(57)【要約】【課題】ユーザの利便性に優れた、発電装置、制御装置及び制御プログラムを提供する。【解決手段】発電装置は、燃料電池と、制御部とを備える。制御部は、発電装置内の燃焼部が失火したか否か判定可能である。制御部は、発電装置の連系運転時、燃焼部が失火したと判定したとき、発電装置をアイドリングモードで運転させる。制御部は、発電装置の自立運転時、燃焼部が失火したと判定したとき、発電装置をアイドリングモードで運転させない。【選択図】図１
2019009063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自立運転が可能な発電装置であって、
燃料電池と、
前記発電装置内の燃焼部が失火したか否か判定可能な制御部と、を備え、
前記制御部は、前記発電装置の連系運転時、前記燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させ、
前記制御部は、前記発電装置の自立運転時、前記燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させない、発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発電装置であって、
改質器をさらに備え、
前記改質器にガスを供給するガス供給部をさらに備え、
前記制御部は、前記発電装置の自立運転時、前記燃焼部が失火したと判定したとき、前記ガス供給部が前記改質器に供給するガスの量を増やすように制御する、発電装置。
【請求項３】
請求項１又は２の何れか一項に記載の発電装置であって、
前記燃料電池の未反応燃料に着火する着火ヒータをさらに備え、
前記制御部は、前記発電装置の自立運転時、前記燃焼部が失火したと判定したとき、前記着火ヒータによって前記未反応燃料に着火する、発電装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載の発電装置であって、
前記制御部は、前記発電装置の自立運転時、前記燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させず、通常モードで運転させる、発電装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一項に記載の発電装置であって、
前記燃料電池の排気に含まれる未燃ガスを燃焼させる燃焼触媒と、
前記燃焼触媒の付近の温度を検出する第１温度センサと、をさらに備え、
前記制御部は、前記第１温度センサによって検出された温度が第１所定値を上回るとき、前記燃焼部が失火したと判定する、発電装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項に記載の発電装置であって、
前記燃焼部の温度を検出する第２温度センサをさらに備え、
前記制御部は、前記第２温度センサによって検出された温度が第２所定値を下回るとき、前記燃焼部が失火したと判定する、発電装置。
【請求項７】
燃料電池を備える発電装置を制御する制御装置であって、
前記発電装置の連系運転時、前記発電装置内の燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させ、
前記発電装置の自立運転時、前記燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させない、制御装置。
【請求項８】
燃料電池を備える発電装置を制御する制御装置に、
前記発電装置の連系運転時、前記発電装置内の燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させるステップと、
前記発電装置の自立運転時、前記燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させないステップと
を実行させる、制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、発電装置、制御装置及び制御プログラムに関する。より詳細には、本開示は、燃料電池を備える発電装置、このような発電装置の制御装置、及び、このような制御装置に実行させる制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体酸化物形燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell（以下、「ＳＯＦＣ」と記載する））等のような燃料電池を備える発電装置は、燃料ガス等を用いた電気化学反応によって発電する。このような発電装置は、燃料ガスの不足等に起因して、発電装置内に失火が発生してしまうことがある。燃料電池に失火が発生すると、発電装置が発電する電力は、低下してしまう。
