JP7005628B2

JP7005628B2 - 発電装置、制御装置及び制御プログラム

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Publication number: JP7005628B2
Application number: JP2019532465A
Authority: JP
Inventors: 亮後藤; 毅史山根; 泰孝秋澤; 真紀末廣
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2022-02-04
Anticipated expiration: 2038-07-02
Also published as: WO2019021750A1; JPWO2019021750A1

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関連出願の相互参照

本出願は、日本国特許出願２０１７－１４５８８７号（２０１７年７月２７日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。

本開示は、発電装置、制御装置及び制御プログラムに関する。

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

特開２０１３－１９１５８５号公報

本開示の一実施形態に係る発電装置は、原燃料ガス及び改質水を供給されて燃料ガスを生成する改質器と、前記改質器から供給される前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池に酸素含有ガスである空気を供給する空気供給部と、前記改質器と前記燃料電池とをつなぐ配管と、制御部と、を備える。前記改質器は、前記燃料電池の上方に配置され、前記改質器と前記燃料電池との間が燃焼部とされている。前記制御部は、前記発電装置の起動時の改質反応処理段階において、前記改質器の出口温度が第１の所定温度以上になると、前記燃料電池に供給する空気流量を増やす、とともに、前記改質器に供給される前記改質水の、前記改質器に供給される前記原燃料ガスに対する比であるＳ／Ｃを増やす。

本開示の一実施形態に係る制御装置は、原燃料ガス及び改質水を供給されて燃料ガスを生成する改質器と、前記改質器から供給される前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池に酸素含有ガスである空気を供給する空気供給部と、前記改質器と前記燃料電池とをつなぐ配管と、を備え、前記改質器は、前記燃料電池の上方に配置され、前記改質器と前記燃料電池との間が燃焼部とされている発電装置を制御する。前記制御装置は、前記発電装置の起動時の改質反応処理段階において、前記改質器の出口温度が第１の所定温度以上になると、前記燃料電池に供給する空気流量を増やす、とともに、前記改質器に供給される前記改質水の、前記改質器に供給される前記原燃料ガスに対する比であるＳ／Ｃを増やす。

本開示の一実施形態に係る制御プログラムは、原燃料ガス及び改質水を供給されて燃料ガスを生成する改質器と、前記改質器から供給される前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池に酸素含有ガスである空気を供給する空気供給部と、前記改質器と前記燃料電池とをつなぐ配管と、を備え、前記改質器は、前記燃料電池の上方に配置され、前記改質器と前記燃料電池との間が燃焼部とされている発電装置を制御する制御装置のための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、前記発電装置の起動時の改質反応処理段階において、前記改質器の出口温度が第１の所定温度以上になると、前記燃料電池に供給する空気流量を増やす、とともに、前記改質器に供給される前記改質水の、前記改質器に供給される前記原燃料ガスに対する比であるＳ／Ｃを増やすステップを実行させる。

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起動時の改質反応処理段階の各段階における空気流量の一例を示す図である。本開示の実施形態に係る発電装置が起動時の改質反応処理段階の各段階において空気流量を変える動作の一例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起動時の改質反応処理段階の各段階におけるＳ／Ｃの一例を示す図である。本開示の実施形態に係る発電装置が起動時の改質反応処理段階の各段階においてＳ／Ｃを変える動作の一例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。

従来、発電装置の起動時に供給する空気流量の制御には改善の余地があった。本開示は、発電装置の起動時に供給する空気流量を適切に制御することができる発電装置、制御装置及び制御プログラムを提供することに関する。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。

図１は、本開示の実施形態に係る発電装置１の構成を概略的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１は、貯湯タンク６０と、負荷１００と、商用電源（grid）２００とに接続される。また、図１に示すように、発電装置１は、外部からガス、水、及び空気が供給されることにより発電し、発電した電力を負荷１００等に供給する。

