JP2000285942A - 燃料電池発電システム - Google Patents

燃料電池発電システム

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JP2000285942A
JP2000285942A JP11093113A JP9311399A JP2000285942A JP 2000285942 A JP2000285942 A JP 2000285942A JP 11093113 A JP11093113 A JP 11093113A JP 9311399 A JP9311399 A JP 9311399A JP 2000285942 A JP2000285942 A JP 2000285942A
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彰雄 河上
Akira Fujio
昭 藤生
Taketoshi Ouki
丈俊 黄木
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一酸化炭素変成器、一酸化炭素除去器、燃料
電池本体を速やかに昇温することができる燃料電池シス
テムを提供する。 【解決手段】 改質器3、一酸化炭素変成器4、一酸化
炭素除去器5および燃料電池本体6を順に接続し、この
燃料電池本体6で、空気中の酸素と、改質器3で生成さ
れた水素とを反応させて電力を発生させ、燃料電池本体
6を冷却するための冷却水を循環させる燃料電池発電シ
ステムにおいて、一酸化炭素変成器4を加熱するバーナ
22で加熱されるメインタンク水昇温用熱交換器63を
設け、発電システムの起動時に、バーナ22で一酸化炭
素変成器4を加熱すると共に、メインタンク水昇温用熱
交換器63に燃料電池本体6の冷却水を循環して昇温
し、さらに、この昇温した温水で燃料電池本体6を昇温
させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料から生成され
た水素を電気化学反応させて発電を行う燃料電池発電シ
ステムに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、燃料と水蒸気とを反応させて水
素、二酸化炭素及び一酸化炭素を含む改質ガスを生成す
る改質器と、この改質器からの改質ガスに含まれる前記
一酸化炭素を反応させて変成する一酸化炭素変成器と、
この一酸化炭素変成器からの未変成の一酸化炭素を反応
させて除去する一酸化炭素除去器と、この一酸化炭素除
去器からの当該一酸化炭素が除去された後の前記水素と
空気中に含まれる酸素とを反応させて電力を発生させる
燃料電池本体とを備えた燃料電池発電システムが知られ
ている。
【0003】この種の燃料電池発電システムにおける前
記一酸化炭素変成器、一酸化炭素除去器、燃料電池本体
では、それぞれ常温よりも高い所定の反応温度帯で効率
良く化学反応が行われる。従って、システムを起動させ
るためには、各機器の温度を反応温度帯まで上昇させる
必要がある。
【0004】また、一酸化炭素変成器、一酸化炭素除去
器では、改質器からの高温の改質ガスを通すことによる
昇温及び自己の発熱反応によって温度を上昇させること
も可能であるが、この方法によって反応温度帯まで上昇
させると、例えば一酸化炭素変成器及び一酸化炭素除去
器では2〜3時間を要するという問題がある。
【0005】この問題を解決するために、一酸化炭素変
成器、一酸化炭素除去器、燃料電池本体のそれぞれに昇
温手段を設け、この昇温手段により一酸化炭素変成器、
一酸化炭素除去器、燃料電池本体のそれぞれを昇温する
燃料電池発電システムが提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
燃料電池発電システムでは、一酸化炭素変成器、一酸化
炭素除去器、燃料電池本体のそれぞれに昇温手段を設け
ると、部品点数が増加してシステム全体が大型化すると
共にコストアップを招くという問題がある。
【0007】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
技術が有する課題を解消し、少ない部品点数で、一酸化
炭素変成器、一酸化炭素除去器、燃料電池本体を速やか
に昇温できる燃料電池システムを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
