JPWO2012081207A1 - 発電システム及びその運転方法 - Google Patents

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Abstract

本発明の発電システムは、燃料電池（１１）と、燃料電池（１１）を収納する筐体（１２）と、を有する燃料電池システム（１０１）と、制御装置（１０２）と、発電システムからの排出ガスを筐体（１２）の外部へ排出するように構成された排出流路（７０）と、発電システムに空気を供給するように構成された給気流路（７８）と、給排気機構内及び筐体（１２）内のうちの少なくとも一方に設けられた閉塞検知器と、筐体（１２）内の空気を換気し、排出流路（７０）に換気した空気を排出する換気器と、を備え、制御装置（１０２）は、発電システムが作動中に、閉塞検知器から得られる情報に基づいて排出流路（７０）の閉塞を検知すると、発電システムの運転を停止するように構成されている。

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。
また、屋内に設置するときに設置作業を容易にし、吸気及び排気用ダクトを簡単化す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３参照）。特許文献３に開示されている燃料電池発電装置では、排気される空気を外部に放出する内管と外部から空気を導入する外管とが一体的に結合された２重管ダクト構造から構成された吸排気装置が設けられている。
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４参照）。特許文献４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２００６−２５３０２０号公報 特開２００８−２１０６３１号公報
ところで、特許文献２乃至特許文献４に開示されている発電装置では、発電装置から排出される排ガスを排出する配管（空気排出管、ダクト）が閉塞したような場合、燃料電池システムを作動させると、バーナで生成された燃焼排ガス等の燃料電池システムから排出される排出ガスが建物の外部へ排出することができず、発電装置を収容している外装容器内に逆流するという課題が生じる。そして、排出ガスが逆流することにより、外装容器内に高温の排出ガスが滞留し、外装容器内が高温化する。これにより、外装容器内に収納した補機（例えば、制御装置等）の温度を正常動作可能な温度に保つことができず、補機の効率低下が生じるおそれがある。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、燃料電池システムから排出される排出ガスが通流する排出流路が閉塞したような場合に、燃料電池システムの作動を禁止することにより、筐体内の高温化を抑制し、筐体内に収納された補機の効率低下を抑制することができる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、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であって、前記発電システムは、前記発電システムからの排出ガスを前記筐体の外部へ排出するように構成された排出流路と、前記発電システムに空気を供給するように構成された給気流路と、を有する給排気機構と、前記給排気機構内及び前記筐体内のうちの少なくとも一方に設けられた閉塞検知器と、前記筐体内の空気を換気し、前記排出流路に換気した空気を排出する換気器と、をさらに備え、前記制御装置は、前記発電システムが作動中に、前記閉塞検知器から得られる情報に基づいて前記排出流路の閉塞を検知すると、前記発電システムの運転を停止するように構成されている。
ここで、発電システムの運転を停止するとは、作動中の発電システムを停止することだけでなく、発電システムの作動開始を禁止することも含まれる。また、発電システムの作動を禁止するとは、発電システムを構成する全ての機器が、その作動を禁止される必要がなく、発電システムを構成する各機器のうち、本発明の作用効果を奏する範囲内で、その作動が禁止されることをいう。
これにより、排出流路が閉塞したような場合に、筐体内が高温化することが抑制され、筐体内に収納された補機の効率低下を抑制することができる。なお、ここでいう「閉塞」とは、排出流路が完全に閉じている場合に限らず、排出流路が詰まって排出流路に流れる排ガスの流量が減少する場合も含まれる。
また、本発明に係る発電システムでは、前記閉塞検知器は、流量検知器で構成されており、前記制御装置は、前記流量検知器が検知した流量が予め設定された第１の流量以下の場合に、前記排出流路が閉塞していると判断してもよい。
また、本発明に係る発電システムでは、前記閉塞検知器は、前記換気器が送出する空気の流量を検知する流量検知器で構成されており、前記制御装置は、前記流量検知器が検知する流量に基づいて、前記換気器の操作量を制御しており、前記換気器の操作量が第１の操作量以上になった場合に、前記排出流路が閉塞していると判断してもよい。
また、本発明に係る発電システムでは、前記閉塞検知器は、圧力検知器で構成されており、前記制御装置は、前記圧力検知器が予め設定された第１の圧力以上の圧力を検知した場合に、前記排出流路が閉塞していると判断してもよい。
また、本発明に係る発電システムでは、前記制御装置は、予め設定された所定時間の前後における前記圧力検知器が検知した圧力の差分が、予め設定された第１の圧力差以下の場合に、前記排出流路が閉塞していると判断してもよい。
また、本発明に係る発電システムでは、前記燃料電池システムが、原料と水から水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、該改質器を加熱するように構成された燃焼器と、を有する水素生成装置をさらに備え、前記閉塞検知器は、ガス組成検知器で構成されており、前記制御装置は、前記ガス組成検知器がガス組成の異常を検知した場合に、前記排出流路が閉塞していると判断してもよい。
また、本発明に係る発電システムでは、前記閉塞検知器は、酸素濃度検知器で構成されており、前記制御装置は、前記酸素濃度検知器が検知した酸素濃度が予め設定された第１の酸素濃度以下の場合に、前記排出流路が閉塞していると判断してもよい。
また、本発明に係る発電システムでは、前記閉塞検知器は、一酸化炭素濃度及び二酸化炭素濃度のうちの少なくとも一方のガス濃度を検知するガス濃度検知器で構成されており、前記制御装置は、前記ガス濃度検知器が検知したガス濃度が予め設定された第１のガス濃度以上の場合に、前記排出流路が閉塞されていると判断してもよい。
また、本発明に係る発電システムでは、前記閉塞検知器は、温度検知器で構成されており、前記制御装置は、前記温度検知器が検知した温度が、予め設定された第１の温度以上の場合に、前記排出流路が閉塞されていると判断してもよい。
また、本発明に係る発電システムでは、前記閉塞検知器は、温度検知器で構成されており、前記制御装置は、予め設定された所定時間の前後における前記温度検知器が検知した温度の差分が、予め設定された第１の温度差以上の場合又は前記第１の温度差よりも小さい温度差である第２の温度差以下の場合に、前記排出流路が閉塞されていると判断してもよい。
また、本発明に係る発電システムでは、前記筐体の外部に配置された燃焼装置をさらに備え、前記排出流路は、その上流端が前記燃焼装置及び前記燃料電池システムのそれぞれに連結するように、少なくとも二つに分岐しており、前記給気流路は、その下流端が前記燃焼装置及び前記燃料電池システムのそれぞれに連結するように、少なくとも二つに分岐していてもよい。
また、本発明に係る発電システムでは、前記制御装置は、前記燃焼装置が作動することにより、前記排出流路の閉塞を検知した場合に、少なくとも前記燃焼装置の作動を停止してもよい。
また、本発明に係る発電システムでは、前記制御装置は、前記燃料電池システムが作動することにより、前記排出流路の閉塞を検知した場合、少なくとも前記燃料電池システムの運転を停止してもよい。
また、本発明に係る発電システムでは、前記制御装置は、前記発電システムの作動を停止させ、前記発電システムの起動を禁止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、を有する燃料電池システムを備える、発電システムの運転方法であって、前記発電システムは、前記発電システムからの排出ガスを前記筐体の外部へ排出するように構成された排出流路と、前記発電システムに空気を供給するように構成された給気流路と、を有する給排気機構と、前記給排気機構内及び前記筐体内のうちの少なくとも一方に設けられた閉塞検知器と、前記筐体内の空気を換気し、前記排出流路に換気した空気を排出する換気器と、をさらに備え、前記発電システムが作動中に、前記閉塞検知器から得られる情報に基づいて前記排出流路の閉塞を検知するステップと、前記発電システムの運転を停止するステップと、を備えている。
これにより、排出流路が閉塞したような場合に、筐体内が高温化することが抑制され、筐体内に収納された補機の効率低下を抑制することができる。
本発明の発電システム及びその運転方法によれば、排出流路が閉塞したような場合に、筐体内が高温化することが抑制され、筐体内に収納された補機の効率低下を抑制す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、本実施の形態１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６は、本実施の形態１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７は、本実施の形態１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８は、本実施の形態１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９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１０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１１は、本実施の形態２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１２は、本実施の形態２における変形例２の燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。 図１３は、本実施の形態２における変形例２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は、本実施の形態２における変形例３の燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。 図１５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１６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１７は、本実施の形態３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、本実施の形態３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１９は、本実施の形態３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２０は、本実施の形態３における変形例２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２１は、本実施の形態３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。
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、燃料電池システム、筐体、排出流路、換気器、閉塞検知器、及び制御装置を備え、制御装置が、閉塞検知器から得られる情報に基づいて排出流路の閉塞を検知すると、発電システムの運転を停止するように構成されている態様を例示するものである。
ここで、発電システムの運転を停止するとは、作動中の発電システムを停止することだけでなく、発電システムの作動開始を禁止することも含まれる。また、発電システムの作動を禁止するとは、発電システムを構成する全ての機器が、その作動を禁止される必要がなく、発電システムを構成する各機器のうち、本発明の作用効果を奏する範囲内で、その作動が禁止されることをいう。燃料ガスを生成する水素生成装置、空気を供給するファン類、又は水素生成装置を加熱するバーナ等の燃焼器は、その作動が禁止される機器として、例示することができる。一方、ガスを生成又は排出しない機器（例えば、燃料電池を冷却する冷却水を通流させるポンプ等）は、その作動は禁止されず、作動していてもよい機器として例示することができる。
［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を有する燃料電池システム１０１と、排出流路７０と、流量検知器２０と、制御装置１０２と、を備えている。そして、制御装置１０２は、閉塞検知器（本実施の形態１では、流量検知器２０）から得られる情報に基づいて排出流路７０の閉塞を検知すると、発電システム１００の作動を禁止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、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は、筐体１２を有している、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、筐体１２外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（給気流路７８）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、後述する改質器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（換気器）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、給気口１６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。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。また、換気ファン１３に、空気を供給する空気供給流路を接続してもよい。この場合、空気供給流路は、筐体１２の内部空間とみなすことができ、当該空気供給流路内に、閉塞検知器を配置してもよい。
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、発電システム１００から排出される排出ガスとして、例示される。なお、発電システム１００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。
排出流路７０は、その上流端が筐体１２内に延出し、発電システム１００から排出される排出ガスが通流するように構成されている。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。また、排出流路７０の適所には、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流量検知器２０が設けられている。流量検知器２０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。
なお、本実施の形態１においては、流量検知器２０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、流量検知器２０は、排出流路７０と連通するオフ燃料ガス流路７３、オフ酸化剤ガス流路７４、及び換気流路７５のいずれかの流路の適所に設けてもよい。
制御装置１０２は、発電システム１００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発電システム１００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発電システム１００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。また、制御装置１０２は、マイクロコントロール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。なお、発電システム１００の燃料電池システム１０１における発電動作は、一般的な燃料電池システムの発電動作と同様に行われるので、その詳細な説明は省略する。
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、発電システム１００が作動中に、流量検知器２０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Ｓ１０１）。ここで、発電システム１００の作動中とは、発電システム１００から排出ガスが排出流路７０に排出されている期間をいう。本実施の形態１においては、燃料ガス供給器１４、酸化剤ガス供給器１５、及び換気ファン１３の少なくとも１の機器が作動中をいう。
ついで、制御装置１０２は、ステップＳ１０１で取得した流量Ｆが、第１の流量Ｆ１以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。ここで、第１の流量Ｆ１は、例えば、予め実験等により、発電システム１００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。
制御装置１０２は、ステップＳ１０１で取得した流量Ｆが第１の流量Ｆ１より大きい場合（ステップＳ１０２でＮｏ）には、ステップＳ１０１に戻り、流量Ｆが第１の流量Ｆ１よりも大きくなるまで、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２を繰り返す。一方、制御装置１０２は、ステップＳ１０１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Ｓ１０２でＹｅｓ）には、排出流路７０が閉塞していると判断し、ステップＳ１０３に進む。
ステップＳ１０３では、制御装置１０２は、発電システム１００の作動を停止する。これにより、発電システム１００から排出流路７０への排出ガスの排出が停止し、排出流路７０から筐体１２内への排出ガスの逆流が抑制される。
次に、制御装置１０２は、発電システム１００の起動を禁止する（ステップＳ１０４）。具体的には、制御装置１０２は、例えば、発電システム１００の使用者から図示されないリモコンを操作して、起動要求信号が制御装置１０２に送信された場合であっても、また、発電システム１００の起動時間になっても、発電システム１００の起動処理を許可しないようにすることで、発電システム１００の起動を禁止する。
