(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を含む第１発電部と、
燃料電池を含む第２発電部と、
前記第１発電部に供給されるガスの流量および前記第２発電部に供給されるガスの流量を制御する制御部と、
前記第１発電部および前記第２発電部から排出されるガスを燃焼処理する触媒と、
を備える発電装置であって、
前記制御部は、前記発電装置の発電を停止する際、前記第１発電部に供給されるガスの流量と前記第２発電部に供給されるガスの流量とが異なるように制御することにより、前記第１発電部に含まれる燃料電池における失火と前記第２発電部に含まれる燃料電池における失火とが異なるタイミングで生じるようにして、前記触媒が所定以上の温度にならないようにする、発電装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記発電装置の発電を停止する際、前記第１発電部に関連する温度および前記第２発電部に関連する温度に基づいて、前記第１発電部に供給されるガスの流量と前記第２発電部に供給されるガスの流量とが異なるように制御する、請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記第１発電部にガスを供給する第１ガス供給部と、
前記第２発電部にガスを供給する第２ガス供給部と、
前記第１発電部に接続され、前記第１ガス供給部から前記第１発電部に供給されるガスを改質する第１改質部と、
前記第２発電部に接続され、前記第２ガス供給部から前記第２発電部に供給されるガスを改質する第２改質部と、を備え、
前記制御部は、前記第１改質部に関連する温度および前記第２改質部に関連する温度に基づいて、前記第１発電部に供給されるガスの流量と前記第２発電部に供給されるガスの流量とが異なるように制御する、請求項２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１改質部近傍の温度および前記第２改質部近傍の温度に基づいて、前記第１発電部に供給されるガスの流量と前記第２発電部に供給されるガスの流量とが異なるように制御する、請求項３に記載の発電装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１発電部近傍の温度および前記第２発電部近傍の温度に基づいて、前記第１発電部に供給されるガスの流量と前記第２発電部に供給されるガスの流量とが異なるように制御する、請求項２に記載の発電装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１ガス供給部が前記第１発電部に供給するガスの流量および前記第２ガス供給部が前記第２発電部に供給するガスの流量を制御する、請求項３または４に記載の発電装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１発電部に関連する温度が前記第２発電部に関連する温度よりも低い場合、前記第１発電部に供給されるガスの流量が前記第２発電部に供給されるガスの流量よりも少なくなるように制御する、請求項２から６のいずれかに記載の発電装置。
【請求項８】
前記第１ガス供給部は、前記第１発電部に燃料ガスを供給し、
前記第２ガス供給部は、前記第２発電部に燃料ガスを供給する、請求項３、請求項４及び請求項６のいずれかに記載の発電装置、又は、請求項３、請求項４及び請求項６のいずれかを引用する請求項７に記載の発電装置。
【請求項９】
前記第１発電部および前記第２発電部に空気を供給する空気供給部を備え、
前記制御部は、前記発電装置の発電を停止する際、前記第１発電部および前記第２発電部に供給される空気の流量が変化するように制御する、請求項８に記載の発電装置。
【請求項１０】
前記第１発電部に空気を供給する第１空気供給部と、
前記第２発電部に空気を供給する第２空気供給部と、を備え、
前記制御部は、前記発電装置の発電を停止する際、前記第１発電部に供給される空気の流量と前記第２発電部に供給される空気の流量とが異なるように制御する、請求項８に記載の発電装置。
【請求項１１】
燃料電池を含む第１発電部と、
燃料電池を含む第２発電部と、
前記第１発電部および前記第２発電部から排出されるガスを燃焼処理する触媒と、
を備える発電装置を制御する制御装置であって、
前記制御装置は、前記第１発電部に供給されるガスの流量および前記第２発電部に供給されるガスの流量を制御し、前記発電装置の発電を停止する際、前記第１発電部に供給されるガスの流量と前記第２発電部に供給されるガスの流量とが異なるように制御することにより、前記第１発電部に含まれる燃料電池における失火と前記第２発電部に含まれる燃料電池における失火とが異なるタイミングで生じるようにして、前記触媒が所定以上の温度にならないようにする、制御装置。
【請求項１２】
燃料電池を含む第１発電部と、
燃料電池を含む第２発電部と、
前記第１発電部および前記第２発電部から排出されるガスを燃焼処理する触媒と、
を備える発電装置を制御する制御装置に、
前記第１発電部に供給されるガスの流量および前記第２発電部に供給されるガスの流量を制御するステップと、
前記発電装置の発電を停止する際、前記第１発電部に供給されるガスの流量と前記第２発電部に供給されるガスの流量とが異なるように制御することにより、前記第１発電部に含まれる燃料電池における失火と前記第２発電部に含まれる燃料電池における失火とが異なるタイミングで生じるようにして、前記触媒が所定以上の温度にならないようにするステップと、
を実行させる、制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１７年５月３０日に日本国に特許出願された特願２０１７−１０７０８１の優先権を主張するものであり、これらの先の出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、発電装置、制御装置、およ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、燃料電池を備える発電装置の制御装置、および、このような装置に実行させる制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００３】
例えば固体酸化物形燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell（以下、ＳＯＦＣと記す））のような燃料電池を備える各種の発電システムの開発が進められている。また、燃料電池のセルスタックを複数備える発電システムも、開発が進められている。このように、セルスタックを複数備える発電システムにおいては、発電効率およびセルスタックの耐久性など種々の観点から、各セルスタックにおいて適切な制御が行われるようにするのが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１７０９９９号公報
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態に係る発電装置は、燃料電池を含む第１発電部と、燃料電池を含む第２発電部と、制御部と、前記第１発電部および前記第２発電部から排出されるガスを燃焼処理する触媒と、を備える。
前記制御部は、前記第１発電部に供給されるガスの流量および前記第２発電部に供給されるガスの流量を制御する。また、前記制御部は、前記発電装置の発電を停止する際、前記第１発電部に供給されるガスの流量と前記第２発電部に供給されるガスの流量とが異なるように制御することにより、前記第１発電部に含まれる燃料電池における失火と前記第２発電部に含まれる燃料電池における失火とが異なるタイミングで生じるようにして、前記触媒が所定以上の温度にならないようにする。
【０００６】
一実施形態に係る制御装置は、燃料電池を含む第１発電部と、燃料電池を含む第２発電部と、前記第１発電部および前記第２発電部から排出されるガスを燃焼処理する触媒と、を備える発電装置を制御する。
前記制御装置は、前記第１発電部に供給されるガスの流量および前記第２発電部に供給されるガスの流量を制御する。また、前記制御装置は、前記発電装置の発電を停止する際、前記第１発電部に供給されるガスの流量と前記第２発電部に供給されるガスの流量とが異なるように制御することにより、前記第１発電部に含まれる燃料電池における失火と前記第２発電部に含まれる燃料電池における失火とが異なるタイミングで生じるようにして、前記触媒が所定以上の温度にならないようにする。
