JPH1140180A - 燃料電池発電プラント及びその運転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラント内部の水量バランスを確保し、効率
のよい水利用が可能な燃料電池発電プラント及びその運
転制御方法を提供する。 【解決手段】 燃料電池１に第１の熱交換器３を有する
電池冷却水系２を接続する。第１の熱交換器３にポンプ
５、第１の調節弁６、温度検出手段７、第２の熱交換器
８、冷却塔９、バイパスライン１０、第２の調節弁１１
を有する２次冷却水系４を接続する。改質器１２と空気
極１ｂの排ガス経路１３，１４を合流させ、第１の熱交
換器８に接続する。第１の熱交換器８の凝縮水排出経路
に、遮断弁１９を有する補給水ライン１８を合流させ、
水タンク１５を接続する。水タンク１５の低水位側及び
高水位側に第１及び第２のレベルスイッチ１６，１７を
設ける。制御装置２０を、第１及び第２のレベルスイッ
チ１６，１７によって検知される水位に基づいて、遮断
弁１９、第１の調整弁６を制御可能に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池から電気
エネルギーと熱エネルギーの両方を取り出す燃料電池発
電プラントに係り、特に、冷却水の循環経路及び回収設
備に改良を施した燃料電池発電プラント及びその運転制
御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池は、天然ガスなどの燃料を改質
して得られる水素リッチガスを燃料極に供給し、酸素を
含んだ空気を空気極に供給することにより、水素と酸素
を電気化学的に反応させて直接発電するものであり、小
規模でも高い発電効率が得られるとともに、環境性に優
れている。そして、発電に伴って発生する熱が給湯や暖
冷房として利用しやすく、それによって総合エネルギー
効率を高められるという利点がある。このような燃料電
池発電において発生する電気エネルギーと熱エネルギー
とを効率よく取り出すために、以下のような燃料電池発
電プラントが構成されている。

【０００３】すなわち、燃料電池には、その電気化学反
応による発電に際して発生する熱を除去して適切な温度
に維持する冷却設備が必要となるが、これは冷却水の循
環設備を設置することによって行う場合が多い。この冷
却水の循環設備は、電池冷却水系、１次冷却水系なとど
呼ばれている。また、一般的に、電池冷却水系やプラン
トの高温部からの熱を回収し、大気へ放出したり排熱と
して利用するために、熱を外部へ送り出す２次冷却水系
が設置されている。

【０００４】このような燃料電池発電プラントの一例
を、図５に従って以下に説明する。なお、図５は、従来
の燃料電池発電プラントの２次冷却水系およびこれに関
連する系統の概要を示したものである。

【０００５】［燃料電池発電プラントの構成］燃料電池
本体１には、電池冷却水が循環可能な電池冷却水系２が
接続されている。この電池冷却水系２には、第１の熱交
換器３が設けられている。第１の熱交換器３には、２次
冷却水系４が接続され、電池冷却水と２次冷却水とが熱
交換可能に設けられている。２次冷却水系４には、ポン
プ５、第１の調節弁６、温度検出手段７、第２の熱交換
器（凝縮用熱交換器）８、冷却塔９、バイパスライン１
０、第２の調節弁１１が設けられている。第１の調節弁
６及び温度検出手段７は、温度検出手段７の温度検出値
に基づき、第１の調節弁６の開閉制御を行う制御装置２
０に接続されている。

【０００６】また、燃料電池１には、水素リッチガスを
生成し燃料極１ａへ供給する改質器１２が接続されてい
る。この改質器１２は、反応部１２ａと燃焼部１２ｂに
よって構成されている。燃焼部１２ｂからの排ガス経路
１３は、第２の熱交換器８に接続されている。そして、
排ガス経路１３には、空気極１ｂの排ガス経路１４が接
続され、燃焼部１２ｂからの排ガスと空気極１ｂからの
排ガスが合流可能となるように構成されている。なお、
空気極１ｂへの空気供給経路は、図示を省略する。

【０００７】さらに、第２の熱交換器８における凝縮水
を排出する経路は、外部からの補給水ライン１８ととも
に水タンク１５へ接続され、回収された凝縮水及び補給
水が、燃料電池発電プラントにおいて再利用可能となる
ように構成されている。そして、補給水ライン１８には
遮断弁１９が設けられ、水タンク１５には水位を検出す
るレベル検出器２４が設置されている。遮断弁１９及び
レベル検出器２４には、制御装置２０が接続されてい
る。この制御装置２０には、レベル検出器２４によるレ
ベル検出値に基づき、遮断弁１９を開閉制御する遮断弁
制御手段が設定されている。

