(57)【要約】      （修正有）【課題】コンパクト化が可能となる固体高分子形燃料電池発電システムを提供する。【解決手段】電流計及び流量コントローラからの情報に基づいて送給水素ガス量Ｈａを求め、送給水素ガス量Ｈａに基づいて反応水素化金属量Ｍａ及び反応水量Ｗａを求め、反応水素化金属量Ｍａに基づいて溶媒水量Ｗｂを求め、第一の温度，圧力センサからの情報並びに送給水素ガス量Ｈａに基づいて蒸気水量Ｗｃを求め、前記水量Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃに基づいて供給水量Ｗｄを求め、第二の圧力センサからの情報及び送給水素ガス量Ｈａに基づいて水素ガス温度Ｔａを求め、水素化金属量Ｍａで水素化金属を供給するようにスクリュコンベアを制御すると共に、供給水量Ｗｄで水を供給するようにバルブを制御し、第二の温度センサからの情報に基づいて水素ガス温度Ｔａとなるように温調器を制御する制御装置を備える。【選択図】図２
2010198995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素ガスと酸素ガスとを電気化学的に反応させて電力を発生させる固体電解質形燃料電池本体と、
水素ガスを含有する燃料ガスを前記燃料電池本体に供給する燃料ガス供給手段と、
酸素ガスを含有する酸化ガスを前記燃料電池本体に供給する酸化ガス供給手段と
を備えている固体電解質形燃料電池発電システムにおいて、
前記燃料ガス供給手段が、
反応槽と、
前記反応槽の内部を温調する反応槽温調手段と、
水と反応することにより水素ガスを発生する水素化金属を前記反応槽内へ供給する水素化金属供給手段と、
前記反応槽内へ水を供給する水供給手段と
を備えてなると共に、
前記燃料電池本体に流れる電流量を計測する電流計測手段と、
前記燃料電池本体の燃料ガス排出口から排出されるガス流量を計測する燃料ガス排出量計測手段と、
前記燃料電池本体の燃料ガス受入口でのガス温度を計測する第一の温度計測手段と、
前記燃料電池本体の燃料ガス受入口でのガス圧力を計測する第一の圧力計測手段と、
前記反応槽のガス送出口でのガス温度を計測する第二の温度計側手段と、
前記反応槽のガス送出口でのガス圧力を計測する第二の圧力計側手段と、
前記電流計測手段からの情報及び前記燃料ガス排出量計測手段からの情報に基づいて、前記燃料電池本体へ送給する単位時間当たりの送給水素ガス量Ｈａを求め、当該送給水素ガス量Ｈａに基づいて、前記反応槽内へ供給する単位時間当たりの反応水素化金属量Ｍａ及び反応水量Ｗａを求め、当該反応水素化金属量Ｍａに基づいて、前記反応槽内へ供給する単位時間当たりの溶媒水量Ｗｂを求め、前記第一の温度計測手段及び前記第一の圧力計測手段からの情報並びに前記送給水素ガス量Ｈａに基づいて、当該送給水素ガス量Ｈａの水素ガスが飽和水蒸気となる単位体積当たりの蒸気水量Ｗｃを求め、上記反応水量Ｗａと上記溶媒水量Ｗｂと上記蒸気水量Ｗｃとに基づいて、前記反応槽内へ供給する単位時間当たりの供給水量Ｗｄを求めると共に、前記第二の圧力計測手段からの情報及び前記送給水素ガス量Ｈａに基づいて、前記反応槽内で水素ガスが前記蒸気水量Ｗｃの水蒸気を含有し得る当該反応槽内の水素ガス温度Ｔａを求め、前記水素化金属量Ｍａで前記反応槽内に水素化金属を供給するように前記水素化金属供給手段を制御すると共に、前記供給水量Ｗｄで前記反応槽内に水を供給するように前記水供給手段を制御し、さらに、前記第二の温度計測手段からの情報に基づいて、前記反応槽内の水素ガスが前記水素ガス温度Ｔａとなるように前記反応槽温調手段を制御する制御手段と
を備えている
ことを特徴とする固体電解質形燃料電池発電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の固体電解質形燃料電池発電システムにおいて、
前記反応槽の下部に排出バルブが設けられ、
前記制御手段が、前記反応水素化金属量Ｍａの累積値ΣＭａ、前記溶媒水量Ｗｂの累積値ΣＷｂ、前記固体電解質形燃料電池本体の発電運転時間、前記反応槽内の水量のうちの少なくとも一つに基づいて、前記反応槽内から水酸化金属及び水を排出するように前記排出バルブの開閉動作を制御するものである