【０００７】
本開示の第３の観点に係る制御プログラムは、燃料電池を含む第１発電部と、燃料電池を含む第２発電部と、前記第１発電部および前記第２発電部から排出されるガスを燃焼処理する触媒と、を備える発電装置を制御する制御装置に、実行させる。
前記制御プログラムは、前記制御装置に、前記第１発電部に供給されるガスの流量および前記第２発電部に供給されるガスの流量を制御するステップを実行させる。また、前記制御プログラムは、前記制御装置に、前記発電装置の発電を停止する際、前記第１発電部に供給されるガスの流量と前記第２発電部に供給されるガスの流量とが異なるように制御することにより、前記第１発電部に含まれる燃料電池における失火と前記第２発電部に含まれる燃料電池における失火とが異なるタイミングで生じるようにして、前記触媒が所定以上の温度にならないようにするステップを実行させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】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】第１実施形態に係る発電装置の一部をより詳細に示す機能ブロック図である。
【図３】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】第２実施形態に係る発電装置の一部を示す機能ブロック図である。
【図５】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６】第３実施形態に係る発電装置の構成の変形例を概略的に示す機能ブロック図である。
【図７】第１実施形態に係る発電装置の構成の他の変形例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】
【０００９】
複数のセルスタックそれぞれの温度を変化させて、複数のセルスタック間の温度の差が広がりにくくすることにより、セルスタックの劣化を抑制して発電装置の劣化を抑制することが提案されている。各セルスタックにおいて種々の適切な制御を行うことにより、発電装置の劣化の進行を抑制できれば、有利である。本開示は、劣化の進行を抑制する発電装置、制御装置、および制御プログラムを提供することに関する。一実施形態によれば、劣化の進行を抑制する発電装置、制御装置、および制御プログラムを提供することができる。以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。まず、本開示の実施形態に係る発電装置の構成を説明する。
【００１０】
（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。また、図２は、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。
【００１１】
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（発電ユニット）１は、貯湯タンク６０と、負荷１００と、商用電源（grid）２００に接続される。また、図１に示すように、発電装置１は、外部からガスおよび空気が供給されることにより発電し、発電した電力を負荷１００等に供給する。
【００１２】
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、を備える。
【００１３】
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およ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、または複数の通信可能に接続された集積回路ＩＣおよび／また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。
【００１４】
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または処理を実行するために構成された、１以上の回路またはユニットを含む。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、またはこれらのデバイスもしくは構成の任意の組み合わせ、または他の既知のデバイスもしくは構成の組み合わせを含むことにより、以下に説明する機能を実行してもよい。
【００１５】
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の全体を制御および管理する。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て、このプログラムを実行することにより、発電装置１の各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または各種の情報などを送信する場合、制御部と他の機能部とは、有線または無線により接続されていればよい。制御部１０が行う本実施形態に特徴的な制御については、さらに後述する。また、本実施形態において、制御部１０は、燃料電池モジュール２０に含まれるセルスタックの稼働時間（例えば発電時間）を計測するなど、所定の時間を計測することができるものとする。
【００１６】
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による演算結果など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または磁気ディスク等により構成することができるが、これらに限定されず、任意の記憶装置とすることができる。例えば、記憶部１２は、光ディスクのような光学記憶装置としてもよいし、光磁気ディスクなどとしてもよい。
【００１７】
図１に示す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２２と、セルスタック２４とを備えている。図２は、図１に示した発電装置１において、制御部１０、燃料電池モジュール２０、およびガス供給部３２のみを示し、その他の機能部は省略している。図２に示すように、本実施形態において、燃料電池モジュール２０は、２つの改質器２２Ａ（第１改質部）および改質器２２Ｂ（第２改質部）と、２つのセルスタック２４Ａおよび２４Ｂとを備えている。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のように総称する。同様に、以下、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のように総称する。
【００１８】
燃料電池モジュール２０のセルスタック２４は、ガス供給部３２から供給されるガス（燃料ガス）などを用いて発電し、発電した直流電力をインバータ４０に出力する。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。燃料電池モジュール２０において、セルスタック２４は、発電を行う際の燃焼に伴い発熱する。本開示において、実際に発電を行う燃料電池を含むセルスタック２４を、適宜、「発電部」と記す。また、本開示において、「発電部」とは、発電を行う各種の機能部としてもよい。例えば、「発電部」として、セルスタックの他に、単体のセル、または燃料電池モジュールなどとしてもよい。本実施形態において、セルスタック２４Ａを第１発電部とし、セルスタック２４Ｂを第２発電部とする。すなわち、本実施形態に係る発電装置１は、燃料電池を含む第１発電部（セルスタック２４Ａ）と、燃料電池を含む第２発電部（セルスタック２４Ｂ）と、を備える。
【００１９】
改質器２２は、ガス供給部３２から供給されるガスおよび改質水供給部３６から供給される改質水を用いて、水素および／または一酸化炭素を生成する。セルスタック２４は、改質器２２で生成された水素および／または一酸化炭素と、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、燃料電池のセルスタック２４は、電気化学反応により発電する。なお、改質器としては、水蒸気改質を行う改質器を例示しているが、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））を行う改質器等であってもよい。
【００２０】
