知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024096558
(43)【公開日】2024-07-17
(54)【発明の名称】発電システム
(51)【国際特許分類】
H01M 8/04 20160101AFI20240709BHJP
H01M 8/0432 20160101ALI20240709BHJP
H01M 8/04746 20160101ALI20240709BHJP
H01M 8/04313 20160101ALI20240709BHJP
H01M 8/10 20160101ALI20240709BHJP
【ＦＩ】
H01M8/04 J
H01M8/0432
H01M8/04746
H01M8/04313
H01M8/04 N
H01M8/10 101
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023000111
(22)【出願日】2023-01-04
(71)【出願人】
【識別番号】000005234
【氏名又は名称】富士電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】當山 広幸
(72)【発明者】
【氏名】高橋 邦幸
(72)【発明者】
【氏名】福村 琢
(72)【発明者】
【氏名】三上 誠
【テーマコード（参考）】
5H126
5H127
【Ｆターム（参考）】
5H126BB06
5H127AA06
5H127BA02
5H127BB02
5H127CC07
5H127DB74
5H127DC76
(57)【要約】
【課題】燃料電池装置を冷却して、冷却装置に戻ってきた冷却液の温度を、所望の範囲に調整できる発電システムを提供する。
【解決手段】燃料電池セルを備える燃料電池装置と、前記燃料電池セルを冷却するために、前記燃料電池装置に冷却液を供給し、前記燃料電池装置から回収した前記冷却液を冷却する冷却装置と、前記冷却装置と前記燃料電池装置とを接続し、前記冷却装置から前記燃料電池装置に供給される前記冷却液が流れる第１流路と、前記燃料電池装置と前記冷却装置とを接続し、前記燃料電池装置から前記冷却装置に回収される前記冷却液が流れる第２流路と、前記第１流路を流れる前記冷却液を前記第２流路に流すバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ、前記バイパス流路を流れる前記冷却液の流量を調整するバイパス弁と、を備える発電システム。
【選択図】図１
【解決手段】燃料電池セルを備える燃料電池装置と、前記燃料電池セルを冷却するために、前記燃料電池装置に冷却液を供給し、前記燃料電池装置から回収した前記冷却液を冷却する冷却装置と、前記冷却装置と前記燃料電池装置とを接続し、前記冷却装置から前記燃料電池装置に供給される前記冷却液が流れる第１流路と、前記燃料電池装置と前記冷却装置とを接続し、前記燃料電池装置から前記冷却装置に回収される前記冷却液が流れる第２流路と、前記第１流路を流れる前記冷却液を前記第２流路に流すバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ、前記バイパス流路を流れる前記冷却液の流量を調整するバイパス弁と、を備える発電システム。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃料電池セルを備える燃料電池装置と、
前記燃料電池セルを冷却するために、前記燃料電池装置に冷却液を供給し、前記燃料電池装置から回収した前記冷却液を冷却する冷却装置と、
前記冷却装置と前記燃料電池装置とを接続し、前記冷却装置から前記燃料電池装置に供給される前記冷却液が流れる第１流路と、
前記燃料電池装置と前記冷却装置とを接続し、前記燃料電池装置から前記冷却装置に回収される前記冷却液が流れる第２流路と、
前記第１流路を流れる前記冷却液を前記第２流路に流すバイパス流路と、
前記バイパス流路に設けられ、前記バイパス流路を流れる前記冷却液の流量を調整するバイパス弁と、
を備える、
発電システム。
前記燃料電池セルを冷却するために、前記燃料電池装置に冷却液を供給し、前記燃料電池装置から回収した前記冷却液を冷却する冷却装置と、
前記冷却装置と前記燃料電池装置とを接続し、前記冷却装置から前記燃料電池装置に供給される前記冷却液が流れる第１流路と、
前記燃料電池装置と前記冷却装置とを接続し、前記燃料電池装置から前記冷却装置に回収される前記冷却液が流れる第２流路と、
前記第１流路を流れる前記冷却液を前記第２流路に流すバイパス流路と、
前記バイパス流路に設けられ、前記バイパス流路を流れる前記冷却液の流量を調整するバイパス弁と、
を備える、
発電システム。
【請求項2】
前記第２流路を流れる前記冷却液の温度を検出する温度検出器を更に備え、
前記バイパス弁の開度は、前記温度検出器が検出した温度に基づいて調整される、
請求項１に記載の発電システム。
前記バイパス弁の開度は、前記温度検出器が検出した温度に基づいて調整される、
請求項１に記載の発電システム。
【請求項3】
前記第１流路に前記冷却液を前記燃料電池装置に送るポンプを備える、
請求項１又は請求項２に記載の発電システム。
請求項１又は請求項２に記載の発電システム。
【請求項4】
前記第１流路に調節弁を備え、前記バイパス弁は、前記調節弁の開度について時間当たりの変動率が大きい場合に、前記調節弁により変動した流量を補償するように開度が制御される、
請求項１又は請求項２に記載の発電システム。
請求項１又は請求項２に記載の発電システム。
【請求項5】
前記第１流路に、前記冷却液を貯蔵する第１液槽を備える、
請求項１に記載の発電システム。
請求項１に記載の発電システム。
【請求項6】
複数の前記燃料電池装置を備え、
前記第１液槽から複数の前記燃料電池装置のそれぞれに前記冷却液を送るポンプを備える、
請求項５に記載の発電システム。
前記第１液槽から複数の前記燃料電池装置のそれぞれに前記冷却液を送るポンプを備える、
請求項５に記載の発電システム。
【請求項7】
前記第２流路に、第２液槽を備える。
請求項１に記載の発電システム。
請求項１に記載の発電システム。
【請求項8】
前記第２液槽に前記冷却液を散布する散布部を備える。
請求項７に記載の発電システム。
請求項７に記載の発電システム。
【請求項9】
前記散布部は、複数の細孔を備える。
請求項８に記載の発電システム。
請求項８に記載の発電システム。
【請求項10】
前記第２液槽から前記冷却装置に前記冷却液を送るポンプを備える。
請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の発電システム。
請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、発電システムに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、燃料電池スタックと、燃料電池スタックを駆動させる複数の補機と、複数のメンテナンス部品と、燃料電池スタック、複数の補機及び複数のメンテナンス部品を支持するフレームと、を備えた燃料電池モジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２２－０８６２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
燃料電池セルを冷却するために、冷却装置が用いられる。冷却装置に戻ってくる冷却液は、燃料電池セルにより加熱されて温度が上昇する。燃料電池セルにおける発電量が増加して、燃料電池セルを冷却して冷却装置に戻ってくる冷却液の温度が高くなると、戻ってきた冷却液の温度が冷却装置の仕様範囲から外れてしまう場合がある。
【0005】
本開示は、燃料電池装置を冷却して、冷却装置に戻ってきた冷却液の温度を、所望の範囲に調整できる発電システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一の態様によれば、燃料電池セルを備える燃料電池装置と、前記燃料電池セルを冷却するために、前記燃料電池装置に冷却液を供給し、前記燃料電池装置から回収した前記冷却液を冷却する冷却装置と、前記冷却装置と前記燃料電池装置とを接続し、前記冷却装置から前記燃料電池装置に供給される前記冷却液が流れる第１流路と、前記燃料電池装置と前記冷却装置とを接続し、前記燃料電池装置から前記冷却装置に回収される前記冷却液が流れる第２流路と、前記第１流路を流れる前記冷却液を前記第２流路に流すバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ、前記バイパス流路を流れる前記冷却液の流量を調整するバイパス弁と、を備える発電システムを提供する。
