JP5089829B2 - 発電システム及びその運転方法 - Google Patents

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Description

本発明は、熱と電気を供給する発電システム及びその運転方法に関し、特に、発電システムの構造に関する。
コージェネレーションシステムは、発電した電力を需要家へ供給し電力負荷を賄うとともに、発電に伴う排熱を回収して蓄熱することで需要家の給湯負荷を賄うシステムである。このようなコージェネレーションシステムとして、燃料電池と給湯器が同一の燃料で動作するコージェネレーションシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されているコージェネレーションシステムでは、燃料電池と、燃料電池の動作に伴って発生する熱を回収する熱交換器と、熱交換器を循環して加熱された水を貯蔵する貯湯槽と、貯湯槽から流出する水を所定の温度まで加温する機能を有する給湯器を有し、燃料電池と給湯器が同一の燃料で動作するように構成されている。
また、建物内部に配置する燃料電池発電装置の排気性能を向上させることを目的とした燃料電池発電装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に開示されている発電装置は、吸気口を備えた建物の内部に設置して使用される燃料電池発電装置であって、建物の内部の空気を燃料電池発電装置の内部へ導く空気導入口と、燃料電池発電装置の内部の空気を建物の外部へ排出する空気排出管と、換気手段を備えていて、換気手段が、建物外部の空気を吸気口を介して建物の内部に導き、さらに空気導入口を通して燃料電池発電装置の内部に導入し、さらに空気排出管を通して建物の外部へと排出する。
さらに、建物内部に配置した燃料電池で生じた排ガスの排気性能を向上することを目的として、上下方向に延びるダクトを具備する発電装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３に開示されている発電装置では、建物内部を上下方向に延び、上端部が外部に位置するダクトが、二重管であり、排ガス又は空気がダクトの内側又は外側を個別に流通するように、換気管及び排気管がダクトにそれぞれ連結されている。
特開２００７−２４８００９号公報 特開２００６−７３４４６号公報 特開２００８−２１０６３１号公報
ところで、特許文献１に開示されているコージェネレーションシステムを建物内に配置する場合に、特許文献２に開示されている発電装置を参照すると、以下のような構成をとることが考えられる。すなわち、燃料電池が設けられたコージェネレーションユニットと給湯器が設けられた給湯ユニットを別々に配置し、コージェネレーションユニット内に換気ファンを設け、コージェネレーションユニットと給湯器とが連通する排気流路を設ける構成である。
このような構成において、例えば、換気ファンが作動中に、給湯器を作動させた場合、換気ファンの操作量によっては、給湯器から排出される排ガスが、排気流路を介して、コージェネレーションユニット内に流入するおそれがある。そして、排ガスがコージェネレーションユニットに流入した場合、筐体内の酸素（酸化剤ガス）濃度が低下するため、燃料電池に供給する酸化剤ガス濃度が低下し、燃料電池の発電効率が低下するという課題が生じる。
本発明は、上記のように、燃料電池システムと燃焼装置を連通する排気流路を配設する場合において、安定して発電を行うことができ、耐久性の高い発電システム及びその運転方法を提供することを目的とする。
上記従来の課題を解決するために、本発明に係る発電システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池を収納する筐体と、換気器と、を有する燃料電池システムと、制御装置と、を備える発電システムにおいて、前記発電システムは、燃焼空気を供給するように構成された燃焼空気供給器を有する燃焼装置と、前記筐体内に空気を供給する給気流路と、前記筐体と前記燃焼装置の排気口とを接続するように設けられ、前記燃料電池システムから排出される排出ガスと前記燃焼装置から排出される排出ガスをその大気への開口から大気に排出するように構成された排出流路と、をさらに備え、前記換気器は、前記筐体内のガスを前記排出流路に排出することにより、前記筐体内を換気するように構成され、前記制御装置は、前記換気器の作動中に、前記燃焼装置が作動したと判定した場合に、前記換気器の操作量を増加するように制御する。
ここで、「燃焼装置が作動した」とは、燃焼装置に燃焼燃料と燃焼空気が供給されて、これが燃焼して燃焼排ガス（排出ガス）が生成され、該燃焼装置から排出ガスを排出流路に排出されることだけでなく、燃焼装置の燃焼空気供給器が作動し、燃焼空気を排出流路に排出されることも含む。
ここで、「換気器の操作量を増加するよう制御する」とは、換気器が排出するガスの流量及び圧力のうちの少なくとも一方を増加させるように制御することである。
また、「燃焼装置が作動したと判定した場合に、換気器の操作量を増加する」とは、燃焼装置の作動と、換気器の操作量の増加を同時に行ってもよく、いずれか一方の動作を先に行ってもよいことをいう。
これにより、換気器が作動中に、燃焼装置が作動することにより、燃焼装置から排出された排出ガスが筐体内に流入することを抑制することができる。また、換気器が作動中に、燃焼装置が作動することにより、燃焼装置から排出された排出ガスが筐体内に流入したとしても、その後、換気器の操作量を増加することにより、排出ガスの更なる流入を抑制することができ、流入した排出ガスを筐体外に排出することができる。このため、筐体内の酸素濃度の低下を抑制することができる。よって、燃料電池の発電を安定して行うことができ、発電システムの耐久性を向上させることができる。
また、本発明に係る発電システムでは、前記制御装置は、前記燃焼装置の作動指令が入力された場合に、前記換気器の操作量を増加するように制御してもよい。
また、本発明に係る発電システムでは、前記制御装置は、前記換気器の作動中に、前記燃焼装置の排出ガスの排出、又は前記燃焼装置の燃焼空気の供給の少なくとも一方を検知した場合に、前記換気器の操作量を増加するように制御してもよい。
また、本発明に係る発電システムでは、前記筐体の給気口に設けられ、その大気への開口から空気を前記燃料電池システムに供給する給気流路と、前記給気流路、前記排出流路及び前記筐体内のうちの少なくともいずれか一箇所に設けられた第１温度検知器と、を備え、前記制御装置は、前記第１温度検知器で検知される温度が第１の温度より高い場合、前記換気器の操作量を増加するように制御してもよい。
また、本発明に係る発電システムでは、前記筐体の給気口に設けられ、その大気への開口から空気を前記燃料電池システムに供給する給気流路と、前記給気流路、前記排出流路及び前記筐体内のうちの少なくともいずれか一箇所に設けられた第１温度検知器と、を備え、前記制御装置は、前記第１温度検知器で検知される温度が第２の温度より低い場合、前記換気器の操作量を増加するように制御してもよい。
また、本発明に係る発電システムでは、前記筐体の給気口に設けられ、その大気への開口から空気を前記燃料電池システムに供給する給気流路と、前記給気流路、前記排出流路及び前記筐体内のうちの少なくともいずれか一箇所に設けられた第１温度検知器と、を備え、前記制御装置は、所定時間の前後における前記第１温度検知器が検知した温度の差分が、第３の温度より大きい場合、前記換気器の操作量を増加するように制御してもよい。
また、本発明に係る発電システムでは、前記排出流路内の圧力を検知する圧力検知器をさらに備え、前記制御装置は、前記圧力検知器で検知される圧力が第１の圧力より高い場合、前記換気器の操作量を増加するように制御してもよい。
また、本発明に係る発電システムでは、前記排出流路内を流れるガスの流量を検知する第１流量検知器をさらに備え、前記制御装置は、前記第１流量検知器で検知される流量が第１の流量より多い場合、前記換気器の操作量を増加するように制御してもよい。
また、本発明に係る発電システムでは、前記燃焼空気供給器が供給する燃焼空気の流量を検知する第２流量検知器と、をさらに備え、前記制御装置は、前記第２流量検知器で検知される流量が第２の流量より多い場合、前記換気器の操作量を増加するように制御してもよい。
また、本発明に係る発電システムでは、前記給気流路は、前記筐体と前記燃焼装置の給気口とを連通し、前記燃料電池システム及び前記燃焼装置のそれぞれに、その大気への開口から空気を供給し、かつ、前記給気流路は、前記排気流路と熱交換可能なように設けられていてもよい。
また、本発明に係る発電システムでは、前記給気流路に設けられた第２温度検知器をさらに備え、前記制御装置は、前記第２温度検知器で検知される温度が、第４の温度より高い場合、前記換気器の操作量を増加するように制御してもよい。
さらに、本発明に係る発電システムでは、前記燃料電池システムは、原料と水蒸気から水素含有ガスを生成する改質器を有する水素生成装置をさらに備えていてもよい。
また、本発明に係る発電システムの運転方法は、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池を収納する筐体と、換気器と、を有する燃料電池システムと、を備える発電システムの運転方法であって、前記発電システムは、燃焼空気を供給するように構成された燃焼空気供給器を有する燃焼装置と、前記筐体と前記燃焼装置の排気口とを連通するように設けられ、前記燃料電池システムから排出される排出ガスと前記燃焼装置から排出される排出ガスをその大気への開口から大気に排出するように構成された排出流路と、をさらに備え、前記換気器は、前記筐体内のガスを前記排出流路に排出することにより、前記筐体内を換気するように構成され、その作動中に、前記燃焼装置が作動すると、その操作量を増加するように構成されている。
これにより、換気器が作動中に、燃焼装置が作動することにより、燃焼装置から排出された排出ガスが筐体内に流入することを抑制することができる。また、換気器が作動中に、燃焼装置が作動することにより、燃焼装置から排出された排出ガスが筐体内に流入したとしても、その後、換気器の操作量を増加することにより、排出ガスの更なる流入を抑制することができ、流入した排出ガスを筐体外に排出することができる。このため、筐体内の酸素濃度の低下を抑制することができる。よって、燃料電池の発電を安定して行うことができ、発電システムの耐久性を向上させることができる。
本発明の発電システムによれば、換気器の作動中に、燃焼装置が作動しても、筐体内の酸化剤ガス（酸素）濃度の低下を抑制することが可能となる。このため、燃料電池の発電を安定して行うことができ、発電システムの耐久性を向上させることが可能となる。