図２に示すように、改質器２２Ａおよび改質器２２Ｂは、それぞれ別個にガス供給部３２から燃料ガスを供給される。また、図２に示すように、改質器２２Ａはセルスタック２４Ａに接続され、改質器２２Ｂはセルスタック２４Ｂに接続される。これらの接続により、改質器２２Ａおよび改質器２２Ｂは、それぞれセルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂに、水素および／または一酸化炭素を供給することができる。このように、本実施形態において、改質器２２Ａは、ガスポンプ９４Ａ（第１ガス供給部）からセルスタック２４Ａ（第１発電部）に供給されるガスを改質する。また、本実施形態において、改質器２２Ｂ（第２改質部）は、ガスポンプ９４Ｂ（第２ガス供給部）からセルスタック２４Ｂ（第２発電部）に供給されるガスを改質する。
【００２１】
以下、セルスタック２４は、ＳＯＦＣ（固体酸化物型燃料電池）であるとして説明する。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））、りん酸形燃料電池（Phosphoric Acid Fuel Cell（ＰＡＦＣ））、および溶融炭酸塩形燃料電池（Molten Carbonate Fuel Cell（ＭＣＦＣ））などのような燃料電池で構成してもよい。本実施形態に係る発電装置１は、図２に示すように、２つのセルスタック２４Ａおよび２４Ｂを備えている。しかしながら、後述するように、他の実施形態において、セルスタック２４は、例えば単体で７００Ｗ程度の発電ができるものを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。
【００２２】
本実施形態に係る燃料電池モジュール２０およびセルスタック２４は、上述のような構成に限定されるものではなく、種々の構成を採用することができる。本実施形態において、発電装置１は、ガスを利用して発電を行う発電部を２つ以上備えていればよい。また、例えば、発電装置１は、発電部として、セルスタック２４ではなく、単に、燃料電池のセル１つのみを備えるものも想定できる。また、本実施形態に係る発電部は、例えばＰＥＦＣのように、モジュールのない燃料電池としてもよい。
【００２３】
図１に示すように、発電装置１は、ガス供給部３２と、空気供給部３４と、改質水供給部３６とを備える。すなわち、ガス供給部３２は、燃料電池モジュール２０において改質器２２にガスを供給する。空気供給部３４は、燃料電池モジュール２０においてセルスタック２４に空気を供給する。改質水供給部３６は、燃料電池モジュール２０において改質器２２に改質水を供給する。
【００２４】
図１に示すガス供給部３２は、図２により詳細に示すように、流量計９２と、ガスポンプ９４とを備えている。図２に示すように、本実施形態において、ガス供給部３２は、２つの流量計９２Ａおよび９２Ｂと、２つのガスポンプ９４Ａおよび９４Ｂとを備えている。以下、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のように総称する。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のように総称する。
【００２５】
ガス供給部３２は、燃料電池モジュール２０のセルスタック２４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、セルスタック２４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することができる。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、またはＬＰＧ等であるが、これらに限定されない。例えば、ガスは、燃料電池に応じて、天然ガスまたは石炭ガスなどとしてもよい。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】
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および流量計９２Ｂに供給される。また、図２に示すように、流量計９２Ａはガスポンプ９４Ａに接続され、流量計９２Ｂはガスポンプ９４Ｂに接続される。これらの接続により、ガスポンプ９４Ａおよびガスポンプ９４Ｂは、それぞれ流量計９２Ａおよび流量計９２Ｂを経たガスを、それぞれ改質器２２Ａおよび改質器２２Ｂに供給することができる。図２に示すように、ガス供給部３２が供給するガスの経路は、流量計９２Ａおよびガスポンプ９４Ａを経る第１のガスラインと、流量計９２Ｂおよびガスポンプ９４Ｂを経る第２のガスラインとを有している。本実施形態において、ガスポンプ９４Ａはセルスタック２４Ａにガスを供給し、ガスポンプ９４Ｂはセルスタック２４Ｂにガスを供給する。本実施形態において、ガス供給部３２は、発電部（セルスタック２４）に燃料ガスを供給する。図２に示す例においては、１つの供給源から２つの経路に分岐されたガスが、それぞれ流量計９２Ａおよび９２Ｂに供給されている。しかしながら、例えば流量計９２Ａおよび９２Ｂには、それぞれ別個の供給源からガスが供給されるようにしてもよい。
【００２７】
流量計９２Ａおよび９２Ｂは、それぞれを経て流れるガスの流量を測定する。ここで、流量計９２Ａおよび９２Ｂがそれぞれ計測するガスの流量とは、例えば、単位時間あたりにガスが流量計９２Ａまたは９２Ｂを経て移動する量とすることができる。流量計９２Ａおよび９２Ｂは、ガスの流量を計測できるものであれば、任意のものを採用することができる。
【００２８】
ガスポンプ９４Ａおよび９４Ｂは、それぞれ流量計９２Ａおよび９２Ｂを経たガスを、燃料電池モジュール２０の改質器２２Ａおよび改質器２２Ｂにそれぞれ送出する。ガスポンプ９４Ａおよび９４Ｂは、改質器２２Ａおよび２２Ｂにガスを送出できるものであれば、任意のものを採用することができる。
【００２９】
図２に示すように、ガス供給部３２は、制御部１０と有線または無線により通信可能に接続される。流量計９２Ａおよび流量計９２Ｂがそれぞれ計測したガスの流量の情報は、制御部１０に送信される。これにより、制御部１０は、流量計９２Ａおよび流量計９２Ｂがそれぞれ計測したガスの流量を把握することができる。また、制御部１０は、ガス供給部３２と通信可能に接続されることにより、ガスポンプ９４Ａおよび９４Ｂがそれぞれ改質器２２Ａおよび２２Ｂに送出するガスの流量を調整（増減）することができる。したがって、本実施形態において、制御部１０は、セルスタック２４Ａに供給されるガスの流量およびセルスタック２４Ｂに供給されるガスの流量を調整することができる。
【００３０】
本実施形態に係る発電装置において、ガス供給部３２は、図２に示すような構成に限定されるものではない。例えば、図２に示すガス供給部３２においては、流量計９２は、ガスポンプ９４によって送出される前のガスの流量を測定している。しかしながら、ガス供給部３２において、流量計９２は、ガスポンプ９４によって送出された後のガスの流量を測定してもよい。
【００３１】
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することができる。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。空気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。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。
【００３２】
改質水供給部３６は、水蒸気を生成して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、セルスタック２４に供給する水蒸気の量を制御する。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することができる。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水蒸気を生成してもよい。水蒸気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。
【００３３】
