JPWO2019003942A1 - 発電装置、制御装置、および制御プログラム - Google Patents

Abstract

本開示の発電装置は、燃料電池を含む発電部と、発電部に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給部と、発電部の発電を制御する制御部と、を備える。制御部は、酸素含有ガス供給部の稼働状況が所定の第１条件を満たすとともに、発電装置に関連する温度が所定の第２条件を満たすと、発電部の発電電力を低減する。

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０１７年６月２９日に日本国に特許出願された特願２０１７−１２８０５６の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。

本開示は、発電装置、制御装置、および制御プログラムに関する。より詳細には、本開示は、燃料電池を備える発電装置、このような発電装置の制御装置、および、このような装置に実行させる制御プログラムに関する。

例えば固体酸化物形燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell（以下、ＳＯＦＣと記す））等のような燃料電池を備える各種の発電システムの研究開発が進められている。燃料電池のセルスタックを備える発電装置においては、発電するセルスタックの他に、セルスタックを含むモジュールの動作を補助する機器（以下、「補機」と記す）が用いられることがある。この補機は、セルスタックが発電する電力または外部から供給される電力によって動作することができる。補機が動作するために必要な消費電力は、発電装置の構成および／または稼働状況によっては、比較的大きくなり得る。

特開２０１４−３２８２０号公報

一実施形態に係る発電装置は、
燃料電池を含む発電部と、
前記発電部に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給部と、
前記発電部の発電を制御する制御部と、を備える。
前記制御部は、前記酸素含有ガス供給部の稼働状況が所定の第１条件を満たすとともに、前記発電装置に関連する温度が所定の第２条件を満たすと、前記発電部の発電電力を低減する。

一実施形態に係る制御装置は、
燃料電池を含む発電部と、
前記発電部に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給部と、
前記発電部の発電を制御する制御部と、を備える発電装置を制御する。
前記制御装置は、前記酸素含有ガス供給部の稼働状況が所定の第１条件を満たすとともに、前記発電装置に関連する温度が所定の第２条件を満たすと、前記発電部の発電電力を低減する。

一実施形態に係る制御プログラムは、
燃料電池を含む発電部と、
前記発電部に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給部と、
前記発電部の発電を制御する制御部と、を備える発電装置の制御装置に、実行させる。
前記制御プログラムは、前記制御装置に、前記酸素含有ガス供給部の稼働状況が所定の第１条件を満たすとともに、前記発電装置に関連する温度が所定の第２条件を満たすと、前記発電部の発電電力を低減するステップを実行させる。

第１実施形態に係る発電装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 第１実施形態に係る発電装置の一部をより詳細に示す機能ブロック図である。 第１実施形態に係る発電装置の他の一部をより詳細に示す機能ブロック図である。 第１実施形態に係る発電装置の動作を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る発電装置の他の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る発電装置の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る発電装置の他の動作を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る発電装置の構成の変形例を概略的に示す機能ブロック図である。

補機の消費電力を外部から供給される電力によって賄うとともに、燃料電池の温度を維持するように制御する動作モードが提案されている。このような動作モードにおいては、燃料電池が発電する電力は、補機の消費電力よりも小さい。燃料電池を含む発電装置において、補機の消費電力を低減することができれば有利である。本開示は、補機の消費電力を低減する発電装置、制御装置、および制御プログラムを提供することに関する。一実施形態によれば、補機の消費電力を低減する発電装置、制御装置、および制御プログラムを提供することができる。以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。まず、本開示の実施形態に係る発電装置の構成を説明する。

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

図１に示すように、本開示の第１実施形態に係る発電装置（発電ユニット）１は、貯湯タンク６０と、負荷１００と、商用電源（grid）２００に接続される。また、図１に示すように、発電装置１は、外部からガスおよび酸素含有ガス（空気等）が供給されることにより発電し、発電した電力を負荷１００等に供給する。

図１に示すように、発電装置１は、制御部１０と、記憶部１２と、燃料電池モジュール２０と、ガス供給部３２と、酸素含有ガス供給部３４（以下、空気供給部３４と記す）と、改質水供給部３６と、インバータ４０と、排熱回収処理部５０と、循環水処理部５２と、温度センサ８０と、を備える。

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

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

制御部１０は、記憶部１２と、燃料電池モジュール２０と、ガス供給部３２と、空気供給部３４と、改質水供給部３６と、インバータ４０と、温度センサ８０と等に接続され、これらの各機能部をはじめとして、発電装置１の全体を制御および管理する。制御部１０は、記憶部１２に記憶されているプログラムを取得して、このプログラムを実行することにより、発電装置１の各部に係る種々の機能を実現する。制御部１０から他の機能部に制御信号または各種の情報などを送信する場合、制御部と他の機能部とは、有線または無線により接続されていればよい。制御部１０が行う本実施形態に特徴的な制御については、さらに後述する。また、本実施形態において、制御部１０は、燃料電池モジュール２０に含まれるセルスタックの稼働時間（例えば発電時間）を計測するなど、所定の時間を計測（カウント）することができるものとする。

図１に示すように、制御部１０は、温度センサ８０に接続されている。温度センサ８０は、制御部１０と有線または無線で通信可能に接続される。温度センサ８０は、発電装置１における所定部分の温度を計測する。ここで、温度センサ８０が温度を計測する発電装置１における所定部分とは、例えば、発電装置１の系の温度を計測できる位置など、発電装置１の構成および仕様などに応じて、種々の部分とすることができる。特に、この所定部分は、例えば発電装置１においてセルスタック２４が発電する際の稼働状況に応じて熱の影響を受けやすい部分としてもよい。また、この所定部分は、例えば発電装置１において発生する異常または不具合などに起因して発熱し易い部分としてもよい。以下、温度センサ８０が計測する発電装置１の系の温度、すなわち発電装置１における所定部分の温度を、適宜、システム温度と記す。

温度センサ８０は、例えば熱電対などにより構成することができる。しかしながら、温度センサ８０は、熱電対に限定されず、温度を計測できる部材であれば、任意のものを採用することができる。例えば、温度センサ８０は、サーミスタまたは白金測温抵抗体としてもよい。温度センサ８０は、制御部１０と有線または無線により通信可能に接続される。温度センサ８０は、検出した温度に基づく信号を制御部１０に送信する。この信号を受信することで、制御部１０は、システム温度を把握することができる。

記憶部１２は、制御部１０から取得した情報を記憶する。本実施形態において、記憶部１２は、発電装置１が動作する際の基準となる各種の閾値などを記憶する。また、記憶部１２は、制御部１０によって実行されるプログラム等を記憶する。その他、記憶部１２は、例えば制御部１０による演算結果などの各種データも記憶する。さらに、記憶部１２は、制御部１０が動作する際のワークメモリ等も含むことができるものとして、以下説明する。記憶部１２は、例えば半導体メモリまたは磁気ディスク等により構成することができるが、これらに限定されず、任意の記憶装置とすることができる。例えば、記憶部１２は、光ディスクのような光学記憶装置としてもよいし、光磁気ディスクなどとしてもよい。

