(57)【要約】【課題】  一酸化炭素の発生が抑制されて環境的に問題の無い運転制御が行われる燃料電池発電システムを提供する。【解決手段】  燃料電池１の電気負荷に応じて原燃料の供給量を増減制御する原燃料供給手段１２を制御し、且つ、原燃料の供給量に応じて求められる原燃料対応目標量の燃焼用空気を燃焼器５に供給するように制御する燃焼用空気供給手段１５を制御する運転制御手段Ｃとが設けられている燃料電池発電システムであって、運転制御手段Ｃが、原燃料の供給量を減少制御するときには、原燃料の供給量に応じて求められる原燃料対応目標量よりも多い増加供給量の燃焼用空気を燃焼器５に供給するように構成されている。【選択図】        図１
2006032001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードガス及びカソードガスを反応させて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池から排出されるアノード排ガスを燃焼用空気と共に燃焼器で燃焼させて改質触媒を加熱しながら原燃料を改質して、前記アノードガスを生成する改質装置と、
前記燃料電池の電気負荷に応じて前記原燃料の供給量を増減制御する原燃料供給手段を制御し、且つ、前記原燃料の供給量に応じて求められる原燃料対応目標量の燃焼用空気を前記燃焼器に供給するように制御する燃焼用空気供給手段を制御する運転制御手段とが設けられている燃料電池発電システムであって、
前記運転制御手段が、前記原燃料の供給量を減少制御するときには、前記原燃料の供給量に応じて求められる原燃料対応目標量よりも多い増加供給量の燃焼用空気を前記燃焼器に供給するように構成されている燃料電池発電システム。
【請求項２】
前記運転制御手段が、前記原燃料の供給量を減少制御するのに先立って、前記増加供給量の燃焼用空気を前記燃焼器に供給するように構成されている請求項１記載の燃料電池発電システム。
【請求項３】
前記運転制御手段が、前記増加供給量の燃焼用空気の供給を開始したのち、前記アノード排ガスの排出量が前記原燃料の供給量に応じた基準量よりも多い期間が経過すると、前記原燃料の供給量に応じて求められる原燃料対応目標量の燃焼用空気を前記燃焼器に供給するように構成されている請求項１又は２記載の燃料電池発電システム。
【請求項４】
アノードガス及びカソードガスを反応させて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池から排出されるアノード排ガスを燃焼用空気と共に燃焼器で燃焼させて改質触媒を加熱しながら原燃料を改質して、前記アノードガスを生成する改質装置と、
前記燃料電池の電気負荷に応じて前記原燃料の供給量を増減制御する原燃料供給手段を制御し、且つ、前記原燃料の供給量に応じて求められる原燃料対応目標量の燃焼用空気を前記燃焼器に供給するように制御する燃焼用空気供給手段を制御する運転制御手段とが設けられている燃料電池発電システムであって、
前記運転制御手段が、
前記原燃料の供給量を減少制御するときには、前記原燃料の供給量に基づいて導出される前記燃料電池への前記アノードガスの供給量、及び、前記燃料電池で行われる発電反応による前記アノードガスの消費量に基づいて前記アノード排ガスの排出量を導出し、導出された前記アノード排ガスの排出量に応じて求められる排ガス対応目標量の燃焼用空気を前記燃焼器に供給するように構成されている燃料電池発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アノードガス及びカソードガスを反応させて発電を行う燃料電池と、燃料電池から排出されるアノード排ガスを燃焼用空気と共に燃焼器で燃焼させて改質触媒を加熱しながら原燃料を改質して、アノードガスを生成する改質装置と、燃料電池の電気負荷に応じて原燃料の供給量を増減制御する原燃料供給手段を制御し、且つ、原燃料の供給量に応じて求められる原燃料対応目標量の燃焼用空気を燃焼器に供給するように制御する燃焼用空気供給手段を制御する運転制御手段とが設けられている燃料電池発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池に供給されるアノードガスを改質装置において生成するとき、メタンなどの原燃料と水蒸気とが供給される改質触媒の温度を改質反応に適した温度に調節するために、改質触媒を燃焼器によって加熱することが行われている。