図１は、本発明の実施の形態１に係る発電システムの概略構成を示す模式図である。 図２は、本実施の形態１に係る発電システムの排出ガス流入抑制動作を模式的に示すフローチャートである。 図３は、本実施の形態１における変形例１の発電システムの概略構成を示す模式図である。 図４は、本実施の形態１における変形例１の発電システムの排出ガス流入抑制動作を模式的に示すフローチャートである。 図５は、本発明の実施の形態２に係る発電システムの概略構成を示す模式図である。 図６は、本実施の形態２に係る発電システムの排出ガス流入抑制動作を模式的に示すフローチャートである。 図７は、本実施の形態２における変形例１の発電システムの概略構成を示す模式図である。 図８は、本実施の形態２における変形例２の発電システムの概略構成を示す模式図である。 図９は、本実施の形態２における変形例３の発電システムの概略構成を示す模式図である。 図１０は、本実施の形態２における変形例３の発電システムの排出ガス流入抑制動作を模式的に示すフローチャートである。 図１１は、本実施の形態２における変形例４の発電システムの概略構成を示す模式図である。 図１２は、本実施の形態２における変形例４の発電システムの排出ガス流入抑制動作を模式的に示すフローチャートである。 図１３は、本実施の形態２における変形例５の発電システムの概略構成を示す模式図である。 図１４は、本実施の形態２における変形例５の発電システムの排出ガス流入抑制動作を模式的に示すフローチャートである。 図１５は、本発明の実施の形態３に係る発電システムの概略構成を示す模式図である。 図１６は、本実施の形態４に係る発電システムの概略構成を示す模式図である。 図１７は、本実施の形態４に係る発電システムの排出ガス流入抑制動作を模式的に示すフローチャートである。 図１８は、本発明の実施の形態５に係る発電システムの概略構成を示す模式図である。
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素のみを抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る発電システムは、燃料電池と筐体を有する燃料電池システムと、換気器と、制御装置と、燃焼装置と、排出流路と、を備えている。そして、制御装置が、換気器の作動中に、燃焼装置が作動したと判定した場合に、換気器の操作量を増加するように制御する態様を例示するものである。
ここで、「燃焼装置の作動」とは、燃焼装置に燃焼燃料と燃焼空気が供給されて、これが燃焼して燃焼排ガス（排出ガス）が生成され、該燃焼装置から排出ガスを排出流路に排出されることだけでなく、燃焼装置の燃焼空気供給器が作動し、燃焼空気を排出流路に排出されることも含む。
［発電システムの構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る発電システムの概略構成を示す模式図である。
図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る発電システム１００は、建物２００の内部に配置されている。発電システム１００は、燃料電池１１と、筐体１２と、換気ファン１３と、を有する燃料電池システム１０１と、制御装置１０２と、燃焼装置１０３と、給気流路７８と、排出流路７０と、を備えている。排出流路７０は、燃料電池システム１０１の筐体１２と燃焼装置１０３の排気口１０３Ａとを連通する（接続する）ように設けられている。そして、制御装置１０２は、換気ファン１３が作動中に、燃焼装置１０３の作動信号が入力された場合に、換気ファン１３の操作量を増加させるために、換気ファン１３の操作量を増加するように制御する。
なお、本実施の形態１においては、発電システム１００は、建物２００の内部に配置されている構成を例示したが、これに限定されず、排出流路７０が燃料電池システム１０１の筐体１２と燃焼装置１０３の排気口１０３Ａを連通するように設けられていれば、建物２００の外部に配置されている構成を採用してもよい。
燃料電池システム１０１の筐体１２内には、燃料電池１１、換気ファン１３、燃料ガス供給器１４、及び酸化剤ガス供給器１５が配置されている。また、制御装置１０２も筐体１２内に配置されている。なお、本実施の形態１においては、制御装置１０２は、燃料電池システム１０１の筐体１２内に配置する構成を採用したが、これに限定されず、制御装置１０２は、燃焼装置１０３内に配置する構成を採用してもよく、また、筐体１２及び燃焼装置１０３とは別に配置する構成を採用してもよい。
筐体１２を構成する壁の適所には、壁の厚み方向に貫通する給気口１６が設けられていて、給気口１６には、排出流路７０を構成する配管が、隙間を有するようにして、挿通されている。そして、給気口１６と排出流路７０との隙間が、給気流路７８を構成する。これにより、給気流路７８を介して、筐体１２内部に、発電システム１００外の空気が供給される。
なお、本実施の形態１においては、排出流路７０を構成する配管が挿通する孔と、給気流路上に設けられ、筐体１２への空気取り込み口となる給気口１６と、を１つの孔で構成したが、これに限定されない。排出流路７０を構成する配管が挿通する孔と、給気口１６を構成する孔と、を別々に筐体１２に設けてもよい。また、給気口１６（給気流路７８）は、筐体１２に１つの孔によって構成されてもよく、また、複数の孔によって構成されていてもよい。さらに、給気口１６に配管を挿通して、給気流路７８を構成してもよい。
燃料ガス供給器１４は、燃料電池１１に燃料ガス（水素ガス）をその流量を調整しながら供給することができれば、どのような構成であってもよく、例えば、水素生成装置、水素ボンベ、又は水素吸蔵合金等の水素ガスを供給するように構成された機器で構成されていてもよい。燃料ガス供給器１４には、燃料ガス供給流路７１を介して、燃料電池１１（正確には、燃料電池１１の燃料ガス流路１１Ａの入口）が接続されている。
酸化剤ガス供給器１５は、燃料電池１１に酸化剤ガス（空気）をその流量を調整しながら供給することができれば、どのような構成であってもよく、例えば、ファンやブロワ等のファン類で構成されていてもよい。酸化剤ガス供給器１５には、酸化剤ガス供給流路７２を介して、燃料電池１１（正確には、燃料電池１１の酸化剤ガス流路１１Ｂの入口）が接続されている。
燃料電池１１は、アノードとカソードを有している（いずれも図示せず）。燃料電池１１では、燃料ガス流路１１Ａに供給された燃料ガスが、燃料ガス流路１１Ａを通流する間に、アノードに供給される。また、酸化剤ガス流路１１Ｂに供給された酸化剤ガスが、酸化剤ガス流路１１Ｂを通流する間に、カソードに供給される。そして、アノードに供給された燃料ガスとカソードに供給された酸化剤ガスとが、反応して電気と熱が発生する。
なお、発生した電気は、図示されない電力調整器により、外部電力負荷（例えば、家庭の電気機器）に供給される。また、発生した熱は、図示されない熱媒体流路を通流する熱媒体が回収する。熱媒体が回収した熱は、例えば、水を加熱するのに使用することができる。
また、本実施の形態１においては、燃料電池１１は、高分子電解質形燃料電池や直接内部改質型固体酸化物形燃料電池や間接内部改質型固体酸化物形燃料電池等の各種の燃料電池を用いることができる。また、本実施の形態１においては、燃料電池１１と燃料ガス供給器１４を別々に構成する態様を採用したが、これに限定されず、固体酸化物形燃料電池のように燃料ガス供給器１４と燃料電池１１とが一体で構成されていてもよい。この場合、燃料電池１１と燃料ガス供給器１４とが共通の断熱材で覆われた一つのユニットとして構成され、後述する燃焼器１４ｂは、改質器１４ａだけでなく燃料電池１１も加熱することができる。また、直接内部改質型固体酸化物形燃料電池においては、燃料電池１１のアノードが改質器１４ａの機能を有することから、燃料電池１１のアノードと改質器１４ａとが一体で構成されていてもよい。さらに、燃料電池１１の構成は、一般的な燃料電池と同様に構成されているため、その詳細な説明は省略する。
燃料ガス流路１１Ａの出口には、オフ燃料ガス流路７３の上流端が接続されている。オフ燃料ガス流路７３の下流端は、排出流路７０に接続されている。また、酸化剤ガス流路１１Ｂの出口には、オフ酸化剤ガス流路７４の上流端が接続されている。オフ酸化剤ガス流路７４の下流端は、排出流路７０に接続されている。
これにより、燃料電池１１で使用されなかった燃料ガス（以下、オフ燃料ガス）は、燃料ガス流路１１Ａの出口からオフ燃料ガス流路７３を介して、排出流路７０に排出される。また、燃料電池１１で使用されなかった酸化剤ガス（以下、オフ酸化剤ガス）は、酸化剤ガス流路１１Ｂの出口からオフ酸化剤ガス流路７４を介して、排出流路７０に排出される。排出流路７０に排出されたオフ燃料ガスは、オフ酸化剤ガスにより希釈されて、建物２００外に排出される。
換気ファン１３は、換気流路７５を介して排出流路７０と接続されている。換気ファン１３としては、筐体１２内を換気することができれば、どのような構成であってもよい。これにより、給気流路７８から発電システム１００外の空気が筐体１２内に給気され、換気ファン１３を作動させることにより、筐体１２内のガス（主として、空気）が換気流路７５及び排出流路７０を介して、建物２００外に排出され、筐体１２内が換気される。
なお、本実施の形態１においては、換気器としてファンを用いたが、これに限定されず、ブロワを用いてもよい。また、換気ファン１３は、筐体１２内に配置するように構成したが、これに限定されない。換気ファン１３は、排出流路７０内に配置するように構成してもよい。この場合、換気ファン１３は、排出流路７０の分岐部分よりも上流側に設けられていることが好ましい。
また、本実施の形態１においては、制御装置１０２は、換気ファン１３の操作量を増加させるために、換気ファン１３自体の操作量を増加するように制御したが、これに限定されない。換気ファン１３の給気空気が流れる流路上、もしくは、換気ファン１３の吐出空気が流れる流路（換気流路７５及び排出流路７０）上に、流路抵抗を調整できる流路抵抗調整手段を備え、制御装置１０２は、流路抵抗調整手段を制御することで、換気ファン１３の操作量を増加させてもよい。流路抵抗調整手段としては、開度を調整可能な電磁弁を用いてもよい。また、換気ファン１３に流路抵抗調整機能を持たせてもよい。
このように、本実施の形態１においては、オフ燃料ガス、オフ酸化剤ガス、及び換気ファン１３が作動することによる筐体１２内のガスが、燃料電池システム１０１から排出される排出ガスとして、例示される。なお、燃料電池システム１０１から排出される排出ガスは、これらのガスに限定されず、例えば、燃料ガス供給器１４が水素生成装置で構成されている場合、該水素生成装置から排出されるガス（燃焼排ガス、水素含有ガス等）であってもよい。
燃焼装置１０３は、燃焼器１７と、燃焼ファン（燃焼空気供給器）１８を有している。燃焼器１７と燃焼ファン１８は、燃焼空気供給流路７６を介して接続されている。燃焼ファン１８は、燃焼器１７に燃焼空気を供給することができれば、どのような構成であってもよく、例えば、ファンやブロワ等のファン類で構成されていてもよい。
