JPS61227372A

JPS61227372A - 燃料電池発電システム

Info

Publication number: JPS61227372A
Application number: JP60067048A
Authority: JP
Inventors: Takashi Amamiya; 隆雨宮; Hisami Motokado; 本門　久美
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-03-30
Filing date: 1985-03-30
Publication date: 1986-10-09

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】〔発明の技術分野〕本発明は燃料電池発電システムに係り、特に燃料改質装
置への燃料流路構成の改良を図った燃料電池発電システ
ムに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点）近年、電力需要の増加を賄うために、水力発電所、火力
発電所および原子力発電所の建設に加え、燃料の有して
いるエネルギーを直接電気的エネルギーに変換する燃料
電池を用いた発電所建設の構想が進められてきている。

この燃料電池は通常、電解質層を挟んで燃料極および酸
化剤ｆｉｉ（以下、空気極と称する）の一対の電極を配
置してなる電池セルを複数個積層して燃料電池本体を構
成し、燃料極の背面に水素等の燃料を接触させると共に
空気極の背面に空気等の酸化剤を接触させ、このとき起
こる電気化学的反応を利用して上記一対の電極間から電
気エネルギーを取り出すもので、上記燃料と酸化剤が供
給されている限り高い変換効率で電気エネルギーを取り
出すことができるものである。そして実際の燃料Ｎ池発
電所は、上述した燃料電池本体と、天然ガスあるいは石
炭ガスなどの炭化水素系原料ガスを水素主成分の電池用
燃料に改質する燃料改質装置と、燃料電池本体からの直
流出力を交流に変換して外部の交流系統へ供給する電力
変換装置を主要な構成要素とし、この他に制御装置、水
処理装置、排熱回収装置等を付加的な構成要素として備
えて構成される。

ところで、かかる燃料電池発電所の発電システムの構成
は、その運転圧力により次のような２種類に区別するこ
とができる。すなわち、燃料電池の燃料極と空気極とを
常圧に近い低い圧力に保持して運転するよう構成された
ものを低圧形システムと称し、燃料極と空気極とを例え
ば５　ａｔｇ程度の高い圧力に保持して運転するよう構
成されたものを高圧形システムと称している。低圧形シ
ステムは、電池の発電効率が若干低いかわりに機器構造
およびシステム制御方式が簡単になるという長所を有す
る。一方高圧形システムは、この逆に高い発電効率が得
られるという長所を有する。そして高圧形燃料電池発電
システムでは、排熱回収装置としてタービン・コンプレ
ッサを用い、燃料排ガスエネルギーによりタービンを駆
動して必要量の高圧空気を得ると共に、システム全体の
圧力を一定の値（例えば５ａｔＯ）に保持するような運
転方法が一般的に適用される。

以下、このように構成されている高圧形燃料電池発電シ
ステムの一例について、その発電状態を第４図に基づい
て簡単に説明する。図において、天然ガス（メタン）等
の原燃料１は流Ｉ調節弁１ａを介して、また気水供給装
置２から供給される水蒸気２′は流量調節弁２ａを介し
てそれぞれミキサ３で混合され、メタン原燃料１と水蒸
気２−は一定比率で燃料改質装置４内の改質反応管５に
加圧供給される。これにより、改質反応管５内では次の
ような化学反応を生じる。

ＣＨ４＋Ｈ２０→３Ｈ２＋Ｃ０−Ｑこの式から明らかなように、改質反応管５内での反応は
吸熱反応であるために熱量を必要とし、これを改質反応
管５の外部に設けられた主燃焼器７により燃焼熱として
供給する。このため、燃料改質装置４内部の温度は一般
に８００℃〜９００℃程度に保たれている。また、燃料
改質装置４からの反応後の出口ガス８は、−酸化炭素変
成器９および気水分離器１０を通過して高濃度の水素ガ
ス１１となる。

そしてこの水素ガス１１は、燃料電池本体１２の燃料極
１３に燃料供給調節弁４ａを介して供給される。以上の
系統を燃料改質系と称する。

また燃料改質装置４は、上記主燃焼器７とは別にパイロ
ット燃焼器６を有する。このパイロット燃焼器６は、主
にシステム起動時に主燃焼器７の代りとして用いられ、
燃料Ｆが流量調節弁６ａを介して供給されるとともに、
燃焼用空気が流量調節弁８ａを介して供給され混合燃焼
するように構成されている。

