(57)【要約】【課題】自立運転時に顧客負荷が変動した場合であっても、燃料電池の発電出力を有効に利用しつつ、安定した発電を行なう。【解決手段】自立運転中（ステップＳ１）、温度センサ１０６ａで検出されるパッケージ内温度が規定温度以下であるときには（ステップＳ２）、凍結防止ヒータ１１０を負荷量合計値調整用の負荷として用い、凍結防止としての用途と兼ねて作動させる。逆に、パッケージ内温度が規定温度を上回るときには、凍結防止ヒータ１１０に代えて水蒸気分離器ヒータ３５を負荷量合計値調整用の負荷として作動させ（ステップＳ４）、燃料電池１の出力電流が許容範囲内に収まるように監視しつつ、内部負荷３及び顧客負荷１２の負荷量の合計値が出力目標値Ｗsumとなるように凍結防止ヒータ１１０又は水蒸気分離器ヒータ３５の負荷量を調整する。【選択図】          図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電源とは独立に燃料電池から負荷に電力供給を行なう自立運転中は、前記負荷と調整用負荷との負荷量合計値が所定値となるように前記調整用負荷の負荷量を調整するようにした燃料電池発電装置の制御方法であって、
前記調整用負荷として、構成機器が収納されるパッケージ内の温度を調整するためのパッケージ温度調整用ヒータを用いることを特徴とする燃料電池発電装置の制御方法。
【請求項２】
系統電源とは独立に燃料電池から負荷に電力供給を行なう自立運転中は、前記負荷と調整用負荷との負荷量合計値が所定値となるように前記調整用負荷の負荷量を調整するようにした燃料電池発電装置の制御方法であって、
前記燃料電池発電装置は、
燃料電池本体と、
該燃料電池本体に冷却水を供給する水蒸気分離器と、
該水蒸気分離器の温度を調整するための水蒸気分離器ヒータと、
構成機器が収納されるパッケージ内の温度を調整するためのパッケージ温度調整用ヒータと、
前記パッケージ内の温度を検出する温度センサと、を備え、
前記温度センサで検出されるパッケージ内温度が、予め設定した規定温度以下のときに、前記調整用負荷として前記パッケージ温度調整用ヒータを用い、
前記パッケージ内温度が前記規定温度を上回るときには前記調整用負荷として前記水蒸気分離器ヒータを用いることを特徴とする燃料電池発電装置の制御方法。
【請求項３】
前記パッケージ温度調整用ヒータの負荷量を調整する処理は、前記燃料電池本体の発電電力の出力特性が、予め設定した出力特性の許容範囲に収まるように前記パッケージ温度調整用ヒータの負荷量を調整する第１の負荷量調整処理と、
前記負荷量合計値が前記所定値となるように前記パッケージ温度調整用ヒータの負荷量を調整する第２の負荷量調整処理と、
からなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃料電池発電装置の制御方法。
【請求項４】
前記第１の負荷量調整処理を、前記第２の負荷量調整処理よりも優先することを特徴とする請求項３記載の燃料電池発電装置の制御方法。
【請求項５】
系統電源とは独立に燃料電池から負荷に電力供給を行う自立運転中に、前記負荷と調整用負荷との負荷量合計値が所定値となるように前記調整用負荷の負荷量を調整する負荷量合計値調整手段を備えた燃料電池発電装置であって、
構成機器が収納されるパッケージ内の温度を調整するためのパッケージ温度調整用ヒータを有し、
前記負荷量合計値調整手段は前記調整用負荷として前記パッケージ温度調整用ヒータを用いることを特徴とする燃料電池発電装置。
【請求項６】
系統電源とは独立に燃料電池から負荷に電力供給を行う自立運転中に、前記負荷と調整用負荷との負荷量合計値が所定値となるように前記調整用負荷の負荷量を調整する負荷量合計値調整手段を備えた燃料電池発電装置であって、
燃料電池本体と、
該燃料電池本体に冷却水を供給する水蒸気分離器と、
該水蒸気分離器の温度を調整するための水蒸気分離器ヒータと、
構成機器が収納されるパッケージ内の温度を調整するためのパッケージ温度調整用ヒータと、
前記パッケージ内の温度を検出する温度センサと、を備え、
前記負荷量合計値調整手段は、
前記温度センサで検出されるパッケージ内温度が、予め設定した規定温度以下のときに、前記調整用負荷として前記パッケージ温度調整用ヒータを用い、
前記パッケージ内温度が前記規定温度を上回るときには前記調整用負荷として前記水蒸気分離器ヒータを用いることを特徴とする燃料電池発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自立運転時に、負荷と調整用負荷との負荷量の合計が所定値となるように調整用負荷の負荷量を調整するようにした燃料電池発電装置の制御方法及び燃料電池発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力系統と燃料電池発電装置とで連系して、電力供給を行うべき負荷に対して電力供給を行うようにした燃料電池発電装置が提案されている。
この燃料電池発電装置においては、連系運転時には、燃料電池発電装置の発電出力を負荷に供給し、負荷への供給電力が不足する場合には電力系統から不足分を獲得してこれを供給し、逆に余剰分は電力系統に供給することで、負荷に対して過不足のない給電を行っている。
【０００３】
また、電力系統から燃料電池発電装置及び負荷を解列して切り離し、燃料電池発電装置の発電出力により負荷への供給電力を賄う自立運転時には、負荷と、燃料電池発電装置の発電出力により電力供給が行なわれる内部補機負荷との負荷量の合計が所定値となるように、内部補機負荷のうち、可変負荷の負荷量を調整することで、負荷に負荷変動が生じた場合であっても、負荷に対して過不足なく給電を行なうと共に、負荷変動に伴う燃料電池発電装置の発電電圧の変動を抑制するようにしている。そして、前記可変負荷としては、例えば、燃料電池発電装置内の水蒸気分離器の冷却水昇温用ヒータ（以下、水蒸気分離器ヒータという）等が用いられている（（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、従来から、例えば、燃料電池本体で発生する熱を冷却するための冷却水循環経路での冷却水の凍結の防止や、水温が低い場合や氷点下以下では使用することのできない機器が使用不可となることを回避するために、凍結防止ヒータを用いる方法が知られている。
