WO2015122172A1 - 発電システムおよび発電システムの運転方法 - Google Patents

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WO2015122172A1
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power generation
flow path
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恵介 汐崎
浦田　隆行
龍井　洋
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Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
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    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
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    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04335—Temperature; Ambient temperature of cathode reactants at the inlet or inside the fuel cell
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    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04701—Temperature
    • H01M8/04738—Temperature of auxiliary devices, e.g. reformer, compressor, burner
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M2250/10—Fuel cells in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/10—Applications of fuel cells in buildings
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    • 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 invention relates to a power generation system that supplies power to a system or a load and a method for operating the power generation system.
  • the power generation system is a system that covers the power load of consumers with the generated power and supplies power to the system when surplus power is generated.
  • Patent Document 1 a power generation system arranged in a building is known (for example, see Patent Document 1).
  • the power generation system of Patent Document 1 includes a fuel cell, an exhaust pipe that discharges exhaust gas generated in the fuel cell system, and a double-pipe structure duct having an inner channel and an outer channel.
  • the high-pressure gas tank system of Patent Document 2 includes a heater heating unit provided along the seal member of the fuel flow path and a temperature sensor that detects the temperature in the vicinity of the seal member.
  • the high-pressure gas tank system of Patent Document 2 has a configuration for detecting the temperature in the vicinity of the seal member inside the gas tank.
  • the sealing member is heated after the temperature of the metal around the sealing member decreases. Therefore, the heating of the seal member cannot catch up, and the surrounding metal is deprived of heat and the temperature of the seal member is lowered. That is, the curing of the seal member cannot be sufficiently suppressed. As a result, there has been a problem that the sealing performance of the fuel flow path cannot be obtained sufficiently.
  • the present invention provides a power generation system and a power generation system operating method capable of ensuring stable sealing of a fuel flow path and stable power generation.
  • the power generation system of the present invention includes a power generator that generates fuel using a fuel, a housing that houses the power generator, an air supply passage that supplies outside air into the housing, and discharges exhaust gas from the power generator to the outside. And an air supply device for supplying outside air from the air supply passage to the housing. Furthermore, an air supply temperature detector for detecting the temperature of the air supply to the housing, a fuel flow path disposed in the housing for circulating fuel, a seal member for preventing fuel leakage from the fuel flow path, and a seal A heating unit that heats to a temperature that suppresses the curing of the member, and a control device that operates the heating unit are provided. The control device is configured to control the operation of the heating unit based on the operation of the air supply device and the temperature detected by the supply air temperature detector, and suppress the curing of the seal member.
  • the heating unit is controlled based on the operation of the air supply device and the temperature of the air detected by the supply air temperature detector. Therefore, hardening of a sealing member is suppressed and sufficient sealing performance of the fuel flow path is ensured. As a result, it is possible to realize a power generation system capable of supplying a sufficient amount of fuel to the power generator and generating stable power.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the power generation system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an essential part showing an arrangement configuration in the vicinity of the seal member in the X part of FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an operation according to Example 1 of the power generation system according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an operation according to Example 2 of the power generation system according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an operation according to Example 3 of the power generation system according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the power generation system according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a power generation system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the power generation system 14 of this embodiment includes at least a power generation unit 15, a control device 10, an air supply passage 1, an exhaust gas passage 6, and the like.
  • the power generation system 14 is disposed inside the building 13.
  • the power generation unit 15 of the power generation system 14 includes a housing 3.
  • the housing 3 at least the generator 2, the air supplier 4, the oxidant gas supplier 12, the fuel supplier 23, the fuel flow meter 29, the pressure gauge 30, the first fuel main valve 31, the control device 10, and the like. It is stored.
  • the control device 10 is arranged in the housing 3 is shown as an example, but the present invention is not limited to this.
  • the control device 10 may be arranged outside the housing 3.
  • a hole 16 penetrating in the thickness direction of the wall is provided at an appropriate position of the wall constituting the housing 3.
  • a double pipe constituted by a pipe constituting the exhaust gas passage 6 and a pipe constituting the air supply passage 1 is inserted into the hole 16.
  • a double pipe is configured by arranging the pipe constituting the exhaust gas passage 6 inside the pipe constituting the air supply passage 1.
  • the upstream end of the exhaust gas passage 6 is connected to the housing 3.
  • the exhaust gas discharged from the power generation unit 15 is configured to flow through the exhaust gas flow path 6.
  • the exhaust gas passage 6 is provided so as to extend through the hole 16 to the outside of the building 13. The downstream end (opening) of the exhaust gas passage 6 is open to the atmosphere.
  • the downstream end of the air supply channel 1 is connected to the housing 3, and the upstream end (opening) is open to the atmosphere. Thereby, air can be supplied to the power generation unit 15 from the outside (in this embodiment, outside the building 13) via the air supply channel 1.
  • the power generator 2 of the power generation unit 15 is configured to generate electricity and heat by reacting fuel and oxidant gas.
  • the electricity generated by the power generator 2 is supplied to a system or an external power load (for example, household electrical equipment) by a power regulator (not shown).
  • the heat generated by the power generator 2 is recovered by a heat medium that flows through a heat medium flow path (not shown).
  • the heat recovered by the heat medium is used for heating water or a seal member, for example.
  • the power generator 2 is composed of, for example, a fuel cell, a gas engine, a Stirling engine, and the like.
  • the air supply unit 4 of the power generation unit 15 is connected to the exhaust gas passage 6 through the air passage 20.
  • the air supplier 4 may have any configuration as long as it can supply air into the housing 3.
  • the air supply device 4 is configured by fans such as a fan and a blower, for example. Then, the air outside the power generation system 14 is supplied into the housing 3 through the air supply passage 1 by the operation of the air supply device 4. Further, the gas (mainly air) supplied into the housing 3 is discharged outside the building 13 through the air flow path 20 and the exhaust gas flow path 6. Thereby, the inside of the housing 3 is ventilated.
  • the air supplier 4 may be arranged in the exhaust gas flow path 6.
  • the oxidant gas supply device 12 of the power generation unit 15 supplies the power generator 2 while adjusting the flow rate of the oxidant gas (air).
  • the oxidant gas supply device 12 may have any configuration.
  • the oxidant gas supply device 12 is composed of fans such as a fan and a blower, for example.
  • the oxidant gas supply unit 12 is connected to the power generator 2 via the oxidant gas supply channel 17.
  • the fuel supplied to the building 13 is supplied to the fuel intake port 33 of the fuel flow path 7 of the power generation unit 15.
  • a first fuel main valve 31, a pressure gauge 30, a fuel flow meter 29, and a fuel supplier 23 are provided in order from the fuel inlet 33 toward the fuel flow direction. Yes.
  • the outlet of the fuel flow path 7 is connected to the upstream end of the off fuel flow path 7b.
  • the downstream end of the off fuel flow path 7 b is connected to the exhaust gas flow path 6.
  • the outlet of the oxidant gas flow path 2 ⁇ / b> B is connected to the upstream end of the off-oxidant gas flow path 19.
  • the downstream end of the off-oxidant gas channel 19 is connected to the exhaust gas channel 6.
  • off fuel fuel that has not been used in the power generator 2
  • an oxidant gas (hereinafter referred to as “off-oxidant gas”) that has not been used in the power generator 2 flows from the outlet of the oxidant gas flow path 2B through the off-oxidant gas flow path 19 to the exhaust gas flow path. 6 is discharged. Then, the off-fuel discharged to the exhaust gas passage 6 is diluted with the off-oxidant gas and discharged outside the building 13 through the exhaust gas passage 6.