燃焼器では、燃料電池から排出される未反応のアノードガスであるアノード排ガスが燃焼用空気と共に燃焼されるように構成され、或いは、アノード排ガスが不足するときには原燃料が供給されて燃焼されるように構成されている。この燃焼器において、不完全燃焼による一酸化炭素の発生を抑制するためには、燃焼器に供給されるアノード排ガス、或いは、アノード排ガス及び原燃料の供給量に対する燃焼用空気の供給量を適切に制御する必要がある。従って、従来の燃料電池発電システムでは、アノード排ガスの発生量が原燃料の供給量に基づいて推測されることに基づいて、原燃料の供給量に応じて求められる目標量の燃焼用空気を燃焼器に供給するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１６５４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の燃料電池発電システムでは、原燃料の供給量に応じて求められる目標量の燃焼用空気を燃焼器に供給するようにしているため、燃料電池の電気負荷を変化させる制御をしたときには、その電気負荷を変化させる制御と同時に原燃料の供給量及び燃焼用空気量を変化させる制御を行っている。しかし、燃料電池の電気負荷を減少制御するのと同時に原燃料の供給量を減少制御したとしても、その時点では、減少制御前の供給量の原燃料で生成されて燃料電池に供給されているアノードガスの内の未反応分が増大するため、燃焼器に供給されるアノード排ガスの供給量が増大している。そのため、原燃料の供給量の減少制御に合わせて燃焼用空気の供給量も減少制御すると、燃焼用空気の供給量がアノード排ガスの供給量に対して過少となって、不完全燃焼による一酸化炭素が発生するという問題が生じてしまう。従って、燃焼器から排出される燃焼排ガスには一酸化炭素が含まれることとなるため、環境的に大きな問題となる。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、一酸化炭素の発生が抑制されて環境的に問題の無い運転制御が行われる燃料電池発電システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池発電システムの第１特徴構成は、アノードガス及びカソードガスを反応させて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池から排出されるアノード排ガスを燃焼用空気と共に燃焼器で燃焼させて改質触媒を加熱しながら原燃料を改質して、前記アノードガスを生成する改質装置と、前記燃料電池の電気負荷に応じて前記原燃料の供給量を増減制御する原燃料供給手段を制御し、且つ、前記原燃料の供給量に応じて求められる原燃料対応目標量の燃焼用空気を前記燃焼器に供給するように制御する燃焼用空気供給手段を制御する運転制御手段とが設けられている燃料電池発電システムであって、前記運転制御手段が、前記原燃料の供給量を減少制御するときには、前記原燃料の供給量に応じて求められる原燃料対応目標量よりも多い増加供給量の燃焼用空気を前記燃焼器に供給するように構成されている点にある。
【０００７】
上記第１特徴構成によれば、燃料電池の電気負荷を減少制御するとき、原燃料供給手段が原燃料の供給量を減少制御し、燃焼用空気供給手段が原燃料の供給量に応じて求められる原燃料対応目標量よりも多い増加供給量の燃焼用空気を燃焼器に供給するように、運転制御手段が上記原燃料供給手段及び上記燃焼用空気供給手段を制御するようになる。
即ち、燃料電池の電気負荷の減少制御に応じて原燃料の供給量を減少制御するときには、燃料電池の電気負荷を減少制御する時点で燃料電池に供給されているアノードガスの内の未反応分が増大して燃焼器に供給されるアノード排ガスの供給量が増大することを考慮して、燃焼器への燃焼用空気の供給量が原燃料の供給量に応じて求められる原燃料対応目標量よりも多い増加供給量へ増大されることになる。その結果、燃焼器に供給されるアノード排ガスを完全燃焼させることができる量の燃焼用空気が燃焼器に供給されることとなるので、燃焼器における不完全燃焼を抑制して、一酸化炭素の発生を抑制することが可能となる。
従って、一酸化炭素の発生が抑制されて環境的に問題の無い運転制御が行われる燃料電池発電システムが提供されることになる。
