JP2017117631A - 燃料電池装置、その制御方法、及び燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】新たな補機を追加することなく実際のガス組成に基づいて安定して発電できる燃料電池装置を提供する。
【解決手段】ガスを用いて発電するホットモジュール２０と、位置情報を取得する位置情報取得部１６と、位置情報に基づいてガスの組成情報を取得し、ガスの組成情報に基づいてホットモジュール２０を制御する制御部１０とを備える燃料電池装置１。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池装置、その制御方法、及び燃料電池システムに関する。

燃料電池システムは、都市ガス、ＬＰＧ等のガスを用いて発電する。ガスは、メタン、エタン、又はその他の成分を含むが、これらの成分の比率（ガスの組成）によって、燃料電池システムで発電する際の発熱量及び発電量が変化する。このため、発電に用いられるガスの組成を制御に反映させるために、ガスの組成を示すパラメータを手動で入力して設定できる燃料電池システムもある。また、発電に用いられるガスの組成を制御に反映させるために、ガスの組成を計測するためのレーザ燃料組成計を備える燃料電池システムもある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−２２０１２５号公報

しかしながら、ガスの組成を示すパラメータを手動で入力して設定できる燃料電池システムでは、パラメータの手動設定の際にミスが起こりうる。誤ったパラメータが設定された場合、燃料電池システム内部の温度が上昇したり、発電量が変動したりするなどの不具合が発生しうる。

また、レーザ燃料組成計を備える燃料電池システムは、発電動作に直接関係のない高価な補機を備えることとなり、コストアップの要因となる。

そこで本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、新たな補機を追加することなく実際のガス組成に基づいて発電できる燃料電池装置、その制御方法、及び燃料電池システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の一実施形態に係る燃料電池装置は、ガスを用いて発電するホットモジュールと、位置情報を取得する位置情報取得部と、前記位置情報に基づいて前記ガスの組成情報を取得し、前記ガスの組成情報に基づいて前記ホットモジュールを制御する制御部とを備える。

また、上記課題を解決するために本発明の一実施形態に係る燃料電池装置の制御方法は、ガスを用いて発電するホットモジュールを備える燃料電池装置の制御方法であって、位置情報を取得するステップと、前記位置情報に基づいて前記ガスの組成情報を取得するステップと、前記ガスの組成情報に基づいて前記ホットモジュールを制御するステップとを含む。

上記課題を解決するために本発明の一実施形態に係る燃料電池システムは、ガスを用いて発電するホットモジュールと、位置情報を取得する位置情報取得部と、前記位置情報に基づいて前記ガスの組成情報を取得し、前記ガスの組成情報に基づいて前記ホットモジュールを制御する制御部と、前記ホットモジュールにより生成される湯を貯える貯湯タンクとを備える。

本発明の一実施形態に係る燃料電池装置、その制御方法、及び燃料電池システムによれば、新たな補機を追加することなく実際のガス組成に基づいて発電できる。

実施形態１に係る燃料電池システムの概略構成例を示すブロック図である。 電気化学反応により放出されるエネルギーの例を示す表である。 原料ガスの組成の一例を示す表である。 実施形態１に係る燃料電池装置の制御方法を示すフローチャートである。 実施形態２に係る燃料電池装置の制御方法を示すフローチャートである。 変形例１に係る燃料電池装置の制御方法を示すフローチャートである。 変形例２に係る燃料電池装置の制御方法を示すフローチャートである。

（実施形態１）
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

［システム構成］
図１を参照して、一実施形態に係る燃料電池システム１００の概略構成を説明する。燃料電池システム１００は、燃料電池装置１と、貯湯タンク６０とを備える。また、燃料電池装置１は、制御部１０と、記憶部１２と、通信部１４と、位置情報取得部１６と、ホットモジュール２０と、供給部３０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。