また、パッケージに吸気孔及び排気孔を設けると共にファンを設け、ファンによりパッケージ内の空気を外部に放出すると共に、パッケージの内側に面状ヒータを設けることにより凍結防止を図る方法（例えば、特許文献２参照）、或いは、パッケージに開閉蓋を有する窓を設け、温度センサの検出値に応じて開閉蓋の開閉制御とヒータへの通電制御とを行なうことにより凍結防止を図る方法（例えば、特許文献３参照）、さらに、パッケージの最下面全面に凍結防止用ヒータを設け、運転待機中又は停止状態であり、且つ外気温度が閾値以下であるときに、凍結防止用ヒータ及び換気用ファンを作動させることにより、凍結防止を図る方法（例えば、特許文献４参照）、等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２２８９１９号公報
【特許文献２】特開２００７−２８７７０４号公報
【特許文献３】特開２００５−５０５８７号公報
【特許文献４】特開２００５−２５９４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、水蒸気分離器ヒータを負荷量調整用の負荷として用いた場合、負荷量調整を行なう必要があるときには、冷却水の昇温を行なう必要がない場合であっても水蒸気分離器ヒータは作動されることになる。
冷却水の昇温を行なう必要がない状態で水蒸気分離器ヒータを作動させた場合、水蒸気分離器ヒータに供給される燃料電池の発電出力は、負荷量調整のために用いられてはいるものの、水蒸気分離器ヒータの負荷量を変更すると燃料電池本体の出力特性を変化させてしまう可能性があることから、水蒸気分離器ヒータを負荷量調整用の負荷として用いることは、燃料電池の発電出力の有効利用という観点からすれば、必ずしも有効利用されているとはいえない。
【０００７】
また、上述のように、燃料電池発電装置のパッケージには、凍結防止ヒータが設けられており、温度環境に応じて適宜作動されるが、水蒸気分離器ヒータと凍結防止ヒータとは独立して制御される。
このため、凍結防止を目的として凍結防止ヒータを作動させる必要のある状況であり且つ負荷量調整を行なう必要のある状況となった場合、凍結防止ヒータ及び水蒸気分離器ヒータ共に作動させることになる。しかしながら、凍結防止ヒータを作動させることによっても負荷量を調整することができるため、あえて水蒸気分離器ヒータを負荷量調整用の負荷として作動させなくてもよいにも関わらず、単に負荷量調整のためだけに水蒸気分離器ヒータを作動させることになって、この場合も、燃料電池の発電出力が有効利用されているとは必ずしもいえない。
【０００８】
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題点に着目してなされたものであり、自立運転時に、電力供給を行なうべき負荷の負荷量が変動した場合であっても、燃料電池の発電出力を有効に利用しつつ、安定した発電を行なうことの可能な燃料電池発電装置の制御方法及び燃料電池発電装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る発明は、系統電源とは独立に燃料電池から負荷に電力供給を行なう自立運転中は、前記負荷と調整用負荷との負荷量合計値が所定値となるように前記調整用負荷の負荷量を調整するようにした燃料電池発電装置の制御方法であって、前記調整用負荷として、構成機器が収納されるパッケージ内の温度を調整するためのパッケージ温度調整用ヒータを用いることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係る発明は、系統電源とは独立に燃料電池から負荷に電力供給を行なう自立運転中は、前記負荷と調整用負荷との負荷量合計値が所定値となるように前記調整用負荷の負荷量を調整するようにした燃料電池発電装置の制御方法であって、前記燃料電池発電装置は、燃料電池本体と、該燃料電池本体に冷却水を供給する水蒸気分離器と、該水蒸気分離器の温度を調整するための水蒸気分離器ヒータと、構成機器が収納されるパッケージ内の温度を調整するためのパッケージ温度調整用ヒータと、前記パッケージ内の温度を検出する温度センサと、を備え、前記温度センサで検出されるパッケージ内温度が、予め設定した規定温度以下のときに、前記調整用負荷として前記パッケージ温度調整用ヒータを用い、前記パッケージ内温度が前記規定温度を上回るときには前記調整用負荷として前記水蒸気分離器ヒータを用いることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項３に係る発明は、前記パッケージ温度調整用ヒータの負荷量を調整する処理は、前記燃料電池本体の発電電力の出力特性が、予め設定した出力特性の許容範囲に収まるように前記パッケージ温度調整用ヒータの負荷量を調整する第１の負荷量調整処理と、前記負荷量合計値が前記所定値となるように前記パッケージ温度調整用ヒータの負荷量を調整する第２の負荷量調整処理と、からなることを特徴としている。
【００１２】
さらに、請求項４に係る発明は、前記第１の負荷量調整処理を、前記第２の負荷量調整処理よりも優先することを特徴としている。
また、本発明の請求項５に係る発明は、系統電源とは独立に燃料電池から負荷に電力供給を行う自立運転中に、前記負荷と調整用負荷との負荷量合計値が所定値となるように前記調整用負荷の負荷量を調整する負荷量合計値調整手段を備えた燃料電池発電装置であって、構成機器が収納されるパッケージ内の温度を調整するためのパッケージ温度調整用ヒータを有し、前記負荷量合計値調整手段は前記調整用負荷として前記パッケージ温度調整用ヒータを用いることを特徴としている。
【００１３】
さらに、本発明の請求項６に係る発明は、系統電源とは独立に燃料電池から負荷に電力供給を行う自立運転中に、前記負荷と調整用負荷との負荷量合計値が所定値となるように前記調整用負荷の負荷量を調整する負荷量合計値調整手段を備えた燃料電池発電装置であって、燃料電池本体と、該燃料電池本体に冷却水を供給する水蒸気分離器と、該水蒸気分離器の温度を調整するための水蒸気分離器ヒータと、構成機器が収納されるパッケージ内の温度を調整するためのパッケージ温度調整用ヒータと、前記パッケージ内の温度を検出する温度センサと、を備え、前記負荷量合計値調整手段は、前記温度センサで検出されるパッケージ内温度が、予め設定した規定温度以下のときに、前記調整用負荷として前記パッケージ温度調整用ヒータを用い、前記パッケージ内温度が前記規定温度を上回るときには前記調整用負荷として前記水蒸気分離器ヒータを用いることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、負荷と調整用負荷との負荷量合計値が所定値となるように調整用負荷の負荷量を調整する際に、調整用負荷として、パッケージ内の温度を調整するためのパッケージ温度調整用ヒータを用いている。パッケージ温度調整用ヒータの負荷量を変化させたとしても燃料電池の出力特性を変化させることはないため、調整用負荷としてパッケージ温度調整用ヒータを用いることにより、燃料電池の発電出力を有効利用しつつ、安定した発電を行なうことができる。
