(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素を含む原燃料を水蒸気改質して水素含有ガスを生成する改質触媒層及び該改質触媒層に反応熱を供給する燃焼部を有する改質装置と、前記水素含有ガス及び酸化剤ガスとの反応により発電を行う燃料電池本体とを備え、前記燃焼部に燃焼用燃料と燃焼用空気とを供給して前記反応熱を発生させ、前記燃焼部から排出される燃焼排ガスを気液分離して凝縮水を回収し、該凝縮水を再利用するように構成された燃料電池発電装置の起動方法であって、
燃料電池発電装置の起動の起動時において、前記燃焼部における燃焼開始後、前記燃焼部の温度上昇速度が設定値を下回る間は、燃焼排ガスより生成される凝縮水を系外に排水する凝縮水排出工程を実施し、
前記凝縮水排水工程後に、燃焼排ガスより生成される凝縮水の回収を開始する、ことを特徴とする燃料電池発電装置の起動方法。
【請求項２】
炭化水素を含む原燃料を水蒸気改質して水素含有ガスを生成する改質触媒層及び該改質触媒層に反応熱を供給する燃焼部を有する改質装置と、
前記水素含有ガス及び酸化剤ガスとの反応により発電を行う燃料電池本体と、
前記燃焼部に燃焼用燃料を供給する燃焼用燃料ラインと、
前記燃焼部に燃焼用空気を供給する燃焼用空気ラインと、
前記燃焼部から排出される燃焼排ガスを気液分離して凝縮水を回収する気液分離器と、
前記燃焼部と前記気液分離器とを接続する燃焼排ガスラインと、
脱炭酸装置と、
前記気液分離器内の凝縮水及び気液分離後の燃焼排ガスを前記脱炭酸装置に導入する凝縮水ラインと、
前記脱炭酸装置で脱炭酸された凝縮水を貯留する水タンクと、
前記気液分離器内の凝縮水を系外に排水する排水ラインと、
前記燃焼部に配置された温度計とを備え、
燃料電池発電装置の起動時において、前記燃焼部での燃焼開始後、燃焼部の昇温速度があらかじめ設定した昇温速度を下回る間は、燃焼排ガスから生成される凝縮水を、前記弁を開いて系外に排水させ、その後、前記燃焼排ガスから生成される凝縮水を前記凝縮水ラインから前記脱炭酸装置に供給するように構成されている、ことを特徴とする燃料電池発電装置。
【請求項３】
炭化水素を含む原燃料を水蒸気改質して水素含有ガスを生成する改質触媒層及び該改質触媒層に反応熱を供給する燃焼部を有する改質装置と、
前記水素含有ガス及び酸化剤ガスとの反応により発電を行う燃料電池本体と、
前記燃焼部に燃焼用燃料を供給する燃焼用燃料ラインと、
前記燃焼部に燃焼用空気を供給する燃焼用空気ラインと、
脱炭酸装置と、
前記燃焼部から排出される燃焼排ガスを前記脱炭酸装置に導く燃焼排ガスラインと、
前記脱炭酸装置で脱炭酸された凝縮水を貯留する水タンクと、
前記燃焼排ガスライン上に設けられた、前記燃焼排ガスを冷却する熱交換器と、
前記燃焼排ガスライン上の前記熱交換器の下流側に弁を介して接続され、前記燃焼排ガスから凝縮水を分離するドレントラップと、
前記ドレントラップ内の凝縮水を系外に排水する排水ラインと、
前記燃焼部に配置された温度計とを備え、
燃料電池発電装置の起動時において、前記燃焼部での燃焼開始後、燃焼部の昇温速度があらかじめ設定した昇温速度を下回る間は、燃焼排ガスから生成される凝縮水を、前記弁を開いて系外に排水させ、その後、前記燃焼排ガスから生成される凝縮水を前記弁を閉じて前記脱炭酸装置に供給するように構成されている、ことを特徴とする燃料電池発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、煤等の混入が少ない凝縮水を回収して、水処理装置にかかる負荷を低減する燃料電池発電装置の起動方法及び燃料電池発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池本体から排出される燃料電池排ガスや、改質装置の燃焼部から排出される燃焼排ガスは水分を含んでおり、燃料電池発電装置の系内での水自立（外部からの補給水を受けいれることなく運転を継続する状態）を維持するため、燃料電池排ガスや燃焼排ガスから凝縮水を回収して、再利用することが一般的に行われている。
【０００３】
しかしながら、燃料電池発電装置の起動時などにおいては、燃焼部における燃焼状態が安定せず、着火と失火が繰り返す状態になり易いので、燃焼用燃料が完全燃焼しないことがあった。このため、燃焼部から排出される燃焼排ガスには煤等が含まれていることがあり、燃焼排ガスから回収する凝縮水には、煤等の不純物が混入していることがあった。
【０００４】
凝縮水中に混在する煤等の量を低減するにあたり、例えば、下記特許文献１には、燃焼部が炭化水素系の燃焼用燃料を燃焼しているときは、燃焼排ガスを系外へと排出することが開示されている。
【特許文献１】特開２００７−１８８８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１では、燃焼部が炭化水素系の燃焼用燃料を燃焼しているときは、燃焼排ガスを全量系外に排出しているので、排ガス経路や排気口を別途設ける必要があり、装置構成が複雑になる問題があった。また、燃焼排ガスの流量は比較的大きいので、排ガス経路としては比較的口径の大きな配管を設置する必要があり、装置コストが嵩むばかりか、装置全体が大型化する問題があった。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、簡易な装置構成で、煤の混入の少ない凝縮水を効率よく回収できる燃料電池発電装置の起動方法及び燃料電池発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の燃料電池発電装置の起動方法は、炭化水素を含む原燃料を水蒸気改質して水素含有ガスを生成する改質触媒層及び該改質触媒層に反応熱を供給する燃焼部を有する改質装置と、前記水素含有ガス及び酸化剤ガスとの反応により発電を行う燃料電池本体とを備え、前記燃焼部に燃焼用燃料と燃焼用空気とを供給して前記反応熱を発生させ、前記燃焼部から排出される燃焼排ガスを気液分離して凝縮水を回収し、該凝縮水を再利用するように構成された燃料電池発電装置の起動方法であって、
前記燃焼部における燃焼開始後に、燃焼排ガスより生成される凝縮水を系外に排水する凝縮水排出工程を実施し、
前記凝縮水排水工程後に、燃焼排ガスより生成される凝縮水の回収を開始することを特徴とする。
【０００８】