図１に示す燃料電池モジュール２０は、図２により詳細に示すように、改質器２２と、セルスタック２４とを備えている。図２は、図１に示した発電装置１において、制御部１０、燃料電池モジュール２０、および空気供給部３４のみを示し、その他の機能部は省略している。図２に示すように、本実施形態において、燃料電池モジュール２０は、２つの改質器２２Ａおよび改質器２２Ｂと、２つのセルスタック２４Ａおよび２４Ｂとを備えている。以下、改質器２２Ａと改質器２２Ｂとを特に区別しない場合、単に、改質器２２のように総称する。同様に、以下、セルスタック２４Ａとセルスタック２４Ｂとを特に区別しない場合、単に、セルスタック２４のように総称する。

燃料電池モジュール２０のセルスタック２４は、ガス供給部３２から供給されるガス（燃料ガス）などを用いて発電し、発電した直流電力をインバータ４０に出力する。燃料電池モジュール２０は、ホットモジュールとも呼ばれる。燃料電池モジュール２０において、セルスタック２４は、発電を行う際の燃焼に伴い発熱する。本開示において、実際に発電を行う燃料電池を含むセルスタック２４を、適宜、「発電部」と記す。また、本開示において、「発電部」とは、発電を行う各種の機能部としてもよい。例えば、「発電部」として、セルスタックの他に、単体のセル、または燃料電池モジュールなどとしてもよい。本実施形態において、セルスタック２４Ａを第１発電部とし、セルスタック２４Ｂを第２発電部とする。すなわち、本実施形態に係る発電装置１は、燃料電池を含む第１発電部（セルスタック２４Ａ）と、燃料電池を含む第２発電部（セルスタック２４Ｂ）と、を備える。

改質器２２は、ガス供給部３２から供給されるガスおよび改質水供給部３６から供給される改質水を用いて、水素および／または一酸化炭素を生成する。セルスタック２４は、改質器２２で生成された水素および／または一酸化炭素と、空気中の酸素とを反応させることにより、発電する。すなわち、本実施形態において、燃料電池のセルスタック２４は、電気化学反応により発電する。なお、改質器としては、水蒸気改質を行う改質器を例示しているが、他の改質器として、酸素を含む空気等を用いて水素を生成する部分酸化改質（Partial Oxidation（ＰＯＸ））を行う改質器等であってもよい。

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

以下、セルスタック２４は、ＳＯＦＣ（固体酸化物型燃料電池）であるとして説明する。しかしながら、本実施形態に係るセルスタック２４はＳＯＦＣに限定されない。本実施形態に係るセルスタック２４は、例えば固体高分子形燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell（ＰＥＦＣ））、リン酸形燃料電池（Phosphoric Acid Fuel Cell（ＰＡＦＣ））、および溶融炭酸塩形燃料電池（Molten Carbonate Fuel Cell（ＭＣＦＣ））などのような燃料電池で構成してもよい。なお、セルスタックが例えばＰＥＦＣ等、ＳＯＦＣと異なるタイプの場合、セルスタックは、改質器と同じ筺体内に含まれなくてもよく、前述したような燃料電池モジュールを有していなくてもよい。また、セルスタックが例えばＰＥＦＣ等、ＳＯＦＣと異なるタイプの場合、セルスタックは改質器と同じ筺体内であってもよいし、セルスタックが改質器の近傍に位置しなくてもよい。本実施形態に係る発電装置１は、図２に示すように、２つのセルスタック２４Ａおよび２４Ｂを備えている。しかしながら、他の実施形態において、セルスタック２４は、例えば単体で７００Ｗ程度の発電ができるものを４つ備えてもよい。この場合、燃料電池モジュール２０は、全体として３ｋＷ程度の電力を出力することができる。また、他の実施形態において、例えばセルスタック２４を１つのみ備えてもよい。

本実施形態に係る燃料電池モジュール２０およびセルスタック２４は、上述のような構成に限定されるものではなく、種々の構成を採用することができる。本実施形態において、発電装置１は、ガスを利用して発電を行う発電部を２つ以上備えていればよい。また、例えば、発電装置１は、発電部として、セルスタック２４ではなく、単に、燃料電池のセル１つのみを備えるものも想定できる。また、本実施形態に係る発電部は、例えばＰＥＦＣのように、モジュールのない燃料電池としてもよい。

図１に示すように、発電装置１は、ガス供給部３２と、空気供給部３４と、改質水供給部３６とを備える。ガス供給部３２は、燃料電池モジュール２０において改質器２２にガスを供給する。空気供給部３４は、燃料電池モジュール２０においてセルスタック２４に空気を供給する。改質水供給部３６は、燃料電池モジュール２０において改質器２２に改質水を供給する。

図１に示すガス供給部３２は、燃料電池モジュール２０において、改質器２２を経てセルスタック２４にガスを供給する。このとき、ガス供給部３２は、制御部１０からの制御信号に基づいて、セルスタック２４に供給するガスの量を制御する。本実施形態において、ガス供給部３２は、例えばガスラインによって構成することができる。またガス供給部３２は、ガスの脱硫処理を行ってもよいし、ガスを予備的に加熱してもよい。ガスを加熱する熱源として、セルスタック２４の排熱が利用されてもよい。ガスは、例えば、都市ガス、またはＬＰＧ等であるが、これらに限定されない。例えば、ガスは、燃料電池に応じて、天然ガスまたは石炭ガスなどとしてもよい。本実施形態において、ガス供給部３２は、セルスタック２４が発電する際の電気化学反応に用いられる燃料ガスを供給する。

ガス供給部３２から燃料電池モジュール２０に供給されるガスは、図２に示すように、２つの経路を経て、それぞれセルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂに供給される。また、図２に示すように、改質器２２Ａを経たガスはセルスタック２４Ａに供給され、改質器２２Ｂを経たガスはセルスタック２４Ｂに供給される。このように、本実施形態において、ガス供給部３２が供給するガスの経路は、第１のガスラインと、第２のガスラインとを有している。本実施形態において、第１のガスラインがセルスタック２４Ａにガスを供給し、第２のガスラインがセルスタック２４Ｂにガスを供給する。本実施形態において、ガス供給部３２は、発電部２４に燃料ガスを供給する。ここで、ガス供給部３２には、１つのガス供給源から２つの経路に分岐されたガスが供給されてもよい。しかしながら、ガス供給部３２には、それぞれ別個の供給源からそれぞれガスが供給されるようにしてもよい。

図１に示すように、ガス供給部３２は、制御部１０と有線または無線により通信可能に接続される。ガス供給部３２は、ガスポンプおよび流量計などを備えている。ここで、ガスポンプは、ガス供給部３２から燃料電池モジュール２０にガスを送出する。また、流量計は、ガス供給部３２から送出されるガスの流量を計測する。流量計が計測したガスの流量の情報は、制御部１０に送信される。これにより、制御部１０は、流量計が計測したガスの流量を把握することができる。また、制御部１０は、ガス供給部３２と通信可能に接続されることにより、ガスポンプが改質器２２Ａおよび２２Ｂに送出するガスの流量を調整（増減）することができる。したがって、本実施形態において、制御部１０は、セルスタック２４Ａに供給されるガスの流量およびセルスタック２４Ｂに供給されるガスの流量を調整することができる。

