(57)【要約】【課題】システムの大型化及びコストアップを抑制しつつ、自立運転から連系運転に速やかに復旧すること。【解決手段】燃料ガスと酸化剤ガスの電気化学反応により発電するＳＯＦＣ（１０）と、ＳＯＦＣの起動時に、酸化剤ガスを加熱してＳＯＦＣに供給する電気ヒータ（４４）と、を備えた燃料電池システム（１）において、制御部（５０）は、ＳＯＦＣが系統電力網との連系状態から解列状態に切り換わったときのＳＯＦＣで発電した電力の一部である余剰電力を電気ヒータで消費させる構成とした。【選択図】図１
2019160443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスの電気化学反応により発電する固体酸化物形燃料電池と、
前記固体酸化物形燃料電池の起動時に、前記酸化剤ガスを加熱して前記固体酸化物形燃料電池に供給する加熱器と、
前記固体酸化物形燃料電池が系統電力網との連系状態から解列状態に切り換わったときの前記固体酸化物形燃料電池で発電した電力の一部である余剰電力を前記加熱器で消費させる制御部と、
を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記加熱器と並列に配置され、前記固体酸化物形燃料電池からの排出ガスの熱を前記酸化剤ガスに熱交換する再生熱交換器と、
前記加熱器及び再生熱交換器に対する前記酸化剤ガスの流量を調整する少なくとも一つの調整弁と、を有し、
前記制御部は、解列状態における前記固体酸化物形燃料電池の温度が、連系状態における前記固体酸化物形燃料電池の温度を維持するように前記調整弁を制御することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記余剰電力として、前記固体酸化物形燃料電池の定格出力の１／５〜２／３を前記加熱器で消費させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
燃料ガスと酸化剤ガスの電気化学反応により発電する固体酸化物形燃料電池と、前記酸化剤ガスを加熱して前記固体酸化物形燃料電池に供給する加熱器と、を有する燃料電池システムの運転方法であって、
前記固体酸化物形燃料電池の起動時に、前記酸化剤ガスを前記加熱器で加熱して前記固体酸化物形燃料電池に供給する加熱ステップと、
前記固体酸化物形燃料電池が系統電力網との連携状態から解列状態に切り換わったときの前記固体酸化物形燃料電池で発電した電力の一部である余剰電力を前記加熱器で消費させる制御ステップと、
を有することを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項５】
前記燃料電池システムは、更に、前記加熱器と並列に配置され、前記固体酸化物形燃料電池からの排出ガスの熱を前記酸化剤ガスに熱交換する再生熱交換器と、前記加熱器及び再生熱交換器に対する前記酸化剤ガスの流量を調整する調整弁と、を有し、
前記制御ステップにて、解列状態における前記固体酸化物形燃料電池の温度が、連系状態における前記固体酸化物形燃料電池の温度を維持するように前記調整弁を制御することを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システム及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Solid  Oxide  Fuel  Cell）の開発が進められている。ＳＯＦＣは、空気極で生成された酸化物イオンが電解質を透過して燃料極に移動し、燃料極で酸化物イオンが水素又は一酸化炭素と反応することにより電気エネルギーを発生する発電メカニズムである。ＳＯＦＣは、現在知られている燃料電池の形態の中では、発電の動作温度が最も高く（例えば９００℃〜１０００℃）、発電効率が最も高いという特性を持つ。
【０００３】
特許文献１には、固体酸化物形燃料電池からの排出ガスの熱を酸化剤ガス（空気）に熱交換する再生熱交換器と、再生熱交換器を通過後の酸化剤ガスを加熱する空気予熱ヒータとを備え、起動時に空気予熱ヒータで酸化剤ガスを加熱する燃料電池システムが開示されている。この燃料電池システムでは、起動時に空気予熱ヒータで酸化剤ガスを加熱することにより、起動時間の短縮化を図っている。
【０００４】
