JP2008166042A - 燃料電池コジェネレーションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池コジェネレーションシステム内で使用するプロセス制御補機給電時の電力損失の低減を図る。
【解決手段】燃料電池コジェネレーションシステム１における給電切換手段３２は、燃料電池２３の直流出力電圧Ｖｆｃが第１の所定電圧を超えたときに、該燃料電池２３の直流出力電力を前記プロセス制御補機群２７へ直接給電し、燃料電池２３の直流出力電圧Ｖｆｃが第２の所定電圧以下のときに、前記燃料電池２３の直流出力電力を前記第１のＤＣ−ＤＣコンバータ２４及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２６を介して前記プロセス制御補機群２７に給電する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロセス制御補機に対する給電構造を改良した燃料電池コジェネレーションシステムに関する。

従来の燃料電池コジェネレーションシステムの一例について図６を参照して説明する。この燃料電池コジェネレーションシステム１は、次のように構成されている。改質器２は、ＬＰＧ（液化石油ガス）、ブタン、バイオガス、メタノールや灯油などの原燃料から水素リッチな改質ガスを生成するものであり、この改質ガスは、燃料電池３に供給される。この燃料電池３は、この水素リッチな改質ガスと空気中の酸素を化学反応させて直流電力（直流電圧２０〜２８Ｖ）を発電する。この燃料電池３で発電された直流電力は、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ４で例えば３００Ｖの直流電圧に変換される。この第１のＤＣ−ＤＣコンバータ４の直流出力電力は、インバータ５に入力されるとともに、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ６に入力される。

前記インバータ５は、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ４の直流出力電力を交流電力（２００Ｖ）に変換することができると共に、逆に交流電力を直流電力に変換することもでき、商用電力系統７と連系運転を行うためのものである。前記第２のＤＣ−ＤＣコンバータ６はプロセス制御補機群８の駆動電源（プロセス制御補機電源）を生成するためのものであり、入力電圧を例えば２４Ｖの直流電圧に変換する。

この第２のＤＣ−ＤＣコンバータ６の直流出力電圧は、ブロア８Ａや、ポンプ８Ｂなどのプロセス制御補機群８に与えられると共に、第３のＤＣ−ＤＣコンバータ９に与えられる。ブロア８Ａは、原燃料の送気のためのものである。この場合空気送気のためのブロアでも良い。また、ポンプ８Ｂは、後述の冷水供給用である。

前記第３のＤＣ−ＤＣコンバータ９は入力電圧（２４Ｖ）を、制御回路１０の電源（制御電源）として直流５Ｖに変換する。
この制御回路１０は、マイクロコンピュータなどを含んで構成されていて、運転指令Ｓが与えられることに基づいて、ブロア８Ａに対して駆動信号Ｓｉａを出力し、またポンプ８Ｂに対して駆動信号Ｓｉｂを出力してこれらブロア８Ａ、ポンプ８Ｂなどを制御するものである。

前記燃料電池３には、発電プロセスで発生する熱を利用するために熱交換器１１が付設されており、この熱交換器１１は一般の水道水（冷水）を燃料電池３の発生熱と熱交換させて温水を生成する。この温水は貯水槽などに蓄えられ、給湯などに利用される。

上記燃料電池コジェネレーションシステム１は、まず、商用電力系統７から交流電力がインバータ５に与えられ、このインバータ５によりほぼ３００Ｖの直流電力に変換される。この直流出力電力は、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ６によりプロセス制御補機電源（２４Ｖ）に変換され、さらに第３のＤＣ−ＤＣコンバータ９により制御用電源（５Ｖ）に変換される。これにより、プロセス制御補機群８にプロセス制御補機電源が与えられると共に、制御回路１０に制御電源が与えられる。この制御回路１０に発電開始指令が与えられると、プロセス制御補機群８を駆動する。これにより、改質器２により水素リッチなガスを生成し、燃料電池３により発電し、この発電電圧を第１のＤＣ−ＤＣコンバータ４により、所定電圧である３００Ｖの直流電圧に変換する。この直流出力電圧を、インバータ５が所定電圧（２００Ｖ）で所定周波数の交流電力に変換し、商用電源系統７に送電を行う。また、この第１のＤＣ−ＤＣコンバータ４の直流出力電力は、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ６に与えられ、ここでプロセス制御補機電源に変換され、そしてさらに第３のＤＣ−ＤＣコンバータ９に与えられ、ここで制御電源に変換される。