【０００３】
そこで、燃料ガス等を効率良く流すことによって、失火の発生を低減させる発電装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１８５２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の発電装置では、発電装置内に発生した失火によって発電装置が発電する電力が低下したときに、ユーザが感じる不便さについては、考慮されていない。
【０００６】
本開示の目的は、ユーザの利便性に優れた、発電装置、制御装置及び制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一実施形態に係る発電装置は、自立運転が可能な発電装置である。前記発電装置は、燃料電池と、制御部とを備える。前記制御部は、前記発電装置内の燃焼部が失火したか否か判定可能である。前記制御部は、前記発電装置の連系運転時、前記燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させる。前記制御部は、前記発電装置の自立運転時、前記燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させない。
【０００８】
本開示の一実施形態に係る制御装置は、燃料電池を備える発電装置を制御する制御装置である。前記制御装置は、前記発電装置の連系運転時、前記発電装置内の燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させる。前記制御装置は、前記発電装置の自立運転時、前記燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させない。
【０００９】
本開示の一実施形態に係る制御プログラムは、燃料電池を備える発電装置を制御する制御装置の制御プログラムである。前記制御プログラムは、前記制御装置に、前記発電装置の連系運転時、前記発電装置内の燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させるステップを実行させる。さらに、前記制御プログラムは、前記制御装置に、前記発電装置の自立運転時、前記燃焼部が失火したと判定したとき、前記発電装置をアイドリングモードで運転させないステップを実行させる。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の一実施形態によれば、ユーザの利便性に優れた、発電装置、制御装置及び制御プログラムが提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の第１実施形態に係る発電装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【図２】本開示の第１実施形態に係る発電装置構成の一部をより詳細に示す機能ブロック図である。
【図３】本開示の第１実施形態に係る発電装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本開示の第２実施形態に係る発電装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】本開示の変形例に係る発電装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照して説明する。まず、本開示の１実施形態に係る発電装置について説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、本開示の第１実施形態に係る発電装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図２は、本開示の第１実施形態に係る発電装置の構成の一部をより詳細に示す機能ブロック図である。
【００１４】
図１に示すように、本開示の第１実施形態に係る発電装置１は、貯湯タンク６０と、負荷１００と、商用電源（grid）２００とに接続される。発電装置１と商用電源２００との間にはスイッチ３００が設けられる。図１に示すように、発電装置１には、外部からガス、水及び空気が供給される。発電装置１は、供給されたガス、水及び空気によって発電する。発電装置１は、発電した電力を負荷１００等に供給する。
