(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を得る発電部と、この発電部を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段と、前記発電部から排出される冷却水から蒸気を分離する気水分離器と、この気水分離器で生じる蒸気の熱エネルギーを利用する蒸気利用装置と、この蒸気利用装置への蒸気流量を調節する蒸気流量調節装置と、前記蒸気利用装置において蒸気を利用しているか否かを検知する蒸気利用有無検知手段とを備え、
前記蒸気利用有無検知手段により検知された蒸気利用装置での蒸気利用の有無に基づいて、前記発電部の冷却水の温度、流量の少なくとも一方を制御するようにしたことを特徴とする燃料電池発電プラント。
【請求項２】
燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を得る発電部と、この発電部を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段と、前記発電部から排出される冷却水から蒸気を分離する気水分離器と、この気水分離器で生じる蒸気の熱エネルギーを利用する蒸気利用装置と、この蒸気利用装置への蒸気流量を調節する蒸気流量調節装置と、前記蒸気利用装置において蒸気を利用しているか否かを検知する蒸気利用有無検知手段と、前記発電部入口の冷却水の温度を制御する冷却水温度制御装置とを備え、
前記蒸気利用有無検知手段により検知された蒸気利用装置での蒸気利用の有無に基づいて、前記発電部入口の冷却水の温度を制御するようにしたことを特徴とする燃料電池発電プラント。
【請求項３】
燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を得る発電部と、この発電部を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段と、前記発電部から排出される冷却水から蒸気を分離する気水分離器と、この気水分離器で生じる蒸気の熱エネルギーを利用する蒸気利用装置と、この蒸気利用装置への蒸気流量を調節する蒸気流量調節装置と、前記蒸気利用装置において蒸気を利用しているか否かを検知する蒸気利用有無検知手段と、前記発電部入口の冷却水の流量を制御する冷却水流量制御装置とを備え、
前記蒸気利用有無検知手段により検知された蒸気利用装置での蒸気利用の有無に基づいて、前記発電部入口の冷却水の流量を制御するようにしたことを特徴とする燃料電池発電プラント。
【請求項４】
燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を得る発電部と、この発電部を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段と、前記発電部から排出される冷却水から蒸気を分離する気水分離器と、この気水分離器で生じる蒸気の熱エネルギーを利用する蒸気利用装置と、この蒸気利用装置への蒸気流量を調節する蒸気流量調節装置と、前記蒸気利用装置において蒸気を利用しているか否かを検知する蒸気利用有無検知手段と、前記発電部入口の冷却水の温度を制御する冷却水温度制御装置と、前記発電部入口の冷却水の流量を制御する冷却水流量制御装置とを備え、
前記蒸気利用有無検知手段により検知された蒸気利用装置での蒸気利用の有無に基づいて、前記発電部入口の冷却水の温度を制御すると共に、前記発電部入口の冷却水の流量を制御するようにしたことを特徴とする燃料電池発電プラント。
【請求項５】
燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を得る発電部と、この発電部を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段と、前記発電部から排出される冷却水から蒸気を分離する気水分離器と、この気水分離器で生じる蒸気の熱エネルギーを利用する蒸気利用装置と、この蒸気利用装置への蒸気流量を調節する蒸気流量調節装置と、前記蒸気利用装置において蒸気を利用しているか否かを検知する蒸気利用有無検知手段と、前記発電部入口の冷却水の温度を制御する冷却水温度制御装置と、前記気水分離器の温度制御操作端を前記蒸気流量調節装置または前記冷却水温度制御装置のいずれかに切り換える切り換え手段とを備え、