改質器、一酸化炭素変成器、一酸化炭素除去器および燃
料電池本体を順に接続し、この燃料電池本体で、空気中
の酸素と、前記改質器で生成され、一酸化炭素変成器お
よび一酸化炭素除去器で一酸化炭素を除去した後の水素
とを反応させて電力を発生させ、この燃料電池本体には
当該燃料電池本体を冷却するための冷却水を循環させる
燃料電池発電システムにおいて、前記一酸化炭素変成器
を加熱する加熱手段を設け、この加熱手段で加熱される
熱交換器を設け、発電システムの起動時に、前記加熱手
段を作動させて、一酸化炭素変成器を加熱すると共に、
前記熱交換器に前記燃料電池本体の冷却水を循環して昇
温し、さらに、この昇温した温水で前記燃料電池本体を
昇温させることを特徴とするものである。
【0009】この発明によれば、発電システムの起動時
に、加熱手段を作動させて、一酸化炭素変成器を加熱す
ると共に、熱交換器に前記燃料電池本体の冷却水を循環
して昇温し、さらに、この昇温した温水で燃料電池本体
を昇温させるので、一酸化炭素変成器を加熱する加熱手
段で燃料電池本体が昇温され、燃料電池本体専用の昇温
手段が不要となり、発電システムの小型化が可能になる
と共に、製造コストを低減できる。
【0010】請求項2記載の発明は、改質器、一酸化炭
素変成器、一酸化炭素除去器および燃料電池本体を順に
接続し、この燃料電池本体で、空気中の酸素と、前記改
質器で生成され、一酸化炭素変成器および一酸化炭素除
去器で一酸化炭素を除去した後の水素とを反応させて電
力を発生させ、この燃料電池本体には当該燃料電池本体
を冷却するための冷却水を循環させる燃料電池発電シス
テムにおいて、前記一酸化炭素除去器を加熱する加熱手
段を設け、この加熱手段で加熱される熱交換器を設け、
発電システムの起動時に、前記加熱手段を作動させて、
一酸化炭素除去器を加熱すると共に、前記熱交換器に前
記燃料電池本体の冷却水を循環して昇温し、さらに、こ
の昇温した温水で前記燃料電池本体を昇温させることを
特徴とするものである。
【0011】この発明によれば、発電システムの起動時
に、加熱手段を作動させて、一酸化炭素除去器を加熱す
ると共に、熱交換器に燃料電池本体の冷却水を循環して
昇温し、さらに、この昇温した温水で燃料電池本体を昇
温させるので、一酸化炭素除去器を加熱する加熱手段で
燃料電池本体が昇温され、燃料電池本体専用の昇温手段
が不要となり、発電システムの小型化が可能になると共
に、製造コストを低減できる。
【0012】請求項3記載の発明は、改質器、一酸化炭
素変成器、一酸化炭素除去器および燃料電池本体を順に
接続し、この燃料電池本体で、空気中の酸素と、前記改
質器で生成され、一酸化炭素変成器および一酸化炭素除
去器で一酸化炭素を除去した後の水素とを反応させて電
力を発生させ、この燃料電池本体には当該燃料電池本体
を冷却するための冷却水を循環させる燃料電池発電シス
テムにおいて、前記一酸化炭素変成器および前記一酸化
炭素除去器を一つの箱体に収納し、この箱体に熱交換器
を収納し、この熱交換器、一酸化炭素変成器および一酸
化炭素除去器を同時に加熱する加熱手段を備え、発電シ
ステムの起動時に、前記加熱手段を作動させて、一酸化
炭素変成器および一酸化炭素除去器を加熱すると共に、
前記熱交換器に前記燃料電池本体の冷却水を循環して昇
温し、さらに、この昇温した温水で前記燃料電池本体を
昇温させることを特徴とするものである。
【0013】この発明によれば、発電システムの起動時
に、加熱手段を作動させて、一酸化炭素変成器および一
酸化炭素除去器を加熱すると共に、熱交換器に前記燃料
電池本体の冷却水を循環して昇温し、さらに、この昇温
した温水で燃料電池本体を昇温させるので、一酸化炭素
変成器および一酸化炭素除去器を加熱する加熱手段で燃
料電池本体が昇温され、例えば1個の加熱手段で一酸化
炭素変成器、一酸化炭素除去器、燃料電池本体の昇温が
可能になり、発電システムを小型化できると共に、製造
コストを低減できる。
【0014】請求項4記載の発明は、請求項1乃至3の
いずれか1項記載の発明において、燃料電池発電システ
ム前記燃料電池本体を冷却するための冷却水を貯留する
タンクを備え、このタンクには当該燃料電池本体に冷却
水を循環させる第1循環ポンプを接続すると共に、前記
熱交換器に水を循環させる第2循環ポンプを接続し、発