インバータ４０は、燃料電池モジュール２０に接続される。インバータ４０は、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から出力される直流電力は、分電盤などを介して、負荷１００に供給される。負荷１００は、分電盤などを介して、インバータ４０から出力された電力を受電する。図１において、負荷１００は、１つのみの部材として図示してあるが、負荷を構成する任意の個数の各種電気機器とすることができる。また、負荷１００は、分電盤などを介して、商用電源２００から受電することもできる。図１に示すように、インバータ４０と制御部１０とは、有線または無線により通信可能に接続されるようにしてもよい。この接続により、制御部１０は、インバータ４０による交流電力の出力を制御することができる。
【００３４】
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することができる。排熱回収処理部５０は、循環水処理部５２および貯湯タンク６０に接続される。
【００３５】
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、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、または改質水の加熱などに用いることができる。
【００３６】
貯湯タンク６０は、排熱回収処理部５０および循環水処理部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などから回収された排熱を利用して生成された湯を、貯えることができる。
【００３７】
本実施形態において、制御部１０は、セルスタック２４に供給されるガスの流量を制御する。より詳細には、制御部１０は、セルスタック２４Ａに供給されるガスの流量およびセルスタック２４Ｂに供給されるガスの流量の少なくとも一方を変化させるように制御する。このようなガスの流量の制御については、さらに後述する。
【００３８】
また、図２に示すように、発電装置１は、改質器２２に関連する温度を検出する温度センサ８０を備えている。図２に示すように、本実施形態において、燃料電池モジュール２０は、２つの温度センサ８０Ａおよび８０Ｂを備えている。図２に示すように、温度センサ８０Ａは改質器２２Ａ近傍に設置され、温度センサ８０Ｂは改質器２２Ｂ近傍に設置される。以下、温度センサ８０Ａと温度センサ８０Ｂとを特に区別しない場合、単に、温度センサ８０のように総称する。
【００３９】
温度センサ８０は、図２に示すように、改質器２２近傍の温度を検出する位置に設置することができる。ここで、温度センサ８０が温度を検出する改質器２２近傍とは、発電装置１において改質器２２に関連する温度の測定に好適な位置、例えば改質器２２が発生する熱が適度に伝導する位置とすることができる。例えば、温度センサ８０が温度を検出する改質器２２近傍とは、改質器２２から燃料ガスが送出される出口（以下、「改質出口」と記す）近傍の温度としてもよい。また、本実施形態において、温度センサ８０が温度を検出する改質器２２近傍とは、例えば改質器２２内部の温度としてもよい。例えば改質器２２全体の温度としてもよいし、改質器２２内部の温度などとしてもよい。以下、温度センサ８０が温度を検出する改質器２２近傍とは、改質出口の温度（以下、適宜「改質出口温度」と記す）とする場合について説明する。
【００４０】
温度センサ８０は、例えば熱電対などにより構成することができる。この場合、例えば、改質器２２から燃料ガスが送出される出口付近に、熱電対の温度検出部が挿入されるようにしてもよい。一方、温度センサ８０は、当該温度センサ８０を構成する素材によっては、過度の高熱を計測できない場合も想定される。このような場合、温度センサ８０は、例えば改質器２２から離れているが、改質器２２が発生する熱が伝導する位置における温度を検出してもよい。
【００４１】
温度センサ８０は、熱電対に限定されず、温度を測定できる部材であれば、任意のものを採用することができる。例えば、温度センサ８０は、サーミスタまたは白金測温抵抗体としてもよい。温度センサ８０は、制御部１０に接続される。このため、図２に示すように、燃料電池モジュール２０は、制御部１０と有線または無線により通信可能に接続される。温度センサ８０は、検出した温度に基づく信号を制御部１０に送信する。この信号を受信することで、制御部１０は、改質器２２に関連する温度を把握することができる。
【００４２】
また、図２に示すように、発電装置１は、セルスタック２４に関連する温度を検出する温度センサ８２を備えている。図２に示すように、本実施形態において、燃料電池モジュール２０は、２つの温度センサ８２Ａおよび８２Ｂを備えている。図２に示すように、温度センサ８２Ａはセルスタック２４Ａ近傍に設置され、温度センサ８２Ｂはセルスタック２４Ｂ近傍に設置される。以下、温度センサ８２Ａと温度センサ８２Ｂとを特に区別しない場合、単に、温度センサ８２のように総称する。
【００４３】
温度センサ８２は、図２に示すように、セルスタック２４近傍の温度を検出する位置に設置することができる。ここで、温度センサ８２が温度を検出するセルスタック２４近傍とは、発電装置１においてセルスタック２４に関連する温度の測定に好適な位置、例えばセルスタック２４が発生する熱が適度に伝導する位置とすることができる。例えば、温度センサ８２が温度を検出するセルスタック２４近傍とは、発電するセルスタック２４の中心の温度としてもよい。また、本実施形態において、温度センサ８２が温度を検出するセルスタック２４近傍とは、セルスタック２４そのものが存在する位置であってもよい。また、温度センサ８２が温度を検出するセルスタック２４近傍とは、例えばセルスタック２４の全体、またはセルスタック２４内部の一部（例えばセル）などであってもよい。
【００４４】
温度センサ８２は、例えば熱電対などにより構成することができる。この場合、例えば、セルスタック２４に空気を導入する導入板の中に、熱電対が挿入されるようにしてもよい。一方、温度センサ８２は、当該温度センサ８２を構成する素材によっては、過度の高熱を計測できない場合も想定される。このような場合、温度センサ８２は、例えばセルスタック２４から離れているが、セルスタック２４が発生する熱が伝導する位置における温度を検出してもよい。温度センサ８２がセルスタック２４から離れている場合、温度センサ８２が温度を検出するセルスタック２４近傍とは、例えばセルスタック２４上方の燃焼部に位置してもよい。また、温度センサ８２がセルスタック２４から離れている場合、温度センサ８２が温度を検出するセルスタック２４近傍とは、前記燃焼部上方から少し離れていても、セルスタック２４付近の温度を十分に測定できる位置であればよい。
【００４５】
温度センサ８２は、熱電対に限定されず、温度を測定できる部材であれば、任意のものを採用することができる。温度センサ８２は、制御部１０に接続される。温度センサ８２は、検出した温度に基づく信号を制御部１０に送信する。この信号を受信することで、制御部１０は、セルスタック２４近傍の温度を把握することができる。
【００４６】
次に、本実施形態に係る発電装置１の動作を説明する。
【００４７】
図２に示したように、例えば２つのセルスタック２４Ａおよび２４Ｂのような、複数のセルスタックを用いて発電を行う場合を想定する。複数のセルスタックによって開始した発電を停止する際などに、当該複数のセルスタックにおいて失火が生じるタイミングがほぼ同時に、または近くなることがある。失火とは、セルスタック２４が発電を行っている際に燃焼部において生じていた燃焼が消えることとすることができる。ここで、複数のセルスタックにおいて近いタイミングで失火が生じると、燃料ガスの一酸化炭素などが燃焼せずに多く残留する。この残留ガスは、触媒に大量に送られることになる。すると、触媒の温度は著しく上昇するため、触媒の劣化を早めることになる。このように、触媒の劣化が早まると、ひいては発電装置の劣化が早まる原因となる。
【００４８】
そこで、本実施形態にかかる発電装置１は、複数のセルスタックにおいて失火が生じるタイミングがほぼ同時に、または近くならないように、セルスタックに供給されるガスの流量を制御する。複数のセルスタックにおける失火のタイミングがずれていれば、残留ガスが大量に発生することはなくなり、触媒の過度な温度上昇は抑制される。したがって、触媒の劣化の進行は抑制され、ひいては発電装置の劣化の進行も抑制される。このような制御について、以下、さらに説明する。
【００４９】
図３は、第１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。
【００５０】
図３に示す動作が開始する時点は、例えば発電装置１において発電を停止するための処理を開始する時点とすることができる。したがって、図３に示す動作が開始する時点で、発電装置１はすでに発電中であるものとして、以下説明する。