このように、本実施の形態１に係る発電システム１００では、閉塞検知器が、排出流路７０の閉塞を検知すると、制御装置１０２が発電システム１００の運転を停止することにより、筐体１２内に排出ガスが逆流することが抑制される。このため、筐体１２内に高温の排出ガスが滞留することが抑制され、筐体１２内の温度上昇が抑制される。したがって、筐体１２内に収納された補機（制御装置１０２等）の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。
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。
［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。
本実施の形態１における変形例１の発電システムは、閉塞検知器が、換気器が送出する空気の流量を検知する流量検知器で構成されており、制御装置は、流量検知器が検知する流量に基づいて、換気器の操作量を制御しており、換気器の操作量が第１の操作量以上になった場合に、排出流路が閉塞していると判断する態様を例示するものである。
［発電システムの構成］
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、流量検知器２０が、換気ファン１３が送出する空気の流量を検知するように、排出流路７０（正確には、換気流路７５）の換気ファン１３の近接部分に設けられている点が異なる。なお、ここでは、換気流路７５は、排出流路７０を構成する流路と解される。
そして、制御装置１０２は、流量検知器２０が検知する流量に基づいて、換気ファン１３の操作量を制御している。具体的には、制御装置１０２は、例えば、流量検知器２０が検知する流量が低下すると、換気流路７５を通流する空気の流量が増加するように、換気ファン１３の操作量を増大させてもよい。
［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、本変形例１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１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１のステップＳ１０１とステップＳ１０２に代えて、ステップＳ１０１Ｅ及びステップＳ１０２Ｅが行われる点が異なる。
具体的には、制御装置１０２は、換気ファン１３の操作量ＭＶを取得する（ステップＳ１０１Ｅ）。具体的には、制御装置１０２は、流量検知器２０が検知した流量に基づいて、換気ファン１３に出力した操作量を制御装置１０２の記憶部から取得する。
次に、制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｅで取得した操作量ＭＶが、第１の操作量ＭＶ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０２Ｅ）。ここで、第１の操作量ＭＶ１は、例えば、予め実験やシミュレーション等により、流量検知器２０が予め定められた流量を検知するように制御装置１０２が換気ファン１３の操作量ＭＶを制御している場合において、発電システム１００から排出された排出ガスが、排出流路７０を通流するときの換気ファン１３の操作量範囲を求めておき、当該操作量範囲としてもよい。
制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｅで取得した操作量ＭＶが第１の操作量ＭＶ１より小さい場合（ステップＳ１０２ＥでＮｏ）には、ステップＳ１０１Ｅに戻り、第１の操作量ＭＶ１以上になるまで、ステップＳ１０１Ｅ及びステップＳ１０２Ｅを繰り返す。一方、制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｅで取得した操作量ＭＶが第１の操作量ＭＶ１以上である場合（ステップＳ１０２ＥでＹｅｓ）には、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、制御装置１０２は発電システム１００の作動を停止させる。
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１に係る発電システム１００と同様の作用効果を奏する。
［変形例２］
本実施の形態１における変形例２の発電システムは、排出流路を構成する配管が挿通する孔と、給気流路を構成する配管が挿通する孔と、が別々に筐体に設けられ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５は、本実施の形態１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５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に２つの孔２３、２４が設けられており、一方の孔２３に排出流路７０を構成する配管が挿通され、他方の孔２４に給気流路７８を構成する配管が挿通されている点が異なる。
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、本変形例２においては、他方の孔２４に配管を挿通させて、給気流路７８を構成したが、これに限定されず、孔２４に配管を挿通させずに、当該孔２４を給気口（給気流路７８）としてもよい。
［変形例３］
次に、本実施の形態１における変形例３の発電システムについて説明する。
本実施の形態１における変形例３の発電システムは、閉塞検知器が、圧力検知器であり、
制御装置は、圧力検知器が検知したガスの圧力が予め設定された第１の圧力以上の場合に、排出流路が閉塞されていると判断するように構成され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６は、本実施の形態１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６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１に係る発電システム１００と基本的構成は同じであるが、流量検知器２０に代えて、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、排出流路７０と連通するオフ燃料ガス流路７３、オフ酸化剤ガス流路７４、及び換気流路７５のいずれかの流路の適所に設けてもよい。
［発電システムの動作］
ところで、図６において、排出流路７０における圧力検知器２１が配置されている部分よりも下流側の部分で、排出流路７０が閉塞したとすると、排出流路７０が閉塞する前における圧力検知器２１で検知される圧力よりも排出流路７０が閉塞した後における圧力検知器２１で検知される圧力は大きくなる。このため、制御装置１０２は、圧力検知器２１が検知した圧力が、発電システム１００が作動中で、かつ、排出流路７０が閉塞していない場合における排出流路７０内の圧力範囲の最も高い値である第１の圧力よりも大きい場合に、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。
また、排出流路７０における圧力検知器２１が配置されている部分よりも上流側の部分で、排出流路７０が閉塞したとすると、排出流路７０が閉塞する前における圧力検知器２１で検知される圧力よりも排出流路７０が閉塞した後における圧力検知器２１で検知される圧力は小さくなる。このため、制御装置１０２は、圧力検知器２１が検知した圧力が、発電システム１００が作動中で、かつ、排出流路７０が閉塞していない場合における排出流路７０内の圧力範囲の最も低い値である第２の圧力よりも小さい場合に、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。
すなわち、制御装置１０２は、圧力検知器２１が検知した圧力が、予め設定された所定の圧力範囲外である場合には、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。以下、以下、図７を参照しながら、圧力検知器２１が検知した圧力に基づく、制御装置１０２による発電システム１００の排出ガス流入抑制動作を説明する。
図７は、本実施の形態１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７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１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１のステップＳ１０１とステップＳ１０２に代えて、ステップＳ１０１Ａ及びステップＳ１０２Ａ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Ｓ１０１Ａ）。ついで、制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ａで取得した圧力Ｐが第１の圧力Ｐ１より大きい圧力であるか否か、又はステップＳ１０１Ａで取得した圧力Ｐが第２の圧力Ｐ２より小さい圧力であるか否かを判断する（ステップＳ１０２Ａ）。
ここで、第１の圧力Ｐ１は、例えば、予め実験等により、発電システム１００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、当該圧力範囲の最も大きい値としてもよい。また、第１の圧力Ｐ１は、例えば、燃料ガス供給器１４、酸化剤ガス供給器１５、及び換気ファン１３の全てが最大操作量で作動したときの排出流路７０内の圧力であってもよく、４０ｋＰａであってもよい。また、第２の圧力Ｐ２は、例えば、予め実験等により、発電システム１００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、当該圧力範囲の最も小さい値としてもよい。さらに、第２の圧力Ｐ２は、例えば、燃料ガス供給器１４、酸化剤ガス供給器１５、及び換気ファン１３のうち動作（掃気）上限が最も小さい圧力以上であってもよく、１ｋＰａであってもよい。
制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ａで取得した圧力Ｐが第２の圧力Ｐ２以上、かつ、第１の圧力Ｐ１以下である場合（ステップＳ１０２ＡでＮｏ）には、ステップＳ１０１Ａに戻り、第１の圧力Ｐ１より大きくなるまで、又は第２の圧力Ｐ２より小さくなるまで、ステップＳ１０１Ａ及びステップＳ１０２Ａを繰り返す。一方、制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ａで取得した圧力Ｐが第１の圧力Ｐ１より大きい、又は第２の圧力Ｐ２より小さい場合（ステップＳ１０２ＡでＹｅｓ）には、ステップＳ１０３に進む。
ステップＳ１０３では、制御装置１０２は発電システム１００の作動を停止させる。
また、図６において、排出流路７０における圧力検知器２１が配置されている部分よりも上流側の部分で、排出流路７０が閉塞したとすると、排出流路７０が閉塞する前後における圧力検知器２１で検知される圧力の圧力差は低くなる。このため、制御装置１０２は、設定された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、予め設定された第１の圧力差以下の場合に、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。
また、排出流路７０における圧力検知器２１が配置されている部分よりも下流側の部分で、排出流路７０が閉塞したとすると、排出流路７０が閉塞する前後における圧力検知器２１で検知される圧力の圧力差は高くなる。このため、制御装置１０２は、設定された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、第１の圧力差よりも大きい差分である第２の圧力差以上の場合に、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。
すなわち、制御装置１０２は、設定された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、予め設定された所定の圧力差の範囲以外である場合には、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。
以下、図８を参照しながら、圧力検知器２１が検知した圧力の圧力差に基づく、制御装置１０２による発電システム１００の排出ガス流入抑制動作を説明する。
図８は、本実施の形態１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８に示すように、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Ｐ１を取得する（ステップＳ４０１）。ついで、制御装置１０２は、所定時間経過後に、再び圧力検知器２１から排出流路７０内の圧力Ｐ２を取得する（ステップＳ４０２）。ここで、所定の時間は、任意に設定することができ、例えば、数秒であってもよく、数十秒であってもよく、数分であってもよい。
次に、制御装置１０２は、ステップＳ４０１で取得した圧力Ｐ１とステップＳ４０２で取得した圧力Ｐ２との圧力差分ΔＰが、予め設定された第１の圧力差ΔＰ１以下、又は第１の圧力差ΔＰ１よりも大きい圧力差である第２の圧力差ΔＰ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ４０３）。ここで、第１の圧力差ΔＰ１は、例えば、予め実験等により、排出流路７０が閉塞していないときの圧力と、排出流路７０が閉塞したときの圧力との差分の範囲を求めておき、当該圧力差分の範囲の最も低い値としてもよい。同様に、第２の圧力差ΔＰ２は、例えば、予め実験等により、排出流路７０が閉塞していないときの圧力と、排出流路７０が閉塞したときの圧力との差分の範囲を求めておき、当該圧力差分の範囲の最も高い値としてもよい。
制御装置１０２は、圧力差分ΔＰが第１の圧力差ΔＰ１より大きく、かつ、第２の圧力差ΔＰ２よりも小さい場合（ステップＳ４０３でＮｏ）には、ステップＳ４０１に戻り、圧力差分ΔＰが第１の圧力差ΔＰ１以下、又は第２の圧力差ΔＰ２以上になるまで、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０３を繰り返す。一方、制御装置１０２は、圧力差分ΔＰが第１の圧力差ΔＰ１以下、又は第２の圧力差ΔＰ２以上である場合（ステップＳ４０３でＹｅｓ）には、排出流路７０が閉塞していると判断し、ステップＳ４０４に進む。
ステップＳ４０４では、制御装置１０２は発電システム１００の作動を停止させる。次に、制御装置１０２は、発電システム１００の起動を禁止する（ステップＳ４０５）。
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、原料と水から燃料ガスを生成する改質器と、該改質器を加熱するように構成された燃焼器と、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９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９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、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と燃焼ファン１４ｃ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。
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、原料供給器及び水供給器が接続されていて（それぞれ、図示せず）、原料及び水が、それぞれ、改質器１４ａに供給され、供給された水は改質器１４ａ内において加熱されて水蒸気になる。原料としては、メタンを主成分とする天然ガスやプロパンを主成分とする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２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。
また、燃焼器１４ｂを燃料電池１１からオフ燃料ガスが燃焼用燃料として供給されるように構成したが、これに限定されず、燃焼器１４ｂに燃焼用燃料供給器から燃焼用燃料が別途供給されるように構成してもよい。
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。
ここで、本実施の形態２に係る発電システム１００では、逆流した発電システム１００からの排出ガスが、燃焼器１４ｂに供給されると、燃焼器１４ｂでは、酸素不足により不完全燃焼が生じて、ＣＯが生成されたり失火したりするおそれがある。さらに、生成されたＣＯが燃料電池１１内に流入すると、燃料電池１１の触媒が劣化し、燃料電池１１の発電効率が低下するおそれがある。
しかしながら、本実施の形態２においては、閉塞検知器が、排出流路７０の閉塞を検知すると、制御装置１０２が、発電システム１００の運転を停止するため、ＣＯの生成量が低減される。したがって、本実施の形態２に係る発電システム１００においては、燃料電池１１の触媒劣化を抑制し、燃料電池１１の発電効率低下を抑制することができる。
［変形例１］
次に、本実施の形態２に係る発電システム１００の変形例について説明する。
本実施の形態２における変形例１の発電システムは、閉塞検知器が、ガス組成検知器であり、制御装置は、閉塞検知器がガス組成の異常を検知した場合に、排出流路が閉塞されていると判断するように構成されている態様を例示するものである。
ここで、「ガス組成の異常」とは、ガス組成検知器で検知されるガスが、発電システムの通常運転で検出されるべきガス組成領域から外れた場合をいう。また、通常運転で検出されるべきガス組成領域は、発電システムの設置場所における、燃料電池へ供給される燃料ガスの組成、求められる安全基準（排出ガス組成の基準）等を考慮して実験やシミュレーション等により予め設定することができる。なお、ガス組成検知器としては、例えば、酸素濃度検知器、一酸化炭素濃度検知器（以下、「ＣＯ濃度検知器」と表現することがある）、又は二酸化炭素濃度検知器（以下、「ＣＯ２濃度検知器」と表現することがある）が挙げられる。
［発電システムの構成］
図１０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。
ところで、排出流路７０が閉塞して、発電システム１００からの排出ガスが、筐体１２内に流入した場合、燃焼ファン１４ｃから燃焼器１４ｂに供給される空気の組成が変わるため、燃焼器１４ｂで不完全燃焼が生じ、一酸化炭素が生成される場合がある。このため、本実施の形態２における変形例１の発電システム１００では、ＣＯ濃度検知器２２を設けて、ＣＯ濃度を検知することで、排出流路７０の閉塞を検知する。