また、熱交換器１１が、発電プロセスにより発生する熱と冷水とを熱交換し、廃熱が回収されて廃熱利用が図られる。
このような構成においては、燃料電池３が発電する状況では、プロセス制御補機群８や制御回路１０に対して電源を供給する場合、少なくとも、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ４及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータ６により電圧変換を行う必要があり、電力損失が無視できないという問題があった。

すなわち、ブロア８Ａやポンプ８Ｂなどのプロセス制御補機群８の消費電力の合計をＷ１［Ｗ］とし、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ４の変換効率をη１［％］、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ６の変換効率をη２［％］とすると、プロセス制御補機群８に電力Ｗ１を供給するには、燃料電池３が、これら変換効率η１、η２を考慮した電力Ｗ０［Ｗ］を出力する必要がある。この電力Ｗ０は、
Ｗ０＝Ｗ１／η２／η３となり、
電力損失ΔＷは、ΔＷ＝Ｗ０−Ｗ１
となる。

ここで、例えば、Ｗ１を７０Ｗとし、η１を９６％とし、η２を７５％とすると、Ｗ０は、ほぼ９７Ｗとなり、電力損失ΔＷは、２７Ｗとなり、一般的な家庭用の燃料電池コジェネレーションシステム容量が５００Ｗ〜１０００Ｗであることを考慮すると、無視できない電力損失量であり、システム効率低下、ひいては省エネ性低下につながる。

なお、類似する構成の燃料電池コジェネレーションシステムとして特許文献１がある。これは、燃料電池の出力電力をＤＣ−ＤＣコンバータを一段介してプロセス制御補機に供給するものであるが、この場合も、同様の電力損失がある。
特開２００１−３５７８６７号公報

このように、従来の燃料電池コジェネレーションシステムにおいては、プロセス制御補機への給電時に無視できない量の電力損失が発生することがあった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、システム内で使用するプロセス制御補機給電時の電力損失の低減を図ることができる燃料電池コジェネレーションシステムを提供することにある。

請求項１の発明は、原燃料から水素を含む改質ガスを生成する改質器と、前記改質ガスを燃料として直流電力を発電する燃料電池と、この燃料電池で発生する熱を回収して利用するための熱交換器と、前記燃料電池にて発電された直流電力を所定電圧に変換する第１のＤＣ−ＤＣコンバータと、この第１のＤＣ−ＤＣコンバータの直流出力電力を交流電力に変換して商用電力系統と連系運転を行うインバータと、前記第１のＤＣ−ＤＣコンバータの直流出力電力を所定電圧のプロセス制御補機電源に変換する第２のＤＣ−ＤＣコンバータと、この第２のＤＣ−ＤＣコンバータの直流出力電力が与えられるプロセス制御補機と、前記プロセス制御補機を駆動制御する制御手段とを備えたものにおいて、前記燃料電池の直流出力電圧が所定電圧を超えたときに、該燃料電池の直流出力電力を前記プロセス制御補機へ直接給電し、所定電圧以下のときに、該燃料電池の直流出力電力を前記第１のＤＣ−ＤＣコンバータ及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータを介して前記プロセス制御補機に給電する給電切換手段を設けたところに特徴を有する。

この請求項１の発明によれば、燃料電池の直流出力電圧が所定電圧を超えたときには、燃料電池の直流出力電力を、直接プロセス制御補機へ給電することができ、この結果、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータによる電力損失を低減できる。燃料電池の直流出力電圧が所定電圧以下のときには、燃料電池の直流出力電力を、前記第１のＤＣ−ＤＣコンバータ及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータを介して前記プロセス制御補機に給電することができる。従って、燃料電池の出力電力が低下したときにおいては所要の電力を支障なく供給できる。