電システムの起動時に、第1、第2循環ポンプを運転さ
せて、前記燃料電池本体の温度が所定の温度に上昇した
場合、第1循環ポンプを運転したまま、第2循環ポンプ
を停止させる制御手段を設けたことを特徴とするもので
ある。
【0015】この発明によれば、発電システムの起動時
に、燃料電池本体の温度が所定の温度に上昇した場合、
第1循環ポンプを運転したまま、第2循環ポンプを停止
させるので、燃料電池本体の温度が所定の温度に上昇し
た時にタンク内の水の温度上昇が停止されて、燃料電池
本体を昇温する運転から冷却する運転に移行させること
ができる。
【0016】請求項5記載の発明は、請求項1乃至3の
いずれか1項記載の発明において、前記燃料電池本体を
冷却するための冷却水を貯留するタンクを備え、このタ
ンクには当該燃料電池本体に冷却水を循環させる第1循
環ポンプを接続すると共に、前記熱交換器に水を循環さ
せる第2循環ポンプを接続し、発電システムの起動時
に、第2循環ポンプを運転させて、前記タンク内の水温
が第1の温度に到達した場合、さらに第1循環ポンプを
運転し、第1の温度よりも高い第2の温度に到達した場
合、第1循環ポンプを運転したまま、第2循環ポンプを
停止させる制御手段を設けたことを特徴とするものであ
る。
【0017】この発明によれば、水タンク内の水温が所
定の第1の温度に上昇した時に第1循環水ポンプによっ
て水タンクから燃料電池本体への水の循環を開始するの
で、第1の温度を燃料電池本体を昇温可能な温度に設定
すれば、発電システム起動直後の燃料電池本体の冷却が
防止されて効率良く燃料電池本体を昇温することができ
ると共に、無駄な第1循環ポンプの運転が防止されて消
費エネルギを抑制できる。また、水タンク内の水温が所
定の第2の温度に上昇した時に第2循環ポンプによる水
タンクから熱交換器への水の循環が停止されるので、燃
料電池本体の温度が第2の温度に上昇した時にタンク内
の水の温度上昇が停止されて、燃料電池本体を冷却する
運転に移行させることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
【0019】図1は、本実施形態による燃料電池発電シ
ステムを示し、この燃料電池発電システムでは、天然ガ
ス、都市ガス、ナフサ等の燃料ガスから水素が生成さ
れ、この生成された水素と空気中の酸素とを電気化学反
応させて発電が行われる。
【0020】燃料電池発電システムは、燃料の供給源で
ある燃料供給源1と、燃料ガスから硫黄成分を除去する
脱硫器2と、燃料ガスから水素、二酸化炭素及び一酸化
炭素を含む改質ガスを生成する改質器3と、この改質器
3からの改質ガスに含まれる一酸化炭素を変成する一酸
化炭素変成器4と、この一酸化炭素変成器4からの未変
成の一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器5と、この
一酸化炭素除去器5からの当該一酸化炭素が除去された
後の水素と空気中に含まれる酸素とを反応させて電力を
発生させる固体高分子型の燃料電池本体6とを備える。
燃料電池本体6は、燃料極(アノード)6a、空気極
(カソード)6b、冷却部6cを備える。
【0021】前記燃料供給源1からはガス管11が延
び、このガス管11には圧力調整弁12、開閉弁13及
び流量調整弁13´が設けられ、ガス管11は脱硫器2
に接続される。また、前記圧力調整弁12及び開閉弁1
3の間のガス管11からはガス管14が分岐して延び、
このガス管14には圧力調整弁15が設けられ、ガス管
14はガス管14a及びガス管14bに二股分岐する。
ガス管14aには開閉弁16及び流量調整弁17が設け
られ、ガス管14aは改質器3のバーナ18に接続され
る。このバーナ18には当該バーナ18に空気を供給す
る送風機19が取り付けられる。ガス管14bには開閉
弁20及び流量調整弁21が設けられ、ガス管14bは
一酸化炭素変成器4及び一酸化炭素除去器5を加熱する
バーナ(加熱手段)22に接続される。このバーナ22
には当該バーナ22に空気を供給する送風機23が取り
付けられる。また、前記脱硫器2からはガス管24が延
び、このガス管24には予熱用熱交換器25が設けら
れ、ガス管24は改質器3に接続される。この改質器3
には温度センサ26が設けられる。符号91は排気ダク
トを示す。改質器3からはガス管27が延び、このガス
管27は前記予熱用熱交換器25を経由する。また、ガ