前記蒸気利用有無検知手段により検知された蒸気利用装置での蒸気利用の有無に基づいて、前記蒸気利用装置で蒸気を利用している場合には、前記気水分離器の温度制御操作端を前記切り換え手段で蒸気流量調節装置に切り換えて前記気水分離器の温度を調節し、前記蒸気利用装置で蒸気を利用していない場合には、前記気水分離器の温度制御操作端を前記切り換え手段で冷却水温度制御装置に切り換えて前記気水分離器の温度を調節するようにしたことを特徴とする燃料電池発電プラント。
【請求項６】
燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を得る発電部と、この発電部を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段と、前記発電部から排出される冷却水から蒸気を分離する気水分離器と、この気水分離器で生じる蒸気の熱エネルギーを利用する蒸気利用装置と、この蒸気利用装置への蒸気流量を調節する蒸気流量調節装置と、前記蒸気利用装置において蒸気を利用しているか否かを検知する蒸気利用有無検知手段と、前記発電部入口の冷却水の流量を制御する冷却水流量制御装置と、前記気水分離器の温度制御操作端を前記蒸気流量調節装置または前記冷却水流量制御装置のいずれかに切り換える切り換え手段とを備え、
前記蒸気利用有無検知手段により検知された蒸気利用装置での蒸気利用の有無に基づいて、前記蒸気利用装置で蒸気を利用している場合には、前記気水分離器の温度制御操作端を前記切り換え手段で蒸気流量調節装置に切り換えて前記気水分離器の温度を調節し、前記蒸気利用装置で蒸気を利用していない場合には、前記気水分離器の温度制御操作端を前記切り換え手段で冷却水流量制御装置に切り換えて前記気水分離器の温度を調節するようにしたことを特徴とする燃料電池発電プラント。
【請求項７】
燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を得る発電部と、この発電部を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段と、前記発電部から排出される冷却水から蒸気を分離する気水分離器と、この気水分離器で生じる蒸気の熱エネルギーを利用する蒸気利用装置と、この蒸気利用装置への蒸気流量を調節する蒸気流量調節装置と、前記蒸気利用装置において蒸気を利用しているか否かを検知する蒸気利用有無検知手段と、前記発電部入口の冷却水の温度を制御する冷却水温度制御装置と、前記発電部入口の冷却水の流量を制御する冷却水流量制御装置と、前記気水分離器の温度制御操作端を前記蒸気流量調節装置または前記冷却水温度制御装置のいずれかに切り換える第１の切り換え手段と、前記発電部の入口温度制御操作端を前記冷却水温度制御装置または前記冷却水流量制御装置のいずれかに切り換える第２の切り換え手段とを備え、
前記蒸気利用有無検知手段により検知された蒸気利用装置での蒸気利用の有無に基づいて、前記蒸気利用装置で蒸気を利用している場合には、前記気水分離器の温度制御操作端を前記第１の切り換え手段で蒸気流量調節装置に切り換えて前記気水分離器の温度を調節すると共に、前記発電部の入口温度制御操作端を前記第２の切り換え手段で冷却水温度制御装置に切り換えて前記発電部入口の温度を調節し、前記蒸気利用装置で蒸気を利用していない場合には、前記気水分離器の温度制御操作端を前記第１の切り換え手段で冷却水温度制御装置に切り換えて前記気水分離器の温度を調節すると共に、前記発電部の入口温度制御操作端を前記第２の切り換え手段で冷却水流量制御装置に切り換えて前記発電部入口の温度を調節するようにしたことを特徴とする燃料電池発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池発電プラントに係り、特に蒸気利用装置で蒸気を利用しない場合でも、未利用蒸気を処理するための放熱器等の未利用蒸気処理用設備無しで気水分離器の温度制御を行ない、プラント全体をよりコンパクトでかつ安価にできるようにした燃料電池発電プラントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、この種の従来の燃料電池発電プラントの構成例を示すブロック図である。
