JP2002358991A - 燃料電池発電システムの運転方法及び燃料電池発電システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の燃料電池本体（セルスタック等）を有
する場合において、低発電量運転時にも高いガス利用効
率を維持することができる燃料電池発電システムの運転
方法及び燃料電池発電システムを提供する。 【解決手段】 燃料ガス供給系統及び酸化ガス供給系統
における複数の燃料電池スタック１１，１２の接続状態
を、切換弁１９Ａ，１９Ｂ，２０Ａ，２０Ｂにより、高
発電量運転時には並列に、低発電量運転時には直列に切
り換えて運転するように構成する。或いは、燃料ガス供
給系統及び酸化ガス供給系統における複数の燃料電池ス
タックの接続状態を、切換弁により、高発電量運転時に
は並列に、低発電量運転時には発電量の低下に応じて、
並列と直列の組み合わせ、直列に順次切り換えて運転す
るように構成する。或いは、燃料電池スタックの運転本
数を発電量の低下（燃料ガス及び酸化ガスの流量低下）
に応じて順次低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池発電システ
ムの運転方法及び燃料電池発電システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池発電システムでは、燃料電池本
体（セルスタック等）の燃料極側と酸素極側とに燃料ガ
スと酸化ガスとをそれぞれ供給して電気化学反応を生じ
させることより発電する。そして、このときの燃料電池
発電システム全体の発電量を増やそうとする場合には、
複数の燃料電池本体が設けられる。

【０００３】図６は複数の燃料電池スタックを有する従
来の燃料電池発電システムの構成図である。図６には燃
料電池本体として２体の燃料電池スタック（セルスタッ
ク）１，２を有する場合を例示しており、これらの燃料
電池スタック１，２は燃料ガス配管３によって並列に接
続されており、燃料ガス供給装置５から送給される燃料
ガスを、図６中に実線の矢印で示すように燃料ガス配管
３により分岐して燃料電池スタック１と燃料電池スタッ
ク２とに同量づつ並列に供給するようになっている。酸
化ガス供給系統側についても燃料ガス供給系統側と同様
であり、燃料電池スタック１，２が酸化ガス配管４によ
って並列に接続されており、酸化ガス供給装置６から送
給される酸化ガスを、図６中に点線の矢印で示すように
酸化ガス配管４により分岐して燃料電池スタック１と燃
料電池スタック２とに同量づつ並列に供給するようにな
っている。

【０００４】燃料電池スタック１，２で発電に利用され
ずに余った燃料ガス及び酸化ガスは、燃料電池スタック
１，２の出口側（図中右側）から、燃料ガス配管３及び
酸化ガス配管４を介して排出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図７には燃料電池発電
システムにおける発電量（発電の電流密度）と燃料ガス
の供給量との関係を示すが、燃料電池発電システムの運
転においては、発電量が小さくなった場合、図７に実線
で示すように燃料電池スタック１，２に供給する燃料ガ
スの量も、発電量の低下に比例して減少させるように運
転することが理想である。図示は省略するが、酸化ガス
ついても、同様に、発電量の低下に比例して燃料電池ス
タック１，２への酸化ガスの供給量を減少させるように
運転することが理想である。

【０００６】しかし、同時に燃料ガス及び酸化ガスは発
電性能を劣化させる燃料電池スタック１，２内の余剰水
分を排水する役割も担っているため、燃料ガスや酸化ガ
スの減少はその排水能力の低下を招き、ひいては発電性
能を低下させる要因となる。つまり、燃料電池スタック
１，２の酸素極側には燃料ガスと酸化ガスとの反応によ
る生成水や、酸化ガスとともに供給される水蒸気の凝縮
水が存在し、燃料極側には燃料ガスととともに供給され
る水蒸気の凝縮水が存在するが、これらの余剰水分を排
水することができないと、これらが抵抗となって燃料ガ
スや酸化ガスの流れを妨げることなどから、発電性能の
低下を招いてしまう。更に、燃料ガス流量や酸化ガス流
量の減少は、燃料電池スタック１，２における圧力損失
の低下により、燃料電池スタック１，２の入口圧力が低
下して、燃料電池スタック１，２内の作動圧力（燃料電
池スタック１，２内のガスの平均圧力）の低下を招くた
め、ネルンストの式からも明らかなように電圧が低下す
る。即ち、このことも発電性能を低下させる要因とな
る。

【０００７】このため、低発電量運転時には、所望の発
電量を得るために図７に点線で示すように発電量に比例
する量（図７に実線で示す理想量）よりも過剰に燃料ガ
スや酸化ガスを供給することが必要となり、これらのガ
ス利用効率が低下するという欠点を有していた。この傾
向は図７に示すように発電量（ガス流量）が低くなるほ
ど顕著である。高発電量運転時には例えば８０％の高い
ガス利用効率であったものが、低発電量運転時には例え
ば５０％以下となってしまう。

【０００８】従って、本発明は上記の事情に鑑み、複数
の燃料電池本体（セルスタック等）を有する場合におい
て、低発電量運転時にも高いガス利用効率を維持するこ
とができる燃料電池発電システムの運転方法及び燃料電
池発電システムを提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第１
発明の燃料電池発電システムの運転方法は、燃料ガス及
び酸化ガスの供給によって発電する燃料電池本体を複数
有する燃料電池発電システムの運転方法であって、燃料
ガス供給系統及び酸化ガス供給系統の何れか一方又は両
方における前記複数の燃料電池本体の接続状態を、接続
切換手段により、高発電量運転時には並列に、低発電量
運転時には直列に切り換えて運転することを特徴とす
る。

【００１０】また、第２発明の燃料電池発電システムの
運転方法は、燃料ガス及び酸化ガスの供給によって発電
する燃料電池本体を複数有する燃料電池発電システムの
運転方法であって、燃料ガス供給系統及び酸化ガス供給
系統の何れか一方又は両方における前記複数の燃料電池
本体の接続状態を、接続切換手段により、高発電量運転
時には並列に、低発電量運転時には発電量の低下に応じ
て、並列と直列の組み合わせ、直列に順次切り換えて運
転することを特徴とする。

【００１１】また、第３発明の燃料電池発電システムの
運転方法は、燃料ガス及び酸化ガスの供給によって発電
する燃料電池本体を複数有する燃料電池発電システムの
運転方法であって、燃料ガス供給系統及び酸化ガス供給
系統において並列に接続された前記複数の燃料電池本体
に対し、高発電量運転状態から低発電量運転状態への発
電量の低下に応じて燃料ガス及び酸化ガスの何れか一方
又は両方の供給流量が低下するのに応じて、接続遮断手
段により燃料ガス及び酸化ガスの何れか一方又は両方の
供給を順次遮断することによって、前記燃料電池本体の
運転本数を順次低減することを特徴とする。

【００１２】また、第４発明の燃料電池発電システムの
運転方法は、第３発明の燃料電池発電システムの運転方
法において、低発電量運転時に遮断する燃料電池スタッ
クを所定の運転時間ごとに切り換えることにより、前記
複数の燃料電池スタックの運転時間を合わせるようにす
ることを特徴とする。

【００１３】また、第５発明の燃料電池発電システム
は、燃料ガス及び酸化ガスの供給によって発電する燃料
電池本体を複数有する燃料電池発電システムであって、
燃料ガス供給系統及び酸化ガス供給系統の何れか一方又
は両方における前記複数の燃料電池本体の接続状態を、
接続切換手段により、高発電量運転時には並列に、低発
電量運転時には直列に切り換えて運転するように構成し
たことを特徴とする。

【００１４】また、第６発明の燃料電池発電システム
は、燃料ガス及び酸化ガスの供給によって発電する燃料
電池本体を複数有する燃料電池発電システムであって、
燃料ガス供給系統及び酸化ガス供給系統の何れか一方又
は両方における前記複数の燃料電池本体の接続状態を、
接続切換手段により、高発電量運転時には並列に、低発
電量運転時には発電量の低下に応じて、並列と直列の組
み合わせ、直列に順次切り換えて運転するように構成し
たことを特徴とする。

【００１５】また、第７発明の燃料電池発電システム
は、燃料ガス及び酸化ガスの供給によって発電する燃料
電池本体を複数有する燃料電池発電システムであって、
燃料ガス供給系統及び酸化ガス供給系統において並列に
接続された前記複数の燃料電池本体に対し、高発電量運
転状態から低発電量運転状態への発電量の低下に応じて
燃料ガス及び酸化ガスの何れか一方又は両方の供給流量
が低下するのに応じて、接続遮断手段により燃料ガス及
び酸化ガスの何れか一方又は両方の供給を順次遮断する
ことによって、前記燃料電池本体の運転本数を順次低減
するように構成したことを特徴とする。

【００１６】また、第８発明の燃料電池発電システム
は、第７発明の燃料電池発電システムにおいて、低発電
量運転時に遮断する燃料電池スタックを所定の運転時間
ごとに切り換えることにより、前記複数の燃料電池スタ
ックの運転時間を合わせるように構成したことを特徴と
する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。

【００１８】＜実施の形態１＞図１は本発明の実施の形
態１に係る燃料電池発電システムの構成図である。同図
に示すように、本実施の形態１の燃料電池発電システム
では２体の燃料電池スタック（セルスタック）１１，１
２を有しており、これらの燃料電池スタック１１，１２
が燃料ガス配管１３及び酸化ガス配管１４によって接続
されている。燃料電池スタック１１，１２としては、例
えばイオン交換樹脂膜を電解質膜として用い、この電解
質膜を燃料極と酸素極とで挟んだ構造の単セルを、多数
積層してなる固体高分子型のものを用いる。