ス管27には熱回収用熱交換器28が設けられ、この熱
回収用熱交換器28の出口側ガス管27には温度センサ
29が設けられ、ガス管27は一酸化炭素変成器4に接
続される。一酸化炭素変成器4には温度センサ31が設
置され、当該一酸化炭素変成器4からはガス管30が延
び、このガス管30は一酸化炭素除去器5に接続され
る。符号32はガス管30に空気を送り込む空気ポンプ
を示す。一酸化炭素除去器5には温度センサ33が取り
付けられると共にメインタンク水昇温用熱交換器63が
取り付けられる。尚、一酸化炭素変成器4及び一酸化炭
素除去器5は箱体100に収納され、この箱体100に
は前記バーナ22が取り付けられる。符号92は排気ダ
クトを示す。一酸化炭素除去器5からはガス管34が延
び、このガス管34には熱回収用熱交換器35、温度セ
ンサ36、及び開閉弁37が設けられ、ガス管34は燃
料電池本体6の燃料極6aに接続される。熱回収用熱交
換器35及び開閉弁37の間のガス管34からはガス管
38が分岐して延び、このガス管38には開閉弁39が
設けられ、ガス管38は前記バーナ18に接続される。
燃料極6aからはガス管40が延びてメイン水タンク
(タンク)41に接続され、このメイン水タンク41か
らはガス管42が延び、このガス管42には開閉弁43
が介装され、ガス管42は前記ガス管38の前記開閉弁
39の下流側に合流する。空気極6bには吸込ダクト9
3が接続され、この吸込ダクト93には送風機94及び
予熱用熱交換器95が設けられる。符号96は排気ダク
トを示す。また、燃料電池本体6は当該燃料電池本体6
の温度を検出する温度センサ97を備える。
【0022】燃料電池発電システムは、前記メイン水タ
ンク41の他に、純水タンク51と、サブ水タンク52
とを備える。純水タンク51は内部の純水の水位を検出
する水位センサ53を有する。純水タンク51からは水
管54が延び、この水管54には水ポンプ55及び開閉
弁56が設けられ、水管54はメイン水タンク41に接
続される。このメイン水タンク41はタンク内の水の水
位を検知する水位センサ57を備える。メイン水タンク
41からは往き水管58aが延び、この往き水管58a
には第1循環ポンプ59が設けられ、往き水管58aは
燃料電池本体6の冷却部6cに接続される。この冷却部
6cからは戻り水管58bがメイン水タンク41に延び
て接続される。また、メイン水タンク41からは往き水
管61aが延び、この往き水管61aには第2循環ポン
プ62が設けられ、往き水管61aはメインタンク水昇
温用熱交換器63に接続される。このメインタンク水昇
温用熱交換器63からは戻り水管61bが延び、この戻
り水管61bはメイン水タンク41に接続される。
【0023】また、純水タンク51からは水管71が延
び、この水管71には水ポンプ72が設けられ、水管7
1は水管71aと水管71bとに二股分岐する。水管7
1aには流量調整弁73が設けられ、水管71aは熱回
収用熱交換器35を経由して前記サブ水タンク52に接
続される。熱回収用熱交換器35からはドレン管74が
延び、このドレン管74はサブ水タンク52に接続され
る。また、水管71bには流量調整弁75が設けられ、
水管71bは熱回収用熱交換器28を経由してサブ水タ
ンク52に接続される。このサブ水タンク52は内部の
水の水位を検知する水位センサ76を備える。サブ水タ
ンク52からは水管77が延び、この水管77には水ポ
ンプ78、開閉弁79、流量センサ80が設けられ、水
管77は改質器3に取り付けられた水蒸気発生器81に
接続される。この水蒸気発生器81からは水蒸気管82
が延び、この水蒸気管82には過熱用熱交換器83が設
けられ、水蒸気管82は前記ガス管24に接続される。
【0024】(水素を含む改質ガスの生成)燃料電池発
電システムの運転が開始されると、燃料供給源1から流
量調整弁13´で流量が制御された燃料ガスがガス管1
1を通じて脱硫器2に送られ、この脱硫器2で燃料ガス
から硫黄成分が除去される。この脱硫された燃料ガスに
は水蒸気発生器81で発生した水蒸気が水蒸気管82を
介して混入され、燃料ガス及び水蒸気はガス管24を通
じて改質器3に送られる。改質器3ではバーナ18が常
時燃焼され、このバーナ18の燃焼ガス熱により例えば
700〜800℃に加熱され、水蒸気と燃料ガスとから
水蒸気改質反応により水素、二酸化炭素及び一酸化炭素
