WO2018199251A1 - 発電装置、制御装置、および制御プログラム - Google Patents

発電装置、制御装置、および制御プログラム Download PDF

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WO2018199251A1
WO2018199251A1 PCT/JP2018/017032 JP2018017032W WO2018199251A1 WO 2018199251 A1 WO2018199251 A1 WO 2018199251A1 JP 2018017032 W JP2018017032 W JP 2018017032W WO 2018199251 A1 WO2018199251 A1 WO 2018199251A1
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WO
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power generation
temperature
unit
fuel cell
cell stack
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Application number
PCT/JP2018/017032
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English (en)
French (fr)
Inventor
亮 後藤
真紀 末廣
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京セラ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present disclosure relates to a power generation device, a control device, and a control program. More specifically, the present disclosure relates to a power generation device including a power generation unit including a fuel cell, a control device for such a power generation device, and a control program executed by such a control device.
  • a temperature sensor such as a thermocouple may be used to determine whether or not the ignition of the combustion section in the cell stack has been completed.
  • Some power generation systems include not only one cell stack but also a plurality of cell stacks. In such a system, in order to determine whether or not the ignition in each cell stack has been completed, a temperature sensor corresponding to each cell stack may be installed to detect the temperature of the combustion part in each cell stack.
  • a power generation device includes a first power generation unit including a fuel cell; A second power generation unit including a fuel cell, which is arranged in parallel with the first power generation unit.
  • the power generator A first temperature detection unit that detects a temperature in the vicinity of the first power generation unit above the first power generation unit; A second temperature detection unit that detects a temperature in the vicinity of the second power generation unit above the second power generation unit.
  • the direction of the second temperature detection unit is arranged to be different from the direction of the first temperature detection unit.
  • the control device is: A first power generation unit including a fuel cell; A second power generation unit including a fuel cell, disposed in parallel with the first power generation unit; A first temperature detection unit that detects a temperature in the vicinity of the first power generation unit above the first power generation unit; A second temperature detection unit for detecting a temperature in the vicinity of the second power generation unit above the second power generation unit; With The direction of the 2nd temperature detection part is a control device of the power generator arranged so that it may differ from the direction of the 1st temperature detection part.
  • the control device includes: Based on the change in temperature detected by the first temperature detection unit, determine the ignition of the combustion unit in the fuel cell of the first power generation unit, Based on the change in temperature detected by the second temperature detection unit, the ignition of the combustion unit in the fuel cell of the second power generation unit is determined.
  • a control program is: A first power generation unit including a fuel cell; A second power generation unit including a fuel cell, disposed in parallel with the first power generation unit; A first temperature detection unit that detects a temperature in the vicinity of the first power generation unit above the first power generation unit; A second temperature detection unit for detecting a temperature in the vicinity of the second power generation unit above the second power generation unit; With The direction of the second temperature detection unit is a control program that is executed by the control device of the power generation device arranged to be different from the direction of the first temperature detection unit. The control program is stored in the control device.
  • FIG. 10 is a functional block diagram schematically showing a modification of the configuration of the power generation device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the present disclosure relates to providing a power generation device, a control device, and a control program that increase the degree of freedom of configuration. According to the present disclosure, it is possible to provide a power generation device, a control device, and a control program that increase the degree of freedom of configuration.
  • a configuration of a power generation device according to an embodiment of the present disclosure will be described.
  • FIG. 1 is a functional block diagram schematically illustrating a configuration of a power generation device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing a part of the configuration of the power generator shown in FIG. 1 in more detail.
  • a power generation device (power generation unit) 1 As shown in FIG. 1, a power generation device (power generation unit) 1 according to an embodiment of the present disclosure is connected to a hot water storage tank 60, a load 100, and a commercial power supply (grid) 200. As shown in FIG. 1, the power generation apparatus 1 generates power by supplying gas and air from the outside, and supplies the generated power to a load 100 and the like.
  • the power generation apparatus 1 includes a control unit 10, a storage unit 12, a fuel cell module 20, a supply unit 30, an inverter 40, an exhaust heat recovery processing unit 50, and a circulating water processing unit 52. And comprising.
  • the power generation device 1 includes at least one processor as the control unit 10 to provide control and processing capabilities for performing various functions, as described in more detail below.
  • at least one processor may be implemented as a single integrated circuit (IC) or as a plurality of communicatively connected integrated circuit ICs and / or discrete circuits. Good.
  • the at least one processor can be implemented according to various known techniques.
  • the processor includes one or more circuits or units configured to perform one or more data computation procedures or processes.
  • a processor may be one or more processors, controllers, microprocessors, microcontrollers, application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors, programmable logic devices, field programmable gate arrays, or any of these devices or configurations
  • ASICs application specific integrated circuits
  • digital signal processors programmable logic devices, field programmable gate arrays
  • the control unit 10 is connected to the storage unit 12, the fuel cell module 20, and the supply unit 30, and controls and manages the entire power generation apparatus 1 including these functional units.
  • the control unit 10 obtains a program stored in the storage unit 12 and executes this program, thereby realizing various functions related to each unit of the power generation device 1.
  • the control unit and the other functional units may be connected by wire or wirelessly. Control characteristic of this embodiment performed by the control unit 10 will be further described later.
  • the control unit 10 is capable of measuring a predetermined time such as measuring the operating time (for example, power generation time) of the cell stack included in the fuel cell module 20.
  • the storage unit 12 stores information acquired from the control unit 10.
  • the storage unit 12 stores a program executed by the control unit 10.
  • storage part 12 memorize
  • the storage unit 12 can be configured by, for example, a semiconductor memory or a magnetic disk, but is not limited thereto, and can be any storage device.
  • the storage unit 12 may be an optical storage device such as an optical disk or a magneto-optical disk.
  • the fuel cell module 20 shown in FIG. 1 includes a reformer 22 and a cell stack 24, as shown in more detail in FIG. FIG. 2 shows only the control unit 10, the fuel cell module 20, and the gas supply unit 32 in the power generation device 1 shown in FIG. 1, and other functional units are omitted.
  • the fuel cell module 20 includes two reformers 22A and 22B and four cell stacks (24A, 24B, 24C, 24D).
  • the reformer 22A and the reformer 22B they are simply named as the reformer 22.
  • the cell stacks 24A, 24B, 24C, and 24D are simply collectively referred to as the cell stack 24 unless particularly distinguished.
  • the fuel cell module 20 can output about 3 kW of power as a whole.
  • the cell stack 24 of the fuel cell module 20 generates power using gas (fuel gas) supplied from the supply unit 30, and outputs the generated DC power to the inverter 40.
  • the fuel cell module 20 is also called a hot module.
  • the cell stack 24 generates heat with combustion during power generation.
  • the cell stack 24 including a fuel cell that actually generates power is appropriately referred to as a “power generation unit”.
  • the “power generation unit” may be various functional units that generate power.
  • the “power generation unit” may be a single cell or a fuel cell module in addition to the cell stack.
  • the cell stack 24A is a first power generation unit
  • the cell stack 24B is a second power generation unit. That is, the power generation apparatus 1 according to the present embodiment includes a first power generation unit (cell stack 24A) including a fuel cell and a second power generation unit (cell stack 24B) including a fuel cell. As shown in FIG. 2, the power generation apparatus 1 according to the present embodiment further includes at least one of a cell stack 24C as a third power generation unit including a fuel cell and a cell stack 24D as a fourth power generation unit. Also good.
  • the power generation device 1 according to the present embodiment can be configured to include an arbitrary number of cell stacks of two or more. In the following description, a configuration including four cell stacks (24A, 24B, 24C, 24D) will be described as an example of the power generation apparatus 1.
  • the reformer 22 generates hydrogen and / or carbon monoxide using the gas and reformed water supplied from the supply unit 30.
  • the cell stack 24 generates electricity by reacting hydrogen and / or carbon monoxide generated in the reformer 22 with oxygen in the air. That is, in the present embodiment, the cell stack 24 of the fuel cell generates power by an electrochemical reaction.
  • the reformer the reformer that performs the above-described steam reforming is illustrated, but as another reformer, partial oxidation reforming (partial reforming) that generates hydrogen using air containing oxygen or the like.
  • a reformer or the like that performs Oxidation (POX) may be used.
  • the reformer 22A and the reformer 22B are separately supplied with fuel gas from the gas supply unit 32.
  • the reformer 22A is connected to the cell stack 24A and the cell stack 24B, and the reformer 22B is connected to the cell stack 24C and the cell stack 24D.
  • the reformer 22A and the reformer 22B can supply hydrogen and / or carbon monoxide to the cell stacks 24A and 24B and the cell stacks 24C and 24D, respectively.
  • the cell stack 24 will be described as an SOFC (solid oxide fuel cell).
  • the cell stack 24 according to the present embodiment is not limited to the SOFC.
  • the cell stack 24 according to the present embodiment includes, for example, a solid polymer fuel cell (Polymer Electroly Fuel Cell (PEFC)), a phosphoric acid fuel cell (Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC)), and a molten carbonate fuel cell (PFC).
  • a fuel cell such as Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) may be used.
  • the fuel cell module 20 and the cell stack 24 according to the present embodiment are not limited to the above-described configuration, and various configurations can be adopted.
  • the electric power generating apparatus 1 should just be provided with two or more electric power generation parts which generate electric power using gas.
  • the power generation apparatus 1 can be assumed to have only one fuel cell instead of the cell stack 24 as a power generation unit.
  • the power generation unit according to the present embodiment may be a fuel cell without a module, such as PEFC.
  • the supply unit 30 includes a gas supply unit 32, an air supply unit 34, and a reforming water supply unit 36. That is, the supply unit 30 supplies gas, air, and reformed water to the cell stack 24.
  • the gas supply unit 32 includes two flow meters 92A and 92B and two gas pumps 94A and 94B.
  • the flow meter 92A and the flow meter 92B are not particularly distinguished, they are simply named as the flow meter 92.