制御部１０は、記憶部１２と、通信部１４と、位置情報取得部１６と、ホットモジュール２０と、供給部３０とに接続され、燃料電池装置１の各部を制御する。制御部１０は、例えばプロセッサ等により構成される。制御部１０は、記憶部１２に格納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、燃料電池装置１の各部に係る種々の機能を実現する。

記憶部１２は、制御部１０から取得した情報を格納する。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格納する。記憶部１２は、例えば半導体メモリ、又は磁気ディスク等により構成されるが、これらに限られるものではない。

通信部１４は、サーバ７に接続され、サーバ７から情報を取得して制御部１０に出力したり、制御部１０から取得した情報を例えばサーバ７に出力したりする。サーバ７は、燃料電池装置１にガスを供給するガス会社等のサーバであってもよいし、燃料電池装置１の管理を行うメンテナンス事業者等のサーバであってもよい。通信部１４は、サーバ７に限られず、他の外部装置又は外部サーバ等にも接続されうる。

位置情報取得部１６は、燃料電池装置１の設置場所に係る位置情報を取得し、制御部１０に出力する。位置情報取得部１６は、例えばＧＰＳ等の測位デバイスであるが、これに限られるものではない。位置情報には、例えば、燃料電池装置１の設置場所の緯度・経度が含まれる。また、位置情報には、燃料電池装置１の設置場所の高度が含まれてもよい。また位置情報は、燃料電池装置１のホットモジュール２０の設置場所に係るものであってもよい。

ホットモジュール２０は、改質器２２と、セルスタック２４とを備え、供給部３０から供給されるガスなどを用いて発電し、インバータ４０に直流電力を出力する。

改質器２２は、供給部３０から供給されるガス、空気、及び改質水を用いて、水素及び／又は一酸化炭素を生成する。

セルスタック２４は、改質器２２で生成された水素及び／又は一酸化炭素と空気中の酸素とを反応させて発電する。セルスタック２４は、例えばＳＯＦＣ（固体酸化物型燃料電池）であるがこれに限られるものではない。

ホットモジュール２０は、改質器２２及びセルスタック２４を含む系全体の温度を所定の範囲内に保つことにより、発電効率を維持する。ホットモジュール２０は、その温度及び／又は発電量を制御部１０に出力する。制御部１０は、ホットモジュール２０の温度及び／又は発電量に基づいて、ホットモジュール２０に対する制御指示を生成する。ホットモジュール２０は、制御部１０から制御指示を取得し、発電する。以下、制御部１０がホットモジュール２０を制御するために、制御部１０とホットモジュール２０との間で互いに取得される情報のことを、ホットモジュール２０の制御情報ともいう。ホットモジュール２０の制御情報には、ホットモジュール２０の温度若しくは発電量、又は制御部１０が生成する制御指示等が含まれる。

供給部３０は、ガス処理部３２と、空気処理部３４と、改質水処理部３６とを備え、ホットモジュール２０にガス、空気、及び改質水を供給する。

ガス処理部３２は、ホットモジュール２０に供給するガスの量を制御する。またガス処理部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、ホットモジュール２０の排熱が用いられてもよい。ガスは、例えば、都市ガス、又はＬＰＧ等であるが、これらに限られるものではない。

空気処理部３４は、ホットモジュール２０に供給する空気の量を制御する。また空気処理部３４は、外部から取り込んだ空気を予備的に加熱して、ホットモジュール２０に供給してもよい。空気を加熱する熱源としては、ホットモジュール２０の排熱が用いられてもよい。

改質水処理部３６は、ホットモジュール２０に供給する水蒸気を生成し、供給する水蒸気の量を制御する。改質水処理部３６は、ホットモジュール２０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は、ホットモジュール２０の排熱が用いられてもよい。

インバータ４０は、ホットモジュール２０により発電された直流電力を交流電力に変換する。インバータ４０は分電盤８１に接続され、分電盤８１には負荷８２が接続される。負荷８２は、分電盤８１を介して、インバータ４０から出力された電力を受電する。また、分電盤８１は電力網８に接続され、負荷８２は、分電盤８１を介して、電力網８からも受電することができる。なお図１において、インバータ４０は、制御部１０と接続されていないが、制御部１０と接続されてもよい。この場合、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。