特許文献２には、系統電源と連系しての連系運転及び系統電源から解列しての自立運転が可能な燃料電池システムが開示されている。この燃料電池システムでは、系統電源の停電時等に連系運転から自立運転への切り換えを行い、その切り換え後の運転開始までの待機時間において、外部負荷に電力を供給することなく、アイドリング電力以外の余剰電力を余剰電力ヒータで消費することにより、燃料電池の発電電力を自立時発電電力に維持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第６１０３１２７号公報
【特許文献２】特開２０１５−１８６４０８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、自立運転時において、燃料電池の運転継続に必要な発電電力を維持するために余剰電力を余剰電力ヒータ等の負荷で消費しようとすると、当該負荷の容量が大きくなり、システムの大型化や、システムの製造及び運用上のコストアップを招き得る。一方で、余剰電力ヒータ等の負荷の容量が小さいと、燃料電池の運転継続に必要な発電電力を維持できず、熱自立することが困難となる。連系運転と自立運転とを切り換え可能な燃料電池システムでは、システムの大型化及びコストアップを抑制しながら、自立運転から連系運転に速やかに復旧することが要請される。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、システムの大型化及びコストアップを抑制しつつ、自立運転から連系運転に速やかに復旧することができる燃料電池システム及びその運転方法を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態の燃料電池システムは、その一態様では、燃料ガスと酸化剤ガスの電気化学反応により発電する固体酸化物形燃料電池と、前記固体酸化物形燃料電池の起動時に、前記酸化剤ガスを加熱して前記固体酸化物形燃料電池に供給する加熱器と、前記固体酸化物形燃料電池が系統電力網との連系状態から解列状態に切り換わったときの前記固体酸化物形燃料電池で発電した電力の一部である余剰電力を前記加熱器で消費させる制御部と、を有することを特徴としている。
【０００９】
本実施形態の燃料電池システムの運転方法は、その一態様では、燃料ガスと酸化剤ガスの電気化学反応により発電する固体酸化物形燃料電池と、前記酸化剤ガスを加熱して前記固体酸化物形燃料電池に供給する加熱器と、を有する燃料電池システムの運転方法であって、前記固体酸化物形燃料電池の起動時に、前記酸化剤ガスを前記加熱器で加熱して前記固体酸化物形燃料電池に供給する加熱ステップと、前記固体酸化物形燃料電池が系統電力網との連携状態から解列状態に切り換わったときの前記固体酸化物形燃料電池で発電した電力の一部である余剰電力を前記加熱器で消費させる制御ステップと、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、システムの大型化及びコストアップを抑制しつつ、自立運転から連系運転に速やかに復旧することができる燃料電池システム及びその運転方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態による燃料電池システムを示すブロック図である。
【図２】本実施形態による燃料電池システムが連系運転中に解列したときの運転パラメータの時間変化を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施形態に係る燃料電池システム１について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態による燃料電池システム１を示すブロック図である。図１においては、説明の便宜上、本発明に関連する構成要素のみを示している。図１においては、燃料ガスや酸化剤ガス等の流体の流路を実線で示し、燃料電池システム１の制御信号の信号線を破線で示している。なお、ＳＯＦＣ１０内の流体の流路は、便宜上、一点鎖線で示している。
【００１３】
図１に示すように、燃料電池システム１は、固体酸化物形燃料電池モジュール（ＳＯＦＣ：Solid  Oxide  Fuel  Cellモジュール）１０を有している。ＳＯＦＣモジュール（以下、単に「ＳＯＦＣ」という）１０は、複数のセルを積層または集合体として構成したセルスタックを有している。各セルは、空気極と燃料極で電解質を挟んだ基本構成を有している。セルスタックの各セルは、電気的に直列に接続されている。ＳＯＦＣ１０は、空気極で生成された酸化物イオンが電解質を透過して燃料極に移動し、燃料極で酸化物イオンが水素又は一酸化炭素と反応することにより電気エネルギーを発生する発電メカニズムである。