本発明は、システム内で使用するプロセス制御補機給電時の電力損失の低減を図ることができる。

以下、本発明の第１の実施例につき図１を参照して説明する。燃料電池コジェネレーションシステム２１は、改質器２２と、燃料電池２３と、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ２４と、インバータ２５と、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２６と、プロセス制御補機群２７と、第３のＤＣ−ＤＣコンバータ２８と、制御回路２９と、熱交換器３０と、リレースイッチ３１と、給電切換手段３２とを備えて構成されている。

改質器２２は、ＬＰＧ（液化石油ガス）、ブタン、バイオガス、メタノールや灯油などの原燃料から水素リッチな改質ガスを生成するものであり、この改質ガスは、前記燃料電池２３に供給される。この燃料電池２３は、この水素リッチな改質ガスと空気中の酸素を化学反応させて直流電力（直流電圧２０〜２８Ｖ）を発電する。この燃料電池２３で発電された直流電力は、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ２４で例えば３００Ｖの直流電圧に変換される。この第１のＤＣ−ＤＣコンバータ２４の直流出力電力は、インバータ２５に入力されるとともに、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２６に入力される。

前記インバータ２５は、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ２４の直流出力電力を交流電力（２００Ｖ）に変換することができると共に、逆に交流電力を直流電力に変換することもでき、商用電力系統７と連系運転を行うためのものである。前記第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２６はプロセス制御補機群２７の駆動電源（プロセス制御補機電源）を生成するためのものであり、入力電圧を例えば２４Ｖの直流電圧に変換する。

この第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２６の直流出力電圧は、リレースイッチ３１の接点（ａ−ｃ）間を介してプロセス制御補機群２７、第３のＤＣ−ＤＣコンバータ２８に与えられる。前記プロセス制御補機群２７は、ブロア２７Ａや、ポンプ２７Ｂなどを含むものである。ブロア２７Ａは、原燃料の送気のためのものである。この場合空気送気のためのブロアでも良い。また、ポンプ２７Ｂは、後述の冷水供給用である。

前記第３のＤＣ−ＤＣコンバータ２８は入力電圧を、制御回路２９の電源（制御電源）として直流５Ｖに変換する。
また、前記燃料電池２３で発電された直流電力は、前記リレースイッチ３１の接点（ｂ−ｃ）間を介して前記プロセス制御補機群２７、第３のＤＣ−ＤＣコンバータ２８に与えられるようになっている。

前記燃料電池２３で発電された直流電力の電圧Ｖｆｃは、制御回路２９により検出されるようになっている。
この制御回路２９はマイクロコンピュータやＡ／Ｄ変換器を備えて構成されており、マイクロコンピュータが予め保有した制御プログラムを実行することによる判定機能（判定手段）と、スイッチ切換機能を備えている。この判定機能は、前記燃料電池２３の直流出力電圧Ｖｆｃが所定電圧である第１の所定電圧（例えば２４Ｖ）を超えたか否か、または所定電圧である第２の所定電圧（例えば２０Ｖ）以下となったか否かを判定する。つまり、燃料電池２３の直流出力電圧Ｖｆｃが第１の所定電圧２４Ｖを超えたか否か、及び第２の所定電圧２０Ｖ以下であるか否かを判定する。そして第１の所定電圧２４Ｖを超えているときには、前記リレースイッチ３１を接点（ｂ−ｃ）間閉成へと切換え（スイッチ切換機能）、所定電圧２０Ｖ以下になったときには、前記リレースイッチ３１を接点（ａ−ｃ）間閉成へと切換える（スイッチ切換機能）。なお、前記リレースイッチ３１は接点（ａ−ｃ）間常閉型のスイッチである。

