(57)【要約】【課題】圧力変化に対応可能な発電装置、制御装置及び制御方法を提供する。【解決手段】発電装置１００は、ガスを用いて発電を行う発電部２００と、発電部２００へのガスの供給を停止可能な第１の弁３０１、及び、第１の弁３０１よりも上流側に配置される第２の弁３０２を備える、ガス供給ライン３００と、第１の弁３０１及び第２の弁３０２を閉弁することにより閉塞区間を形成し、閉塞区間が過圧状態である場合に第１の弁３０１を開弁し、閉塞区間が負圧状態である場合に第２の弁３０２を開弁する、制御部４１０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを用いて発電を行う発電部と、
前記発電部への前記ガスの供給を停止可能な第１の弁、及び、前記第１の弁よりも上流側に配置される第２の弁を備える、ガス供給ラインと、
前記第１の弁及び前記第２の弁を閉弁することにより閉塞区間を形成し、前記閉塞区間が過圧状態である場合に前記第１の弁を開弁し、前記閉塞区間が負圧状態である場合に前記第２の弁を開弁する、制御部と、
を備える、発電装置。
【請求項２】
前記ガス供給ラインと前記発電部との間に改質器をさらに備え、
前記制御部は、前記閉塞区間が過圧状態であり、且つ、前記改質器の出口温度が所定の温度閾値以下である場合に、前記第１の弁を開弁する、請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記閉塞区間の温度に基づいて、前記閉塞区間の過圧状態及び負圧状態を判断する、請求項１に記載の発電装置。
【請求項４】
前記ガス供給ラインは、前記第１の弁と前記第２の弁との間に、脱硫器をさらに備える、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発電装置。
【請求項５】
前記ガス供給ラインは、前記第１の弁と前記脱硫器との間に、ゼロガバナをさらに備え、
前記制御部は、前記第１の弁の開弁時間が前記第２の弁の開弁時間よりも、長くなるように、開弁の制御を行う、請求項４に記載の発電装置。
【請求項６】
ガスを用いて発電を行う発電部と、前記発電部への前記ガスの供給を停止可能な第１の弁、及び、前記第１の弁よりも上流側に配置される第２の弁を備える、ガス供給ラインと、を備える発電装置を制御可能な制御装置であって、
前記第１の弁及び前記第２の弁を閉弁することにより閉塞区間を形成し、前記閉塞区間が過圧状態である場合に前記第１の弁を開弁し、前記閉塞区間が負圧状態である場合に前記第２の弁を開弁する制御部を備える、制御装置。
【請求項７】
ガスを用いて発電を行う発電部と、前記発電部への前記ガスの供給を停止可能な第１の弁、及び、前記第１の弁よりも上流側に配置される第２の弁を備える、ガス供給ラインと、を備える発電装置の、コンピュータによる制御方法であって、
前記第１の弁及び前記第２の弁を閉弁することにより閉塞区間を形成するステップと、
前記閉塞区間が過圧状態である場合に前記第１の弁を開弁するステップと、
前記閉塞区間が負圧状態である場合に前記第２の弁を開弁するステップと、
を含む、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置、制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電装置として燃料電池装置が知られている。例えば特許文献１には、電磁弁を備える燃料電池装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１５３２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池装置において、発電を停止する際に電磁弁が閉じられ、閉塞区間が形成されるものが存在する。閉塞区間では、内部の気体が膨張又は収縮する等により、圧力が変化し、過圧状態又は負圧状態が発生する場合がある。
【０００５】
かかる事情に鑑みてなされた本発明の１つの目的は、圧力変化に対応可能な発電装置、制御装置及び制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態に係る発電装置は、発電部と、ガス供給ラインと、制御部とを備える。前記発電部は、ガスを用いて発電を行う。前記ガス供給ラインは、前記発電部への前記ガスの供給を停止可能な第１の弁、及び、前記第１の弁よりも上流側に配置される第２の弁を備える。前記制御部は、前記第１の弁及び前記第２の弁を閉弁することにより閉塞区間を形成し、前記閉塞区間が過圧状態である場合に前記第１の弁を開弁し、前記閉塞区間が負圧状態である場合に前記第２の弁を開弁する。
【０００７】
一実施形態に係る制御装置は、ガスを用いて発電を行う発電部と、前記発電部への前記ガスの供給を停止可能な第１の弁、及び、前記第１の弁よりも上流側に配置される第２の弁を備える、ガス供給ラインと、を備える発電装置を制御可能な制御装置である。前記発電装置は、前記第１の弁及び前記第２の弁を閉弁することにより閉塞区間を形成し、前記閉塞区間が過圧状態である場合に前記第１の弁を開弁し、前記閉塞区間が負圧状態である場合に前記第２の弁を開弁する制御部を備える。
【０００８】
一実施形態に係る制御方法は、コンピュータによる、発電装置の制御方法である。前記発電装置は、ガスを用いて発電を行う発電部と、前記発電部への前記ガスの供給を停止可能な第１の弁、及び、前記第１の弁よりも上流側に配置される第２の弁を備える、ガス供給ラインと、を備える。前記制御方法は、前記第１の弁及び前記第２の弁を閉弁することにより閉塞区間を形成するステップと、前記閉塞区間が過圧状態である場合に前記第１の弁を開弁するステップと、前記閉塞区間が負圧状態である場合に前記第２の弁を開弁するステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態に係る発電装置、制御装置及び制御方法によれば、圧力変化に対応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る発電装置の概略を示す機能ブロック図である。