図１０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、流量検知器２０に代えて、ＣＯ濃度検知器２２が設けられている点が異なる。なお、ＣＯ濃度検知器２２は、ＣＯ濃度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、ＣＯ濃度検知器２２は、本変形例１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、筐体１２内に配置してもよく、また、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。さらに、ＣＯ濃度検知器２２は、排出流路７０と連通するオフ酸化剤ガス流路７４、換気流路７５、及び燃焼排ガス流路８０のいずれかの流路の適所に設けてもよく、給気流路７８の適所に設けてもよい。
［発電システムの動作］
図１１は、本実施の形態２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１１に示すように、本変形例１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１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１のステップＳ１０１とステップＳ１０２に代えて、ステップＳ１０１Ｂ及びステップＳ１０２Ｂが行われる点が異なる。
具体的には、制御装置１０２は、ＣＯ濃度検知器２２が検知した排出流路７０内のＣＯ濃度Ｃを取得する（ステップＳ１０１Ｂ）。ついで、制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｂで取得した濃度Ｃが、第１のＣＯ濃度（第１のガス濃度）Ｃ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０２Ｂ）。ここで、第１のＣＯ濃度Ｃ１は、例えば、予め実験等により、燃焼器１４ｂで不完全燃焼が生じたときに生成されるＣＯ濃度を求めておき、当該濃度範囲としてもよい。また、第１のＣＯ濃度Ｃ１は、例えば、１０００ｐｐｍであってもよい。
制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｂで取得した濃度Ｃが第１のＣＯ濃度Ｃ１より小さい場合（ステップＳ１０２ＢでＮｏ）には、ステップＳ１０１Ｂに戻り、第１のＣＯ濃度Ｃ１以上になるまで、ステップＳ１０１Ｂ及びステップＳ１０２Ｂを繰り返す。一方、制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｂで取得した濃度Ｃが第１のＣＯ濃度Ｃ１以上である場合（ステップＳ１０２ＢでＹｅｓ）には、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、制御装置１０２は発電システム１００の作動を停止させ、発電システム１００の起動を禁止する（ステップＳ１０４）。
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。
［変形例２］
本発明の実施の形態２における変形例２の発電システムは、閉塞検知器が、酸素濃度検知器であり、制御装置は、酸素濃度検知器が検知した酸素濃度が予め設定された第１の酸素濃度以下の場合に閉塞と判断するように構成され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１２は、本実施の形態２における変形例２の燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
図１２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における変形例１の発電システム１００と基本的構成は同じであるが、ＣＯ濃度検知器２２に代えて酸素濃度検知器２５が設けられている点が異なる。なお、酸素濃度検知器２５は、酸素濃度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、酸素濃度検知器２５は、本変形例２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、筐体１２内に配置してもよく、また、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。さらに、酸素濃度検知器２５は、排出流路７０と連通するオフ酸化剤ガス流路７４、換気流路７５、及び燃焼排ガス流路８０のいずれかの流路の適所に設けてもよく、給気流路７８の適所に設けてもよい。
［発電システムの動作］
図１３は、本実施の形態２における変形例２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に示すように、本変形例２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１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１のステップＳ１０１とステップＳ１０２に代えて、ステップＳ１０１Ｃ及びステップＳ１０２Ｃが行われる点が異なる。
具体的には、制御装置１０２は、酸素濃度検知器２５が検知した排出流路７０内の酸素濃度Ｃを取得する（ステップＳ１０１Ｃ）。ついで、制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｃで取得した濃度Ｃが、第１の酸素濃度Ｃ１以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０２Ｃ）。ここで、第１の酸素濃度Ｃ１は、例えば、予め実験等により、排出流路７０が閉塞したときの酸素濃度を求めておき、当該濃度範囲としてもよい。
また、第１の酸素濃度Ｃ１は、燃焼器１４ｂで燃焼を行わないとき（例えば、発電システム１００が停止中で換気ファン１３のみ作動しているとき）に酸素濃度検知器２５が検知した酸素濃度を通常時の酸素濃度として記憶しておき、そこから所定の濃度を引いた値を第１の酸素濃度Ｃ１としてもよい。これにより、長期の使用等により、酸素濃度検知器２５の検知する酸素濃度と実際の酸素濃度との間にずれが生じても、誤検知することを抑制することが可能である。
また、第１の酸素濃度Ｃ１は、燃焼器１４ｂで燃焼を行わないとき（例えば、発電システム１００が停止中で換気ファン１３のみ作動しているとき）に酸素濃度検知器２５が検知した酸素濃度を通常時の酸素濃度として記憶しておき、そこから所定の濃度を引いた値としてもよい。これにより、長期の使用等により、酸素濃度検知器２５の検知する酸素濃度と実際の酸素濃度との間にずれが生じても、誤検知することを抑制することが可能である。なお、所定の濃度は、使用する酸素濃度検知器の酸素濃度検知精度によって異なるため、使用する酸素濃度検知器によって、その値を設定するのが好ましく、誤検知が生じない範囲で設定するのが好ましい。例えば、酸素濃度検知器２５が、±０．５％の精度である場合には、第１の酸素濃度Ｃ１を、大気中の酸素濃度から−１％として設定してもよい。
制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｃで取得した濃度Ｃが第１の酸素濃度Ｃ１より大きい場合（ステップＳ１０２ＣでＮｏ）には、ステップＳ１０１Ｃに戻り、第１の酸素濃度Ｃ１以下になるまで、ステップＳ１０１Ｃ及びステップＳ１０２Ｃを繰り返す。一方、制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｃで取得した濃度Ｃが第１の酸素濃度Ｃ１以下である場合（ステップＳ１０２ＣでＹｅｓ）には、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、制御装置１０２は発電システム１００の作動を停止させ、発電システム１００の起動を禁止する（ステップＳ１０４）。
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。
［変形例３］
本発明の実施の形態２における変形例３の発電システムは、閉塞検知器が、二酸化炭素濃度検知器であり、制御装置は、二酸化炭素濃度検知器が検知した二酸化炭素濃度が予め設定された第１の二酸化炭素濃度以上の場合に閉塞と判断するように構成され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１４は、本実施の形態２における変形例３の燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
図１４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における変形例１の発電システム１００と基本的構成は同じであるが、ＣＯ濃度検知器２２に代えてＣＯ２濃度検知器２６が設けられている点が異なる。なお、ＣＯ２濃度検知器２６は、ＣＯ２濃度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、ＣＯ２濃度検知器２６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、筐体１２内に配置してもよく、また、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。さらに、ＣＯ２濃度検知器２６は、排出流路７０と連通するオフ酸化剤ガス流路７４、換気流路７５、及び燃焼排ガス流路８０のいずれかの流路の適所に設けてもよく、給気流路７８の適所に設けてもよい。
［発電システムの動作］
図１５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１５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１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１のステップＳ１０１とステップＳ１０２に代えて、ステップＳ１０１Ｄ及びステップＳ１０２Ｄが行われる点が異なる。
具体的には、制御装置１０２は、ＣＯ２濃度検知器２６が検知した排出流路７０内のＣＯ２濃度Ｃを取得する（ステップＳ１０１Ｄ）。ついで、制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｄで取得した濃度Ｃが、第１のＣＯ２濃度（第１のガス濃度）Ｃ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０２Ｄ）。ここで、第１のＣＯ２濃度Ｃ１は、例えば、予め実験等により、排出流路７０が閉塞したときのＣＯ２濃度を求めておき、当該濃度範囲としてもよい。
制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｄで取得した濃度Ｃが第１のＣＯ２濃度Ｃ１より小さい場合（ステップＳ１０２ＤでＮｏ）には、ステップＳ１０１Ｄに戻り、第１のＣＯ２濃度Ｃ１以上になるまで、ステップＳ１０１Ｄ及びステップＳ１０２Ｄを繰り返す。一方、制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｄで取得した濃度Ｃが第１のＣＯ２濃度Ｃ１以上である場合（ステップＳ１０２ＤでＹｅｓ）には、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、制御装置１０２は発電システム１００の作動を停止させ、発電システム１００の起動を禁止する（ステップＳ１０４）。
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１〜３の発電システム１００では、閉塞検知器がガス組成検知器（ＣＯ濃度検知器２２、酸素濃度検知器２５、又は、ＣＯ２濃度検知器２６）で構成されている態様を例示したが、これに限定されない。閉塞検知器は、例えば、圧力検知器で構成されていてもよく、後述するように、温度検知器で構成されていてもよい。
（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、筐体の外部に配置された燃焼装置を備え、排出流路が、その上流端が燃焼装置及び燃料電池システムのそれぞれに連結するように、少なくとも二つに分岐し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１６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に示すように、本発明の実施の形態３に係る発電システム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、筐体１２外に配置された燃焼装置１０３をさらに備えている点と、排出流路７０が筐体１２と排気口１０３Ａを接続するように構成されている点と、が異なる。
具体的には、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孔１９が設けられていて、該孔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、孔１９と排出流路７０との隙間が、給気口１９（給気流路７８）を構成する。これにより、給気口１９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、孔１６及び孔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３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。さらに、給気口１９に配管を挿通して、給気流路７８を構成してもよい。
［発電システムの動作］
本実施の形態３に係る発電システム１００では、燃焼装置１０３が作動しているときに、閉塞検知器が排出流路７０の閉塞を検知した場合の動作を説明する。なお、燃焼装置１０３が作動しておらず、燃料電池システム１０１が作動している場合は、上記実施の形態１と同様にして、発電システム１００の排出ガス流入抑制動作が実行される。
図１７は、本実施の形態３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、燃焼装置１０３が作動中に、流量検知器２０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Ｓ２０１）。ここで、燃焼装置１０３の作動中とは、燃焼装置１０３から排出ガスが排出流路７０に排出されている期間をいう。本実施の形態３においては、燃焼器１７及び燃焼ファン１８の少なくとも１の機器が作動中をいう。したがって、燃焼器１７が作動せず、燃焼ファン１８のみが作動している場合も、燃焼装置１０３の作動中に含まれる。
ついで、制御装置１０２は、ステップＳ２０１で取得した流量Ｆが、予め設定された第２の流量Ｆ２以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０２）。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。
制御装置１０２は、ステップＳ２０１で取得した流量Ｆが第２の流量Ｆ２より大きい場合（ステップＳ２０２でＮｏ）には、ステップＳ２０１に戻り、流量Ｆが第２の流量Ｆ２以下になるまで、ステップＳ２０１及びステップＳ２０２を繰り返す。一方、制御装置１０２は、ステップＳ２０１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Ｓ２０２でＹｅｓ）には、排出流路７０が閉塞していると判断し、ステップＳ２０３に進む。
ステップＳ２０３では、制御装置１０２は、燃焼装置１０３の作動を停止する。これにより、燃焼装置１０３から排出流路７０への排出ガスの排出が停止し、排出流路７０から筐体１２内への排出ガスの逆流が抑制される。
次に、制御装置１０２は、燃料電池システム１０１が停止中かどうかを確認する（ステップＳ２０４）。制御装置１０２は、燃料電池システム１０１が作動中である場合（ステップＳ２０４でＮｏ）には、燃料電池システム１０１の作動を停止させて（ステップＳ２０５）、ステップＳ２０６に進む。燃料電池システム１０１が作動していると、燃料電池システム１０１から排出される排出ガスが筐体１２内に逆流するためである。一方、制御装置１０２は、燃料電池システム１０１が停止中である場合（ステップＳ２０４でＹｅｓ）には、ステップＳ２０６に進む。
ステップＳ２０６では、制御装置１０２は、発電システム１００の起動を禁止する。具体的には、制御装置１０２は、例えば、発電システム１００の使用者から図示されないリモコンを操作して、起動要求信号が制御装置１０２に送信された場合であっても、また、発電システム１００の起動時間になっても、発電システム１００の起動処理を許可しないようにすることで、発電システム１００の起動を禁止する。なお、発電システム１００の起動を禁止するのであるから、当然に、燃焼装置１０３の起動も禁止される。
このように、本実施の形態３に係る発電システム１００では、閉塞検知器が、排出流路７０の閉塞を検知すると、制御装置１０２が発電システム１００の作動を禁止することにより、筐体１２内に排出ガスが逆流することが抑制される。このため、筐体１２内に高温の排出ガスが滞留することが抑制され、筐体１２内の温度上昇が抑制される。したがって、筐体１２内に収納された補機（制御装置１０２等）の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内に逆流し、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。
また、逆流した燃焼装置１０３からの排出ガスが、燃焼器１４ｂに供給されると、燃焼器１４ｂでは、不完全燃焼が生じて、ＣＯが生成されるおそれがある。さらに、生成されたＣＯが燃料電池１１内に流入すると、燃料電池１１の触媒が劣化し、燃料電池１１の発電効率が低下するおそれがある。
しかしながら、本実施の形態３に係る発電システム１００では、上述したように、制御装置１０２が、発電システム１００の作動を禁止するため、燃焼装置１０３からの排出ガス（ＣＯ及びＳＯｘを含む）の筐体１２内への逆流を抑制することにより、ＣＯ及びＳＯｘが燃料電池１１に供給されることを抑制することができる。
したがって、本実施の形態３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。
なお、本実施の形態３においては、上記のように、制御装置１０２は、燃焼装置１０３の停止と燃料電池システム１０１の停止を別々に行うように制御したが、これに限定されず、実施の形態１及び実施の形態２（これらの変形例を含む）のように、発電システム１００の停止として一度に行うように制御してもよい。