排熱回収処理部５０は、ホットモジュール２０の発電動作で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ある。排熱回収処理部５０は、循環水処理部５２及び貯湯タンク６０に接続される。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、又は改質水の加熱に用いられてもよい。

貯湯タンク６０は、排熱回収処理部５０及び循環水処理部５２に接続され、ホットモジュール２０から回収された排熱を利用して生成された湯を貯える。

［ホットモジュールの発電動作］
上述の通り、ホットモジュール２０は、供給部３０から供給されるガス、空気及び改質水を用いて発電する。ホットモジュール２０は、改質器２２における水素等の生成と、セルスタック２４における電気化学反応とにより発電することができる。

ホットモジュール２０の発電動作をさらに詳しく説明する。改質器２２では、例えばガスに含まれるメタンと水蒸気とが反応し、水素と一酸化炭素とが生成する。この反応は、エタン、プロパン、又はブタン等でも同様である。例えば、炭素数ｎの鎖式飽和炭化水素（アルカン）と水蒸気との反応式は、以下の式（１）で示され、炭素数ｎに応じて生成される一酸化炭素と水素との比率が定められることが分かる。
Ｃ_nＨ_2(n+1) ＋ ｎＨ₂Ｏ → ｎＣＯ ＋ （２ｎ＋１）Ｈ₂ （１）

また、改質器２２では、一酸化炭素と水蒸気とから、水素と二酸化炭素とが生成する反応も起こる。改質器２２における反応によって生成された水素及び一酸化炭素は、セルスタック２４に供給される。以下、改質器２２における反応に用いられるメタン等の炭化水素を原料ガスともいう。

セルスタック２４は、燃料極と空気極とを備え、燃料極には改質器２２で生成された水素又は一酸化炭素が供給され、空気極には空気中の酸素が供給される。以下、燃料極に供給される水素及び／又は一酸化炭素を燃料ガスともいう。空気極においては、触媒反応によって酸素が電子を受け取って酸素イオンとなり、酸素イオンは燃料極に移動する。そして、燃料極において、水素と酸素イオンとの電気化学反応、又は一酸化炭素と酸素イオンとの電気化学反応が起こり、水又は二酸化炭素が発生するとともに、電子が放出される。燃料極における電気化学反応の反応式は以下の式（２）及び（３）で示される。
Ｈ₂ ＋ Ｏ^2- → Ｈ₂Ｏ ＋ ２ｅ^- （２）
ＣＯ ＋ Ｏ^2- → ＣＯ₂ ＋ ２ｅ^- （３）

以上の通り、セルスタック２４における電気化学反応によって、セルスタック２４の燃料極で放出される電子が、空気極で受け取られる。このような電子の授受によって、セルスタック２４の燃料極と空気極との間に電位差が発生し、ホットモジュール２０は直流発電することができる。

なお、セルスタック２４がＳＯＦＣである場合、燃料極における電気化学反応を起こさせるための温度は、例えば７００〜８００℃である。このため、発電動作中のホットモジュール２０の温度は、例えば、７００〜１０００℃となる。

［電気化学反応により放出されるエネルギー］
図２を参照して、上述の式（２）及び（３）に示される電気化学反応が２５℃で起こった場合に放出されるエネルギーについて説明する。図２の１列目には、燃料極に供給される燃料ガスの種類が示され、２列目には、反応式が示される。また、図２に示される表の３列目には、反応式に係る反応の前後における系全体のエンタルピーの変化量であるΔＨ（ｋＪ／ｍｏｌ）が示される。ΔＨは、反応により放出されるエネルギーに対応している。