本発明の燃料電池発電装置の起動方法においては、燃焼部における燃焼開始後に燃焼部から排出される燃焼排ガスより生成される凝縮水を系外に排水するようにしたことで、未燃の燃焼用燃料や、煤等が多量に含まれる燃焼排ガスから生成される凝縮水を系外に排水できるので、回収される凝縮水には、煤等の混入が少ない。このため、煤等の除去に用いるフィルタの交換周期を長期化できる。更には、圧損や、後段の水処理装置などにかかる負荷などの上昇を抑制できる。また、燃焼排ガスに比べて凝縮水は排出量が少ないので、凝縮水の排出に用いる配管の口径を小さくでき、装置構成を簡略化できる。
【０００９】
本発明の燃料電池発電装置の起動方法は、少なくとも、前記燃焼部の燃焼状態が安定したことを検知するまで、前記凝縮水排出工程を実施することが好ましい。燃焼部の燃焼状態が不安定であると、着火と失火を繰り返した状態となるので、燃焼用燃料が不完全燃焼になりやすく、燃焼排ガスに煤等が混在し易い。このため、少なくとも、燃焼部の燃焼状態が安定したことを検知するまで、前記凝縮水排出工程を実施するようにすることで、煤等の混入量のきわめて少ない凝縮水を燃焼排ガスから効率よく回収できる。
【００１０】
本発明の燃料電池発電装置の起動方法は、燃焼用燃料として前記原燃料を供給している間は、前記凝縮水排出工程を実施することが好ましい。
【００１１】
本発明の燃料電池発電装置の起動方法は、燃料電池発電装置の起動開始から所定時間経過するまで、前記凝縮水排出工程を実施することが好ましい。
【００１２】
上記各態様によれば、煤等の混入量のきわめて少ない凝縮水を燃焼排ガスから効率よく回収できる。
【００１３】
本発明の燃料電池発電装置の起動方法は、燃焼用燃料、燃焼用空気及び燃焼排ガスから選ばれた1種以上のガスの圧力変動幅が設定値を超えている間は、前記凝縮水排出工程を実施することが好ましい。燃焼部の燃焼状態が不安定であると、上記ガスの圧力が安定しないので、上記ガスの圧力変動幅が設定値を超えている間は、凝縮水を系外に排水することで、煤等の混在のきわめて少ない凝縮水を効率よく回収できる。
【００１４】
本発明の燃料電池発電装置の起動方法は、燃焼用燃料、燃焼用空気及び燃焼排ガスから選ばれた1種以上のガスの流量変動幅が設定値を超えている間は、前記凝縮水排出工程を実施することが好ましい。燃焼部の燃焼状態が不安定であると、上記ガスの流量が安定しないので、上記ガスの流量変動幅が設定値を超えている間は、凝縮水を系外に排水することで、煤等の混在のきわめて少ない凝縮水を効率よく回収できる。
【００１５】
本発明の燃料電池発電装置の起動方法は、前記燃焼部の温度変動幅が設定値を超えている間は、前記凝縮水排出工程を実施することが好ましい。燃焼部の燃焼状態が不安定であると、燃焼部が安定しないので、燃焼部の温度変動幅が設定値を超えている間は、凝縮水を系外に排水することで、煤等の混在のきわめて少ない凝縮水を効率よく回収できる。
【００１６】
本発明の燃料電池発電装置の起動方法は、前記燃焼部の温度上昇速度が設定値を下回る間は、前記凝縮水排出工程を実施することが好ましい。燃焼部の燃焼状態が不安定であると、燃焼部の温度上昇速度が遅いので、燃焼部の温度変動幅が設定値を下回る間は、凝縮水を系外に排水することで、煤等の混在のきわめて少ない凝縮水を効率よく回収できる。
【００１７】
本発明の燃料電池発電装置の起動方法は、前記燃焼排ガスのパーティクルカウンターによる検出値が予め設定した値を超えている間は、前記凝縮水排出工程を実施することが好ましい。この態様によれば、パーティクルカウンターによって燃焼排ガスに含まれる煤等の不純物量を直接的に検出するので、パーティクルカウンターによる検出値が予め設定した値を超えている間は、凝縮水を系外に排水することで、煤等の混在のきわめて少ない凝縮水を効率よく回収できる。
【００１８】
一方、本発明の燃料電池発電装置は、
炭化水素を含む原燃料を水蒸気改質して水素含有ガスを生成する改質触媒層及び該改質触媒層に反応熱を供給する燃焼部を有する改質装置と、
前記水素含有ガス及び酸化剤ガスとの反応により発電を行う燃料電池本体と、
前記燃焼部に燃焼用燃料を供給する燃焼用燃料ラインと、
前記燃焼部に燃焼用空気を供給する燃焼用空気ラインと、
前記燃焼部から排出される燃焼排ガスを気液分離して凝縮水を回収する気液分離器と、
前記燃焼部と前記気液分離器とを接続する燃焼排ガスラインと、
脱炭酸装置と、
前記気液分離器内の凝縮水及び気液分離後の燃焼排ガスを前記脱炭酸装置に導入する凝縮水ラインと、
前記脱炭酸装置で脱炭酸された凝縮水を貯留する水タンクと、
前記気液分離器内の凝縮水を系外に排水する排水ラインとを備え、
燃料電池発電装置の起動時において、前記燃焼部での燃焼開始後に排出される、燃焼排ガスから生成される凝縮水を前記排水ラインから系外に排水させ、その後、前記燃焼排ガスから生成される凝縮水を前記凝縮水ラインから前記脱炭酸装置に供給するように構成されている、
ことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の燃料電池発電装置のもう一つは、
炭化水素を含む原燃料を水蒸気改質して水素含有ガスを生成する改質触媒層及び該改質触媒層に反応熱を供給する燃焼部を有する改質装置と、
前記水素含有ガス及び酸化剤ガスとの反応により発電を行う燃料電池本体と、
前記燃焼部に燃焼用燃料を供給する燃焼用燃料ラインと、
前記燃焼部に燃焼用空気を供給する燃焼用空気ラインと、
脱炭酸装置と、
前記燃焼部から排出される燃焼排ガスを前記脱炭酸装置に導く燃焼排ガスラインと、
前記脱炭酸装置で脱炭酸された凝縮水を貯留する水タンクと、
前記燃焼排ガスライン上に設けられた、前記燃焼排ガスを冷却する熱交換器と、
前記燃焼排ガスライン上の前記熱交換器の下流側に弁を介して接続され、前記燃焼排ガスから凝縮水を分離するドレントラップと、
前記ドレントラップ内の凝縮水を系外に排水する排水ラインとを備え、
燃料電池発電装置の起動時において、前記燃焼部での燃焼開始後に排出される、燃焼排ガスから生成される凝縮水を、前記弁を開いて系外に排水させ、その後、前記燃焼排ガスから生成される凝縮水を前記弁を閉じて前記脱炭酸装置に供給するように構成されている、
ことを特徴とする。
【００２０】
本発明の燃料電池発電装置によれば、燃焼部における燃焼開始後に排出される燃焼排ガスから生成される凝縮水を排水ラインから系外に排水するように構成されているので、未燃の燃焼用燃料や、煤等が多量に含まれる燃焼排ガスから生成される凝縮水を排水ラインから系外に排水できる。このため、水タンクには、煤等の混入が少ない凝縮水を回収でき、煤等の除去に用いるフィルタの交換周期を長期化できる。更には、圧損や、後段の水処理装置などにかかる負荷などの上昇を抑制できる。また、燃焼排ガスに比べて凝縮水は排出量が少ないので、排水ラインは比較的口径の小さい配管で済み、装置構成を簡略化できる。
【００２１】
