JP2019046629A - 発電装置、制御装置、および制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池の温度を適切に制御する発電装置、制御装置、および制御プログラムを提供する。【解決手段】発電装置１は、複数の燃料電池２４と、複数の燃料電池２４に供給される気体の流量を制御する制御部１０と、を備える。制御部１０は、複数の燃料電池２４に関連する温度の平均値および複数の燃料電池２４に関連する温度の最大値に応じて、複数の燃料電池２４に供給される気体の流量を増加させる。【選択図】図２

Description

本開示は、発電装置、制御装置、および制御プログラムに関する。

固体酸化物形燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell（以下、ＳＯＦＣと記す））等のような燃料電池を備える発電装置は、ガス、水、および空気などを供給されて発電する（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１９１５８５号公報

燃料電池を複数備える発電システムにおいては、セルスタックに対するダメージの軽減などの観点から、各燃料電池において適切な温度制御が行われるようにするのが望ましい。

本開示の目的は、燃料電池の温度を適切に制御する発電装置、制御装置、および制御プログラムを提供することにある。

一実施形態に係る発電装置は、
複数の燃料電池と、
前記複数の燃料電池に供給される気体の流量を制御する制御部と、を備える。
前記制御部は、前記複数の燃料電池に関連する温度の平均値および前記複数の燃料電池に関連する温度の最大値に応じて、前記複数の燃料電池に供給される気体の流量を増加させる。

一実施形態に係る制御装置は、
複数の燃料電池を備える発電装置を制御する。
前記制御装置は、
前記複数の燃料電池に供給される気体の流量を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記複数の燃料電池に関連する温度の平均値および前記複数の燃料電池に関連する温度の最大値に応じて、前記複数の燃料電池に供給される気体の流量を増加させる。

一実施形態に係る制御プログラムは、
複数の燃料電池を備える発電装置を制御する制御装置に実行させる制御プログラムである。
当該制御プログラムは、
前記複数の燃料電池に供給される気体の流量を制御する制御ステップと、
記複数の燃料電池に関連する温度の平均値および前記複数の燃料電池に関連する温度の最大値に応じて、前記複数の燃料電池に供給される気体の流量を増加させる増加ステップと、
を実行させる。

一実施形態に係る発電装置、制御装置および制御プログラムによれば、燃料電池の温度を適切に制御することができる。

一実施形態に係る発電装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 一実施形態に係る発電装置の構成を部分的により詳細に示す機能ブロック図である。 セルスタックの中心温度の目標値を定めた一例を示す図である。 一実施形態に係る発電装置の動作を説明するフローチャートである。 一実施形態に係る発電装置の他の動作を説明するフローチャートである。 一実施形態に係る発電装置のさらに他の動作を説明するフローチャートである。 一実施形態に係る発電装置のさらに他の動作を説明するフローチャートである。 一実施形態に係る発電装置の構成の変形例を概略的に示す機能ブロック図である。 一実施形態に係る発電装置の構成の他の変形例を概略的に示す機能ブロック図である。

以下、本開示の一実施形態について、図面を参照して説明する。まず、本実施形態に係る発電装置の構成を説明する。

図１は、一実施形態に係る発電装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。また、図２は、一実施形態に係る発電装置の構成の一部を、より詳細に示す機能ブロック図である。

図１に示すように、本実施形態に係る発電装置（発電ユニット）１は、貯湯タンク６０と、負荷１００と、商用電源（grid）２００とに接続される。また、図１に示すように、発電装置１は、外部から原燃料ガス、水、および空気が供給されることにより発電し、発電した電力を負荷１００等に供給する。

図１に示すように、発電装置１は、制御部１０と、記憶部１２と、燃料電池モジュール２０と、原燃料ガスを供給するガス供給部３２と、改質水供給部３４と、酸素含有ガスとしての空気を供給する空気供給部３６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。

発電装置１は、以下にさらに詳細に述べられるように、種々の機能を実行するための制御および処理能力を提供するために、制御部１０として少なくとも１つのプロセッサを含む。種々の実施形態によれば、少なくとも１つのプロセッサは、単一の集積回路（ＩＣ）として、または複数の通信可能に接続された集積回路、および／またはディスクリート回路（discrete circuits）として実現されてもよい。少なくとも１つのプロセッサは、種々の既知の技術に従って実現されることが可能である。

ある実施形態において、プロセッサは、１以上のデータ計算手続または処理を実行するために構成された、１以上の回路またはユニットを含む。例えば、プロセッサは、１以上のプロセッサ、コントローラ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号処理装置、プログラマブルロジックデバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ、またはこれらのデバイス若しくは構成の任意の組み合わせ、または他の既知のデバイス若しくは構成の組み合わせを含むことにより、以下に説明する機能を実行してもよい。

制御部１０は、記憶部１２と、燃料電池モジュール２０と、ガス供給部３２と、改質水供給部３４と、空気供給部３６と、インバータ４０とに接続され、これらの各機能部をはじめとして発電装置１の全体を制御および管理する。制御部１０は、記憶部１２に記憶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、発電装置１の各部に係る種々の機能を実現する。制御部１０から他の機能部に制御信号または各種の情報などを送信する場合、制御部１０と他の機能部とは、有線または無線により接続されていればよい。制御部１０が行う本実施形態に特徴的な制御については、さらに後述する。また、本実施形態において、制御部１０は、燃料電池モジュール２０に含まれるセルスタックの稼働時間（例えば発電時間）を計測するなど、所定の時間を計測することができるものとする。

記憶部１２は、制御部１０から取得した情報を記憶する。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記憶する。その他、記憶部１２は、例えば制御部１０による演算結果などの各種データも記憶する。さらに、記憶部１２は、制御部１０が動作する際のワークメモリ等も含むことができるものとして、以下説明する。記憶部１２は、例えば半導体メモリまたは磁気ディスク等により構成することができるが、これらに限定されず、任意の記憶装置とすることができる。例えば、記憶部１２は、光ディスクのような光学記憶装置としてもよいし、光磁気ディスクなどとしてもよい。

図１に示す燃料電池モジュール２０は、図２により詳細に示すように、改質器２２と、セルスタック２４と、温度センサ８０とを備えている。図２は、図１に示した発電装置１において、制御部１０、燃料電池モジュール２０、および空気供給部３６のみを示し、その他の機能部は省略している。図２に示すように、本実施形態において、燃料電池モジュール２０は、２つの改質器２２Ａおよび改質器２２Ｂと、２つのセルスタック２４Ａおよび２４Ｂとを備えている。以下、改質器２２Ａと改質器２２Ｂとを特に区別しない場合、単に、改質器２２のように総称する。同様に、以下、セルスタック２４Ａとセルスタック２４Ｂとを特に区別しない場合、単に、セルスタック２４のように総称する。