図１に示すように、発電装置１は、制御部１０と、記憶部１２と、燃料電池モジュール２０と、原燃料ガスを供給するガス供給部３２と、改質水供給部３４と、酸素含有ガスとしての空気を供給する空気供給部３６と、インバータ４０と、燃焼触媒４２と、燃焼触媒ヒータ４４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及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、又は複数の通信可能に接続された集積回路、及び／又はディスクリート回路（discrete circuits）として実現されてもよい。少なくとも１つのプロセッサは、種々の既知の技術に従って実現されることが可能である。

ある実施形態において、プロセッサは、１以上のデータ計算手続又は処理を実行するために構成された、１以上の回路又はユニットを含む。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、又はこれらのデバイス若しくは構成の任意の組み合わせ、又は他の既知のデバイス若しくは構成の組み合わせを含むことにより、以下に説明する機能を実行してもよい。

制御部１０は、記憶部１２と、燃料電池モジュール２０と、ガス供給部３２と、改質水供給部３４と、空気供給部３６と、インバータ４０と、燃焼触媒ヒータ４４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の全体を制御及び管理する。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又は各種の情報などを送信する場合、制御部１０と他の機能部とは、有線又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。

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又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。

燃料電池モジュール２０は、改質器２２と、セルスタック２４と、着火ヒータ２６と、温度センサ７０とを備えている。燃料電池モジュール２０のセルスタック２４は、改質器２２から供給される燃料ガス、及び空気供給部３６から供給される酸素含有ガスである空気を用いて発電する。燃料ガスは、例えば水素を含む。燃料電池モジュール２０内で発電した直流電力は、インバータ４０に出力される。燃料電池モジュール２０は、ホットモジュールとも呼ばれる。燃料電池モジュール２０において、セルスタック２４は、発電に伴い発熱する。本開示において、実際に発電を行うセルスタック２４を、適宜、「燃料電池」と記す。また、本開示において、セルスタック２４を含めた任意の機能部も、適宜、「燃料電池」と総称することがある。例えば、「燃料電池」としては、他に、単体のセル、又は燃料電池モジュールなどが挙げられる。

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

改質器２２は、セルスタック２４の上方に設置されている。改質器２２の出口には、セルスタック２４の下方に出口のある配管が設置されている。改質器２２は、この配管を通して、改質器２２において生成された水素及び／又は一酸化炭素を、セルスタック２４に供給する。

着火ヒータ２６は、発電装置１の起動時などにおいて、セルスタック２４及びセルスタック２４の周辺を燃焼する。

温度センサ７０は、改質器２２の出口付近に設置され、改質器２２の出口付近の温度を検出する。なお、温度センサ７０は、改質器２２の出口付近以外の改質器２２の温度を検出してもよい。

温度センサ７０は、例えば熱電対などにより構成することができる。また、温度センサ７０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７０は、サーミスタ又は白金測温抵抗体としてもよい。

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

ガス供給部３２は、燃料電池モジュール２０の改質器２２に原燃料ガスを供給する。以下、適宜、「原燃料ガス」を単に「ガス」とも記す。このとき、ガス供給部３２は、制御部１０からの制御信号に基づいて、改質器２２に供給するガスの流量を制御する。本実施形態において、ガス供給部３２は、例えばガスポンプ等によって構成することができる。またガス供給部３２は、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、又は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、天然ガス又は石炭ガスなどとしてもよい。

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

空気供給部３６は、燃料電池モジュール２０のセルスタック２４に空気を供給する。このとき、空気供給部３６は、制御部１０からの制御信号に基づいて、セルスタック２４に供給する空気の流量（以下「空気流量」とも称する）を制御する。本実施形態において、空気供給部３６は、例えば空気ブロワ等によって構成することができる。また空気供給部３６は、外部から取り込んだ空気を予備的に加熱して、セルスタック２４に供給してもよい。空気を加熱する熱源として、セルスタック２４の排熱が利用されてもよい。本実施形態において、空気供給部３６は、セルスタック２４が発電する際の電気化学反応に用いられる空気を供給する。空気供給部３６が供給する気体は空気に限定されず、水素等の燃料ガスと反応して発電できる気体であればよい。例えば、空気供給部３６は、酸素を含有する空気以外の気体を供給してもよい。

