JPH11339834A - 燃料電池発電装置およびその遮断弁開閉試験方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の燃料を切り替えて運転を行う燃料電池
発電装置において、その燃料切替試験を運転中に人によ
らず自動的定期的に行えるようにする。 【解決手段】 複数の遮断弁により複数の燃料のうちの
１つの燃料を選択して発電用燃料として燃料電池発電装
置に供給するとき、予め各遮断弁の開閉試験の試験間隔
または試験時刻を設定しておき、その試験間隔または試
験時刻に基づく試験時に、複数の遮断弁のうちその時点
で閉じている遮断弁に対して開閉を指令し、該指令を受
けた遮断弁の実際の開閉を示す信号によりその開閉が正
常か否かを確認する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、複数の燃料を切
り替えて発電を行う燃料電池発電装置およびその遮断弁
開閉試験方法に係わり、特に使用していない燃料の供給
ラインの燃料切替用遮断弁の開閉試験を人手によらず自
動的且つ定期的に行うようにした燃料電池発電装置およ
びその遮断弁開閉試験方法に関するものである。

【従来の技術】

【０００２】複数の燃料を切り替えて発電を行う燃料電
池発電装置として、これまでに都市ガスとプロパンガス
またはメタノールの燃料切替により発電を行うリン酸型
燃料電池を用いたオンサイト型燃料電池発電装置が提案
されている。第2図にこの種の燃料電池発電装置の従来
例として、制御装置を用いて都市ガスとプロパンガスの
燃料切替により発電を行うタイプの装置の構成を示す。

【０００３】第2図において、1は液化プロパンガスＧ
２’を気化させてプロパンガスＧ２にする気化器、２は
都市ガスＧ１あるいはプロパンガスＧ２に含有される硫
黄分を除去する脱硫装置、３は都市ガスＧ１あるいはプ
ロパンガスＧ２を改質用水蒸気と混合するエジェクタ、
４は都市ガスＧ１あるいはプロパンガスＧ２と水蒸気を
反応させて水素リッチな改質ガスを得る改質装置であ
る。この改質装置４は、改質触媒が充填された改質部４
ａと改質バーナ４ｂを有する。

【０００４】また、５は水素リッチな改質ガス中の一酸
化炭素を水蒸気と反応させることによって二酸化炭素に
変換し一酸化炭素濃度を低減させるシフトコンバータ、
６は外気を取り込んで送り出す空気ブロア、７は燃料極
７ａと酸化剤極７ｂとが電解質７ｃを挟んで配置された
セルを複数組積層してなるリン酸型燃料電池本体、８は
燃料電池出力Ｐｏを電圧変換あるいは直流／交流変換す
る変換装置、９は燃焼排ガスや酸化剤極排ガスから凝縮
水を得る凝縮器、１０はリン酸型燃料電池本体７から温
水と水蒸気の形でもどってきた電池冷却水から水蒸気を
分離し、あるいはヒータ１０ａにより水を加熱して発生
した水蒸気を分離し改質装置４と排熱利用システム１３
に供給する気水分離器、１１はそのヒータ１０ａ用の電
源、１２は蒸発器、１３は排熱利用システム、１４は液
化プロパンガスＧ２’の供給ポンプ、１５は補給水ポン
プ、１６は制御部１６ａや比較演算部１６ｂを有する制
御装置、１７はリサイクル配管、１８は燃料極排ガス配
管、１９は負荷である。また、Ｂ１〜Ｂ５は遮断弁、Ｃ
１〜Ｃ６は流量制御弁、Ｓ１は圧力センサ、Ｓ２とＳ３
は液面センサ、Ｓ４とＳ５は温度センサ、Ｓ６は圧力セ
ンサ、Ｓ７は電圧センサ、Ｓ８は電流センサ、Ｓ９とＳ
１０は流量センサである。

