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1. (WO2015129261) 発電システムおよび発電システムの運転方法
Document

明 細 書

発明の名称 発電システムおよび発電システムの運転方法

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015  

先行技術文献

特許文献

0016  

発明の概要

0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023  

図面の簡単な説明

0024  

発明を実施するための形態

0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131   0132   0133   0134   0135   0136   0137   0138   0139   0140   0141   0142   0143   0144   0145   0146   0147   0148   0149   0150   0151   0152   0153   0154   0155   0156   0157   0158   0159   0160   0161   0162   0163   0164   0165   0166   0167   0168   0169   0170   0171   0172   0173   0174   0175   0176   0177   0178  

産業上の利用可能性

0179  

符号の説明

0180  

請求の範囲

1   2   3   4   5  

図面

1   2   3   4   5   6  

明 細 書

発明の名称 : 発電システムおよび発電システムの運転方法

技術分野

[0001]
 本発明は、熱および電気を供給する発電システムに関し、より詳しくは、そのような発電システムの構造、およびその運転方法に関する。

背景技術

[0002]
 コージェネレーションシステムは、発電した電力を需要家へ供給することで電力負荷を賄うと共に、発電に伴う排熱を回収して蓄熱することで需要家の給湯負荷を賄うことのできるシステムである。
[0003]
 このようなコージェネレーションシステムとして、燃料電池システムおよび給湯器が同一の燃料で動作するコージェネレーションシステムが知られている(例えば、特許文献1を参照)。
[0004]
 特許文献1に開示されたコージェネレーションシステムは、燃料電池システムと、燃料電池システムの動作に伴って発生する熱を回収する熱交換器と、熱交換器を循環して加熱された水を貯蔵する貯湯槽と、貯湯槽から流出する水を所定の温度まで加温する機能を有する給湯器とを有している。また、燃料電池システムおよび給湯器が、同一の燃料で動作するように構成されている。
[0005]
 このような燃料電池システムでは水素を用いて発電を行う。このため、燃料電池システム内部の配管内には、水素、および、水素生成器で水素を生成させるための原料ガスが流れている。
[0006]
 また、万が一、これらのガスが配管から漏洩した場合でも、機器の安全性を確保するために、機器内部に、可燃ガス検知センサおよび換気ファンを設けて、可燃ガス検知センサが可燃性ガスを検知した場合に換気ファンを動作させ、機器内部の可燃性ガスを機器外部に排出する構成が提案されている(例えば、特許文献2を参照)。
[0007]
 また、排気性能を向上させた発電システムを建物内部に配置することが提案されている(例えば、特許文献3を参照)。
[0008]
 特許文献3に開示されている発電システムは、吸気口を備えた建物の内部に設置して使用される発電システムであって、建物内部の空気を燃料電池システムの内部へ導く空気導入口と、燃料電池システムの内部の空気を建物の外部へ排出する空気排出管と、換気手段とを備えている。そして、換気手段が、建物外部の空気を、吸気口を介して建物の内部に導き、さらに空気導入口を通して燃料電池システムの内部に導入し、さらに空気排出管を通して建物の外部へと排出する。
[0009]
 また、上下方向に延びるダクトを用いて、建物内部に配置された発電システムで生じた排ガスの排気性能を向上させる構成も提案されている(例えば、特許文献4を参照)。
[0010]
 特許文献4に開示された発電装置では、建物内部を上下方向に延び、上端部が外部に位置するダクトを二重管とし、排ガスおよび空気それぞれが、ダクトの内側または外側を個別に流通するように、換気管および排気管が、ダクトにそれぞれ連結されている。
[0011]
 特許文献1、特許文献3、および特許文献4に開示されているような、換気ファン、燃料電池、および、燃料電池に燃料ガスを供給する水素生成器が設けられた燃料電池システムを有し、給湯器(燃焼装置)には排気流路が連通して設けられ、建物外部に排ガスが排気される構成について説明する。このような構成において、例えば、燃料電池システムが停止中であり、換気ファンが動作していない状態で燃焼装置が動作した場合、燃焼装置の低酸素濃度の燃焼排ガスが、排気流路を通して逆流し、燃料電池システムの筐体内に流入して滞留する可能性がある。これにより、次に燃料電池システムが発電を行う際には、低酸素濃度の空気が燃料電池カソードに供給されることとなり、燃料電池の効率が低下する。
[0012]
 このように、燃焼装置の排ガスが、排気流路を通じて燃料電池システム内に流入することを防止するため、排気流路に逆流防止装置(逆流防止弁)を配置することが提案されている(例えば、特許文献5を参照)。逆流防止装置は、弁体が弁座から離れるように移動することにより、筐体から排出流路の開口へ向かう方向のガスの通流を許可するように構成されている。この逆流防止装置は、弁体が弁座に当接することにより、排出流路の開口から筐体へ向かう方向のガスの通流を阻止するように構成されるとともに、燃焼装置から排出される排出ガスが筺体内に流れ込むことを防止するように配置されている。
[0013]
 しかしながら、このような逆流防止装置が設けられた構成であっても、燃料電池システムの筐体内に、燃焼装置の排ガスが、少量逆流してしまうことが考えられる。
[0014]
 この場合、筐体内に燃焼装置の排ガスが少量ずつ流入し、排ガス中に含まれる可燃ガス(着火時に未燃焼ガスが排ガスに混入する場合等、可燃ガスが含まれることがある)によって、燃料電池システム内に設けられた可燃ガス検知センサが長期間曝露され、可燃ガス検知センサの感度がずれて正常検知ができなくなる虞がある。
[0015]
 また、燃料電池システムの配管から可燃ガスが漏洩していないにも関わらず、可燃ガス検知センサが、筐体内に流入した少量の排ガスに含まれる可燃ガスを検知して、配管からの可燃ガスが漏洩したと誤認識してしまう虞もある。

先行技術文献

特許文献

[0016]
特許文献1 : 特開2007-248009号公報
特許文献2 : 特開2009-70747号公報
特許文献3 : 特開2006-73446号公報
特許文献4 : 特開2008-210631号公報
特許文献5 : 国際公開第2012/153482号