【００１５】
発電装置１は、商用電源２００との連係運転を行うことができる。スイッチ３００は、発電装置１の連系運転時、オン状態になる。また、発電装置１は、自立運転を行うこともできる。例えば、発電装置１は、商用電源２００が停電すると、自立運転を行う。スイッチ３００は、発電装置１の自立運転時、オフ状態になる。
【００１６】
図１に示すように、発電装置１は、制御部１０と、記憶部１２と、燃料電池モジュール２０と、ガス供給部３２と、空気供給部３４と、改質水供給部３６と、インバータ４０と、排熱回収処理部５０と、循環水処理部５２と、燃焼触媒７０とを備える。
【００１７】
発電装置１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１０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として実装されてもよい。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装されてもよい。
【００１８】
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若しくは構成の組み合わせを含むことによって、以下に説明する機能を実行してもよい。
【００１９】
制御部１０は、記憶部１２と、燃料電池モジュール２０と、ガス供給部３２と、空気供給部３４と、改質水供給部３６と、インバータ４０と、燃焼触媒７０とに接続され、これらの各機能部をはじめとして発電装置１の全体を制御及び管理する。制御部１０は、記憶部１２に記憶されているプログラムを取得し、このプログラムを実行することにより、発電装置１の各機能部に係る種々の機能を実現する。制御部１０から他の機能部に制御信号又は各種の情報等が送信される場合、制御部１０と他の機能部とは、有線又は無線により接続されてもよい。制御部１０が行う本実施形態における特徴的な制御については、さらに後述する。
【００２０】
記憶部１２は、制御部１０から取得した情報を記憶する。また、記憶部１２は、制御部１０によって実行されるプログラム等を記憶する。その他、記憶部１２は、例えば制御部１０による演算結果等の、各種データも記憶する。さらに、記憶部１２は、制御部１０が動作する際のワークメモリ等も含むことができるものとして、以下説明する。記憶部１２は、例えば、半導体メモリ又は磁気ディスク等により構成されてもよい。これらに限定されず、記憶部１２は、任意の記憶装置であってもよい。例えば、記憶部１２は、光ディスクのような光学記憶装置であってもよいし、光磁気ディスク等であってもよい。
【００２１】
燃料電池モジュール２０は、図２により詳細に示すように、改質器２２Ａ，２２Ｂと、セルスタック２４Ａ，２４Ｂとを備える。図２には、図１に示す発電装置１において、制御部１０、燃料電池モジュール２０及びガス供給部３２のみを示す。図２に示す燃料電池モジュール２０は、２つの改質器２２Ａ及び改質器２２Ｂと、２つのセルスタック２４Ａ及びセルスタック２４Ｂとを備える。しかしながら、燃料電池モジュール２０が備える改質器及びセルスタックの数は、これに限定されない。例えば、燃料電池モジュール２０が備える改質器及びセルスタックの数は、それぞれ１つであってもよいし、それぞれ３以上であってもよい。以下、改質器２２Ａと改質器２２Ｂとを特に区別しない場合、単に「改質器２２」と記載する。同様に、セルスタック２４Ａとセルスタック２４Ｂとを特に区別しない場合、単に「セルスタック２４」と記載する。
【００２２】
改質器２２は、ガス供給部３２から供給されるガス及び改質水供給部３６から供給される改質水を用いて、水素及び／又は一酸化炭素を生成する。例えば、改質器２２は、改質供給部３６から供給された改質水を用いて水蒸気を生成する。さらに、改質器２２は、生成した水蒸気を用いた水蒸気改質により、ガス供給部３２から供給されるガスを用いて、水素及び／又は一酸化炭素を生成する。セルスタック２４は、改質器２２で生成された水素及び／又は一酸化炭素と、空気中の酸素とを反応させることにより、発電する。すなわち、本実施形態において、燃料電池であるセルスタック２４は、電気化学反応により発電する。なお、改質器としては、前述の水蒸気改質を行う改質器を例示しているが、これに限定されない。他の改質器として、酸素を含む空気等を用いて水素を生成する部分酸化改質（Partial Oxidation （ＰＯＸ））と行う改質器等であってよい。燃料電池モジュール２０内で発電した直流電力は、インバータ４０に出力される。燃料電池モジュール２０は、ホットモジュールとも呼ばれる。