【０００８】なお、上記のような水冷式の燃料電池にお
いては、冷却水の浄化を行うことにより、電池の絶縁を
保持するとともに冷却水の流路配管の詰まりや腐食を防
止して、回収された水の再利用を可能とする水処理装置
が設けられている。この水処理装置は、主にろ過器とイ
オン交換器から構成されている。

【０００９】［燃料電池発電プラントの作用］以上のよ
うな燃料電池発電プラントの一例における冷却水の循環
作用は以下の通りである。すなわち、燃料電池１におい
て発電の際に発生した熱は、電池冷却水系２を循環する
電池冷却水により吸収除去される。電池冷却水は第１の
熱交換器３に供給され、ポンプ５によって２次冷却水系
４を循環する２次冷却水と熱交換される。電池冷却水か
ら熱を吸収した２次冷却水は、第２の調節弁１１の開閉
によるバイパス１０の流量制御と、冷却塔９における温
度制御によって温度調節され、第２の熱交換器８へと供
給された後、第１の熱交換器３に送られる。第２の熱交
換器８による凝縮温度は、温度検出手段７の温度検出値
に基づいて、制御手段２０によって第１の調節弁６を開
閉し、２次冷却水量を制御することによって調節され
る。

【００１０】一方、燃料電池１の燃料極１ａには、改質
器１２において燃料を改質して得られた水素リッチガス
が供給されるとともに、燃料電池１の空気極１ｂには空
気が供給されて、発電が行われる。そして、改質器１２
の燃焼部１２ｂからの排ガスは、排ガス経路１３を流通
しながら、排ガス経路１４を流れる空気極１ｂからの排
ガスと合流し、第２の熱交換器８において２次冷却水に
より冷却されるので、ガス中の水分が凝縮する。

【００１１】このような第２の熱交換器８からの凝縮水
は、水タンク１５において回収された後、燃料電池発電
プラント内で再利用される。水タンク１５内の水量は、
レベル検出器２４からのレベル検出値に基づいて、制御
装置２０によって遮断弁１９を開閉制御し、外部からの
補給水量を調節することによって行われる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な構成の燃料電池発電プラントにおいては、水タンク１
５内の水位に対応した水量調節は、遮断弁１９による補
給水の流入量の制御によってのみ行われる。従って、第
２の熱交換器８からの凝縮水が増大した場合には、凝縮
水と補給水とが合流して水タンク１５へ流入する水量が
過大となりやすい。このように、水タンク１５への流入
量が過大となると、オーバーフローして給水が無駄に捨
てられることになる。また、補給水が必要量以上に供給
される場合には、水処理装置におけるイオン負荷が大き
くなり、イオン交換樹脂などの交換頻度が高くなるの
で、保守費用が増加するという問題がある。

【００１３】本発明は、このような従来技術の問題点を
解決するために提案されたものであり、その目的は、プ
ラント全体での水量バランスを適切に維持し、補給水ラ
インからの給水量を最小限に抑制することによって、効
率のよい水利用が可能な燃料電池発電プラント及びその
運転制御方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、燃料極と空気極とを有する燃料電池本
体と、改質燃料を生成する改質器と、前記空気極及び前
記改質器からの合流排ガスを冷却して、ガス中の水分を
凝縮する熱交換器と、前記熱交換器へ冷却水を供給する
冷却水系と、前記熱交換器において凝縮された水を回収
して蓄える水タンクと、前記水タンクへの補給水ライン
と、前記補給水ラインに設けられた遮断弁と、前記水タ
ンクの水位の高低を検知する水位検知手段と、前記水位
検知手段によって検知された水位に応じて、前記遮断弁
を開閉制御する遮断弁制御手段とを有する燃料電池発電
プラントにおいて、以下のような技術的特徴を有する。

【００１５】すなわち、請求項１記載の発明は、前記冷
却水系に設置され、前記熱交換器に供給される冷却水量
を調節する冷却水量調節手段と、前記水位検知手段によ
って水位低が検知された場合に、前記冷却水量調節手段
を、その供給水量が増大する方向に制御し、前記水位検
知手段によって水位高が検知された場合に、前記冷却水
量調節手段を、その供給水量が増大する方向に制御する
水量調節制御手段とを備えたことを特徴とする。