  • the gas pump 94A and the gas pump 94B are not particularly distinguished, they are simply named as the gas pump 94.
  • the gas supply unit 32 supplies gas to the cell stack 24 of the fuel cell module 20. At this time, the gas supply unit 32 controls the amount of gas supplied to the cell stack 24 based on a control signal from the control unit 10.
  • the gas supply part 32 can be comprised by a gas line, for example.
  • the gas supply part 32 may perform the desulfurization process of gas, and may heat gas preliminarily.
  • the exhaust heat of the cell stack 24 may be used as a heat source for heating the gas.
  • the gas is, for example, city gas or LPG, but is not limited thereto.
  • the gas may be natural gas or coal gas depending on the fuel cell.
  • the gas supply unit 32 supplies a fuel gas used for an electrochemical reaction when the cell stack 24 generates power.
  • the gas supplied to the gas supply unit 32 is branched from one supply source into two paths and supplied to the flow meter 92A and the flow meter 92B, respectively.
  • the flow meter 92A is connected to the gas pump 94A
  • the flow meter 92B is connected to the gas pump 94B.
  • the gas pump 94A and the gas pump 94B can supply the gas having passed through the flow meter 92A and the flow meter 92B, respectively, to the reformer 22A and the reformer 22B.
  • gas branched into two paths from one supply source is supplied to the flow meters 92A and 92B, respectively.
  • the flow meters 92A and 92B may be supplied with gas from separate sources.
  • Flow meters 92A and 92B measure the flow rate of the gas flowing through each.
  • the flow rate of the gas measured by the flow meters 92A and 92B can be, for example, the amount that the gas moves through the flow meters 92A or 92B per unit time.
  • the flow meters 92A and 92B any one can be adopted as long as it can measure the gas flow rate.
  • the gas pumps 94A and 94B send the gas that has passed through the flow meters 92A and 92B to the reformer 22A and the reformer 22B of the fuel cell module 20, respectively.
  • the gas pumps 94A and 94B any one can be adopted as long as it can send gas to the reformers 22A and 22B.
  • the gas supply unit 32 is connected to the control unit 10 in a communicable manner by wire or wirelessly.
  • Information on the gas flow rates measured by the flow meter 92A and the flow meter 92B is transmitted to the control unit 10.
  • the control part 10 can grasp
  • the control unit 10 can adjust (increase / decrease) the flow rate of the gas sent from the gas pumps 94A and 94B to the reformers 22A and 22B, respectively, by being communicably connected to the gas supply unit 32. Therefore, in the present embodiment, the control unit 10 can adjust the flow rate of the gas supplied to the cell stack 24A and the flow rate of the gas supplied to the cell stack 24B.
  • the air supply unit 34 supplies air to the cell stack 24 of the fuel cell module 20. At this time, the air supply unit 34 controls the amount of air supplied to the cell stack 24 based on a control signal from the control unit 10.
  • the air supply part 34 can be comprised by an air line, for example.
  • the air supply unit 34 may preliminarily heat the air taken from the outside and supply the air to the cell stack 24.
  • the exhaust heat of the cell stack 24 may be used as a heat source for heating the air.
  • the air supply unit 34 supplies air used for an electrochemical reaction when the cell stack 24 generates power.
  • the reforming water supply unit 36 generates steam and supplies it to the cell stack 24 of the fuel cell module 20. At this time, the reforming water supply unit 36 controls the amount of water vapor supplied to the cell stack 24 based on a control signal from the control unit 10.
  • the reforming water supply unit 36 can be configured by, for example, a reforming water line.
  • the reforming water supply unit 36 may generate water vapor using water recovered from the exhaust gas of the cell stack 24 as a raw material.
  • the exhaust heat of the cell stack 24 may be used as a heat source for generating water vapor.
  • the inverter 40 is connected to the fuel cell module 20.
  • the inverter 40 converts the DC power generated by the cell stack 24 into AC power.
  • the DC power output from the inverter 40 is supplied to the load 100 via a distribution board or the like.
  • the load 100 receives the power output from the inverter 40 via a distribution board or the like.
  • the load 100 is illustrated as a single member, but can be an arbitrary number of various electrical devices constituting the load.
  • the load 100 can also receive power from the commercial power supply 200 via a distribution board or the like.
  • the connection between the inverter 40 and the control unit 10 is not shown, but the inverter 40 and the control unit 10 may be connected. With this connection, the control unit 10 can control the output of AC power by the inverter 40.
  • the exhaust heat recovery processing unit 50 recovers exhaust heat from the exhaust generated by the power generation of the cell stack 24.
  • the exhaust heat recovery processing unit 50 can be configured with, for example, a heat exchanger.
  • the exhaust heat recovery processing unit 50 is connected to the circulating water processing unit 52 and the hot water storage tank 60.
  • the circulating water processing unit 52 circulates water from the hot water storage tank 60 to the exhaust heat recovery processing unit 50.
  • the water supplied to the exhaust heat recovery processing unit 50 is heated by the heat recovered by the exhaust heat recovery processing unit 50 and returns to the hot water storage tank 60.
  • the exhaust heat recovery processing unit 50 exhausts the exhaust from which the exhaust heat has been recovered to the outside. Further, as described above, the heat recovered by the exhaust heat recovery processing unit 50 can be used for heating gas, air, or reformed water.
  • the hot water storage tank 60 is connected to the exhaust heat recovery processing unit 50 and the circulating water processing unit 52.
  • the hot water storage tank 60 can store hot water generated using the exhaust heat recovered from the cell stack 24 of the fuel cell module 20 or the like.
  • the power generation device 1 includes a current sensor 70 that detects the total amount of current generated by the cell stack 24.
  • the current sensor 70 can be installed at a position for detecting a direct current output from the fuel cell module 20 toward the inverter 40.
  • the current sensor 70 may be installed at other positions as long as the current generated by the cell stack 24 can be detected.
  • the current sensor 70 can be configured by, for example, a CT (Current Transformer).
  • CT Current Transformer
  • the current sensor 70 is not limited to CT, and any member can be employed as long as it is a member that can measure current.
  • the current sensor 70 may be based on a principle such as a Hall element method, a Rogowski method, or a zero flux method.
  • the current sensor 70 is connected to the control unit 10.
  • the current sensor 70 transmits a signal based on the detected current to the control unit 10. By receiving this signal, the control unit 10 can grasp the current generated by the cell stack 24.
  • control unit 10 controls the temperature of the cell stack 24.
  • control unit 10 may control the temperature of the entire system of the fuel cell module 20 including the reformer 22 and the cell stack 24.
  • the power generation device 1 includes a temperature sensor 80 that detects the temperature in the vicinity of the cell stack 24.
  • the fuel cell module 20 includes four temperature sensors 80A, 80B, 80C, and 80D.
  • the temperature sensor 80A is installed near the cell stack 24A
  • the temperature sensor 80B is installed near the cell stack 24B
  • the temperature sensor 80C is installed in the vicinity of the cell stack 24C
  • the temperature sensor 80D is installed in the vicinity of the cell stack 24D.
  • the temperature sensors 80A, 80B, 80C, and 80D are not particularly distinguished, they are simply named as the temperature sensor 80.
  • the temperature sensor 80 can be installed at a position where the temperature in the vicinity of the cell stack 24 is detected.
  • the vicinity of the cell stack 24 where the temperature sensor 80 detects the temperature can be a position where it can be determined whether or not the ignition of the combustion part in the cell stack 24 is completed.
  • the gas supply unit 32 supplies fuel gas to the cell stack 24.
  • the fuel gas supplied to the cell stack 24 is ignited by an ignition heater and burned.
  • the combustion gas in the cell stack 24 rises as the combustion gas burns.
  • the temperature sensor 80 detects the temperature of the combustion part or the vicinity of the combustion part in the cell stack 24.
  • the electric power generating apparatus 1 which concerns on this embodiment can determine with the ignition of the combustion part in the cell stack 24 having been completed, when the predetermined temperature rise is detected in a combustion part or the combustion part vicinity.
  • a combustion section 26 (of the cell stack 24) in which the combustion gas burns is provided at the upper part of each cell stack 24.
  • Each temperature sensor 80 detects heat in the combustion unit 26 above the combustion unit 26 of the corresponding cell stack 24. That is, the temperature sensors 80A, 80B, 80C, and 80D detect heat in the combustion units 26A, 26B, 26C, and 26D corresponding to the cell stacks 24A, 24B, 24C, and 24D, respectively.
  • the temperature sensor 80 cannot measure excessively high heat depending on the material constituting the temperature sensor 80.
  • the temperature sensor 80 is separated from the cell stack 24, for example, but may detect the temperature at a position where the heat generated by the cell stack 24 is conducted.
  • the vicinity of the cell stack 24 from which the temperature sensor 80 detects the temperature may be located, for example, in the combustion unit 26 above the cell stack 24.
  • the temperature near the cell stack 24 where the temperature sensor 80 detects the temperature is sufficiently high even if the temperature sensor 80 is slightly away from above the combustion part. Any position that can be measured is acceptable.
  • the manner in which the temperature sensors 80 are arranged in order to determine whether the ignition of the combustion section in each cell stack 24 has been completed will be further described later.
  • the temperature sensor 80 can be constituted by a thermocouple, for example.
  • the temperature sensor 80 is not limited to a thermocouple, and any member can be employed as long as it is a member capable of measuring temperature.
  • the temperature sensor 80 may be a thermistor or a platinum resistance temperature detector.
  • the temperature sensor 80 it is typically preferable to employ a sensor having an elongated portion having a longitudinal direction as shown in FIG.
  • the temperature sensor 80 includes a temperature detector 82 at or near the tip. That is, the temperature sensors 80A, 80B, 80C, and 80D detect the temperatures at the respective temperature detection units 82A, 82B, 82C, and 82D at or near the front ends.