【００１９】燃料ガス供給系統側において、燃料電池ス
タック１１，１２の入口側（図中左側）では、１本の燃
料ガス配管１３が分岐部１３ａで２本の燃料ガス配管１
３に分岐して燃料電池スタック１１，１２にそれぞれ接
続されており、燃料電池スタック１１，１２の出口側
（図中右側）では、各々の燃料電池スタック１１，１２
に接続された２本の燃料ガス配管１３が合流部１３ｂで
１本の燃料ガス配管１３に合流している。そして、燃料
電池スタック１１の出口と燃料ガス配管合流部１３ｂと
の間、及び、燃料電池スタック１２の入口と燃料ガス配
管分岐部１３ａとの間には、接続切換手段としての切換
弁（三方弁）１９Ａ，１９Ｂがそれぞれ設けられてお
り、これらの切換弁１９Ａ，１９Ｂは直列接続用の燃料
ガス配管１７によって接続されている。

【００２０】酸化ガス供給系統側についても燃料ガス供
給系統側と同様であり、燃料電池スタック１１，１２の
入口側では、１本の酸化ガス配管１４が分岐部１４ａで
２本の燃料ガス配管１４に分岐して燃料電池スタック１
１，１２にそれぞれ接続されており、燃料電池スタック
１１，１２の出口側では、各々の燃料電池スタック１
１，１２に接続された２本の酸化ガス配管１４が合流部
１４ｂで１本の酸化ガス配管１４に合流している。そし
て、燃料電池スタック１１の出口と酸化ガス配管合流部
１４ｂとの間、及び、燃料電池スタック１２の入口と酸
化ガス配管分岐部１３ａとの間には、接続切換手段とし
ての切換弁（三方弁）２０Ａ，２０Ｂがそれぞれ設けら
れており、これらの切換弁２０Ａ，２０Ｂは直列接続用
の酸化ガス配管１８によって接続されている。

【００２１】切換弁１９Ａ，１９Ｂ，２０Ａ，２０Ｂの
ＯＮ・ＯＦＦ制御、即ち、燃料電池スタック１１，１２
の接続切換制御は、接続切換制御装置２１によって行
う。即ち、接続切換制御装置２１では、運転状態検出器
２２の検出信号に基づいて切換弁１９Ａ，１９Ｂ，２０
Ａ，２０ＢのＯＮ・ＯＦＦ制御を行うことにより、高発
電量運転時には燃料電池スタック１１，１２を並列接続
にし、低発電量運転時には燃料電池スタック１１，１２
を直列接続にする（詳細後述）。

【００２２】運転状態検出器２２では燃料電池スタック
１１，１２によって発電される発電量を検出し、この発
電量検出値が、所定の発電量よりも大きい場合には高発
電量運転状態であると判断し、所定の発電量よりも小さ
い場合には低発電量運転状態であると判断する。なお、
運転状態検出器２２としては発電量を直接検出するもの
に限らず、燃料電池スタック１１，１２の運転状態を検
出することができるものであればよい。例えば、燃料ガ
ス供給装置１５から供給される燃料ガスの流量や酸化ガ
ス供給装置１６から供給される酸化ガスの流量を流量検
出器によって検出し、この流量検出値が所定流量以上で
あるか以下であるかによって高発電量運転状態か低発電
量運転状態かを判断するようにしてもよい。なお、接続
切り換えの具体的な設定値については、並列運転を継続
した場合の過剰ガス量の増加状況などから適宜設定すれ
ばよい。

【００２３】ここで、燃料電池スタック１１，１２の運
転状態と、切換弁１９Ａ，１９Ｂ，２０Ａ，２０Ｂの作
動状態と、燃料電池スタック１１，１２の接続状態（ス
タック間のガス流れ状態）との関係について、図１に示
した矢印に基づき具体的に説明する。図１には、各切換
弁１９Ａ，１９Ｂ，２０Ａ，２０Ｂの動作がＯＮの場合
とＯＦＦの場合の各切換弁１９Ａ，１９Ｂ，２０Ａ，２
０Ｂにおけるガス流れ方向を、それぞれ実線の矢印と点
線の矢印とで示している。なお、図１中に一点鎖線で示
す矢印はガス導入口及びガス排出口における全体のガス
流れ方向と各燃料電池スタックにおけるガス流れ方向で
ある。

【００２４】高発電量運転状態では、切換弁１９Ａ，１
９ＢをＯＦＦにすることにより図１に点線の矢印で示す
方向に燃料ガスが流れるようにして、燃料電池スタック
１１，１２を並列接続とする。その結果、燃料改質器な
どからなる燃料ガス供給装置１５から送給される燃料ガ
ス（水素、又は、メタノールなどの燃料を改質して得ら
れる水素リッチガス等）は、燃料ガス配管１３により分
岐されて燃料電池スタック１１と燃料電池スタック１２
とに同量づつ並列に供給される。酸化ガス供給系統側に
ついても燃料ガス供給系統側と同様であり、高発電量運
転状態では、切換弁１９Ａ，１９ＢをＯＦＦにすること
により図１に点線の矢印で示す方向に酸化ガスが流れる
ようにして、燃料電池スタック１１，１２を並列接続と
する。その結果、コンプレッサなどからなる酸化ガス供
給装置１６から送給される酸化ガス（酸素又は空気等）
は、酸化ガス配管１４により分岐されて燃料電池スタッ
ク１１と燃料電池スタック１２とに同量づつ並列に供給
される。

【００２５】燃料電池スタック１１，１２において発電
に利用されずに余った燃料ガス及び酸化ガスは、燃料電
池スタック１１，１２の出口側から、燃料ガス配管１３
及び酸化ガス配管１４を介して排出される。

【００２６】一方、低発電量運転状態では、切換弁１９
Ａ，１９ＢをＯＮにすることにより図１に実線の矢印で
示す方向に燃料ガスが流れるようにして、燃料電池スタ
ック１１，１２を直列接続とする。その結果、燃料ガス
供給装置１５から送給される燃料ガスは、まず、全量と
も、燃料ガス配管１３により上流側の燃料電池スタック
１１に供給され、ここで発電に利用される。その後、燃
料電池スタック１１で発電に利用されずに残った燃料ガ
スは、燃料電池スタック１１の出口側から出た後、切換
弁１９Ａ、直列接続用の燃料ガス配管１７、切換弁１９
Ｂを流れて下流側の燃料電池スタック１２へ供給され、
ここで発電に利用される。燃料電池スタック１２で発電
に利用されずに余った燃料ガスは、燃料電池スタック１
２の出口側から燃料ガス配管１３を介して排出される。

【００２７】酸化ガス供給系統側についても燃料ガス供
給系統側と同様であり、低発電量運転状態では、切換弁
２０Ａ，２０ＢをＯＮにすることにより図１に実線の矢
印で示す方向に酸化ガスが流れるようにして、燃料電池
スタック１１，１２を直列接続とする。その結果、酸化
ガス供給装置１６から送給される酸化ガスは、まず、全
量とも、酸化ガス配管１４により上流側の燃料電池スタ
ック１１に供給され、ここで発電に利用される。その
後、燃料電池スタック１１で発電に利用されずに残った
酸化ガスは、燃料電池スタック１１の出口側から出た
後、切換弁２０Ａ、直列接続用の酸化ガス配管１８、切
換弁２０Ｂを流れて下流側の燃料電池スタック１２へ供
給され、ここで発電に利用される。燃料電池スタック１
２で発電に利用されずに余った酸化ガスは、燃料電池ス
タック１２の出口側から酸化ガス配管１４を介して排出
される。

【００２８】以上のように、本実施の形態１によれば、
燃料ガス供給系統及び酸化ガス供給系統における２体の
燃料電池スタック１１，１２の接続状態を、切換弁１９
Ａ，１９Ｂ，２０Ａ，２０Ｂにより、高発電量運転時に
は並列に、低発電量運転時には直列に切り換えて運転す
るようにしたため、次のような効果が得られる。

【００２９】即ち、低発電量運転時には、燃料ガス及び
酸化ガスが、直列に流れて燃料電池スタック１１，１２
に順次供給されるため、並列に供給する場合に比べて、
全体のガス供給量は同じでも、各燃料電池スタック１
１，１２へのガス供給量を多くすることができる。この
ため、従来のように燃料ガス及び酸化ガスを過剰に流す
ことなく、燃料ガスや酸化ガスによる排水能力の劣化
や、燃料電池スタック１１，１２内の作動圧力の低下を
防止することが可能となり、全ての発電量運転状態にお
いてほぼ一定の高いガス利用効率で発電することができ
る。また、ガス利用効率の向上は消費資源の無駄を無く
すことにもなる。

【００３０】具体例を挙げて説明すると、例えば燃料ガ
ス供給系統の各部のガス流量は図１中に数値で示したよ
うになる（但し、これらの数値は実際の流量を表すもの
ではなく、説明のための便宜的な数値である）。並列運
転の場合には、括弧内に記載した数値のように、全体の
燃料ガス供給量が１０であったとすると、燃料電池スタ
ック１１と燃料電池スタック１２とにそれぞれ５づつの
量の燃料ガスが供給されて、そのうちの例えば４（燃料
電池スタックに要求される発電量に応じた値）づつが発
電に利用され、余りの１つづ（合計２）が排出されるこ
とになる。一方、直列運転の場合には、括弧外に記載し
た数値のように、全体の燃料ガス供給量が１０であった
とすると、上流側の燃料電池スタック１１にはそのまま
１０の燃料ガス量が供給され、ここで１０のうちの４が
発電に利用された後、残りの６が下流側の燃料電池スタ
ック１２に供給される。下流側の燃料電池スタック１２
では燃料ガス供給量６のうちの４が発電に利用されて、
余りの２が排出されることになる（利用効率８０％）。