【００１６】また、請求項３記載の発明は、前記熱交換
器へ供給される冷却水の温度を調節する冷却水温度調節
手段と、前記水位検知手段によって水位低が検知された
場合に、前記冷却水温度調節手段の温度設定値を低下さ
せる制御を行い、前記水位検知手段によって水位高が検
知された場合に、前記冷却水温度調節手段の温度設定値
を上昇させる制御を行う温度調節制御手段とを備えたこ
とを特徴とする。

【００１７】そして、請求項６記載の発明は、請求項１
又は請求項３記載の燃料電池発電プラントを、方法の観
点から把握したものであり、燃料電池本体の空気極及び
改質器からの合流排ガスを、熱交換器において冷却する
ことによりガス中の水分を凝縮させ、水タンクに回収し
て蓄えるとともに、前記水タンクへの補給水の供給量を
調節することにより、前記水タンクの水位を調節する燃
料電池発電プラントの運転制御方法において、前記水タ
ンクの水位が低い場合には、前記熱交換器による排ガス
の冷却温度を低下させ、前記水タンクの水位が高い場合
には、前記熱交換器による排ガスの冷却温度を上昇させ
ることを特徴とする。

【００１８】以上のような請求項１、請求項３及び請求
項６記載の発明では、水位検知手段によって検知される
水タンク内の水位に応じた水量調節を、補給水ラインの
遮断弁による補給水量の調節によって行うばかりでな
く、熱交換器における凝縮水量の調節によっても行うの
で、プラント全体での水量バランスを適切に維持し、補
給水ラインからの給水量を最小限に抑えることができ
る。

【００１９】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の燃料電池発電プラントにおいて、前記冷却水量調節
手段が、冷却水調節弁及び冷却水供給ポンプの少なくと
も一方であることを特徴とする。以上のような請求項２
記載の発明では、水位検知手段による水位の検知に基づ
いて、冷却水調節弁を開閉し若しくは冷却水供給ポンプ
による供給量を増減させて、熱交換器に供給される冷却
水量を調節して凝縮温度を変え、水タンクへ流入する凝
縮水量を調節することができる。

【００２０】また、請求項４記載の発明は、請求項１〜
３のいずれか１項に記載の燃料電池発電プラントにおい
て、前記水位検知手段が、レベルスイッチ又はレベル検
出器であることを特徴とする。以上のような請求項４記
載の発明では、比較的簡単な構成で、水位の検知と、こ
れに基づく水位制御を容易に行うことができる。

【００２１】また、請求項５記載の発明は、請求項１〜
４のいずれか１項に記載の燃料電池発電プラントにおい
て、前記水タンクの下流に接続された水処理装置と、前
記水処理装置の下流に接続され、前記水タンクに集積さ
れた水の余剰分を取り出すオーバーフローラインとを備
えたことを特徴とする。以上のような請求項５記載の発
明では、プラント内で生成される水の余剰分を、水処理
装置によって純化して、プラント外に取り出して有効に
活用することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１〜４を
参照して具体的に説明する。なお、以下の各実施の形態
においては、図５に示した従来技術と同一の部材に関し
ては説明を省略する。

【００２３】（１）第１の実施の形態 （構成）請求項１〜２及び請求項４、請求項６記載の発
明に対応する実施の形態を、図１に従って説明する。な
お、請求項２記載の冷却水調整弁は第１の調整弁６とす
る。すなわち、本実施の形態における電池冷却水系２及
び２次冷却水系４は、図５の従来技術とほぼ同様の構成
であるが、水タンク１５に、第１のレベルスイッチ１６
と第２のレベルスイッチ１７とが設置されている点が異
なる。第１のレベルスイッチ１６は、水タンク１５の低
水位側に設置され、第２のレベルスイッチ１７は、水タ
ンク１５の高水位側に設置されている。