さらに、パッケージ内温度に応じて、調整用負荷を、パッケージ温度調整用ヒータと水蒸気分離器ヒータとで切り替える構成とすることにより、例えば、パッケージ温度調整用ヒータを作動させることに伴うパッケージ内温度の上昇等、パッケージ内温度を考慮して調整用負荷を切り替えつつ、燃料電池の発電出力を有効利用し、且つ安定した発電を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を適用した燃料電池発電装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】燃料電池の概略構成を示すブロック図である。
【図３】パッケージ内の換気経路の説明図である。
【図４】燃料電池の出力特性を表す特性線図である。
【図５】負荷量合計値調整処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】図５中の凍結防止ヒータによる制御時の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】凍結防止ヒータの制御の概要を示す図である。
【図８】図５中の水蒸気分離器ヒータによる制御時の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】負荷量合計値調整処理の処理手順のその他の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した燃料電池発電装置１０の概略構成を示すブロック図である。
燃料電池発電装置１０は、直流電力を発電する燃料電池１と、この燃料電池１の発電出力を交流電力に変換するインバータ２と、燃料電池１による発電に必要な各種の補機負荷からなる内部負荷３と、燃料電池発電装置１０を系統電源１１から切り離すための系統連系用遮断器４と、システム制御装置７と、を備える。
【００１７】
燃料電池１の発電出力はインバータ２で交流電力に変換され、燃料電池発電装置１０の給電対象である顧客負荷１２に供給されると共に内部負荷３に供給される。前記内部負荷３は、後述の水蒸気分離器ヒータ３５及び凍結防止ヒータ１１０や、その他、ブロア等、各種の補機負荷５を含む。また、燃料電池１の発電出力の余剰分は、系統連系用遮断器４を介して系統電源１１に供給され、逆に、不足分は、系統連系用遮断器４を介して系統電源１１から顧客負荷１２に供給される。
【００１８】
前記燃料電池１には、その発電出力を検出する電流センサ１ａが設けられている。また、内部負荷３及び顧客負荷１２のそれぞれへの電力供給経路には、内部負荷３及び顧客負荷１２それぞれの負荷量を計測するための電力計等の負荷計測センサ３ａ及び１２ａが設けられている。これら電流センサ１ａ、負荷計測センサ３ａ及び１２ａのセンサ出力は、システム制御装置７に入力される。
【００１９】
図２は、燃料電池１の概略構成を示すブロック図である。
天然ガスやＬＰＧ等といった原燃料は、原燃料供給系２１を経て燃料反応器２２に供給される。この燃料反応器２２は、脱硫器２２ａ、ＣＯ変成器２２ｂ及び熱交換機２２ｃが一体に組み込まれて形成され、燃料反応器２２に供給された原燃料は、熱交換器２２ｃで加熱された後、脱硫器２２ａに供給される。
脱硫器２２ａは、天然ガスやＬＰＧ等といった炭化水素系の原燃料に含まれる硫黄分を除去する脱硫触媒が充填され、脱硫器２２ａで脱硫された原燃料は、エゼクタ２３に送られる。
エゼクタ２３は、脱硫器２２ａからの原燃料と、水蒸気供給系２３ａを経て導入される水蒸気分離器２４で分離された水蒸気とを混合して改質器２５に供給する。
【００２０】
改質器２５には、水蒸気と混合された原燃料がエゼクタ２３から導入されると共に、燃焼空気供給用ブロア２６ａを備えた燃焼空気供給系２６を通して燃焼空気が導入され、さらに、燃料電池本体２７から排出される未反応水素を含む燃料オフガスがオフガス供給系２８を経て導入される。そして、改質器２５において、水蒸気が付加された原燃料がバーナ２５ａによる燃焼により水蒸気改質されて、水素に富む水素リッチガスが生成される。
改質器２５で生成された水素リッチガスはＣＯ変成器２２ｂに送られ、含まれる触媒被毒物質であるＣＯがＣＯ2へ変成された後、燃焼ガスとして、改質ガス供給系２９を経て燃料電池本体２７の燃料極２７ａへと送られる。また、改質器２５から出た燃焼排ガスは、燃焼排ガス系３０を通して水回収用凝縮器３１に送られる。
【００２１】
一方、燃料電池本体２７の空気極２７ｂには、反応空気ブロア３２ａを備えた反応空気供給系３２を通して反応用の空気が送られ、電池反応後の空気は、空気排出系３３を通して水回収用凝縮器３１に送られる。
また、燃料電池本体２７には、冷却板２７ｃが組み込まれている。この冷却板２７ｃの内部には、水蒸気分離器２４に貯留された、電気伝導度が低く且つシリカ等の鉱物系異物の少ない純水が冷却水として供給される。この純水は、燃料電池冷却水循環ポンプ３４ａを備えた冷却水循環系３４により水蒸気分離器２４から循環供給されると共に、純水の一部は、燃料電池用冷却水の廃熱回収用の熱交換器３４ｂを介して循環供給され、これによって、燃料電池本体２７の発電に伴う発熱を除去し、燃料電池本体２７の温度を所定の運転温度に維持している。
【００２２】
冷却水循環系３４により燃料電池本体２７に循環供給され、燃料電池本体２７での発電による生成熱を除去して冷却し、その熱を得て高温になった加圧水、或いは水と水蒸気とからなる気液二層流の冷却水は、水蒸気分離器ヒータ３５を経て水蒸気分離器２４の気相部へと還流される。
水蒸気分離器ヒータ３５は、水蒸気分離器２４の温度調整や圧力変動時の補償用として設置されている。水蒸気分離器ヒータ３５の負荷量は調整可能に構成され、図１に示すシステム制御装置７により可変制御される。
【００２３】
水回収用凝縮器３１には燃焼排ガス系３０を通して改質器２５からの燃焼排ガスが導入されると共に、空気排出系３３を通して燃料電池本体２７の空気極２７ｂからの電池反応後の空気排出ガスが導入され、空冷式冷却器戻りライン４１を通して導入される空冷式冷却器４２で冷却された冷却水により、燃焼排ガス及び空気排出ガス中の回収水を冷却する。
【００２４】
水回収用凝縮器３１で回収された生成水のうち、一部は、回収水循環ポンプ４３ａ及び外部冷却器循環ポンプ４３ｂを備える空冷式冷却器往きライン４３を通して空冷式冷却器４２に導入される。空冷式冷却器往きライン４３の、回収水循環ポンプ４３ａと外部冷却器循環ポンプ４３ｂとの間には三方調節弁４３ｃが設けられ、空冷式冷却器往きライン４３を循環する、水回収用凝縮器３１で回収された生成水の一部は冷却媒体循環系４４に排出される。この冷却媒体循環系４４に排出された水回収用凝縮器３１からの生成水は、冷却媒体として燃料電池用冷却水の廃熱回収用熱交換器３４ｂに供給された後、排熱中温水熱交換器４４ａに供給され、ここで熱交換された後、一部は空冷式冷却器往きライン４３に戻される。