【０００５】都市ガスＧ１を燃料として発電を行う場合
には、制御装置１６の制御部１６ａから制御信号ａを送
信することによって遮断弁Ｂ２を開いて脱硫装置２に都
市ガスＧ１を供給し、その脱硫装置２において、改質装
置４の改質部４ａおよびリン酸型燃料電池本体７の燃料
極７ａの触媒の劣化原因となる都市ガスＧ１中の付臭剤
に合まれる硫黄分を除去する。遮断弁Ｂ４は、制御装置
１６の制御部１６ａから送信された制御信号ｃにより、
都市ガスＧ１による起動時のみ開き、改質装置４の改質
バーナ４ｂに改質装置４の昇温のために都市ガスＧ１を
供給して燃焼させ、それ以外は閉じておく。なお、以上
の場合において、遮断弁Ｂ３と遮断弁Ｂ５は、制御装置
１６の制御部１６ａから制御信号ｄと制御信号ｆを送信
して閉じておく。

【０００６】都市ガスＧ１の供給量と供給圧力は、流量
センサＳ９または圧力センサＳ１で監視し、その流量検
出信号Ｈまたは圧力検出信号Ａを制御装置１６の比較清
算部１６ｂに送信する。この制御装置１６の比較演算部
１６ｂでは、流量センサＳ９または圧力センサＳ１で検
出した都市ガスＧ１の供給量または供給圧力から、予め
燃料電池出力Ｐｏに合わせて設定記憶された都市ガスの
所定の供給量または供給圧力を引くことによりその差を
計算する。そして、その差がゼロ以下になったとき、す
なわち、検出した都市ガスＧ１の供給量または供給圧力
が、予め設定記憶された都市ガスの所定の供給量または
供給圧力以下に減少したとき、制御装置１６の制御部１
６ａから制御信号ａと制御信号ｄを送信することによつ
て、遮断弁Ｂ３を開くとともに、遮断弁Ｂ２を閉じて燃
料切替を行う。

【０００７】これによって、都市ガスＧ１に代えて、気
化器１で液化プロパンガスＧ２’を気化させることによ
って得られたプロパンガスＧ２を、脱硫装置２に供給
し、改質装置４の改質部４ａおよびリン酸型燃料電池本
体７の燃料極７ａの触媒の劣化原因となるプロパンガス
Ｇ２中の付臭剤に含まれる硫黄分を除去する。遮断弁Ｂ
５は、制御装置１６の制御部１６ａから送信された制御
信号ｆにより、プロパンガスＧ２による起動時のみ開
き、改質装置４の昇温のためにプロパンガスＧ２を改質
バーナ４ｂに供給して燃焼させ、それ以外は閉じてお
く。

【０００８】液化プロパンガスＧ２’は、遮断弁Ｂ１を
介して気化器１にポンプ１４により自動的に供給され
る。気化器１内部の液化プロパンガス量は、液面センサ
Ｓ２で所定の範囲に維持される。気化器１の熱源には電
気ヒータ、燃料電池排熱等が利用される。プロパンガス
Ｇ２の供給量は、流量センサＳ１０で監視し、その検出
信号Ｉを制御装置１６の比較演算部１６ｂに送信する。

【０００９】都市ガスＧ１またはプロパンガスＧ２の供
給量は、燃料電池出力Ｐｏを演算するために電圧センサ
Ｓ７と電流センサＳ８で検出した電池電流と電池電圧を
それぞれ検出信号Ｂと検出信号Ｃとして制御装置１６の
比較演算部１６ｂに送信し、また温度センサＳ４で検出
した改質装置４の温度を検出信号Ｄとして同比較演算部
１６ｂに送信し、予め設定記憶された燃料電池出力Ｐｏ
および改質装置４の温度と、流量制御弁Ｃ１または流量
制御弁Ｃ２の開度（すなわち、都市ガス供給量またはプ
ロパンガス供給量）の関係に基づいて、制御装置１６の
制御部１６ａから制御信号ｂまたは制御信号ｅを送信
し、流量制御弁Ｃ１または流量制御弁Ｃ２の開度を調節
することによって、燃料電池出力Ｐｏに見合った値に設
定する。

