JPH04324255A - 燃料電池発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔発明の目的〕

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は燃料電池発電装置に係り
、特に燃料供給系の切替え運転を可能とした燃料電池発
電装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】燃料電池発電装置は、例えば都市ガス、
ＬＮＧ等のメタンガスを主体とする燃料を水素ガスに改
質し、この水素ガスを空気中の酸素と電気化学的に反応
させて電気エネルギに変換するものである。

【０００４】図６は、メタンガスを主体とする燃料を使
用する従来のリン酸型燃料電池発電装置の系統構成を示
したものである。

【０００５】都市ガス配管またはガスタンク等の燃料供
給源１から燃料配管２が導かれ、この燃料配管２に燃料
流量調節弁３、脱硫器４、改質装置５、変成器６および
燃料電池本体７が順次に接続され、燃料電池本体７に負
荷８が連結されている。

【０００６】燃料供給源１から燃料配管２を介して供給
される燃料は、燃料流量調節弁３で流量調節され、脱硫
器４で硫黄分を除去された後、改質装置５に流入する。 改質装置５は燃料を水素ガスに改質するもので、燃料中
のメタンガス（ＣＨ４　）と水蒸気配管９から導入され
る水蒸気（Ｈ２　Ｏ）とを、ニッケル系の触媒を用い約
８００°Ｃの温度条件で、下記の如く改質反応させる。 ＣＨ４　＋Ｈ２　Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２　 この反応で水素ガス（Ｈ２　）が得られるが、同時に約
１５％の一酸化炭素（ＣＯ）が含まれ、このままではリ
ン酸型燃料電池で用いる白金触媒を被毒するので、この
ＣＯを変成器６で下記の如くシフト反応させる。 ＣＯ＋Ｈ２　Ｏ→ＣＯ２　＋Ｈ２　 これにより、最終的に一酸化炭素を１％以下にして、水
素ガス主体の燃料を燃料電池本体７に供給し、図示しな
い空気配管から導入する空気中の酸素と電気化学的に反
応させ、これにより電気エネルギへの変換を行うもので
ある。

【０００７】なお、脱硫器４の脱硫用水素としては、変
成器６の下流側から管路１０によって抽出したリサイク
ル水素が用いられ、脱硫器４の入口側に供給される。そ
して最適な脱硫作用を行うよう、管路１０にリサイクル
水素流量調節弁１１が設けられている。

【０００８】また、改質装置５における燃料と水蒸気流
量との割合は、燃料流量調節弁３および水蒸気配管９に
設けた水蒸気調節弁１２によって、燃料に対応した最適
値に制御される。

【０００９】さらに、燃料電池本体７から排出されるガ
スには、未反応水素ガスが多く含まれているため、改質
装置５に管路１３を介して、燃焼用ガスとして送られる
。

【００１０】このシステムでは、燃料流量と、リサイク
ル水素流量と、改質用水蒸気流量とが、負荷８へ流れる
電流によって一義的に決定されるため、この３流量を制
御装置１４によって複合的に制御している。

【００１１】すなわち、負荷８へ流れる電流の量が負荷
電流検知センサ１５で検知され、この検知信号ａが制御
装置１４に入力される。そして制御装置１４から、燃料
流量調節弁３、リサイクル水素流量調節弁１１および水
蒸気調節弁１２に、制御信号Ａが出力され、開閉度が複
合的に調節される。なお、改質装置５の温度が温度セン
サ１６で検知され、この検知信号ｂが制御装置１４に入
力されて設定値と比較され、燃料流量調節弁３に制御信
号Ｂが出力されて開閉度の補正が行われる。これにより
、負荷に応じた燃料消費量を調節するとともに、改質装
置５の温度が一定に保持される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述の燃料電池発電装
置は一般に、都市ガス等の単一燃料で運転される。しか
しながら、地震等の災害によって燃料供給が遮断された
場合には、運転不能となる可能性がある。この場合、例
えばＬＰＧボンベを応急的に接続することが考えられる
。ところが、ＬＰＧの主成分であるプロパンガスを燃料
とする燃料電池発電装置では、改質反応が下記の反応式
となる。 Ｃ３　Ｈ８　＋３Ｈ２　Ｏ→３ＣＯ＋７Ｈ２　このため
、燃料流量に対する改質用水蒸気を多くする必要がある
が、従来では、上記災害等の際の異種燃料切替えを想定
し、かつその際の改質用水蒸気量等の制御要素の変更ま
でも考慮した対策を施したものがなく、したがって円滑
な燃料切替えおよび運転続行が困難であった。