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

インバータ４０は、燃料電池モジュール２０内のセルスタック２４に電気的に接続される。インバータ４０は、セルスタック２４が発電した直流電力を、交流電力に変換する。インバータ４０から出力される交流電力は、分電盤などを介して、負荷１００に供給される。負荷１００は、分電盤などを介して、インバータ４０から出力された電力を受電する。図１において、負荷１００は、１つのみの部材として図示してあるが、負荷を構成する任意の個数の各種電気機器とすることができる。また、負荷１００は、分電盤などを介して、商用電源２００から受電することもできる。

燃焼触媒４２は、セルスタック２４の発電により生じる排気に含まれる未燃ガスを燃焼させる。燃焼触媒４２は、例えば、未燃ガスである一酸化炭素を燃焼させて、二酸化炭素にする。燃焼触媒４２は、所定の温度以上であるときに、未燃ガスを燃焼させることができる。燃焼触媒４２は、例えばハニカム構造に貴金属触媒が塗布されたハニカム触媒を含んでもよい。貴金属触媒は、例えば白金及びパラジウム等を含んでもよい。

燃焼触媒ヒータ４４は、セルスタック２４から燃焼触媒４２に流入する排気を加熱する。

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及び貯湯タンク６０に接続される。

循環水処理部５２は、貯湯タンク６０から排熱回収処理部５０へ水を循環させる。排熱回収処理部５０に供給された水は、排熱回収処理部５０で回収された排熱によって加熱され、貯湯タンク６０に戻る。排熱回収処理部５０は、排熱を回収した排気を外部に排出する。

貯湯タンク６０は、排熱回収処理部５０及び循環水処理部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。

次に、制御部１０の動作について説明する。

（起動時の処理）
制御部１０は、発電装置１の起動を開始すると、空気供給部３６からセルスタック２４への空気の供給を開始する。続いて、制御部１０は、燃焼触媒ヒータ４４をオンし、燃焼触媒４２を予熱する。続いて、制御部１０は、着火ヒータ２６をオンし、所定の時間が経過すると、ガス供給部３２から改質器２２へのガスの供給を開始する。

ガスの供給が開始されると、セルスタック２４と、セルスタック２４の上方に設置されている改質器２２との間で、ガスが燃焼し始める。以後、セルスタック２４と改質器２２との間のガスが燃焼しているところを「燃焼部」とも称する。

燃焼部においてガスが燃焼し始めると、改質器２２の出口付近の温度が上昇していく。制御部１０は、改質器２２の出口付近の温度が所定の温度（例えば１３５℃）以上になると、改質反応処理に移行し、改質水供給部３４から改質器２２への改質水の供給を開始する。

（改質反応処理段階における空気流量の制御）
制御部１０は、改質反応処理段階において、改質器２２の出口付近の温度に応じて段階を切り替える。制御部１０は、段階が切り替わると、ガスの流量、改質水の流量、及び空気流量を切り替える。

制御部１０は、例えば、以下のように段階１～段階３を切り替える。
・改質器２２の出口付近の温度が第１の所定温度（例えば２８５℃）以上になると、段階１から段階２に切り替える。
・改質器２２の出口付近の温度が第１の所定温度より高い第２の所定温度（例えば６５０℃）以上になると、段階２から段階３に切り替える。