  • the temperature sensor 80 is connected to the control unit 10. For this reason, as shown in FIG. 2, the fuel cell module 20 is connected to the control unit 10 so as to be communicable by wire or wirelessly.
  • the temperature sensor 80 transmits a signal based on the detected temperature to the control unit 10. By receiving this signal, the control unit 10 can grasp the temperature near the cell stack 24.
  • FIG. 2 the functional configuration of the fuel cell module 20 is schematically shown and described. In the following, the arrangement configuration of each functional unit inside the fuel cell module 20 will be described mainly.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an arrangement configuration of functional units inside the fuel cell module 20 included in the power generation device 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of an example of the rectangular parallelepiped type of the fuel cell module 20 shown in FIG. In FIG. 3, only main functional parts are shown inside the fuel cell module 20, and other functional parts are omitted as appropriate. For example, illustration of various supply lines for supplying fuel gas and air to the cell stack 24 and heat insulating materials is also omitted.
  • each of the four cell stacks 24A, 24B, 24C, and 24D is arranged in parallel substantially in parallel with the Z axis.
  • the reformer 22A is disposed above the cell stack 24A and the cell stack 24B (in the positive Y-axis direction).
  • the reformer 22B is disposed above the cell stack 24C and the cell stack 24D (Y-axis positive direction). Since the reformer 22 and the cell stack 24 are disposed inside the fuel cell module 20, they are indicated by broken lines in FIG. 3.
  • the temperature sensors 80A, 80B, 80C, 80D are inserted into the fuel cell module 20 through holes formed in the four side surfaces of the fuel cell module 20, respectively.
  • a temperature sensor 80A is inserted into a hole formed in a side surface substantially parallel to the YZ plane on the X axis negative direction side.
  • a temperature sensor 80B is inserted into a hole formed in a side surface substantially parallel to the XY plane on the Z axis positive direction side.
  • a temperature sensor 80C is inserted into a hole formed on a side surface of the fuel cell module 20 that is substantially parallel to the XY plane on the Z-axis negative direction side.
  • a temperature sensor 80D is inserted into a hole formed in a side surface substantially parallel to the XY plane on the X axis positive direction side.
  • the temperature sensor 80A detects the temperature near the cell stack 24A above the cell stack 24A. More specifically, the temperature sensor 80A detects the temperature of the combustion unit 26A above the cell stack 24A. For this reason, the temperature detector 82A of the temperature sensor 80A is disposed between the lower part of the reformer 22A and the upper part of the cell stack 24A.
  • the temperature sensor 80B detects the temperature near the cell stack 24B above the cell stack 24B. More specifically, the temperature sensor 80B detects the temperature of the combustion unit 26B above the cell stack 24B. For this reason, the temperature detector 82B of the temperature sensor 80B is disposed between the lower part of the reformer 22A and the upper part of the cell stack 24B.
  • the temperature sensor 80C detects the temperature near the cell stack 24C above the cell stack 24C. More specifically, the temperature sensor 80C detects the temperature of the combustion unit 26C above the cell stack 24C. For this reason, the temperature detector 82C of the temperature sensor 80C is disposed between the lower part of the reformer 22B and the upper part of the cell stack 24C.
  • the temperature sensor 80D detects the temperature near the cell stack 24D above the cell stack 24D. More specifically, the temperature sensor 80D detects the temperature of the combustion unit 26D above the cell stack 24D. For this reason, the temperature detection unit 82D of the temperature sensor 80D is disposed between the lower part of the reformer 22B and the upper part of the cell stack 24D.
  • 4A and 4B are views of the fuel cell module 20 shown in FIG. 3 as seen from another viewpoint.
  • 4A is a view of the fuel cell module 20 shown in FIG. 3 as viewed from the Z-axis negative direction toward the positive direction.
  • 4B is a view of the fuel cell module 20 shown in FIG. 3 as viewed from the positive X direction toward the negative direction.
  • 4A and 4B, the members arranged inside the fuel cell module 20 are indicated by broken lines.
  • the temperature sensor 80A is arranged in the fuel cell module 20 so that the temperature detector 82A faces in the positive direction of the X axis. As described above, the temperature detector 82A of the temperature sensor 80A is disposed between the lower part of the reformer 22A and the upper part (combustion part 26A) of the cell stack 24A.
  • the temperature sensor 80D is arranged in the fuel cell module 20 so that the temperature detector 82D faces the negative direction of the X axis. As described above, the temperature detector 82D of the temperature sensor 80D is disposed between the lower part of the reformer 22B and the upper part (combustion part 26D) of the cell stack 24D.
  • the temperature sensor 80B is arranged in the fuel cell module 20 so that the temperature detector 82B faces the negative direction of the Z axis. As described above, the temperature detection part 82B of the temperature sensor 80B is disposed between the lower part of the reformer 22A and the upper part (combustion part 26B) of the cell stack 24B.
  • the temperature sensor 80C is arranged in the fuel cell module 20 so that the temperature detection unit 82C faces the positive direction of the Z axis. As described above, the temperature detector 82C of the temperature sensor 80C is disposed between the lower part of the reformer 22B and the upper part (combustion part 26C) of the cell stack 24C.
  • FIG. 5 is a view of the fuel cell module 20 as viewed from above. That is, FIG. 5 is a view of the fuel cell module 20 shown in FIGS. 3 and 4 as viewed in the negative direction of the Y axis.
  • FIG. 5 shows the fuel cell module 20 shown in FIG. 3, FIG. 4A, and FIG. 4B with the upper lid (housing upper surface) removed and the reformers 22A and 22B removed.
  • the cell stacks 24A, 24B, 24C, 24D and the temperature sensors 80A, 80B, 80C, 80D arranged inside the fuel cell module 20 can be directly viewed. Therefore, in FIG. 5, these functional units are also indicated by solid lines.
  • the second power generation unit (cell stack 24B) is arranged in parallel with the first power generation unit (cell stack 24A).
  • the electric power generating apparatus 1 which concerns on this embodiment is provided with a 1st temperature detection part (temperature sensor 80A) and a 2nd temperature detection part (temperature sensor 80B).
  • the direction of the temperature sensor 80B is arranged to be different from the direction of the temperature sensor 80A.
  • the direction of temperature sensor 80B is arranged to be different from the direction of temperature sensor 80A. It is preferable to do this.
  • the temperature sensor 80A is arranged in a direction (parallel to the X axis) substantially orthogonal to the direction in which the cell stack 24A and the cell stack 24B are parallel (parallel to the Z axis). Further, the temperature sensor 80B is arranged in a direction (parallel to the Z axis) that is substantially parallel to a direction in which the cell stack 24A and the cell stack 24B are parallel (parallel to the Z axis).
  • the term “orthogonal” includes the case where the angle formed by the respective extension lines of the temperature sensor does not need to be strictly 90 °, but includes 90 ° ⁇ 2 °, preferably 90 ° ⁇ 1 °. Also good.
  • “Parallel” includes the case where the angle formed by the respective extension lines of the temperature sensor does not have to be strictly 0 °, but includes 0 ° ⁇ 2 °, preferably 0 ° ⁇ 1 °. It may be.
  • the power generation device 1 When arranging temperature sensors corresponding to a plurality of cell stacks, it may be difficult to arrange the temperature sensors at the same position in each cell stack due to various restrictions caused by the internal structure of the fuel cell module, for example. is there. According to the power generation device 1 according to the present embodiment, even if the temperature sensors 80 cannot be arranged at the same position of the corresponding cell stack 24, a plurality of temperature sensors can be arranged in different directions. Therefore, according to the electric power generating apparatus 1 which concerns on this embodiment, the freedom degree of a structure can be raised.
  • the temperature sensor 80A measures the temperature in the combustion section 26A of the cell stack 24A.
  • the temperature detector 82A of the temperature sensor 80A measures the temperature near the center of the upper surface of the cell stack 24A.
  • the vicinity of the center of the upper surface of the cell stack 24A may be closer to the center of the combustion part of the cell stack 24A, and the temperature tends to increase with the heat generation of the combustion part. For this reason, the vicinity of the central portion of the upper surface of the cell stack 24A is suitable for detecting the temperature of the combustion portion of the cell stack 24A.
  • the temperature sensor 80B is extended in parallel with the X axis from the left end of the fuel cell module 20 .
  • the temperature sensor 80B is extended to near the center of the upper surface of the cell stack 24B, the cell stack 24B is positioned on the inner side of the cell stack 24A and reaches the cell stack 24B over the cell stack 24A.
  • the temperature sensor 80B may be lengthened considerably.
  • the temperature sensor 80B may be supported only by the side wall portion of the fuel cell module 20. According to such a configuration, it is assumed that the temperature sensor 80B is bent due to its own weight and / or heat generation of the cell stack 24A.
  • the temperature sensor 80B When the temperature sensor 80B is curved and the temperature detection unit 82B comes into contact with the upper surface of the cell stack 24B, various problems such as a short circuit may occur. Therefore, for example, the temperature sensor 80B may be arranged such that the temperature detection unit 82B is positioned near the center of the upper surface of the cell stack 24B.
  • the temperature sensor 80B since the temperature sensor 80B exists up to the vicinity of the center of the upper surface of the cell stack 24B, the temperature sensor 80B bends due to its own weight and / or heat generation of the cell stack 24B. In some cases, the upper surface of the stack 24B may be contacted.
  • the temperature detection unit 82B of the temperature sensor 80B may be positioned not in the vicinity of the center of the upper surface of the cell stack 24B but in the combustion unit 26B in the vicinity of the end. . Therefore, since it is not necessary to extend the length of the temperature sensor 80B, inconvenience that the temperature sensor 80B is curved and contacts the upper surface of the cell stack 24B is avoided.
  • FIG. 6 is a view showing only the left half of the fuel cell module 20 shown in FIG.
  • an extension line of the direction of the temperature sensor 80A (direction parallel to the X axis) is indicated by a two-dot chain line as a virtual line.