【００１３】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、災害等によって燃料供給系に障害が生じた場合
でも、発電機能を停止する必要なく、また同一運転条件
を維持したままで、円滑かつ確実に異種燃料への切替え
運転が行える燃料電池発電装置を提供することを目的と
する。〔発明の構成〕

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、燃料供給系と
、この燃料供給系から供給される燃料を水素ガスに改質
する改質装置と、この改質装置で発生した水素ガスを空
気中の酸素と電気化学的に反応させて電気エネルギに変
換する燃料電池本体とを備えた燃料電池発電装置におい
て、前記燃料供給系として、常用の主燃料供給系と、こ
の主燃料供給系の燃料と異なる予備燃料を供給する非常
用の予備燃料供給系とを備えるとともに、前記主燃料供
給系の障害発生を検知して前記予備燃料供給系への切替
えを行う燃料供給系切替え手段と、燃料供給系の切替え
に関連して運転要素を予備燃料に対応して自動的に切替
える運転要素切替え手段とを備えたことを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明によると、燃料供給系として、常用の主
燃料供給系と、非常用の予備燃料供給系とを備えており
、主燃料供給系に障害が発生した場合には、燃料供給系
切替え手段によって、その障害発生が検知されて予備燃
料供給系への切替えが行われるので、地震等の災害等に
よって燃料供給系に障害が生じて燃料喪失状態となった
場合等、発電機能を停止する必要なく、運転が継続でき
る。

【００１６】しかも、予備燃料供給系は主燃料供給系の
燃料と異なる予備燃料を供給するものであるが、燃料供
給系の切替えに関連して運転要素を予備燃料に対応して
自動的に切替える運転要素切替え手段を備えているので
、例えば主燃料に対応して最適に調整されている制御定
数、蒸気炭素比等が予備燃料に最適な値に自動的に切替
えられ、これにより同一運転条件を維持したままで、円
滑かつ確実に異種燃料への切替え運転が行える。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１８】図１は第１実施例を示している。

【００１９】本実施例では、燃料供給系として、都市ガ
ス等のメタンガスを主体とする主燃料を供給する常用の
主燃料供給系２１ａと、この主燃料供給系２１ａの燃料
と異なる予備燃料、例えばプロパンガスを供給する非常
用の予備燃料供給系２１ｂとが設けられている。

【００２０】各燃料供給系２１ａ，２１ｂから導かれた
燃料配管２２ａ，２２ｂは互いに統合して一本化され、
この一本化された燃料配管２２に燃料流量調節弁２３、
脱硫器２４、改質装置２５、変成器２６および燃料電池
本体２７が順次に接続され、燃料電池本体２７に負荷２
８が連結されている。

