JPH0837016A - 燃料電池発電設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発電効率および運転信頼性が高く、小型・簡
略でしかも外部設備との間のエネルギーの供給構造につ
いても小型・簡略化可能な燃料電池発電設備を提供す
る。 【構成】 電池冷却水システム２０は、電池本体１０と
の間に電池冷却水の循環経路を形成する冷却配管２１
と、電池冷却水を蒸気と熱水とに分離する蒸気分離器２
２とを備えている。電池冷却水システム２０には、給水
配管３１を介して水処理装置３０が接続されている。水
処理装置３０には、給水配管５３を介してスチームイン
ジェクタ５０が接続されている。スチームインジェクタ
５０は、給水配管５４および蒸気配管５５を介して蒸気
分離器２２に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水冷式の燃料電池発電
設備に関するものであり、特に、水流の駆動構造を改良
した燃料電池発電設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池発電設備は、燃料ガスと酸化剤
ガスとの電気化学反応によって直流電流を発生する電池
本体と、この電池本体における反応時の熱を冷却するた
めの電池冷却系統を有する設備である。このような電池
冷却系統としては、一般的に、電池本体内に電池冷却水
を循環させる電池冷却水システムが使用される。図９
は、電池冷却水システムを有する従来の燃料電池発電設
備の一例を示す構成図である。以下には、この図９を用
いて、従来の燃料電池発電設備の概略について説明す
る。

【０００３】まず、図９において、１０は水素リッチな
燃料ガスと空気などの酸化剤ガスとの電気化学反応によ
って直流電流を発生する電池本体、１１は天然ガスなど
の原燃料と水蒸気との混合ガスから改質バーナ１１ａに
よって水素リッチな燃料ガスを生成する改質器である。
このうち、改質器１１には、この改質器１１を貫通する
ようにして燃料供給配管１２が配置されている。この燃
料供給配管１２は、一酸化炭素を除去する一酸化炭素変
成器１３および水分を除去回収する燃料ガスクーラ１４
を介して電池本体１０に接続され、燃料ガスの供給路を
形成している。また、酸化剤ガスの供給路としては、酸
化剤供給配管１５が設けられている。この酸化剤供給配
管１５は、ターボコンプレッサ１６を介して電池本体１
０に接続され、酸化剤ガスの供給路を形成している。さ
らに、電池本体１０には、この電池本体１０によって使
用された後の燃料ガスと酸化剤ガスの排ガスをそれぞれ
排出する燃料排気配管１７と酸化剤排気配管１８が接続
されている。このうち、燃料排気配管１７は、改質器１
１の改質バーナ１１ａに接続されている。また、酸化剤
排気配管１８は、水分を除去回収する排ガスクーラ１９
を介して改質器１１の改質バーナ１１ａに接続されてい
る。

【０００４】一方、電池本体１０における反応時に発生
した熱を冷却するために、電池本体１０内に電池冷却水
を循環させる電池冷却水システム２０が設けられてい
る。この電池冷却水システム２０は、電池本体１０との
間に電池冷却水の循環経路を形成する冷却配管２１、電
池冷却水を蒸気と熱水とに分離する蒸気分離器２２、分
離した熱水を冷却する電池冷却水クーラ２３、および電
池冷却水を電池冷却水システム２０内で強制的に循環さ
せて電池本体１０を冷却するためのポンプ２４を備えて
いる。また、蒸気分離器２２は、蒸気配管２５を介して
燃料供給配管１２の改質器１１の上流部分に接続されて
いる。

【０００５】さらに、電池冷却水システム２０に使用さ
れる電池冷却水には高い純度が要求されるため、この電
池冷却水システム２０には、電池冷却水を高純度の水に
変換する水処理装置３０が接続されている。すなわち、
水処理装置３０は、給水配管３１および給水配管３２を
介して電池冷却水システム２０の異なる部分にそれぞれ
接続されている。この場合、給水配管３２は、高純度化
した電池冷却水を電池冷却水システム２０に供給するた
めのポンプ３３を備えている。また、水処理装置３０
は、燃料ガスクーラ１４および排ガスクーラ１９にもそ
れぞれ接続されている。すなわち、燃料ガスクーラ１４
および排ガスクーラ１９は、ともに、水を回収する手段
であると同時に、水を利用して動作する水利用手段であ
る。そして、燃料ガスクーラ１４は、保有する水を循環
させてこの水を燃料ガスクーラ１４自体で再利用するた
めの給水配管３４、この給水配管３４に設けられて水を
駆動するためのポンプ３５、および給水配管３４に接続
されて水の一部を水処理装置３０に送るための給水配管
３６を備えている。同様に、排ガスクーラ１９は、保有
する水を循環させてこの水を排ガスクーラ１９自体で再
利用するための給水配管３７、この給水配管３７に設け
られて水を駆動するためのポンプ３８、および給水配管
３７に接続されて水の一部を水処理装置３０に送るため
の給水配管３９を備えている。

【０００６】そしてまた、電池冷却水システム２０の電
池冷却水クーラ２３には、この電池冷却水クーラ２３の
排熱を冷暖房や給油などに利用する外部の排熱利用設備
４０が接続されている。すなわち、電池冷却水クーラ２
３は、電池冷却水を流す冷却配管２１と、この冷却配管
２１と別系統の排熱水を流す排熱配管４１とが交差する
ようにして構成された間接接触式熱交換器である。そし
て、排熱配管４１は、ポンプ４２を介して外部の排熱利
用設備４０に接続されている。

【０００７】以上のような構成を有する図９の燃料電池
発電設備の作用は次の通りである。すなわち、この設備
の運転時にはまず、燃料供給配管１２に天然ガスなどの
原燃料が供給されるとともに、酸化剤供給配管１５に空
気などの酸化剤ガスが供給される。このうち、燃料供給
配管１２に供給された原燃料は、蒸気配管２５から供給
される蒸気と混合された後、改質器１１によって水素リ
ッチな燃料ガスに変換され、一酸化炭素変成器１３で燃
料ガス中の一酸化炭素を除去される。続いて、この燃料
ガスは、燃料ガスクーラ１４によって燃料ガス中に過剰
に含まれる水分を除去回収され、この後、電池本体１０
に送られる。なお、燃料ガスクーラ１４によって回収さ
れた水分は、ポンプ３５により給水配管３４を介して燃
料ガスクーラ１４に戻され、この燃料ガスクーラ１４で
再利用される。また、給水配管３４内を流れる水分の一
部は、給水配管３６を介して水処理装置３０に送られ
る。一方、酸化剤供給配管１５に供給された酸化剤ガス
は、ターボコンプレッサ１６で加圧された後、電池本体
１０に送られる。電池本体１０は、このようにして供給
された燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応によって
直流電流を発生する。この電気化学反応はまた、多量の
水分を生成する。