  • the direction of the temperature sensor 80A can be a direction in which the temperature detection unit 82A faces in the temperature sensor 80A.
  • the temperature sensor 80B does not reach the extended line of the direction of the temperature sensor 80A (direction parallel to the X axis).
  • the temperature sensor 80B has the orientation of the temperature sensor 80A in plan view (viewed in the negative direction of the Y axis) from above the cell stack 24A and the cell stack 24B. It is arranged not to reach the extension line. Therefore, according to the power generation device 1 according to an embodiment of the present disclosure, the length of the temperature sensor 80B may not be particularly long. For this reason, the temperature sensor 80B is curved and is unlikely to contact the upper surface of the cell stack 24B.
  • the arrangement configuration of the temperature sensor 80A and the temperature sensor 80B has been described above. As shown in FIGS. 5 and 6, in the fuel cell module 20, the arrangement of the temperature sensor 80A and the temperature sensor 80B can be made symmetrical to the arrangement of the temperature sensor 80C and the temperature sensor 80D. Therefore, the description of the temperature sensor 80A and the cell stack 24A described above can be similarly applied to the temperature sensor 80D and the cell stack 24D. The description of the temperature sensor 80B and the cell stack 24B described above can be applied to the temperature sensor 80C and the cell stack 24C.
  • the temperature detection unit 82A of the temperature sensor 80A measures the temperature in the vicinity of the center portion (combustion unit 26A) of the upper surface of the cell stack 24A.
  • the temperature detection unit 82B of the temperature sensor 80B measures the temperature in the vicinity of the end of the upper surface of the cell stack 24B (combustion unit 26B). In the vicinity of the center of the upper surface of the cell stack 24B, the temperature tends to increase in the combustion portion of the cell stack 24B.
  • the temperature near the end of the upper surface of the cell stack 24B tends to be less likely to increase in temperature due to the heat generation of the combustion portion, compared to the vicinity of the center portion of the upper surface of the cell stack 24B. This is considered to be caused by the fact that the vicinity of the end portion of the upper surface of the cell stack 24B (combustion portion 26B) is slightly separated from the center of the combustion portion of the cell stack 24B, close to the outer surface of the fuel cell module 20.
  • the control for determining the ignition of the combustion part of the cell stack 24A by the temperature sensor 80A is different from the control for determining the ignition of the combustion part of the cell stack 24B by the temperature sensor 80B. Control.
  • the control unit 10 determines the ignition of the combustion unit in the fuel cell of the cell stack 24A based on the change in temperature detected by the temperature sensor 80A. Further, in the power generation device 1 according to the present embodiment, the control unit 10 determines ignition of the combustion unit in the fuel cell of the cell stack 24B based on the change in temperature detected by the temperature sensor 80B. For example, when the power generator 1 is started, the control unit 10 acquires the temperature of the combustion unit in each cell stack 24 before supplying the fuel gas to the fuel cell module 20 from each temperature sensor 80, and stores the storage unit 12. To remember. After ignition by the ignition heater in the fuel cell module 20, the control unit 10 acquires the temperature from each temperature sensor 80 as needed. And if the temperature which a certain temperature sensor 80 detects rises more than predetermined, the control part 10 will determine with the ignition of the combustion part of the cell stack 24 which the temperature sensor 80 has detected temperature having completed. it can.
  • the control unit 10 can determine that the ignition of the combustion unit in the fuel cell of the cell stack 24A has been completed.
  • the temperature sensor 80B detects the temperature in the vicinity of the end of the upper surface of the cell stack 24B (combustion unit 26B), so that the ignition of the combustion unit in the fuel cell of the cell stack 24B is performed based on a smaller temperature change. Can be determined.
  • the control unit 10 can determine that the ignition of the combustion unit in the fuel cell of the cell stack 24B has been completed.
  • the temperature serving as a reference for such determination can be set in advance and stored in the storage unit 12.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the power generation device 1 according to the first embodiment.
  • the power generation device 1 starts the operation shown in FIG.
  • the control unit 10 starts the activation process of the power generation device 1.
  • control of the next step S11 is entered or before the step S11, for example, specific conditions (for example, a predetermined temperature near the reformer, a predetermined temperature near the combustion catalyst, etc.) are satisfied. You may control so.
  • step S11 the control unit 10 controls the ignition heater to be turned on.
  • step S12 the control unit 10 determines whether a predetermined time has elapsed.
  • the predetermined time to wait until the combustion section is heated to some extent can be set to 1 minute, for example.
  • step S12 the control unit 10 controls the fuel gas to be supplied from the gas supply unit 32 to the cell stack 24 of the fuel cell module 20 (step S13).
  • step S ⁇ b> 13 the control unit 10 acquires the temperature of the cell stack 24 before the fuel gas is supplied to each cell stack 24 from each temperature sensor 80 and stores it in the storage unit 12.
  • the temperature in the combustion section 26A of the cell stack 24A detected by the temperature sensor 80A is referred to as TA.
  • the temperature in the combustion part 26B of the cell stack 24B detected by the temperature sensor 80B is denoted as TB.
  • the temperature in the combustion section 26C of the cell stack 24C detected by the temperature sensor 80C is denoted as TC.
  • TD the temperature in the combustion part 26D of the cell stack 24D detected by the temperature sensor 80D
  • step S13 the control unit 10 acquires the temperature of each cell stack 24 from each temperature sensor 80 (step S14). That is, in step S14, the control unit 10 acquires TA, TB, TC, and TD.
  • step S14 the control unit 10 compares each temperature acquired in step S13 with each temperature acquired in step 14. And the control part 10 determines whether TA and TD rose 30 degreeC or more (step S15). Moreover, the control part 10 determines whether TB and TC rose 10 degreeC or more in step S15. In step S15, the control unit 10 determines whether or not the conditions that the temperature increase of TA and TD is 30 ° C. or higher and the temperature increase of TB and TC is 30 ° C. or higher are satisfied. If the condition is not satisfied in step S15, the control unit 10 determines that at least one of the cell stacks 24A, 24B, 24C, and 24D has not been ignited, and returns to step S14 to continue the process. .
  • step S15 the control unit 10 determines that all the ignition of the cell stacks 24A, 24B, 24C, and 24D has been completed, and proceeds to a process after ignition (step S16). ). Since the process after ignition performed in step S16 can be performed in the same manner as in the case of the normal fuel cell module 20, detailed description thereof is omitted.
  • the temperature sensor 80B can be employed even if the temperature range that can be detected is narrower than the temperature sensor 80A.
  • the ignition of the combustion part in the fuel cell of the cell stack 24B can be determined appropriately based on a relatively small temperature change. Therefore, according to the power generation device 1 according to the present embodiment, it is possible to avoid a situation in which ignition retry is repeated in each cell stack without actually correctly determining that the ignition has already been completed.
  • the degree of freedom of the arrangement configuration of the temperature sensors 80 can be increased. Therefore, according to the power generator according to the present embodiment, the degree of freedom in configuration can be increased even if there are various restrictions due to the internal structure of the fuel cell module 20.
  • each functional unit, each means, each step, etc. can be rearranged so that there is no logical contradiction, and a plurality of functional units, steps, etc. are combined or divided into one. It is possible.
  • each of the embodiments of the present invention described above is not limited to being performed faithfully to each of the embodiments described above, and is implemented by appropriately combining the features or omitting some of the features. You can also.
  • the power generation apparatus 1 including a fuel cell has been described as the first embodiment.
  • each embodiment of the present disclosure is not limited to a power generation device including a fuel cell.
  • the embodiment of the present disclosure may be realized as a control device for a power generation device that does not include a fuel cell and controls a power generation device including the fuel cell from the outside.
  • FIG. 8 An example of such an embodiment is shown in FIG.
  • the control device 2 of the power generation device according to the present embodiment includes, for example, a control unit 10 and a storage unit 12.
  • the control device 2 controls the external power generation device 1.
  • the direction of the second temperature detection unit is arranged to be different from the direction of the first temperature detection unit.
  • the control apparatus 2 determines ignition of the combustion part in the fuel cell of a 1st electric power generation part based on the change of the temperature which a 1st temperature detection part detects.
  • control apparatus 2 determines ignition of the combustion part in the fuel cell of a 2nd electric power generation part based on the change of the temperature which a 2nd temperature detection part detects.
  • a fuel cell device an industrial fuel cell device capable of generating more than kilowatts, a residential fuel cell device capable of generating less than kilowatts
  • Vehicles that operate on fuel cells are also included.
  • the embodiment of the present disclosure can also be realized as a control program to be executed by the fuel cell control device 2 as described above, for example. That is, the control program according to the present embodiment causes the control device 2 to execute a step of determining ignition of the combustion unit in the fuel cell of the first power generation unit based on a change in temperature detected by the first temperature detection unit. . Further, the control program causes the control device 2 to execute a step of determining ignition of the combustion unit in the fuel cell of the second power generation unit based on a change in temperature detected by the second temperature detection unit.