【００２１】通常は主燃料供給系２１ａから供給される
燃料で運転され、燃料配管２２を介して供給されるメタ
ンガスを主体とする燃料は、燃料流量調節弁２３で流量
調節され、脱硫器２４で硫黄分を除去された後、改質装
置２５に流入する。改質装置２５は燃料を水素ガスに改
質するもので、メタンガス（ＣＨ４　）と蒸気配管２９
から導入される水蒸気（Ｈ２　Ｏ）とを、ニッケル系の
触媒を用い約８００°Ｃの温度条件で、下記の如く改質
反応させる。 ＣＨ４　＋Ｈ２　Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２　 この反応で水素ガス（Ｈ２　）が得られるが、同時に約
１５％の一酸化炭素（ＣＯ）が含まれ、このままではリ
ン酸型燃料電池で用いる白金触媒を被毒するので、この
一酸化炭素を変成器２６で下記の如くシフト反応させる
。 ＣＯ＋Ｈ２　Ｏ→ＣＯ２　＋Ｈ２　 これにより、最終的に一酸化炭素を１％以下にして、水
素ガス主体の燃料を燃料電池本体２７に供給し、図示し
ない空気配管から導入する空気中の酸素と電気化学的に
反応させ、これにより電気エネルギへの変換を行うもの
である。

【００２２】なお、脱硫器２４の脱硫用水素としては、
変成器２６の下流側から管路３０によって抽出したリサ
イクル水素が用いられ、脱硫器２４の入口側に接続供給
される。そして最適な脱硫作用を行うよう、管路２０に
リサイクル水素流量調節弁３１が設けられている。

【００２３】また、改質装置２５における燃料と水蒸気
流量との割合は、燃料流量調節弁２３および蒸気配管２
９に設けた水蒸気調節弁３２によって、燃料に対応した
最適値に制御される。

【００２４】さらに、燃料電池本体２７から排出される
ガスには、未反応水素ガスが多く含まれているため、改
質装置２５に管路３３を介して燃焼用ガスとして送られ
、バーナで燃焼されて改質装置２５を加熱する。

【００２５】このシステムでは、燃料流量と、リサイク
ル水素流量と、改質用水蒸気流量とが、負荷２８へ流れ
る電流によって一義的に決定されるため、この３流量を
制御装置３４によって複合的に制御している。すなわち
、負荷２８へ流れる電流の量が負荷電流検知センサ３５
で検知され、この検知信号ａが制御装置３４に入力され
て、燃料流量調節弁２３、リサイクル水素流量調節弁３
１および水蒸気調節弁３２に、制御信号Ａが出力され、
開閉度が複合的に調節される。なお、改質装置２５の温
度は温度センサ３６で検知され、この検知信号ｂが制御
装置３４に入力されて改質装置温度が設定値と比較され
、燃料流量調節弁２３に制御信号Ｂが出力され開閉度が
補正される。これにより、負荷に応じた燃料消費量の調
節が行われるとともに、改質装置２５の温度が一定に保
持される。

【００２６】そして本実施例では、主燃料供給系２１ａ
の障害発生を検知して予備燃料供給系２１ｂへの切替え
を行う燃料供給系切替え手段３７と、燃料供給系の切替
えに関連して運転要素を予備燃料に対応して自動的に切
替える運転要素切替え手段３８とが設けられている。

【００２７】燃料供給系切替え手段３７は、主燃料供給
系２１ａに設けられた主燃料供給異常センサ３９と、制
御装置３４内に設けられた切替え回路と、各燃料供給系
２１ａ，２１ｂの燃料配管２２ａ，２２ｂに設けられた
遮断弁４０ａ，４０ｂとからなっている。そして、通常
使用している主燃料が地震や配管破断等の事故により不
意に供給停止となった場合、主燃料供給異常センサ３９
で異常信号としての主燃料停止信号ｃが制御装置３４に
送られ、閉指令信号Ｃにより、速やかに主燃料遮断弁４
０ａが閉となるとともに、開指令信号Ｄにより予備燃料
遮断弁４０ｂが開となる。