燃料電池モジュール２０のセルスタック２４は、改質器２２から供給される燃料ガス、および空気供給部３６から供給される酸素含有ガスである空気を用いて発電する。燃料ガスは、例えば水素を含む。燃料電池モジュール２０内で発電した直流電力は、インバータ４０に出力される。燃料電池モジュール２０は、ホットモジュールとも呼ばれる。燃料電池モジュール２０において、セルスタック２４は、発電に伴い発熱する。本開示において、実際に発電を行うセルスタック２４を、適宜、「燃料電池」と記す。また、本開示において、セルスタック２４を含めた任意の機能部を、適宜、「燃料電池」と総称することがある。例えば、「燃料電池」としては、単体のセル、セルスタック、または燃料電池モジュールなどが挙げられる。本実施形態において、セルスタック２４Ａを第１燃料電池とし、セルスタック２４Ｂを第２燃料電池とする。すなわち、本実施形態に係る発電装置１は、複数の燃料電池を備えている。図２に示す例においては、発電装置１は２つの燃料電池を備えているが、後述するように、本実施形態に係る発電装置は、任意の数の複数の燃料電池を備えてもよい。

改質器２２は、ガス供給部３２から供給される原燃料ガス、および、改質水供給部３４から供給される改質水を用いて、例えば、水素および／または一酸化炭素のような燃料ガスを生成する。すなわち、改質器２２は、ガス供給部３２から供給される原燃料ガスを、セルスタック２２に供給される燃料ガスに改質する。例えば、改質器２２は、改質水供給部３４から供給される改質水を用いて水蒸気を生成する。さらに、改質器２２は、生成した水蒸気を用いた水蒸気改質により、ガス供給部３２から供給される原燃料ガスを用いて、水素および／または一酸化炭素のような燃料ガスを生成する。セルスタック２４は、改質器２２で生成された水素および／または一酸化炭素のような燃料ガスと、空気中の酸素とを反応させることにより、発電する。すなわち、本実施形態において、セルスタック２４は、電気化学反応により発電する。

改質器２２は、実際の構成としては、セルスタック２４の上方に設置されてもよい。改質器２２の出口には、セルスタック２４の下方に出口のある配管が設置されている。改質器２２は、この配管を通して、改質器２２において生成された水素および／または一酸化炭素を、セルスタック２４に供給する。

図２に示すように、改質器２２Ａおよび改質器２２Ｂには、それぞれ別個にガス供給部３２から原燃料ガスが供給される。また、図２に示すように、改質器２２Ａはセルスタック２４Ａに接続され、改質器２２Ｂはセルスタック２４Ｂに接続される。これらの接続により、改質器２２Ａおよび改質器２２Ｂは、それぞれセルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂに、水素および／または一酸化炭素のような燃料ガスを供給することができる。このように、本実施形態において、改質器２２Ａは、ガス供給部３２からセルスタック２４Ａに供給される原燃料ガスを、燃料ガスに改質する。また、本実施形態において、改質器２２Ｂは、ガス供給部３２からセルスタック２４Ｂに供給される原燃料ガスを、燃料ガスに改質する。

以下、セルスタック２４は、ＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）であるとして説明する。しかしながら、本実施形態に係るセルスタック２４はＳＯＦＣに限定されない。本実施形態に係るセルスタック２４は、例えば固体高分子形燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell（ＰＥＦＣ））、リン酸形燃料電池（Phosphoric Acid Fuel Cell（ＰＡＦＣ））、および溶融炭酸塩形燃料電池（Molten Carbonate Fuel Cell（ＭＣＦＣ））などのような燃料電池で構成してもよい。なお、セルスタック２４が例えばＰＥＦＣ等、ＳＯＦＣと異なるタイプの場合、セルスタック２４は、改質器２２と同じ筺体内に含まれなくてもよく、前述したような燃料電池モジュール２０を有していなくてもよい。また、セルスタック２４が例えばＰＥＦＣ等、ＳＯＦＣと異なるタイプの場合、セルスタック２４と改質器２２が同じ筺体内であっても近傍に位置しなくてもよい。また、後述するように、本実施形態において、セルスタック２４は、例えば単体で７００Ｗ程度の発電ができるものを４つ備えてもよい。この場合、燃料電池モジュール２０は、全体として３ｋＷ程度の電力を出力することができる。しかしながら、本実施形態に係るセルスタック２４および燃料電池モジュール２０は、このような構成に限定されるものではなく、種々の構成を採用することができる。本実施形態において、発電装置１は、ガスを利用して発電を行う燃料電池を複数備えていればよい。したがって、例えば、発電装置１は、燃料電池として、セルスタック２４ではなく、単に１つのみのセルを備える燃料電池を複数備えてもよい。また、本実施形態に係る燃料電池は、例えばＰＥＦＣのように、モジュールのない燃料電池としてもよい。

ガス供給部３２は、燃料電池モジュール２０の改質器２２に原燃料ガスを供給する。このとき、ガス供給部３２は、制御部１０からの制御信号に基づいて、改質器２２に供給する原燃料ガスの流量を制御する。本実施形態において、ガス供給部３２は、例えばガスポンプ等によって構成することができる。またガス供給部３２は、原燃料ガスの脱硫処理を行ってもよいし、原燃料ガスを予備的に加熱してもよい。原燃料ガスを加熱する熱源として、セルスタック２４の排熱が利用されてもよい。原燃料ガスは、例えば、都市ガス、またはＬＰＧ等であるが、これらに限定されない。例えば、原燃料ガスは、燃料電池に応じて、天然ガスまたは石炭ガスなどとしてもよい。

改質水供給部３４は、燃料電池モジュール２０の改質器２２に改質水を供給する。このとき、改質水供給部３４は、制御部１０からの制御信号に基づいて、改質器２２に供給する改質水の流量を制御する。本実施形態において、改質水供給部３４は、例えば改質水ポンプ等によって構成することができる。改質水供給部３４は、セルスタック２４の排気から回収された水を原料として改質水を生成してもよい。

空気供給部３６は、燃料電池モジュール２０のセルスタック２４に空気を供給する。このとき、空気供給部３６は、制御部１０からの制御信号に基づいて、セルスタック２４に供給する空気の流量を制御する。本実施形態において、空気供給部３６は、後述するように、例えば空気ブロワ等によって構成することができる。また空気供給部３６は、外部から取り込んだ空気を予備的に加熱して、セルスタック２４に供給してもよい。空気を加熱する熱源として、セルスタック２４の排熱が利用されてもよい。本実施形態において、空気供給部３６は、セルスタック２４が発電する際の電気化学反応に用いられる空気を供給する。空気供給部３６が供給する気体は空気に限定されず、水素等の燃料ガスと反応して発電できる気体であればよい。例えば、空気供給部３６は、酸素を含有する空気以外の気体を供給してもよい。このように、本実施形態に係る発電装置１において、制御部１０は、燃料電池（燃料電池モジュール２０またはセルスタック２４）に供給される気体（例えば空気）の流量を制御する。この場合、本実施形態に係る発電装置１は、燃料電池に気体（例えば空気）を供給する気体供給部（例えば空気供給部３４）を備えてもよい。そして、制御部１０は、空気供給部が燃料電池に供給する気体の流量を制御してもよい。本実施形態において、「燃料電池」とは、１つ（単体）の燃料電池のみならず、適宜、複数の燃料電池も含意する。