また制御回路２９は、リレースイッチ３１が接点（ｂ−ｃ）間閉成状態（後述するが燃料電池２３の直接給電状態）では、燃料電池２３の出力電圧が低くなるにつれてプロセス制御補機群２７の駆動率ｓｉｇ（ｘ）を上げるように補正する駆動率補正機能を備えている。すなわち、図２に示すように、制御回路２９は、電圧により駆動率を補正する補正関数ｆ（Ｖｆｃ）を備えている。この補正関数ｆ（Ｖｆｃ）は、
ｆ（Ｖｆｃ）＝２４／Ｖｆｃ
に定められている。この場合、制御回路２９は、プロセス制御補機群２７に対する駆動率（２４Ｖ対応での駆動率）を、ｓｉｇとすると、補正駆動率ｓｉｇ（ｘ）を
ｓｉｇ（ｘ）＝ｆ（Ｖｆｃ）＊ｓｉｇ
により求める。これをモデル化したのが図２である。

前記給電切換手段３２は、リレースイッチ３１と、制御回路２９の前記判定機能及びスイッチ切換機能とにより構成されている。
さらに、この制御回路２９は、運転指令Ｓが与えられることに基づいて、ブロア２７Ａに対して駆動率ｓｉｇ（ｘ）の駆動信号Ｓｉａを出力し、またポンプ２７Ｂに対して駆動率ｓｉｇ（ｘ）の駆動信号Ｓｉｂを出力してこれらブロア２７Ａ、ポンプ２７Ｂなどを制御するものである。

前記燃料電池２３には、発電プロセスで発生する熱を利用するために熱交換器３０が付設されており、この熱交換器３０は一般の水道水（冷水）を燃料電池２３の発生熱と熱交換させて温水を生成する。この温水は貯水槽などに蓄えられ、給湯などに利用される。

上記燃料電池コジェネレーションシステム２１は、まず、商用電力系統３３から交流電力がインバータ２５に与えられ、このインバータ２５によりほぼ３００Ｖの直流電力に変換される。この直流出力電力は、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２６によりプロセス制御補機電源（２４Ｖ）に変換される。この場合、リレースイッチ３１、はその接点（ａ−ｃ）が閉成されているから、第３のＤＣ−ＤＣコンバータ２８により制御用電源（５Ｖ）に変換される。これにより、プロセス制御補機群２７にプロセス制御補機電源が与えられると共に、制御回路２９に制御電源が与えられる。

この制御回路２９に発電開始指令が与えられると、プロセス制御補機群２７を駆動する。これにより、改質器２２により水素リッチなガスを生成し、燃料電池２３により発電し、この発電電圧を第１のＤＣ−ＤＣコンバータ２４により、所定電圧である３００Ｖの直流電圧に変換する。この直流出力電圧を、インバータ５が所定電圧（２００Ｖ）で所定周波数の交流電力に変換し、商用電力系統３３に送電を行うようになる。

また、燃料電池２３の直流電力は、この第１のＤＣ−ＤＣコンバータ２４を介して第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２６に与えられ、ここでプロセス制御補機電源に変換され、そしてさらにリレースイッチ３１の常閉接点（ａ−ｃ）間を介してプロセス制御補機群２７及び第３のＤＣ−ＤＣコンバータ２８に与えられる。

また、熱交換器３０が、発電プロセスにより発生する熱と冷水とを熱交換し、廃熱を回収して再利用が図られる。
このように燃料電池２３が発電状態となると、この燃料電池２３から第１のＤＣ−ＤＣコンバータ２４及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２６、さらにリレースイッチ３１の接点（ａ−ｃ）間を介してプロセス制御補機群２７及び第３のＤＣ−ＤＣコンバータ２８に直接給電される。

ここで、前記燃料電池２３は、発電過渡期や、この燃料電池コジェネレーションシステム１の負荷変化や、原燃料の供給量変化（低下）などによって、直流出力電圧Ｖｆｃがほぼ２０Ｖから２８Ｖの間で変化することが考えられる。