【００３１】このように、全体のガス供給量は同じで
も、直列にすれば並列の場合よりも、各燃料電池スタッ
ク１１，１２に供給する燃料ガス量を多くすることがで
きる。そして、実際には、低発電量運転時に並列運転を
行った場合、燃料電池スタック１１，１２における排水
能力や作動圧力の低下による発電性能の劣化を補うた
め、全体の燃料ガス供給量を１０ではなく、例えば１２
にして（過剰に供給して）、各燃料電池スタック１１，
１２に６づつ供給することが必要となる。この場合、発
電量が同じであれば、燃料ガスの消費量は８であるか
ら、余りは４になるため、燃料ガスの利用効率は６６％
に低下することになる。酸化ガス供給系統についても同
様である。

【００３２】図２には２体の燃料電池スタックを備えた
燃料電池発電システムにおいて、低発電量運転時に並列
運転から直列運転に切り換えた場合と切り換えない場合
の燃料ガス供給量の比較を示す。同図に示すように、発
電量がＷ以下の低発電量運転時において並列運転から直
列運転に切り換えた場合（図中の一点鎖線）には、並列
運転を継続した場合（図中の点線）に比べて、過剰ガス
量が低下し、理想の燃料ガス供給量（図中の実線）に近
づき、燃料ガスの利用効率が向上した。図示は省略する
が、酸化ガス供給系統についても同様である。

【００３３】なお、全ての発電量運転状態において燃料
電池スタック１１，１２を直列にすることも考えられる
が、燃料電池スタック１１，１２を直列にした場合、高
発電量運転状態では並列の場合に比べて全体の圧力損失
が極端に大きくなり過ぎてしまう。つまり、直列の場合
には並列の場合に比べて全体の圧力損失が増加するが、
特に、ガス流量の多い高発電量運転時には、この圧力損
失の増加が極端に大きくなってしまう。従って、高発電
量運転時にも直列とするには、コンプレッサなどの燃料
ガス供給装置１５や酸化ガス供給装置１６における各機
器の動力を大きくする必要があり、システムの大型化や
コストアップを招いてしまう。このため、高発電量運転
時には並列とし、低発電量運転時に直列に切り換えるよ
うにしている。低発電量運転時であれば全体のガス供給
量も少なくなり、圧力損失の増加も小さいため、ガスの
供給圧力（燃料電池スタック１１の入口圧力）を多少高
めにする程度で対応することができる。

【００３４】＜実施の形態２＞図３は本発明の実施の形
態２に係る燃料電池発電システムの構成図である。本実
施の形態２は３本の燃料電池スタックの接続状態を発電
量に応じて並列から直列に切り換える場合の例である。

【００３５】詳述すると、図３に示すように、本実施の
形態２の燃料電池発電システムでは３体の燃料電池スタ
ック（セルスタック）３１，３２，３３を有しており、
これらの燃料電池スタック３１，３２，３３が燃料ガス
配管３４及び酸化ガス配管３５によって接続されてい
る。燃料電池スタック３１，３２，３３としては、例え
ばイオン交換樹脂膜を電解質膜として用い、この電解質
膜を燃料極と酸素極とで挟んだ構造の単セルを、多数積
層してなる固体高分子型のものを用いる。

【００３６】燃料ガス供給系統側において、燃料電池ス
タック３１，３２，３３の入口側（図中左側）では、１
本の燃料ガス配管３４が分岐部３４ａで３本の燃料ガス
配管３４に分岐して燃料電池スタック３１，３２，３３
にそれぞれ接続されており、燃料電池スタック３１，３
２，３３の出口側（図中右側）では、各々の燃料電池ス
タック３１，３２，３３に接続された３本の燃料ガス配
管３４が合流部３４ｂで１本の燃料ガス配管３４に合流
している。そして、燃料電池スタック３１の出口と燃料
ガス配管合流部３４ｂとの間、燃料電池スタック３２の
入口と燃料ガス配管分岐部３４ａとの間、燃料電池スタ
ック３２の出口と燃料ガス配管合流部３４ｂとの間、及
び、燃料電池スタック３３の入口と燃料ガス配管分岐部
３４ａとの間には、接続切換手段としての切換弁（三方
弁）３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄがそれぞれ設けら
れており、切換弁３６Ａ，３６Ｂは直列接続用の燃料ガ
ス配管３８によって接続され、切換弁３６Ｃ，３６Ｄは
直列接続用の燃料ガス配管３９によって接続されてい
る。

【００３７】酸化ガス供給系統側についても燃料ガス供
給系統側と同様であり、燃料電池スタック３１，３２，
３３の入口側では、１本の酸化ガス配管３５が分岐部３
５ａで３本の燃料ガス配管３５に分岐して燃料電池スタ
ック３１，３２，３３に接続されており、燃料電池スタ
ック３１，３２，３３の出口側では、各々の燃料電池ス
タック３１，３２，３３に接続された３本の酸化ガス配
管３５が合流部３５ｂで１本の酸化ガス配管３５に合流
している。そして、燃料電池スタック３１の出口と酸化
ガス配管合流部３３５との間、燃料電池スタック３２の
入口と酸化ガス配管分岐部３５ａとの間、燃料電池スタ
ック３２の出口と酸化ガス配管合流部３５ｂとの間、及
び、燃料電池スタック３３の入口と酸化ガス配管分岐部
３５ａとの間には、接続切換手段としての切換弁（三方
弁）３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ，３７Ｄがそれぞれ設けら
れており、切換弁３７Ａ，３７Ｂは直列接続用の燃料ガ
ス配管４０によって接続され、切換弁３７Ｃ，３７Ｄは
直列接続用の燃料ガス配管４１によって接続されてい
る。

【００３８】切換弁３６Ａ〜３６Ｄ，３７Ａ〜３７Ｄの
ＯＮ・ＯＦＦ制御、即ち、燃料電池スタック３１，３
２，３３の接続切換制御は、接続切換制御装置４２によ
って行う。即ち、接続切換制御装置４２では、運転状態
検出器４３の検出信号に基づいて切換弁３６Ａ〜３６
Ｄ，３７Ａ〜３７ＤのＯＮ・ＯＦＦ制御を行うことによ
り、高発電量運転時には燃料電池スタック３１，３２，
３３を並列に接続し、低発電量運転時には燃料電池スタ
ック３１，３２，３３を直列接続にする（詳細後述）。

【００３９】運転状態検出器４３では燃料電池スタック
３１，３２，３３によって発電される発電量を検出し、
この発電量検出値が、所定の発電量よりも大きい場合に
は高発電量運転状態であると判断し、所定の発電量より
も小さい場合には低発電量運転状態であると判断する。
なお、運転状態検出器４３としては発電量を直接検出す
るものに限らず、燃料電池スタック３１，３２，３３の
運転状態を検出することができるものであればよい。例
えば、燃料ガス供給装置４４から供給される燃料ガスの
流量や酸化ガス供給装置４５から供給される酸化ガスの
流量を流量検出器によって検出し、この流量検出値が所
定流量以上であるか以下であるかによって高発電量運転
状態か低発電量運転状態かを判断するようにしてもよ
い。なお、接続切り換えの具体的な設定値については、
並列運転を継続した場合の過剰ガス量の増加状況などか
ら適宜設定すればよい。

【００４０】ここで、燃料電池スタック３１，３２，３
３の運転状態と、切換弁３６Ａ〜３６Ｄ，３７Ａ〜３７
Ｄの作動状態と、燃料電池スタック３１，３２，３３の
接続状態（スタック間のガス流れ状態）との関係につい
て、図３に示した矢印に基づき具体的に説明する。図３
には各切換弁３６Ａ〜３６Ｄ，３７Ａ〜３７Ｄの動作が
ＯＮの場合とＯＦＦの場合の各切換弁３６Ａ〜３６Ｄ，
３７Ａ〜３７Ｄにおけるガス流れ方向を、それぞれ実線
の矢印と点線の矢印とで示している。なお、図３中に一
点鎖線で示す矢印はガス導入口及びガス排出口における
全体のガス流れ方向と各燃料電池スタックにおけるガス
流れ方向である。

【００４１】高発電量運転状態では、切換弁３６Ａ〜３
６ＤをＯＦＦにすることにより図３に点線の矢印で示す
方向に燃料ガスが流れるようにして、燃料電池スタック
３１，３２，３３を並列接続とする。その結果、燃料改
質器などからなる燃料ガス供給装置４４から送給される
燃料ガス（水素、又は、メタノールなどの燃料を改質し
て得られる水素リッチガス等）は、燃料ガス配管３４に
より分岐されて燃料電池スタック３１，３２，３３にそ
れぞれ同量づつ並列に供給される。酸化ガス供給系統側
についても燃料ガス供給系統側と同様であり、高発電量
運転状態では、切換弁３７Ａ〜３７ＤをＯＦＦにするこ
とにより図３に点線の矢印で示す方向に酸化ガスが流れ
るようにして、燃料電池スタック３１，３２，３３を並
列接続とする。その結果、コンプレッサなどからなる酸
化ガス供給装置４５から送給される酸化ガス（酸素又は
空気等）は、酸化ガス配管３５により分岐されて燃料電
池スタック３１，３２，３３にそれぞれ同量づつ並列に
供給される。