【００２３】
以下、セルスタック２４は、ＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）であるものとして説明する。しかしながら、本実施形態に係るセルスタック２４は、ＳＯＦＣに限定されない。本実施形態に係るセルスタック２４は、例えば、固体高分子形燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell（ＰＥＦＣ））、リン酸形燃料電池（Phosphoric Acid Fuel Cell（ＰＡＦＣ））及び溶融炭酸塩形燃料電池（Molten Carbonate Fuel Cell（ＭＣＦＣ））等のような燃料電池で構成されてもよい。なお、セルスタックが、例えばＰＥＦＣ等のような、ＳＯＦＣと異なるタイプである場合、セルスタックは、改質器と同じ筺体内に含まれなくてもよい。この場合、発電装置１は、前述したような燃料電池モジュールを備えなくてもよい。また、セルスタックが、例えばＰＥＦＣ等のような、ＳＯＦＣと異なるタイプである場合に、セルスタックと改質器が同じ筺体内に含まれる場合であっても、セルスタックと改質器とは、互いに近傍に位置しなくてもよい。また、本実施形態において、燃料電池モジュール２０は、例えば、単体で７００Ｗ程度の発電ができるセルスタックを４つ備えてもよい。この場合、燃料電池モジュール２０は、全体として３ｋＷ程度の電力を出力することができる。
【００２４】
本実施形態に係る燃料電池モジュール２０及びセルスタック２４は、上述のような構成に限定されない。種々の構成を、燃料電池モジュール２０及びセルスタック２４に採用することができる。本開示において、実際に発電を行うセルスタック２４を、適宜、「燃料電池」と記載する。また、本開示において、セルスタック２４を含めた任意の機能部も、適宜、「燃料電池」と総称することがある。例えば、発電装置１は、「燃料電池」として、セルスタック２４ではなく、単に、燃料電池のセル１つのみを備えてもよい。また、「燃料電池」は、例えばＰＥＦＣのように、モジュールを備えないものであってよい。
【００２５】
ガス供給部３２は、燃料電池モジュール２０の改質器２２にガスを供給する。このとき、ガス供給部３２は、制御部１０からの制御信号に基づいて、改質器２２に供給するガスの量を制御する。本実施形態において、ガス供給部３２は、例えば、ガスラインによって構成されてもよい。また、ガス供給部３２は、ガスの脱硫処理を行ってもよいし、ガスを予備的に加熱してもよい。ガスを加熱する熱源として、セルスタック２４の排熱が利用されてもよい。ガスは、例えば、都市ガス又はＬＰＧ等であるが、これに限定されない。例えば、ガスは、燃料電池に応じて、天然ガス又は石炭ガス等であってもよい。本実施形態において、ガス供給部３２は、セルスタック２４が発電する際の電気化学反応に用いられる燃料ガスを供給する。
【００２６】
ガス供給部３２は、図２により詳細に示すように、流量計９２Ａ，９２Ｂと、ガスポンプ９４Ａ，９４Ｂとを備える。以下、２つの流量計９２Ａと流量計９２Ｂとを特に区別しない場合、単に「流量計９２」と記載する。同様に、以下、ガスポンプ９４Ａとガスポンプ９４Ｂとを特に区別しない場合、単に「ガスポンプ９４」と記載する。
【００２７】
図２に示すように、ガス供給部３２に供給されるガスは、１つの供給源から２つの経路に分岐されて、それぞれ流量計９２Ａ及び流量計９２Ｂに供給される。しかしながら、流量計９２Ａ及び流量計９２Ｂには、それぞれ別個の供給源からガスが供給されてもよい。
【００２８】
流量計９２Ａは、ガスポンプ９４Ａに接続される。流量計９２Ａは、流量計９２Ａを経て流れるガスを測定する。流量計９２Ｂは、ガスポンプ９４Ｂに接続される。流量計９２Ｂは、流量計９２Ｂを経て流れるガスを測定する。ガスの流量を計測可能なものであれば、任意のものを流量計９２Ａ及び流量計９２Ｂに採用することができる。
【００２９】
ガスポンプ９４Ａは、流量計９２Ａを経たガスを、改質器２２Ａに送出する。ガスポンプ９４Ｂは、流量計９２Ｂを経たガスを、改質器２２Ｂに送出する。改質器２２Ａ及び改質器２２Ｂにガスを送出可能なものであれば、任意のものを、ガスポンプ９４Ａ及びガスポンプ９４Ｂに採用することができる。
【００３０】