【図２】図１の制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】第２実施形態に係る発電装置の制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】第３実施形態に係る発電装置の制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】第４実施形態に係る発電装置の制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】一変形例に係る発電装置及び制御装置の概略を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る発電装置１００の概略を示す機能ブロック図である。図１において、ブロック間を接続する実線は、ガス等の気体が流れる経路を示す。図１において、ブロック間を接続する破線は、制御信号又は通信される情報の経路を示す。
【００１３】
発電装置１００は、図１に示すように、モジュール２００と、ガス供給ライン３００と、制御装置４００と、第１の温度センサ５００と、第２の温度センサ６００とを備える。
【００１４】
モジュール２００は、改質器２０１ａ及び２０１ｂ（以下、これらをまとめて「改質器２０１」とも称する）と、セルスタック２０２ａ及び２０２ｂ（以下、これらをまとめて「セルスタック２０２」とも称する）とを備える。モジュール２００中の改質器２０１には、ガス供給ライン３００からガス（例えば原燃料ガス）が供給される。モジュール２００には、図示しない空気供給ラインから空気が供給される。モジュール２００が備えるセルスタック２０２は、ガスを用いて発電を行う発電部として機能する。すなわち、モジュール２００において、セルスタック２０２は、供給されたガス及び空気等を用いて発電を行い、直流電力を出力する。モジュール２００は、例えば固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Polymer Electrolyte Fuel Cell）又は固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Solid Oxide Fuel Cell）等のような各種の燃料電池等で構成することができる。なお、固体高分子形燃料電池の場合は、モジュール２００は、改質器を備える容器と、スタックを備える容器とを備えていてもよい。
【００１５】
ガス供給ライン３００は、モジュール２００中の改質器２０１にガスを供給する。つまり、ガス供給ライン３００は、改質前のガスを供給するためのラインであってもよい。ガス供給ライン３００は、ガス配管からガスの供給を受け、脱硫等の処理を行う。ガスは、例えば、都市ガス等のメタンを含む気体であってよい。以下、発電装置１００において、ガスの流れに沿って、ガス配管側を「上流側」、モジュール２００側を「下流側」とも称する。
【００１６】
ガス供給ライン３００は、第１の弁３０１と、第２の弁３０２とを備える。第１の弁３０１及び第２の弁３０２は、それぞれ複数の弁により構成されていてもよい。本実施形態では、第１の弁３０１は、第１のガスライン電磁弁３０１ａ及び第２のガスライン電磁弁３０１ｂという２つの電磁弁により構成される。本実施形態では、第２の弁３０２は、第１のガス電磁弁３０２ａ及び第２のガス電磁弁３０２ｂという２つの電磁弁により構成される。ただし、第１の弁３０１及び第２の弁３０２を構成する弁の数は、これに限られず、発電装置１００の設計等に応じて適宜の数であってよい。また、第１の弁３０１及び第２の弁３０２は、必ずしも電磁弁により構成されていなくてもよい。第１の弁３０１及び第２の弁３０２は、例えば電動弁等の他の弁により構成されていてもよい。
【００１７】
第１の弁３０１は、閉弁状態において、ガス供給ライン３００から改質器２０１へのガスの供給を停止可能である。図１の場合、第１の弁３０１が閉弁状態において、改質器２０１にガスが供給されなくなるため、結果として燃料ガスがセルスタック２０２に対して供給されない。第１の弁３０１が開弁状態である場合、ガス供給ライン３００から改質器２０１にガスが供給される。
【００１８】
第２の弁３０２は、ガス供給ライン３００において、第１の弁３０１よりも上流側に配置される。第２の弁３０２は、閉弁状態において、ガス配管からガス供給ライン３００へのガスの供給を停止可能である。第２の弁３０２が開弁状態である場合、ガス配管からガス供給ライン３００にガスが供給される。
【００１９】
ガス供給ライン３００は、さらに、圧力スイッチ３０３と、脱硫器３０４と、ゼロガバナ３０５とを備えてよい。本実施形態において、圧力スイッチ３０３と、第１のガス電磁弁３０２ａと、第２のガス電磁弁３０２ｂと、脱硫器３０４と、ゼロガバナ３０５とは、この順で上流側から下流側に直列に接続される。
【００２０】
ガス供給ライン３００は、さらに、第１のガス流量計３０６ａと、第１のキャピラリ３０７ａと、第１のバッファ３０８ａと、第１のガスポンプ３０９ａとを備える。第１のガス流量計３０６ａと、第１のキャピラリ３０７ａと、第１のバッファ３０８ａと、第１のガスポンプ３０９ａと、第１のガスライン電磁弁３０１ａとは、この順で上流側から下流側に直列に接続される。本明細書において、直列に接続された第１のガス流量計３０６ａ、第１のキャピラリ３０７ａ、第１のバッファ３０８ａ、第１のガスポンプ３０９ａ及び第１のガスライン電磁弁３０１ａを、以下、「第１の供給ライン３２０ａ」とも称する。