【００４２】燃料電池スタック３１，３２，３３におい
て発電に利用されずに余った燃料ガス及び酸化ガスは、
燃料電池スタック３１，３２，３３の出口側から、燃料
ガス配管３４及び酸化ガス配管３５を介して排出され
る。

【００４３】一方、低発電量運転状態では、切換弁３６
Ａ〜３６ＤをＯＮにすることにより図３に実線の矢印で
示す方向に燃料ガスが流れるようにして、燃料電池スタ
ック３１，３２，３３を直列接続とする。その結果、燃
料ガス供給装置４４から送給される燃料ガスは、まず、
全量とも、燃料ガス配管３４により最上流の燃料電池ス
タック３１に供給され、ここで発電に利用される。その
後、燃料電池スタック３１で発電に利用されずに残った
燃料ガスは、燃料電池スタック３１の出口側から出た
後、切換弁３６Ａ、直列接続用の燃料ガス配管３８、切
換弁３６Ｂを流れて下流の燃料電池スタック３２へ供給
され、ここで発電に利用される。次に、燃料電池スタッ
ク３２で発電に利用されずに残った燃料ガスは、燃料電
池スタック３２の出口側から出た後、切換弁３６Ｃ、直
列接続用の燃料ガス配管３９、切換弁３６Ｄを流れて最
下流の燃料電池スタック３３へ供給され、ここで発電に
利用される。燃料電池スタック３３で発電に利用されず
に余った燃料ガスは、燃料電池スタック３３の出口側か
ら燃料ガス配管３４を介して排出される。

【００４４】酸化ガス供給系統側についても燃料ガス供
給系統側と同様であり、低発電量運転状態では、切換弁
３７Ａ〜３７ＤをＯＮにすることにより図３に実線の矢
印で示す方向に酸化ガスが流れるようにして、燃料電池
スタック３１，３２，３３を直列接続とする。その結
果、酸化ガス供給装置４４から送給される酸化ガスは、
まず、全量とも、酸化ガス配管３５により最上流の燃料
電池スタック３１に供給され、ここで発電に利用され
る。その後、燃料電池スタック３１で発電に利用されず
に残った酸化ガスは、燃料電池スタック３１の出口側か
ら出た後、切換弁３７Ａ、直列接続用の酸化ガス配管４
０、切換弁３７Ｂを流れて下流の燃料電池スタック３２
へ供給され、ここで発電に利用される。次に、燃料電池
スタック３２で発電に利用されずに残った酸化ガスは、
燃料電池スタック３２の出口側から出た後、切換弁３７
Ｃ、直列接続用の酸化ガス配管４１、切換弁３７Ｄを流
れて最下流の燃料電池スタック３３へ供給され、ここで
発電に利用される。燃料電池スタック３３で発電に利用
されずに余った酸化ガスは、燃料電池スタック３３の出
口側から酸化ガス配管３５を介して排出される。

【００４５】以上のように、本実施の形態２によれば、
燃料ガス供給系統及び酸化ガス供給系統における３体の
燃料電池スタック３１，３２，３３の接続状態を、切換
弁３６Ａ〜３６Ｄ，３７Ａ〜３７Ｄにより、高発電量運
転時には並列に、低発電量運転時には直列に切り換えて
運転するようにしたため、上記実施の形態１の場合と同
様に、次のような効果が得られる。

【００４６】即ち、低発電量運転時には、燃料ガス及び
酸化ガスが、直列に流れて燃料電池スタック３１，３
２，３３に順次供給されるため、並列に供給する場合に
比べて、全体のガス供給量は同じでも、各燃料電池スタ
ック３１，３２，３３へのガス供給量を多くすることが
できる。このため、従来のように燃料ガス及び酸化ガス
を過剰に流すことなく、燃料ガスや酸化ガスによる排水
能力の劣化や、燃料電池スタック３１，３２，３３内の
作動圧力の低下を防止することが可能となり、全ての発
電量運転状態においてほぼ一定の高いガス利用効率で発
電することができる。また、ガス利用効率の向上は消費
資源の無駄を無くすことにもなる。

【００４７】＜実施の形態３＞図４は本発明の実施の形
態３に係る燃料電池発電システムの構成図である。本実
施の形態３は４本の燃料電池スタックの接続状態を発電
量に応じて並列、並列と直列の組み合わせ、直列に順次
切り換える場合の例である。

【００４８】詳述すると、図１に示すように、本実施の
形態３の燃料電池発電システムでは４体の燃料電池スタ
ック（セルスタック）５１，５２，５３，５４を有して
おり、これらの燃料電池スタック５１〜５４が燃料ガス
配管５５及び酸化ガス配管５６によって接続されてい
る。燃料電池スタック５１〜５４としては、例えばイオ
ン交換樹脂膜を電解質膜として用い、この電解質膜を燃
料極と酸素極とで挟んだ構造の単セルを、多数積層して
なる固体高分子型のものを用いる。

【００４９】燃料ガス供給系統側において、燃料電池ス
タック５１〜５４の入口側（図中左側）では、１本の燃
料ガス配管５５が分岐部５５ａで４本の燃料ガス配管５
５に分岐して燃料電池スタック５１〜５４にそれぞれ接
続されており、燃料電池スタック５１〜５４の出口側
（図中右側）では、各々の燃料電池スタック５１〜５４
に接続された４本の燃料ガス配管５５が合流部５５ｂで
１本の燃料ガス配管５５に合流している。そして、燃料
電池スタック５１の出口と燃料ガス配管合流部５５ｂと
の間、燃料電池スタック５２の入口と燃料ガス配管分岐
部５５ａとの間、燃料電池スタック５２の出口と燃料ガ
ス配管合流部５５ｂとの間、燃料電池スタック５３の入
口と燃料ガス配管分岐部５５ａとの間、燃料電池スタッ
ク５３の出口と燃料ガス配管合流部５５ｂとの間、及
び、燃料電池スタック５４の入口と燃料ガス配管分岐部
５５ａとの間には、接続切換手段としての切換弁（三方
弁）５７Ａ，５７Ｂ，５７Ｃ，５７Ｄ，５７Ｅ，５７Ｆ
がそれぞれ設けられており、切換弁５７Ａ，５７Ｂは直
列接続用の燃料ガス配管５９によって接続され、切換弁
５７Ｃ，５７Ｄは直列接続用の燃料ガス配管６０によっ
て接続され、切換弁５７Ｅ，５７Ｆは直列接続用の燃料
ガス配管６１によって接続されている。

【００５０】酸化ガス供給系統側についても燃料ガス供
給系統側と同様であり、燃料電池スタック５１〜５４の
入口側では、１本の酸化ガス配管５６が分岐部５６ａで
４本の酸化ガス配管５６に分岐して燃料電池スタック５
１〜５４にそれぞれ接続されており、燃料電池スタック
５１〜５４の出口側（図中右側）では、各々の燃料電池
スタック５１〜５４に接続された４本の酸化ガス配管５
６が合流部５６ｂで１本の酸化ガス配管５６に合流して
いる。そして、燃料電池スタック５１の出口と酸化ガス
配管合流部５６ｂとの間、燃料電池スタック５２の入口
と酸化ガス配管分岐部５６ａとの間、燃料電池スタック
５２の出口と酸化ガス配管合流部５６ｂとの間、燃料電
池スタック５３の入口と酸化ガス配管分岐部５６ａとの
間、燃料電池スタック５３の出口と酸化ガス配管合流部
５６ｂとの間、及び、燃料電池スタック５４の入口と酸
化ガス配管分岐部５６ａとの間には、接続切換手段とし
ての切換弁（三方弁）５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃ，５８
Ｄ，５８Ｅ，５８Ｆがそれぞれ設けられており、切換弁
５８Ａ，５８Ｂは直列接続用の酸化ガス配管６２によっ
て接続され、切換弁５８Ｃ，５８Ｄは直列接続用の酸化
ガス配管６３によって接続され、切換弁５８Ｅ，５８Ｆ
は直列接続用の酸化ガス配管６４によって接続されてい
る。

【００５１】切換弁５７Ａ〜５７Ｆ，５８Ａ〜５８Ｆの
ＯＮ・ＯＦＦ制御、即ち、燃料電池スタック５１〜５４
の接続切換制御は、接続切換制御装置６５によって行
う。即ち、接続切換制御装置６５では、運転状態検出器
６６の検出信号に基づいて切換弁５７Ａ〜５７Ｆ，５８
Ａ〜５８ＦのＯＮ・ＯＦＦ制御を行うことにより、運転
状態が高発電量運転状態から低発電量運転状態へと移行
するにしたがって、燃料電池スタック５１〜５４の接続
状態を、並列、並列と直列の組み合わせ、直列に順次切
り換える（詳細後述）。

【００５２】運転状態検出器６６では燃料電池スタック
５１〜５４によって発電される発電量を検出し、この発
電量検出値が、第１の所定発電量よりも大きい場合には
高発電量運転状態であると判断し、第１の所定発電量よ
りも小さい場合には第１の低発電量運転状態（中発電量
運転状態）であると判断し、更に、第１の所定発電量よ
り小さい第２の所定発電量よりも小さい場合には第２の
低発電量運転状態であると判断する。なお、運転状態検
出器６６としては発電量を直接検出するものに限らず、
燃料電池スタック５１〜５４の運転状態を検出すること
ができるものであればよい。例えば、燃料ガス供給装置
６７から供給される燃料ガスの流量や酸化ガス供給装置
６８から供給される酸化ガスの流量を流量検出器によっ
て検出し、この流量検出値と、第１の所定流量及びこの
第１の所定流量よりも小さい第２の所定流量とを比較し
て、流量検出値が、第１の所定流量よりも大きい場合に
は高発電量運転状態、第１の所定流量よりも小さい場合
には第１の低発電量運転状態、第２の所定流量よりも小
さい場合には第２の低発電量運転状態であると判断する
ようにしてもよい。なお、接続切り換えの具体的な設定
値については、並列運転を継続した場合の過剰ガス量の
増加状況などから適宜設定すればよい。