一方、補助燃焼器１４には上記燃料Ｆが分岐して流１１
１節弁５ａを介して供給され、コンプレッサ２１の吐水
空気１６が分岐して流量調節弁７ａを介して供給された
燃焼用空気１７と所定空燃比のもとに加圧燃焼する。そ
して、この補助燃焼器１４からの燃焼排ガス１９は、タ
ービン２０に流入してタービン２０を駆動させた後に大
気中に放出される。また、このタービン２０に連結して
いるコンプレッサ２１は、大気中より空気を吸収して一
定吐出圧（例えば５　ａｔｇ程度）を保ち、燃料電池本
体１２の空気極２２に空気流１１節弁９ａを介して所定
流量の圧縮空気２３を供給する。さらに、コンプレッサ
２１吐出側とタービン２０人口側との圧力差（システム
差圧と称す）は、システム差圧制御弁１０ａにより一定
に保たれている。

以上の系統を空気系と称する。

このようにして、燃料電池本体１２の燃料極１３と空気
極２２に供給された水素と空気中の酸素は、次式のよう
に反応して直流電力を発生する。

Ｈ２＋１／２０２→Ｈ２０＋直流電力＋反応熱そして、
上記直流電力は図示しない電力変換装置に供給されて交
流電力となり交流系統に供給される。また上記の反応時
は反応熱を発生するため、電池的冷却系の冷却水２４が
必要である。この冷却水２４は、気水供給装置２から循
環ポンプ２５を介して燃料電池本体１２に供給し、反応
時の余分な熱を取り除きまた運転温度を保つ役目をして
いる。一方、気水供給装置２における生成水蒸気の一部
は、前述した燃料改質装置４へ送られる水蒸気２′とし
て使われる。

さらに、上記燃料電池本体１２の燃料極１３で反応・消
費された後の余剰水素ガス２７は、燃料改質装置４の主
燃焼器７の燃料として利用される。

一方、燃料改質装置４には燃焼用空気１８が空気流量調
節弁１２ａを介して供給され、上記余剰水素ガス燃料と
混合して加圧燃焼する。そしてこの燃焼後の燃焼排ガス
２９は、上記補助燃焼器１４からの燃焼排ガス１９と混
合した優にタービン２０駆動源として供給される。また
、燃料電池本体１２の空気極２２からの空気排ガス２８
は、これもタービン２ｏ駆動源として燃焼排ガスと混合
される。

次に、以上に説明したような燃料電池発電システムにお
いて、通常運転状態から異常発生による緊急運転停止に
移動する場合について述べる。なおここで言う緊急運転
停止とは、何らかの原因でシステムの正常運転が継続で
きない場合に、強制的に至急の停止操作を行なうことを
意味するものである。例としては、タービン・コンプレ
ッサの回転異常、燃料改質装置４での燃焼異常、燃料電
池本体１２での反応異常あるいは両極間圧力差の異常な
どが発生し、システム運転の許容レベルを超えた場合が
想定される。

かかる緊急運転停止の手順は、まずタービン２０の回転
を停止して燃料電池本体１２の両極に加わっている運転
圧力（以下、システム圧力と称する）を低下させると同
時に、燃料改質装置４の主燃焼器７および補助燃焼器１
４の燃焼を停止させる。つぎにこれにひきつづき、安全
を図りかつ電池反応を確実に停止するために、系内に残
留する未燃燃料および電池両極の反応ガスを窒素ガスに
て置換する。これを、具体的に第４図の例で示すと次の
とおりである。

すなわち、まず燃料改質系については、流量調節弁１ａ
および２ａを閉じて改質原料の流入を停止するとともに
、流量調節弁４ａを閉じて燃料電池本体１２と隔離する
。つぎにこれにひきつづき、流量調節弁１８ａおよび３
ａを開いて窒素ガスを注入しすみやかな置換を行なう。