【００２４】そして、これら第１及び第２のレベルスイ
ッチ１６，１７は、制御装置２０に接続されている。制
御装置２０には、第１及び第２のレベルスイッチ１６，
１７によって検知される水位の高低に応じて、第１の調
整弁６の開閉制御を行う水量調節制御手段が設定されて
いる。より具体的には、第１のレベルスイッチ１６が水
位低を検知した場合には、水量調節制御手段によって第
１の調節弁６を開方向に制御するように設定されてい
る。そして、第２のレベルスイッチ１７が水位高を検知
した場合には、水量調節制御手段によって第１の調節弁
６を閉方向に制御するように設定されている。また、制
御装置２０には、従来技術と同様に、第１及び第２のレ
ベルスイッチ１６によって検知される水位の高低に応じ
て、遮断弁１９の開閉制御を行う遮断弁制御手段も設定
されている。

【００２５】（作用）以上のような本実施の形態の作用
は以下の通りである。なお、各部材の制御は、上記のよ
うに手段が設定された制御装置２０によって行われる。
すなわち、通常時における２次冷却水の温度は、温度検
出手段７の検出値を一定に保つように、第１の調節弁６
を開閉制御することによって調節されている。そして、
第１のレベルスイッチ１６が水位低を検知した場合に
は、遮断弁１９を開き、補給水ライン１８を介して補給
水を導入するとともに、第１の調節弁６の制御ループを
変更して、第１の調節弁６の開度を大きくする方向に制
御する。すると、第２の熱交換器８の低温側流量が増加
するので、温度検出手段７の検出値が低くなり、凝縮水
量が増加する。従って、補給水の導入とともに流入する
凝縮水量が増加するので、水タンク１５の水位が上昇す
る。

【００２６】逆に、第２のレベルスイッチ１７が水位高
を検知した場合には、第１の調節弁６の制御ループを変
更して、第１の調節弁６の開度を小さくする方向に制御
する。すると、第２の熱交換器８の低温側流量が低減す
るので、温度検出手段７の検出値が高くなり、凝縮水量
が低減して水タンク１５の水位が低下する。なお、凝縮
水量の低減では十分でない場合には、遮断弁１９を閉
じ、補給水ライン１８からの給水の停止が行われる。

【００２７】（効果）以上のような本実施の形態によれ
ば、第１及び第２のレベルスイッチ１６，１７によって
検知される水位に応じて、補給水量と凝縮水量が適切に
制御され、補給水量が最小限に抑制されるので、水タン
ク１５からのオーバーフローが防止され、給水を効率よ
く利用することができる。また、水処理装置のイオン負
荷も少なくなり、イオン交換樹脂などの交換頻度を減少
させることができるので、保守費用を節約することがで
きる。

【００２８】（２）第２の実施の形態 （構成）請求項１〜２及び請求項４、請求項６記載の発
明に対応する他の実施の形態を、図１に従って説明す
る。なお、請求項２記載の冷却水供給ポンプはポンプ５
とする。すなわち、本実施の形態は、図１の第１の実施
の形態とほぼ同様の構成であるが、冷却水供給手段であ
るポンプ５が、一般的な遠心式等の回転式ポンプであ
り、このポンプ５にインバータ２１が設けられている点
が異なる。そして、制御手段２０には、インバータ２１
を用いた回転数制御により、ポンプ５の吐出量を変化さ
せる水量調節制御手段が設定されている。より具体的に
は、第１のレベルスイッチ１６が水位低を検知した場合
には、水量調節制御手段によってポンプ５の吐出量を増
やし、第２のレベルスイッチ１７が水位高を検知した場
合には、水量調節制御手段によってポンプ５の吐出量を
減らす制御を行うように設定されている。

【００２９】（作用）以上のような本実施の形態の作用
は以下の通りである。なお、各部材の制御は、上記のよ
うに手段が設定された制御装置２０によって行われる。
すなわち、通常時における２次冷却水の温度は、温度検
出手段７の検出値を一定に保つように、第１の調節弁６
を開閉制御することによって調節されている。そして、
第１のレベルスイッチ１６が水位低を検知した場合に
は、遮断弁１９を開き、補給水ライン１８を介して給水
を導入するとともに、ポンプ５の吐出量が増加する方向
に制御する。すると、第２の熱交換器８の低温側流量が
増加するので、温度検出手段７の検出値が低くなり、凝
縮水量が増加する。従って、給水の導入とともに流入す
る凝縮水量が増加するので、水タンク１５の水位が上昇
する。

【００３０】逆に、第２のレベルスイッチ１７が水位高
を検知した場合には、ポンプ５の吐出量を減らす方向に
制御する。すると、第２の熱交換器８の低温側流量が低
減するので、温度検出手段７の検出値が高くなり、凝縮
水量が低減して水タンク１５の水位が低下する。なお、
凝縮水量の低減では十分でない場合には、遮断弁１９を
閉じ、補給水ライン１８からの給水の停止が行われる。