【００５３】ここで、燃料電池スタック５１〜５４の運
転状態と、切換弁５７Ａ〜５７Ｆ，５８Ａ〜５８Ｆの作
動状態と、燃料電池スタック５１〜５４の接続状態（ス
タック間のガス流れ状態）との関係について、図４に示
した矢印に基づき具体的に説明する。図４には各切換弁
５７Ａ〜５７Ｆ，５８Ａ〜５８Ｆの動作がＯＮの場合と
ＯＦＦの場合の各切換弁５７Ａ〜５７Ｆ，５８Ａ〜５８
Ｆにおけるガス流れ方向を、それぞれ実線の矢印と点線
の矢印とで示している。なお、図４中に一点鎖線で示す
矢印はガス導入口及びガス排出口における全体のガス流
れ方向と各燃料電池スタックにおけるガス流れ方向であ
る。

【００５４】高発電量運転状態では、切換弁５７Ａ〜５
７ＦをＯＦＦにすることにより図４に点線の矢印で示す
方向に燃料ガスが流れるようにして、燃料電池スタック
５１〜５４を並列接続とする。その結果、燃料改質器な
どからなる燃料ガス供給装置６７から送給される燃料ガ
ス（水素、又は、メタノールなどの燃料を改質して得ら
れる水素リッチガス等）は、燃料ガス配管５５により分
岐されて燃料電池スタック５１〜５４にそれぞれ同量づ
つ並列に供給される。酸化ガス供給系統側についても燃
料ガス供給系統側と同様であり、高発電量運転状態で
は、切換弁５８Ａ〜５８ＦをＯＦＦにすることにより図
４に点線の矢印で示す方向に酸化ガスが流れるようにし
て、燃料電池スタック５１〜５４を並列接続とする。そ
の結果、コンプレッサなどからなる酸化ガス供給装置６
８から送給される酸化ガス（酸素又は空気等）は、酸化
ガス配管５６により分岐されて燃料電池スタック５１〜
５４にそれぞれ同量づつ並列に供給される。

【００５５】燃料電池スタック５１〜５４において発電
に利用されずに余った燃料ガス及び酸化ガスは、燃料電
池スタック５１〜５４の出口側から、燃料ガス配管５５
及び酸化ガス配管５６を介して排出される。

【００５６】一方、第１の低発電量運転状態では、切換
弁５７Ａ，５７Ｂと切換弁５７Ｅ，５７ＦはＯＮにして
図４に実線の矢印で示す方向に燃料ガスが流れるように
し、且つ、切換弁５７Ｃ，５７ＤはＯＦＦにして図４に
点線の矢印で示す方向に燃料ガスが流れるようにするこ
とにより、燃料電池スタック５１，５２は直列接続、燃
料電池スタック５３，５４も直列接続、燃料電池スタッ
ク５１，５２と燃料電池スタック５３，５４は並列接続
とする。即ち、並列と直列の組み合わせとする。

【００５７】その結果、燃料ガス供給装置６７から送給
される燃料ガスは、まず、燃料ガス配管５５により２分
されて燃料電池スタック５１と燃料電池スタック５３と
にそれぞれ同量づつ並列に供給され、ここでそれぞれ発
電に利用される。その後、燃料電池スタック５１で発電
に利用されずに残った燃料ガスは、燃料電池スタック５
１の出口側から出た後、切換弁５７Ａ、直列接続用の燃
料ガス配管５９、切換弁５７Ｂを流れて下流の燃料電池
スタック５２へ供給され、ここで発電に利用される。一
方、燃料電池スタック５３で発電に利用されずに残った
燃料ガスは、燃料電池スタック５３の出口側から出た
後、切換弁５７Ｅ、直列接続用の燃料ガス配管６１、切
換弁５７Ｆを流れて下流の燃料電池スタック５４へ供給
され、ここで発電に利用される。燃料電池スタック５
２，５４において発電に利用されずに余った燃料ガス
は、燃料電池スタック５２，５４の出口側から、燃料ガ
ス配管５５を介して（合流部５５ｂで合流して）排出さ
れる。

【００５８】酸化ガス供給系統側についても燃料ガス供
給系統側と同様であり、第１の低発電量運転状態では、
切換弁５８Ａ，５８Ｂと切換弁５８Ｅ，５８ＦはＯＮに
して図４に実線の矢印で示す方向に酸化ガスが流れるよ
うにし、且つ、切換弁５８Ｃ，５８ＤはＯＦＦにして図
４に点線の矢印で示す方向に酸化ガスが流れるようにす
ることにより、燃料電池スタック５１，５２は直列接
続、燃料電池スタック５３，５４も直列接続、燃料電池
スタック５１，５２と燃料電池スタック５３，５４は並
列接続とする。即ち、並列と直列の組み合わせとする。

【００５９】その結果、酸化ガス供給装置６８から送給
される燃料ガスは、まず、酸化ガス配管５６により２分
されて燃料電池スタック５１と燃料電池スタック５３と
にそれぞれ同量づつ並列に供給され、ここでそれぞれ発
電に利用される。その後、燃料電池スタック５１で発電
に利用されずに残った酸化ガスは、燃料電池スタック５
１の出口側から出た後、切換弁５８Ａ、直列接続用の酸
化ガス配管６２、切換弁５８Ｂを流れて下流の燃料電池
スタック５２へ供給され、ここで発電に利用される。一
方、燃料電池スタック５３で発電に利用されずに残った
酸化ガスは、燃料電池スタック５３の出口側から出た
後、切換弁５８Ｅ、直列接続用の酸化ガス配管６４、切
換弁５８Ｆを流れて下流の燃料電池スタック５４へ供給
され、ここで発電に利用される。燃料電池スタック５
２，５４において発電に利用されずに余った酸化ガス
は、燃料電池スタック５２，５４の出口側から、酸化ガ
ス配管５６を介して（合流部５６ｂで合流して）排出さ
れる。

【００６０】次に、第２の低発電量運転状態では、切換
弁５７Ａ〜５７ＦをＯＮにすることにより図４に実線の
矢印で示す方向に燃料ガスが流れるようにして、燃料電
池スタック５１〜５４を直列接続とする。その結果、燃
料ガス供給装置６７から送給される燃料ガスは、まず、
全量とも、燃料ガス配管５５により最上流の燃料電池ス
タック５１に供給され、ここで発電に利用される。その
後、燃料電池スタック５１で発電に利用されずに残った
燃料ガスは、燃料電池スタック５１の出口側から出た
後、切換弁５７Ａ、直列接続用の燃料ガス配管５９、切
換弁５７Ｂを流れて下流の燃料電池スタック５２へ供給
され、ここで発電に利用される。続いて、燃料電池スタ
ック５２で発電に利用されずに残った燃料ガスは、燃料
電池スタック５２の出口側から出た後、切換弁５７Ｃ、
直列接続用の燃料ガス配管６０、切換弁５７Ｄを流れて
更に下流の燃料電池スタック５３へ供給され、ここで発
電に利用される。次に、燃料電池スタック５３で発電に
利用されずに残った燃料ガスは、燃料電池スタック５３
の出口側から出た後、切換弁５７Ｅ、直列接続用の燃料
ガス配管６１、切換弁５７Ｆを流れて最下流の燃料電池
スタック５４へ供給され、ここで発電に利用される。最
後に、燃料電池スタック５４で発電に利用されずに余っ
た燃料ガスは、燃料電池スタック５４の出口側から燃料
ガス配管５５を介して排出される。

【００６１】酸化ガス供給系統側についても燃料ガス供
給系統側と同様であり、第２の低発電量運転状態では、
切換弁５８Ａ〜５８ＦをＯＮにすることにより図４に実
線の矢印で示す方向に酸化ガスが流れるようにして、燃
料電池スタック５１〜５４を直列接続とする。その結
果、酸化ガス供給装置６８から送給される燃料ガスは、
まず、全量とも、酸化ガス配管５６により最上流の燃料
電池スタック５１に供給され、ここで発電に利用され
る。その後、燃料電池スタック５１で発電に利用されず
に残った酸化ガスは、燃料電池スタック５１の出口側か
ら出た後、切換弁５８Ａ、直列接続用の酸化ガス配管６
２、切換弁５８Ｂを流れて下流の燃料電池スタック５２
へ供給され、ここで発電に利用される。続いて、燃料電
池スタック５２で発電に利用されずに残った酸化ガス
は、燃料電池スタック５２の出口側から出た後、切換弁
５８Ｃ、直列接続用の酸化ガス配管６３、切換弁５８Ｄ
を流れて更に下流の燃料電池スタック５３へ供給され、
ここで発電に利用される。次に、燃料電池スタック５３
で発電に利用されずに残った酸化ガスは、燃料電池スタ
ック５３の出口側から出た後、切換弁５８Ｅ、直列接続
用の酸化ガス配管６４、切換弁５８Ｆを流れて最下流の
燃料電池スタック５４へ供給され、ここで発電に利用さ
れる。最後に、燃料電池スタック５４で発電に利用され
ずに余った酸化ガスは、燃料電池スタック５４の出口側
から酸化ガス配管５６を介して排出される。

