(57)【要約】【課題】発電機を冷却するための冷却ガスの温度を、発電機の起動時から、安定状態になるまで、より迅速に、かつ、できるだけオーバシュートしないように制御すること。【解決手段】水素ガス３を冷却する冷却水１の流量を調節するための調節弁８の弁開度の下限値を、発電機２内のプロセス条件に応じて決定する決定モジュール２０と、水素ガスの温度の現在値と、水素ガスの温度に関して予め設定された設定値との差に基づくＰＩＤ演算を行い、弁開度の調節量を決定するＰＩＤ演算部１２と、決定モジュール２０によって決定された弁開度の下限値に、ＰＩＤ演算部１２によって決定された調節量を加算し、加算結果を操作量として調節弁８に適用することによって、弁開度を制御する加算器１３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機を冷却するための冷却ガスの温度を、前記発電機の起動時から、安定状態になるまで制御するための装置であって、
前記冷却ガスを冷却する冷却水の流量を調節するための調節弁の弁開度の下限値を、前記発電機内のプロセス条件に応じて決定する決定手段と、
前記冷却ガスの温度の現在値と、前記冷却ガスの温度に関して予め設定された設定値との差に基づくＰＩＤ演算を行い、前記弁開度の調節量を決定するＰＩＤ演算手段と、
前記決定手段によって決定された弁開度の下限値に、前記ＰＩＤ演算手段によって決定された調節量を加算し、加算結果を操作量として前記調節弁に適用することによって、前記弁開度を制御する弁開度制御手段と、
を備える冷却ガス温度制御装置。
【請求項２】
前記決定手段は、前記弁開度の下限値として予め定められた２つの値のうちの何れかを、前記発電機内のプロセス条件に応じて選択することによって、前記弁開度の下限値を決定する、請求項１に記載の冷却ガス温度制御装置。
【請求項３】
前記決定手段は、前記プロセス条件として、前記発電機のタービンの回転数が、予め定められた回転数以上になった場合、または、前記冷却ガスの温度が、予め定められた温度以上になった場合、前記弁開度の下限値が、現在の値よりも高くなるように、前記弁開度の下限値を決定する、請求項１または２に記載の冷却ガス温度制御装置。
【請求項４】
発電機を冷却するための冷却ガスの温度を、前記発電機の起動時から、安定状態になるまで制御するための装置であって、
前記冷却ガスの温度上昇率が、予め定めた温度上昇率よりも高い場合、前記冷却ガスを冷却する冷却水の流量を調節するための調節弁の弁開度の下限値を、現在の値よりも高くなるように決定する決定手段と、
前記冷却ガスの温度の現在値と、前記冷却ガスの温度に関して予め設定された設定値との差に基づくＰＩＤ演算を行い、前記弁開度の調節量を決定するＰＩＤ演算手段と、
前記決定手段によって決定された弁開度の下限値に、前記ＰＩＤ演算手段によって決定された調節量を加算し、加算結果を操作量として前記調節弁に適用することによって、前記弁開度を制御する弁開度制御手段と、
を備える冷却ガス温度制御装置。
【請求項５】
前記弁開度の下限値が、現在の値よりも高くなるように決定されると、前記決定手段は、前記弁開度の下限値を、前記現在の値から、前記高められた弁開度まで変化させるためのレートを前記弁開度制御手段に通知し、
前記弁開度制御手段は、前記操作量を、前記レートにしたがって、前記調節弁に適用するようにした、請求項３または４に記載の冷却ガス温度制御装置。
【請求項６】
前記決定手段は、前記冷却ガスの温度と、前記冷却ガスの温度に関して予め設定された設定値との差に応じて設定された関数にしたがって、前記弁開度の下限値を決定する、請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の冷却ガス温度制御装置。
【請求項７】
前記冷却ガスの温度を測定し、測定結果を、前記ＰＩＤ演算手段へ提供する温度測定手段を複数備え、
前記ＰＩＤ演算手段および決定手段は、前記複数の温度測定手段から提供される測定結果のうち、最も高い温度を示す測定結果を、前記冷却ガスの温度の現在値として使用する、請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の冷却ガス温度制御装置。
【請求項８】
前記複数の温度測定手段のうちの何れかが故障した場合、故障した温度測定手段を検出し、前記故障を報知するための警報を発する故障検出手段をさらに備え、
前記ＰＩＤ演算手段および決定手段は、前記故障検出手段によって検出された故障した温度測定手段からの測定結果を、前記冷却ガスの温度の現在値として使用しないようにした、請求項７に記載の冷却ガス温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発電機を冷却するための冷却ガスの温度を、発電機の起動時から、安定状態になるまで制御するための冷却ガス温度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の冷却ガス温度制御は、発電機を冷却する冷却ガスを、冷却水により冷却することによってなされている。具体的には、冷却水の水量を調節する調節弁の弁開度を、冷却ガスの温度の現在値と設定値との差に基づくＰＩＤ制御に基づいて変化させることによって、冷却ガスの温度が制御されている。