図１に示す空気供給部３４は、燃料電池モジュール２０のセルスタック２４に空気を供給する。このとき、空気供給部３４は、制御部１０からの制御信号に基づいて、セルスタック２４に供給する空気の量を制御する。本実施形態において、空気供給部３４は、例えば、空気ラインによって構成されてもよい。また、空気供給部３４は、外部から取り込んだ空気を予備的に加熱して、セルスタック２４に供給してもよい。本実施形態において、空気供給部３４は、セルスタック２４が発電する際の電気化学反応に用いられる空気を供給する。なお、空気供給部３４がセルスタック２４に供給するものは、空気に限定されない。例えば、空気供給部３４は、酸素のみをセルスタック２４に供給してもよいし、酸素を含有する空気以外の気体をセルスタック２４に供給してもよい。
【００３１】
改質水供給部３６は、改質水を燃料電池モジュール２０の改質器２２に供給する。このとき、改質水供給部３６は、制御部１０からの制御信号に基づいて、改質器２２に供給する改質水の量を制御する。本実施形態において、改質水供給部３６は、例えば、改質水ラインによって構成されてもよい。改質水供給部３６は、セルスタック２４の排気から回収された水を原料として改質水を生成してもよい。改質水を生成する熱源として、セルスタック２４の排熱が利用されてもよい。
【００３２】
インバータ４０は、燃料電池モジュール２０内のセルスタック２４に電気的に接続される。インバータ４０は、ＤＣ−ＡＣコンバータを有する。インバータ４０は、ＤＣ−ＡＣコンバータによりセルスタック２４が発電した直流電力を、交流電力に変換する。インバータ４０は、ＤＣ−ＡＣコンバータだけでなく、ＤＣ−ＤＣコンバータを有してもよい。インバータ４０から出力される交流電力は、分電盤等を介して、負荷１００に供給される。負荷１００は、分電盤等を介して、インバータ４０から出力された電力を受電する。さらに、負荷１００は、スイッチ３００がオン状態であるときは、すなわち、発電装置１が連系運転を行っているときは、スイッチ３００を介して商用電源２００からの電力も受電することができる。図１には、負荷１００は、１つの部材として図示してある。しかしながら、負荷１００は、負荷を構成する任意の個数の各種電気機器であってよい。
【００３３】
排熱回収処理部５０は、セルスタック２４の発電により生じる排気から、排熱を回収する。排熱回収処理部５０は、例えば、熱交換器等で構成されてもよい。排熱回収処理部５０は、循環水処理部５２及び貯湯タンク６０に接続される。
【００３４】
循環水処理部５２は、貯湯タンク６０から排熱回収処理部５０へ水を循環させる。排熱回収処理部５０に供給された水は、排熱回収処理部５０で回収された熱によって加熱された後、貯湯タンク６０に戻る。排熱回収処理部５０は、排熱を回収した排気を外部に排出する。また、上述のように、排熱回収処理部５０で回収された熱は、ガス、空気又は改質水の加熱等に用いられてもよい。
【００３５】
貯湯タンク６０は、排熱回収処理部５０及び循環水処理部５２に接続される。貯湯タンク６０は、燃料電池モジュール２０のセルスタック２４等から回収された排熱を利用して生成された湯を、貯めることができる。
【００３６】
燃焼触媒７０は、燃料電池モジュール２０のセルスタック２４の発電により生じる排気に含まれる未燃ガスを燃焼させる。燃焼触媒７０は、例えば、ハニカム構造に貴金属触媒が塗布されたハニカム触媒を含んでもよい。貴金属触媒は、例えば、白金及びパラジウム等を含んでもよい。
【００３７】
図１に示すように、発電装置１は、第１温度センサ７２をさらに備える。第１温度センサ７２は、燃焼触媒７０の出口付近の温度（以下、「燃焼触媒出口の温度」と記載する）を検出する。第１温度センサ７２は、燃焼触媒７０の出口付近に設置される。ここで、燃焼触媒７０の出口付近とは、燃焼触媒７０をガスが通過し終わった部分付近であってもよいし、燃焼触媒７０をガスが通過しきる直前の部分付近であってもよい。なお、セルスタック２４の上方においてガスが燃焼する部分（以下、「燃焼部」と記載する）が失火し、不完全燃焼が増えると、排気に含まれる未燃ガスが多くなる。排気に含まれる未燃ガスが多くなると、燃焼触媒７０が燃焼させる未燃ガスが増え、燃焼触媒出口の温度が高くなる。従って、制御部１０は、第１温度センサ７２によって検出された温度が第１所定値を上回るとき、燃焼部が失火したと判定することができる。
【００３８】
図２に示すように、発電装置１は、第２温度センサ８０Ａ及び第２温度センサ８０Ｂをさらに備える。第２温度センサ８０Ａは、セルスタック２４Ａの付近、例えば、セルスタック２４Ａの上方に設置される。第２温度センサ８０Ｂは、セルスタック２４Ｂの付近、例えば、セルスタック２４Ｂの上方に設置される。以下、第２温度センサ８０Ａと第２温度センサ８０Ｂとを特に区別しない場合、単に、「第２温度センサ８０」と記載する。
