(57)【要約】発電器（２）と、発電器（２）を収納する筐体（３）と、外気を筐体（３）へ供給する空気供給器（４）とを備える。給気の温度を検知する給気温度検知器（５）と、燃料を流通させる燃料流路（７）と、燃料流路（７）の燃料漏洩を防止するシール部材と、シール部材を加熱する加熱部（９）と、加熱部（９）を動作させる制御装置（１０）とを備える。制御装置（１０）は、空気供給器（４）の動作および給気温度検知器（５）が検知した温度に基づいて、加熱部（９）の動作を制御しシール部材の硬化を抑制する。これにより、シール部材の温度低下を抑制し、燃料流路（７）のシール性を確保して、安定して発電できる発電システム（１４）を提供する。
2015122172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを用いて発電する発電器と、
前記発電器を収納する筐体と、
前記筐体内へ外気を供給する給気流路と、
前記発電器からの排出ガスを外部へ排出する排ガス流路と、
前記給気流路から外気を前記筐体へ供給する空気供給器と、
前記筐体内に供給される外気または前記筐体への給気の温度を検知する給気温度検知器と、
前記筐体内に配置され、前記燃料を流通させる燃料流路と、
前記燃料流路からの燃料漏洩を防止するためのシール部材と、
前記シール部材の硬化を抑制する温度以上に加熱する加熱部と、
前記加熱部を動作させる制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記空気供給器の動作、および前記給気温度検知器が検知した温度に基づいて、前記加熱部の動作を制御し、前記シール部材の硬化を抑制するように構成される発電システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記空気供給器を動作させる場合で、かつ、前記給気温度検知器が検知した温度が第１温度以下の場合に、前記加熱部を動作させるように制御する請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記空気供給器を動作させない場合で、かつ、前記給気温度検知器が検知した温度が前記第１温度を超える場合に、前記加熱部を動作させないように制御する請求項１に記載の発電システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記空気供給器を動作させる場合で、かつ、前記給気温度検知器が検知した温度が前記第１温度より低い第２温度以下の場合に、前記空気供給器を停止させ、前記加熱部を動作させるように制御する請求項１に記載の発電システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記空気供給器を動作させる所定の第１時間前で、かつ、前記給気温度検知器が検知した温度が前記第１温度以下の場合に、前記加熱部を動作させるように制御する請求項１に記載の発電システム。
【請求項６】
燃料ガスを用いて発電する発電器と、
前記発電器を収納する筐体と、
前記筐体内へ外気を供給する給気流路と、
前記発電器からの排出ガスを外部へ排出する排ガス流路と、
前記給気流路から外気を前記筐体へ供給する空気供給器と、
前記筐体内に供給される外気または前記筐体への給気の温度を検知する給気温度検知器と、
前記筐体内に配置され、前記燃料を流通させる燃料流路と、
前記燃料流路からの燃料漏洩を防止するためのシール部材と、
前記シール部材の硬化を抑制する温度以上に加熱する加熱部と、
前記加熱部を動作させる制御装置と、
を備える発電システムの運転方法において、
前記制御装置は、前記空気供給器を動作させる場合で、かつ、前記給気温度検知器が検知した温度が第１温度以下の場合に、前記加熱部を動作させる発電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、系統もしくは負荷へ電力を供給する発電システムおよび発電システムの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電システムは、発電電力により需要家の電力負荷を賄うとともに、余剰の電力が発生した場合には、系統に電力を供給するシステムである。【０００３】
従来、建物内部に配置した発電システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
特許文献１の発電システムは、燃料電池と、燃料電池システムで生じた排ガスを排出する排気管と、内側流路および外側流路を有する二重配管構造のダクトとを備えている。【０００５】
また、密閉性の確保を目的とした構成の高圧ガスタンクシステムが知られている（例えば、特許文献２参照）。【０００６】
特許文献２の高圧ガスタンクシステムは、燃料流路のシール部材に沿うように設けられたヒータの発熱部と、シール部材の近傍の温度を検知する温度センサを備えている。【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示される、給気を屋外から取り入れる発電システムは、外気温が低い場合、低温の外気により筐体内の燃料流路の温度が下がる。この場合、温度低下に伴うシール部材の硬化が起こる場合があった。シール部材が硬化すると、シール部材の圧縮永久歪みによりシール部材の反発力が低下する。これにより、燃料流路のシール性が低下して、十分な密閉性を確保できなくなる。そのため、燃料流路から燃料漏れが発生する虞がある。その結果、発電器に燃料が充分に供給されず、安定した発電ができないという課題があった。【０００８】
また、特許文献２の高圧ガスタンクシステムは、ガスタンク内部のシール部材近傍の温度を検知する構成を備えている。しかし、周囲の温度が急激に変わる場合、シール部材周囲の金属の温度が低下してから、シール部材の加熱を行うことになる。そのため、シール部材の加熱が追いつかず、周囲の金属に熱が奪われてシール部材の温度が低下する。つまり、シール部材の硬化を充分に抑制できない。その結果、燃料流路のシール性が充分に得られないという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−２１０６３１号公報
【特許文献２】特開２０１１−３８５５９号公報
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、燃料流路のシール性を充分に確保して、安定した発電が可能な発電システムおよび発電システムの運転方法を提供する。
【００１１】
つまり、本発明の発電システムは、燃料を用いて発電する発電器と、発電器を収納する筐体と、筐体内へ外気を供給する給気流路と、発電器からの排出ガスを外部へ排出する排ガス流路と、給気流路から外気を筐体へ供給する空気供給器とを備える。さらに、筐体への給気の温度を検知する給気温度検知器と、筐体内に配置され、燃料を流通させる燃料流路と、燃料流路からの燃料漏洩を防止するシール部材と、シール部材の硬化を抑制する温度以上に加熱する加熱部と、加熱部を動作させる制御装置とを備える。そして、制御装置は、空気供給器の動作および給気温度検知器が検知した温度に基づいて、加熱部の動作を制御し、シール部材の硬化を抑制するように構成される。
【００１２】
この構成によれば、空気供給器の動作および給気温度検知器が検知した空気の温度に基づいて、加熱部を制御する。これにより、シール部材の硬化を抑制して、燃料流路のシール性を充分に確保する。その結果、発電器に充分な燃料を供給して、安定した発電が可能な発電システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における発電システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１の矢視Ｘ部におけるシール部材近傍の配設構成を示す要部断面図である。
【図３】図３は、同実施の形態における発電システムの実施例１に係る動作を示すフローチャートである。
【図４】図４は、同実施の形態における発電システムの実施例２に係る動作を示すフローチャートである。
【図５】図５は、同実施の形態における発電システムの実施例３に係る動作を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２における発電システムの概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１の発電システムについて、図１を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態１における発電システムの構成を示す模式図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態の発電システム１４は、少なくとも発電ユニット１５、制御装置１０、給気流路１、排ガス流路６などを備えている。そして、発電システム１４は、建物１３の内部に配置されている。
【００１８】
発電システム１４の発電ユニット１５は、筐体３を備えている。筐体３内には、少なくとも発電器２、空気供給器４、酸化剤ガス供給器１２、燃料供給器２３、燃料流量計２９、圧力計３０、第１燃料元弁３１および制御装置１０などが収納されている。なお、本実施の形態では、制御装置１０を筐体３内に配設した構成を例に示すが、これに限定されない。例えば、制御装置１０を筐体３の外部に配置する構成としてもよい。
【００１９】