  • off-fuel, off-oxidant gas, and gas (air) in the housing 3 due to the operation of the air supply device 4 are exemplified as exhaust gas discharged from the power generation unit 15. .
  • gas (air) supplied to the housing 3 when the oxidant gas and the air supplier 4 are operated is exemplified as the outside air supplied to the power generation unit 15.
  • the fuel flow path 7 of the power generation unit 15 in the present embodiment is configured.
  • the control device 10 of the power generation unit 15 stores an arithmetic processing unit exemplified by a microprocessor, a CPU (Central Processing Unit), and a program for executing each control operation.
  • a storage unit including a memory is provided.
  • the arithmetic processing unit of the control device 10 reads a predetermined control program stored in the storage unit and executes it. Thereby, the control apparatus 10 processes the information of the read control program, and performs various control regarding the electric power generation system 14 including control.
  • control device 10 is not limited to the above configuration, and may take any form as long as it is a device that controls each device constituting the power generation system 14. Further, the control device 10 may be configured as a single control device or a controller group in which a plurality of control devices cooperate to execute control of the power generation system 14. Further, the control device 10 may be configured by a microcomputer, MPU (Micro Processing Unit), PLC (programmable logic controller), a logic circuit, or the like.
  • MPU Micro Processing Unit
  • PLC programmable logic controller
  • the power generation system 14 of the present embodiment includes a supply air temperature detector 5 that detects the temperature of the supply air supplied into the housing 3 of the power generation unit 15.
  • the supply air temperature detector 5 is disposed, for example, on the way from the supply air upstream end 1 b to the supply air downstream end 1 a in the supply flow path 1.
  • the arrangement of the supply air temperature detector 5 is not limited to the above position.
  • only the sensor portion of the supply air temperature detector 5 may be disposed so as to be exposed in the supply air flow channel 1, and the other portion of the supply air temperature detector 5 may be disposed outside the supply air flow channel 1.
  • the supply air temperature detector 5 may be disposed outside the housing 3, for example. In this case, it is preferable to arrange at a position where the temperature of the outside air supplied into the housing 3 can be detected.
  • a seal member 8 that prevents fuel leakage from the fuel flow path 7 is provided at the joint between the fuel flow path 7 and the first fuel source valve 31.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part showing an arrangement configuration in the vicinity of the seal member in the X part indicated by the arrow in FIG.
  • annular recess 34 is formed at the joint between the fuel flow path 7 and the first fuel source valve 31.
  • a seal member 8 such as an O-ring is disposed, and the fuel flow path 7 and the first fuel source valve 31 are joined in an airtight manner.
  • a heating section 9 configured by a heater or the like for heating the fuel flow path 7 is disposed. Then, the fuel flow path 7 is heated by the heating unit 9 so as to suppress curing due to a temperature drop of the seal member 8 disposed in the fuel flow path 7.
  • the heating unit 9 is optional as long as it has a function capable of suppressing the curing of the seal member 8.
  • a heater may be used, and a configuration using heat recovered by the above-described heat medium (not shown) may be used.
  • the heating unit 9 may be disposed at any position as long as the heating of the seal member 8 can be suppressed. For example, you may arrange
  • the power generation system 14 of the present embodiment is configured.
  • the power generation system 14 of the present embodiment heats the fuel flow path 7 in the vicinity of the seal member 8 with the heating unit 9 when the temperature of the supply air is low (when it is equal to or lower than a predetermined first temperature), The sealing property of the fuel flow path 7 is ensured. As a result, fuel is sufficiently supplied to the power generator 2 to enable stable power generation.
  • the first temperature is acquired in advance by a test or the like as a temperature at which the temperature of the seal member 8 is lowered by the supply air taken into the housing 3 and the combustible gas leaks.
  • the acquired first temperature is stored in advance in the storage unit of the control device 10 or the like as the upper limit temperature at which the combustible gas as the fuel leaks from the fuel flow path 7.
  • the seal member 8 when the seal member 8 is a type 1 rubber, it is ⁇ 24 ° C., a type 1 B rubber is ⁇ 23 ° C., a type 2 rubber is ⁇ 22 ° C., a type 3 rubber is ⁇ 51 ° C., 4
  • Type C rubber it has low temperature limit performance such as ⁇ 48 ° C.
  • Type 4 D rubber is ⁇ 15 ° C.
  • Type 4 E rubber is ⁇ 18 ° C.
  • Type 5 rubber is ⁇ 49 ° C. Therefore, in the present embodiment, an appropriate margin is added based on the temperature indicating the low temperature limit performance of the seal member 8 to be used (for example, 5 ° C. or 10 ° C. is added) and set as the first temperature. To do. And based on the set 1st temperature, the heating part 9 is controlled and the electric power generation system 14 is operated.
  • Example 1 First, the operation method and operation of the power generation system 14 in the present embodiment will be described based on Example 1 with reference to FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an operation according to Example 1 of the power generation system according to the embodiment.
  • control device 10 first determines whether or not an operation command for the air supply unit 4 is issued to the power generation unit 15 (step S100).
  • step S100 determines with the control apparatus 10 not having issued the operation command of the air supply device 4 (NO of step S100)
  • the control device 10 measures the temperature of the air supplied into the housing 3 detected by the supply air temperature detector 5. Get the value.
  • the control device 10 determines whether or not the temperature of the acquired supply air is equal to or lower than a predetermined first temperature set based on the above (step S200).
  • the heating unit 9 is activated (step S300), and the fuel flow path 7 in the vicinity of the seal member 8 is heated.
  • the operation of determining the supply air temperature and the first temperature is repeated without starting the heating unit 9.
  • the heating section 9 heats the fuel flow path 7 in the vicinity of the seal member 8. Thereby, the temperature drop of the seal member 8 due to the supply air is more reliably suppressed, and the sealing performance of the fuel flow path 7 is sufficiently ensured. As a result, a power generation system 14 that supplies sufficient fuel to the power generator 2 and can stably generate power is obtained.
  • Example 2 Next, an operation method and operation of the power generation system 14 according to the present embodiment will be described based on Example 2 with reference to FIG.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an operation according to Example 2 of the power generation system according to the embodiment.
  • step S100 to step S200 and step S300 shown in the first embodiment are similarly executed.
  • the operation of the first embodiment is different in that each process of steps S210 and S220 is further provided and executed between the process of step S200 and the process of step S300 of the first embodiment. Different.
  • control device 10 determines whether or not there is an operation of the air supplier 4 (step S100), and further determines whether or not the supply air is equal to or lower than the first temperature (step S100). S200).
  • step S210 when it is determined that the supply air is equal to or lower than the second temperature (YES in step S210), the control device 10 stops the operation of the air supply device 4 whose operation has been confirmed in step S100 (step S220). And the heating part 9 is started similarly to Example 1 (step S300). On the other hand, when it determines with air supply being larger than 2nd temperature (NO of step S210), the heating part 9 is started, without stopping operation
  • the air supply device 4 When the supply air is at a low temperature lower than the second temperature lower than the first temperature by executing the processing described above, the air supply device 4 is stopped and the fuel flow path near the seal member 8 is heated by the heating unit 9. 7 is heated. Thereby, the temperature drop of the seal member 8 due to the supply air is more reliably suppressed, and the sealing performance of the fuel flow path 7 is sufficiently ensured. As a result, a power generation system 14 that supplies sufficient fuel to the power generator 2 and can stably generate power is obtained.
