化剤）量を調節してオフガス燃焼部（１ａ）の燃焼状態を希薄燃焼或いはストイキ燃焼に変化させる工程（Ｓ７３、Ｓ７４）、とを有している（請求項２０：図１０、図１１）
【００４３】
本発明の燃料電池コジェネレーションシステムにおいて、燃料電池（１）のオフガス燃焼部（１ａ）には、燃料を供給する燃料供給手段（オフガス燃焼部用燃料供給ライン２３）と、燃料の供給量を制御する燃料供給量制御手段（燃料バルブ２４）とが設けられ、前記制御手段（燃料電池コジェネ監視装置、電池コントローラー８）は、前記熱回収手段（１５）により回収された熱量が熱需要を下回った場合に、前記燃料供給手段（オフガス燃焼部用燃料供給ライン２３）及び燃料供給量制御手段（燃料バルブ２４）を介して（回収された熱量が熱需要に対して不足している熱量に相当する量の）燃料をオフガス燃焼部（１ａ）に供給する制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項１０：図１２）
【００４４】
係る燃料電池コジェネレーションシステム（請求項１０の燃料電池コジェネレーションシステム）の制御方法において、前記熱回収手段（１５）により回収された熱量が熱需要を下回ったか否かを判定する工程（Ｓ８１）と、前記熱回収手段（１５）により回収された熱量が熱需要を下回った場合に、前記燃料供給手段（オフガス燃焼部用燃料供給ライン２３）及び燃料供給量制御手段（燃料バルブ２４）を介して（回収された熱量が熱需要に対して不足している熱量に相当する量の）燃料をオフガス燃焼部（１ａ）に供給する工程（Ｓ８２）、とを有している（請求項２１：図１２、図１３）。
【００４５】
本発明の燃料電池コジェネレーションシステムにおいて、燃料電池（１）の排気系（Ｌｈ）に排ガス燃焼加熱手段（例えば、追い焚きバーナ２５）を介装し、該加熱手段（２５）に燃料を供給する燃料供給手段（追い焚きバーナ用燃料供給ライン２６）と、加熱手段に供給する燃料供給量を制御する燃料供給量制御手段（燃料バルブ２７）とを設け、前記制御手段（燃料電池コジェネ監視装置、電池コントローラー８）は、前記熱回収手段（１５）により回収された熱量が熱需要を下回った場合に、（回収された熱量が熱需要に対して不足する熱量に相当する）燃料を加熱手段（追い焚きバーナ２５）に供給し、排気を加熱する制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項１１：図１４）。
【００４６】
係る燃料電池コジェネレーションシステム（請求項１１の燃料電池コジェネレーションシステム）の制御方法において、前記熱回収手段（１５）により回収された熱量と熱需要とを比較する工程（Ｓ９１）と、前記熱回収手段（１５）により回収された熱量が熱需要を下回った場合に、（回収された熱量が熱需要に対して不足する熱量に相当する）燃料を排ガス燃焼加熱手段（追い焚きバーナ２５）に供給し、排気を加熱する工程（Ｓ９２）、とを有している（請求項２２：図１４、図１５）
【００４７】
本発明の燃料電池コジェネレーションシステムにおいて、前記制御手段（燃料電池コジェネ監視装置、電池コントローラー８）は、電力需要に対する熱需要の比率が増加した場合に、
燃料電池（１）への燃料供給量を一定にして、発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を減少させ、燃料電池（１）のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の割合を増加させる制御を行うか、
発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を維持しつつ、燃料電池（１）への燃料供給量を増加させて、燃料電池（１）のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を増加させる制御を行うか、
燃料電池（１）への燃料供給量を増加させ、（燃料電池１の自立運転が維持される範囲内で）発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を減少させて、燃料電池（１）のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を増加させる制御を行うか、或いは、
燃料電池（１）のオフガス燃焼部（１ａ）に設けられた空気（酸化剤）供給手段（２１）及び空気供給量（酸化剤供給量）制御手段（酸化剤バルブ２２）を介して（燃料電池１オフガス燃焼部１ａに）供給される空気（酸化剤）量を調節してオフガス燃焼部（１ａ）の燃焼状態を希薄燃焼或いはストイキ燃焼に変化させる制御を行い、
係る制御を行った後に、前記熱回収手段（１５）により回収された熱量が熱需要を下回った場合に、
燃料電池（１）の発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を維持或いは減少させると共に、燃料電池（１）の発電出力を電気加熱手段（電気ヒータ１９）に提供（供給）することにより排気を加熱する制御を行うか、
燃料電池（１）のオフガス燃焼部（１ａ）に設けられた燃料供給手段（２３）及び燃料供給量制御手段（燃料バルブ２４）を介して（回収された熱量が熱需要に対して不足している熱量に相当する量の）燃料をオフガス燃焼部（１ａ）に供給する制御を行うか、或いは
（回収された熱量が熱需要に対して不足する熱量に相当する）燃料を燃料電池（１）の排気系（Ｌｈ）に介装された加熱手段（例えば、追い焚きバーナ２５）に供給し、排気を加熱する制御を行う