発明の概要

[0017]
 本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、可燃ガス検知センサの感度変化を防止することのできる発電システムおよびその運転方法を提供するものである。
[0018]
 また、本発明は、燃料電池システムの配管から可燃ガスが漏洩していないにも関わらず、可燃ガス検知センサが筐体内に流入した少量の排ガスに含まれる可燃ガスを検知し、配管からの可燃ガスが漏洩したと誤認識してしまうことを防止することのできる発電システムおよびその運転方法を提供するものである。
[0019]
 本発明の発電システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池、および、燃料電池を収納する筐体を有する燃料電池システムと、制御器と、燃焼装置と、筐体と燃焼装置の排気口とを連通するように設けられ、燃料電池システムから排出される排出ガス、および、燃焼装置から排出される排出ガスを大気に排出するように構成された排出流路とを備えている。また、燃料電池システム内部の空気を排出流路へ排出するための空気排出器と、空気排出器によって空気を排出するために、空気排出器と排出流路を接続する換気流路とを備えている。また、排出流路における、燃料電池システムから排出される排出ガスと燃焼装置から排出される排出ガスとが合流する部分よりも上流側であって、排出流路または換気流路に配置される逆流防止装置と、筐体内に配置され、筐体内の可燃ガスを検知する可燃ガス検知センサとを備えている。そして、制御器は、空気排出器の停止中に、可燃ガス検知センサが第1濃度以上の可燃ガスを第1時間継続して検知した場合、または、所定期間毎に、空気排出器を動作させ、空気排出器が動作している状態で、可燃ガス検知センサが第2濃度以上の可燃ガスを第2時間継続して検知した場合に、発電システムの異常と判定する、または、異常の報知を行うように構成されている。
[0020]
 また、本発明の発電システムの運転方法は、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池、および、燃料電池を収納する筐体を有する燃料電池システムと、燃焼装置と、筐体と燃焼装置の排気口とを連通するように設けられ、燃料電池システムから排出される排出ガス、および、燃焼装置から排出される排出ガスを大気に排出するように構成された排出流路とを備えた発電システムの運転方法である。また、燃料電池システム内部の空気を排出流路へ排出するための空気排出器と、空気排出器によって空気を排出するために、空気排出器と排出流路を接続する換気流路とを備えた発電システムの運転方法である。また、排出流路における、燃料電池システムから排出される排出ガスと燃焼装置から排出される排出ガスとが合流する部分よりも上流側であって、排出流路または換気流路に配置される逆流防止装置と、筐体内に配置され、筐体内の可燃ガスを検知する可燃ガス検知センサとを備えた発電システムの運転方法である。そして、空気排出器の停止中に、可燃ガス検知センサが第1濃度以上の可燃ガスを第1時間継続して検知した場合、または、所定期間毎に、空気排出器を動作させる排出ステップと、排出ステップの後、空気排出器が動作している状態で、可燃ガス検知センサが第2濃度以上の可燃ガスを第2時間継続して検知した場合に、発電システムの異常と判定する、または、異常の報知を行うステップとを備えている。
[0021]
 上記構成および方法によれば、燃料電池システム内部の空気を排出流路を通じて大気に排出する空気排出器の停止中に、可燃ガス検知センサが、燃料電池を収納する筐体内に第1濃度以上の可燃ガスが存在することを第1時間継続して検知した場合、または所定期間毎に、空気排出器を動作させることにより、排出流路を逆流して筐体内に滞留した燃焼装置の排ガス、および、逆流してくる排ガスを筐体外に直ちに排出することができる。これにより、可燃ガス検知センサが排ガス中に含まれる可燃ガスに長期間曝露されることによる可燃ガス検知センサの感度変化を防止することができる。
[0022]
 また、可燃ガス検知センサによる筐体内の所定濃度以上の可燃ガスの検知に基づく発電システムの異常状態(例えば、燃料電池システム筐体内の配管からの可燃ガス漏洩異常)の判定または異常報知は、筐体内に第1濃度以上の可燃ガスが存在することを第1時間継続して検知して、または所定期間毎に空気排出器を動作させた後に、可燃ガス検知センサが筐体内に第2濃度以上の可燃ガスを第2時間継続して検知した場合に行うようにしている。これにより、燃料電池システムの配管から可燃ガスが漏洩していないにも関わらず、可燃ガス検知センサが筐体内に流入した少量の排ガスに含まれる可燃ガスを検知し、配管からの可燃ガス漏洩と誤認識してしまうことを防止することができる。
[0023]
 以上述べたように、本発明によれば、燃料電池システムの筐体内に少量逆流する排ガスを外部に排出することで、可燃ガス検知センサの感度変化を防止することができる。また、燃料電池システムの配管から可燃ガスが漏洩していないにも関わらず、可燃ガス検知センサが筐体内に流入した少量の排ガスに含まれる可燃ガスを検知し、配管からの可燃ガス漏洩と誤認識してしまうことを防止することができる。

図面の簡単な説明

[0024]
[図1] 図1は、本発明の実施の形態に係る、発電システムの概略構成を示す模式図である。
[図2] 図2は、本発明の実施の形態に係る発電システムの燃料電池システムにおける運転動作を模式的に示すフローチャートである。
[図3] 図3は、本発明の実施の形態における第1の変形例に係る発電システムの燃料電池システムにおける運転動作を模式的に示すフローチャートである。
[図4] 図4は、本発明の実施の形態における第2の変形例に係る発電システムの燃料電池システムにおける運転動作を模式的に示すフローチャートである。
[図5] 図5は、本発明の実施の形態の第3の変形例に係る発電システムの燃料電池システムにおける運転動作を模式的に示すフローチャートである。
[図6] 図6は、本発明の実施の形態の第4の変形例に係る発電システムの燃料電池システムにおける運転動作を模式的に示すフローチャートである。