空気供給部３６は、セルスタック２４の下方に出口のある配管を通して、空気をセルスタック２４に供給する。

図２に示すように、本実施形態において、空気供給部３６は、２つの空気ブロワ９６Ａおよび空気ブロワ９６Ｂと、２つの流量計９８Ａおよび９８Ｂとを備えている。以下、空気ブロワ９６Ａと空気ブロワ９６Ｂとを特に区別しない場合、単に、空気ブロワ９６のように総称する。同様に、以下、流量計９８Ａと流量計９８Ｂとを特に区別しない場合、単に、流量計９８のように総称する。

図２に示すように、本実施形態において、空気供給部３６に供給される空気は、１つの供給源から２つの経路に分岐されて、それぞれ空気ブロワ９６Ａおよび空気ブロワ９６Ｂに供給される。また、図２に示すように、空気ブロワ９６Ａは流量計９８Ａに接続され、空気ブロワ９６Ｂは流量計９８Ｂに接続される。これらの接続により、空気ブロワ９６Ａおよび空気ブロワ９６Ｂは、それぞれ流量計９８Ａおよび流量計９８Ｂを経て、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂにそれぞれ空気を供給することができる。図２に示す例においては、１つの供給源から２つの経路に分岐された空気が、それぞれ空気ブロワ９６Ａおよび９６Ｂに供給されている。しかしながら、例えば空気ブロワ９６Ａおよび９６Ｂには、それぞれ別個の供給源から空気が供給されるようにしてもよい。

空気ブロワ９６Ａおよび９６Ｂは、空気供給部３６に供給された空気を、それぞれ流量計９８Ａおよび９８Ｂを経て、燃料電池モジュール２０のセルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂにそれぞれ送出する。空気ブロワ９６Ａおよび９６Ｂは、セルスタック２４Ａおよび２４Ｂに空気を送出できるものであれば、例えばファンにより構成されるものなど、任意のものを採用することができる。

流量計９８Ａおよび９８Ｂは、それぞれを経て流れる空気の流量を測定する。ここで、流量計９８Ａおよび９８Ｂがそれぞれ計測する空気の流量とは、例えば、単位時間あたりに空気が流量計９８Ａまたは９８Ｂを経て移動する量とすることができる。流量計９８Ａおよび９８Ｂは、空気の流量を計測できるものであれば、任意のものを採用することができる。

図２に示すように、空気供給部３６は、制御部１０と有線または無線により通信可能に接続される。流量計９８Ａおよび流量計９８Ｂがそれぞれ計測した空気の流量の情報は、制御部１０に送信される。これにより、制御部１０は、流量計９８Ａおよび流量計９８Ｂがそれぞれ計測した空気の流量を把握することができる。また、制御部１０は、空気供給部３６と通信可能に接続されることにより、空気ブロワ９６Ａおよび９６Ｂがそれぞれセルスタック２４Ａおよび２４Ｂに送出する空気の流量を調整（増減）することができる。したがって、本実施形態において、制御部１０は、セルスタック２４Ａに供給される空気の流量およびセルスタック２４Ｂに供給される空気の流量を調整することができる。

本実施形態に係る発電装置において、空気供給部３６は、図２に示すような構成に限定されるものではない。例えば、図２に示す空気供給部３６においては、流量計９８は、空気ブロワ９６によって送出された後の空気の流量を測定している。しかしながら、空気供給部３６において、流量計９８は、空気ブロワ９６によって送出される前の空気の流量を測定してもよい。

図２に示す発電装置は、２つの空気ブロワ９６Ａおよび空気ブロワ９６Ｂを備え、それぞれが独立してセルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂに空気を供給した。しかしながら、図２に示す発電装置を簡略化した例として、発電装置が空気ブロワ９６を１つのみ備える構成としてもよい。この場合、１つの空気ブロワ９６が、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂに空気を供給するような構成としてもよい。

図１に示すインバータ４０は、燃料電池モジュール２０内のセルスタック２４に電気的に接続される。インバータ４０は、セルスタック２４が発電した直流電力を、交流電力に変換する。インバータ４０から出力される交流電力は、分電盤などを介して、負荷１００に供給される。負荷１００は、分電盤などを介して、インバータ４０から出力された電力を受電する。図１において、負荷１００は、１つのみの部材として図示してあるが、負荷を構成する任意の個数の各種電気機器とすることができる。また、負荷１００は、分電盤などを介して、商用電源２００から受電することもできる。図１に示すように、インバータ４０と制御部１０とは、有線または無線により通信可能に接続されるようにしてもよい。この接続により、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、セルスタック２４の発電により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構成することができる。排熱回収処理部５０は、循環水処理部５２および貯湯タンク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で回収された排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。

貯湯タンク６０は、排熱回収処理部５０および循環水処理部５２に接続される。貯湯タンク６０は、燃料電池モジュール２０のセルスタック２４などから回収された排熱を利用して生成された湯を、貯えることができる。

図２に示すように、発電装置１は、セルスタック２４に関連する温度を検出する温度センサ８０を備えている。図２に示すように、本実施形態において、燃料電池モジュール２０は、２つの温度センサ８０Ａおよび８０Ｂを備えている。図２に示すように、温度センサ８０Ａはセルスタック２４Ａ近傍に設置され、温度センサ８０Ｂはセルスタック２４Ｂ近傍に設置される。以下、温度センサ８０Ａと温度センサ８０Ｂとを特に区別しない場合、単に、温度センサ８０のように総称する。

ここで、温度センサ８０が検出する「セルスタック２４に関連する温度」とは、セルスタック２４に関する各部位の温度とすることができる。例えば、温度センサ８０は、図２に示すように、セルスタック２４近傍の温度を検出する位置に設置することができる。ここで、温度センサ８０が温度を検出するセルスタック２４近傍とは、発電装置１においてセルスタック２４に関連する温度の測定に好適な位置、例えばセルスタック２４が発生する熱が適度に伝導する位置とすることができる。例えば、温度センサ８０が温度を検出するセルスタック２４近傍とは、発電するセルスタック２４の中心の温度としてもよい。また、本実施形態において、温度センサ８０が温度を検出するセルスタック２４近傍とは、セルスタック２４そのものが存在する位置であってもよい。また、温度センサ８０が温度を検出するセルスタック２４近傍とは、例えばセルスタック２４の全体、またはセルスタック２４内部の一部（例えばセル）などであってもよい。