【０００８】
本発明に係る燃料電池発電システムの第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記運転制御手段が、前記原燃料の供給量を減少制御するのに先立って、前記増加供給量の燃焼用空気を前記燃焼器に供給するように構成されている点にある。
【０００９】
上記第２特徴構成によれば、燃焼用空気供給手段が、燃料電池の電気負荷を減少制御するのと同時に原燃料の供給量を減少制御するのに先立って、つまり、燃料電池において未反応のアノードガスが増大することにより、燃料電池から燃焼器に供給されるアノード排ガスが増加するのに先立って、原燃料の供給量に応じて求められる原燃料対応目標量よりも多い増加供給量の燃焼用空気を燃焼器に供給するようになるので、増加したアノード排ガスが燃焼器に流入するのに先立って、そのアノード排ガスを完全燃焼させることができる量の燃焼用空気が燃焼器に確実に供給されている状態を作り出すことが可能となる。その結果、燃焼器におけるアノード排ガスの不完全燃焼を確実に抑制して、一酸化炭素の発生を抑制することが可能となる。
【００１０】
本発明に係る燃料電池発電システムの第３特徴構成は、上記第１又は第２特徴構成に加えて、前記運転制御手段が、前記増加供給量の燃焼用空気の供給を開始したのち、前記アノード排ガスの排出量が前記原燃料の供給量に応じた基準量よりも多い期間が経過すると、前記原燃料の供給量に応じて求められる原燃料対応目標量の燃焼用空気を前記燃焼器に供給するように構成されている点にある。
【００１１】
上記第３特徴構成によれば、燃焼用空気供給手段が、増加供給量の燃焼用空気の供給を開始したのち、アノード排ガスの排出量が原燃料の供給量に応じた基準量よりも多い期間が経過すると、原燃料の供給量に応じて求められる原燃料対応目標量の燃焼用空気を燃焼器に供給するようして、燃焼器へのアノード排ガスの供給量に対して過剰な量の燃焼用空気が燃焼器に供給され続けることをなくしている。その結果、アノード排ガスの燃焼に関与しない余分な燃焼用空気によって燃焼器内の熱が奪われて改質触媒の温度維持の妨げとなることを防止できるので、改質触媒の温度維持が出来なかった場合に生じる原燃料の改質効率の低下や、それに伴う燃料電池の運転効率の低下といった問題を回避することが可能となる。
【００１２】
上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池発電システムの第４特徴構成は、アノードガス及びカソードガスを反応させて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池から排出されるアノード排ガスを燃焼用空気と共に燃焼器で燃焼させて改質触媒を加熱しながら原燃料を改質して、前記アノードガスを生成する改質装置と、前記燃料電池の電気負荷に応じて前記原燃料の供給量を増減制御する原燃料供給手段を制御し、且つ、前記原燃料の供給量に応じて求められる原燃料対応目標量の燃焼用空気を前記燃焼器に供給するように制御する燃焼用空気供給手段を制御する運転制御手段とが設けられている燃料電池発電システムであって、前記運転制御手段が、前記原燃料の供給量を減少制御するときには、前記原燃料の供給量に基づいて導出される前記燃料電池への前記アノードガスの供給量、及び、前記燃料電池で行われる発電反応による前記アノードガスの消費量に基づいて前記アノード排ガスの排出量を導出し、導出された前記アノード排ガスの排出量に応じて求められる排ガス対応目標量の燃焼用空気を前記燃焼器に供給するように構成されている点にある。
【００１３】
上記第４特徴構成によれば、運転制御手段が、燃料電池の電気負荷を減少制御するのに応じて原燃料の供給量を減少させるとき、原燃料の供給量に基づいて燃料電池へのアノードガスの供給量、及び、燃料電池で行われる発電反応によるアノードガスの消費量に基づいてアノード排ガスの排出量を導出し、導出されたアノード排ガスの排出量に応じて求められる排ガス対応目標量の燃焼用空気を燃焼器に供給するように上記原燃料供給手段及び上記燃焼用空気供給手段を制御するようになる。