図３に示すように、燃料電池発電プラントは、燃料ガスとしての水素リッチガスと酸化剤ガスとしての空気とを電気化学的に反応させて電力を得る発電部１と、発電部１から排出された冷却水から蒸気を取り出すための気水分離器２と、発電部１で発生する熱を排出するために外部から冷却水を供給するための冷却水供給手段としてのポンプ３と、気水分離器２から発生する蒸気を利用するための蒸気利用装置４と、発電部１入口の冷却水温度を下げるための放熱器５と、気水分離器２から発生する蒸気の熱を除去するための放熱器６と、蒸気利用装置４への蒸気流量を調節するための蒸気流量調節装置７と、放熱器５からの冷却水流量と、放熱器５をバイパスする配管からの冷却水流量を調節するための流量調節装置８と、放熱器６への蒸気流量を調節するための流量調節装置９と、蒸気流量調節装置７を制御する制御装置１０と、流量調節装置８を制御する制御装置１１と、流量調節装置９を制御する制御装置１２と、気水分離器２の温度を検出する温度センサー１３と、発電部１入口の冷却水温度を検出する温度センサー１４と、制御装置１０への入力信号を切り換えるスイッチ１５と、制御装置１２への入力信号を切り換えるスイッチ１６とから成っている。
【０００３】
次に、かかる燃料電池発電プラントの動作について説明する。
まず、外部入力信号により、蒸気利用装置４で蒸気を利用する指示が出ている場合、制御装置１０には、切り換えスイッチ１５により温度センサ−１３の出力信号が入力され、これに基づいて演算を行ない、蒸気流量調節装置７の開度を制御して蒸気利用装置４へ蒸気を流すことにより、気水分離器２の温度の制御を行なうと共に、制御装置１２には、切り換えスイッチ１６により閉信号が入力され、蒸気流量調節装置９を閉じる。
【０００４】
一方、外部入力信号により、蒸気利用装置４で蒸気を利用しない指示が出ている場合、制御装置１０には、切り換えスイッチ１５により閉信号が入力され、蒸気流量調節装置７を閉じると共に、制御装置１２には、切り換えスイッチ１６により温度センサ−１３の出力信号が入力され、これに基づいて演算を行ない、蒸気流量調節装置９の開度を制御して放熱器６へ蒸気を流すことにより、気水分離器２の温度の制御を行なう。
【０００５】
また、これらとは独立に、制御装置１１は、常に温度センサ−１４の出力信号に基づいて演算を行ない、流量調節装置８により発電部１入口の冷却水温度の制御を行なう。
【０００６】
ところで、このような従来の燃料電池発電プラントでは、蒸気利用装置４での蒸気の利用が行なわれなくなった場合に、放熱器６がなければ気水分離器２の制御が行なわれなくなり、それまで蒸気利用装置４に送っていた蒸気が気水分離器２に滞留し、そのまま放置すると、気水分離器２の温度が上昇し過ぎてプラント全体の運転が継続できなくなる。このため、放熱器６や流量調節装置９等の未利用蒸気処理用設備を追加設置する必要があり、その結果プラント全体のコストの上昇と設置スペースの増加を招いてしまうという課題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の燃料電池発電プラントにおいては、未利用蒸気処理用設備を追加設置する必要があることから、プラント全体のコストの上昇と設置スペースの増加を招くという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、蒸気利用装置で蒸気を利用しない場合でも、未利用蒸気を処理するための放熱器等の未利用蒸気処理用設備無しで気水分離器の温度制御を行なうことができ、プラント全体をよりコンパクトでかつ安価にすることが可能な燃料電池発電プラントを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、
まず、請求項１に対応する発明では、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を得る発電部と、この発電部を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段と、発電部から排出される冷却水から蒸気を分離する気水分離器と、この気水分離器で生じる蒸気の熱エネルギーを利用する蒸気利用装置と、この蒸気利用装置への蒸気流量を調節する蒸気流量調節装置と、蒸気利用装置において蒸気を利用しているか否かを検知する蒸気利用有無検知手段とを備え、蒸気利用有無検知手段により検知された蒸気利用装置での蒸気利用の有無に基づいて、発電部の冷却水の温度、流量の少なくとも一方を制御するようにしている。
【００１０】
従って、請求項１に対応する発明の燃料電池発電プラントにおいては、蒸気利用装置で蒸気を利用している場合と利用していない場合とに分けて、発電部の冷却水の温度、流量の少なくとも一方を制御することにより、蒸気利用装置で蒸気を利用していない場合には、蒸気の発生量を減らすような冷却方法を行なえるため、放熱器等の未利用蒸気処理用設備無しで気水分離器の温度制御を行なうことができる。
【００１１】