  • Example 3 Next, an operation method and operation of the power generation system 14 in the present embodiment will be described based on Example 3 with reference to FIG.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an operation according to Example 3 of the power generation system according to the embodiment.
  • control device 10 first activates the heating unit 9 (step S300).
  • control device 10 measures the elapsed time after the activation of the heating unit 9, and determines whether or not a predetermined first time has elapsed since the start of activation (step S400). If the first time has not elapsed (NO in step S400), the process in step S400 is repeated. At this time, for example, about 10 minutes is set as the first time.
  • step S400 if it is determined that the first time has elapsed (YES in step S400), the control device 10 activates the air supply device 4 (step S500).
  • control device 10 determines whether or not the supply air is higher than the first temperature (step S600). And when it determines with air supply being larger than 1st temperature (YES of step S600), the heating part 9 is stopped (step S700). On the other hand, when it is determined that the supply air is equal to or lower than the first temperature (NO in step S600), the operation of determining the supply air temperature and the first temperature (step S600) is repeated.
  • the fuel in the vicinity of the seal member 8 is heated by the heating unit 9 for a predetermined first time before the air supplier 4 is started and low-temperature outside air is taken into the housing 3 as supply air.
  • the flow path 7 is heated.
  • the temperature drop of the seal member 8 due to the supply air is more reliably suppressed, and the sealing performance of the fuel flow path 7 is sufficiently ensured.
  • a power generation system 14 that supplies sufficient fuel to the power generator 2 and can stably generate power is obtained.
  • the heating unit 9 is stopped or maintained in a stopped state. Thereby, waste of electric power in the heating unit 9 is prevented and electric power consumption is reduced. As a result, the power generation system 14 excellent in energy efficiency can be realized.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the power generation system according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the power generation system 14 of the present embodiment is different from the first embodiment in that the power generation system 14 is configured by a fuel cell system.
  • the power generation system 14 according to the present embodiment is basically the same as the configuration of the power generation system 14 according to the first embodiment. Therefore, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the power generation system 14 of the present embodiment includes at least the power generation unit 15, the control device 10, the supply air channel 1, the exhaust gas channel 6, and the like, as in the first embodiment. .
  • the power generation system 14 is disposed inside the building 13.
  • the power generation unit 15 of the power generation system 14 includes a housing 3.
  • the housing 3 at least the generator 2, the air supplier 4, the oxidant gas supplier 12, the fuel processor 11, the combustor 35, the first desulfurizer 21, the recycle valve 22, the fuel supplier 23, and the fuel supply A valve 24, a second desulfurizer 25, a first desulfurization valve 26, a second desulfurization valve 27, a pressure regulator 28, a fuel flow meter 29, a pressure gauge 30, a first fuel source valve 31, a second fuel source valve 32, and the like. It is stored.
  • the 2nd desulfurizer 25 is shown as an example, it is not limited to this.
  • the second desulfurizer 25 may be omitted.
  • the fuel supplied to the building 13 is supplied to the fuel intake port 33 of the fuel flow path 7 of the power generation unit 15.
  • a first fuel source valve 31 a second fuel source valve 32, a pressure gauge 30, a fuel flow meter 29, a pressure regulator 28, a second desulfurization valve 27, and a first desulfurization valve are provided.
  • the vessel 21, the fuel supplier 23, the fuel supply valve 24, the second desulfurizer 25, and the fuel processor 11 are sequentially provided from the fuel intake port 33 toward the fuel flow direction.
  • the second desulfurization valve 27 is opened and allowed to flow through the first desulfurizer 21 to desulfurize the fuel.
  • the first desulfurization valve 26 is opened and the first desulfurizer 21 is not allowed to flow, but is directly passed to the second desulfurizer 25.
  • the second desulfurizer 25 desulfurizes the fuel. Branch to do.
  • the configuration using the two two-way valves of the first desulfurization valve 26 and the second desulfurization valve 27 has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, it is good also as a structure which arrange
  • the fuel flow path 7 is branched between the fuel processor 11 and the power generator 2, and the circulation flow path 7 a for supplying the generated gas generated by the fuel processor 11 to the fuel supply device 23 via the recycle valve 22. It has. Thereby, when hydrogen is required for the reaction in the second desulfurizer 25, the hydrogen generated in the fuel processor 11 can be supplied to the second desulfurizer 25 via the circulation flow path 7a.
  • the configuration in which the second desulfurizer 25 is disposed in the fuel flow path 7 has been described as an example, but the present invention is not limited thereto.
  • position the 2nd desulfurizer 25 in the fuel flow path 7 may be sufficient.
  • the fuel processor 11 may have any configuration as long as it supplies fuel to the power generator 2.
  • outlet of the fuel flow path 7 is connected to the upstream end of the off fuel flow path 7b.
  • the downstream end of the off fuel passage 7 b is connected to the combustor 35.
  • the outlet of the combustor 35 is connected to the upstream end of the combustion exhaust gas passage 18.
  • the downstream end of the combustion exhaust gas passage 18 is connected to the exhaust gas passage 6.
  • outlet of the oxidant gas flow path 2B is connected to the upstream end of the off-oxidant gas flow path 19.
  • the downstream end of the off-oxidant gas channel 19 is connected to the exhaust gas channel 6.
  • off fuel fuel that has not been used in the power generator 2
  • an oxidant gas (hereinafter referred to as “off-oxidant gas”) that has not been used in the power generator 2 flows from the outlet of the oxidant gas flow path 2B through the off-oxidant gas flow path 19 to the exhaust gas flow path. 6 is discharged. Then, the off-fuel discharged to the exhaust gas passage 6 is diluted with the off-oxidant gas and discharged outside the building 13 through the exhaust gas passage 6.
  • the product gas and the unused fuel processed by the fuel processor 11 are supplied to the combustor 35.
  • the combustion air is supplied from the combustion air supply device 36 to the combustor 35 via the combustion air supply flow path 37.
  • the combustor 35 burns the supplied fuel with air and supplies heat necessary for fuel processing to the fuel processor 11. Further, the combustor 35 supplies water necessary for fuel processing from the water supplier 38 to the fuel processor 11 via the water supply flow path 39.
  • the power generation system 14 of the present embodiment has a fuel connected to the joint portion of the fuel flow path 7 and the first fuel source valve 31 as in the power generation system 14 of the first embodiment.
  • a seal member 8 for preventing leakage of fuel from the flow path 7 is provided.
  • a heating unit 9 configured by a heater or the like for heating the fuel flow path 7 is disposed. Yes. Then, the fuel flow path 7 is heated by the heating unit 9 so as to suppress curing due to a temperature drop of the seal member 8 disposed in the fuel flow path 7.
  • the power generation system 14 of the present embodiment is configured, and the same effects as the power generation system 14 of the first embodiment are realized.
  • the power generation system of the present invention includes a power generator that generates power using fuel, a housing that houses the power generator, an air supply passage that supplies outside air into the housing, and a discharge from the power generator.
  • An exhaust gas passage for discharging gas to the outside, and an air supplier for supplying outside air from the air supply passage to the housing are provided.
  • an air supply temperature detector for detecting the temperature of the air supply to the housing, a fuel flow path disposed in the housing for circulating fuel, a seal member for preventing fuel leakage from the fuel flow path, and a seal
  • a control apparatus may control the operation
  • the heating unit is controlled based on the operation of the air supply unit and the temperature detected by the supply air temperature detector. Therefore, hardening of a sealing member is suppressed and sufficient sealing performance of the fuel flow path is ensured. As a result, it is possible to realize a power generation system capable of supplying a sufficient amount of fuel to the power generator and generating stable power.