【０００３】
ＰＩＤ制御とは、プロセス値ＰＶと設定値ＳＶとの差に応じて操作端への操作量ＭＶである出力信号（弁開度指令値）を増減させ、プロセス値ＰＶと設定値ＳＶの偏差を限りなく０（ゼロ）に近づける制御である。一般に、冷却ガスとして水素ガスを用いる場合、水素ガスの温度が設定値を超えると、調節弁の制御を開始する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３５０４１３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、このような従来の冷却ガス温度制御では、以下のような問題がある。
【０００６】
すなわち、従来の冷却ガス温度制御では、発電機の起動時ｔ１から、調節弁の制御開始ｔ２までのタイミングが遅いため、図１３に示すように冷却ガス温度がオーバシュートし、冷却ガス温度高の警報を発生することがある。
【０００７】
このオーバシュートの原因としては、冷却ガス温度の急上昇に、調節弁の動作が追従できないことによる。
【０００８】
つまり、発電機のタービンが回転すると、周囲空気との摩擦が発生し、回転エネルギが熱エネルギに変換される。一般に、タービンの回転数の３乗に比例して風損が大きくなり、図１３の温度上昇率急変点ａに示すように、冷却ガスの温度上昇率が急変するようになる。
【０００９】
しかしながら、従来の冷却ガス温度制御における調節弁の制御開始ｔ２は、温度上昇率急変点ａにおいてではなく、冷却ガスの温度が設定値ＳＶを超えるまでなされなかった。
【００１０】
このように、温度上昇率急変点ａではなく、設定値ＳＶを超えたタイミングで調節弁の制御開始ｔ２がなされていたので、冷却ガス温度の上昇に、調節弁の動作が追従できず、冷却ガス温度がオーバシュートしてしまい、安定した制御を行うことが出来なかった。
【００１１】
このようなオーバシュートを回避するためには、例えば、比例ゲインを大きくしたり、積分時間を短くすることによって、冷却ガス温度の、設定値ＳＶまでの到達を早めるといった対策を講じることが考えられる。
【００１２】
しかしながら、その場合、冷却ガスの現在の温度ＰＶと、冷却ガス温度の設定値ＳＶとの差に基づく操作量ＭＶ（弁開度指令値）が大きくなるため、冷却ガス温度がハンチングする可能性が高くなる。
【００１３】
一般に、発電機過負荷、冷却水温度高、調節弁の故障等により、水素ガス温度高の警報を発生する可能性はあるが、起動時ｔ１から安定状態ｔ３に至る状態において同警報が発生することは想定されていない。そのため、起動時ｔ１から安定状態ｔ３に至るまでの間に警報が発生した場合、どこにトラブルがあるのかを逐一確認をしなければいけない可能性も有りうる。その手間、または不安要素を取り除くためにも解決策を考える必要がある。
【００１４】
また、起動の度にオーバシュートしてしまうということは、制御が適切になされていないとも考えられる。よって、より信頼性の高い制御装置が求められる。
【００１５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、冷却ガスの温度を、発電機の起動時から、安定状態になるまで、より迅速に、かつ、できるだけオーバシュートしないように制御することが可能な冷却ガス温度制御装置を提供することを目的とする。
【００１６】
なお、特許文献１には、冷却ガスの温度を制御するためにＰＩＤ演算を適用する技術が開示されている。しかしながら、特許文献１に開示されている技術は、制御性を改善するために、各運転状態により設定値を切り替えるのに対し、本願発明による冷却ガス温度制御装置では、起動時においても、過渡運転状態においても、設定値を切り替える必要なく制御可能であるという点において異なっている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。
【００１８】
実施形態の冷却ガス温度制御装置は、発電機を冷却するための冷却ガスの温度を、発電機の起動時から、安定状態になるまで制御するための装置であって、冷却ガスを冷却する冷却水の流量を調節するための調節弁の弁開度の下限値を、発電機内のプロセス条件に応じて決定する決定手段と、冷却ガスの温度の現在値と、冷却ガスの温度に関して予め設定された設定値との差に基づくＰＩＤ演算を行い、弁開度の調節量を決定するＰＩＤ演算手段と、決定手段によって決定された弁開度の下限値に、ＰＩＤ演算手段によって決定された調節量を加算し、加算結果を操作量として調節弁に適用することによって、弁開度を制御する弁開度制御手段と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置の構成例を示す概念図である。