発明を実施するための形態

[0025]
 以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一または相当する部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素のみが抜粋して図示されており、その他の構成要素については図示を省略している。さらに、本発明は、以下の実施の形態に限定されない。
[0026]
 (実施の形態)
 [発電システムの構成]
 図1は、本発明の実施の形態に係る、発電システム100の概略構成を示す模式図である。
[0027]
 図1に示されるように、本実施の形態に係る発電システム100は、建物200の内部に配置されている。
[0028]
 発電システム100は、燃料電池11、筐体12、換気ファン13(空気排出器の一例)、逆流防止装置21、および可燃ガス検知センサ20を有する燃料電池システム101と、制御器102と、燃焼装置103と、排出流路70と、を備えている。ここで、排出流路70は、燃料電池システム101の筐体12と、燃焼装置103の排気口103Aとを連通する(接続する)ように設けられている。
[0029]
 なお、本実施の形態において、発電システム100は、建物200の内部に配置されている構成を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、排出流路70が、燃料電池システム101の筐体12と燃焼装置103の排気口103Aとを連通するように設けられていれば、発電システム100としては、建物200の外部に配置されている構成が採用されてもよい。
[0030]
 燃料電池システム101の筐体12内には、燃料電池11、換気ファン13、燃料ガス供給器14、酸化剤ガス供給器15、可燃ガス検知センサ20、および逆流防止装置21が配置されている。また、制御器102も筐体12内に配置されている。
[0031]
 なお、本実施の形態において、制御器102は、燃料電池システム101の筐体12内に配置されている構成を採用したが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御器102が、燃焼装置103内に配置される構成を採用してもよく、また、燃料電池システム101および燃焼装置103とは別に、制御器102が配置される構成を採用してもよい。
[0032]
 筐体12を構成する壁の適所には、壁の厚み方向に貫通する孔が設けられている。そして、その孔には、排出流路70を構成する配管が、隙間を有するようにして挿通されている。そして、孔と排出流路70との隙間が、給気口16を構成している。このような構成により、給気口16を介して、筐体12内部に、発電システム100外の空気が供給される。
[0033]
 なお、本実施の形態においては、排出流路70を構成する配管が挿通する孔と、給気口16を構成する孔とを、1つの同じ孔で構成したが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、排出流路70を構成する配管が挿通する孔と、給気口16を構成する孔とは、別々に筐体12に設けられてもよい。また、給気口16は、筐体12の1つの孔によって構成されてもよく、また、複数の孔によって構成されていてもよい。
[0034]
 燃料ガス供給器14は、燃料電池11に燃料ガス(例えば水素ガス)を、その流量を調整しながら供給することができれば、どのような構成であってもよい。例えば、水素生成装置、水素ボンベ、または水素吸蔵合金等の、水素ガスを供給するように構成された機器を用いてもよい。なお、燃料ガス供給器14には、燃料ガス供給流路71を介して、燃料電池11(正確には、燃料電池11の燃料ガス流路11Aの入口)が接続されている。
[0035]
 酸化剤ガス供給器15は、燃料電池11に酸化剤ガス(例えば空気)を、その流量を調整しながら供給することができれば、どのような構成であってもよい。例えば、ファンまたはブロワ等のファン類で構成されていてもよい。なお、酸化剤ガス供給器15には、酸化剤ガス供給流路72を介して、燃料電池11(正確には、燃料電池11の酸化剤ガス流路11Bの入口)が接続されている。
[0036]
 燃料電池11は、アノードおよびカソードを有している。燃料電池11では、燃料ガス流路11Aに供給された燃料ガスが、燃料ガス流路11Aを通流する間に、アノードに供給される。また、酸化剤ガス流路11Bに供給された酸化剤ガスが、酸化剤ガス流路11Bを通流する間に、カソードに供給される。そして、アノードに供給された燃料ガスと、カソードに供給された酸化剤ガスとが反応して、電気および熱が発生する。
[0037]
 なお、発生した電気は、電力調整器により、外部電力負荷(例えば、家庭の電気機器)に供給される。また、発生した熱は、熱媒体流路を通流する熱媒体に回収される。熱媒体が回収した熱は、例えば、水を加熱するのに使用することができる。
[0038]
 また、本実施の形態において、燃料電池11は、高分子電解質形燃料電池、直接内部改質型固体酸化物形燃料電池、および、間接内部改質型固体酸化物形燃料電池等から選択される各種の燃料電池を用いることができる。
[0039]
 なお、本実施の形態においては、燃料電池11と、燃料ガス供給器14とを別々に構成する態様を採用したが、本発明は、これに限定されない。例えば、固体酸化物形燃料電池のように、燃料ガス供給器14と、燃料電池11とが、一体に構成されていてもよい。この場合、燃料電池11と燃料ガス供給器14とが、共通の断熱材で覆われた一つのユニットとして構成される。なお、燃料電池11の構成は、一般的な燃料電池と同様に構成されているため、その詳細な説明は省略する。
[0040]
 燃料ガス流路11Aの出口には、オフ燃料ガス流路73の上流端が接続されている。オフ燃料ガス流路73の下流端は、排出流路70に接続されている。また、酸化剤ガス流路11Bの出口には、オフ酸化剤ガス流路74の上流端が接続されている。オフ酸化剤ガス流路74の下流端は、排出流路70に接続されている。
[0041]
 このような構成により、燃料電池11で使用されなかった燃料ガス(以下、オフ燃料ガス)は、燃料ガス流路11Aの出口からオフ燃料ガス流路73を介して排出流路70に排出される。なお、燃料電池システム101が、原料ガスを改質して燃料電池11に供給する構成であった場合には、改質反応を行うための熱を供給するために、オフ燃料ガスを燃料電池システム101内の燃焼器(図示せず)において燃焼させる構成としてもよい。
[0042]
 また、燃料電池11で使用されなかった酸化剤ガス(以下、オフ酸化剤ガス)は、酸化剤ガス流路11Bの出口からオフ酸化剤ガス流路74を介して、排出流路70に排出される。そして、排出流路70に排出されたオフ燃料ガスは、オフ酸化剤ガスにより希釈されて、建物200外に排出される。
[0043]
 換気ファン13は、換気流路75を介して排出流路70と接続されている。このような構成により、燃料電池システム101外の空気が給気口16から筐体12内に給気されるので、換気ファン13を作動させることにより、筐体12内のガス(主として、空気)が、換気流路75および排出流路70を介して建物200外に排出され、筐体12内が換気される。
[0044]
 なお、本実施の形態においては、空気排出器として換気ファン13を用いたが、本発明はこの例に限定されない。空気排出器としては、筐体12内を換気することができれば、どのような構成であってもよい。例えば、ブロワを用いてもよい。
[0045]
 さらに、換気ファン13は、筐体12内に配置されるような構成としたが、本発明はこの例に限定されない。例えば、換気ファン13を、排出流路70内に配置されるような構成としてもよい。この場合、換気ファン13は、排出流路70の分岐部分よりも上流側に設けられていることが好ましい。
[0046]
 また、本実施の形態において、逆流防止装置21は、筐体12内の換気流路75に設置されている例を示したが、本発明はこれに限定されない。逆流防止装置21は、換気ファン13が動作していない状態で燃焼装置103が動作したときに、燃焼装置103の排気ガスが逆流し、筐体12内に流入することを防ぐ目的で設置される。したがって、逆流防止装置21は、排出流路70に設置されてもよい。この場合、排出流路70のうち、換気流路75の下流端から、排出流路70の分岐部分までの間に逆流防止装置21が設置される必要がある。このように設置されるのであれば、逆流防止装置21は、筐体12内に設置されてもよく、筐体12の外に設置されてもよい。
[0047]
 また、逆流防止装置21は、リフト式逆止弁、スイング式逆止弁、ボール式逆止弁、およびダイヤフラム式逆止弁等から選択される、各種の逆止弁で構成することができる。いずれの構成においても、逆流防止装置21は、換気ファン13が動作している場合は、その押圧で「開」状態となり、換気ファン13が動作していない場合は、「閉」状態となる。
[0048]
 このような構成により、逆流防止装置21は、換気ファン13が動作していない状態で燃焼装置103が動作したときに、燃焼装置103の排気ガスが逆流し、筐体12内に流入することを防ぐことができる。ただし、これらのいずれの構成の逆流防止装置21を用いたとしても、完全に逆流を防止することはできず、少量の逆流が発生することが通常である。
[0049]
 可燃ガス検知センサ20は、筐体12内の可燃ガスを検知するものであれば、どのような方式のセンサであってもよく、例えば、半導体式、接触燃焼式、定電位電解式、および、ガルヴァーニ電池式等から選択される各方式の検知素子を用いることができる。
[0050]
 また、可燃ガス検知センサ20は、筐体12内のガス配管から漏洩した、または、排出流路70から流入してきた可燃ガスを検知することができるのであれば、筐体12内のどこに配置されてもよい。本実施の形態においては、換気ファン13の近傍に配置されるように例示している。
[0051]
 燃焼装置103は、燃焼器17、および、燃焼空気供給器である燃焼ファン18を有している。燃焼器17および燃焼ファン18は、燃焼空気供給流路76を介して接続されている。燃焼ファン18は、燃焼器17に燃焼空気を供給することができれば、どのような構成であってもよく、例えば、ファンまたはブロワ等のファン類で構成されていてもよい。
[0052]
 燃焼器17には、燃焼燃料供給器から、天然ガス等の可燃性ガス、または、灯油等の液体燃料等の燃焼燃料が供給される。そして、燃焼器17では、燃焼ファン18から供給された燃焼空気と、燃焼燃料供給器から供給された燃焼燃料とを燃焼させて熱を発生させ、燃焼排ガスを生成させる。なお、発生した熱は、水の加熱に使用することができる。すなわち、燃焼装置103は、ボイラとして使用されてもよい。
[0053]