温度センサ８０は、例えば熱電対などにより構成することができる。この場合、例えば、セルスタック２４に空気を導入する導入板の中に、熱電対が挿入されるようにしてもよい。一方、温度センサ８０は、当該温度センサ８０を構成する素材によっては、過度の高熱を計測できない場合も想定される。このような場合、温度センサ８０は、例えばセルスタック２４から離れているが、セルスタック２４が発生する熱が伝導する位置における温度を検出してもよい。温度センサ８０がセルスタック２４から離れている場合、温度センサ８０が温度を検出するセルスタック２４近傍とは、例えばセルスタック２４上方の燃焼部に位置してもよい。また、温度センサ８０がセルスタック２４から離れている場合、温度センサ８０が温度を検出するセルスタック２４近傍とは、前記燃焼部上方から少し離れていても、セルスタック２４付近の温度を十分に測定できる位置であればよい。

温度センサ８０は、熱電対に限定されず、温度を測定できる部材であれば、任意のものを採用することができる。例えば、温度センサ８０は、サーミスタまたは白金測温抵抗体としてもよい。温度センサ８０は、制御部１０に接続される。このため、図２に示すように、燃料電池モジュール２０は、制御部１０と有線または無線により通信可能に接続される。温度センサ８０は、検出した温度に基づく信号を制御部１０に送信する。この信号を受信することで、制御部１０は、セルスタック２４に関連する温度を把握することができる。

次に、本実施形態に係る発電装置１の動作について説明する。

本実施形態に係る発電装置１は、発電を開始すると、複数のセルスタック２４それぞれに関連する温度（例えばセルスタック２４の中心温度）に応じて、適切にセルスタック２４の温度を制御する。燃料電池においては、例えばセルスタックの温度が過度に高くなるなどして、温度が適切に制御されないと、セルスタックの劣化が早まるなどの不都合が生じ得る。したがって、本実施形態に係る発電装置１は、セルスタック２４の温度を適切に制御することにより、セルスタック２４の劣化の進行度合いを抑制する。具体的には、発電装置１は、空気供給部３６がセルスタック２４に供給する空気の流量を調整することによって、セルスタック２４の温度を適切に制御する。これにより、本実施形態に係る発電装置１においては、セルスタック２４の長寿命化などが期待できる。以下、このような制御について説明する。

本実施形態においては、セルスタック２４の温度が比較的高いと判定される場合、原則として、空気供給部３６がセルスタック２４に供給する空気を増量する。ここで、本実施形態においては、セルスタック２４に供給する空気を増量する制御（以下、「空気増量制御」と記す）を、以下の４つのモードに分けて行う。すなわち、本実施形態において、発電装置１は、各種の開始条件に応じて、（１）オフモード、（２）調整モード、（３）最大モード、および（４）電力抑制モード、以上４つの空気増量制御を行う。

まず、上記４つのモードで空気増量制御を行うに際し、複数のセルスタック２４に関連する温度の検出について説明する。以下、本実施形態において、「セルスタックに関連する温度」とは、例えばセルスタックの中心温度として説明する。

図３は、本実施形態において、セルスタック２４の中心温度の目標値を定めた一例を示す図である。図３において、縦方向にセルスタック２４が発電するＤＣ電流を示し、横方向にセルスタック２４の発電時間を示す。

図３に示すように、本実施形態において、セルスタック２４の中心温度の目標値（目標温度）は、セルスタック２４の発電時間と、セルスタック２４が発電しているＤＣ電流とに応じて、定めてよい。例えば、セルスタック２４が発電しているＤＣ電流が０［Ａ］の場合、目標値（目標温度）は、発電時間０［ｈ］から９００００［ｈ］以上にわたって６６０［℃］である。また、セルスタック２４が発電しているＤＣ電流が５［Ａ］の場合、目標値（目標温度）は、発電時間０［ｈ］から９００００［ｈ］以上にわたって、６６５［℃］から６８０［℃］まで、発電時間が増えるにつれてほぼ増大する。また、セルスタック２４が発電しているＤＣ電流が１１［Ａ］以上の場合、目標値（目標温度）は、発電時間０［ｈ］から９００００［ｈ］以上にわたって、６７０［℃］から７００［℃］まで、発電時間が増えるにつれてほぼ増大する。

図３に示したセルスタック２４の中心温度の目標値（目標温度）の数値は一例であり、より細かく区分されたセルスタック２４の発電時間と、セルスタック２４が発電しているＤＣ電流とに応じて、より詳細に定めてもよい。また、図３に示したセルスタック２４の中心温度の目標値（目標温度）の数値は、より粗く区分されたセルスタック２４の発電時間と、セルスタック２４が発電しているＤＣ電流とに応じて、より粗く定めてもよい。また、セルスタック２４の中心温度の目標値（目標温度）の数値は、例えばスタック２４の発電時間およびセルスタック２４が発電しているＤＣ電流の少なくとも一方に基づいて定めてもよい。

図３に示したセルスタック２４の発電時間は、例えば制御部１０が計測してもよい。また、図３に示したセルスタック２４が発電しているＤＣ電流は、例えばインバータ４０が検出したデータを、制御部１０に送信してもよい。本実施形態において、図３に示したような目標温度に基づいて、制御部１０は、空気供給部３６がセルスタック２４に供給する空気の流量を制御してもよい。また、本実施形態において、制御部１０は、図３に示したような目標温度に近づくように、セルスタック２４が発電する電力を調整してもよい。この場合、制御部１０は、インバータ４０に供給される電力を調整してもよい。

本実施形態にかかる発電装置１は、セルスタック２４を複数備えている。ここで、本実施形態において、複数のセルスタック２４に関連する温度の平均値を、セルスタックの中心温度の平均値Ｔａと記す。また、本実施形態において、複数のセルスタック２４に関連する温度の最大値を、セルスタックの中心温度の最大値Ｔｍと記す。図２に示す燃料電池モジュール２０は、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂの２つのセルスタック２４を備えている。しかしながら、本実施形態において、複数のセルスタック２４とは、任意の複数個としてもよい。このように、本実施形態において、制御部１０は、複数の燃料電池（セルスタック２４）に関連する温度の平均値Ｔａおよび複数の燃料電池に関連する温度の最大値Ｔｍに応じて、燃料電池（燃料電池モジュール２０またはセルスタック２４）に供給される気体（例えば空気）の流量を増加させる。