図１に示す空気供給部３４は、燃料電池モジュール２０において、セルスタック２４に空気を供給する。このとき、空気供給部３４は、制御部１０からの制御信号に基づいて、セルスタック２４に供給する空気の量を制御する。本実施形態において、空気供給部３４は、例えば空気ラインによって構成することができる。また空気供給部３４は、外部から取り込んだ空気を予備的に加熱して、セルスタック２４に供給してもよい。空気を加熱する熱源として、セルスタック２４の排熱が利用されてもよい。本実施形態において、空気供給部３４は、セルスタック２４が発電する際の電気化学反応に用いられる空気を供給する。また、本実施形態において、空気供給部３４が供給する空気は、必ずしも、窒素、酸素、二酸化炭素、およびアルゴンなど各種の気体の全てを含んでいなくてもよい。例えば、空気供給部３４が供給する空気は、酸素のみとしてもよいし、酸素に他の気体を加えたものとしてもよい。

図２に示すように、本実施形態において、空気供給部３４は、２つの空気ブロワ９６Ａ（第１空気供給部）および空気ブロワ９６Ｂ（第２空気供給部）と、２つの流量計９８Ａおよび９８Ｂとを備えている。以下、空気ブロワ９６Ａと空気ブロワ９６Ｂとを特に区別しない場合、単に、空気ブロワ９６のように総称する。同様に、以下、流量計９８Ａと流量計９８Ｂとを特に区別しない場合、単に、流量計９８のように総称する。

図２に示すように、本実施形態において、空気供給部３４に供給される空気は、１つの供給源から２つの経路に分岐されて、それぞれ空気ブロワ９６Ａおよび空気ブロワ９６Ｂに供給される。また、図２に示すように、空気ブロワ９６Ａは流量計９８Ａに接続され、空気ブロワ９６Ｂは流量計９８Ｂに接続される。これらの接続により、空気ブロワ９６Ａおよび空気ブロワ９６Ｂは、それぞれ流量計９８Ａおよび流量計９８Ｂを経て、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂにそれぞれ空気を供給することができる。図２に示す例においては、１つの供給源から２つの経路に分岐された空気が、それぞれ空気ブロワ９６Ａおよび９６Ｂに供給されている。しかしながら、例えば空気ブロワ９６Ａおよび９６Ｂには、それぞれ別個の供給源から空気が供給されるようにしてもよい。

空気ブロワ９６Ａおよび９６Ｂは、空気供給部３４に供給された空気を、それぞれ流量計９８Ａおよび９８Ｂを経て、燃料電池モジュール２０のセルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂにそれぞれ送出する。空気ブロワ９６Ａおよび９６Ｂは、セルスタック２４Ａおよび２４Ｂに空気を送出できるものであれば、例えばファンなど、任意のものを採用することができる。

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

図２に示すように、空気供給部３４は、制御部１０と有線または無線により通信可能に接続される。流量計９８Ａおよび流量計９８Ｂがそれぞれ計測した空気の流量の情報は、制御部１０に送信される。これにより、制御部１０は、流量計９８Ａおよび流量計９８Ｂがそれぞれ計測した空気の流量を把握することができる。また、制御部１０は、空気供給部３４と通信可能に接続されることにより、空気ブロワ９６Ａおよび９６Ｂがそれぞれセルスタック２４Ａおよび２４Ｂに送出する空気の流量を調整（増減）することができる。したがって、本実施形態において、制御部１０は、セルスタック２４Ａに供給される空気の流量およびセルスタック２４Ｂに供給される空気の流量を調整することができる。

本実施形態に係る空気供給部３４は、図２に示すように、電流センサ７０Ａおよび電流センサ７０Ｂを備えている。電流センサ７０Ａは、空気ブロワ９６Ａに供給される電流を検出する。同様に、電流センサ７０Ｂは、空気ブロワ９６Ｂに供給される電流を検出する。以下、電流センサ７０Ａと電流センサ７０Ｂとを特に区別しない場合、単に、電流センサ７０のように総称する。

電流センサ７０は、例えばＣＴ（Current Transformer）などにより構成することができる。しかしながら、電流センサ７０は、ＣＴに限定されず、電流を計測できる部材であれば、任意のものを採用することができる。例えば、電流センサ７０は、ホール素子方式、ロゴスキー方式、またはゼロフラックス方式など原理に基づくものとしてもよい。電流センサ７０は、制御部１０と有線または無線により通信可能に接続される。電流センサ７０は、検出した電流に基づく信号を制御部１０に送信する。この信号を受信することで、制御部１０は、空気ブロワ９６の稼働状況を把握することができる。本実施形態においては、空気ブロワ９６の稼働状況を把握できればこと足りるため、電流センサ７０の代わりに、例えば電圧センサなどを用いて、稼働状況を把握してもよい。

本実施形態において、制御部１０は、空気ブロワ９６に供給される電流に基づいて、空気ブロワ９６の稼働状況を判定する。例えば、制御部１０は、空気ブロワ９６に供給される電流とその動作状態との対応関係を予め把握しておくことにより、空気ブロワ９６に供給される電流から、その稼働状況を判定することができる。例えば、制御部１０は、空気ブロワ９６に供給される電流がゼロであれば、空気ブロワ９６は停止していると判定してもよい。また、制御部１０は、空気ブロワ９６に供給される電流が所定の微弱な値であれば、空気ブロワ９６が僅かに動作していると判定してもよい。また、制御部１０は、空気ブロワ９６に供給される電流が供給可能な最大に近ければ、空気ブロワ９６はフルパワーに近い稼働状況であると判定してもよい。このように、制御部１０は、空気ブロワ９６に供給される電流の特定の値に対応する空気ブロワ９６の特定の稼働状況を判定することができる。本実施形態においては、空気ブロワ９６の稼働状況が判定できればこと足りる。このため、空気ブロワ９６の消費電力に基づいて判定する代わりに、例えば流量計９８を通過する空気の流量などから、空気ブロワ９６の稼働状況を間接的に判定してもよい。また、前記空気の流量と前記電流の値とを対比することにより、空気ブロワ９６の稼働状況を判別してもよい。

本実施形態に係る発電装置において、空気供給部３４は、図２に示すような構成に限定されるものではない。例えば、図２に示す空気供給部３４においては、流量計９８は、空気ブロワ９６によって送出された後の空気の流量を計測している。しかしながら、空気供給部３４において、流量計９８は、空気ブロワ９６によって送出される前の空気の流量を計測してもよい。