本発明の燃料電池発電装置は、少なくとも前記燃焼部の燃焼状態が安定したことを検知するまで、前記凝縮水を前記排水ラインから系外に排水するように構成されていることが好ましい。
【００２２】
本発明の燃料電池発電装置は、前記原燃料を燃焼用燃料として使用している間は、前記凝縮水を前記排水ラインから系外に排水するように構成されていることが好ましい。
【００２３】
本発明の燃料電池発電装置は、燃料電池発電装置の起動から所定時間経過するまで、前記凝縮水を前記排水ラインから系外に排水するように構成されていることが好ましい。
【００２４】
本発明の燃料電池発電装置は、前記燃焼用燃料ライン、前記燃焼用空気ライン及び前記燃焼排ガスラインの少なくとも１箇所以上に圧力計が配置されており、前記圧力計の検出値の変動幅が予め設定した値を超えている間は、前記凝縮水を前記排水ラインから系外に排水するように構成されていることが好ましい。
【００２５】
本発明の燃料電池発電装置は、前記燃焼用燃料ライン、前記燃焼用空気ライン及び前記燃焼排ガスラインの少なくとも１箇所以上に流量計が配置されており、前記流量計の検出値の変動幅が予め設定した値を超えている間は、前記凝縮水を前記排水ラインから系外に排水するように構成されていることが好ましい。
【００２６】
本発明の燃料電池発電装置は、前記燃焼部に温度計が配置されており、前記温度計の検出の変動幅があらかじめ設定した値を超えている間、及び／又は、あらかじめ設定値した昇温速度を下回る間は、前記凝縮水を前記排水ラインから系外に排水するように構成されていることが好ましい。
【００２７】
本発明の燃料電池発電装置は、前記燃焼排ガスラインにパーティクルカウンターが配置されており、前記パーティクルカウンターの検出値が設定値を超えている間は、前記凝縮水を前記排水ラインから系外に排水するように構成されていることが好ましい。
【００２８】
上記各態様によれば、煤等の混在のきわめて少ない凝縮水を効率よく水タンクに回収できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、燃焼部における燃焼開始後に燃焼部から排出される燃焼排ガスより生成される凝縮水を系外に排水するようにしたことで、未燃の燃焼用燃料や、煤等が多量に含まれる燃焼排ガスから生成される凝縮水を系外に排水でき、回収される凝縮水には、煤等の混入が少ない。このため、煤等の除去に用いるフィルタの交換周期を長期化できる。更には、圧損や、後段の水処理装置などにかかる負荷などの上昇を抑制できる。また、燃焼排ガスに比べて凝縮水は排出量が少ないので、凝縮水の排出に用いる配管の口径を小さくでき、装置構成を簡略化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面に基づいて本発明の燃料電池発電装置の実施形態を説明する。図１に、本発明の燃料電池発電装置の基本的な構成を示す第一の実施形態の概略構成図を示す。
【００３１】
図中の１は、燃料電池本体であって、電解質１ｃを挟持するアノード電極１ａ及びカソード電極１ｂと、これらからなる単位セルの複数個を重ねる毎に配設される冷却管を有する冷却系１ｄとで構成されている。
【００３２】
アノード電極１ａの改質ガス供給側は、改質装置３から伸びた改質ガス供給ラインＬ１が連結している。この改質ガス供給ラインＬ１には、改質ガスドレントラップＱ１が配置されており、改質ガスドレントラップＱ１の凝縮水貯留部からは、改質ガス凝縮水供給ラインＬ２が伸びて、脱炭酸装置５に連結している。
アノード電極１ａのアノードオフガス排出側からは、アノードオフガス排出ラインＬ３が伸びており、その先端側は、燃焼用燃料供給ラインＬ１２に連結している。また、アノードオフガス排出ラインＬ３には、途中にアノードオフガスドレントラップＱ２が配置されており、アノードオフガスドレントラップＱ２の凝縮水貯留部からは、アノードオフガス凝縮水供給ラインＬ４が伸びて、脱炭酸装置５に連結している。
【００３３】
カソード電極１ｂの空気供給側は、空気供給源から伸びた空気供給ラインＬ５が連結している。この空気供給ラインＬ５には、加湿器２が配置されている。
カソード電極１ｂの排空気排出側からは、カソードオフガス排出ラインＬ６が伸びて、水タンク４に連結している。このカソードオフガス排出ラインＬ６には、カソードオフガス熱交換器Ｑ３が配置されている。
【００３４】
冷却系１ｄの冷却水供給側は、電池冷却水タンク１２から伸びた電池冷却水供給ラインＬ７が連結している。
冷却系１ｄの冷却水排出側からは、電池冷却水排出ラインＬ８が伸びて、電池冷却水タンク１２に接続している。
【００３５】
改質装置３は、水蒸気改質触媒が充填された改質触媒層３ａと、バーナが配置された燃焼部３ｂとを備え、バーナで燃焼用燃料を燃焼した際に発生する燃焼熱及び燃焼排ガスで前記改質触媒層３ａを加熱するように構成されている。
【００３６】
改質触媒層３ａの改質原料の投入側は、原燃料源から伸びた原燃料供給ラインＬ９と、電池冷却水タンク１２から伸びた改質水供給ラインＬ１０が連結している。
改質触媒層３ａの改質ガス吐出側からは、改質ガス供給ラインＬ１が伸びてアノード電極１ａに連結している。
【００３７】
燃焼部３ｂの燃焼用燃料導入口側は、燃焼用燃料供給ラインＬ１２と、燃焼空気供給ラインＬ１１とが接続しており、燃焼部３ｂに配置されたバーナに燃料用燃料と燃焼用空気とを供給できるように構成されている。燃焼用燃料供給ラインＬ１２の上流側は、アノードオフガス排出ラインＬ３及び原燃料供給ラインＬ９が接続している。
燃焼部３ｂの燃焼排ガス排出側からは、燃焼排ガスラインＬ１３が伸びて、気液分離器２０に連結している。
【００３８】
燃焼排ガスラインＬ１３上には、燃焼排ガス熱交換器Ｑ４が設けられており、燃焼排ガスの熱を回収すると共に、燃焼排ガス中の水分を凝縮させている。
【００３９】
気液分離器２０は、燃焼排ガスを、ガスと凝縮水とに気液分離する装置であれば特に限定はなく、従来公知のものを用いることができる。
【００４０】
気液分離器２０の気相部からは、分離ガス排出ラインＬ１４が伸びて脱炭酸装置５に接続している。「分離ガス排出ラインＬ１４」が、本発明における「凝縮水ライン」である。そして、この分離ガス排出ラインＬ１４には、後述する燃焼排ガス凝縮水回収ラインＬ１５ｂが接続している。
【００４１】
また、気液分離器２０の凝縮水貯留部からは、燃焼排ガス凝縮水取り出しラインＬ１５が伸びている。この燃焼排ガス凝縮水取り出しラインＬ１５の先端は分岐しており、排水弁Ｖ１が介装された排水ラインＬ１５ａと、開閉弁Ｖ２が介装された燃焼排ガス凝縮水回収ラインＬ１５ｂに接続している。