【図２】第１の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置の動作例を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置による、冷却ガス温度の制御特性の一例を示す概念図である。
【図４】第２の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置の構成例を示す概念図である。
【図５】第２の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置による、冷却ガス温度の制御特性の一例を示す概念図である。
【図６】第３の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置の構成例を示す概念図である。
【図７】第３の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置による、冷却ガス温度の制御特性の一例を示す概念図である。
【図８】第４の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置の構成例を示す概念図である。
【図９】第４の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置に適用された関数発生器に記憶された関数の例である。
【図１０】第４の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置による、冷却ガス温度の制御特性の一例を示す概念図である。
【図１１】第５の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置の部分構成の一例を示す概念図である。
【図１２】第６の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置の部分構成の一例を示す概念図である。
【図１３】ＰＩＤ制御を適用した従来技術による、冷却ガス温度の制御特性の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の各実施形態の冷却ガス温度制御装置を、図面を参照して説明する。各実施形態において、例として、冷却ガスは水素ガスとしている。
【００２１】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置１００の構成例を示す概念図である。
【００２２】
すなわち、第１の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置１００は、発電機２を冷却するための冷却ガスである水素ガス３の温度を、発電機２の起動時から、安定状態になるまで制御するための装置である。
【００２３】
この装置１００は、水素ガス３を冷却する水素ガス冷却器４，５，６，７に導入される冷却水１の流量を調節するための調節弁８の弁開度の下限値を、発電機２内のプロセス条件に応じて決定する決定モジュール２０と、ＰＩＤ演算器１２と、加算器１３とを備えている。
【００２４】
プロセス条件とは、例えば、発電機２のタービンの回転数や、水素ガス３の温度である。これらプロセス条件を把握するために、決定モジュール２０は、発電機２の回転数を測定するための回転数測定器１０と、水素ガス３の温度を測定するための温度測定器１１とを備えている。
【００２５】
決定モジュール２０はさらに、回転数測定器１０によって測定された回転数が、所定回転数以上になった場合に“ＯＮ”の信号を出力するハイコンパレータ１４と、温度測定器１１によって測定された温度が、所定温度以上になった場合に“ＯＮ”の信号を出力するハイコンパレータ１５とを備えている。
【００２６】
例えばタービン回転数９００ｒｐｍで、水素ガス３の温度が急変することが実績に基づいて知られている場合、回転数測定器１０が、タービン回転数が９００ｒｐｍを測定した時に、ハイコンパレータ１４が“ＯＮ”信号を出力するようにする。
【００２７】
また、例えば水素ガス３の温度が３６℃から温度上昇率が急変することが実績に基づいて知られている場合、温度測定器１１が３５℃を測定した時に、ハイコンパレータ１５が“ＯＮ”信号を出力するようにする。
【００２８】
なお、所定回転数、所定温度は、前述した値に限定されるものではなく、運転状態に応じて、最適な制御特性が得られるように適宜適切に設定するようにして良い。
【００２９】