【００６２】以上のように、本実施の形態３によれば、
燃料ガス供給系統及び酸化ガス供給系統における４体の
燃料電池スタック５１〜５４の接続状態を、切換弁５７
Ａ〜５７Ｆ，５８Ａ〜５８Ｆにより、高発電量運転時に
は並列に、低発電量運転時（第１の低発電量運転時、第
２の低発電量運転時）には発電量の低下に応じて、並列
と直列の組み合わせ、直列に順次切り換えて運転するよ
うにしたため、次のような効果が得られる。

【００６３】即ち、第１の低発電量運転時には、燃料ガ
ス及び酸化ガスが、燃料電池スタック５１〜５４の全部
に並列に流れるのではなく、一部（燃料電池スタック５
１，５２の間と燃料電池スタック５３，５４の間）で直
列に流れるため、並列に流れる場合に比べて、全体のガ
ス供給量は同じでも、各燃料電池スタック５１〜５４へ
のガス供給量を多くすることができる。このため、従来
のように燃料ガス及び酸化ガスを過剰に流すことなく、
燃料ガスや酸化ガスによる排水能力の劣化や、燃料電池
スタック５１〜５４内の作動圧力の低下を防止すること
が可能となる。

【００６４】また、第２の低発電量運転時には、燃料ガ
ス及び酸化ガスが、直列に流れて燃料電池スタック５１
〜５４に順次供給されるため、並列に供給する場合や並
列と直列を組み合わせて供給する場合に比べて、全体の
ガス供給量は同じでも、各燃料電池スタック５１〜５４
へのガス供給量を多くすることができる。このため、燃
料ガス及び酸化ガスを過剰に流すことなく、燃料ガスや
酸化ガスによる排水能力の劣化や、燃料電池スタック５
１〜５４内の作動圧力の低下を防止することが可能とな
る。

【００６５】従って、全ての発電量運転状態においてほ
ぼ一定の高いガス利用効率で発電することができる。ま
た、ガス利用効率の向上は消費資源の無駄を無くすこと
にもなる。しかも、本実施の形態３では、燃料電池スタ
ック５１〜５４の接続状態を、並列から直ぐに直列に切
り換えるのではなく、並列、並列と直列の組み合わせ、
直列の順に段階的に切り換えていくため、ガス流量の低
下に応じて切り換わることになり、接続切り換え時の圧
力損失の変動（増加）を低減できてコンプレッサなどの
燃料ガス供給装置６７や酸化ガス供給装置６８における
各機器への負担を低減することができるなど、より円滑
で高性能な運転を行うことができる。

【００６６】なお、上記実施の形態１〜３では、２〜４
体の燃料電池スタックを有する燃料電池発電システムに
ついて説明したが、勿論、これに限定するものではな
く、本発明は５体以上の燃料電池スタックを有する燃料
電池発電システムにも適用することができる。特に、燃
料電池スタックの数が多い場合には、並列と直列の組み
合わせも、段階的に切り換えていくようにしてもよい。
例えば６体の燃料電池スタックを有する場合には、発電
量の低下に応じて、はじめは２体づつ直列にし、その
後、３体づつ直列にすることもできる。

【００６７】また、上記実施の形態１〜３では、燃料ガ
ス供給系統側と酸化ガス供給系統側の両方とも、運転状
態に応じて燃料電池スタックの接続を切り換えている
が、必ずしもこれに限定するものではなく、例えば燃料
ガス供給系統側のみ、運転状態に応じて燃料電池スタッ
クの接続を切り換えるようにしてもよい。

【００６８】＜実施の形態４＞図５は本発明の実施の形
態４に係る燃料電池発電システムの構成図である。本実
施の形態４は燃料電池スタックの運転本数を発電量の低
下（燃料ガス及び酸化ガスの供給流量の低下）に応じて
３本、２本、１本と順次低減する場合の例である。

【００６９】詳述すると、図５に示すように、本実施の
形態４の燃料電池発電システムでは３体の燃料電池スタ
ック（セルスタック）７１，７２，７３を有しており、
これらの燃料電池スタック７１，７２，７３が、燃料ガ
ス供給系統及び酸化ガス供給系統において燃料ガス配管
７４及び酸化ガス配管７５により並列に接続されてい
る。燃料電池スタック７１，７２，７３としては、例え
ばイオン交換樹脂膜を電解質膜として用い、この電解質
膜を燃料極と酸素極とで挟んだ構造の単セルを、多数積
層してなる固体高分子型のものを用いる。

【００７０】燃料ガス供給系統側において、燃料電池ス
タック７１，７２，７３の入口側（図中左側）では、１
本の燃料ガス配管７４が分岐部７４ａで３本の燃料ガス
配管７４に分岐して燃料電池スタック７１，７２，７３
にそれぞれ接続されており、燃料電池スタック７１，７
２，７３の出口側（図中右側）では、各々の燃料電池ス
タック７１，７２，７３に接続された３本の燃料ガス配
管７４が合流部７４ｂで１本の燃料ガス配管７４に合流
している。そして、燃料電池スタック７１，７２，７３
のそれぞれの入口と燃料ガス配管分岐部７４ａとの間、
及び、燃料電池スタック７１，７２，７３のそれぞれの
出口と燃料ガス配管合流部７４ｂとの間には、接続遮断
手段としての遮断弁７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃ，７６Ｄ，
７６Ｅ，７６Ｆがそれぞれ設けられている。

【００７１】酸化ガス供給系統側についても燃料ガス供
給系統側と同様であり、燃料電池スタック７１，７２，
７３の入口側では、１本の酸化ガス配管７５が分岐部７
５ａで３本の燃料ガス配管７５に分岐して燃料電池スタ
ック７１，７２，７３に接続されており、燃料電池スタ
ック７１，７２，７３の出口側では、各々の燃料電池ス
タック７１，７２，７３に接続された３本の酸化ガス配
管７５が合流部７５ｂで１本の酸化ガス配管７５に合流
している。そして、燃料電池スタック７１，７２，７３
のそれぞれの入口と燃料ガス配管分岐部７５ａとの間、
及び、燃料電池スタック７１，７２，７３のそれぞれの
出口と燃料ガス配管合流部７５ｂとの間には、接続遮断
手段としての遮断弁７７Ａ，７７Ｂ，７７Ｃ，７７Ｄ，
７７Ｅ，７７Ｆがそれぞれ設けられている。

【００７２】遮断弁７６Ａ〜７６Ｆ，７７Ａ〜７７Ｆの
開閉制御、即ち、燃料電池スタック７１，７２，７３の
接続遮断制御は、接続遮断制御装置８２によって行う。
接続遮断制御装置８２では、運転状態検出器８３の検出
信号に基づいて遮断弁７６Ａ〜７６Ｆ，７７Ａ〜７７Ｆ
の開閉制御を行うことにより、高発電量運転状態から低
発電量運転状態へと発電量が低下するのに応じて、即
ち、発電量の低下に応じた燃料ガスや酸化ガスの供給流
量の低下に応じて、燃料電池スタック７１，７２，７３
の運転本数を順次低減する（詳細後述）。

【００７３】運転状態検出器８３では燃料電池スタック
７１，７２，７３によって発電される発電量を検出し、
この発電量検出値が、第１の所定発電量よりも大きい場
合には高発電量運転状態であると判断し、第１の所定発
電量よりも小さい場合には第１の低発電量運転状態（中
発電量運転状態）であると判断し、更に、第１の所定発
電量より小さい第２の所定発電量よりも小さい場合には
第２の低発電量運転状態であると判断する。なお、運転
状態検出器８３としては発電量を直接検出するものに限
らず、燃料電池スタック７１，７２，７３の運転状態を
検出することができるものであればよい。例えば、燃料
ガス供給装置８４から供給される燃料ガスの流量や酸化
ガス供給装置８５から供給される酸化ガスの流量を流量
検出器によって検出し、この流量検出値と、第１の所定
流量及びこの第１の所定流量よりも小さい第２の所定流
量とを比較して、第１の所定流量よりも小さい場合には
第１の低発電量運転状態、第２の所定流量よりも小さい
場合には第２の低発電量運転状態であると判断するよう
にしてもよい。なお、接続遮断制御の具体的な設定値に
ついては、燃料電池スタック７１，７２，７３の並列運
転を継続した場合の過剰ガス量の増加状況などから適宜
設定すればよい。

【００７４】ここで、遮断弁７６Ａ〜７６Ｆ，７７Ａ〜
７７Ｆの開閉状態と、燃料電池スタック７１，７２，７
３の運転状態（接続遮断状態）との関係について、図５
に示した矢印に基づき具体的に説明する。図５には各運
転状態での燃料電池スタック７１，７２，７３に対する
ガスの流れを、それぞれ実線の矢印と点線の矢印と二点
鎖線の矢印とで示している。なお、図５中に一点鎖線で
示す矢印は入口側及び出口側の共通部における全体のガ
ス流れ方向を示している。

【００７５】高発電量運転状態では、３本の燃料電池ス
タック７１，７２，７３の出入口の遮断弁７６Ａ〜７６
Ｆ，７７Ａ〜７７Ｆを全て開けることにより、３本の燃
料電池スタック７１，７２，７３とも運転（発電）させ
る。この場合、燃料改質器などからなる燃料ガス供給装
置８４から供給される燃料ガス（水素、又は、メタノー
ルなどの燃料を改質して得られる水素リッチガス等）及
びコンプレッサなどからなる酸化ガス供給装置８５から
供給される酸化ガス（酸素又は空気等）は、図５に実線
の矢印で示すように燃料ガス配管７４及び酸化ガス配管
７５により分岐されて３本の燃料電池スタック７１，７
２，７３に同量づつ分配される。燃料電池スタック７
１，７２，７３において発電に利用されずに余った燃料
ガス及び酸化ガスは、燃料電池スタック７１，７２，７
３の出口側から、燃料ガス配管７４及び酸化ガス配管７
５を介して排出される。