【０００８】そして、このように電池本体１０で使用さ
れた後の燃料ガスと酸化剤ガスの排ガスは、燃料排気配
管１７と酸化剤排気配管１８にそれぞれ排出される。そ
して、燃料ガスの排ガスは、燃料排気配管１７から改質
器１１の改質バーナ１１ａに送られ、改質バーナ１１ａ
の燃料として使用される。また、酸化剤排気配管１８に
排出された酸化剤ガスの排ガスには、電池本体１０にお
ける燃料ガスと酸化剤ガスとの反応によって生成された
多量の水分が含まれているが、この多量の水分は、排ガ
スクーラ１９によって除去回収される。この後、燃料ガ
スの排ガスは酸化剤排気配管１５から改質バーナ１１ａ
に送られ、改質バーナ１１ａの燃料として使用される。
なお、排ガスクーラ１９によって回収された水分は、ポ
ンプ３８により給水配管３７を介して排ガスクーラ１９
に戻され、この排ガスクーラ１９で再利用される。ま
た、給水配管３７内を流れる水分の一部は、給水配管３
９を介して水処理装置３０に送られる。

【０００９】一方、以上のような電池本体１０の運転時
には、ポンプ２４により電池冷却水システム２０内の電
池冷却水が循環し、電池本体１０の冷却が行われる。電
池冷却後、電池本体１０から流出した高温の電池冷却水
は、蒸気分離器２２によって蒸気と熱水とに分離され
る。このうち、熱水は、電池冷却水クーラ２３によって
冷却された後、再び電池冷却水として電池本体１０に供
給される。また、蒸気分離器２２によって分離された蒸
気は、蒸気配管２５によって回収されて、燃料供給配管
１２の改質器１１の上流部分に送り込まれ、この燃料供
給配管１２内を流れる原燃料と混合された後、改質器１
１に送られる。

【００１０】さらに、電池冷却水システム２０を流れる
電池冷却水の一部は、給水配管３１によって水処理装置
３０に送られる。この電池冷却水は、燃料ガスクーラ１
４および排ガスクーラ１９によって回収されて水処理装
置３０に送られた水分とともに、この水処理装置３０に
よって高純度の水に変換される。この高純度の水は、ポ
ンプ３３により給水配管３２を介して再び電池冷却水シ
ステム２０に戻される。

【００１１】そしてまた、電池冷却水システム２０の電
池冷却水クーラ２３の排熱は、排熱配管４１を流れる排
熱水により、排熱利用設備４０に供給される。すなわ
ち、排熱配管４１を流れ、電池冷却水クーラ２３の排熱
によって高温化した排熱水は、ポンプ４２により排熱配
管４１を介して発電設備外の排熱利用設備４０に送ら
れ、冷暖房や給湯用の熱源として利用される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般的に、
発電設備においては、できる限り高い発電効率を得るこ
とが要求される。しかしながら、図９に示すような従来
の燃料電池発電設備では、発電効率が制限されるという
問題を生じる。すなわち、図９に示す従来の燃料電池発
電設備では、燃料電池冷却水系や水回収系、給水系など
において、水流の駆動源として、電動機駆動のポンプ２
４，３３，３５，３８を用いている。そのため、このポ
ンプの駆動用の電動機によってプラント発電電力の一部
を消費してしまうことになり、その分だけ発電効率が低
下してしまう。

【００１３】また、このような電動機駆動のポンプは、
駆動用の電動機が必要であるためにその分だけポンプ全
体の構成が大型・複雑化している上、潤滑油の給油、軸
受けの交換などの保守作業が必要である。さらに、この
ように構成が複雑であることから、駆動用の電動機やそ
の他の各部の故障のために燃料電池発電設備の運転がで
きなくなる場合がある。そして、このような駆動用の電
動機やその他の各部の故障に起因する運転停止を避ける
ためには、２重化などの対策が必要であるが、この場合
には、プラント全体の大型・複雑化、それによる占有面
積の拡大や工事コストの増大を招き、非常に不経済であ
る。

【００１４】さらに、図９の燃料電池発電設備では、排
熱利用設備４０などの外部設備に排熱水などのエネルギ
ーを供給する排熱配管４１などの供給部分にも、水流の
駆動源として、電動機駆動のポンプ４２を用いている。
そのため、このポンプ４２の駆動用の電動機によってプ
ラント発電電力の一部を消費してしまう上に、この駆動
用の電動機の分だけこの供給部分の構造が大型・複雑化
してしまうという問題点もある。そしてまた、逆に、外
部の設備から燃料電池発電設備に水を供給するような場
合にも、同様の問題点を生じてしまう。

【００１５】本発明は、以上のような従来技術の課題を
解決するために提案されたものであり、その目的は、発
電効率および運転信頼性が高く、小型・簡略でしかも外
部設備との間のエネルギーの供給構造についても小型・
簡略化可能な燃料電池発電設備を提供することである。

【００１６】より具体的に、請求項１記載の発明の目的
は、水流の駆動源としてスチームインジェクタを使用
し、電池冷却水システムからこのスチームインジェクタ
に蒸気を供給することにより、電池冷却水システムの水
のエネルギーを設備内で有効に活用し、電動機駆動のポ
ンプを使用した場合に比べて、電力消費量を極力少なく
して発電効率を高めると共に、故障率を低減して運転信
頼性を高め、さらに、設備全体の小型・簡略化を図るこ
とである。請求項２記載の発明の目的は、スチームイン
ジェクタによって水の循環流を効率よく形成することに
より水保有・利用手段の動作効率を高めるとともに、こ
の水保有・利用手段周辺の構造を小型・簡略化すること
である。

【００１７】請求項３記載の発明の目的は、設備内の水
保有手段と電池冷却水システムから水と蒸気をそれぞれ
供給してスチームインジェクタを駆動し、それによって
設備外の水利用手段を駆動することにより、設備内の水
のエネルギーを設備外に供給して有効に活用し、発電効
率および運転信頼性を高めるとともに、水利用手段への
水の供給構造を小型・簡略化することである。請求項４
記載の発明の目的は、設備内の排熱をスチームインジェ
クタを利用して設備外の排熱利用手段に供給して有効に
活用するとともに、外部設備との間のエネルギーの供給
構造を小型・簡略化することである。

【００１８】請求項５記載の発明の目的は、設備外の水
保有手段から水を供給するとともに設備内の電池冷却水
システムから蒸気を供給してスチームインジェクタを駆
動し、それによって設備内または設備外の水利用手段を
駆動することにより、設備内と設備外の水のエネルギー
を設備内または設備外に供給して有効に活用し、発電効
率および運転信頼性を高めるとともに、水利用手段への
水の供給構造を小型・簡略化することである。