一方、請求項２に対応する発明では、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を得る発電部と、この発電部を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段と、発電部から排出される冷却水から蒸気を分離する気水分離器と、この気水分離器で生じる蒸気の熱エネルギーを利用する蒸気利用装置と、この蒸気利用装置への蒸気流量を調節する蒸気流量調節装置と、蒸気利用装置において蒸気を利用しているか否かを検知する蒸気利用有無検知手段と、発電部入口の冷却水の温度を制御する冷却水温度制御装置とを備え、蒸気利用有無検知手段により検知された蒸気利用装置での蒸気利用の有無に基づいて、発電部入口の冷却水の温度を制御するようにしている。
【００１２】
従って、請求項２に対応する発明の燃料電池発電プラントにおいては、発電部入口の冷却水の温度を制御する冷却水温度制御装置を備え、蒸気利用装置で蒸気を利用している場合と利用していない場合とに分けて、発電部入口の冷却水の温度を制御することにより、蒸気利用装装置で蒸気を利用していない場合には、発電部入口の冷却水の温度を下げることによって蒸気の発生量を減らせるため、放熱器等の未利用蒸気処理用設備無しで気水分離器の温度制御を行なうことができる。
【００１３】
また、請求項３に対応する発明では、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を得る発電部と、この発電部を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段と、発電部から排出される冷却水から蒸気を分離する気水分離器と、この気水分離器で生じる蒸気の熱エネルギーを利用する蒸気利用装置と、この蒸気利用装置への蒸気流量を調節する蒸気流量調節装置と、蒸気利用装置において蒸気を利用しているか否かを検知する蒸気利用有無検知手段と、発電部入口の冷却水の流量を制御する冷却水流量制御装置とを備え、蒸気利用有無検知手段により検知された蒸気利用装置での蒸気利用の有無に基づいて、発電部入口の冷却水の流量を制御するようにしている。
【００１４】
従って、請求項３に対応する発明の燃料電池発電プラントにおいては、発電部入口の冷却水の流量を制御する冷却水流量制御装置を備え、蒸気利用装置で蒸気を利用している場合と利用していない場合とに分けて、発電部入口の冷却水の流量を制御することにより、蒸気利用装置で蒸気を利用していない場合には、発電部入口の冷却水の流量を増やすことによって蒸気の発生量を減らせるため、放熱器等の未利用蒸気処理用設備無しで気水分離器の温度制御を行なうことができる。
【００１５】
さらに、請求項４に対応する発明では、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を得る発電部と、この発電部を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段と、発電部から排出される冷却水から蒸気を分離する気水分離器と、この気水分離器で生じる蒸気の熱エネルギーを利用する蒸気利用装置と、この蒸気利用装置への蒸気流量を調節する蒸気流量調節装置と、蒸気利用装置において蒸気を利用しているか否かを検知する蒸気利用有無検知手段と、発電部入口の冷却水の温度を制御する冷却水温度制御装置と、発電部入口の冷却水の流量を制御する冷却水流量制御装置とを備え、蒸気利用有無検知手段により検知された蒸気利用装置での蒸気利用の有無に基づいて、発電部入口の冷却水の温度を制御すると共に、発電部入口の冷却水の流量を制御するようにしている。
【００１６】
従って、請求項４に対応する発明の燃料電池発電プラントにおいては、発電部入口の冷却水の温度を制御する冷却水温度制御装置と、発電部入口の冷却水の流量を制御する冷却水流量制御装置を備え、蒸気利用装置で蒸気を利用している場合と利用していない場合に分けて、発電部入口の冷却水の温度を制御すると共に、発電部入口の冷却水の流量を制御することにより、蒸気利用装置で蒸気を利用していない場合には、発電部入口の冷却水の温度を下げると共に、発電部入口の冷却水の流量を増やすことによって蒸気の発生量を減らせるため、放熱器等の未利用蒸気処理用設備無しで気水分離器の温度制御を行なうことができる。
【００１７】