また空気系については、流量調節弁９ａを閉じて燃料電
池本体１２と隔離すると共に、大気開放弁１６ａ、１７
ａを開いてタービン・コンプレッサの停止およびシステ
ム圧力の低下を図る。燃料電池本体１２の空気極２２へ
は、流量調節弁２２ａより窒素ガスを注入して置換する
。燃料電池本体１２の燃料極１３および燃料改質装置４
の燃焼器系統は、流量調節弁２１ａから窒素ガスを注入
することにより下流に至るまで置換が行なわれる。補助
燃焼器１４については、流量調節弁５ａを閉じて燃料を
断ち、流量弁１９ａより窒素ガスを注入する。なお、こ
れらの各回の開閉操作は一般にシーケンス制御装置によ
り自動的に行なわれる。

さて、以上説明したような従来構成の高圧形燃料電池発
電システムにおいては、システム運転中に何らかの緊急
運転停止要因が生じたことにより、タービン・コンプレ
ッサを減速または停止させてシステム圧力を低下させる
べき状況に至った場合に、はぼ同時に燃料改質装置４の
主燃焼器７の燃焼を停止させることが不可欠であった。

なぜならば、燃料改質装置４の主燃焼器７の燃料として
供給されていた余剰水素ガス２７が失われるだけでなく
、燃料改質装置４の燃焼室内の圧力が急激に低下するた
め、パイロット燃焼器６による燃焼維持も困難となるた
めである。ところが、いったん燃料改質装置４での主燃
焼器７の燃焼を停止して改質装置内の温度を低下させて
しまうと、燃料改質装置４の温度を再度８００℃〜９０
０℃程度の高温度まで昇温するためには、改めて数時間
以上の長い時間を必要とする。これに比較して、タービ
ン・コンプレッサ系の再起動と全系の再昇圧は約３０分
〜１時間という短かい時間で完了する。

従って、システムを緊急運転停止して異常要因を゛点検
・除去した後に、再びシステムを元の運転状態まで回復
するために必要な再起動時間は、燃料改質装置４の昇温
速度に影響されて上述のように数時間以上の長い時間と
なる。また、システムの緊急運転停止要因が燃料改質装
置４の異常または燃焼異常であったならば、その燃焼を
停止して降温をはかることが必要であるが、一方燃料改
質装置４に関わらないターボ・コンプレッサ等の空気系
または燃料電池本体１２廻りの異常による緊急運転停止
の場合には、本来燃料改質装置４の燃焼停止および降温
は不必要である。従って、後者の原因による緊急運転停
止の場合は、異常除去後のシステム再起動が本来短時間
で行なわれるはずのものが、現状の技術では長い時間を
必要とする。

そしてこのことは、燃料電池発電システムの運用を不便
なものとすると共に、発電コストの上でも不利となって
いる。なぜなら、発電時間が長いほど発電コストを安く
設定することができるからである。

〔発明の目的〕

本発明は上記のような問題を解決するために成されたも
ので、その目的はシステムの緊急運転停止後に最短の所
要時間でシステムの再起動および発電運転状態への復帰
を行ない、システムの稼働率を向上させると共に発電コ
ストを低減させることが可能な燃料電池発電システムを
提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明では、電解質層を挟ん
で燃料極および空気極の一対の電極を配置してなる電池
セルを複数個積層して成り、かつ上記燃料極に燃料を接
触させると共に空気極に酸化剤を接触させてこのとき起
こる電気化学的反応を利用して上記電極間から直流出力
を取り出す燃料電池と、この燃料電池の燃料極からの余
剰燃料を第１の管路を介し燃料として燃焼器に導入し、
かつその燃焼熱により炭化水素系原料に対して改質反応
を行ない上記燃料電池の燃料極へ供給するための改質燃
料を生成する燃料改質装置と、この燃料改質装置の燃焼
器からの燃焼排ガスを第１の燃焼排ガス排出管を介して
導入し排熱回収を行なうと共に上記燃料電池の空気極に
供給するための圧縮空気を得る空気処理装置とから構成
される燃料電池発電システムにおいて、上記第１の管路
から分岐して上記第１の燃焼排ガス排出管の途中に連絡
する第２の管路を設け、上記第１の管路および第２の管
路の切替えを行なう第１の開閉弁を設け、上記燃料改質
装置の燃焼器に他系統からの燃料および燃焼用空気をも
導入するようにし、上記燃料改質装置の燃焼器からの燃
焼排ガスを大気排出する第２の燃焼排ガス排出管を設け
、上記第１の燃焼排ガス排出管に第２の開閉弁を設け、
ざらに上記第２の燃焼排ガス排出管に圧力調節弁を設け
て構成するか、または上記第１の管路から分岐して上記
第１の燃焼排ガス排出管の途中に連絡する第２の管路を
設け、上記第１の管路および第２の管路の切替えを行な
う第１の開閉弁を設け、上記燃料改質装置にその燃焼器
とは別に他系統からの燃料および燃焼用空気を導入して
燃焼する第２の燃焼器を設け、上記燃料改質装置の燃焼
器からの燃焼排ガスを大気排出する第２の燃焼排ガス排
出管を設け、上記第１の燃焼排ガス排出管に第２の開閉
弁を設け、さらに上記第２の燃焼排ガス排出管に圧力調
節弁を設けて構成することにより、システムの緊急運転
停止後も燃料改質装置廻りの燃料供給流路および排ガス
流路を切替えて加圧燃焼を継続して行ない得るようにし
たことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図面に示す一実施例について説明する。