また、筐体３を構成する壁の適所に、壁の厚み方向に貫通する孔１６を設けている。孔１６には、排ガス流路６を構成する配管と、給気流路１を構成する配管から構成される二重配管が挿通されている。具体的には、排ガス流路６を構成する配管を、給気流路１を構成する配管の内側に配置することにより、二重配管を構成している。
【００２０】
排ガス流路６の上流端は、筐体３に接続されている。これにより、排ガス流路６を介して、発電ユニット１５から排出される排出ガスが通流するように構成される。また、排ガス流路６は、孔１６を貫通して、建物１３の外側にまで延びるように設けられている。そして、排ガス流路６の下流端（開口）は、大気に開放されている。
【００２１】
一方、給気流路１の下流端は筐体３に接続され、上流端（開口）は大気に開放されている。これにより、給気流路１を介して、発電ユニット１５に外部（本実施の形態では、建物１３外）から空気を供給することができる。
【００２２】
発電ユニット１５の発電器２は、燃料と酸化剤ガスとを反応させて、電気と熱を発生するように構成されている。発電器２で発生した電気は、電力調整器（図示せず）により、系統もしくは外部電力負荷（例えば、家庭の電気機器）などに供給される。発電器２で発生した熱は、熱媒体流路（図示せず）を通流する熱媒体で回収される。熱媒体で回収した熱は、例えば水やシール部材などの加熱に利用される。なお、発電器２は、本実施の形態の場合、例えば燃料電池、ガスエンジン、スターリングエンジンなどから構成される。
【００２３】
発電ユニット１５の空気供給器４は、空気流路２０を介して排ガス流路６と接続される。なお、空気供給器４は、筐体３内に空気を供給できる構成であれば、どのような構成でもよい。空気供給器４は、例えばファンやブロワなどのファン類で構成される。そして、空気供給器４の作動により、給気流路１を介して、発電システム１４外の空気が筐体３内に給気される。さらに、筐体３内に給気されたガス（主として、空気）は、空気流路２０および排ガス流路６を介して、建物１３外に排出される。これにより、筐体３内を換気する。なお、本実施の形態では、空気供給器４を筐体３内に配置する構成を例に示したが、これに限定されない。例えば、空気供給器４を排ガス流路６内に配置する構成としてもよい。
【００２４】
発電ユニット１５の酸化剤ガス供給器１２は、発電器２に酸化剤ガス（空気）の流量を調整しながら供給する。なお、酸化剤ガス供給器１２は、どのような構成でもよい。酸化剤ガス供給器１２は、例えばファンやブロワなどのファン類で構成される。そして、酸化剤ガス供給器１２は、酸化剤ガス供給流路１７を介して、発電器２に接続される。
【００２５】
つぎに、発電ユニット１５に燃料を取り入れる燃料取入口３３から発電器２に至る燃料流路７に配設される構成について、以下に説明する。
【００２６】
まず、建物１３に供給された燃料は、発電ユニット１５の燃料流路７の燃料取入口３３に供給される。燃料流路７には、第１燃料元弁３１と、圧力計３０と、燃料流量計２９と、燃料供給器２３とが、燃料取入口３３から燃料の流通方向に向かって、順に設けられている。
【００２７】
燃料流路７の出口は、オフ燃料流路７ｂの上流端に接続されている。オフ燃料流路７ｂの下流端は、排ガス流路６に接続されている。また、酸化剤ガス流路２Ｂの出口は、オフ酸化剤ガス流路１９の上流端に接続されている。オフ酸化剤ガス流路１９の下流端は、排ガス流路６に接続されている。
【００２８】
これにより、発電器２で使用されなかった燃料（以下、「オフ燃料」と記す）は、燃料流路７の出口から燃料ガス流路２Ａおよびオフ燃料流路７ｂを介して、排ガス流路６に排出される。また、発電器２で使用されなかった酸化剤ガス（以下、「オフ酸化剤ガス」と記す）は、酸化剤ガス流路２Ｂの出口からオフ酸化剤ガス流路１９を介して、排ガス流路６に排出される。そして、排ガス流路６に排出されたオフ燃料は、オフ酸化剤ガスにより希釈されて、排ガス流路６を介して建物１３外に排出される。
【００２９】
なお、本実施の形態では、オフ燃料、オフ酸化剤ガス、および空気供給器４が作動することによる筐体３内のガス（空気）は、発電ユニット１５から排出される排出ガスとして、例示する。同様に、酸化剤ガスおよび空気供給器４が作動することにより筐体３に供給されるガス（空気）は、発電ユニット１５に供給される外気として、例示する。
【００３０】
以上のように、本実施の形態における発電ユニット１５の燃料流路７が構成されている。
【００３１】
また、図１に示すように、発電ユニット１５の制御装置１０は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などに例示される演算処理部と、各制御動作を実行するためのプログラムを格納した、メモリなどから構成される記憶部を備えている。制御装置１０の演算処理部は、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、これを実行する。これにより、制御装置１０は、読み出した制御プログラムの情報を処理し、かつ制御を含む発電システム１４に関する各種の制御を行う。
【００３２】
なお、制御装置１０は、上記構成に限られず、発電システム１４を構成する各機器を制御する機器であれば、どのような形態でもよい。また、制御装置１０は、単独の制御装置の構成や、複数の制御装置が協働して発電システム１４の制御を実行する制御器群で構成した形態でもよい。さらに、制御装置１０は、マイクロコンピュータ、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＰＬＣ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）や論理回路などで構成してもよい。
【００３３】
また、本実施の形態の発電システム１４は、発電ユニット１５の筐体３内へ供給される給気の温度を検知する給気温度検知器５を備えている。給気温度検知器５は、例えば給気流路１のうち、給気上流端１ｂから給気下流端１ａへ至る途中に配置されている。なお、給気温度検知器５の配置は、上記の位置に限定されない。例えば、給気温度検知器５のセンサ部分のみを給気流路１内に露出するように配置し、給気温度検知器５の他の部分を給気流路１の外部に配置する構成としてもよい。さらに、給気温度検知器５を、例えば筐体３の外部に配置してもよい。この場合、筐体３内に給気される外気の温度を検知できる位置に配置することが好ましい。
【００３４】
また、本実施の形態の発電システム１４は、燃料流路７と第１燃料元弁３１の接合部に、燃料流路７からの燃料漏洩を防止するシール部材８を設けている。
【００３５】
以下に、本実施の形態の発電システム１４のシール部材８近傍の構成について、図２を用いて説明する。
【００３６】
図２は、図１の矢視Ｘ部におけるシール部材近傍の配設構成を示す要部断面図である。
【００３７】
図２に示すように、燃料流路７と第１燃料元弁３１との接合部には、環状凹部３４が形成されている。環状凹部３４には、例えばＯリングなどのシール部材８が配設され、燃料流路７と第１燃料元弁３１とを気密に接合している。
【００３８】
また、燃料流路７と第１燃料元弁３１との接合部近傍には、燃料流路７を加熱する、加熱器などで構成される加熱部９が配置されている。そして、加熱部９で燃料流路７を加熱することにより、燃料流路７に配設されたシール部材８の温度低下による硬化を抑制するように構成されている。
【００３９】
なお、加熱部９は、シール部材８の硬化を抑制できる機能を備える構成であれば任意である。例えば、ヒータでもよく、上述した熱媒体（図示せず）が回収した熱を利用する構成でもよい。また、加熱部９は、シール部材８の硬化を抑制できる位置であれば、任意の位置に配設してもよい。例えば、シール部材８の上部、下部、横部などに接触、または離れて配設してもよい。さらに、加熱部９を、複数個配設してもよい。
【００４０】
以上のように、本実施の形態の発電システム１４が構成されている。
【００４１】
以下に、本実施の形態に係る発電システム１４の運転方法およびその動作について、実施例を用いて説明する。
【００４２】
つまり、本実施の形態の発電システム１４は、給気の温度が低い場合（所定の第１温度以下の場合）、上記加熱部９でシール部材８近傍の燃料流路７を加熱することにより、燃料流路７のシール性を確保する。これにより、発電器２に燃料を充分に供給して、安定した発電を可能にしている。
【００４３】
なお、上記第１温度は、筐体３内に取り込んだ給気によってシール部材８の温度が低下し、可燃ガスの漏洩が生じる温度として、例えば予め試験などにより取得される。そして、取得した第１温度は、燃料流路７から燃料である可燃ガスの漏洩が生じる上限温度として、制御装置１０の記憶部などに予め記憶される。
【００４４】
一方、予め試験をしないで、シール部材８を構成するＯリングに関するＪＩＳ規格（ＪＩＳ  Ｂ  ２４０１−１〜−４（対応国際規格ＩＳＯ３６０１−１〜−４））に準拠する低温限界性能などに基づいて、以下に示す適切な所定値を、第１温度として設定してもよい。例えば、シール部材８が、１種Ａゴムの場合は−２４℃、１種Ｂゴムの場合は−２３℃、２種ゴムの場合は−２２℃、３種ゴムの場合は−５１℃、４種Ｃゴムの場合は−４８℃、４種Ｄゴムの場合は−１５℃、４種Ｅゴムの場合は−１８℃、５種の場合は−４９℃などの低温限界性能を備えている。そこで、本実施の形態では、使用するシール部材８の低温限界性能を示す温度に基づいて、適切な余裕度を加味（例えば、５℃や１０℃を加算する）して、第１温度として設定する。そして、設定した第１温度に基づいて、加熱部９を制御して、発電システム１４を動作させる。
【００４５】