燃焼器１７には、図示されない燃焼燃料供給器から天然ガス等の可燃性ガスや灯油等の液体燃料等の燃焼燃料が供給される。そして、燃焼器１７では、燃焼ファン１８から供給された燃焼空気と、燃焼燃料供給器から供給された燃焼燃料と、を燃焼して、熱が発生し、燃焼排ガスが生成される。なお、発生した熱は、水を加熱するのに使用することができる。すなわち、燃焼装置１０３は、ボイラとして使用してもよい。
また、燃焼器１７には、排出ガス流路７７の上流端が接続されていて、排出ガス流路７７の下流端は、排出流路７０に接続されている。これにより、燃焼器１７で生成された燃焼排ガスは、排出ガス流路７７を介して、排出流路７０に排出される。すなわち、燃焼器１７で生成された燃焼排ガスが、燃焼装置１０３から排出される排出ガスとして、排出流路７０に排出される。そして、排出流路７０に排出された燃焼排ガスは、排出流路７０を通流して、建物２００外に排出される。
燃焼装置１０３を構成する壁の適所には、壁の厚み方向に貫通する給気口１９が設けられていて、給気口１９には、排出流路７０を構成する配管が、隙間を有するようにして、挿通されている。そして、給気口１９と排出流路７０との隙間が、給気流路７８を構成する。これにより、給気流路７８を介して、燃焼装置１０３内部に、発電システム１００外の空気が供給される。
すなわち、排出流路７０は、分岐されていて、２つの上流端は、給気口１６及び給気口１９のそれぞれに、接続されている。また、排出流路７０は、建物２００の外側にまで延びるように形成されていて、その下流端（開口）は、大気に開放されている。これにより、排出流路７０は、筐体１２と燃焼装置１０３の排気口１０３Ａを連通する。
なお、本実施の形態１においては、排出流路７０を構成する配管が挿通する孔と、給気口１９を構成する孔と、を１つの孔１９で構成したが、これに限定されない。排出流路７０を構成する配管が挿通する（接続する）孔と、給気口１９を構成する孔と、を別々に燃焼装置１０３に設けてもよい。また、給気口１９は、燃焼装置１０３に１つの孔によって構成されてもよく、また、複数の孔によって構成されていてもよい。
制御装置１０２は、燃料電池システム１０１及び燃焼装置１０３を構成する各機器を制御する機器であれば、どのような形態であってもよい。制御装置１０２は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等に例示される演算処理部と、各制御動作を実行するためのプログラムを格納した、メモリ等から構成される記憶部を備えている。そして、制御装置１０２では、演算処理部が、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、これを実行することにより、これらの情報を処理し、燃料電池システム１０１及び燃焼装置１０３に関する各種の制御を行う。
なお、制御装置１０２は、単独の制御装置で構成される形態だけでなく、複数の制御装置が協働して燃料電池システム１０１及び燃焼装置１０３の制御を実行する制御装置群で構成される形態であっても構わない。例えば、制御装置１０２は、燃料電池システム１０１を制御する第１制御装置と、燃焼装置１０３を制御する第２制御装置と、から構成されていてもよい。この場合、第１制御装置及び第２制御装置は、それぞれ、通信部を有していて、双方の演算処理部及び通信部を介して、信号のやりとりが行われる。なお、第１制御装置と第２制御装置１０２Ｂを接続する通信媒体は、例えば、無線ＬＡＮであってもよく、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、公衆通信、インターネット、付加価値通信網、又は商用ネットワーク等であってもよい。
さらに、制御装置１０２は、マイクロコンピュータで構成されていてもよく、ＭＰＵ、ＰＬＣ(Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ)、論理回路等によって構成されていてもよい。
［発電システムの動作］
次に、本実施の形態１に係る発電システム１００の動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。
図２は、本実施の形態１に係る発電システムの排出ガス流入抑制動作を模式的に示すフローチャートである。
図２に示すように、制御装置１０２は、換気ファン１３が作動中であるか否かを確認する（ステップＳ１０１）。制御装置１０２は、換気ファン１３が作動中でない場合（ステップＳ１０１でＮｏ）には、換気ファン１３が作動中になるまで、ステップＳ１０１を繰り返す。一方、制御装置１０２は、換気ファン１３が作動中である場合には（ステップＳ１０１でＹｅｓ）、ステップＳ１０２に進む。
なお、換気ファン１３が作動中になる場合としては、燃料電池システム１０１が発電動作を行い、それに伴い、筐体１２内を換気するために、換気ファン１３が作動する場合と、燃料電池システム１０１の発電動作の有無にかかわらず、筐体１２内を換気するために、換気ファン１３が作動する場合と、が例示される。
ステップＳ１０２では、制御装置１０２は、燃焼装置１０３の作動指令が入力されたか否かを確認する。燃焼装置１０３の作動指令としては、例えば、発電システム１００の使用者が、図示されないリモコンを操作して、燃焼装置１０３を作動させるように指示した場合や予め設定された燃焼装置１０３の運転開始時刻になった場合等が挙げられる。
制御装置１０２に燃焼装置１０３の作動指令が入力されていない場合（ステップＳ１０２でＮｏ）には、制御装置１０２は、燃焼装置１０３の作動指令が入力されるまで、ステップＳ１０２を繰り返す。なお、この場合、制御装置１０２はステップＳ１０１に戻り、換気ファン１３が作動中で、かつ、燃焼装置１０３の作動指令が入力されるまで、ステップＳ１０１とステップＳ１０２を繰り返してもよい。
一方、制御装置１０２は、燃焼装置１０３の作動指令が入力された場合（ステップＳ１０２でＹｅｓ）には、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、制御装置１０２は、換気ファン１３の操作量を増加させる。このとき、制御装置１０２は、燃焼装置１０３で排出される排出ガスが、筐体１２内に流入しないように、換気ファン１３の静圧が、燃焼ファン１８が作動したときの吐出圧力よりも大きくなるように、換気ファン１３を制御することが好ましい。
ついで、制御装置１０２は、燃焼装置１０３に作動指令を出力し、燃焼装置１０３を作動させる（ステップＳ１０４）。これにより、燃焼装置１０３では、燃焼器１７に燃焼ファン１８から燃焼空気が供給され、燃焼燃料供給器（図示せず）から燃焼燃料が供給される。そして、燃焼器１７では、供給された燃焼燃料と燃焼空気を燃焼して、燃焼排ガスが生成される。
燃焼装置１０３で生成された燃焼排ガス（燃焼装置１０３から排出される排出ガス）は、排出流路７０を通流して、建物２００外に排出される。このとき、排出流路７０を通流する燃焼排ガスの一部が、オフ燃料ガス流路７３、オフ酸化剤ガス流路７４や換気流路７５を介して、筐体１２内に流入するおそれがある。しかしながら、本実施の形態１に係る発電システム１００では、換気ファン１３の操作量を増加させているため、燃焼排ガスが筐体１２内に流入するのが抑制される。
なお、本実施の形態１においては、換気ファン１３の操作量の増加を燃焼装置１０３の作動よりも先に行うように構成したが、これに限定されず、換気ファン１３の操作量の増加と燃焼装置１０３の作動を同時に行うように構成されていてもよい。また、換気ファン１３の操作量の増加を燃焼装置１０３の作動よりも後に行うように構成されていてもよい。
この場合、排出流路７０を通流する燃焼排ガスの一部が、オフ燃料ガス流路７３、オフ酸化剤ガス流路７４や換気流路７５を介して、筐体１２内に流入する場合もあるが、換気ファン１３の操作量を増加することにより、筐体１２内への燃焼排ガスの更なる流入を抑制することができる。また、筐体１２内へ流入した燃焼排ガスを換気ファン１３の操作量が増加することにより、筐体１２外により排出することができる。
このように、本実施の形態１に係る発電システム１００では、換気ファン１３が作動中に、燃焼装置１０３が作動する場合、燃焼装置１０３からの排出ガスが筐体１２内に流入することを抑制できる。また、燃焼装置１０３からの排出ガスが筐体１２内に流入したとしても、換気ファン１３の操作量を増加させることにより、流入した排出ガスを筐体１２外により排出することができる。
このため、本実施の形態１に係る発電システム１００では、筐体１２内の酸素濃度の低下を抑制することができ、燃料電池１１の発電効率低下を抑制することができ、発電システム１００の耐久性を向上させることができる。
ところで、燃焼装置１０３に、天然ガス等に含まれる硫黄化合物を脱硫する脱硫器が設けられていないような場合には、燃焼装置１０３が燃焼動作を行うことにより、ＳＯｘが生成される。そして、生成されたＳＯｘが、排出流路７０を介して、筐体１２内に流入し、燃料電池１１のカソードに供給されると、カソードに含まれる触媒の被毒を加速するおそれがある。
しかしながら、本実施の形態１に係る発電システム１００では、上述したように、燃焼装置１０３からの排出ガス（ＳＯｘを含む）の筐体１２内への流入を抑制することにより、ＳＯｘが燃料電池１１のカソードに供給されることを抑制することができる。また、ＳＯｘが筐体１２内へ流入したとしても、換気ファン１３の操作量が増加することにより、ＳＯｘを筐体１２外へより排出することができる。
したがって、本実施の形態１に係る発電システム１００では、燃料電池１１のカソードの被毒化を抑制することができ、燃料電池１１の発電効率低下を抑制することができ、発電システム１００の耐久性を向上させることができる。
また、燃料電池１１の発電中は、燃料電池１１の発熱により筐体１２内が温度上昇する傾向にあるが、燃焼装置１０３が作動することで、排出流路７０内の圧力が増加した場合、筐体１２内を充分に換気することができず、筐体１２内が高温化し、筐体１２内に収納した補機（例えば、制御装置１０２等）の温度を正常動作可能な温度に保つことができないという課題があった。
補機の温度が正常動作可能な温度以上になった場合、補機が正常に機能しないため、補機の効率が低下し、燃料電池システム１０１としての効率が低下する、さらには、燃料電池システム１０１が停止に至る可能性があった。また、一時的に、補機が正常に機能したとしても、補機に用いられている材料が熱劣化し、補機の寿命が著しく低下するおそれがある。
しかしながら、本実施の形態１に係る発電システム１００では、換気ファン１３の操作量を増加させることで、筐体１２内のガスを充分に排出流路７０へ排出することができ、筐体１２内を充分に換気することができる。このため、筐体１２内の温度上昇を抑制することができ、補機の効率低下を抑制することができ、燃料電池システム１０１の耐久性を向上させることができる。
さらに、本実施の形態１に係る発電システム１００では、換気ファン１３の作動中に、燃焼ファン１８が作動する場合に、万一、筐体１２内に可燃ガスが漏洩したとしても、可燃性ガスを筐体１２外、ひいては、発電システム１００外により排出することができる。このため、筐体１２内での可燃性ガスの引火をより抑制することができる。