  • the control device for the power generation system of the present invention controls the heating unit to operate when the air supply device is operated and the temperature detected by the supply air temperature detector is equal to or lower than the first temperature. May be.
  • the heating unit heats the seal member before the temperature of the seal member decreases rapidly.
  • a decrease in the temperature of the sealing member can be more reliably suppressed, and the sealing performance of the fuel flow path can be sufficiently ensured.
  • the control device for the power generation system of the present invention controls the heating unit not to operate when the air supply device is not operated and the temperature detected by the supply air temperature detector exceeds the first temperature. May be.
  • the heating unit when the possibility of the temperature reduction of the seal member is reduced, specifically, when the temperature of the supply air is higher than the predetermined first temperature, the heating unit is stopped without operating the heating unit. Or keep the stop. Thereby, the power consumption in a heating part can be reduced.
  • the control device for the power generation system of the present invention stops the air supply when the air supply is operated and the temperature detected by the supply air temperature detector is equal to or lower than the second temperature lower than the first temperature. Then, the heating unit may be controlled to operate.
  • the air supply unit that supplies air is stopped and the seal member is heated by the heating unit.
  • a decrease in the temperature of the sealing member can be more reliably suppressed, and the sealing performance of the fuel flow path can be sufficiently ensured.
  • control device for the power generation system operates the heating unit when the temperature detected by the supply air temperature detector is equal to or lower than the first temperature before the predetermined first time for operating the air supply device. You may control to make it.
  • the air below the first temperature heats the sealing member with the heating unit before the temperature of the sealing member is rapidly decreased.
  • a decrease in the temperature of the sealing member can be more reliably suppressed, and the sealing performance of the fuel flow path can be sufficiently ensured.
  • the operation method of the power generation system includes a generator that generates power using fuel, a casing that houses the generator, an air supply passage that supplies outside air into the casing, and exhaust gas from the generator.
  • An exhaust gas flow path for discharging to the outside and an air supply device for supplying outside air from the air supply flow path to the housing are provided.
  • an air supply temperature detector for detecting the temperature of the air supply to the housing, a fuel flow path disposed in the housing for circulating fuel, a seal member for preventing fuel leakage from the fuel flow path, and a seal
  • a heating unit that heats to a temperature that suppresses the curing of the member, and a control device that operates the heating unit are provided. Then, the control device may operate the heating unit when the air supply device is operated and the temperature detected by the supply air temperature detector is equal to or lower than the first temperature.
  • the present invention is useful for a power generation system that sufficiently secures the sealing performance of the fuel flow path in the system and stably generates power when the temperature of the supply air is low.

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Abstract