【００３１】（効果）以上のような本実施の形態によれ
ば、第１及び第２のレベルスイッチ１６，１７によって
検知される水位に応じて、補給水量と凝縮水量が適切に
制御されるので、第１の実施の形態と同様の効果を得る
ことができる。

【００３２】（３）第３の実施の形態 （構成）請求項３〜４、請求項６記載の発明に対応する
実施の形態を、図１に従って説明する。すなわち、本実
施の形態は、図１の第１の実施の形態とほぼ同様の構成
であるが、制御手段２０に、第２の調節弁１１の開閉制
御により、冷却水温度を調節する温度調節制御手段が設
定されている点が異なる。より具体的には、第１のレベ
ルスイッチ１６が水位低を検知した場合には、温度調節
制御手段によって、冷却塔９側の流量が増加し、バイパ
ス１０側の流量が減少するするように、第２の調節弁１
１が開閉制御され、第２のレベルスイッチ１７が水位高
を検知した場合には、温度調節制御手段によって、冷却
塔９側の流量が減少し、バイパス１０側の流量が増加す
るように第２の調節弁１１が開閉制御されるように設定
されている。

【００３３】（作用）以上のような本実施の形態の作用
は以下の通りである。なお、各部材の制御は、上記のよ
うに手段が設定された制御装置２０によって行われる。
すなわち、通常時における２次冷却水の温度は、温度検
出手段７の検出値を一定に保つように、第１の調節弁６
を開閉制御することによって調節されている。そして、
第１のレベルスイッチ１６が水位低を検知した場合に
は、遮断弁１９を開き、補給水ライン１８を介して給水
を導入するとともに、冷却塔９側の流量が増加するよう
に第２の調節弁１１を開閉制御する。すると、第２の熱
交換器８への冷却水供給温度が低下して、第２の熱交換
器８の低温側温度が低下するので、凝縮水量が増加す
る。従って、給水の導入とともに流入する凝縮水量が増
加するので、水タンク１５の水位が上昇する。

【００３４】逆に、第２のレベルスイッチ１７が水位高
を検知した場合には、冷却塔９側の流量が減少するよう
に第２の調節弁１１を開閉制御する。すると、第２の熱
交換器８への冷却水供給温度が上昇して、第２の熱交換
器８の低温側温度が上昇するので、凝縮水量が減少す
る。従って、水タンク１５の水位が低下する。なお、凝
縮水量の低減では十分でない場合には、遮断弁１９を閉
じ、補給水ライン１８からの給水の停止が行われる。

【００３５】（効果）以上のような本実施の形態によれ
ば、第１及び第２のレベルスイッチ１６，１７によって
検知される水位に応じて、補給水量と凝縮水量が適切に
制御されるので、第１の実施の形態と同様の効果を得る
ことができる。

【００３６】（４）第４の実施の形態 （構成）請求項３〜４、請求項６記載の発明に対応する
他の実施の形態を、図３に従って説明する。すなわち、
本実施の形態は、図１の第１の実施の形態とほぼ同様の
構成であるが、冷却塔９の送風機にインバータ２１が設
けられている点が異なる。そして、制御手段２０には、
インバータ２１を用いて送風機の回転数を制御すること
により、冷却水温度を調節する温度調節制御手段が設定
されている点が異なる。より具体的には、第１のレベル
スイッチ１６が水位低を検知した場合には、温度調節制
御手段によって、冷却塔９の送風機の回転数を増加さ
せ、第２のレベルスイッチ１７が水位高を検知した場合
には、温度調整制御手段によって冷却塔９の送風機の回
転数を減少させるように設定されている。

【００３７】（作用）以上のような本実施の形態の作用
は以下の通りである。なお、各部材の制御は、上記のよ
うに手段が設定された制御装置２０によって行われる。
すなわち、通常時における２次冷却水の温度は、温度検
出手段７の検出値を一定に保つように、第１の調節弁６
を開閉制御することによって調節されている。そして、
第１のレベルスイッチ１６が水位低を検知した場合に
は、遮断弁１９を開き、補給水ライン１８を介して給水
を導入するとともに、冷却塔９の送風機の回転数を増加
させる。すると、第２の熱交換器８への冷却水供給温度
が低下して、第２の熱交換器８の低温側温度が低下する
ので、凝縮水量が増加する。従って、給水の導入ととも
に流入する凝縮水量が増加するので、水タンク１５の水
位が上昇する。