［変形例１］
次に、本実施の形態３における変形例１の発電システムについて説明する。
本実施の形態３における変形例１の発電システムは、閉塞検知器が、温度検知器であり、制御装置は、温度検知器が検知した温度が予め設定された第１の温度よりも高い場合、又は前記第１の温度よりも低い温度である第２の温度よりも低い場合に、排出流路が閉塞されていると判断するように構成され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、本実施の形態３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１８に示すように、本実施の形態３における変形例１の発電システム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、流量検知器２０に代えて温度検知器２７が設けられている点が異なる。なお、温度検知器２７は、排出流路７０内の温度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、温度検知器２７は、排出流路７０が閉塞したことを検知する観点から、排出流路７０における燃焼装置１０３側への分岐点よりも上流側に配置されていることが好ましい。
また、温度検知器２７は、本変形例１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、筐体１２内に配置してもよく、また、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。さらに、温度検知器２７は、排出流路７０と連通するオフ酸化剤ガス流路７４、換気流路７５、及び燃焼排ガス流路８０のいずれかの流路の適所に設けてもよく、給気流路７８の適所に設けてもよい。
［発電システムの動作］
本実施の形態３における変形例１の発電システム１００では、燃焼装置１０３が作動しているときに、閉塞検知器が排出流路７０の閉塞を検知した場合の動作を説明する。
ところで、図１８において、排出流路７０における温度検知器２７が配置されている部分よりも下流側の部分で、排出流路７０が閉塞したとすると、排出流路７０が閉塞する前における温度検知器２７で検知される温度よりも排出流路７０が閉塞した後における温度検知器２７で検知される温度は高くなる。このため、制御装置１０２は、温度検知器２７が検知した温度が、発電システム１００が作動中で、かつ、排出流路７０が閉塞していない場合における排出流路７０内の温度範囲の最も高い値である第１の温度よりも高い場合に、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。
また、排出流路７０における温度検知器２７が配置されている部分よりも上流側の部分で、排出流路７０が閉塞したとすると、排出流路７０が閉塞する前における温度検知器２７で検知される温度よりも排出流路７０が閉塞した後における温度検知器２７で検知される温度が低くなる場合がある。例えば、温度検知器２７が排出流路７０の下流端近くに設けられていて、外気の温度が低い場合、排出流路７０が閉塞すると、外気と排出流路７０の閉塞した部分よりも下流側に存在する排出ガスとが熱交換して、温度検知器２７で検知する温度が低くなる場合がある。
このため、制御装置１０２は、温度検知器２７が検知した温度が、発電システム１００が作動中で、かつ、排出流路７０が閉塞していない場合における排出流路７０内の温度範囲の最も低い値である第２の温度よりも小さい場合に、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。
すなわち、制御装置１０２は、温度検知器２７が検知した温度が、予め設定された所定の温度範囲外である場合には、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。以下、以下、図１９を参照しながら、温度検知器２７が検知した温度に基づく、制御装置１０２による発電システム１００の排出ガス流入抑制動作を説明する。
図１９は、本実施の形態３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１９に示すように、本変形例１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３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３のステップＳ２０１とステップＳ２０２に代えて、ステップＳ２０１Ａ及びステップＳ２０２Ａが行われる点が異なる。
具体的には、制御装置１０２は、燃焼装置１０３が作動中に、温度検知器２７が検知した排出流路７０内の温度Ｔを取得する（ステップＳ２０１Ａ）。ついで、制御装置１０２は、ステップＳ２０１Ａで取得した温度Ｔが、第１の温度Ｔ１より高いか否か、又は第２の温度Ｔ２より低いか否かを判断する（ステップＳ２０２Ａ）。
ここで、第１の温度Ｔ１は、例えば、予め実験等により、排出流路７０が閉塞したときの排出流路７０の温度範囲を求めておき、当該温度範囲の最も高い温度値としてもよい。また、第１の温度Ｔ１は、燃焼器１４ｂで燃焼を行っているとき（例えば、発電システム１００が発電中）に温度検知器２７が検知した温度のうち、最も高い温度を記憶しておき、そこから所定の温度を足した値を第１の温度Ｔ１としてもよい。なお、所定の温度は、誤検知が生じない範囲で任意に設定することができる。
また、第２の温度Ｔ２は、例えば、予め実験等により、排出流路７０が閉塞したときの排出流路７０の温度範囲を求めておき、当該温度範囲の最も低い温度値としてもよい。また、第２の温度Ｔ２は、燃焼器１４ｂで燃焼を行っているとき（例えば、発電システム１００が発電中）に温度検知器２７が検知した温度のうち、最も低い温度を記憶しておき、そこから所定の温度を引いた値を第２の温度Ｔ２としてもよい。なお、所定の温度は、誤検知が生じない範囲で任意に設定することができる。
制御装置１０２は、ステップＳ２０１Ａで取得した温度Ｔが第２の温度Ｔ２以上、かつ、第１の温度Ｔ１以下である場合（ステップＳ２０２ＡでＮｏ）には、ステップＳ２０１Ａに戻り、温度Ｔが第１の温度Ｔ１より高くなるまで、又は温度Ｔが第２の温度Ｔ２よりも低くなるまで、ステップＳ２０１Ａ及びステップＳ２０２Ａを繰り返す。一方、制御装置１０２は、ステップＳ２０１Ａで取得した温度Ｔが第１の温度Ｔ１より高い場合、又はステップＳ２０１Ａで取得した温度Ｔが第２の温度Ｔ２よりも低い場合（ステップＳ２０２ＡでＹｅｓ）には、排出流路７０が閉塞していると判断し、ステップＳ２０３に進む。なお、ステップＳ２０３以降の動作は、実施の形態３に係る発電システム１００と同様に行われる。
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、本変形例１では、燃焼装置１０３の作動中である場合について、説明したが、燃焼装置１０３が停止中で、燃料電池システム１０１が作動中である場合にも、燃焼装置１０３の作動中である場合と同様に、発電システム１００の排出ガス流入抑制動作が実行される。
［変形例２］
本実施の形態３における変形例２の発電システムは、閉塞検知器が、温度検知器であり、制御装置は、予め設定された所定時間の前後における温度検知器が検知した温度の差分が、予め設定された第１の温度差以上の場合又は前記第１の温度差よりも小さい温度差である第２の温度差以下の場合に、排出流路が閉塞されていると判断するように構成されている態様を例示するものである。
本実施の形態３における変形例２の発電システム１００は、実施の形態３における変形例１の発電システム１００と同様に構成されているため、構成の詳細な説明は省略する。
［発電システムの動作］
本実施の形態３における変形例２の発電システム１００では、燃焼装置１０３が作動しているときに、閉塞検知器が排出流路７０の閉塞を検知した場合の動作を説明する。
ところで、図１８において、排出流路７０における温度検知器２７が配置されている部分よりも上流側の部分で、排出流路７０が閉塞したとすると、排出流路７０が閉塞する前後における温度検知器２７で検知される温度の差分は低くなる場合がある。例えば、温度検知器２７が排出流路７０の下流端近くに設けられていて、外気の温度が低い場合、排出流路７０が閉塞すると、外気と排出流路７０の閉塞した部分よりも下流側に存在する排出ガスとが熱交換して、温度検知器２７で検知する温度の差分が低くなる場合がある。
このため、制御装置１０２は、設定された所定時間の前後における温度検知器２７が検知した温度の差分が、予め設定された第１の温度差以下の場合に、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。
また、排出流路７０における温度検知器２７が配置されている部分よりも下流側の部分で、排出流路７０が閉塞したとすると、排出流路７０が閉塞する前後における温度検知器２７で検知される温度の差分は高くなる。このため、制御装置１０２は、設定された所定時間の前後における温度検知器２７が検知した温度の差分が、第１の温度差よりも大きい温度差である第２の温度差以上の場合に、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。
すなわち、制御装置１０２は、温度検知器２７が検知した温度の差分が、予め設定された所定の温度の差分範囲外である場合には、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。以下、以下、図２０を参照しながら、温度検知器２７が検知した温度の差分に基づく、制御装置１０２による発電システム１００の排出ガス流入抑制動作を説明する。
図２０は、本実施の形態３における変形例２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２０に示すように、制御装置１０２は、燃焼装置１０３が作動中に、温度検知器２７が検知した排出流路７０内の温度ｔ１を取得する（ステップＳ３０１）。ついで、制御装置１０２は、所定の時間経過後に、再び温度検知器２７から排出流路７０内の温度ｔ２を取得する（ステップＳ３０２）。ここで、所定の時間は、任意に設定することができ、例えば、数秒であってもよく、数十秒であってもよく、数分であってもよい。
次に、制御装置１０２は、ステップＳ３０１で取得した温度ｔ１とステップＳ３０２で取得した温度ｔ２との温度差分ΔＴが、予め設定された第１の温度差ΔＴ１以下であるか否か、又は温度差分ΔＴが第２の温度差ΔＴ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ３０３）。
ここで、第１の温度差ΔＴ１は、例えば、予め実験等により、排出流路７０が閉塞していないときの温度と、排出流路７０が閉塞したときの温度との差分の範囲を求めておき、当該温度差分の範囲の最も低い値としてもよい。同様に、第２の温度差ΔＴ２は、例えば、予め実験等により、排出流路７０が閉塞していないときの温度と、排出流路７０が閉塞したときの温度との差分の範囲を求めておき、当該温度差分の範囲の最も高い値としてもよい。
制御装置１０２は、温度差分ΔＴが第１の温度差ΔＴ１より大きく、かつ、第２の温度差ΔＴ２より小さい場合（ステップＳ３０３でＮｏ）には、ステップＳ３０１に戻り、温度差分ΔＴが第１の温度差ΔＴ１以下になるまで、又は温度差分ΔＴが第２の温度差ΔＴ２以上になるまで、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０３を繰り返す。一方、制御装置１０２は、温度差分ΔＴが、温度差分ΔＴが第１の温度差ΔＴ１以下である場合、又は温度差分ΔＴが第２の温度差ΔＴ２以上である場合（ステップＳ３０３でＹｅｓ）には、排出流路７０が閉塞していると判断し、ステップＳ３０４に進む。
ステップＳ３０４では、制御装置１０２は、燃焼装置１０３の作動を停止する。これにより、燃焼装置１０３から排出流路７０への排出ガスの排出が停止し、排出流路７０から筐体１２内への排出ガスの逆流が抑制される。
次に、制御装置１０２は、燃料電池システム１０１は停止中かどうかを確認する（ステップＳ３０５）。制御装置１０２は、燃料電池システム１０１が作動中である場合（ステップＳ３０５でＮｏ）には、燃料電池システム１０１の作動を停止させて（ステップＳ３０６）、ステップＳ３０７に進む。燃料電池システム１０１が作動していると、燃料電池システム１０１から排出される排出ガスが筐体１２内に逆流するためである。一方、制御装置１０２は、燃料電池システム１０１が停止中である場合（ステップＳ３０５でＹｅｓ）には、ステップＳ３０７に進む。
ステップＳ３０７では、制御装置１０２は、発電システム１００の起動を禁止する。具体的には、制御装置１０２は、例えば、発電システム１００の使用者から図示されないリモコンを操作して、起動要求信号が制御器１０２に送信された場合であっても、また、発電システム１００の起動時間になっても、発電システム１００の起動処理を許可しないようにすることで、発電システム１００の起動を禁止する。なお、発電システム１００の起動を禁止するのであるから、当然に、燃焼装置１０３の起動も禁止される。
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、本変形例２では、燃焼装置１０３の作動中である場合について、説明したが、燃焼装置１０３が停止中で、燃料電池システム１０１が作動中である場合にも、燃焼装置１０３の作動中である場合と同様に、発電システム１００の排出ガス流入抑制動作が実行される。
［変形例３］
次に、本実施の形態３における変形例３の発電システムについて説明する。
本実施の形態３における変形例３の発電システムは、給気流路は、その上流端が燃焼装置及び燃料電池システムのそれぞれに連結するように、少なくとも二つに分岐していて、給気流路は、排出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２１は、本実施の形態３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。なお、図２１においては、給気流路をハッチングで示している。
図２１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３に係る発電システム１００と基本的構成は同じであるが、給気流路７８の構成が異なる。
具体的には、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つの下流端は、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、その上流端（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、本変形例３においては、排出流路７０と給気流路７８が二重配管である形態を採用したが、これに限定されない。給気流路７８が排出流路７０と熱交換可能なように設けられていれば、その態様は限定されない。例えば、１つの配管の内部に、配管の延伸方向に沿って、該配管を分割する壁を設けて、分割された一方の空間を給気流路７８とし、他方の空間を排出流路７０としてもよい。
なお、上記実施の形態１乃至３（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。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、排出流路が閉塞したような場合に、筐体内が高温化することが抑制され、筐体内に収納された補機の効率低下を抑制す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（水素生成装置）
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 流量検知器
２１ 圧力検知器
２２ ＣＯ濃度検知器
２３ 孔
２４ 孔
２５ 酸素濃度検知器
２６ ＣＯ２濃度検知器
２７ 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
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。
また、屋内に設置するときに設置作業を容易にし、吸気及び排気用ダクトを簡単化す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３参照）。特許文献３に開示されている燃料電池発電装置では、排気される空気を外部に放出する内管と外部から空気を導入する外管とが一体的に結合された２重管ダクト構造から構成された吸排気装置が設けられている。
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４参照）。特許文献４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２００６−２５３０２０号公報 特開２００８−２１０６３１号公報
ところで、特許文献２乃至特許文献４に開示されている発電装置では、発電装置から排出される排ガスを排出する配管（空気排出管、ダクト）が閉塞したような場合、燃料電池システムを作動させると、バーナで生成された燃焼排ガス等の燃料電池システムから排出される排出ガスが建物の外部へ排出することができず、発電装置を収容している外装容器内に逆流するという課題が生じる。そして、排出ガスが逆流することにより、外装容器内に高温の排出ガスが滞留し、外装容器内が高温化する。これにより、外装容器内に収納した補機（例えば、制御装置等）の温度を正常動作可能な温度に保つことができず、補機の効率低下が生じるおそれがある。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、燃料電池システムから排出される排出ガスが通流する排出流路が閉塞したような場合に、燃料電池システムの作動を禁止することにより、筐体内の高温化を抑制し、筐体内に収納された補機の効率低下を抑制することができる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、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であって、前記発電システムは、前記発電システムからの排出ガスを前記筐体の外部へ排出するように構成された排出流路と、前記発電システムに空気を供給するように構成された給気流路と、を有する給排気機構と、前記給排気機構内及び前記筐体内のうちの少なくとも一方に設けられた閉塞検知器と、前記筐体内の空気を換気し、前記排出流路に換気した空気を排出する換気器と、前記筐体の外部に配置された燃焼装置と、をさらに備え、前記排出流路は、その上流端が前記燃焼装置及び前記燃料電池システムのそれぞれに連結するように、少なくとも二つに分岐しており、前記給気流路は、その下流端が前記燃焼装置及び前記燃料電池システムのそれぞれに連結するように、少なくとも二つに分岐し、かつ、前記排気流路と熱交換可能なように設けられ、前記制御装置は、前記燃料電池システムが作動し、かつ、前記燃焼装置が燃焼動作を行うことにより、前記閉塞検知器から得られる情報に基づいて前記排出流路の閉塞を検知すると、前記燃焼装置の作動を停止させ、前記燃料電池システムの作動も禁止するように構成されている。