発電器（２）と、発電器（２）を収納する筐体（３）と、外気を筐体（３）へ供給する空気供給器（４）とを備える。給気の温度を検知する給気温度検知器（５）と、燃料を流通させる燃料流路（７）と、燃料流路（７）の燃料漏洩を防止するシール部材と、シール部材を加熱する加熱部（９）と、加熱部（９）を動作させる制御装置（１０）とを備える。制御装置（１０）は、空気供給器（４）の動作および給気温度検知器（５）が検知した温度に基づいて、加熱部（９）の動作を制御しシール部材の硬化を抑制する。これにより、シール部材の温度低下を抑制し、燃料流路（７）のシール性を確保して、安定して発電できる発電システム（１４）を提供する。

Description

発電システムおよび発電システムの運転方法
　本発明は、系統もしくは負荷へ電力を供給する発電システムおよび発電システムの運転方法に関する。
　発電システムは、発電電力により需要家の電力負荷を賄うとともに、余剰の電力が発生した場合には、系統に電力を供給するシステムである。
　従来、建物内部に配置した発電システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１の発電システムは、燃料電池と、燃料電池システムで生じた排ガスを排出する排気管と、内側流路および外側流路を有する二重配管構造のダクトとを備えている。
　また、密閉性の確保を目的とした構成の高圧ガスタンクシステムが知られている（例えば、特許文献２参照）。
　特許文献２の高圧ガスタンクシステムは、燃料流路のシール部材に沿うように設けられたヒータの発熱部と、シール部材の近傍の温度を検知する温度センサを備えている。
　しかしながら、特許文献１に開示される、給気を屋外から取り入れる発電システムは、外気温が低い場合、低温の外気により筐体内の燃料流路の温度が下がる。この場合、温度低下に伴うシール部材の硬化が起こる場合があった。シール部材が硬化すると、シール部材の圧縮永久歪みによりシール部材の反発力が低下する。これにより、燃料流路のシール性が低下して、十分な密閉性を確保できなくなる。そのため、燃料流路から燃料漏れが発生する虞がある。その結果、発電器に燃料が充分に供給されず、安定した発電ができないという課題があった。
　また、特許文献２の高圧ガスタンクシステムは、ガスタンク内部のシール部材近傍の温度を検知する構成を備えている。しかし、周囲の温度が急激に変わる場合、シール部材周囲の金属の温度が低下してから、シール部材の加熱を行うことになる。そのため、シール部材の加熱が追いつかず、周囲の金属に熱が奪われてシール部材の温度が低下する。つまり、シール部材の硬化を充分に抑制できない。その結果、燃料流路のシール性が充分に得られないという課題があった。
特開２００８－２１０６３１号公報 特開２０１１－３８５５９号公報
　本発明は、燃料流路のシール性を充分に確保して、安定した発電が可能な発電システムおよび発電システムの運転方法を提供する。
　つまり、本発明の発電システムは、燃料を用いて発電する発電器と、発電器を収納する筐体と、筐体内へ外気を供給する給気流路と、発電器からの排出ガスを外部へ排出する排ガス流路と、給気流路から外気を筐体へ供給する空気供給器とを備える。さらに、筐体への給気の温度を検知する給気温度検知器と、筐体内に配置され、燃料を流通させる燃料流路と、燃料流路からの燃料漏洩を防止するシール部材と、シール部材の硬化を抑制する温度以上に加熱する加熱部と、加熱部を動作させる制御装置とを備える。そして、制御装置は、空気供給器の動作および給気温度検知器が検知した温度に基づいて、加熱部の動作を制御し、シール部材の硬化を抑制するように構成される。
　この構成によれば、空気供給器の動作および給気温度検知器が検知した空気の温度に基づいて、加熱部を制御する。これにより、シール部材の硬化を抑制して、燃料流路のシール性を充分に確保する。その結果、発電器に充分な燃料を供給して、安定した発電が可能な発電システムを実現できる。
図１は、本発明の実施の形態１における発電システムの概略構成を示す模式図である。 図２は、図１の矢視Ｘ部におけるシール部材近傍の配設構成を示す要部断面図である。 図３は、同実施の形態における発電システムの実施例１に係る動作を示すフローチャートである。 図４は、同実施の形態における発電システムの実施例２に係る動作を示すフローチャートである。 図５は、同実施の形態における発電システムの実施例３に係る動作を示すフローチャートである。 図６は、本発明の実施の形態２における発電システムの概略構成を示す模式図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
　（実施の形態１）
　以下、本発明の実施の形態１の発電システムについて、図１を参照しながら説明する。
　図１は、本発明の実施の形態１における発電システムの構成を示す模式図である。
　図１に示すように、本実施の形態の発電システム１４は、少なくとも発電ユニット１５、制御装置１０、給気流路１、排ガス流路６などを備えている。そして、発電システム１４は、建物１３の内部に配置されている。
　発電システム１４の発電ユニット１５は、筐体３を備えている。筐体３内には、少なくとも発電器２、空気供給器４、酸化剤ガス供給器１２、燃料供給器２３、燃料流量計２９、圧力計３０、第１燃料元弁３１および制御装置１０などが収納されている。なお、本実施の形態では、制御装置１０を筐体３内に配設した構成を例に示すが、これに限定されない。例えば、制御装置１０を筐体３の外部に配置する構成としてもよい。
　また、筐体３を構成する壁の適所に、壁の厚み方向に貫通する孔１６を設けている。孔１６には、排ガス流路６を構成する配管と、給気流路１を構成する配管から構成される二重配管が挿通されている。具体的には、排ガス流路６を構成する配管を、給気流路１を構成する配管の内側に配置することにより、二重配管を構成している。
　排ガス流路６の上流端は、筐体３に接続されている。これにより、排ガス流路６を介して、発電ユニット１５から排出される排出ガスが通流するように構成される。また、排ガス流路６は、孔１６を貫通して、建物１３の外側にまで延びるように設けられている。そして、排ガス流路６の下流端（開口）は、大気に開放されている。
　一方、給気流路１の下流端は筐体３に接続され、上流端（開口）は大気に開放されている。これにより、給気流路１を介して、発電ユニット１５に外部（本実施の形態では、建物１３外）から空気を供給することができる。
　発電ユニット１５の発電器２は、燃料と酸化剤ガスとを反応させて、電気と熱を発生するように構成されている。発電器２で発生した電気は、電力調整器（図示せず）により、系統もしくは外部電力負荷（例えば、家庭の電気機器）などに供給される。発電器２で発生した熱は、熱媒体流路（図示せず）を通流する熱媒体で回収される。熱媒体で回収した熱は、例えば水やシール部材などの加熱に利用される。なお、発電器２は、本実施の形態の場合、例えば燃料電池、ガスエンジン、スターリングエンジンなどから構成される。
　発電ユニット１５の空気供給器４は、空気流路２０を介して排ガス流路６と接続される。なお、空気供給器４は、筐体３内に空気を供給できる構成であれば、どのような構成でもよい。空気供給器４は、例えばファンやブロワなどのファン類で構成される。そして、空気供給器４の作動により、給気流路１を介して、発電システム１４外の空気が筐体３内に給気される。さらに、筐体３内に給気されたガス（主として、空気）は、空気流路２０および排ガス流路６を介して、建物１３外に排出される。これにより、筐体３内を換気する。なお、本実施の形態では、空気供給器４を筐体３内に配置する構成を例に示したが、これに限定されない。例えば、空気供給器４を排ガス流路６内に配置する構成としてもよい。
　発電ユニット１５の酸化剤ガス供給器１２は、発電器２に酸化剤ガス（空気）の流量を調整しながら供給する。なお、酸化剤ガス供給器１２は、どのような構成でもよい。酸化剤ガス供給器１２は、例えばファンやブロワなどのファン類で構成される。そして、酸化剤ガス供給器１２は、酸化剤ガス供給流路１７を介して、発電器２に接続される。
　つぎに、発電ユニット１５に燃料を取り入れる燃料取入口３３から発電器２に至る燃料流路７に配設される構成について、以下に説明する。
　まず、建物１３に供給された燃料は、発電ユニット１５の燃料流路７の燃料取入口３３に供給される。燃料流路７には、第１燃料元弁３１と、圧力計３０と、燃料流量計２９と、燃料供給器２３とが、燃料取入口３３から燃料の流通方向に向かって、順に設けられている。
　燃料流路７の出口は、オフ燃料流路７ｂの上流端に接続されている。オフ燃料流路７ｂの下流端は、排ガス流路６に接続されている。また、酸化剤ガス流路２Ｂの出口は、オフ酸化剤ガス流路１９の上流端に接続されている。オフ酸化剤ガス流路１９の下流端は、排ガス流路６に接続されている。