を含む改質ガスが生成される。この高温の改質ガスはガ
ス管27を通り、予熱用熱交換器25で改質器3に送ら
れる前の燃料ガスを予熱し、熱回収用熱交換器28を経
由して、一酸化炭素変成器4に送られる。
【0025】燃料極6aからガス管40に導出された改
質ガスには燃料極6aの化学反応で未反応だった水素が
含まれるので、燃料電池未反応ガスとして、ガス管4
0、メイン水タンク41、ガス管42、ガス管38を通
じてバーナ18に供給される。この燃料電池未反応ガス
は、バーナ18で全量燃焼され、改質器3の温度が一定
になるよう流量調整弁13´で改質原燃料が調節され
る。万一、熱量が不足して改質器3の温度が所定の温度
に保持できない場合(急に負荷が増加した場合)にの
み、ガス管14、14aを介して燃料ガスをバーナ18
に導入して追い炊きとして燃焼させる。また、起動時
は、ガス管14、14aを介して燃料ガスをバーナ18
に導入して、改質器3の温度を所定温度まで昇温させ
る。起動時には、改質器3の温度を700〜800℃に
制御することは行わない。
【0026】(改質ガスに含まれる一酸化炭素の除去)
一酸化炭素変成器4では改質ガス中に含まれる一酸化炭
素が水蒸気改質されて二酸化炭素に変成され、改質ガス
中の一酸化炭素濃度は1%程度に低減される。そして、
改質ガスは、ガス管30を通り、空気ポンプ32が運転
されて空気が混入され、一酸化炭素除去器5に送られ
る。この一酸化炭素除去器5では、改質ガス中の一酸化
炭素が選択酸化反応(発熱反応)により二酸化炭素に転
換され、この改質ガスの一酸化炭素濃度は10ppm程
度に低減される。一酸化炭素濃度が低減された改質ガス
(例えば160℃程度)は、ガス管34を通り、熱回収
用熱交換器35を経由して、燃料電池本体6の燃料極6
aに送られる。
【0027】(改質ガス中の水素と空気中の酸素による
発電)燃料電池本体6では、一酸化炭素除去器5から供
給される改質ガスが燃料電池本体6の燃料極6aに導入
され、一方、燃料電池本体6の空気極6bには送風機9
4の運転によって空気が導入される。そして、燃料極6
aに導入された改質ガス中の水素と空気極6bに導入さ
れた空気中の酸素との間で電気化学反応が行われて発電
される。
【0028】空気極6bから排気ダクト96に導かれた
空気は燃料電池本体6の発熱反応によって温度が上昇し
ており、この温度が上昇した排気空気は予熱用熱交換器
95で空気極6bに導入される前の空気を予熱した後、
外部に放出される。
【0029】(熱回収用熱交換器による熱の回収)純粋
タンク41の水は、水ポンプ72が運転されて水管7
1、71aを通じて熱回収用熱交換器35に導入され
て、熱回収用熱交換器35を通る改質ガスから熱を回収
した後、サブ水タンク52に送られる。熱回収用熱交換
器35に送られる水の流量は、当該熱回収用熱交換器3
5の出口側改質ガスの温度を検出する温度センサ36の
検出温度が例えば70℃になるように流量調整弁73の
開度が調節されて温度制御される。また、純水タンク5
1の純水は、水ポンプ72が運転されて熱回収用熱交換
器28に供給され、改質器3からの改質ガス(例えば5
00℃程度)から熱を回収し、サブ水タンク52に送ら
れる。熱回収用熱交換器28に送られる水の流量は、当
該熱回収用熱交換器28出口側の改質ガスの温度を検出
する温度センサ29の検出温度が例えば230℃になる
ように流量調整弁75の開度が調節されて温度制御され
る。これらの熱回収用熱交換器28及び熱回収用熱交換
器35からサブ水タンクに送られた温水(例えば60〜
90℃程度)はサブ水タンク52に貯留される。この貯
留された温水は水ポンプ78の運転により水蒸気発生器
81に供給される。前記水ポンプ78の運転は、流量調
整弁13´を通る改質用源燃料とのスチーム/カーボン
比(S/C)が2.5〜3.5になるように制御され
る。水蒸気発生器81で発生した水蒸気は、水蒸気管8
2を介して過熱用熱交換器83に送られ、この過熱用熱
交換器83で改質器3からの燃焼排ガスによって過熱
(スーパーヒート)された後、ガス管24内の燃料ガス
に混入される。
【0030】(一酸化炭素変成器、一酸化炭素除去器、
燃料電池本体の昇温)本実施形態では、システム起動時
に、バーナ22の燃焼が行われ、バーナ22からの燃焼
ガス熱によって一酸化炭素変成器4、一酸化炭素除去器
5、燃料電池本体6の昇温される。