  • Control apparatus Control part 12 Storage part 20 Fuel cell module 22 Reformer 24 Cell stack 26 Combustion part 30 Supply part 32 Gas supply part 34 Air supply part 36 Reformed water supply part 40 Inverter 50 Waste heat recovery process Section 52 Circulating water treatment section 60 Hot water storage tank 70 Current sensor 80 Temperature sensor 82 Temperature detection section 100 Load 200 Commercial power supply

Landscapes

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Abstract

発電装置は、燃料電池を含む第１発電部と、第１発電部に並列して配置された、燃料電池を含む第２発電部と、を備える。発電装置は、第１発電部の上方において第１発電部近傍の温度を検出する第１検出部と、第２発電部の上方において第２発電部近傍の温度を検出する第２検出部と、を備える。第２検出部の向きは、第１検出部の向きと異なるように配置される。

Description

発電装置、制御装置、および制御プログラム 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１７年４月２６日に日本国に特許出願された特願２０１７－８７６７７の優先権を主張するものであり、これら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、燃料電池を含む発電部を備える発電装置、このような発電装置の制御装置、および、このような制御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））のような燃料電池を備える発電システムでは、セルスタックの発電で使用されなかった燃料ガスを燃焼させることが知られている。その際、燃焼に伴う熱が発生する。このような発電システムを起動させる際、セルスタックにおける燃焼部の着火が完了したか否かを判定するために、例えば熱電対のような温度センサが用いられることがある。また、発電システムにおいて、セルスタックを１つのみならず複数備えるものもある。このようなシステムにおいては、各セルスタックにおける着火が完了したか否かを判定するために、それぞれ対応する温度センサを設置して、それぞれのセルスタックにおける燃焼部の温度を検出することがある。
特開２０１３－１９１３１５号公報
　本開示の第１の観点に係る発電装置は、燃料電池を含む第１発電部と、
　前記第１発電部に並列して配置された、燃料電池を含む第２発電部と、を備える。
　また、前記発電装置は、
　前記第１発電部の上方において当該第１発電部近傍の温度を検出する第１温度検出部と、
　前記第２発電部の上方において当該第２発電部近傍の温度を検出する第２温度検出部と、を備える。
　前記第２温度検出部の向きは、前記第１温度検出部の向きと異なるように配置される。
　本開示の第２の観点に係る制御装置は、
　燃料電池を含む第１発電部と、
　前記第１発電部に並列して配置された、燃料電池を含む第２発電部と、
　前記第１発電部の上方において当該第１発電部近傍の温度を検出する第１温度検出部と、
　前記第２発電部の上方において当該第２発電部近傍の温度を検出する第２温度検出部と、
　を備え、
　前記第２温度検出部の向きは、前記第１温度検出部の向きと異なるように配置される発電装置の制御装置である。
　前記制御装置は、
　前記第１温度検出部が検出する温度の変化に基づいて、前記第１発電部の燃料電池における燃焼部の着火を判定し、
　前記第２温度検出部が検出する温度の変化に基づいて、前記第２発電部の燃料電池における燃焼部の着火を判定する。
　本開示の第３の観点に係る制御プログラムは、
　燃料電池を含む第１発電部と、
　前記第１発電部に並列して配置された、燃料電池を含む第２発電部と、
　前記第１発電部の上方において当該第１発電部近傍の温度を検出する第１温度検出部と、
　前記第２発電部の上方において当該第２発電部近傍の温度を検出する第２温度検出部と、
　を備え、
　前記第２温度検出部の向きは、前記第１温度検出部の向きと異なるように配置される発電装置の制御装置に実行させる制御プログラムである。
　前記制御プログラムは、前記制御装置に、
　前記第１温度検出部が検出する温度の変化に基づいて、前記第１発電部の燃料電池における燃焼部の着火を判定するステップと、
　前記第２温度検出部が検出する温度の変化に基づいて、前記第２発電部の燃料電池における燃焼部の着火を判定ステップと、
　を実行させる。
本開示の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。 本開示の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。 本開示の実施形態に係る発電装置の一部の構成を示す図である。 本開示の実施形態に係る発電装置の一部の構成を示す図である。 本開示の実施形態に係る発電装置の一部の構成を示す図である。 本開示の実施形態に係る発電装置の一部の構成を示す図である。 本開示の実施形態に係る発電装置の一部の構成を示す図である。 本開示の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。 本開示の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。
　複数のセルスタックにおける燃焼部の温度をそれぞれ検出する温度センサを配置する際に、自由度の高い構成を実現できれば有利である。本開示は、構成の自由度を高める発電装置、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。本開示によれば、構成の自由度を高める発電装置、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、本開示の一実施形態について、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。
　図１は、本開示の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、図１に示す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空気が供給されることにより発電し、発電した電力を負荷１００等に供給する。
　図１に示すように、発電装置１は、制御部１０と、記憶部１２と、燃料電池モジュール２０と、供給部３０と、インバータ４０と、排熱回収処理部５０と、循環水処理部５２と、を備える。
　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、供給部３０とに接続され、これらの各機能部をはじめとして発電装置１の全体を制御および管理する。制御部１０は、記憶部１２に記憶されているプログラムを取得して、このプログラムを実行することにより、発電装置１の各部に係る種々の機能を実現する。制御部１０から他の機能部に制御信号または各種の情報などを送信する場合、制御部と他の機能部とは、有線または無線により接続されていればよい。制御部１０が行う本実施形態に特徴的な制御については、さらに後述する。また、本実施形態において、制御部１０は、燃料電池モジュール２０に含まれるセルスタックの稼働時間（例えば発電時間）を計測するなど、所定の時間を計測することができるものとする。
　記憶部１２は、制御部１０から取得した情報を記憶する。また記憶部１２は、制御部１０によって実行されるプログラム等を記憶する。その他、記憶部１２は、例えば制御部１０による演算結果などの各種データも記憶する。さらに、記憶部１２は、制御部１０が動作する際のワークメモリ等も含むことができるものとして、以下説明する。記憶部１２は、例えば半導体メモリまたは磁気ディスク等により構成することができるが、これらに限定されず、任意の記憶装置とすることができる。例えば、記憶部１２は、光ディスクのような光学記憶装置としてもよいし、光磁気ディスクなどとしてもよい。
　図１に示す燃料電池モジュール２０は、図２により詳細に示すように、改質器２２と、セルスタック２４とを備えている。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、およびガス供給部３２のみを示し、その他の機能部は省略してある。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２２Ｂと、４つのセルスタック（２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ）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，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄを特に区別しない場合、単に、セルスタック２４のように総称する。それぞれのセルスタック２４は、例えば単体で７００Ｗ程度の発電が可能な場合、燃料電池モジュール２０は、全体として３ｋＷ程度の電力を出力することができる。
　燃料電池モジュール２０のセルスタック２４は、供給部３０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。また、図２に示すように、本実施形態に係る発電装置１は、燃料電池を含む第３発電部としてのセルスタック２４Ｃおよび第４発電部としてのセルスタック２４Ｄのうち少なくとも一方をさらに備えてもよい。本実施形態に係る発電装置１は、２以上の任意の数のセルスタックを備える構成とするのができる。以下の説明においては、発電装置１の一例として、４つのセルスタック（２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ）とを備える構成について説明する。
　改質器２２は、供給部３０から供給されるガスおよび改質水を用いて、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、前述の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、燃料電池モジュール２０において、改質器２２Ａはセルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂに接続され、改質器２２Ｂはセルスタック２４Ｃおよびセルスタック２４Ｄ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，２４Ｂおよびセルスタック２４Ｃ，２４Ｄ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。
　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））、りん酸形燃料電池（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。
　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複数備えていればよい。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、供給部３０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。すなわち、供給部３０は、セルスタック２４にガス、空気、および改質水を供給する。