図２に、制御部１０が制御する各段階における空気流量の一例を示す。図２に示すように、制御部１０は、改質器２２の出口付近の温度が第１の所定温度以上になると、段階１から段階２に切り替え、空気流量が１００［ＮＬ／ｍｉｎ］から１０６［ＮＬ／ｍｉｎ］に増えるように、空気供給部３６を制御する。また、制御部１０は、改質器２２の出口付近の温度が第２の所定温度以上になると、段階２から段階３に切り替え、空気流量が１０６［ＮＬ／ｍｉｎ］から８０［ＮＬ／ｍｉｎ］に減るように、空気供給部３６を制御する。

なお、本実施形態においては、制御部１０は、改質器２２の出口付近の温度に基づいて、段階１～段階３を切り替えているが、温度の測定場所はこれに限定されない。制御部１０は、発電装置１内の任意の所定の位置の温度に基づいて、段階１～段階３を切り替えてよい。第１の所定の温度及び第２の所定の温度は、測定場所に応じて、適切な温度を予め設定しておけばよい。

以下、制御部１０の上記空気流量の制御の技術的意味について説明する。

発電装置１の起動時において、燃焼部における燃焼が開始すると、燃焼部に近い改質器２２の出口の温度はすぐに高くなるが、改質器２２の出口からセルスタック２４の下方に延びている配管の、セルスタック２４の下方付近の部分は温度が上昇するのに時間がかかる。このように、改質器２２の出口と、配管のセルスタック２４の下方付近の部分との温度差が大きいと、下記に示す不均化反応（ブドワール反応）により炭素析出が起こる。
２ＣＯ→Ｃ＋ＣＯ２

上述の不均化反応による炭素析出は、低い温度においては起こりにくい傾向があるため、制御部１０は、段階１から段階２になったときに空気流量を増やす。制御部１０が空気流量を増やすと、空気供給部３６から配管を通してセルスタック２４の下方に供給される空気流量が増えることで、燃料電池モジュール２０内の気体が攪拌される。これにより、改質器２２の出口と、配管のセルスタック２４の下方付近の部分との温度差が小さくなる。したがって、温度差に起因する不均化反応を抑制することができ、制御部１０は、段階２の温度範囲における炭素析出を抑制することができる。

また、制御部１０は、段階２から段階３になると空気流量を減らす。これは、改質器２２の出口付近の温度が第２の所定温度以上になった状態では、すでに、改質器２２の出口と、配管のセルスタック２４の下方付近の部分との温度差が小さくなっており、不均化反応が起こりにくくなっているからである。起動時よりも空気流量を減らす理由としては、燃料電池モジュール２０内の温度を高温に維持することが考えられる。

続いて、本実施形態に係る発電装置１が起動時の改質反応処理段階の各段階において空気流量を変える動作の一例について図３のフローチャートを参照して説明する。

制御部１０は、発電装置１の起動時の改質反応処理段階において、温度センサ７０から改質器２２の出口付近の温度を取得する。制御部１０は、改質器２２の出口付近の温度が第１の所定温度以上になったか否かを判定する（ステップＳ１０１）。

改質器２２の出口付近の温度が第１の所定温度以上でない場合（ステップＳ１０１のＮｏ）、制御部１０は、空気流量を変えない。

改質器２２の出口付近の温度が第１の所定温度以上になった場合（ステップＳ１０１のＹｅｓ）、制御部１０は、段階１の空気流量から段階２の空気流量に増やす（ステップＳ１０２）。

続いて、制御部１０は、改質器２２の出口付近の温度が第２の所定温度以上になったか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

改質器２２の出口付近の温度が第２の所定温度以上でない場合（ステップＳ１０３のＮｏ）、制御部１０は、空気流量を変えない。

改質器２２の出口付近の温度が第２の所定温度以上になった場合（ステップＳ１０３のＹｅｓ）、制御部１０は、段階２の空気流量から段階３の空気流量に減らす（ステップＳ１０４）。