ここで、発電システムの運転を停止するとは、作動中の発電システムを停止することだけでなく、発電システムの作動開始を禁止することも含まれる。また、発電システムの作動を禁止するとは、発電システムを構成する全ての機器が、その作動を禁止される必要がなく、発電システムを構成する各機器のうち、本発明の作用効果を奏する範囲内で、その作動が禁止されることをいう。
これにより、排出流路が閉塞したような場合に、筐体内が高温化することが抑制され、筐体内に収納された補機の効率低下を抑制することができる。なお、ここでいう「閉塞」とは、排出流路が完全に閉じている場合に限らず、排出流路が詰まって排出流路に流れる排ガスの流量が減少する場合も含まれる。
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、を有する燃料電池システムを備える、発電システムの運転方法であって、前記発電システムは、前記発電システムからの排出ガスを前記筐体の外部へ排出するように構成された排出流路と、前記発電システムに空気を供給するように構成された給気流路と、を有する給排気機構と、前記給排気機構内及び前記筐体内のうちの少なくとも一方に設けられた閉塞検知器と、前記筐体内の空気を換気し、前記排出流路に換気した空気を排出する換気器と、前記筐体の外部に配置された燃焼装置と、をさらに備え、前記排出流路は、その上流端が前記燃焼装置及び前記燃料電池システムのそれぞれに連結するように、少なくとも二つに分岐しており、前記給気流路は、その下流端が前記燃焼装置及び前記燃料電池システムのそれぞれに連結するように、少なくとも二つに分岐し、かつ、前記排気流路と熱交換可能なように設けられ、前記燃料電池システムが作動し、かつ、前記燃焼装置が燃焼動作を行うことにより、前記閉塞検知器から得られる情報に基づいて前記排出流路の閉塞を検知するステップと、前記燃焼装置の作動を停止させ、前記燃料電池システムの作動を禁止するステップと、を備えている。
これにより、排出流路が閉塞したような場合に、筐体内が高温化することが抑制され、筐体内に収納された補機の効率低下を抑制することができる。
本発明の発電システム及びその運転方法によれば、排出流路が閉塞したような場合に、筐体内が高温化することが抑制され、筐体内に収納された補機の効率低下を抑制することが可能となる。
図１は、本発明の参考形態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、本参考形態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、本参考形態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、本参考形態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、本参考形態１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６は、本参考形態１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７は、本参考形態１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８は、本参考形態１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９は、本発明の参考形態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１０は、本参考形態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１１は、本参考形態２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１２は、本参考形態２における変形例２の燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。 図１３は、本参考形態２における変形例２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は、本参考形態２における変形例３の燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。 図１５は、本参考形態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１６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１７は、本実施の形態３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、本実施の形態３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１９は、本実施の形態３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２０は、本実施の形態３における変形例２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２１は、本実施の形態３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。
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。
（参考形態１）
本発明の参考形態１に係る発電システムは、燃料電池システム、筐体、排出流路、換気器、閉塞検知器、及び制御装置を備え、制御装置が、閉塞検知器から得られる情報に基づいて排出流路の閉塞を検知すると、発電システムの運転を停止するように構成されている態様を例示するものである。
ここで、発電システムの運転を停止するとは、作動中の発電システムを停止することだけでなく、発電システムの作動開始を禁止することも含まれる。また、発電システムの作動を禁止するとは、発電システムを構成する全ての機器が、その作動を禁止される必要がなく、発電システムを構成する各機器のうち、本発明の作用効果を奏する範囲内で、その作動が禁止されることをいう。燃料ガスを生成する水素生成装置、空気を供給するファン類、又は水素生成装置を加熱するバーナ等の燃焼器は、その作動が禁止される機器として、例示することができる。一方、ガスを生成又は排出しない機器（例えば、燃料電池を冷却する冷却水を通流させるポンプ等）は、その作動は禁止されず、作動していてもよい機器として例示することができる。
［発電システムの構成］
図１は、本発明の参考形態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、本発明の参考形態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を有する燃料電池システム１０１と、排出流路７０と、流量検知器２０と、制御装置１０２と、を備えている。そして、制御装置１０２は、閉塞検知器（本参考形態１では、流量検知器２０）から得られる情報に基づいて排出流路７０の閉塞を検知すると、発電システム１００の作動を禁止するように制御する。
なお、本参考形態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、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は、筐体１２を有している、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、本参考形態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、筐体１２外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、本参考形態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（給気流路７８）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、本参考形態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、本参考形態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、後述する改質器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（換気器）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、給気口１６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、本参考形態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。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。また、換気ファン１３に、空気を供給する空気供給流路を接続してもよい。この場合、空気供給流路は、筐体１２の内部空間とみなすことができ、当該空気供給流路内に、閉塞検知器を配置してもよい。
このように、本参考形態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、発電システム１００から排出される排出ガスとして、例示される。なお、発電システム１００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。
排出流路７０は、その上流端が筐体１２内に延出し、発電システム１００から排出される排出ガスが通流するように構成されている。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。また、排出流路７０の適所には、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流量検知器２０が設けられている。流量検知器２０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。
なお、本参考形態１においては、流量検知器２０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、流量検知器２０は、排出流路７０と連通するオフ燃料ガス流路７３、オフ酸化剤ガス流路７４、及び換気流路７５のいずれかの流路の適所に設けてもよい。
制御装置１０２は、発電システム１００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発電システム１００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発電システム１００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。また、制御装置１０２は、マイクロコントロール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、本参考形態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。なお、発電システム１００の燃料電池システム１０１における発電動作は、一般的な燃料電池システムの発電動作と同様に行われるので、その詳細な説明は省略する。
図２は、本参考形態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、発電システム１００が作動中に、流量検知器２０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Ｓ１０１）。ここで、発電システム１００の作動中とは、発電システム１００から排出ガスが排出流路７０に排出されている期間をいう。本参考形態１においては、燃料ガス供給器１４、酸化剤ガス供給器１５、及び換気ファン１３の少なくとも１の機器が作動中をいう。
ついで、制御装置１０２は、ステップＳ１０１で取得した流量Ｆが、第１の流量Ｆ１以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。ここで、第１の流量Ｆ１は、例えば、予め実験等により、発電システム１００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。
制御装置１０２は、ステップＳ１０１で取得した流量Ｆが第１の流量Ｆ１より大きい場合（ステップＳ１０２でＮｏ）には、ステップＳ１０１に戻り、流量Ｆが第１の流量Ｆ１よりも大きくなるまで、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２を繰り返す。一方、制御装置１０２は、ステップＳ１０１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Ｓ１０２でＹｅｓ）には、排出流路７０が閉塞していると判断し、ステップＳ１０３に進む。
ステップＳ１０３では、制御装置１０２は、発電システム１００の作動を停止する。これにより、発電システム１００から排出流路７０への排出ガスの排出が停止し、排出流路７０から筐体１２内への排出ガスの逆流が抑制される。
次に、制御装置１０２は、発電システム１００の起動を禁止する（ステップＳ１０４）。具体的には、制御装置１０２は、例えば、発電システム１００の使用者から図示されないリモコンを操作して、起動要求信号が制御装置１０２に送信された場合であっても、また、発電システム１００の起動時間になっても、発電システム１００の起動処理を許可しないようにすることで、発電システム１００の起動を禁止する。
このように、本参考形態１に係る発電システム１００では、閉塞検知器が、排出流路７０の閉塞を検知すると、制御装置１０２が発電システム１００の運転を停止することにより、筐体１２内に排出ガスが逆流することが抑制される。このため、筐体１２内に高温の排出ガスが滞留することが抑制され、筐体１２内の温度上昇が抑制される。したがって、筐体１２内に収納された補機（制御装置１０２等）の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。
なお、本参考形態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。
［変形例１］
次に、本参考形態１における変形例１の発電システムについて説明する。
本参考形態１における変形例１の発電システムは、閉塞検知器が、換気器が送出する空気の流量を検知する流量検知器で構成されており、制御装置は、流量検知器が検知する流量に基づいて、換気器の操作量を制御しており、換気器の操作量が第１の操作量以上になった場合に、排出流路が閉塞していると判断する態様を例示するものである。
［発電システムの構成］
図３は、本参考形態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、参考形態１に係る発電システム１００と基本的構成は同じであるが、流量検知器２０が、換気ファン１３が送出する空気の流量を検知するように、排出流路７０（正確には、換気流路７５）の換気ファン１３の近接部分に設けられている点が異なる。なお、ここでは、換気流路７５は、排出流路７０を構成する流路と解される。
そして、制御装置１０２は、流量検知器２０が検知する流量に基づいて、換気ファン１３の操作量を制御している。具体的には、制御装置１０２は、例えば、流量検知器２０が検知する流量が低下すると、換気流路７５を通流する空気の流量が増加するように、換気ファン１３の操作量を増大させてもよい。
［発電システムの動作］
図４は、本参考形態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、本変形例１の発電システム１００の排出ガス流入抑制動作では、参考形態１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、参考形態１のステップＳ１０１とステップＳ１０２に代えて、ステップＳ１０１Ｅ及びステップＳ１０２Ｅが行われる点が異なる。
具体的には、制御装置１０２は、換気ファン１３の操作量ＭＶを取得する（ステップＳ１０１Ｅ）。具体的には、制御装置１０２は、流量検知器２０が検知した流量に基づいて、換気ファン１３に出力した操作量を制御装置１０２の記憶部から取得する。
次に、制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｅで取得した操作量ＭＶが、第１の操作量ＭＶ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０２Ｅ）。ここで、第１の操作量ＭＶ１は、例えば、予め実験やシミュレーション等により、流量検知器２０が予め定められた流量を検知するように制御装置１０２が換気ファン１３の操作量ＭＶを制御している場合において、発電システム１００から排出された排出ガスが、排出流路７０を通流するときの換気ファン１３の操作量範囲を求めておき、当該操作量範囲としてもよい。
制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｅで取得した操作量ＭＶが第１の操作量ＭＶ１より小さい場合（ステップＳ１０２ＥでＮｏ）には、ステップＳ１０１Ｅに戻り、第１の操作量ＭＶ１以上になるまで、ステップＳ１０１Ｅ及びステップＳ１０２Ｅを繰り返す。一方、制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｅで取得した操作量ＭＶが第１の操作量ＭＶ１以上である場合（ステップＳ１０２ＥでＹｅｓ）には、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、制御装置１０２は発電システム１００の作動を停止させる。
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、参考形態１に係る発電システム１００と同様の作用効果を奏する。
［変形例２］