図２に示される表の４列目には、反応式に係る反応の前後における系全体のギブスの自由エネルギーの変化量であるΔＧ（ｋＪ／ｍｏｌ）が示される。ΔＧは、反応式に係る反応で放出されるエネルギーであるΔＨのうち外部への仕事に変換されうるエネルギーに対応している。理論的には、自由エネルギーを全て電気エネルギーとして取り出すことが可能である。また、図２に示される表の５列目には、反応式に係る反応で発生する熱量であるＱ（ｋＪ／ｍｏｌ）が示されている。

反応により放出されるエネルギーは、外部への仕事、又は、発熱で消費される。ここで、ΔＨ＝ΔＧ＋Ｑの関係が成立する。図２に示される表の６列目には、反応式に係る反応により放出されるエネルギーを電気エネルギーに変換する際の変換効率の理論値であるε（％）が示されている。上述の通り、ΔＧで示されるエネルギーが電気エネルギーに変換されうるので、ε＝ΔＧ／ΔＨである。

図２に示される表の１行目（タイトル行を除く）には、燃料極に供給される燃料ガスが水素である場合の反応式と、この反応式に係るエネルギーが示されている。燃料ガスが水素である場合、電気エネルギーへの変換効率の理論値は８３％である。また、図２に示される表の２行目には、燃料極に供給される燃料ガスが一酸化炭素である場合の反応式と、この反応式に係るエネルギーが示されている。燃料ガスが一酸化炭素である場合、電気エネルギーへの変換効率の理論値は９１％である。

以上、図２を参照して説明してきたように、燃料極において酸素イオンと電気化学反応を起こす燃料ガスの種類によって、電気化学反応から取り出される電気エネルギー、及び、電気化学反応による発熱量が異なる。

［原料ガスの組成の設定］
式（２）及び（３）に示されるように、水素と酸素イオンとの反応モル比（反応係数比）、及び、一酸化炭素と酸素イオンとの反応モル比は１である。よって、制御部１０は、燃料極に供給される水素又は一酸化炭素と酸素イオンとのモル比が所定の比率に保たれるように、供給部３０からホットモジュール２０に供給される原料ガス、空気、及び改質水の量を制御することが好ましい。このようにすることで、セルスタック２４における反応効率を高めて、原料ガス又は空気の利用効率を高めることができる。

燃料ガスは、改質器２２において、上述の式（１）に係る反応等によって生成される。例えば、１ｍｏｌのメタン（ＣＨ₄）からは、３ｍｏｌの水素と１ｍｏｌの一酸化炭素とが生成され、メタンから生成される水素と一酸化炭素とのモル比は３である。また、１ｍｏｌのエタン（Ｃ₂Ｈ₆）からは、５ｍｏｌの水素と２ｍｏｌの一酸化炭素とが生成され、エタンから生成される水素と一酸化炭素とのモル比は２．５である。つまり、改質器２２において１ｍｏｌの原料ガスから生成される水素及び一酸化炭素のモル数は、原料ガスの種類によって異なる。よって、ホットモジュール２０に供給される原料ガスの量は、原料ガスの組成（例えば、メタン、エタン、プロパン、又はブタンの含有比率等）に応じて制御されることが好ましい。

ここで、原料ガスの組成は、その供給元により異なる。例えば図３に示されるように、Ａ社を供給元とする原料ガスの組成と、Ｂ社を供給元とする原料ガスの組成とは異なる。また、同じＣ社を供給元とする原料ガスの組成であっても、供給先の地域がＤ地域であるかＥ地域であるかによって異なる。このように、燃料電池装置１の設置場所により、供給される原料ガスの組成は異なる。

そこで、本実施形態に係る燃料電池装置１の制御部１０は、その設置場所において供給される原料ガスの組成情報をパラメータとして設定し、記憶部１２に格納する。また制御部１０は、設定された原料ガスの組成に応じて、ガス処理部３２がホットモジュール２０に供給する原料ガスの量を制御する。