以下に、本実施の形態における発電システム１４の運転方法およびその動作、特にシール部材８近傍に加熱動作について、実施例１から実施例３を用いて、具体的に説明する。
【００４６】
（実施例１）
まず、本実施の形態における発電システム１４の運転方法およびその動作について、実施例１に基づいて、図３を用いて説明する。
【００４７】
図３は、同実施の形態における発電システムの実施例１に係る動作を示すフローチャートである。
【００４８】
図３に示すように、制御装置１０は、まず、発電ユニット１５に対して空気供給器４の動作指令を出しているか否かを判定する（ステップＳ１００）。
【００４９】
そして、制御装置１０は、空気供給器４の動作指令を出していないと判定した場合（ステップＳ１００のＮＯ）、空気供給器４の動作指令を出すまでステップＳ１００の処理を繰り返す。一方、空気供給器４の動作指令があると判定した場合（ステップＳ１００のＹＥＳ）、制御装置１０は、給気温度検知器５により検知した筐体３内に給気される空気の温度の測定値を取得する。
【００５０】
つぎに、制御装置１０は、取得した給気の温度が、上述に基づいて設定した所定の第１温度以下であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。そして、給気が第１温度以下であると判定した場合（ステップＳ２００のＹＥＳ）、加熱部９を起動し（ステップＳ３００）、シール部材８近傍の燃料流路７を加熱する。一方、給気が第１温度より大きいと判定した場合（ステップＳ２００のＮＯ）、加熱部９を起動しないで、給気の温度と第１温度との判定動作（ステップＳ２００）を繰り返す。
【００５１】
以上で説明した処理の実行により、筐体３内に給気として取り込む外気が、第１温度より低温の場合、加熱部９でシール部材８近傍の燃料流路７を加熱する。これにより、給気によるシール部材８の温度低下を、より確実に抑制して、燃料流路７のシール性を充分に確保する。その結果、発電器２に充分な燃料を供給し、安定して発電できる発電システム１４が得られる。
【００５２】
（実施例２）
つぎに、本実施の形態における発電システム１４の運転方法およびその動作について、実施例２に基づいて、図４を用いて説明する。
【００５３】
図４は、同実施の形態における発電システムの実施例２に係る動作を示すフローチャートである。
【００５４】
なお、実施例２においても、実施例１に示すステップＳ１００からステップＳ２００およびステップＳ３００の処理を、同様に実行する。ただし、実施例２においては、実施例１のステップＳ２００の処理とステップＳ３００の処理との間に、ステップＳ２１０、Ｓ２２０の各処理を、さらに設けて実行する点で、実施例１の動作とは異なる。
【００５５】
具体的な動作について、以下で説明する。
【００５６】
まず、実施例１と同様に、制御装置１０は、空気供給器４の動作があるか否か判定（ステップＳ１００）し、さらに給気が第１温度以下であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。
【００５７】
そして、制御装置１０は、給気が第２温度以下であると判定した場合（ステップＳ２１０のＹＥＳ）、ステップＳ１００で動作を確認した空気供給器４の動作を停止する（ステップＳ２２０）。そして、実施例１と同様に、加熱部９を起動する（ステップＳ３００）。一方、給気が第２温度より大きいと判定した場合（ステップＳ２１０のＮＯ）は、空気供給器４の動作を停止せずに、加熱部９を起動する（ステップＳ３００）。
【００５８】
以上で説明した処理の実行により、給気が第１温度より低い第２温度以下の低温の場合、空気供給器４を停止させた上で、加熱部９でシール部材８の近傍の燃料流路７を加熱する。これにより、給気によるシール部材８の温度低下を、より確実に抑制して、燃料流路７のシール性を充分に確保する。その結果、発電器２に充分な燃料を供給し、安定して発電できる発電システム１４が得られる。
【００５９】
（実施例３）
つぎに、本実施の形態における発電システム１４の運転方法およびその動作について、実施例３に基づいて、図５を用いて説明する。
【００６０】
図５は、同実施の形態における発電システムの実施例３に係る動作を示すフローチャートである。
【００６１】
図５に示すように、制御装置１０は、まず、加熱部９を起動する（ステップＳ３００）。
【００６２】
つぎに、制御装置１０は、加熱部９の起動後の経過時間を計測し、起動開始から所定の第１時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ４００）。そして、第１時間を経過していない場合（ステップＳ４００のＮＯ）、ステップＳ４００の処理を繰り返す。このとき、第１時間として、例えば１０分程度が設定される。
【００６３】
一方、制御装置１０は、第１時間が経過したと判定した場合（ステップＳ４００のＹＥＳ）、空気供給器４を起動する（ステップＳ５００）。
【００６４】
つぎに、制御装置１０は、給気が第１温度より大きいか否かを判定する（ステップＳ６００）。そして、給気が第１温度より大きいと判定した場合（ステップＳ６００のＹＥＳ）は、加熱部９を停止する（ステップＳ７００）。一方、給気が第１温度以下と判定した場合（ステップＳ６００のＮＯ）、給気の温度と第１温度との判定動作（ステップＳ６００）を繰り返す。
【００６５】
以上で説明した処理の実行により、空気供給器４が起動し低温の外気を給気として筐体３内に取り込む前に、所定の第１時間の間、加熱部９でシール部材８近傍の燃料流路７を加熱する。これにより、給気によるシール部材８の温度低下を、より確実に抑制して、燃料流路７のシール性を充分に確保する。その結果、発電器２に充分な燃料を供給し、安定して発電できる発電システム１４が得られる。
【００６６】
また、シール部材８近傍の温度低下の可能性が低減した場合（具体的には、給気の温度が第１温度より大きい場合）、加熱部９を停止または停止状態を維持する。これにより、加熱部９での電力の浪費を防止して、電力消費を低減する。その結果、エネルギー効率に優れた発電システム１４が実現できる。
【００６７】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２の発電システムについて、図６を参照しながら説明する。
【００６８】
図６は、本発明の実施の形態２における発電システムの構成を示す模式図である。
【００６９】
図６に示すように、本実施の形態の発電システム１４は、発電システム１４を燃料電池システムで構成した点で、実施の形態１とは異なる。なお、本実施の形態の発電システム１４は、基本的には実施の形態１の発電システム１４の構成と同じである。そこで、実施の形態１と同一部品は、同一符号を付して説明を省略する。
【００７０】
つまり、図６に示すように、本実施の形態の発電システム１４は、実施の形態１と同様に、少なくとも発電ユニット１５、制御装置１０、給気流路１、排ガス流路６などを備えている。そして、発電システム１４は、建物１３の内部に配置されている。
【００７１】
発電システム１４の発電ユニット１５は、筐体３を備えている。筐体３内には、少なくとも発電器２、空気供給器４、酸化剤ガス供給器１２、燃料処理器１１、燃焼器３５、第１脱硫器２１、リサイクル弁２２、燃料供給器２３、燃料供給弁２４、第２脱硫器２５、第１脱硫弁２６、第２脱硫弁２７、圧力調整器２８、燃料流量計２９、圧力計３０、第１燃料元弁３１および第２燃料元弁３２などが収納されている。なお、本実施の形態では、第２脱硫器２５を配設した構成を例に示しているが、これに限定されない。例えば、第２脱硫器２５を配設しない構成としてもよい。
【００７２】
つぎに、実施の形態１の発電ユニット１５とは異なる、発電ユニット１５に燃料を取り入れる燃料取入口３３から発電器２に至る燃料流路７に配設される構成について、以下に説明する。
【００７３】
まず、建物１３に供給された燃料は、発電ユニット１５の燃料流路７の燃料取入口３３に供給される。燃料流路７には、第１燃料元弁３１と、第２燃料元弁３２と、圧力計３０と、燃料流量計２９と、圧力調整器２８と、第２脱硫弁２７と、第１脱硫器２１と、燃料供給器２３と、燃料供給弁２４と、第２脱硫器２５と、燃料処理器１１とが、燃料取入口３３から燃料の流通方向に向かって、順に設けられている。
【００７４】
このとき、本実施の形態では、圧力調整器２８で圧力が調整された燃料を、第１脱硫弁２６および第２脱硫弁２７の開閉により、第１脱硫器２１に通流させるか否かを調節する。
【００７５】
具体的には、発電システム１４の起動時のみ、第２脱硫弁２７を開放して第１脱硫器２１に通流させ、燃料を脱硫する。一方、発電システム１４の発電時には、第１脱硫弁２６を開放して第１脱硫器２１を通流させずに、第２脱硫器２５へ直接通流させ、第２脱硫器２５で燃料の脱硫を行うように分岐する。なお、本実施の形態では、第１脱硫弁２６および第２脱硫弁２７の２つの２方弁を用いた構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、燃料流路７の第１脱硫器２１に接続される流路と、第１脱硫器２１をバイパスする流路の分岐部に１つの３方弁を配置する構成としてもよい。
【００７６】
また、燃料流路７は、燃料処理器１１と発電器２の間で分岐され、リサイクル弁２２を介して、燃料処理器１１で生成した生成ガスを燃料供給器２３に供給する循環流路７ａを備えている。これにより、第２脱硫器２５での反応に水素が必要な場合、燃料処理器１１で生成された水素を循環流路７ａを介して第２脱硫器２５に供給できるように構成されている。