即ち、燃料電池の電気負荷の減少に応じて原燃料の供給量を減少させるときには、燃料電池の電気負荷を減少制御する時点で燃料電池に供給されているアノードガスの内の未反応分が増大して燃焼器に供給されるアノード排ガスの供給量が増大することを考慮して、導出されたアノード排ガスの排出量、つまり、燃焼器へのアノード排ガスの供給量に応じて求められる、アノード排ガスが完全燃焼されるような排ガス対応目標量の燃焼用空気が燃焼器へ供給されることになる。その結果、燃焼器に供給されるアノード排ガスは上記排ガス対応目標量の燃焼用空気と共に完全燃焼されることとなるので、燃焼器における不完全燃焼を抑制して、一酸化炭素の発生を抑制することが可能となる。
従って、一酸化炭素の発生が抑制されて環境的に問題の無い運転制御が行われる燃料電池発電システムが提供されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して第１実施形態の燃料電池発電システムについて説明する。
図１に示すのは、アノードガス生成装置Ｒで生成された水素を主成分とするアノードガスが燃料電池１に供給され、アノードガスとカソードガスとを反応させて発電された電力を燃料電池用電力供給ラインＬ２及びインバータ８を介して、電気負荷装置９が接続されている電力供給ラインＬへ供給するように構成されている燃料電池発電システムのブロック図の例である。図１では省略しているが、燃料電池１に供給されるカソードガスには空気が用いられる。
【００１５】
この燃料電池発電システムでは、電気負荷装置９は、商用系統１１及び燃料電池１の両方から電力の供給を受けることができるように構成されている。そして、燃料電池発電システムの運転制御手段としての制御部Ｃは、商用系統用電力供給ラインＬ１に設けられた商用系統用電力計測部Ｐ１と、燃料電池用電力供給ラインＬ２に設けられた燃料電池用電力計測部Ｐ２とを用いて夫々の電力を監視し、及び、余剰電力回収装置１０における回収電力を監視して、燃料電池用電力供給ラインＬ２から商用系統１１への電力の逆潮流が発生しないように、燃料電池１で発電されたものの電気負荷装置９で消費されない余剰電力を余剰電力回収装置１０で回収させている。この余剰電力回収装置１０は、制御部Ｃの制御によって消費電力が可変の電気ヒータなどの負荷装置と、その電気ヒータなどによって加熱される湯水を循環させながら貯湯タンク（図示せず）などに貯湯するような蓄熱装置とを組み合わせて構成することができる。
【００１６】
アノードガス生成装置Ｒには、都市ガス（１３Ａ）などの炭化水素系の原燃料に含まれる硫黄化合物を除去する脱硫器２と、供給される原料水を加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成器３と、脱硫済の原燃料と水蒸気とを改質触媒（図示せず）を用いて改質して、水素を主成分とする改質ガスを生成する改質装置４と、改質装置４にて生成された改質ガス中に含まれる一酸化炭素を二酸化炭素に変成処理する一酸化炭素変成器６と、変成済の改質ガス中に微量に含まれる一酸化炭素を選択的に酸化させる一酸化炭素選択酸化器７とが設けられている。
そして、アノードガス生成装置Ｒにおいて行われるアノードガスの生成処理制御、上述したインバータ８の制御及び余剰電力回収装置１０の制御は制御部Ｃによって行われる。
【００１７】
具体的には、原燃料は原燃料供給路１９に設けられた、原燃料の供給を断続する原燃料用開閉弁１１及び原燃料の供給量を調節する原燃料用調節弁１２を通って脱硫器２に供給される。そして、改質装置４には、脱硫器２にて脱硫された脱硫済の原燃料が脱硫済原燃料ガス供給路２０を通って供給され、及び、水蒸気生成器３によって生成された水蒸気が水蒸気量を調節する水蒸気用調節弁１３が設けられた水蒸気供給路２１を通って供給される。改質装置４には、改質触媒の温度を改質反応に好ましい温度に加熱する燃焼器５が設けられており、温度センサＴを用いて温度管理された状態で改質反応が進行される。この燃焼器５には、アノードガス生成装置Ｒで生成されて燃料電池１に供給された水素を主成分とするアノードガスの内の未反応のガスであるアノード排ガスが、アノード排ガス供給路２５に設けられた、燃焼器５へのアノード排ガスの供給を断続するアノード排ガス用開閉弁１７を通って供給され、且つ、ブロア１５によって流量が調節された空気が燃焼用空気供給路２６に設けられた、燃焼器５への空気の供給を断続する空気用開閉弁１６を通って供給されて燃焼されている。そして、燃焼器５の燃焼排ガスが燃焼排ガス路２８から排出される。また、改質装置４の改質触媒の温度を維持するために、燃焼器５にとっての燃焼用燃料がアノード排ガスだけでは不足するときには、燃焼用原燃料供給路２７に設けられた原燃料用調節弁１８を通って原燃料が供給される。