燃料電池２３が第１の所定電圧である２４Ｖを超える直流電圧Ｖｆｃを出力するようになると、制御回路２９の判定機能及びスイッチ切換機能によりリレースイッチ３１が接点（ｂ−ｃ）間閉成へと切換えられる。この結果、この燃料電池２３の出力電力が、プロセス制御補機群２７及び第３のＤＣ−ＤＣコンバータ２８（ひいては制御回路２９）に対して、直接給電される。

そして、燃料電池２３の直流出力電圧Ｖｆｃが第２の所定電圧２０Ｖ以下になると、制御回路２９の判定機能及びスイッチ切換機能によりリレースイッチ３１が接点（ａ−ｃ）間閉成へと切換えられる（戻される）。この結果、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ２４及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２６によりプロセス制御補機群２７に給電でき、プロセス制御補機群２７の駆動に必要な電圧を補償できる。

また、リレースイッチ３１が接点（ｂ−ｃ）間閉成切換としている状態、つまり、給電切換手段３２が、燃料電池２３の直流出力電圧Ｖｆｃをプロセス制御補機への直接給電している切換状態では、該燃料電池２３の出力電圧Ｖｆｃに応じて駆動率ｓｉｇを補正し、補正駆動率ｓｉｇ（ｘ）に基づいた駆動信号Ｓｉａ、Ｓｉｂを出力しており、燃料電池２３の出力電圧が変化してもブロア２７Ａ、ポンプ２７Ｂは、一定駆動状態とされている。

このような本実施例によれば、燃料電池２３の直流出力電圧Ｖｆｃが第１の所定電圧を超えたときに、該燃料電池２３の直流出力電力を前記プロセス制御補機群２７へ直接給電し、燃料電池２３の直流出力電圧Ｖｆｃが第２の所定電圧以下のときに、前記燃料電池２３の直流出力電力を前記第１のＤＣ−ＤＣコンバータ２４及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２６を介して前記プロセス制御補機群２７に給電する給電切換手段３２を設けたから、燃料電池２３の直流出力電圧Ｖｆｃが第１の所定電圧を超えたときには、燃料電池２３の直流出力電力を、直接プロセス制御補機群２７へ給電することができ、この結果、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ２４及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２６による電力損失をなくすことができる。また、第２の所定電圧以下のときには、前記燃料電池２３の直流出力電力を前記第１のＤＣ−ＤＣコンバータ２４及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２６を介して前記プロセス制御補機群２７に給電することができるから、燃料電池２３の直流出力電圧Ｖｆｃが低下したときにおいてもプロセス制御補機群２７に所要の電力を支障なく供給でき、プロセス制御補機群２７の動作を補償できる。

特に、この実施例によれば、給電切換手段３２を、リレースイッチ３１と、制御回路２９の前記判定機能及びスイッチ切換機能とにより構成したから、リレースイッチ３１の切換え電圧（第１の所定電圧、第２の電圧）を容易に変更することができ、当該システム２１の実運転に合わせた給電切換えを図ることが可能となる。

また、本実施例によれば、給電切換手段３２が燃料電池２３をプロセス制御補機群２７へ直接給電している状態では、該燃料電池２３の直流出力電圧Ｖｆｃが低くなるにつれてプロセス制御補機群２７の駆動率を上げるように制御するから、燃料電池２３の直流出力電圧Ｖｆｃが変化してもブロア２７Ａ、ポンプ２７Ｂを、一定駆動状態とできる。すなわち、このような補正をしないとすると、燃料電池２３の直流出力電圧Ｖｆｃが上がると、例えばブロア２７Ａの回転数が当初予定されていた回転数よりも上昇したり、ポンプ２７Ｂのポンプ能力が当初予定されていた回転数よりも大きくなったりし、プロセス制御が過剰動作する。逆に燃料電池２３の出力電圧が下がると、ブロア２７Ａの回転数が下がったり、ポンプ２７Ｂのポンプ能力が小さくなったりしてプロセス制御が動作不足となる。しかし、本実施例では、ブロア２７Ａ、ポンプ２７Ｂを、常に一定駆動状態とできて、正常なプロセス制御を行うことができる。また、このような補正制御は、制御回路２９のソフトウエアにて実現可能であるので、材料費アップを惹起するようなことはない。