制御部１０が設定するパラメータは、原料ガスの組成そのものを示す情報であってもよいが、これに限られず、例えば、原料ガスの供給元を特定する情報であってもよい。パラメータとして原料ガスの供給元を特定する情報が設定される場合、制御部１０はさらに、原料ガスの供給元に対応する原料ガスの組成情報をサーバ７から取得してもよいし、供給元のサーバから取得してもよい。あるいは、原料ガスの供給元と組成とが予め関連付けられて記憶部１２に格納され、制御部１０は、原料ガスの供給元に対応する原料ガスの組成を記憶部１２から取得してもよい。

このように、燃料電池装置１に供給される原料ガスの組成情報がパラメータとして設定されることにより、制御部１０は、原料ガスの利用効率を高めるように制御することができる。

＜比較例：原料ガスの組成の設定に誤りがある場合＞
ここで比較例として、パラメータとして設定された原料ガスの組成に誤りがある場合について説明する。この場合、パラメータとして設定された原料ガスの組成と、実際にガス処理部３２からホットモジュール２０に供給される原料ガスの組成とが異なる。そして、改質器２２で生成される燃料ガス中の水素及び一酸化炭素の量（以下、水素等の量ともいう）は、設定されたパラメータから算出される水素等の量（制御部１０が想定している水素等の量）とは異なる可能性がある。

例えば、燃料電池装置１が設置されている地域における原料ガスの供給元がＡ社であるにもかかわらず、Ｂ社を供給元とする原料ガスの組成がパラメータとして設定された場合について説明する。図３によれば、Ａ社、Ｂ社を供給元とする原料ガスにおけるメタンの含有率は、それぞれ８９．６％、８８．９％である。つまりこの場合、燃料電池装置１に供給される原料ガスに実際に含まれるメタンの比率（Ａ社の８９．６％）は、パラメータとして設定されているメタンの比率（Ｂ社の８８．９％）よりも大きい。同じモル数のメタン及びエタン等の他のアルカンから生成される水素の量を比較すれば、メタンから生成される水素の量はエタン等の他のアルカンから生成される水素の量よりも少ない。また、一酸化炭素の量についても同様である。よってこの場合には、改質器２２において実際に生成される水素等の量は、設定されたパラメータから算出される水素等の量よりも少なくなる。

このように、制御部１０が想定している燃料ガス中の水素等の量が実際の燃料ガス中の水素等の量とは異なる場合、制御部１０は、ホットモジュール２０の発電量、及び、ホットモジュール２０の温度を、制御しようとする目標値に合わせることができなくなる可能性がある。このような状況は、燃料電池装置１のパラメータ設定を手動で行う際にヒューマンエラーが介在するなどにより起こりうる。

＜本実施形態：原料ガスの組成を自動設定する場合＞
上述の比較例に対して、本実施形態においては、原料ガスの組成の設定が自動的に行われる。このようにすることで、制御部１０が想定している燃料ガス中の水素等の量が実際の燃料ガス中の水素等の量とは異なるというような比較例に示される状況を防ぐことができる。以下、制御部１０が原料ガスの組成の設定を自動的に行うための制御方法の一例について、図４に示されるフローチャートを用いて説明する。

まず制御部１０は、位置情報取得部１６から、燃料電池装置１の設置場所に係る位置情報を取得する（ステップＳ１１）。

続いて制御部１０は、通信部１４を用いて、サーバ７に対して位置情報を送信する（ステップＳ１２）。

続いて制御部１０は、通信部１４を用いて、位置情報に対応する原料ガスの組成情報をサーバ７から取得する（ステップＳ１３）。

続いて制御部１０は、原料ガスの組成情報を記憶部１２に格納し、記憶部１２に格納されている原料ガスの組成を更新する（ステップＳ１４）。

以上、原料ガスの組成が自動的に設定される手順の一例について説明してきた。このようにすることで、ヒューマンエラーが介在する余地を低減し、原料ガスの組成情報の設定が正しく行われるようにできる。そして、原料ガスの組成にかかわらず、燃料電池装置１を安定して動作させることができる。