第１図は、本発明による燃料電池発電システムの構成例
を示すもので、図では燃料改質装置４および燃料電池本
体１２の燃料極１３廻りの配管・調節弁の構成を抽出し
て示している。なお、第１図において第４図と同一部分
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。

つまり、第１図において第４図と異なる点は、燃料改質
装置４の主燃焼器７に供給される余剰水素ガス２７の第
１の管路３０に対し、第２の管路３１を分岐して燃料改
質装置１４の燃焼排ガス２９の第）の排出管３２の下流
側に接続し、かつ上記第１の管路３０と第２の管路３１
にその切替えを行なう開閉弁１１ａ、２３ａを設けたこ
とである。

また、上記燃焼排ガス２９の第１の排出管３２から分岐
して第２の排出管３３を設け、かつこれら第１の排出管
３２．第２の排出管３３に開閉弁２４ａ、圧力調節弁２
６ａを設けている。ここで圧力調節弁２６ａの圧力設定
値は、本燃料電池発電システムの通常運転の排ガス圧力
よりも高く設定しておく。さらに、前記パイロット燃焼
器６（第１の燃焼器である主燃焼器７に対し、これを第
２の燃焼器とする）に供給する燃焼用空気１８を、前記
タービン・コンプレッサの空気系統からだけではなく、
発電所内の別系統による外部空気源から流量調節弁２７
ａを介して供給できるように構成している。

次に、かかる如く構成した燃料電池発電システムの作用
について述べる。

まず、燃料電池発電システムが通常運転を行なっている
間は、弁２３ａ、２６ａ、２７ａは全閉状態、弁１１ａ
、２４ａは前開状態、弁１２ａは流量制御状態、また第
２の燃焼器であるパイロット燃焼器６用の流量調節弁６
ａおよび８ａは流量制御状態または全開状態にあり、こ
の場合の燃料供給流路・排ガス流路は前述した第４図の
運転状態のときと何ら変わるところはない。

次に、何らかの異常が発生して発電システム運転が緊急
の停止を行なうべき状況に至った場合の多弁の操作・制
御を、前述した第４図のケースと異なる点について説明
する。すなわち、この場合にはただちに弁２３ａを開き
、弁１１ａを閉じる。

これにより、第１の燃焼器である主燃焼器７の燃焼は停
止するので、続いて燃料電池本体１２の燃料極１３の上
流より弁２１ａを介して窒素ガスが注入されることによ
り、管路中の残留ガスの置換・排出が行なわれる。一方
、タービン・コンプレッサ前後の放出弁１６ａ、１７ａ
の開操作が行なわれることは前述したとおりであるが、
この操作により燃料改質装置４に注入される圧縮空気圧
および排出される排気圧が低下するので、弁８ａ。