【００３９】
第２温度センサ８０は、燃焼部の温度を検出する。制御部１０は、第２温度センサ８０によって検出された温度が第２所定値を下回るとき、燃焼部が失火したと判定することができる。
【００４０】
図２に示すように、発電装置１は、着火ヒータ８２Ａ，８２Ｂをさらに備える。着火ヒータ８２Ａは、制御部１０からの制御信号に基づいて、セルスタック２４Ａを構成する各セルの開口から漏れ出る未反応燃料に着火する。同様に、着火ヒータ８２Ｂは、制御部１０からの制御信号に基づいて、セルスタック２４Ｂを構成する各セルの開口から漏れ出る未反応燃料に着火する。以下、着火ヒータ８２Ａと着火ヒータ８２Ｂとを特に区別しない場合、単に「着火ヒータ８２」と記載する。
【００４１】
着火ヒータ８２は、例えば発電装置１を起動させるときに、すなわち、未反応燃料が燃焼していないときに、当該未反応燃料に着火する。着火ヒータ８２が一旦着火すれば、その後は、セルスタック２４から僅かずつ漏れ出る未反応燃料が燃料し続けることによって、セルスタック２４の温度が高温に維持され得る。
【００４２】
次に、本実施形態に係る発電装置１の動作を説明する。
【００４３】
制御部１０は、発電装置１が停止状態にあるときに、例えば外部から運転開始の指示を受けると、発電装置１を起動させる。発電装置１を起動させた後、制御部１０は、例えば外部からの指示に基づいて、発電装置１を通常モードで運転させる。通常モードとは、例えば、負荷１００等の消費電力に基づいて、発電装置１が電力を出力するモードである。通常モードにおいて、発電装置１は、負荷追従運転を行ってもよいし、定格出力運転を行ってもよい。
【００４４】
制御部１０は、例えば発電装置１を通常モードで運転させている間、燃焼部が失火したか否か判定可能である。例えば、制御部１０は、第１温度センサ７２によって検出された燃焼触媒出口の温度が第１所定値を上回るとき、燃焼部が失火したと判定してもよい。また、制御部１０は、第２温度センサ８０によって検出された燃焼部の温度が第２所定値を下回るとき、燃焼部が失火したと判定してもよい。なお、これらの方法に限られず、任意の方法によって、制御部１０は、燃料部が失火したか否か判定してもよい。以下では、制御部１０は、第１温度センサ７２によって検出された燃焼触媒出口の温度が第１所定値を上回るか又は第２温度センサ８０によって検出された燃焼部の温度が第２所定値を下回るとき、燃焼部が失火したと判定するものとする。
【００４５】
制御部１０は、発電装置１の連系運転時、燃焼部が失火したと判定すると、発電装置１をアイドリングモードで運転させる。アイドリングモードとは、ガス供給部３２から燃料電池モジュール２０への燃料ガス等の供給を続けたまま、発電装置１の電力出力を停止することでセルスタック２４の発電をほぼ停止させるモードである。アイドリングモードでは、例えば、制御部１０は、ガス供給部３２に燃料電池モジュール２０へ燃料ガスの供給を続けさせ、その一方で、インバータ４０を停止させる。ＤＣ−ＡＣコンバータとＤＣ−ＤＣコンバータを有するインバータ４０の停止は、少なくともＤＣ−ＤＣコンバータを停止すればよい。
【００４６】
ここで、通常モードでは、ガス供給部３２から燃料電池モジュール２０に供給される燃料ガスは、燃焼部の燃焼に寄与する燃料ガスと、セルスタック２４の発電に寄与する燃料ガスとに分けられる。これに対して、アイドリングモードでは、セルスタック２４の発電がほぼ停止するため、ガス供給部３２から燃料電池モジュール２０に供給される燃料ガスのほぼ全てが、燃焼部の燃焼に寄与するようになる。従って、発電装置１をアイドリングモードで運転させることによって、燃焼部の燃焼に寄与する燃料ガスが、通常の発電モードで運転させるときよりも増加する。燃焼部の燃焼に寄与する燃料ガスが増加することで、燃焼部を失火から回復させやすくなる。また、燃焼部を失火から回復させるために、発電装置１がアイドリングモードで運転しても、すなわち、発電装置１が電力出力を停止しても、負荷１００は、商用電源２００からの電力を受電することができる。従って、ユーザは、発電装置１がアイドリングモードで運転しているときも、負荷１００に含まれる電気機器等を使用し続けることができる。
【００４７】