【発明の効果】
【0007】
本開示の発電システムによれば、燃料電池装置を冷却して、冷却装置に戻ってきた冷却液の温度を、所望の範囲に調整できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0010】
なお、各実施形態に係る明細書及び図面の記載に関して、実質的に同一の又は対応する機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する場合がある。また、理解を容易にするために、図面における各部の縮尺は、実際とは異なる場合がある。
【0011】
平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右及び前後等の方向には、実施形態の効果を損なわない程度のずれが許容される。角部の形状は、直角に限られず、丸みを帯びてもよい。平行、直角、直交、水平、垂直には、それぞれ略平行、略直角、略直交、略水平、略垂直が含まれてもよい。
【0012】
例えば、略平行は、２つの線あるいは２つの面が互いに完全に平行でなくても、製造上許容される範囲内であれば互いに平行として扱うことができることを意味する。他の略直角、略直交、略水平及び略垂直のそれぞれについても、略平行と同様に、２つの線又は２つの面の相互の位置関係が製造上許容される範囲内であればそれぞれに該当することが意図される。
【0013】
≪第１実施形態≫
第１実施形態に係る発電システムについて説明する。図１は、第１実施形態に係る発電装置の一例である発電システム１の概略図である。発電システム１は、燃料電池を用いた発電システムである。
第１実施形態に係る発電システムについて説明する。図１は、第１実施形態に係る発電装置の一例である発電システム１の概略図である。発電システム１は、燃料電池を用いた発電システムである。
【0014】
＜発電システム１＞
発電システム１は、燃料電池装置１０と、冷却装置２０と、を備える。燃料電池装置１０は、冷却装置２０との間で循環する冷却液ＲＦにより冷却される。冷却液ＲＦは、例えば、水である。また、発電システム１は、ポンプ３０と、バイパス弁４０と、温度検出器５０と、を備える。さらに、発電システム１は、冷却液ＲＦが流れる流路ＦＰ１、流路ＦＰ２及びバイパス流路ＦＰｂを備える。
発電システム１は、燃料電池装置１０と、冷却装置２０と、を備える。燃料電池装置１０は、冷却装置２０との間で循環する冷却液ＲＦにより冷却される。冷却液ＲＦは、例えば、水である。また、発電システム１は、ポンプ３０と、バイパス弁４０と、温度検出器５０と、を備える。さらに、発電システム１は、冷却液ＲＦが流れる流路ＦＰ１、流路ＦＰ２及びバイパス流路ＦＰｂを備える。
【0015】
発電システム１は、冷却装置２０と燃料電池装置１０とを接続し、冷却装置２０から燃料電池装置１０に供給される冷却液ＲＦである冷却液ＲＦ１が流れる流路ＦＰ１を備える。また、発電システム１は、燃料電池装置１０と冷却装置２０とを接続し、燃料電池装置１０から冷却装置２０に回収される冷却液ＲＦである冷却液ＲＦ２が流れる流路ＦＰ２を備える。
【0016】
発電システム１は、流路ＦＰ１を流れる冷却液ＲＦ１の一部又は全部である冷却液ＲＦ１ｂを流路ＦＰ２に流すバイパス流路ＦＰｂを備える。バイパス流路ＦＰｂは、ポンプ３０の下流において流路ＦＰ１から分岐する。そして、バイパス流路ＦＰｂは、流路ＦＰ２に合流する。
【0017】
発電システム１において、冷却液ＲＦ１からバイパス流路ＦＰｂに流れる冷却液ＲＦ１ｂを除く残りの冷却液ＲＦ１ａは、燃料電池装置１０に供給される。そして、燃料電池装置１０において、燃料電池セル１１を冷却することによって、温度が上昇した冷却液ＲＦ２ａは、流路ＦＰ２において、バイパス流路ＦＰｂと合流することにより、冷却液ＲＦ１ｂと混合して冷却液ＲＦ２として冷却装置２０に戻る。
【0018】
［燃料電池装置１０］
燃料電池装置１０は、水素と酸素を化学反応させることにより電気を発生させる。燃料電池装置１０は、燃料電池セル１１を備える。
燃料電池装置１０は、水素と酸素を化学反応させることにより電気を発生させる。燃料電池装置１０は、燃料電池セル１１を備える。
【0019】
燃料電池セル１１は、供給される水素と、空気に含まれる酸素とを化学反応させることにより電気を発生させる。燃料電池セル１１は、例えば、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）である。固体高分子形燃料電池である燃料電池セル１１は、多数の単セルを積層したスタック構造を有する。
【0020】
固体高分子形燃料電池である燃料電池セル１１における単セルは、高分子電解質膜と、高分子電解質膜の両側面に設けられた一対の電極と、を備える膜－電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）を備える。高分子電解質膜は、水素イオンを選択的に輸送する。また、一つの電極のそれぞれは、多孔質材料により形成される。一対の電極のそれぞれは、例えば、白金系の金属触媒（電極触媒）を担持するカーボン粉末を主成分とする触媒層と、通気性及び電子導電性を併せ持つガス拡散層と、を有する。さらに、単セルは、膜－電極アッセンブリ（ＭＥＡ）を両側から挟み込む一対のセパレータを有する。
【0021】
燃料電池セル１１により発生した電気は、昇圧コンバータにより昇圧されて燃料電池装置１０から出力される。
【0022】
燃料電池セル１１は、発電する際に熱を発生する。燃料電池セル１１は、発生する熱により温度が上昇するため冷却する必要がある。燃料電池装置１０は、冷却装置２０から流路ＦＰ１を通って供給される冷却液ＲＦ（冷却液ＲＦ１ａ）を用いて燃料電池セル１１を冷却する。そして、燃料電池装置１０は、燃料電池セル１１を冷却して温度が上昇した冷却液ＲＦ（冷却液ＲＦ２ａ）を流路ＦＰ２を通して冷却装置２０に戻す。
【0023】
発電システム１において、燃料電池セル１１は、冷却装置２０から供給される冷却液ＲＦ（冷却液ＲＦ１ａ）によって冷却される。燃料電池セル１１は、冷却液ＲＦ（冷却液ＲＦ１ａ）により直接冷却されてもよいし、熱交換器において、冷却液ＲＦ（冷却液ＲＦ１ａ）と熱交換した冷却液によって冷却することにより、冷却液ＲＦ（冷却液ＲＦ１ａ）により間接的に冷却されてもよい。
【0024】
［冷却装置２０］
冷却装置２０は、燃料電池セル１１を冷却するための冷却液を燃料電池装置１０に供給する。また、冷却装置２０は、燃料電池セル１１を冷却した冷却液を燃料電池装置１０から回収する。そして、冷却装置２０は、回収した冷却液を冷却する。
冷却装置２０は、燃料電池セル１１を冷却するための冷却液を燃料電池装置１０に供給する。また、冷却装置２０は、燃料電池セル１１を冷却した冷却液を燃料電池装置１０から回収する。そして、冷却装置２０は、回収した冷却液を冷却する。
【0025】
冷却装置２０は、例えば、冷却塔（クーリングタワー）である。冷却塔は、冷却液（水）を空気と接触させて、冷却液（水）の気化熱により、冷却液（水）を冷却する。
【0026】
冷却装置２０の冷却能力（除熱量）は、燃料電池装置１０に必要な除熱量に余裕度、例えば、１．２から１．５の定数、を掛けて算出される。燃料電池装置１０に必要な除熱量は、例えば、燃料電池装置１０が最大出力における必要な除熱量としてもよい。なお、後述するように、燃料電池装置が複数ある場合は、冷却装置２０の冷却能力（除熱量）は、燃料電池装置の台数を燃料電池装置１０のそれぞれに必要な除熱量に掛けて、更に、余裕度を掛けることにより算出される。なお、複数の燃料電池装置１０のそれぞれに必要な除熱量が異なる場合は、複数の燃料電池装置１０のそれぞれに必要な除熱量を足しあわせて、冷却装置２０の冷却能力（除熱量）を計算してもよい。
【0027】
［ポンプ３０］
ポンプ３０は、流路ＦＰ１に設けられる。ポンプ３０は、バイパス流路ＦＰｂで分岐される上流に設けられる。ポンプ３０は、燃料電池装置１０と冷却装置２０との間で冷却液ＲＦを循環させる。ポンプ３０は、冷却装置２０において冷却されて排出された冷却液ＲＦ１を燃料電池装置１０に送る。
ポンプ３０は、流路ＦＰ１に設けられる。ポンプ３０は、バイパス流路ＦＰｂで分岐される上流に設けられる。ポンプ３０は、燃料電池装置１０と冷却装置２０との間で冷却液ＲＦを循環させる。ポンプ３０は、冷却装置２０において冷却されて排出された冷却液ＲＦ１を燃料電池装置１０に送る。