ことを特徴とする固体電解質形燃料電池発電システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の固体電解質形燃料電池発電システムにおいて、
前記固体電解質形燃料電池本体の燃料ガス排出口へ上方を接続されて下方を前記水供給手段に接続されたドレン分離手段と、
前記ドレン分離手段と前記水供給手段との間に配設された開閉バルブと
を備えると共に、
前記制御手段が、前記電流計測手段で計測された電流量Ｉａの累積値ΣＩａ、前記固体電解質形燃料電池本体の発電運転時間、前記ドレン分離手段に分離された水量のうちの少なくとも一つに基づいて、前記ドレン分離手段で分離された水を前記水供給手段へ送給するように前記開閉バルブの開閉動作を制御するものである
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、
前記反応槽の内部を撹拌する反応槽撹拌手段を備えている
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子形燃料電池発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子電解質を燃料極と酸化極とで挟んで構成されたセルを備えた固体高分子形燃料電池は、水素ガスを含有する燃料ガスが上記セルの上記燃料極へ供給されると共に、酸素ガスを含有する酸化ガスが上記セルの上記酸化極へ供給され、当該セルにおいて、水素ガスと酸素ガスとが電気化学的に反応することにより、電力を発生させることができるようになっている。このような固体高分子形燃料電池の発電システムにおいては、水素化金属と水とを反応させて水素ガスを発生させる水素ガス発生装置を水素ガス供給源として利用することが考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−０６４５７２号公報
【特許文献２】特開２００３−１２６６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、固体高分子形燃料電池発電システムにおいて、水素化金属と水とを反応させて水素ガスを発生させる水素ガス発生装置を水素ガス供給源として利用しようとすると、水素ガス発生装置が、水素化金属から水素を発生させることや、生成した水素化金属を回収すること等に多くの水を使用してしまうため、原料の水や回収された廃棄物の管理スペースが多大となってしまう。
【０００５】
さらに、固体高分子形燃料電池システムは、前記電気化学反応において、前記セルの前記固体高分子電解質を常に湿潤させておく必要があることから、燃料ガスや酸化ガスの供給系統に当該ガスを加湿する加湿器を設けて、当該ガスと共に水分を前記セルの前記固体高分子電解質に供給するようにしているため、加湿器の設置スペースも確保しなければならなかった。
【０００６】
このようなことから、本発明は、水素化金属と水との反応により水素ガスを得るようにしながらも、スペースのコンパクト化を図ることができる固体高分子形燃料電池発電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る固体電解質形燃料電池発電システムは、水素ガスと酸素ガスとを電気化学的に反応させて電力を発生させる固体電解質形燃料電池本体と、水素ガスを含有する燃料ガスを前記燃料電池本体に供給する燃料ガス供給手段と、酸素ガスを含有する酸化ガスを前記燃料電池本体に供給する酸化ガス供給手段とを備えている固体電解質形燃料電池発電システムにおいて、前記燃料ガス供給手段が、反応槽と、前記反応槽の内部を温調する反応槽温調手段と、水と反応することにより水素ガスを発生する水素化金属を前記反応槽内へ供給する水素化金属供給手段と、前記反応槽内へ水を供給する水供給手段とを備えてなると共に、前記燃料電池本体に流れる電流量を計測する電流計測手段と、前記燃料電池本体の燃料ガス排出口から排出されるガス流量を計測する燃料ガス排出量計測手段と、前記燃料電池本体の燃料ガス受入口でのガス温度を計測する第一の温度計測