【００４２】
脱炭酸装置５は、水タンク４の上部に隣接して配設されており、ドレン口６を介して連通している。脱炭酸装置５の上部には、上述した改質ガス凝縮水供給ラインＬ２、アノードオフガス凝縮水供給ラインＬ４、分離ガス排出ラインＬ１４が接続している。また、脱炭酸装置５からは、排気ラインＬ１７が伸びている。
【００４３】
脱炭酸装置５としては特に限定はなく、凝縮水と脱炭酸用空気とを接触させて凝縮水中の炭酸ガスを気中拡散して脱気できるような構成のものが好ましく用いることができる。このような構成の脱気装置としては、ＳＵＳ等のラッシヒリングが充填された脱気部を備え、該脱気部の上部に凝縮水を供給すると共に、脱気部の下部から脱炭酸用空気を供給し、凝縮水を重力落下させながら脱炭酸用空気と接触させて脱炭酸処理するような構成のものや、例えば、特開２００７−３２３９６９号に開示されているような、多孔質材料で構成された傾斜板が配置された脱気部を備え、傾斜板の下部側から上部側へ脱炭酸用空気を流通させると共に、傾斜板の上部側から下部側へ向けて凝縮水を流下させて、凝縮水を脱炭酸処理するような構成のものなどが一例として挙げられる。
【００４４】
水タンク４には、上述したカソードオフガス排出ラインＬ６と、電池冷却水タンク１２から伸びた電池冷却水オーバフローラインＬ１８が接続している。また、水タンク４の側壁には、タンク水オーバフローラインＬ１９が伸びて、タンク内の水位が一定水位を超えないようにされている。また、水タンク４の下部からは、回収水供給ラインＬ２０が伸びて、電池冷却水タンク１２に接続している。この回収水供給ラインＬ２０には、上流側から、回収水ポンプＰ１、入口フィルタ８、水処理装置１０が配置されている。
【００４５】
入口フィルタ８としては、水タンク４で回収した回収水に含まれている煤や粉塵等の不純物を除去するものであれば特に限定はなく、金属除去フィルタ、微粒子除去フィルタ等が好ましく挙げられる。
【００４６】
水処理装置１０としては、水タンク４で回収した回収水を脱イオン処理する装置であれば特に限定はなく、電気式脱イオン装置、金属イオン除去装置、活性炭フィルタ、水処理樹脂などが挙げられる。これらを単独で使用してもよく、複数を併用してもよい。なかでも、ランニングコストやメンテナンスコストを低減できるという理由から電気式脱イオン装置を使用することが好ましく、電気式脱イオン装置の上流側に金属イオン除去装置を配置し、電気式脱イオン装置の下流側に水処理樹脂を配置することがより好ましい。なお、この実施形態では、水処理装置１０として電気式脱イオン装置を用いている。
【００４７】
ここで、電気式脱イオン装置とは、電極と、イオン交換膜によって区画された内部にイオン交換樹脂が充填された脱塩室と、脱塩室から移動してくるイオンを受け取る濃縮室と、を備える水処理装置であって、脱塩室に流入したイオンはその親和力、濃度及びイオン強度に基いてイオン交換樹脂と反応し、電位の傾きの方向に樹脂中を移動し、イオン交換膜まで達する。そして、カチオンはカチオン交換膜を透過し、アニオンはアニオン交換膜を透過して、それぞれ濃縮室に移動する。これによって回収水を、脱イオン水と濃縮水に分離することができ、電気式脱イオン装置の脱塩室からは、イオン濃度が低減された脱イオン水を回収でき、電池冷却水タンク１２に供給できる。
【００４８】
一方、電気式脱イオン装置の濃縮室から排出される濃縮水は、回収水中のイオンが濃縮されて多量に含んでおり、この実施形態では、電気式脱イオン装置の濃縮室から伸びた、濃縮水排出ラインＬ２１は、脱炭酸装置５に連結して、濃縮水を水タンクの上流側に還流するように構成されている。
【００４９】
次に、本発明の燃料電池発電装置の起動方法を含めた、燃料電池発電装置の動作について説明する。
【００５０】
まず、改質装置３にて、原燃料供給ラインＬ９から供給される原燃料を、改質水供給ラインＬ１０から供給される改質水と混合して、改質触媒層３ａに供給し、水蒸気改質反応により水素に富む改質ガスを生成させる。水蒸気改質反応は、吸熱反応であることから、改質装置３の燃焼部３ｂに、燃焼用燃料供給ラインＬ１２から燃焼用燃料と、燃焼空気供給ラインＬ１１から燃焼空気を供給し、これらを燃焼して改質触媒層３ａを加熱する。なお、燃料電池発電装置の起動時においては、燃焼用燃料としては、原燃料供給ラインＬ９から供給される原燃料が用いられる。そして、燃焼部３ｂでの燃焼状態が安定し、改質触媒層３ａが十分加熱されたら、燃焼部３ｂへの原燃料の供給を停止して、アノードオフガスを燃焼部３ｂに供給し、アノードオフガスが燃焼用燃料として用いられる。
【００５１】
そして、改質装置３で生成された改質ガスは、改質ガス供給ラインＬ１を通ってアノード電極１ａに供給される。改質ガスに含まれる凝縮水は、改質ガス供給ラインＬ１の途中に配置された改質ガスドレントラップＱ１にて回収され、改質ガス凝縮水供給ラインＬ２を通って脱炭酸装置５に供給される。
【００５２】
燃料電池本体１では、アノード電極１ａに供給された改質ガスと、カソード電極１ｂに供給された空気とを電解質１ｃの界面で電気化学反応させて発電し、この発電出力を電力系統に供給する。
【００５３】
カソード電極１ｂから排出されるカソードオフガスは、カソードオフガス熱交換器Ｑ３で冷却されて、カソードオフガス凝縮水とカソードガスと共に、カソードオフガス排出ラインＬ６を通って水タンク４に供給される。
【００５４】
アノード電極１ａから排出されるアノードオフガスは、アノードオフガス排出ラインＬ３を通って燃焼部３ｂへと供せられ、燃焼用燃料として用いられる。アノードオフガスに含まれる凝縮水は、アノードオフガス排出ラインＬ３の途中に配置されたアノードオフガスドレントラップＱ２にて回収され、アノードオフガス凝縮水供給ラインＬ４を通って脱炭酸装置５に供給される。
【００５５】
また、改質装置３の燃焼部３ｂから排出される燃焼排ガスは、気液分離器２０で気液分離処理して凝縮水を回収するが、本発明では、燃料電池発電装置の起動時において、燃焼部３ｂの燃焼開始後に排出される燃焼排ガスより生成される凝縮水を系外に排水する凝縮水排出工程を実施し、凝縮水排水工程後の燃焼部３ｂから排出される燃焼排ガスより生成される凝縮水の回収を開始することとする。
【００５６】
上記凝縮水排出工程では、開閉弁Ｖ２を閉じ、排水弁Ｖ１を開いて、気液分離器２０の凝縮水貯留部に溜まった凝縮水を、排水ラインＬ１５ａから系外に排出する。
【００５７】
凝縮水排出工程は、少なくとも、燃焼部３ｂの燃焼状態が安定したことを検知するまで実施することが好ましい。燃焼状態の検知は、燃焼用燃料、燃焼用空気及び燃焼排ガスから選ばれた１種以上のガスの圧力変動幅や流量変動幅の測定や、燃焼部３ｄの温度変動幅や温度上昇速度の測定や、燃焼排ガスをパーティクルカウンターで検知する等の手段で行うことができる。