一方、制御部１０は、発電装置１の自立運転時、燃焼部が失火したと判定しても、発電装置１をアイドリングモードで運転させない。つまり、制御部１０は、燃焼部が失火したと判定しても、発電装置１を通常モードで運転させる。このような制御によって、例えば、図２に示すセルスタック２４Ａ及びセルスタック２４Ｂの何れか一方に失火が発生しても、正常に高温に維持されているセルスタック２４Ｂ又はセルスタック２４Ａが発電し続けることができる。また、例えば、図２に示すセルスタック２４Ａ，２４Ｂの両方に失火が発生しても、セルスタック２４Ａ，２４Ｂは、発電量は低下するが、発電し続けることができる。これにより、ユーザは、例えば商用電源２００が停電し、発電装置１が自立運転を行っているときでも、負荷１００に含まれる電気機器を使用し続けることができる。さらに、発電装置１が通常モードで運転していても、セルスタック２４内の燃料ガスの部分的な濃度変化によって又は負荷１００の消費電力の低減によって、燃焼部が失火から回復することもあり得る。
【００４８】
さらに、制御部１０は、発電装置１の自立運転時、燃焼部が失火したと判定したとき、発電装置１を通常モードで運転させたまま、ガス供給部３２が改質器２２に供給するガスの量を増やすように制御してもよい。ガス供給部３２が改質器２２に供給するガスの量を増やすことで、燃焼部の燃焼に寄与する燃料ガスの量を増加させることができる。燃焼部の燃焼に寄与する燃料ガスが増加することによって、燃焼部を失火から回復させ得る。
【００４９】
続いて、発電装置１の動作の流れについて、図３を参照して説明する。図３は、本開示の第１実施形態に係る発電装置の動作を示すフローチャートである。制御部１０は、図３に示す処理を、発電装置１の発電中に、定期的に行ってもよい。
【００５０】
制御部１０は、第１温度センサ７２から燃焼触媒出口の温度を取得し、第２温度センサ８０から燃焼部の温度を取得する（ステップＳ１１）。制御部１０は、取得した温度に基づいて、燃焼部が失火したか否か判定する（ステップＳ１２）。制御部１０は、燃焼触媒出口の温度が第１所定値を上回るか又は燃焼部の温度が第２所定値を下回るとき、燃焼部が失火したと判定する。制御部１０は、燃焼部が失火したと判定したとき（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１３の処理に進む。一方、制御部１０は、燃焼部が失火していないと判定したとき（ステップＳ１２：Ｎｏ）、処理を終了する。
【００５１】
ステップＳ１３の処理では、制御部１０は、発電装置１が自立運転しているか否か判定する。制御部１０は、発電装置１が自立運転していると判定したとき（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、発電装置１をアイドリングモードで運転させずに、すなわち、発電装置１を通常モードで運転させたまま、ステップＳ１５の処理に進む。一方、制御部１０は、発電装置１が連系運転していると判定したとき（ステップＳ１３：Ｎｏ）、ステップＳ１４の処理に進む。
【００５２】
ステップＳ１４の処理では、制御部１０は、連系運転をしている発電装置１を、アイドリングモードで運転させる。その後、制御部１０は、燃焼部が失火から回復したときは、発電装置１を通常モードで運転させてもよい。
【００５３】
ステップＳ１５の処理では、制御部１０は、ガス供給部３２が改質器２２に供給するガスの量を増やすように制御する。
【００５４】
以上のように、第１実施形態では、制御部１０は、発電装置１の連系運転時、燃焼部が失火したと判定すると、発電装置１をアイドリングモードで運転させる。発電装置１をアイドリングモードで運転させることによって、燃焼部の燃焼に寄与する燃料ガスを増加させることができるため、燃焼部を失火からより回復させやすくなる。一方で、本実施形態では、制御部１０は、発電装置１の自立運転時、燃焼部が失火したと判定しても、発電装置１をアイドリングモードで運転させない。このような制御によって、ユーザは、例えば商用電源２００が停電して、発電装置１が自立運転を行っているときでも、負荷１００に含まれる電気機器を使用し続けることができる。従って、本実施形態によれば、ユーザの利便性に優れた、発電装置１が提供され得る。
【００５５】
さらに、本実施形態では、制御部１０は、発電装置１の自立運転時、燃焼部が失火したと判定したとき、発電装置１を通常モードで運転させたまま、ガス供給部３２が改質器２２に供給するガスの量を増やすように制御することができる。ガス供給部３２が改質器２２に供給するガスの量を増やすことで、燃焼部の燃焼に寄与する燃料ガスの量を増加させることができ、燃焼部を失火から回復させることができる。
【００５６】
（第２実施形態）
次に、本開示の第２実施形態に係る発電装置について説明する。第２実施形態に係る発電装置は、第１実施形態に係る発電装置１と同様の構成を採用することができる。従って、以下では、図１及び図２を参照しつつ、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５７】