【００１８】
以上のように構成される燃料電池発電システムの運転制御を実施する制御部Ｃは、アノードガス生成装置Ｒにおいて、燃料電池１での発電のために必要とされる量のアノードガスを生成するために、燃料電池１の電気負荷に応じて原燃料の供給量を増減制御する原燃料供給手段としての原燃料用調節弁１２を制御している。更に制御部Ｃは、脱硫済の原燃料と水蒸気とが供給される改質触媒の温度を改質反応に適した温度に調節するために、燃料電池から排出される未反応のアノードガスであるアノード排ガスと燃焼用空気とを燃焼器５において燃焼させるとき、不完全燃焼による一酸化炭素の発生を抑制するために、燃焼器５に供給されるアノード排ガスの供給量と一定の関係を有する原燃料の供給量に応じて求められる原燃料対応目標量の燃焼用空気を燃焼器５に供給するように制御する燃焼用空気供給手段としてのブロア１５を制御している。
この制御において、上記原燃料対応目標量は、原燃料用調節弁１２で供給量が調節された原燃料が、脱硫器２、改質装置４、一酸化炭素変成器６及び一酸化炭素選択酸化器７を経てアノードガスとして燃料電池１に供給され、燃料電池１において発電反応に使用されなかったアノード排ガスとして燃焼器５に供給される量のアノード排ガスを完全燃焼させることができる燃焼用空気の供給量に相当し、アノードガス生成装置Ｒの内部構造及び行われる反応状態や、燃料電池１の内部構造及び行われる反応状態や、これらのガスの流速に基づいて導出可能である。
【００１９】
また、制御部Ｃが、燃料電池１の電気負荷を減少制御するのと同時に原燃料の供給量を減少制御するときには、その時点において、減少制御前の供給量の原燃料で生成されて燃料電池に供給されているアノードガスの内の未反応分が増大し、燃焼器５に供給されるアノード排ガスの供給量が増大するため、原燃料の供給量の減少制御に合わせて燃焼用空気の供給量も減少制御すると、燃焼用空気の供給量が過少となって不完全燃焼による一酸化炭素が発生してしまうという問題を回避するために、原燃料の供給量に応じて求められる上記原燃料対応目標量よりも多い増加供給量の燃焼用空気を燃焼器５に供給するようにブロア１５を制御するように構成されている。
【００２０】
図２に示すのは、原燃料の供給量の減少制御時における燃料電池１の電気出力と、燃焼器５へのアノード排ガスの供給量及び燃焼用空気の供給量の増減を模式的にグラフ化した図である。また、燃焼器５から排出される燃焼排ガスに含まれる一酸化炭素の濃度の推移についても表示している。
制御部Ｃは、電気負荷装置９の電気負荷が燃料電池１の出力電力よりも小さい状態にあり、燃料電池１の出力を減少させるべきであることを、商用系統用電力計測部Ｐ１、燃料電池用電力計測部Ｐ２及び余剰電力回収装置１０での回収電力などの監視結果に基づいて判定すると、インバータ８を制御して、燃料電池用電力供給ラインＬ２に供給される電力を減少させる制御を行う。燃料電池１では、このインバータ８の制御に連動してアノードガスとカソードガスとの発電反応が必要量だけに限定され、アノードガスが余る（つまり、未反応のアノードガスであるアノード排ガスが増加する）ことになるので、制御部Ｃは、原燃料の供給量が減少するように原燃料用調節弁１２を制御してアノードガス生成装置Ｒで生成されるアノードガスの量を減少させる。
図２に示すグラフでは、制御部Ｃが、定格出力の約９７％の発電を行っていた燃料電池１を定格出力の７５％で発電運転させるように時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間にインバータ８を制御した状態を示している。
【００２１】
また制御部Ｃは、上述したように燃焼器５において燃焼用空気の供給量が過少となって不完全燃焼による一酸化炭素が発生してしまうという問題を回避するために、時刻ｔ２からインバータ８を制御して燃料電池１の電気負荷（つまり、発電の出力）を減少させるのに先立って、時刻ｔ１から燃焼器５への燃焼用空気の供給量を増加させるようにブロア１５を制御する。この制御において、制御部Ｃは、燃焼用空気の供給量をどれだけ増加させるのか、つまり、原燃料の供給量に応じて求められる上記原燃料対応目標量よりも多い増加供給量の具体的な値については、減少制御前の原燃料供給量と減少制御後の原燃料供給量との関係や、アノードガス生成装置Ｒの内部構造及び行われる反応状態や、燃料電池１の内部構造及び行われる反応状態に基づいて予め設定されて記憶されている値を使用する。