【００２１】
ガス供給ライン３００は、さらに、第２のガス流量計３０６ｂと、第２のキャピラリ３０７ｂと、第２のバッファ３０８ｂと、第２のガスポンプ３０９ｂとを備える。第２のガス流量計３０６ｂと、第２のキャピラリ３０７ｂと、第２のバッファ３０８ｂと、第２のガスポンプ３０９ｂと、第２のガスライン電磁弁３０１ｂとは、この順で上流側から下流側に直列に接続される。本明細書において、直列に接続された第２のガス流量計３０６ｂ、第２のキャピラリ３０７ｂ、第２のバッファ３０８ｂ、第２のガスポンプ３０９ｂ及び第２のガスライン電磁弁３０１ｂを、以下、「第２の供給ライン３２０ｂ」とも称する。
【００２２】
第１の供給ライン３２０ａと第２の供給ライン３２０ｂとは、ゼロガバナ３０５の下流側で、並列に接続される。すなわち、ガス供給ライン３００の流路は、ゼロガバナ３０５の下流側において、第１の供給ライン３２０ａ及び第２の供給ライン３２０ｂに分岐する。ガス供給ライン３００は、分岐した２つの供給ライン（第１の供給ライン３２０ａ及び第２の供給ライン３２０ｂ）から、それぞれモジュール２００が備える改質器２０１にガスを供給する。
【００２３】
圧力スイッチ３０３は、ガス供給ライン３００に供給されるガスの圧力を検出して、設定された所定の圧力になったときに信号（接点信号）を出力する。
【００２４】
第１のガス電磁弁３０２ａ及び第２のガス電磁弁３０２ｂは、脱硫器３０４へのガス供給路の開閉を行う弁である。第１のガス電磁弁３０２ａ及び第２のガス電磁弁３０２ｂは、セルスタック２０２により発電が行われている場合は、開かれている。第１のガス電磁弁３０２ａ及び第２のガス電磁弁３０２ｂは、セルスタック２０２による発電が行われない場合は、原則として閉じられている。
【００２５】
ガス供給ライン３００では、第１のガス電磁弁３０２ａ及び第２のガス電磁弁３０２ｂという２つのガス電磁弁が直列に配置されている。これにより、一方のガス電磁弁が故障してガス供給を止めることができなくなった場合であっても、他方のガス電磁弁によりガスの供給を止めることができる。
【００２６】
脱硫器３０４は、ガス供給ライン３００に供給されたガスから、硫黄成分を除去する。モジュール２００に硫黄成分が流入すると改質器２０１及びセルスタック２０２の性能が低下し得るため、脱硫器３０４は、予め硫黄成分を除去することにより、改質器２０１及びセルスタック２０２の性能低下を低減するために設けられる。脱硫器３０４は、例えば従来知られた水素添加反応脱硫又は常温脱硫等の方式により、脱硫処理を行うことができる。
【００２７】
ゼロガバナ３０５は、下流側に供給されるガスの圧力を調整する。例えば、ゼロガバナ３０５は、上流側から供給されたガスを、大気圧に調圧して下流側に出力する。ゼロガバナ３０５で調圧されたガスは、第１の供給ライン３２０ａ及び第２の供給ライン３２０ｂに供給される。
【００２８】
第１のガス流量計３０６ａ及び第２のガス流量計３０６ｂは、それぞれ第１の供給ライン３２０ａ及び第２の供給ライン３２０ｂに供給されるガスの流量を計測する。第１のガス流量計３０６ａ及び第２のガス流量計３０６ｂは、例えば一定のサンプリング時間ごとにガス流量を計測してよい。第１のガス流量計３０６ａ及び第２のガス流量計３０６ｂは、計測したガス流量に関する情報（ガス流量情報）を、有線通信又は無線通信により、制御装置４００に送信してよい。
【００２９】
第１のキャピラリ３０７ａ及び第２のキャピラリ３０７ｂは、ガスの下流側への供給量（流量）を調整する。第１のキャピラリ３０７ａ及び第２のキャピラリ３０７ｂは、例えばそれぞれ毛細管をらせん状に巻回したものであってよい。第１のキャピラリ３０７ａ及び第２のキャピラリ３０７ｂにより、それぞれ第１のバッファ３０８ａ及び第２のバッファ３０８ｂ内の急激な圧力変化を防止しやすくなる。
【００３０】
第１のバッファ３０８ａ及び第２のバッファ３０８ｂは、ガスを貯留する。第１のバッファ３０８ａ及び第２のバッファ３０８ｂにより、下流側に供給されるガスの脈動が抑制されうる。
【００３１】
第１のガスポンプ３０９ａ及び第２のガスポンプ３０９ｂは、ポンプヘッド内部に設けたダイアフラムを搖動させることにより、改質器２０１を介してセルスタック２０２に供給されるガス流量の調整を行う。セルスタック２０２に供給されるガス流量の調整は、例えば制御装置４００が、第１のガス流量計３０６ａ及び第２のガス流量計３０６ｂから取得したガス流量情報に基づいて第１のガスポンプ３０９ａ及び第２のガスポンプ３０９ｂを制御することにより行われる。
【００３２】
第１のガスライン電磁弁３０１ａ及び第２のガスライン電磁弁３０１ｂは、それぞれ第１の供給ライン３２０ａ及び第２の供給ライン３２０ｂからセルスタック２０２へのガス供給路の開閉を行う弁である。第１のガスライン電磁弁３０１ａ及び第２のガスライン電磁弁３０１ｂは、セルスタック２０２により発電が行われている場合は、開いている。第１のガスライン電磁弁３０１ａ及び第２のガスライン電磁弁３０１ｂは、セルスタック２０２による発電が行われない場合は、原則として閉じている。
【００３３】
制御装置４００は、セルスタック２０２により発電が行われている場合、ガス供給ライン３００における、セルスタック２０２へのガスの供給を制御する。制御装置４００は、セルスタック２０２による発電が行われない場合、第１の弁３０１及び第２の弁３０２を閉弁する。閉弁により、ガス供給ライン３００に閉塞区間が形成される。制御装置４００は、ガス供給ライン３００内部に形成された閉塞区間の圧力に応じて、第１の弁３０１及び第２の弁３０２の開閉を制御する。制御装置４００は、制御部４１０と、記憶部４２０とを備える。