【００２５】
また、空冷式冷却器往きライン４３の、外部冷却器循環ポンプ４３ｂと空冷式冷却器４２との間には三方調節弁４３ｄが設けられ、空冷式冷却器往きライン４３を流れる生成水の一部は、空冷式冷却器戻りライン４１に排出される。
水回収用凝縮器３１で生成された生成水は、さらに補給水ポンプ４６ａを備えた生成水回収ライン４６を介して燃料電池高温水熱変換器４７に供給された後、イオン交換式水処理装置４８に導入される。そして、このイオン交換式水処理装置４８で生成された純水が給水ポンプ４９により、燃料電池冷却水循環ポンプ３４ａの吸入側に吐出され、これによって、水蒸気分離器２４の純水の補給が行われる。
【００２６】
燃料電池高温水熱交換機４７には、冷却媒体として、空冷式冷却器戻りライン４１を流れる冷却水が冷却媒体循環系４７ａにより循環供給される。
そして、水蒸気分離器２４には、水蒸気分離器２４の圧力を検出するための圧力センサ２４ａが設けられている。また、水蒸気分離器ヒータ３５には、その負荷量を検出するための電力計等の負荷計測センサ３５ａが設けられている。これら圧力センサ２４ａ及び負荷計測センサ３５ａのセンサ出力は、図１に示すシステム制御装置７に入力される。
【００２７】
図３は、燃料電池発電装置１０の構成機器が収納されたパッケージ１００内の換気経路を示す図である。パッケージ１００内は、主機室１０１と、電気ユニット１０２と、補機室１０３とから構成される。主機室１０１には換気ファン１０４及び吸気口１０５が設けられ、換気ファン１０４を作動することによって、吸気口１０５から換気ファン１０４への換気経路が形成されるようになっている。
また、電気ユニット１０２には換気ファン１０６が設けられている。さらに、補機室１０３には排気口１０７が設けられると共に、補機室１０３の電気ユニット１０２側の側面には通風口１０３ａが形成され、電気ユニット１０２の換気ファン１０６を作動させることによって、換気ファン１０６から通風口１０３ａを介して排気口１０７への換気経路が形成されるようになっている。
【００２８】
さらに、電気ユニット１０２の換気ファン１０６近傍には、電気ユニット１０２及び補機室１０３内の各種機器の凍結の防止や冷却水の昇温等を図るための凍結防止ヒータ１１０が設けられている。この凍結防止ヒータ１１０には、凍結防止ヒータ１１０の負荷量ＰＨを検出する負荷計測センサ１１０ａが設けられ、負荷計測センサ１１０ａの計測値はシステム制御装置７に入力される。
また、換気ファン１０６の近傍には、温度センサ１０６ａが設けられ、この温度センサ１０６ａのセンサ出力は、システム制御装置７に入力される。
【００２９】
システム制御装置７は、図示しない各種センサのセンサ出力に基づいて、燃料電池１、インバータ２、系統連系用遮断器４を駆動制御し、連系運転時には、燃料電池１と系統電源１１とで連系して顧客負荷１２及び内部負荷３への給電を行う。また、これら負荷への供給電力が不足するときには系統電源１１からの電力を用いて不足分を補い、余剰分が生じる場合にはこれを系統電源１１に供給する。また、水蒸気分離器２４の水の温度や圧力に応じて水蒸気分離器ヒータ３５を制御して水蒸気分離器２４の冷却水温度を調整する冷却水温度調整処理を行なうと共に、温度センサ１０６ａで検出されるパッケージ内温度に基づき凍結防止ヒータ１１０を制御してパッケージ内の温度をパッケージ内の各種機器が動作可能な温度に維持するパッケージ内温度調整処理を行なう。
【００３０】
一方、系統電源１１側に停電等異常が生じた場合には、系統連系用遮断器４を開状態に切り替え、燃料電池発電装置１０側を系統電源１１から切り離して自立運転に切り替えて、燃料電池１の発電出力のみを用いて顧客負荷１２及び内部負荷３への電力供給を行う。
また、システム制御装置７は、自立運転中は、負荷計測センサ３ａ及び１２ａ等、各種センサのセンサ出力に基づき内部負荷３の負荷量と顧客負荷１２の負荷量との和である負荷量合計値が、燃料電池１の出力目標値Ｗsumに維持されるように、水蒸気分離器ヒータ３５又は凍結防止ヒータ１１０の負荷量を制御する、負荷量合計値調整処理を行なう。これにより、顧客負荷１２に負荷変動が生じても負荷量合計値は出力目標値Ｗsumに維持されるため、燃料電池１からみた負荷量が一定となり燃料電池１の発電出力を変化させることなく、燃料電池１の発電出力と、燃料電池１の電力負荷である顧客負荷１２及び内部負荷３とのバランスを保ち、顧客負荷１２の負荷変動に伴って、燃料電池１の周辺機器の応答遅れのために燃料電池１に燃料や空気の供給不足が生じることなく、燃料電池本体２７の電池特性の劣化を防止する。
【００３１】
また、システム制御装置７は、負荷量合計値を出力目標値Ｗsumに維持することを目的として水蒸気分離器ヒータ３５を制御する場合には、電流センサ１ａ及び圧力センサ２４ａのセンサ出力を監視し、電流センサ１ａで検出される燃料電池１の発電電流が予め設定した許容範囲内に収まるように、水蒸気分離器ヒータ３５の負荷量を調整する。また、これと共に、圧力センサ２４ａで検出される水蒸気分離器２４の圧力が、予め設定した燃料電池１での安定した電力発電が可能な許容範囲内に収まるように、水蒸気分離器ヒータ３５の負荷量を調整する。
【００３２】
一方、負荷量合計値を出力目標値Ｗsumに維持することを目的として凍結防止ヒータ１１０を制御する際には、電流センサ１ａのセンサ出力を監視し、電流センサ１ａで検出される燃料電池１の発電電流が予め設定した許容範囲内に収まるように、凍結防止ヒータ１１０の負荷量ＰＨを制御する。
ここで、燃料電池１による発電では、主燃料とする都市ガスの流量によって取り出し得る電流量に制約があるため、発電電流をある程度の大きさ以下に制限する必要がある。また、燃料電池１の燃料電池本体２７を腐食等から保護するためには発電電圧をある程度の大きさ以下に制限する必要がある。
【００３３】
すなわち、図４の特性図に示すように、燃料電池１の発電電流及び発電電圧がそれぞれの上限値を共に下回る範囲に収まるように、燃料電池１の発電出力を制御する必要がある。なお、図４において、横軸は発電電流、縦軸は発電電圧であって、斜線で示す領域は、燃料電池１の発電電流及び発電電圧の少なくとも何れか一方が、それぞれの上限値を上回る領域、すなわち非安定領域を表す。
【００３４】
図４において、発電電流及び発電電圧がそれぞれの上限値以下となる領域、すなわち図４において斜線領域に囲まれた領域が安定領域となり、燃料電池１の発電出力が安定領域に収まるように燃料電池１を制御する必要がある。