【0031】発電システムの起動時には、一酸化炭素変
成器4及び一酸化炭素除去器5は、バーナ22の燃焼運
転が行われ、このバーナ22の燃焼ガスが箱体100内
に供給され、一酸化炭素変成器4及び一酸化炭素除去器
5が同時に加熱される。このとき、バーナ22にはガス
管14及び14bを介して燃料供給源1からの燃料ガス
が供給され、温度センサ31が検出する一酸化炭素変成
器4内の触媒温度に基づいて流量調整弁21の開度が調
整され、燃料ガスの流量が制御され、バーナ22の燃焼
量が調節される。
【0032】発電システムの起動時には、第2循環ポン
プ62が駆動されて、メイン水タンク41から往き水管
61aを介して水がメインタンク水昇温用熱交換器63
に供給される。このメインタンク水昇温用熱交換器63
では水とバーナ22の燃焼ガスとで熱交換が行われ、こ
のメインタンク水昇温用熱交換器63で温度が上昇した
温水が戻り水管61bを介してメイン水タンク41に戻
されて、メイン水タンク41内の水の温度が上昇する。
尚、往き水管61a及び戻り水管61bを循環する水量
は、一酸化炭素除去器5の温度を検出する温度センサ3
3の検出温度に基づいて第2循環ポンプ62の運転を制
御してを調節される。また、発電システムの起動時に
は、第1循環ポンプ59が駆動されて、メイン水タンク
41内の温水が往き水管58aを介して燃料電池本体6
の冷却部6cに供給され、燃料電池本体6が昇温され
る。燃料電池本体6を昇温した後の水は戻り水管58b
を通じてメイン水タンク41に戻される。
【0033】本実施形態では、燃料電池本体6の温度が
上昇して、燃料電池本体6の温度を検出する温度センサ
97が所定の温度(例えば80℃)を検出した時には、
第1循環ポンプ59を運転させたまま、第2循環ポンプ
62を停止させる制御手段を備える。この制御手段によ
って、メイン水タンク41からメインタンク水昇温用熱
交換器63への水の循環のみが停止され、メイン水タン
ク41の水温上昇が停止され、燃料電池本体6の昇温が
停止される。
【0034】燃料電池本体6内の電気化学反応は発熱反
応であるので、燃料電池本体6の温度が所定の温度を検
出された後も、第1循環ポンプ59の運転は継続され、
燃料電池本体6にメイン水タンク41の水を循環させ
る。
【0035】この実施形態では、発電システムの起動時
に、バーナ22を燃焼運転させて、一酸化炭素変成器4
および一酸化炭素除去器5を加熱すると共に、メインタ
ンク水昇温用熱交換器63に燃料電池本体6を昇温する
ための温水を循環させて、燃料電池本体6を昇温させる
ので、バーナ22によって一酸化炭素変成器4、一酸化
炭素除去器5、燃料電池本体6の昇温が行われ、発電シ
ステムを小型化できると共に、製造コストを低減でき
る。
【0036】また、発電システムの起動時に、燃料電池
本体6の温度が所定の温度に上昇した場合、第1循環ポ
ンプ59を運転したまま、第2循環ポンプ62を停止さ
せる制御手段を備えるので、燃料電池本体6の温度が所
定の温度に上昇した時にメイン水タンク41内の水の温
度上昇が停止して燃料電池本体6の昇温が停止され、燃
料電池本体6を冷却する運転に切り換えることができ
る。
【0037】別の実施形態として、発電システムの起動
時に、第2循環ポンプ62を駆動し、メイン水タンク4
1内の水温を検出する温度センサ57の検出温度が燃料
電池本体6を昇温可能な第1の温度(例えば60℃)に
上昇した時に、更に第1循環ポンプ59を駆動し、その
後、メイン水タンク41内の水温が上昇して温度センサ
57の検出温度が第2の温度(例えば80℃)に到達し
た時に、第1循環ポンプ59を駆動したまま、第2循環
ポンプを停止させるように制御手段を構成してもよい。
【0038】この別の実施形態では、メイン水タンク4
1内の水温が燃料電池本体6を昇温可能な第1の温度に
到達した時に、メイン水タンク41から燃料電池本体6
への水の循環が開始されるので、発電システム起動直後
の燃料電池本体6の冷却が防止されて効率良く燃料電池
本体6を昇温できると共に、無駄な第1循環ポンプ59
の運転が防止されて消費エネルギを抑制できる。
【0039】以上、一実施形態に基づいて本発明を説明
したが、本発明はこれに限定されるものでないことは明
らかである。上述の実施形態では、発電システムの起動
時に一酸化炭素変成器4と一酸化炭素除去器5の両方を