決定モジュール２０はさらに、論理演算器（ＯＲ）１６、バンプレス・トランスファ１７、下限弁開度設定器１８，１９を備えている。下限弁開度設定器１９には、調節弁８の弁開度の下限値として、低い値（例えば、０％）が、予め設定されており、下限弁開度設定器１８には、調節弁８の弁開度の下限値として、高い値（例えば、５％）が、予め設定されている。そして、発電機２の起動時には、バンプレス・トランスファ１７が、下限弁開度設定器１９（すなわち、低い下限値）を選択するようにデフォルト設定されている。
【００３０】
論理演算器（ＯＲ）１６は、ハイコンパレータ１４またはハイコンパレータ１５のうちの何れかから“ＯＮ”信号が出力された場合に、バンプレス・トランスファ１７に“ＯＮ”信号を入力する。これにより、バンプレス・トランスファ１７は、調節弁８の弁開度の下限値を決定する下限弁開度を、下限弁開度設定器１９によって設定されている値（例えば、０％）から、下限弁開度設定器１８によって設定されている値（例えば、５％）へと高めるように切り替える。そして、切り替えられた下限弁開度（本例では、５％）およびそのレートを、加算器１３に入力する。本実施形態では、レートは、一例として、１００％／秒としている。加算器１３の構成については、後述する。
【００３１】
なお、下限弁開度は、前述した値に限定されるものではなく、運転状態に応じて、最適な制御特性が得られるように適宜設定するようにして良い。
【００３２】
一方、ＰＩＤ演算器１２は、水素ガス３の温度の現在値ＰＶと、水素ガス３の温度に関して予め設定された設定値ＳＶとの差に基づくＰＩＤ演算を行い、調節弁８の弁開度の調節量を決定し、決定された調節量を、加算器１３に入力する。このため、冷却ガス温度制御装置１００は、水素ガス３の温度を測定するための温度測定器９を備えている。温度測定器９は、測定した温度を、ＰＩＤ演算器１２に入力する。なお、温度測定器９と温度測定器１１とは同一であっても、別々であっても良い。
【００３３】
加算器１３は、バンプレス・トランスファ１７から入力された下限弁開度に、ＰＩＤ演算器１２によって決定された調節量を加算し、加算結果を操作量ＭＶ（弁開度指令値）として調節弁８に適用することによって、調節弁８の弁開度を制御する。なお、レートが、１００％／秒であるので、１秒間に、１００％の操作量ＭＶ（弁開度指令値）が調節弁に適用される。
【００３４】
次に、以上のように構成した第１の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置１００の動作について、図２のフローチャートを用いて説明する。
【００３５】
発電機２が起動される（Ｓ１）と、発電機２のタービンの回転数が回転数測定器１０によって、水素ガス３の温度が温度測定器１１によってそれぞれ測定される（Ｓ２）。
【００３６】
そして、回転数測定器１０によって測定された回転数が、所定回転数（例えば、９００ｒｐｍ）以上になり、ハイコンパレータ１４から“ＯＮ”信号が出力された場合、あるいは、温度測定器１１によって測定された温度が、所定温度（例えば、３５℃以上）以上になり、ハイコンパレータ１５から“ＯＮ”信号が出力された場合（Ｓ３：Ｙｅｓ）、論理演算器（ＯＲ）１６によって、バンプレス・トランスファ１７に“ＯＮ”信号が入力される（Ｓ４）。
【００３７】
これにより、バンプレス・トランスファ１７によって、調節弁８の下限弁開度が、下限弁開度設定器１９によって設定されている値（例えば、０％）から、下限弁開度設定器１８によって設定されている値（例えば、５％）へと高めるように切り替えられる（Ｓ５）。そして、切り替えられた下限弁開度（本例では、５％）およびレート（本例では、１００％／秒）が、加算器１３に入力される（Ｓ６）。
【００３８】
また、温度測定器９によって測定された水素ガス３の温度が、ＰＩＤ演算器１２に入力される（Ｓ７）。すると、ＰＩＤ演算器１２では、温度測定器９によって入力された水素ガス３の温度の現在値ＰＶと、水素ガス３の温度に関して予め設定された設定値ＳＶとの差に基づくＰＩＤ演算が行われ、調節弁８の弁開度の調節量が決定され、加算器１３に入力される（Ｓ８）。
【００３９】
加算器１３では、バンプレス・トランスファ１７から入力された下限弁開度に、ＰＩＤ演算器１２によって決定された調節量が加算され、加算結果が操作量ＭＶ（弁開度指令値）として、レートにしたがって調節弁８に適用されることによって、調節弁８の弁開度が制御される（Ｓ９）。
【００４０】
一方、ステップＳ３において、回転数測定器１０によって測定された回転数が、所定回転数（例えば、９００ｒｐｍ）以上にもならず、温度測定器１１によって測定された温度が、所定温度（例えば、３５℃以上）以上にもならない場合（Ｓ３：Ｎｏ）には、ステップＳ２に戻る。
【００４１】