なお、上記第１の実施例では、第１の所定電圧と第２の所定電圧とを異なる値としたが、これは同じ電圧値であっても良い。
図３は本発明の第２の実施例を示しており、前記第１の実施例と次の点が異なる。第１の実施例では、給電切換手段として給電切換手段３２を例示したが、この給電切換手段３２とは異なる構成の給電切換手段４１を設けている。すなわち、給電切換手段４１は、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２６の出力側に順方向に接続した第１のダイオード４２と、燃料電池２３の出力側に順方向に接続した第２のダイオード４３とを備え、これら第１のダイオード４２のカソードと第２のダイオード４３のカソードとを接続し、この接続点Ｐをプロセス制御補機であるブロア２７Ａ及びポンプ２７Ｂの電源入力端子に接続した構成である。

この第２の実施例においては、燃料電池２３の出力側及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２６が、プロセス制御補機群２７及び第３のＤＣ−ＤＣコンバータ２８に対して、ダイオード４２及び４３のＯＲ接続で接続された形態となる。前記燃料電池２３の出力電圧が、所定電圧（第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２６の出力電圧（２４Ｖ定電圧））を超えると、該燃料電池２３の出力電力がプロセス制御補機群２７及び第３のＤＣ−ＤＣコンバータ２８に直接給電され、前記燃料電池２３の出力電圧が、所定電圧（第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２６の出力電圧（２４Ｖ定電圧））以下となると、この第２のＤＣ−ＤＣコンバータ２６の出力電力がプロセス制御補機群２７及び第３のＤＣ−ＤＣコンバータ２８に給電される。

この第２の実施例によれば、ダイオード４２及び４３のＯＲ接続により給電切換えを行うことができ、給電切換手段４１の構成を簡単化できる。
図４は本発明の第３の実施例を示しており、この第３の実施例では、次の点が前記第１の実施例及び上記第２の実施例と異なる。すなわち、切換手段５１は、第２のＤＣ−ＤＣコンバータの出力側と、接続点Ｐとの間に、第１のダイオード４２と直列に開閉手段であるリレースイッチからなる開閉スイッチ５２を接続し、この開閉スイッチ５２を、燃料電池２３の直流出力電圧Ｖｆｃに応じて開閉制御するように構成している。

すなわち、制御回路２９は前記開閉スイッチ５２の制御機能として、常閉モードと、自動開閉モードとを備えており、これらのモードは、例えばユーザーからの入力指令により、選択されるようになっている。前記常閉モードが選択されると、制御回路２９は、開閉スイッチ５２を常閉状態とし（実質的に第２の実施例と同じ作用となる）、自動開閉モードが選択されると、燃料電池２３の直流出力電圧Ｖｆｃが所定電圧例えば２０Ｖを超えたときに開放し、燃料電池２３の直流出力電圧Ｖｆｃが前記所定電圧２０Ｖ以下のときに閉成するようになっている。

従って、自動開閉モードが選択されると、燃料電池２３の直流出力電圧Ｖｆｃが２４Ｖ以下（２４〜２０Ｖ）であっても、燃料電池２３から直接プロセス制御補機群２７及び第３のＤＣ−ＤＣコンバータ２８に給電できる。

なお、この場合、自動開閉モードとしては、次のようにしても良い（第４の実施例）。例えば燃料電池２３の出力電圧が所定電圧例えば２４Ｖ以上のときにおいて、該出力電圧の低下度合いΔｖ（本発明の第４の実施例として示す図５参照）を逐次検出し、この低下度合いΔｖが予め定めた基準値より大きい（低下度合いが大きい）場合に、開閉スイッチ５２を開放させるように制御する。