手段と、前記燃料電池本体の燃料ガス受入口でのガス圧力を計測する第一の圧力計測手段と、前記反応槽のガス送出口でのガス温度を計測する第二の温度計側手段と、前記反応槽のガス送出口でのガス圧力を計測する第二の圧力計側手段と、前記電流計測手段からの情報及び前記燃料ガス排出量計測手段からの情報に基づいて、前記燃料電池本体へ送給する単位時間当たりの送給水素ガス量Ｈａを求め、当該送給水素ガス量Ｈａに基づいて、前記反応槽内へ供給する単位時間当たりの反応水素化金属量Ｍａ及び反応水量Ｗａを求め、当該反応水素化金属量Ｍａに基づいて、前記反応槽内へ供給する単位時間当たりの溶媒水量Ｗｂを求め、前記第一の温度計測手段及び前記第一の圧力計測手段からの情報並びに前記送給水素ガス量Ｈａに基づいて、当該送給水素ガス量Ｈａの水素ガスが飽和水蒸気となる単位体積当たりの蒸気水量Ｗｃを求め、上記反応水量Ｗａと上記溶媒水量Ｗｂと上記蒸気水量Ｗｃとに基づいて、前記反応槽内へ供給する単位時間当たりの供給水量Ｗｄを求めると共に、前記第二の圧力計測手段からの情報及び前記送給水素ガス量Ｈａに基づいて、前記反応槽内で水素ガスが前記蒸気水量Ｗｃの水蒸気を含有し得る当該反応槽内の水素ガス温度Ｔａを求め、前記水素化金属量Ｍａで前記反応槽内に水素化金属を供給するように前記水素化金属供給手段を制御すると共に、前記供給水量Ｗｄで前記反応槽内に水を供給するように前記水供給手段を制御し、さらに、前記第二の温度計測手段からの情報に基づいて、前記反応槽内の水素ガスが前記水素ガス温度Ｔａとなるように前記反応槽温調手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
第二番目の発明に係る固体電解質形燃料電池発電システムは、第一番目の発明において、前記反応槽の下部に排出バルブが設けられ、前記制御手段が、前記反応水素化金属量Ｍａの累積値ΣＭａ、前記溶媒水量Ｗｂの累積値ΣＷｂ、前記固体電解質形燃料電池本体の発電運転時間、前記反応槽内の水量のうちの少なくとも一つに基づいて、前記反応槽内から水酸化金属及び水を排出するように前記排出バルブの開閉動作を制御するものであることを特徴とする。
【０００９】
第三番目の発明に係る固体電解質形燃料電池発電システムは、第一番目又は第二番目の発明において、前記固体電解質形燃料電池本体の燃料ガス排出口へ上方を接続されて下方を前記水供給手段に接続されたドレン分離手段と、前記ドレン分離手段と前記水供給手段との間に配設された開閉バルブとを備えると共に、前記制御手段が、前記電流計測手段で計測された電流量Ｉａの累積値ΣＩａ、前記固体電解質形燃料電池本体の発電運転時間、前記ドレン分離手段に分離された水量のうちの少なくとも一つに基づいて、前記ドレン分離手段で分離された水を前記水供給手段へ送給するように前記開閉バルブの開閉動作を制御するものであることを特徴とする。
【００１０】
第四番目の発明に係る固体電解質形燃料電池発電システムは、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記反応槽の内部を撹拌する反応槽撹拌手段を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る固体電解質形燃料電池発電システムによれば、必要十分な量の水素化金属及び水によって、発電運転に必要十分な量の、水蒸気を含有する水素ガスで発電運転を継続して行なうことができると共に、生成した水酸化金属を必要十分な量だけの水によって反応槽内から抜き出して排出することができるので、原料の水や回収された廃棄物の管理スペースを必要最小限に抑えることができ、コンパクト化を図ることができる。また、反応槽内での水素ガスの発生と共に当該水素ガスを必要十分な量の水で加湿することができるので、水素ガスの加湿のための加湿器をわざわざ設ける必要がなくなり、さらなるコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る固体高分子形燃料電池発電システムの主な実施形態の燃料ガス流通系統側の概略構成図である。
【図２】図１の制御装置の燃料ガス流通系統側の要部概略制御フロー図である。