【００１０】脱硫装置２で硫黄分が除去された都市ガス
Ｇ１またはプロパンガスＧ２は、エジェクタ３で気水分
離器１０から供給された改質用水蒸気と混合され、改質
装置４の改質触媒が充填された改質部４ａに供給され
る。なお、リン酸型燃料電池本体７が燃料極７ａと酸化
剤極極７ｂとの間に生じる差圧で破壊することを防止す
るため、都市ガスＧ１とプロパンガスＧ２の供給圧力は
大気圧と同等の圧力に設定される。そのため、都市ガス
Ｇ１とプロパンガスＧ２は、エジェクタ３の改質用水蒸
気の吸い込みによって生じる差圧を駆動力として、改質
装置４に供給される。エジェクタ３への改質用水蒸気供
給量は、予め設定記憶された流量制御弁Ｃ１または流量
制御弁Ｃ２の開度（すなわち、都市ガス供給量またはプ
ロパンガス供給量）とエジェクタ３の開度との関係に基
づいて、制御装置１６の制御部１６ａから制御信号ｇを
送信してエジェクタ３の開度を調整することによって、
予め燃料毎に設定記憶された所定のスチームカーボン比
（以下、「Ｓ／Ｃ」と呼ぶ）となるように設定される。

【００１１】改質装置４では、燃料ガスである都市ガス
Ｇ１あるいはプロパンガスＧ２の水蒸気改質が行われ、
水素リッチな改質ガスがつくられる。都市ガスＧ１の主
成分であるメタンの水蒸気改質反応は次の式（１）で、
またプロパンの水蒸気改質反応は次の式（２）で表され
る。

【００１２】 ＣＨ₄ ＋ Ｈ₂Ｏ → ＣＯ ＋ ３Ｈ₂ ・・・・（１） Ｃ₃Ｈ₈ ＋ ３Ｈ₂Ｏ → ３ＣＯ ＋ ７Ｈ₂ ・・・・（２）

【００１３】この水素リッチな改質ガスには、リン酸型
燃料電池本体７の燃料極７ａの触媒の劣化原因となる一
酸化炭素が含まれているので、その改質ガスはシフト触
媒を充填したシフトコンバータ５に送られ、次の式
（３）に示すシフト反応により、改質ガス中の一酸化炭
素が二酸化炭素に変換される。

【００１４】 ＣＯ ＋ Ｈ₂Ｏ → ＣＯ₂ ＋ Ｈ₂ ・・・・（３）

【００１５】改質ガス中の一酸化炭素含有量は、シフト
コンバータ５におけるこのシフト反応によリ１％以下ま
で低減される。シフトコンバータ５で一酸化炭素濃度が
下げられた水素リッチな改質ガスは、リン酸型燃料電池
本体７の燃料極７ａに供給されるとともに、その一部は
リサイクル配管１７を経由して脱硫装置２にリサイクル
され、そのリサイクルガス中に含まれる水素が脱硫反応
に使用される。

【００１６】このリサイクルガスの供給量は、予め設定
記憶された流量制御弁Ｃ１または流量制御弁Ｃ２の開度
（都市ガス供給量またはプロパンガス供給量）と流量制
御弁Ｃ５の開度（すなわち、リサイクルガス供給量）の
関係に基づいて、制御装置１６の制御部１６ａから制御
信号ｈを流量制御弁Ｃ５に送信し、流量制御弁Ｃ５の開
度を調整することによって、予め設定記憶された所定の
供給量に設定される。

【００１７】−方、リン酸型燃料電池本体７の酸化剤極
７ｂには、空気ブロア6を用いて取り込んだ外気を発電
用エアーとして供給する。この発電用エアーの供給量
は、電圧センサＳ７と電流センサＳ８で検出した電池電
圧と電池電流を検出信号Ｂと検出信号Ｃとして制御装置
１６の比較演算部１６ｂに送信して燃料電池出力Ｐｏを
演算し、予め設定記憶された燃料電池出力と空気ブロア
６の回転数および流量制御弁Ｃ４の開度（すなわち、発
電用エアー供給量）の関係に基づいて、制御装置１６の
制御部１６ａから制御信号ｉを送信して空気ブロア６の
回転数を調節し、また同制御部１６ａから制御信号ｊを
送信して流量制御弁Ｃ４の開度を調整し、燃料電池出力
Ｐｏに見合った値に設定する。

【００１８】リン酸型燃料電池本体７の燃料極７ａで
は、次の式（４）に示す反応より改質ガス中の水素が水
素イオンと電子に変わる。水素イオンは電解質７ｃの内
部を拡散して酸化剤極７ｂに到達し、電子は外部回路を
流れ、燃料電池出力Ｐｏとして取り出される。