【００２８】また、運転要素切替え手段３８は、蒸気配
管２９に水蒸気調節弁３２をバイパスして並列に設けら
れた水蒸気バイパス遮断弁４１ａ，４１ｂ…と、制御装
置３４内に設けられた記憶回路、演算回路および駆動回
路等からなっている。そして、予め記憶してあるデータ
に基づいて、予備燃料の必要水蒸気量が計算され、水蒸
気調節弁３２の切替え前の開度での不足水蒸気量が割出
され、水蒸気バイパス遮断弁４１ａ，４１ｂ…の開とな
る個数が決定され、信号Ｅが水蒸気バイパス遮断弁４１
ａ，４１ｂ…に送られる。

【００２９】例えば、燃料切替えにより予備燃料として
プロパンガスを供給する場合には、改質反応式がＣ３　
Ｈ８　＋３Ｈ２　Ｏ→３ＣＯ＋７Ｈ２　となるから、燃
料流量に対する改質用水蒸気をメタンガスの場合に比し
て多くする必要があるが、本実施例によると、改質用水
蒸気量等の制御要素の変更までも考慮した対策を施した
ので、同一運転条件を維持したままで、円滑な燃料切替
えおよび運転続行が可能となる。

【００３０】なお、図１においては、バイパス遮断弁４
１ａ，４１ｂを２個だけ示したが、多数設置することに
より、水蒸気量のきめ細かい流量制御を可能とすること
が望ましい。

【００３１】また、本実施例では、主燃料供給異常セン
サ３９からの主燃料供給停止信号ｃに基づくだけでなく
、操作者が燃料切替え信号を制御装置１４に入力するこ
とで、自動的に予備燃料に切替えることができるように
なっている。これによっても、無瞬断で予備燃料に適し
た条件での燃料供給系の運転を継続することができる。

【００３２】以上の実施例によると、燃料供給系として
、常用の主燃料供給系２１ａと、非常用の予備燃料供給
系２１ｂとを備え、主燃料供給系２１ａに障害が発生し
た場合には、燃料供給系切替え手段３７によって、その
障害発生が検知されて予備燃料供給系２１ｂへの切替え
が行われるので、地震等の災害等によって燃料供給系に
障害が生じて燃料喪失状態となった場合等でも、発電機
能を停止する必要なく、運転が継続できる。

【００３３】しかも、予備燃料供給系２１ｂは主燃料供
給系２１ａの燃料と異なる予備燃料を供給するものであ
るが、燃料供給系の切替えに関連して運転要素を予備燃
料に対応して自動的に切替える運転要素切替え手段３８
を備えているので、例えば主燃料に最適に調整されてい
る制御定数、蒸気炭素比等が予備燃料に最適な値に自動
的に切替えられ、同一運転条件を維持したままで、円滑
かつ確実に異種燃料への切替え運転が行える。

【００３４】図２は本発明の第２実施例を示している。

【００３５】本実施例が前記第１実施例と異なる点は、
第１実施例における水蒸気バイパス遮断弁に代えて、水
蒸気バイパス流量調節弁４２を設置した点である。その
他の点は前記第１実施例と同様であるから説明を省略す
る。

【００３６】本実施例においては、予備燃料への切替え
時に、制御装置３４で予め記憶してあるデータに基づい
て、予備燃料の必要水蒸気量が計算され、水蒸気調節弁
３２の開度での不足水蒸気量が割出され、水蒸気バイパ
ス流量調節弁４２の開度が決定されて信号Ｆが送られ、
予備燃料に対する最適な水蒸気量となるよう切替えが行
われる。

【００３７】したがって、本実施例によっても、前記同
様の作用効果が奏される。

【００３８】なお、以上の記各実施例では、予備燃料へ
の切替えに対応して切替わる運転要素を改質用水蒸気量
としたが、他の要素、すなわちリサイクル水素流量、改
質装置温度等も予備燃料に対する最適な値に変更される
。これにより、通常使用している主燃料が供給を停止し
た場合、これが検知され、燃料が自動的に予備燃料に切
替わるとともに、燃料流量、リサイクル水素流量量、改
質用水蒸気量および改質装置温度等が予備燃料に最適な
値に変更され、燃料切替え後も燃料電池の安定した運転
が継続できる。