【図３】図２に続く要部概略制御フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る燃料電池発電システムの実施形態を図面に基づいて以下に説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００１４】
［主な実施形態］
本発明に係る燃料電池発電システムの主な実施形態を図１〜３に基づいて説明する。
【００１５】
図１に示すように、水素ガスと酸素ガスとを電気化学的に反応させて電力を発生させる固体高分子形燃料電池本体１１１の燃料ガス受入口は、反応槽１２１の上部に連結している。この反応槽１２１には、当該反応槽１２１の内部側に先端側を位置させる一方、当該反応槽１２１の外側に基端側を突出させた回転軸１２２が回転可能に支持されている。この回転軸１２２の先端側には、撹拌翼１２３が設けられている。回転軸１２２の基端は、反応槽１２１の外部に設けられた駆動モータ１２４に連結している。
【００１６】
前記反応槽１２１の壁面には、内部に温調水１０１を流通させる温調ジャケット１２５が設けられている。この温調ジャケット１２５の下部には、温調水１０１を送給する送給ポンプ１２６の送出口が連結されている。この送給ポンプ１２６の受入口には、温調水１０１を貯留すると共に当該温調水１０１の温度を調整する温調器（チラー）１２７の温調水送出口が連結されている。この温調器１２７の温調水受入口には、前記温調ジャケット１２５の上部が連結されている。
【００１７】
前記反応槽１２１には、水２を貯留する貯水タンク１２８の下部が流量調整バルブ１２９を介して連結されている。この反応槽１２１には、定量供給可能なスクリュコンベア１３０の送出口が連結されている。このスクリュコンベア１３０の受入口には、ホッパ１３１の下部が連結されている。このホッパ１３１の内部には、水２と反応することにより水素ガス３を発生する粉体状の水素化金属１（例えば、水素化マグネシウム、水素化アルミニウム、水素化カルシウム等）が充填されている。前記反応槽１２１の下部は、排出バルブ１３２を介して系外へ連絡している。
【００１８】
また、前記燃料電池本体１１１には、当該燃料電池本体１１１に流れる電流量を計測する電流計測手段である電流計１４１が設けられている。この燃料電池本体１１１の燃料ガス排出口は、当該排出口から排出されるガス流量を計測すると共に調整する燃料ガス排出量計測手段と燃料ガス排出量調整手段とを兼ねる流量コントローラ１４２がドレン分離手段であるドレン分離器１１２の上方を介して接続されている。このドレン分離器１１２の下方は、開閉バルブ１１３を介して前記貯水タンク１２８の上部に連結されている。
【００１９】
前記燃料電池本体１１１の燃料ガス受入口には、ガス温度を計測する第一の温度計測手段である第一の温度センサ１４３と、ガス圧力を計測する第一の圧力計測手段である第一の圧力センサ１４４とが設けられている。前記反応槽１２１のガス送出口には、ガス温度を計測する第二の温度計側手段である第二の温度センサ１４５と、ガス圧力を計測する第二の圧力計側手段である第二の圧力センサ１４６とがそれぞれ設けられている。
【００２０】
前記電流計１４１、前記流量コントローラ１４２、前記センサ１４３〜１４６は、制御手段である制御装置１４０の入力部に電気的に接続している。この制御装置１４０の出力部は、前記開閉バルブ１１３、前記温調器１２７、前記流量調整バルブ１２９、前記スクリュコンベア１３０の駆動モータ１３０ａ、前記排出バルブ１３２に電気的に接続しており、当該制御装置１４０は、前記電流計１４１、前記流量コントローラ１４２、前記センサ１４３〜１４６からの情報に基づいて、前記開閉バルブ１１３、前記温調器１２７、前記流量調整バルブ１２９、前記スクリュコンベア１３０の駆動モータ１３０ａ、前記排出バルブ１３２の各作動をそれぞれ制御するようになっている（詳細は後述する）。
【００２１】
そして、図面の煩雑さを避けるために図示していないが、前記燃料電池本体１１１の酸化ガス受入口には、酸素ガスを含有する酸化ガスを送給する従来と同様な酸化ガス供給手段が設けられ、酸化ガス排出口には、当該排出口から排出された酸化ガスを後処理する従来と同様な酸化ガス後処理手段が設けられている。