【0028】
［バイパス弁４０］
バイパス弁４０は、バイパス流路ＦＰｂを流れる冷却液ＲＦ１ｂの流量を調整する。バイパス弁４０は、弁の開度を調整することにより、冷却液ＲＦ１ｂの流量を調整する。バイパス弁４０の種類は限定されない。バイパス弁４０は、例えば、バタフライ弁、グローブ弁、仕切弁又はボール弁である。また、バイパス弁４０の開度は、手動で調整してもよいし、自動で調整してもよい。
バイパス弁４０は、バイパス流路ＦＰｂを流れる冷却液ＲＦ１ｂの流量を調整する。バイパス弁４０は、弁の開度を調整することにより、冷却液ＲＦ１ｂの流量を調整する。バイパス弁４０の種類は限定されない。バイパス弁４０は、例えば、バタフライ弁、グローブ弁、仕切弁又はボール弁である。また、バイパス弁４０の開度は、手動で調整してもよいし、自動で調整してもよい。
【0029】
［温度検出器５０］
温度検出器５０は、冷却液ＲＦ２の温度を検出する。温度検出器５０は、例えば、測温抵抗体、熱電対又はサーミスタである。発電システム１は温度検出器５０の出力に基づいて、バイパス弁４０の開度を調整してもよい。また、発電システム１を利用する利用者又は発電システム１を運用する運用者は、温度検出器５０の出力を見ながら、バイパス弁４０の開度を調整してもよい。
温度検出器５０は、冷却液ＲＦ２の温度を検出する。温度検出器５０は、例えば、測温抵抗体、熱電対又はサーミスタである。発電システム１は温度検出器５０の出力に基づいて、バイパス弁４０の開度を調整してもよい。また、発電システム１を利用する利用者又は発電システム１を運用する運用者は、温度検出器５０の出力を見ながら、バイパス弁４０の開度を調整してもよい。
【0030】
［流路ＦＰ１、流路ＦＰ２及びバイパス流路ＦＰｂ］
流路ＦＰ１、流路ＦＰ２及びバイパス流路ＦＰｂのそれぞれは、冷却液ＲＦが流れる流路である。流路ＦＰ１、流路ＦＰ２及びバイパス流路ＦＰｂのそれぞれは、１本の配管又は複数の配管を接続して形成される。配管は、ステンレス、アルミニウム、銅、鋼等の金属又は樹脂により形成される。流路ＦＰ１とバイパス流路ＦＰｂとの分岐又は流路ＦＰ２とバイパス流路ＦＰｂとの分岐には、例えば、分岐管を用いてもよい。
流路ＦＰ１、流路ＦＰ２及びバイパス流路ＦＰｂのそれぞれは、冷却液ＲＦが流れる流路である。流路ＦＰ１、流路ＦＰ２及びバイパス流路ＦＰｂのそれぞれは、１本の配管又は複数の配管を接続して形成される。配管は、ステンレス、アルミニウム、銅、鋼等の金属又は樹脂により形成される。流路ＦＰ１とバイパス流路ＦＰｂとの分岐又は流路ＦＰ２とバイパス流路ＦＰｂとの分岐には、例えば、分岐管を用いてもよい。
【0031】
＜発電システム１における温度＞
冷却装置２０において、回収した冷却液ＲＦ２の温度を所望の範囲内にする必要がある。例えば、燃料電池装置１０において燃料電池セル１１を冷却した冷却液ＲＦ２の温度が、冷却装置２０における耐熱温度を超える可能性がある。
冷却装置２０において、回収した冷却液ＲＦ２の温度を所望の範囲内にする必要がある。例えば、燃料電池装置１０において燃料電池セル１１を冷却した冷却液ＲＦ２の温度が、冷却装置２０における耐熱温度を超える可能性がある。
【0032】
発電システム１は、バイパス流路ＦＰｂを備えることにより、冷却液ＲＦ２ａと、冷却液ＲＦ２ａより温度の低い冷却液ＲＦ１ｂとを混合させて冷却液ＲＦ２として冷却装置２０に回収される。冷却液ＲＦ２ａと、冷却液ＲＦ２ａより温度の低い冷却液ＲＦ１ｂとを混合させて冷却液ＲＦ２として冷却装置２０に回収されることにより、冷却装置２０に戻る冷却液ＲＦ２の温度を下げて、冷却液ＲＦ２の温度を冷却装置２０における仕様範囲内の温度にできる。
【0033】
＜まとめ＞
第１実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却して、冷却装置に戻ってきた冷却液の温度を、所望の範囲に調整できる。
第１実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却して、冷却装置に戻ってきた冷却液の温度を、所望の範囲に調整できる。
【0034】
冷却装置２０における耐熱温度を超えることを防止するために、例えば、冷却装置２０を高温対応の仕様の冷却装置に変更することが考えられる。しかしながら、高温対応の仕様を有する冷却装置に変更すると、冷却装置の価格が高くなる。
【0035】
第１実施形態に係る発電システムよれば、高温対応の仕様を有する冷却装置を用いることなく、高温の冷却液に対応できる。
【0036】
≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態に係る発電システムについて説明する。図２は、第２実施形態に係る発電システムの一例である発電システム２の概略を示す図である。
次に、第２実施形態に係る発電システムについて説明する。図２は、第２実施形態に係る発電システムの一例である発電システム２の概略を示す図である。
【0037】
＜発電システム２＞
発電システム２は、発電システム１のバイパス弁４０に換えて、バイパス弁１４０を備える。また、発電システム２は、発電システム１に、調節器１６０を更に備える。
発電システム２は、発電システム１のバイパス弁４０に換えて、バイパス弁１４０を備える。また、発電システム２は、発電システム１に、調節器１６０を更に備える。
【0038】
［バイパス弁１４０］
バイパス弁１４０は、バイパス流路ＦＰｂを流れる冷却液ＲＦ１ｂの流量を調整する。バイパス弁１４０は、弁の開度を調整することにより、冷却液ＲＦ１ｂの流量を調整する。バイパス弁１４０は、自動調節弁である。バイパス弁１４０は、空気圧、電力、油圧を動力源とし、開度を変更するアクチュエータを備える。バイパス弁１４０は、調節器１６０の出力に基づいてアクチュエータを動作させることにより弁の開度を調節する。
バイパス弁１４０は、バイパス流路ＦＰｂを流れる冷却液ＲＦ１ｂの流量を調整する。バイパス弁１４０は、弁の開度を調整することにより、冷却液ＲＦ１ｂの流量を調整する。バイパス弁１４０は、自動調節弁である。バイパス弁１４０は、空気圧、電力、油圧を動力源とし、開度を変更するアクチュエータを備える。バイパス弁１４０は、調節器１６０の出力に基づいてアクチュエータを動作させることにより弁の開度を調節する。
【0039】
［調節器１６０］
調節器１６０は、温度検出器５０で検出した温度に基づいて、バイパス弁１４０の開度を調整する制御信号をバイパス弁１４０に出力する。調節器１６０は、例えば、冷却液ＲＦ２の温度が、冷却装置２０の仕様範囲内の温度となるように、バイパス弁１４０の開度を制御する。
調節器１６０は、温度検出器５０で検出した温度に基づいて、バイパス弁１４０の開度を調整する制御信号をバイパス弁１４０に出力する。調節器１６０は、例えば、冷却液ＲＦ２の温度が、冷却装置２０の仕様範囲内の温度となるように、バイパス弁１４０の開度を制御する。
【0040】
＜まとめ＞
第２実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却して、冷却装置に戻ってきた冷却液の温度を、所望の範囲に調整できる。また、第２実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却した冷却液の温度が冷却装置の仕様範囲の温度となるようにバイパス弁を制御できる。
第２実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却して、冷却装置に戻ってきた冷却液の温度を、所望の範囲に調整できる。また、第２実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却した冷却液の温度が冷却装置の仕様範囲の温度となるようにバイパス弁を制御できる。
【0041】
≪第３実施形態≫
次に、第３実施形態に係る発電システムについて説明する。図３は、第３実施形態に係る発電システムの一例である発電システム３の概略を示す図である。
次に、第３実施形態に係る発電システムについて説明する。図３は、第３実施形態に係る発電システムの一例である発電システム３の概略を示す図である。
【0042】
＜発電システム３＞
発電システム３は、発電システム２に、調節弁２４１と、調節器２６１と、を備える。また、発電システム３は、発電システム２の燃料電池装置１０に換えて、燃料電池装置２１０を備える。