【００２２】
以上の結果、燃料電池１の電気負荷を減少制御するのと同時に原燃料の供給量を減少制御するときに、燃焼器５においてアノード排ガスが完全燃焼されることで、燃焼排ガス中には一酸化炭素の存在が確認されなくなっている。
【００２３】
更に制御部Ｃは、燃料電池１からのアノード排ガスの排出量が原燃料の供給量に応じた基準量よりも多い期間が経過すると、つまり、燃料電池１において未反応となるアノードガスの量が基準量となると、時刻ｔ３において原燃料の供給量に応じて求められる原燃料対応目標量の燃焼用空気を燃焼器５に供給するようにブロア１５を制御する。
この制御において、上述の燃料電池１からのアノード排ガスの排出量が原燃料の供給量に応じた基準量よりも多い期間は、原燃料が、原燃料用調節弁１２で供給量の調節がおこなわれてから脱硫器２、改質装置４、一酸化炭素変成器６及び一酸化炭素選択酸化器７を経てアノードガスとして燃料電池１に供給され、燃料電池１において発電反応に使用されなかったアノード排ガスとして燃焼器５に供給されるまでに要する期間に相当し、アノードガス生成装置Ｒの内部構造及び行われる反応状態や、燃料電池１の内部構造及び行われる反応状態や、これらのガスの流速に基づいて導出可能である。
以上の結果、アノード排ガスの燃焼に関与しない余分な燃焼用空気によって燃焼器５内の熱が奪われて改質触媒の温度維持の妨げとなることを防止できるので、改質触媒の温度維持が出来なかった場合に生じる原燃料の改質効率の低下や、それに伴う燃料電池の運転効率の低下といった問題を回避することが可能となる。
【００２４】
以下に、図３を参照して第１実施形態の燃料電池発電システムの比較例について説明する。
この比較例は従来の燃料電池発電システムと同様に、図３に示すように制御部Ｃが、燃料電池１の電気負荷を減少制御するのと同時に原燃料の供給量を減少制御するとき、同時期に燃焼用空気の供給量を減少制御している。その結果、燃料電池１の電気負荷を減少制御するのに応じて原燃料の供給量を減少制御する時点では、減少制御前の原燃料の供給量で生成されて燃料電池に供給されているアノードガスの内の未反応分が増大し、燃焼器に供給されるアノード排ガスの供給量が増大するため、減少制御された燃焼用空気の供給量が過少となって、燃焼器５からの燃焼排ガス中には不完全燃焼によって発生した一酸化炭素が図３に示すように現れている。
【００２５】
＜第２実施形態＞
第２実施形態の燃料電池発電システムは、制御部Ｃが、燃料電池１の電気負荷を減少制御するのと同時に原燃料の供給量を減少制御するときに、燃料電池１から排出されて燃焼器５に供給されるアノード排ガス（燃料電池１における未反応のアノードガス）の供給量を導出し、導出したアノード排ガスの供給量に応じた量の燃焼用空気を燃焼器５に供給するように構成されている点で第１実施形態で説明した燃料電池発電システムと異なっている。以下に第２実施形態の燃料電池発電システムについて説明するが、第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００２６】
図４に示すフローチャートは燃料電池１の電気負荷を減少させる制御から燃焼用空気の供給制御に至る制御部Ｃの制御を示すものである。
制御部Ｃは、電気負荷装置９の電気負荷が燃料電池１の出力電力よりも小さい状態にあり、燃料電池１の出力を減少させるべきであることを、商用系統用電力計測部Ｐ１、燃料電池用電力計測部Ｐ２及び余剰電力回収装置１０での回収電力などの監視結果に基づいて判定すると、インバータ８を制御して、燃料電池用電力供給ラインＬ２に供給される電力を減少させる制御を行う。そしてステップ１０２において制御部Ｃは、燃料電池１での発電反応に必要なだけの量のアノードガスを燃料電池１に供給するために、アノードガス生成装置Ｒへの原燃料の供給量が減少するように原燃料用調節弁１２を制御する。
【００２７】
次に、ステップ１０４において制御部Ｃは、アノードガス生成装置Ｒへの原燃料の供給量や、温度センサＴによって監視されている改質触媒の温度などの改質反応の変動要因に基づいて、アノードガス生成装置Ｒから燃料電池１へ供給されるアノードガスの供給量を導出する。また制御部は、インバータ８を制御して、燃料電池用電力供給ラインＬ２に供給される電力を減少させる制御を能動的に行っているので、燃料電池１での発電反応のために消費されるアノードガスの消費量についても導出することができる。