【００２２】
なお、本実施形態においては、前記回転軸１２２、前記撹拌翼１２３、前記駆動モータ１２４等により反応槽撹拌手段を構成し、前記温調ジャケット１２５、前記送給ポンプ１２６、前記温調器１２７等により反応槽温調手段を構成し、前記貯水タンク１２８、前記流量調整バルブ１２９等により水供給手段を構成し、前記スクリュコンベア１３０、前記ホッパ１３１等により水素化金属供給手段を構成している。
【００２３】
このような本実施形態に係る燃料電池発電システム１００の燃料ガス流通系統側の作動を次に説明する。
【００２４】
前記制御装置１４０の作動を開始すると、当該制御装置１４０は、図２に示すように、試運転モード（Ｓｐ）となり、試運転に必要十分な予め設定された規定量の水２を前記反応槽１２１の内部に供給するように前記流量調整バルブ１２９を制御する。これに併せて、前記駆動モータ１２４を作動させて、前記回転軸１２２を介して撹拌翼１２３を旋回させることにより、前記反応槽１２１内の水２を撹拌すると共に、前記送給ポンプ１２６及び前記温調器１２７を作動させて、前記温調ジャケット１２５内に温調水１０１を流通させることにより、前記反応槽１２１内の水２を温調する。
【００２５】
続いて、前記制御装置１４０は、試運転に必要十分な予め設定された規定量の水素化金属１を前記反応槽１２１内に供給するように前記スクリュコンベア１３０の前記駆動モータ１３０ａを作動させる。これにより、前記反応槽１２１内で水素化金属１と水２とが反応して水素ガス３が発生すると共に、当該反応に伴う発熱によって水蒸気が発生し、当該水素ガス３が加湿された状態で前記燃料電池本体１１１の燃料ガス受入口から内部に供給される。
【００２６】
前記燃料電池本体１１１は、加湿された水素ガス３によって、前記セルの前記固体高分子電解質が加湿されて湿潤されると共に、酸化ガス受入口から内部に供給された酸化ガス中の酸素ガスと上記水素ガス３とが前記セルで電気化学的に反応することにより、電力を発生し、試運転が開始される。なお、上記燃料電池本体１１１の内部で発電反応に使用されずに残った水素ガス３は、当該発電反応に伴って生じた水２と共に当該燃料電池本体１１１の燃料ガス排出口から排出され、前記ドレン分離器１１２で当該水３を分離された後、前記流量コントローラ１４２で流量の計測及び調整をされながら系外へ排出される。
【００２７】
このようにして試運転を規定時間行うと、前記制御装置１４０は、本運転モード（Ｓｍ）での制御を開始する。具体的には、図２，３に示すように、前記制御装置１４０は、前記電流計１４１からの情報、すなわち、負荷の状態の変動に対応して前記燃料電池本体１１１に流れる電流量Ｉａに基づいて、当該燃料電池本体１１１で発電反応に使用される単位時間当たりの消費水素ガス量Ｈｂを予め求められたマップ又は算出式から求める（Ｓｍ−１）と共に、前記流量コントローラ１４２からの情報により、当該燃料電池本体１１１で発電反応に使用されずに排出される単位時間当たりの排出水素ガス量Ｈｃを求め（Ｓｍ−２）、当該消費水素ガス量Ｈｂと当該排出水素ガス量Ｈｃとを合わせた、当該燃料電池本体１１１に送給する単位時間当たりの送給水素ガス量Ｈａを求める（Ｓｍ−３）。
【００２８】
続いて、前記制御装置１４０は、前記送給水素ガス量Ｈａに基づいて、当該水素ガス量Ｈａを発生させるのに必要十分な、単位時間当たりの反応水素化金属量Ｍａ及び反応水量Ｗａを予め求められたマップ又は算出式から求める（Ｓｍ−４）と共に、当該反応水素化金属量Ｍａに基づいて、上記反応槽１２１内で水素化金属１を水２中に分散させるのに必要十分な、当該反応槽１２１内へ供給する単位時間当たりの溶媒水量Ｗｂを予め求められたマップ又は算出式から求める（Ｓｍ−５）。
【００２９】
また、前記制御装置１４０は、前記第一の温度センサ１４３及び前記第一の圧力センサ１４４からの情報並びに前記送給水素ガス量Ｈａに基づいて、当該送給水素ガス量Ｈａの水素ガス１を飽和水蒸気とするのに必要十分な単位体積当たりの蒸気水量Ｗｃを予め求められたマップ又は算出式から求める（Ｓｍ−６）。