また、図２に示す空気供給部３４においては、空気ブロワ９６Ａがセルスタック２４Ａに空気を供給し、空気ブロワ９６Ｂがセルスタック２４Ｂに空気を供給している。このような構成によれば、セルスタック２４Ａとセルスタック２４Ｂとで異なる流量の空気を供給するように制御することができる。一方、より簡略化した構成として、空気ブロワ９６Ａおよび空気ブロワ９６Ｂが送出する空気を１つの供給ラインにまとめてから燃料電池モジュール２０に供給してもよい。１つの供給ラインから供給された空気は、燃料電池モジュール２０において、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂに供給してもよい。この場合、セルスタック２４Ａとセルスタック２４Ｂとにそれぞれ供給される空気の流量はほぼ同程度となる。さらに簡略化した構成として、空気供給部３４が空気ブロワ９６および流量計９８をそれぞれ１つずつのみ備えてもよい。この場合、空気供給部３４は、供給された空気を、１つの供給ラインのまま、燃料電池モジュール２０に送出してもよい。このような構成は、例えば燃料電池モジュール２０がセルスタック２４を１つのみ備える場合などに採用してもよい。

図１に示す改質水供給部３６は、水蒸気を生成して燃料電池モジュール２０の改質器２２に供給する。このとき、改質水供給部３６は、制御部１０からの制御信号に基づいて、セルスタック２４に供給する水蒸気の量を制御する。本実施形態において、改質水供給部３６は、例えば改質水ラインによって構成することができる。改質水供給部３６は、セルスタック２４の排気から回収された水を原料として水蒸気を生成してもよい。水蒸気を生成する熱源として、セルスタック２４の排熱が利用されてもよい。

インバータ４０は、燃料電池モジュール２０内のセルスタック２４に電気的に接続される。インバータ４０は、セルスタック２４が発電した直流電力を、ＡＣ−ＤＣコンバータにより交流電力に変換する。インバータ４０は、ＡＣ−ＤＣコンバータだけでなく、ＤＣ−ＤＣコンバータを有してもよい。インバータ４０から出力される直流電力は、分電盤などを介して、負荷１００に供給される。負荷１００は、分電盤などを介して、インバータ４０から出力された電力を受電する。図１において、負荷１００は、１つのみの部材として図示してあるが、負荷を構成する任意の個数の各種電気機器とすることができる。また、負荷１００は、分電盤などを介して、商用電源２００から受電することもできる。図１に示すように、インバータ４０と制御部１０とは、有線または無線により通信可能に接続されるようにしてもよい。この接続により、制御部１０は、インバータ４０による交流電力の出力を制御することができる。

排熱回収処理部５０は、セルスタック２４の発電により生じる排気から、排熱を回収する。排熱回収処理部５０は、例えば熱交換器等で構成することができる。この熱交換器は、セルスタック２４の発熱による熱を、熱媒体によって熱交換する。このように、本実施形態において、熱交換器（熱交換部）は、セルスタック２４（発電部）の発電による熱を、熱媒体（循環水）によって熱交換する。排熱回収処理部５０は、循環水処理部５２および貯湯タンク６０に接続される。

循環水処理部５２は、貯湯タンク６０から排熱回収処理部５０へ水を循環させる。以下、貯湯タンク６０から排熱回収処理部５０へと循環する水（すなわち熱媒体）を、適宜、循環水と記す。循環水処理部５２は、循環水を循環させるための循環ポンプを含めて構成する。循環水処理部５２によって排熱回収処理部５０に供給された循環水は、排熱回収処理部５０で回収された熱によって加熱され、貯湯タンク６０に戻る。排熱回収処理部５０は、排熱を回収した排気を、発電装置１の外部に排出する。また、上述のように、排熱回収処理部５０で回収された熱は、ガス、空気、または改質水の加熱などに用いることができる。

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

上述した温度センサ８０は、発電装置１における所定部分の温度を計測することができる。本実施形態に係る発電装置１は、温度センサ８０が検出するシステム温度以外に、他の部分において計測される温度に基づいて制御を行う。上述したように、本実施形態において、排熱回収処理部５０の少なくとも一部を構成する熱交換器は、セルスタック２４の発電による熱を、循環水のような熱媒体によって熱交換する。本実施形態においては、この循環水の温度を計測することによって、その結果を、発電装置１による制御に反映させる。

図３は、図１に示した発電装置１の一部を、より詳細に示す図である。図３においては、図１に示した発電装置１の機能部のうち、燃料電池モジュール２０と、排熱回収処理部５０と、循環水処理部５２とを示し、その他の機能部は省略してある。また、図３においては、発電装置１に接続された貯湯タンク６０も示してある。

上述したように、発電装置１において、排熱回収処理部５０の少なくとも一部を構成する熱交換器は、セルスタック２４の発電による熱を、循環水のような熱媒体によって熱交換する。また、循環水処理部５２の少なくとも一部を構成する循環ポンプは、この循環水を循環させる。したがって、排熱回収処理部５０と循環水処理部５２との経路、および、排熱回収処理部５０と貯湯タンク６０との接続は、循環水のような熱媒体が循環する経路を形成する。本実施形態においては、この経路を循環する循環水の温度を計測する。

図３に示すように、排熱回収処理部５０は、温度センサ８４を備えている。温度センサ８４は、排熱回収処理部５０を構成する熱交換器に関連する温度を計測する。例えば、温度センサ８４は、図３に示すように、排熱回収処理部５０を構成する熱交換器の内部の温度を計測してもよい。また、例えば、温度センサ８４は、熱交換器の内部において、熱交換器がセルスタック２４の発電による熱を熱交換した後の循環水の温度を計測可能な位置に設置してもよい。温度センサ８４は、発電装置１を構成する各部の特性および仕様などに応じて、当該位置の循環水の温度が適切に計測できる各種の位置に設置してもよい。以下、温度センサ８４が計測する温度、すなわち排熱回収処理部５０を構成する熱交換器の内部の温度を、適宜、「内部温度」と記す。

また、図３に示すように、循環水処理部５２と貯湯タンク６０とを接続する循環水の経路は、温度センサ８６および温度センサ８８を備えている。

温度センサ８６は、循環水（熱媒体）に関連する温度を計測する。例えば、温度センサ８６は、循環水が循環する経路における所定部分の温度としてもよい。具体的には、温度センサ８６は、排熱回収処理部５０を構成する熱交換器が燃料電池モジュール２０の熱を熱交換してから、熱交換器の出口から送出される循環水の温度を計測してもよい。また、温度センサ８６は、図３に示すように、排熱回収処理部５０を構成する熱交換器が熱交換してから、排熱回収処理部５０の出口から送出される循環水の温度を計測してもよい。温度センサ８６は、熱交換器の外側に位置してもよい。以下、温度センサ８６が計測する温度、すなわち循環水が熱交換機または排熱回収処理部５０から排出される際の出口温度を、適宜、「第１出口温度」と記す。