【００５８】
燃料電池発電装置の起動時は、燃焼用燃料として原燃料を主体としたものが用いられており、また、燃焼部３ｂの燃焼状態が不安定で、着火と失火を繰り返した状態となる。このため、燃焼用燃料は不完全燃焼になり易く、燃料電池発電装置の起動時の燃焼部３ｂから排出される燃焼排ガスは、煤等の混在量が多い。しかし、上述したように、少なくとも、燃焼部の燃焼状態が安定したことを検知するまで、凝縮水排出工程を実施するようにすることで、燃焼排ガス中に未燃の燃焼用燃料が混入するのを防止でき、煤等の混入量のきわめて少ない凝縮水を水タンク４に供給できる。なお、燃焼排ガスのガス分は、気液分離器２０で分離された後、分離ガス排出ラインＬ１４を通って脱炭酸装置５に送られ、脱炭酸装置５に設けられた排気ラインＬ１７から系外に排気される。
【００５９】
また、凝縮水排出工程は、燃焼用燃料として原燃料を供給している間は実施するようにしてもよい。原燃料を燃焼した際に排出される燃焼排ガスには、煤等が混入している可能性が高いので、燃焼用燃料として原燃料を供給している間は、凝縮水排出工程を実施するようにすることで、煤等の混入量のきわめて少ない凝縮水を水タンク４に供給できる。
【００６０】
また、凝縮水排出工程は、燃焼部の燃焼状態が安定するまでに要する時間や、燃焼用燃料として原燃料の供給を停止するのに要する時間などをあらかじめ求めて、燃料電池発電装置の起動から当該時間が経過するまで実施するようにしてもよい。この態様によれば、あらかじめ設定した時間に基づいて凝縮水排出工程を行うので、運転制御が容易になる。
【００６１】
そして、凝縮水排出工程を終えた後、開閉弁Ｖ２を開き、排水弁Ｖ１を閉じる。このようにすることで、気液分離器２０の凝縮水貯留部に溜まった凝縮水は、燃焼排ガス凝縮水回収ラインＬ１５ｂを通って、分離ガス排出ラインＬ１４に送られて、ガス分と共に脱炭酸装置５に送られる。凝縮水は、脱炭酸装置５にて脱炭酸処理された後、水タンク４に送られ、ガス分は、脱炭酸用空気と共に排気ラインＬ１７から系外に排気される。
【００６２】
そして、水タンク４に回収された凝縮水は、入口フィルタ８にて煤や粉塵等の不純物除去が行われた後、水処理装置１０に送られて脱イオン処理がなされ、処理水は、電池冷却水タンク１２に送られ、電池冷却水、加湿水、改質水などに使用される。一方、濃縮水は濃縮水排出ラインＬ２１を通って脱炭酸装置５に還流される。
【００６３】
このように、本発明によれば、燃料電池発電装置の起動時において、燃焼部３ｂにおける燃焼開始後に燃焼部３ｂから排出される燃焼排ガスより生成される凝縮水を系外に排水するようにしたことで、未燃の燃焼用燃料や、煤等が多量に含まれる燃焼排ガスから生成される凝縮水を系外に排水でき、水タンク４に回収される凝縮水中に煤等の不純物が混入しにくくなる。その結果、煤等の除去に用いる入口フィルタ８の交換周期を長期化できる。更には、圧損や、後段の水処理装置１０などにかかる負荷などの上昇を抑制でき、メンテナンスコストを低減できる。また、燃焼排ガスに比べて凝縮水は排出量が少ないので、排水ラインＬ１５ａに用いる配管は、口径に小さいものを用いることができ、小型化が可能である。そして、燃焼排ガス中のガス分は、脱炭酸装置５に設けられた排気ラインＬ１７から、脱炭酸用空気と共に系外に排気できるので、排気口を別途設ける必要がなく、装置構成を簡略化できる。
【００６４】
次に、前記第一の実施形態において、燃焼部３ｂの燃焼状態の検知手段として、圧力計を用いた第二の実施形態について、図２を用いて説明する。なお、第一の実施形態と同一箇所には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００６５】
この実施形態において、上記第一の実施形態との相違点は、燃焼空気供給ラインＬ１１、燃焼用燃料供給ラインＬ１２、燃焼排ガス排出ラインＬ１３のそれぞれに、圧力計５１〜５３が配置されている点である。
【００６６】
この実施形態では、排水弁Ｖ１及び開閉弁Ｖ２の開閉制御は、圧力計５１〜５３の測定値に基づいて行われる。
【００６７】
燃焼部３ｂの燃焼状態が不安定であると、燃焼用燃料、燃焼空気及び燃焼排ガスの圧力が安定しないので、前記ガスの圧力の変動幅を指針とすることで、燃焼部３ｂの燃焼状態を把握することができる。
【００６８】
以下、図３に示すフローチャートを用いて説明する。
【００６９】
まず、ステップＳ１では、燃焼部３ｂにて燃焼用燃料の燃焼を開始する。
【００７０】
次に、ステップＳ２にて、排水弁Ｖ１を開き、開閉弁Ｖ２を閉じる。そして、燃焼部３ｂから排出される燃焼排ガスを気液分離器２０にて気液分離し、凝縮水は排水ラインＬ１５ａから系外に排水し、ガス分は分離ガス排出ラインＬ１４を通って脱炭酸装置５に導入する。
【００７１】
次に、ステップＳ３にて、圧力計５１、５２、５３の測定値を検出し、圧力計５１、５２、５３のいずれかの測定値の変動幅が所定範囲以内の状態で所定時間以上維持されているかどうか（この実施形態では、変動幅が±２０％以内の状態で２０秒以上維持されている）判断する。燃焼部３ｂの燃焼状態が不安定であると、燃焼用燃料、燃焼空気及び燃焼排ガスの圧力が安定しないので、前記ガスの圧力の変動幅が設定値を超えている間は、燃焼部３ｂの燃焼状態が不安定であると推測できる。前記状態を維持できない場合は、ステップＳ２に戻る。一方、前記状態を維持できている場合は、ステップＳ４に移り、凝縮水排水工程を一時的に終了させる。
【００７２】
ステップＳ４では、排水弁Ｖ１を閉じ、開閉弁Ｖ２を開き、気液分離器２０で回収した凝縮水を燃焼排ガス凝縮水回収ラインＬ１５ａ及び分離ガス排出ラインＬ１４を通って脱気装置５に導入する。
【００７３】
次に、ステップＳ５にて、圧力計５１、５２、５３の測定値を検出し、圧力計５１、５２、５３のいずれかの測定値の変動幅が所定範囲以内（この実施形態では±２０％以内）であるかどうか判断する。前記測定値の変動幅が所定範囲以内でない場合は、ステップＳ２に戻る。一方、前記測定値の変動幅が所定範囲以内である場合は、ステップＳ６に移る。
【００７４】
ステップＳ６では、改質触媒層３ａの温度が所定温度（この実施形態では５４０℃以上）を超えているか判断する。改質触媒層３ａの温度が所定温度未満の場合はステップＳ５に戻り、改質触媒層３ａの温度が所定温度を超えている場合は凝縮水排出工程を終了する。
【００７５】