加熱するバーナ22の熱を蓄えたメイン水タンク41の
水によって燃料電池本体6が昇温されるが、一酸化炭素
変成器4のみを加熱するバーナ(加熱手段)、或いは一
酸化炭素除去器5のみを加熱するバーナ(加熱手段)の
熱を蓄えたメイン水タンク41の水によって燃料電池本
体6を昇温してもよい。
【0040】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、発電シス
テムの起動時に、加熱手段を作動させて、一酸化炭素変
成器を加熱すると共に、熱交換器に前記燃料電池本体の
冷却水を循環して昇温し、さらに、この昇温した温水で
燃料電池本体を昇温させるので、一酸化炭素変成器を加
熱する加熱手段で燃料電池本体が昇温され、燃料電池本
体専用の昇温手段が不要となり、発電システムの小型化
が可能になると共に、製造コストを低減できる。
【0041】請求項2記載の発明によれば、発電システ
ムの起動時に、加熱手段を作動させて、一酸化炭素除去
器を加熱すると共に、熱交換器に燃料電池本体の冷却水
を循環して昇温し、さらに、この昇温した温水で燃料電
池本体を昇温させるので、一酸化炭素除去器を加熱する
加熱手段で燃料電池本体が昇温され、燃料電池本体専用
の昇温手段が不要となり、発電システムの小型化が可能
になると共に、製造コストを低減できる。
【0042】請求項3記載の発明によれば、発電システ
ムの起動時に、加熱手段を作動させて、一酸化炭素変成
器および一酸化炭素除去器を加熱すると共に、熱交換器
に前記燃料電池本体の冷却水を循環して昇温し、さら
に、この昇温した温水で燃料電池本体を昇温させるの
で、一酸化炭素変成器および一酸化炭素除去器を加熱す
る加熱手段で燃料電池本体が昇温され、例えば1個の加
熱手段で一酸化炭素変成器、一酸化炭素除去器、燃料電
池本体の昇温が可能になり、発電システムを小型化でき
ると共に、製造コストを低減できる。
【0043】請求項4記載の発明によれば、発電システ
ムの起動時に、燃料電池本体の温度が所定の温度に上昇
した場合、第1循環ポンプを運転したまま、第2循環ポ
ンプを停止させるので、燃料電池本体の温度が所定の温
度に上昇した時にタンク内の水の温度上昇が停止され
て、燃料電池本体を昇温する運転から冷却する運転に移
行させることができる。
【0044】請求項5記載の発明によれば、水タンク内
の水温が所定の第1の温度に上昇した時に第1循環水ポ
ンプによって水タンクから燃料電池本体への水の循環を
開始するので、第1の温度を燃料電池本体を昇温可能な
温度に設定すれば、発電システム起動直後の燃料電池本
体の冷却が防止されて効率良く燃料電池本体を昇温する
ことができると共に、無駄な第1循環ポンプの運転が防
止されて消費エネルギを抑制できる。また、水タンク内
の水温が所定の第2の温度に上昇した時に第2循環ポン
プによる水タンクから熱交換器への水の循環が停止され
るので、燃料電池本体の温度が第2の温度に上昇した時
にタンク内の水の温度上昇が停止されて、燃料電池本体
を冷却する運転に移行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態による燃料電池発電システムを示す
図である。
【符号の説明】
1 燃料供給源 2 脱硫器 3 改質器 4 一酸化炭素変成器 5 一酸化炭素除去器 6 燃料電池本体 22 バーナ(加熱手段) 38 メイン水タンク(タンク) 58a 往き水管 58b 戻り水管 59 第1循環ポンプ 61a 往き水管 61b 戻り水管 62 第2循環ポンプ 63 メインタンク水昇温用熱交換器(熱交換器)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤生 昭 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 黄木 丈俊 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 4G040 EA03 EA06 EB14 EB32 EB43 EB44 5H027 AA06 BA01 BA09 BA16 BA17 CC06 KK46 KK48 MM16

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 改質器、一酸化炭素変成器、一酸化炭素
    除去器および燃料電池本体を順に接続し、この燃料電池