様に構成されているのが好ましい（請求項１２：図１６）。
【００４８】
この様に構成された燃料電池コジェネレーションシステム（請求項１２の燃料電池コジェネレーションシステム）の制御方法において、電力需要に対する熱需要の比率が増加したか否かを判定する工程（Ｓ１０２）と、電力需要に対する熱需要の比率が増加した場合に、
燃料電池（１）への燃料供給量を一定にして、発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を減少させ、燃料電池（１）のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の割合を増加させるか、
発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を維持しつつ、燃料電池（１）への燃料供給量を増加させて、燃料電池（１）のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を増加させるか、
燃料電池（１）への燃料供給量を増加し、（燃料１の自立運転が維持される範囲内で）発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を減少させて、燃料電池（１）のオフガス燃焼部で燃焼する燃料の量を増加させるか、或いは、
空気（酸化剤）供給手段（２３）及び空気供給量（酸化剤供給量）制御手段（酸化剤バルブ２４）を介して燃料電池のオフガス燃焼部（１ａ）に供給される空気（酸化剤）量を調節してオフガス燃焼部（１ａ）の燃焼状態を希薄燃焼或いはストイキ燃焼に変化させる工程（Ｓ１０３）と、
該工程の後に、前記熱回収手段（１５）により回収された熱量が熱需要を下回ったか否かを判定する工程（Ｓ１０５）と、前記熱回収手段（１５）により回収された熱量が熱需要を下回った場合に、
燃料電池（１）の発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を維持或いは減少させると共に、燃料電池（１）の発電出力を電気加熱手段（電気ヒータ１９）に提供（供給）することにより排気を加熱するか、
燃料電池（１）のオフガス燃焼部（１ａ）に設けられた燃料供給手段（２３）及び燃料供給量制御手段（燃料バルブ２４）を介して（回収された熱量が熱需要に対して不足している熱量に相当する量の）燃料をオフガス燃焼部（１ａ）に供給するか、或いは、
（回収された熱量が熱需要に対して不足する熱量に相当する）燃料を燃料電池（１）の排気系（Ｌｈ）に介装された加熱手段（例えば、追い焚きバーナ２５）に供給し、排気を加熱する工程（Ｓ１０６）、
とを含んでいる（請求項２３：図１６）。
【発明の効果】
【００４９】
上述した様な構成を具備する本発明によれば、燃料電池（１）と、該燃料電池（１）の発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を制御する発電出力調整手段（例えば、パワーコンディショナー３）と、燃料電池（１）に供給する燃料供給量を制御する燃料供給量制御手段（燃料調整バルブ５）と、燃料電池（１）に供給する酸化剤（例えば、空気）供給量を制御する酸化剤供給量制御手段（酸化剤調整バルブ７）と、燃料電池（１）の排気系（Ｌｈ）に介装され燃料電池排熱を熱需要側（給湯器、ボイラ等）へ供給する熱回収手段（例えば、熱交換器１５）と、燃料電池（１）の運転状態を監視する運転状態監視手段（例えば、燃料電池本体に介装された電池温度センサや、排気系に介装された排気ガス温度センサ１７）と、制御手段（燃料電池コジェネ監視装置、電池コントローラー８）とを含み、該制御手段（８）は、熱需要の変動に対応して燃料電池（１）の発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）及び／又は燃料電池（１）の排気ガス温度を変化させる制御を行う様に構成されていて、燃料電池（１）単体で熱電比の変更が可能であり、装置や制御方法が大幅に簡略化される。
【００５０】
そして本発明によれば、発電出力１〜２００ｋＷの中小規模の燃料電池コジェネレーションシステムであって、熱電比変更可能な燃料電池コジェネレーションシステムを提供出来る。
【００５１】
さらに本発明によれば、従来は、ハイブリッドタイプに構成されていないと熱電比が変えられなかった燃料電池システムで、熱需要に対して熱供給能力が不足する場合でも、熱需要を賄うことが出来るシステムを提供出来る。
【００５２】
さらに、不足熱需要を補う際に、追加燃料供給や、追い焚きバーナ（２５）を利用する場合には、高温のオフガス燃焼部（１ａ）に追加燃料を供給し、或いは、高温排ガス中で追い焚きバーナ（２５）を燃焼させるため、不足熱需要を補うための供給燃料量が少量で済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００５４】
先ず、図１を参照して第１実施形態（全体を包含する実施形態）を説明する。
【００５５】
図１の第１実施形態のシステム（以降、燃料電池コジェネレーションシステムを単にシステムと言う）は、例えば、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）や溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）の様な高温作動型の燃料電池１と、該燃料電池１の発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を制御する発電出力調整手段である、パワーコンディショナー３とを有している。