なお、ステップＳ４及びステップＳ５は省略してもよい。また、この実施形態では、燃焼空気供給ラインＬ１１、燃焼用燃料供給ラインＬ１２、燃焼排ガス排出ラインＬ１３のぞれぞれのライン上に圧力計５１、５２、５３を配置したが、圧力計は、前述したいずれかのラインに配置されていればよい。
【００７６】
次に、前記第一の実施形態において、燃焼部３ｂの燃焼状態の検知手段として、流量計を用いた第三の実施形態について、図４を用いて説明する。なお、第一の実施形態と同一箇所には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００７７】
この実施形態において、上記第一の実施形態との相違点は、燃焼空気供給ラインＬ１１、燃焼用燃料供給ラインＬ１２、燃焼排ガス排出ラインＬ１３のそれぞれに流量計６１〜６３が配置されている点である。
【００７８】
この実施形態では、排水弁Ｖ１及び開閉弁Ｖ２の開閉制御は、流量計６１〜６３の測定値に基づいて行われる。
【００７９】
燃焼部３ｂの燃焼状態が不安定であると、燃焼用燃料、燃焼空気及び燃焼排ガスの流量が安定しないので、前記ガスの流量の変動幅を指針とすることで、燃焼部３ｂの燃焼状態を把握することができる。
【００８０】
以下、図５に示すフローチャートを用いて説明する。
【００８１】
まず、ステップＳ１１では、燃焼部３ｂにて燃焼用燃料の燃焼を開始する。
【００８２】
次に、ステップＳ１２にて、排水弁Ｖ１を開き、開閉弁Ｖ２を閉じる。そして、燃焼部３ｂから排出される燃焼排ガスを気液分離器２０にて気液分離し、凝縮水は排水ラインＬ１５ａから系外に排水し、ガス分は分離ガス排出ラインＬ１４を通って脱炭酸装置５に導入する。
【００８３】
次に、ステップＳ１３にて、流量計６１、６２、６３の測定値を検出し、流量計６１、６２、６３のいずれかの測定値の変動幅が所定範囲以内の状態で所定時間以上維持されているかどうか（この実施形態では、変動幅が±２０％以内の状態で２０秒以上維持されている）判断する。前記状態を維持できない場合は、ステップＳ１２に戻る。一方、前記状態を維持できている場合は、ステップＳ１４に移り、凝縮水排水工程を一時的に終了させる。
【００８４】
ステップＳ１４では、排水弁Ｖ１を閉じ、開閉弁Ｖ２を開き、気液分離器２０で回収した凝縮水を燃焼排ガス凝縮水回収ラインＬ１５ａ及び分離ガス排出ラインＬ１４を通って脱気装置５に導入する。
【００８５】
次に、ステップＳ１５にて、流量計６１、６２、６３の測定値を検出し、流量計６１、６２、６３のいずれかの測定値の変動幅が所定範囲以内（この実施形態では±２０％以内）であるかどうか判断する。前記測定値の変動幅が所定範囲以内でない場合は、ステップＳ１２に戻る。一方、前記測定値の変動幅が所定範囲以内である場合は、ステップＳ１６に移る。
【００８６】
ステップＳ１６では、改質触媒層３ａの温度が所定温度（この実施形態では５４０℃以上）を超えているか判断する。改質触媒層３ａの温度が所定温度未満の場合はステップＳ１５に戻り、改質触媒層３ａの温度が所定温度を超えている場合は凝縮水排出工程を終了する。
【００８７】
なお、ステップＳ１４及びステップＳ１５は省略してもよい。また、この実施形態では、燃焼空気供給ラインＬ１１、燃焼用燃料供給ラインＬ１２、燃焼排ガス排出ラインＬ１３のぞれぞれのライン上に流量計６１、６２、６３を配置したが、流量計は、前述したいずれかのラインに配置されていればよい。
【００８８】
次に、前記第一の実施形態において、燃焼部３ｂの燃焼状態の検知手段として、温度計を用いた第四の実施形態について、図６を用いて説明する。なお、第一の実施形態と同一箇所には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００８９】
この実施形態において、上記第一の実施形態との相違点は、燃焼部３ｂに温度計７１が配置されている点である。
【００９０】
この実施形態では、排水弁Ｖ１及び開閉弁Ｖ２の開閉制御は、温度計７１の測定値に基づいて行われる。
【００９１】
燃焼部３ｂの燃焼状態が不安定であると、燃焼部３ｂが昇温し難く、また、温度にばらつきが生じるので、燃焼部３ｂの昇温速度や、燃焼部３ｂの温度変動幅を指針とすることで、燃焼部３ｂの燃焼状態を把握することができる。温度計７１は燃焼部３ｂの温度を計測できる位置に配置されていればよく、バーナ室の内壁や、バーナで燃焼用燃料を燃焼した際に排出される燃焼排ガスの流路上に配置することが好ましい。
【００９２】
まず、燃焼部３ｂの昇温速度を指針として、排水弁Ｖ１及び開閉弁Ｖ２の開閉制御する例について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。
【００９３】
ステップＳ２１では、燃焼部３ｂにて燃焼用燃料の燃焼を開始する。
【００９４】
次に、ステップＳ２２にて、排水弁Ｖ１を開き、開閉弁Ｖ２を閉じる。そして、燃焼部３ｂから排出される燃焼排ガスを気液分離器２０にて気液分離し、凝縮水は排水ラインＬ１５ａから系外に排水し、ガス分は分離ガス排出ラインＬ１４を通って脱炭酸装置５に導入する。
【００９５】
次に、ステップＳ２３にて、温度計７１の昇温速度が、所定値を超えた状態で所定時間以上維持されているかどうか（この実施形態では、（起動に必要な温度上昇値［例えば６００℃］／設定起動時間［例えば１２０分］）の１／３以上の値の昇温速度で、５分以上維持されている）判断する。前記状態を維持できない場合は、ステップＳ２２に戻る。一方、前記状態を維持できている場合は、ステップＳ２４に移り、凝縮水排水工程を一時的に終了させる。
【００９６】
ステップＳ２４では、排水弁Ｖ１を閉じ、開閉弁Ｖ２を開き、気液分離器２０で回収した凝縮水を燃焼排ガス凝縮水回収ラインＬ１５ａ及び分離ガス排出ラインＬ１４を通って脱気装置５に導入する。
【００９７】
次に、ステップＳ２５にて、温度計７１の昇温速度が、所定値を超えているかどうか（この実施形態では、（起動に必要な温度上昇値［例えば６００℃］／設定起動時間［例えば１２０分］）の１／３以上の値の昇温速度）判断する。前記測定値の変動幅が所定範囲以内でない場合は、ステップＳ２２に戻る。一方、前記測定値の変動幅が所定範囲以内である場合は、ステップＳ２６に移る。
【００９８】
ステップＳ２６では、改質触媒層３ａの温度が所定温度（この実施形態では５４０℃以上）を超えているか判断する。改質触媒層３ａの温度が所定温度未満の場合はステップＳ２５に戻り、改質触媒層３ａの温度が所定温度を超えている場合は凝縮水排出工程を終了する。
【００９９】
なお、ステップＳ２４及びステップＳ２５は省略してもよい。
【０１００】
次に、燃焼部３ｂの温度変動幅を指針として、排水弁Ｖ１及び開閉弁Ｖ２の開閉制御する例について、図８に示すフローチャートを用いて説明する。