【００１４】
ＳＯＦＣ１０は、酸化剤ガス流路（カソードガス流路）１２と、燃料ガス流路（アノードガス流路）１４とを有している。酸化剤ガス流路１２の入口部１２Ａには、反応空気ブロア（酸化剤ガス供給器）２０が取り込んだ酸化剤ガス（空気）及びその他のガスが供給され、酸化剤ガス流路１２の出口部１２Ｂからは、カソード側排出ガス（以下では単に「排出ガス」と呼ぶことがある）が排出される。燃料ガス流路１４の入口部１４Ａには、燃料ガス供給器（図示略）からの燃料ガス（燃料）及びその他のガスが供給され、燃料ガス流路１４の出口部１４Ｂからは、アノード側排出ガス（以下では単に「排出ガス」と呼ぶことがある）が排出される。酸化剤ガス流路１２に供給された酸化剤ガスと燃料ガス流路１４に供給された燃料ガスが電気化学反応を起こすことにより、直流電流が発生する（発電する）。ＳＯＦＣ１０には、当該ＳＯＦＣ１０の温度（モジュール代表温度）を検出する温度検出部３０が設けられている。
【００１５】
燃料電池システム１は、空気再生熱交換器（以下、単に「再生熱交換器」という）４０を有している。再生熱交換器４０は、酸化剤ガス流路１２の入口部１２Ａへ繋がる反応空気供給ライン４１と、酸化剤ガス流路１２の出口部１２Ｂからのカソード側排出ガスを通す反応空気排気ライン４２とに接続している。再生熱交換器４０は、反応空気排気ライン４２を流れるカソード側排出ガス（主に酸化剤ガス）と、反応空気供給ライン４１に流れる酸化剤ガスとを熱交換させ、ＳＯＦＣ１０に導入する酸化剤ガス（反応空気）を加熱する。なお、酸化剤ガス流路１２は、ＳＯＦＣ１０内にて直線（一点鎖線）で示しているが、セルスタックの形状にあわせて流路を設定してよい。
【００１６】
反応空気供給ライン４１には、この反応空気供給ライン４１の一部を構成し、且つ、反応空気供給ライン４１から分岐する反応空気バイパスライン４３が設けられている。反応空気バイパスライン４３には、電気ヒータ４４と、調整弁４５とが設けられている。電気ヒータ４４は、反応空気バイパスライン４３上に設けられることで、空気再生熱交換器４０と並列となる位置に配置されている。
【００１７】
電気ヒータ４４は、加熱器を構成するものであり、反応空気ブロア２０から反応空気バイパスライン４３を流れる反応空気を加熱する。例えば、電気ヒータ４４は、燃料電池システム１の起動時に反応空気を加熱する。すなわち、電気ヒータ４４は、燃料電池システム１（ＳＯＦＣ１０）の起動用の電気ヒータを構成する。調整弁４５は、自身の開閉状態を切り換えることにより、反応空気ブロア２０から反応空気バイパスライン４３（電気ヒータ４４）に供給される反応空気の量を調整する。調整弁４５における開度は、後述する制御部５０からの制御信号により制御される。
【００１８】
反応空気供給ライン４１には、反応空気バイパスライン４３の調整弁４５と並列となる位置に、調整弁４６が設けられている。調整弁４６は、自身の開閉状態を切り換えることにより、反応空気ブロア２０から反応空気供給ライン４１に供給される反応空気の量を調整する。調整弁４６における開度は、後述する制御部５０からの制御信号により制御される。また、反応空気供給ライン４１には、酸化剤ガス流路１２の入口部１２Ａの近傍の温度を検出する温度検出部４７が設けられている。
【００１９】
なお、調整弁４５、４６の少なくとも一方は、比例制御弁として、反応空気バイパスライン４３及び反応空気供給ライン４１の双方の系統への酸化剤ガスの供給量（流量）を制御することが好ましい。ここでは、反応空気バイパスライン４３及び反応空気供給ライン４１にそれぞれ調整弁４５、４６を備える場合について説明しているが、調整弁の構成について適宜変更が可能である。例えば、反応空気供給ライン４１から反応空気バイパスライン４３への分岐箇所に三又構造の調整弁を備え、反応空気バイパスライン４３及び反応空気供給ライン４１の双方の系統への酸化剤ガスの供給量を制御してもよい。
【００２０】
燃料電池システム１は、システム全体を制御する制御部５０を有している。制御部５０は、温度検出部３０、４７、調整弁４５、４６、反応空気ブロア２０、電気ヒータ４４及び不図示の系統連系リレーや操作部に接続される。系統連系リレーは、ＳＯＦＣ１０と不図示の系統電力網との連系状態を切り換える。燃料電池システム１は、系統連系リレーがオン状態のときに系統電力網と連系状態となり、系統連系リレーがオフ状態のときに系統電力網と解列状態となる。系統電力網と解列状態となった場合に、ＳＯＦＣ１０は自立運転を行う。