【００５６】
当該システムは、燃料電池１に燃料を供給する燃料供給ライン４と燃料電池１の酸化剤（例えば空気）を供給する酸化剤供給ライン６を備えており、燃料供給ライン４には燃料電池１に供給する燃料供給量を制御する燃料供給量制御手段（燃料調整バルブ）５が、一方、酸化剤供給ライン６には燃料電池１に供給する酸化剤（例えば、空気）供給量を制御する酸化剤供給量制御手段（酸化剤調整バルブ）７が介装されている。
【００５７】
燃料電池のオフガス燃焼部１ａには排気系Ｌｈが接続され、その排気系Ｌｈには、燃料電池排熱を例えば上水（水道水）と熱交換して、熱需要側（給湯器、ボイラ等）へ熱回収ラインＬｂを介して供給する熱回収手段である例えば給湯器（以降、給湯器を熱交換器という）１５が介装されており、排気系Ｌｈの熱回収手段１５とオフガス燃焼部１ａとの間の領域には排気温度を計測するための排ガス温度センサ１７が介装されている。
尚、燃料電池１にも直接燃料電池１内の各部の温度を計測するための燃料電池システム温度計測器２が設置されている。
【００５８】
燃料電池１の出力電力ラインＬｅは電力需要１２に接続され、その出力電力ラインＬｅには燃料電池１側から順に、電流密度及び／または燃料利用率の制御手段であるパワーコンディショナー３、Ｄ／Ｄコンバータ９、インバータ１１が介装されている。
【００５９】
当該システムは、制御手段（燃料電池コジェネ監視装置及び燃料電池コントロールユニットの複合体）８を有しており、前記燃料電池システム温度計測器２と入力信号ラインＬｉ１で、排ガス温度センサ１７と入力信号ラインＬｉ２で、熱（蒸気や湯）使用手段である、例えば図示しない風呂操作パネル等と入力信号ラインＬｉ３で、電力需要とは入力信号ラインＬｉ４で接続されている。
【００６０】
また、制御手段（以降、制御手段をコントロールユニットと言う）８は、前記燃料調整バルブ５と出力信号ラインＬｏ１で、酸化剤調整バルブ７と出力信号ラインＬｏ２で、パワーコンディショナー３と出力信号ラインＬｏ３で接続されている。
【００６１】
そしてコントロールユニット８は、熱需要の変動に対応して、燃料電池１の発電出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）及び／又は燃料電池１の排気ガス温度を変動させる制御を行う様に構成されている。
【００６２】
即ち、コントロールユニット８は、前記燃料電池システム温度計測器２からの情報も得ており、燃料電池１の熱自立を維持しつつ排熱回収量を変更出来る構成であり、且つ、発電量と排熱回収量の双方を制御している。
【００６３】
次に、図１及び図２を参照して第２実施形態を説明する。
第２実施形態は、図１の装置における制御方法、すなわち、燃料供給量を一定にし、電流密度及び／又は燃料利用率を低減して熱需要の増加に対処する（排熱回収量を制御する）制御方法に関する実施形態である。
詳細には、第２実施形態は、電力と熱の需要量の内、熱需要の比率が高まった際に、燃料電池の燃料供給量を一定にしたまま、電流密度及び／又は燃料利用率を減少させることで、発電量は減少するが、オフガス燃焼部で燃焼する燃料の割合が増加することで、排ガス温度が上昇し、排熱回収量を増大させる制御である。
【００６４】
先ず、ステップＳ1において、コントロールユニット８は熱需要情報の入力信号ラインＬｉ３及び電力需要情報の入力信号ラインＬｉ４からの情報に基づいて熱需要及び電力需要を計測する。
【００６５】
次のステップＳ２では、コントロールユニット８は熱需要が電力需要を（相当量）上回っている、すなわち、熱需要比率が高まったか否かを判断して、熱需要比率が高まっていれば（ステップＳ２のＹＥＳ）、ステップＳ３に進み、熱需要比率が高まっていなければ（ステップＳ２のＮＯ）、ステップＳ４に進む。
【００６６】
ステップＳ３では、燃料供給量を一定にしたまま、パワーコンディショナー３を絞り、燃料電池１の発電出力を減少させた後、再びステップＳ１に戻りステップＳ１以降を繰り返す。
【００６７】
ステップＳ４では、コントロールユニット８は制御を終了するか否かを判断して、終了であれば（ステップＳ４のＹＥＳ）、そのまま制御を終える。一方、制御を続けるのであれば（ステップＳ４のＮＯ）、ステップＳ１に戻り再びステップＳ１以降を繰り返す。
【００６８】
図１及び図２の第２実施形態では、上述したように、熱需要比率が高まった場合に燃料供給量を一定にして、電流密度及び／または燃料利用率を低減すれば、オフガス燃焼部で燃焼する燃料の割合が増加する。
そして、オフガス燃焼部で燃焼する燃料の割合が増加すれば、当然、排熱量も増加して、排熱回収量も増加させることが出来る。
【００６９】
次に、図１及び図３を参照して第３実施形態を説明する。
第３実施形態は、図１の装置における第２実施形態とは異なる制御方法、すなわち、電流密度及び／または燃料利用率を増加させて、電力需要の増加に対処する制御方法に関する実施形態である。
詳細には、電力需要比率が高まった際に、燃料電池の燃料供給量を一定としたまま、電流密度及び／又は燃料利用率を増加させることで発電出力を増加させる一方、オフガス燃焼する燃料ガスの割合を減少させて排熱回収量を減少させる制御である。
【００７０】
図３を参照して、第３実施形態を以下に説明する。