第１の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置では、このような制御がなされることによって、図３の制御特性例に示すように、温度上昇率急変点ａと制御開始ｔ２とが同一タイミングとなり、図１３に示す従来技術に比べて、調節弁８の制御開始を適切に早めることができるので、風損による水素ガス３の温度上昇が抑制され、発電機２の起動ｔ１時から、安定状態ｔ３になるまで、図１３に比べて、水素ガス３の温度オーバシュートをより緩和し、より安定した制御を行うことが可能となる。
【００４２】
［第２の実施形態］
第２の実施形態は、第１の実施形態の変形例である。
【００４３】
図４は、第２の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置２００の構成例を示す概念図である。
【００４４】
図４は、図１に比べて、レートが固定されたバンプレス・トランスファ１７の代わりに、レートが変更可能なバンプレス・トランスファ１７’を備えた点のみが異なる。したがって、ここでは、第１の実施形態と異なる点のみを説明し、図１と同一部位については、同一符号を付すことにより、重複説明を避ける。
【００４５】
第１の実施形態で説明されたバンプレス・トランスファ１７は、レートが１００％／秒に固定されているので、弁開度の下限値が高められた場合、例えば、図３に示すように、制御開始ｔ２時において、ステップ状に操作量ＭＶ（弁開度指令値）が加えられるようになる。
【００４６】
しかしながら、このようにステップ状に操作量ＭＶ（弁開度指令値）が加えられると、調節弁８が急開し、図３のｃに示すように、水素ガス３の温度がいったん下がってしまい、設定値ＳＶへの追従を遅れさせる恐れもありうる。
【００４７】
このように、操作量ＭＶ（弁開度指令値）を加えるレートが、温度制御に悪影響を与えるほど大きく、かえって外乱要素として作用してしまう場合、レートが固定されているバンプレス・トランスファ１７の代わりに、図４に示すように、レート変更可能なバンプレス・トランスファ１７’を適用し、操作量ＭＶ（弁開度指令値）を加えるレートを、例えば、０．１％／秒のように下げる。
【００４８】
このように、レートを下げることによって、第１の実施形態よりもゆっくりと操作量ＭＶ（弁開度指令値）を加えるようにする。
【００４９】
このように構成された第２の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置２００による制御特性の例を図５に示す。すなわち、図５では、図３で見られたような操作量ＭＶ（弁開度指示値）のステップ状の立ち上がりは無くなり、操作量ＭＶ（弁開度指示値）が、制御開始ｔ２から時間ｔ４までコンスタントに加えられる。
【００５０】
このような構成の本実施形態に係る冷却ガス温度制御装置２００によれば、操作量ＭＶ（弁開度指示値）をゆっくりと加えるようにすることができ、調節弁８の急開により、制御が不安定になることを回避することができる。
【００５１】
なお、０．１％／秒というレートは、一例であり、最適な制御特性が得られるように適宜変えて設定するようにして良い。
【００５２】
［第３の実施形態］
図６は、第３の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置３００の構成例を示す概念図である。
【００５３】
図６は、図１における決定モジュール２０の代わりに決定モジュール３０を備えた点が異なっている。したがって、ここでは、第１の実施形態と異なる点のみを説明し、図１と同一部位については、同一符号を付すことにより、重複説明を避ける。
【００５４】
すなわち、決定モジュール３０は、水素ガス３の温度上昇率が、予め定めた温度上昇率よりも高い場合、調節弁８の弁開度の下限値を、現在の値よりも高くなるように決定する。
【００５５】
これを実現するために、決定モジュール３０は、一次遅れ器２１と、偏差演算器２２と、ハイコンパレータ２３を備えている。
【００５６】
温度測定器９は、水素ガス３の温度を測定すると、測定結果を、一次遅れ器２１と、偏差演算器２２とに送る。
【００５７】
一次遅れ器２１は、温度測定器９から送られた測定結果を、一定時間後（例えば、５分後）に、偏差演算器２２に送る。
【００５８】
これによって、偏差演算器２２は、水素ガス３の現在の温度と、一定時間前（例えば、５分前）の温度との両方を取得し、これら温度から、温度上昇率が急変しているか否かを判定する。
【００５９】
例えば、水素ガス３の温度が、５分間で５℃以上上昇すると水素ガス３の温度が急変すると知られている場合、偏差演算器２２は、水素ガス３の温度が、例えば５分間で３℃以上上昇すると、温度上昇急変点に接近していると判定するように予めプログラムされる。これによって、偏差演算器２２は、水素ガス３の温度が、例えば５分間で３℃以上上昇した場合には、ハイコンパレータ２３から、バンプレス・トランスファ１７に“ＯＮ”信号を出力させる。
【００６０】