【０１０１】
ステップＳ３１では、燃焼部３ｂにて燃焼用燃料の燃焼を開始する。
【０１０２】
次に、ステップＳ３２にて、排水弁Ｖ１を開き、開閉弁Ｖ２を閉じる。そして、燃焼部３ｂから排出される燃焼排ガスを気液分離器２０にて気液分離し、凝縮水は排水ラインＬ１５ａから系外に排水し、ガス分は分離ガス排出ラインＬ１４を通って脱炭酸装置５に導入する。
【０１０３】
次に、ステップＳ３３にて、温度計７１の測定値を検出し、温度計７１の測定値の変動幅が所定範囲以内の状態で所定時間以上維持されているか（この実施形態では、変動幅が±２０％以内の状態で２０秒以上維持されている）どうか判断する。前記状態を維持できない場合は、ステップＳ３２に戻る。一方、前記状態を維持できている場合は、ステップＳ３４に移り、凝縮水排水工程を一時的に終了させる。
【０１０４】
ステップＳ３４では、排水弁Ｖ１を閉じ、開閉弁Ｖ２を開き、気液分離器２０で回収した凝縮水を燃焼排ガス凝縮水回収ラインＬ１５ａ及び分離ガス排出ラインＬ１４を通って脱気装置５に導入する。
【０１０５】
次に、ステップＳ３５にて、温度計７１の測定値を検出し、温度計７１の測定値の変動幅が所定範囲以内（この実施形態では、変動幅が±２０％以内）であるかどうか判断する。前記測定値の変動幅が所定範囲以内でない場合は、ステップＳ３２に戻る。一方、前記測定値の変動幅が所定範囲以内である場合は、ステップＳ３６に移る。
【０１０６】
ステップＳ３６では、改質触媒層３ａの温度が所定温度（この実施形態では５４０℃以上）を超えているか判断する。改質触媒層３ａの温度が所定温度未満の場合はステップＳ３５に戻り、改質触媒層３ａの温度が所定温度を超えている場合は凝縮水排出工程を終了する。
【０１０７】
なお、ステップＳ３４及びステップＳ３５は省略してもよい。
【０１０８】
次に、前記第一の実施形態において、燃焼部３ｂの燃焼状態の検知手段として、パーティクルカウンターを用いた第五の実施形態について、図９を用いて説明する。なお、第一の実施形態と同一箇所には、同一符号を付してその説明を省略する。
【０１０９】
この実施形態において、上記第一の実施形態との相違点は、燃焼排ガス排出ラインＬ１３に、パーティクルカウンター８１が配置されている点である。
【０１１０】
この実施形態では、排水弁Ｖ１及び開閉弁Ｖ２の開閉制御は、パーティクルカウンター８１の測定値に基づいて行われる。
【０１１１】
燃焼部３ｂの燃焼状態が不安定であると、燃焼排ガスに煤等の混入量が多くなるので、パーティクルカウンター８１の測定値を指針とすることで、燃焼部３ｂの燃焼状態を把握することができる。
【０１１２】
以下、図１０に示すフローチャートを用いて説明する。
【０１１３】
まず、ステップＳ４１では、燃焼部３ｂにて燃焼用燃料の燃焼を開始する。
【０１１４】
次に、ステップＳ４２にて、排水弁Ｖ１を開き、開閉弁Ｖ２を閉じる。そして、燃焼部３ｂから排出される燃焼排ガスを気液分離器２０にて気液分離し、凝縮水は排水ラインＬ１５ａから系外に排水し、ガス分は分離ガス排出ラインＬ１４を通って脱炭酸装置５に導入する。
【０１１５】
次に、ステップＳ４３にて、パーティクルカウンター８１の測定値を検出し、測定値が所定値未満であるかどうか判断する。パーティクルカウンター８１の測定値が所定値を超えている場合は、ステップＳ４２に戻る。一方、パーティクルカウンター８１の測定値が所定値未満の場合は、ステップＳ４４に移り、凝縮水排水工程を一時的に終了させる。
【０１１６】
ステップＳ４４では、排水弁Ｖ１を閉じ、開閉弁Ｖ２を開き、気液分離器２０で回収した凝縮水を燃焼排ガス凝縮水回収ラインＬ１５ａ及び分離ガス排出ラインＬ１４を通って脱気装置５に導入する。
【０１１７】
次に、ステップＳ４５にて、パーティクルカウンター８１の測定値を検出し、測定値が所定値未満であるかどうか判断する。パーティクルカウンター８１の測定値が所定値を超えている場合は、ステップＳ４２に戻る。一方、パーティクルカウンター８１の測定値が所定値未満の場合は、ステップＳ４６に移る。
【０１１８】
ステップＳ４６では、改質触媒層３ａの温度が所定温度（この実施形態では５４０℃以上）を超えているか判断する。改質触媒層３ａの温度が所定温度未満の場合はステップＳ４５に戻り、改質触媒層３ａの温度が所定温度を超えている場合は凝縮水排出工程を終了する。
【０１１９】
なお、ステップＳ４４及びステップＳ４５は省略してもよい。
【０１２０】
次に、前記第一の実施形態において、凝縮水排出工程を燃焼部の燃焼用燃料として原燃料を供給している間実施するようにした、第六の実施形態について、図１１を用いて説明する。なお、第一の実施形態と同一箇所には、同一符号を付してその説明を省略する。
【０１２１】
この実施形態では、排水弁Ｖ１及び開閉弁Ｖ２の開閉制御は、原燃料供給ラインＬ９に介装された開閉弁Ｖ３，Ｖ４、改質ガス供給ラインＬ１に改装された開閉弁Ｖ５、改質ガス供給ラインＬ１とアノードオフガス排出ラインＬ３とを接続するバイパスラインＬ２２に介装された開閉弁Ｖ６の開閉制御と共に、予め制御手段にプログラムされている点で第一の実施形態と相違している。
以下、弁Ｖ１〜Ｖ６の制御について説明する。
【０１２２】
まず、改質装置３の起動開始時には、開閉弁Ｖ３を開いて燃焼部３ｂに原燃料を供給し、燃焼用燃料の燃焼を開始する。この時、開閉弁Ｖ４〜６は閉じられている。
【０１２３】
次に、排水弁Ｖ１を開き、開閉弁Ｖ２を閉じる。そして、燃焼部３ｂから排出される燃焼排ガスを気液分離器２０にて気液分離し、凝縮水は排水ラインＬ１５ａから系外に排水し、ガス分は分離ガス排出ラインＬ１４を通って脱炭酸装置５に導入する。
【０１２４】
次に、触媒温度が５４０℃に到達したことを検知した後、バイパスラインＬ２２上の開閉弁Ｖ６を開き、これに続いて開閉弁Ｖ４を開いて改質触媒層３ａへ原燃料を供給し、改質反応を開始する。
【０１２５】
改質ガスがバイパスラインＬ２２を通って燃焼部３ｂに到達すると改質ガスを燃焼用燃料とすることができるので、次に開閉弁Ｖ３を閉じる。開閉弁Ｖ３を閉じるタイミングは、改質ガスが燃焼部３ｂに到達するのに要する時間を予め求めて設定（本実施例では開閉弁Ｖ４を開いてから２分後）されている。
【０１２６】
次に、排水弁Ｖ１を閉じ、開閉弁Ｖ２を開いて凝縮水排出工程を終了し、気液分離器２０で回収した凝縮水を、燃焼排ガス凝縮水回収ラインＬ１５ａ及び分離ガス排出ラインＬ１４を通って脱炭酸装置５に導入する。
【０１２７】