このように、制御部１０は、発電装置１の起動時の改質反応処理段階において、改質器２２の出口付近の温度が第１の所定温度以上になると、セルスタック２４に供給する空気流量を増やすように空気供給部３６を制御する。これにより、燃料電池モジュール２０内の気体が攪拌され、改質器２２の出口と、配管のセルスタック２４の下方付近の部分との温度差が小さくなるため、発電装置１は、炭素析出を抑制することができる。このように、本実施形態によれば、発電装置１は、発電装置１の起動時に供給する空気流量を適切に制御することができる。

（Ｓ／Ｃの制御）
制御部１０は、段階に応じて、空気流量だけでなく、ガスの流量、及び改質水の流量も切り替える。この際、制御部１０は、改質器２２に供給される改質水の、改質器２２に供給されるガスに対する比であるＳ／Ｃの値を、段階に応じて切り替えてよい。

図４に、制御部１０が制御する各段階におけるＳ／Ｃの一例を示す。図４に示すように、制御部１０は、段階１から段階２になると、Ｓ／Ｃが１から２．５に増えるように、ガス供給部３２及び改質水供給部３４を制御する。また、制御部１０は、段階２から段階３になると、Ｓ／Ｃが２．５から４に増えるように、ガス供給部３２及び改質水供給部３４を制御する。

以下、制御部１０の上記Ｓ／Ｃの制御の技術的意味について説明する。

Ｓ／Ｃを増やすことは、ガスに対する改質水の割合を増やすことになり、炭素析出を抑制することができる。炭素析出は、高温において起こりやすくなる傾向があるため、制御部１０は、改質器２２の出口の温度が高くなって段階が切り替わるときに、Ｓ／Ｃを増やす。これにより、制御部１０は、段階２及び段階３の温度範囲における炭素析出を抑制することができる。

また、温度が低い状態でＳ／Ｃを増やすと、温度が上昇しにくくなるという傾向もある。この観点から、制御部１０は、段階１においてはＳ／Ｃを小さい値としている。しかしながら、温度が低いときには炭素析出は起こりにくいため、段階１においては、Ｓ／Ｃを小さい値としていても、炭素析出を抑制できている。段階２及び段階３においては、温度が既に十分に高くなっているため、Ｓ／Ｃを増やすことができる。

続いて、本実施形態に係る発電装置１が起動時の改質反応処理段階の各段階においてＳ／Ｃを変える動作の一例について図５のフローチャートを参照して説明する。

制御部１０は、発電装置１の起動時の改質反応処理段階において、温度センサ７０から改質器２２の出口付近の温度を取得する。制御部１０は、改質器２２の出口付近の温度が第１の所定温度以上になったか否かを判定する（ステップＳ２０１）。

改質器２２の出口付近の温度が第１の所定温度以上でない場合（ステップＳ２０１のＮｏ）、制御部１０は、Ｓ／Ｃを変えない。

改質器２２の出口付近の温度が第１の所定温度以上になった場合（ステップＳ２０１のＹｅｓ）、制御部１０は、段階１のＳ／Ｃから段階２のＳ／Ｃに増やす（ステップＳ２０２）。

続いて、制御部１０は、改質器２２の出口付近の温度が第２の所定温度以上になったか否かを判定する（ステップＳ２０３）。

改質器２２の出口付近の温度が第２の所定温度以上でない場合（ステップＳ２０３のＮｏ）、制御部１０は、Ｓ／Ｃを変えない。

改質器２２の出口付近の温度が第２の所定温度以上になった場合（ステップＳ２０３のＹｅｓ）、制御部１０は、段階２のＳ／Ｃから段階３のＳ／Ｃにさらに増やす（ステップＳ２０４）。

［制御装置を外部に有する構成］
本開示の実施形態は、図１に示す発電装置１の制御部１０及び記憶部１２に相当する機能ブロックを、発電装置１の外部に有する構成として実現することもできる。このような実施形態の一例を図６に示す。図６に示す例においては、発電装置１を外部から制御する制御装置２は、制御部１０と、記憶部１２とを備える。図６に示す制御装置２の制御部１０及び記憶部１２の機能は、図１に示す発電装置１の制御部１０及び記憶部１２の機能とそれぞれ同等である。