【００２８】
そして、ステップ１０６において制御部Ｃは、以上のように導出された燃料電池１へのアノードガスの供給量及びアノードガスの消費量に基づいて、燃料電池１から燃焼器５へのアノード排ガスの排出量を導出し、ステップ１０８において、アノード排ガスの排出量に応じて求められる排ガス対応目標量の燃焼用空気を燃焼器に供給するようにブロア１５を制御する。この制御において、上記排ガス対応目標量は、上述のように導出される量のアノード排ガスを燃焼器５において完全燃焼させることができる燃焼用空気の量に相当し、制御部Ｃは、予め設定されて記憶されている値を使用する。
以上の結果、第１実施形態の場合と同様に、燃料電池１の電気負荷を減少制御するのと同時に原燃料の供給量を減少制御するときに、燃焼器５においてアノード排ガスが完全燃焼されることで、燃焼器５においてアノード排ガスの不完全燃焼が抑制されて、燃焼器５の燃焼排ガスには一酸化炭素が含まれないようにすることが可能となる。
【００２９】
＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、燃焼部５においてアノード排ガスを燃焼用空気と共に燃焼させる場合における燃焼用空気の供給量の制御について説明したが、燃焼部５において原燃料及びアノード排ガスを燃焼用空気と共に燃焼させてもよい。
燃焼部５において原燃料及びアノード排ガスを燃焼用空気と共に燃焼させるとき、制御部Ｃは、上記実施形態と同様にして燃焼器５においてアノード排ガスを完全燃焼させるために必要となる燃焼用空気の量を上記原燃料対応目標量として導出することができる。一方で、制御部Ｃは、燃焼器５への原燃料の供給量を原燃料用調節弁１８を制御して調節しているので、燃焼器５に供給される原燃料を完全燃焼させるために必要となる燃焼用空気の量を導出することができる。従って、燃焼部５において原燃料及びアノード排ガスを燃焼用空気と共に燃焼させる場合であっても、燃焼器５に供給される原燃料及びアノード排ガスを完全燃焼させるために必要となる燃焼用空気の量を導出することができるのである。
また上記実施形態において説明した、燃料電池１の電気負荷を減少制御するのと同時に原燃料の供給量を減少制御するときに、原燃料の供給量に応じて求められる上記原燃料対応目標量よりも多い増加供給量の値、及び、上記排ガス対応目標量の値についても同様に導出することができる。具体的には、燃焼器５に供給される原燃料を完全燃焼させるために必要となる燃焼用空気の量を上述したように別に導出して、燃焼器５に供給されるアノード排ガスを完全燃焼させるために必要となる燃焼用空気の量に加算すればよい。
【００３０】
＜２＞
上記実施形態では、制御部Ｃが、インバータ８を制御して燃料電池１の電気負荷を減少制御するのと同時にアノードガスの生成のための原燃料の供給量を減少制御するように構成されている例について説明したが、燃料電池１の電気負荷を減少制御するタイミングと、アノードガスの生成のための原燃料の供給量を減少制御するタイミングとが同時ではなく時間的に前後してもよい。また、上述したように、原燃料の供給量を減少制御するのに先立って上記増加供給量の燃焼用空気を燃焼器５に供給することが好ましいが、原燃料の供給量を減少制御するタイミングに対して時間的に近いタイミングで上記増加供給量の燃焼用空気を燃焼器５に供給すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】燃料電池発電システムのブロック図
【図２】本実施形態の燃焼用空気の供給量制御を示す図
【図３】比較例の燃焼用空気の供給量制御を示す図
【図４】燃焼用空気の供給量制御のフローチャート
【符号の説明】
【００３２】
１  燃料電池
４  改質装置
５  燃焼器
１２  原燃料用調節弁（原燃料供給手段）
１５  ブロア（燃焼用空気供給手段）
Ｃ  制御部（運転制御手段）
【図１】
2006032001.tif 000003
【図２】
2006032001.tif 000004
【図３】
2006032001.tif 000005
【図４】
2006032001.tif 000006