これにより、バンプレス・トランスファ１７は、第１の実施形態で説明したように動作し、調節弁８の弁開度の下限値を決定する下限弁開度が、下限弁開度設定器１９によって設定されている値（例えば、０％）から、下限弁開度設定器１８によって設定されている値（例えば、５％）へと高められる。
【００６１】
このように構成された第３の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置３００による制御特性の例を図７に示す。温度上昇急変点に達する前に制御開始ｔ２することができるので、オーバシュートを緩和することができる。なお、一定遅れ器２１によって遅延される時間や、温度上昇率は、前述した値に限定されるものではなく、運転状態に応じて、最適な制御特性が得られるように適宜変えて設定するようにして良い。例えば、タービン昇速率によって温度上昇率が異なる場合には、最適な制御特性が得られるように、下限弁開度設定器１８の弁開度を変更しても良い。
【００６２】
また、図７のｄに示すような温度低下が顕著である場合には、バンプレス・トランスファ１７の代わりに、バンプレス・トランスファ１７’を適用し、操作量ＭＶ（弁開度指令値）をゆっくりと加えるようにすれば、図７のｄに示すような温度低下が緩和され、例えば図５に示す傾向のように、制御特性を改善することができる。
【００６３】
［第４の実施形態］
図８は、第４の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置４００の構成例を示す概念図である。
【００６４】
図８は、図１における決定モジュール２０の代わりに決定モジュール４０を備えた点が異なる。したがって、ここでは、第１の実施形態と異なる点のみを説明し、図１と同一部位については、同一符号を付すことにより、重複説明を避ける。
【００６５】
すなわち、決定モジュール４０は、発電機２内のプロセス値と、プロセス値に関して予め設定された設定値との差に応じて予め設定された関数にしたがって、弁開度の下限値を決定する。
【００６６】
これを実現するために、決定モジュール４０は、図１の決定モジュール２０の温度測定器１１、ハイコンパレータ１５、論理演算器（ＯＲ）１６、下限弁開度設定器１８を排除し、代わりに、設定値設定器４１、偏差演算器４２、関数発生器４３を備えている。これは、プロセス値を、水素ガス３の温度とする例における構成である。
【００６７】
設定値設定器４１には、この場合、安定状態ｔ３における水素ガス３の温度（例えば、４５℃）を設定しておく。
【００６８】
偏差演算器４２は、温度測定器９によって測定された、水素ガス３の温度を受け取る。そして、この温度を、設定値設定器４１に設定された温度から減算し、結果を、関数発生器４３に出力する。
【００６９】
関数発生器４３には、例えば、図９のような関数が記憶されており、偏差演算器４２からの結果に応じて、弁開度指令値をバンプレス・トランスファ１７に出力する。図９のような関数は、実績に基づいて予め生成された一例であって、この関数に限定されるものではない。
【００７０】
回転数測定器１０は、タービンの回転数を測定し、ハイコンパレータ１４は、回転数測定器１０によって測定された回転数が、所定回転数以上になった場合に“ＯＮ”の信号を、バンプレス・トランスファ１７に出力する。
【００７１】
バンプレス・トランスファ１７は、ハイコンパレータ１４から“ＯＮ”信号を受け取ると、調節弁８の弁開度の下限値を、下限弁開度設定器１９によって設定されていた値（例えば、０％）から、関数発生器４３によって出力された弁開度指令値に切り替える。また、レートも０．１％／秒とする。
【００７２】
本実施形態に係る冷却ガス温度制御装置４００によれば、このような構成によって、水素ガス３の温度の設定値と、現在値との差に基づくフィードフォワード制御を行うことにより、調節弁８を先行して開または閉動作させることができる。
【００７３】
一般に、フィードバック制御では、例えば、冷却水温度の急上昇、または発電機２の過負荷による内部温度の急上昇のように、制御を乱す外乱要因が発生した場合、偏差が出た後でなければＰＩＤ演算できず、外乱に対する制御が困難である場合がある。
【００７４】
それに比べて、フィードフォワード制御では、前述したような外乱要因が発生した場合、温度の乱れ等の影響が発生する前に、前もってその影響をなくすように修正動作を行うことができるので、外乱に対する制御性が、フィードバック制御のみの場合よりも優れているという利点を有する。
【００７５】
本実施形態に係る冷却ガス温度制御装置４００は、決定モジュール４０によってなされる、先行的に操作量を加えるフィードフォワード制御と、ＰＩＤ演算器１２によってなされるフィードバック制御とを組み合わせて実施することができる。
【００７６】
これによって、その制御特性の例を図１０に示すように、水素ガス３の温度オーバシュートを防止し、かつ過渡状態において制御を乱す外的要因が発生した場合でも、安定した制御状態を実現することが可能となる。