発電システム３は、発電システム２に、調節弁２４１と、調節器２６１と、を備える。また、発電システム３は、発電システム２の燃料電池装置１０に換えて、燃料電池装置２１０を備える。
【0043】
［燃料電池装置２１０］
燃料電池装置２１０は、燃料電池装置１０に、更に温度検出器２１２を備える。温度検出器２１２は、燃料電池セル１１に関連する温度を測定する。温度検出器２１２は、例えば、燃料電池セル１１を冷却する冷却液の温度を測定する。
燃料電池装置２１０は、燃料電池装置１０に、更に温度検出器２１２を備える。温度検出器２１２は、燃料電池セル１１に関連する温度を測定する。温度検出器２１２は、例えば、燃料電池セル１１を冷却する冷却液の温度を測定する。
【0044】
［調節弁２４１］
調節弁２４１は、流路ＦＰ１におけるバイパス流路ＦＰｂとの分岐の下流に設けられる。調節弁２４１は、冷却液ＲＦ１ａの流量を制御する。調節弁２４１は、自動調節弁である。調節弁２４１は、空気圧、電力、油圧を動力源とし、開度を変更するアクチュエータを備える。調節弁２４１は、調節器２６１の出力に基づいてアクチュエータを動作させることにより弁の開度を調節する。
調節弁２４１は、流路ＦＰ１におけるバイパス流路ＦＰｂとの分岐の下流に設けられる。調節弁２４１は、冷却液ＲＦ１ａの流量を制御する。調節弁２４１は、自動調節弁である。調節弁２４１は、空気圧、電力、油圧を動力源とし、開度を変更するアクチュエータを備える。調節弁２４１は、調節器２６１の出力に基づいてアクチュエータを動作させることにより弁の開度を調節する。
【0045】
［調節器２６１］
調節器２６１は、温度検出器２１２で検出した温度に基づいて、調節弁２４１の開度を調整する制御信号を調節弁２４１に出力する。調節器２６１は、例えば、温度検出器２１２で検出した温度が、所望の温度となるように、調節弁２４１の開度を制御する。
調節器２６１は、温度検出器２１２で検出した温度に基づいて、調節弁２４１の開度を調整する制御信号を調節弁２４１に出力する。調節器２６１は、例えば、温度検出器２１２で検出した温度が、所望の温度となるように、調節弁２４１の開度を制御する。
【0046】
なお、例えば、調節弁２４１が、急激に変動した場合に、言い換えると、調節弁２４１の開度について時間当たりの変動率が大きい場合に、調節弁２４１により変動した流量を補償するようにバイパス弁１４０の開度を制御してもよい。
【0047】
また、調節弁２４１は、ウォータハンマが生じないように、閉め切り性のないバタフライ弁を使用してもよい。また、調節器２６１は、制御信号において、調節弁２４１の開度に下限値を設けて、一定の開度以下にはならないように制御してもよい。なお、調節弁２４１の開度に下限値は、例えば、全開度を１００％とすると、１０％から２０％の間で適宜定めてもよい。
【0048】
＜まとめ＞
第３実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却して、冷却装置に戻ってきた冷却液の温度を、所望の範囲に調整できる。また、第３実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却した冷却液の温度が冷却装置における仕様範囲となるようにバイパス弁を制御できる。さらに、第３実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池セルを安定して冷却できる。さらにまた、第３実施形態に係る発電システムによれば、バイパス流路を備えることにより、調節弁によって流量が変動しても、変動分をバッファとして調整できる。
第３実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却して、冷却装置に戻ってきた冷却液の温度を、所望の範囲に調整できる。また、第３実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却した冷却液の温度が冷却装置における仕様範囲となるようにバイパス弁を制御できる。さらに、第３実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池セルを安定して冷却できる。さらにまた、第３実施形態に係る発電システムによれば、バイパス流路を備えることにより、調節弁によって流量が変動しても、変動分をバッファとして調整できる。
【0049】
≪第４実施形態≫
次に、第４実施形態に係る発電システムについて説明する。図４は、第４実施形態に係る発電システムの一例である発電システム４の概略を示す図である。
次に、第４実施形態に係る発電システムについて説明する。図４は、第４実施形態に係る発電システムの一例である発電システム４の概略を示す図である。
【0050】
＜発電システム４＞
発電システム４は、発電システム３において、複数の燃料電池装置２１０を備える。発電システム４は、例えば、ｎ台（ｎは２以上の整数）の燃料電池装置２１０を備える。図４においては、ｎが３以上の例を示す。なお、図４における符号に付した括弧の数字について説明する。例えば、「（ｉ）」におけるｉ（ただし、ｉは１以上ｎ以下の整数）としたときを例に説明すると、符号に付した括弧の番号は、ｉ番目の符号が示す装置、機器等であることを表す。例えば、燃料電池装置２１０（ｉ）は、ｉ番目の燃料電池装置２１０を示す。調節弁２４１（ｉ）は、ｉ番目の燃料電池装置２１０（２１０（ｉ））に接続する調節弁２４１を示す。調節器２６１（ｉ）は、ｉ番目の燃料電池装置２１０（２１０（ｉ））に接続する調節器２６１を示す。
発電システム４は、発電システム３において、複数の燃料電池装置２１０を備える。発電システム４は、例えば、ｎ台（ｎは２以上の整数）の燃料電池装置２１０を備える。図４においては、ｎが３以上の例を示す。なお、図４における符号に付した括弧の数字について説明する。例えば、「（ｉ）」におけるｉ（ただし、ｉは１以上ｎ以下の整数）としたときを例に説明すると、符号に付した括弧の番号は、ｉ番目の符号が示す装置、機器等であることを表す。例えば、燃料電池装置２１０（ｉ）は、ｉ番目の燃料電池装置２１０を示す。調節弁２４１（ｉ）は、ｉ番目の燃料電池装置２１０（２１０（ｉ））に接続する調節弁２４１を示す。調節器２６１（ｉ）は、ｉ番目の燃料電池装置２１０（２１０（ｉ））に接続する調節器２６１を示す。
【0051】
なお、例えば、ｎ台の調節弁２４１の少なくとも一つが、急激に変動した場合に、言い換えると、ｎ台の調節弁２４１の少なくとも一つの調節弁２４１の開度について時間当たりの変動率が大きい場合に、バイパス弁１４０の開度を制御してもよい。例えば、バイパス弁１４０の開度をｎ台の調節弁２４１の少なくとも一つの調節弁２４１により変動した流量を補償するように制御してもよい。
【0052】
＜まとめ＞
第４実施形態に係る発電システムによれば、複数台の燃料電池装置を冷却して、冷却装置に戻ってきた冷却液の温度を、所望の範囲に調整できる。また、第４実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却した冷却液の温度が冷却装置における仕様範囲となるようにバイパス弁を制御できる。さらに、第４実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池セルを安定して冷却できる。さらにまた、第４実施形態に係る発電システムによれば、バイパス流路を備えることにより、調節弁によって流量が変動しても、変動分をバッファとして調整できる。
第４実施形態に係る発電システムによれば、複数台の燃料電池装置を冷却して、冷却装置に戻ってきた冷却液の温度を、所望の範囲に調整できる。また、第４実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却した冷却液の温度が冷却装置における仕様範囲となるようにバイパス弁を制御できる。さらに、第４実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池セルを安定して冷却できる。さらにまた、第４実施形態に係る発電システムによれば、バイパス流路を備えることにより、調節弁によって流量が変動しても、変動分をバッファとして調整できる。
【0053】
≪第５実施形態≫
次に、第５実施形態に係る発電システムについて説明する。図５は、第５実施形態に係る発電システムの一例である発電システム５の概略を示す図である。
次に、第５実施形態に係る発電システムについて説明する。図５は、第５実施形態に係る発電システムの一例である発電システム５の概略を示す図である。