排水弁Ｖ１を閉じるタイミングは、開閉弁Ｖ３を閉じると同時に閉じるように制御してもよく、あるいは、原燃料が燃焼排ガスとなって燃焼部３ｂから排気されるのに要する時間をあらかじめ求めておき、開閉弁Ｖ３を閉じてから、前記設定時間経過後に閉じるように制御してもよい。
【０１２８】
以上説明した第一〜六の実施形態では、気液分離器２０から延出した分離ガス排出ラインＬ１４及び燃焼排ガス凝縮水取り出しラインＬ１５に設置された、排出弁Ｖ１及び開閉弁Ｖ２の開閉制御で凝縮水排出工程を行っているが、この構成に限られず、本発明の凝縮水排出工程が実現できるものであれば良く、例えば図１２に示すような構成に替えることもできる。
【０１２９】
すなわち、図１２に示す構成では、燃焼排ガスラインＬ１３の燃焼排ガス熱交換器Ｑ４よりも下流側の部分が分岐して、脱炭酸装置５に接続する配管Ｌ２３と、排水弁Ｖ１ａ及びドレントラップ２５が配置された配管Ｌ２４に接続している。また、ドレントラップ２５の前段に、水タンクを設置して、水タンクを経由してドレントラップに凝縮水を含む燃焼排ガスを供給するようにしてもよい。
【０１３０】
ドレントラップ２５としては、従来公知のものを用いることができ、例えば、図１３、１４に示すドレントラップが一例として挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、複数組み合わせて用いてもよい。
【０１３１】
図１３に示すドレントラップは、Ｕ字状に屈曲した配管４０からなり、配管４０の始部４１が燃焼排ガスラインＬ１３に連通する配管Ｌ２４が接続し、終端部４２が下方に向かって伸びて、排水ラインＬ２４ａに接続しており、Ｕ字部分に凝縮水を貯めて、一定水量を超えたら系外に排水するように構成されている。
【０１３２】
図１４に示すドレントラップは、ハウジング４５の上部に、配管Ｌ２４が接続する燃焼排ガス入り口４６が形成されている。また、ハウジング４５の底部には、凝縮水出口４８が形成されており、系外に続く排水ラインＬ２４ｂが接続している。また、凝縮水出口４８には、フロート４９の作用によって機械的に開閉操作される弁５０が配置されている。
【０１３３】
排水弁Ｖ１ａは、凝縮水排出工程中は開き、凝縮水排出工程終了後は閉じるよう開閉制御される。このため、凝縮水排水工程中は、燃焼排ガス熱交換器Ｑ４で凝縮された燃焼排ガス中の凝縮水が排出弁Ｖ１ａ及びドレントラップ２５を経由して燃料電池発電装置外へ排水される。なお、燃焼排ガス中のガス分は、凝縮水排水工程中でも、配管Ｌ２３を通って脱炭酸装置５に導入されて、排気ラインＬ１７から系外に排気される。そして、凝縮水排出工程終了後は、排出弁Ｖ１ａが閉じられるので、凝縮水および燃焼排ガスは共に配管Ｌ２４を通って脱炭酸装置５へと送られる。
【０１３４】
この態様によれば、弁体の個数を減らすことができるので、部品点数が少なくなり、装置コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の燃料電池発電装置の第一の実施形態の概略構成図である。
【図２】本発明の燃料電池発電装置の第二の実施形態の概略構成図である。
【図３】同燃料電池発電装置を用いた、開閉弁及び排水弁の開閉制御を示すフローチャート図である。
【図４】本発明の燃料電池発電装置の第三の実施形態の概略構成図である。
【図５】同燃料電池発電装置を用いた、開閉弁及び排水弁の開閉制御を示すフローチャート図である。
【図６】本発明の燃料電池発電装置の第四の実施形態の概略構成図である。
【図７】同燃料電池発電装置を用いた、開閉弁及び排水弁の開閉制御を示すフローチャート図である。
【図８】同燃料電池発電装置を用いた、開閉弁及び排水弁の開閉制御を示す他のフローチャート図である。
【図９】本発明の燃料電池発電装置の第五の実施形態の概略構成図である。
【図１０】同燃料電池発電装置を用いた、開閉弁及び排水弁の開閉制御を示すフローチャート図である。
【図１１】本発明の燃料電池発電装置の第六の実施形態の概略構成図である。
【図１２】本発明の凝縮水排出工程を実施するための装置構成の概略構成図である。
【図１３】ドレントラップの一例を示す概略構成図である。
【図１４】ドレントラップの他の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１：燃料電池本体
１ａ：アノード電極
１ｂ：カソード電極
１ｃ：電解質
１ｄ：冷却系
２：加湿器
３：改質装置
３ａ：改質触媒層
３ｂ：燃焼部
４：水タンク
５：脱炭酸装置
６：ドレン口
８：入口フィルタ
１０：水処理装置
１２：電池冷却水タンク
２０：気液分離器
２５：ドレントラップ
５１〜５３：圧力計
６１〜６３：流量計
７１：温度計
８１：パーティクルカウンター
Ｌ１：改質ガス供給ライン
Ｌ２：改質ガス凝縮水供給ライン
Ｌ３：アノードオフガス排出ライン
Ｌ４：アノードオフガス凝縮水供給ライン
Ｌ５：空気供給ライン
Ｌ６：カソードオフガス排出ライン
Ｌ７：電池冷却水供給ライン
Ｌ８：電池冷却水排出ライン
Ｌ９：原燃料供給ライン
Ｌ１０：改質水供給ライン
Ｌ１１：燃焼空気供給ライン
Ｌ１２：燃焼用燃料供給ライン
Ｌ１３：燃焼排ガスライン
Ｌ１４：分離ガス排出ライン
Ｌ１５：燃焼排ガス凝縮水取り出しライン
Ｌ１５ａ：排水ライン
Ｌ１５ｂ：燃焼排ガス凝縮水回収ライン
Ｌ１７：排気ライン
Ｌ１８：電池冷却水オーバフローライン
Ｌ１９：タンク水オーバフローライン
Ｌ２０：回収水供給ライン
Ｌ２１：濃縮水排出ライン
Ｐ１：回収水ポンプ
Ｑ１：改質ガスドレントラップ
Ｑ２：アノードオフガスドレントラップ
Ｑ３：カソードオフガス熱交換器
Ｑ４：燃焼排ガス熱交換器
Ｖ１：排水弁
Ｖ２〜Ｖ６：開閉弁
【図１】
0005487549.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005487549.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005487549.tif 000006
【図６】
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【図７】
0005487549.tif 000008
【図８】
0005487549.tif 000009
【図９】
0005487549.tif 000010
【図１０】
0005487549.tif 000011
【図１１】
0005487549.tif 000012
【図１２】
0005487549.tif 000013
【図１３】
0005487549.tif 000014
【図１４】
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