　これにより、発電器２で使用されなかった燃料（以下、「オフ燃料」と記す）は、燃料流路７の出口から燃料ガス流路２Ａおよびオフ燃料流路７ｂを介して、排ガス流路６に排出される。また、発電器２で使用されなかった酸化剤ガス（以下、「オフ酸化剤ガス」と記す）は、酸化剤ガス流路２Ｂの出口からオフ酸化剤ガス流路１９を介して、排ガス流路６に排出される。そして、排ガス流路６に排出されたオフ燃料は、オフ酸化剤ガスにより希釈されて、排ガス流路６を介して建物１３外に排出される。
　なお、本実施の形態では、オフ燃料、オフ酸化剤ガス、および空気供給器４が作動することによる筐体３内のガス（空気）は、発電ユニット１５から排出される排出ガスとして、例示する。同様に、酸化剤ガスおよび空気供給器４が作動することにより筐体３に供給されるガス（空気）は、発電ユニット１５に供給される外気として、例示する。
　以上のように、本実施の形態における発電ユニット１５の燃料流路７が構成されている。
　また、図１に示すように、発電ユニット１５の制御装置１０は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）など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、メモリなどから構成される記憶部を備えている。制御装置１０の演算処理部は、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。これにより、制御装置１０は、読み出した制御プログラムの情報を処理し、かつ制御を含む発電システム１４に関する各種の制御を行う。
　なお、制御装置１０は、上記構成に限られず、発電システム１４を構成する各機器を制御する機器であれば、どのような形態でもよい。また、制御装置１０は、単独の制御装置の構成や、複数の制御装置が協働して発電システム１４の制御を実行する制御器群で構成した形態でもよい。さらに、制御装置１０は、マイクロコンピュータ、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＰＬＣ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）や論理回路などで構成してもよい。
　また、本実施の形態の発電システム１４は、発電ユニット１５の筐体３内へ供給される給気の温度を検知する給気温度検知器５を備えている。給気温度検知器５は、例えば給気流路１のうち、給気上流端１ｂから給気下流端１ａへ至る途中に配置されている。なお、給気温度検知器５の配置は、上記の位置に限定されない。例えば、給気温度検知器５のセンサ部分のみを給気流路１内に露出するように配置し、給気温度検知器５の他の部分を給気流路１の外部に配置する構成としてもよい。さらに、給気温度検知器５を、例えば筐体３の外部に配置してもよい。この場合、筐体３内に給気される外気の温度を検知できる位置に配置することが好ましい。
　また、本実施の形態の発電システム１４は、燃料流路７と第１燃料元弁３１の接合部に、燃料流路７からの燃料漏洩を防止するシール部材８を設けている。
　以下に、本実施の形態の発電システム１４のシール部材８近傍の構成について、図２を用いて説明する。
　図２は、図１の矢視Ｘ部におけるシール部材近傍の配設構成を示す要部断面図である。
　図２に示すように、燃料流路７と第１燃料元弁３１との接合部には、環状凹部３４が形成されている。環状凹部３４には、例えばＯリングなどのシール部材８が配設され、燃料流路７と第１燃料元弁３１とを気密に接合している。
　また、燃料流路７と第１燃料元弁３１との接合部近傍には、燃料流路７を加熱する、加熱器などで構成される加熱部９が配置されている。そして、加熱部９で燃料流路７を加熱することにより、燃料流路７に配設されたシール部材８の温度低下による硬化を抑制するように構成されている。
　なお、加熱部９は、シール部材８の硬化を抑制できる機能を備える構成であれば任意である。例えば、ヒータでもよく、上述した熱媒体（図示せず）が回収した熱を利用する構成でもよい。また、加熱部９は、シール部材８の硬化を抑制できる位置であれば、任意の位置に配設してもよい。例えば、シール部材８の上部、下部、横部などに接触、または離れて配設してもよい。さらに、加熱部９を、複数個配設してもよい。
　以上のように、本実施の形態の発電システム１４が構成されている。
　以下に、本実施の形態に係る発電システム１４の運転方法およびその動作について、実施例を用いて説明する。
　つまり、本実施の形態の発電システム１４は、給気の温度が低い場合（所定の第１温度以下の場合）、上記加熱部９でシール部材８近傍の燃料流路７を加熱することにより、燃料流路７のシール性を確保する。これにより、発電器２に燃料を充分に供給して、安定した発電を可能にしている。
　なお、上記第１温度は、筐体３内に取り込んだ給気によってシール部材８の温度が低下し、可燃ガスの漏洩が生じる温度として、例えば予め試験などにより取得される。そして、取得した第１温度は、燃料流路７から燃料である可燃ガスの漏洩が生じる上限温度として、制御装置１０の記憶部などに予め記憶される。
　一方、予め試験をしないで、シール部材８を構成するＯリングに関するＪＩＳ規格（ＪＩＳ　Ｂ　２４０１－１～－４（対応国際規格ＩＳＯ３６０１－１～－４））に準拠する低温限界性能などに基づいて、以下に示す適切な所定値を、第１温度として設定してもよい。例えば、シール部材８が、１種Ａゴムの場合は－２４℃、１種Ｂゴムの場合は－２３℃、２種ゴムの場合は－２２℃、３種ゴムの場合は－５１℃、４種Ｃゴムの場合は－４８℃、４種Ｄゴムの場合は－１５℃、４種Ｅゴムの場合は－１８℃、５種の場合は－４９℃などの低温限界性能を備えている。そこで、本実施の形態では、使用するシール部材８の低温限界性能を示す温度に基づいて、適切な余裕度を加味（例えば、５℃や１０℃を加算する）して、第１温度として設定する。そして、設定した第１温度に基づいて、加熱部９を制御して、発電システム１４を動作させる。
　以下に、本実施の形態における発電システム１４の運転方法およびその動作、特にシール部材８近傍に加熱動作について、実施例１から実施例３を用いて、具体的に説明する。
　（実施例１）
　まず、本実施の形態における発電システム１４の運転方法およびその動作について、実施例１に基づいて、図３を用いて説明する。
　図３は、同実施の形態における発電システムの実施例１に係る動作を示すフローチャートである。
　図３に示すように、制御装置１０は、まず、発電ユニット１５に対して空気供給器４の動作指令を出しているか否かを判定する（ステップＳ１００）。
　そして、制御装置１０は、空気供給器４の動作指令を出していないと判定した場合（ステップＳ１００のＮＯ）、空気供給器４の動作指令を出すまでステップＳ１００の処理を繰り返す。一方、空気供給器４の動作指令があると判定した場合（ステップＳ１００のＹＥＳ）、制御装置１０は、給気温度検知器５により検知した筐体３内に給気される空気の温度の測定値を取得する。
　つぎに、制御装置１０は、取得した給気の温度が、上述に基づいて設定した所定の第１温度以下であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。そして、給気が第１温度以下であると判定した場合（ステップＳ２００のＹＥＳ）、加熱部９を起動し（ステップＳ３００）、シール部材８近傍の燃料流路７を加熱する。一方、給気が第１温度より大きいと判定した場合（ステップＳ２００のＮＯ）、加熱部９を起動しないで、給気の温度と第１温度との判定動作（ステップＳ２００）を繰り返す。
　以上で説明した処理の実行により、筐体３内に給気として取り込む外気が、第１温度より低温の場合、加熱部９でシール部材８近傍の燃料流路７を加熱する。これにより、給気によるシール部材８の温度低下を、より確実に抑制して、燃料流路７のシール性を充分に確保する。その結果、発電器２に充分な燃料を供給し、安定して発電できる発電システム１４が得られる。
　（実施例２）
　つぎに、本実施の形態における発電システム１４の運転方法およびその動作について、実施例２に基づいて、図４を用いて説明する。
　図４は、同実施の形態における発電システムの実施例２に係る動作を示すフローチャートである。
　なお、実施例２においても、実施例１に示すステップＳ１００からステップＳ２００およびステップＳ３００の処理を、同様に実行する。ただし、実施例２においては、実施例１のステップＳ２００の処理とステップＳ３００の処理との間に、ステップＳ２１０、Ｓ２２０の各処理を、さらに設けて実行する点で、実施例１の動作とは異なる。
　具体的な動作について、以下で説明する。
　まず、実施例１と同様に、制御装置１０は、空気供給器４の動作があるか否か判定（ステップＳ１００）し、さらに給気が第１温度以下であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。