このため、電流センサ１ａのセンサ出力を監視し、センサ出力が発電電流の上限値を超えるときには、負荷量合計値を出力目標値Ｗsumに維持するための水蒸気分離器ヒータ３５又は凍結防止ヒータ１１０の負荷量を減少させて消費電流の削減を図ることで発電電流の減少を図る。また、発電電圧の監視は、電流センサ１ａのセンサ出力を用いて行い、発電電圧が発電電圧の上限値を超えるとき、すなわち、電流センサ１ａのセンサ出力が発電電圧の上限値相当の発電電流値を下回るときには、負荷量合計値を出力目標値Ｗsumに維持するための水蒸気分離器ヒータ３５又は凍結防止ヒータ１１０の負荷量を増大させて消費電流の増大を図ることで発電電圧の減少を図る。
【００３５】
なお、システム制御装置７は、自立運転中も、前記水蒸気分離器２４の冷却水温度調整処理や、パッケージ内温度調整処理を行なうが、前記負荷量合計値調整処理において前記水蒸気分離器ヒータ３５が負荷量調整用の負荷として選択された場合には、前記冷却水温度調整処理による水蒸気分離器ヒータ３５の負荷量の調整よりも、負荷量合計値調整処理による水蒸気分離器ヒータ３５の負荷量の調整を優先して行い、同様に、負荷量合計値調整処理において前記凍結防止ヒータ１１０が負荷量調整用の負荷として選択された場合には、前記負荷量合計値調整処理による凍結防止ヒータ１１０の負荷量ＰＨの調整を優先して行なう等、負荷量合計値調整処理による水蒸気分離器ヒータ３５及び凍結防止ヒータ１１０の負荷量の調整と、前記冷却水温度調整処理による水蒸気分離器ヒータ３５の負荷量の調整及び前記パッケージ内温度調整処理による凍結防止ヒータ１１０の負荷量ＰＨの調整とが干渉しないようにしている。
【００３６】
次に、本発明の動作を、図５のフローチャートに基づいて説明する。
なお、図５は、システム制御装置７で実行される負荷量合計値調整処理の処理手順を示したものである。この負荷量合計値調整処理は、予め設定した定周期で実行される。
システム制御装置７では、まず、自立運転中であるか否かを判定し（ステップＳ１）、自立運転中でなければそのまま処理を終了する。一方、自立運転中である場合には、ステップＳ２に移行し、温度センサ１０６ａの計測温度Ｔ１を読み込み、この計測温度Ｔ１、すなわちパッケージ１００内の温度が規定温度以下であるか否かを判定する。
【００３７】
この規定温度は、パッケージ１００内の燃料電池発電装置の構成機器のうち、水温が低い場合や氷点下以下では使用することのできない機器において水温条件を満足させる値、或いは凍結を防止することの可能な値（例えば摂氏２〜４度）以上であり、且つパッケージ１００内を昇温することにより、パッケージ内部の機器に影響を及ぼさない温度以下であればよく、すなわち、パッケージ内の機器の動作可能温度（例えば、摂氏４０度程度）を上限として設定することができる。ここでは、例えば摂氏２〜４度に設定される。
【００３８】
そして、ステップＳ２で計測温度Ｔ１が規定温度以下であるときにはステップＳ３に移行して、凍結防止ヒータ１１０を調整することにより負荷量合計値の調整を図る。そして、この状態から計測温度Ｔ１が規定温度を上回る状態となったときには、ステップＳ１からステップＳ２を経てステップＳ４に移行し、凍結防止ヒータ１１０に代えて、水蒸気分離器ヒータ３５を調整することにより負荷量合計値の調整を図る。
【００３９】
この状態から、計測温度Ｔ１が再度規定温度以下となったときには、ステップＳ１からステップＳ２を経てステップＳ３に移行し、水蒸気分離器ヒータ３５に代えて凍結防止ヒータ１１０を調整することにより負荷量合計値の調整を図る。
そして、自立運転から連系運転に移行したときには、水蒸気分離器ヒータ３５又は凍結防止ヒータ１１０による負荷量合計値の調整を終了する。
【００４０】
図６は、図５のステップＳ３で実行される凍結防止ヒータ１１０による制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１１で、電流センサ１ａの検出値を読み込み、燃料電池１の出力電流が、予め設定した上限値Ｉmaxを上回っているか否かを判断する。この上限値Ｉmaxは、例えば、燃料電池１本体に影響を及ぼすことなく安定した発電出力を得ることの可能な発電電流の最大値である最大許容値よりも１％程度小さな値に設定される。
【００４１】
そして、電流センサ１ａのセンサ出力が上限値Ｉmaxよりも大きいときには、ステップＳ１１からステップＳ１２に移行し、凍結防止ヒータ１１０の負荷量ＰＨを所定量Δｐｈ１（例えば、凍結防止ヒータ１１０のヒータ容量が１５〔ｋＷ〕の場合、５〔ｋＷ〕程度）だけ減少させる。これにより、凍結防止ヒータ１１０の負荷量ＰＨが低くなり、凍結防止ヒータ１１０の消費電流がその分減少するため、結果的に燃料電池１の発電電流が低下する。このため、燃料電池１の発電出力が図４の安定領域に収まることになって、燃料電池１を保護することができる。
【００４２】
一方、電流センサ１ａのセンサ出力が上限値Ｉmax以下であるときには、ステップＳ１１からステップＳ１３に移行し、次に電流センサ１ａのセンサ出力が、発電電流の下限値Ｉminを下回るか否かを判定する。この発電電流の下限値Ｉminは、燃料電池１の発電電圧の最大許容値に応じて設定される。この最大許容値は、例えば、燃料電池１に影響を及ぼすことなく安定した発電出力を得ることの可能な発電電圧の最大値である。下限値Ｉminは、発電電圧の最大許容値を満足するときの発電電流の最小値を最小許容値としたとき、この最小許容値よりも１％程度大きな値に設定される。
【００４３】
そして、電流センサ１ａのセンサ出力が下限値Ｉminを下回るとき、すなわち、発電電圧が最大許容値を超えるときには、ステップＳ１３からステップＳ１４に移行し、凍結防止ヒータ１１０の負荷量ＰＨを所定量Δｐｈ１だけ増加させる。これにより、凍結防止ヒータ１１０の負荷量ＰＨが高めに設定され、凍結防止ヒータ１１０の消費電流がその分増加するため、結果的に燃料電池１の発電電圧が低下する。このため、燃料電池１の発電出力が図４の安定領域に収まることになって、燃料電池１を保護することができる。
【００４４】
また、電流センサ１ａのセンサ出力が、上限値Ｉmax以下であり且つ下限値Ｉmin以上であるときにはステップＳ１５に移行し、凍結防止ヒータ１１０の負荷量の目標値ＭＶを算出する。すなわち、負荷計測センサ３ａ及び１２ａの出力を読み込み、内部負荷３の負荷量と顧客負荷１２の負荷量の和を求める。次に、求めた負荷量の和と出力目標値Ｗsumとの差分を求める。次に、負荷計測センサ１１０ａの出力である現在の凍結防止ヒータ１１０の負荷量ＰＨに、求めた差分を加算又は減算する。これによって、内部負荷３の負荷量と顧客負荷１２の負荷量との和を出力目標値Ｗsumに一致させ得る凍結防止ヒータ１１０の負荷量が演算される。そして、この演算された負荷量を目標値ＭＶとする。