このようにすると、燃料電池２３による直接給電状態において、その急激な低下に確実に対処できる。すなわち、燃料電池２３による直接給電状態において、燃料電池２３が徐々に低下する場合には、原燃料の不足などが考えられ、追加処理などを行う処置により電圧回復を図ることができて支障のない運転を維持できるものである。しかし、急激な電圧低下の場合、運転に支障を来たす。従って、そして、このような急激な電圧低下を検出する場合、燃料電池２３の出力電圧がある程度十分なうちでないと、電圧が一気に下がってしまうことが懸念される。

この点を考慮してこの第４の実施例では、燃料電池２３の出力電圧が、２４Ｖ以上といった十分な状態で上述の出力電圧の低下度合いを検出するから、燃料電池２３の直流出力電圧Ｖｆｃが一気に低下する前に、十分な対処を図ることができる。

なお、上記各実施例では、プロセス制御補機としては、ブロア、ポンプなどを例示したが、プロセス制御補機としてはこれらに限られるものではなく、例えば各種センサや、発電促進のためのヒータであっても良い。

本発明の第１の実施例を示す燃料電池コジェネレーションシステムの概略構成図 駆動率補正を説明するための図 本発明の第２の実施例を示す図１相当図 本発明の第３の実施例を示す図１相当図 直流出力電圧Ｖｆｃの低下の様子を示す図 従来例を示す図１相当図

符号の説明

図面中、２１は燃料電池コジェネレーションシステム、２２は改質器、２３は燃料電池、２４は第１のＤＣ−ＤＣコンバータ、２５はインバータ、２６は第２のＤＣ−ＤＣコンバータ、２７Ａはブロア（プロセス制御補機）、２７Ｂはポンプ（プロセス制御補機）、２９は制御回路（制御手段）、３０は熱交換器、３２は給電切換手段、４１は給電切換手段、４２は第１のダイオード、４３は第２のダイオード、５１は給電切換手段、５２は開閉スイッチ（開閉手段）を示す。

Claims (4)

1. 原燃料から水素を含む改質ガスを生成する改質器と、
   前記改質ガスを燃料として直流電力を発電する燃料電池と、
   この燃料電池で発生する熱を回収して利用するための熱交換器と、
   前記燃料電池にて発電された直流電力を所定電圧に変換する第１のＤＣ−ＤＣコンバータと、
   この第１のＤＣ−ＤＣコンバータの直流出力電力を交流電力に変換して商用電力系統と連系運転を行うインバータと、
   前記第１のＤＣ−ＤＣコンバータの直流出力電力を所定電圧のプロセス制御補機電源に変換する第２のＤＣ−ＤＣコンバータと、
   この第２のＤＣ−ＤＣコンバータの直流出力電力が与えられるプロセス制御補機と、
   前記プロセス制御補機を駆動制御する制御手段とを備えたものにおいて、
   前記燃料電池の直流出力電圧が所定電圧を超えたときに、該燃料電池の直流出力電力を前記プロセス制御補機へ直接給電し、所定電圧以下のときに、該燃料電池の直流出力電力を前記第１のＤＣ−ＤＣコンバータ及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータを介して前記プロセス制御補機に給電する給電切換手段を設けたことを特徴とする燃料電池コジェネレーションシステム。
2. 給電切換手段は、第２のＤＣ−ＤＣコンバータの出力側に順方向に接続した第１のダイオードと、燃料電池の出力側に順方向に接続した第２のダイオードとを備え、これら第１のダイオードのカソードと第２のダイオードのカソードとを接続し、この接続点をプロセス制御補機の電源入力端子に接続した構成であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池コジェネレーションシステム。
3. 給電切換手段は、第２のＤＣ−ＤＣコンバータの出力側と、接続点との間に、第１のダイオードと直列に開閉手段を接続し、この開閉手段を、燃料電池の出力電圧が所定電圧以上のとき開放するように構成したことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池コジェネレーションシステム。
4. 制御手段は、給電切換手段が燃料電池からプロセス制御補機に直接給電している状態では、該燃料電池の出力電圧が低くなるにつれてプロセス制御補機の駆動率を上げるように制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の燃料電池コジェネレーションシステム。

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