温度センサ８８は、温度センサ８６と同様に、循環水（熱媒体）に関連する温度を計測する。温度センサ８６と温度センサ８８とは、比較的離間させて配置してもよい。このように配置することで、温度センサ８６が計測する温度と、温度センサ８８が計測する温度との差が比較的大きければ、例えば循環水が漏れていると検出すること等ができる。例えば、温度センサ８８は、循環水が循環する経路における所定部分の温度として、温度センサ８６が温度を計測する部分とは他の部分を計測してもよい。具体的には、温度センサ８８は、図３に示すように、排熱回収処理部５０から送出された後、発電装置１の出口から送出される循環水の温度を計測してもよい。以下、温度センサ８８が計測する温度、すなわち循環水が発電装置１から排出される際の出口温度を、適宜、「第２出口温度」と記す。温度センサ８８は、発電装置１の内側であって貯湯タンク６０への循環水ラインの入り口の手前に配置してもよい。

温度センサ８４，８６，８８は、例えば熱電対などにより構成することができる。しかしながら、温度センサ８４，８６，８８は、温度センサ８０と同様に、熱電対に限定されず、循環水のような熱倍手体の温度を計測できる部材であれば、任意のものを採用してもよい。温度センサ８４，８６，８８は、それぞれ、制御部１０と有線または無線により通信可能に接続される。温度センサ８４，８６，８８は、それぞれ検出した温度に基づく信号を制御部１０に送信する。この信号を受信することで、制御部１０は、内部温度、第１出口温度、および第２出口温度を把握することができる。

次に、本実施形態に係る発電装置１の動作を説明する。

本実施形態に係る発電装置１は、通常の運転時に循環水を循環させることにより、排熱回収処理部５０などにおいて沸騰が生じないように制御することができる。そして、本実施形態においては、このように沸騰が生じないように制御している最中、補機の消費電力が大きくなり過ぎないように制御する。本実施形態において、「補機」とは、燃料電池モジュール２０の動作を補助する機器とすることができる。具体的には、本実施形態における「補機」とは、空気ブロワ９６を含む空気供給部３４、および循環ポンプを含む循環水処理部５２とすることができる。しかしながら、本実施形態における「補機」は、これらの機能部に限定されるものではなく、適宜、他の機能部も含めたり、一部を他の機能部に代えたりしてもよい。

図４は、第１実施形態に係る発電装置１の動作を示すフローチャートである。

図４に示す動作を開始する時点において、発電装置１は、すでに起動しており、セルスタック２４において発電しているものとする。図４に示す動作が開始すると、制御部１０は、空気供給部３４の稼働状況が所定の第１条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１１）。

上述したように、制御部１０は、空気ブロワ９６に供給される電流から、その稼働状況を判定することができる。本実施形態において、所定の第１条件を満たすか否かを判定するために、電流センサ７０が検出する電流の閾値を設定する。この閾値により、制御部１０は、空気供給部３４を構成する空気ブロワ９６の稼働状況を判定する。以下、空気ブロワ９６が確実に動作していることを判定するため、電流センサ７０が検出する電流が例えば１．７［Ａ］の閾値以上になることを「第１条件」とする。特に、電流センサ７０Ａおよび電流センサ７０Ｂがそれぞれ検出する電流値の合計が１．７［Ａ］の閾値以上になることを、第１条件としてもよい。ここで、この閾値は例示であり、各機能部の構成および仕様などにより、適宜設定してもよい。また、例えば空気ブロワ９６がフルパワーに近い稼働状況であることを判定するために、電流センサ７０が検出する電流の閾値を設定してもよい。この第１条件が満たされていれば、発電装置１において、空気供給部３４が確実かつ適切に動作していると判定する。この場合、循環水処理部５２を制御して排熱回収処理部５０などにおいて沸騰が生じないように制御されていると判定することができる。

ステップＳ１１において空気供給部３４の稼働状況が第１条件を満たしていないと判定されたら、制御部１０は、第１条件が満たさせるまでステップＳ１１に戻る。一方、ステップＳ１１において空気供給部３４の稼働状況が第１条件を満たしたと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ１２の処理を行う。

ステップＳ１２において、制御部１０は、発電装置１に関連する温度が所定の第２条件を満たすか否か判定する（ステップＳ１２）。具体的には、ステップＳ１２において、制御部１０は、発電装置１において補機に関連する所定部分の温度が比較的高くなっている場合、第２条件が満たされたと判定する。

例えば、本実施形態において、制御部１０は、以下の（１）〜（３）のいずれかが満たされる場合、第２条件が満たされたと判定する。
（１）温度センサ８４が計測する（熱交換器の）内部温度が１００℃以上
（２）温度センサ８６が計測する（循環水の）第１出口温度が８０℃以上
（３）温度センサ８８が計測する（循環水の）第２出口温度が８０℃以上
ここで、それぞれの温度は例示であり、各機能部の構成および仕様などにより、適宜設定してもよい。

ステップＳ１２において発電装置１に関連する温度が所定の第２条件を満たしていないと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ１１に戻って処理を続行する。一方、ステップＳ１２において発電装置１に関連する温度が所定の第２条件を満たすと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ１３の処理を行う。

ステップＳ１１において第１条件が満たされていれば、すでに循環水処理部５２を制御することで排熱回収処理部５０などにおいて沸騰が生じないように制御されている。そして、ステップＳ１２において第２条件が満たされる場合、発電装置１において補機に関連する所定部分の温度が比較的高くなっている。この場合、補機の動作を維持または強化などすると、補機の消費電力が増大することが懸念される。したがって、本実施形態において、第１条件とともに第２条件が満たされる場合、制御部１０は、発電装置１が発電する電力を低減するように制御する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３において、例えば、発電装置１が３ｋＷの出力で発電していた場合、制御部１０は、その出力を２．５ｋＷに低減してもよい。具体的には、制御部１０は、各セルスタック２４を制御して、それぞれの出力を低下させる。ここで、それぞれの電力値は例示であり、各機能部の構成および仕様などにより、適宜設定してもよい。

発電装置１が発電する電力を低減させると、結果的に、空気供給部３４において空気ブロワ９６を動作させる電力も低減する。さらに、発電装置１が発電する電力を低減させると、循環水処理部５２において循環ポンプを動作させる電力も低減する。したがって、本実施形態に係る発電装置１は、発電する電力を低減することにより、補機の消費電力を低減することができる。

図４においては、ステップＳ１１において空気供給部３４の稼働状況が所定の第１条件を満たすことを前提として、ステップＳ１２において発電装置１に関連する温度が所定の第２条件を満たすか否か判定した。しかしながら、ステップＳ１１とステップＳ１２との順序を逆転させてもよいし、ステップＳ１１およびステップＳ１２における判定のそれぞれを独立して行ってもよい。

このように、本実施形態において、制御部１０は、空気供給部３４の稼働状況が所定の第１条件を満たすとともに、発電装置１に関連する温度が所定の第２条件を満たすと、発電部（セルスタック２４）の発電電力を低減する。ここで、第１条件は、空気供給部３４の消費電力が所定の閾値以上になることとしてもよい。例えば、第１条件は、空気供給部３４に供給される電流が所定の閾値（一例として１．７［Ａ］）以上になることとしてもよい。