一方、請求項５に対応する発明では、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を得る発電部と、この発電部を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段と、前記発電部から排出される冷却水から蒸気を分離する気水分離器と、この気水分離器で生じる蒸気の熱エネルギーを利用する蒸気利用装置と、この蒸気利用装置への蒸気流量を調節する蒸気流量調節装置と、前記蒸気利用装置において蒸気を利用しているか否かを検知する蒸気利用有無検知手段と、前記発電部入口の冷却水の温度を制御する冷却水温度制御装置と、前記気水分離器の温度制御操作端を前記蒸気流量調節装置または前記冷却水温度制御装置のいずれかに切り換える切り換え手段とを備え、前記蒸気利用有無検知手段により検知された蒸気利用装置での蒸気利用の有無に基づいて、前記蒸気利用装置で蒸気を利用している場合には、前記気水分離器の温度制御操作端を前記切り換え手段で蒸気流量調節装置に切り換えて前記気水分離器の温度を調節し、前記蒸気利用装置で蒸気を利用していない場合には、前記気水分離器の温度制御操作端を前記切り換え手段で冷却水温度制御装置に切り換えて前記気水分離器の温度を調節するようにしている。
【００１８】
従って、請求項５に対応する発明の燃料電池発電プラントにおいては、発電部入口の冷却水の温度を制御する冷却水温度制御装置と、気水分離器の温度制御操作端を、蒸気流量調節装置と冷却水温度制御装置のいずれかに切り換える切り換え手段とを備え、蒸気利用装置で蒸気を利用している場合と利用していない場合とに分けて、気水分離器の温度制御操作端を、蒸気流量調節装置または冷却水温度制御装置のいずれかに切り換えることにより、蒸気利用装置で蒸気を利用している場合には、気水分離器の温度制御操作端を蒸気流量調節装置に切り換え、蒸気流量を調節することによって気水分離器の温度を制御し、蒸気利用装置で蒸気を利用していない場合には、気水分離器の温度制御操作端を冷却水温度制御装置に切り換え、発電部での蒸気発生量を調節することによって気水分離器の圧力を変えて温度を制御することができるため、放熱器等の未利用蒸気処理用設備無しで気水分離器の温度制御を行なうことができる。
【００１９】
また、請求項６に対応する発明では、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を得る発電部と、この発電部を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段と、前記発電部から排出される冷却水から蒸気を分離する気水分離器と、この気水分離器で生じる蒸気の熱エネルギーを利用する蒸気利用装置と、この蒸気利用装置への蒸気流量を調節する蒸気流量調節装置と、前記蒸気利用装置において蒸気を利用しているか否かを検知する蒸気利用有無検知手段と、前記発電部入口の冷却水の流量を制御する冷却水流量制御装置と、前記気水分離器の温度制御操作端を前記蒸気流量調節装置または前記冷却水流量制御装置のいずれかに切り換える切り換え手段とを備え、前記蒸気利用有無検知手段により検知された蒸気利用装置での蒸気利用の有無に基づいて、前記蒸気利用装置で蒸気を利用している場合には、前記気水分離器の温度制御操作端を前記切り換え手段で蒸気流量調節装置に切り換えて前記気水分離器の温度を調節し、前記蒸気利用装置で蒸気を利用していない場合には、前記気水分離器の温度制御操作端を前記切り換え手段で冷却水流量制御装置に切り換えて前記気水分離器の温度を調節するようにしている。
【００２０】
従って、請求項６に対応する発明の燃料電池発電プラントにおいては、発電部人口の冷却水の流量を制御する冷却水流量制御装置と、気水分離器の温度制御操作端を、蒸気流量調節装置または冷却水流量制御装置のいずれかに切り換える切り換え手段とを備え、蒸気利用装置で蒸気を利用している場合と利用していない場合とに分けて、気水分離器の温度制御操作端を、蒸気流量調節装置または冷却水流量制御装置のいずれかに切り換えることにより、蒸気利用装置で蒸気を利用している場合には、気水分離器の温度制御操作端を蒸気流量調節装置に切り換え、蒸気流量を調節することによって気水分離器の温度を制御し、蒸気利用装置で蒸気を利用していない場合には、気水分離器の温度制御操作端を冷却水流量制御装置に切り換え、発電部での蒸気発生量を調節することによって気水分離器の圧力を変えて温度を制御することができるため、放熱器等の未利用蒸気処理用設備無しで気水分離器の温度制御を行なうことができる。
【００２１】