原料ガスの組成情報が自動的に設定される手順は、例えば、燃料電池装置１が新規に設置された場合、又は移設された場合などの所定のタイミングに実行される。またこの手順は、定期的に実行されてもよい。またこの手順は、ユーザ又はサービスマン等による操作入力に応じて実行されてもよい。

（実施形態２）
実施形態１では、所定のタイミングで原料ガスの組成情報が自動的に設定される。以下、実施形態２として、原料ガスの組成が設定されるタイミングを、ホットモジュール２０の状態に応じて判定する構成について、図５に示されるフローチャートを参照して説明する。燃料電池装置１の構成は、ここまで説明してきた実施形態１と重複するため、説明を省略する。

本実施形態において、まず制御部１０は、ホットモジュール２０の状態を取得し、ホットモジュール２０の状態の基準値として記憶部１２に格納する（ステップＳ２１）。ホットモジュール２０の状態は、例えば、ホットモジュール２０の発電量、又は温度等を含む。ホットモジュール２０の発電量及び／又は温度は、ホットモジュール２０の制御情報に含まれる。また、ホットモジュール２０の状態が取得され、基準値として設定されるタイミングは、例えば、燃料電池装置１が新規に設置された後、安定動作を開始した時点であるが、これには限られず、所定のタイミングとすることができる。

続いて制御部１０は、記憶部１２に格納されている基準値と、ホットモジュール２０の現在の状態を示す値とに基づき判定する。例えば、基準値と現在の状態を示す値との差が判定閾値以上であるか判定する（ステップＳ２２）。ここで、判定閾値とは、適宜定められうる所定の閾値である。また、基準値と現在の状態を示す値との間の大小関係を考慮して、現在の状態を示す値が基準値よりも判定閾値以上大きいか判定するようにしてもよいし、基準値が現在の状態を示す値よりも判定閾値以上大きいか判定するようにしてもよい。あるいは、基準値と現在の状態を示す値との差の絶対値が判定閾値以上であるか判定されるようにしてもよい。

例えば、ホットモジュール２０の状態を示す値として発電量が用いられる場合、制御部１０は、記憶部１２に格納されている発電量の基準値と、現在の発電量との差が判定閾値以上であるか判定する。

また例えば、ホットモジュール２０の状態を示す値として温度が用いられる場合、制御部１０は、記憶部１２に格納されている温度の基準値と、現在の温度との差が判定閾値以上であるか判定する。

基準値と現在の状態を示す値との差が判定閾値以上である場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、制御部１０は、燃料電池装置１の設置場所に係る位置情報をサーバ７に送信して、原料ガスの組成をサーバ７に問い合わせる（ステップＳ２３）。この際、制御部１０は、位置情報取得部１６から位置情報を再度取得してもよい。あるいは、燃料電池装置１の運転開始時に記憶部１２に格納された位置情報を取得してもよい。

続いて制御部１０は、原料ガスの組成情報をサーバ７から取得する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４は、図４のステップＳ１３と同様のステップである。

続いて制御部１０は、原料ガスの組成情報を記憶部１２に格納し、記憶部１２に格納されている原料ガスの組成を更新する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５は、図４のステップＳ１４と同様のステップである。

その後、制御部１０は、図５のフローチャートに示される手順の実行を終了する。

ステップＳ２２に戻って、基準値と現在の状態を示す値との差が判定閾値未満である場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、制御部１０は、図５のフローチャートに示される手順の実行を終了する。

制御部１０は、図５のフローチャートに示される手順の実行を終了した後、図５のフローチャートに示される手順の実行を再度開始してもよい。この場合、ステップＳ２２から実行を開始してよい。

以上、実施形態２として、原料ガスの組成情報が設定されるタイミングを、ホットモジュール２０の状態に応じて判定する構成について説明してきた。このようにすることで、ホットモジュール２０の状態の変化をトリガとして、原料ガスの組成が変化しているかどうか確認し、原料ガスの組成情報を更新することができる。そして、原料ガスの組成が変化した場合にも、燃料電池装置１を安定して動作させることができる。