 また、燃焼器17には、排出ガス流路77の上流端が接続されていて、排出ガス流路77の下流端は、排出流路70に接続されている。このような構成により、燃焼器17で生成された燃焼排ガスは、排出ガス流路77を介して排出流路70に排出される。すなわち、燃焼器17で生成された燃焼排ガスは、燃焼装置103から排出される排出ガスとして排出流路70に排出される。そして、排出流路70に排出された燃焼排ガスは、排出流路70を通流して建物200外に排出される。
[0054]
 燃焼装置103を構成する壁の適所には、壁の厚み方向に貫通する孔が設けられている。その孔には、排出流路70を構成する配管が、隙間を有するようにして挿通されている。そして、燃焼装置103の孔と排出流路70との隙間が、給気口19を構成している。このような構成により、給気口19を介して、燃焼装置103内部に、発電システム100外の空気が供給される。
[0055]
 このように、排出流路70は分岐されていて、2つの上流端は、筐体12の孔および燃焼装置103の孔のそれぞれに接続されている。また、排出流路70は、建物200の外側にまで延びるように形成されていて、その下流端(開口)は、大気に開放されている。このような構成により、排出流路70は、筐体12、および、燃焼装置103の排気口103Aを連通する。
[0056]
 なお、本実施の形態においては、排出流路70を構成する配管が挿通する孔と、給気口19を構成する孔とを1つの同じ孔で構成したが、本発明はこの例に限定されない。排出流路70を構成する配管が挿通する(接続する)孔と、給気口19を構成する孔とが、別々に燃焼装置103に設けられてもよい。また、給気口19は、燃焼装置103に、1つの孔によって構成されてもよく、また、複数の孔によって構成されていてもよい。
[0057]
 また、制御器102は、発電システム100を構成する各機器を制御するように構成された機器であれば、どのような形態であってもよい。
[0058]
 制御器102は、マイクロプロセッサ、および中央演算処理装置(CPU)等に例示される演算処理部と、各制御動作を実行するためのプログラムを格納したメモリ等から構成される記憶部とを備えている。そして、制御器102は、演算処理部が、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、これを実行することにより、これらの情報を処理するとともに、これらの制御を含む、発電システム100に関する各種の制御を行う。
[0059]
 なお、制御器102は、単独の制御器で構成される形態だけでなく、複数の制御器が協働して発電システム100の制御を実行する制御器群で構成される形態であっても構わない。
[0060]
 また、制御器102は、マイクロコントローラで構成されていてもよく、MPU(Micro Processing Unit)、PLC(Programmable Logic Controller)、または、論理回路等によって構成されていてもよい。
[0061]
 本実施の形態においては、制御器102が、燃料電池システム101の筐体12内に配置される構成を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御器102は、燃料電池システム101の筐体12の外に配置されても構わないし、燃焼装置103内に配置されてもよい。
[0062]
 さらに、制御器102は、燃料電池システム101の筐体12内、および燃焼装置103内に分割されて配置される構成であってもよい。この場合、燃料電池システム101の筐体12内、および燃焼装置103内に分割されて配置された制御器102は、燃料電池システム101および燃焼装置103それぞれを構成する各機器を制御するように構成されていてもよい。また、燃料電池システム101の筐体12内に分割されて配置された制御器102は、燃料電池システム101のみを制御するだけでなく、燃料電池システム101以外の、発電システム100を構成する各機器のうち、1以上のいずれかの機器を制御するように構成されていてもよい。
[0063]
 また、燃焼装置103内に分割されて配置された制御器102についても同様に、燃焼装置103以外の、発電システム100を構成する各機器のうち、1以上のいずれかの機器を制御するように構成されていてもよい。
[0064]
 また、燃料電池システム101の筐体12内、および燃焼装置103内に分割されて配置された制御器102は、それぞれ通信部を有しており、双方の演算処理部および通信部を介して、信号のやりとりが行われる構成であってもよい。
[0065]
 なお、燃料電池システム101の筐体12内、および燃焼装置103内に分割されて配置された制御器102双方を接続する通信媒体は、例えば、無線ローカルエリアネットワーク(無線LAN)であってもよく、有線ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、公衆通信、インターネット、付加価値通信網、または商用ネットワーク等であってもよい。
[0066]
 [発電システムの動作]
 次に、本実施の形態に係る発電システム100の動作について、図1および図2を参照しながら説明する。
[0067]
 なお、発電システム100の燃料電池システム101における発電動作は、一般的な燃料電池システムの発電動作と同様に行われるので、その詳細な説明は省略する。また、本実施の形態においては、制御器102が1つの制御器で構成されていて、制御器102が、発電システム100を構成する各機器を制御するものとして説明する。
[0068]
 図2は、本発明の実施の形態に係る発電システム100の燃料電池システム101における運転動作を模式的に示すフローチャートである。
[0069]
 図2に示されるように、制御器102は、換気ファン13が停止中であるか否かを確認する(S101)。制御器102は、換気ファン13が停止中でない場合(S101,No)には、換気ファン13が停止中になるまで、ステップS101を繰り返す。一方、制御器102は、換気ファン13が停止中である場合には(S101,Yes)、ステップS102に進む。
[0070]
 なお、換気ファン13が作動中になる場合としては、燃料電池システム101が発電動作を行うのに伴って、筐体12内を換気するために換気ファン13が作動する場合、および、燃料電池システム101の発電動作の有無にかかわらず、筐体12内を換気するために換気ファン13が作動する場合等が例示される。
[0071]
 ステップS102では、可燃ガス検知センサ20が第1濃度以上の可燃ガスを第1時間の間検知しない場合(S102,No)には、制御器102は、ステップS101に戻る。換気ファン13が停止中で、かつ、可燃ガス検知センサ20が第1濃度以上の可燃ガスを第1時間の間検知するまで(S102,Yes)、ステップS101とステップS102とが繰り返される。
[0072]
 なお、この場合、制御器102は、可燃ガス検知センサ20が可燃ガス検知信号を検知するまで、ステップS102を繰り返してもよい。
[0073]
 一方、可燃ガス検知センサ20が第1濃度以上の可燃ガスを第1時間の間検知した場合(S102,Yes)には、ステップS103に進む。なお、制御器102は、ステップS102において、可燃ガス検知センサ20が第1濃度以上を検知した際に、直ちにステップS103に進んでもよい。つまり、第1時間は瞬時であってもよい。
[0074]
 ステップS103において、制御器102は、換気ファン13を動作させる。このとき、制御器102は、燃焼装置103から排出される排出ガスが筐体12内に流入しないように、換気ファン13の静圧が、燃焼ファン18が作動したときの吐出圧力よりも大きくなるように、換気ファン13を制御することが好ましい。
[0075]
 次に、制御器102は、ステップS104で、可燃ガス検知センサ20の検知濃度が第2濃度以上であるか否かを確認する。ステップS104で、可燃ガス検知センサ20の検知濃度が第2濃度より低い場合(S104,No)には、制御器102は、ステップS107で換気ファン13を停止させる。
[0076]
 一方、可燃ガス検知センサ20が第2濃度以上の可燃ガスを検知した場合(S104,Yes)には、制御器102は、ステップS105に進み、ステップS104で第2濃度以上の可燃ガスが検知されてから第2時間が経過したか否かを確認する。
[0077]
 ステップS105において、ステップS104で第2濃度以上の可燃ガスが検知されてから第2時間が経過していない場合(S105,No)には、制御器102は、ステップS104に戻り、可燃ガス検知センサ20が検知する可燃ガスの濃度が第2濃度以上であるか否かを確認する。
[0078]
 このとき、制御器102は、可燃ガス検知センサ20が検知する可燃ガスの濃度が第2濃度以上であった場合、再びステップS105において、第2濃度以上の可燃ガスが検知されてから第2時間が経過したか否かを確認する。このとき、第2時間の起点は、最初に第2濃度以上の可燃ガスが検知された時点とする。つまり、第2時間は、第2濃度以上の可燃ガスが継続して検知される時間である。
[0079]
 制御器102は、第2濃度以上の可燃ガスが検知されてから第2時間が経過した場合(S105,Yes)には、ステップS106で発電システム100が異常であるとの判定を行う。ここで、発電システム100の異常の理由としては、筐体12内のガス配管からの可燃ガスの漏洩等が考えられる。
[0080]
 なお、制御器102は、ステップS106で発電システム100の異常を判定する制御を行うものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御器102は、発電システム100が異常状態であることを報知するように制御してもよい。
[0081]
 なお、ステップS102における第1濃度、および、ステップS104における第2濃度は、同じ濃度であってもよいし、異なる濃度であってもよい。
[0082]
 例えば、可燃ガス検知センサ20が、所定の濃度以上では可燃ガスを検知し、所定の濃度より低い濃度では可燃ガスを検知しない、というような、検知状態および非検知状態の2つの状態しか示さない場合には、第1の濃度および第2の濃度は同じ濃度となる。
[0083]
 一方で、可燃ガス検知センサ20が、3つ以上の可燃ガス濃度の状態を示す場合、または、連続的に可燃ガスの濃度を示すことができる場合には、ステップS102の第1濃度、および、ステップS104の第2濃度は、同じ濃度を設定してもよいし、異なる濃度を設定してもよい。異なる濃度を設定する場合、第1濃度は、第2濃度よりも低い濃度を設定してもよいし、第2濃度よりも高い濃度を設定してもよい。
[0084]