【００３９】図３および図４は本発明の第３実施例を示
している。

【００４０】図３は燃料電池発電装置の系統構成、図４
は制御ブロックをそれぞれ示している。

【００４１】本実施例では図３に示すように、主燃料供
給系としての主燃料供給タンク５１ａと、予備燃料供給
系としての予備燃料供給タンク５１ｂとを備えている。 主燃料供給タンク５１は、都市ガス等のメタンガスを主
体とする主燃料を供給し、予備燃料供給タンク５１ｂは
、予備燃料としてプロパンガスを供給するものとされて
いる。

【００４２】各燃料供給タンク５１ａ，５１ｂから導か
れた燃料配管５２ａ，５２ｂには、それぞれ燃料流量調
節弁５３ａ，５３ｂおよび逆止弁５４ａ，５４ｂが設け
られ、その下流側で互いに統合して一本化され、この一
本化された燃料配管５４に、脱硫器５５、エゼクタ５６
、改質装置５７、変成器５８および燃料電池本体５９が
順次に接続されている。

【００４３】エゼクタ５６には水蒸気調節弁６０を備え
た蒸気配管６１が接続され、この蒸気配管６１から送ら
れる水蒸気によってエゼクタ５６が駆動される。

【００４４】改質装置５７は、主燃料および予備燃料両
方の改質反応特性を有する触媒層６２と、主燃料改質装
置起動用バーナ６３ａおよび予備燃料改質装置起動用バ
ーナ６３ｂとを有している。これら主燃料改質装置起動
用バーナ６３ａおよび予備燃料改質装置起動用バーナ６
３ｂには、主燃料タンク５１ａおよび予備燃料タンク５
１ｂが改質用配管６４ａ，６４ｂを介してそれぞれ接続
され、これら改質用配管６４ａ，６４ｂには、主燃料起
動用バーナ流量調節弁６５ａおよび燃料起動用バーナ流
量調節弁６５ｂがそれぞれ設けられている。

【００４５】改質装置５７と燃料電池本体５９とには、
空気ブロア６６が空気供給配管６７，６８を介して接続
され、この各空気供給配管６７，６８には空気流量調節
弁６９，７０がそれぞれ設けられている。また、燃料配
管５４の脱硫器５５上流側には、変成器５８出口からリ
サイクル水素を導入する管路７１が接続され、この管路
７１にはリサイクル水素流量調節弁７２が設けられてい
る。さらに、燃料電池本体５９から改質装置５７に、未
反応水素ガスを供給する管路７３が接続されている。

【００４６】燃料電池本体５９は、陽極と陰極との間に
電解質を介在させた電池セルを多数個積層して構成され
ており、前記の空気供給配管６８は陽極の入口側に、ま
た変成器５８は陰極の入口側にそれぞれ接続される。

【００４７】なお、本実施例の燃料電池発電装置には、
他に電池冷却水系統、水処理系統、熱交換器類が設けら
れるが、それらについての説明は省略する。

【００４８】しかして、通常は主燃料供給タンク５１ａ
から、燃料配管５２を介してメタンガスを主体とする主
燃料が供給され、この主燃料は脱硫器５５で硫黄分を除
去された後、エゼクタ５６を介して改質装置５７に流入
し、ここで前記各実施例と同様の改質作用を受ける。そ
の後、改質作用によって得られた水素ガスが変成器５８
で一酸化炭素除去作用を受けた後、燃料電池本体５９の
陰極の入口に供給されるとともに、空気供給配管６８を
介して陽極の入口側に流量調節された空気が供給され、
発電が行われる。