また、第２条件は、熱交換部（熱交換器）に関連する温度が所定の閾値以上になること、または、熱媒体（循環水）に関連する温度が所定の閾値以上になることとしてもよい。例えば、熱交換部に関連する温度は、熱交換部の内部の温度としてもよい。また、例えば、熱媒体に関連する温度は、熱媒体が循環する経路における所定部分の温度としてもよい。また、熱媒体に関連する温度は、熱媒体が循環する経路における複数の所定部分（例えば内部温度、第１出口温度、および第２出口温度）のいずれかの温度としてもよい。

次に、図４において説明した発電電力の低減を停止する動作を説明する。

図４においては、排熱回収処理部５０などにおいて沸騰が生じないように制御している最中に、補機に関連する所定部分の温度が比較的高くなると、発電装置１が発電する電力を低減させた。このような動作によって、補機に関連する所定部分の温度が比較的低くなれば、発電装置１が発電する電力を低減させる動作を継続する意義は少ない。したがって、このような場合には、発電装置１が発電する電力を低減させる動作を停止させる。

図５は、第１実施形態に係る発電装置１の動作を示すフローチャートである。

図５に示す動作を開始する時点において、発電装置１は、図４において説明した発電電力の低減を停止する動作をすでに開始しているものとする。図５に示す動作が開始すると、制御部１０は、図４において説明した発電電力を低減する動作の継続時間が所定の時間以上であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。

ステップＳ２１において、所定の時間は、例えば５分とすることができる。ここで、この時間は例示であり、各機能部の構成および仕様などにより、適宜設定してもよい。特に、この時間継続して発電電力を低減する動作を行えば、補機に関連する所定部分の温度が充分低くなっていることが見込めるような時間を設定してもよい。

ステップＳ２１において発電電力を低減する動作が所定時間継続していないと判定されたら、制御部１０は、所定時間継続するまでステップＳ２１に戻る。一方、ステップＳ２１において発電電力を低減する動作が所定時間継続したと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ２２の処理を行う。

ステップＳ２２において、制御部１０は、発電装置１に関連する温度が所定の第３条件を満たすか否か判定する（ステップＳ２２）。具体的には、ステップＳ２２において、制御部１０は、発電装置１において補機に関連する所定部分の温度が比較的低くなっている場合、第３条件が満たされたと判定する。

例えば、本実施形態において、制御部１０は、以下の（１）〜（３）の全てが満たされる場合、第３条件が満たされたと判定する。
（１）温度センサ８４が計測する（熱交換器の）内部温度が９５℃以下
（２）温度センサ８６が計測する（循環水の）第１出口温度が７８℃以下
（３）温度センサ８８が計測する（循環水の）第２出口温度が７８℃以下
ここで、それぞれの温度は例示であり、各機能部の構成および仕様などにより、適宜設定してもよい。

ステップＳ２２において発電装置１に関連する温度が所定の第３条件を満たしていないと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ２１に戻って処理を続行する。一方、ステップＳ２２において発電装置１に関連する温度が所定の第３条件を満たすと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ２３の処理を行う。

ステップＳ２３において、制御部１０は、発電装置１が発電する電力を低減させる動作を停止させる。具体的には、制御部１０は、発電装置１が発電する電力の出力を、図４のステップＳ１３において発電電力を低減する動作を行う前の出力に戻す。例えば、図４のステップＳ１３において発電装置１が発電する電力を３ｋＷから２．５ｋＷに低減した場合、図５のステップＳ２３において、制御部１０は、発電装置１が再び３ｋＷの出力で発電するように制御する。このようにして、本実施形態に係る発電装置１は、補機に関連する所定部分の温度が比較的低くなると、本来出力可能な電力を発電することができる。

図５においては、ステップＳ２１において発電電力を低減する動作が所定時間継続したことを前提として、ステップＳ２２において発電装置１に関連する温度が所定の第３条件を満たすか否か判定した。しかしながら、ステップＳ２１とステップＳ２２との順序を逆転させてもよいし、ステップＳ２１およびステップＳ２２における判定のそれぞれを独立して行ってもよい。

このように、本実施形態において、制御部１０は、発電部２４の発電電力を低減している時間が所定以上になるとともに、発電装置１に関連する温度が所定の第３条件を満たすと、発電部（セルスタック２４）の発電電力の低減を停止してもよい。ここで、第３条件は、熱交換部（熱交換器）に関連する温度が所定の閾値以下になるとともに、熱媒体（循環水）に関連する温度が所定の閾値以下になることとしてもよい。また、熱交換部に関連する温度は、熱交換部の内部の温度としてもよい。熱媒体に関連する温度は、熱媒体が循環する経路における所定部分の温度としてもよい。熱媒体に関連する温度は、熱媒体が循環する経路における複数の所定部分（例えば内部温度、第１出口温度、および第２出口温度）のいずれもの温度としてもよい。

（第２実施形態）
次に、本開示の第２実施形態に係る発電装置について説明する。

第２実施形態に係る発電装置は、第１実施形態で説明した発電装置１と同様の構成を採用することができる。したがって、第２実施形態に係る発電装置の構成について、第１実施形態に係る発電装置１と同様の内容の説明は、適宜、簡略化または省略する。

第２実施形態に係る発電装置は、第１実施形態に係る発電装置１において、制御部１０による制御の内容を変更するものである。第２実施形態においては、補機の消費電力が上昇すると見込まれる状況になると、制御部１０は、補機の消費電力が大きくなり過ぎないように制御する。

図６は、第１実施形態に係る発電装置１の動作を示すフローチャートである。

図６に示す動作を開始する時点において、発電装置１は、すでに起動しており、セルスタック２４において発電しているものとする。図６に示す動作が開始すると、制御部１０は、空気供給部３４の稼働状況が所定の第１条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ３１）。

ここで、本実施形態における第１条件とは、図４のステップＳ１１において説明した第１実施形態における第１条件と同様に設定することができる。すなわち、本実施形態においても、電流センサ７０が検出する電流が例えば１．７［Ａ］の閾値以上になることを「第１条件」としてもよい。特に、電流センサ７０Ａおよび電流センサ７０Ｂがそれぞれ検出する電流値の合計が１．７［Ａ］の閾値以上になることを、第１条件としてもよい。ここで、この閾値は例示であり、各機能部の構成および仕様などにより、適宜設定してもよい。ステップＳ３１において、制御部１０が行う制御は、図４のステップＳ１１と同様であるため、より詳細な説明は省略する。

ステップＳ３１において空気供給部３４の稼働状況が第１条件を満たしていないと判定されたら、制御部１０は、第１条件が満たさせるまでステップＳ１１に戻る。一方、ステップＳ３１において空気供給部３４の稼働状況が第１条件を満たしたと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ３２の処理を行う。

ステップＳ３２において、制御部１０は、発電装置１に関連する温度が所定の第２条件を満たすか否か判定する（ステップＳ３２）。具体的には、ステップＳ３２において、制御部１０は、発電装置１において補機に関連する所定部分の温度が比較的高くなっている場合、第２条件が満たされたと判定する。