【００１９】請求項６記載の発明の目的は、電池冷却水
システム内の蒸気分離器をそのまま利用してスチームイ
ンジェクタに蒸気を供給することにより、専用の蒸気供
給手段を不要として、設備全体の一層の小型・簡略化を
図ることである。請求項７記載の発明の目的は、電池冷
却水システム内の水を減圧フラッシュして生成した蒸気
をスチームインジェクタに供給することにより、電池冷
却水システムの任意の位置から水を供給可能として、電
池冷却水システムの設計の自由度を高めることである。

【００２０】請求項８記載の発明の目的は、水回収手段
から水をスチームインジェクタに供給するかまたはスチ
ームインジェクタによって水回収手段を駆動することに
より、水回収手段で回収した水を有効に活用するかまた
は水回収手段の動作効率を高めるとともに、この水回収
手段周辺の構造を小型・簡略化することである。請求項
９記載の発明の目的は、水処理手段から水をスチームイ
ンジェクタに供給するかまたはスチームインジェクタに
よって水処理手段を駆動することにより、水処理手段で
処理した水を効率よく電池冷却水システムに供給するか
または水処理手段の動作効率を高めるとともに、この水
処理手段周辺の構造を小型・簡略化することである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の燃料電池発電設
備は、まず、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応に
よって直流電流を発生する電池本体と、水を利用して動
作する水利用手段と、水を保有する水保有手段とを有す
る。この場合、水利用手段は、電池本体を電池冷却水に
よって冷却する電池冷却水システムを含むように構成さ
れる。そして、本発明は、このような構成を有する燃料
電池発電設備または設備外の水利用手段の駆動源とし
て、スチームインジェクタを適用することにより、以上
のような目的を達成するものである。各請求項の発明の
特徴は次の通りである。

【００２２】請求項１記載の発明は、水保有手段と水利
用手段との間に設けられたスチームインジェクタと、電
池冷却水システムからスチームインジェクタに蒸気を供
給する蒸気供給手段とを有することを特徴としている。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
さらに水保有手段と水利用手段、およびスチームインジ
ェクタが次のように構成されたことを特徴としている。
すなわち、請求項２記載の発明において、水保有手段と
水利用手段は、保有する水の一部を循環させ、この水を
再利用して動作する単一の水保有・利用手段である。そ
して、スチームインジェクタは、水保有・利用手段の水
の循環経路中に設けられ、水の循環流を形成するように
構成される。

【００２３】請求項３記載の発明は、燃料電池発電設備
内の水保有手段と燃料電池発電設備外に配置された水利
用手段との間に設けられたスチームインジェクタと、電
池冷却水システムからスチームインジェクタに蒸気を供
給する蒸気供給手段とを有することを特徴としている。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、
燃料電池発電設備内の水保有手段と燃料電池発電設備外
に配置された水利用手段が、次のように構成されたこと
を特徴としている。すなわち、請求項４記載の発明にお
いて、水保有手段は、燃料電池発電設備内の排熱を排熱
水として回収する排熱回収手段であり、燃料電池発電設
備外に配置された水利用手段は、排熱回収手段によって
回収された排熱水を利用して動作する排熱利用手段であ
る。

【００２４】請求項５記載の発明は、燃料電池発電設備
外に配置された水保有手段と燃料電池発電設備内の水利
用手段との間、あるいは、共に燃料電池発電設備外に配
置された水保有手段と水利用手段との間に設けられたス
チームインジェクタと、電池冷却水システムから前記ス
チームインジェクタに蒸気を供給する蒸気供給手段とを
有することを特徴としている。

【００２５】請求項６記載の発明は、請求項１、３、ま
たは５記載の発明において、水保有手段と蒸気供給手段
が次のように構成されたことを特徴としている。すなわ
ち、請求項６記載の発明において、水保有手段は、電池
冷却水システム内に設けられて電池本体を冷却した後の
高温の電池冷却水を蒸気と熱水とに分離する蒸気分離器
を含むように構成される。そして、蒸気供給手段は、前
記蒸気分離器から前記スチームインジェクタに蒸気を供
給するように構成される。

【００２６】請求項７記載の発明は、請求項１、３、ま
たは５記載の発明において、蒸気供給手段が次のように
構成されたことを特徴としている。すなわち、請求項７
記載の発明において、蒸気供給手段は、電池冷却水シス
テムが保有する水分を減圧フラッシュして蒸気を生成
し、このように生成した蒸気をスチームインジェクタに
供給するように構成されたことを特徴としている。

【００２７】請求項８および９記載の発明は、請求項
１、３、または５記載の発明において、水保有手段また
は水利用手段が次のように構成されたことを特徴として
いる。すなわち、請求項８記載の発明において、水保有
手段または水利用手段は、燃料ガスまたは酸化剤ガスに
含まれる水分または電池冷却水の一部を回収する水回収
手段を含むことを特徴としている。また、請求項９記載
の発明において、水保有手段または水利用手段は、水を
高純度化して電池冷却水システムに供給する水処理手段
を含む。

【００２８】一方、図１は、本発明の燃料電池発電設備
の基本的な構成を示す原理図である。すなわち、この図
１において、５０は、スチームインジェクタであり、こ
のスチームインジェクタ５０は、水を保有する水保有手
段５１と水を利用して動作する水利用手段５２の間に設
けられている。すなわち、スチームインジェクタ５０
は、水保有手段５１と給水配管５３を介して接続される
とともに、水利用手段５２と給水配管５４を介して接続
されている。そしてまた、このスチームインジェクタ５
０は、蒸気配管５５を介して、図示していない電池冷却
水システムに含まれる蒸気分離器２２に接続されてい
る。

【００２９】

【作用】以下には、まず、本発明に用いるスチームイン
ジェクタについて説明する。すなわち、スチームインジ
ェクタは、蒸気を駆動源とする噴流ポンプであり、駆動
用蒸気を高速噴流にして水噴流を加速、昇圧し、蒸気の
圧力よりも高い圧力の吐出水を得ることができる装置で
ある。このスチームインジェクタは、ポンプ駆動用の電
動機などの回転機械が不要で、構成がシンプルかつコン
パクトであり、駆動用電源も不要であるなどの長所を有
する。