【００３４】
制御部４１０は、制御装置４００の各機能部をはじめとして制御装置４００の全体を制御及び管理する。制御部４１０は、制御手順を規定したプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサで構成されていてよい。このようなプログラムは、例えば、制御装置４００が備える記憶部４２０又は制御装置４００から独立した外部の記憶媒体に格納される。
【００３５】
制御装置４００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４１０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ＩＣ及び／又はディスクリート回路（discrete circuits）として実行されてもよい。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行されることが可能である。
【００３６】
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及び構成の組み合わせを含み、以下に説明される機能を実行してもよい。
【００３７】
制御部４１０は、第１の弁３０１及び第２の弁３０２の開閉を制御する。制御部４１０は、例えば、セルスタック２０２による発電が行われない場合、第１の弁３０１及び第２の弁３０２を閉弁する。制御部４１０による第１の弁３０１及び第２の弁３０２に関するその他の開閉制御の詳細については、後述する。
【００３８】
記憶部４２０は、半導体メモリ又は磁気メモリ等で構成されることができる。記憶部４２０は、各種情報及び／又は制御装置４００を動作させるためのプログラム等を記憶する。記憶部４２０は、ワークメモリとしても機能してもよい。記憶部４２０は、例えば第１の温度センサ５００及び／又は第２の温度センサ６００により取得された温度情報を記憶してよい。
【００３９】
第１の温度センサ５００及び第２の温度センサ６００は、それぞれ例えば熱電対、サーミスタ、バイメタル等の周知の温度センサにより構成されてよい。第１の温度センサ５００は、ガス供給ライン３００の温度を測定する。第２の温度センサ６００は、改質器２０１の出口温度を測定する。出口温度は、改質器２０１からセルスタック２０２へ燃料ガスを出すための改質器２０１における出口の温度である。なお、第２の温度センサ６００は、改質器２０１の出口温度を測定しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、ガス供給ライン３００に第２の温度センサ６００が位置していてもよい。例えば、ガス供給ライン３００のうちセルスタック２０２にガスが供給された箇所に温度センサ６００が位置してもよい。第１の温度センサ５００及び第２の温度センサ６００は、測定した温度情報を制御部４１０に出力する。
【００４０】
次に、制御部４１０による、第１の弁３０１及び第２の弁３０２の開閉制御の詳細について説明する。
【００４１】
セルスタック２０２により発電が行われている場合、制御部４１０は、第１の弁３０１及び第２の弁３０２を、開弁状態に制御する。これにより、ガスがガス配管からガス供給ライン３００を経由してセルスタック２０２に供給される。
【００４２】
一方で、例えば、セルスタック２０２による発電を停止させなければならない又は停止させたい等の事情が発生する場合がある。この場合、セルスタック２０２による発電が停止される。
【００４３】
セルスタック２０２による発電が停止され、発電が行われない場合、制御部４１０は、第１の弁３０１及び第２の弁３０２を、閉弁状態に制御する。これにより、ガス配管からガス供給ライン３００へのガスの供給が停止されるとともに、ガス供給ライン３００からセルスタック２０２へのガスの供給が停止される。また、ガスの逆流が防止される。この場合、第１の弁３０１及び第２の弁３０２が閉弁されることによって、ガス供給ライン３００に閉塞区間が形成される。すなわち、第１の弁３０１と第２の弁３０２との間で、ガスが密閉される。
【００４４】
ここで、ガス供給ライン３００に閉塞区間が形成されている間に、例えば環境温度（外気温度ともいう）の変化等に起因する温度変化等によって、閉塞区間内のガスの圧力が変化する場合がある。例えば、閉塞区間が形成された後、閉塞区間の温度が上昇すると、閉塞区間内のガスが膨張し、圧力が増加する。反対に、例えば、閉塞区間が形成された後、閉塞区間内の温度が下降すると、閉塞区間内のガスが収縮し、圧力が減少する。閉塞区間内の圧力変化が大きくなると、ガス供給ライン３００の各構成機器が圧力変化の影響を受ける場合がある。制御部４１０は、閉塞区間内の圧力変化が所定以上となった場合に、当該圧力変化を低減するように、第１の弁３０１又は第２の弁３０２の開閉制御を行う。
【００４５】
本実施形態において、制御部４１０は、ガス供給ライン３００の閉塞区間の圧力変化を、当該閉塞区間の温度変化に基づいて推定する。すなわち、制御部４１０は、第１の温度センサ５００から取得した温度情報に基づき、閉塞区間の圧力変化を推定する。
【００４６】
制御部４１０は、例えば、閉塞区間を形成したとき（つまり第１の弁３０１及び第２の弁３０２を閉弁したとき）の温度を、記憶部４２０に記憶させる。本明細書において、閉塞区間を形成したときの温度を、以下「基準温度」とも称する。
【００４７】
制御部４１０は、基準温度を取得した後、定期的に若しくは不定期的に、又は継続的に、第１の温度センサ５００から温度情報を取得する。制御部４１０は、第１の温度センサ５００により取得される閉塞区間の温度と、基準温度とを比較する。制御部４１０は、例えば、第１の温度センサ５００により取得される閉塞区間の温度と、基準温度との差が、予め定められた所定の閾値以上となったときに、電磁弁を開く制御（開弁）を行う。所定の閾値は、例えばガス供給ライン３００の設計等に応じて適宜定められてよい。所定の閾値は、例えば４０℃であってよいが、これに限られない。