１２ａ、２４ａを閉として燃料改質装置４内の圧力を保
持しつつ、第２の燃焼器であるパイロット燃焼器６によ
る燃焼を行なう。この場合の燃料は弁６ａによって流量
制御され、燃焼用空気は弁２７ａの流量制御を介して外
部空気源より供給される。そして、この第２の燃焼器で
あるパイロット燃焼器６の燃焼によって排ガス圧力が高
まり、圧力調節弁２６ａの圧力設定値を超えれば圧力調
節弁２６ａが開いて大気中に排ガスが放出される。

このようにして燃料改質装置４内の圧力を保持したまま
、第２の燃焼器であるパイロット燃焼器６による燃焼を
継続させることができる。

なお第２図は、以上で述べた多弁と圧力の時間的変化の
様子を示したものである。

上述したように本実施例では、電解質層を挟んで燃料極
１３および空気極２２の一対の電極を配置してなる電池
セルを複数個積層して成り、かつ上記燃料極１３に燃料
を接触させると共に空気極２２に空気を接触させてこの
とき起こる電気化学的反応を利用して上記電極間から直
流出力を取り出す燃料電池本体１２と、この燃料電池本
体１２の燃料極１３からの余剰燃料を第１の管路３０を
介し燃料として主燃焼器７に導入し、かつその燃焼熱に
より炭化水素系原料に対して改質反応を行ない上記燃料
電池本体１２の燃料極１３へ供給するための改質燃料を
生成する燃料改質装置４と、この燃料改質装置４の主燃
焼器７からの燃焼排ガスを第１の燃焼排ガス排出管３２
を介して導入し排熱回収を行なうと共に上記燃料電池本
体１２の空気極２２に供給するための圧縮空気を得る空
気処理装置としてのターボ・コンプレッサとから構成さ
れる燃料電池発電システムにおいて、上記第１の管路３
０から分岐して上記第１の燃焼排ガス排出管３２の途中
に連絡する第２の管路３１を設け、上記第１の管路３ｏ
および第２の管路３１の切替えを行なう第１の開閉弁１
１ａ、２３ａを設け、上記燃料改質装置４にその主燃焼
器７とは別に他系統からの燃料および燃焼用空気を導入
して燃焼するパイロット燃焼器６を設け、上記第１の燃
焼排ガス排出管３２から分岐して上記燃料改質装置４の
燃焼器６．７からの燃焼排ガスを大気排出する第２の燃
焼排ガス排出管３３を設け、上記第１の燃焼排ガス排出
管３２に第２の開閉弁２４ａを設け、さらに上記第２の
燃焼排ガス排出管３３に圧力調節弁２６ａを設けて構成
するようにしたものである。

従って、燃料電池発電システムを緊急運転停止する状況
において、タービン・コンプレッサを停止してシステム
圧力を降圧した後にも、燃料改質装置４におけるパイロ
ット燃焼器６を用いて低圧力のもとに安定燃焼を継続さ
せて行なうことができ、もって燃料改質装置４内部を高
温度に維持することが可能となる。このことにより、・
緊急運転停止後に再びシステムを発電運転状態までに再
起動させるまでの時間を大幅に短縮することができる。

また、システム運転停止時間を短かくすることができる
ので、発電システムの稼働率が大幅に向上し、かつ総合
的な発電コストを低くすることが可能となる。

次に、第３図は本発明の他の実施例による燃料電池発電
システムの構成例を示すものである。本実施例では、燃
料改質装置４におけるパイロット燃焼器６を省略した構
成を示している。すなわち、前述したパイロット燃焼器
６の機能は本来はシステム起動時の燃料改質装置４の昇
温を行なうことであり、また第１図で説明したとおり本
発明の趣旨のもとに発電システムの緊急の運転停止後に
おいて、燃料改質装置４内部の圧力を保持して燃焼を続
ける第２の燃焼器としての機能が新たに付加されたもの
である。

第３図においては、前述のパイロット燃焼器を省略し、
その機能を主燃焼器７に併せて持たせるべく構成してい
る。すなわち、主燃焼器７へは燃料源より燃料流量調節
弁６ａを介して燃料供給が行なわれるように配管を接続
し、−１外部空気源より空気流量調節弁２７ａを介して
燃焼用空気が供給されるように配管を接続している。な
お、これ以外のものに関する配管および弁配置の構成は
第１図と同様であるので、ここではその説明を省略する
。