本参考形態１における変形例２の発電システムは、排出流路を構成する配管が挿通する孔と、給気流路を構成する配管が挿通する孔と、が別々に筐体に設けられ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５は、本参考形態１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５に示すように、本変形例２の発電システム１００は、参考形態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に２つの孔２３、２４が設けられており、一方の孔２３に排出流路７０を構成する配管が挿通され、他方の孔２４に給気流路７８を構成する配管が挿通されている点が異なる。
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、参考形態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、本変形例２においては、他方の孔２４に配管を挿通させて、給気流路７８を構成したが、これに限定されず、孔２４に配管を挿通させずに、当該孔２４を給気口（給気流路７８）としてもよい。
［変形例３］
次に、本参考形態１における変形例３の発電システムについて説明する。
本参考形態１における変形例３の発電システムは、閉塞検知器が、圧力検知器であり、
制御装置は、圧力検知器が検知したガスの圧力が予め設定された第１の圧力以上の場合に、排出流路が閉塞されていると判断するように構成され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６は、本参考形態１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６に示すように、本変形例３の発電システム１００は、参考形態１に係る発電システム１００と基本的構成は同じであるが、流量検知器２０に代えて、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、排出流路７０と連通するオフ燃料ガス流路７３、オフ酸化剤ガス流路７４、及び換気流路７５のいずれかの流路の適所に設けてもよい。
［発電システムの動作］
ところで、図６において、排出流路７０における圧力検知器２１が配置されている部分よりも下流側の部分で、排出流路７０が閉塞したとすると、排出流路７０が閉塞する前における圧力検知器２１で検知される圧力よりも排出流路７０が閉塞した後における圧力検知器２１で検知される圧力は大きくなる。このため、制御装置１０２は、圧力検知器２１が検知した圧力が、発電システム１００が作動中で、かつ、排出流路７０が閉塞していない場合における排出流路７０内の圧力範囲の最も高い値である第１の圧力よりも大きい場合に、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。
また、排出流路７０における圧力検知器２１が配置されている部分よりも上流側の部分で、排出流路７０が閉塞したとすると、排出流路７０が閉塞する前における圧力検知器２１で検知される圧力よりも排出流路７０が閉塞した後における圧力検知器２１で検知される圧力は小さくなる。このため、制御装置１０２は、圧力検知器２１が検知した圧力が、発電システム１００が作動中で、かつ、排出流路７０が閉塞していない場合における排出流路７０内の圧力範囲の最も低い値である第２の圧力よりも小さい場合に、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。
すなわち、制御装置１０２は、圧力検知器２１が検知した圧力が、予め設定された所定の圧力範囲外である場合には、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。以下、以下、図７を参照しながら、圧力検知器２１が検知した圧力に基づく、制御装置１０２による発電システム１００の排出ガス流入抑制動作を説明する。
図７は、本参考形態１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７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、参考形態１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、参考形態１のステップＳ１０１とステップＳ１０２に代えて、ステップＳ１０１Ａ及びステップＳ１０２Ａ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Ｓ１０１Ａ）。ついで、制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ａで取得した圧力Ｐが第１の圧力Ｐ１より大きい圧力であるか否か、又はステップＳ１０１Ａで取得した圧力Ｐが第２の圧力Ｐ２より小さい圧力であるか否かを判断する（ステップＳ１０２Ａ）。
ここで、第１の圧力Ｐ１は、例えば、予め実験等により、発電システム１００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、当該圧力範囲の最も大きい値としてもよい。また、第１の圧力Ｐ１は、例えば、燃料ガス供給器１４、酸化剤ガス供給器１５、及び換気ファン１３の全てが最大操作量で作動したときの排出流路７０内の圧力であってもよく、４０ｋＰａであってもよい。また、第２の圧力Ｐ２は、例えば、予め実験等により、発電システム１００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、当該圧力範囲の最も小さい値としてもよい。さらに、第２の圧力Ｐ２は、例えば、燃料ガス供給器１４、酸化剤ガス供給器１５、及び換気ファン１３のうち動作（掃気）上限が最も小さい圧力以上であってもよく、１ｋＰａであってもよい。
制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ａで取得した圧力Ｐが第２の圧力Ｐ２以上、かつ、第１の圧力Ｐ１以下である場合（ステップＳ１０２ＡでＮｏ）には、ステップＳ１０１Ａに戻り、第１の圧力Ｐ１より大きくなるまで、又は第２の圧力Ｐ２より小さくなるまで、ステップＳ１０１Ａ及びステップＳ１０２Ａを繰り返す。一方、制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ａで取得した圧力Ｐが第１の圧力Ｐ１より大きい、又は第２の圧力Ｐ２より小さい場合（ステップＳ１０２ＡでＹｅｓ）には、ステップＳ１０３に進む。
ステップＳ１０３では、制御装置１０２は発電システム１００の作動を停止させる。
また、図６において、排出流路７０における圧力検知器２１が配置されている部分よりも上流側の部分で、排出流路７０が閉塞したとすると、排出流路７０が閉塞する前後における圧力検知器２１で検知される圧力の圧力差は低くなる。このため、制御装置１０２は、設定された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、予め設定された第１の圧力差以下の場合に、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。
また、排出流路７０における圧力検知器２１が配置されている部分よりも下流側の部分で、排出流路７０が閉塞したとすると、排出流路７０が閉塞する前後における圧力検知器２１で検知される圧力の圧力差は高くなる。このため、制御装置１０２は、設定された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、第１の圧力差よりも大きい差分である第２の圧力差以上の場合に、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。
すなわち、制御装置１０２は、設定された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、予め設定された所定の圧力差の範囲以外である場合には、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。
以下、図８を参照しながら、圧力検知器２１が検知した圧力の圧力差に基づく、制御装置１０２による発電システム１００の排出ガス流入抑制動作を説明する。
図８は、本参考形態１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８に示すように、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Ｐ１を取得する（ステップＳ４０１）。ついで、制御装置１０２は、所定時間経過後に、再び圧力検知器２１から排出流路７０内の圧力Ｐ２を取得する（ステップＳ４０２）。ここで、所定の時間は、任意に設定することができ、例えば、数秒であってもよく、数十秒であってもよく、数分であってもよい。
次に、制御装置１０２は、ステップＳ４０１で取得した圧力Ｐ１とステップＳ４０２で取得した圧力Ｐ２との圧力差分ΔＰが、予め設定された第１の圧力差ΔＰ１以下、又は第１の圧力差ΔＰ１よりも大きい圧力差である第２の圧力差ΔＰ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ４０３）。ここで、第１の圧力差ΔＰ１は、例えば、予め実験等により、排出流路７０が閉塞していないときの圧力と、排出流路７０が閉塞したときの圧力との差分の範囲を求めておき、当該圧力差分の範囲の最も低い値としてもよい。同様に、第２の圧力差ΔＰ２は、例えば、予め実験等により、排出流路７０が閉塞していないときの圧力と、排出流路７０が閉塞したときの圧力との差分の範囲を求めておき、当該圧力差分の範囲の最も高い値としてもよい。
制御装置１０２は、圧力差分ΔＰが第１の圧力差ΔＰ１より大きく、かつ、第２の圧力差ΔＰ２よりも小さい場合（ステップＳ４０３でＮｏ）には、ステップＳ４０１に戻り、圧力差分ΔＰが第１の圧力差ΔＰ１以下、又は第２の圧力差ΔＰ２以上になるまで、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０３を繰り返す。一方、制御装置１０２は、圧力差分ΔＰが第１の圧力差ΔＰ１以下、又は第２の圧力差ΔＰ２以上である場合（ステップＳ４０３でＹｅｓ）には、排出流路７０が閉塞していると判断し、ステップＳ４０４に進む。
ステップＳ４０４では、制御装置１０２は発電システム１００の作動を停止させる。次に、制御装置１０２は、発電システム１００の起動を禁止する（ステップＳ４０５）。
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、参考形態１に係る発電システム１００と同様の作用効果を奏する。
（参考形態２）
本発明の参考形態２に係る発電システムは、原料と水から燃料ガスを生成する改質器と、該改質器を加熱するように構成された燃焼器と、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９は、本発明の参考形態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９に示すように、本発明の参考形態２に係る発電システム１００は、参考形態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と燃焼ファン１４ｃ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。
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、原料供給器及び水供給器が接続されていて（それぞれ、図示せず）、原料及び水が、それぞれ、改質器１４ａに供給され、供給された水は改質器１４ａ内において加熱されて水蒸気になる。原料としては、メタンを主成分とする天然ガスやプロパンを主成分とする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、本参考形態２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。
また、燃焼器１４ｂを燃料電池１１からオフ燃料ガスが燃焼用燃料として供給されるように構成したが、これに限定されず、燃焼器１４ｂに燃焼用燃料供給器から燃焼用燃料が別途供給されるように構成してもよい。
このように構成された本参考形態２に係る発電システム１００であっても、参考形態１に係る発電システム１００と同様の作用効果を奏する。
ここで、本参考形態２に係る発電システム１００では、逆流した発電システム１００からの排出ガスが、燃焼器１４ｂに供給されると、燃焼器１４ｂでは、酸素不足により不完全燃焼が生じて、ＣＯが生成されたり失火したりするおそれがある。さらに、生成されたＣＯが燃料電池１１内に流入すると、燃料電池１１の触媒が劣化し、燃料電池１１の発電効率が低下するおそれがある。
しかしながら、本参考形態２においては、閉塞検知器が、排出流路７０の閉塞を検知すると、制御装置１０２が、発電システム１００の運転を停止するため、ＣＯの生成量が低減される。したがって、本参考形態２に係る発電システム１００においては、燃料電池１１の触媒劣化を抑制し、燃料電池１１の発電効率低下を抑制することができる。
［変形例１］
次に、本参考形態２に係る発電システム１００の変形例について説明する。
本参考形態２における変形例１の発電システムは、閉塞検知器が、ガス組成検知器であり、制御装置は、閉塞検知器がガス組成の異常を検知した場合に、排出流路が閉塞されていると判断するように構成されている態様を例示するものである。
ここで、「ガス組成の異常」とは、ガス組成検知器で検知されるガスが、発電システムの通常運転で検出されるべきガス組成領域から外れた場合をいう。また、通常運転で検出されるべきガス組成領域は、発電システムの設置場所における、燃料電池へ供給される燃料ガスの組成、求められる安全基準（排出ガス組成の基準）等を考慮して実験やシミュレーション等により予め設定することができる。なお、ガス組成検知器としては、例えば、酸素濃度検知器、一酸化炭素濃度検知器（以下、「ＣＯ濃度検知器」と表現することがある）、又は二酸化炭素濃度検知器（以下、「ＣＯ２濃度検知器」と表現することがある）が挙げられる。
［発電システムの構成］
図１０は、本参考形態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。
ところで、排出流路７０が閉塞して、発電システム１００からの排出ガスが、筐体１２内に流入した場合、燃焼ファン１４ｃから燃焼器１４ｂに供給される空気の組成が変わるため、燃焼器１４ｂで不完全燃焼が生じ、一酸化炭素が生成される場合がある。このため、本参考形態２における変形例１の発電システム１００では、ＣＯ濃度検知器２２を設けて、ＣＯ濃度を検知することで、排出流路７０の閉塞を検知する。
図１０に示すように、本変形例１の発電システム１００は、参考形態２に係る発電システム１００と基本的構成は同じであるが、流量検知器２０に代えて、ＣＯ濃度検知器２２が設けられている点が異なる。なお、ＣＯ濃度検知器２２は、ＣＯ濃度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、ＣＯ濃度検知器２２は、本変形例１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、筐体１２内に配置してもよく、また、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。さらに、ＣＯ濃度検知器２２は、排出流路７０と連通するオフ酸化剤ガス流路７４、換気流路７５、及び燃焼排ガス流路８０のいずれかの流路の適所に設けてもよく、給気流路７８の適所に設けてもよい。
［発電システムの動作］
図１１は、本参考形態２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１１に示すように、本変形例１の発電システム１００の排出ガス流入抑制動作では、参考形態１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、参考形態１のステップＳ１０１とステップＳ１０２に代えて、ステップＳ１０１Ｂ及びステップＳ１０２Ｂが行われる点が異なる。
具体的には、制御装置１０２は、ＣＯ濃度検知器２２が検知した排出流路７０内のＣＯ濃度Ｃを取得する（ステップＳ１０１Ｂ）。ついで、制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｂで取得した濃度Ｃが、第１のＣＯ濃度（第１のガス濃度）Ｃ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０２Ｂ）。ここで、第１のＣＯ濃度Ｃ１は、例えば、予め実験等により、燃焼器１４ｂで不完全燃焼が生じたときに生成されるＣＯ濃度を求めておき、当該濃度範囲としてもよい。また、第１のＣＯ濃度Ｃ１は、例えば、１０００ｐｐｍであってもよい。
制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｂで取得した濃度Ｃが第１のＣＯ濃度Ｃ１より小さい場合（ステップＳ１０２ＢでＮｏ）には、ステップＳ１０１Ｂに戻り、第１のＣＯ濃度Ｃ１以上になるまで、ステップＳ１０１Ｂ及びステップＳ１０２Ｂを繰り返す。一方、制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｂで取得した濃度Ｃが第１のＣＯ濃度Ｃ１以上である場合（ステップＳ１０２ＢでＹｅｓ）には、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、制御装置１０２は発電システム１００の作動を停止させ、発電システム１００の起動を禁止する（ステップＳ１０４）。
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、参考形態２に係る発電システム１００と同様の作用効果を奏する。
［変形例２］
本発明の参考形態２における変形例２の発電システムは、閉塞検知器が、酸素濃度検知器であり、制御装置は、酸素濃度検知器が検知した酸素濃度が予め設定された第１の酸素濃度以下の場合に閉塞と判断するように構成され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１２は、本参考形態２における変形例２の燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
図１２に示すように、本変形例２の発電システム１００は、参考形態２における変形例１の発電システム１００と基本的構成は同じであるが、ＣＯ濃度検知器２２に代えて酸素濃度検知器２５が設けられている点が異なる。なお、酸素濃度検知器２５は、酸素濃度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、酸素濃度検知器２５は、本変形例２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、筐体１２内に配置してもよく、また、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。さらに、酸素濃度検知器２５は、排出流路７０と連通するオフ酸化剤ガス流路７４、換気流路７５、及び燃焼排ガス流路８０のいずれかの流路の適所に設けてもよく、給気流路７８の適所に設けてもよい。