【００３０】
そして、前記制御装置１４０は、上記反応水量Ｗａと上記溶媒水量Ｗｂと上記蒸気水量Ｗｂとに基づいて、前記反応槽１２１内に供給する単位時間当たりの供給水量Ｗｄを求める（Ｓｍ−７）と共に、前記第二の圧力センサ１４６からの情報及び前記送給水素ガス量Ｈａに基づいて、前記反応槽１２１内で水素ガス３が前記蒸気水量Ｗｃの水蒸気を含有し得る当該反応槽１２１内の水素ガス温度Ｔａを求める（Ｓｍ−８）。
【００３１】
次に、前記制御装置１４０は、前記反応槽１２１内に前記反応水素化金属量Ｍａで水素化金属１を供給するように、前記スクリュコンベア１３０の前記駆動モータ１３０ａを作動制御する（Ｓｍ−９）と共に、前記反応槽１２１内に前記供給水量Ｗｄで水２を供給するように、前記流量調整バルブ１２９を作動制御する（Ｓｍ−１０）。
【００３２】
さらに、前記制御装置１４０は、前記第二の温度センサ１４５からの情報に基づいて、前記反応槽１２１内の水素ガス３が前記水素ガス温度Ｔａとなるように前記温調器１２７を制御する（Ｓｍ−１１）。
【００３３】
これにより、前記燃料電池本体１１１での発電運転に必要十分な量の、水蒸気を含有する水素ガス１が、必要十分な量の水素化金属１及び水２によって前記反応槽１２１内で発生して、当該燃料電池本体１１１に供給されるようになる。
【００３４】
そして、このような発電運転を行なっていくと、上記反応の副生物の水酸化金属４（例えば、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム等）と溶媒水量Ｗｂの水２とが前記反応槽１２１内に次第に蓄積されていくようになる。
【００３５】
このため、前記制御装置１４０は、前記反応槽１２１内へ供給した水素化金属１の量、すなわち、前記反応水素化金属量Ｍａの累積値ΣＭａ、及び、前記反応槽１２１内へ供給した前記水２の量、すなわち、前記溶媒水量Ｗｂの累積値ΣＷｂの少なくとも一方を求め（Ｓｍ−１２）、当該累積値ΣＭａ，ΣＷｂが予め規定された値になると、当該累積値ΣＭａ，ΣＷｂに基づいて、当該反応槽１２１内への水素化金属１及び水２の供給を一時的に休止するように前記スクリュコンベア１３０の駆動モータ１３０ａ及び前記流量調整バルブ１２９を作動制御した後、前記排出バルブ１３２を規定時間開放するように当該排出バルブ１３２の開閉動作を制御することにより、当該反応槽１２１内の溶媒水量Ｗｂの水２の一部及び水酸化金属４の一部を当該反応槽１２１内から系外へ排出したら（全体の約１割程度）、当該反応槽１２１内への水素化金属１及び水２の供給を再び開始するように前記スクリュコンベア１３０の駆動モータ１３０ａ及び前記流量調整バルブ１２９を作動制御する（Ｓｍ−１３）。
【００３６】
また、上記発電運転を行なっていくにしたがって、前記燃料電池本体１１１内での発電反応によって生成して当該燃料電池本体１１１内から排出された水２が前記ドレン分離器１１２内に次第に貯留してくるため、前記制御装置１４０は、上記燃料電池本体１１１で発電反応に使用された消費水素ガス量Ｈｂの累積値ΣＨｂ、すなわち、前記電流計１４１で計測された前記電流量Ｉａの累積値ΣＩａを求め（Ｓｍ−１４）、当該累積値ΣＩａ（ΣＨｂ）が規定値になると、当該累積値ΣＩａ（ΣＨｂ）に基づいて、前記開閉バルブ１１３を規定時間開放するように当該開閉バルブ１１３の開閉動作を制御することにより、上記ドレン分離器１１２で分離された当該ドレン分離器１１２内の水２の少なくとも一部を前記貯水タンク１２８へ送給し（Ｓｍ−１５）、発電反応によって生成した上記水２を前記反応槽１２１内での前記反応に再利用する。
【００３７】
以下、上述した作動制御を繰り返すことにより、必要十分な量の水素化金属１及び水２によって、発電運転に必要十分な量の、水蒸気を含有する水素ガス１で発電運転を継続して行なうことができると共に、生成した水酸化金属４を対応する溶媒水量Ｗｂの水２、すなわち、必要十分な量だけの水２によって、前記反応槽１２１内から抜き出して排出することができる。
【００３８】