先ず、図３のステップＳ１１において、コントロールユニット８は熱需要情報の入力信号ラインＬｉ３及び電力需要情報の入力信号ラインＬｉ４からの情報に基づいて熱需要及び電力需要を計測する。
【００７１】
次のステップＳ１２では、コントロールユニット８は電力需要が熱需要を（相当量）上回っている、すなわち、電力需要比率が高まったか否かを判断して、電力需要比率が高まっていれば（ステップＳ１２のＹＥＳ）、ステップＳ１３に進み、電力需要比率が高まっていなければ（ステップＳ１２のＮＯ）、ステップＳ１４に進む。
【００７２】
ステップＳ１３では、燃料供給量を一定にしたまま、パワーコンディショナー３を開放して、燃料電池１の発電出力を増大させた後、再びステップＳ１１に戻りステップＳ１１以降を繰り返す。
【００７３】
ステップＳ１４では、コントロールユニット８は制御を終了するか否かを判断して、終了であれば（ステップＳ１４のＹＥＳ）、そのまま制御を終える。一方、制御を続けるのであれば（ステップＳ１４のＮＯ）、ステップＳ１１に戻り再びステップＳ１１以降を繰り返す。
【００７４】
図１及び図３の第３実施形態では、上述したように、電力需要が増加した場合に燃料供給量を一定にして、電流密度及び／または燃料利用率を増大させれば、オフガス燃焼部で燃焼する燃料の割合が減少する。そして、オフガス燃焼部で燃焼する燃料の割合が減少すれば、当然、排熱量も減少して、排熱回収量も減少させることが出来る。
【００７５】
次に図４及び図５を参照して第４実施形態を説明する。
図４及び図５の第４実施形態は、電気が余っている状態において、熱需要に対して排熱回収量が不足する場合には、燃料電池で発生した電力で、排熱系に介装された、たとえば電気ヒータを作動させて排ガスを加熱し、不足の熱需要を充足させる実施形態である。
【００７６】
図４の第４実施形態の装置は、第１〜第３実施形態の装置（図１）に対して、排気系Ｌｈの熱交器１５と排ガス温度センサ１７の間の領域に電気ヒータ１９を介装し、その電気ヒータ１９とＤ／Ｄコンバータ９をサブ電力ラインＬｅｓで接続し、そのサブ電力ラインＬｅｓに電流制御手段１８を介装した実施形態である。  
【００７７】
コントロールユニット８は電流制御手段１８によって電気ヒータ１９のＯＮ−ＯＦＦと、供給電流の制御を行う様に構成されている。
すなわち、第４実施形態では、電気ヒータ１９に投入する電力は燃料電池１で発電した電力が用いられる。
【００７８】
図５に基づき、図４をも参照して第４実施形態の制御方法を説明する。
先ず、ステップＳ２１において、コントロールユニット８は熱需要情報の入力信号ラインＬｉ３及び電力需要情報の入力信号ラインＬｉ４からの情報に基づいて熱需要及び電力需要を計測する。
【００７９】
次のステップＳ２２では、コントロールユニット８は電力需要に対して電力は余っているか否かを判断して、電力が余っていれば（ステップＳ２２のＹＥＳ）、ステップＳ２３に進み、余っていなければ（ステップＳ２２のＮＯ）、ステップＳ２７まで進む。
【００８０】
ステップＳ２３では、コントロールユニット８は、熱需要に対して排熱回収量が不足しているか否かを判断して、需要に対して排熱回収量が不足していれば（ステップＳ２３のＹＥＳ）、ステップＳ２４に進み、需要に対して排熱回収量が不足していなければ（ステップＳ２３のＮＯ）、ステップＳ２７まで進む。
【００８１】
ステップＳ２４では、電流制御手段１８を作動させて、排熱ラインＬｈに介装した電気ヒータ１９にＤ／Ｄコンバータ９を介して燃料電池１で発電した電力を投入し、ステップＳ２５に進む。
【００８２】
ステップＳ２５ではコントロールユニット８は、排熱回収量が熱需要を上回ったか否かを判断して、排熱回収量が熱需要を上回った場合は（ステップＳ２５のＹＥＳ）、ステップＳ２６に進み、上回らなければ（ステップＳ２５のＮＯ）、上回るまでステップＳ２５のループを繰り返す。
【００８３】
ステップＳ２６では、電流制御手段１８を切り、ステップＳ２１まで戻り、再びステップＳ２１以降を繰り返す。
【００８４】
ステップＳ２７ではコントロールユニット８は制御を終了するか否かを判断して、終了であれば（ステップＳ２７のＹＥＳ）、そのまま制御を終える。一方、制御を続けるのであれば（ステップＳ２７のＮＯ）、ステップＳ２１に戻り再びステップＳ２１以降を繰り返す。
【００８５】
次に、図１及び図６を参照して第５実施形態を説明する。
第２実施形態〜第４実施形態は燃料供給量を一定にして熱電比を変えているのに対して、第５実施形態〜第８実施形態では、燃料供給量を変動させて、排熱回収量を制御している。
【００８６】
第５実施形態は、熱需要比率が高まった際に、燃料電池の電流密度及び／又は燃料利用率を一定としたまま燃料供給量を増加させ、排熱回収率を増大させる制御方法である。
なお、第５実施形態の場合、電気需要は必ずしも増加していない。
【００８７】
先ず、図６のステップＳ３１において、コントロールユニット８は熱需要情報の入力信号ラインＬｉ３及び電力需要情報の入力信号ラインＬｉ４からの情報に基づいて熱需要及び電力需要を計測する。
【００８８】
次のステップＳ３２では、コントロールユニット８は熱需要が電力需要を（相当量）上回っているか、すなわち、熱需要比率が高まったか否かを判断して、熱需要比率が高まっていれば（ステップＳ３２のＹＥＳ）、ステップＳ３３に進み、熱需要の比率が高まっていなければ（ステップＳ３２のＮＯ）、ステップＳ３４に進む。
【００８９】
ステップＳ３３では、電流密度及び／又は燃料利用率を一定にしたまま、燃料調整バルブ５を開放し、燃料供給量を増加させた後、再びステップＳ３１に戻りステップＳ３１以降を繰り返す。