なお、本実施の形態１においては、排出流路７０と、オフ燃料ガス流路７３、オフ酸化剤ガス流路７４、及び排出ガス流路７７と、をそれぞれ、異なる流路として説明したが、これに限定されず、これらの流路を纏めて、排出流路７０と解してもよい。
また、上記排出ガス流入抑制動作では、燃焼装置１０３の作動を、燃焼排ガスを生成させる動作として説明したが、これに限定されず、燃焼装置１０３の燃焼ファン１８を作動させる動作であってもよい。
［変形例１］
次に、本実施の形態１における変形例１の発電システムについて説明する。
図３は、本実施の形態１における変形例１の発電システムの概略構成を示す模式図である。
図３に示すように、本変形例１の発電システム１００は、実施の形態１に係る発電システム１００と基本的構成は同じであるが、制御装置１０２が第１制御装置１０２Ａと第２制御装置１０２Ｂで構成されている点が異なる。なお、本変形例１では、第１制御装置１０２Ａは、燃料電池システム１０１を制御するように構成されていて、第２制御装置１０２Ｂは、燃焼装置１０３を制御するように構成されている。
第１制御装置１０２Ａ及び第２制御装置１０２Ｂは、それぞれ、燃料電池システム１０１及び燃焼装置１０３を構成する各機器を制御する機器であれば、どのような形態であってもよい。第１制御装置１０２Ａ及び第２制御装置１０２Ｂは、それぞれ、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等に例示される演算処理部と、各制御動作を実行するためのプログラムを格納した、メモリ等から構成される記憶部を備えている。そして、第１制御装置１０２Ａでは、演算処理部が、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、これを実行することにより、これらの情報を処理し、かつ、これらの制御を含む燃料電池システム１０１に関する各種の制御を行う。また、第２制御装置１０２Ｂでは、演算処理部が、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、これを実行することにより、これらの情報を処理し、かつ、これらの制御を含む燃焼装置１０３に関する各種の制御を行う。
なお、第１制御装置１０２Ａ及び第２制御装置１０２Ｂは、それぞれ、単独の制御装置で構成される形態だけでなく、複数の制御装置が協働して燃料電池システム１０１及び燃焼装置１０３の制御を実行する制御器群で構成される形態であっても構わない。また、第１制御装置１０２Ａ及び第２制御装置１０２Ｂは、マイクロコンピュータで構成されていてもよく、ＭＰＵ、ＰＬＣ(Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ)、論理回路等によって構成されていてもよい。
また、本実施の形態１においては、第１制御装置１０２Ａは、燃料電池システム１０１のみを制御するように構成したが、これに限定されず、燃料電池システム１０１以外の発電システム１００を構成する各機器のうち、１以上のいずれかの機器を制御するように構成されていてもよい。第２制御装置１０２Ｂについても、同様に、燃焼装置１０３以外の発電システム１００を構成する各機器のうち、１以上のいずれかの機器を制御するように構成されていてもよい。
また、第１制御装置１０２Ａ及び第２制御装置１０２Ｂには、それぞれ、通信部を有していて、双方の演算処理部及び通信部を介して、信号のやりとりが行われる。なお、第１制御装置１０２Ａと第２制御装置１０２Ｂを接続する通信媒体は、例えば、無線ＬＡＮであってもよく、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、公衆通信、インターネット、付加価値通信網、又は商用ネットワーク等であってもよい。
［発電システムの動作］
図４は、本実施の形態１における変形例１の発電システムの排出ガス流入抑制動作を模式的に示すフローチャートである。
図４に示すように、第１制御装置１０２Ａは、換気ファン１３が作動中であるか否かを確認する（ステップＳ２０１）。第１制御装置１０２Ａは、換気ファン１３が作動中でない場合（ステップＳ２０１でＮｏ）には、換気ファン１３が作動中になるまで、ステップＳ２０１を繰り返す。一方、第１制御装置１０２Ａは、換気ファン１３が作動中である場合には（ステップＳ２０１でＹｅｓ）、ステップＳ２０２に進む。
ステップＳ２０２では、第２制御装置１０２Ｂの演算処理部は、第２制御装置１０２Ｂの演算処理部に燃焼装置１０３の作動指令が入力されたか否かを確認する。燃焼装置１０３の作動指令が入力されていない場合（ステップＳ２０２でＮｏ）には、第２制御装置１０２Ｂの演算処理部は、該演算処理部に燃焼装置１０３の作動指令が入力されるまで、ステップＳ２０２を繰り返す。
一方、第２制御装置１０２Ｂの演算処理部は、燃焼装置１０３の作動指令が入力された場合（ステップＳ２０２でＹｅｓ）には、ステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３では、第２制御装置１０２Ｂの演算処理部は、燃焼装置１０３の通信部を介して、第１制御装置１０２Ａに燃焼装置１０３の作動信号を出力する。ついで、第２制御装置１０２Ｂの演算処理部は、燃焼装置１０３を作動させる（ステップＳ２０４）。
そして、第１制御装置１０２Ａは、第２制御装置１０２Ｂからの作動信号を受信すると、換気ファン１３の操作量を増加させる（ステップＳ２０５）。このとき、第１制御装置１０２Ａは、燃焼装置１０３で排出される排出ガスが、筐体１２内に流入しないように、換気ファン１３の静圧が、燃焼ファン１８が作動したときの吐出圧力よりも大きくなるように、換気ファン１３を制御することが好ましい。
このように構成された本変形例１の発電システム１００であっても、実施の形態１に係る発電システム１００と同様の作用効果を奏する。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る発電システムは、制御装置が、換気器の作動中に、燃焼装置の排出ガスの排出、もしくは燃焼装置の燃焼空気の供給を検知した場合に、燃焼装置が作動したと判定し、換気器の操作量を増加するように制御する態様を例示するものである。
［発電システムの構成］
図５は、本発明の実施の形態２に係る発電システムの概略構成を示す模式図である。
図５に示すように、本発明の実施の形態２に係る発電システム１００は、実施の形態１に係る発電システム１００と基本的構成は同じであるが、排出流路７０に第１温度検知器２０が設けられている点が異なる。第１温度検知器２０は、排出流路７０内のガスの温度を検知することができれば、どのような態様であってもよく、例えば、熱電対や赤外線センサ等を用いることができる。また、第１温度検知器２０は、本実施の形態２においては、排出流路７０の内部に設けているが、これに限定されず、排出流路７０の外部に設けてもよい。また、第１温度検知器２０は、排出ガス流路７７、あるいは換気流路７５に設けてもよい。なお、第１温度検知器２０は、燃焼装置１０３から排出ガスが排出されたことを正確に検知する観点から、燃焼装置１０３にできるだけ近い位置に設けられることが好ましい。
［発電システムの動作］
図６は、本実施の形態２に係る発電システムの発電システムの排出ガス流入抑制動作を模式的に示すフローチャートである。
図６に示すように、制御装置１０２は、換気ファン１３が作動中であるか否かを確認する（ステップＳ３０１）。制御装置１０２は、換気ファン１３が作動中でない場合（ステップＳ３０１でＮｏ）には、換気ファン１３が作動中になるまで、ステップＳ３０１を繰り返す。一方、制御装置１０２は、換気ファン１３が作動中である場合には（ステップＳ３０１でＹｅｓ）、ステップＳ３０２に進む。
ステップＳ３０２では、制御装置１０２は、第１温度検知器２０が検知した排出流路７０内のガスの温度Ｔを取得する。そして、制御装置１０２は、ステップＳ３０２で取得した温度Ｔが、第１の温度Ｔ１よりも高いか否かを判断する（ステップＳ３０３）。ここで、第１の温度Ｔ１は、例えば、予め実験等により、燃焼装置１０３から排出された排出ガスが、排出流路７０を通流するときの温度範囲を求めておき、当該温度範囲としてもよい。また、例えば、建物２００内部の温度や外気温に対して、２０℃以上高い温度を第１の温度Ｔ１として設定してもよい。
制御装置１０２は、ステップＳ３０２で取得した温度Ｔが第１の温度Ｔ１以下である場合（ステップＳ３０３でＮｏ）には、ステップＳ３０２に戻り、第１の温度Ｔ１よりも大きくなるまで、ステップＳ３０２及びステップＳ３０３を繰り返す。なお、この場合、制御装置１０２は、ステップＳ３０１に戻り、換気ファン１３が作動中で、かつ、第１の温度Ｔ１よりも高くなるまで、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０３を繰り返してもよい。
一方、制御装置１０２は、ステップＳ３０２で取得した温度Ｔが第１の温度Ｔ１よりも高い場合（ステップＳ３０３でＹｅｓ）には、ステップＳ３０４に進む。ステップＳ３０４では、制御装置１０２は、換気ファン１３の操作量を増加させる。このとき、制御装置１０２は、燃焼装置１０３で排出される排出ガスが、筐体１２内に流入しないように、換気ファン１３の静圧が、燃焼ファン１８が作動したときの吐出圧力よりも大きくなるように、換気ファン１３を制御することが好ましい。
このように構成された本実施の形態２に係る発電システム１００であっても、実施の形態１に係る発電システム１００と同様の作用効果を奏する。なお、本実施の形態２に係る発電システム１００では、第１温度検知器２０で検知した温度Ｔが、第１の温度Ｔ１よりも大きいか否かを判断することで、燃焼装置１０３が作動しているか否かを判断するように構成したが、これに限定されない。
例えば、第１温度検知器２０が、排出流路７０の燃料電池システム１０１側の上流端から排出流路７０の分岐点までに設けられている場合に、燃焼装置１０３が作動を開始することで、排出流路７０内を流れる燃料電池システム１０１からの排出ガス流量が低下した場合、筐体１２から排出流路７０に排出される熱量が低下するため、第１温度検知器２０で検知する温度が低下することが想定される。また、例えば、燃焼装置１０３の作動が、燃焼動作ではなく、燃焼ファン１８のみの作動である場合、第１温度検知器２０で検知する温度が低下することが想定される。
このため、制御装置１０２は、第１温度検知器２０で検知した温度Ｔが、第２の温度Ｔ２よりも低い場合に、燃焼装置１０３が作動していると判断してもよい。第２の温度Ｔ２としては、例えば、実験等から予測される燃料電池１１からの排ガス温度よりも１０℃以上低い温度を設定してもよい。
また、例えば、燃焼装置１０３が作動し、排出流路７０内を流れる燃料電池システム１０１からの排出ガス流量が低下した場合、上述したように、第１温度検知器２０で検知する温度は低下するが、その後、筐体１２内で放出されない熱量が増加する。そして、その熱量の増加の影響を受けて、第１温度検知器２０の検知温度が上昇することが想定される。