したがって、本実施形態に係る燃料電池発電システム１００によれば、必要最小限量の水２によって、水素化金属１から水素ガス３を発生させることができると共に水酸化金属４を回収して保管・廃棄することができるので、原料の水２や回収された廃棄物の管理スペースを必要最小限に抑えることができ、コンパクト化を図ることができる。
【００３９】
また、前記反応槽１２１内での水素ガス３の発生と共に当該水素ガス３を必要十分な量の水２で加湿することができるので、水素ガス３の加湿のための加湿器をわざわざ設ける必要がなくなり、さらなるコンパクト化を図ることができる。
【００４０】
また、前記燃料電池本体１１１で生成した水２を前記ドレン分離器１１２で分離して前記貯水タンク１２８に回収して再利用するようにしたので、前記貯水タンク１２８内に予め貯留しておく水２の量を少なくしておくことができ、さらなるコンパクト化を図ることができる。
【００４１】
［他の実施形態］
なお、前述した実施形態においては、前記反応水素化金属量Ｍａの前記累積値ΣＭａ及び前記溶媒水量Ｗｂの前記累積値ΣＷｂの少なくとも一方に基づいて、前記排出バルブ１３２を規定時間開放するように当該排出バルブ１３２の開閉動作を制御することにより、当該反応槽１２１内の溶媒水量Ｗｂの水２及び水酸化金属４を当該反応槽１２１内から系外へ排出するようにしたが、他の実施形態として、例えば、制御手段が、前記燃料電池本体１１１の運転時間に基づいて、前記排出バルブ１３２を規定時間開放するように当該排出バルブ１３２の開閉動作を制御することや、前記反応槽１２１に水位計を設け、当該反応槽１２１内の水位（水量）が上方の規定値にまで到達したら、制御手段が、当該水位計からの情報に基づいて、当該反応槽１２１内の水位（水量）を下方の規定値にまで低下させるように前記排出バルブ１３２の開閉動作を制御することも可能である。
【００４２】
また、前述した実施形態においては、前記消費水素ガス量Ｈｂの累積値ΣＨｂ、すなわち、前記電流量Ｉａの累積値ΣＩａに基づいて、前記開閉バルブ１１３を規定時間開放するように当該開閉バルブ１１３の開閉動作を制御することにより、前記ドレン分離器１１２内に回収されて貯留した水２を前記貯水タンク１２８へ送給するようにしたが、他の実施形態として、例えば、制御手段が、前記燃料電池本体１１１の運転時間に基づいて、前記開閉バルブ１１３を規定時間開放するように当該開閉バルブ１１３の開閉動作を制御することや、前記ドレン分離器１１２に水位計を設け、当該ドレン分離器１１２内に回収されて貯留した水２の水位（水量）が上方の規定値にまで到達したら、制御手段が、当該水位計からの情報に基づいて、当該ドレン分離器１１２内の水位（水量）を下方の規定値にまで低下させるように前記開閉バルブ１１３の開閉動作を制御することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明に係る固体電解質形燃料電池発電システムは、原料の水や回収された廃棄物の管理スペースを必要最小限に抑えることができると共に、水素ガスの加湿のための加湿器をわざわざ設ける必要がないことから、コンパクト化を図ることができるので、各種産業において、極めて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  水素化金属
２  水
３  水素ガス
４  水酸化金属
１００  固体高分子形燃料電池発電システム
１０１  温調水
１１１  燃料電池本体
１１２  ドレン分離器
１１３  開閉バルブ
１２１  反応槽
１２２  回転軸
１２３  撹拌翼
１２４  駆動モータ
１２５  温調ジャケット
１２６  送給ポンプ
１２７  温調器
１２８  貯水タンク
１２９  流量調整バルブ
１３０  スクリュコンベア
１３０ａ  駆動モータ
１３１  ホッパ
１３２  排出バルブ
１４０  制御装置
１４１  電流計
１４２  流量コントローラ
１４３  第一の温度センサ
１４４  第一の圧力センサ
１４５  第二の温度センサ
１４６  第二の圧力センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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