【００７７】
なお、本実施の形態では、燃料流路７に第２脱硫器２５を配設した構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、燃料流路７に第２脱硫器２５を配設しない構成でもよい。さらに、燃料処理器１１は、発電器２に燃料を供給する構成であれば、どのような構成でもよい。例えば、水素生成装置、水素ボンベまたは水素吸蔵合金などの水素ガスを供給するように構成された機器で構成してもよい。
【００７８】
また、燃料流路７の出口は、オフ燃料流路７ｂの上流端に接続されている。オフ燃料流路７ｂの下流端は、燃焼器３５に接続されている。燃焼器３５の出口は、燃焼排ガス流路１８の上流端に接続されている。さらに、燃焼排ガス流路１８の下流端は、排ガス流路６に接続されている。
【００７９】
また、酸化剤ガス流路２Ｂの出口は、オフ酸化剤ガス流路１９の上流端に接続されている。オフ酸化剤ガス流路１９の下流端は、排ガス流路６に接続されている。
【００８０】
これにより、発電器２で使用されなかった燃料（以下、「オフ燃料」と記す）は、燃料流路７の出口から燃料ガス流路２Ａおよびオフ燃料流路７ｂを介して、排ガス流路６に排出される。また、発電器２で使用されなかった酸化剤ガス（以下、「オフ酸化剤ガス」と記す）は、酸化剤ガス流路２Ｂの出口からオフ酸化剤ガス流路１９を介して、排ガス流路６に排出される。そして、排ガス流路６に排出されたオフ燃料は、オフ酸化剤ガスにより希釈されて、排ガス流路６を介して建物１３外に排出される。
【００８１】
また、燃料処理器１１で燃料処理された生成ガスおよび未利用の燃料は、燃焼器３５に供給される。そして、燃焼空気は、燃焼空気供給器３６から燃焼空気供給流路３７を介して燃焼器３５に供給される。燃焼器３５は、供給された燃料を空気で燃焼し、燃料処理に必要な熱を燃料処理器１１に供給する。さらに、燃焼器３５は、燃料処理に必要な水を水供給器３８から水供給流路３９を介して、燃料処理器１１に供給する。
【００８２】
さらに、本実施の形態の発電システム１４は、図２を用いて説明したように実施の形態１の発電システム１４と同様に、燃料流路７と第１燃料元弁３１の接合部に、燃料流路７からの燃料の漏洩を防止するシール部材８を設けている。
【００８３】
つまり、図２に示すように、燃料流路７と第１燃料元弁３１との接合部近傍には、燃料流路７を加熱する、加熱器などで構成される加熱部９が配置されている。そして、加熱部９で燃料流路７を加熱することにより、燃料流路７に配設されたシール部材８の温度低下による硬化を抑制するように構成されている。
【００８４】
以上のように、本実施の形態の発電システム１４が構成され、実施の形態１の発電システム１４と同様の作用効果を実現している。
【００８５】
なお、本実施の形態に係る発電システム１４の運転方法およびその動作、特にシール部材８近傍に加熱動作については、実施例１から実施例３を用いて説明した実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００８６】
以上で説明したように、本発明の発電システムは、燃料を用いて発電する発電器と、発電器を収納する筐体と、筐体内へ外気を供給する給気流路と、発電器からの排出ガスを外部へ排出する排ガス流路と、給気流路から外気を筐体へ供給する空気供給器とを備える。さらに、筐体への給気の温度を検知する給気温度検知器と、筐体内に配置され、燃料を流通させる燃料流路と、燃料流路からの燃料漏洩を防止するシール部材と、シール部材の硬化を抑制する温度以上に加熱する加熱部と、加熱部を動作させる制御装置とを備える。そして、制御装置は、空気供給器の動作および給気温度検知器が検知した温度に基づいて、加熱部の動作を制御し、シール部材の硬化を抑制するように構成してもよい。
【００８７】
この構成によれば、空気供給器の動作および給気温度検知器が検知した温度に基づいて、加熱部を制御する。これにより、シール部材の硬化を抑制して、燃料流路のシール性を充分に確保する。その結果、発電器に充分な燃料を供給して、安定した発電が可能な発電システムを実現できる。
【００８８】
また、本発明の発電システムの制御装置は、空気供給器を動作させる場合で、かつ、給気温度検知器が検知した温度が第１温度以下の場合に、加熱部を動作させるように制御してもよい。
【００８９】
この構成によれば、給気温度検知器で検知した給気の温度が第１温度より低温の場合、加熱部は、シール部材の温度が急激に低下する前にシール部材を加熱する。これにより、シール部材の温度の低下を、より確実に抑制して、燃料流路のシール性を充分に確保できる。その結果、発電器に充分な燃料を供給して、安定した発電が可能な発電システムを実現できる。
【００９０】
また、本発明の発電システムの制御装置は、空気供給器を動作させない場合で、かつ、給気温度検知器が検知した温度が第１温度を超える場合に、加熱部を動作させないように制御してもよい。
【００９１】
この構成によれば、シール部材の温度低下の可能性が低減したとき、具体的には、給気の温度が所定の第１温度より高い場合、加熱部を動作せずに、加熱部を停止または停止を維持する。これにより、加熱部での電力消費を低減できる。
【００９２】
また、本発明の発電システムの制御装置は、空気供給器を動作させる場合で、かつ、給気温度検知器が検知した温度が第１温度より低い第２温度以下の場合、空気供給器を停止させ、加熱部を動作させるように制御してもよい。
【００９３】
この構成によれば、第２温度以下の空気がシール部材の温度を急激に低下させる前に、給気する空気供給器を停止して、加熱部でシール部材を加熱する。これにより、シール部材の温度の低下を、より確実に抑制して、燃料流路のシール性を充分に確保できる。その結果、発電器に充分な燃料を供給し、安定した発電が可能な発電システムを実現できる。
【００９４】
また、本発明の発電システムの制御装置は、空気供給器を動作させる所定の第１時間前で、かつ、給気温度検知器が検知した温度が第１温度以下の場合に、加熱部を動作させるように制御してもよい。
【００９５】
この構成によれば、第１温度以下の空気がシール部材の温度を急激に低下させる前に、加熱部でシール部材を加熱する。これにより、シール部材の温度の低下を、より確実に抑制して、燃料流路のシール性を充分に確保できる。その結果、発電器に充分に燃料を供給し、安定した発電が可能な発電システムを実現できる。
【００９６】
また、本発明の発電システムの運転方法は、燃料を用いて発電する発電器と、発電器を収納する筐体と、筐体内へ外気を供給する給気流路と、発電器からの排出ガスを外部へ排出する排ガス流路と、給気流路から外気を筐体へ供給する空気供給器とを備える。さらに、筐体への給気の温度を検知する給気温度検知器と、筐体内に配置され、燃料を流通させる燃料流路と、燃料流路からの燃料漏洩を防止するシール部材と、シール部材の硬化を抑制する温度以上に加熱する加熱部と、加熱部を動作させる制御装置とを備える。そして、制御装置は、空気供給器を動作させる場合で、かつ、給気温度検知器が検知した温度が第１温度以下の場合、加熱部を動作させてもよい。
【００９７】
これにより、シール部材のシール性の低下を防止して、発電システムを安定に運転することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、給気の温度が低い場合、システム内の燃料流路のシール性を十分に確保し、安定に発電する発電システムに対して有用である。
【符号の説明】
【００９９】
１    給気流路
１ａ    給気下流端
１ｂ    給気上流端
２    発電器
２Ａ    燃料ガス流路
２Ｂ    酸化剤ガス流路
３    筐体
４    空気供給器
５    給気温度検知器
６    排ガス流路
７    燃料流路
７ａ    循環流路
７ｂ    オフ燃料流路
８    シール部材
９    加熱部
１０    制御装置
１１    燃料処理器
１２    酸化剤ガス供給器
１３    建物
１４    発電システム
１５    発電ユニット
１６    孔
１７    酸化剤ガス供給流路
１８    燃焼排ガス流路
１９    オフ酸化剤ガス流路
２０    空気流路
２１    第１脱硫器
２２    リサイクル弁
２３    燃料供給器
２４    燃料供給弁
２５    第２脱硫器
２６    第１脱硫弁
２７    第２脱硫弁
２８    圧力調整器
２９    燃料流量計
３０    圧力計
３１    第１燃料元弁
３２    第２燃料元弁
３３    燃料取入口
３４    環状凹部
３５    燃焼器
３６    燃焼空気供給器
３７    燃焼空気供給流路
３８    水供給器
３９    水供給流路
【図１】
2015122172.tif 000003
【図２】
2015122172.tif 000004
【図３】
2015122172.tif 000005
【図４】
2015122172.tif 000006
【図５】
2015122172.tif 000007
【図６】
2015122172.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月13日(2015.10.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを用いて発電する発電器と、
前記発電器を収納する筐体と、
前記筐体内へ外気を供給する給気流路と、
前記発電器からの排出ガスを外部へ排出する排ガス流路と、