【0054】
＜発電システム５＞
発電システム５は、発電システム３において、流路ＦＰ１に冷水槽４７０を備える。また、発電システム５は、ポンプ３０に換えて、ポンプ４３１を備える。
発電システム５は、発電システム３において、流路ＦＰ１に冷水槽４７０を備える。また、発電システム５は、ポンプ３０に換えて、ポンプ４３１を備える。
【0055】
［冷水槽４７０］
冷水槽４７０は、冷却装置２０から供給される冷却液ＲＦ１ａを貯蔵する。冷水槽４７０は、流路ＦＰ１におけるバイパス流路ＦＰｂの分岐の下流に設けられる。冷水槽４７０は、予め定められた量の冷却液ＲＦ（冷却液ＲＦ１ａ）を貯蔵する。
冷水槽４７０は、冷却装置２０から供給される冷却液ＲＦ１ａを貯蔵する。冷水槽４７０は、流路ＦＰ１におけるバイパス流路ＦＰｂの分岐の下流に設けられる。冷水槽４７０は、予め定められた量の冷却液ＲＦ（冷却液ＲＦ１ａ）を貯蔵する。
【0056】
［ポンプ４３１］
ポンプ４３１は、冷水槽４７０に貯蔵された冷却液ＲＦ１ａをくみ上げて燃料電池装置１０に供給する。
ポンプ４３１は、冷水槽４７０に貯蔵された冷却液ＲＦ１ａをくみ上げて燃料電池装置１０に供給する。
【0057】
＜まとめ＞
第５実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却して、冷却装置に戻ってきた冷却液の温度を、所望の範囲に調整できる。また、第５実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却した冷却液の温度が冷却装置における仕様範囲となるようにバイパス弁を制御できる。さらに、第５実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池セルを安定して冷却できる。
第５実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却して、冷却装置に戻ってきた冷却液の温度を、所望の範囲に調整できる。また、第５実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却した冷却液の温度が冷却装置における仕様範囲となるようにバイパス弁を制御できる。さらに、第５実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池セルを安定して冷却できる。
【0058】
≪第６実施形態≫
次に、第６実施形態に係る発電システムについて説明する。図６は、第６実施形態に係る発電システムの一例である発電システム６の概略を示す図である。
次に、第６実施形態に係る発電システムについて説明する。図６は、第６実施形態に係る発電システムの一例である発電システム６の概略を示す図である。
【0059】
＜発電システム６＞
発電システム６は、発電システム５において、調節器２６１に換えて、調節器５６２を備える。また、発電システム６は、発電システム５において、調節弁２４１及びポンプ４３１に換えて、ポンプ５３２を備える。
発電システム６は、発電システム５において、調節器２６１に換えて、調節器５６２を備える。また、発電システム６は、発電システム５において、調節弁２４１及びポンプ４３１に換えて、ポンプ５３２を備える。
【0060】
［調節器５６２］
調節器５６２は、温度検出器２１２における温度検出結果に基づいて、ポンプ５３２を制御する制御信号を出力する。調節器５６２は、例えば、温度検出器２１２により検出した温度が、予め定められた温度になるように、ポンプ５３２の回転数を制御する。
調節器５６２は、温度検出器２１２における温度検出結果に基づいて、ポンプ５３２を制御する制御信号を出力する。調節器５６２は、例えば、温度検出器２１２により検出した温度が、予め定められた温度になるように、ポンプ５３２の回転数を制御する。
【0061】
［ポンプ５３２］
ポンプ５３２は、冷水槽４７０に貯蔵された冷却液ＲＦ１ａを、くみ上げて燃料電池装置１０に供給する。ポンプ５３２は、調節器５６２が出力する制御信号に基づいて動作する。ポンプ５３２の回転数を制御して燃料電池装置２１０への冷却液の量を制御することにより、エネルギーの損失を少なくして消費電力を低減できる。
ポンプ５３２は、冷水槽４７０に貯蔵された冷却液ＲＦ１ａを、くみ上げて燃料電池装置１０に供給する。ポンプ５３２は、調節器５６２が出力する制御信号に基づいて動作する。ポンプ５３２の回転数を制御して燃料電池装置２１０への冷却液の量を制御することにより、エネルギーの損失を少なくして消費電力を低減できる。
【0062】
＜まとめ＞
第６実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却して、冷却装置に戻ってきた冷却液の温度を、所望の範囲に調整できる。また、第６実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却した冷却液の温度が冷却装置における仕様範囲となるようにバイパス弁を制御できる。さらに、第６実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池セルを安定して冷却できる。さらにまた、第６実施形態に係る発電システムによれば、少ない消費電力で稼働することができる。
第６実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却して、冷却装置に戻ってきた冷却液の温度を、所望の範囲に調整できる。また、第６実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却した冷却液の温度が冷却装置における仕様範囲となるようにバイパス弁を制御できる。さらに、第６実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池セルを安定して冷却できる。さらにまた、第６実施形態に係る発電システムによれば、少ない消費電力で稼働することができる。
【0063】
≪第７実施形態≫
次に、第７実施形態に係る発電システムについて説明する。図７は、第７実施形態に係る発電システムの一例である発電システム７の概略を示す図である。
次に、第７実施形態に係る発電システムについて説明する。図７は、第７実施形態に係る発電システムの一例である発電システム７の概略を示す図である。
【0064】
＜発電システム７＞
発電システム７は、発電システム６において、複数の燃料電池装置２１０を備える。発電システム７は、例えば、ｎ台（ｎは２以上の整数）の燃料電池装置２１０を備える。図７においては、ｎが３以上の例を示す。なお、図７における符号に付した括弧の数字については、第４実施形態と同様である。
発電システム７は、発電システム６において、複数の燃料電池装置２１０を備える。発電システム７は、例えば、ｎ台（ｎは２以上の整数）の燃料電池装置２１０を備える。図７においては、ｎが３以上の例を示す。なお、図７における符号に付した括弧の数字については、第４実施形態と同様である。
【0065】
＜まとめ＞
第７実施形態に係る発電システムによれば、複数の燃料電池装置を冷却して、冷却装置に戻ってきた冷却液の温度を、所望の範囲に調整できる。また、第７実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却した冷却液の温度が冷却装置における仕様範囲となるようにバイパス弁を制御できる。さらに、第７実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池セルを安定して冷却できる。さらにまた、第７実施形態に係る発電システムによれば、少ない消費電力で稼働することができる。
第７実施形態に係る発電システムによれば、複数の燃料電池装置を冷却して、冷却装置に戻ってきた冷却液の温度を、所望の範囲に調整できる。また、第７実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却した冷却液の温度が冷却装置における仕様範囲となるようにバイパス弁を制御できる。さらに、第７実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池セルを安定して冷却できる。さらにまた、第７実施形態に係る発電システムによれば、少ない消費電力で稼働することができる。
【0066】
≪第８実施形態≫
次に、第８実施形態に係る発電システムについて説明する。図８は、第８実施形態に係る発電システムの一例である発電システム８の概略を示す図である。