【００４９】この場合、起動時には、主燃料改質装置起
動用バーナ６３ａに主燃料を供給し、主燃料起動用バー
ナ流量調節弁６５ａで供給量を調節して、改質装置５７
の触媒層６２を加熱する。そして、触媒層６２の触媒が
主燃料を化学反応させることができる温度に達した時に
、主燃料流量調節弁５３ａを開ける。これにより、エゼ
クタ５６で主燃料と水蒸気とが混合され、触媒層６２へ
送られる。ここで、主燃料と水蒸気との割合は、水蒸気
調節弁６０と主燃料流量調節弁５３ａとにより燃料に対
応した最適値に制御される。

【００５０】また、変成器５８から管路７１を介して取
出される脱硫用リサイクル水素は、主燃料に応じた最適
な流量となるよう、リサイクル水素流量調節弁７２によ
って流量制御され、脱硫器５５の入口側へ送られる。

【００５１】改質装置５７に供給される空気流量、およ
び燃料電池本体５９の陽極に供給される空気流量は、そ
れぞれ空気流量調節弁６９，７０により、燃料電池出力
に略比例するよう制御される。

【００５２】このような主燃料による燃料電池発電装置
の運転中に、例えば主燃料タンク５１ａへの図示しない
燃料配管等が、地震等によって破断して主燃料供給が喪
失したような場合には、主燃料タンク５１ａの器内圧力
低下が圧力検出装置７４によって検知され、燃料切替え
信号が発生する。そして、予備燃料流量調節弁６３ｂが
開、主燃料流量調節弁５３ａが閉となって、使用燃料系
統が主燃料タンク５１ａ側から予備燃料タンク５１ｂ側
に切替わる。

【００５３】予備燃料に切替えられた運転が開始される
と、水蒸気調節弁６０は予備燃料の種類に適応する予備
燃料流量・水蒸気流量の比になるよう流量制御される。 また、リサイクル水素流量調節弁７２も予備燃料に最適
なリサイクル水素流量となるよう流量制御される。

【００５４】次に図４を使用して制御作用を詳細に説明
する。

【００５５】燃料電池本体５９の出力を検出する燃料電
池出力センサ８１から、検出信号１０１が主燃料流量演
算器８２および予備燃料流量演算器８３に出力される。 これら各燃料流量演算器８２，８３では、電池出力に対
応する主燃料必要流量および予備燃料必要流量が決定さ
れる。ここで決定された各燃料流量要求信号１０２，１
０３は、それぞれオーバライド回路８４，８５を介して
、主燃料流量調節弁位置制御回路８６および予備燃料流
量調節弁位置制御回路８７に入力され、ここで弁開度信
号に変換される。そして、各弁開度信号１０４，１０５
が、主燃料流量調節弁５３ａおよび予備燃料流量調節弁
５３ｂにそれぞれ出力され、弁開度がそれぞれ制御され
るようになっている。

【００５６】また、上記の燃料流量要求信号１０２，１
０３は、主燃料蒸気量演算器８８および予備燃料蒸気量
演算器８９にも入力される。主燃料蒸気量演算器８８お
よび予備燃料蒸気量演算器８９では、主燃料および予備
燃料についての改質反応に要する水蒸気量が予め記憶さ
れている。そして、これら主燃料蒸気量演算器８８およ
び予備燃料蒸気量演算器８９に入力された燃料流量要求
信号１０２，１０３は、主燃料流量および予備燃料流量
に応じた最適水蒸気量信号１０６，１０７に変換され、
オーバライド回路９０を介して、蒸気量調節弁位置制御
回路９１に入力される。蒸気量調節弁位置制御回路９１
では、最適水蒸気量に対応する弁開度信号１０８が出力
され、これによって水蒸気調節弁６０が制御されるよう
になっている。