かかる実施例の構成における作用は、前述した第１図の
場合とほぼ同様である。すなわち、燃料電池発電システ
ムが発電運転中においては弁２３ａ、２６ａ、２７ａ、
６．は全閉、弁１１ａ、２４ａは前開、弁１２ａは流層
制御状態にあるが、緊急の運転停止後には弁２３ａを開
、弁１１ａを閉として電池燃料排ガス流路を第１の管路
３０から第２の管路３１へ切替えるほか、弁１２ａ、２
４ａを閉として燃料改質装置４内部の圧力を保持しつつ
、弁２７８．６ａを開いて外部燃料源および空気源よる
燃焼器７の燃焼を継続させることができる。

尚、本発明は上記各実施例に限定さるものではなく、次
のようにしても実施するこができるものである。

上記実施例における開閉弁１１ａ、２３ａとしては、三
方弁を用いて構成するようにしてもよいものである。

また、上記実施例では第２の燃焼排ガス排出管３３を第
１の燃焼排ガス排出管３２から分岐して設けたが、燃料
改質装Ｍ４から直接引出して設けるように構成してもよ
いものである。

その他、本発明はその要旨を変更しない範囲で、種々に
変形して実施することができるものである。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、電解質層を挟んで
燃料極および酸化剤の一対の電極を配置してなる電池セ
ルを複数個積層して成り、かつ上記燃料極に燃料を接触
させると共に酸化剤極に酸化剤を接触させてこのとき起
こる電気化学的反応を利用して上記電極間から直流出力
を取り出す燃料電池と、この燃料電池の燃料極からの余
剰燃料を第１の管路を介し燃料として燃焼器に導入し、
かつその燃焼熱により炭化水素系原料に対して改質反応
を行ない上記燃料電池の燃料極へ供給するための改質燃
料を生成する燃料改質装置と、この燃料改質装置の燃焼
器からの燃焼排ガスを第１の燃焼排ガス排出管を介して
導入し排熱回収を行なうと共に上記燃料電池の酸化剤極
に供給するための圧縮空気を得る空気処理装置とから構
成される燃料電池発電システムにおいて、上記第１の管
路から分岐して上記第１の燃焼排ガス排出管の途中に連
絡する第２の管路を設け、上記第１の管路および第２の
管路の切替えを行なう第１の開閉弁を設け、上記燃料改
質装置の燃焼器に他系統からの燃料および燃焼用空気を
も導入するようにし、上記燃料改質装置の燃焼器からの
燃焼排ガスを大気排出する第２の燃焼排ガス排出管を設
け、上記第１の燃焼排ガス排出管に第２の開閉弁を設け
、ざらに上記第２の燃焼排ガス排出管に圧力調節弁を設
けて構成するか、または上記第１の管路から分岐して上
記第１の燃焼排ガス排出管の途中に連絡する第２の管路
を設け、上記第１の管路および第２の管路の切替えを行
なう第１の開閉弁を設け、上記燃料改質装置にその燃焼
器とは別に他系統からの燃料および燃焼用空気を導入し
て燃焼する第２の燃焼器を設け、上記燃料改質装置の燃
焼器からの燃焼排ガスを大気排出する第２の燃焼排ガス
排出管を設け、上記第１の燃焼排ガス排出管に第２の開
閉弁を設け、さらに前記第２の燃焼排ガス排出管に圧力
調節弁を設けて構成するようにしたので、システムの緊
急運転停止後に最短の所要時間でシステムの再起動およ
び発電運転状態への復帰を行ない、システムの稼働率を
向上させると共に発電コストを低減させることが可能な
極めて経済的で信頼性の高い燃料電池発電システムが提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は第１
図における多弁および燃料改質装置排ガス圧力の時間的
変化を示すタイムチャート図、第３図は本発明の他の実
施例を示す構成図、第４図は従来の燃料電池発電システ
ムを示す構成図であ　−る。１・・・原燃料、２・・・気水供給装置、３・・・混合
器、４・・・燃料改質装置、５・・・改質反応管、６・