【００７７】
［第５の実施形態］
図１１は、第５の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置の部分構成５００の一例を示す概念図である。
【００７８】
この部分構成５００は、図１、図４、図６、図８の一部として適用されるものであり、単一の温度測定器９の代わりに、複数の温度測定器９（図１１の例では、９（＃１）〜（＃４）の４つ）を備え、その直後に、最大値検出器５１を備えたものである。そして、最大値検出器５１によって検出された最大温度が、図１、図４、図６、図８に示されているＰＩＤ演算器１２および決定モジュール２０，３０，４０へ送られるようになっている。
【００７９】
ＰＩＤ演算器１２、加算器１３、および決定モジュール２０，３０，４０の構成は、図１、図４、図６、図８と同じであるので、ここでは、複数の温度測定器９と、最大値検出器５１とについて説明し、図示されていない他の部位については、図示および重複説明を避ける。
【００８０】
すなわち、本実施形態では、複数の温度測定器９を備える。図１１に示す例では、水素ガス冷却器４，５，６，７の出口にそれぞれ、すなわち、合計して４つの温度測定器９（＃１），９（＃２），９（＃３），９（＃４）を設置している。
【００８１】
このように複数の温度測定器９を設ける理由は以下の通りである。
【００８２】
すなわち、例えば、１点の代表点にのみ設置された１つの温度測定器９によって測定された温度に基づく制御では、バックアップがないため、この温度測定器９が故障した場合、制御の継続が困難となる。
【００８３】
また水素ガス３の温度は、各水素ガス冷却器４，５，６，７の出口において若干異なる。よって、代表点温度（例えば、水素ガス冷却器４の出口における温度）のみでの制御を行っていても、その他の水素ガス冷却器５，６，７の出口の何れかにおける温度が設定値を越えている場合、警報点までの許容値が十分であるか否かの判断が困難になる場合がありうる。
【００８４】
そこで、本実施形態では、各水素ガス冷却器４，５，６，７の出口に、温度測定器９（＃１），９（＃２），９（＃３），９（＃４）をそれぞれ設置する。そして、最大値検出器５１が、これら４つの温度測定器９（＃１），９（＃２），９（＃３），９（＃４）によって測定された温度のうちの最高温度を選択し、選択された最高温度を、ＰＩＤ演算器１２および決定モジュール２０，３０，４０へと提供する。
【００８５】
これによって、ＰＩＤ演算器１２および決定モジュール２０，３０，４０は、これら複数の温度測定器９（＃１），９（＃２），９（＃３），９（＃４）によって測定された温度のうちの最高温度を、水素ガス３の温度の現在値として使用する。
【００８６】
このように、複数の温度測定器９（＃１），９（＃２），９（＃３），９（＃４）によって測定された温度のうちの最高温度を水素ガス３の温度の現在値として使用することで、各水素ガス冷却器４，５，６，７の出口における水素ガス３の温度が設定値以下で制御されるようになり、警報点までの許容値を確保することが可能となる。
【００８７】
また、故障やトラブル等により温度測定器９（＃１），９（＃２），９（＃３），９（＃４）のうちの何れか１台が使用不可となった場合であっても、制御を継続することが可能となる。
【００８８】
一般に、発電機２の起動ｔ１から、安定状態ｔ３に到達するまで、各水素ガス冷却器４，５，６，７の出口における水素ガス３の温度が最も高い箇所は、運転状態によって異なり、例えばタービン回転数上昇時は、水素ガス冷却器４の出口における水素ガス３の温度が最も高く、負荷上昇時は、水素ガス冷却器７の出口における水素ガス３の温度が最も高くなるという状態が有り得る。
【００８９】
よって、本実施形態のように、各水素ガス冷却器４，５，６，７の出口における水素ガス３の温度を考慮する制御によって、より信頼性かつ安全性の高い制御を行うことが可能となる。 
［第６の実施形態］
図１２は、第６の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置の部分構成６００の一例を示す概念図である。
【００９０】
この部分構成６００は、図１１に示す部分構成５００の変形例であり、図１１に示されるような、複数の温度測定器９（図１２の例では、９（＃１）〜（＃４）の４つ）と、最大値検出器５１とに加えて、故障判定器５３をも備えた構成をしている。
【００９１】
したがって、ここでは、第５の実施形態と異なる点のみ説明し、図示されていない他の部位については、図示および重複説明を避ける。
【００９２】
すなわち、本実施形態では、複数の温度測定器９を備えている。図１２に示す例では、図１１に示す例と同様に、水素ガス冷却器４，５，６，７の出口にそれぞれ、すなわち、合計して４つの温度測定器９（＃１），９（＃２），９（＃３），９（＃４）を設置している。
【００９３】