次に、第８実施形態に係る発電システムについて説明する。図８は、第８実施形態に係る発電システムの一例である発電システム８の概略を示す図である。
【0067】
＜発電システム８＞
発電システム８は、発電システム６において、流路ＦＰ２に温水槽７８０及びポンプ７３３を更に備える。なお、図８において、発電システム８は、流路ＦＰ１及び流路ＦＰ２を備え、バイパス流路ＦＰｂを備えていないが、バイパス流路ＦＰｂを備えるようにしてもよい。
発電システム８は、発電システム６において、流路ＦＰ２に温水槽７８０及びポンプ７３３を更に備える。なお、図８において、発電システム８は、流路ＦＰ１及び流路ＦＰ２を備え、バイパス流路ＦＰｂを備えていないが、バイパス流路ＦＰｂを備えるようにしてもよい。
【0068】
［温水槽７８０］
温水槽７８０は、燃料電池装置１０から排出された冷却液ＲＦ２を貯蔵する。温水槽７８０は、流路ＦＰ２に設けられる。温水槽７８０は、予め定められた量の冷却液ＲＦ（冷却液ＲＦ２）を貯蔵する。
温水槽７８０は、燃料電池装置１０から排出された冷却液ＲＦ２を貯蔵する。温水槽７８０は、流路ＦＰ２に設けられる。温水槽７８０は、予め定められた量の冷却液ＲＦ（冷却液ＲＦ２）を貯蔵する。
【0069】
温水槽７８０は、散水ノズル７８１を備える。散水ノズル７８１は、冷却液ＲＦ２を散水するために、言い換えると、冷却液ＲＦ２を温水槽７８０の内部に散布するために、複数の細孔を備える。散水ノズル７８１から、冷却液ＲＦ２が温水槽７８０の内部にシャワー状に散水される。冷却液ＲＦ２が温水槽７８０の内部にシャワー状に散水されることにより、冷却液ＲＦ２が放熱して冷却される。
【0070】
発電システム８は、温水槽７８０を備えることにより、冷却装置２０に戻る冷却液ＲＦ２の温度を低下させることができる。
【0071】
［ポンプ７３３］
ポンプ７３３は、温水槽７８０に貯蔵された冷却液ＲＦ２を、くみ上げて冷却装置２０に供給する。
ポンプ７３３は、温水槽７８０に貯蔵された冷却液ＲＦ２を、くみ上げて冷却装置２０に供給する。
【0072】
＜まとめ＞
第８実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却して、冷却装置に戻ってきた冷却液の温度を、所望の範囲に調整できる。
第８実施形態に係る発電システムによれば、燃料電池装置を冷却して、冷却装置に戻ってきた冷却液の温度を、所望の範囲に調整できる。
【0073】
≪第９実施形態≫
次に、第９実施形態に係る発電システムについて説明する。図９は、第９実施形態に係る発電システムの一例である発電システム９の概略を示す図である。
次に、第９実施形態に係る発電システムについて説明する。図９は、第９実施形態に係る発電システムの一例である発電システム９の概略を示す図である。
【0074】
＜発電システム９＞
発電システム１から発電システム８のそれぞれは、冷却装置２０において冷却された冷却液を用いて燃料電池装置における燃料電池セルの冷却を行っている。発電システムの使用環境において、温度が低い大量の冷却水、例えば、海水、河川水、地下水、池水又は湖水がある場合は、当該冷却水を、燃料電池装置を冷却する冷却液として利用できる。
発電システム１から発電システム８のそれぞれは、冷却装置２０において冷却された冷却液を用いて燃料電池装置における燃料電池セルの冷却を行っている。発電システムの使用環境において、温度が低い大量の冷却水、例えば、海水、河川水、地下水、池水又は湖水がある場合は、当該冷却水を、燃料電池装置を冷却する冷却液として利用できる。
【0075】
発電システム９は、発電システム７において、冷却液として、使用環境における冷却水を用いる。図９に示す水源ＷＳは、例えば、海、川、地下、池又は湖である。発電システム９は、水源から、例えば、海水、河川水、地下水、池水又は湖水をくみ上げて、燃料電池セルを冷却する冷却水として使用する。
【0076】
ポンプ５３２（ｉ）は、水源ＷＳから冷却水Ｗ１をくみ上げて、燃料電池装置２１０（ｉ）に供給する。なお、ｉは、１以上ｎ以下の整数である。そして、燃料電池装置２１０（ｉ）は、燃料電池セル１１を冷却して温度が上昇した冷却水Ｗ２を、水源ＷＳに排出する。
【0077】
＜まとめ＞
第９実施形態に係る発電システムによれば、冷却装置を冷却できる。
第９実施形態に係る発電システムによれば、冷却装置を冷却できる。
【0078】
なお、流路ＦＰ１が第１流路の一例、流路ＦＰ２が第２流路の一例、冷水槽４７０が第１液槽の一例、温水槽７８０が第２液槽の一例、散水ノズル７８１が散布部の一例、である。
【0079】
≪変形例≫
各実施形態に適用可能な変形例について説明する。
各実施形態に適用可能な変形例について説明する。
【0080】
＜変形例１＞
流路ＦＰ１に設けられるポンプ３０について、ポンプ３０の吐出流量を制御してもよい。図１０は、本実施形態に係る発電システムに用いられる冷却装置に関する変形例を示す図である。
流路ＦＰ１に設けられるポンプ３０について、ポンプ３０の吐出流量を制御してもよい。図１０は、本実施形態に係る発電システムに用いられる冷却装置に関する変形例を示す図である。
【0081】
冷却装置２０から出力される冷却液ＲＦ１の温度を制御するために、流路ＦＰ２における冷却液ＲＦ２の温度に基づいて、ポンプ３０の回転数を制御してもよい。図１０において、流路ＦＰ２における温度検出器５１による冷却液ＲＦ２の温度に基づいて、ポンプ３０の回転数を制御してもよい。例えば、温度検出器５１の検出結果に基づいて、調節器６３が、所望の流量になるようにポンプ３０を制御してもよい。
【0082】
＜変形例２＞
冷却装置を冷却液ＲＦ１の温度に基づいて制御してもよい。図１１は、本実施形態に係る発電システムに用いられる冷却装置に関する変形例を示す図である。
冷却装置を冷却液ＲＦ１の温度に基づいて制御してもよい。図１１は、本実施形態に係る発電システムに用いられる冷却装置に関する変形例を示す図である。
【0083】
冷却装置として、ファン２１ａを備える冷却装置２１を用いる例について説明する。冷却装置２１は、例えば、冷却塔である。ファン２１ａは、冷却塔である冷却装置２１において、冷却液を冷却するために流される空気を供給するファンである。ファン２１ａによる空気の流量が増えると、冷却液を冷却する能力が高くなる。
【0084】
変形例２において、冷却装置２１から出力される冷却液ＲＦ１の温度を制御するために、流路ＦＰ１における冷却液ＲＦ１の温度に基づいて、ファン２１ａの回転数を制御してもよい。図１１において、流路ＦＰ１における温度検出器５２による冷却液ＲＦ１の温度に基づいて、ファン２１ａの回転数を制御してもよい。例えば、温度検出器５２の検出結果に基づいて、調節器６４が、所望の回転数になるようにファン２１ａの回転数を制御してもよい。
【0085】
＜変形例３＞
燃料電池装置において、熱交換器を用いる例について説明する。図１２は、本実施形態に係る発電システムに用いられる燃料電池装置に関する変形例を示す図である。
燃料電池装置において、熱交換器を用いる例について説明する。図１２は、本実施形態に係る発電システムに用いられる燃料電池装置に関する変形例を示す図である。
【0086】
燃料電池装置３１０は、燃料電池セル１１と、熱交換器３１３と、を備える。熱交換器３１３は、冷却液ＲＦと、燃料電池装置３１０の内部において燃料電池セル１１を冷却する内部冷却液ＲＦｎとの間で熱交換を行う。
【0087】
＜変形例４＞
燃料電池装置において、熱交換器を用いる例（変形例３）において、内部冷却液ＲＦｎの温度に基づいて、調節弁２４１の開度を調整してもよい。
燃料電池装置において、熱交換器を用いる例（変形例３）において、内部冷却液ＲＦｎの温度に基づいて、調節弁２４１の開度を調整してもよい。
【0088】
変形例４において、燃料電池装置４１０は、内部冷却液ＲＦｎの温度を制御するために、内部冷却液ＲＦｎの温度を検出する温度検出器４１２を備える。温度検出器４１２により検出した温度に基づいて、調節弁２４１の開度を制御してもよい。図１３において、温度検出器４１２による内部冷却液ＲＦｎの温度に基づいて、調節弁２４１の開度を制御してもよい。例えば、温度検出器４１２の検出結果に基づいて、調節器２６１が、所望の開度になるように調節弁２４１を制御してもよい。
【0089】
＜変形例５＞
燃料電池装置において、燃料電池セルとは別の機器を冷却するようにしてもよい。
燃料電池装置において、燃料電池セルとは別の機器を冷却するようにしてもよい。