【００５１】
図３に示す動作が開始する時点で、発電装置１において、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂは、すでに運転を開始しており、それぞれ発電を行っている。したがって、図３に示す動作が開始する時点で、制御部１０は、ガス供給部３２がセルスタック２４Ａおよび２４Ｂにそれぞれ燃料ガスを供給するように制御している。同様に、図３に示す動作が開始する時点で、制御部１０は、空気供給部３４がセルスタック２４Ａおよび２４Ｂにそれぞれ空気を供給するように制御している。また、図３に示す動作が開始する時点で、制御部１０は、改質水供給部３６がセルスタック２４Ａおよび２４Ｂにそれぞれ改質水を供給するように制御している。発電装置１において、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂが運転を開始して発電する動作は、一般的なＳＯＦＣの発電ユニットと同様に行うことができる。したがって、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂが運転を開始して発電を行う動作について、より詳細な説明は省略する。
【００５２】
図３に示す動作が開始すると、制御部１０は、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂに供給されるガスの流量の目標値を、例えば、それぞれ１．２［ＮＬ／ｍｉｎ］に設定する（ステップＳ１１）。具体的には、制御部１０は、第１のガスラインおよび第２のガスラインを流れるガスの流量の目標を、例えば、それぞれ１．２［ＮＬ／ｍｉｎ］に設定する。上述のように、第１のガスラインは流量計９２Ａおよびガスポンプ９４Ａを経るガスの経路であり、第２のガスラインは流量計９２Ｂおよびガスポンプ９４Ｂを経るガスの経路である。したがって、ステップＳ１１において、制御部１０は、ガスポンプ９４Ａがセルスタック２４Ａに供給するガスの流量の目標値、およびガスポンプ９４Ｂがセルスタック２４Ｂに供給するガスの流量の目標値を、それぞれ１．２［ＮＬ／ｍｉｎ］に設定する。
【００５３】
ガスの流量の目標値が設定されたら、制御部１０は、ステップＳ１１において、それぞれ設定された目標値が達成されるように、ガスポンプ９４Ａおよびガスポンプ９４Ｂが出力するガスの流量を制御する。具体的には、制御部１０は、流量計９２Ａが測定するガスの流量を取得することにより、ガスポンプ９４Ａが出力するガスの流量を制御する。同様に、制御部１０は、流量計９２Ｂが測定するガスの流量を取得することにより、ガスポンプ９４Ｂが出力するガスの流量を制御する。
【００５４】
次に、制御部１０は、セルスタック２４Ａに関連する温度またはセルスタック２４Ｂに関連する温度のいずれかが、６００℃以下になっているか否か判定する（ステップＳ１２）。セルスタック２４Ａに関連する温度およびセルスタック２４Ｂに関連する温度は、それぞれ、温度センサ８２Ａおよび温度センサ８２Ｂによって検出される。上述したように、セルスタック２４に関連する温度は、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂそれぞれの近傍の温度としてもよい。温度センサ８２は、常時温度を検出するようにして、ステップＳ１２において制御部１０がその時点の温度を取得してもよい。また、温度センサ８２は、常時温度を検出せずにステップ１２において温度を検出し、検出された温度を制御部１０が取得してもよい。
【００５５】
ステップＳ１２においてセルスタック２４Ａに関連する温度またはセルスタック２４Ｂに関連する温度のどちらも６００℃以下になっていないと判定される場合、制御部１０は、ステップＳ１１に戻って処理を続行する。ステップＳ１２においてセルスタック２４Ａに関連する温度およびセルスタック２４Ｂに関連する温度の少なくとも一方が６００℃以下になっていると判定される場合、制御部１０は、ステップＳ１３の処理を実行する。
【００５６】
ステップＳ１３において、制御部１０は、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂに供給されるガスの流量の目標を、例えば、それぞれ０．９［ＮＬ／ｍｉｎ］に設定する。ガスの流量の目標値が設定されたら、制御部１０は、ステップＳ１３において、それぞれ設定された目標値が達成されるように、ガスポンプ９４Ａおよびガスポンプ９４Ｂが出力するガスの流量を制御する。
【００５７】
次に、制御部１０は、改質器２２Ａに関連する温度または改質器２２Ｂに関連する温度のいずれかが、６００℃以下になっているか否か判定する（ステップＳ１４）。改質器２２Ａに関連する温度および改質器２２Ｂに関連する温度は、それぞれ、温度センサ８０Ａおよび温度センサ８０Ｂによって検出される。上述したように、改質器２２に関連する温度は、改質出口温度としてもよい。温度センサ８０は、常時温度を検出するようにして、ステップＳ１４において制御部１０がその時点の温度を取得してもよい。また、温度センサ８０は、常時温度を検出せずにステップ１４において温度を検出し、検出された温度を制御部１０が取得してもよい。
【００５８】
ステップＳ１４において改質器２２Ａに関連する温度または改質器２２Ｂに関連する温度のどちらも６００℃以下になっていないと判定される場合、制御部１０は、ステップＳ１３に戻って処理を続行する。ステップＳ１４において改質器２２Ａに関連する温度および改質器２２Ｂに関連する温度の少なくとも一方が６００℃以下になっていると判定される場合、制御部１０は、ステップＳ１５の処理を実行する。
【００５９】
ステップＳ１５において、制御部１０は、改質器２２Ａおよび改質器２２Ｂのうち関連する温度（改質出口温度）が低い方に供給するガスの流量の目標値を、例えば、０．６［ＮＬ／ｍｉｎ］に設定する。具体的には、制御部１０は、第１のガスラインおよび第２のガスラインのうち、改質出口温度が低いほうのガスラインを流れるガスの流量の目標を、例えば、０．６［ＮＬ／ｍｉｎ］に設定する。
【００６０】
例えば、改質器２２Ａに関連する温度の方が改質器２２Ｂに関連する温度よりも低い場合、制御部１０は、セルスタック２４Ａに供給されるガスの流量の目標値を、０．６［ＮＬ／ｍｉｎ］に設定する。そして、制御部１０は、セルスタック２４Ｂに供給されるガスの流量の目標値を、０．９［ＮＬ／ｍｉｎ］の設定のまま維持する。一方、例えば、改質器２２Ｂに関連する温度の方が改質器２２Ａに関連する温度よりも低い場合、制御部１０は、セルスタック２４Ｂに供給されるガスの流量の目標値を、０．６［ＮＬ／ｍｉｎ］に設定する。そして、制御部１０は、セルスタック２４Ａに供給されるガスの流量の目標値を、０．９［ＮＬ／ｍｉｎ］の設定のまま維持する。そして、制御部１０は、ステップＳ１５において、それぞれ設定された目標値が達成されるように、ガスポンプ９４Ａおよびガスポンプ９４Ｂが出力するガスの流量を制御する。要するに、ステップＳ１５において、制御部１０は、改質出口温度が低い方の改質器２２に供給するガスの流量を、ある程度減少させる。
【００６１】
例えば、改質器２２Ａの改質出口温度が改質器２２Ｂの改質出口温度よりも低い場合、改質器２２Ａ内部の温度も改質器２２Ｂ内部の温度よりも低い傾向にあると考えられる。改質器２２において、水素ガスが反応するには、ある程度の温度の高さが必要となる。このため、例えば改質器２２Ａにおける改質出口の温度が低いと、改質が行われた結果として改質器２２Ａから出てくる水素の割合は低くなる傾向にある。したがって、この場合、改質器２２Ａに供給するガスの流量をある程度減少させることにより、改質器２２Ａに接続されたセルスタック２４Ａにおいて失火を生じ易くすることができる。したがって、本実施形態において、改質器２２Ａの改質出口温度が改質器２２Ｂの改質出口温度よりも低い場合、制御部１０は、セルスタック２４Ａに供給されるガスの流量を少なくする。このようにして、本実施形態に係る発電装置１は、セルスタック２４Ｂよりも先にセルスタック２４Ａにおいて失火が生じ易くする。
【００６２】
ステップＳ１５において改質出口温度が低い方の改質器２２に供給するガスの流量を減少させたら、制御部１０は、ステップＳ１６の処理を実行する。ステップＳ１６において、制御部１０は、改質器２２Ａに関連する温度および改質器２２Ｂに関連する温度のいずれもが、５５０℃以下になっているか否か判定する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６においても、改質器２２に関連する温度とは、改質出口温度としてもよい。