【００５７】さらに、上記の燃料流量要求信号１０２，
１０３は、主燃料リサイクル水素量演算器９２および予
備燃料リサイクル水素量演算器９３にも入力される。主
燃料リサイクル水素量演算器９２および予備燃料リサイ
クル水素量演算器９３では、発電出力に対応した最適の
リサイクル水素量が記憶されている。そして、これら主
燃料リサイクル水素量演算器９２および予備燃料リサイ
クル水素量演算器９３に入力された燃料流量要求信号１
０２，１０３は、主燃料流量および予備燃料流量に応じ
た最適リサイクル水素量信号１０９，１１０に変換され
、オーバライド回路９４を介して、リサイクル水素量調
節弁位置制御回路９５に入力される。リサイクル水素量
調節弁位置制御回路９５では、最適リサイクル水素量に
対応する弁開度信号１１１が出力され、これによってリ
サイクル水素量調節弁７２が制御されるようになってい
る。

【００５８】ところで、主燃料タンク５１ａの器内圧力
を検出する圧力検出装置７４の検出信号１１２は、常時
、予備燃料切替え回路９６に入力される。この予備燃料
切替え回路９６で器内圧力の監視が行われ、切替え信号
１１３が前記の各オーバライド回路８４，８５，９０，
９４に出力される。

【００５９】通常は、主燃料供給によって発電作用が行
われるので、各オーバライド回路８４，８５，９０，９
４では、主燃料供給に対応する信号が選択される。すな
わち、主燃料流量調節弁５３ａ系統のオーバライド回路
８４では、主燃料流量要求信号１０２が通され、主燃料
流量調節弁５３ａが所定開度となる。予備燃料流量調節
弁５３ｂ系統のオーバライド回路８５では、予備燃料流
量要求信号１０３が遮断され、予備燃料流量調節弁５３
ｂは閉となる。また、水蒸気調節弁６０系統のオーバラ
イド回路９０では、主燃料流量に応じた最適水蒸気量信
号１０６が通される。リサイクル水素量調節弁７２系統
のオーバライド回路９４では、主燃料流量に応じた最適
リサイクル水素量信号１０９が通される。

【００６０】一方、主燃料タンク５１ａの器内圧力が低
下した場合には、切替え信号１１３により、各オーバラ
イド回路８４，８５，９０，９４で予備燃料供給に対応
する信号が選択される。すなわち、主燃料流量調節弁５
３ａ系統のオーバライド回路８４では、主燃料流量要求
信号１０２が遮断され、主燃料流量調節弁５３ａが閉と
なる。予備燃料流量調節弁５３ｂ系統のオーバライド回
路８５では、予備燃料流量要求信号１０３が通され、予
備燃料流量調節弁５３ｂが所定開度となる。また、水蒸
気量調節弁６０系統のオーバライド回路９０では、予備
燃料流量に応じた最適水蒸気量信号１０７が通される。 リサイクル水素量調節弁７２系統のオーバライド回路９
４では、予備燃料流量に応じた最適リサイクル水素量信
号１１０が通される。

【００６１】なお、主燃料による通常運転中においても
常時、その条件を追随する形で予備燃料による運転用の
信号がそれぞれ演算されて各オーバライド回路８４，８
５，９０，９４まで供給されて、スタンバイ状態となっ
ているので、予備燃料への切替え運転が無瞬断で行われ
、しかもその際、および切替え後の発電出力に変化は生
じない。

【００６２】また、水蒸気量調節弁６０の制御に関連し
て、予備燃料運転に必要な水蒸気量を多く必要とする場
合には、図示しない電池冷却水系の電気ヒータまたは補
助ボイラ等を起動する冷却水加熱信号発生器９７を設け
、この冷却水加熱信号発生器９７、を予備燃料切替え回
路９６からの切替え信号１１３の入力によって起動させ
るようにしてもよい。

【００６３】以上の実施例によれば、通常使用している
主燃料が供給を停止した場合、これを検知し、燃料を自
動的に予備燃料に切替えるとともに、燃料流量、リサイ
クル水素流量、改質用水蒸気量等を予備燃料に最適な値
に変更することにより、切替え運転の際、および切替え
後も燃料電池の安定した運転が継続できる。