　図１に示すガス供給部３２は、図２により詳細に示すように、流量計９２と、ガスポンプ９４とを備えている。図２に示すように、本実施形態において、ガス供給部３２は、２つの流量計９２Ａおよび９２Ｂと、２つのガスポンプ９４Ａおよび９４Ｂとを備えている。以下、流量計９２Ａと流量計９２Ｂとを特に区別しない場合、単に、流量計９２のように総称する。同様に、以下、ガスポンプ９４Ａとガスポンプ９４Ｂとを特に区別しない場合、単に、ガスポンプ９４のように総称する。
　ガス供給部３２は、燃料電池モジュール２０のセルスタック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。
　図２に示すように、ガス供給部３２に供給されるガスは、１つの供給源から２つの経路に分岐されて、それぞれ流量計９２Ａおよび流量計９２Ｂに供給される。また、図２に示すように、流量計９２Ａはガスポンプ９４Ａに接続され、流量計９２Ｂはガスポンプ９４Ｂに接続される。これらの接続により、ガスポンプ９４Ａおよびガスポンプ９４Ｂは、それぞれ流量計９２Ａおよび流量計９２Ｂを経たガスを、それぞれ改質器２２Ａおよび改質器２２Ｂに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ガスが、それぞれ流量計９２Ａおよび９２Ｂに供給されている。しかしながら、例えば流量計９２Ａおよび９２Ｂには、それぞれ別個の供給源からガスが供給されるようにしてもよい。
　流量計９２Ａおよび９２Ｂは、それぞれを経て流れるガスの流量を測定する。ここで、流量計９２Ａおよび９２Ｂがそれぞれ計測するガスの流量とは、例えば、単位時間あたりにガスが流量計９２Ａまたは９２Ｂを経て移動する量とすることができる。流量計９２Ａおよび９２Ｂは、ガス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。
　ガスポンプ９４Ａおよび９４Ｂは、それぞれ流量計９２Ａおよび９２Ｂを経たガスを、燃料電池モジュール２０の改質器２２Ａおよび改質器２２Ｂにそれぞれ送出する。ガスポンプ９４Ａおよび９４Ｂは、改質器２２Ａおよび２２Ｂにガスを送出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、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。流量計９２Ａおよび流量計９２Ｂがそれぞれ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９２Ａおよび流量計９２Ｂがそれぞれ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９４Ａおよび９４Ｂがそれぞれ改質器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に示すように、空気供給部３４は、燃料電池モジュール２０のセルスタック２４に空気を供給する。このとき、空気供給部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。
　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のセルスタック２４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に接続される。インバータ４０は、セルスタック２４が発電した直流電力を、交流電力に変換する。インバータ４０から出力される直流電力は、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において、インバータ４０と制御部１０との接続は図示していないが、インバータ４０と制御部１０とを接続してもよい。この接続により、制御部１０は、インバータ４０による交流電力の出力を制御することができる。
　排熱回収処理部５０は、セルスタック２４の発電により生じる排気から、排熱を回収する。排熱回収処理部５０は、例えば熱交換器等で構成することができる。排熱回収処理部５０は、循環水処理部５２および貯湯タンク６０に接続される。
　循環水処理部５２は、貯湯タンク６０から排熱回収処理部５０へ水を循環させる。排熱回収処理部５０に供給された水は、排熱回収処理部５０で回収された熱によって加熱され、貯湯タンク６０に戻る。排熱回収処理部５０は、排熱を回収した排気を外部に排出する。また、上述のように、排熱回収処理部５０で回収された熱は、ガス、空気、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。
　図１に示すように、発電装置１は、セルスタック２４が発電する電流の総量を検出する電流センサ７０を備えている。電流センサ７０は、図１に示すように、燃料電池モジュール２０からインバータ４０に向けて出力される直流の電流を検出する位置に設置することができる。しかしながら、電流センサ７０は、セルスタック２４が発電する電流を検出可能な位置であれば、他の位置に設置してもよい。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、電流を測定できる部材であれば、任意のものを採用することができる。例えば、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、セルスタック２４が発電する電流を把握することができる。
　本実施形態において、制御部１０は、セルスタック２４の温度を制御する。また、本実施形態において、制御部１０は、改質器２２およびセルスタック２４を含めた燃料電池モジュール２０の系全体などの温度を制御してもよい。
　また、図２に示すように、本実施形態に係る発電装置１は、セルスタック２４近傍の温度を検出する温度センサ８０を備えている。図２に示すように、本実施形態において、燃料電池モジュール２０は、４つの温度センサ８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄを備えている。図２に示すように、温度センサ８０Ａはセルスタック２４Ａ近傍に設置され、温度センサ８０Ｂはセルスタック２４Ｂ近傍に設置される。また、温度センサ８０Ｃはセルスタック２４Ｃ近傍に設置され、温度センサ８０Ｄはセルスタック２４Ｄ近傍に設置される。以下、温度センサ８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄを特に区別しない場合、単に、温度センサ８０のように総称する。
　温度センサ８０は、セルスタック２４近傍の温度を検出する位置に設置することができる。ここで、温度センサ８０が温度を検出するセルスタック２４近傍とは、セルスタック２４における燃焼部の着火が完了したか否かを判定可能な位置とすることができる。セルスタック２４の起動が開始すると、ガス供給部３２は、セルスタック２４に燃料ガスを供給する。セルスタック２４に供給された燃料ガスは、着火ヒータにより着火されて燃焼する。そして、燃焼ガスが燃焼することにより、セルスタック２４における燃焼部の温度は上昇する。本実施形態において、温度センサ８０は、セルスタック２４における燃焼部または燃焼部近傍の温度を検出する。これにより、本実施形態に係る発電装置１は、燃焼部または燃焼部近傍において所定の温度上昇が検出された場合に、セルスタック２４における燃焼部の着火が完了したと判定することができる。
　図２においては、各セルスタック２４の上部において、それぞれ燃焼ガスが燃焼する（セルスタック２４の）燃焼部２６が設けられている。各温度センサ８０は、それぞれ対応するセルスタック２４の燃焼部２６の上方において、それぞれ燃焼部２６における熱を検出する。すなわち、温度センサ８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄは、それぞれセルスタック２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄに対応する燃焼部２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄにおける熱をそれぞれ検出する。
　温度センサ８０は、当該温度センサ８０を構成する素材によっては、過度の高熱を計測できない場合も想定される。このような場合、温度センサ８０は、例えばセルスタック２４から離れているが、セルスタック２４が発生する熱が伝導する位置における温度を検出してもよい。温度センサ８０がセルスタック２４から離れている場合、温度センサ８０が温度を検出するセルスタック２４近傍とは、例えばセルスタック２４上方の燃焼部２６に位置してもよい。また、温度センサ８０がセルスタック２４から離れている場合、温度センサ８０が温度を検出するセルスタック２４近傍とは、前記燃焼部上方から少し離れていても、セルスタック２４付近の温度を十分に測定できる位置であればよい。各セルスタック２４における燃焼部の着火が完了したか否かを判定するために、温度センサ８０をそれぞれ配置する態様については、さらに後述する。
　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、温度を測定できる部材であれば、任意のものを採用することができる。例えば、温度センサ８０は、サーミスタまたは白金測温抵抗体としてもよい。温度センサ８０は、典型的には、図２に示すような長手方向を有する細長部分を有するものを採用するのが好適である。温度センサ８０は、図２に示すように、それぞれの先端または先端近傍において、温度検出部８２を備えている。すなわち、温度センサ８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄは、それぞれの先端または先端近傍の温度検出部８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ，８２Ｄにおいて、温度を検出する。
　温度センサ８０は、制御部１０に接続される。このため、図２に示すように、燃料電池モジュール２０は、制御部１０と有線または無線により通信可能に接続される。温度センサ８０は、検出した温度に基づく信号を制御部１０に送信する。この信号を受信することで、制御部１０は、セルスタック２４近傍の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における燃料電池モジュール２０について、さらに説明する。
　図２においては、燃料電池モジュール２０の機能的な構成を、概略的に示して説明した。以下においては、燃料電池モジュール２０の内部における各機能部の配置構成について、重点的に説明する。
　図３は、本実施形態に係る発電装置１が備える燃料電池モジュール２０の内部における機能部の配置構成を示す図である。図３は、図２に示した燃料電池モジュール２０の直方体型の一例を、右斜め上方から見た斜視図である。図３においては、燃料電池モジュール２０の内部において主要な機能部のみを示し、その他の機能部は適宜省略してある。例えば、燃料ガスおよび空気をセルスタック２４に供給するための各種供給ラインならびに断熱材などの図示も省略してある。
　図３に示すように、燃料電池モジュール２０内部において、Ｘ軸に沿ってほぼ等間隔を開けて、４つのセルスタック２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄが配置される。４つのセルスタック２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄのそれぞれは、Ｚ軸にほぼ平行に並列して配置される。また、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂの上方（Ｙ軸正方向）には、改質器２２Ａが配置される。同様に、セルスタック２４Ｃおよびセルスタック２４Ｄの上方（Ｙ軸正方向）には、改質器２２Ｂが配置される。改質器２２およびセルスタック２４は、燃料電池モジュール２０の内部に配置されるため、図３においては、それぞれ破線で示してある。