【００６３】
ステップＳ１６において改質器２２Ａに関連する温度または改質器２２Ｂに関連する温度のいずれかが５５０℃以下になっていないと判定される場合、制御部１０は、ステップＳ１５に戻って処理を続行する。ステップＳ１６において改質器２２Ａに関連する温度および改質器２２Ｂに関連する温度のいずれもが５５０℃以下になっていると判定される場合、制御部１０は、ステップＳ１７の処理を実行する。
【００６４】
ステップＳ１７において、制御部１０は、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂに供給されるガスの流量の目標を、例えば、それぞれ０．６［ＮＬ／ｍｉｎ］に設定する。ガスの流量の目標値が設定されたら、制御部１０は、ステップＳ１７において、それぞれ設定された目標値が達成されるように、ガスポンプ９４Ａおよびガスポンプ９４Ｂが出力するガスの流量を制御する。
【００６５】
次に、制御部１０は、セルスタック２４Ａに関連する温度およびセルスタック２４Ｂに関連する温度のいずれもが、２８５℃以下になっているか否か判定する（ステップＳ１８）。上述したように、セルスタック２４に関連する温度は、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂそれぞれの近傍の温度としてもよい。
【００６６】
ステップＳ１８においてセルスタック２４Ａに関連する温度またはセルスタック２４Ｂに関連する温度のいずれかが２８５℃以下になっていないと判定される場合、制御部１０は、ステップＳ１７に戻って処理を続行する。ステップＳ１８においてセルスタック２４Ａに関連する温度およびセルスタック２４Ｂに関連する温度のいずれもが２８５℃以下になっていると判定される場合、制御部１０は、ステップＳ１９の処理を実行する。
【００６７】
ステップＳ１９において、制御部１０は、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂに供給されるガスの流量の目標を、例えば、それぞれ０［ＮＬ／ｍｉｎ］に設定する。ガスの流量の目標値が設定されたら、制御部１０は、ステップＳ１３において、それぞれ設定された目標値が達成されるように、ガスポンプ９４Ａおよびガスポンプ９４Ｂが出力するガスの流量を制御する。以上のようにして、制御部１０は、図３に示す処理を終了する。
【００６８】
このように、本実施形態において、制御部１０は、セルスタック２４Ａに供給されるガスの流量およびセルスタック２４Ｂに供給されるガスの流量を制御させる。また、本実施形態において、制御部１０は、ガスポンプ９４Ａがセルスタック２４Ａに供給するガスの流量とガスポンプ９４Ｂがセルスタック２４Ｂに供給するガスの流量とが異なるように制御する。例えば、制御部１０は、ガスポンプ９４Ａがセルスタック２４Ａに供給するガスの流量およびガスポンプ９４Ｂがセルスタック２４Ｂに供給するガスの流量の少なくとも一方が減少するように制御してもよい。これにより、セルスタック２４Ａにおいて失火するタイミングは、セルスタック２４Ｂにおいて失火するタイミングとは異なるようになる。
【００６９】
本実施形態において、制御部１０は、セルスタック２４Ａに関連する温度（改質器２２Ａに関連する温度）およびセルスタック２４Ｂに関連する温度（改質器２２Ｂ）に関連する温度の少なくとも一方に基づいて、上述のように制御してもよい。この場合、制御部１０は、改質器２２Ａに関連する温度が改質器２２Ｂに関連する温度よりも低い場合、セルスタック２４Ａに供給されるガスの流量が、セルスタック２４Ｂに供給されるガスの流量よりも少なくなるように制御してもよい。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態に係る発電装置１によれば、セルスタック２４Ａにおいて失火するタイミングとセルスタック２４Ｂにおいて失火するタイミングとがほぼ同時に、または近くならないように制御する。これにより、本実施形態に係る発電装置１は、セルスタック２４およびセルスタック２４Ｂにおいて触媒の劣化の進行を抑制することができる。したがって、本実施形態に係る発電装置１によれば、発電装置の劣化が早まることを抑制することができる。
【００７１】
上述した実施形態において、図３に示した温度およびガスの流量の目標値などの各数値は、例示を目的としたものである。これらの各数値は、セルスタック２４および／または改質器２２などの構成または仕様などに応じて、適宜、好適な値を設定することができる。
【００７２】
（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。
【００７３】
第２実施形態に係る発電装置は、第１実施形態で説明した発電装置１において、触媒の劣化の進行を抑制する観点から、さらに追加の措置を行うものである。したがって、第２実施形態に係る発電装置の構成について、第１実施形態に係る発電装置１と同様の内容の説明は、適宜、簡略化または省略する。
【００７４】
第２実施形態に係る発電装置は、図１に示した第１実施形態に係る発電装置１において、空気供給部３４の制御を変更するものである。
【００７５】
第１実施形態に係る発電装置１においては、改質出口温度が低い方の改質器２２に供給するガスの流量を、ある程度減少させた。第２実施形態においては、さらに、改質出口温度が低い方の改質器２２に接続されたセルスタック２４に供給する空気の流量を、ある程度増やす。
【００７６】
図４は、本実施形態に係る発電装置において、制御部１０、燃料電池モジュール２０、および空気供給部３４のみを示す図である。図４においては、制御部１０、燃料電池モジュール２０、および空気供給部３４以外の機能部は図示を省略してある。図示を省略した機能部は、図１および図２において説明した第１実施形態に係る発電装置１の場合と同様に構成することができる。
【００７７】
図４に示すように、本実施形態において、空気供給部３４は、２つの空気ブロワ９６Ａ（第１空気供給部）および空気ブロワ９６Ｂ（第２空気供給部）と、２つの流量計９８Ａおよび９８Ｂとを備えている。以下、空気ブロワ９６Ａと空気ブロワ９６Ｂとを特に区別しない場合、単に、空気ブロワ９６のように総称する。同様に、以下、流量計９８Ａと流量計９８Ｂとを特に区別しない場合、単に、流量計９８のように総称する。
【００７８】
図４に示すように、本実施形態において、空気供給部３４に供給される空気は、１つの供給源から２つの経路に分岐されて、それぞれ空気ブロワ９６Ａおよび空気ブロワ９６Ｂに供給される。また、図４に示すように、空気ブロワ９６Ａは流量計９８Ａに接続され、空気ブロワ９６Ｂは流量計９８Ｂに接続される。これらの接続により、空気ブロワ９６Ａおよび空気ブロワ９６Ｂは、それぞれ流量計９８Ａおよび流量計９８Ｂを経て、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂにそれぞれ空気を供給することができる。図４に示す例においては、１つの供給源から２つの経路に分岐された空気が、それぞれ空気ブロワ９６Ａおよび９６Ｂに供給されている。しかしながら、例えば空気ブロワ９６Ａおよび９６Ｂには、それぞれ別個の供給源から空気が供給されるようにしてもよい。
【００７９】
空気ブロワ９６Ａおよび９６Ｂは、空気供給部３４に供給された空気を、それぞれ流量計９８Ａおよび９８Ｂを経て、燃料電池モジュール２０のセルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂにそれぞれ送出する。空気ブロワ９６Ａおよび９６Ｂは、セルスタック２４Ａおよび２４Ｂに空気を送出できるものであれば、任意のものを採用することができる。
【００８０】
流量計９８Ａおよび９８Ｂは、それぞれを経て流れる空気の流量を測定する。ここで、流量計９８Ａおよび９８Ｂがそれぞれ計測する空気の流量とは、例えば、単位時間あたりに空気が流量計９８Ａまたは９８Ｂを経て移動する量とすることができる。流量計９８Ａおよび９８Ｂは、空気の流量を計測できるものであれば、任意のものを採用することができる。
【００８１】