【００１９】 Ｈ₂ → ２Ｈ⁺ ＋ ２ｅ^- ・・・・（４）

【００２０】酸化剤極７ｂでは、次の式（５）に示す反
応により、燃料極７ｂから電解質７ｃの中を拡散してき
た水素イオン、燃料極７ａから外部回路を通じて移動し
てきた電子、およびエアー中の酸素が反応し、水が生成
する。

【００２１】 ２Ｈ⁺ ＋ 1/2 Ｏ₂ ＋ ２ｅ^- → Ｈ₂Ｏ ・・・・（５）

【００２２】以上の式（４）と式（５）をまとめると、
リン酸型燃料電池本体７の全電池反応は、次の式（６）
に示す水素と酸素から水ができる単純な反応として表す
ことができる。

【００２３】 Ｈ₂ ＋ 1/2 Ｏ₂ → Ｈ₂Ｏ ・・・・（６）

【００２４】発電によって得られた燃料電池出力Ｐｏ
は、変換装置８で電圧変換あるいは直流／交流変換が行
われた後、負荷１９に供給される。燃料極７ａでは、改
質ガス中の水素がすべて式（４）に示した電極反応で消
費されるわけではなく、全体の８０％程度の水素が使わ
れるだけである。残りの約２０％の水素が末反応水素と
して、燃料極排ガス中に残存する。これは、燃料極７ａ
で改質ガス中の水素をすべて電極反応で消費しようとす
ると、ガスの出口付近で局所的に水素が不足し、水素の
代わりに燃料極基板のカーボンが反応することによって
リン酸型燃料電池本体７が劣化するので、これを防止す
るためである。

【００２５】未反応水素を含む燃料極排ガスは、燃料極
排ガス配管１８を経由して改質装置４の改質バーナ４ｂ
に供給され、バーナ燃料として使用される。前記式
（１）に示した都市ガスＧ１の主成分であるメタンの水
蒸気改質反応および前記式（２）に示したプロパンガス
の水蒸気改質反応は、吸熱反応であるので、外部から熱
を改質装置４の改質部４ａに与える必要がある。そこ
で、改質バーナ４ｂにおいて燃料極排ガス中の未反応水
素を燃焼用エアーとともに燃焼させることにより、改質
装置４の改質部４ａの触媒充填層温度を、摂氏で最大７
００℃程度まで昇温する。

【００２６】このとき、空気ブロア６からの燃焼用エア
ーの供給量は、流量制御弁Ｃ３の開度を一定にすること
によって一定値に設定しても良いし、また温度サンサＳ
４で検出した改質装置４の温度の検出信号Ｄを制御装置
１６の比較演算部１６ｂに送信し、予め設定記憶された
改質装置温度と空気ブロア６の回転数および流量制御弁
Ｃ３の開度（すなわち燃焼用エアー供給量）の関係に基
づいて、制御装置１６の制御部１６ａから制御信号ｉと
制御信号ｋを送信することによって、空気ブロア６の回
転数と流量制御弁Ｃ３の開度を調整し、設定しても良
い。

【００２７】燃料極排ガス中の未反応水素の燃焼反応に
より生成した水蒸気を含む改質バーナ４ｂでの燃焼排ガ
スと、前記（６）式に示した電池反応により生成した水
蒸気を含む酸化剤極排ガスは、凝縮器９に送られ、水蒸
気が凝縮水として除去された後に、排ガスとして大気中
に放出される。凝縮水は気水分離器１０に戻され、電池
冷却水、改質用水蒸気、排熱回収用水蒸気等に利用され
る。

【００２８】前記（６）式に示した電池反応は発熱反応
であるので、リン酸型燃料電池本体７の温度は、発電に
より時間とともに上昇する。リン酸型燃料電池本体７は
温度上昇が起こると、電解質の水素イオン伝導率が上が
るために出力特性が一時的に向上するが、劣化が起こり
易くなり、寿命低下が生じる。そこで、気水分離器１０
から電池冷却水を循環させてリン酸型燃料電池本体７の
冷却を行う。