【００４８】
例えば、第１の温度センサ５００により取得される閉塞区間の温度が、基準温度よりも所定の閾値以上高くなった場合、閉塞区間内の圧力が所定以上増加している。この場合、制御部４１０は、第１の弁３０１（つまり、第１のガスライン電磁弁３０１ａ及び第２のガスライン電磁弁３０１ｂ）を開く制御を行う。第１の弁３０１が開弁されると、圧力が高くなっていたガス供給ライン３００から、モジュール２００側に、ガスが流れる。これにより、ガス供給ライン３００における過圧状態（又は高圧状態）が低減される。
【００４９】
反対に、第１の温度センサ５００により取得される閉塞区間の温度が、基準温度よりも所定の閾値以上低くなった場合、閉塞区間内の圧力が所定以上減少している。この場合、制御部４１０は、第２の弁３０２（つまり、第１のガス電磁弁３０２ａ及び第２のガス電磁弁３０２ｂ）を開く制御を行う。第２の弁３０２が開弁されると、ガス配管から、圧力が低くなっていたガス供給ライン３００側に、ガスが流れる。これにより、ガス供給ライン３００における負圧状態（又は低圧状態）が低減される。
【００５０】
制御部４１０は、上述のようにして電磁弁を開ける制御を行った後、所定の開弁時間経過後に、開けた電磁弁を閉じる制御（閉弁）を行う。所定の開弁時間は、例えばガス供給ライン３００の設計等に応じて適宜定められてよい。所定の開弁時間は、例えば過圧状態又は負圧状態が低減可能な長さの時間に定められていてよい。所定の開弁時間は、例えば電磁弁ごとに異なっていてもよい。つまり、電磁弁が開弁されてから閉鎖されるまでの時間は、第１のガス電磁弁３０２ａと、第２のガス電磁弁３０２ｂと、第１のガスライン電磁弁３０１ａと、第２のガスライン電磁弁３０１ｂとで、それぞれ異なっていてもよい。
【００５１】
本実施形態においては、例えば、第１の弁３０１に対する所定の開弁時間は、１秒であってよい。この場合、制御部４１０は、閉塞区間の過圧時に、第１の弁３０１を開弁した後、１秒後に第１の弁３０１を閉弁する制御を行う。
【００５２】
本実施形態においては、例えば、第２の弁３０２に対する所定の開弁時間は、５秒であってよい。この場合、制御部４１０は、閉塞区間の負圧時に、第２の弁３０２を開弁した後、５秒後に第２の弁３０２を閉弁する制御を行う。
【００５３】
本実施形態では、上述のように、負圧時における開弁時間（５秒）の方が、過圧時における開弁時間（１秒）よりも長くなるように設定されている。負圧時には、第２の弁３０２が開弁されて、ガス配管からガス供給ライン３００にガスが流入することにより負圧状態が低減される。しかしながら、ガス供給ライン３００が備えるゼロガバナ３０５の機能により、上流側から流入したガスの圧力がゼロガバナ３０５で調整される。そのため、ガスはゼロガバナ３０５から下流側に流れにくい。これにより、過圧時に第１の弁３０１を開弁して過圧状態を低減する場合と比較して、負圧時に第２の弁３０２を開弁して負圧状態を低減する場合の方が、ガス供給ライン３００内のガスの圧力が均一になるまでに時間を要する。そのため、本実施形態のように、負圧時における開弁時間の方が、過圧時における開弁時間よりも長くなるように設定されていてよい。
【００５４】
制御部４１０は、閉塞区間が過圧状態であると判断した場合、さらに、改質器２０１の出口温度に関する情報を取得し、出口温度に基づいて、第１の弁３０１を開弁するか否かを決定してもよい。制御部４１０は、例えば、閉塞区間が過圧状態であると判断した場合であって、さらに、第２の温度センサ６００から取得した出口温度が所定の温度閾値以下である場合に、第１の弁３０１を開弁してよい。制御部４１０は、例えば、閉塞区間が過圧状態であると判断した場合であっても、出口温度が所定の温度閾値より高い場合に、第１の弁３０１を開弁しないと決定してよい。
【００５５】
出口温度が所定の温度閾値よりも高い場合にガスが改質器２０１に供給されると、改質器２０１においてガスが反応し、熱が発生する。しかしながら、発電停止中に、改質器２０１に水が供給されていない場合、改質器２０１内で水枯れが生じるおそれがある。水枯れが発生すると、改質器２０１内において炭素析出が発生して、改質器２０１内のセル及び触媒等が破損する場合がある。制御部４１０は、出口温度が所定の温度閾値よりも高い場合に、第１の弁３０１を開弁しないことにより、モジュール２００内のセル及び触媒等の破損を防止できる。所定の温度閾値は、例えば発電装置１００の設計等に応じて適宜定められてよい。
【００５６】
図２は、制御部４１０が実行する処理の一例を示すフローチャートである。図２に示すフローチャートは、例えばセルスタック２０２による発電が停止されて、第１の弁３０１及び第２の弁３０２が閉鎖された場合に実行されてよい。
【００５７】
制御部４１０は、第１の弁３０１及び第２の弁３０２が閉鎖されると、第１の温度センサ５００から基準温度を取得し、取得した基準温度を記憶部４２０に記憶する（ステップＳ１０１）。
【００５８】
その後、制御部４１０は、閉塞区間の温度情報を、第１の温度センサ５００から取得する（ステップＳ１０２）。制御部４１０は、定期的に若しくは不定期的に、又は継続的に温度情報を取得する。
【００５９】
制御部４１０は、基準温度と、ステップＳ１０２で取得した閉塞区間の温度とを比較する（ステップＳ１０３）。
【００６０】
制御部４１０は、ステップＳ１０２で取得した閉塞区間の温度が、基準温度よりも、所定の閾値以上高いか否かを判断する（ステップＳ１０４）。
【００６１】