第１実施形態では、制御部１０は、発電装置１の自立運転時に燃焼部が失火したと判定したとき、ガス供給部３２が改質器２２に供給するガスの量を増やすように制御した。これに対し、第２実施形態では、制御部１０は、発電装置１の自立運転時に燃焼部が失火したと判定したとき、着火ヒータ８２によってセルスタック２４の未反応燃料に着火する。このような制御によって、第２実施形態では、燃焼部を失火から回復させ得る。
【００５８】
図４は、本開示の第２実施形態に係る発電装置１の動作を示すフローチャートである。制御部１０は、図４に示す処理を、発電装置１の発電中に、定期的に行ってもよい。また、図４に示すステップＳ２１〜Ｓ２４の処理は、図３に示すステップＳ１１〜Ｓ１４の処理と同様であるため、説明を省略する。
【００５９】
制御部１０は、着火ヒータ８２によって、セルスタック２４の未反応燃料を着火する（ステップＳ２５）。このような制御によって、燃焼部を失火から回復させ得る。
【００６０】
第２実施形態に係る発電装置１において、その他の効果及び制御は、第１実施形態に係る発電装置１と同様である。
【００６１】
本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形及び修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の機能部及びステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本発明の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。
【００６２】
例えば、セルスタックがＰＥＦＣ等のようなタイプであってもよい。この場合、燃焼部は、改質器内の改質触媒を加熱するバーナであってもよい。かかる場合、燃焼部すなわちバーナの位置は、発電装置内であれば、セルスタックの上方でなくてもよい。
【００６３】
例えば、制御部１０は、第１実施形態に係る制御と、第２実施形態に係る制御とを組み合わせて実行してもよい。この場合、制御部１０は、発電装置１の自立運転時に燃焼部が失火したと判定したとき、ガス供給部３２が改質器２２に供給するガスの量を増やすように制御するとともに、着火ヒータ８２によってセルスタック２４の未反応燃料に着火してもよい。
【００６４】
例えば、本開示の実施形態は、燃料電池を備えずに、燃料電池を外部から制御する、制御装置として実現することもできる。このような実施形態の一例を、図５に示す。図５に示すように、本実施形態に係る制御装置２は、例えば、制御部１０と、記憶部１２とを含んで構成される。制御装置２は、外部の燃料電池を備える発電装置１を制御する。すなわち、本実施形態に係る制御装置２は、発電装置１の連系運転時、燃焼部が失火したと判定したとき、発電装置１をアイドリングモードで運転させる。さらに、本実施形態に係る制御装置２は、発電装置１の自立運転時、燃焼部が失火したと判定したとき、発電装置１をアイドリングモードで運転させない。
【００６５】
さらに、本開示の実施形態は、例えば、上述したような制御装置２に実行させる制御プログラムとして実現することもできる。すなわち、本実施形態に係る制御プログラムは、制御装置２に、発電装置１の連系運転時、燃焼部が失火したと判定したとき、発電装置１をアイドリングモードで運転させるステップを実行させる。さらに、当該制御プログラムは、制御装置２に、発電装置１の自立運転時、燃焼部が失火したと判定したとき、発電装置１をアイドリングモードで運転させないステップを実行させる。
【符号の説明】
【００６６】
１  発電装置
２  制御装置
１０  制御部
１２  記憶部
２０  燃料電池モジュール
２２，２２Ａ，２２Ｂ  改質器
２４，２４Ａ，２４Ｂ  セルスタック
３２  ガス供給部
３４  空気供給部
３６  改質水供給部
４０  インバータ
５０  排熱回収処理部
５２  循環水処理部
６０  貯湯タンク
７０  燃焼触媒
７２  第１温度センサ
８０，８０Ａ，８０Ｂ  第２温度センサ
８２，８２Ａ，８２Ｂ  着火ヒータ
９２，９２Ａ，９２Ｂ  流量計
９４，９４Ａ，９４Ｂ  ガスポンプ
１００  負荷
２００  商用電源
３００  スイッチ
【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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