【００２１】
制御部５０は、操作部から入力された指示や、温度検出部３０、４７等の検出結果に応じて接続機器を制御する。例えば、燃料電池システム１の起動時において、制御部５０は、反応空気ブロア２０及び電気ヒータ４４を駆動する。また、制御部５０は、調整弁４５を開放する一方、調整弁４６を閉鎖する。これにより、反応空気ブロア２０からの反応空気は、反応空気バイパスライン４３に流入し、電気ヒータ４４で加熱されて酸化剤ガス流路１２の入口部１２Ａに供給される。このように加熱された反応空気が供給されることにより、ＳＯＦＣ１０の起動時間が短縮される。
【００２２】
ＳＯＦＣ１０が安定運転に至った後、制御部５０は、電気ヒータ４４を停止する。また、制御部５０は、調整弁４５を閉鎖する一方、調整弁４６を開放する。これにより、反応空気ブロア２０からの空気は、反応空気供給ライン４１に流入し、再生熱交換器４０で反応空気排気ライン４２を流れるカソード側排出ガスと熱交換されて酸化剤ガス流路１２の入口部１２Ａに供給される。例えば、ＳＯＦＣ１０の安定運転は、温度検出部３０、４７の検出結果に応じて判定することができる。
【００２３】
ところで、ＳＯＦＣ１０の自立運転時において、ＳＯＦＣ１０の運転継続に必要な発電電力を維持するために余剰電力を余剰電力ヒータ等の専用の負荷で消費しようとすると、当該負荷の容量が大きくなり、システムの大型化や、システムの製造及び運用上のコストアップを招き得る。一方で、余剰電力ヒータ等の専用の負荷の容量が小さいと、ＳＯＦＣ１０の運転継続に必要な発電電力を維持することができず、自立運転から連系運転に速やかに復旧することが困難となる。
【００２４】
本発明者は、ＳＯＦＣ１０で発生した発電電力を専用の負荷で消費させることが、システムの大型化やコストアップの原因となる一方、自立運転からの速やかな復旧を妨げる原因の一つとなり得る点に着目した。そして、専用の負荷ではなく、システム内部に存在する負荷を利用することが、システムの大型化及びコストアップの抑制や、自立運転から連系運転への速やかな復旧に寄与することを見出し、本発明に想到した。
【００２５】
すなわち、本発明の骨子は、ＳＯＦＣ１０の起動時に、酸化剤ガスを加熱してＳＯＦＣ１０に供給する電気ヒータ４４を備え、ＳＯＦＣ１０が系統電力網との連系状態から解列状態に切り換わったときのＳＯＦＣ１０で発電した電力の一部である余剰電力を電気ヒータ４４で消費させることである。つまり、本発明の燃料電池システム１においては、電気ヒータ４４を、起動時に酸化剤ガスを加熱する空気予熱手段と、自立運転時にＳＯＦＣ１０で発電した電力の一部である余剰電力を消費する負荷手段として利用する。
【００２６】
本発明によれば、起動時に酸化剤ガスを加熱する電気ヒータ４４にて、自立運転時にＳＯＦＣ１０で発電した電力の一部である余剰電力を消費することから、余剰電力を消費するための専用の負荷を配備する必要がない。これにより、システムの大型化及びコストアップを抑制することができる。また、起動時に酸化剤ガスを加熱する電気ヒータ４４で余剰電力を消費することから、余剰電力を消費する負荷としての容量を確保できるので、ＳＯＦＣ１０の運転継続に必要な発電電力を維持でき、自立運転から連系運転に速やかに復旧することができる。この結果、システムの大型化及びコストアップを抑制しつつ、自立運転から連系運転に速やかに復旧することができる。
【００２７】
電気ヒータ４４を、自立運転時にＳＯＦＣ１０で発電した電力の一部である余剰電力を消費する負荷手段として利用するため、制御部５０は、系統電力網に対するＳＯＦＣ１０の状態（連系状態／解列状態）に応じてＳＯＦＣ１０の発電電力の出力先を切り換える。ＳＯＦＣ１０が系統電力網と連系状態の場合、制御部５０は、ＳＯＦＣ１０の発電電力の出力先を外部負荷とする。一方、ＳＯＦＣ１０が連系状態から解列状態に切り換わった場合、制御部５０は、ＳＯＦＣ１０の発電電力の出力先を電気ヒータ４４に切り換える。これにより、自立運転時においては、ＳＯＦＣ１０で発電した電力の一部である余剰電力を電気ヒータ４４で消費させることができる。
【００２８】