［発電システムの動作］
図１３は、本参考形態２における変形例２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に示すように、本変形例２の発電システム１００の排出ガス流入抑制動作では、参考形態１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、参考形態１のステップＳ１０１とステップＳ１０２に代えて、ステップＳ１０１Ｃ及びステップＳ１０２Ｃが行われる点が異なる。
具体的には、制御装置１０２は、酸素濃度検知器２５が検知した排出流路７０内の酸素濃度Ｃを取得する（ステップＳ１０１Ｃ）。ついで、制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｃで取得した濃度Ｃが、第１の酸素濃度Ｃ１以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０２Ｃ）。ここで、第１の酸素濃度Ｃ１は、例えば、予め実験等により、排出流路７０が閉塞したときの酸素濃度を求めておき、当該濃度範囲としてもよい。
また、第１の酸素濃度Ｃ１は、燃焼器１４ｂで燃焼を行わないとき（例えば、発電システム１００が停止中で換気ファン１３のみ作動しているとき）に酸素濃度検知器２５が検知した酸素濃度を通常時の酸素濃度として記憶しておき、そこから所定の濃度を引いた値を第１の酸素濃度Ｃ１としてもよい。これにより、長期の使用等により、酸素濃度検知器２５の検知する酸素濃度と実際の酸素濃度との間にずれが生じても、誤検知することを抑制することが可能である。
また、第１の酸素濃度Ｃ１は、燃焼器１４ｂで燃焼を行わないとき（例えば、発電システム１００が停止中で換気ファン１３のみ作動しているとき）に酸素濃度検知器２５が検知した酸素濃度を通常時の酸素濃度として記憶しておき、そこから所定の濃度を引いた値としてもよい。これにより、長期の使用等により、酸素濃度検知器２５の検知する酸素濃度と実際の酸素濃度との間にずれが生じても、誤検知することを抑制することが可能である。なお、所定の濃度は、使用する酸素濃度検知器の酸素濃度検知精度によって異なるため、使用する酸素濃度検知器によって、その値を設定するのが好ましく、誤検知が生じない範囲で設定するのが好ましい。例えば、酸素濃度検知器２５が、±０．５％の精度である場合には、第１の酸素濃度Ｃ１を、大気中の酸素濃度から−１％として設定してもよい。
制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｃで取得した濃度Ｃが第１の酸素濃度Ｃ１より大きい場合（ステップＳ１０２ＣでＮｏ）には、ステップＳ１０１Ｃに戻り、第１の酸素濃度Ｃ１以下になるまで、ステップＳ１０１Ｃ及びステップＳ１０２Ｃを繰り返す。一方、制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｃで取得した濃度Ｃが第１の酸素濃度Ｃ１以下である場合（ステップＳ１０２ＣでＹｅｓ）には、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、制御装置１０２は発電システム１００の作動を停止させ、発電システム１００の起動を禁止する（ステップＳ１０４）。
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、参考形態２に係る発電システム１００と同様の作用効果を奏する。
［変形例３］
本発明の参考形態２における変形例３の発電システムは、閉塞検知器が、二酸化炭素濃度検知器であり、制御装置は、二酸化炭素濃度検知器が検知した二酸化炭素濃度が予め設定された第１の二酸化炭素濃度以上の場合に閉塞と判断するように構成され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１４は、本参考形態２における変形例３の燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
図１４に示すように、本変形例３の発電システム１００は、参考形態２における変形例１の発電システム１００と基本的構成は同じであるが、ＣＯ濃度検知器２２に代えてＣＯ２濃度検知器２６が設けられている点が異なる。なお、ＣＯ２濃度検知器２６は、ＣＯ２濃度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、ＣＯ２濃度検知器２６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、筐体１２内に配置してもよく、また、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。さらに、ＣＯ２濃度検知器２６は、排出流路７０と連通するオフ酸化剤ガス流路７４、換気流路７５、及び燃焼排ガス流路８０のいずれかの流路の適所に設けてもよく、給気流路７８の適所に設けてもよい。
［発電システムの動作］
図１５は、本参考形態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１５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、参考形態１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、参考形態１のステップＳ１０１とステップＳ１０２に代えて、ステップＳ１０１Ｄ及びステップＳ１０２Ｄが行われる点が異なる。
具体的には、制御装置１０２は、ＣＯ２濃度検知器２６が検知した排出流路７０内のＣＯ２濃度Ｃを取得する（ステップＳ１０１Ｄ）。ついで、制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｄで取得した濃度Ｃが、第１のＣＯ２濃度（第１のガス濃度）Ｃ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０２Ｄ）。ここで、第１のＣＯ２濃度Ｃ１は、例えば、予め実験等により、排出流路７０が閉塞したときのＣＯ２濃度を求めておき、当該濃度範囲としてもよい。
制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｄで取得した濃度Ｃが第１のＣＯ２濃度Ｃ１より小さい場合（ステップＳ１０２ＤでＮｏ）には、ステップＳ１０１Ｄに戻り、第１のＣＯ２濃度Ｃ１以上になるまで、ステップＳ１０１Ｄ及びステップＳ１０２Ｄを繰り返す。一方、制御装置１０２は、ステップＳ１０１Ｄで取得した濃度Ｃが第１のＣＯ２濃度Ｃ１以上である場合（ステップＳ１０２ＤでＹｅｓ）には、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、制御装置１０２は発電システム１００の作動を停止させ、発電システム１００の起動を禁止する（ステップＳ１０４）。
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、参考形態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１〜３の発電システム１００では、閉塞検知器がガス組成検知器（ＣＯ濃度検知器２２、酸素濃度検知器２５、又は、ＣＯ２濃度検知器２６）で構成されている態様を例示したが、これに限定されない。閉塞検知器は、例えば、圧力検知器で構成されていてもよく、後述するように、温度検知器で構成されていてもよい。
（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、筐体の外部に配置された燃焼装置を備え、排出流路が、その上流端が燃焼装置及び燃料電池システムのそれぞれに連結するように、少なくとも二つに分岐し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１６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に示すように、本発明の実施の形態３に係る発電システム１００は、参考形態２に係る発電システム１００と基本的構成は同じであるが、筐体１２外に配置された燃焼装置１０３をさらに備えている点と、排出流路７０が筐体１２と排気口１０３Ａを接続するように構成されている点と、が異なる。
具体的には、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孔１９が設けられていて、該孔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、孔１９と排出流路７０との隙間が、給気口１９（給気流路７８）を構成する。これにより、給気口１９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、孔１６及び孔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３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。さらに、給気口１９に配管を挿通して、給気流路７８を構成してもよい。
［発電システムの動作］
本実施の形態３に係る発電システム１００では、燃焼装置１０３が作動しているときに、閉塞検知器が排出流路７０の閉塞を検知した場合の動作を説明する。なお、燃焼装置１０３が作動しておらず、燃料電池システム１０１が作動している場合は、上記参考形態１と同様にして、発電システム１００の排出ガス流入抑制動作が実行される。
図１７は、本実施の形態３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、燃焼装置１０３が作動中に、流量検知器２０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Ｓ２０１）。ここで、燃焼装置１０３の作動中とは、燃焼装置１０３から排出ガスが排出流路７０に排出されている期間をいう。本実施の形態３においては、燃焼器１７及び燃焼ファン１８の少なくとも１の機器が作動中をいう。したがって、燃焼器１７が作動せず、燃焼ファン１８のみが作動している場合も、燃焼装置１０３の作動中に含まれる。
ついで、制御装置１０２は、ステップＳ２０１で取得した流量Ｆが、予め設定された第２の流量Ｆ２以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０２）。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。
制御装置１０２は、ステップＳ２０１で取得した流量Ｆが第２の流量Ｆ２より大きい場合（ステップＳ２０２でＮｏ）には、ステップＳ２０１に戻り、流量Ｆが第２の流量Ｆ２以下になるまで、ステップＳ２０１及びステップＳ２０２を繰り返す。一方、制御装置１０２は、ステップＳ２０１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Ｓ２０２でＹｅｓ）には、排出流路７０が閉塞していると判断し、ステップＳ２０３に進む。
ステップＳ２０３では、制御装置１０２は、燃焼装置１０３の作動を停止する。これにより、燃焼装置１０３から排出流路７０への排出ガスの排出が停止し、排出流路７０から筐体１２内への排出ガスの逆流が抑制される。
次に、制御装置１０２は、燃料電池システム１０１が停止中かどうかを確認する（ステップＳ２０４）。制御装置１０２は、燃料電池システム１０１が作動中である場合（ステップＳ２０４でＮｏ）には、燃料電池システム１０１の作動を停止させて（ステップＳ２０５）、ステップＳ２０６に進む。燃料電池システム１０１が作動していると、燃料電池システム１０１から排出される排出ガスが筐体１２内に逆流するためである。一方、制御装置１０２は、燃料電池システム１０１が停止中である場合（ステップＳ２０４でＹｅｓ）には、ステップＳ２０６に進む。
ステップＳ２０６では、制御装置１０２は、発電システム１００の起動を禁止する。具体的には、制御装置１０２は、例えば、発電システム１００の使用者から図示されないリモコンを操作して、起動要求信号が制御装置１０２に送信された場合であっても、また、発電システム１００の起動時間になっても、発電システム１００の起動処理を許可しないようにすることで、発電システム１００の起動を禁止する。なお、発電システム１００の起動を禁止するのであるから、当然に、燃焼装置１０３の起動も禁止される。
このように、本実施の形態３に係る発電システム１００では、閉塞検知器が、排出流路７０の閉塞を検知すると、制御装置１０２が発電システム１００の作動を禁止することにより、筐体１２内に排出ガスが逆流することが抑制される。このため、筐体１２内に高温の排出ガスが滞留することが抑制され、筐体１２内の温度上昇が抑制される。したがって、筐体１２内に収納された補機（制御装置１０２等）の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内に逆流し、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。
また、逆流した燃焼装置１０３からの排出ガスが、燃焼器１４ｂに供給されると、燃焼器１４ｂでは、不完全燃焼が生じて、ＣＯが生成されるおそれがある。さらに、生成されたＣＯが燃料電池１１内に流入すると、燃料電池１１の触媒が劣化し、燃料電池１１の発電効率が低下するおそれがある。
しかしながら、本実施の形態３に係る発電システム１００では、上述したように、制御装置１０２が、発電システム１００の作動を禁止するため、燃焼装置１０３からの排出ガス（ＣＯ及びＳＯｘを含む）の筐体１２内への逆流を抑制することにより、ＣＯ及びＳＯｘが燃料電池１１に供給されることを抑制することができる。
したがって、本実施の形態３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。
なお、本実施の形態３においては、上記のように、制御装置１０２は、燃焼装置１０３の停止と燃料電池システム１０１の停止を別々に行うように制御したが、これに限定されず、参考形態１及び参考形態２（これらの変形例を含む）のように、発電システム１００の停止として一度に行うように制御してもよい。
［変形例１］
次に、本実施の形態３における変形例１の発電システムについて説明する。
本実施の形態３における変形例１の発電システムは、閉塞検知器が、温度検知器であり、制御装置は、温度検知器が検知した温度が予め設定された第１の温度よりも高い場合、又は前記第１の温度よりも低い温度である第２の温度よりも低い場合に、排出流路が閉塞されていると判断するように構成され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、本実施の形態３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１８に示すように、本実施の形態３における変形例１の発電システム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、流量検知器２０に代えて温度検知器２７が設けられている点が異なる。なお、温度検知器２７は、排出流路７０内の温度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、温度検知器２７は、排出流路７０が閉塞したことを検知する観点から、排出流路７０における燃焼装置１０３側への分岐点よりも上流側に配置されていることが好ましい。
また、温度検知器２７は、本変形例１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、筐体１２内に配置してもよく、また、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。さらに、温度検知器２７は、排出流路７０と連通するオフ酸化剤ガス流路７４、換気流路７５、及び燃焼排ガス流路８０のいずれかの流路の適所に設けてもよく、給気流路７８の適所に設けてもよい。
［発電システムの動作］
本実施の形態３における変形例１の発電システム１００では、燃焼装置１０３が作動しているときに、閉塞検知器が排出流路７０の閉塞を検知した場合の動作を説明する。
ところで、図１８において、排出流路７０における温度検知器２７が配置されている部分よりも下流側の部分で、排出流路７０が閉塞したとすると、排出流路７０が閉塞する前における温度検知器２７で検知される温度よりも排出流路７０が閉塞した後における温度検知器２７で検知される温度は高くなる。このため、制御装置１０２は、温度検知器２７が検知した温度が、発電システム１００が作動中で、かつ、排出流路７０が閉塞していない場合における排出流路７０内の温度範囲の最も高い値である第１の温度よりも高い場合に、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。
また、排出流路７０における温度検知器２７が配置されている部分よりも上流側の部分で、排出流路７０が閉塞したとすると、排出流路７０が閉塞する前における温度検知器２７で検知される温度よりも排出流路７０が閉塞した後における温度検知器２７で検知される温度が低くなる場合がある。例えば、温度検知器２７が排出流路７０の下流端近くに設けられていて、外気の温度が低い場合、排出流路７０が閉塞すると、外気と排出流路７０の閉塞した部分よりも下流側に存在する排出ガスとが熱交換して、温度検知器２７で検知する温度が低くなる場合がある。
このため、制御装置１０２は、温度検知器２７が検知した温度が、発電システム１００が作動中で、かつ、排出流路７０が閉塞していない場合における排出流路７０内の温度範囲の最も低い値である第２の温度よりも小さい場合に、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。
すなわち、制御装置１０２は、温度検知器２７が検知した温度が、予め設定された所定の温度範囲外である場合には、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。以下、以下、図１９を参照しながら、温度検知器２７が検知した温度に基づく、制御装置１０２による発電システム１００の排出ガス流入抑制動作を説明する。
図１９は、本実施の形態３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１９に示すように、本変形例１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３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３のステップＳ２０１とステップＳ２０２に代えて、ステップＳ２０１Ａ及びステップＳ２０２Ａが行われる点が異なる。