図４に示すように、空気供給部３４は、制御部１０と有線または無線により通信可能に接続される。流量計９８Ａおよび流量計９８Ｂがそれぞれ計測した空気の流量の情報は、制御部１０に送信される。これにより、制御部１０は、流量計９８Ａおよび流量計９８Ｂがそれぞれ計測した空気の流量を把握することができる。また、制御部１０は、空気供給部３４と通信可能に接続されることにより、空気ブロワ９６Ａおよび９６Ｂがそれぞれセルスタック２４Ａおよび２４Ｂに送出する空気の流量を調整（増減）することができる。したがって、本実施形態において、制御部１０は、セルスタック２４Ａに供給される空気の流量およびセルスタック２４Ｂに供給される空気の流量を調整することができる。
【００８２】
本実施形態に係る発電装置において、空気供給部３４は、図４に示すような構成に限定されるものではない。例えば、図４に示す空気供給部３４においては、流量計９８は、空気ブロワ９６によって送出された後の空気の流量を測定している。しかしながら、空気供給部３４において、流量計９８は、空気ブロワ９６によって送出される前の空気の流量を測定してもよい。
【００８３】
次に、第２実施形態に係る発電装置の動作を説明する。
【００８４】
図５は、第２実施形態に係る発電装置の動作を説明するフローチャートである。図５においては、図３に示した第１実施形態に係る発電装置１の処理として説明したのと同じ内容の処理は、同じステップとして示してある。
【００８５】
図５に示すように、第２実施形態においては、ステップＳ１５の処理とステップＳ１６との処理の間に、さらにステップＳ２１を追加する。ステップＳ１５において、制御部１０は、改質出口温度が低い方の改質器２２に供給するガスの流量を、ある程度減少させる。本実施形態においては、ステップＳ１５の後、改質出口温度が低い方の改質器２２に接続されたセルスタック２４に供給する空気の流量を、ある程度増大させる。
【００８６】
例えば、ステップＳ１４において改質器２２Ａの改質出口温度が改質器２２Ｂの改質出口温度よりも低い場合、ステップＳ１５において、制御部１０は、セルスタック２４Ａに供給されるガスの流量を少なくする。この場合、本実施形態において、制御部１０は、改質器２２Ａに接続されたセルスタック２４Ａに供給する空気の流量が増すように制御する（ステップＳ２１）。具体的には、制御部１０は、空気ブロワ９６Ａを制御して、セルスタック２４Ａに供給される空気の流量を増大させる。図５においては、ステップＳ１５の後でステップＳ２１を開始しているが、ステップＳ１４からＹＥＳに進む場合、ステップＳ１５およびステップＳ２１を同時に開始してもよい。また、この場合、ステップＳ２１の後でステップＳ１５を開始してもよい。ステップＳ２１の後は、制御部１０は、第１実施形態と同様に、ステップＳ１６以降の処理を行うことができる。
【００８７】
第１実施形態におけるガスの流量の制御と同じように、本実施形態においても、制御部１０は、空気の流量の目標値を設定し、設定された目標値が達成されるように、空気ブロワ９６Ａを制御してもよい。また、制御部１０は、流量計９８が測定する空気の流量を取得することにより、空気ブロワ９６が出力するガスの流量を制御してもよい。
【００８８】
空気ブロワ９６によって、セルスタック２４に供給される空気を増量すると、セルスタック２４内におけるガスの濃度が低くなる。セルスタック２４内におけるガスの濃度が低くなると、触媒の温度も下がる。このため、セルスタック２４において失火が生じ易くなる。また、例えばシンタリングなどによって触媒が劣化するリスクを低減することもできる。
【００８９】
このように、本実施形態において、制御部１０は、発電装置の発電を停止する際、第１発電部（セルスタック２４Ａ）に供給される空気の流量と第２発電部（セルスタック２４Ｂ）に供給される空気の流量とが異なるように制御してもよい。例えば、制御部１０は、発電装置の発電を停止する際、第１発電部（セルスタック２４Ａ）に供給される空気の流量および第２発電部（セルスタック２４Ｂ）に供給される空気の流量の少なくとも一方が増すように制御してもよい。また、例えば、制御部１０は、改質器２２Ａの改質出口温度が改質器２２Ｂの改質出口温度よりも低い場合、空気ブロワ９６Ａがセルスタック２４Ａに供給する空気の流量が増すように制御してもよい。これにより、セルスタック２４Ａにおいて、より失火が生じ易くなる。
【００９０】
図４に示す発電装置は、２つの空気ブロワ９６を備え、それぞれが独立してセルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂに空気を供給した。しかしながら、図４に示す発電装置を簡略化した例として、発電装置が空気ブロワ９６を１つのみ備える構成としてもよい。この場合、１つの空気ブロワ９６が、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂに空気を供給するような構成としてもよい。そして、制御部１０は、発電装置の発電を停止する際、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂに供給される空気の流量が変化するように制御してもよい。例えば、制御部１０は、発電装置の発電を停止する際、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂに供給される空気の流量が増すように制御してもよい。
【００９１】
（第３実施形態）
次に、本開示の第３実施形態に係る発電装置について説明する。
【００９２】
第３実施形態に係る発電装置は、第１実施形態で説明した発電装置１と部分的に同じ構成を採用することができる。したがって、第２実施形態に係る発電装置の構成について、第１実施形態に係る発電装置１と同様の内容の説明は、適宜、簡略化または省略する。
【００９３】
第３実施形態に係る発電装置は、図１に示した第１実施形態に係る発電装置１において、燃料電池モジュール２０の構成を変更するものである。
【００９４】
第１実施形態に係る発電装置１において、燃料電池モジュール２０は、図２に示したように、２つのセルスタック２４Ａおよび２４Ｂを備えている。第３実施形態に係る発電装置においては、図６に示すように、燃料電池モジュール２０’は、４つのセルスタック（２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ）を備えている。図６は、図２と同様に、図１に示した発電装置１において、制御部１０、燃料電池モジュール２０’、およびガス供給部３２のみを示し、その他の機能部は省略している。以下、セルスタック２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄを特に区別しない場合、単に、セルスタック２４のように総称する。それぞれのセルスタック２４は、例えば単体で７００Ｗ程度の発電が可能な場合、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。
【００９５】
図６に示すように、燃料電池モジュール２０’において、改質器２２Ａはセルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂに接続され、改質器２２Ｂはセルスタック２４Ｃおよびセルスタック２４Ｄに接続される。これらの接続により、改質器２２Ａおよび改質器２２Ｂは、それぞれセルスタック２４Ａ，２４Ｂおよびセルスタック２４Ｃ，２４Ｄに、水素および／または一酸化炭素を供給することができる。
【００９６】
また、図６に示すように、燃料電池モジュール２０’においても、セルスタック２４近傍の温度を検出する温度センサ８０を備えている。図６に示すように、本実施形態において、燃料電池モジュール２０’は、４つの温度センサ８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄを備えている。図６に示すように、温度センサ８０Ａはセルスタック２４Ａ近傍に設置され、温度センサ８０Ｂはセルスタック２４Ｂ近傍に設置される。また、温度センサ８０Ｃはセルスタック２４Ｃ近傍に設置され、温度センサ８０Ｄはセルスタック２４Ｄ近傍に設置される。第２実施形態においても、「セルスタック２４近傍」の意味などは、第１実施形態と同様である。
【００９７】
図６に示す燃料電池モジュール２０’のように、４つのセルスタック２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄを備える場合でも、第１実施形態に係る発電装置１と同様に動作させることができる。図４に示す構成では、ガス供給部３２から燃料電池モジュール２０’に燃料ガスを供給するガスラインは２つの経路を有している。したがって、本実施形態では、ガスポンプ９４Ａによって、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂに供給されるガスの流量を調整することができる。また、本実施形態では、ガスポンプ９４Ｂによって、セルスタック２４Ｃおよびセルスタック２４Ｄに供給されるガスの流量を調整することができる。