【００３０】図２は、代表的なスチームインジェクタを
示す図であり、（Ａ）は構造と流体の状態を示す模式
図、（Ｂ）は（Ａ）の各部の圧力を示すグラフ、（Ｃ）
は（Ａ）の各部の流速を示すグラフである。この図２の
（Ａ）に示すように、スチームインジェクタ５０は、蒸
気ノズル５０ａ、水・蒸気混合部５０ｂ、ディフューザ
５０ｃより構成されている。このような構成を有するス
チームインジェクタ５０は、水・蒸気混合部５０ｂにお
いて蒸気ノズル５０ａからの蒸気の高速流を水噴流表面
に凝縮させた後、この水噴流をディフューザ５０ｃによ
って加速、昇圧する。この結果、図２の（Ｂ）に示すよ
うに、蒸気の圧力よりも高い圧力の吐出水を得ることが
できる。この場合、吐出水の流速は、図２の（Ｃ）に示
すように、蒸気の高速流より低くなる。

【００３１】なお、このようなスチームインジェクタ自
体は、公知の技術であり、古くは蒸気機関車のボイラ給
水用として用いられたこともある。また、従来、スチー
ムインジェクタの改良技術や応用技術に関する特許も出
願されている（特開平１−１９６０００号公報、特開平
２−２５３１９５号公報、特開平２−２５３１９６号公
報）。

【００３２】次に、以上のようなスチームインジェクタ
を使用した本発明の燃料電池発電設備の作用について説
明する。

【００３３】請求項１記載の発明によれば、水流の駆動
源として電動機駆動のポンプに代えてスチームインジェ
クタを使用し、電池冷却水システムからこのスチームイ
ンジェクタに蒸気を供給することにより、電池冷却水シ
ステムの水のエネルギーを有効に活用して高圧の水流を
発生させることができる。そのため、この高圧の水流を
水利用手段に効率よく供給し、この水利用手段を効率よ
く駆動することができる。そして、このように蒸気によ
って水流を駆動でき、駆動用の電力が不要であるため、
電動機駆動のポンプを使用した場合に比べて、電力消費
量を極力少なくすることができる。

【００３４】請求項２記載の発明によれば、水保有・利
用手段の循環経路中に設けたスチームインジェクタによ
って、水の循環流を効率よく形成することができるた
め、水保有・利用手段を効率よく駆動することができ
る。

【００３５】請求項３記載の発明によれば、設備内の水
保有手段からスチームインジェクタに水を供給するとと
もに、設備内の電池冷却水システムからスチームインジ
ェクタに蒸気を供給することにより、設備内の水のエネ
ルギーを有効に活用して高圧の水流を発生させることが
できる。そのため、この高圧の水流を設備外の水利用手
段に効率よく供給し、この水利用手段を効率よく駆動す
ることができる。そして、このように蒸気によって水流
を駆動でき、駆動用の電力が不要であるため、電動機駆
動のポンプを使用した場合に比べて、電力消費量を極力
少なくすることができる。

【００３６】請求項４記載の発明によれば、設備内の排
熱回収手段からスチームインジェクタに排熱水を供給す
るとともに、設備内の電池冷却水システムからスチーム
インジェクタに蒸気を供給することにより、設備内の水
のエネルギーを有効に活用して高圧の排熱水流を発生さ
せることができる。そのため、この高圧の排熱水流を設
備外の排熱利用手段に効率よく供給し、この排熱利用手
段を効率よく駆動することができる。

【００３７】請求項５記載の発明によれば、設備外の水
保有手段からスチームインジェクタに水を供給するとと
もに、設備内の電池冷却水システムからスチームインジ
ェクタに蒸気を供給することにより、設備内と設備外の
水エネルギーを有効に活用して高圧の水流を発生させる
ことができる。そのため、この高圧の水流を設備内また
は設備外の水利用手段に効率よく供給し、この水利用手
段を効率よく駆動することができる。そして、このよう
に蒸気によって水流を駆動でき、駆動用の電力が不要で
あるため、電動機駆動のポンプを使用した場合に比べ
て、電力消費量を極力少なくすることができる。

【００３８】請求項６記載の発明によれば、電池冷却水
システム内において、電池本体を冷却した後の高温の電
池冷却水をこのシステム内の蒸気分離器によって蒸気と
熱水とに分離し、このようにして得られた蒸気を、蒸気
供給手段によってスチームインジェクタに容易に供給す
ることができる。

【００３９】請求項７記載の発明によれば、電池冷却水
システムが保有する水分を、蒸気供給手段によって減圧
フラッシュして蒸気を生成し、このようにして得られた
蒸気をスチームインジェクタに容易に供給することがで
きる。したがって、電池冷却水システムの任意の位置か
ら水を供給することができる。

【００４０】請求項８記載の発明によれば、次のような
作用が得られる。すなわち、水回収手段を水保有手段と
して構成した場合には、水回収手段によって燃料ガスま
たは酸化剤ガスに含まれる水分または電池冷却水の一部
を回収し、この回収した水を有効に活用してスチームイ
ンジェクタに供給することができる。また、水回収手段
を水利用手段として構成した場合には、スチームインジ
ェクタによって得られた高圧の水流を水回収手段に効率
よく供給し、この水回収手段を効率よく駆動することが
できる。

【００４１】請求項９記載の発明によれば、次のような
作用が得られる。すなわち、水処理手段を水保有手段と
して構成した場合には、水処理手段によって水を高純度
化し、この高純度化した水をスチームインジェクタによ
って効率よく電池冷却水システムに供給し、この電池冷
却水システムを効率よく駆動することができる。また、
水処理手段を水利用手段として構成した場合には、スチ
ームインジェクタによって得られた高圧の水流を水処理
手段に効率よく供給し、この水処理手段を効率よく駆動
することができる。

【００４２】一方、図１に示す本発明の基本的な構成を
有する燃料電池発電設備の作用は次の通りである。すな
わち、図１において、スチームインジェクタ５０には、
蒸気分離器２２からの蒸気が蒸気配管５５を介して供給
されるとともに、水保有手段５１からの水が給水配管５
３を介して供給される。この結果、スチームインジェク
タ５０は、前述したように作用し、蒸気の圧力よりも高
い圧力の吐出水を生成して、この高圧の吐出水を給水配
管５４を介して水利用手段５３に供給する。したがっ
て、スチームインジェクタ５０によって水利用手段５３
を効率よく駆動することができる。

【００４３】

【実施例】以下には、本発明の燃料電池発電設備の複数
の実施例について、図３〜図８を参照して具体的に説明
する。なお、図９の従来例と同一部分には同一符号を付
している。

【００４４】［１］第１実施例…図３ ［１−１］実施例の構成 図３は、本発明による燃料電池発電設備の第１実施例を
示す構成図である。この第１実施例は、請求項１、６、
８、９記載の発明を適用した燃料電池発電設備の一例で
ある。図３に示すように、本実施例は、図９に示す燃料
電池発電設備のうちの、電池冷却水システム２０と、こ
の電池冷却水システム２０の電池冷却水を高純度化する
水処理装置３０との間の電動機駆動のポンプ３３を、ス
チームインジェクタ５０に置き換えたものである。