【００２９】このリン酸型燃料電池本体７の温度は、寿
命と電池性能の両方を勘案して、摂氏１９０℃前後に設
定されるのが一般的である。電池冷却水のリン酸型燃料
電池本体７の出口温度を温度センサＳ５で検出し、その
検出信号Ｅを制御装置１６の比較演算部１６ｂに送信す
る。電池冷却水の供給量は、温度センサＳ５で検出した
リン酸型燃料電池本体７の出口温度が予め設定記憶され
た所定の温度範囲となるように、制御信号ｍを制御装置
１６の制御部１６ａから流量制御弁Ｃ６に送信し、流量
制御弁Ｃ６の開度を調整することによって設定する。リ
ン酸型燃料電池本体７を出た電池冷却水は、温水と水蒸
気の混合物の形で気水分離器１０に戻される。

【００３０】気水分離器１０では、圧力センサＳ６で検
出した圧力検出信号Ｆおよび液面センサＳ６で検出した
水位検出信号Ｇが制御装置１６の比較演算部１６ｂに送
信される。起動時および圧力センサＳ６が気水分離器１
０の圧力が予め設定記憶された所定の圧力より低下した
ことを検出した場合には、制御装置１６の制御部１６ａ
から制御信号ｎをヒータ電源１１に送信し、圧力センサ
Ｓ６で気水分離器圧力が予め設定記憶された所定の圧力
を超えることを検出するまで、予め設定記憶された所定
の電力をヒータ電源１１に供給し、水蒸気を発生させ
る。また、液面センサＳ３で気水分離器１０の水位が予
め設定記憶された所定の水位よりも低下したことを検出
した場合には、制御装置１６の制御部１６ａから制御信
号ｐを補給水ポンプ１５に送信し、液面センサＳ３によ
る検出水位が予め設定記憶された所定の水位を超えるま
で、補給水ポンプ１５を動作させて気水分離器１０に補
給水を供給する。

【００３１】リン酸型燃料電池本体７から気水分離器１
０に供給された水蒸気あるいは気水分離器１０で発生さ
せた水蒸気のうち、改質用水蒸気として使用する以外の
水蒸気は、排熱回収用水蒸気として蒸発器１２に供給さ
れ、排熱利用システム１３の冷媒の蒸発に使用される。
蒸発器１２で凝縮した排熱回収用水蒸気の凝縮水は気水
分離器１０に戻される。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】次に、複数の燃料を切
り替えて発電を行う従来の燃料電池発電装置の問題点に
ついて、前述した都市ガスＧ１とプロパンガスＧ２の燃
料切替を行い発電する燃料電池発電装置を例にして説明
する。

【００３３】この燃料電池発電装置では、どちらか一方
の燃料で発電を行い、その時点で使用している燃料の供
給に異常が生じた場合に、自動的にもう一方の燃料に燃
料切替を行い発電を継続する。通常は、貯蔵・補給の必
要がない都市ガスＧ１を常用燃料として燃料電池発電装
置で発電を行い、プロパンガスＧ２を非常用燃料として
液化プロパンガスＧ２’の形で備蓄し、地震等の災害や
事故が発生して都市ガスＧ１の供給が途絶えた場合に、
都市ガスＧ１からプロパンガスＧ２に燃料切替を行って
燃料電池発電装置の発電を継続するのが一般的である。

【００３４】このような複数の燃料を切り替えて発電を
行う燃料電池発電装置を通信用電源等に適用し、常用・
非常用を兼ねた電源として使用する場合には、特に燃料
切替機能に対して高い信頼性が要求される。これは、都
市ガスＧ１の供給が途絶えた場合に、確実にプロパンガ
スＧ２に燃料切替を行って発電を継続することができな
いと、非常用電源としての機能を果たすことが不可能と
なるためである。

【００３５】そこで、複数の燃料の燃料切替による発電
が可能な燃料電池発電装置を常用・非常用を兼ねた電源
として使用する場合には、燃料切替機能の高信頼性を維
持するために、定期的に燃料切替試験を行って燃料切替
機能の異常の有無を判定し、必要に応じてメンテナンス
を行わなくてはならない。