【００７６】一方、第１の低発電量運転状態では、燃料
電池スタック７１の出入口の遮断弁７６Ａ，７６Ｂ，７
７Ａ，７７Ｂを閉めて燃料電池スタック７１への燃料ガ
ス及び酸化ガスの供給は遮断し、燃料電池スタック７
２，７３の出入口の遮断弁７６Ｃ〜７６Ｆ，７７Ｃ〜７
７Ｆは開けたままにして燃料電池スタック７２，７３へ
の燃料ガス及び酸化ガスの供給は継続する。即ち、燃料
電池スタック７１の運転（発電）を停止し、燃料電池ス
タック７２，７３だけを運転（発電）させて、燃料電池
スタックの運転本数を２本に低減する。この場合、燃料
ガス供給装置８４及び酸化ガス供給装置８５から供給さ
れる燃料ガス及び酸化ガスは、図５に点線の矢印で示す
ように燃料ガス配管７４及び酸化ガス配管７５により分
岐されて２本の燃料電池スタック７２，７３に同量づつ
分配される。燃料電池スタック７２，７３において発電
に利用されずに余った燃料ガス及び酸化ガスは、燃料電
池スタック７２，７３の出口側から、燃料ガス配管７４
及び酸化ガス配管７５を介して排出される。

【００７７】次に、第２の低発電量運転状態では、燃料
電池スタック７１，７２の出入口の遮断弁７６Ａ〜７６
Ｄ，７７Ａ〜７７Ｄを閉めて燃料電池スタック７１，７
２への燃料ガス及び酸化ガスの供給を遮断し、燃料電池
スタック７３の出入口の遮断弁７６Ｃ〜７６Ｆ，７７Ｃ
〜７７Ｆは開けたままにして燃料電池スタック７３への
燃料ガス及び酸化ガスの供給は継続する。即ち、燃料電
池スタック７１，７２の運転（発電）を停止し、燃料電
池スタック７３だけを運転（発電）させて、燃料電池ス
タックの運転本数を１本に低減する。この場合、燃料ガ
ス供給装置８４及び酸化ガス供給装置８５からの燃料ガ
ス及び酸化ガスは、図５に２点鎖線の矢印で示すように
燃料ガス配管７４及び酸化ガス配管７５を介して１本の
燃料電池スタック７３にのみ供給される。燃料電池スタ
ック７３において発電に利用されずに余った燃料ガス及
び酸化ガスは、燃料電池スタック７３の出口側から、燃
料ガス配管７４及び酸化ガス配管７５を介して排出され
る。

【００７８】つまり、例えば各燃料電池スタック７１，
７２，７３における燃料ガス及び酸化ガスの適正流量が
１とすると、発電量の低下（燃料ガス及び酸化ガスの全
体の供給流量の低下）に応じて次のように燃料電池スタ
ックの運転本数を順次低減する。

【００７９】（１）高発電量運転時（燃料ガス及び酸化
ガスの全体流量が２〜３の時）には、燃料電池スタック
７１，７２，７３の３本で運転（発電）する。 （２）第１の低発電量運転時（燃料ガス及び酸化ガスの
全体流量が１〜２の時）には、燃料電池スタック７１の
１本を遮断し、燃料電池スタック７２，７３の２本で運
転（発電）する。 （３）第２の低発電量運転時（燃料ガス及び酸化ガスの
全体流量が０〜１の時）には、燃料電池スタック７１，
７２の２本を遮断し、燃料電池スタック７３の１本で運
転（発電）する。

【００８０】また、接続遮断制御装置８２では、上記の
ような運転によって特定の燃料電池スタックに負担が集
中しないようにするため、第１の低発電量運転状態及び
第２の低発電量運転状態において遮断する燃料電池スタ
ックを所定の運転時間ごとに切り換えることにより、３
本の燃料電池スタック７１，７２，７３の運転時間を合
わせる。

【００８１】以上のように、本実施の形態４によれば、
燃料ガス供給系統及び酸化ガス供給系統において並列に
接続された３本の燃料電池スタック７１，７２，７３に
対し、高発電量運転状態から低発電量運転状態への発電
量の低下に応じて燃料ガス及び酸化ガスの供給流量が低
下するのに応じて、遮断弁７６Ａ〜７６Ｆ，７７Ａ〜７
７Ｆにより燃料ガス及び酸化ガスの供給を順次遮断する
ことによって、燃料電池スタック７１，７２，７３の運
転本数を順次低減するようにしたため、次のような効果
が得られる。

【００８２】即ち、第１及び第２の低発電量運転時にお
いて燃料電池スタックに供給される燃料ガス及び酸化ガ
スの流量低下を抑えることができるため、従来のような
燃料ガスや酸化ガスの供給流量低下に起因する排水能力
の低下や、燃料電池スタック内の作動圧力の低下を防止
することが可能となり、全ての発電量運転状態において
高いガス利用効率で発電することができる。また、ガス
利用効率の向上は消費資源の無駄を無くすことにもな
る。

【００８３】また、第１及び第２の低発電量運転時に遮
断する燃料電池スタックを所定の運転時間ごとに切り換
えることにより、３本の燃料電池スタック７１，７２，
７３の運転時間を合わせるようにしたことによって、特
定の燃料電池スタックに負担が集中しないようにするこ
とができるため、特定の燃料電池スタックだけが先に劣
化してしまうことなどを防止することができる。

【００８４】なお、上記実施の形態４では、３本の燃料
電池スタック７１，７２，７３を並列接続した燃料電池
発電システムについて説明したが、勿論、これに限定す
るものではなく、本発明は２本又は４本以上の燃料電池
スタックを並列接続した燃料電池発電システムにも適用
することができる。

【００８５】また、上記実施の形態４では、発電量の低
下に応じて燃料ガス及び酸化ガスの両方の供給を順次遮
断しているが、必ずしもこれに限定するものではなく、
燃料ガス及び酸化ガスの何れか一方の供給だけを、発電
量の低下（ガス供給流量の低下）に応じて順次遮断する
ようにしてもよい。例えば、燃料ガス供給装置８４では
発電量の低下に応じて全体の燃料ガス供給量を低下させ
る一方、酸化ガス供給装置８５では発電量の増減にかか
わらず全体の酸化ガス供給流量を一定にするようにした
場合には、燃料電池スタック７１，７２，７３に対し、
発電量の低下（燃料ガスの全体の供給流量の低下）に応
じて、燃料ガスだけを順次遮断し、酸化ガスについては
運転を停止した燃料電池スタックにも流すようにしても
よい。

【００８６】また、上記実施の形態１〜４では燃料電池
本体として固体高分子型のセルスタックを備えた場合に
ついて説明したが、必ずしもこれに限定するものではな
く、本発明は他の形式の燃料電池本体を備えた燃料電池
発電システムにも広く適用することができる。

【００８７】

【発明の効果】以上、発明の実施の形態とともに具体的
に説明したように、第１発明の燃料電池発電システムの
運転方法又は第５発明の燃料電池発電システムによれ
ば、燃料ガス供給系統及び酸化ガス供給系統の何れか一
方又は両方における前記複数の燃料電池本体の接続状態
を、接続切換手段により、高発電量運転時には並列に、
低発電量運転時には直列に切り換えて運転するため、低
発電量運転時には、燃料ガス又は酸化ガスが、直列に流
れて燃料電池本体に順次供給されるため、並列に供給す
る場合に比べて、全体のガス供給量は同じでも、各燃料
電池本体へのガス供給量を多くすることができる。この
ため、従来のように燃料ガス又は酸化ガスを過剰に流す
ことなく、燃料ガス又は酸化ガスによる排水能力の劣化
や、燃料電池本体内の作動圧力の低下を防止することが
可能となり、全ての発電量運転状態においてほぼ一定の
高いガス利用効率で発電することができる。また、ガス
利用効率の向上は消費資源の無駄を無くすことにもな
る。

【００８８】また、第２発明の燃料電池発電システムの
運転方法又は第６発明の燃料電池発電システムによれ
ば、燃料ガス供給系統及び酸化ガス供給系統の何れか一
方又は両方における前記複数の燃料電池本体の接続状態
を、接続切換手段により、高発電量運転時には並列に、
低発電量運転時には発電量の低下に応じて、並列と直列
の組み合わせ、直列に順次切り換えて運転するため、低
発電量運転時において次のような効果が得られる。

【００８９】並列と直列の組み合わせにしたときには、
燃料電池本体の全部に並列に流れるのではなく、一部の
燃料電池本体で直列に流れるため、並列に流れる場合に
比べて、全体のガス供給量は同じでも、各燃料電池本体
へのガス供給量を多くすることができる。このため、従
来のように燃料ガス又は酸化ガスを過剰に流すことな
く、燃料ガス又は酸化ガスによる排水能力の劣化や、燃
料電池本体内の作動圧力の低下を防止することが可能と
なる。直列にしたときには、燃料ガス又は酸化ガスが、
直列に流れて複数の燃料電池本体に順次供給されるた
め、並列に供給する場合や並列と直列を組み合わせて供
給する場合に比べて、全体のガス供給量は同じでも、各
燃料電池本体へのガス供給量を多くすることができる。
このため、燃料ガス又は酸化ガスを過剰に流すことな
く、燃料ガス又は酸化ガスによる排水能力の劣化や、燃
料電池本体内の作動圧力の低下を防止することが可能と
なる。