【００４５】
そして、負荷計測センサ１１０ａのセンサ出力である凍結防止ヒータ１１０の負荷量ＰＨから、所定値Δｐｈ１を減算した値が、ステップＳ１５で演算した凍結防止ヒータ１１０の負荷量の目標値ＭＶよりも大きいか否かを判定し、目標値ＭＶよりも大きいときにはステップＳ１２に移行し、凍結防止ヒータ１１０の負荷量ＰＨから所定値Δｐｈ１を減算し、これを凍結防止ヒータ１１０の負荷量の目標値ＭＶとして更新する。そして、凍結防止ヒータ１１０の負荷量ＰＨが目標値ＭＶとなるように凍結防止ヒータ１１０の負荷量ＰＨを調整する。
【００４６】
一方、ステップＳ１６で、負荷計測センサ１１０ａのセンサ出力である凍結防止ヒータ１１０の負荷量ＰＨから、所定値Δｐｈ１を減算した値が、ステップＳ１５で算出した凍結防止ヒータ１１０の負荷量の目標値ＭＶ以下であるときには、ステップＳ１７に移行する。このステップＳ１７では、負荷計測センサ１１０ａのセンサ出力である、凍結防止ヒータ１１０の負荷量ＰＨに所定値Δｐｈ１を加算した値が、ステップＳ１５で演算した凍結防止ヒータ１１０の負荷量の目標値ＭＶよりも小さいか否かを判定し、目標値ＭＶよりも小さいときにはステップＳ１４に移行し、凍結防止ヒータ１１０の負荷量ＰＨに所定値Δｐｈ１を加算し、これを新たな凍結防止ヒータ１１０の負荷量の目標値ＭＶとして更新する。そして、凍結防止ヒータ１１０の負荷量ＰＨが目標値ＭＶとなるように凍結防止ヒータ１１０の負荷量ＰＨを調整する。
【００４７】
一方、ステップＳ１７で、凍結防止ヒータ１１０の負荷量ＰＨに所定値Δｐｈ１を加算した値が、凍結防止ヒータ１１０の負荷量の目標値ＭＶ以上であるときには、そのまま処理を終了する。
つまり、凍結防止ヒータ１１０は、図７に示すように、負荷量の目標値ＭＶが、所定量Δｐｈ１変化したときに、凍結防止ヒータ１１０の負荷量ＰＨが所定量Δｐｈ１ずつ増加又は減少するように構成され、すなわちヒステリシスをもって変化するように制御される。これによって、負荷量の目標値ＭＶの変動に応じて凍結防止ヒータ１１０の負荷量ＰＨが増減を繰り返すことを回避するようにしている。
【００４８】
図８は、図５のステップＳ４で実行される水蒸気分離器ヒータ３５による制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ２１で、電流センサ１ａのセンサ出力である、燃料電池１の出力電流が、予め設定した上限値Ｉmaxを上回っているか否かを判断する。この上限値Ｉmaxは、例えば、燃料電池本体に影響を及ぼすことなく安定した発電出力を得ることの可能な発電電流の最大値である最大許容値よりも１％程度小さな値に設定される。
【００４９】
そして、電流センサ１ａのセンサ出力が上限値Ｉmaxよりも大きいときには、ステップＳ２１からステップＳ２２に移行し、水蒸気分離器ヒータ３５の負荷量を所定量Δｐｈ２（例えば、水蒸気分離器ヒータ３５のヒータ容量が３５〔ｋＷ〕の場合、５〔ｋＷ〕程度）だけ減少させる。これにより、水蒸気分離器ヒータ３５の負荷量が低くなり、水蒸気分離器ヒータ３５の消費電流がその分減少するため、結果的に燃料電池１の発電電流が低下する。このため、燃料電池１の発電出力が図４の安定領域に収まることになって、燃料電池１を保護することができる。
【００５０】
一方、電流センサ１ａのセンサ出力が上限値Ｉmax以下であるときには、ステップＳ２１からステップＳ２３に移行し、次に電流センサ１ａのセンサ出力が、発電電流の下限値Ｉminを下回るか否かを判定する。この発電電流の下限値Ｉminは、燃料電池１の発電電圧の最大許容値に応じて設定される。この最大許容値は、例えば、燃料電池１に影響を及ぼすことなく安定した発電出力を得ることの可能な発電電圧の最大値である。下限値Ｉminは、発電電圧の最大許容値を満足するときの発電電流の最小値を最小許容値としたとき、この最小許容値よりも１％程度大きな値に設定される。
【００５１】
そして、電流センサ１ａのセンサ出力が下限値Ｉminを下回るとき、すなわち、発電電圧が最大許容値を超えるときには、ステップＳ２３からステップＳ２４に移行し、水蒸気分離器ヒータ３５の負荷量を所定量Δｐｈ２だけ増加させる。これにより、水蒸気分離器ヒータ３５の負荷量が高めに設定され、水蒸気分離器ヒータ３５の消費電流がその分増加するため、結果的に燃料電池１の発電電圧が低下する。このため、燃料電池１の発電出力が図４の安定領域に収まることになって、燃料電池１を保護することができる。
【００５２】
また、電流センサ１ａのセンサ出力が、上限値Ｉmax以下であり且つ下限値Ｉmin以上であるときにはステップＳ２５に移行し、次に、圧力センサ２４ａのセンサ出力である、水蒸気分離器２４の圧力が、最大圧力Ｐmaxを上回るかどうかを判定する。この最大圧力Ｐmaxは、燃料電池１において安定した電力発電を行うことの可能な、水蒸気分離器２４の圧力の最大値である最大許容値に応じて設定され、例えば、最大許容値よりも１％程度小さな値に設定される。
【００５３】
そして、圧力センサ２４ａのセンサ出力が最大圧力Ｐmaxを上回るときには、ステップＳ２５からステップＳ２２に移行し、水蒸気分離器ヒータ３５の負荷量を所定量Δｐｈ２だけ減少させる。これにより、水蒸気分離器２４の圧力が低下するため、エゼクタ２３への高圧の水蒸気の供給量を安定させることができ、燃料電池１の発電出力特性の変動を抑制することができる。
【００５４】
一方、圧力センサ２４ａのセンサ出力が最大圧力Ｐmax以下であるときには、ステップＳ２５からステップＳ２６に移行し、圧力センサ２４ａのセンサ出力が最小圧力Ｐminを下回るかどうかを判定する。この最小圧力Ｐminは、水蒸気分離器２４の圧力が、燃料電池１において安定した電力発電を行うことの可能な圧力の最小値である最小許容値に応じて設定され、例えば最小許容値よりも１％程度大きな値に設定される。
【００５５】
そして、圧力センサ２４ａのセンサ出力が最小圧力Ｐminを下回るときには、ステップＳ２６からステップＳ２４に移行し、水蒸気分離器ヒータ３５の負荷量を所定量Δｐｈ２だけ増加させる。これにより、水蒸気分離器２４の圧力が増加するため、エゼクタ２３への高圧の水蒸気の供給量を安定させることができ、燃料電池１の発電出力特性の変動を抑制することができる。
【００５６】