　そして、制御装置１０は、給気が第２温度以下であると判定した場合（ステップＳ２１０のＹＥＳ）、ステップＳ１００で動作を確認した空気供給器４の動作を停止する（ステップＳ２２０）。そして、実施例１と同様に、加熱部９を起動する（ステップＳ３００）。一方、給気が第２温度より大きいと判定した場合（ステップＳ２１０のＮＯ）は、空気供給器４の動作を停止せずに、加熱部９を起動する（ステップＳ３００）。
　以上で説明した処理の実行により、給気が第１温度より低い第２温度以下の低温の場合、空気供給器４を停止させた上で、加熱部９でシール部材８の近傍の燃料流路７を加熱する。これにより、給気によるシール部材８の温度低下を、より確実に抑制して、燃料流路７のシール性を充分に確保する。その結果、発電器２に充分な燃料を供給し、安定して発電できる発電システム１４が得られる。
　（実施例３）
　つぎに、本実施の形態における発電システム１４の運転方法およびその動作について、実施例３に基づいて、図５を用いて説明する。
　図５は、同実施の形態における発電システムの実施例３に係る動作を示すフローチャートである。
　図５に示すように、制御装置１０は、まず、加熱部９を起動する（ステップＳ３００）。
　つぎに、制御装置１０は、加熱部９の起動後の経過時間を計測し、起動開始から所定の第１時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ４００）。そして、第１時間を経過していない場合（ステップＳ４００のＮＯ）、ステップＳ４００の処理を繰り返す。このとき、第１時間として、例えば１０分程度が設定される。
　一方、制御装置１０は、第１時間が経過したと判定した場合（ステップＳ４００のＹＥＳ）、空気供給器４を起動する（ステップＳ５００）。
　つぎに、制御装置１０は、給気が第１温度より大きいか否かを判定する（ステップＳ６００）。そして、給気が第１温度より大きいと判定した場合（ステップＳ６００のＹＥＳ）は、加熱部９を停止する（ステップＳ７００）。一方、給気が第１温度以下と判定した場合（ステップＳ６００のＮＯ）、給気の温度と第１温度との判定動作（ステップＳ６００）を繰り返す。
　以上で説明した処理の実行により、空気供給器４が起動し低温の外気を給気として筐体３内に取り込む前に、所定の第１時間の間、加熱部９でシール部材８近傍の燃料流路７を加熱する。これにより、給気によるシール部材８の温度低下を、より確実に抑制して、燃料流路７のシール性を充分に確保する。その結果、発電器２に充分な燃料を供給し、安定して発電できる発電システム１４が得られる。
　また、シール部材８近傍の温度低下の可能性が低減した場合（具体的には、給気の温度が第１温度より大きい場合）、加熱部９を停止または停止状態を維持する。これにより、加熱部９での電力の浪費を防止して、電力消費を低減する。その結果、エネルギー効率に優れた発電システム１４が実現できる。
　（実施の形態２）
　以下、本発明の実施の形態２の発電システムについて、図６を参照しながら説明する。
　図６は、本発明の実施の形態２における発電システムの構成を示す模式図である。
　図６に示すように、本実施の形態の発電システム１４は、発電システム１４を燃料電池システムで構成した点で、実施の形態１とは異なる。なお、本実施の形態の発電システム１４は、基本的には実施の形態１の発電システム１４の構成と同じである。そこで、実施の形態１と同一部品は、同一符号を付して説明を省略する。
　つまり、図６に示すように、本実施の形態の発電システム１４は、実施の形態１と同様に、少なくとも発電ユニット１５、制御装置１０、給気流路１、排ガス流路６などを備えている。そして、発電システム１４は、建物１３の内部に配置されている。
　発電システム１４の発電ユニット１５は、筐体３を備えている。筐体３内には、少なくとも発電器２、空気供給器４、酸化剤ガス供給器１２、燃料処理器１１、燃焼器３５、第１脱硫器２１、リサイクル弁２２、燃料供給器２３、燃料供給弁２４、第２脱硫器２５、第１脱硫弁２６、第２脱硫弁２７、圧力調整器２８、燃料流量計２９、圧力計３０、第１燃料元弁３１および第２燃料元弁３２などが収納されている。なお、本実施の形態では、第２脱硫器２５を配設した構成を例に示しているが、これに限定されない。例えば、第２脱硫器２５を配設しない構成としてもよい。
　つぎに、実施の形態１の発電ユニット１５とは異なる、発電ユニット１５に燃料を取り入れる燃料取入口３３から発電器２に至る燃料流路７に配設される構成について、以下に説明する。
　まず、建物１３に供給された燃料は、発電ユニット１５の燃料流路７の燃料取入口３３に供給される。燃料流路７には、第１燃料元弁３１と、第２燃料元弁３２と、圧力計３０と、燃料流量計２９と、圧力調整器２８と、第２脱硫弁２７と、第１脱硫器２１と、燃料供給器２３と、燃料供給弁２４と、第２脱硫器２５と、燃料処理器１１とが、燃料取入口３３から燃料の流通方向に向かって、順に設けられている。
　このとき、本実施の形態では、圧力調整器２８で圧力が調整された燃料を、第１脱硫弁２６および第２脱硫弁２７の開閉により、第１脱硫器２１に通流させるか否かを調節する。
　具体的には、発電システム１４の起動時のみ、第２脱硫弁２７を開放して第１脱硫器２１に通流させ、燃料を脱硫する。一方、発電システム１４の発電時には、第１脱硫弁２６を開放して第１脱硫器２１を通流させずに、第２脱硫器２５へ直接通流させ、第２脱硫器２５で燃料の脱硫を行うように分岐する。なお、本実施の形態では、第１脱硫弁２６および第２脱硫弁２７の２つの２方弁を用いた構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、燃料流路７の第１脱硫器２１に接続される流路と、第１脱硫器２１をバイパスする流路の分岐部に１つの３方弁を配置する構成としてもよい。
　また、燃料流路７は、燃料処理器１１と発電器２の間で分岐され、リサイクル弁２２を介して、燃料処理器１１で生成した生成ガスを燃料供給器２３に供給する循環流路７ａを備えている。これにより、第２脱硫器２５での反応に水素が必要な場合、燃料処理器１１で生成された水素を循環流路７ａを介して第２脱硫器２５に供給できるように構成されている。
　なお、本実施の形態では、燃料流路７に第２脱硫器２５を配設した構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、燃料流路７に第２脱硫器２５を配設しない構成でもよい。さらに、燃料処理器１１は、発電器２に燃料を供給する構成であれば、どのような構成でもよい。例えば、水素生成装置、水素ボンベまたは水素吸蔵合金などの水素ガスを供給するように構成された機器で構成してもよい。
　また、燃料流路７の出口は、オフ燃料流路７ｂの上流端に接続されている。オフ燃料流路７ｂの下流端は、燃焼器３５に接続されている。燃焼器３５の出口は、燃焼排ガス流路１８の上流端に接続されている。さらに、燃焼排ガス流路１８の下流端は、排ガス流路６に接続されている。
　また、酸化剤ガス流路２Ｂの出口は、オフ酸化剤ガス流路１９の上流端に接続されている。オフ酸化剤ガス流路１９の下流端は、排ガス流路６に接続されている。
　これにより、発電器２で使用されなかった燃料（以下、「オフ燃料」と記す）は、燃料流路７の出口から燃料ガス流路２Ａおよびオフ燃料流路７ｂを介して、排ガス流路６に排出される。また、発電器２で使用されなかった酸化剤ガス（以下、「オフ酸化剤ガス」と記す）は、酸化剤ガス流路２Ｂの出口からオフ酸化剤ガス流路１９を介して、排ガス流路６に排出される。そして、排ガス流路６に排出されたオフ燃料は、オフ酸化剤ガスにより希釈されて、排ガス流路６を介して建物１３外に排出される。
　また、燃料処理器１１で燃料処理された生成ガスおよび未利用の燃料は、燃焼器３５に供給される。そして、燃焼空気は、燃焼空気供給器３６から燃焼空気供給流路３７を介して燃焼器３５に供給される。燃焼器３５は、供給された燃料を空気で燃焼し、燃料処理に必要な熱を燃料処理器１１に供給する。さらに、燃焼器３５は、燃料処理に必要な水を水供給器３８から水供給流路３９を介して、燃料処理器１１に供給する。
　さらに、本実施の形態の発電システム１４は、図２を用いて説明したように実施の形態１の発電システム１４と同様に、燃料流路７と第１燃料元弁３１の接合部に、燃料流路７からの燃料の漏洩を防止するシール部材８を設けている。
　つまり、図２に示すように、燃料流路７と第１燃料元弁３１との接合部近傍には、燃料流路７を加熱する、加熱器などで構成される加熱部９が配置されている。そして、加熱部９で燃料流路７を加熱することにより、燃料流路７に配設されたシール部材８の温度低下による硬化を抑制するように構成されている。