【００９０】従って、全ての発電量運転状態においてほ
ぼ一定の高いガス利用効率で発電することができる。ま
た、ガス利用効率の向上は消費資源の無駄を無くすこと
にもなる。しかも、燃料電池本体の接続状態を、並列か
ら直ぐに直列に切り換えるのではなく、並列、並列と直
列の組み合わせ、直列の順に段階的に切り換えていくた
め、ガス流量の低下に応じて切り換わることになり、接
続切り換え時の圧力損失の変動（増加）を低減できてコ
ンプレッサなどの燃料ガス供給装置や酸化ガス供給装置
における各機器への負担を低減することができるなど、
より円滑で高性能な運転を行うことができる。

【００９１】また、第３発明の燃料電池発電システムの
運転方法又は第７発明の燃料電池発電システムによれ
ば、燃料ガス供給系統及び酸化ガス供給系統において並
列に接続された前記複数の燃料電池本体に対し、高発電
量運転状態から低発電量運転状態への発電量の低下に応
じて燃料ガス及び酸化ガスの何れか一方又は両方の供給
流量が低下するのに応じて、接続遮断手段により燃料ガ
ス及び酸化ガスの何れか一方又は両方の供給を順次遮断
することによって、前記燃料電池本体の運転本数を順次
低減するようにしたため、低発電量運転時において燃料
電池本体に供給される燃料ガス及び酸化ガスの何れか一
方又は両方の流量低下を抑えることができるため、従来
のような燃料ガスや酸化ガスの供給流量低下に起因する
排水能力の低下や、燃料電池スタック内の作動圧力の低
下を防止することが可能となり、全ての発電量運転状態
において高いガス利用効率で発電することができる。ま
た、ガス利用効率の向上は消費資源の無駄を無くすこと
にもなる。

【００９２】また、第４発明の燃料電池発電システムの
運転方法又は第８発明の燃料電池発電システムによれ
ば、低発電量運転時に遮断する燃料電池スタックを所定
の運転時間ごとに切り換えることにより、前記複数の燃
料電池スタックの運転時間を合わせるようにしたことに
より、特定の燃料電池スタックに負担が集中しないよう
にすることができるため、特定の燃料電池スタックだけ
が先に劣化してしまうことなどを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る燃料電池発電シス
テムの構成図である。

【図２】低発電量運転時に並列運転から直列運転に切り
換えた場合と切り換えない場合の燃料ガス供給量の比較
を示すグラフである。

【図３】本発明の実施の形態２に係る燃料電池発電シス
テムの構成図である。

【図４】本発明の実施の形態３に係る燃料電池発電シス
テムの構成図である。

【図５】本発明の実施の形態４に係る燃料電池発電シス
テムの構成図である。

【図６】複数の燃料電池スタックを有する従来の燃料電
池発電システムの構成図である。

【図７】燃料電池発電システムにおける発電量（発電の
電流密度）と燃料ガスの供給量との関係を示すである。

【符号の説明】

１１，１２ 燃料電池スタック １３ 燃料ガス配管 １３ａ 分岐部 １３ｂ 合流部 １４ 酸化ガス配管 １４ａ 分岐部 １４ｂ 合流部 １５ 燃料ガス供給装置 １６ 酸化ガス供給装置 １７ 直列接続用の燃料ガス配管 １８ 直列接続用の酸化ガス配管 １９Ａ，１９Ｂ，２０Ａ，２０Ｂ 切換弁 ２１ 接続切換制御装置 ２２ 運転状態検出器 ３１，３２，３３ 燃料電池スタック ３４ 燃料ガス配管 ３４ａ 分岐部 ３４ｂ 合流部 ３５ 酸化ガス配管 ３５ａ 分岐部 ３５ｂ 合流部 ３６Ａ〜３６Ｄ，３７Ａ〜３７Ｄ 切換弁 ３８，３９ 直列接続用の燃料ガス配管 ４０，４１ 直列接続用の酸化ガス配管 ４２ 接続切換制御装置 ４３ 運転状態検出器 ４４ 燃料ガス供給装置 ４５ 酸化ガス供給装置 ５１〜５４ 燃料電池スタック ５５ 燃料ガス配管 ５５ａ 分岐部 ５５ｂ 合流部 ５６ 酸化ガス配管 ５６ａ 分岐部 ５６ｂ 合流部 ５７Ａ〜５７Ｆ，５８Ａ〜５８Ｆ 切換弁 ５９，６０，６１ 直列接続用の燃料ガス配管 ６２，６３，６４ 直列接続用の酸化ガス配管 ６５ 接続切換制御装置 ６６ 運転状態検出器 ６７ 燃料ガス供給装置 ６８ 酸化ガス供給装置 ７１，７２，７３ 燃料電池スタック ７４ 燃料ガス配管 ７４ａ 分岐部 ７４ｂ 合流部 ７５ 酸化ガス配管 ７５ａ 分岐部 ７５ｂ 合流部 ７６Ａ〜７６Ｆ，７７Ａ〜７７Ｆ 遮断弁 ８２ 接続遮断制御装置 ８３ 運転状態検出器 ８４ 燃料ガス供給装置 ８５ 酸化ガス供給装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸田 正樹 神奈川県相模原市田名3000番地 三菱重工 業株式会社汎用機・特車事業本部内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CX05 5H027 AA00 KK52 MM01 MM26

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ガス及び酸化ガスの供給によって発
   電する燃料電池本体を複数有する燃料電池発電システム
   の運転方法であって、 燃料ガス供給系統及び酸化ガス供給系統の何れか一方又
   は両方における前記複数の燃料電池本体の接続状態を、
   接続切換手段により、高発電量運転時には並列に、低発
   電量運転時には直列に切り換えて運転することを特徴と
   する燃料電池発電システムの運転方法。
2. 【請求項２】 燃料ガス及び酸化ガスの供給によって発
   電する燃料電池本体を複数有する燃料電池発電システム
   の運転方法であって、 燃料ガス供給系統及び酸化ガス供給系統の何れか一方又
   は両方における前記複数の燃料電池本体の接続状態を、
   接続切換手段により、高発電量運転時には並列に、低発
   電量運転時には発電量の低下に応じて、並列と直列の組
   み合わせ、直列に順次切り換えて運転することを特徴と
   する燃料電池発電システムの運転方法。
3. 【請求項３】 燃料ガス及び酸化ガスの供給によって発
   電する燃料電池本体を複数有する燃料電池発電システム
   の運転方法であって、 燃料ガス供給系統及び酸化ガス供給系統において並列に
   接続された前記複数の燃料電池本体に対し、高発電量運
   転状態から低発電量運転状態への発電量の低下に応じて
   燃料ガス及び酸化ガスの何れか一方又は両方の供給流量
   が低下するのに応じて、接続遮断手段により燃料ガス及
   び酸化ガスの何れか一方又は両方の供給を順次遮断する
   ことによって、前記燃料電池本体の運転本数を順次低減
   することを特徴とする燃料電池発電システムの運転方
   法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載する燃料電池発電システ
   ムの運転方法において、 低発電量運転時に遮断する燃料電池スタックを所定の運
   転時間ごとに切り換えることにより、前記複数の燃料電
   池スタックの運転時間を合わせるようにすることを特徴
   とする燃料電池発電システムの運転方法。
5. 【請求項５】 燃料ガス及び酸化ガスの供給によって発
   電する燃料電池本体を複数有する燃料電池発電システム
   であって、 燃料ガス供給系統及び酸化ガス供給系統の何れか一方又
   は両方における前記複数の燃料電池本体の接続状態を、
   接続切換手段により、高発電量運転時には並列に、低発
   電量運転時には直列に切り換えて運転するように構成し
   たことを特徴とする燃料電池発電システム。
6. 【請求項６】 燃料ガス及び酸化ガスの供給によって発
   電する燃料電池本体を複数有する燃料電池発電システム
   であって、 燃料ガス供給系統及び酸化ガス供給系統の何れか一方又
   は両方における前記複数の燃料電池本体の接続状態を、
   接続切換手段により、高発電量運転時には並列に、低発
   電量運転時には発電量の低下に応じて、並列と直列の組
   み合わせ、直列に順次切り換えて運転するように構成し
   たことを特徴とする燃料電池発電システム。
7. 【請求項７】 燃料ガス及び酸化ガスの供給によって発
   電する燃料電池本体を複数有する燃料電池発電システム
   であって、 燃料ガス供給系統及び酸化ガス供給系統において並列に
   接続された前記複数の燃料電池本体に対し、高発電量運
   転状態から低発電量運転状態への発電量の低下に応じて
   燃料ガス及び酸化ガスの何れか一方又は両方の供給流量
   が低下するのに応じて、接続遮断手段により燃料ガス及
   び酸化ガスの何れか一方又は両方の供給を順次遮断する
   ことによって、前記燃料電池本体の運転本数を順次低減
   するように構成したことを特徴とする燃料電池発電シス
   テム。
8. 【請求項８】 請求項７に記載する燃料電池発電システ
   ムにおいて、 低発電量運転時に遮断する燃料電池スタックを所定の運
   転時間ごとに切り換えることにより、前記複数の燃料電
   池スタックの運転時間を合わせるように構成したことを
   特徴とする燃料電池発電システム。