例えば、本実施形態において、制御部１０は、温度センサ８０が計測するシステム温度が４５℃以上である場合、第２条件が満たされたと判定する。ここで、この温度は例示であり、各機能部の構成および仕様などにより、適宜設定してもよい。

ステップＳ３２において発電装置１に関連する温度が所定の第２条件を満たしていないと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ３１に戻って処理を続行する。一方、ステップＳ３２において発電装置１に関連する温度が所定の第２条件を満たすと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ３３の処理を行う。

ステップＳ３３において、制御部１０は、発電装置１の稼働時間が所定以上であるか否かを判定する（ステップＳ３３）。ステップＳ３３において、制御部１０は、発電装置１の稼働時間が例えば６００００時間以上であるか否かを判定する。このように、例えば発電装置１の稼働時間が６００００時間以上になると、セルスタック２４が劣化するなどの理由により、発電装置１が発電を行う際の補機の消費電力が増大する傾向にある。ここで、前述の６００００時間は例示であり、各機能部の構成および仕様などにより、適宜設定してもよい。

ステップＳ３３において発電装置１の稼働時間が所定以上でないと判定されたら、制御部１０は、所定時間以上になるまでステップＳ３１に戻ってもよいし、図６に示す動作を終了してもよい。一方、ステップＳ３３において発電装置１の稼働時間が所定以上と判定されたら、制御部１０は、ステップＳ３４の処理を行う。

ステップＳ３４において、制御部１０は、発電装置１が発電する電力を低減するように制御する（ステップＳ３４）。ステップＳ３４において、例えば、発電装置１が３ｋＷの出力で発電していた場合、制御部１０は、その出力を２．５ｋＷに低減してもよい。ここで、それぞれの電力値は例示であり、各機能部の構成および仕様などにより、適宜設定してもよい。ステップＳ３４において、制御部１０が行う制御は、図４のステップＳ１３と同様であるため、より詳細な説明は省略する。

発電装置１が発電する電力を低減させると、結果的に、空気供給部３４において空気ブロワ９６を動作させる電力も低減する。さらに、発電装置１が発電する電力を低減させると、発電装置１のシステム温度も低下し、ひいては循環水処理部５２において循環ポンプを動作させる電力など、補機の消費電力も低減する。したがって、本実施形態に係る発電装置も、発電する電力を低減することにより、補機の消費電力を低減することができる。

図６においては、ステップＳ３１において空気供給部３４の稼働状況が所定の第１条件を満たすことを前提として、ステップＳ３２において発電装置１に関連する温度が所定の第２条件を満たすか否か判定した。また、図６においては、ステップＳ３２において発電装置１に関連する温度が所定の第２条件を満たすことを前提として、ステップＳ３３において発電装置１の稼働時間が所定以上か否か判定した。しかしながら、ステップＳ３１、ステップＳ３２、およびステップＳ３３の順序は適宜変更してもよいし、これらステップの部または全部の判定をそれぞれ独立して行ってもよい。

このように、本実施形態において、制御部１０は、第１条件および第２条件が満たされるとともに、発電装置１の稼働時間が所定以上になると、発電部（セルスタック２４）の発電電力を低減してもよい。ここで、第１条件は、空気供給部３４の消費電力が所定の閾値以上になることとしてもよい。第１条件は、空気供給部３４に供給される電流が所定の閾値（一例として１．７［Ａ］）以上になることとしてもよい。また、第２条件は、発電装置１における所定部分の温度が所定（例えば４５℃）以上になることとしてもよい。

次に、図６において説明した発電電力の低減を停止する動作を説明する。

図６においては、循環水処理部５２を制御して排熱回収処理部５０などにおいて沸騰が生じないように制御している最中に、補機に関連する所定部分の温度が比較的高くなり、さらに発電装置１の稼働時間が比較的長時間であると、発電装置１が発電する電力を低減させた。このような動作によって、補機に関連する所定部分の温度が比較的低くなれば、発電装置１が発電する電力を低減させる動作を停止させる。

図７は、第２実施形態に係る発電装置１の動作を示すフローチャートである。

図７に示す動作を開始する時点において、発電装置１は、図６において説明した発電電力の低減を停止する動作をすでに開始しているものとする。図７に示す動作が開始すると、制御部１０は、空気供給部３４の稼働状況が所定の第４条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ４１）。

ここで、本実施形態において、電流センサ７０が検出する電流が例えば１．６［Ａ］の閾値以下になることを「第４条件」としてもよい。ここで、この閾値は例示であり、各機能部の構成および仕様などにより、適宜設定してもよい。本実施形態における第４条件とは、例えば、空気ブロワ９６がフルパワーにならない程度に、確実かつ適切に稼働している際に、電流センサ７０が検出する電流に基づいて、閾値を設定してもよい。

ステップＳ４１において空気供給部３４の稼働状況が第４条件を満たしていないと判定されたら、制御部１０は、第４条件が満たさせるまでステップＳ４１に戻る。一方、ステップＳ４１において空気供給部３４の稼働状況が第４条件を満たしたと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ４２の処理を行う。

ステップＳ４２において、制御部１０は、発電装置１に関連する温度が所定の第５条件を満たすか否か判定する（ステップＳ４２）。具体的には、ステップＳ４２において、制御部１０は、発電装置１において補機に関連する所定部分の温度が比較的低くなっている場合、第５条件が満たされたと判定する。

例えば、本実施形態において、制御部１０は、温度センサ８０が計測するシステム温度が４２℃以下である場合、第５条件が満たされたと判定する。ここで、この温度は例示であり、各機能部の構成および仕様などにより、適宜設定してもよい。

ステップＳ４２において発電装置１に関連する温度が所定の第５条件を満たしていないと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ４１に戻って処理を続行する。一方、ステップＳ４２において発電装置１に関連する温度が所定の第５条件を満たすと判定されたら、制御部１０は、ステップＳ４３の処理を行う。

ステップＳ４３において、制御部１０は、発電装置１が発電する電力を低減させる動作を停止させる。具体的には、制御部１０は、発電装置１が発電する電力の出力を、図６のステップＳ３４において発電電力を低減する動作を行う前の出力に戻す。例えば、図６のステップＳ３４において発電装置１が発電する電力を３ｋＷから２．５ｋＷに低減した場合、図７のステップＳ４３において、制御部１０は、発電装置１が再び３ｋＷの出力で発電するように制御する。このようにして、本実施形態に係る発電装置１は、補機に関連する所定部分の温度が比較的低くなると、本来出力可能な電力を発電することができる。

図７においては、ステップＳ４１において空気供給部３４の稼働状況が所定の第４条件を満たすことを前提として、ステップＳ４２において発電装置１に関連する温度が所定の第５条件を満たすか否か判定した。しかしながら、ステップＳ４１とステップＳ４２との順序を逆転させてもよいし、ステップＳ４１およびステップＳ４２における判定のそれぞれを独立して行ってもよい。