本実施形態において、複数のセルスタック２４の中心温度の平均値Ｔａから、セルスタック２４の中心温度の目標値Ｔｔ１を引いた値を、「平均値の差分Ｄａ」と定義する。ここで、セルスタック２４の中心温度の目標値Ｔｔ１は、図３に示したように、セルスタック２４の発電時間と、セルスタック２４が発電しているＤＣ電流とに応じて、定められる値である。

また、本実施形態において、複数のセルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍから、セルスタック２４の中心温度の目標値Ｔｔ２を引いた値を、「最大値の差分Ｄｍ」と定義する。ここで、セルスタック２４の中心温度の目標値Ｔｔ２は、図３に示した表において、発電時間３万時間のセルスタック２４の中心温度の目標値として定められる値である。すなわち、セルスタック２４が発電するＤＣ電流が０［Ａ］の場合、セルスタック２４の中心温度の目標値Ｔｔ２は６６０［℃］である。セルスタック２４が発電するＤＣ電流が５［Ａ］の場合、セルスタック２４の中心温度の目標値Ｔｔ２は６７５［℃］である。セルスタック２４が発電するＤＣ電流が１１［Ａ］以上の場合、セルスタック２４の中心温度の目標値Ｔｔ２は６９０［℃］である。また、本実施形態において、例えば、目標値Ｔｔ１および目標値Ｔｔ２の少なくとも一方を、図３に示す例のように定めてもよい。

本実施形態において、セルスタック２４の発電時間が３万時間未満の場合、「平均値の差分Ｄａ」および「最大値の差分Ｄｍ」のうち、大きい方の値を、「差分Ｄ」とする。一方、本実施形態において、セルスタック２４の発電時間が３万時間以上の場合、「最大値の差分Ｄｍ」の値を「差分Ｄ」とする。このように、本実施形態において、制御部１０は、第１の差分Ｄａおよび第２の差分Ｄｍに応じて、燃料電池（燃料電池モジュール２０またはセルスタック２４）に供給される気体の流量を増加させてもよい。ここで、第１の差分Ｄａは、平均値Ｔａから第１の所定値（目標値Ｔｔ１）を引いたものであり、第２の差分Ｄｍは、最大値Ｔｍから第２の所定値（目標値Ｔｔ２）を引いたものである。また、制御部１０は、第１の差分Ｄａおよび第２の差分Ｄｍのうち大きい方の値に応じて、燃料電池（燃料電池モジュール２０またはセルスタック２４）に供給される気体の流量を増加させてもよい。また、上述したように、第１の所定値（目標値Ｔｔ１）および第２の所定値（目標値Ｔｔ２）の少なくとも一方は、燃料電池（セルスタック２４Ａ，２４Ｂ）が発電する電流および燃料電池の発電時間の少なくとも一方に基づいて定められる。

以下、本実施形態にかかる発電装置１が実行する、（１）オフモード、（２）調整モード、（３）最大モード、および（４）電力抑制モード、以上４つの空気増量制御について、より詳細に説明する。

（１）オフモード
本実施形態において、空気増量制御のオフモードは、空気の増量の制御をオフにするモードである。したがって、オフモードにおいては、基本的に空気の流量を増大させない。

オフモードにおいては、例えば以下のような制御を実行する。
・発電装置１の動作開始時（例えば発電開始時）は、この（１）オフモードとする。
・セルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ≧７３０℃が１秒継続すると、後述の（３）最大モードに移行する。
・セルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ＜７３０℃かつ差分Ｄ≧−２℃のとき、後述の（２）調整モードに移行する。
・空気供給ライン１つあたりの空気増量分＞０［ＮＬ／ｍｉｎ］のとき、−８［ＮＬ／ｍｉｎ］の速度で空気増量分を減少させるように制御する。すなわち、ここでは、空気供給ラインにおいて空気の流量が増加している場合、空気の流量が増加する速度を減らす。

また、ここで、空気供給ラインとは、空気ブロワ９６からセルスタック２４に供給される空気の経路である。例えば図２に示した例においては、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂについて、それぞれ空気供給ラインが１つずつ形成されており、発電装置１全体としては、２つの空気供給ラインが形成されている。

図４は、上述した空気増量制御のオフモードにおける動作の一例を説明するフローチャートである。以下、図４を参照して、発電装置１が実行する空気増量制御のオフモードについて説明する。以下の図４〜図７に示す「１」、「２」、「３」、「４」の数字は、それぞれ、（１）オフモード、（２）調整モード、（３）最大モード、（４）電力抑制モードを表している。図４〜図７は、各モードにおける処理の一例を示すものであり、図４〜図７に示すのと異なる手順による処理を行うことにより、各モードにおける制御を実行してもよい。

図４に示す動作（（１）オフモード）が開始すると、制御部１０は、セルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ≧７３０℃が１秒継続したか否か判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１において、セルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ≧７３０℃が１秒継続したと判定されたら、制御部１０は、後述（図６）の（３）最大モードの動作に移行する。このように、本実施形態において、制御部１０は、平均値Ｔａおよび最大値Ｔｍの少なくとも一方に関する所定の条件が所定の時間（例えば、ここでは１秒）満たされたら、燃料電池（燃料電池モジュール２０またはセルスタック２４）に供給される気体の流量を変化させる。

ステップＳ１１において、セルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ≧７３０℃が１秒継続していないと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ１２の処理に移行する。ステップＳ１２において、制御部１０は、セルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ＜７３０℃かつ差分Ｄ≧−２℃であるか否か判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において、セルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ＜７３０℃かつ差分Ｄ≧−２℃であると判定されたら、制御部１０は、後述（図５）の（３）調整モードの動作に移行する。

ステップＳ１２において、セルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ＜７３０℃かつ差分Ｄ≧−２℃でないと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ１３の処理に移行する。ステップＳ１３において、制御部１０は、空気供給ライン１つあたりの空気増量分＞０［ＮＬ／ｍｉｎ］であるか判定する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３において空気供給ライン１つあたりの空気増量分＞０［ＮＬ／ｍｉｎ］でないと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ１１に戻って処理を継続する。一方、ステップＳ１３において空気供給ライン１つあたりの空気増量分＞０［ＮＬ／ｍｉｎ］であると判定されたら、制御部１０は、ステップＳ１４の処理に移行する。

ステップＳ１４において、制御部１０は、空気供給ライン１つあたりの空気増量分を、−８［ＮＬ／ｍｉｎ］の速度で減少させる（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の処理を完了したら、制御部１０は、ステップＳ１１に戻って処理を継続する。このように、本実施形態において、制御部１０は、燃料電池（燃料電池モジュール２０またはセルスタック２４）に供給される気体（例えば空気）の流量が増加している場合、当該流量の増加の速度を低下させてもよい。また、本実施形態において、制御部１０は、燃料電池（燃料電池モジュール２０またはセルスタック２４）が発電している時に、燃料電池に供給される気体の流量を増加させてもよい。