制御部４１０は、閉塞区間の温度が基準温度よりも所定の閾値以上高いと判断した場合（ステップＳ１０４のＹｅｓ）、第２の温度センサ６００から、改質器２０１の出口温度の情報を取得する（ステップＳ１０５）。
【００６２】
制御部４１０は、ステップＳ１０５で取得した出口温度が、所定の温度閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。
【００６３】
制御部４１０は、出口温度が所定の温度閾値以下であると判断した場合（ステップＳ１０６のＹｅｓ）、第１の弁３０１を開弁する制御を行う（ステップＳ１０７）。
【００６４】
制御部４１０は、ステップＳ１０７から所定の開弁時間（本実施形態では５秒）経過後に、第１の弁３０１を閉弁する制御を行う（ステップＳ１０８）。
【００６５】
制御部４１０は、第１の温度センサ５００から温度を取得し、取得した温度を新たな基準温度として設定することにより、基準温度を更新する（ステップＳ１０９）。すなわち、制御部４１０は、ステップＳ１０８で閉弁した際における、閉塞区間の温度を取得することにより、当該温度を、新たな基準温度として記憶部４２０に記憶させる。制御部４１０は、この新たな基準温度に基づき、図２に示すフローのステップＳ１０２以降の制御を繰り返して実行してよい。このようにして、閉弁後に閉塞区間の圧力が変化した場合に、再び過圧状態又は負圧状態を低減することができる。
【００６６】
制御部４１０は、ステップＳ１０６において、出口温度が所定の温度閾値よりも高いと判断した場合（ステップＳ１０６のＮｏ）、電磁弁の開弁を行うことなく、このフローを終了する。
【００６７】
制御部４１０は、ステップＳ１０４において、閉塞区間の温度が基準温度よりも所定の閾値以上高くなっていないと判断した場合（ステップＳ１０４のＮｏ）、つまり、閉塞区間の温度が基準温度に対して所定の閾値以内に収まっている場合、閉塞区間の温度が基準温度よりも所定の閾値以上低いか否かを判断する（ステップＳ１１０）。
【００６８】
制御部４１０は、閉塞区間の温度が基準温度よりも所定の閾値以上低いと判断した場合（ステップＳ１１０のＹｅｓ）、第２の弁３０２を開弁する制御を行う（ステップＳ１１１）。
【００６９】
制御部４１０は、ステップＳ１１１から所定の開弁時間（本実施形態では１秒）経過後に、第２の弁３０２を閉弁する制御を行う（ステップＳ１１２）。
【００７０】
制御部４１０は、第１の温度センサ５００から温度を取得し、取得した温度を新たな基準温度として設定することにより、基準温度を更新する（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０９の詳細は、上述した通りである。
【００７１】
制御部４１０は、ステップＳ１１０において、閉塞区間の温度が基準温度よりも所定の閾値以上低くないと判断した場合（ステップＳ１１０のＮｏ）、つまり、閉塞区間の温度が基準温度に対して所定の閾値以内に収まっている場合、電磁弁の開弁を行うことなく、このフローを終了する。この場合、制御部４１０は、図２に示すフローのステップＳ１０２以降の制御を繰り返して実行してよい。
【００７２】
このように、本実施形態に係る発電装置１００によれば、制御部４１０は、閉塞区間が過圧状態である場合に第１の弁３０１を開弁し、閉塞区間が負圧状態である場合に第２の弁３０２を開弁する制御を行う。このようにして、制御部４１０は、閉塞区間における過圧状態又は負圧状態を低減することができる。これにより、発電装置１００によれば、閉塞区間の形成後における、閉塞区間内の圧力変化に対応可能である。
【００７３】
（第２実施形態）
発電装置１００の制御部４１０により実行される制御は、第１実施形態で説明したものに限られない。発電装置１００の制御部４１０が実行する他の制御の一例について、第２実施形態として説明する。第２実施形態において、発電装置１００が備える各機能部の構成については、第１実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００７４】
第２実施形態において、制御部４１０は、閉塞区間の過圧時に、第１の弁３０１を開弁した後、第１の温度センサ５００からガス供給ライン３００の温度情報を取得する。制御部４１０は、閉塞区間の温度が、基準温度に対して、所定の閾値（以下、「第２閾値」ともいう）以内の温度となった場合に、所定の開弁時間が経過する前に第１の弁３０１を閉弁してよい。ここで、第２閾値は、ステップＳ１０４での判断に使用される所定の閾値と同じ値であってもよく、ステップＳ１０４での判断に使用される所定の閾値よりも基準温度に近い温度であってもよい。
【００７５】
図３は、本実施形態における制御部４１０が実行する処理の一例を示すフローチャートである。図３に示すフローチャートは、例えば、制御部４１０が、閉塞区間の温度が基準温度よりも所定の閾値以上高いと判断した場合、つまり図２のステップＳ１０４においてＹｅｓと判断された場合に、実行されてよい。すなわち、本実施形態における制御部４１０は、図２のステップＳ１０４においてＹｅｓと判断した場合に、図３に示すフローを開始する。
【００７６】
制御部４１０は、閉塞区間の温度が基準温度よりも所定の閾値以上高いと判断すると（ステップＳ１０４）、第１の弁３０１を開弁する（ステップＳ２０１）。
【００７７】
制御部４１０は、第１の弁３０１を開弁した時間を基準に、開弁した状態の時間の計測（計時）を開始する（ステップＳ２０２）。
【００７８】
制御部４１０は、閉塞区間の温度情報を、第１の温度センサ５００から取得する（ステップＳ２０３）。
【００７９】
制御部４１０は、ステップＳ２０３で取得した閉塞区間の温度情報に基づき、閉塞区間の温度が、基準温度に対して第２閾値以内の温度となったか否かを判断する（ステップＳ２０４）。
【００８０】