【００３８】逆に、第２のレベルスイッチ１７が水位高
を検知した場合には、冷却塔９の送風機の回転数を減少
させる。すると、第２の熱交換器８への冷却水供給温度
が上昇して、第２の熱交換器８の低温側温度が上昇する
ので、凝縮水量が減少する。従って、水タンク１５の水
位が低下する。なお、凝縮水量の低減では十分でない場
合には、遮断弁１９を閉じ、補給水ライン１８からの給
水の停止が行われる。

【００３９】（効果）以上のような本実施の形態によれ
ば、第１及び第２のレベルスイッチ１６，１７によって
検知される水位に応じて、補給水量と凝縮水量が適切に
制御されるので、第１の実施の形態と同様の効果を得る
ことができる。

【００４０】（５）第５の実施の形態 （構成）請求項５記載の発明に対応する実施の形態を、
図４に従って説明する。すなわち、本実施の形態は、図
１の第１の実施の形態とほぼ同様の構成であるが、水タ
ンク１５の排水経路に、以下のような特徴を有してい
る。つまり、水タンク１５の排水経路には、水処理装置
２２が接続されている。この水処理装置２２の下流の経
路は分岐され、一方は第１の熱交換器３に接続され、他
方はプラント外部へ水を取り出す流路２３となってい
る。

【００４１】（作用）以上のような本実施の形態の作用
は以下の通りである。すなわち、第１の実施の形態にお
いて示したように、第１のレベルスイッチ１６が水位低
を検出した場合の動作を実施すると、第２の熱交換器８
において生成する凝縮水量が増加するので、流路２３か
らプラント外へ導出する水量が増加する。導出した水
は、水処理装置２２によってイオン交換処理され純化さ
れるので、生活用水、飲料水等としての使用に供するこ
とが可能となる。なお、イオン交換処理された純水を、
飲料水として利用するためには、ミネラル分などを添加
する必要がある。

【００４２】（効果）以上のような本実施の形態によれ
ば、防災拠点などに設置することにより、発電に伴って
生成する水を積極的に回収し、プラント外に取り出して
有効に活用することができるので、従来から大きな問題
となっていた災害時における水の確保が可能となる。従
って、非常用の電源として利用できるのみならず、水の
供給設備としても活用できるという従来の発電装置では
得られなかった副次的なメリットを得ることが可能とな
る。

【００４３】（６）他の実施の形態本発明は、上記のよ
うな実施の形態に限定されるものではなく、各部材の種
類、数等は適宜変更可能である。例えば、上記第１〜５
の実施の形態においては、水タンク１５の水位の検知
に、第１のレベルスイッチ１６及び第２のレベルスイッ
チ１７という二つのレベルスイッチを用いているが、そ
のスイッチ数を増やすことにより、より詳細な水位検知
を行うことができる。また、レベルスイッチの代わり
に、レベル検出器を用いても、同様の作用と効果が得ら
れる。

【００４４】また、上記の実施の形態は自由に組み合わ
せ可能である。例えば、第３の実施の形態と第４の実施
の形態とを組み合わせて、第２の調節弁と冷却塔９の組
み合わせによって、水タンク１５の水位に応じた冷却水
供給温度調節を行う構成とすることも可能である。ま
た、第５の実施の形態は、上記のどの実施の形態とも組
み合わせることができ、これにより優れた水利用が可能
な燃料電池発電プラントを構成することができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、プ
ラント内部での水量バランスを適切に維持し、補給水ラ
インからの給水量を最小限に抑制することによって、効
率のよい水利用が可能な燃料電池発電プラント及びその
運転制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料電池発電プラントの第１の実施の
形態及び第３の実施の形態を示す系統図である。