 このように、本実施の形態の発電システム100では、換気ファン13が停止中で、燃焼装置103が動作した場合、逆流防止装置21から少量逆流する燃焼装置103からの排ガスに含まれる可燃ガスを検知し、換気ファン13を動作させる。これにより、筐体12内に滞留した燃焼装置103の排ガス、および、逆流してくる排ガスを筐体12外に直ちに排出することができる。
[0085]
 また、筐体12内の空気を排出してもなお、可燃ガス検知センサ20が可燃ガスを検知する場合、制御器102は、発電システム100の異常状態(例えば、燃料電池システム101の筐体12内にある配管からの可燃ガス漏洩異常)であると判定する、または、異常状態であることを報知する。
[0086]
 このような構成により、本実施の形態に係る発電システム100では、逆流防止装置21から燃料電池システム101の筐体12内に少量逆流する排ガスを外部に排出することにより、可燃ガス検知センサ20の感度変化を防止することができる。
[0087]
 また、このような構成により、燃料電池システム101の筐体12内のガス配管から可燃ガスが漏洩していないにも関わらず、可燃ガス検知センサが筐体12内に流入した少量の排ガスに含まれる可燃ガスを検知した場合に、ガス配管から可燃ガスが漏洩していると誤認識してしまうことを防止することができる。
[0088]
 なお、本実施の形態においては、排出流路70、オフ燃料ガス流路73、オフ酸化剤ガス流路74、および排出ガス流路77それぞれを異なる流路として説明したが、本発明はこの例に限定されず、これらの流路を纏めて、排出流路70と解してもよい。
[0089]
 [第1の変形例]
 次に、本実施の形態に係る発電システム100の第1の変形例について説明する。
[0090]
 本実施の形態における第1の変形例の発電システム100は、先に説明した実施の形態に係る発電システム100と基本的な構成は同じである。第1の変形例の制御器102は、換気ファン13の停止中に、可燃ガス検知センサ20が可燃ガスの濃度が第1濃度以上であることを第1時間継続して検知した場合に、換気ファン13を動作させ、その後、所定の時間が経過した後、換気ファン13を停止させる停止動作を行うように制御するよう構成されている。
[0091]
 なお、第1の変形例の発電システム100の構成は、先に説明した実施の形態に係る発電システム100の構成と同じであるため、その説明は省略する。
[0092]
 [発電システムの動作]
 図3は、本発明の実施の形態における第1の変形例に係る発電システム100の燃料電池システム101における運転動作を模式的に示すフローチャートである。
[0093]
 上述のように、第1の変形例の発電システム100において、制御器102は、換気ファン13の停止中に、可燃ガス検知センサ20が可燃ガスの濃度が第1濃度以上であることを第1時間継続して検知した場合に、換気ファン13を動作させ、その後、所定の時間が経過した後、換気ファン13を停止させる停止動作を行うように制御する。以下に、その説明を行う。
[0094]
 図3に示されるように、第1の変形例の発電システム100の動作は、先に説明した実施の形態に係る発電システム100の動作(図2を参照)とステップS103までは同じであるが、以降の動作が異なる。
[0095]
 制御器102は、ステップS103において、換気ファン13を動作させた後、ステップS201で所定の時間が経過したか否かを確認する。ここで、所定の時間の起点は、例えば、ステップS103で換気ファンを動作させた時点でもよいし、ステップS102で可燃ガス検知センサ20が第1濃度以上の可燃ガスを第1時間検知した時点でもよい。
[0096]
 ステップS201で、所定の時間が経過していない場合(S201,No)、制御器102は、ステップS202で、可燃ガス検知センサ20の検知濃度が第2濃度以上であるか否かを確認する。
[0097]
 ステップS202で、可燃ガス検知センサ20の検知濃度が第2濃度より低い場合(S202,No)、制御器102は、ステップS201に戻り、所定の時間が経過したか否かを確認する。
[0098]
 一方、可燃ガス検知センサ20が第2濃度以上の可燃ガスを検知した場合(S202,Yes)、制御器102は、ステップS203に進み、ステップS202で第2濃度以上の可燃ガスを検知してから第2時間が経過したか否かを確認する。
[0099]
 ステップS203において、ステップS202で第2濃度以上の可燃ガスが検知されてから第2時間経過していない場合(S203,No)には、制御器102は、ステップS202に戻り、可燃ガス検知センサ20が検知する可燃ガスの濃度が第2濃度以上であるか否かを確認する。
[0100]
 このとき、制御器102は、可燃ガス検知センサ20が検知する可燃ガスの濃度が第2濃度以上である場合は、再びステップS203において、第2濃度以上の可燃ガスが検知されてから第2時間が経過したか否かを確認する。このとき、第2時間の起点は、最初に第2濃度以上の可燃ガスが検知された時点とする。つまり、第2時間は、第2濃度以上の可燃ガスが継続して検知された時間である。
[0101]
 一方、制御器102は、第2濃度以上の可燃ガスが検知されてから第2時間が経過した場合(S203,Yes)には、ステップS204で発電システム100の異常であると判定を行う。ここで、発電システム100の異常の原因としては、筐体12内のガス配管からの可燃ガスの漏洩等が考えられる。
[0102]
 なお、制御器102は、ステップS204で発電システム100の異常を判定する制御を行うものとしたが、本発明はこれに限定されず、発電システム100が異常状態であることを報知するように制御する構成であってもよい。
[0103]
 なお、ステップS102における第1濃度、および、ステップS202における第2濃度は同じ濃度であってもよいし、異なる濃度であってもよい。例えば、可燃ガス検知センサ20が、所定の濃度以上では可燃ガスを検知し、所定の濃度より低い濃度では可燃ガスを検知しない、というような、検知状態および非検知状態の2つの状態しか示さない場合には、第1の濃度および第2の濃度は同じ濃度となる。
[0104]
 一方、可燃ガス検知センサ20が、3つ以上の可燃ガス濃度の状態を示す場合、または、連続的に可燃ガスの濃度を示すことができる場合には、ステップS102の第1濃度、および、ステップS202の第2濃度は、同じ濃度を設定してもよいし、異なる濃度を設定してもよい。異なる濃度を設定する場合、第1濃度は、第2濃度よりも低い濃度を設定してもよいし、高い濃度を設定してもよい。
[0105]
 一方、制御器102は、ステップS201で所定の時間が経過した場合(ステップS201,Yes)には、ステップS205で換気ファン13を停止させる。
[0106]
 このような構成によって、可燃ガス検知センサ20が可燃ガスの濃度が第1濃度以上であることを第1時間継続して検知した場合、換気ファン13が所定の時間動作するので、燃料電池システム101の筐体12内を十分に換気することができ、逆流防止装置21から燃料電池システム101の筐体12内に少量逆流する排ガスを、より確実に外部に排出した後に、換気ファン13を停止させることができる。
[0107]
 このように構成された第1の変形例に係る発電システム100であっても、先に説明した、実施の形態に係る発電システム100と同様の効果を奏することができる。
[0108]
 [第2の変形例]
 次に、本実施の形態に係る発電システム100の第2の変形例について説明する。
[0109]
 本実施の形態における第2の変形例の発電システム100は、先に説明した実施の形態に係る発電システム100と基本的構成は同じである。第2の変形例の制御器102は、換気ファン13の停止中に、可燃ガス検知センサ20が可燃ガスの濃度が第1濃度以上であることを第1時間継続して検知した場合に、換気ファン13を動作させ、その後、可燃ガス検知センサ20が可燃ガスの濃度が第3濃度以下であることを第3時間継続して検知した場合に、換気ファン13を停止させる停止動作を行う制御を行うように構成されている。
[0110]
 なお、第2の変形例の発電システム100の構成は、先に説明した実施の形態に係る発電システム100の構成と同じであるため、その説明は省略する。
[0111]
 [発電システムの動作]
 図4は、本発明の実施の形態における第2の変形例に係る発電システム100の燃料電池システム101における運転動作を模式的に示すフローチャートである。
[0112]
 上述したように、第2の変形例の発電システム100においては、換気ファン13の停止中に、可燃ガス検知センサ20が可燃ガスの濃度が第1濃度以上であることを第1時間継続して検知した場合に、換気ファン13を動作させ、その後、可燃ガス検知センサ20が可燃ガスの濃度が第3濃度以下であることを第3時間継続して検知した場合に、換気ファン13を停止させる停止動作を行うような制御がなされる。以下に、その説明を行う。
[0113]
 図4に示されるように、第2の変形例の発電システム100の動作は、先に説明した実施の形態に係る発電システム100の動作(図2を参照)と、ステップS103までは同じであるが、以降の動作が異なる。
[0114]
 制御器102は、ステップS103において換気ファン13を動作させた後、ステップS301に進み、可燃ガス検知センサ20の検知濃度が第2濃度以上であるか否かを確認する。ステップS301で、可燃ガス検知センサ20の検知濃度が第2濃度より低い場合(S301,No)には、制御器102は、ステップS302に進み、可燃ガス検知センサ20の検知濃度が第3濃度以下であるか否かを確認する。
[0115]
 ステップS302で、可燃ガス検知センサ20の検知濃度が第3濃度より高い場合(S302,No)には、制御器102は、ステップS301に戻り、可燃ガス検知センサ20が可燃ガスの濃度が第2濃度以上であるか否かを再び確認する。
[0116]
 一方、ステップS302において、可燃ガス検知センサ20の検知濃度が第3濃度以下の可燃ガスを検知した場合(S302,Yes)、制御器102は、ステップS303に進み、ステップS302で第3濃度以下の可燃ガスが検知されてから第3時間が経過したか否かを確認する。
[0117]
 ステップS303において、ステップS302で第3濃度以下の可燃ガスが検知されてから第3時間が経過していない場合(S303,No)、制御器102は、ステップS302に戻り、可燃ガス検知センサ20が検知する可燃ガスの濃度が第3濃度以下であるか否かを再び確認する。
[0118]
 このとき、制御器102は、可燃ガス検知センサ20が検知する可燃ガスの濃度が第3濃度以下であった場合、再びステップS303において、第3濃度以下の可燃ガスが検知されてから第3時間が経過したか否かを確認する。このとき、第3時間の起点は、第3濃度以下の可燃ガスが検知され始めた時点とする。つまり、第3時間は、第3濃度以下の可燃ガスが継続して検知された時間である。
[0119]