（２）調整モード
本実施形態において、空気増量制御の調整モードは、空気の増量を調整するモードである。したがって、調整モードにおいては、温度に応じて空気の流量を増加させる。

調整モードにおいては、例えば以下のような制御を実行する。
・セルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ≧７３０℃が１秒継続すると、後述（図６）の（３）最大モードに移行する。
・セルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ＜７３０℃かつ差分Ｄ≧５℃が５分継続すると、後述（図６）の（３）最大モードに移行する。
・セルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ＜７３０℃のとき、１００ｍｓごとに空気供給ライン１つあたりの空気増量分に所定値αを加算する。ここで、例えば、所定値α＝ｍｉｎ（１５，ｍａｘ（−１５，差分Ｄ））×１５／３６０００としてもよい。すなわち、ここでは、空気供給ラインにおいて空気の流量を徐々に増加させる。
・セルスタックの中心温度の最大値Ｔｍ＜７３０℃かつ差分Ｄ≦−１０℃のとき、前述（図４）の（１）オフモードに移行する。

図５は、上述した空気増量制御の調整モードにおける動作の一例を説明するフローチャートである。以下、図５を参照して、発電装置１が実行する空気増量制御の調整モードについて説明する。

図５に示す動作（（２）調整モード）が開始すると、制御部１０は、セルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ≧７３０℃が１秒継続したか否か判定する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１において、セルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ≧７３０℃が１秒継続したと判定されたら、制御部１０は、後述（図６）の（３）最大モードの動作に移行する。

ステップＳ２１において、セルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ≧７３０℃が１秒継続していないと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ２２の処理に移行する。ステップＳ２２において、制御部１０は、セルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ＜７３０℃であるか否か判定する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２においてセルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ＜７３０℃でないと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ２１に戻って処理を継続する。一方、ステップＳ２２において、セルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ＜７３０℃であると判定されたら、制御部１０は、ステップＳ２３の動作に移行する。

ステップＳ２３において、制御部１０は、１００ｍｓごとに空気供給ライン１つあたりの空気増量分に所定値αを加算する（ステップＳ２３）。ここで、所定値αは、例えば、（−１５と差分Ｄの大きい方の値）と、１５との小さい方の値に、１５／３６０００を乗じた数値としてもよい。すなわち、ステップＳ２３において、制御部１０は、徐々に空気の流量を増やす。

ステップＳ２３において空気の増量分を加算したら、制御部１０は、ステップＳ２４の処理に移行する。ステップＳ２４において、制御部１０は、差分Ｄ≧５℃が５分継続したか否か判定する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４において差分Ｄ≧５℃が５分継続したと判定されたら、制御部１０は、後述の（３）最大モードに移行する。一方、ステップＳ２４において差分Ｄ≧５℃が５分継続していないと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ２５の処理に移行する。このように、本実施形態において、制御部１０は、複数の燃料電池（セルスタック２４）が所定の時間発電するまでは、差分Ｄの値に応じて、燃料電池（燃料電池モジュール２０またはセルスタック２４）に供給される気体（例えば空気）の流量を増加させてもよい。ここで、差分Ｄとは、第１の差分Ｄａおよび第２の差分Ｄｍのうち大きい方の値である。

ステップＳ２５において、制御部１０は、差分Ｄ≦−１０℃であるか否か判定する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５において差分Ｄ≦−１０℃でないと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ２１に戻って処理を継続する。一方、ステップＳ２５において差分Ｄ≦−１０℃であると判定されたら、制御部１０は、前述（図４）の（１）オフモードに移行する（図４）。

（３）最大モード
本実施形態において、空気増量制御の最大モードは、空気の増量を最大にするモードである。したがって、最大モードにおいては、基本的に、空気の流量を増加させる。

最大モードにおいては、例えば以下のような制御を実行する。
・差分Ｄ≦３℃が１秒継続すると、前述（図５）の（２）調整モードに移行する。
・セルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ≧７３０℃が５分継続すると、後述（図７）の（４）電力抑制モードに移行する。ここで、発電を抑制する電力は１００［Ｗ／ｈ］としてもよい。
・最大モードの時間が３０分継続すると、後述（図７）の（４）電力抑制モードに移行する。ここで、発電を抑制する電力は１００［Ｗ／ｈ］としてもよい。
・空気供給ライン１つあたりの空気増量分＜６４［ＮＬ／ｍｉｎ］のとき、１分あたり８［ＮＬ／ｍｉｎ］の速度で空気増量分を増加させる。すなわち、ここでは、空気供給ラインにおいて空気の流量を徐々に増加させる。

図６は、上述した空気増量制御の最大モードにおける動作の一例を説明するフローチャートである。以下、図６を参照して、発電装置１が実行する空気増量制御の最大モードについて説明する。

図６に示す動作（（３）最大モード）が開始すると、制御部１０は、差分Ｄ≦３℃が１秒継続したか否か判定する（ステップＳ３１）。ステップＳ３１において、差分Ｄ≦３℃が１秒継続したと判定されたら、制御部１０は、前述（図５）の（２）調整モードの動作に移行する。

ステップＳ３１において差分Ｄ≦３℃が１秒継続していないと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ３２の処理に移行する。ステップＳ３２において、制御部１０は、セルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ≧７３０℃が５分継続したか否か判定する（ステップＳ３２）。

ステップＳ３２においてセルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ≧７３０℃が５分継続したと判定されたら、制御部１０は、後述（図７）の（４）電力抑制モードの動作に移行する。一方、ステップＳ３２においてセルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ≧７３０℃が５分継続していないと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ３３の処理に移行する。

ステップＳ３３において、制御部１０は、（３）最大モードにおける動作が３０分継続しているか否か判定する（ステップＳ３３）。ステップＳ３３において最大モードにおける動作が３０分継続していると判定されたら、制御部１０は、後述（図７）の（４）電力抑制モードの動作に移行する。一方、ステップＳ３３において最大モードにおける動作が３０分継続していないと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ３４の処理に移行する。

ステップＳ３４において、制御部１０は、空気供給ライン１つあたりの空気増量分＜６４［ＮＬ／ｍｉｎ］であるか否かを判定する（ステップＳ３４）。ステップＳ３４において空気供給ライン１つあたりの空気増量分＜６４［ＮＬ／ｍｉｎ］でないと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ３１に戻って処理を継続する。一方、ステップＳ３４において空気供給ライン１つあたりの空気増量分＜６４［ＮＬ／ｍｉｎ］であると判定されたら、制御部１０は、ステップＳ３５の処理に移行する。

ステップＳ３５において、制御部１０は、空気供給ライン１つあたりの空気増量分を、８［ＮＬ／ｍｉｎ］の速度で増加させる（ステップＳ３５）。ステップＳ３５の処理を完了したら、制御部１０は、ステップＳ３１に戻って処理を継続する。