　以上のように、本実施の形態の発電システム１４が構成され、実施の形態１の発電システム１４と同様の作用効果を実現している。
　なお、本実施の形態に係る発電システム１４の運転方法およびその動作、特にシール部材８近傍に加熱動作については、実施例１から実施例３を用いて説明した実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
　以上で説明したように、本発明の発電システムは、燃料を用いて発電する発電器と、発電器を収納する筐体と、筐体内へ外気を供給する給気流路と、発電器からの排出ガスを外部へ排出する排ガス流路と、給気流路から外気を筐体へ供給する空気供給器とを備える。さらに、筐体への給気の温度を検知する給気温度検知器と、筐体内に配置され、燃料を流通させる燃料流路と、燃料流路からの燃料漏洩を防止するシール部材と、シール部材の硬化を抑制する温度以上に加熱する加熱部と、加熱部を動作させる制御装置とを備える。そして、制御装置は、空気供給器の動作および給気温度検知器が検知した温度に基づいて、加熱部の動作を制御し、シール部材の硬化を抑制するように構成してもよい。
　この構成によれば、空気供給器の動作および給気温度検知器が検知した温度に基づいて、加熱部を制御する。これにより、シール部材の硬化を抑制して、燃料流路のシール性を充分に確保する。その結果、発電器に充分な燃料を供給して、安定した発電が可能な発電システムを実現できる。
　また、本発明の発電システムの制御装置は、空気供給器を動作させる場合で、かつ、給気温度検知器が検知した温度が第１温度以下の場合に、加熱部を動作させるように制御してもよい。
　この構成によれば、給気温度検知器で検知した給気の温度が第１温度より低温の場合、加熱部は、シール部材の温度が急激に低下する前にシール部材を加熱する。これにより、シール部材の温度の低下を、より確実に抑制して、燃料流路のシール性を充分に確保できる。その結果、発電器に充分な燃料を供給して、安定した発電が可能な発電システムを実現できる。
　また、本発明の発電システムの制御装置は、空気供給器を動作させない場合で、かつ、給気温度検知器が検知した温度が第１温度を超える場合に、加熱部を動作させないように制御してもよい。
　この構成によれば、シール部材の温度低下の可能性が低減したとき、具体的には、給気の温度が所定の第１温度より高い場合、加熱部を動作せずに、加熱部を停止または停止を維持する。これにより、加熱部での電力消費を低減できる。
　また、本発明の発電システムの制御装置は、空気供給器を動作させる場合で、かつ、給気温度検知器が検知した温度が第１温度より低い第２温度以下の場合、空気供給器を停止させ、加熱部を動作させるように制御してもよい。
　この構成によれば、第２温度以下の空気がシール部材の温度を急激に低下させる前に、給気する空気供給器を停止して、加熱部でシール部材を加熱する。これにより、シール部材の温度の低下を、より確実に抑制して、燃料流路のシール性を充分に確保できる。その結果、発電器に充分な燃料を供給し、安定した発電が可能な発電システムを実現できる。
　また、本発明の発電システムの制御装置は、空気供給器を動作させる所定の第１時間前で、かつ、給気温度検知器が検知した温度が第１温度以下の場合に、加熱部を動作させるように制御してもよい。
　この構成によれば、第１温度以下の空気がシール部材の温度を急激に低下させる前に、加熱部でシール部材を加熱する。これにより、シール部材の温度の低下を、より確実に抑制して、燃料流路のシール性を充分に確保できる。その結果、発電器に充分に燃料を供給し、安定した発電が可能な発電システムを実現できる。
　また、本発明の発電システムの運転方法は、燃料を用いて発電する発電器と、発電器を収納する筐体と、筐体内へ外気を供給する給気流路と、発電器からの排出ガスを外部へ排出する排ガス流路と、給気流路から外気を筐体へ供給する空気供給器とを備える。さらに、筐体への給気の温度を検知する給気温度検知器と、筐体内に配置され、燃料を流通させる燃料流路と、燃料流路からの燃料漏洩を防止するシール部材と、シール部材の硬化を抑制する温度以上に加熱する加熱部と、加熱部を動作させる制御装置とを備える。そして、制御装置は、空気供給器を動作させる場合で、かつ、給気温度検知器が検知した温度が第１温度以下の場合、加熱部を動作させてもよい。
　これにより、シール部材のシール性の低下を防止して、発電システムを安定に運転することができる。
　本発明は、給気の温度が低い場合、システム内の燃料流路のシール性を十分に確保し、安定に発電する発電システムに対して有用である。
　１　　給気流路
　１ａ　　給気下流端
　１ｂ　　給気上流端
　２　　発電器
　２Ａ　　燃料ガス流路
　２Ｂ　　酸化剤ガス流路
　３　　筐体
　４　　空気供給器
　５　　給気温度検知器
　６　　排ガス流路
　７　　燃料流路
　７ａ　　循環流路
　７ｂ　　オフ燃料流路
　８　　シール部材
　９　　加熱部
　１０　　制御装置
　１１　　燃料処理器
　１２　　酸化剤ガス供給器
　１３　　建物
　１４　　発電システム
　１５　　発電ユニット
　１６　　孔
　１７　　酸化剤ガス供給流路
　１８　　燃焼排ガス流路
　１９　　オフ酸化剤ガス流路
　２０　　空気流路
　２１　　第１脱硫器
　２２　　リサイクル弁
　２３　　燃料供給器
　２４　　燃料供給弁
　２５　　第２脱硫器
　２６　　第１脱硫弁
　２７　　第２脱硫弁
　２８　　圧力調整器
　２９　　燃料流量計
　３０　　圧力計
　３１　　第１燃料元弁
　３２　　第２燃料元弁
　３３　　燃料取入口
　３４　　環状凹部
　３５　　燃焼器
　３６　　燃焼空気供給器
　３７　　燃焼空気供給流路
　３８　　水供給器
　３９　　水供給流路

Claims (6)

  1. 燃料ガスを用いて発電する発電器と、
    前記発電器を収納する筐体と、
    前記筐体内へ外気を供給する給気流路と、
    前記発電器からの排出ガスを外部へ排出する排ガス流路と、
    前記給気流路から外気を前記筐体へ供給する空気供給器と、
    前記筐体内に供給される外気または前記筐体への給気の温度を検知する給気温度検知器と、
    前記筐体内に配置され、前記燃料を流通させる燃料流路と、
    前記燃料流路からの燃料漏洩を防止するためのシール部材と、
    前記シール部材の硬化を抑制する温度以上に加熱する加熱部と、
    前記加熱部を動作させる制御装置と、を備え、
    前記制御装置は、前記空気供給器の動作、および前記給気温度検知器が検知した温度に基づいて、前記加熱部の動作を制御し、前記シール部材の硬化を抑制するように構成される発電システム。
  2. 前記制御装置は、前記空気供給器を動作させる場合で、かつ、前記給気温度検知器が検知した温度が第１温度以下の場合に、前記加熱部を動作させるように制御する請求項１に記載の発電システム。
  3. 前記制御装置は、前記空気供給器を動作させない場合で、かつ、前記給気温度検知器が検知した温度が前記第１温度を超える場合に、前記加熱部を動作させないように制御する請求項１に記載の発電システム。
  4. 前記制御装置は、前記空気供給器を動作させる場合で、かつ、前記給気温度検知器が検知した温度が前記第１温度より低い第２温度以下の場合に、前記空気供給器を停止させ、前記加熱部を動作させるように制御する請求項１に記載の発電システム。
  5. 前記制御装置は、前記空気供給器を動作させる所定の第１時間前で、かつ、前記給気温度検知器が検知した温度が前記第１温度以下の場合に、前記加熱部を動作させるように制御する請求項１に記載の発電システム。
  6. 燃料ガスを用いて発電する発電器と、
    前記発電器を収納する筐体と、
    前記筐体内へ外気を供給する給気流路と、
    前記発電器からの排出ガスを外部へ排出する排ガス流路と、
    前記給気流路から外気を前記筐体へ供給する空気供給器と、
    前記筐体内に供給される外気または前記筐体への給気の温度を検知する給気温度検知器と、
    前記筐体内に配置され、前記燃料を流通させる燃料流路と、
    前記燃料流路からの燃料漏洩を防止するためのシール部材と、
    前記シール部材の硬化を抑制する温度以上に加熱する加熱部と、
    前記加熱部を動作させる制御装置と、
    を備える発電システムの運転方法において、
    前記制御装置は、前記空気供給器を動作させる場合で、かつ、前記給気温度検知器が検知した温度が第１温度以下の場合に、前記加熱部を動作させる発電システムの運転方法。
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