【００３６】従来の燃料切替が可能な燃料電池発電装置
では、定期的に人間が燃料電池発電装置の設置場所に出
向き、手動で燃料切替スイッチ（図示せず）を押すこと
によって燃料切替信号を制御装置１６の制御部１６ａに
送り、同制御部１６ａから遮断弁Ｂ２、遮断弁Ｂ３、お
よびエジェクタ３にそれぞれ制御信号ａ、制御信号ｄ、
および制御信号ｇを送信し、遮断弁Ｂ２および遮断弁Ｂ
３の開閉とエジェクタ３の開度を調節することによっ
て、燃料切替試験を行っていた。

【００３７】そして、燃料電池発電装置の燃料切替機能
の異常の有無は、人間が燃料切替後の改質装置４の温
度、燃料電池出力、燃料供給量、および改質用水蒸気供
給量が、所定の範囲にあるか否かを確認することによっ
て判断していた。

【００３８】このため、定期燃料切替試験に多くの稼働
を要していた。また、燃料電池発電装置の燃料切替機能
に異常がある場合には、定期燃料切替試験での燃料切替
により燃料電池出力が低下し、あるいは、改質装置温
度、燃料供給量、改質用水蒸気供給量が所定の制御範囲
からはずれ、燃料電池発電装置が停止してしまう恐れが
あった。燃料電池発電装置を一旦停止すると、異常が起
こらなかった燃料切替前の燃料で再び起動するとして
も、発電が可能になるのに長時間を要するため、定期燃
料切替試験のためにバックアップ用電源を新たに準備す
る必要があった。

【００３９】本発明の目的は定期的な燃料切替機能の正
常動作の確認のために、実際に燃料切替を行うことが必
要である、稼働がかかる、燃料切替機能が万が一正常動
作しない場合に燃料電池発電装置が停止してしまう、と
いう問題点を解決した燃料電池発電装置およびその遮断
弁開閉試験方法を提供することにある。

【００４０】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、燃料極と
酸化剤極とが電解質を挟んで配置されたセルを複数組積
層してなる燃料電池本体と、燃料と水蒸気を改質触媒上
で反応させて水素リッチガスを生成し前記水素リッチガ
スを前記燃料電池本体に反応ガスとして供給する改質装
置を含む燃料改質系と、前記改質装置に複数の燃料を供
給する燃料供給系と、前記複数の燃料を切り替える複数
の遮断弁を含む燃料切替手段と、全体を制御するための
制御系とを有する燃料電池発電装置において、前記各遮
断弁に遮断弁開閉信号発信器を具備させ、前記制御系
に、予め前記複数の遮断弁の開閉試験の試験間隔または
試験時刻が設定記憶されたタイマと、前記タイマに設定
記憶された前記試験間隔または試験時刻に基づく試験時
に前記遮断弁のうちの閉じている遮断弁に制御信号を送
信し前記閉じている遮断弁の開閉を行う遮断弁開閉試験
用制御手段と、前記制御信号を送信した遮断弁に対応す
る前記遮断弁開閉信号発信器からの遮断弁開閉信号を受
信し前記遮断弁の開閉が正常であるか否かを判定する遮
断弁開閉試験用比較演算手段とを具備させて構成した。

【００４１】第２の発明は、複数の遮断弁により複数の
燃料のうちの１つの燃料を選択して燃料改質系に供給
し、前記燃料改質系によって前記供給された燃料に水蒸
気を加え改質触媒上で反応させて水素リッチガスを生成
し、該水素リッチガスを、電解質を挟んで燃料極と酸化
剤極とを配置したセルを複数組積層してなる燃料電池本
体に反応ガスとして供給し発電を行わせる燃料電池発電
装置の遮断弁開閉試験方法において、予め前記各遮断弁
の開閉試験の試験間隔または試験時刻を設定し、前記試
験間隔または試験時刻に基づく試験時に、前記遮断弁の
うちその時点で閉じている遮断弁に対して開閉を指令
し、前記指令を受けた遮断弁の実際の開閉を示す信号に
よりその開閉が正常か否かを判定するよう構成した。