制御部４１０は、閉塞区間の温度が、基準温度に対して第２閾値以内の温度となったと判断した場合（ステップＳ２０４のＹｅｓ）、所定の開弁時間が経過する前であっても、第１の弁３０１を閉弁する（ステップＳ２０５）。
【００８１】
制御部４１０は、第１の弁３０１を閉弁すると、計時を終了する（ステップＳ２０６）。
【００８２】
制御部４１０は、図２のステップＳ１０９と同様に、基準温度を更新する（ステップＳ２０７）。制御部４１０は、更新した基準温度に基づいて、図２のステップＳ１０１から制御を繰り返して実行してよい。
【００８３】
制御部４１０は、閉塞区間の温度が、基準温度に対して第２閾値以内の温度となっていないと判断した場合（ステップＳ２０４のＮｏ）、ステップＳ２０２で開始した計時の情報に基づき、所定の開弁時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ２０８）。
【００８４】
制御部４１０は、所定の開弁時間が経過したと判断した場合（ステップＳ２０８のＹｅｓ）、ステップＳ２０５に移行して、第１の弁３０１を閉弁する。
【００８５】
制御部４１０は、所定の開弁時間が経過していないと判断した場合（ステップＳ２０８のＮｏ）、ステップＳ２０３に移行して、閉塞区間の温度情報を、第１の温度センサ５００から取得する。
【００８６】
制御部４１０は、第１の弁３０１を閉弁した後、空気供給ラインから空気をモジュール２００にパージしてもよい。これにより、上記制御によってガス供給ライン３００からモジュール２００に供給されたガスを、空気で希釈することができる。
【００８７】
このように、制御部４１０は、閉塞区間の温度が、基準温度に対して第２閾値以内の温度となったと判断した場合（ステップＳ２０４のＹｅｓ）、閉塞区間の過圧状態が低減されていると判断できるため、所定の開弁時間を待たずに第１の弁３０１を閉弁できる。
【００８８】
（第３実施形態）
発電装置１００の制御部４１０が実行するさらに他の制御の一例について、第３実施形態として説明する。第３実施形態において、発電装置１００が備える各機能部の構成については、第１実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００８９】
第３実施形態において、制御部４１０は、閉塞区間の過圧時に、第１の弁３０１を開弁した後、第１のガス流量計３０６ａ及び第２のガス流量計３０６ｂから、ガス流量情報を取得する。制御部４１０は、取得したガス流量情報に基づいて、第１の弁３０１の閉弁を制御する。例えば、制御部４１０は、第１のガス流量計３０６ａ及び第２のガス流量計３０６ｂのいずれかが示す、開弁後のガス流量が、所定の流量以上となった場合に、第１の弁３０１を閉弁してよい。制御部４１０は、第１のガス流量計３０６ａ及び第２のガス流量計３０６ｂが示すガス流量の合計値が、所定の流量以上となった場合に、第１の弁３０１を閉弁してよい。所定の流量は、閉塞区間の過圧状態が低減されたことを示す適宜の値に設定され、記憶部４２０に記憶されていてよい。
【００９０】
図４は、本実施形態における制御部４１０が実行する処理の一例を示すフローチャートである。図４に示すフローチャートは、例えば、制御部４１０が、閉塞区間の温度が基準温度よりも所定の閾値以上高いと判断した場合、つまり図２のステップＳ１０４においてＹｅｓと判断された場合に、実行されてよい。すなわち、本実施形態における制御部４１０は、図２のステップＳ１０４においてＹｅｓと判断した場合に、図４に示すフローを開始する。
【００９１】
制御部４１０は、閉塞区間の温度が基準温度よりも所定の閾値以上高いと判断すると（ステップＳ１０４）、第１の弁３０１を開弁する（ステップＳ３０１）。
【００９２】
制御部４１０は、第１のガス流量計３０６ａ及び第２のガス流量計３０６ｂから、ガス流量情報を取得する（ステップＳ３０２）。
【００９３】
制御部４１０は、ステップＳ３０２で取得したガス流量情報に基づき、ガス供給ライン３００におけるガス流量が、所定の流量以上となったか否かを判断する（ステップＳ３０３）。
【００９４】
制御部４１０は、ガス流量が所定の流量以上となったと判断した場合（ステップＳ３０３のＹｅｓ）、第１の弁３０１を閉弁する（ステップＳ３０４）。
【００９５】
制御部４１０は、図２のステップＳ１０９と同様に、基準温度を更新する（ステップＳ３０５）。制御部４１０は、更新した基準温度に基づいて、図２のステップＳ１０１から制御を繰り返して実行してよい。
【００９６】
制御部４１０は、ガス流量が所定の流量以上となっていないと判断した場合（ステップＳ３０３のＮｏ）、ステップＳ３０２に移行して、ガス流量情報を取得する。
【００９７】
制御部４１０は、第１の弁３０１を閉弁した後、空気供給ラインから空気をモジュール２００にパージしてもよい。これにより、上記制御によってガス供給ライン３００からモジュール２００に供給されたガスを、空気で希釈することができる。
【００９８】
このように、制御部４１０は、ガス供給ライン３００のガス流量が所定の流量以上となった場合（ステップＳ３０３のＹｅｓ）、モジュール２００へのガスの供給により閉塞区間の過圧状態が低減されていると判断できるため、第１の弁３０１を閉弁できる。
【００９９】
（第４実施形態）
発電装置１００の制御部４１０が実行するさらに他の制御の一例について、第４実施形態として説明する。第４実施形態において、発電装置１００が備える各機能部の構成については、第１実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１００】