このように、本実施形態において、制御部１０は、発電部（セルスタック２４）の発電電力を低減している時に、空気供給部３４の稼働状況が所定の第４条件を満たすとともに、発電装置１に関連する温度が所定の第５条件を満たすと、発電部の発電電力の低減を停止してもよい。ここで、第４条件は、空気供給部３４の消費電力が所定の閾値以下になることとしてもよい。第４条件は、空気供給部３４に供給される電流が所定の閾値（例えば１．６［Ａ］）以下になることとしてもよい。また、第５条件は、発電装置１における所定部分の温度が所定（例えば４３℃）以下になることとしてもよい。

このような制御により、本実施形態においても、補機に関連する所定部分の温度が比較的低くなると、本来出力可能な電力を発電することができる。

本実施形態において、温度センサ８０が計測するシステム温度は、例えば、システム温度とは、空気ブロワ９６および循環水処理部５２に含まれる循環ポンプなどが配置される補機室の内部の温度としてもよい。この場合、システム温度が所定以上に高温になった時、制御部１０は、発電装置１の発電を抑制するように運転してもよい。また、システム温度が所定以下に低温になった時は、制御部１０は、発電装置１において凍結を防止するためのヒータ等の運転を開始してもよい。

本発明を諸図面および実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形および修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の機能部およびステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本発明の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。

例えば、以上の開示においては、第１実施形態として、燃料電池を備える発電装置１について説明した。しかしながら、本開示の各実施形態は、燃料電池を備える発電装置に限定されるものではない。

例えば、本開示の実施形態は、燃料電池を備えずに、燃料電池を外部から制御する、燃料電池の制御装置として実現することもできる。このような実施形態の一例を、図８に示す。図８に示すように、本実施形態に係る燃料電池の制御装置２は、例えば制御部１０と、記憶部１２とを含んで構成される。制御装置２は、外部の発電装置１を制御する。すなわち、本実施形態に係る燃料電池の制御装置２は、空気供給部３４の稼働状況が所定の第１条件を満たすとともに、発電装置１に関連する温度が所定の第２条件を満たすと、セルスタック２４の発電電力を低減する。

さらに、本開示の実施形態は、例えば、上述したような燃料電池の制御装置２に実行させる制御プログラムとして実現することもできる。すなわち、本実施形態にかかる燃料電池の制御プログラムは、制御装置２に、空気供給部３４の稼働状況が所定の第１条件を満たすとともに、発電装置１に関連する温度が所定の第２条件を満たすと、セルスタック２４の発電電力を低減するステップを実行させる。

１ 発電装置
２ 制御装置
１０ 制御部
１２ 記憶部
２０ 燃料電池モジュール
２２ 改質器
２４ セルスタック
３２ ガス供給部
３４ 空気供給部
３６ 改質水供給部
４０ インバータ
５０ 排熱回収処理部
５２ 循環水処理部
６０ 貯湯タンク
７０ 電流センサ
８０，８４，８６，８８ 温度センサ
９６ 空気ブロワ
９８ 流量計
１００ 負荷
２００ 商用電源

Claims (18)

1. 燃料電池を含む発電部と、
   前記発電部に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給部と、
   前記発電部の発電を制御する制御部と、を備える発電装置であって、
   前記制御部は、前記酸素含有ガス供給部の稼働状況が所定の第１条件を満たすとともに、前記発電装置に関連する温度が所定の第２条件を満たすと、前記発電部の発電電力を低減する、発電装置。
2. 前記制御部は、前記発電部の発電電力を低減している時間が所定以上になるとともに、前記発電装置に関連する温度が所定の第３条件を満たすと、前記発電部の発電電力の低減を停止する、請求項１に記載の発電装置。
3. 前記制御部は、前記第１条件および前記第２条件が満たされるとともに、前記発電装置の稼働時間が所定以上になると、前記発電部の発電電力を低減する、請求項１に記載の発電装置。
4. 前記制御部は、前記発電部の発電電力を低減している時に、前記酸素含有ガス供給部の稼働状況が所定の第４条件を満たすとともに、前記発電装置に関連する温度が所定の第５条件を満たすと、前記発電部の発電電力の低減を停止する、請求項３に記載の発電装置。
5. 前記第１条件は、前記酸素含有ガス供給部の消費電力が所定の閾値以上になることである、請求項１から４のいずれかに記載の発電装置。
6. 前記第１条件は、前記酸素含有ガス供給部に供給される電流が所定の閾値以上になることである、請求項１から４のいずれかに記載の発電装置。
7. 前記発電部の発電による熱を交換する熱媒体を循環させる熱交換部を備え、
   前記第２条件は、前記熱交換部に関連する温度が所定の閾値以上になること、または、前記熱媒体に関連する温度が所定の閾値以上になることである、請求項１、５、および６のいずれかに記載の発電装置。
8. 前記発電部の発電による熱を交換する熱媒体を循環させる熱交換部を備え、
   前記第３条件は、前記熱交換部に関連する温度が所定の閾値以下になるとともに、前記熱媒体に関連する温度が所定の閾値以下になることである、請求項２、５、および６のいずれかに記載の発電装置。
9. 前記熱交換部に関連する温度は、前記熱交換部の内部の温度である、請求項７または８に記載の発電装置。
10. 前記熱媒体に関連する温度は、前記熱媒体が循環する経路における所定部分の温度である、請求項７から９のいずれかに記載の発電装置。
11. 前記熱媒体に関連する温度は、前記熱媒体が循環する経路における複数の所定部分のいずれかの温度である、請求項７または９に記載の発電装置。
12. 前記熱媒体に関連する温度は、前記熱媒体が循環する経路における複数の所定部分のいずれもの温度である、請求項８または９に記載の発電装置。
13. 前記第２条件は、前記発電装置における所定部分の温度が所定以上になることである、請求項３、５、および６のいずれかに記載の発電装置。
14. 前記第４条件は、前記酸素含有ガス供給部の消費電力が所定の閾値以下になることである、請求項４から６のいずれかに記載の発電装置。
15. 前記第４条件は、前記酸素含有ガス供給部に供給される電流が所定の閾値以下になることである、請求項４から６のいずれかに記載の発電装置。
16. 前記第５条件は、前記発電装置における所定部分の温度が所定以下になることである、請求項４から６のいずれかに記載の発電装置。
17. 燃料電池を含む発電部と、
    前記発電部に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給部と、
    前記発電部の発電を制御する制御部と、を備える発電装置の制御装置であって、
    前記酸素含有ガス供給部の稼働状況が所定の第１条件を満たすとともに、前記発電装置に関連する温度が所定の第２条件を満たすと、前記発電部の発電電力を低減する、制御装置。
18. 燃料電池を含む発電部と、
    前記発電部に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給部と、
    前記発電部の発電を制御する制御部と、を備える発電装置の制御装置に、
    前記酸素含有ガス供給部の稼働状況が所定の第１条件を満たすとともに、前記発電装置に関連する温度が所定の第２条件を満たすと、前記発電部の発電電力を低減するステップを実行させる、制御プログラム。
    

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