ここで、燃料電池システム１が連系状態から解列状態に移行したときの運転パラメータについて、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態による燃料電池システム１が連系運転中に解列したときの運転パラメータの時間変化を説明するための図である。図２においては、横軸に時間を示し、縦軸に運転パラメータを示している。また、図２においては、運転パラメータとして、システム出力、電気ヒータ４４の出力（ヒータ出力）／再生熱交換器４０の交換熱量（交換熱量）、調整弁４５、４６の開度（バルブ開度）及びＳＯＦＣ１０の温度（モジュール代表温度）を示している。なお、図２に示す運転パラメータの数値は、一例を示すものであり、これに限定されるものではない。
【００２９】
連系運転中（連系状態）において、制御部５０は、燃料電池システム１の出力が１００ｋＷの定格出力となるように制御する（定格運転）。このとき、制御部５０は、反応空気供給ライン４１上の調整弁４６の開度を１００％に設定する一方、反応空気バイパスライン４３上の調整弁４５の開度を０％に設定している。これにより、反応空気ブロア２０により取り込まれた空気の全てが反応空気供給ライン４１に送り込まれる。この場合、例えば、再生熱交換器４０の交換熱量が６０ｋＷとされる一方、電気ヒータ４４の出力が０ｋＷとされる。このような調整弁４５、４６の開度調整により、例えば、ＳＯＦＣ１０の温度が６００℃に設定される。
【００３０】
一方、連系状態から解列状態に移行すると（連系運転から自立運転に移行すると）、制御部５０は、上述のように、ＳＯＦＣ１０で発電した電力の一部である余剰電力を電気ヒータ４４で消費させ、燃料電池システム１の出力が５０ｋＷに維持されるように制御する。このとき、制御部５０は、反応空気バイパスライン４３上の調整弁４５の開度を１００％に設定する一方、反応空気供給ライン４１上の調整弁４６の開度を約２０％に設定している。これにより、反応空気ブロア２０により取り込まれた空気の大部分が反応空気バイパスライン４３に送り込まれ、その一部が反応空気供給ライン４１に送り込まれる。この場合、例えば、再生熱交換器４０の交換熱量が１０ｋＷとされる一方、電気ヒータ４４の出力が４０ｋＷとされる。このような調整弁４５、４６も開度調整により、例えば、ＳＯＦＣ１０の温度が６００℃に維持される。
【００３１】
さらに、解列状態から連系状態に移行する場合（自立運転から連系運転に移行する場合）、制御部５０は、再び、反応空気供給ライン４１上の調整弁４６の開度を１００％に設定する一方、反応空気バイパスライン４３上の調整弁４５の開度を０％に設定する。これにより、例えば、再生熱交換器４０の交換熱量が６０ｋＷとされる一方、電気ヒータ４４の出力が０ｋＷとされる結果、ＳＯＦＣ１０の温度が６００℃に設定される。解列状態においても、ＳＯＦＣ１０の温度が６００℃に維持されているため、自立運転から連系運転に速やかに復旧することができる。
【００３２】
以上のように、本実施形態に係る燃料電池システム１においては、ＳＯＦＣ１０の起動時に、酸化剤ガスを加熱してＳＯＦＣ１０に供給する電気ヒータ４４を備え、ＳＯＦＣ１０が系統電力網との連系状態から解列状態に切り換わったときのＳＯＦＣ１０で発電した電力の一部である余剰電力を電気ヒータ４４で消費させる。このため、起動時に酸化剤ガスを加熱する電気ヒータ４４にて、自立運転時にＳＯＦＣ１０で発電した電力の一部である余剰電力を消費することから、余剰電力を消費するための専用の負荷を配備する必要がない。これにより、システムの大型化及びコストアップを抑制することができる。また、起動時に酸化剤ガスを加熱する電気ヒータ４４で余剰電力を消費することから、余剰電力を消費する負荷としての容量を確保できるので、ＳＯＦＣ１０の運転継続に必要な発電電力を維持でき、自立運転から連系運転に速やかに復旧することができる。この結果、システムの大型化及びコストアップを抑制しつつ、自立運転から連系運転に速やかに復旧することができる。
【００３３】
また、本実施形態に係る燃料電池システム１においては、電気ヒータ４４と並列に配置され、ＳＯＦＣ１０からの排出ガスの熱を酸化剤ガスに熱交換する空気再生熱交換器４０と、電気ヒータ４４及び空気再生熱交換器４０に対する酸化剤ガスの流量を調整する調整弁４５、４６と、を備え、制御部５０は、解列状態におけるＳＯＦＣ１０の温度が、連系状態におけるＳＯＦＣ１０の温度を維持するように調整弁４５、４６の開度を制御する。これにより、調整弁４５、４６の開度を調整するだけで、ＳＯＦＣ１０の温度を制御することができる。この結果、調整弁４５、４６の開度を調整するだけで、自立運転時におけるＳＯＦＣ１０の温度を連系状態におけるＳＯＦＣ１０の温度と同等に設定することができる。
【００３４】