・・パイロット燃焼器、７・・・主燃焼器、９・・・−
酸化炭素変成器、１０・・・気水分離器、１２・・・燃
料１１１ｉ池本体、１３・・・燃料極、１４・・・補助
燃焼器、２０・・・タービン、２１・・・コンプレッサ
、２２・・・空気極、１ａ。２ａ、４ａ、１１ａ、１６ａ、１７ａ、１８ａ。２１ａ、２３ａ、２４ａ・・・開閉弁、６ａ、８ａ。１２ａ、２７ａ・・・流量調節弁、２６ａ・・・圧力調
節弁、３０・・・第１の管路、３１・・・第２の管路、
３２゜３３・・・燃焼排ガス排出管。出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電解質層を挟んで燃料極および酸化剤極の一対の
電極を配置してなる電池セルを複数個積層して成り、か
つ前記燃料極に燃料を接触させると共に酸化剤極に酸化
剤を接触させてこのとき起こる電気化学的反応を利用し
て前記電極間から直流出力を取り出す燃料電池と、この
燃料電池の燃料極からの余剰燃料を第１の管路を介し燃
料として燃焼器に導入し、かつその燃焼熱により炭化水
素系原料に対して改質反応を行ない前記燃料電池の燃料
極へ供給するための改質燃料を生成する燃料改質装置と
、この燃料改質装置の燃焼器からの燃焼排ガスを第１の
燃焼排ガス排出管を介して導入し排熱回収を行なうと共
に前記燃料電池の酸化剤極に供給するための圧縮空気を
得る空気処理装置とから構成される燃料電池発電システ
ムにおいて、前記第１の管路から分岐して前記第１の燃
焼排ガス排出管の途中に連絡する第２の管路を設け、前
記第１の管路および第２の管路の切替えを行なう第１の
開閉弁を設け、前記燃料改質装置の燃焼器に他系統から
の燃料および燃焼用空気をも導入するようにし、前記燃
料改質装置の燃焼器からの燃焼排ガスを大気排出する第
２の燃焼排ガス排出管を設け、前記第１の燃焼排ガス排
出管に第２の開閉弁を設け、さらに前記第２の燃焼排ガ
ス排出管に圧力調節弁を設けて成ることを特徴とする燃
料電池発電システム。
（２）第２の燃焼排ガス排出管は、第１の燃焼排ガス排
出管から分岐して設けるか、または燃料改質装置から直
接引出して設けるようにしたことを特徴とする特許請求
の範囲第（１）項記載の燃料電池発電システム。
（３）電解質層を挟んで燃料極および酸化剤極の一対の
電極を配置してなる電池セルを複数個積層して成り、か
つ前記燃料極に燃料を接触させると共に酸化剤極に酸化
剤を接触させてこのとき起こる電気化学的反応を利用し
て前記電極間から直流出力を取り出す燃料電池と、この
燃料電池の燃料極からの余剰燃料を第１の管路を介し燃
料として第１の燃焼器に導入し、かつその燃焼熱により
炭化水素系原料に対して改質反応を行ない前記燃料電池
の燃料極へ供給するための改質燃料を生成する燃料改質
装置と、この燃料改質装置の第１の燃焼器からの燃焼排
ガスを第１の燃焼排ガス排出管を介して導入し排熱回収
を行なうと共に前記燃料電池の酸化剤極に供給するため
の圧縮空気を得る空気処理装置とから構成される燃料電
池発電システムにおいて、前記第１の管路から分岐して
前記第１の燃焼排ガス排出管の途中に連絡する第２の管
路を設け、前記第１の管路および第２の管路の切替えを
行なう第１の開閉弁を設け、前記燃料改質装置に第１の
燃焼器とは別に他系統からの燃料および燃焼用空気を導
入して燃焼する第２の燃焼器を設け、前記燃料改質装置
の燃焼器からの燃焼排ガスを大気排出する第２の燃焼排
ガス排出管を設け、前記第１の燃焼排ガス排出管に第２
の開閉弁を設け、さらに前記第２の燃焼排ガス排出管に
圧力調節弁を設けて成ることを特徴とする燃料電池発電
システム。
（４）第２の燃焼排ガス排出管は、第１の燃焼排ガス排
出管から分岐して設けるか、または燃料改質装置から直
接引出して設けるようにしたことを特徴とする特許請求
の範囲第（３）項記載の燃料電池発電システム。