発電出力を維持しつつ、燃料供給量を増加させれば、オフガス燃焼する燃料ガスの量が増加し排ガス温度は上がり、その結果、排熱回収量を増加させることが出来る。
【００９０】
なお、燃料供給量の増加に際しては、燃料電池１の自立運転状態が維持され、且つ酸化剤枯れ（燃料量に対する酸化剤の供給量が不足する現象であって、「酸化剤枯れ」が起きると燃料電池は損傷を受ける）が起きない範囲で、燃料供給量を増加させることが重要である。
【００９１】
ステップＳ３４では、コントロールユニット８は制御を終了するか否かを判断して、終了であれば（ステップＳ３４のＹＥＳ）、そのまま制御を終える。一方、制御を続けるのであれば（ステップＳ３４のＮＯ）、ステップＳ３１に戻り再びステップＳ３１以降を繰り返す。
【００９２】
次に、図１及び図７を参照して第６実施形態を説明する。
第６実施形態は、熱需要比率が低下した際に、燃料電池の電流密度及び／又は燃料利用率を一定にしたままで、燃料供給量を減少させることで、発電出力を維持しつつオフガス燃焼する燃料ガスの量を増大させて排ガス温度を下げ、その結果、排熱回収量を減少させる実施形態である。なお、第６実施形態の場合、電気需要は必ずしも変動しているとは限らない。
【００９３】
先ず、図７のステップＳ４１において、コントロールユニット８は熱需要情報の入力信号ラインＬｉ３及び電力需要情報の入力信号ラインＬｉ４からの情報に基づいて熱需要及び電力需要を計測する。
【００９４】
次のステップＳ４２では、コントロールユニット８は電力需要が熱需要を（相当量）上回っているか、すなわち、電力需要比率が減少したか否かを判断して、電力需要比率が減少していれば（ステップＳ４２のＹＥＳ）、ステップＳ４３に進み、電力需要の比率が高まっていなければ（ステップＳ４２のＮＯ）、ステップＳ４４に進む。
【００９５】
ステップＳ４３では、電流密度及び／又は燃料利用率を一定にしたまま、燃料調整バルブ５を絞り、燃料供給量を減少させた後、再びステップＳ４１に戻りステップＳ４１以降を繰り返す。
発電出力を維持しつつ、燃料供給量を減少させれば、オフガス燃焼する燃料ガスの量が減少し排ガス温度は下がり、その結果、排熱回収量を減少させることが出来る。
【００９６】
なお、燃料供給量の減少に際しては、燃料電池１の自立運転状態が維持され且つ燃料枯れ（酸化剤に対する燃料の供給量が不足する現象であって、「燃料枯れ」が起きると燃料電池は損傷を受ける）が起きない範囲で、燃料供給量を減少させることが重要である。
【００９７】
ステップＳ４４では、コントロールユニット８は制御を終了するか否かを判断して、終了であれば（ステップＳ４４のＹＥＳ）、そのまま制御を終える。一方、制御を続けるのであれば（ステップＳ４４のＮＯ）、ステップＳ４１に戻り再びステップＳ４１以降を繰り返す。
【００９８】
次に、図１及び図８を参照して第７実施形態を説明する。
第５実施形態では出力（電流密度及び／または燃料利用率）は一定だが、図１及び図８の第７実施形態では、熱需要が高まった際に、燃料電池の燃料供給量を増加させつつ、燃料電池で酸化剤枯れが起きない範囲で出力（電流密度及び／または燃料利用率）を減少させ、発電出力を低下させつつオフガス燃焼割合を増加させて排熱回収量を増大させる制御である。
【００９９】
先ず、図８のステップＳ５１において、コントロールユニット８は熱需要情報の入力信号ラインＬｉ３及び電力需要情報の入力信号ラインＬｉ４からの情報に基づいて熱需要及び電力需要を計測する。
【０１００】
次のステップＳ５２では、コントロールユニット８は電力需要の比率が高まったか否かを判断して、電力需要の比率が高まっていれば（ステップＳ５２のＹＥＳ）、ステップＳ５３に進み、電力需要の比率が高まっていなければ（ステップＳ５２のＮＯ）、ステップＳ５４に進む。
【０１０１】
ステップＳ５３では、燃料供給量を増加させつつ、燃料電池１で酸化剤枯れが起きない範囲で、パワーコンディショナー３を調節して電流密度及び／又は燃料利用率を減少させた後、ステップＳ５１に戻り、再びステップＳ５１以降を繰り返す。
電流密度及び／又は燃料利用率を減少させることにより、発電出力は低下し、オフガス燃焼割合が増加する。そして、オフガス燃焼割合の増加とともに排熱回収量は増大する。
【０１０２】
ステップＳ５４では、コントロールユニット８は制御を終了するか否かを判断して、終了であれば（ステップＳ５４のＹＥＳ）、そのまま制御を終える。一方、制御を続けるのであれば（ステップＳ５４のＮＯ）、ステップＳ５１に戻り再びステップＳ５１以降を繰り返す。
【０１０３】
次に、図１及び図９を参照して第８実施形態：図１及びフローチャートを説明する。
第６実施形態では出力（電流密度及び／または燃料利用率）は一定だが、図１及び図９の第８実施形態では、熱需要が低下した際に、燃料電池の燃料供給量を減少させつつ、燃料電池で燃料枯れが起きない範囲で出力（電流密度及び／または燃料利用率）を増加させ、発電出力を増加させつつオフガス燃焼割合を減少させて排熱回収量を減少させる制御である。
【０１０４】
先ず、図９のステップＳ６１において、コントロールユニット８は熱需要情報の入力信号ラインＬｉ３及び電力需要情報の入力信号ラインＬｉ４からの情報に基づいて熱需要及び電力需要を計測する。
【０１０５】
次のステップＳ６２では、コントロールユニット８は電力需要比率が低下したか否かを判断して、電力需要比率が低下していれば（ステップＳ６２のＹＥＳ）、ステップＳ６３に進み、電力需要の比率が低下していなければ（ステップＳ６２のＮＯ）、ステップＳ６４に進む。