　図３に示すように、温度センサ８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄは、燃料電池モジュール２０における４つの側面のそれぞれに形成された孔を通して、燃料電池モジュール２０の内部に挿入されている。燃料電池モジュール２０の側面のうち、Ｘ軸負方向側のＹＺ平面にほぼ平行な側面において形成された孔には、温度センサ８０Ａが挿入してある。燃料電池モジュール２０の側面のうち、Ｚ軸正方向側のＸＹ平面にほぼ平行な側面において形成された孔には、温度センサ８０Ｂが挿入してある。燃料電池モジュール２０の側面のうち、Ｚ軸負方向側のＸＹ平面にほぼ平行な側面において形成された孔には、温度センサ８０Ｃが挿入してある。燃料電池モジュール２０の側面のうち、Ｘ軸正方向側のＸＹ平面にほぼ平行な側面において形成された孔には、温度センサ８０Ｄが挿入してある。
　温度センサ８０Ａは、セルスタック２４Ａの上方において、セルスタック２４Ａ近傍の温度を検出する。より詳細には、温度センサ８０Ａは、セルスタック２４Ａの上方における燃焼部２６Ａの温度を検出する。このため、温度センサ８０Ａの温度検出部８２Ａは、改質器２２Ａの下部とセルスタック２４Ａの上部との間に配置される。
　同様に、温度センサ８０Ｂは、セルスタック２４Ｂの上方において、セルスタック２４Ｂ近傍の温度を検出する。より詳細には、温度センサ８０Ｂは、セルスタック２４Ｂの上方における燃焼部２６Ｂの温度を検出する。このため、温度センサ８０Ｂの温度検出部８２Ｂは、改質器２２Ａの下部とセルスタック２４Ｂの上部との間に配置される。
　同様に、温度センサ８０Ｃは、セルスタック２４Ｃの上方において、セルスタック２４Ｃ近傍の温度を検出する。より詳細には、温度センサ８０Ｃは、セルスタック２４Ｃの上方における燃焼部２６Ｃの温度を検出する。このため、温度センサ８０Ｃの温度検出部８２Ｃは、改質器２２Ｂの下部とセルスタック２４Ｃの上部との間に配置される。
　同様に、温度センサ８０Ｄは、セルスタック２４Ｄの上方において、セルスタック２４Ｄ近傍の温度を検出する。より詳細には、温度センサ８０Ｄは、セルスタック２４Ｄの上方における燃焼部２６Ｄの温度を検出する。このため、温度センサ８０Ｄの温度検出部８２Ｄは、改質器２２Ｂの下部とセルスタック２４Ｄの上部との間に配置される。
　図４Ａ及び図４Ｂは、図３に示した燃料電池モジュール２０を別の視点から見た図である。図４Ａは、図３に示した燃料電池モジュール２０を、Ｚの軸負方向から正方向を向いて見た図である。図４Ｂは、図３に示した燃料電池モジュール２０を、Ｘの軸正方向から負方向を向いて見た図である。図４Ａ及び図４Ｂにおいても、燃料電池モジュール２０の内部に配置される部材は、破線で示してある。
　図３および図４Ａに示すように、温度センサ８０Ａは、燃料電池モジュール２０内部において、温度検出部８２ＡがＸ軸の正方向に向くよう配置される。上述したように、温度センサ８０Ａの温度検出部８２Ａは、改質器２２Ａの下部とセルスタック２４Ａの上部（燃焼部２６Ａ）との間に配置される。
　図３および図４Ａに示すように、温度センサ８０Ｄは、燃料電池モジュール２０内部において、温度検出部８２ＤがＸ軸の負方向に向くように配置される。上述したように、温度センサ８０Ｄの温度検出部８２Ｄは、改質器２２Ｂの下部とセルスタック２４Ｄの上部（燃焼部２６Ｄ）との間に配置される。
　図３および図４Ｂに示すように、温度センサ８０Ｂは、燃料電池モジュール２０内部において、温度検出部８２ＢがＺ軸の負方向に向くように配置される。上述したように、温度センサ８０Ｂの温度検出部８２Ｂは、改質器２２Ａの下部とセルスタック２４Ｂの上部（燃焼部２６Ｂ）との間に配置される。
　図３および図４Ｂに示すように、温度センサ８０Ｃは、燃料電池モジュール２０内部において、温度検出部８２ＣがＺ軸の正方向に向くように配置される。上述したように、温度センサ８０Ｃの温度検出部８２Ｃは、改質器２２Ｂの下部とセルスタック２４Ｃの上部（燃焼部２６Ｃ）との間に配置される。
　図５は、燃料電池モジュール２０を上方から見た図である。すなわち、図５は、図３および図４に示した燃料電池モジュール２０を、Ｙ軸の負方向に向いて見た図である。図５は、図３ならびに図４Ａおよび図４Ｂに示した燃料電池モジュール２０において、筐体の上蓋（ハウジング上面）を外し、さらに改質器２２Ａ，２２Ｂを取り除いた状態を示してある。このため、図５においては、燃料電池モジュール２０内部に配置されているセルスタック２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ、および温度センサ８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄを、直接視することができる。したがって、図５においては、これらの機能部も実線で示してある。
　図５に示すように、本実施形態に係る発電装置１において、第２発電部（セルスタック２４Ｂ）は、第１発電部（セルスタック２４Ａ）に並列して配置される。また、本実施形態に係る発電装置１は、第１温度検出部（温度センサ８０Ａ）と、第２温度検出部（温度センサ８０Ｂ）と、を備える。
　図５に示すように、本実施形態に係る発電装置１において、温度センサ８０Ｂの向きは、温度センサ８０Ａの向きと異なるように配置される。特に、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂの上方からの（Ｙ軸の負方向に向いて見た）平面視において、温度センサ８０Ｂの向きは、温度センサ８０Ａの向きと異なるように配置されるようにするのが好適である。
　すなわち、温度センサ８０Ａは、セルスタック２４Ａとセルスタック２４Ｂが並列する（Ｚ軸に平行な）向きとほぼ直交する向き（Ｘ軸に平行に）に配置される。また、温度センサ８０Ｂは、セルスタック２４Ａとセルスタック２４Ｂとが並列する（Ｚ軸に平行な）向きとほぼ平行な向き（Ｚ軸に平行に）に配置される。「直交」とは、温度センサのそれぞれの延長線のなす角度が、厳密に９０°である必要はなく、９０°±２°である場合を
包含し、好ましくは９０°±１°であってもよい。「平行」とは、温度センサのそれぞれ
の延長線のなす角度のなす角度が、厳密に０°である必要はなく、０°±２°である場合
を包含し、好ましくは０°±１°であってもよい。
　複数のセルスタックにそれぞれ対応する温度センサを配置する場合、例えば燃料電池モジュール内部の構造に起因する各種制約などにより、それぞれのセルスタックにおいて同様の位置に温度センサを配置することが困難なこともある。本実施形態に係る発電装置１によれば、各温度センサ８０をそれぞれ対応するセルスタック２４の同じ位置に配置することができなくても、複数の温度センサを異なる向きに配置することができる。したがって、本実施形態に係る発電装置１によれば、構成の自由度を高めることができる。
　例えば、図５に示す構成の場合、温度センサ８０Ａは、セルスタック２４Ａの燃焼部２６Ａにおいて温度を計測している。この場合、温度センサ８０Ａの温度検出部８２Ａは、セルスタック２４Ａの上面の中央部付近において温度を測定している。セルスタック２４Ａの上面の中央部付近は、セルスタック２４Ａの燃焼部の中心から近いこともあり、燃焼部の発熱に伴って温度が高くなる傾向にある。このため、セルスタック２４Ａの上面の中央部付近は、セルスタック２４Ａの燃焼部の温度を検出するのに好適である。
　一方、セルスタック２４Ｂにおいて、温度センサ８０Ｂを用いて、セルスタック２４Ｂの上面の中央部付近の温度を検出することについて検討する。
　例えば、温度センサ８０Ａと同様に、燃料電池モジュール２０の左端から、温度センサ８０Ｂを、Ｘ軸に平行に延長させる構成が考えられる。しかしながら、温度センサ８０Ｂをセルスタック２４Ｂの上面の中央部付近まで延長させると、セルスタック２４Ｂがセルスタック２４Ａよりも内側に位置しており、セルスタック２４Ａの上方を越えてセルスタック２４Ｂまで到達するように温度センサ８０Ｂを相当程度長くする場合がある。一方、温度センサ８０Ｂは、燃料電池モジュール２０の側壁部分のみによって支持されている場合がある。このような構成によれば、温度センサ８０Ｂの自重および／またはセルスタック２４Ａの発熱に起因して、温度センサ８０Ｂが湾曲することが想定される。温度センサ８０Ｂが湾曲して温度検出部８２Ｂがセルスタック２４Ｂの上面に接触すると、例えばショートなどの各種不具合が生じる場合がある。そこで、例えば、温度検出部８２Ｂがセルスタック２４Ｂの上面の中央部付近に位置付けられるような温度センサ８０Ｂの配置であってもよい。
　ただし、上述の場合、温度センサ８０Ｂがセルスタック２４Ｂの上面の中央部付近まで存在するため、温度センサ８０Ｂの自重および／またはセルスタック２４Ｂの発熱に起因して、温度センサ８０Ｂが湾曲してセルスタック２４Ｂの上面に接触する場合がある。
　したがって、セルスタック２４Ｂにおいて、温度センサ８０Ｂを用いて、セルスタック２４Ｂの上面の中央部付近の温度を検出することは困難な場合がある。しかしながら、本開示の一実施形態に係る発電装置１においては、温度センサ８０Ｂの温度検出部８２Ｂが、セルスタック２４Ｂの上面の中央部付近ではなく端部近傍の燃焼部２６Ｂに位置付けられてもよい。したがって、温度センサ８０Ｂの長さを延長させる必要はないため、温度センサ８０Ｂが湾曲してセルスタック２４Ｂの上面に接触する不都合は回避される。
　図６は、図５に示した燃料電池モジュール２０の左半分のみを示した図である。
　図６において、温度センサ８０Ａの向き（Ｘ軸に平行な向き）の延長線を、仮想線として２点鎖線により示してある。ここで、温度センサ８０Ａの向きとは、温度センサ８０Ａにおいて温度検出部８２Ａが向く方向とすることができる。図６に示すように、温度センサ８０Ｂは、温度センサ８０Ａの向き（Ｘ軸に平行な向き）の延長線まで達していない。このように、本実施形態に係る発電装置１において、温度センサ８０Ｂは、セルスタック２４Ａおよびセルスタック２４Ｂ上方からの（Ｙ軸の負方向に向いて見た）平面視において、温度センサ８０Ａの向きの延長線に達しないように配置される。したがって、本開示の一実施形態に係る発電装置１によれば、温度センサ８０Ｂの長さを特に長く構成しなくてもよい。このため、温度センサ８０Ｂが湾曲してセルスタック２４Ｂの上面に接触しにくくなる。
　以上、温度センサ８０Ａと温度センサ８０Ｂとの配置構成について説明した。図５および図６に示したように、燃料電池モジュール２０において、温度センサ８０Ａと温度センサ８０Ｂとの配置構成は、温度センサ８０Ｃと温度センサ８０Ｄとの配置構成と対称的にすることができる。したがって、上述した温度センサ８０Ａおよびセルスタック２４Ａについての説明は、温度センサ８０Ｄおよびセルスタック２４Ｄについても同様とすることができる。また、上述した温度センサ８０Ｂおよびセルスタック２４Ｂについての説明は、温度センサ８０Ｃおよびセルスタック２４Ｃについても同様とすることができる。
　次に、本開示の一実施形態に係る図５の発電装置１の動作を説明するが、この動作は図５の発電装置１に限定されない。
　上述のように、温度センサ８０Ａの温度検出部８２Ａは、セルスタック２４Ａの上面の中央部付近（燃焼部２６Ａ）において温度を測定している。一方、温度センサ８０Ｂの温度検出部８２Ｂは、セルスタック２４Ｂの上面の端部付近（燃焼部２６Ｂ）において温度を測定している。セルスタック２４Ｂの上面の中央部付近は、セルスタック２４Ｂの燃焼部において温度が高くなる傾向にある。これに対し、セルスタック２４Ｂの上面の端部付近（燃焼部２６Ｂ）は、セルスタック２４Ｂの上面の中央部付近と比べると、燃焼部の発熱に伴う温度が上昇しにくい傾向にある。これは、セルスタック２４Ｂの上面の端部付近（燃焼部２６Ｂ）は、セルスタック２４Ｂの燃焼部の中心からやや離れていること、燃料電池モジュール２０の外面に近いことなどに起因すると考えられる。したがって、本実施形態に係る発電装置１において、温度センサ８０Ａがセルスタック２４Ａの燃焼部の着火を判定する制御と、温度センサ８０Ｂがセルスタック２４Ｂの燃焼部の着火を判定する制御とは、異なる制御とする。