 一方、制御器102は、第3濃度以下の可燃ガスが検知されてから第3時間が経過した場合(S303,Yes)には、ステップS304で換気ファン13を停止させる。
[0120]
 一方、ステップS301において、可燃ガス検知センサ20が第2濃度以上の可燃ガスを検知した場合(S301,Yes)、制御器102は、ステップS305に進み、ステップS301で第2濃度以上の可燃ガスが検知されてから第2時間が経過したか否かを確認する。
[0121]
 ステップS305において、ステップS301で第2濃度以上の可燃ガスが検知されてから第2時間が経過していない場合(S305,No)には、制御器102は、ステップS301に戻り、可燃ガス検知センサ20が検知する可燃ガスの濃度が第2濃度以上であるか否かを再び確認する。
[0122]
 このとき、制御器102は、可燃ガス検知センサ20が可燃ガスの検知濃度が第2濃度以上であった場合(S301,Yes)、再びステップS305において、第2濃度以上の可燃ガスが検知されてから第2時間が経過したか否かを確認する。このとき、第2時間の起点は、第2濃度以上の可燃ガスが検知され始めた時点とする。つまり、第2時間は、第2濃度以上の可燃ガスが継続して検知された時間である。
[0123]
 一方、制御器102は、第2濃度以上の可燃ガスが検知されてから第2時間が経過した場合(S305,Yes)には、ステップS306で発電システム100の異常であるとの判定を行う。ここで、発電システム100の異常の理由としては、筐体12内のガス配管からの可燃ガスの漏洩等が考えられる。
[0124]
 なお、制御器102は、ステップS306で発電システム100の異常を判定する制御を行うものとしたが、本発明はこれに限定されず、発電システム100が異常状態であることを報知するように制御する構成であってもよい。
[0125]
 また、ステップS302の第3濃度としては、ステップS301の第2濃度よりも低い濃度を設定することが考えられる。第3濃度は、換気ファン13を停止させたとしても、発電システム100の安全上問題とならず、かつ、可燃ガス検知センサ20の感度変化に影響を及ぼさない可燃ガス濃度であることが好ましい。
[0126]
 このような構成によって、可燃ガス検知センサ20が、可燃ガスの濃度が第1濃度以上であることを第1時間継続して検知した場合には換気ファン13を動作させ、燃料電池システム101の筐体12内を換気して、逆流防止装置21から燃料電池システム101の筐体12内に少量逆流する排ガスを外部に排出することができる。また、筐体12内の可燃ガス濃度が十分に低下したことを確認した上で、換気ファン13を停止させることができる。
[0127]
 このように構成された、第2の変形例に係る発電システム100においても、先に説明した実施の形態に係る発電システム100と同様の効果を奏することができる。
[0128]
 [第3の変形例]
 次に、本実施の形態に係る発電システム100の第3の変形例について説明する。
[0129]
 本実施の形態における第3の変形例の発電システムは、先に説明した実施の形態に係る発電システム100と基本的構成は同じである。第3の変形例の制御器102は、換気ファン13の停止動作を所定の回数繰り返した後、発電システム100の異常と判定する、または、異常の報知を行う制御を行うように構成されている。
[0130]
 なお、第3の変形例の発電システム100の構成は、先に説明した実施の形態に係る発電システム100の構成と同じであるため、その説明は省略する。
[0131]
 [発電システムの動作]
 図5は、本発明の実施の形態の第3の変形例に係る発電システム100の燃料電池システム101における運転動作を模式的に示すフローチャートである。
[0132]
 上述したように、第3の変形例の発電システム100において、制御器102は、換気ファン13の停止動作を所定の回数繰り返した後、発電システム100の異常と判定する、または、異常の報知を行うような制御を行う。以下、その説明を行う。
[0133]
 図5に示されるように、第3の変形例の発電システム100の動作は、先に説明した実施の形態に係る発電システム100の動作(図2を参照)とステップS103までは同じであるが、以降の動作が異なる。
[0134]
 制御器102は、ステップS103において換気ファン13を動作させた後、ステップS401に進み、可燃ガス検知センサ20の検知濃度が第2濃度以上であるか否かを確認する。ステップS401で、可燃ガス検知センサ20の検知濃度が第2濃度より低い場合(S401,No)、制御器102は、ステップS402に進み、換気ファン13を停止させる。
[0135]
 そして、制御器102は、ステップS403で、換気ファン13を停止させた停止動作回数をカウントアップする。ここで、換気ファン13の停止動作とは、制御器102が、ステップS402において、換気ファン13を停止させる動作を指す。
[0136]
 次に、制御器102は、ステップS404で、換気ファン13の停止動作回数が、所定の回数であるN回行われたか否かを確認する。そして、ステップS404で、換気ファン13の停止動作回数が所定の回数N回に達していない場合(S404,No)には、制御器102は、ステップS101に戻る。
[0137]
 一方、ステップS404で、換気ファン13の停止動作回数が所定の回数N回となった場合(S404,Yes)、制御器102は、ステップS405で換気ファン13の停止動作回数をリセットする。
[0138]
 なお、第3の変形例では、ステップS403において、換気ファン13の停止動作回数をカウントアップし、ステップS404において、換気ファン13の停止動作回数が所定の回数N回であるかを確認し、換気ファン13の停止動作回数が所定の回数N回であった場合に、ステップS405で換気ファン13の停止動作回数をリセットするように一連の制御を行うようにしたが、本発明はこれに限定されない。
[0139]
 例えば、所定の回数として、ステップS401における可燃ガスを検知した回数を用いてもよいし、ステップS103における換気ファンを動作させた回数を用いてもよい。それぞれの場合、制御器102は、ステップS403およびステップS405では、それぞれの回数のカウントアップおよびリセットを行う。
[0140]
 ステップS405において、換気ファン13の停止動作回数をリセットした後、制御器102は、ステップS407で発電システム100の異常であるとの判定を行う。ここで、発電システム100の異常の原因としては、筐体12内のガス配管からの可燃ガスの漏洩等が考えられる。
[0141]
 なお、制御器102は、ステップS407で発電システム100の異常を判定する制御を行うものとしたが、本発明はこれに限定されず、発電システム100が異常状態であることを報知するように制御してもよい。
[0142]
 一方、ステップS401において、可燃ガス検知センサ20が第2濃度以上の可燃ガスを検知した場合(S401,Yes)、制御器102は、ステップS406に進み、ステップS406で第2濃度以上の可燃ガスが検知されてから第2時間が経過したか否かを確認する。
[0143]
 ステップS406において、ステップS401で第2濃度以上の可燃ガスが検知されてから第2時間が経過していない場合(S406,No)、制御器102は、ステップS401に戻り、可燃ガス検知センサ20が検知する可燃ガスの濃度が第2濃度以上であるか否かを再び確認する。
[0144]
 このとき、制御器102は、可燃ガス検知センサ20が検知する可燃ガスの検知濃度が第2濃度以上である場合(S401,Yes)、再びステップS406において、第2濃度以上の可燃ガスが検知されてから第2時間が経過したか否かを確認する。このとき、第2時間の起点は、第2濃度以上の可燃ガスが検知され始めた時点とする。つまり、第2時間は、第2濃度以上の可燃ガスが継続して検知された時間である。
[0145]
 一方、制御器102は、第2濃度以上の可燃ガスが検知されてから第2時間が経過した場合(S406,Yes)、ステップS407で発電システム100の異常であると判定を行う。ここで、発電システム100の異常の原因としては、筐体12内のガス配管からの可燃ガスの漏洩等が考えられる。
[0146]
 なお、制御器102は、ステップS407で発電システム100の異常を判定する制御を行うものとしたが、本発明はこれに限定されず、発電システム100が異常状態であることを報知するように制御してもよい。
[0147]
 このように、第3の変形例に係る発電システム100では、発電システム100の異常(例えば、燃料電池システム101の筐体12内にある配管からの可燃ガス漏洩)があった場合に、可燃ガス検知センサ20が検知し、換気ファン13が動作し、可燃ガス検知センサ20が可燃ガスを検知しなくなることが際限なく繰り返されることを防止できる。そして、正しく発電システム100の異常と判定する、または、異常を報知することを可能にした上で、先に説明した実施の形態に係る発電システム100と同様の効果を奏することができる。
[0148]
 [第4の変形例]
 次に、本実施の形態に係る発電システム100の第4の変形例について説明する。
[0149]
 本実施の形態における第4の変形例の発電システム100は、先に説明した実施の形態に係る発電システム100と基本的構成は同じである。第4の変形例の制御器102は、可燃ガス検知センサ20が、可燃ガスの濃度が第1濃度以上であることを第1時間継続して検知しなくても、所定の時間経過毎に換気ファン13を動作させる制御を行うように構成されている。
[0150]
 なお、第4の変形例の発電システム100の構成は、先に説明した実施の形態に係る発電システム100の構成と同じであるため、その説明は省略する。
[0151]
 [発電システムの動作]
 図6は、本発明の実施の形態の第4の変形例に係る発電システム100の燃料電池システム101における運転動作を模式的に示すフローチャートである。
[0152]
 上述のように、第4の変形例の発電システム100において、制御器102は、可燃ガス検知センサ20が、可燃ガスの濃度が第1濃度以上であることを第1時間継続して検知しなくても、所定の時間経過毎に換気ファン13を動作させる制御を行うように構成されている。以下に、その説明を行う。
[0153]
 図6に示すように、第4の変形例の発電システム100の動作において、まず、制御器102は、換気ファン13が停止中であるか否かを確認する(S501)。
[0154]
 そして、制御器102は、換気ファン13が停止中でない場合(S501,No)には、換気ファン13が停止中になるまで、ステップS501を繰り返す。一方、制御器102は、換気ファン13が停止中である場合には(S501,Yes)、ステップS502に進む。
[0155]