【図２】本発明の燃料電池発電プラントの第２の実施の
形態を示す系統図である。

【図３】本発明の燃料電池発電プラントの第４の実施の
形態を示す系統図である。

【図４】本発明の燃料電池発電プラントの第５の実施の
形態を示す系統図である。

【図５】従来の燃料電池発電プラントの一例を示す系統
図である。

【符号の説明】

１…燃料電池本体 １ａ…燃料極 １ｂ…空気極 ２…電池冷却水系 ３…第１の熱交換器 ４…２次冷却水系 ５…ポンプ ６…第１の調節弁 ７…温度検出手段 ８…第２の熱交換器 ９…冷却塔 １０…バイパスライン １１…第２の調節弁 １２…改質器 １２ａ…反応部 １２ｂ…燃焼部 １３…燃焼部排ガス経路 １４…空気極排ガス経路 １５…水タンク １６…第１のレベルスイッチ １７…第２のレベルスイッチ １８…給水ライン １９…遮断弁 ２０…制御装置 ２１…インバータ ２２…水処理装置 ２３…流路 ２４…レベル検出器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料極と空気極とを有する燃料電池本体
   と、改質燃料を生成する改質器と、前記空気極及び前記
   改質器からの合流排ガスを冷却して、ガス中の水分を凝
   縮する熱交換器と、前記熱交換器へ冷却水を供給する冷
   却水系と、前記熱交換器において凝縮された水を回収し
   て蓄える水タンクと、前記水タンクへの補給水ライン
   と、前記補給水ラインに設けられた遮断弁と、前記水タ
   ンクの水位の高低を検知する水位検知手段と、前記水位
   検知手段によって検知された水位に応じて、前記遮断弁
   を開閉制御する遮断弁制御手段とを有する燃料電池発電
   プラントにおいて、 前記冷却水系に設置され、前記熱交換器に供給される冷
   却水量を調節する冷却水量調節手段と、 前記水位検知手段によって水位低が検知された場合に、
   前記冷却水量調節手段を、その供給水量が増大する方向
   に制御し、前記水位検知手段によって水位高が検知され
   た場合に、前記冷却水量調節手段を、その供給水量が増
   大する方向に制御する水量調節制御手段とを備えたこと
   を特徴とする燃料電池発電プラント。
2. 【請求項２】 前記冷却水量調節手段が、冷却水調節弁
   及び冷却水供給ポンプの少なくとも一方であることを特
   徴とする請求項１記載の燃料電池発電プラント。
3. 【請求項３】 燃料極と空気極とを有する燃料電池本体
   と、改質燃料を生成する改質器と、前記空気極及び前記
   改質器からの合流排ガスを冷却して、ガス中の水分を凝
   縮する熱交換器と、前記熱交換器へ冷却水を供給する冷
   却水系と、前記熱交換器において凝縮された水を回収し
   て蓄える水タンクと、前記水タンクへの補給水ライン
   と、前記補給水ラインに設けられた遮断弁と、前記水タ
   ンクの水位の高低を検知する水位検知手段と、前記水位
   検知手段によって検知された水位に応じて、前記遮断弁
   を開閉制御する遮断弁制御手段とを有する燃料電池発電
   プラントにおいて、 前記熱交換器へ供給される冷却水の温度を調節する冷却
   水温度調節手段と、 前記水位検知手段によって水位低が検知された場合に、
   前記冷却水温度調節手段の温度設定値を低下させる制御
   を行い、前記水位検知手段によって水位高が検知された
   場合に、前記冷却水温度調節手段の温度設定値を上昇さ
   せる制御を行う温度調節制御手段とを備えたことを特徴
   とする燃料電池発電プラント。
4. 【請求項４】 前記水位検知手段が、レベルスイッチ又
   はレベル検出器であることを特徴とする請求項１〜３の
   いずれか１項に記載の燃料電池発電プラント。
5. 【請求項５】 前記水タンクの下流に接続された水処理
   装置と、 前記水処理装置の下流に接続され、前記水タンクに集積
   された水の余剰分を取り出すオーバーフローラインとを
   備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に
   記載の燃料電池発電プラント。
6. 【請求項６】 燃料電池本体の空気極及び改質器からの
   合流排ガスを、熱交換器において冷却することによりガ
   ス中の水分を凝縮させ、水タンクに回収して蓄えるとと
   もに、前記水タンクへの補給水の供給量を調節すること
   により、前記水タンクの水位を調節する燃料電池発電プ
   ラントの運転制御方法において、 前記水タンクの水位が低い場合には、前記熱交換器によ
   る排ガスの冷却温度を低下させ、 前記水タンクの水位が高い場合には、前記熱交換器によ
   る排ガスの冷却温度を上昇させることを特徴とする燃料
   電池発電プラントの運転制御方法。