具体的には、制御装置１０２は、燃焼装置１０３が作動中に、温度検知器２７が検知した排出流路７０内の温度Ｔを取得する（ステップＳ２０１Ａ）。ついで、制御装置１０２は、ステップＳ２０１Ａで取得した温度Ｔが、第１の温度Ｔ１より高いか否か、又は第２の温度Ｔ２より低いか否かを判断する（ステップＳ２０２Ａ）。
ここで、第１の温度Ｔ１は、例えば、予め実験等により、排出流路７０が閉塞したときの排出流路７０の温度範囲を求めておき、当該温度範囲の最も高い温度値としてもよい。また、第１の温度Ｔ１は、燃焼器１４ｂで燃焼を行っているとき（例えば、発電システム１００が発電中）に温度検知器２７が検知した温度のうち、最も高い温度を記憶しておき、そこから所定の温度を足した値を第１の温度Ｔ１としてもよい。なお、所定の温度は、誤検知が生じない範囲で任意に設定することができる。
また、第２の温度Ｔ２は、例えば、予め実験等により、排出流路７０が閉塞したときの排出流路７０の温度範囲を求めておき、当該温度範囲の最も低い温度値としてもよい。また、第２の温度Ｔ２は、燃焼器１４ｂで燃焼を行っているとき（例えば、発電システム１００が発電中）に温度検知器２７が検知した温度のうち、最も低い温度を記憶しておき、そこから所定の温度を引いた値を第２の温度Ｔ２としてもよい。なお、所定の温度は、誤検知が生じない範囲で任意に設定することができる。
制御装置１０２は、ステップＳ２０１Ａで取得した温度Ｔが第２の温度Ｔ２以上、かつ、第１の温度Ｔ１以下である場合（ステップＳ２０２ＡでＮｏ）には、ステップＳ２０１Ａに戻り、温度Ｔが第１の温度Ｔ１より高くなるまで、又は温度Ｔが第２の温度Ｔ２よりも低くなるまで、ステップＳ２０１Ａ及びステップＳ２０２Ａを繰り返す。一方、制御装置１０２は、ステップＳ２０１Ａで取得した温度Ｔが第１の温度Ｔ１より高い場合、又はステップＳ２０１Ａで取得した温度Ｔが第２の温度Ｔ２よりも低い場合（ステップＳ２０２ＡでＹｅｓ）には、排出流路７０が閉塞していると判断し、ステップＳ２０３に進む。なお、ステップＳ２０３以降の動作は、実施の形態３に係る発電システム１００と同様に行われる。
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、本変形例１では、燃焼装置１０３の作動中である場合について、説明したが、燃焼装置１０３が停止中で、燃料電池システム１０１が作動中である場合にも、燃焼装置１０３の作動中である場合と同様に、発電システム１００の排出ガス流入抑制動作が実行される。
［変形例２］
本実施の形態３における変形例２の発電システムは、閉塞検知器が、温度検知器であり、制御装置は、予め設定された所定時間の前後における温度検知器が検知した温度の差分が、予め設定された第１の温度差以上の場合又は前記第１の温度差よりも小さい温度差である第２の温度差以下の場合に、排出流路が閉塞されていると判断するように構成されている態様を例示するものである。
本実施の形態３における変形例２の発電システム１００は、実施の形態３における変形例１の発電システム１００と同様に構成されているため、構成の詳細な説明は省略する。
［発電システムの動作］
本実施の形態３における変形例２の発電システム１００では、燃焼装置１０３が作動しているときに、閉塞検知器が排出流路７０の閉塞を検知した場合の動作を説明する。
ところで、図１８において、排出流路７０における温度検知器２７が配置されている部分よりも上流側の部分で、排出流路７０が閉塞したとすると、排出流路７０が閉塞する前後における温度検知器２７で検知される温度の差分は低くなる場合がある。例えば、温度検知器２７が排出流路７０の下流端近くに設けられていて、外気の温度が低い場合、排出流路７０が閉塞すると、外気と排出流路７０の閉塞した部分よりも下流側に存在する排出ガスとが熱交換して、温度検知器２７で検知する温度の差分が低くなる場合がある。
このため、制御装置１０２は、設定された所定時間の前後における温度検知器２７が検知した温度の差分が、予め設定された第１の温度差以下の場合に、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。
また、排出流路７０における温度検知器２７が配置されている部分よりも下流側の部分で、排出流路７０が閉塞したとすると、排出流路７０が閉塞する前後における温度検知器２７で検知される温度の差分は高くなる。このため、制御装置１０２は、設定された所定時間の前後における温度検知器２７が検知した温度の差分が、第１の温度差よりも大きい温度差である第２の温度差以上の場合に、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。
すなわち、制御装置１０２は、温度検知器２７が検知した温度の差分が、予め設定された所定の温度の差分範囲外である場合には、排出流路７０が閉塞されていると判断することができる。以下、以下、図２０を参照しながら、温度検知器２７が検知した温度の差分に基づく、制御装置１０２による発電システム１００の排出ガス流入抑制動作を説明する。
図２０は、本実施の形態３における変形例２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２０に示すように、制御装置１０２は、燃焼装置１０３が作動中に、温度検知器２７が検知した排出流路７０内の温度ｔ１を取得する（ステップＳ３０１）。ついで、制御装置１０２は、所定の時間経過後に、再び温度検知器２７から排出流路７０内の温度ｔ２を取得する（ステップＳ３０２）。ここで、所定の時間は、任意に設定することができ、例えば、数秒であってもよく、数十秒であってもよく、数分であってもよい。
次に、制御装置１０２は、ステップＳ３０１で取得した温度ｔ１とステップＳ３０２で取得した温度ｔ２との温度差分ΔＴが、予め設定された第１の温度差ΔＴ１以下であるか否か、又は温度差分ΔＴが第２の温度差ΔＴ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ３０３）。
ここで、第１の温度差ΔＴ１は、例えば、予め実験等により、排出流路７０が閉塞していないときの温度と、排出流路７０が閉塞したときの温度との差分の範囲を求めておき、当該温度差分の範囲の最も低い値としてもよい。同様に、第２の温度差ΔＴ２は、例えば、予め実験等により、排出流路７０が閉塞していないときの温度と、排出流路７０が閉塞したときの温度との差分の範囲を求めておき、当該温度差分の範囲の最も高い値としてもよい。
制御装置１０２は、温度差分ΔＴが第１の温度差ΔＴ１より大きく、かつ、第２の温度差ΔＴ２より小さい場合（ステップＳ３０３でＮｏ）には、ステップＳ３０１に戻り、温度差分ΔＴが第１の温度差ΔＴ１以下になるまで、又は温度差分ΔＴが第２の温度差ΔＴ２以上になるまで、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０３を繰り返す。一方、制御装置１０２は、温度差分ΔＴが、温度差分ΔＴが第１の温度差ΔＴ１以下である場合、又は温度差分ΔＴが第２の温度差ΔＴ２以上である場合（ステップＳ３０３でＹｅｓ）には、排出流路７０が閉塞していると判断し、ステップＳ３０４に進む。
ステップＳ３０４では、制御装置１０２は、燃焼装置１０３の作動を停止する。これにより、燃焼装置１０３から排出流路７０への排出ガスの排出が停止し、排出流路７０から筐体１２内への排出ガスの逆流が抑制される。
次に、制御装置１０２は、燃料電池システム１０１は停止中かどうかを確認する（ステップＳ３０５）。制御装置１０２は、燃料電池システム１０１が作動中である場合（ステップＳ３０５でＮｏ）には、燃料電池システム１０１の作動を停止させて（ステップＳ３０６）、ステップＳ３０７に進む。燃料電池システム１０１が作動していると、燃料電池システム１０１から排出される排出ガスが筐体１２内に逆流するためである。一方、制御装置１０２は、燃料電池システム１０１が停止中である場合（ステップＳ３０５でＹｅｓ）には、ステップＳ３０７に進む。
ステップＳ３０７では、制御装置１０２は、発電システム１００の起動を禁止する。具体的には、制御装置１０２は、例えば、発電システム１００の使用者から図示されないリモコンを操作して、起動要求信号が制御器１０２に送信された場合であっても、また、発電システム１００の起動時間になっても、発電システム１００の起動処理を許可しないようにすることで、発電システム１００の起動を禁止する。なお、発電システム１００の起動を禁止するのであるから、当然に、燃焼装置１０３の起動も禁止される。
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、本変形例２では、燃焼装置１０３の作動中である場合について、説明したが、燃焼装置１０３が停止中で、燃料電池システム１０１が作動中である場合にも、燃焼装置１０３の作動中である場合と同様に、発電システム１００の排出ガス流入抑制動作が実行される。
［変形例３］
次に、本実施の形態３における変形例３の発電システムについて説明する。
本実施の形態３における変形例３の発電システムは、給気流路は、その上流端が燃焼装置及び燃料電池システムのそれぞれに連結するように、少なくとも二つに分岐していて、給気流路は、排出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２１は、本実施の形態３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。なお、図２１においては、給気流路をハッチングで示している。
図２１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３に係る発電システム１００と基本的構成は同じであるが、給気流路７８の構成が異なる。
具体的には、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つの下流端は、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、その上流端（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、本変形例３においては、排出流路７０と給気流路７８が二重配管である形態を採用したが、これに限定されない。給気流路７８が排出流路７０と熱交換可能なように設けられていれば、その態様は限定されない。例えば、１つの配管の内部に、配管の延伸方向に沿って、該配管を分割する壁を設けて、分割された一方の空間を給気流路７８とし、他方の空間を排出流路７０としてもよい。
なお、上記参考形態１、２及び実施の形態３（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。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、排出流路が閉塞したような場合に、筐体内が高温化することが抑制され、筐体内に収納された補機の効率低下を抑制す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（水素生成装置）
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 流量検知器
２１ 圧力検知器
２２ ＣＯ濃度検知器
２３ 孔
２４ 孔
２５ 酸素濃度検知器
２６ ＣＯ２濃度検知器
２７ 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 (16)

  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、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であって、
    前記発電システムは、
    前記発電システムからの排出ガスを前記筐体の外部へ排出するように構成された排出流路と、前記発電システムに空気を供給するように構成された給気流路と、を有する給排気機構と、
    前記給排気機構内及び前記筐体内のうちの少なくとも一方に設けられた閉塞検知器と、
    前記筐体内の空気を換気し、前記排出流路に換気した空気を排出する換気器と、をさらに備え、
    前記制御装置は、前記発電システムが作動中に、前記閉塞検知器から得られる情報に基づいて前記排出流路の閉塞を検知すると、前記発電システムの運転を停止するように構成されていることを特徴とする、発電システム。
  2. 前記閉塞検知器は、流量検知器で構成されており、
    前記制御装置は、前記流量検知器が検知した流量が予め設定された第１の流量以下の場合に、前記排出流路が閉塞していると判断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. 前記閉塞検知器は、前記換気器が送出する空気の流量を検知する流量検知器で構成されており、
    前記制御装置は、前記流量検知器が検知する流量に基づいて、前記換気器の操作量を制御しており、前記換気器の操作量が第１の操作量以上になった場合に、前記排出流路が閉塞していると判断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. 前記閉塞検知器は、圧力検知器で構成されており、
    前記制御装置は、前記圧力検知器が予め設定された第１の圧力よりも大きい圧力を検知した場合、又は前記第１の圧力よりも小さい圧力である第２の圧力よりも小さい圧力を検知した場合に、前記排出流路が閉塞していると判断することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発電システム。
  5. 前記制御装置は、予め設定された所定時間の前後における前記圧力検知器が検知した圧力の差分が、予め設定された第１の圧力差以下の場合又は前記第１の圧力差よりも大きい圧力差である第２の圧力差以上の場合に、前記排出流路が閉塞していると判断することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発電システム。
  6. 前記燃料電池システムは、原料と水から水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、該改質器を加熱するように構成された燃焼器と、を有する水素生成装置をさらに備え、
    前記閉塞検知器は、ガス組成検知器で構成されており、
    前記制御装置は、前記ガス組成検知器がガス組成の異常を検知した場合に、前記排出流路が閉塞していると判断する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発電システム。
  7. 前記閉塞検知器は、酸素濃度検知器で構成されており、
    前記制御装置は、前記酸素濃度検知器が検知した酸素濃度が予め設定された第１の酸素濃度以下の場合に、前記排出流路が閉塞していると判断する、請求項６に記載の発電システム。
  8. 前記閉塞検知器は、一酸化炭素濃度及び二酸化炭素濃度のうちの少なくとも一方のガス濃度を検知するガス濃度検知器で構成されており、
    前記制御装置は、前記ガス濃度検知器が検知したガス濃度が予め設定された第１のガス濃度以上の場合に、前記排出流路が閉塞されていると判断することを特徴とする、請求項６又は７に記載の発電システム。
  9. 前記閉塞検知器は、温度検知器で構成されており、
    前記制御装置は、前記温度検知器が検知した温度が、予め設定された第１の温度よりも高い場合又は前記第１の温度よりも低い温度である第２の温度よりも低い場合に、前記排出流路が閉塞されていると判断することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の発電システム。
  10. 前記閉塞検知器は、温度検知器で構成されており、
    前記制御装置は、予め設定された所定時間の前後における前記温度検知器が検知した温度の差分が、予め設定された第１の温度差以上の場合又は前記第１の温度差よりも小さい温度差である第２の温度差以下の場合に、前記排出流路が閉塞されていると判断することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の発電システム。
  11. 前記筐体の外部に配置された燃焼装置をさらに備え、
    前記排出流路は、その上流端が前記燃焼装置及び前記燃料電池システムのそれぞれに連結するように、少なくとも二つに分岐しており、
    前記給気流路は、その下流端が前記燃焼装置及び前記燃料電池システムのそれぞれに連結するように、少なくとも二つに分岐していることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発電システム。
  12. 前記制御装置は、前記燃焼装置が作動することにより、前記排出流路の閉塞を検知した場合に、少なくとも前記燃焼装置の作動を停止させることを特徴とする、請求項１１に記載の発電システム。
  13. 前記制御装置は、前記燃料電池システムが作動することにより、前記排出流路の閉塞を検知した場合、少なくとも前記燃料電池システムの運転を停止させることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の発電システム。
  14. 前記制御装置は、前記発電システムの作動を停止させ、前記発電システムの起動を禁止するように制御することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の発電システム。
  15. 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ることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の発電システム。
  16. 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、を有する燃料電池システムを備える、発電システムの運転方法であって、
    前記発電システムは、
    前記発電システムからの排出ガスを前記筐体の外部へ排出するように構成された排出流路と、前記発電システムに空気を供給するように構成された給気流路と、を有する給排気機構と、
    前記給排気機構内及び前記筐体内のうちの少なくとも一方に設けられた閉塞検知器と、
    前記筐体内の空気を換気し、前記排出流路に換気した空気を排出する換気器と、をさらに備え、
    前記発電システムが作動中に、前記閉塞検知器から得られる情報に基づいて前記排出流路の閉塞を検知するステップと、
    前記発電システムの運転を停止するステップと、を備えていることを特徴とする、発電システムの運転方法。
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