【０１０６】
ステップＳ６３では、燃料供給量を減少させつつ、燃料電池１で燃料枯れが起きない範囲で、パワーコンディショナー３を調節して電流密度及び／又は燃料利用率を増加させた後、ステップＳ６１に戻り、再びステップＳ６１以降を繰り返す。
電流密度及び／又は燃料利用率を増加させることにより、発電出力は増加し、オフガス燃焼割合が減少する。そして、オフガス燃焼割合の減少とともに排熱回収量は減少する。
【０１０７】
ステップＳ６４では、コントロールユニット８は制御を終了するか否かを判断して、終了であれば（ステップＳ６４のＹＥＳ）、そのまま制御を終える。一方、制御を続けるのであれば（ステップＳ６４のＮＯ）、ステップＳ６１に戻り再びステップＳ６１以降を繰り返す。
【０１０８】
次に、図１０及び図１１を参照して第９実施形態を説明する。
オフガスは燃料電池１の発電反応に寄与しなかった燃料ガスで、燃料電池下流側のオフガス燃焼部に生じる。そして、オフガスが燃えることにより、排ガスの温度がさらに上昇する。
従って、オフガスの量を変動させてやれば、排熱回収量が調整出来る。
【０１０９】
図１０及び図１１の第９実施形態では、オフガス燃焼部に酸化剤（空気）を添加し、その流量を調整することにより、オフガス燃焼を希薄燃焼にするか、ストイキ燃焼にするかを決定する。すなわち、酸化剤流量を増加すれば燃焼状態が希薄燃焼側に移行し、低い排気温度となり、排熱回収量は減少する。
一方、酸化剤流量を減少させれば燃焼状態はストイキ燃焼側に移行し、高い排気温度となり、排熱回収量は増加する。
【０１１０】
システムの構成は、図１０に示すように、図１の例えば第１実施形態の構成に対して、オフガス燃焼部１ａにオフガス用空気供給ライン２１を設けそのオフガス用空気供給ライン２１に酸化剤バルブ（空気調整バルブ）２２を介装したものであり、それ以外は図１と同様の構成である。
【０１１１】
酸化剤バルブ２２の開度を調節することで、希薄燃焼、或いはストイキ燃焼が選択出来、希薄燃焼では、低温で大流量の排気となり、ストイキ燃焼では、高温、小流量の排気となる。
すなわち、オフガス燃焼部１ａにおけるオフガス燃焼を希薄燃焼にするか、ストイキ燃焼にするかにより、排熱回収量を調整することが出来る。
【０１１２】
オフガス燃焼を希薄燃焼にするか、ストイキ燃焼にするかを決定するパラメータとしては、電力需要、熱需要、排気系Ｌｈに介装した熱交換器（熱交換給湯器）１５の構造、排気側Ｌｈと給湯側Ｌｂとの温度差等を採用する。
【０１１３】
図１１に基づいて図１０をも参照して第９実施形態の制御方法を説明する。
先ず、ステップＳ７１では、コントロールユニット８は第２、第３、第５〜第８実施形態の制御中であるか否かを判断して、第２、第３、第５〜第８実施形態の制御中である場合は（ステップＳ７１のＹＥＳ）、ステップＳ７２に進み、第２、第３、第５〜第８実施形態の制御中ではない場合は（ステップＳ７１のＮＯ）、ステップＳ７５に進む。
【０１１４】
ステップＳ７２では、コントロールユニットは、排ガス温度センサ１７からの排ガス温度情報（Ｌｉ２）、給湯ラインＬｂからの給湯情報（Ｌｉ３）、電力需要１２からの電力需要情報（Ｌｉ４）等によって、オフガス燃焼状態はＯＫであるか、希薄燃焼側への移行の必要があるか、或いはストイキ側に移行の必要があるか、を判断する。
【０１１５】
オフガス燃焼状態がＯＫである場合はステップＳ７５に進み、希薄燃焼側への移行の必要がある場合は、ステップＳ７３に進み、ストイキ側に移行の必要がある場合はステップＳ７４に進む。
【０１１６】
ステップＳ７３では、酸化剤バルブ２２の開度を増やし、オフガス燃焼部１ａに供給する酸化剤（空気）の量を増加させてステップＳ７５に進む。
オフガス燃焼部１ａに供給する酸化剤（空気）の量を増加させることによって、オフガス燃焼部１ａでは希薄燃焼となり、排ガス温度が下がるため、排ガスラインに介装された熱交換器１５で得られる回収熱量は減少する。
【０１１７】
ステップＳ７４では、酸化剤バルブ２２の開度を絞り、オフガス燃焼部１ａに供給する酸化剤（空気）の量を減少させてステップＳ７５に進む。
オフガス燃焼部１ａに供給する酸化剤（空気）の量を減少させることによって、オフガス燃焼部１ａではストイキ燃焼となり、排ガス温度が上昇するため、排ガスラインに介装された熱交換器１５で得られる回収熱量は増加する。
【０１１８】
ステップＳ７５では、コントロールユニット８は制御を終了するか否かを判断し、終了であれば（ステップＳ７５のＹＥＳ）、そのまま制御を終える。一方、終了しないのであれば（ステップＳ７５のＮＯ）、ステップＳ７１まで戻り、再びステップＳ７１以降を繰り返す。
【０１１９】
次に、図１２及び図１３を参照して第１０実施形態を説明する。
図１２及び図１３の第１０実施形態は、熱回収量が熱需要を下回る場合に、オフガス燃焼部に不足熱需要に相当する燃料を供給することで排熱回収量を増大させて不足分を補う実施形態である。
【０１２０】
システムの構成は、図１２に示すように、図１の例えば第１実施形態の構成に対して、オフガス燃焼部１ａにオフガス燃焼部用燃料供給ライン２３を設けそのオフガス燃焼部用燃料供給ライン２３に燃料バルブ（流量調整バルブ）２４を介装したものであり、それ以外は図１と同様の構成である。
【０１２１】
なお、燃料バルブ２４の開度を調節することで、希薄燃焼、或いはストイキ燃焼が選択出来、希薄燃焼では、低温で大流量の排気とすることが出来、ストイキ燃焼では、高温、小流量の排気とすることが出来る。