前記給気流路から外気を前記筐体へ供給する空気供給器と、
前記筐体内に供給される外気または前記筐体への給気の温度を検知する給気温度検知器と、
前記筐体内に配置され、前記燃料を流通させる燃料流路と、
前記燃料流路からの燃料漏洩を防止するためのシール部材と、
前記シール部材の硬化を抑制する温度以上に加熱する加熱部と、
前記加熱部を動作させる制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記空気供給器の動作、および前記給気温度検知器が検知した温度に基づいて、前記加熱部の動作を制御し、前記シール部材の硬化を抑制するように構成され、
前記空気供給器を動作させる所定の第１時間前で、かつ、前記給気温度検知器が検知した温度が第１温度以下の場合に、前記加熱部を動作させるように制御する発電システム。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
燃料ガスを用いて発電する発電器と、
前記発電器を収納する筐体と、
前記筐体内へ外気を供給する給気流路と、
前記発電器からの排出ガスを外部へ排出する排ガス流路と、
前記給気流路から外気を前記筐体へ供給する空気供給器と、
前記筐体内に供給される外気または前記筐体への給気の温度を検知する給気温度検知器と、
前記筐体内に配置され、前記燃料を流通させる燃料流路と、
前記燃料流路からの燃料漏洩を防止するためのシール部材と、
前記シール部材の硬化を抑制する温度以上に加熱する加熱部と、
前記加熱部を動作させる制御装置と、
を備える発電システムの運転方法において、
前記制御装置は、前記空気供給器を動作させる所定の第１時間前で、かつ、前記給気温度検知器が検知した温度が第１温度以下の場合に、前記加熱部を動作させる発電システムの運転方法。
【手続補正書】
【提出日】平成28年7月26日(2016.7.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、系統もしくは負荷へ電力を供給する発電システムおよび発電システムの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電システムは、発電電力により需要家の電力負荷を賄うとともに、余剰の電力が発生した場合には、系統に電力を供給するシステムである。
【０００３】
従来、建物内部に配置した発電システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１の発電システムは、燃料電池と、燃料電池システムで生じた排ガスを排出する排気管と、内側流路および外側流路を有する二重配管構造のダクトとを備えている。
【０００５】
また、密閉性の確保を目的とした構成の高圧ガスタンクシステムが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
特許文献２の高圧ガスタンクシステムは、燃料流路のシール部材に沿うように設けられたヒータの発熱部と、シール部材の近傍の温度を検知する温度センサを備えている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示される、給気を屋外から取り入れる発電システムは、外気温が低い場合、低温の外気により筐体内の燃料流路の温度が下がる。この場合、温度低下に伴うシール部材の硬化が起こる場合があった。シール部材が硬化すると、シール部材の圧縮永久歪みによりシール部材の反発力が低下する。これにより、燃料流路のシール性が低下して、十分な密閉性を確保できなくなる。そのため、燃料流路から燃料漏れが発生する虞がある。その結果、発電器に燃料が充分に供給されず、安定した発電ができないという課題があった。
【０００８】
また、特許文献２の高圧ガスタンクシステムは、ガスタンク内部のシール部材近傍の温度を検知する構成を備えている。しかし、周囲の温度が急激に変わる場合、シール部材周囲の金属の温度が低下してから、シール部材の加熱を行うことになる。そのため、シール部材の加熱が追いつかず、周囲の金属に熱が奪われてシール部材の温度が低下する。つまり、シール部材の硬化を充分に抑制できない。その結果、燃料流路のシール性が充分に得られないという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−２１０６３１号公報
【特許文献２】特開２０１１−３８５５９号公報
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、燃料流路のシール性を充分に確保して、安定した発電が可能な発電システムおよび発電システムの運転方法を提供する。
【００１１】
つまり、本発明の発電システムは、燃料を用いて発電する発電器と、発電器を収納する筐体と、筐体内へ外気を供給する給気流路と、発電器からの排出ガスを外部へ排出する排ガス流路と、給気流路から外気を筐体へ供給する空気供給器とを備える。さらに、筐体への給気の温度を検知する給気温度検知器と、筐体内に配置され、燃料を流通させる燃料流路と、燃料流路からの燃料漏洩を防止するシール部材と、シール部材の硬化を抑制する温度以上に加熱する加熱部と、加熱部を動作させる制御装置とを備える。そして、制御装置は、空気供給器の動作および給気温度検知器が検知した温度に基づいて、加熱部の動作を制御し、シール部材の硬化を抑制するように構成される。
【００１２】
この構成によれば、空気供給器の動作および給気温度検知器が検知した空気の温度に基づいて、加熱部を制御する。これにより、シール部材の硬化を抑制して、燃料流路のシール性を充分に確保する。その結果、発電器に充分な燃料を供給して、安定した発電が可能な発電システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における発電システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１の矢視Ｘ部におけるシール部材近傍の配設構成を示す要部断面図である。
【図３】図３は、同実施の形態における発電システムの実施例１に係る動作を示すフローチャートである。
【図４】図４は、同実施の形態における発電システムの実施例２に係る動作を示すフローチャートである。
【図５】図５は、同実施の形態における発電システムの実施例３に係る動作を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２における発電システムの概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１の発電システムについて、図１を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態１における発電システムの構成を示す模式図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態の発電システム１４は、少なくとも発電ユニット１５、制御装置１０、給気流路１、排ガス流路６などを備えている。そして、発電システム１４は、建物１３の内部に配置されている。
【００１８】
発電システム１４の発電ユニット１５は、筐体３を備えている。筐体３内には、少なくとも発電器２、空気供給器４、酸化剤ガス供給器１２、燃料供給器２３、燃料流量計２９、圧力計３０、第１燃料元弁３１および制御装置１０などが収納されている。なお、本実施の形態では、制御装置１０を筐体３内に配設した構成を例に示すが、これに限定されない。例えば、制御装置１０を筐体３の外部に配置する構成としてもよい。
【００１９】
また、筐体３を構成する壁の適所に、壁の厚み方向に貫通する孔１６を設けている。孔１６には、排ガス流路６を構成する配管と、給気流路１を構成する配管から構成される二重配管が挿通されている。具体的には、排ガス流路６を構成する配管を、給気流路１を構成する配管の内側に配置することにより、二重配管を構成している。
【００２０】
排ガス流路６の上流端は、筐体３に接続されている。これにより、排ガス流路６を介して、発電ユニット１５から排出される排出ガスが通流するように構成される。また、排ガス流路６は、孔１６を貫通して、建物１３の外側にまで延びるように設けられている。そして、排ガス流路６の下流端（開口）は、大気に開放されている。
【００２１】
一方、給気流路１の下流端は筐体３に接続され、上流端（開口）は大気に開放されている。これにより、給気流路１を介して、発電ユニット１５に外部（本実施の形態では、建物１３外）から空気を供給することができる。
【００２２】
発電ユニット１５の発電器２は、燃料と酸化剤ガスとを反応させて、電気と熱を発生するように構成されている。発電器２で発生した電気は、電力調整器（図示せず）により、系統もしくは外部電力負荷（例えば、家庭の電気機器）などに供給される。発電器２で発生した熱は、熱媒体流路（図示せず）を通流する熱媒体で回収される。熱媒体で回収した熱は、例えば水やシール部材などの加熱に利用される。なお、発電器２は、本実施の形態の場合、例えば燃料電池、ガスエンジン、スターリングエンジンなどから構成される。
【００２３】
発電ユニット１５の空気供給器４は、空気流路２０を介して排ガス流路６と接続される。なお、空気供給器４は、筐体３内に空気を供給できる構成であれば、どのような構成でもよい。空気供給器４は、例えばファンやブロワなどのファン類で構成される。そして、空気供給器４の作動により、給気流路１を介して、発電システム１４外の空気が筐体３内に給気される。さらに、筐体３内に給気されたガス（主として、空気）は、空気流路２０および排ガス流路６を介して、建物１３外に排出される。これにより、筐体３内を換気する。なお、本実施の形態では、空気供給器４を筐体３内に配置する構成を例に示したが、これに限定されない。例えば、空気供給器４を排ガス流路６内に配置する構成としてもよい。