【００４２】

【発明の実施の形態】本発明は、燃料切替を実際に行わ
ず、定期的且つ自動的に燃料切替用遮断弁の開閉試験を
瞬時的に行い、燃料電池発電装置の燃料切替機能の正常
動作を確認することを最も主要な特徴とするものであ
り、従来の技術とは、発電に使用している燃料以外の燃
料の燃料切替用遮断弁の開閉を、その時点で使用してい
る燃料で燃料電池発電装置の発電を継続しながら定期的
に自動で動作させ、燃料切替用遮断弁の開閉が正常に行
われたことを信号で検出することによって燃料電池発電
装置の燃料切替機能の異常の有無を確認する点が異な
る。以下に詳しく説明する。

【００４３】第１図は、本発明のひとつの実施の形態の
燃料電池発電装置の構成を示す系統図である。第２図で
説明したものと同一のものには同一の符号を付してその
詳しい説明は省略する。

【００４４】本発明の実施の形態では、第２図に示した
制御装置１６に対して、その制御部１６ａと比較演算部
１６ｂに加えて、タイマ１６ｃ、遮断弁開閉試験用制御
部１６ｄ、遮断弁開閉試験用比較演算部１６ｅを追加し
て設け、さらに遮断弁Ｂ２にその遮断弁の実際の開閉動
作時に開閉信号を発生する遮断弁開閉信号発信器２０を
追加して設けると共に、遮断弁Ｂ３にその遮断弁の実際
の開閉動作時に開閉信号を発生する遮断弁開閉信号発信
器２１を追加して設ける。そして、制御装置１６により
燃料電池発電装置の発電動作中に燃料切替試験を行う場
合に、遮断弁Ｂ２または遮断弁Ｂ３のうち、その時点で
閉じているいずれか−方の開閉試験を定期的自動的に実
施する。遮断弁開閉信号発信器２０，２１としては、遮
断弁の機械的な動きに応じて接点がオン／オフするマイ
クロスイッチ、あるいは遮断弁の開閉動作時の振動を検
知するセンサ等を使用する。

【００４５】タイマ１６ｃには、予め遮断弁開閉試験の
試験間隔または日時を設定記憶させておく。遮断弁開閉
試験用制御部１６ｄは、タイマ１６ｃに設定記憶した試
験間隔の経過後、または試験日時に到達した後に、遮断
弁Ｂ２と遮断弁Ｂ３のうち、その時点で閉じている遮断
弁に制御信号を送信し、遮断弁の開閉試験を行う。

【００４６】すなわち、都市ガスＧ１で燃料電池発電装
置の発電を行っている場合には、その時点で閉じている
遮断弁Ｂ３に制御信号ｄを送信して遮断弁Ｂ３の開閉試
験を行い、プロパンガスＧ２で燃料電池発電装置の発電
を行っている場合には、その時点で閉じている遮断弁Ｂ
２に制御信号ａを送信して遮断弁Ｂ２の開閉試験を行
う。

【００４７】遮断弁Ｂ２の開閉が正常に行われた場合に
は、遮断弁Ｂ２の遮断弁開閉信号発信器２０から遮断弁
開閉信号Ｊが遮断弁開閉試験用比較演算部１６ｅに送信
される。また、遮断弁Ｂ３の開閉が正常に行われた場合
には、遮断弁Ｂ３の遮断弁開閉信号発信器２１から遮断
弁開閉信号Ｋが遮断弁開閉試験用比較演算部１６ｅに送
信される。したがって、この開閉信号Ｊまたは開閉信号
Ｋによって、燃料切替機能の異常の有無が判定される。

【００４８】以上では２種類の燃料の間で燃料切替を行
う燃料電池発電装置の場合について説明したが、３種類
以上の燃料の間で燃料切替を行う燃料電池発電装置の場
合も同様である。この場合は、試験対象となる遮断弁が
２以上となるので、例えば予め定めた順序でその試験を
行う。

【００４９】この遮断弁開閉試験では、常用燃料での運
転中に非常用燃料への切替を行う遮断弁を開閉しても、
その開閉は瞬間的であるので、過剰の燃料の供給はほと
んどなく、燃料発電装置の運転に悪影響を及ぼすことは
ほとんどない。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
燃料切替を実際に行うことなく、定期的且つ自動的に燃
料電池発電装置の燃料切替機能の正常動作を確認できる
ので、試験時に燃料切替機能が万一正常に動作しなくて
も、試験を行ったことによって、燃料電池発電装置によ
る発電が停止する恐れがなく、また、稼働をかけずに簡
単に燃料電池発電装置の燃料切替機能の異常の有無を知
ることが可能となり、さらに、異常がある場合には燃料
切替の必要性が生じる前に修理・交換等の対策を施すこ
とにより信頼性の高い燃料電池発電装置によるエネルギ
ー供給システムが実現されるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一つの実施の形態の燃料電池発電装
置の構成を示す系統図である。