すなわち、オフガス燃焼部１ａにおけるオフガス燃焼を希薄燃焼にするか、ストイキ燃焼にするかにより、排熱回収量を調整することが出来る。
【０１２２】
オフガス燃焼を希薄燃焼にするか、ストイキ燃焼にするかを決定するパラメータとしては、電力需要、熱需要、排気系Ｌｈに介装した熱交換器（熱交換給湯器）１５の構造、排気側Ｌｈと給湯側Ｌｂとの温度差等を採用する。
【０１２３】
図１３に基づいて、図１２をも参照して第１０実施形態の制御方法を説明する。
先ず、ステップＳ８１において、コントロールユニット８は熱回収量が熱需要を下回っているか否かを判断して、下回っている場合は（ステップＳ８１のＹＥＳ）、ステップＳ８２に進み、下回っていない場合は（ステップＳ８１のＮＯ）、ステップＳ８６まで進む。
【０１２４】
ステップＳ８２では、燃料供給ライン２３に介装した燃料バルブ２４を開き、オフガス燃焼部１ａに燃料を供給する。
【０１２５】
次のステップＳ８３では、コントロールユニット８は、所定時間が経過するまで監視しており、所定時間が経過したら、ステップＳ８４に進む。ステップＳ８４では、コントロールユニット８は、排熱回収量が熱需要を上回ってきたか否かを判断する。
排熱回収量が熱需要を上回ってきたら（ステップＳ８４のＹＥＳ）、ステップＳ８５に進み、未だ、上回っていなければ（ステップＳ８４のＮＯ）、ステップＳ８４のループを繰り返す。
【０１２６】
ステップＳ８５では、燃料バルブ２４を閉じ、オフガス燃焼部１ａへの燃料供給を停止した後、次のステップＳ８６に進む。ステップＳ８６では、コントロールユニット８は制御を終了するか否かを判断しており、終了するのであれば（ステップＳ８６のＹＥＳ）、そのまま制御は終了する。一方、未だ終了しないのであれば（ステップＳ８６のＮＯ）、ステップＳ８１に戻り、再びステップＳ８１以降を繰り返す。
【０１２７】
次に、図１４及び図１５を参照して第１１実施形態を説明する。
図１４及び図１５の第１１実施形態は、図１４の構成で示すように、燃料電池１の排ガス流路Ｌｈにおける熱交換器１５上流部（図示の例）、又は熱交換器１５内部に追い焚きバーナ２５を介装している。
【０１２８】
その追い焚きバーナ２５に燃料流量調整バルブ２７を介装した燃料供給ライン２６を接続し、燃料電池１の排気によるエネルギー回収量が熱需要を下回った時に、追い焚きバーナ２５に設けた点火栓２５Ｐを着火させることによって、追い焚きバーナ２５で供給された燃料を燃焼させ、排気の熱エネルギー回収量を増大させる様にしたシステムおよびその制御方法である。
【０１２９】
ここで、追い焚きバーナ２５直前の排ガス温度が高く、また、当該排ガス中には酸素が十分に含有されている。そのため、追い焚きバーナ２５に供給される燃料流量が少なくても、不足熱需要を賄うのに十分な燃焼熱が発生する。
【０１３０】
図１５に基づいて、図１４をも参照して第１１実施形態の制御方法を説明する。
先ず、ステップＳ９１において、コントロールユニット８は熱回収量が熱需要を下回っているか否かを判断して、下回っている場合は（ステップＳ９１のＹＥＳ）、ステップＳ９２に進み、下回っていない場合は（ステップＳ９１のＮＯ）、ステップＳ９６まで進む。
【０１３１】
ステップＳ９２では、燃料供給ライン２６に介装した燃料バルブ２７を開き、燃料を追い焚きバーナ２５に供給し、追い焚きバーナ２５の点火栓２５Ｐで着火させた後、ステップＳ９３に進む。
【０１３２】
次のステップＳ９３では、コントロールユニット８は、所定時間が経過するまで監視しており、所定時間が経過したら、ステップＳ９４に進む。ステップＳ９４では、コントロールユニット８は、排熱回収量が熱需要を上回ってきたか否かを判断する。
排熱回収量が熱需要を上回ってきたら（ステップＳ９４のＹＥＳ）、ステップＳ９５に進み、未だ、上回っていなければ（ステップＳ９４のＮＯ）、ステップＳ９４のループを繰り返す。
【０１３３】
ステップＳ９５では、追い焚きバーナを消し、供給していた燃料もカットした後、次のステップＳ９６に進む。
ステップＳ９６では、コントロールユニット８は制御を終了するか否かを判断しており、終了するのであれば（ステップＳ９６のＹＥＳ）、そのまま制御は終了する。一方、未だ終了しないのであれば（ステップＳ９６のＮＯ）、ステップＳ９１に戻り、再びステップＳ９１以降を繰り返す。
【０１３４】
次に、図１６を参照して第１２実施形態を説明する。
図１６の第１２実施形態は、第４実施形態、第１０実施形態及び第１１実施形態の一つ以上を含むコジェネレーションシステムにおいて、熱需要比率が高まった際に、はじめは燃料電池側では、第４実施形態、第１０実施形態及び第１１実施形態以外の一つ以上の制御方法を用いて熱供給割合を増大させ、それでも熱需要を補いきれない場合に、第４実施形態、第１０実施形態及び第１１実施形態以外の一つ以上のシステム構成及び制御方法を利用することで、不足分の熱需要を賄う実施形態である。
尚、第４実施形態は発電出力を一部消費するタイプであり、第１０、第１１実施形態は外部からエネルギー（燃料）を供給するタイプである。
以下、図１６に基づいて第１２実施形態の制御方法を説明する。
【０１３５】
先ず、ステップＳ１０１において、コントロールユニット８は熱需要情報の入力信号ラインＬｉ３及び電力需要情報の入力信号ラインＬｉ４からの情報に基づいて熱需要及び電力需要を計測する。
【０１３６】