【００４５】すなわち、本実施例において、まず、電池
冷却水システム２０は、電池本体１０との間に電池冷却
水の循環経路を形成する冷却配管２１と、電池冷却水を
蒸気と熱水とに分離する蒸気分離器２２とを備えてい
る。そして、この電池冷却水システム２０には、給水配
管３１を介して水処理装置３０が接続されている。ま
た、この水処理装置３０には、給水配管５３を介してス
チームインジェクタ５０が接続されている。このスチー
ムインジェクタ５０は、給水配管５４および蒸気配管５
５を介して蒸気分離器２２に接続されている。

【００４６】［１−２］実施例の作用 以上のように構成された本実施例の燃料電池発電設備の
作用は次の通りである。すなわち、電池本体１０の運転
時には、電池冷却水システム２０において、その冷却配
管２１に電池冷却水が流され、電池本体１０が冷却され
るとともに、電池冷却水の一部が、給水配管３１を介し
て水処理装置３０に供給される。この電池冷却水は、水
処理装置３０において高純度化された後、給水配管５３
を介してスチームインジェクタ５０に供給される。ま
た、電池冷却水システム２０において、電池本体１０か
ら流出した高温の電池冷却水は、蒸気分離器２２によっ
て蒸気と熱水とに分離され、このうちの蒸気は、蒸気配
管５５を介してスチームインジェクタ５０に供給され
る。そして、スチームインジェクタ５０において、供給
された蒸気と高純度水によって高圧の高純度水流が生成
され、この高圧の高純度水流が、給水配管５４を介して
蒸気分離器２２に供給される。

【００４７】このように、本実施例においては、スチー
ムインジェクタ５０により、水処理装置３０から電池冷
却水システム２０に対する給水を効率よく行うことがで
きる。すなわち、水処理装置３０は通常大気圧開放系で
あり、リン酸型燃料電池においては、電池冷却水システ
ム２０内の圧力は通常１ＭＰ_a 以上である。したがっ
て、この電池冷却水システム２０の蒸気分離器２２で得
られる蒸気を用いてスチームインジェクタ５０を駆動す
ることにより、大気圧開放の水処理装置３０から１ＭＰ
_a 以上の圧力を有する電池冷却水システム２０に対する
給水を効率よく行うことができるのである。

【００４８】［１−３］実施例の効果 以上のように、本実施例においては、スチームインジェ
クタ５０を使用し、電池冷却水システム２０内の蒸気分
離器２２で得られる蒸気を利用して、水処理装置３０か
ら電池冷却水システム２０への給水を効率よく行うこと
ができる。そのため、この部分に電動機駆動のポンプ３
３を使用していた従来技術に比べて、ポンプ駆動用の分
だけ電力消費量を少なくすることができる。したがっ
て、プラントの発電効率を向上できる。

【００４９】また、構造が簡単で故障も少なく、かつ保
守頻度の低いスチームインジェクタ５０を用いることに
より、プラントの運転信頼性を向上でき、保守のためプ
ラント停止頻度を低減可能である。さらに、スチームイ
ンジェクタ５０は小型の機器であり、電動機駆動のポン
プのように付属配管や電気配線、配電設備などの各種の
付属設備が不要であるため、その分だけプラント全体の
小型・簡略化とコストダウンを実現できる。特に、本実
施例においては、電池冷却水システム２０内の蒸気分離
器２２をそのまま利用してスチームインジェクタ５０に
蒸気を供給していることから、専用の蒸気生成手段が不
要であるため、プラント全体の一層の小型・簡略化を実
現できる。

【００５０】一方、電池冷却水システム２０への給水に
際しては、システム内温度を低下させないために、電池
冷却水を一旦予熱してから電池冷却水システム２０へ供
給する必要がある。これに対して、本実施例において
は、スチームインジェクタ５０を用いることで駆動源の
水蒸気のエンタルピーを予熱に利用できるため、給水予
熱器の機器サイズの縮小、あるいは給水予熱器自体の削
除が可能となる。したがって、プラント構成機器の小型
化あるいは機器点数の削減により、プラント全体をさら
に小型・簡略化できる。

【００５１】［２］第２実施例…図４ ［２−１］実施例の構成 図４は、本発明による燃料電池発電設備の第２実施例を
示す構成図である。この第２実施例は、請求項１、２、
６、８、９記載の発明を適用した燃料電池発電設備の一
例である。図４に示すように、本実施例は、図９に示す
燃料電池発電設備のうちの、一酸化炭素変成器１３と電
池本体１０の間に配置された燃料ガスクーラ１４部分の
循環用のポンプ３５をスチームインジェクタ５０に置き
換えたものである。

【００５２】すなわち、本実施例において、まず、燃料
ガスクーラ１４は、直接接触式熱交換器である。この燃
料ガスクーラ１４には、給水配管３４を介して熱交換器
５６が接続され、この熱交換器５６には、給水配管５３
を介してスチームインジェクタ５０が接続されている。
そして、このスチームインジェクタ５０は、給水配管５
４を介して燃料ガスクーラ１４に接続されるとともに、
蒸気配管５５を介して図示していない電池冷却水システ
ム２０の蒸気分離器２２に接続されている。また、熱交
換器５６には、給水配管５３から分岐する給水配管３６
を介して水処理装置３０が接続されている。

【００５３】［２−２］実施例の作用と効果 以上のように構成された本実施例の燃料電池発電設備の
作用は次の通りである。すなわち、電池本体１０の運転
時には、燃料供給配管１２に供給された燃料ガスが、一
酸化炭素変成器１３で一酸化炭素を除去された後、直接
接触式熱交換器である燃料ガスクーラ１４に供給され
る。この燃料ガスクーラ１４にはまた、給水配管５４を
介して低温水が供給され、この低温水は燃料ガスとの直
接接触により燃料ガスと熱交換して温度上昇し、かつ水
分を回収して凝縮水となる。この凝縮水は、給水配管３
４を介して熱交換器５６へ送られ、所定の温度まで降温
して低温水となった後、給水配管５３を介してスチーム
インジェクタ５０に供給される。このスチームインジェ
クタ５０にはまた、蒸気分離器２２からの蒸気が蒸気配
管５５を介して供給される。そのため、スチームインジ
ェクタ５０において、供給された蒸気と低温水によって
高圧の低温水流が生成され、この高圧の低温水流が、給
水配管５４を介して燃料ガスクーラ１４に供給される。
なお、熱交換器５６からの低温水の一部は、給水配管３
６を介して水処理装置３０に送られる。