さらに、例えば、外気温度が低い場合、外気温度の影響をうけて、燃料電池システム１０１から排出流路７０に排出される排出ガスの温度も低下するが、燃焼装置１０３が作動することで、排出流路７０内を流れる燃料電池システム１０１からの排出ガス流量が低下する。したがって、排出流路７０内を通流するガスの外気温度からの影響が低減され、第１温度検知器２０で検知する検知温度が上昇することが想定される。
このため、制御装置１０２は、所定時間の前後における第１温度検知器２０が検知した温度Ｔの差分が、予め実験等により求めておいた第３の温度Ｔ３より大きい場合、燃焼装置１０３が作動していると判断するように構成してもよい。第３の温度Ｔ３としては、例えば、１０℃であってもよい。
また、燃料電池システム１０１からの排出ガス流量が低下した場合、排出流路７０を構成する配管の構成（口径や長さ）又は第１温度検知器２０が設けられる位置によっては、筐体１２内からの第１温度検知器２０への熱伝達量よりも、第１温度検知器２０の周囲から排出流路７０を介して外気への放熱量のほうが大きくなる場合も考えられる。このような場合、第１温度検知器２０が検知した温度Ｔが、所定時間の前後において、低下することも想定される。
さらに、例えば、外気温度が高い場合、外気温度の影響をうけて、燃料電池システム１０１から排出流路７０に排出される排出ガスの温度も上昇するが、燃焼装置１０３が作動することで、排出流路７０内を流れる燃料電池システム１０１からの排出ガス流量が低下する。したがって、排出流路７０内を通流するガスの外気温度からの影響が低減され、第１温度検知器２０で検知する検知温度が低下することが想定される。
このため、制御装置１０２は、所定時間の前後における第１温度検知器２０が検知した温度Ｔの差分が、１０℃以上低くなった場合に、燃焼装置１０３が作動していると判断してもよい。
［変形例１］
次に、本実施の形態２に係る発電システム１００における変形例１の発電システムについて説明する。
本変形例１の発電システムは、筐体内に設けられた第１温度検知器をさらに備え、制御装置が、第１温度検知器で検知される温度が第１の温度より高い場合、換気器の操作量を増加するように制御する態様を例示するものである。
［発電システムの構成］
図７は、本実施の形態２における変形例１の発電システムの概略構成を示す模式図である。
図７に示すように、本変形例１の発電システム１００は、実施の形態２に係る発電システム１００と基本的構成は同じであるが、第１温度検知器２０が、筐体１２内に設けられている点が異なる。なお、第１温度検知器２０は、燃焼装置１０３から排出ガスが排出されたことをより早く検知できる箇所に設置されていることが好ましい。例えば、換気ファン１３の風量が低下した場合、燃料電池システム内の発熱体（たとえば、燃料電池１１）の近傍の温度を計測することで、換気ファン１３の風量の低下をより早く検知することができる。
このように構成された本変形例１の発電システム１００であっても、実施の形態２に係る発電システム１００と同様の作用効果を奏する。なお、本変形例１の発電システム１００では、制御装置１０２が、第１温度検知器２０で検知した温度Ｔが、第１の温度Ｔ１よりも高いか否かを判断することで、燃焼装置１０３が作動しているか否かを判断するように構成したが、これに限定されない。
例えば、外気温度が高い場合、燃焼装置１０３が作動し、排出流路７０内を流れる燃料電池システム１０１からの排出ガス流量が低下すると、筐体１２内への給気流量が低下する。この場合、第１温度検知器２０は、外気温度からの影響が低減されるため、第１温度検知器２０で検知する温度が低下することが想定される。このため、制御装置１０２は、第１温度検知器２０で検知した温度Ｔが、第２の温度Ｔ２よりも低い場合に、燃焼装置１０３が作動していると判断してもよい。第２の温度Ｔ２としては、例えば、実験等から予測される燃料電池１１からの排ガス温度よりも、１０℃以上低い温度を設定してもよい。
また、例えば、燃焼装置１０３が作動し、排出流路７０内を流れる燃料電池システム１０１からの排出ガス流量が低下すると、筐体１２内への給気流量が低下する。この場合、上述したように、筐体１２から排出流路７０に排出される熱量が低下するため、第１温度検知器２０で検知する温度は低下するが、その後、筐体１２内で放出されない熱量が増加する。そして、その熱量の増加の影響を受けて、第１温度検知器２０の検知温度が上昇することが想定される。
さらに、例えば、外気温度が低い場合、外気温度の影響をうけて、燃料電池システム１０１から排出流路７０に排出される排出ガスの温度も低下するが、燃焼装置１０３が作動することで、排出流路７０内を流れる燃料電池システム１０１からの排出ガス流量が低下する。これにより、筐体１２内への給気流量が低下し、第１温度検知器２０は、外気温度からの影響が低減され、第１温度検知器２０で検知する検知温度が上昇することが想定される。
このため、制御装置１０２は、所定時間の前後における第１温度検知器２０が検知した温度Ｔの差分が、予め実験等により求めておいた第３の温度Ｔ３より大きい場合、燃焼装置１０３が作動していると判断するように構成してもよい。第３の温度Ｔ３としては、例えば、１０℃であってもよい。
また、例えば、外気温度が高い場合、外気温度の影響をうけて、燃料電池システム１０１から排出流路７０に排出される排出ガスの温度も上昇するが、燃焼装置１０３が作動することで、排出流路７０内を流れる燃料電池システム１０１からの排出ガス流量が低下する。これにより、筐体１２内への給気流量が低下し、第１温度検知器２０は、外気温度からの影響が低減され、第１温度検知器２０で検知する検知温度が低下することが想定される。
このため、制御装置１０２は、所定時間の前後における第１温度検知器２０が検知した温度Ｔの差分が、１０℃以上低くなった場合に、燃焼装置１０３が作動していると判断してもよい。
［変形例２］
次に、本実施の形態２に係る発電システム１００における変形例２の発電システムについて説明する。
本変形例２の発電システムは、給気流路内に設けられた第１温度検知器をさらに備え、制御装置が、第１温度検知器で検知される温度が第１の温度より高い場合、換気器の操作量を増加するように制御する態様を例示するものである。
［発電システムの構成］
図８は、本実施の形態２における変形例２の発電システムの概略構成を示す模式図である。
図８に示すように、本変形例２の発電システム１００は、実施の形態２に係る発電システム１００と基本的構成は同じであるが、第１温度検知器２０が、給気流路７８内に設けられている点が異なる。なお、第１温度検知器２０は、燃焼装置１０３から排出ガスが排出されたことをより早く検知できる箇所に設置されていることが好ましい。
このように構成された本変形例２の発電システム１００であっても、実施の形態２に係る発電システム１００と同様の作用効果を奏する。なお、本変形例２に係る発電システム１００では、第１温度検知器２０で検知した温度Ｔが、第１の温度Ｔ１よりも大きいか否かを判断することで、燃焼装置１０３が作動しているか否かを判断するように構成したが、これに限定されない。
例えば、外気温度が高い場合、外気温度の影響をうけて、燃料電池システム１０１から排出流路７０に排出される排出ガスの温度も上昇するが、燃焼装置１０３が作動することで、排出流路７０内を流れる燃料電池システム１０１からの排出ガス流量が低下する。これにより、給気流路７８から筐体１２内への給気流量が低下し、第１温度検知器２０は、外気温度からの影響が低減され、第１温度検知器２０で検知する検知温度が低下することが想定される。
このため、制御装置１０２は、第１温度検知器２０で検知した温度Ｔが、第２の温度Ｔ２よりも低い場合に、燃焼装置１０３が作動していると判断してもよい。第２の温度Ｔ２としては、例えば、実験等から予測される燃料電池１１からの排ガス温度よりも、１０℃以上低い温度を設定してもよい。
また、例えば、燃焼装置１０３が作動し、排出流路７０内を流れる燃料電池システム１０１からの排出ガス流量が低下すると、給気流路７８から筐体１２内への給気流量が低下する。この場合、上述したように、筐体１２から排出流路７０に排出される熱量が低下するため、第１温度検知器２０で検知する温度は低下するが、その後、筐体１２内で放出されない熱量が増加する。そして、その熱量の増加の影響を受けて、第１温度検知器２０の検知温度が上昇することが想定される。
さらに、例えば、外気温度が低い場合、外気温度の影響をうけて、燃料電池システム１０１から排出流路７０に排出される排出ガスの温度も低下するが、燃焼装置１０３が作動することで、排出流路７０内を流れる燃料電池システム１０１からの排出ガス流量が低下する。これにより、給気流路７８から筐体１２内への給気流量が低下し、第１温度検知器２０は、外気温度からの影響が低減され、第１温度検知器２０で検知する検知温度が上昇することが想定される。
このため、制御装置１０２は、所定時間の前後における第１温度検知器２０が検知した温度Ｔの差分が、予め実験等により求めておいた第３の温度Ｔ３より大きい場合、燃焼装置１０３が作動していると判断するように構成してもよい。第３の温度Ｔ３としては、例えば、１０℃であってもよい。
また、例えば、外気温度が高い場合、外気温度の影響をうけて、燃料電池システム１０１から排出流路７０に排出される排出ガスの温度も上昇するが、燃焼装置１０３が作動することで、排出流路７０内を流れる燃料電池システム１０１からの排出ガス流量が低下する。これにより、給気流路７８から筐体１２内への給気流量が低下し、第１温度検知器２０は、外気温度からの影響が低減され、第１温度検知器２０で検知する検知温度が低下することが想定される。
このため、制御装置１０２は、所定時間の前後における第１温度検知器２０が検知した温度Ｔの差分が、１０℃以上低くなった場合に、燃焼装置１０３が作動していると判断してもよい。
［変形例３］
次に、本実施の形態２における変形例３の発電システムについて説明する。
本変形例３の発電システムは、排出流路内の圧力を検知する圧力検知器をさらに備え、制御装置が、圧力検知器で検知される圧力が第１の圧力より高い場合、換気器の操作量を増加するように制御する態様を例示するものである。
［発電システムの構成］
図９は、本実施の形態２における変形例３の発電システムの概略構成を示す模式図である。
図９に示すように、本変形例３の発電システム１００は、実施の形態２に係る発電システム１００と基本的構成は同じであるが、第１温度検知器２０に代えて、排出流路７０内のガスの圧力を検知するように構成された圧力検知器２１が設けられている点が異なる。
なお、圧力検知器２１は、排出流路７０内の圧力を検知することができれば、どのような構成であってもよく、使用される機器は限定されない。また、圧力検知器２１は、本変形例３においては、排出流路７０内に配置する構成としたが、これに限定されず、センサ部分を排出流路７０内に配置し、他の部分を排出流路７０外に配置する構成としてもよい。また、圧力検知器２１は、排出ガス流路７７、あるいは換気流路７５に設けてもよい。
［発電システムの動作］