【００６４】図５は本発明の第４実施例を示している。

【００６５】本実施例は、前記第３実施例と略同様であ
るが、主燃料タンク５１ａおよび予備燃料タンク５１ｂ
の合流部分よりも下流側に燃料流量調節弁５３を１台設
け、合流前の各燃料配管５２ａ，５２ｂ部分に主燃料用
電磁遮断弁９９ａおよび予備燃料用電磁遮断弁９９ｂを
設け、主燃料および予備燃料間の燃料切替えを、これら
の電磁遮断弁９９ａ，９９ｂの制御によって行い、流量
制御はいずれの燃料の場合にも共通な燃料流量調節弁５
３で行えるようにした点が異なる。

【００６６】本実施例では、燃料流量調節弁５３の弁開
度が前記第３実施例と同様の弁開度信号１０４で制御さ
れ、電磁遮断弁９９ａ，９９ｂの切替えが、前記第３実
施例と同様に予備燃料切替え回路９６からの切替え信号
１１３によって行われるようになっている。

【００６７】他の点は、第３実施例と略同様であるから
、図の対応部分に、図３および図４と同一符号を付して
、その説明を省略する。

【００６８】本実施例によっても、前記第３実施例と同
様に、燃料を自動的に予備燃料に切替えるとともに、燃
料流量、リサイクル水素流量、改質用水蒸気量等を予備
燃料に最適な値に変更することにより、切替え運転の際
、および切替え後も燃料電池の安定した運転が継続でき
る等の効果が奏される。

【００６９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、燃料供
給系として、常用の主燃料供給系と非常用の予備燃料供
給系とを備え、主燃料供給系に障害が発生した場合に、
燃料供給系切替え手段によって障害発生を検知して予備
燃料供給系への切替えが行われるようにしたので、地震
等の災害等によって燃料供給系に障害が生じて燃料喪失
状態となった場合等でも、発電機能を停止する必要なく
、運転が継続できる。

【００７０】しかも、予備燃料供給系は主燃料供給系の
燃料と異なる予備燃料を供給する場合、燃料供給系の切
替えに関連して、運転要素を予備燃料に対応して自動的
に切替える運転要素切替え手段を備えているので、主燃
料に対応して最適に調整されている制御定数、蒸気炭素
比等が予備燃料に最適な値に自動的に切替えられ、同一
運転条件を維持したままで、円滑かつ確実に異種燃料へ
の切替え運転が行えるという効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す系統図。

【図２】本発明の第２実施例を示す系統図。

【図３】本発明の第３実施例を示す系統図。

【図４】図３に示す実施例の作用を示す制御ブロック図
。

【図５】本発明の第４実施例を示す概略系統図。

【図６】従来例を示す系統図。

【符号の説明】

２１ａ　　主燃料供給系 ２１ｂ　　予備燃料供給系 ５１ａ　　主燃料タンク（主燃料供給系）５１ｂ　　予
備燃料タンク（予備燃料供給系）２５，５７　　改質装
置 ２７，５９　　燃料電池本体 ３７　　燃料供給系切替え手段 ３８　　運転要素切替え手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　燃料供給系と、この燃料供給系から供
   給される燃料を水素ガスに改質する改質装置と、この改
   質装置で発生した水素ガスを空気中の酸素と電気化学的
   に反応させて電気エネルギに変換する燃料電池本体とを
   備えた燃料電池発電装置において、前記燃料供給系とし
   て、常用の主燃料供給系と、この主燃料供給系の燃料と
   異なる予備燃料を供給する非常用の予備燃料供給系とを
   備えるとともに、前記主燃料供給系の障害発生を検知し
   て前記予備燃料供給系への切替えを行う燃料供給系切替
   え手段と、燃料供給系の切替えに関連して運転要素を予
   備燃料に対応して自動的に切替える運転要素切替え手段
   とを備えたことを特徴とする燃料電池発電装置。