【００２４】
発電ユニット１５の酸化剤ガス供給器１２は、発電器２に酸化剤ガス（空気）の流量を調整しながら供給する。なお、酸化剤ガス供給器１２は、どのような構成でもよい。酸化剤ガス供給器１２は、例えばファンやブロワなどのファン類で構成される。そして、酸化剤ガス供給器１２は、酸化剤ガス供給流路１７を介して、発電器２に接続される。
【００２５】
つぎに、発電ユニット１５に燃料を取り入れる燃料取入口３３から発電器２に至る燃料流路７に配設される構成について、以下に説明する。
【００２６】
まず、建物１３に供給された燃料は、発電ユニット１５の燃料流路７の燃料取入口３３に供給される。燃料流路７には、第１燃料元弁３１と、圧力計３０と、燃料流量計２９と、燃料供給器２３とが、燃料取入口３３から燃料の流通方向に向かって、順に設けられている。
【００２７】
燃料流路７の出口は、オフ燃料流路７ｂの上流端に接続されている。オフ燃料流路７ｂの下流端は、排ガス流路６に接続されている。また、酸化剤ガス流路２Ｂの出口は、オフ酸化剤ガス流路１９の上流端に接続されている。オフ酸化剤ガス流路１９の下流端は、排ガス流路６に接続されている。
【００２８】
これにより、発電器２で使用されなかった燃料（以下、「オフ燃料」と記す）は、燃料流路７の出口から燃料ガス流路２Ａおよびオフ燃料流路７ｂを介して、排ガス流路６に排出される。また、発電器２で使用されなかった酸化剤ガス（以下、「オフ酸化剤ガス」と記す）は、酸化剤ガス流路２Ｂの出口からオフ酸化剤ガス流路１９を介して、排ガス流路６に排出される。そして、排ガス流路６に排出されたオフ燃料は、オフ酸化剤ガスにより希釈されて、排ガス流路６を介して建物１３外に排出される。
【００２９】
なお、本実施の形態では、オフ燃料、オフ酸化剤ガス、および空気供給器４が作動することによる筐体３内のガス（空気）は、発電ユニット１５から排出される排出ガスとして、例示する。同様に、酸化剤ガスおよび空気供給器４が作動することにより筐体３に供給されるガス（空気）は、発電ユニット１５に供給される外気として、例示する。
【００３０】
以上のように、本実施の形態における発電ユニット１５の燃料流路７が構成されている。
【００３１】
また、図１に示すように、発電ユニット１５の制御装置１０は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などに例示される演算処理部と、各制御動作を実行するためのプログラムを格納した、メモリなどから構成される記憶部を備えている。制御装置１０の演算処理部は、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、これを実行する。これにより、制御装置１０は、読み出した制御プログラムの情報を処理し、かつ制御を含む発電システム１４に関する各種の制御を行う。
【００３２】
なお、制御装置１０は、上記構成に限られず、発電システム１４を構成する各機器を制御する機器であれば、どのような形態でもよい。また、制御装置１０は、単独の制御装置の構成や、複数の制御装置が協働して発電システム１４の制御を実行する制御器群で構成した形態でもよい。さらに、制御装置１０は、マイクロコンピュータ、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＰＬＣ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）や論理回路などで構成してもよい。
【００３３】
また、本実施の形態の発電システム１４は、発電ユニット１５の筐体３内へ供給される給気の温度を検知する給気温度検知器５を備えている。給気温度検知器５は、例えば給気流路１のうち、給気上流端１ｂから給気下流端１ａへ至る途中に配置されている。なお、給気温度検知器５の配置は、上記の位置に限定されない。例えば、給気温度検知器５のセンサ部分のみを給気流路１内に露出するように配置し、給気温度検知器５の他の部分を給気流路１の外部に配置する構成としてもよい。さらに、給気温度検知器５を、例えば筐体３の外部に配置してもよい。この場合、筐体３内に給気される外気の温度を検知できる位置に配置することが好ましい。
【００３４】
また、本実施の形態の発電システム１４は、燃料流路７と第１燃料元弁３１の接合部に、燃料流路７からの燃料漏洩を防止するシール部材８を設けている。
【００３５】
以下に、本実施の形態の発電システム１４のシール部材８近傍の構成について、図２を用いて説明する。
【００３６】
図２は、図１の矢視Ｘ部におけるシール部材近傍の配設構成を示す要部断面図である。
【００３７】
図２に示すように、燃料流路７と第１燃料元弁３１との接合部には、環状凹部３４が形成されている。環状凹部３４には、例えばＯリングなどのシール部材８が配設され、燃料流路７と第１燃料元弁３１とを気密に接合している。
【００３８】
また、燃料流路７と第１燃料元弁３１との接合部近傍には、燃料流路７を加熱する、加熱器などで構成される加熱部９が配置されている。そして、加熱部９で燃料流路７を加熱することにより、燃料流路７に配設されたシール部材８の温度低下による硬化を抑制するように構成されている。
【００３９】
なお、加熱部９は、シール部材８の硬化を抑制できる機能を備える構成であれば任意である。例えば、ヒータでもよく、上述した熱媒体（図示せず）が回収した熱を利用する構成でもよい。また、加熱部９は、シール部材８の硬化を抑制できる位置であれば、任意の位置に配設してもよい。例えば、シール部材８の上部、下部、横部などに接触、または離れて配設してもよい。さらに、加熱部９を、複数個配設してもよい。
【００４０】
以上のように、本実施の形態の発電システム１４が構成されている。
【００４１】
以下に、本実施の形態に係る発電システム１４の運転方法およびその動作について、実施例を用いて説明する。
【００４２】
つまり、本実施の形態の発電システム１４は、給気の温度が低い場合（所定の第１温度以下の場合）、上記加熱部９でシール部材８近傍の燃料流路７を加熱することにより、燃料流路７のシール性を確保する。これにより、発電器２に燃料を充分に供給して、安定した発電を可能にしている。
【００４３】
なお、上記第１温度は、筐体３内に取り込んだ給気によってシール部材８の温度が低下し、可燃ガスの漏洩が生じる温度として、例えば予め試験などにより取得される。そして、取得した第１温度は、燃料流路７から燃料である可燃ガスの漏洩が生じる上限温度として、制御装置１０の記憶部などに予め記憶される。
【００４４】
一方、予め試験をしないで、シール部材８を構成するＯリングに関するＪＩＳ規格（ＪＩＳ  Ｂ  ２４０１−１〜−４（対応国際規格ＩＳＯ３６０１−１〜−４））に準拠する低温限界性能などに基づいて、以下に示す適切な所定値を、第１温度として設定してもよい。例えば、シール部材８が、１種Ａゴムの場合は−２４℃、１種Ｂゴムの場合は−２３℃、２種ゴムの場合は−２２℃、３種ゴムの場合は−５１℃、４種Ｃゴムの場合は−４８℃、４種Ｄゴムの場合は−１５℃、４種Ｅゴムの場合は−１８℃、５種の場合は−４９℃などの低温限界性能を備えている。そこで、本実施の形態では、使用するシール部材８の低温限界性能を示す温度に基づいて、適切な余裕度を加味（例えば、５℃や１０℃を加算する）して、第１温度として設定する。そして、設定した第１温度に基づいて、加熱部９を制御して、発電システム１４を動作させる。
【００４５】
以下に、本実施の形態における発電システム１４の運転方法およびその動作、特にシール部材８近傍に加熱動作について、実施例１から実施例３を用いて、具体的に説明する。
【００４６】
（実施例１）
まず、本実施の形態における発電システム１４の運転方法およびその動作について、実施例１に基づいて、図３を用いて説明する。
【００４７】
図３は、同実施の形態における発電システムの実施例１に係る動作を示すフローチャートである。
【００４８】
図３に示すように、制御装置１０は、まず、発電ユニット１５に対して空気供給器４の動作指令を出しているか否かを判定する（ステップＳ１００）。
【００４９】
そして、制御装置１０は、空気供給器４の動作指令を出していないと判定した場合（ステップＳ１００のＮＯ）、空気供給器４の動作指令を出すまでステップＳ１００の処理を繰り返す。一方、空気供給器４の動作指令があると判定した場合（ステップＳ１００のＹＥＳ）、制御装置１０は、給気温度検知器５により検知した筐体３内に給気される空気の温度の測定値を取得する。
【００５０】
つぎに、制御装置１０は、取得した給気の温度が、上述に基づいて設定した所定の第１温度以下であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。そして、給気が第１温度以下であると判定した場合（ステップＳ２００のＹＥＳ）、加熱部９を起動し（ステップＳ３００）、シール部材８近傍の燃料流路７を加熱する。一方、給気が第１温度より大きいと判定した場合（ステップＳ２００のＮＯ）、加熱部９を起動しないで、給気の温度と第１温度との判定動作（ステップＳ２００）を繰り返す。
【００５１】
以上で説明した処理の実行により、筐体３内に給気として取り込む外気が、第１温度より低温の場合、加熱部９でシール部材８近傍の燃料流路７を加熱する。これにより、給気によるシール部材８の温度低下を、より確実に抑制して、燃料流路７のシール性を充分に確保する。その結果、発電器２に充分な燃料を供給し、安定して発電できる発電システム１４が得られる。