【００９８】
本実施形態においては、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂを第１発電部として、またセルスタック２４Ｂおよびセルスタック２４Ｄを第２発電部として、第１実施形態に係る発電装置１と同様に動作させることができる。この場合、セルスタック２４Ａ近傍の温度とセルスタック２４Ｂ近傍の温度の平均を、第１発電部近傍の温度とすることができる。同様に、セルスタック２４Ｃ近傍の温度とセルスタック２４Ｄ近傍の温度の平均を、第２発電部近傍の温度とすることができる。
【００９９】
以上説明したように、本実施形態に係る発電装置において、第１実施形態と同様に、改質出口温度が低い方の改質器２２に供給されるガスの流量が少なくなるように制御する。これにより、４つのセルスタック２４において失火が生じるタイミングがほぼ同時に、または近くならないようになる。
【０１００】
第３実施形態においても、第２実施形態と同様に、空気ブロワ９６がセルスタック２４に供給する空気を増量することにより、セルスタック２４において、より失火が生じ易くさせてもよい。
【０１０１】
（第４実施形態）
次に、本開示の第４実施形態に係る発電装置について説明する。
【０１０２】
第４実施形態に係る発電装置は、第１〜第３実施形態で説明した発電装置１と部分的または全体的に同じ構成を採用することができる。したがって、第４実施形態に係る発電装置の構成について、第１〜第３実施形態に係る発電装置１と同様の内容の説明は、適宜、簡略化または省略する。
【０１０３】
第１〜第３実施形態においては、改質器２２に関連する温度（改質出口温度）が低い方の改質器２２に供給するガスの流量を減少させた。第４実施形態においては、改質器２２に関連する温度（改質出口温度）ではなく、セルスタック２４に関連する温度（例えばセルスタック２４の内部温度または近傍の温度など）に基づいて、セルスタック２４に供給するガスの流量を制御する。
【０１０４】
例えば、セルスタック２４Ａの内部温度または近傍の温度などが、セルスタック２４Ｂの内部温度または近傍の温度などよりも低い場合、セルスタック２４Ａにおいて失火が生じ易い傾向にある。したがって、温度センサ８２が各セルスタック２４の温度を検出した際に、制御部１０は、検出された温度が低いセルスタック２４に供給されるガスの流量を減少させる。この場合、当該セルスタック２４において失火が生じ易くなる。このため、複数のセルスタック２４において失火が生じるタイミングがほぼ同時に、または近くならないようになる。
【０１０５】
このように、本実施形態において、制御部１０は、セルスタック２４Ａに関連する温度およびセルスタック２４Ｂに関連する温度に基づいて、第１および第２の発電部に供給されるガスの流量が異なるように制御してもよい。例えば、制御部１０は、セルスタック２４Ａに関連する温度およびセルスタック２４Ｂに関連する温度に基づいて、第１および第２の発電部に供給されるガスの流量の少なくとも一方が減少するように制御してもよい。この場合、制御部１０は、セルスタック２４Ａに関連する温度がセルスタック２４Ｂに関連する温度よりも低い場合、セルスタック２４Ａに供給されるガスの流量が、セルスタック２４Ｂに供給されるガスの流量よりも少なくなるように制御してもよい。
【０１０６】
（その他の実施形態）
以下、上述した実施形態以外の実施形態について説明する。
【０１０７】
上述した第１実施形態においては、ガス供給部３２から供給されるガスの流量を減少させた。これにより、セルスタック２４において失火が生じ易くなる。しかしながら、例えば、例えば改質水供給部３６から改質器２２に供給される改質水を減少させてもよい。このようにしても、当該改質器２２に接続されたセルスタック２４において失火が生じ易くなる。
【０１０８】
また、上述した第１実施形態においては、例えば図３において説明したように、ステップＳ１５においてガスの流量を一段階（一回）のみ減少させる場合について説明した。しかしながら、例えば、ステップＳ１５においてガスの流量を一段階のみ減少させても、改質出口温度にあまり差が生じず、複数のセルスタック２４において失火がほぼ同時または近いタイミングで発生するような事態も想定される。このような場合に備えて、ガスの流量を一段階減少させた後でも、複数のセルスタック２４において失火がほぼ同時または近いタイミングで発生すると予想される場合は、さらにガスの流量を段階的に（すなわち複数回）減少させてもよい。例えば、ガスの流量を一段階減少させた後で所定の時間が経過しても、複数の改質器２２において改質出口温度に所定の温度差が生じない場合、さらにガスの流量を減少させてもよい。
【０１０９】
本発明を諸図面およ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。したがって、これらの変形およ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、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の機能部およびステップなどを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。
【０１１０】
例えば、以上の開示においては、第１実施形態として、燃料電池を備える発電装置１について説明した。しかしながら、本開示の各実施形態は、燃料電池を備える発電装置に限定されるものではない。
【０１１１】
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、燃料電池の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７に示す。図７に示すように、本実施形態に係る燃料電池の制御装置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、外部の発電装置１を制御する。すなわち、本実施形態に係る燃料電池の制御装置２は、第１発電部（セルスタック２４Ａ）に供給されるガスの流量および第２発電部（セルスタック２４Ｂ）に供給されるガスの流量を制御する。また、制御装置２は、発電装置の発電を停止する際、セルスタック２４Ａに供給されるガスの流量とセルスタック２４Ｂに供給されるガスの流量とが異なるように制御する。
【０１１２】
さらに、本開示の実施形態は、例えば、上述したような燃料電池の制御装置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、本実施形態にかかる燃料電池の制御プログラムは、制御装置２に、セルスタック２４Ａに供給されるガスの流量およびセルスタック２４Ｂに供給されるガスの流量を制御するステップを実行させる。また、制御プログラムは、制御装置２に、発電装置の発電を停止する際、セルスタック２４Ａに供給されるガスの流量とセルスタック２４Ｂに供給されるガスの流量とが異なるように制御するステップを実行させる。
【符号の説明】
【０１１３】
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  改質器
２４  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
８０，８２  温度センサ
９２  流量計
９４  ガスポンプ
９６  空気ブロワ
９８  流量計
１００  負荷
２００  商用電源
【要約】
発電装置は、燃料電池を含む第１発電部と、燃料電池を含む第２発電部と、第１発電部に供給されるガスの流量および第２発電部に供給されるガスの流量を制御する制御部と、を備える。制御部は、発電装置の発電を停止する際、第１発電部に供給されるガスの流量と第２発電部に供給されるガスの流量とが異なるように制御する。【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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【図７】
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