【図２】 従来の燃料電池発電装置の構成を示す系統図
である。

【符号の説明】 １：気化器、２：脱硫装置、３：エジェクタ、４：改質
装置、４ａ：改質部、４ｂ：改質バーナ、５：シフトコ
ンバータ、６：空気ブロア、７：リン酸型燃料電池本
体、７ａ：燃料極、７ｂ：酸化剤極、７ｃ：電解質、
８：変換装置、９：凝縮器、１０：気水分離器、１０
ａ：ヒータ、１１：ヒータ電源、１２：蒸発器、１３：
排熱利用システム、１４：ポンプ、１５：補給水ポン
プ、１６：制御装置、１６ａ：制御部、１６ｂ：比較演
算部、１６ｃ：タイマ、１６ｄ：遮断弁開閉試験用制御
部、１６ｅ：遮断弁開閉試験用比較演算部、１７：リサ
イクル配管、１８：燃料極排ガス配管、１９：負荷、２
０、２１：遮断弁開閉信号発信器、Ｇ１：都市ガス、Ｇ
２：プロパンガス、Ｇ２’：液化プロパンガス、Ｂ１〜
Ｂ５：遮断弁、Ｓ１：圧力センサ、Ｓ２，Ｓ３：液面セ
ンサ、Ｓ４，Ｓ５：温度センサ、Ｓ６：圧力センサ、Ｓ
７：電圧センサ、Ｓ８：電流センサ、Ｓ９，Ｓ１０：流
量センサ、Ｃ１〜Ｃ６：流量制御弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料極と酸化剤極とが電解質を挟んで配
   置されたセルを複数組積層してなる燃料電池本体と、燃
   料と水蒸気を改質触媒上で反応させて水素リッチガスを
   生成し前記水素リッチガスを前記燃料電池本体に反応ガ
   スとして供給する改質装置を含む燃料改質系と、前記改
   質装置に複数の燃料を供給する燃料供給系と、前記複数
   の燃料を切り替える複数の遮断弁を含む燃料切替手段
   と、全体を制御するための制御系とを有する燃料電池発
   電装置において、 前記各遮断弁に遮断弁開閉信号発信器を具備させ、 前記制御系に、予め前記複数の遮断弁の開閉試験の試験
   間隔または試験時刻が設定記憶されたタイマと、前記タ
   イマに設定記憶された前記試験間隔または試験時刻に基
   づく試験時に前記遮断弁のうちの閉じている遮断弁に制
   御信号を送信し前記閉じている遮断弁の開閉を行う遮断
   弁開閉試験用制御手段と、前記制御信号を送信した遮断
   弁に対応する前記遮断弁開閉信号発信器からの遮断弁開
   閉信号を受信し前記遮断弁の開閉が正常であるか否かを
   判定する遮断弁開閉試験用比較演算手段とを具備させ
   た、 ことを特徴とする燃料電池発電装置。
2. 【請求項２】複数の遮断弁により複数の燃料のうちの１
   つの燃料を選択して燃料改質系に供給し、前記燃料改質
   系によって前記供給された燃料に水蒸気を加え改質触媒
   上で反応させて水素リッチガスを生成し、該水素リッチ
   ガスを、電解質を挟んで燃料極と酸化剤極とを配置した
   セルを複数組積層してなる燃料電池本体に反応ガスとし
   て供給し発電を行わせる燃料電池発電装置の遮断弁開閉
   試験方法において、 予め前記各遮断弁の開閉試験の試験間隔または試験時刻
   を設定し、前記試験間隔または試験時刻に基づく試験時
   に、前記遮断弁のうちその時点で閉じている遮断弁に対
   して開閉を指令し、前記指令を受けた遮断弁の実際の開
   閉を示す信号によりその開閉が正常か否かを判定するこ
   とを特徴とする燃料電池発電装置の遮断弁開閉試験方
   法。