（４）電力抑制モード
本実施形態において、空気増量制御の電力抑制モードは、発電装置が発電する電力を抑制するモードである。電力抑制モードにおいては、空気の流量を制御しつつ、燃料電池が発電する電力を抑制する。

電力抑制モードにおいては、例えば以下のような制御を実行する。
・差分Ｄ≧３℃が５分継続すると、発電する電力の抑制に１００［Ｗ／ｈ］を加算する。
・セルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ＜７３０℃が５分継続すると、発電する電力の抑制に−１００［Ｗ／ｈ］を加算する。
・抑制電力≦０［Ｗ］になると、前述（図６）の（３）最大モードに移行する。
・セルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ≧７３５℃になると、セルスタック２４が高温状態と判定する。
この場合、空気供給ライン１つあたりの空気流量の最大値を１２０［ＮＬ／ｍｉｎ］にし、空気供給ライン１つあたりの空気増量分の最大値を６４［ＮＬ／ｍｉｎ］にする。
・セルスタックの中心温度の最大値Ｔｍ＜７３５℃になると、セルスタックは非高温状態と判定する。
この場合、空気供給ライン１つあたりの空気流量の最大値を１１４［ＮＬ／ｍｉｎ］にし、空気供給ライン１つあたりの空気増量分の最大値を６４［ＮＬ／ｍｉｎ］にする。
ここで、上述の温度７３５℃は、セルスタックが高温であり異常と判断される閾値（初期値７５０℃）−１５℃として算出した値である。

図７は、上述した空気増量制御の電力抑制モードにおける動作の一例を説明するフローチャートである。以下、図７を参照して、発電装置１が実行する空気増量制御の電力抑制モードについて説明する。

図７に示す動作（（４）電力抑制モード）が開始すると、制御部１０は、差分Ｄ≧３℃が５分継続したか否か判定する（ステップＳ４１）。ステップＳ４１において差分Ｄ≧３℃が５分継続したと判定されたら、制御部１０は、セルスタック２４が発電する電力の抑制を＋１００［Ｗ／ｈ］とする（ステップＳ４２）。すなわち、ステップＳ４２において、制御部１０は、セルスタック２４が発電する電力の抑制を強めることにより、セルスタック２４が発電する電力をより少なくする。このように、本実施形態において、制御部１０は、燃料電池（燃料電池モジュール２０またはセルスタック２４）に供給される気体の流量を所定値まで増加させたまま所定の時間経過したら、燃料電池が発電する電力を低下させる。ここで、制御部１０は、インバータ４０に供給される電力を抑制することにより、燃料電池（燃料電池モジュール２０またはセルスタック２４）が発電する電力を低下させてもよい。ステップＳ４２において電力を抑制したら、制御部１０は、ステップＳ４１に戻って処理を継続する。

一方、ステップＳ４１において差分Ｄ≧３℃が５分継続していないと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ４３の処理に移行する。ステップＳ４３において、制御部１０は、セルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ＜７３０℃が５分継続したか否か判定する（ステップＳ４３）。ステップＳ４３においてセルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ＜７３０℃が５分継続したと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ４４の処理に移行する。

ステップＳ４４において、制御部１０は、セルスタック２４が発電する電力の抑制を−１００［Ｗ／ｈ］とする（ステップＳ４４）。すなわち、ステップＳ４４において、制御部１０は、セルスタック２４が発電する電力の抑制を弱めることにより、セルスタック２４が発電する電力をより多くする。ステップＳ４４において電力の抑制を弱めたら、制御部１０は、ステップＳ４１に戻って処理を継続する。

一方、ステップＳ４３においてセルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ＜７３０℃が５分継続していないと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ４５の処理に移行する。

ステップＳ４５において、制御部１０は、セルスタック２４における発電の抑制電力≦０［Ｗ］を満たすか否かを判定する（ステップＳ４５）。ステップＳ４５においてセルスタック２４における発電の抑制電力≦０［Ｗ］を満たすと判定されたら、制御部１０は、前述（図６）の（３）最大モードに移行する。ここで、セルスタック２４における発電の抑制電力≦０［Ｗ］を満たすと判定される場合とは、例えばセルスタック２４が発電の抑制をしていない場合とすることができる。

一方、ステップＳ４５においてセルスタック２４における発電の抑制電力≦０［Ｗ］を満たさないと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ４６の処理に移行する。ここで、セルスタック２４における発電の抑制電力≦０［Ｗ］を満たさないと判定される場合とは、例えばセルスタック２４が発電の抑制をしている場合とすることができる。

ステップＳ４６において、制御部１０は、セルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ≧７３５℃を満たすか否か判定する（ステップＳ４６）。ステップＳ４６においてセルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ≧７３５℃を満たすと判定されたら、制御部１０は、セルスタック２４が高温状態と判断して、ステップＳ４７の高温状態処理に移行する。ここで、上述の温度７３５℃は、セルスタックが高温であり異常と判断される閾値（初期値７５０℃）−１５℃として算出した値である。

ステップＳ４７（高温状態処理）において、制御部１０は、空気供給ライン１つあたりの空気流量の最大値を１２０［ＮＬ／ｍｉｎ］にしつつ、空気供給ライン１つあたりの空気増量分の最大値を６４［ＮＬ／ｍｉｎ］に設定する。ステップＳ４７の高温状態処理が完了したら、制御部は、ステップＳ４１に戻って処理を継続する。

一方、ステップＳ４６においてセルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍ≧７３５℃を満たさないと判定されたら、制御部１０は、セルスタック２４が非高温状態と判断して、ステップＳ４８の非高温状態処理に移行する。

ステップＳ４８（非高温状態処理）において、制御部１０は、空気供給ライン１つあたりの空気流量の最大値を１１４［ＮＬ／ｍｉｎ］にしつつ、空気供給ライン１つあたりの空気増量分の最大値を６４［ＮＬ／ｍｉｎ］に設定する。ステップＳ４８の非高温状態処理が完了したら、制御部は、ステップＳ４１に戻って処理を継続する。

以上説明したように、本実施形態において、制御部１０は、複数の燃料電池（セルスタック２４）に関連する温度の平均値Ｔａおよび複数のセルスタック２４に関連する温度の最大値Ｔｍに応じて、燃料電池（燃料電池モジュール２０またはセルスタック２４）に供給される気体の流量を増加させる。

本実施形態にかかる発電装置１によれば、複数のセルスタック２４が過度に高温になることは回避され、セルスタック２４の温度を適切に制御することができる。これにより、本実施形態に係る発電装置１においては、セルスタック２４の長寿命化、ひいては発電装置１全体の長寿命化などが期待できる。