さらに、電流センサ１ａのセンサ出力が、上限値Ｉmax以下且つ下限値Ｉmin以上であり、圧力センサ２４ａのセンサ出力が、最大圧力Ｐmax以下且つ最小圧力Ｐmin以上であるときには、ステップＳ２７に移行し、負荷量合計値を出力目標値Ｗsumとし得る水蒸気分離器ヒータ３５の負荷量の目標値を算出する。すなわち、負荷計測センサ３ａ及び１２ａのセンサ出力を読み込み、内部負荷３の負荷量と顧客負荷１２の負荷量の和を求める。次に、求めた負荷量の和と出力目標値Ｗsumとの差分を求める。次に、負荷計測センサ３５ａのセンサ出力である現在の水蒸気分離器ヒータ３５の負荷量に、求めた差分を加算又は減算する。これによって、内部負荷３の負荷量と顧客負荷１２の負荷量との和を出力目標値Ｗsumに一致させ得る水蒸気分離器ヒータ３５の負荷量が演算され、この演算された負荷量に目標値ＭＶを更新する。そして、この目標値ＭＶとなるように水蒸気分離器ヒータ３５の負荷量を調整する。
【００５７】
このため、水蒸気分離器ヒータ３５の負荷量は、負荷量合計値が出力目標値Ｗsumと一致するような値に調整されることになり、燃料電池１から見た負荷量合計値は出力目標値Ｗsumに維持されるため、顧客負荷１２の負荷変動に関係なく燃料電池１に対する負荷は一定となり、燃料電池１の応答遅れによる影響を受けることなく、顧客負荷１２への電力供給の負荷追従性を確保することができる。
【００５８】
ここで、上述のように、システム制御装置７では、自立運転中、顧客負荷１２の変動に関わらず負荷量合計値が一定となるように水蒸気分離器ヒータ３５又は凍結防止ヒータ１１０の負荷量を調整している。したがって、負荷量合計値が変動することによって燃料電池本体に影響を与えることはなく、燃料電池１の出力特性が変化することを回避することができ、安定した電力発電を継続することができる。
また、このとき、温度センサ１０６ａで計測した計測温度Ｔ１、すなわちパッケージ内温度に応じて、負荷量調整用の負荷としての、凍結防止ヒータ１１０と水蒸気分離器ヒータ３５とを切り替え、計測温度Ｔ１が規定温度以下である場合には、図５のステップＳ２からステップＳ３に移行して、凍結防止ヒータ１１０を作動させている。
【００５９】
したがって、凍結防止ヒータ１１０と水蒸気分離器ヒータ３５とを切り替える規定温度として、凍結防止ヒータ１１０を作動させるべき温度、つまり、水温が低い場合や氷点下以下では使用することのできない機器において水温条件を満足させる値、或いは凍結を防止することの可能な値（例えば、摂氏２〜４度）に設定すれば、パッケージ内温度の昇温のために本来作動させるべき状況にある凍結防止ヒータ１１０を負荷量調整用の負荷として作動させることになり、負荷量調整と共に凍結防止を行なうことができる。また、凍結防止ヒータ１１０は本来作動させる状態にあるものであるから、凍結防止ヒータ１１０を作動させたとしても何ら問題はなく、負荷量調整と凍結防止とを効率よく行なうことができる。
【００６０】
また、負荷量調整用の負荷として用いている凍結防止ヒータ１１０や水蒸気分離器ヒータ３５には、負荷量の調整を行なうという用途の他に、凍結防止ヒータ１１０には、パッケージ内の凍結を回避するという用途があり、水蒸気分離器ヒータ３５には、水蒸気分離器２４内の冷却水温度を調整するという用途がある。このため、これら凍結防止ヒータ１１０や水蒸気分離器ヒータ３５を負荷量調整用の負荷として用いると、本来作動させる必要のない状況において作動されることになる。つまり、凍結防止ヒータ１１０は、パッケージ内温度が比較的低温であって凍結防止を行なう必要のある状況において作動されるものであるため、パッケージ内温度が比較的高温であるときには作動させる必要はない。このため、凍結を防止するという用途からみれば、凍結防止ヒータ１１０は不要に作動されることになりこれはすなわち、無駄に電力消費が行なわれることになって、燃料電池１の発電出力が有効利用されていないことになる。
【００６１】
しかしながら、本発明では、上述のように、パッケージ内温度が規定温度以下のときにのみ凍結防止ヒータ１１０を負荷量調整用の負荷として作動させているため、規定温度として凍結防止ヒータ１１０を作動させる必要のあるときの温度を設定することによって、作動させる必要のあるときに凍結防止ヒータ１１０を作動させることになり、燃料電池１の発電出力を有効に利用することができる。
【００６２】
また、パッケージ内温度が規定温度以下のときに、仮に負荷量調整用の負荷として水蒸気分離器ヒータ３５を用いるように構成した場合、パッケージ内温度が規定温度以下の状態では凍結防止ヒータ１１０を凍結防止の用途で作動させる必要があるため、水蒸気分離器ヒータ３５と凍結防止ヒータ１１０とを共に作動させることになる。
しかしながら、規定温度を、凍結防止ヒータ１１０を作動させる必要のあるときの温度に設定し、凍結防止ヒータ１１０を作動させる必要のある状況においては、凍結防止ヒータ１１０を、負荷量調整用の負荷としての用途と凍結防止のための用途との両方を兼ねて作動させ、水蒸気分離器ヒータ３５は作動させないようにすることによって、水蒸気分離器ヒータ３５を単に電力消費を行なうために作動させることを回避し、燃料電池１の発電出力を有効に活用することができる。
【００６３】
また、水蒸気分離器ヒータ３５は、水蒸気分離器２４の冷却水温度の調整を行なう必要があるときに作動されるものであるため、負荷量調整用の負荷として、仮に、水蒸気分離器ヒータ３５を用いると、冷却水温度の調整を行なう必要のないときにも作動されることになって、水蒸気分離器ヒータ３５は、冷却水温度を調整するという用途の点からみれば、不要に作動されることになり、単に電力消費のためだけに作動されることになる。
【００６４】
しかしながら、本発明では、上述のように、パッケージ内温度が規定温度を上回るときのみ、負荷量調整用の負荷として、水蒸気分離器ヒータ３５を用いているため、水蒸気分離器ヒータ３５が不要に作動される状況を少なくすることができ、すなわち、燃料電池１の発電出力が有効利用されない状態となることを抑制することができる。
また、水蒸気分離器ヒータ３５を作動させると、水蒸気分離器２４の特性が変化し、結果的に燃料電池本体の出力特性が変化する可能性がある。しかしながら、パッケージ内温度に応じて、負荷量調整用の負荷として用いるヒータを切り替えることにより、負荷量調整用の負荷として水蒸気分離器ヒータ３５を用いる機会を少なくしているため、水蒸気分離器２４の特性が変化することにより燃料電池本体の出力特性が変化することを抑制することができる。
【００６５】
また、水蒸気分離器ヒータ３５を作動させることにより燃料電池の出力特性が変化する可能性があるが、燃料電池１の出力電流と、水蒸気分離器２４の圧力とを監視し、燃料電池１の発電出力が安定領域の範囲内となるように、水蒸気分離器ヒータ３５の負荷量を調整しているため、燃料電池１の発電電流や発電電圧が許容値を超えることによって、燃料電池１に悪影響を与えることを回避し、燃料電池１を保護することができると共に、燃料電池の出力特性の変化を抑制し安定した電力発電を継続することができる。