【００５２】
（実施例２）
つぎに、本実施の形態における発電システム１４の運転方法およびその動作について、実施例２に基づいて、図４を用いて説明する。
【００５３】
図４は、同実施の形態における発電システムの実施例２に係る動作を示すフローチャートである。
【００５４】
なお、実施例２においても、実施例１に示すステップＳ１００からステップＳ２００およびステップＳ３００の処理を、同様に実行する。ただし、実施例２においては、実施例１のステップＳ２００の処理とステップＳ３００の処理との間に、ステップＳ２１０、Ｓ２２０の各処理を、さらに設けて実行する点で、実施例１の動作とは異なる。
【００５５】
具体的な動作について、以下で説明する。
【００５６】
まず、実施例１と同様に、制御装置１０は、空気供給器４の動作があるか否か判定（ステップＳ１００）し、さらに給気が第１温度以下であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。
【００５７】
そして、制御装置１０は、給気が第２温度以下であると判定した場合（ステップＳ２１０のＹＥＳ）、ステップＳ１００で動作を確認した空気供給器４の動作を停止する（ステップＳ２２０）。そして、実施例１と同様に、加熱部９を起動する（ステップＳ３００）。一方、給気が第２温度より大きいと判定した場合（ステップＳ２１０のＮＯ）は、空気供給器４の動作を停止せずに、加熱部９を起動する（ステップＳ３００）。
【００５８】
以上で説明した処理の実行により、給気が第１温度より低い第２温度以下の低温の場合、空気供給器４を停止させた上で、加熱部９でシール部材８の近傍の燃料流路７を加熱する。これにより、給気によるシール部材８の温度低下を、より確実に抑制して、燃料流路７のシール性を充分に確保する。その結果、発電器２に充分な燃料を供給し、安定して発電できる発電システム１４が得られる。
【００５９】
（実施例３）
つぎに、本実施の形態における発電システム１４の運転方法およびその動作について、実施例３に基づいて、図５を用いて説明する。
【００６０】
図５は、同実施の形態における発電システムの実施例３に係る動作を示すフローチャートである。
【００６１】
図５に示すように、制御装置１０は、まず、加熱部９を起動する（ステップＳ３００）。
【００６２】
つぎに、制御装置１０は、加熱部９の起動後の経過時間を計測し、起動開始から所定の第１時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ４００）。そして、第１時間を経過していない場合（ステップＳ４００のＮＯ）、ステップＳ４００の処理を繰り返す。このとき、第１時間として、例えば１０分程度が設定される。
【００６３】
一方、制御装置１０は、第１時間が経過したと判定した場合（ステップＳ４００のＹＥＳ）、空気供給器４を起動する（ステップＳ５００）。
【００６４】
つぎに、制御装置１０は、給気が第１温度より大きいか否かを判定する（ステップＳ６００）。そして、給気が第１温度より大きいと判定した場合（ステップＳ６００のＹＥＳ）は、加熱部９を停止する（ステップＳ７００）。一方、給気が第１温度以下と判定した場合（ステップＳ６００のＮＯ）、給気の温度と第１温度との判定動作（ステップＳ６００）を繰り返す。
【００６５】
以上で説明した処理の実行により、空気供給器４が起動し低温の外気を給気として筐体３内に取り込む前に、所定の第１時間の間、加熱部９でシール部材８近傍の燃料流路７を加熱する。これにより、給気によるシール部材８の温度低下を、より確実に抑制して、燃料流路７のシール性を充分に確保する。その結果、発電器２に充分な燃料を供給し、安定して発電できる発電システム１４が得られる。
【００６６】
また、シール部材８近傍の温度低下の可能性が低減した場合（具体的には、給気の温度が第１温度より大きい場合）、加熱部９を停止または停止状態を維持する。これにより、加熱部９での電力の浪費を防止して、電力消費を低減する。その結果、エネルギー効率に優れた発電システム１４が実現できる。
【００６７】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２の発電システムについて、図６を参照しながら説明する。
【００６８】
図６は、本発明の実施の形態２における発電システムの構成を示す模式図である。
【００６９】
図６に示すように、本実施の形態の発電システム１４は、発電システム１４を燃料電池システムで構成した点で、実施の形態１とは異なる。なお、本実施の形態の発電システム１４は、基本的には実施の形態１の発電システム１４の構成と同じである。そこで、実施の形態１と同一部品は、同一符号を付して説明を省略する。
【００７０】
つまり、図６に示すように、本実施の形態の発電システム１４は、実施の形態１と同様に、少なくとも発電ユニット１５、制御装置１０、給気流路１、排ガス流路６などを備えている。そして、発電システム１４は、建物１３の内部に配置されている。
【００７１】
発電システム１４の発電ユニット１５は、筐体３を備えている。筐体３内には、少なくとも発電器２、空気供給器４、酸化剤ガス供給器１２、燃料処理器１１、燃焼器３５、第１脱硫器２１、リサイクル弁２２、燃料供給器２３、燃料供給弁２４、第２脱硫器２５、第１脱硫弁２６、第２脱硫弁２７、圧力調整器２８、燃料流量計２９、圧力計３０、第１燃料元弁３１および第２燃料元弁３２などが収納されている。なお、本実施の形態では、第２脱硫器２５を配設した構成を例に示しているが、これに限定されない。例えば、第２脱硫器２５を配設しない構成としてもよい。
【００７２】
つぎに、実施の形態１の発電ユニット１５とは異なる、発電ユニット１５に燃料を取り入れる燃料取入口３３から発電器２に至る燃料流路７に配設される構成について、以下に説明する。
【００７３】
まず、建物１３に供給された燃料は、発電ユニット１５の燃料流路７の燃料取入口３３に供給される。燃料流路７には、第１燃料元弁３１と、第２燃料元弁３２と、圧力計３０と、燃料流量計２９と、圧力調整器２８と、第２脱硫弁２７と、第１脱硫器２１と、燃料供給器２３と、燃料供給弁２４と、第２脱硫器２５と、燃料処理器１１とが、燃料取入口３３から燃料の流通方向に向かって、順に設けられている。
【００７４】
このとき、本実施の形態では、圧力調整器２８で圧力が調整された燃料を、第１脱硫弁２６および第２脱硫弁２７の開閉により、第１脱硫器２１に通流させるか否かを調節する。
【００７５】
具体的には、発電システム１４の起動時のみ、第２脱硫弁２７を開放して第１脱硫器２１に通流させ、燃料を脱硫する。一方、発電システム１４の発電時には、第１脱硫弁２６を開放して第１脱硫器２１を通流させずに、第２脱硫器２５へ直接通流させ、第２脱硫器２５で燃料の脱硫を行うように分岐する。なお、本実施の形態では、第１脱硫弁２６および第２脱硫弁２７の２つの２方弁を用いた構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、燃料流路７の第１脱硫器２１に接続される流路と、第１脱硫器２１をバイパスする流路の分岐部に１つの３方弁を配置する構成としてもよい。
【００７６】
また、燃料流路７は、燃料処理器１１と発電器２の間で分岐され、リサイクル弁２２を介して、燃料処理器１１で生成した生成ガスを燃料供給器２３に供給する循環流路７ａを備えている。これにより、第２脱硫器２５での反応に水素が必要な場合、燃料処理器１１で生成された水素を、循環流路７ａを介して第２脱硫器２５に供給できるように構成されている。
【００７７】
なお、本実施の形態では、燃料流路７に第２脱硫器２５を配設した構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、燃料流路７に第２脱硫器２５を配設しない構成でもよい。さらに、燃料処理器１１は、発電器２に燃料を供給する構成であれば、どのような構成でもよい。例えば、水素生成装置、水素ボンベまたは水素吸蔵合金などの水素ガスを供給するように構成された機器で構成してもよい。
【００７８】
また、燃料流路７の出口は、オフ燃料流路７ｂの上流端に接続されている。オフ燃料流路７ｂの下流端は、燃焼器３５に接続されている。燃焼器３５の出口は、燃焼排ガス流路１８の上流端に接続されている。さらに、燃焼排ガス流路１８の下流端は、排ガス流路６に接続されている。
【００７９】
また、酸化剤ガス流路２Ｂの出口は、オフ酸化剤ガス流路１９の上流端に接続されている。オフ酸化剤ガス流路１９の下流端は、排ガス流路６に接続されている。
【００８０】
これにより、発電器２で使用されなかった燃料（以下、「オフ燃料」と記す）は、燃料流路７の出口から燃料ガス流路２Ａおよびオフ燃料流路７ｂを介して、排ガス流路６に排出される。また、発電器２で使用されなかった酸化剤ガス（以下、「オフ酸化剤ガス」と記す）は、酸化剤ガス流路２Ｂの出口からオフ酸化剤ガス流路１９を介して、排ガス流路６に排出される。そして、排ガス流路６に排出されたオフ燃料は、オフ酸化剤ガスにより希釈されて、排ガス流路６を介して建物１３外に排出される。
【００８１】
また、燃料処理器１１で燃料処理された生成ガスおよび未利用の燃料は、燃焼器３５に供給される。そして、燃焼空気は、燃焼空気供給器３６から燃焼空気供給流路３７を介して燃焼器３５に供給される。燃焼器３５は、供給された燃料を空気で燃焼し、燃料処理に必要な熱を燃料処理器１１に供給する。さらに、燃焼器３５は、燃料処理に必要な水を水供給器３８から水供給流路３９を介して、燃料処理器１１に供給する。