【0090】
変形例５において、燃料電池装置５１０は、補助回路５１１を冷却するために、熱交換器５１３を備える。熱交換器５１３は、冷却液ＲＦと、燃料電池装置５１０の内部において補助回路５１１を冷却する内部冷却液ＲＦｍとの間で熱交換を行う。補助回路５１１は、例えば、昇圧コンバータ又はコンプレッサ用モータである。
【0091】
変形例５において、燃料電池装置５１０は、内部冷却液ＲＦｎ及び内部冷却液ＲＦｍの温度を制御するために、内部冷却液ＲＦｎの温度を検出する温度検出器４１２に加えて温度検出器５１２を備える。図１４において、温度検出器４１２による内部冷却液ＲＦｎの温度及び温度検出器５１２による内部冷却液ＲＦｍの温度に基づいて、調節弁２４１の開度を制御してもよい。例えば、温度検出器４１２の検出結果及び温度検出器５１２の検出結果に基づいて、調節器５６２が、所望の開度になるように調節弁２４１を制御してもよい。
【0092】
＜変形例６＞
燃料電池装置において、燃料電池セルとは別の機器を冷却するようにしてもよい。別の機器を冷却する場合に、温度制御を省略してもよい。
燃料電池装置において、燃料電池セルとは別の機器を冷却するようにしてもよい。別の機器を冷却する場合に、温度制御を省略してもよい。
【0093】
変形例６において、燃料電池装置６１０における内部冷却液ＲＦｎの温度を制御するために、温度検出器４１２が検出した温度に基づいて、調節弁２４１の開度を制御してもよい。図１５において、温度検出器４１２の検出結果に基づいて、調節器６６３が、所望の開度になるように調節弁２４１を制御してもよい。なお、熱交換器５１３に流れる冷却液ＲＦの流量は、手動弁である手動弁２４２により調整してもよい。
【0094】
＜本実施形態に係る発電システムの動作例＞
本実施形態に係る発電システムを動作させた時の動作例について説明する。本実施形態に係る発電システムを動作させた時の動作例を説明するために、図１６に示す発電システムＥＸを用いる。図１６は、本実施形態に係る発電システムの動作例を説明するための発電システムＥＸの概要を示す図である。
本実施形態に係る発電システムを動作させた時の動作例について説明する。本実施形態に係る発電システムを動作させた時の動作例を説明するために、図１６に示す発電システムＥＸを用いる。図１６は、本実施形態に係る発電システムの動作例を説明するための発電システムＥＸの概要を示す図である。
【0095】
発電システムＥＸは、第２実施形態に係る発電システムの一例である発電システム２において、２台の燃料電池装置１０、すなわち、燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）を備える。そして、発電システムＥＸは、変形例１のように、ポンプ３０の流量を制御する。
【0096】
発電システムＥＸは、燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）と、冷却装置２０と、を備える。また、発電システムＥＸは、ポンプ３０と、バイパス弁１４０と、温度検出器５０と、調節器６５と、制御部６６と、を備える。さらに、発電システム１は、冷却液ＲＦが流れる流路ＦＰ１、流路ＦＰ２及びバイパス流路ＦＰｂを備える。
【0097】
前出の構成要素については、上記の説明を参照することとして説明を省略する。
【0098】
［調節器６５］
調節器６５は、第２実施形態に係る発電システムの一例である発電システム２における調節器１６０及び変形例１における調節器６３の機能を有する。調節器６５は、温度検出器５０の出力に基づいて、バイパス弁１４０の開度を制御するとともに、ポンプ３０の回転数を制御する。
調節器６５は、第２実施形態に係る発電システムの一例である発電システム２における調節器１６０及び変形例１における調節器６３の機能を有する。調節器６５は、温度検出器５０の出力に基づいて、バイパス弁１４０の開度を制御するとともに、ポンプ３０の回転数を制御する。
【0099】
［制御部６６］
制御部６６は、発電システムＥＸにおける燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれの出力を制御する。
制御部６６は、発電システムＥＸにおける燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれの出力を制御する。
【0100】
次に、発電システムＥＸを用いて、本実施形態に係る発電システムの動作例について説明する。図１７は、本実施形態に係る発電システムの動作例を説明するための図である。図１７は、発電システムＥＸの処理を説明するフロー図ＣＨＡＲＴと、動作時の発電システムの状態を示す表ＴＢＬを含む。なお、表ＴＢＬは、フロー図ＣＨＡＲＴのステップに対応して記載している。
【0101】
表ＴＢＬにおける項目について説明する。燃料電池出力は、燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）の出力（単位：キロワット（ｋＷ））の和を示す。冷却液温度は、温度検出器５０で検出された冷却液ＲＦ２の温度（単位：度（℃））を示す。ポンプ流量は、ポンプ３０から排出される冷却液ＲＦ１の流量（単位：リットル毎分（Ｌ／ｍｉｎ））を示す。バイパス弁は、バイパス弁１４０が開いている（開）か又は閉じている（閉）かを示す。バイパス流量は、バイパス流路ＦＢｂを流れる冷却液ＲＦｂの流量（単位：リットル毎分（Ｌ／ｍｉｎ））を示す。
【0102】
なお、発電システムＥＸにおいて、冷却装置２０に戻される冷却液ＲＦ２の仕様温度は、４５℃であるとする。したがって、発電システムＥＸにおける冷却液温度の目標温度は、４５℃とする。
【0103】
（ステップＳ１０）
最初に、発電システムＥＸは、燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれの動作を開始させる。具体的には、制御部６６は、燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれを、起動するように制御する。燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれは、起動後、発電を開始して、発生した電力を出力する。ステップＳ１０において、出力が安定した時点での発電システムＥＸの状態を表ＴＢＬのａに示す。
最初に、発電システムＥＸは、燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれの動作を開始させる。具体的には、制御部６６は、燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれを、起動するように制御する。燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれは、起動後、発電を開始して、発生した電力を出力する。ステップＳ１０において、出力が安定した時点での発電システムＥＸの状態を表ＴＢＬのａに示す。
【0104】
ここでは、例として、燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれは、３０キロワットの電力を出力する。例えば、燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれの最大出力は６０キロワットとして、燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれは、最大出力の５０パーセントの出力を出力する。
【0105】
燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれが起動すると、燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれが備える燃料電池セル１１の温度が上昇する。燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれが備える燃料電池セル１１を冷却するために、冷却装置２０から冷却液ＲＦ１が燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれに供給される。
【0106】
冷却装置２０から燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれに冷却液ＲＦ１を供給するために、ポンプ３０は１００リットル毎分の冷却液ＲＦ１を排出する。