【００５４】以上のように、本実施例においては、スチ
ームインジェクタ５０により、燃料ガスクーラ１４部分
の水の循環流を効率よく形成することができる。そのた
め、この部分に電動機駆動のポンプ３５を使用していた
従来技術に比べて、ポンプ駆動用の分だけ電力消費量を
少なくすることができる。したがって、前記第１実施例
と同様に、プラントの発電効率を向上できる。そしてま
た、スチームインジェクタ５０を用いることにより、前
記第１実施例と同様に、プラントの運転信頼性を向上で
き、保守のためプラント停止頻度を低減可能であり、プ
ラント全体の小型・簡略化とコストダウンを実現できる
という効果が得られる。特に、本実施例においては、前
記第１実施例と同様に、電池冷却水システム２０内の蒸
気分離器２２をそのまま利用してスチームインジェクタ
５０に蒸気を供給していることから、専用の蒸気生成手
段が不要であるため、プラント全体の一層の小型・簡略
化を実現できる。

【００５５】［３］第３実施例…図５ ［３−１］実施例の構成 図５は、本発明による燃料電池発電設備の第３実施例を
示す構成図である。この第３実施例は、前記第２実施例
と同様に、請求項１、２、６、８、９記載の発明を適用
した燃料電池発電設備の一例である。図５に示すよう
に、本実施例は、図９に示す燃料電池発電設備のうち
の、電池本体１０と改質器１１の間に配置された排ガス
クーラ１９部分の循環用のポンプ３８をスチームインジ
ェクタ５０に置き換えたものである。

【００５６】すなわち、本実施例において、まず、排ガ
スクーラ１９は、直接接触式熱交換器である。この排ガ
スクーラ１９には、給水配管３７を介して熱交換器５６
が接続され、この熱交換器５６には、給水配管５３を介
してスチームインジェクタ５０が接続されている。そし
て、このスチームインジェクタ５０は、給水配管５４を
介して排ガスクーラ１９に接続されるとともに、蒸気配
管５５を介して図示していない電池冷却水システム２０
の蒸気分離器２２に接続されている。また、熱交換器５
６には、給水配管５３から分岐する給水配管３９を介し
て水処理装置３０が接続されている。

【００５７】［３−２］実施例の作用と効果 以上のように構成された本実施例の燃料電池発電設備の
作用は次の通りである。すなわち、電池本体１０の運転
時には、電池本体１０から酸化剤排気配管１８に排出さ
れた酸化剤ガスの排ガスが、直接接触式熱交換器である
排ガスクーラ１９に供給される。この排ガスクーラ１９
にはまた、給水配管５４を介して低温水が供給され、こ
の低温水は酸化剤ガスの排ガスとの直接接触によりこの
排ガスと熱交換して温度上昇し、かつ水分を回収して凝
縮水となる。この凝縮水は、給水配管３７を介して熱交
換器５６へ送られ、所定の温度まで降温して低温水とな
った後、給水配管５３を介してスチームインジェクタ５
０に供給される。このスチームインジェクタ５０にはま
た、蒸気分離器２２からの蒸気が蒸気配管５５を介して
供給される。そのため、スチームインジェクタ５０にお
いて、供給された蒸気と低温水によって高圧の低温水流
が生成され、この高圧の低温水流が、給水配管５４を介
して排ガスクーラ１９に供給される。なお、熱交換器５
６からの低温水の一部は、給水配管３６を介して水処理
装置３０に送られる。

【００５８】以上のように、本実施例においては、スチ
ームインジェクタ５０により、排ガスクーラ１９部分の
水の循環流を効率よく形成することができる。そのた
め、この部分に電動機駆動のポンプ３８を使用していた
従来技術に比べて、ポンプ駆動用の分だけ電力消費量を
少なくすることができる。したがって、前記第１、第２
実施例と同様に、プラントの発電効率を向上できる。そ
してまた、スチームインジェクタ５０を用いることによ
り、前記第１、第２実施例と同様に、プラントの運転信
頼性を向上でき、保守のためプラント停止頻度を低減可
能であり、プラント全体の小型・簡略化とコストダウン
を実現できるという効果が得られる。特に、本実施例に
おいては、前記第１、第２実施例と同様に、電池冷却水
システム２０内の蒸気分離器２２をそのまま利用してス
チームインジェクタ５０に蒸気を供給していることか
ら、専用の蒸気生成手段が不要であるため、プラント全
体の一層の小型・簡略化を実現できる。

【００５９】［４］第４実施例…図６ ［４−１］実施例の構成 図６は、本発明による燃料電池発電設備の第４実施例を
示す構成図である。この第４実施例は、前記第２、第３
実施例と同様に、請求項１、２、６、８、９記載の発明
を適用した燃料電池発電設備の一例である。図６に示す
ように、本実施例は、図９に示す燃料電池発電設備のう
ちの、電池冷却水システム２０の電池冷却水循環用のポ
ンプ２４をスチームインジェクタ５０に置き換えたもの
である。

【００６０】すなわち、本実施例において、電池本体１
０は、発電反応に伴って生じる熱を熱交換して除去する
電池冷却板１０ａを備えており、電池冷却水システム２
０は、電池本体１０の電池冷却板１０ａとの間に電池冷
却水の循環経路を形成する冷却配管２１と、電池冷却水
を蒸気と熱水とに分離する蒸気分離器２２とを備えてい
る。そして、蒸気分離器２２には、その降水管である給
水配管５３および蒸気配管５５を介してスチームインジ
ェクタ５０が接続されている。このスチームインジェク
タ５０は、冷却配管２１を介して電池本体１０の電池冷
却板１０ａに接続されている。また、冷却配管２１に
は、給水配管３１を介して水処理装置３０が接続されて
おり、この水処理装置３０は、給水配管３２を介して降
水管である給水配管５３に接続されている。

【００６１】［４−２］実施例の作用と効果 以上のように構成された本実施例の燃料電池発電設備の
作用は次の通りである。すなわち、電池本体１０の運転
時には、電池冷却水システム２０において、その冷却配
管２１に電池冷却水が流され、この電池冷却水は、電池
冷却水クーラ２３によって冷却された後、電池本体１０
の電池冷却板１０ａにおいて熱交換を行い、電池本体１
０を冷却する。次に、熱交換によって高温化した電池冷
却水は電池本体１０から流出し、蒸気分離器２２によっ
て蒸気と熱水とに分離される。このうちの熱水は降水管
である給水配管５３を介してスチームインジェクタ５０
に供給され、蒸気は蒸気配管５５を介してスチームイン
ジェクタ５０に供給される。そして、スチームインジェ
クタ５０において、供給された蒸気と電池冷却水によっ
て高圧の電池冷却水流が生成され、この高圧の電池冷却
水流が、冷却配管２１を介して電池本体１０に供給され
る。なお、スチームインジェクタ５０からの電池冷却水
流の一部は、給水配管３１を介して水処理装置３０に供
給され、この水処理装置３０において高純度化された
後、給水配管３２を介して降水管である給水配管５３に
供給される。