    本体で、空気中の酸素と、前記改質器で生成され、一酸
    化炭素変成器および一酸化炭素除去器で一酸化炭素を除
    去した後の水素とを反応させて電力を発生させ、この燃
    料電池本体には当該燃料電池本体を冷却するための冷却
    水を循環させる燃料電池発電システムにおいて、 前記一酸化炭素変成器を加熱する加熱手段を設け、 この加熱手段で加熱される熱交換器を設け、 発電システムの起動時に、前記加熱手段を作動させて、
    一酸化炭素変成器を加熱すると共に、前記熱交換器に前
    記燃料電池本体の冷却水を循環して昇温し、さらに、こ
    の昇温した温水で前記燃料電池本体を昇温させることを
    特徴とする燃料電池発電システム。
  2. 【請求項2】 改質器、一酸化炭素変成器、一酸化炭素
    除去器および燃料電池本体を順に接続し、この燃料電池
    本体で、空気中の酸素と、前記改質器で生成され、一酸
    化炭素変成器および一酸化炭素除去器で一酸化炭素を除
    去した後の水素とを反応させて電力を発生させ、この燃
    料電池本体には当該燃料電池本体を冷却するための冷却
    水を循環させる燃料電池発電システムにおいて、 前記一酸化炭素除去器を加熱する加熱手段を設け、 この加熱手段で加熱される熱交換器を設け、 発電システムの起動時に、前記加熱手段を作動させて、
    一酸化炭素除去器を加熱すると共に、前記熱交換器に前
    記燃料電池本体の冷却水を循環して昇温し、さらに、こ
    の昇温した温水で前記燃料電池本体を昇温させることを
    特徴とすることを特徴とする燃料電池発電システム。
  3. 【請求項3】 改質器、一酸化炭素変成器、一酸化炭素
    除去器および燃料電池本体を順に接続し、この燃料電池
    本体で、空気中の酸素と、前記改質器で生成され、一酸
    化炭素変成器および一酸化炭素除去器で一酸化炭素を除
    去した後の水素とを反応させて電力を発生させ、この燃
    料電池本体には当該燃料電池本体を冷却するための冷却
    水を循環させる燃料電池発電システムにおいて、 前記一酸化炭素変成器および前記一酸化炭素除去器を一
    つの箱体に収納し、この箱体に熱交換器を収納し、この
    熱交換器、一酸化炭素変成器および一酸化炭素除去器を
    同時に加熱する加熱手段を備え、 発電システムの起動時に、前記加熱手段を作動させて、
    一酸化炭素変成器および一酸化炭素除去器を加熱すると
    共に、前記熱交換器に前記燃料電池本体の冷却水を循環
    して昇温し、さらに、この昇温した温水で前記燃料電池
    本体を昇温させることを特徴とする燃料電池発電システ
    ム。
  4. 【請求項4】 前記燃料電池本体を冷却するための冷却
    水を貯留するタンクを備え、このタンクには当該燃料電
    池本体に冷却水を循環させる第1循環ポンプを接続する
    と共に、前記熱交換器に水を循環させる第2循環ポンプ
    を接続し、発電システムの起動時に、第1、第2循環ポ
    ンプを運転させて、前記燃料電池本体の温度が所定の温
    度に上昇した場合、第1循環ポンプを運転したまま、第
    2循環ポンプを停止させる制御手段を設けたことを特徴
    とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の燃料電池発
    電システム。
  5. 【請求項5】 前記燃料電池本体を冷却するための冷却
    水を貯留するタンクを備え、このタンクには当該燃料電
    池本体に冷却水を循環させる第1循環ポンプを接続する
    と共に、前記熱交換器に水を循環させる第2循環ポンプ
    を接続し、発電システムの起動時に、第2循環ポンプを
    運転させて、前記タンク内の水温が第1の温度に上昇し
    た場合、さらに第1循環ポンプを運転し、第1の温度よ
    りも高い第2の温度に上昇した場合、第1循環ポンプを
    運転したまま、第2循環ポンプを停止させる制御手段を
    設けたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項
    記載の燃料電池発電システム。
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