【0107】
なお、燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれの出力が３０キロワットの状態では、冷却液ＲＦ２の温度は、目標温度と同じ４５℃になるとする。また、バイパス弁は閉じられているとする。したがって、バイパス流量は０リットル毎分である。
【0108】
（ステップＳ２０）
次に、発電システムＥＸは、燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれの出力を最大出力まで増加させる。具体的には、制御部６６は、燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれを、出力が最大になるように制御する。燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれは、６０キロワットの電力を出力する。ステップＳ２０において、出力が安定した時点での発電システムＥＸの状態を表ＴＢＬのｂに示す。なお、下線は、表ＴＢＬの上に隣接する行（ここではａ）と異なることを示す。
次に、発電システムＥＸは、燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれの出力を最大出力まで増加させる。具体的には、制御部６６は、燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれを、出力が最大になるように制御する。燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれは、６０キロワットの電力を出力する。ステップＳ２０において、出力が安定した時点での発電システムＥＸの状態を表ＴＢＬのｂに示す。なお、下線は、表ＴＢＬの上に隣接する行（ここではａ）と異なることを示す。
【0109】
燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれの出力を増加させると、冷却液ＲＦ２の温度は上昇する（表ＴＢＬのｃ参照）。発電システムＥＸは、冷却液ＲＦ２を冷却させるために最初にポンプ３０が排出する流量を制御する。
【0110】
（ステップＳ３０）
次に、発電システムＥＸは、ポンプ３０のポンプ流量を増加させる。具体的には、調節器６５は、ポンプ３０のモータの回転数を増加させるように制御する。そして、ポンプ３０は、排出する流量（ポンプ流量）を増加させる。ステップＳ２０において、ポンプ流量が安定した時点での発電システムＥＸの状態を表ＴＢＬのｄに示す。
次に、発電システムＥＸは、ポンプ３０のポンプ流量を増加させる。具体的には、調節器６５は、ポンプ３０のモータの回転数を増加させるように制御する。そして、ポンプ３０は、排出する流量（ポンプ流量）を増加させる。ステップＳ２０において、ポンプ流量が安定した時点での発電システムＥＸの状態を表ＴＢＬのｄに示す。
【0111】
ここでは、調節器６５は、ポンプ３０のポンプ流量を２２０リットル毎分となるように制御する。
【0112】
ポンプ３０のポンプ流量が増えると、冷却液ＲＦ２の温度は低下する（表ＴＢＬのｅ参照）。
【0113】
燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれが備える燃料電池セル１１は、出力が大きくなるほど発熱が大きくなる。例えば、燃料電池装置１０（１）及び燃料電池装置１０（２）のそれぞれの出力が６０キロワットの時に必要な除熱量は、出力が３０キロワットの時に必要な除熱量の２倍以上、例えば、２．６倍程度必要となる。したがって、ステップＳ３０において、ポンプ流量を出力が３０キロワットの時の２倍以上にしているが、冷却液ＲＦ２の温度は目標温度より高い４７℃となっている。
【0114】
そこで、発電システムＥＸは、バイパス弁１４０に冷却液ＲＦ１（冷却液ＲＦ１ｂ）を流すことにより、冷却液ＲＦ２の温度を低下させる。
【0115】
（ステップＳ４０）
発電システムＥＸは、冷却液ＲＦ２の温度が、目標温度以下かどうか判定する。具体的には、調節器６５は、温度検出器５０により検出した冷却液ＲＦ２の温度が目標温度以下かどうか判定する。
発電システムＥＸは、冷却液ＲＦ２の温度が、目標温度以下かどうか判定する。具体的には、調節器６５は、温度検出器５０により検出した冷却液ＲＦ２の温度が目標温度以下かどうか判定する。
【0116】
冷却液ＲＦ２の温度が、目標温度より高い場合（ステップＳ４０のＮＯ）、調節器６５はステップＳ５０に処理を進める。冷却液ＲＦ２の温度が、目標温度以下である場合（ステップＳ４０のＹＥＳ）、調節器６５は処理を終了する。
【0117】
（ステップＳ５０）
ステップＳ４０において、冷却液ＲＦ２の温度が目標温度より高いと判定した場合、調節器６５は、バイパス弁１４０を開けて、バイパス流路ＦＰｂに冷却液ＲＦ１ｂを流す。また、調節器６５は、バイパス流路ＦＰｂに流す流量分だけ、ポンプの流量を増加させる。ステップＳ５０において、バイパス弁１４０を開いた直後の発電システムＥＸの状態を表ＴＢＬのｆに示す。
ステップＳ４０において、冷却液ＲＦ２の温度が目標温度より高いと判定した場合、調節器６５は、バイパス弁１４０を開けて、バイパス流路ＦＰｂに冷却液ＲＦ１ｂを流す。また、調節器６５は、バイパス流路ＦＰｂに流す流量分だけ、ポンプの流量を増加させる。ステップＳ５０において、バイパス弁１４０を開いた直後の発電システムＥＸの状態を表ＴＢＬのｆに示す。
【0118】
調節器６５は、例えば、バイパス弁１４０を開いて、バイパス流路ＦＰｂに５０リットル毎分の冷却液ＲＦ１ｂを流すように制御する。また、調節器６５は、バイパス流路ＦＰｂに流す冷却液ＲＦ１ｂの流量分だけポンプ流量を増やして、ポンプ流量が２７０リットル毎分となるように制御する。
【0119】
発電システムＥＸは、バイパス流路ＦＰｂに冷却液ＲＦ１（冷却液ＲＦ１ｂ）を流すことによって、冷却液ＲＦ２の温度を低下させる。冷却液ＲＦ２の温度が低下すると、表ＴＢＬのｇに示すように、冷却液ＲＦ２の温度が目標温度以下になって、処理を終了する。
【0120】
なお、上記の動作例は、本実施形態に係る発電システムにおける動作の一例であって、本実施形態に係る発電システムは、上記の動作に限定されない。また、上記の動作例で示した数値についても、本実施形態に係る発電システムにおける動作を説明するために例として用いる数値であって、本実施形態に係る発電システムにおける動作は、当該数値に限定されない。
【0121】
以上、発電システムを実施形態により説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本開示の範囲内で可能である。
【符号の説明】
【0122】
１、２、３、４、５、６、７、８、９、ＥＸ 発電システム
１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０ 燃料電池装置
１１ 燃料電池セル
２０、２１ 冷却装置
２１ａ ファン
３０ ポンプ
４０、１４０ バイパス弁
５０、５１、５２ 温度検出器
６３、６４、６５、１６０、１６１ 調節器
６６ 制御部
２１２、４１２、５１２ 温度検出器
２４１ 調節弁
２４２ 手動弁
２６１、５６２、６６３ 調節器
３１３、５１３ 熱交換器
４３１、５３２、７３３ ポンプ
４７０ 冷水槽
５１１ 補助回路
７８０ 温水槽
７８１ 散水ノズル
ＦＰ１ 流路
ＦＰ２ 流路
ＦＰｂ バイパス流路
ＲＦ、ＲＦ１、ＲＦ１ａ、ＲＦ１ｂ、ＲＦ２、ＲＦ２ａ 冷却液
ＲＦｍ、ＲＦｎ 内部冷却液
Ｗ１、Ｗ２ 冷却水
ＷＳ 水源
１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０ 燃料電池装置
１１ 燃料電池セル
２０、２１ 冷却装置
２１ａ ファン
３０ ポンプ
４０、１４０ バイパス弁
５０、５１、５２ 温度検出器
６３、６４、６５、１６０、１６１ 調節器
６６ 制御部
２１２、４１２、５１２ 温度検出器
２４１ 調節弁
２４２ 手動弁
２６１、５６２、６６３ 調節器
３１３、５１３ 熱交換器
４３１、５３２、７３３ ポンプ
４７０ 冷水槽
５１１ 補助回路
７８０ 温水槽
７８１ 散水ノズル
ＦＰ１ 流路
ＦＰ２ 流路
ＦＰｂ バイパス流路
ＲＦ、ＲＦ１、ＲＦ１ａ、ＲＦ１ｂ、ＲＦ２、ＲＦ２ａ 冷却液
ＲＦｍ、ＲＦｎ 内部冷却液
Ｗ１、Ｗ２ 冷却水
ＷＳ 水源
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】