図１０は、本実施の形態２における変形例３の発電システムの排出ガス流入抑制動作を模式的に示すフローチャートである。
図１０に示すように、本変形例３の発電システム１００の排出ガス流入抑制動作では、実施の形態２に係る発電システム１００の排出ガス流入抑制動作と基本的動作は同じであるが、実施の形態２のステップＳ３０２とステップＳ３０３に代えて、ステップＳ３０２Ａ及びステップＳ３０３Ａが行われる点が異なる。具体的には、制御装置１０２は、圧力検知器２１が検知した排出流路７０内の圧力Ｐを取得する（ステップＳ３０２Ａ）。ついで、制御装置１０２は、ステップＳ３０２Ａで取得した圧力Ｐが、第１の圧力Ｐ１よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ３０３Ａ）。ここで、第１の圧力Ｐ１は、例えば、予め実験等により、燃焼装置１０３から排出された排出ガスが、排出流路７０を通流するときの圧力範囲を求めておき、当該圧力範囲としてもよい。また、第１の圧力Ｐ１は、例えば、大気圧に対して、一定の圧力（例えば、１００Ｐａ）高い値、すなわち大気圧＋１００Ｐａを設定してもよい。
制御装置１０２は、ステップＳ３０２Ａで取得した圧力Ｐが第１の圧力Ｐ１以下である場合（ステップＳ３０３ＡでＮｏ）には、ステップＳ３０２Ａに戻り、第１の圧力Ｐ１よりも大きくなるまで、ステップＳ３０２Ａ及びステップＳ３０３Ａを繰り返す。なお、この場合、制御装置１０２は、ステップＳ３０１に戻り、換気ファン１３が作動中で、かつ、第１の圧力Ｐ１よりも大きくなるまで、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０３Ａを繰り返してもよい。
一方、制御装置１０２は、ステップＳ３０２Ａで取得した圧力Ｐが第１の圧力Ｐ１よりも大きい場合（ステップＳ３０３ＡでＹｅｓ）には、ステップＳ３０４に進む。ステップＳ３０４では、制御装置１０２は、換気ファン１３の操作量を増加させる。
このように構成された本変形例３の発電システム１００であっても、実施の形態２に係る発電システム１００と同様の作用効果を奏する。
なお、本変形例３では、燃焼装置１０３が作動しているか否かの判断を、圧力検知器２１で検知した圧力Ｐが、第１の圧力Ｐ１よりも大きいか否かを判断することで行うように構成したが、これに限定されない。例えば、所定時間の前後における圧力検知器２１が検知した圧力の差分が、予め実験等により求めておいた所定の閾値圧力より高い場合、燃焼装置１０３が作動していると判断するように構成してもよい。
［変形例４］
次に、本実施の形態２における変形例４の発電システムについて説明する。
本変形例４の発電システムは、排出流路内を流れるガスの流量を検知する第１流量検知器をさらに備え、制御装置が、第１流量検知器で検知される流量が第１の流量より多い場合、換気器の操作量を増加するように制御する態様を例示するものである。
［発電システムの構成］
図１１は、本実施の形態２における変形例４の発電システムの概略構成を示す模式図である。
図１１に示すように、本変形例４の発電システム１００は、実施の形態２に係る発電システム１００と基本的構成は同じであるが、第１温度検知器２０に代えて、排出流路７０内のガスの流量を検知するように構成された第１流量検知器２２が設けられている点が異なる。
なお、第１流量検知器２２は、排出流路７０内のガスの流量を検知することができれば、どのような構成であってもよく、使用される機器は限定されない。また、第１流量検知器２２は、本変形例４においては、排出流路７０内に配置する構成としたが、これに限定されず、センサ部分を排出流路７０内に配置し、他の部分を排出流路７０外に配置する構成としてもよい。また、第１流量検知器２２は、排出ガス流路７７、あるいは換気流路７５に設けてもよい。
［発電システムの動作］
図１２は、本実施の形態２における変形例４の発電システムの排出ガス流入抑制動作を模式的に示すフローチャートである。
図１２に示すように、本変形例４の発電システム１００の排出ガス流入抑制動作では、実施の形態２に係る発電システム１００の排出ガス流入抑制動作と基本的動作は同じであるが、実施の形態２のステップＳ３０２とステップＳ３０３に代えて、ステップＳ３０２Ｂ及びステップＳ３０３Ｂが行われる点が異なる。
具体的には、制御装置１０２は、第１流量検知器２２が検知した排出流路７０内のガスの流量Ｆを取得する（ステップＳ３０２Ｂ）。ついで、制御装置１０２は、ステップＳ３０２Ｂで取得した流量Ｆが、第１の流量Ｆ１よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ３０３Ａ）。ここで、第１の流量Ｆ１は、例えば、予め実験等により、燃焼装置１０３から排出された排出ガスが、排出流路７０を通流するときの流量範囲を求めておき、当該流量範囲としてもよい。例えば、第１の流量Ｆ１は、０．５ｍ３/ｍｉｎとして設定しても良い。
制御装置１０２は、ステップＳ３０２Ｂで取得した流量Ｆが第１の流量Ｆ１以下である場合（ステップＳ３０３ＢでＮｏ）には、ステップＳ３０２Ｂに戻り、第１の流量Ｆ１よりも大きくなるまで、ステップＳ３０２Ｂ及びステップＳ３０３Ｂを繰り返す。なお、この場合、制御装置１０２は、ステップＳ３０１に戻り、換気ファン１３が作動中で、かつ、第１の流量Ｆ１よりも大きくなるまで、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０３Ｂを繰り返してもよい。
一方、制御装置１０２は、ステップＳ３０２Ｂで取得した流量Ｆが第１の流量Ｆ１よりも大きい場合（ステップＳ３０３ＢでＹｅｓ）には、ステップＳ３０４に進む。ステップＳ３０４では、制御装置１０２は、換気ファン１３の操作量を増加させる。
このように構成された本変形例４の発電システム１００であっても、実施の形態２に係る発電システム１００と同様の作用効果を奏する。
なお、本変形例４では、燃焼装置１０３が作動しているか否かの判断を、第１流量検知器２２で検知した流量Ｆが、第１の流量Ｆ１よりも大きいか否かを判断することで行うように構成したが、これに限定されない。例えば、所定時間の前後における第１流量検知器２２が検知した流量の差分が、予め実験等により求めておいた所定の閾値流量より大きい場合、燃焼装置１０３が作動していると判断するように構成してもよい。
［変形例５］
次に、本実施の形態２における変形例５の発電システムについて説明する。
本変形例５の発電システムは、燃焼空気供給器が供給する燃焼空気の流量を検知する第２流量検知器をさらに備え、制御装置が、第２流量検知器で検知される流量が第２の流量より多い場合、換気器の操作量を増加するように制御する態様を例示するものである。
［発電システムの構成］
図１３は、本実施の形態２における変形例５の発電システムの概略構成を示す模式図である。
図１３に示すように、本実施の形態２における変形例５の発電システム１００は、実施の形態２に係る発電システム１００と基本的構成は同じであるが、燃焼装置１０３の給気口１９に、燃焼ファン１８が供給する燃焼空気の流量を検知する第２流量検知器２３が設けられている点が異なる。第２流量検知器２３は、燃焼ファン１８が燃焼空気を供給したことを検知することができれば、どのような態様であってもよく、燃焼ファン１８が供給する燃焼空気量の一部を検知できるように配置してもよく、また、燃焼ファン１８が供給する全燃焼空気量を検知できるように配置してもよい。
また、第２流量検知器２３は、燃焼ファン１８が供給する燃焼空気の流量を検知することができれば、どのような態様であってもよく、使用される機器は限定されない。また、第２流量検知器２３は、本変形例５においては、燃焼装置１０３の給気口１９に配置する構成としたが、これに限定されず、例えば、燃焼装置１０３の給気口１９と大気への開口部とを連結する給気流路をさらに備える場合、該給気流路上に配置する構成としてもよい。
［発電システムの動作］
図１４は、本実施の形態２における変形例５の発電システムの排出ガス流入抑制動作を模式的に示すフローチャートである。
図１４に示すように、制御装置１０２は、換気ファン１３が作動中であるか否かを確認する（ステップＳ４０１）。制御装置１０２は、換気ファン１３が作動中でない場合（ステップＳ４０１でＮｏ）には、換気ファン１３が作動中になるまで、ステップＳ４０１を繰り返す。一方、制御装置１０２は、換気ファン１３が作動中である場合には（ステップＳ４０１でＹｅｓ）、ステップＳ４０２に進む。
ステップＳ４０２では、制御装置１０２は、第２流量検知器２３が検知した燃焼装置１０３の燃焼空気の流量Ｆを取得する。そして、制御装置１０２は、ステップＳ４０２で取得した流量Ｆが、第２の流量Ｆ２よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ４０３）。ここで、第２の流量Ｆ２は、例えば、予め実験等により、燃焼装置１０３の燃焼ファンが供給する燃焼空気流量の流量範囲を求めておき、当該流量範囲としてもよい。例えば、第２の流量Ｆ２は、１０Ｌ/ｍｉｎとして設定してもよい。
制御装置１０２は、ステップＳ４０２で取得した流量Ｆが第２の流量Ｆ２以下である場合（ステップＳ４０３でＮｏ）には、ステップＳ４０２に戻り、第２の流量Ｆ２よりも大きくなるまで、ステップＳ４０２及びステップＳ４０３を繰り返す。なお、この場合、制御装置１０２は、ステップＳ４０１に戻り、換気ファン１３が作動中で、かつ、第２の流量Ｆ２よりも大きくなるまで、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０３を繰り返してもよい。
一方、制御装置１０２は、ステップＳ４０２で取得した流量Ｆが第２の流量Ｆ２よりも大きい場合（ステップＳ４０３でＹｅｓ）には、ステップＳ４０４に進む。ステップＳ４０４では、制御装置１０２は、換気ファン１３の操作量を増加させる。このとき、制御装置１０２は、燃焼装置１０３で排出される排出ガスが、筐体１２内に流入しないように、換気ファン１３の静圧が、燃焼ファン１８が作動したときの吐出圧力よりも大きくなるように、換気ファン１３を制御することが好ましい。
このように構成された本変形例５の発電システム１００であっても、実施の形態２に係る発電システム１００と同様の作用効果を奏する。
なお、本変形例５の発電システム１００では、第２流量検知器２３で検知した流量Ｆが、第２の流量Ｆ２よりも大きいか否かを判断することで、燃焼装置１０３が作動しているか否かを判断するように構成したが、これに限定されない。例えば、所定時間の前後における第２流量検知器２３が検知した流量Ｆの差分が、予め実験等により求めておいた所定の閾値流量より大きい場合、燃焼装置１０３が作動していると判断するように構成してもよい。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る発電システムは、給気流路が、筐体と燃焼装置の給気口とを連通し、燃料電池システム及び燃焼装置のそれぞれに、その大気への開口から空気を供給し、かつ、排気流路と熱交換可能なように設けられている態様を例示するものである。