また、負荷量調整用の負荷として、凍結防止ヒータ１１０を用いる場合にも、図６に示すように、燃料電池１の発電電流を監視し、燃料電池の発電出力が安定領域の範囲内となるように調整している。
したがって、負荷量調整用の負荷として凍結防止ヒータ１１０を用いる場合においても、安定した電力発電を継続することができる。
【００６６】
また、自立運転時に、顧客負荷１２が新たに投入された場合、或いは顧客負荷１２が停止された場合等、燃料電池の発電電流が過電流或いは電流不足となった場合には、燃料電池本体２７を保護するために燃料電池発電装置１０全体を停止させるように構成されている場合であっても、上述のように、燃料電池１の発電出力が安定領域の範囲内に収まるように調整するため、顧客負荷１２に変動があった場合でも、燃料電池発電装置１０全体がシステム停止に至ることを回避することができる。
【００６７】
また、図６のフローチャートに示すように、負荷量調整用の負荷としての負荷量の調整よりも、燃料電池の発電電流の監視による負荷量の調整を優先して行っているため、燃料電池発電装置１０がシステム停止に至ることをより確実に回避することができる。
また、上記実施の形態においては、凍結防止ヒータ１１０と水蒸気分離器ヒータ３５とを切り替える規定温度として、摂氏２〜４度程度に設定した場合について説明したが、これに限るものではない。前述のように、規定温度として、パッケージ内の機器の動作可能温度を上限として設定することができ、規定温度が高くなるほど、凍結防止ヒータ１１０が負荷量調整用の負荷として設定されやすくなり、すなわち、水蒸気分離器ヒータ１１０が負荷量調整用の負荷として設定される機会が少なくなる。したがって、その分、負荷量合計値の調整に伴い燃料電池本体の出力特性が変化することが抑制される。
【００６８】
また、燃料電池発電装置１０は、通常、パッケージ内温度が動作可能温度の上限値以下となる温度環境下で用いられるため、凍結防止ヒータ１１０と水蒸気分離器ヒータ３５とを切り替える規定温度としてパッケージ内の機器の動作可能温度の上限値（例えば、摂氏４０度程度）相当の値等、比較的高い温度に設定すれば、パッケージ内温度が常に規定温度以下となるため、負荷量調整用の負荷として、常に凍結防止ヒータ１１０が選択されるように構成することも可能である。
【００６９】
このように常に、凍結防止ヒータ１１０を用いる構成とした場合、前述のように、負荷量調整用の負荷として、水蒸気分離器ヒータ３５を用いた場合には、水蒸気分離器２４の特性が変化し、結果的に燃料電池本体の出力特性が変化する可能性があるが、凍結防止ヒータ１１０の場合には、負荷量を変化させたとしても燃料電池本体の出力特性に変化が生じることはないため、燃料電池本体の出力特性を変化させることなく、負荷量調整を行なうことができる。
【００７０】
なお、上述のように、負荷量調整用の負荷として常に凍結防止ヒータ１１０を用いることが可能な温度環境下においては、負荷量合計値調整処理として、図９に示す手順で処理を行なうようにしてもよい。
すなわち、ステップＳ３１で自立運転中でないと判断されるときにはそのまま処理を終了するが、自立運転中であると判定される場合には、ステップＳ３１からステップＳ３２に移行し、前記図６のフローチャートにしたがって、凍結防止ヒータ１１０を調整することにより負荷量合計値の調整を図る。
【００７１】
また、上記実施の形態においては、パッケージ内温度が規定温度以下であるか否かにより凍結防止ヒータ１１０と水蒸気分離器ヒータ３５とを切り替える場合について説明したが、凍結防止ヒータ１１０と水蒸気ヒータ３５とを切り替える際にヒステリシスをもたせるようにしてもよい。
また、上記実施の形態においては、燃料電池１の発電電流に基づいて、燃料電池１の出力特性を安定領域に収める場合について説明したが、これに限るものではない。
【００７２】
例えば、燃料電池１の発電電流に替えて、燃料電池１の発電電圧を検出しこれに基づいて、発電出力が安定領域に収まるように制御してもよい。また、発電電流及び発電電圧をそれぞれ検出しこれらがそれぞれの上限値を下回るように制御してもよく、要は、燃料電池１の発電出力が図４に示す安定領域に収まるように制御を行えば、発電電流及び発電電圧の何れに基づいて制御してもよい。
また、上記実施の形態においては、水蒸気分離器ヒータ３５の負荷量を制御する際に、水蒸気分離器２４の圧力に基づき制御する場合について説明したが、これに限るものではない。
【００７３】
例えば、圧力センサ２４ａに替えて、水蒸気分離器２４の温度を検出する温度センサ、或いは、水蒸気分離器２４から出力される水蒸気流量を検出する水蒸気流量センサを設け、温度センサで検出される水蒸気分離器２４の温度、或いは水蒸気流量センサで検出される水蒸気分離器２４から出力される水蒸気流量を、水蒸気分離器２４の圧力相当値として用い、この圧力相当値に基づき冷却水加熱器３５の負荷量を調整するようにしてもよい。
【００７４】
また、上記実施の形態においては、電気ユニット１０２及び補機室１０３の温度調整を行なうための、換気ファン１０６近傍に設けられた凍結防止ヒータ１１０を、パッケージ温度調整用ヒータとして適用した場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、パッケージ内の最下面全面に設けられた面状のヒータであってもよく、要は、各種の循環水等、燃料電池発電装置１０において必要な水の凍結や、この水を処理する補機の凍結を防止するために設けられているヒータであれば、適用することができる。
【００７５】
ここで、上記実施の形態において、凍結防止ヒータ１１０がパッケージ温度調整用ヒータに対応し、温度センサ１０６ａが温度センサに対応している。
また、図６のステップＳ１１〜ステップＳ１４の処理が第１の負荷量調整処理に対応し、ステップＳ１２及びステップＳ１４〜ステップＳ１７の処理が第２の負荷量調整処理に対応している。
さらに、図５の負荷量合計値調整処理が負荷量合計値調整手段に対応している。
【符号の説明】
【００７６】
１  燃料電池
１ａ  電流センサ
２  インバータ
３  内部負荷
３ａ  負荷計測センサ
５  補機負荷
７  システム制御装置
１２  顧客負荷
１２ａ  負荷計測センサ
２４  水蒸気分離器
２４ａ  圧力センサ
３５  水蒸気分離器ヒータ
３５ａ  負荷計測センサ
１０６ａ  温度センサ
１１０  凍結防止ヒータ
１１０ａ  負荷計測センサ
【図１】
2011009099.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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