また、本実施形態にかかる発電装置１によれば、複数のセルスタック２４の中心温度の平均値Ｔａおよび複数のセルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍに基づいて、セルスタック２４の温度制御の要否を判定した。したがって、セルスタック２４の温度制御の要否を判定するに際し、複数のセルスタック２４を誤検出することにより、不適切な温度制御が行われるようなリスクを低減することができる。

本発明を諸図面および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および修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形および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、各機能部、各手段、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、複数の機能部およびステップなどを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、上述した本発明の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。

以上の開示においては、本実施形態として、ＳＯＦＣとするセルスタック２４を備える発電装置１について説明した。しかしながら、上述したように、本実施形態に係る発電装置１は、ＳＯＦＣを備えるものに限定されず、例えばモジュールのないＰＥＦＣなど、各種の燃料電池を備えるものとすることができる。本開示において「燃料電池」とは、例えば発電システム、発電ユニット、燃料電池モジュール、ホットモジュール、セルスタック、またはセルなどを意味する。また、本開示における「燃料電池」は、燃料電池車に搭載される燃料電池であってもよい。

また、上述した実施形態においては、セルスタック２４を２つ備える発電装置１について説明した。しかしながら、発電装置１が備えるセルスタック２４は２つに限定されず、任意の複数個のセルスタック２４を備えてもよい。

例えば、本実施形態にかかる発電装置は、図８に示す燃料電池モジュール２０’のように、４つのセルスタック（２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ）を備えてもよい。図８は、図２と同様に、図１に示した発電装置１において、制御部１０、燃料電池モジュール２０’、およびガス供給部３２のみを示し、その他の機能部は省略している。以下、セルスタック２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄを特に区別しない場合、単に、セルスタック２４のように総称する。それぞれのセルスタック２４は、例えば単体で７００Ｗ程度の発電が可能な場合、燃料電池モジュール２０’は、全体として３ｋＷ程度の電力を出力することができる。このような構成においても、複数のセルスタック２４の中心温度の平均値Ｔａおよび複数のセルスタック２４の中心温度の最大値Ｔｍに基づいて、セルスタック２４の温度制御の要否を判定することができる。本実施形態においては、このような構成の発電装置であっても、上述した実施形態にかかる発電装置１と同様の効果を見込むことができる。

本開示の実施形態は、図１に示す発電装置１の制御部１０および記憶部１２に相当する機能ブロックを、発電装置１の外部に有する構成として実現することもできる。このような実施形態の一例を図９に示す。図９に示す例においては、発電装置１を外部から制御する制御装置２は、制御部１０と、記憶部１２とを備える。図９に示す制御装置２の制御部１０および記憶部１２の機能は、図１に示す発電装置１の制御部１０および記憶部１２の機能とそれぞれ同等である。すなわち、本実施形態に係る制御装置２は、複数の燃料電池（燃料電池モジュール２０またはセルスタック２４）を備える発電装置１を制御する。制御装置２は、燃料電池に供給される気体の流量を制御する制御部１０を備える。

また、本開示の実施形態は、例えば、図９に示す制御装置２に実行させる制御プログラムとして実現することもできる。すなわち、本実施形態に係る制御プログラムは、複数の燃料電池（燃料電池モジュール２０またはセルスタック２４）を備える発電装置１を制御する制御装置２に、燃料電池（燃料電池モジュール２０またはセルスタック２４）に供給される気体の流量を制御する制御ステップと、燃料電池に供給される気体の流量を増加させる増加ステップと、を実行させる。

１ 発電装置
２ 制御装置
１０ 制御部
１２ 記憶部
２０ 燃料電池モジュール
２２ 改質器
２４ セルスタック
３２ ガス供給部
３４ 改質水供給部
３６ 空気供給部
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
７０ 温度センサ
１００ 負荷
２００ 商用電源

Claims (12)

1. 複数の燃料電池と、
   前記複数の燃料電池に供給される気体の流量を制御する制御部と、を備える発電装置であって、
   前記制御部は、前記複数の燃料電池に関連する温度の平均値および前記複数の燃料電池に関連する温度の最大値に応じて、前記複数の燃料電池に供給される気体の流量を増加させる、発電装置。
2. 前記制御部は、前記平均値および前記最大値の少なくとも一方に関する所定の条件が所定の時間満たされたら、前記複数の燃料電池に供給される気体の流量を変化させる、請求項１に記載の発電装置。
3. 前記制御部は、前記平均値から第１の所定値を減じた第１の差分、および、前記最大値から第２の所定値を減じた第２の差分に応じて、前記複数の燃料電池に供給される気体の流量を増加させる、請求項１または２に記載の発電装置。
4. 前記第１の所定値および前記第２の所定値の少なくとも一方は、前記燃料電池が発電する電流および当該燃料電池の発電時間の少なくとも一方に基づいて定められる、請求項３に記載の発電装置。
5. 前記制御部は、前記第１の差分および前記第２の差分のうち大きい方の値に応じて、前記複数の燃料電池に供給される気体の流量を増加させる、請求項３または４に記載の発電装置。
6. 前記制御部は、前記複数の燃料電池が所定の時間発電するまでは、前記第１の差分および前記第２の差分のうち大きい方の値に応じて、前記複数の燃料電池に供給される気体の流量を増加させる、請求項５に記載の発電装置。
7. 前記制御部は、前記複数の燃料電池が発電している時に、前記複数の燃料電池に供給される気体の流量を増加させる、請求項１から６のいずれかに記載の発電装置。
8. 前記制御部は、前記複数の燃料電池に供給される気体の流量が増加している場合、当該流量の増加の速度を低下させる、請求項１から７のいずれかに記載の発電装置。
9. 前記制御部は、前記複数の燃料電池に供給される気体の流量を所定値まで増加させたまま所定の時間経過したら、前記複数の燃料電池が発電する電力を低下させる、請求項１から８のいずれかに記載の発電装置。
10. 前記複数の燃料電池に気体を供給する気体供給部を備え、
    前記制御部は、前記気体供給部が前記複数の燃料電池に供給する気体の流量を制御する、請求項１から９のいずれかに記載の発電装置。
11. 複数の燃料電池を備える発電装置を制御する制御装置であって、
    前記複数の燃料電池に供給される気体の流量を制御する制御部を備え、
    前記制御部は、前記複数の燃料電池に関連する温度の平均値および前記複数の燃料電池に関連する温度の最大値に応じて、前記複数の燃料電池に供給される気体の流量を増加させる、制御装置。
12. 複数の燃料電池を備える発電装置を制御する制御装置に、
    前記複数の燃料電池に供給される気体の流量を制御する制御ステップと、
    記複数の燃料電池に関連する温度の平均値および前記複数の燃料電池に関連する温度の最大値に応じて、前記複数の燃料電池に供給される気体の流量を増加させる増加ステップと、
    を実行させる、制御プログラム。
    
    

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