　本実施形態に係る発電装置１において、制御部１０は、温度センサ８０Ａが検出する温度の変化に基づいて、セルスタック２４Ａの燃料電池における燃焼部の着火を判定する。また、本実施形態に係る発電装置１において、制御部１０は、温度センサ８０Ｂが検出する温度の変化に基づいて、セルスタック２４Ｂの燃料電池における燃焼部の着火を判定する。例えば、発電装置１が起動する際、制御部１０は、燃料電池モジュール２０に燃料ガスを供給する前の各セルスタック２４における燃焼部の温度を、各温度センサ８０から取得して、記憶部１２に記憶する。燃料電池モジュール２０において着火ヒータにより点火した後、制御部１０は、各温度センサ８０から温度を随時取得する。そして、ある温度センサ８０が検出する温度が所定以上に上昇すれば、制御部１０は、その温度センサ８０が温度を検出しているセルスタック２４の燃焼部の着火が完了したと判定することができる。
　例えば、制御部１０は、温度センサ８０Ａが検出する温度が３０℃変化したら、セルスタック２４Ａの燃料電池における燃焼部の着火が完了していると判定することができる。これに対し、温度センサ８０Ｂは、セルスタック２４Ｂの上面の端部付近（燃焼部２６Ｂ）の温度を検出するため、より小さな温度変化に基づいて、セルスタック２４Ｂの燃料電池における燃焼部の着火を判定することができる。例えば、制御部１０は、温度センサ８０Ｂが検出する温度が１０℃変化したら、セルスタック２４Ｂの燃料電池における燃焼部の着火が完了していると判定することができる。このような判定の基準となる温度は、予め設定して記憶部１２に記憶することができる。以下、上述のような制御の一例について、さらに具体的に説明する。
　図７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。
　第１実施形態に係る発電装置１は、起動が開始されると、図７に示す動作を開始する。図７に示す動作が開始すると、制御部１０は、発電装置１の起動処理を開始する。
　起動処理の初期は、次のステップＳ１１の制御に入るか、ステップＳ１１の前に、例えば、特定の条件（例えば、改質器付近の所定の温度、燃焼触媒付近の所定の温度等）を満たすよう制御してもよい。
　上述の特定の条件が完了したら、制御部１０は、着火ヒータをＯＮにするよう制御する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１において着火ヒータがＯＮにされたら、制御部１０は、所定時間が経過したかどうか判断する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において、燃焼部がある程度加熱されるまで待機する所定時間は、例えば１分などとすることができる。
　ステップＳ１２において所定時間が経過したら、制御部１０は、ガス供給部３２から燃料電池モジュール２０のセルスタック２４に燃料ガスが供給されるように制御する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３において、制御部１０は、各セルスタック２４に燃料ガスが供給される前のセルスタック２４の温度を各温度センサ８０から取得して、記憶部１２に記憶する。以下、温度センサ８０Ａが検出するセルスタック２４Ａの燃焼部２６Ａにおける温度を、ＴＡと記す。温度センサ８０Ｂが検出するセルスタック２４Ｂの燃焼部２６Ｂにおける温度を、ＴＢと記す。温度センサ８０Ｃが検出するセルスタック２４Ｃの燃焼部２６Ｃにおける温度を、ＴＣと記す。温度センサ８０Ｄが検出するセルスタック２４Ｄの燃焼部２６Ｄにおける温度を、ＴＤと記す。
　ステップＳ１３において燃料ガスが供給されたら、制御部１０は、各セルスタック２４の温度を各温度センサ８０から取得する（ステップＳ１４）。すなわち、ステップＳ１４において、制御部１０は、ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ，ＴＤを取得する。
　ステップＳ１４において温度を取得したら、制御部１０は、ステップＳ１３において取得した各温度と、ステップ１４において取得した各温度とを比較する。そして、制御部１０は、ＴＡおよびＴＤが３０℃以上上昇したか否か判定する（ステップＳ１５）。また、制御部１０は、ステップＳ１５において、ＴＢおよびＴＣが１０℃以上上昇したか否かを判定する。ステップＳ１５において、制御部１０は、ＴＡ，ＴＤの温度上昇が３０℃以上であり、かつ、ＴＢ，ＴＣの温度上昇が３０℃以上であるという条件が満たされたか否かを判定する。ステップＳ１５において前記条件が満たされていない場合、制御部１０は、セルスタック２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄの少なくともいずれかは着火が完了していないと判断し、ステップＳ１４に戻って処理を継続する。
　一方、ステップＳ１５において前記条件が満たされている場合、制御部１０は、セルスタック２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄの全ての着火が完了したと判断して、着火後の処理に移行する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６において行う着火後の処理については、通常の燃料電池モジュール２０の場合と同様に行うことができるため、詳細な説明は省略する。
　このように、本実施形態に係る発電装置１において、セルスタック２４Ａの燃料電池における燃焼部の着火を判定する場合の温度の変化よりも小さな温度の変化に基づいて、セルスタック２４Ｂの燃料電池における燃焼部の着火を判定する。したがって、本実施形態に係る発電装置１によれば、温度センサ８０Ｂは、温度センサ８０Ａよりも検出可能な温度範囲が狭いものであっても採用することもできる。また、本実施形態に係る発電装置１において、セルスタック２４Ｂの燃料電池における燃焼部の着火を、比較的小さな温度変化に基づいて適切に判定することができる。したがって、本実施形態に係る発電装置１によれば、各セルスタックにおいて、実際には既に着火が完了していることが正しく判定されずに着火のリトライが繰り返されるという事態は回避される。
　以上説明したように、本実施形態に係る発電装置によれば、複数のセルスタック２４にそれぞれ温度センサ８０を設置する場合、温度センサ８０の配置構成の自由度を高めることができる。したがって、本実施形態に係る発電装置によれば、燃料電池モジュール２０内部の構造に起因する各種制約などがあっても、構成の自由度を高めることができる。
　本発明を諸図面および実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形および修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の機能部およびステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本発明の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。
　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、燃料電池を備える発電装置を外部から制御する、発電装置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、本実施形態に係る発電装置の制御装置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。発電装置１において、第２温度検出部の向きは、第１温度検出部の向きと異なるように配置される。そして、制御装置２は、第１温度検出部が検出する温度の変化に基づいて、第１発電部の燃料電池における燃焼部の着火を判定する。また、制御装置２は、第２温度検出部が検出する温度の変化に基づいて、第２発電部の燃料電池における燃焼部の着火を判定する。また、本開示の発電装置としては、例えば、燃料電池装置（キロワット以上の発電が可能な産業用燃料電池装置、キロワット未満の発電が可能な住宅用燃料電池装置等）または、燃料電池車などの燃料電池により稼働する車両も含まれる。
　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制御プログラムは、制御装置２に、第１温度検出部が検出する温度の変化に基づいて、第１発電部の燃料電池における燃焼部の着火を判定するステップを実行させる。また、当該制御プログラムは、制御装置２に、第２温度検出部が検出する温度の変化に基づいて、第２発電部の燃料電池における燃焼部の着火を判定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
　２６　燃焼部
　３０　供給部
　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　温度センサ
　８２　温度検出部
　１００　負荷
　２００　商用電源
 
 

Claims (8)

  1. 　燃料電池を含む第１発電部と、
    　前記第１発電部に並列して配置された、燃料電池を含む第２発電部と、
    　前記第１発電部の上方において当該第１発電部近傍の温度を検出する第１温度検出部と、
    　前記第２発電部の上方において当該第２発電部近傍の温度を検出する第２温度検出部と、
    　を備える発電装置であって、
    　前記第２温度検出部の向きは、前記第１温度検出部の向きと異なるように配置される、発電装置。
  2. 　前記第２温度検出部の向きは、前記第１発電部および前記第２発電部の上方からの平面視において、前記第１温度検出部の向きと異なるように配置される、請求項１に記載の発電装置。
  3. 　前記第２温度検出部は、前記第１発電部および前記第２発電部の上方からの平面視において、前記第１温度検出部の向きの延長線に達しないように配置される、請求項１または２に記載の発電装置。
  4. 　前記第１温度検出部は、前記第１発電部と前記第２発電部とが並列する向きとほぼ直交する向きに配置され、
    　前記第２温度検出部は、前記第１発電部と前記第２発電部とが並列する向きとほぼ平行な向きに配置される、請求項１から３のいずれかに記載の発電装置。
  5. 　前記第１温度検出部が検出する温度の変化に基づいて、前記第１発電部の燃料電池における燃焼部の着火を判定し、
    　前記第２温度検出部が検出する温度の変化に基づいて、前記第２発電部の燃料電池における燃焼部の着火を判定する、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発電部の燃料電池における燃焼部の着火を判定する場合の温度の変化よりも小さな温度の変化に基づいて、前記第２発電部の燃料電池における燃焼部の着火を判定する、請求項５に記載の発電装置。
  7. 　燃料電池を含む第１発電部と、
    　前記第１発電部に並列して配置された、燃料電池を含む第２発電部と、
    　前記第１発電部の上方において当該第１発電部近傍の温度を検出する第１温度検出部と、
    　前記第２発電部の上方において当該第２発電部近傍の温度を検出する第２温度検出部と、
    　を備え、
    　前記第２温度検出部の向きは、前記第１温度検出部の向きと異なるように配置される発電装置の制御装置であって、
    　前記第１温度検出部が検出する温度の変化に基づいて、前記第１発電部の燃料電池における燃焼部の着火を判定し、
    　前記第２温度検出部が検出する温度の変化に基づいて、前記第２発電部の燃料電池における燃焼部の着火を判定する、制御装置。
  8. 　燃料電池を含む第１発電部と、
    　前記第１発電部に並列して配置された、燃料電池を含む第２発電部と、
    　前記第１発電部の上方において当該第１発電部近傍の温度を検出する第１温度検出部と、
    　前記第２発電部の上方において当該第２発電部近傍の温度を検出する第２温度検出部と、
    　を備え、
    　前記第２温度検出部の向きは、前記第１温度検出部の向きと異なるように配置される発電装置の制御装置に、
    　前記第１温度検出部が検出する温度の変化に基づいて、前記第１発電部の燃料電池における燃焼部の着火を判定するステップと、
    　前記第２温度検出部が検出する温度の変化に基づいて、前記第２発電部の燃料電池における燃焼部の着火を判定するステップと、
    　を実行させる、制御プログラム。
     
     
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