【００８２】
さらに、本実施の形態の発電システム１４は、図２を用いて説明したように実施の形態１の発電システム１４と同様に、燃料流路７と第１燃料元弁３１の接合部に、燃料流路７からの燃料の漏洩を防止するシール部材８を設けている。
【００８３】
つまり、図２に示すように、燃料流路７と第１燃料元弁３１との接合部近傍には、燃料流路７を加熱する、加熱器などで構成される加熱部９が配置されている。そして、加熱部９で燃料流路７を加熱することにより、燃料流路７に配設されたシール部材８の温度低下による硬化を抑制するように構成されている。
【００８４】
以上のように、本実施の形態の発電システム１４が構成され、実施の形態１の発電システム１４と同様の作用効果を実現している。
【００８５】
なお、本実施の形態に係る発電システム１４の運転方法およびその動作、特にシール部材８近傍に加熱動作については、実施例１から実施例３を用いて説明した実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００８６】
以上で説明したように、本発明の発電システムは、燃料を用いて発電する発電器と、発電器を収納する筐体と、筐体内へ外気を供給する給気流路と、発電器からの排出ガスを外部へ排出する排ガス流路と、給気流路から外気を筐体へ供給する空気供給器とを備える。さらに、筐体への給気の温度を検知する給気温度検知器と、筐体内に配置され、燃料を流通させる燃料流路と、燃料流路からの燃料漏洩を防止するシール部材と、シール部材の硬化を抑制する温度以上に加熱する加熱部と、加熱部を動作させる制御装置とを備える。そして、制御装置は、空気供給器の動作および給気温度検知器が検知した温度に基づいて、加熱部の動作を制御し、シール部材の硬化を抑制するように構成してもよい。
【００８７】
この構成によれば、空気供給器の動作および給気温度検知器が検知した温度に基づいて、加熱部を制御する。これにより、シール部材の硬化を抑制して、燃料流路のシール性を充分に確保する。その結果、発電器に充分な燃料を供給して、安定した発電が可能な発電システムを実現できる。
【００８８】
また、本発明の発電システムの制御装置は、空気供給器を動作させる場合で、かつ、給気温度検知器が検知した温度が第１温度以下の場合に、加熱部を動作させるように制御してもよい。
【００８９】
この構成によれば、給気温度検知器で検知した給気の温度が第１温度より低温の場合、加熱部は、シール部材の温度が急激に低下する前にシール部材を加熱する。これにより、シール部材の温度の低下を、より確実に抑制して、燃料流路のシール性を充分に確保できる。その結果、発電器に充分な燃料を供給して、安定した発電が可能な発電システムを実現できる。
【００９０】
また、本発明の発電システムの制御装置は、空気供給器を動作させない場合で、かつ、給気温度検知器が検知した温度が第１温度を超える場合に、加熱部を動作させないように制御してもよい。
【００９１】
この構成によれば、シール部材の温度低下の可能性が低減したとき、具体的には、給気の温度が所定の第１温度より高い場合、加熱部を動作せずに、加熱部を停止または停止を維持する。これにより、加熱部での電力消費を低減できる。
【００９２】
また、本発明の発電システムの制御装置は、空気供給器を動作させる場合で、かつ、給気温度検知器が検知した温度が第１温度より低い第２温度以下の場合、空気供給器を停止させ、加熱部を動作させるように制御してもよい。
【００９３】
この構成によれば、第２温度以下の空気がシール部材の温度を急激に低下させる前に、給気する空気供給器を停止して、加熱部でシール部材を加熱する。これにより、シール部材の温度の低下を、より確実に抑制して、燃料流路のシール性を充分に確保できる。その結果、発電器に充分な燃料を供給し、安定した発電が可能な発電システムを実現できる。
【００９４】
また、本発明の発電システムの制御装置は、空気供給器を動作させる所定の第１時間前で、かつ、給気温度検知器が検知した温度が第１温度以下の場合に、加熱部を動作させるように制御してもよい。
【００９５】
この構成によれば、第１温度以下の空気がシール部材の温度を急激に低下させる前に、加熱部でシール部材を加熱する。これにより、シール部材の温度の低下を、より確実に抑制して、燃料流路のシール性を充分に確保できる。その結果、発電器に充分に燃料を供給し、安定した発電が可能な発電システムを実現できる。
【００９６】
また、本発明の発電システムの運転方法は、燃料を用いて発電する発電器と、発電器を収納する筐体と、筐体内へ外気を供給する給気流路と、発電器からの排出ガスを外部へ排出する排ガス流路と、給気流路から外気を筐体へ供給する空気供給器とを備える。さらに、筐体への給気の温度を検知する給気温度検知器と、筐体内に配置され、燃料を流通させる燃料流路と、燃料流路からの燃料漏洩を防止するシール部材と、シール部材の硬化を抑制する温度以上に加熱する加熱部と、加熱部を動作させる制御装置とを備える。そして、制御装置は、空気供給器を動作させる場合で、かつ、給気温度検知器が検知した温度が第１温度以下の場合、加熱部を動作させてもよい。
【００９７】
これにより、シール部材のシール性の低下を防止して、発電システムを安定に運転することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、給気の温度が低い場合、システム内の燃料流路のシール性を十分に確保し、安定に発電する発電システムに対して有用である。
【符号の説明】
【００９９】
１    給気流路
１ａ    給気下流端
１ｂ    給気上流端
２    発電器
２Ａ    燃料ガス流路
２Ｂ    酸化剤ガス流路
３    筐体
４    空気供給器
５    給気温度検知器
６    排ガス流路
７    燃料流路
７ａ    循環流路
７ｂ    オフ燃料流路
８    シール部材
９    加熱部
１０    制御装置
１１    燃料処理器
１２    酸化剤ガス供給器
１３    建物
１４    発電システム
１５    発電ユニット
１６    孔
１７    酸化剤ガス供給流路
１８    燃焼排ガス流路
１９    オフ酸化剤ガス流路
２０    空気流路
２１    第１脱硫器
２２    リサイクル弁
２３    燃料供給器
２４    燃料供給弁
２５    第２脱硫器
２６    第１脱硫弁
２７    第２脱硫弁
２８    圧力調整器
２９    燃料流量計
３０    圧力計
３１    第１燃料元弁
３２    第２燃料元弁
３３    燃料取入口
３４    環状凹部
３５    燃焼器
３６    燃焼空気供給器
３７    燃焼空気供給流路
３８    水供給器
３９    水供給流路
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを用いて発電する発電器と、
前記発電器を収納する筐体と、
前記筐体内へ外気を供給する給気流路と、
前記発電器からの排出ガスを外部へ排出する排ガス流路と、
前記給気流路から外気を前記筐体へ供給する空気供給器と、
前記筐体内に供給される外気または前記筐体への給気の温度を検知する給気温度検知器と、
前記筐体内に配置され、前記燃料を流通させる燃料流路と、
前記燃料流路からの燃料漏洩を防止するためのシール部材と、
前記シール部材の硬化を抑制する温度以上に加熱する加熱部と、
前記加熱部を動作させる制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記空気供給器の動作、および前記給気温度検知器が検知した温度に基づいて、前記加熱部の動作を制御し、前記シール部材の硬化を抑制するように構成され、
前記空気供給器を動作させる所定の第１時間前で、かつ、前記給気温度検知器が検知した温度が第１温度以下の場合に、前記加熱部を動作させるように制御する発電システム。
【請求項２】
燃料ガスを用いて発電する発電器と、
前記発電器を収納する筐体と、
前記筐体内へ外気を供給する給気流路と、
前記発電器からの排出ガスを外部へ排出する排ガス流路と、
前記給気流路から外気を前記筐体へ供給する空気供給器と、
前記筐体内に供給される外気または前記筐体への給気の温度を検知する給気温度検知器と、
前記筐体内に配置され、前記燃料を流通させる燃料流路と、
前記燃料流路からの燃料漏洩を防止するためのシール部材と、
前記シール部材の硬化を抑制する温度以上に加熱する加熱部と、
前記加熱部を動作させる制御装置と、
を備える発電システムの運転方法において、
前記制御装置は、前記空気供給器を動作させる所定の第１時間前で、かつ、前記給気温度検知器が検知した温度が第１温度以下の場合に、前記加熱部を動作させる発電システムの運転方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2015122172.tif 000009
【図２】
2015122172.tif 000010
【図３】
2015122172.tif 000011
【図４】
2015122172.tif 000012
【図５】
2015122172.tif 000013
【図６】
2015122172.tif 000014
【国際調査報告】
2015122172.tif 000015
2015122172.tif 000016
2015122172.tif 000017
2015122172.tif 000018