【００６２】以上のように、本実施例においては、スチ
ームインジェクタ５０により、電池冷却水システム２０
内の電池冷却水を効率よく循環させることができる。そ
のため、この部分に電動機駆動のポンプ２４を使用して
いた従来技術に比べて、ポンプ駆動用の分だけ電力消費
量を少なくすることができる。したがって、前記第１〜
第３実施例と同様に、プラントの発電効率を向上でき
る。そしてまた、スチームインジェクタ５０を用いるこ
とにより、前記第１〜第３実施例と同様に、プラントの
運転信頼性を向上でき、保守のためプラント停止頻度を
低減可能であり、プラント全体の小型・簡略化とコスト
ダウンを実現できるという効果が得られる。特に、本実
施例においては、前記第１〜第３実施例と同様に、電池
冷却水システム２０内の蒸気分離器２２をそのまま利用
してスチームインジェクタ５０に蒸気を供給しているこ
とから、専用の蒸気生成手段が不要であるため、プラン
ト全体の一層の小型・簡略化を実現できる。

【００６３】［５］第５実施例…図７ ［５−１］実施例の構成 図７は、本発明による燃料電池発電設備の第５実施例を
示す構成図である。この第５実施例は、請求項３、４、
６、８記載の発明を適用した燃料電池発電設備の一例で
ある。図７に示すように、本実施例は、図９に示す燃料
電池発電設備の排熱を外部の排熱利用設備４０に供給す
るための排熱水循環用のポンプ４２をスチームインジェ
クタ５０に置き換えたものである。

【００６４】すなわち、本実施例において、スチームイ
ンジェクタ５０は、排熱回収熱交換器５７を含む給水配
管５３および給水配管５４を介して外部の排熱利用設備
４０に接続されている。また、このスチームインジェク
タ５０は、蒸気配管５５を介して蒸気分離器２２に接続
されている。この場合、給水配管５３および給水配管５
４は、図９に示す排熱配管４１に相当し、電池冷却水ク
ーラ２３などの形で、電池冷却水システム２０の排熱、
あるいは、燃料電池発電設備のその他の任意の部分の排
熱を回収するように構成されている。

【００６５】［５−２］実施例の作用と効果 以上のように構成された本実施例の燃料電池発電設備の
作用は次の通りである。すなわち、電池本体１０の運転
時には、燃料電池発電設備の任意の部分の排熱が、給水
配管５３，５４の内部を流れる冷却水によって回収さ
れ、外部の排熱利用設備４０に供給される。この場合、
冷却水は、排熱利用設備４０から給水配管５３に供給さ
れ、その排熱回収熱交換器５７によって冷却された後、
スチームインジェクタ５０に供給される。また、蒸気分
離器２２からの蒸気は、蒸気配管５５を介してスチーム
インジェクタ５０に供給される。そして、スチームイン
ジェクタ５０において、供給された蒸気と冷却水によっ
て高圧の冷却水流が生成され、この高圧の冷却水流が、
給水配管５４を介して排熱利用設備４０に供給される。

【００６６】以上のように、本実施例においては、スチ
ームインジェクタ５０により、排熱利用設備４０との間
で冷却水を効率よく循環させることができ、排熱利用設
備４０に対して排熱を効率よく供給することができる。
そのため、この部分に電動機駆動のポンプ４２を使用し
ていた従来技術に比べて、ポンプ駆動用の分だけ電力消
費量を少なくすることができる。したがって、前記第１
〜第４実施例と同様に、プラントの発電効率を向上でき
る。そしてまた、スチームインジェクタ５０を用いるこ
とにより、前記第１〜第４実施例と同様に、プラントの
運転信頼性を向上でき、保守のためプラント停止頻度を
低減可能であり、プラント全体の小型・簡略化とコスト
ダウンを実現できるという効果が得られる。特に、本実
施例においては、前記第１〜第４実施例と同様に、電池
冷却水システム２０内の蒸気分離器２２をそのまま利用
してスチームインジェクタ５０に蒸気を供給しているこ
とから、専用の蒸気生成手段が不要であるため、プラン
ト全体の一層の小型・簡略化を実現できる。

【００６７】［６］第６実施例…図８ ［６−１］実施例の構成 図８は、本発明による燃料電池発電設備の第６実施例を
示す構成図である。この第６実施例は、請求項７記載の
発明を適用した燃料電池発電設備の一例である。図８に
示すように、本実施例は、電池冷却水システム２０から
スチームインジェクタ５０に供給する蒸気として、蒸気
分離器２２で得られる蒸気をそのまま供給する代わり
に、電池冷却水システム２０の冷却配管２１の液相部分
の一部を分岐し、減圧フラッシュを行う減圧弁５８を設
けたものである。すなわち、冷却配管２１の液相部分の
一部には、給水配管５９を介して減圧弁５８が接続され
ており、この減圧弁５８は、蒸気配管５５を介してスチ
ームインジェクタ５０と接続されている。

【００６８】［６−２］実施例の作用と効果 以上のように構成された本実施例の燃料電池発電設備の
作用は次の通りである。すなわち、電池本体１０の運転
時に、電池冷却水システム２０内の電池冷却水は、電池
本体１０を冷却した後に蒸気分離器２２によって蒸気と
熱水とに分離される。このうちの熱水は、冷却配管２１
に送り出され、その一部は、給水配管５９を介して減圧
弁５８に供給され、この減圧弁５８で減圧フラッシュさ
れて蒸気に変換される。この蒸気は、蒸気配管５５を介
してスチームインジェクタ５０に供給される。

【００６９】以上のように、本実施例においては、蒸気
分離器２２からの蒸気をそのままスチームインジェクタ
５０に供給するのではなく、冷却配管２１の一部から分
岐した給水配管５９を介して減圧弁５８に送り、減圧フ
ラッシュして生成した蒸気をスチームインジェクタ５０
に供給しているため、冷却配管２１の任意の位置に給水
配管５９を設けることができる。したがって、電池冷却
水システム２０の任意の位置から蒸気用の水を供給可能
であり、電池冷却水システムの設計の自由度を高めるこ
とができる。

【００７０】［７］他の実施例 なお、本発明は、前記各実施例に限定されるものではな
く、他にも多種多様な変形例を実施可能である。例え
ば、請求項５記載の発明を適用して、燃料電池発電設備
外からスチームインジェクタに水を供給し、このスチー
ムインジェクタによって、燃料電池発電設備内部または
外部の水利用設備を駆動するように構成することも可能
である。