第４実施形態において、制御部４１０は、閉塞区間の過圧時に、第１の弁３０１を開弁した後、第１のガスポンプ３０９ａ及び第２のガスポンプ３０９ｂのデューティ比に関する情報を取得する。ここで、デューティ比は、各ガスポンプのオン／オフ状態を示すパルス信号幅に対する、オン状態の信号幅の割合を示す。制御部４１０は、取得したデューティ比に関する情報に基づいて、第１の弁３０１の閉弁を制御する。例えば、制御部４１０は、第１のガスポンプ３０９ａ及び第２のガスポンプ３０９ｂのいずれかのデューティ比が所定の閾値以上となった場合に、第１の弁３０１を閉弁する。デューティ比に関する所定の閾値は、例えば予め記憶部４２０に記憶されていてよい。
【０１０１】
デューティ比に関する所定の閾値は、ガス供給ライン３００の過圧状態が低減されたと判断可能な適宜の値に定められていてよい。すなわち、デューティ比が所定の閾値を超えた場合には、ガスポンプの上流側の圧力が所定の圧力以下となったことを示し、これにより、ガス供給ライン３００内の過圧状態が低減されたことが推定できる。
【０１０２】
図５は、本実施形態における制御部４１０が実行する処理の一例を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは、例えば、制御部４１０が、閉塞区間の温度が基準温度よりも所定の閾値以上高いと判断した場合、つまり図２のステップＳ１０４においてＹｅｓと判断された場合に、実行されてよい。すなわち、本実施形態における制御部４１０は、図２のステップＳ１０４においてＹｅｓと判断した場合に、図５に示すフローを開始する。
【０１０３】
制御部４１０は、閉塞区間の温度が基準温度よりも所定の閾値以上高いと判断すると（ステップＳ１０４）、第１の弁３０１を開弁する（ステップＳ４０１）。
【０１０４】
制御部４１０は、第１のガスポンプ３０９ａ及び第２のガスポンプ３０９ｂから、ガスポンプのデューティ比に関する情報を取得する（ステップＳ４０２）。
【０１０５】
制御部４１０は、ステップＳ４０２で取得したデューティ比に関する情報に基づき、第１のガスポンプ３０９ａ及び第２のガスポンプ３０９ｂのいずれかのデューティ比が所定の閾値以上となったか否かを判断する（ステップＳ４０３）。
【０１０６】
制御部４１０は、第１のガスポンプ３０９ａ及び第２のガスポンプ３０９ｂのいずれかのデューティ比が所定の閾値以上となったと判断した場合（ステップＳ４０３のＹｅｓ）、第１の弁３０１を閉弁する（ステップＳ４０４）。
【０１０７】
制御部４１０は、図２のステップＳ１０９と同様に、基準温度を更新する（ステップＳ４０５）。制御部４１０は、更新した基準温度に基づいて、図２のステップＳ１０１から制御を繰り返して実行してよい。
【０１０８】
制御部４１０は、第１のガスポンプ３０９ａ及び第２のガスポンプ３０９ｂのいずれかのデューティ比が所定の閾値以上となっていないと判断した場合（ステップＳ４０３のＮｏ）、ステップＳ４０２に移行して、デューティ比に関する情報を取得する。
【０１０９】
このように、制御部４１０は、ガスポンプのデューティ比に基づいて、ガス供給ライン３００の閉塞区間の過圧状態が低減されていると判断できるため、第１の弁３０１を閉弁できる。
【０１１０】
本開示を完全かつ明瞭に開示するために一実施形態に関し説明してきた。しかし、添付の請求項は、上記実施形態に限定されるべきものでなく、本明細書に示した基礎的事項の範囲内で当該技術分野の当業者が創作しうるすべての変形例及び代替可能な構成を具現化するように構成されるべきである。また、いくつかの実施形態に示した各要件は、自由に組み合わせが可能である。
【０１１１】
例えば、上記実施形態において、制御部４１０は、ガス供給ライン３００の閉塞区間の圧力変化を、当該閉塞区間の温度変化に基づいて推定すると説明した。しかしながら、制御部４１０は、ガス供給ライン３００の圧力を検出する圧力センサから取得される圧力の値に基づいて、第１の弁３０１及び第２の弁３０２の制御を行ってもよい。
【０１１２】
上記実施形態では、ガス供給ライン３００が、第１の供給ライン３２０ａ及び第２の供給ライン３２０ｂという２つの供給ラインを有すると説明した。しかしながら、ガス供給ライン３００は、１つ又は３つ以上の供給ラインを有していてもよい。
【０１１３】
上記実施形態では、発電装置１００に含まれる制御装置４００が第１の弁３０１及び第２の弁３０２を制御すると説明した。しかしながら、例えば図６に変形例として示すように、発電装置１００は、モジュール２００と、ガス供給ライン３００と、第１の温度センサ５００と、第２の温度センサ６００とにより構成されていてもよい。この場合、発電装置１００とは独立した制御装置４００により、第１の弁３０１及び第２の弁３０２の制御が行われてよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１００  発電装置
２００  モジュール
２０１ａ、２０１ｂ  改質器
２０２ａ、２０２ｂ  セルスタック
３００  ガス供給ライン
３０１  第１の弁
３０１ａ  第１のガスライン電磁弁
３０１ｂ  第２のガスライン電磁弁
３０２  第２の弁
３０２ａ  第１のガス電磁弁
３０２ｂ  第２のガス電磁弁
３０３  圧力スイッチ
３０４  脱硫器
３０５  ゼロガバナ
３０６ａ  第１のガス流量計
３０６ｂ  第２のガス流量計
３０７ａ  第１のキャピラリ
３０７ｂ  第２のキャピラリ
３０８ａ  第１のバッファ
３０８ｂ  第２のバッファ
３０９ａ  第１のガスポンプ
３０９ｂ  第２のガスポンプ
３２０ａ  第１の供給ライン
３２０ｂ  第２の供給ライン
４００  制御装置
４１０  制御部
４２０  記憶部
５００  第１の温度センサ
６００  第２の温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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