 なお、換気ファン13が作動中になる場合としては、燃料電池システム101が発電動作を行い、それに伴い、筐体12内を換気するために換気ファン13が作動する場合、および、燃料電池システム101の発電動作の有無にかかわらず、筐体12内を換気するために換気ファン13が作動する場合等が例示される。
[0156]
 ステップS502において、制御器102は、換気ファン13が停止してからの経過時間が所定の時間Tを超えているか否かを確認する。
[0157]
 そして、経過時間が所定の時間Tを超えていない場合(S502,No)、制御器102はステップS501に戻り、換気ファン13が停止中で、かつ、換気ファン13が停止してからの経過時間が所定の時間Tを超えるまで、ステップS501とステップS502とが繰り返される。
[0158]
 なお、この場合、制御器102は、換気ファン13が停止してからの経過時間が所定の時間Tを超えるまで、ステップS502を繰り返してもよい。
[0159]
 ここで、換気ファン13が停止してからの経過時間である所定の時間Tは、逆流防止装置21から少量逆流する燃焼装置103からの排ガスが筐体12内に徐々に滞留し、筐体12内の可燃ガスの濃度が、可燃ガス検知センサ20の感度変化に影響を与える濃度になる時間よりも短い時間に設定することが好ましい。
[0160]
 一方、制御器102は、換気ファン13が停止してからの経過時間が所定の時間Tを超えている場合(S502,Yes)、ステップS503で換気ファン13を所定の時間動作させる。
[0161]
 このとき、制御器102は、燃焼装置103で排出される排出ガスが筐体12内に流入しないように、換気ファン13の静圧が、燃焼ファン18が作動したときの吐出圧力よりも大きくなるように、換気ファン13を制御することが好ましい。
[0162]
 また、換気ファン13を動作させる所定の時間は、筐体12内の空気を完全に排出することができる時間またはそれよりも長くすることが好ましい。
[0163]
 このように、第4の変形例に係る発電システム100では、換気ファン13が停止中で、燃焼装置103が動作した場合、逆流防止装置21から少量逆流する燃焼装置103からの排ガスが筐体12内に徐々に滞留し、筐体12内の可燃ガスの濃度が可燃ガス検知センサ20の感度変化に影響を及ぼす濃度に達する前に、筐体12内の空気を排出することができる。これにより、先に説明した実施の形態に係る発電システム100と同様の効果を奏することができる。
[0164]
 以上の説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の要旨を逸脱することなく、その構造および機能のうち少なくともいずれかの詳細を実質的に変更できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。
[0165]
 以上述べたように、本実施の形態の発電システム100は、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池11、および、燃料電池11を収納する筐体12を有する燃料電池システム101と、制御器102とを備えている。また、燃焼装置103と、筐体12と燃焼装置103の排気口とを連通するように設けられ、燃料電池システム101から排出される排出ガス、および、燃焼装置103から排出される排出ガスを大気に排出するように構成された排出流路70とを備えている。また、燃料電池システム101内部の空気を排出流路70へ排出するための空気排出器である換気ファン13と、空気排出器によって空気を排出するために、空気排出器と排出流路70を接続する換気流路75とを備えている。また、排出流路70における、燃料電池システム101から排出される排出ガスと燃焼装置103から排出される排出ガスとが合流する部分よりも上流側であって、排出流路70または換気流路75に配置される逆流防止装置21と、筐体12内に配置され、筐体12内の可燃ガスを検知する可燃ガス検知センサ20とを備えている。そして、制御器102は、空気排出器の停止中に、可燃ガス検知センサ20が第1濃度以上の可燃ガスを第1時間継続して検知した場合、または、所定期間毎に、空気排出器を動作させ、空気排出器が動作している状態で、可燃ガス検知センサ20が第2濃度以上の可燃ガスを第2時間継続して検知した場合に、発電システム100の異常と判定する、または、異常の報知を行うように構成されている。
[0166]
 このような構成によれば、燃料電池システム101内部の空気を排出流路70を通じて大気に排出する空気排出器の停止中に、可燃ガス検知センサ20が、燃料電池11を収納する筐体12内に第1濃度以上の可燃ガスが存在することを第1時間継続して検知した場合、または所定期間毎に、空気排出器を動作させる。これにより、排出流路70を逆流して筐体12内に滞留した燃焼装置103の排ガス、および、逆流してくる排ガスを、筐体12外に直ちに排出することができる。これにより、可燃ガス検知センサ20が排ガス中に含まれる可燃ガスに長期間曝露されることによる可燃ガス検知センサ20の感度変化を防止することができる。
[0167]
 また、可燃ガス検知センサ20による筐体12内の所定濃度以上の可燃ガスの検知に基づく発電システム100の異常状態の判定または異常報知は、筐体12内に第1濃度以上の可燃ガスが存在することを第1時間継続して検知して、または所定期間毎に空気排出器を動作させた後に、可燃ガス検知センサ20が筐体12内に第2濃度以上の可燃ガスを第2時間継続して検知するまで行わない。異常状態としては、例えば、燃料電池システム101の筐体12内の配管からの可燃ガス漏洩異常が挙げられる。つまり、筐体12内に第1濃度以上の可燃ガスを第1時間継続して検知して、または所定期間毎に空気排出器を動作させた後に、可燃ガス検知センサ20が筐体12内に第2濃度以上の可燃ガスを第2時間継続して検知した場合に行うようにした。これにより、燃料電池システム101の配管から可燃ガスが漏洩していないにも関わらず、可燃ガス検知センサ20が筐体12内に流入した少量の排ガスに含まれる可燃ガスを検知し、配管からの可燃ガス漏洩と誤認識してしまうことを防止することができる。
[0168]
 また、制御器102は、空気排出器が動作している状態で、所定の時間が経過した後、空気排出器を停止させる停止動作を行うように構成されていてもよい。
[0169]
 これによって、可燃ガス検知センサ20が可燃ガスの濃度が第1濃度以上であることを第1時間継続して検知した場合、または、所定期間毎に換気ファン13を所定の時間動作させることにより、燃料電池システム101の筐体12内を十分に換気することができ、逆流防止装置21から燃料電池システム101の筐体12内に少量逆流する排ガスをより確実に外部に排出した後に換気ファン13を停止することができる。
[0170]
 また、制御器102は、空気排出器が動作している状態で、可燃ガス検知センサ20が第3濃度以下の可燃ガスを第3時間継続して検知した場合に、空気排出器を停止させる停止動作を行うように構成されていてもよい。
[0171]
 これによって、筐体12内の可燃ガス濃度が十分に低下したことを確認した上で換気ファン13を停止することができる。
[0172]
 また、制御器102は、停止動作を所定の回数繰り返した後、発電システム100の異常と判定する、または、異常の報知を行うように構成されていてもよい。
[0173]
 このように、可燃ガス検知センサ20による筐体12内の所定濃度以上の可燃ガスの検知に基づく発電システム100の異常状態(例えば、燃料電池システム101の筐体12内の配管からの可燃ガス漏洩異常)の判定または異常報知は、空気排出器を停止させる停止動作を所定の回数繰り返した後に行うようにした。これにより、発電システム100の異常(燃料電池システム101内のガス配管からの可燃ガス漏洩)であった場合に、可燃ガス検知センサ20が検知、空気排出器が動作し可燃ガス検知センサ20が可燃ガスを検知しなくなることが際限なく繰り返されることを防止し、正しく発電システム100の異常と判定するまたは異常を報知することができる。
[0174]
 また、制御器102が、可燃ガス検知センサ20が第1濃度以上の可燃ガスを第1時間継続して検知しなくても、所定の時間経過毎に空気排出器を動作させる構成であってもよい。
[0175]
 これによって、空気排出器が停止中で、燃焼装置103が動作した場合、逆流防止装置21から少量逆流する燃焼装置103からの排ガスが筐体12内に徐々に滞留し、筐体12内の可燃ガスの濃度が可燃ガス検知センサ20の感度変化に影響を及ぼす濃度に達する前に、筐体12内の空気を排出することができる。
[0176]
 また、本実施の形態の発電システムの運転方法は、空気排出器の停止中に、可燃ガス検知センサ20が第1濃度以上の可燃ガスを第1時間継続して検知した場合、または、所定期間毎に、空気排出器を動作させる排出ステップを備えている。そして、排出ステップの後、空気排出器が動作している状態で、可燃ガス検知センサ20が第2濃度以上の可燃ガスを第2時間継続して検知した場合に、発電システム100の異常と判定する、または、異常の報知を行うステップを備えた方法である。
[0177]
 このような方法によっても、燃料電池システム101内部の空気を排出流路70を通じて大気に排出する空気排出器の停止中に、可燃ガス検知センサ20が、燃料電池11を収納する筐体12内に第1濃度以上の可燃ガスが存在することを第1時間継続して検知した場合、または所定期間毎に、空気排出器を動作させる。これにより、排出流路70を逆流して筐体12内に滞留した燃焼装置103の排ガス、および、逆流してくる排ガスを、筐体12外に直ちに排出することができる。これにより、可燃ガス検知センサ20が排ガス中に含まれる可燃ガスに長期間曝露されることによる可燃ガス検知センサ20の感度変化を防止することができる。
[0178]
 また、可燃ガス検知センサ20による筐体12内の所定濃度以上の可燃ガスの検知に基づく発電システム100の異常状態の判定または異常報知は、筐体12内に第1濃度以上の可燃ガスが存在することを第1時間継続して検知して、または所定期間毎に空気排出器を動作させた後に、可燃ガス検知センサ20が筐体12内に第2濃度以上の可燃ガスを第2時間継続して検知するまで行わない。ここで、異常状態の一例としては、例えば、燃料電池システム101の筐体12内の配管からの可燃ガス漏洩異常が挙げられる。つまり、筐体12内に第1濃度以上の可燃ガスが第1時間継続して検知され、または所定期間毎に空気排出器を動作させた後に、可燃ガス検知センサ20が筐体12内に第2濃度以上の可燃ガスを第2時間継続して検知した場合に行うようにした。これにより、燃料電池システム101の配管から可燃ガスが漏洩していないにも関わらず、可燃ガス検知センサ20が筐体12内に流入した少量の排ガスに含まれる可燃ガスを検知し、配管からの可燃ガス漏洩と誤認識してしまうことを防止することができる。