次のステップＳ１０２では、コントロールユニット８は熱需要比率が高まっているか否かを判断して、熱需要比率が高まっていれば（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、ステップＳ１０３に進み、熱需要比率が高まっていなければ（ステップＳ１０２のＮＯ）、ステップＳ１０７に進む。
【０１３７】
ステップＳ１０３では、第２、第３、第５〜第９実施形態の制御を実施して、排熱回収量を増加させ、次のステップＳ１０４に進み、所定時間が経過するまで監視しており、所定時間が経過したなら（ステップＳ１０４のＹＥＳ）、ステップＳ１０５に進む。
【０１３８】
ステップＳ１０５では、コントロールユニット８は回収された熱量が需要を下回ったままか否かを判断して、未だ回収された熱量が需要を下回ったままであれば（ステップＳ１０５のＹＥＳ）、ステップＳ１０６に進み、第４実施形態、第１０実施形態、第１１実施形態の一つ以上の制御を行った後、ステップＳ１０１に戻り、再びステップＳ１０１以降を繰り返す。
【０１３９】
一方、既に熱需要を上回れば（ステップＳ１０５のＮＯ）、ステップＳ１０７に進み、コントロールユニット８で、制御を終了するか否かを判断する。制御を終了するのであれば（ステップＳ１０７のＹＥＳ）、そのまま終了し、未だ終了しないのであれば（ステップＳ１０７のＮＯ）、ステップＳ１０１に戻り、再びステップＳ１０１以降を繰り返す。
【０１４０】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本発明の第１実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第２実施形態の制御方法を示すフローチャート。
【図３】本発明の第３実施形態の制御方法を示すフローチャート。
【図４】本発明の第４実施形態の構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第４実施形態の制御方法を示すフローチャート。
【図６】本発明の第５実施形態の制御方法を示すフローチャート。
【図７】本発明の第６実施形態の制御方法を示すフローチャート。
【図８】本発明の第７実施形態の制御方法を示すフローチャート。
【図９】本発明の第８実施形態の制御方法を示すフローチャート。
【図１０】本発明の第９実施形態の構成を示すブロック図。
【図１１】本発明の第９実施形態の制御方法を示すフローチャート。
【図１２】本発明の第１０実施形態の構成を示すブロック図。
【図１３】本発明の第１０実施形態の制御方法を示すフローチャート。
【図１４】本発明の第１１実施形態の構成を示すブロック図。
【図１５】本発明の第１１実施形態の制御方法を示すフローチャート。
【図１６】本発明の第１２実施形態の制御方法を示すフローチャート。
【図１７】一般的な高温作動方燃料電池コジェネレーションシステムの構成を示したブロック図。
【図１８】一般家庭で利用される燃料電池システムにおける電力及び給湯需要の１日の変化を示したグラフ。
【図１９】病院や老人福祉施設などで利用される燃料電池システムにおける電力及び給湯、蒸気需要の１日の変化を示したグラフ。
【図２０】従来技術であって、高温作動方燃料電池とマイクロガスタービンを組み合わせたハイブリッドシステムの構成を示したブロック図。
【符号の説明】
【０１４２】
１・・・燃料電池
２・・・燃料電池運転状況判定手段／電池監視装置
３・・・電流密度制御手段／パワーコンディショナー
４・・・燃料供給系統
５・・・燃料供給量制御手段／燃料調整バルブ
６・・・酸化剤供給系統
７・・・酸化剤供給量制御手段／酸化剤調整バルブ
８・・・燃料電池制御手段／コントロールユニット
９・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１・・・双方向インバータ
１２・・・電力需要
１５・・・熱交換器
１７・・・排ガス温度センサ
１９・・・電気ヒータ
２１・・・オフガス燃焼部用空気供給ライン
２２・・・酸化剤バルブ／空気調整バルブ
２３・・・オフガス燃焼部用燃料供給ライン
２４・・・燃料バルブ／流量調整弁
２５・・・追い焚きバーナ
Ｌｉ・・・入力信号ライン
Ｌｏ・・・制御信号ライン
Ｌｅ・・・出力電力ライン
【図１】
2006073316.tif 000003
【図２】
2006073316.tif 000004
【図３】
2006073316.tif 000005
【図４】
2006073316.tif 000006
【図５】
2006073316.tif 000007
【図６】
2006073316.tif 000008
【図７】
2006073316.tif 000009
【図８】
2006073316.tif 000010
【図９】
2006073316.tif 000011
【図１０】
2006073316.tif 000012
【図１１】
2006073316.tif 000013
【図１２】
2006073316.tif 000014
【図１３】
2006073316.tif 000015
【図１４】
2006073316.tif 000016
【図１５】
2006073316.tif 000017
【図１６】
2006073316.tif 000018
【図１７】
2006073316.tif 000019
【図１８】
2006073316.tif 000020
【図１９】
2006073316.tif 000021
【図２０】
2006073316.tif 000022