ここで、「給気流路が排出流路に熱交換可能なように設けられている」とは、必ずしも給気流路と排出流路が接触して設けられている必要がなく、給気流路内のガスと排気流路内のガスとが熱交換可能な程度に離間して設けられている態様をも含む。このため、給気流路と排出流路が空間を挟んで設けられていてもよい。また、一方の流路の内側に他方の流路が設けられていてもよい。すなわち、給気流路を構成する配管と排気流路を構成する配管が、二重配管となるように設けられていてもよい。
［発電システムの構成］
図１５は、本発明の実施の形態３に係る発電システムの概略構成を示す模式図である。なお、図１５においては、給気流路をハッチングで示している。
図１５に示すように、本発明の実施の形態３の発電システム１００は、実施の形態１に係る発電システム１００と基本的構成は同じであるが、筐体１２と燃焼装置１０３の給気口とを連通し、燃料電池システム１０１及び燃焼装置１０３のそれぞれに、その大気への開口から空気を供給し、かつ、排出流路７０と熱交換可能な給気流路７８が設けられている点が異なる。
給気流路７８は、燃焼装置１０３と燃料電池システム１０１の筐体１２を連通し、かつ、燃焼装置１０３及び燃料電池システム１０１のそれぞれに外部（ここでは、建物２００外）から空気を供給し、かつ、排出流路７０の外周を囲むように設けられている。
より詳しくは、給気流路７８は、途中で分岐されていて、２つの上流端は、孔１６及び孔１９のそれぞれに、接続されている。また、給気流路７８は、建物２００の外側にまで延びるように形成されていて、その下流端（開口）は、大気に開放されている。これにより、給気流路７８は、筐体１２と燃焼装置１０３を連通し、発電システム１００の外部から空気を燃料電池システム１０１及び燃焼装置１０３に供給することができる。
また、給気流路７８と排出流路７０は、いわゆる二重配管で構成されている。
このように構成された本実施の形態３に係る発電システム１００であっても、実施の形態１に係る発電システム１００と同様の作用効果を奏する。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る発電システムは、給気流路に設けられた第２温度検知器をさらに備え、制御装置が、第２温度検知器で検知される温度が第４の温度より高い場合、換気器の操作量を増加するように制御する態様を例示するものである。
ここで、「給気流路が排出流路に熱交換可能なように設けられている」とは、必ずしも給気流路と排出流路が接触して設けられている必要がなく、給気流路内のガスと排気流路内のガスとが熱交換可能な程度に離間して設けられている態様をも含む。このため、給気流路と排出流路が空間を挟んで設けられていてもよい。また、一方の流路の内側に他方の流路が設けられていてもよい。すなわち、給気流路を構成する配管と排気流路を構成する配管が、二重配管となるように設けられていてもよい。
［発電システムの構成］
図１６は、本実施の形態４に係る発電システムの概略構成を示す模式図である。なお、図１６においては、給気流路をハッチングで示している。
図１６に示すように、本実施の形態４に係る発電システム１００は、実施の形態３に係る発電システム１００と基本的構成は同じであるが、第２温度検知器２４が給気流路７８に設けられている点が異なる。
具体的には、第２温度検知器２４は、給気流路７８内のガスの温度を検知することができれば、どのような態様であってもよく、例えば、熱電対や赤外線センサ等を用いることができる。また、第２温度検知器２４は、本実施の形態５においては、給気流路７８の内部に設けているが、これに限定されず給気流路７８の外部に設けてもよい。なお、第２温度検知器２４は、燃焼装置１０３から排出ガスが排出されたことを正確に検知する観点から、燃焼装置１０３にできるだけ近い位置に設けられることが好ましい。
また、給気流路７８は、燃焼装置１０３と燃料電池システム１０１の筐体１２を連通し、かつ、燃焼装置１０３及び燃料電池システム１０１のそれぞれに外部（ここでは、建物２００外）から空気を供給し、かつ、排出流路７０の外周を囲むように設けられている。
より詳しくは、給気流路７８は、途中で分岐されていて、２つの上流端は、孔１６及び孔１９のそれぞれに、接続されている。また、給気流路７８は、建物２００の外側にまで延びるように形成されていて、その下流端（開口）は、大気に開放されている。これにより、給気流路７８は、筐体１２と燃焼装置１０３を連通し、発電システム１００の外部から空気を燃料電池システム１０１及び燃焼装置１０３に供給することができる。
また、給気流路７８と排出流路７０は、いわゆる二重配管で構成されている。これにより、排出流路７０に燃焼装置１０３から燃焼排ガス（排出ガス）が排出されると、給気流路７８内のガスは、燃焼排ガスからの伝熱により、加熱される。このため、第２温度検知器２４で検知される温度を基に、燃焼装置１０３から排出流路７０に排出ガスが排出されたか否かを判断することができる。
［発電システムの動作］
図１７は、本実施の形態４に係る発電システムの排出ガス流入抑制動作を模式的に示すフローチャートである。
図１７に示すように、制御装置１０２は、換気ファン１３が作動中であるか否かを確認する（ステップＳ５０１）。制御装置１０２は、換気ファン１３が作動中でない場合（ステップＳ５０１でＮｏ）には、換気ファン１３が作動中になるまで、ステップＳ５０１を繰り返す。一方、制御装置１０２は、換気ファン１３が作動中である場合には（ステップＳ５０１でＹｅｓ）、ステップＳ５０２に進む。
ステップＳ５０２では、制御装置１０２は、第２温度検知器２４が検知した燃焼装置１０３の給気ガスの温度Ｔを取得する。そして、制御装置１０２は、ステップＳ５０２で取得した温度Ｔが、第４の温度Ｔ４よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ５０３）。ここで、第４の温度Ｔ４は、例えば、予め実験等により、燃焼装置１０３から排出された排出ガスが、排出流路７０を通流するときの給気流路７８内の温度範囲を求めておき、当該温度範囲としてもよい。また、第３の温度Ｔ３は、例えば、建物２００内部の温度や外気温に対して、２０℃以上高い温度として設定してもよい。
制御装置１０２は、ステップＳ５０２で取得した温度Ｔが第４の温度Ｔ４以下である場合（ステップＳ５０３でＮｏ）には、ステップＳ５０２に戻り、第３の温度Ｔ３よりも大きくなるまで、ステップＳ５０２及びステップＳ５０３を繰り返す。なお、この場合、制御装置１０２は、ステップＳ５０１に戻り、換気ファン１３が作動中で、かつ、第３の温度Ｔ３よりも大きくなるまで、ステップＳ５０１〜ステップＳ５０３を繰り返してもよい。
一方、制御装置１０２は、ステップＳ５０２で取得した温度Ｔが第４の温度Ｔ４
よりも大きい場合（ステップＳ５０３でＹｅｓ）には、ステップＳ５０４に進む。ステップＳ５０４では、制御装置１０２は、換気ファン１３の操作量を増加させる。このとき、制御装置１０２は、燃焼装置１０３で排出される排出ガスが、筐体１２内に流入しないように、換気ファン１３の静圧が、燃焼ファン１８が作動したときの吐出圧力よりも大きくなるように、換気ファン１３を制御することが好ましい。
このように構成された本実施の形態４に係る発電システム１００であっても、実施の形態３に係る発電システム１００と同様の作用効果を奏する。
なお、本実施の形態４においては、燃焼装置１０３が作動しているか否かの判断を、第２温度検知器２４で検知した温度Ｔが、第４の温度Ｔ４よりも大きいか否かを判断することで、行うように構成したが、これに限定されない。例えば、所定時間の前後における第２温度検知器２４が検知した温度Ｔの差分が、予め実験等により求めておいた所定の閾値温度より大きい場合、燃焼装置１０３が作動していると判断するように構成してもよい。
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係る発電システムは、燃料電池システムが、原料と水蒸気から水素含有ガスを生成する改質器を有する水素生成装置をさらに備えている態様を例示するものである。
［発電システムの構成］
図１８は、本発明の実施の形態５に係る発電システムの概略構成を示す模式図である。
図１８に示すように、本発明の実施の形態５に係る発電システム１００は、実施の形態１に係る発電システム１００と基本的構成は同じであるが、燃料ガス供給器１４が水素生成装置１４で構成されている点と、オフ燃料ガス流路７３が水素生成装置１４の燃焼器１４ｂに接続されている点と、が異なる。具体的には、水素生成装置１４は、改質器１４ａと燃焼器１４ｂを有している。
燃焼器１４ｂには、オフ燃料ガス流路７３の下流端が接続されていて、燃料電池１１からオフ燃料ガスが、オフ燃料ガス流路７３を通流して、燃焼用燃料として供給される。また、燃焼器１４ｂには、空気供給流路７９を介して、燃焼ファン１４ｃが接続されている。燃焼ファン１４ｃは、燃焼器１４ｂに燃焼用空気を供給することができれば、どのような構成であってもよく、例えば、ファンやブロワ等のファン類で構成されていてもよい。
また、本実施の形態５に係る発電システム１００では、燃焼器への燃焼用空気の供給を燃焼ファンにより実現する構成としたが、酸化剤ガス供給器を用いてもよく、酸化剤ガス供給流路と燃焼器を接続する経路を備え、酸化剤ガス供給器から供給された酸化剤ガス（酸素）が燃焼器、及び燃料電池に供給される構成としてもよい。
燃焼器１４ｂでは、供給されたオフ燃料ガスと燃焼用空気が燃焼して、燃焼排ガスが生成され、熱が発生する。燃焼器１４ｂで生成された燃焼排ガスは、改質器１４ａ等を加熱した後、燃焼排ガス流路８０に排出される。燃焼排ガス流路８０に排出された燃焼排ガスは、燃焼排ガス流路８０を通流して、排出流路７０に排出される。排出流路７０に排出された燃焼排ガスは、排出流路７０を通流して、発電システム１００（建物２００）外に排出される。
改質器１４ａには、原料供給器及び水蒸気供給器が接続されていて（それぞれ、図示せず）、原料及び水蒸気が、それぞれ、改質器１４ａに供給される。原料としては、メタンを主成分とする天然ガスやＬＰガス等を用いることができる。
また、改質器１４ａは、改質触媒を有している。改質触媒としては、例えば、原料と水蒸気とから水素含有ガスを発生させる水蒸気改質反応を触媒することができれば、どの様な物質を使用してもよく、例えば、アルミナ等の触媒担体にルテニウム（Ｒｕ）を担持させたルテニウム系触媒や同様の触媒担体にニッケル（Ｎｉ）を担持させたニッケル系触媒等を使用することができる。
そして、改質器１４ａでは、供給された原料と水蒸気との改質反応により、水素含有ガスが生成される。生成された水素含有ガスは、燃料ガスとして、燃料ガス供給流路７１を通流して、燃料電池１１の燃料ガス流路１１Ａに供給される。