産業上の利用可能性

[0179]
 以上述べたように、本発明によれば、可燃ガス検知センサの感度変化を防止することができる、および、燃料電池システムの配管から可燃ガスが漏洩していないにも関わらず、可燃ガス検知センサが筐体内に流入した少量の排ガスに含まれる可燃ガスを検知し、配管からの可燃ガスが漏洩したと誤認識してしまうことを防止することができる、という格別な効果を奏することができる。よって、本発明は、熱および電気を供給する発電システム、具体的には、家庭用、業務用、定置式、および移動式の発電システム等の用途にも適用でき、有用である。

符号の説明

[0180]
 11  燃料電池
 11A  燃料ガス流路
 11B  酸化剤ガス流路
 12  筐体
 13  換気ファン
 15  酸化剤ガス供給器
 16,19  給気口
 17  燃焼器
 18  燃焼ファン
 20  可燃ガス検知センサ
 21  逆流防止装置
 70  排出流路
 71  燃料ガス供給流路
 72  酸化剤ガス供給流路
 73  オフ燃料ガス流路
 74  オフ酸化剤ガス流路
 75  換気流路
 76  燃焼空気供給流路
 77  排出ガス流路
 100  発電システム
 101  燃料電池システム
 102  制御器
 103  燃焼装置
 103A  排気口
 200  建物

請求の範囲

[請求項1]
燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池、および、前記燃料電池を収納する筐体を有する燃料電池システムと、
制御器と、
燃焼装置と、
前記筐体と前記燃焼装置の排気口とを連通するように設けられ、前記燃料電池システムから排出される排出ガス、および、前記燃焼装置から排出される排出ガスを大気に排出するように構成された排出流路と、
前記燃料電池システム内部の空気を前記排出流路へ排出するための空気排出器と、
前記空気排出器によって空気を排出するために、前記空気排出器と前記排出流路を接続する換気流路と、
前記排出流路における、前記燃料電池システムから排出される前記排出ガスと前記燃焼装置から排出される前記排出ガスとが合流する部分よりも上流側であって、前記排出流路または前記換気流路に配置される逆流防止装置と、
前記筐体内に配置され、前記筐体内の可燃ガスを検知する可燃ガス検知センサと、
を備え、
前記制御器は、前記空気排出器の停止中に、前記可燃ガス検知センサが第1濃度以上の可燃ガスを第1時間継続して検知した場合、または、所定期間毎に、前記空気排出器を動作させ、
前記空気排出器が動作している状態で、前記可燃ガス検知センサが第2濃度以上の可燃ガスを第2時間継続して検知した場合に、前記発電システムの異常と判定する、または、異常の報知を行うように構成されている、
発電システム。
[請求項2]
前記制御器は、前記空気排出器が動作している状態で、所定の時間が経過した後、前記空気排出器を停止させる停止動作を行うように構成されている、
請求項1に記載の発電システム。
[請求項3]
前記制御器は、前記空気排出器が動作している状態で、前記可燃ガス検知センサが第3濃度以下の可燃ガスを第3時間継続して検知した場合に、前記空気排出器を停止させる停止動作を行うように構成されている
請求項1に記載の発電システム。
[請求項4]
前記制御器は、前記停止動作を所定の回数繰り返した後、前記発電システムの異常と判定する、または、異常の報知を行うように構成されている、
請求項2または請求項3に記載の発電システム。
[請求項5]
燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池、および、前記燃料電池を収納する筐体を有する燃料電池システムと、
制御器と、
燃焼装置と、
前記筐体と前記燃焼装置の排気口とを連通するように設けられ、前記燃料電池システムから排出される排出ガス、および、前記燃焼装置から排出される排出ガスを大気に排出するように構成された排出流路と、
前記燃料電池システム内部の空気を前記排出流路へ排出するための空気排出器と、
前記空気排出器によって空気を排出するために、前記空気排出器と前記排出流路を接続する換気流路と、
前記排出流路における、前記燃料電池システムから排出される前記排出ガスと前記燃焼装置から排出される前記排出ガスとが合流する部分よりも上流側であって、前記排出流路または前記換気流路に配置される逆流防止装置と、
前記筐体内に配置され、前記筐体内の可燃ガスを検知する可燃ガス検知センサと、
を備えた発電システムの運転方法であって、
前記空気排出器の停止中に、前記可燃ガス検知センサが第1濃度以上の可燃ガスを第1時間継続して検知した場合、または、所定期間毎に、前記空気排出器を動作させる排出ステップと、
前記排出ステップの後、前記空気排出器が動作している状態で、前記可燃ガス検知センサが第2濃度以上の可燃ガスを第2時間継続して検知した場合に、前記発電システムの異常と判定する、または、異常の報知を行うステップと、
を備えた発電システムの運転方法。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]