（変形例１）
実施形態２において、原料ガスの組成情報を取得した後に、原料ガスの組成が変化しているか判定するステップをさらに含む構成について、図６に示されるフローチャートを参照して変形例１として説明する。

図６のステップＳ２１からステップＳ２４までは、図５と同じであるため、説明を省略する。ステップＳ２４に続いて、制御部１０は、記憶部１２に格納されている原料ガスの組成情報（パラメータとして設定されている原料ガスの組成）と、ステップＳ２４で取得した原料ガスの組成情報とが同じか判定する（ステップＳ３１）。

パラメータとして設定されている原料ガスの組成情報と取得した原料ガスの組成情報とが同じ場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、制御部１０は、判定閾値を更新する（ステップＳ３２）。このようにする理由は、ホットモジュール２０の状態の変化が原料ガスの組成の変化によるものではなく、ホットモジュール２０自身の変化によるものである可能性があるためである。判定閾値をどのような値に更新するかは適宜定められる。

あるいは、ステップＳ３２では、制御部１０は、ホットモジュール２０の状態の基準値を更新するようにしてもよい。この場合、例えば、ステップＳ２２で判定した時点におけるホットモジュール２００の状態を示す値が、新たな基準値として記憶部１２に格納されてもよい。

ステップＳ３２の後、制御部１０は、図６のフローチャートに示される手順の実行を終了する。

ステップＳ３１に戻って、格納されている原料ガスの組成情報と取得した原料ガスの組成情報とが異なる場合（ステップＳ３１：ＮＯ）、制御部１０は、原料ガスの組成を更新する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５は、図５のステップＳ２５と同じステップである。ステップＳ２５の後、制御部１０は、図６のフローチャートに示される手順の実行を終了する。

以上、変形例１として、原料ガスの組成が変化しているか判定するステップを含む構成について説明してきた。このようにすることで、ホットモジュール２０の状態に応じた判定をより適切に行うことができる。

（変形例２）
実施形態１において、燃料電池装置１の設置場所に係る位置情報をサーバ７に送信して、サーバ７から原料ガスの組成情報を取得した。以下、変形例２として、位置情報と原料ガスの組成情報とが対応づけられて記憶部１２に格納されている構成について、図７に示されるフローチャートを参照して説明する。

図７のステップＳ１１は、図４のステップＳ１１と同じであるため、説明を省略する。ステップＳ１１に続いて、制御部１０は、ステップＳ１１で取得した燃料電池装置１の設置場所に係る位置情報を用いて、記憶部１２に格納されている原料ガスの組成情報を取得する（ステップＳ４１）。ここで、予め記憶部１２には、位置情報と、位置情報が示す場所において供給される原料ガスの組成情報とが対応づけられて格納されている。あるいは、記憶部１２には、位置情報と、位置情報が示す場所への原料ガスの供給元に係る情報とが対応づけられて格納され、供給元と原料ガスの組成情報とがさらに対応づけられて格納されていてもよい。

続いて制御部１０は、原料ガスの組成を更新する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４は、図４のステップＳ１４と同様のステップである。ステップＳ１４の後、制御部１０は、図７のフローチャートに示される手順の実行を終了する。

以上、変形例２として、位置情報と原料ガスの組成情報とが対応づけられて記憶部１２に格納されている構成について説明してきた。このようにすることで、燃料電池装置１の設置時のパラメータ設定をネットワーク経由で行う必要がなくなり、スタンドアロンで行うことができる。

（変形例３）
実施形態１において、燃料電池装置１の設置場所の高度を考慮して燃料電池装置１を制御することが考えられる。以下、変形例３として、設置場所の高度を考慮した場合における制御方法を説明する。

図４のステップＳ１１において、制御部１０は、燃料電池装置１の設置場所に係る位置情報を取得する。制御部１０は、その際に、位置情報に対応する高度、つまり燃料電池装置１の設置場所の高度をさらに取得してもよい。位置情報に対応する高度は、記憶部１２に予め格納されている位置情報と高度とが対応づけられているテーブルから取得されてもよい。