なお、本実施の形態５においては、改質器１４ａで生成された水素含有ガスが、燃料ガスとして、燃料電池１１に送出される構成としたが、これに限定されず、水素生成装置１４内に改質器１４ａより送出された水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するための変成触媒（例えば、銅−亜鉛系触媒）を有する変成器や、酸化触媒（例えば、ルテニウム系触媒）や、メタン化触媒（例えば、ルテニウム系触媒）を有する一酸化炭素除去器を通過した後の水素含有ガスが燃料電池１１に送出される構成であってもよい。
このように構成された本実施の形態５に係る発電システム１００であっても、実施の形態１に係る発電システム１００と同様の作用効果を奏する。
なお、上記実施の形態１〜５（変形例を含む）においては、換気器として、換気ファン１３を使用したが、これに限定されない。例えば、換気ファン１３の代わりに酸化剤ガス供給器１５を用いてもよい。制御装置１０２は、操作量を増加させるために、酸化剤ガス供給器１５の操作量を増加するように制御してもよいし、酸化剤ガス供給器１５の給気空気が流れる流路上、もしくは、酸化剤ガス供給器１５の吐出空気が流れる流路上に、流路抵抗を調整できる流路抵抗調整手段を備え、制御装置１０２は、流路抵抗調整手段を制御することで、酸化剤ガス供給器１５の操作量を増加させてもよい。流路抵抗調整手段としては、開度を調整可能な電磁弁を用いてもよい。また、酸化剤ガス供給器１５に流路抵抗調整機能を持たせてもよい。
また、例えば、酸化剤ガス供給器１５又は酸化剤ガス供給流路７２と、オフ酸化剤ガス流路７４又は排出流路７０と、を接続する流路（以下、第１接続流路という）を設け、制御装置１０２は、酸化剤ガス供給器１５が作動中に、燃焼装置１０３が作動すると、第１接続流路を通流する酸化剤ガスの流量が増加するように制御してもよい。
ここで、酸化剤ガス供給流路７２に第１接続流路の上流端が接続されている場合には、該第１接続流路に流量調整器を設け、制御装置１０２は、酸化剤ガス供給器１５と流量調整器を制御することで、第１接続流路を通流する酸化剤ガスの流量を増加してもよい。
また、燃料ガス供給器１４が、水素生成装置で構成されていて、該水素生成装置が、燃焼器１４ｂ及び燃焼ファン１４ｃを有する場合、換気器として、換気ファン１３の代わりに燃焼ファン１４ｃを用いて、燃料ガス供給器１４が作動中に、燃焼装置１０３が作動すると、燃焼ファン１４ｃの操作量を増加するように制御してもよい。
また、燃焼ファン１４ｃの給気空気が流れる流路上、もしくは、燃焼ファン１４ｃの吐出空気が流れる流路上に、流路抵抗を調整できる流路抵抗調整手段を備え、制御装置１０２は、流路抵抗調整手段を制御することで、燃焼ファン１４ｃの操作量を増加させてもよい。流路抵抗調整手段としては、開度を調整可能な電磁弁を用いてもよい。
また、燃焼ファン１４ｃに流路抵抗調整機能を持たせてもよい。また、燃焼ファン１４ｃ又は空気供給流路７９と、燃焼排ガス流路８０又は排出流路７０と、を接続する流路（以下、第２接続流路という）を設け、制御装置１０２は、燃焼ファン１４ｃが作動中に、燃焼装置１０３が作動すると、第２接続流路を通流する空気の流量が増加するように制御してもよい。
ここで、空気供給流路７９に第２接続流路の上流端が接続されている場合には、該第２接続流路に流量調整器を設け、制御装置１０２は、燃焼ファン１４ｃと流量調整器を制御することで、第２接続流路を通流する空気の流量を増加してもよい。
さらに、換気器として、換気ファン１３と酸化剤ガス供給器１５を同時に用いてもよく、換気ファン１３と燃焼ファン１４ｃを同時に用いてもよく、燃焼ファン１４ｃと酸化剤ガス供給器１５を同時に用いてもよく、換気ファン１３、燃焼ファン１４ｃ、及び酸化剤ガス供給器１５を同時に用いてもよい。
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の要旨を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。
本発明の発電システム及びその運転方法では、燃料電池の発電を安定して行うことが可能であり、発電システムの耐久性を向上させることが可能であるので、燃料電池の分野において有用である。
１１ 燃料電池
１１Ａ 燃料ガス流路
１１Ｂ 酸化剤ガス流路
１２ 筐体
１３ 換気ファン
１４ 燃料ガス供給器
１４ａ 改質器
１４ｂ 燃焼器
１４ｃ 燃焼ファン
１５ 酸化剤ガス供給器
１６ 給気口
１７ 燃焼器
１８ 燃焼ファン
１９ 給気口
２０ 第１温度検知器
２１ 圧力検知器
２２ 第１流量検知器
２３ 第２流量検知器
２４ 第２温度検知器
７０ 排出流路
７１ 燃料ガス供給流路
７２ 酸化剤ガス供給流路
７３ オフ燃料ガス流路
７４ オフ酸化剤ガス流路
７５ 換気流路
７６ 燃焼空気供給流路
７７ 排出ガス流路
７８ 給気流路
７９ 空気供給流路
８０ 燃焼排ガス流路
１００ 発電システム
１０１ 燃料電池システム
１０２ 制御装置
１０３ 燃焼装置
１０３Ａ 排気口
２００ 建物

Claims (13)

  1. 燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池を収納する筐体と、換気器と、を有する燃料電池システムと、制御装置と、を備える発電システムにおいて、
    前記発電システムは、
    燃焼空気を供給するように構成された燃焼空気供給器を有する燃焼装置と、
    前記筐体内に空気を供給する給気流路と、
    前記筐体と前記燃焼装置の排気口とを接続するように設けられ、前記燃料電池システムから排出される排出ガスと前記燃焼装置から排出される排出ガスをその大気への開口から大気に排出するように構成された排出流路と、をさらに備え、
    前記換気器は、前記筐体内のガスを前記排出流路に排出することにより、前記筐体内を換気するように構成され、
    前記制御装置は、前記換気器の作動中に、前記燃焼装置が作動したと判定した場合に、前記換気器の操作量を増加するように制御することを特徴とする、発電システム。
  2. 前記制御装置は、前記燃焼装置の作動指令が入力された場合に、前記換気器の操作量を増加するように制御することを特徴とする、請求項１に記載の発電システム。
  3. 前記制御装置は、前記換気器の作動中に、前記燃焼装置の排出ガスの排出、又は前記燃焼装置の燃焼空気の供給の少なくとも一方を検知した場合に、前記換気器の操作量を増加するように制御することを特徴とする、請求項１に記載の発電システム。
  4. 前記筐体の給気口に設けられ、その大気への開口から空気を前記燃料電池システムに供給する給気流路と、
    前記給気流路、前記排出流路及び前記筐体内のうちの少なくともいずれか一箇所に設けられた第１温度検知器と、を備え、
    前記制御装置は、前記第１温度検知器で検知される温度が第１の温度より高い場合、前記換気器の操作量を増加するように制御することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の発電システム。
  5. 前記筐体の給気口に設けられ、その大気への開口から空気を前記燃料電池システムに供給する給気流路と、
    前記給気流路、前記排出流路及び前記筐体内のうちの少なくともいずれか一箇所に設けられた第１温度検知器と、を備え、
    前記制御装置は、前記第１温度検知器で検知される温度が第２の温度より低い場合、前記換気器の操作量を増加するように制御することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の発電システム。
  6. 前記筐体の給気口に設けられ、その大気への開口から空気を前記燃料電池システムに供給する給気流路と、
    前記給気流路、前記排出流路及び前記筐体内のうちの少なくともいずれか一箇所に設けられた第１温度検知器と、を備え、
    前記制御装置は、所定時間の前後における前記第１温度検知器が検知した温度の差分が、第３の温度より大きい場合、前記換気器の操作量を増加するように制御することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の発電システム。
  7. 前記排出流路内の圧力を検知する圧力検知器をさらに備え、
    前記制御装置は、前記圧力検知器で検知される圧力が第１の圧力より高い場合、前記換気器の操作量を増加するように制御することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の発電システム。
  8. 前記排出流路内を流れるガスの流量を検知する第１流量検知器をさらに備え、
    前記制御装置は、前記第１流量検知器で検知される流量が第１の流量より多い場合、前記換気器の操作量を増加するように制御することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の発電システム。
  9. 前記燃焼空気供給器が供給する燃焼空気の流量を検知する第２流量検知器をさらに備え、
    前記制御装置は、前記第２流量検知器で検知される流量が第２の流量より多い場合、前記換気器の操作量を増加するように制御することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の発電システム。
  10. 前記給気流路は、前記筐体と前記燃焼装置の給気口とを連通し、前記燃料電池システム及び前記燃焼装置のそれぞれに、その大気への開口から空気を供給し、かつ、前記排気流路と熱交換可能なように設けられていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の発電システム。
  11. 前記給気流路に設けられた第２温度検知器をさらに備え、
    前記制御装置は、前記第２温度検知器で検知される温度が、第４の温度より高い場合、前記換気器の操作量を増加するように制御することを特徴とする、請求項１０に記載の発電システム。
  12. 前記燃料電池システムは、原料と水蒸気から水素含有ガスを生成する改質器を有する水素生成装置をさらに備えていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発電システム。
  13. 燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池を収納する筐体と、換気器と、を有する燃料電池システムと、を備える発電システムの運転方法であって、
    前記発電システムは、
    燃焼空気を供給するように構成された燃焼空気供給器を有する燃焼装置と、
    前記筐体と前記燃焼装置の排気口とを連通するように設けられ、前記燃料電池システムから排出される排出ガスと前記燃焼装置から排出される排出ガスをその大気への開口から大気に排出するように構成された排出流路と、をさらに備え、
    前記換気器は、前記筐体内のガスを前記排出流路に排出することにより、前記筐体内を換気するように構成され、その作動中に、前記燃焼装置が作動すると、その操作量を増加するように構成されている、発電システムの運転方法。
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