このように複数の温度測定器９を設ける理由は、第５の実施形態で説明した通りである。
【００９４】
これら各温度測定器９（＃１），９（＃２），９（＃３），９（＃４）は、水素ガス３の温度を測定し、測定温度を示す信号を、最大値検出器５１および故障判定器５３に出力する。
【００９５】
故障判定器５３は、温度測定器９（＃１），９（＃２），９（＃３），９（＃４）からの信号に基づいて、温度測定器９（＃１），９（＃２），９（＃３），９（＃４）のうちの何れかに故障が発生したか否かを判定する。
【００９６】
具体的には、予め設定された警報温度を超える温度を示す温度測定器９を、故障していると判定する。例えば、水素ガス３の温度の設定値が４５℃である場合、警報温度を４７℃と設定する。なお、これらは一例であり、設定値および警報温度は、発電機２内の絶縁抵抗が低下せずに安全に運転できる温度、または「同期機」の規格より適切に求めるようにして良い。
【００９７】
故障判定器５３は、警報温度を超える温度を示す信号が、温度測定器９（＃１），９（＃２），９（＃３），９（＃４）のうちの何れかから送られた場合には、この信号の出力元の温度測定器９に故障が発生したと判定し、故障が発生したと判定された温度測定器９の報知とともに警報を発する。さらには、故障が発生したと判定された温度測定器９を、最大値検出器５１に通知する。
【００９８】
最大値検出器５１は、温度測定器９（＃１），９（＃２），９（＃３），９（＃４）によって測定された温度のうちの最高温度を選択し、選択された最高温度を、ＰＩＤ演算器１２および決定モジュール２０，３０，４０へと提供する。なお、故障判定器５３から、故障が発生したと判定された温度測定器９の通知があった場合には、通知された温度測定器９によって測定された温度を除外して、最高温度を選択する。
【００９９】
これによって、ＰＩＤ演算器１２および決定モジュール２０，３０，４０は、これら複数の温度測定器９（＃１），９（＃２），９（＃３），９（＃４）によって測定された温度のうち、故障した温度測定器９によって測定された温度を除いた最高温度を、水素ガス３の温度の現在値として使用する。
【０１００】
このような構成により、本実施形態によれば、第５の実施形態と比べて以下のような利点を奏することができる。
【０１０１】
例えば、本実施形態や第５の実施形態のように、複数（ここでは、４台とする）の温度測定器９による制御を行っている場合、４台の温度測定器９（＃１），９（＃２），９（＃３），９（＃４）のうちの例えば温度測定器９（＃１）が、計器故障とならない範囲で指示不良が生じ、例えば５０℃や６０℃を示す場合を仮定する。
【０１０２】
この場合、他の３台の温度測定器９（＃２），９（＃３），９（＃４）が、設定値である４５℃を示しており、実際に、発電機２が安定状態である場合であっても、第５の実施形態では、最高温度を用いて制御することになるので、調節弁８は、開方向に動作し、水素ガス３の温度を下げるような制御がなされてしまう。これによって、水素ガス３の温度は、設定値である４５度から逸脱するために、設定値に保つことが困難となる。
【０１０３】
実際、水素ガス３の温度が、５０℃あるいは６０℃のように極端に高い値になる原因としては、冷却水系統におけるチューブリーク、異物混入による閉塞、温度測定器の不良等による可能性が高く、制御異常に依る可能性は低い。
【０１０４】
したがって、本実施形態のように、ＰＩＤ演算器１２および決定モジュール２０，３０，４０が、複数の温度測定器９（＃１），９（＃２），９（＃３），９（＃４）によって測定された温度のうち、故障した温度測定器９（＃１）によって測定された温度を除いた最高温度を、水素ガス３の温度の現在値として使用することにより、冷却水系統におけるチューブリーク、異物混入による閉塞、温度測定器の不良が生じた場合であっても、制御を継続することが可能となる。
【０１０５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１０６】
１  冷却水、２  発電機、３  水素ガス、４，５，６，７  水素ガス冷却器、８  調節弁、９  温度測定器、１０  回転数測定器、１１  温度測定器、１２  ＰＩＤ演算器、１３  加算器、１４，１５，２３  ハイコンパレータ、１６  論理演算器（ＯＲ）、１７，１７’   バンプレス・トランスファ、１８，１９  下限弁開度設定器、２０，３０，４０  決定モジュール、２１  一次遅れ器器、２２，４２  偏差演算器、４１  設定値設定器、４３  関数発生器、５１  最大値検出器、５３  故障判定器、１００，２００，３００，４００  冷却ガス温度制御装置、５００，６００  部分構成
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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