なお、本実施形態に係る燃料電池システム１においては、ＳＯＦＣ１０の自立運転時において、電気ヒータ４４の出力は、ＳＯＦＣ１０の定格出力の１／５〜２／３とすることが好ましい。図２に示す例では、ＳＯＦＣ１０の定格出力（１００ｋＷ）の２／５の出力（４０ｋＷ）としている。このような範囲に電気ヒータ４４の出力を設定することにより、解列状態とされた待機運転時（自立運転時）のシステムの熱自立が可能となる。
【００３５】
また、再生熱交換器４０における熱交換能力は、電気ヒータ４４の出力（例えば、４０ｋＷ）の１．１倍〜１.８倍の範囲で設計することが好ましい。このように再生熱交換器４０における熱交換能力を設計することにより、連系運転時（定格運転時）の予熱性能を十分確保することができると共に、待機運転時（自立運転時）におけるＳＯＦＣ１０の温度制御を適切に行うことができる。
【００３６】
さらに、本実施形態に係る燃料電池システム１の運転方法では、ＳＯＦＣ１０の起動時に、酸化剤ガスを電気ヒータ４４で加熱してＳＯＦＣ１０に供給するステップ（加熱ステップ）と、ＳＯＦＣ１０が系統電力網との連系状態から解列状態に切り換わったときのＳＯＦＣ１０で発電した電力の一部である余剰電力を電気ヒータ４４で消費させるステップ（制御ステップ）と、を有する。このため、起動時に酸化剤ガスを加熱する電気ヒータ４４にて、自立運転時にＳＯＦＣ１０で発電した電力の一部である余剰電力を消費することから、余剰電力を消費するための専用の負荷を備える必要がない。これにより、システムの大型化及びコストアップを抑制することができる。また、起動時に酸化剤ガスを加熱する電気ヒータ４４で余剰電力を消費することから、余剰電力を消費する負荷としての容量を確保できるので、ＳＯＦＣ１０の運転継続に必要な発電電力を維持でき、自立運転から連系運転に速やかに復旧することができる。この結果、システムの大型化及びコストアップを抑制しつつ、自立運転から連系運転に速やかに復旧することができる。
【００３７】
また、本実施形態に係る燃料電池システム１の運転方法では、解列状態におけるＳＯＦＣ１０の温度が、連系状態におけるＳＯＦＣ１０の温度を維持するように調整弁４５、４６の開度を制御する。これにより、調整弁４５、４６の開度を調整するだけで、ＳＯＦＣ１０の温度を制御することができる。この結果、調整弁４５、４６の開度を調整するだけで、自立運転時におけるＳＯＦＣ１０の温度を連系状態におけるＳＯＦＣ１０の温度と同等に設定することができる。
【００３８】
なお、ここでは、自立運転時におけるＳＯＦＣ１０の温度を維持するように２つの調整弁４５、４６を備える場合について説明している。しかしながら、ＳＯＦＣ１０の温度を維持するための調整弁の構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、調整弁４５、４６の少なくとも一方を設け、反応空気バイパスライン４３、または、反応空気供給ライン４１の少なくとも一方の流量を調整してもよい。この場合には、単一の調整弁で自立運転時におけるＳＯＦＣ１０の温度を維持することができるので、更にシステムの大型化及びコストアップを抑制することができる。
【００３９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている構成要素の大きさや形状、機能などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の燃料電池システム及びその運転方法は、システムの大型化及びコストアップを抑制しつつ、自立運転から連系運転に速やかに復旧することができ、家庭用、業務用、その他のあらゆる産業分野の燃料電池システム及びその運転方法に適用して好適である。
【符号の説明】
【００４１】
１  燃料電池システム
１０  固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Solid  Oxide  Fuel  Cell）
１２  酸化剤ガス流路（カソードガス流路）
１２Ａ  入口部
１２Ｂ  出口部
１４  燃料ガス流路（アノードガス流路）
１４Ａ  入口部
１４Ｂ  出口部
２０  反応空気ブロア（酸化剤ガス供給器）
３０  温度検出部
４０  空気再生熱交換器（再生熱交換器）
４１  反応空気供給ライン
４２  反応空気排気ライン
４３  反応空気バイパスライン
４４  電気ヒータ（加熱器）
４５  調整弁
４６  調整弁
４７  温度検出部
５０  制御部
【図１】
2019160443.tif 000003
【図２】
2019160443.tif 000004