【００７１】また、前記各実施例を適宜変更したり、あ
るいは、複数の実施例を組み合わせることなども可能で
ある。例えば、前記第３、第４実施例においては、電池
冷却水システム２０の水質維持のために循環水の一部を
水処理装置３０へ供給するための給水配管が必要である
が、これらの実施例に第６実施例に示す減圧弁を使用し
て蒸気を供給するように構成すれば、水処理装置３０へ
の給水配管を削除することができ、構成を簡略化でき
る。そしてまた、前記第６実施例の変形例として、減圧
弁を使用する代わりに、フラッシュタンクを用いて減圧
フラッシュするように構成することも可能である。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
燃料電池発電設備または設備外の水利用手段の駆動源と
して、スチームインジェクタを適用することにより、発
電効率および運転信頼性が高く、小型・簡略でしかも外
部設備との間のエネルギーの供給についても小型・簡略
化可能な燃料電池発電設備を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による燃料電池発電設備の基本的な構成
を示す構成図。

【図２】代表的なスチームインジェクタを示す図であ
り、（Ａ）は構造と流体の状態を示す模式図、（Ｂ）は
（Ａ）の各部の圧力を示すグラフ、（Ｃ）は（Ａ）の各
部の流速を示すグラフ。

【図３】本発明による燃料電池発電設備の第１実施例を
示す構成図。

【図４】本発明による燃料電池発電設備の第２実施例を
示す構成図。

【図５】本発明による燃料電池発電設備の第３実施例を
示す構成図。

【図６】本発明による燃料電池発電設備の第４実施例を
示す構成図。

【図７】本発明による燃料電池発電設備の第５実施例を
示す構成図。

【図８】本発明による燃料電池発電設備の第６実施例を
示す構成図。

【図９】従来の燃料電池発電設備の一例を示す構成図。

【符号の説明】

１０…電池本体 １１…改質器 １２…燃料供給配管 １３…一酸化炭素変成器 １４…燃料ガスクーラ １５…酸化剤供給配管 １６…ターボコンプレッサ １７…燃料排気配管 １８…酸化剤排気配管 １９…排ガスクーラ ２０…燃料電池冷却水システム ２１…冷却配管 ２２…蒸気分離器 ２３…電池冷却水クーラ ２４…ポンプ ２５…蒸気配管 ３０…水処理装置 ３１，３２，３４，３６，３７，３９…給水配管 ３３，３５，３８…ポンプ ４０…排熱利用設備 ４１…排熱配管 ４２…ポンプ ５０…スチームインジェクタ ５１…水保有手段 ５２…水利用手段 ５３，５４，５９…給水配管 ５５…蒸気配管 ５６…熱交換器 ５７…排熱回収熱交換器 ５８…減圧弁

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応
   によって直流電流を発生する電池本体と、水を利用して
   動作する水利用手段と、水を保有する水保有手段とを有
   し、前記水利用手段は、前記電池本体を電池冷却水によ
   って冷却する電池冷却水システムを含むように構成され
   た燃料電池発電設備において、 前記水保有手段と前記水利用手段との間に設けられたス
   チームインジェクタと、 前記電池冷却水システムから前記スチームインジェクタ
   に蒸気を供給する蒸気供給手段とを有することを特徴と
   する燃料電池発電設備。
2. 【請求項２】 前記水保有手段と前記水利用手段は、保
   有する水の一部を循環させ、この水を再利用して動作す
   る単一の水保有・利用手段であり、前記スチームインジ
   ェクタは、前記水保有・利用手段の水の循環経路中に設
   けられ、水の循環流を形成するように構成されたことを
   特徴とする請求項１記載の燃料電池発電設備。
3. 【請求項３】 燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応
   によって直流電流を発生する電池本体と、水を利用して
   動作する水利用手段と、水を保有する水保有手段とを有
   し、前記水利用手段は、前記電池本体を電池冷却水によ
   って冷却する電池冷却水システムを含むように構成され
   た燃料電池発電設備において、 前記燃料電池発電設備内の前記水保有手段と前記燃料電
   池発電設備外に配置された水利用手段との間に設けられ
   たスチームインジェクタと、 前記電池冷却水システムから前記スチームインジェクタ
   に蒸気を供給する蒸気供給手段とを有することを特徴と
   する燃料電池発電設備。
4. 【請求項４】 前記水保有手段は、前記燃料電池発電設
   備内の排熱を排熱水として回収する排熱回収手段であ
   り、 前記燃料電池発電設備外に配置された水利用手段は、前
   記排熱回収手段によって回収された排熱水を利用して動
   作する排熱利用手段であることを特徴とする請求項３記
   載の燃料電池発電設備。
5. 【請求項５】 燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応
   によって直流電流を発生する電池本体と、水を利用して
   動作する水利用手段と、水を保有する水保有手段とを有
   し、前記水利用手段は、前記電池本体を電池冷却水によ
   って冷却する電池冷却水システムを含むように構成され
   た燃料電池発電設備において、 前記燃料電池発電設備外に配置された水保有手段と前記
   燃料電池発電設備内の前記水利用手段との間、あるい
   は、共に前記燃料電池発電設備外に配置された水保有手
   段と水利用手段との間に設けられたスチームインジェク
   タと、 前記電池冷却水システムから前記スチームインジェクタ
   に蒸気を供給する蒸気供給手段とを有することを特徴と
   する燃料電池発電設備。
6. 【請求項６】 前記水保有手段は、前記電池冷却水シス
   テム内に設けられて前記電池本体を冷却した後の高温の
   電池冷却水を蒸気と熱水とに分離する蒸気分離器を含む
   ように構成され、 前記蒸気供給手段は、前記蒸気分離器から前記スチーム
   インジェクタに蒸気を供給するように構成されたことを
   特徴とする請求項１、３、または５記載の燃料電池発電
   設備。
7. 【請求項７】 前記蒸気供給手段は、前記電池冷却水シ
   ステムが保有する水分を減圧フラッシュして蒸気を生成
   し、このように生成した蒸気を前記スチームインジェク
   タに供給するように構成されたことを特徴とする請求項
   １、３、または５記載の燃料電池発電設備。
8. 【請求項８】 前記水保有手段または水利用手段は、前
   記燃料ガスまたは酸化剤ガスに含まれる水分または前記
   電池冷却水の一部を回収する水回収手段を含むことを特
   徴とする請求項１、３、または４記載の燃料電池発電設
   備。
9. 【請求項９】 前記水保有手段または水利用手段は、水
   を高純度化して前記電池冷却水システムに供給する水処
   理手段を含むことを特徴とする請求項１、３、または５
   記載の燃料電池発電設備。