制御部１０は、燃料電池装置１の設置場所の高度に基づいて、燃料電池装置１の設置場所における空気中の酸素濃度を取得する。空気中の酸素濃度と高度との関係は、記憶部１２に予め格納されていてもよいし、サーバ７から取得してもよい。

また、図４のステップＳ１３において、制御部１０は、燃料電池装置１の設置場所に係る位置情報に対応する原料ガスの組成をサーバ７から取得する。制御部１０は、その際に、燃料電池装置１の設置場所の高度をサーバ７からさらに取得してもよいし、設置場所における空気中の酸素濃度をサーバ７からさらに取得してもよい。

制御部１０は、燃料電池装置１の設置場所における空気中の酸素濃度を取得した場合、酸素濃度を記憶部１２に格納してもよい。また、設置場所における空気中の酸素濃度に基づいて供給部３０の空気処理部３４等を制御してもよい。このように、空気中の酸素濃度を取得して、燃料電池装置１の制御に反映させることにより、燃料電池装置１がより精度よく制御されうる。

本発明を諸図面や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や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や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、各構成部、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、複数の構成部やステップなどを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、本発明について装置を中心に説明してきたが、本発明は装置の各構成部が実行するステップを含む方法としても実現し得るものである。また、本発明について装置を中心に説明してきたが、本発明は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

１００ 燃料電池システム
１ 燃料電池装置
１０ 制御部
１２ 記憶部
１４ 通信部
１６ 位置情報取得部
２０ ホットモジュール
２２ 改質器
２４ セルスタック
３０ 供給部
３２ ガス処理部
３４ 空気処理部
３６ 改質水処理部
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
７ サーバ
８ 電力網
８１ 分電盤
８２ 負荷

Claims (5)

1. ガスを用いて発電するホットモジュールと、
   位置情報を取得する位置情報取得部と、
   前記位置情報に基づいて前記ガスの組成情報を取得し、前記ガスの組成情報に基づいて前記ホットモジュールを制御する制御部と
   を備える燃料電池装置。
2. 前記ホットモジュールの制御情報を格納する記憶部をさらに備え、
   前記ホットモジュールの制御情報は、前記ホットモジュールの発電量を含み、
   前記制御部は、
   所定のタイミングで前記ホットモジュールの発電量を前記記憶部に格納し、
   前記記憶部に格納された前記ホットモジュールの発電量と、現在の前記ホットモジュールの発電量との差が所定の閾値以上である場合、前記位置情報に基づいて前記ガスの組成情報を取得する、請求項１に記載の燃料電池装置。
3. 前記ホットモジュールの制御情報を格納する記憶部をさらに備え、
   前記ホットモジュールの制御情報は、前記ホットモジュールの温度を含み、
   前記制御部は、
   所定のタイミングで前記ホットモジュールの温度を前記記憶部に格納し、
   前記記憶部に格納された前記ホットモジュールの温度と、現在の前記ホットモジュールの温度との差が所定の閾値以上である場合、前記位置情報に基づいて前記ガスの組成情報を取得する、請求項１に記載の燃料電池装置。
4. ガスを用いて発電するホットモジュールを備える燃料電池装置の制御方法であって、
   位置情報を取得するステップと、
   前記位置情報に基づいて前記ガスの組成情報を取得するステップと、
   前記ガスの組成情報に基づいて前記ホットモジュールを制御するステップと
   を含む燃料電池装置の制御方法。
5. ガスを用いて発電するホットモジュールと、
   位置情報を取得する位置情報取得部と、
   前記位置情報に基づいて前記ガスの組成を取得し、前記ガスの組成に基づいて前記ホットモジュールを制御する制御部と、
   前記ホットモジュールにより生成される湯を貯える貯湯タンクと
   を備える燃料電池システム。

Images