また、本開示の実施形態は、例えば、図６に示す制御装置２に実行させる制御プログラムとして実現することもできる。

本発明を諸図面及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及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、これらの変形及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、複数の機能部及びステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本発明の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。

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

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着火ヒータ
３２ガス供給部
３４改質水供給部
３６空気供給部
４０インバータ
４２燃焼触媒
４４燃焼触媒ヒータ
５０排熱回収処理部
５２循環水処理部
６０貯湯タンク
７０温度センサ
１００負荷
２００商用電源

Claims

原燃料ガス及び改質水を供給されて燃料ガスを生成する改質器と、
前記改質器から供給される前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、
前記燃料電池に酸素含有ガスである空気を供給する空気供給部と、
前記改質器と前記燃料電池とをつなぐ配管と、
制御部と、を備える発電装置であって、
前記改質器は、前記燃料電池の上方に配置され、
前記改質器と前記燃料電池との間が燃焼部とされており、
前記制御部は、前記発電装置の起動時の改質反応処理段階において、前記改質器の出口温度が第１の所定温度以上になると、前記燃料電池に供給する空気流量を増やす、とともに、前記改質器に供給される前記改質水の、前記改質器に供給される前記原燃料ガスに対する比であるＳ／Ｃを増やす、発電装置。
請求項１に記載の発電装置において、
前記制御部は、前記発電装置の起動時の改質反応処理段階において、前記改質器の出口温度が前記第１の所定温度より高い第２の所定温度以上になると、前記燃料電池に供給する空気流量を減らす、とともに、前記Ｓ／Ｃをさらに増やす、発電装置。
原燃料ガス及び改質水を供給されて燃料ガスを生成する改質器と、前記改質器から供給される前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池に酸素含有ガスである空気を供給する空気供給部と、前記改質器と前記燃料電池とをつなぐ配管と、を備え、前記改質器は、前記燃料電池の上方に配置され、前記改質器と前記燃料電池との間が燃焼部とされている発電装置を制御する制御装置であって、
前記発電装置の起動時の改質反応処理段階において、前記改質器の出口温度が第１の所定温度以上になると、前記燃料電池に供給する空気流量を増やす、とともに、前記改質器に供給される前記改質水の、前記改質器に供給される前記原燃料ガスに対する比であるＳ／Ｃを増やす、制御装置。
請求項３に記載の制御装置において、
前記発電装置の起動時の改質反応処理段階において、前記改質器の出口温度が前記第１の所定温度より高い第２の所定温度以上になると、前記燃料電池に供給する空気流量を減らす、とともに、前記Ｓ／Ｃをさらに増やす、制御装置。
原燃料ガス及び改質水を供給されて燃料ガスを生成する改質器と、前記改質器から供給される前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池に酸素含有ガスである空気を供給する空気供給部と、前記改質器と前記燃料電池とをつなぐ配管と、を備え、前記改質器は、前記燃料電池の上方に配置され、前記改質器と前記燃料電池との間が燃焼部とされている発電装置を制御する制御装置に、
前記発電装置の起動時の改質反応処理段階において、前記改質器の出口温度が第１の所定温度以上になると、前記燃料電池に供給する空気流量を増やす、とともに、前記改質器に供給される前記改質水の、前記改質器に供給される前記原燃料ガスに対する比であるＳ／Ｃを増やすステップを実行させる、制御プログラム。
請求項５に記載の制御プログラムにおいて、
前記発電装置の起動時の改質反応処理段階において、前記改質器の出口温度が前記第１の所定温度より高い第２の所定温度以上になると、前記燃料電池に供給する空気流量を減らす、とともに、前記Ｓ／Ｃをさらに増やすステップを実行させる、制御プログラム。