さらに、請求項７に対応する発明では、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を得る発電部と、この発電部を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段と、前記発電部から排出される冷却水から蒸気を分離する気水分離器と、この気水分離器で生じる蒸気の熱エネルギーを利用する蒸気利用装置と、この蒸気利用装置への蒸気流量を調節する蒸気流量調節装置と、前記蒸気利用装置において蒸気を利用しているか否かを検知する蒸気利用有無検知手段と、前記発電部入口の冷却水の温度を制御する冷却水温度制御装置と、前記発電部入口の冷却水の流量を制御する冷却水流量制御装置と、前記気水分離器の温度制御操作端を前記蒸気流量調節装置または前記冷却水温度制御装置のいずれかに切り換える第１の切り換え手段と、前記発電部の入口温度制御操作端を前記冷却水温度制御装置または前記冷却水流量制御装置のいずれかに切り換える第２の切り換え手段とを備え、前記蒸気利用有無検知手段により検知された蒸気利用装置での蒸気利用の有無に基づいて、前記蒸気利用装置で蒸気を利用している場合には、前記気水分離器の温度制御操作端を前記第１の切り換え手段で蒸気流量調節装置に切り換えて前記気水分離器の温度を調節すると共に、前記発電部の入口温度制御操作端を前記第２の切り換え手段で冷却水温度制御装置に切り換えて前記発電部入口の温度を調節し、前記蒸気利用装置で蒸気を利用していない場合には、前記気水分離器の温度制御操作端を前記第１の切り換え手段で冷却水温度制御装置に切り換えて前記気水分離器の温度を調節すると共に、前記発電部の入口温度制御操作端を前記第２の切り換え手段で冷却水流量制御装置に切り換えて前記発電部入口の温度を調節するようにしている。
【００２２】
従って、請求項７に対応する発明の燃料電池発電プラントにおいては、発電部人口の冷却水の温度を制御する冷却水温度制御装置と、発電部人口の冷却水の流量を制御する冷却水流量制御装置と、気水分離器の温度制御操作端を、蒸気流量調節装置または冷却水温度制御装置のいずれかに切り換える第１の切り換え手段と、発電部の入口温度制御操作端を、冷却水温度制御装置または冷却水流量制御装置のいずれかに切り換える第２の切り換え手段とを備え、蒸気利用装置で蒸気を利用している場合と利用していない場合とに分けて、気水分離器の温度制御操作端を、蒸気流量調節装置または冷却水温度制御装置のいずれかに切り換えるようにし、蒸気利用装置で蒸気を利用している場合と利用していない場合とに分けて、発電部の入口温度制御操作端を、冷却水温度制御装置または冷却水流量制御装置のいずれかに切り換えることにより、蒸気利用装置で蒸気を利用している場合には、気水分離器の温度制御操作端を蒸気流量調節装置に切り換え、蒸気流量を調節することによって気水分離器の温度を制御すると同時に、発電部の入口温度制御操作端を冷却水温度制御装置に切り換えて制御し、蒸気利用装置で蒸気を利用していない場合には、気水分離器の温度制御操作端を冷却水温度制御装置に切り換え、発電部での蒸気発生量を調節することによって気水分離器の圧力を変えて温度を制御すると同時に、発電部の入口温度制御操作端を冷却水流量制御装置に切り換え、発電部で吸収する熱量を調節して発電部入口出口の温度差を変えることによって発電部入口温度を制御することができるため、放熱器等の未利用蒸気処理用設備無しで気水分離器の温度制御を行なうことができる。
【００２３】
以上により、蒸気利用装置で蒸気を利用しない場合に対しても、放熱器等の未利蒸気処理用設備を追加すること無く対応することが可能となるため、燃料電池プラント全体をよりコンパクトでかつ安価なものにすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態による燃料電池発電プラントの構成例を示すブロック図であり、図３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。
【００２５】
すなわち、本実施形態の燃料電池発電プラントは、図１に示すように、図３における放熱器６、流量調節装置９、制御装置１２、切り換えスイッチ１５，１６を省略し、これらに代えて新たに、流量調節装置１７と、制御装置１８と、切り換えスイッチ１９，２０，２１とを備えた構成としている。
【００２６】
ここで、流量調節装置１７は、冷却水の流量を調節するものである。
また、制御装置１８は、流量調節装置１７を制御するものである。
一方、切り換えスイッチ１９は、前記制御装置１０への入力信号を、温度センサ−１３の出力信号または閉指令のいずれかに切り換えるものである。
【００２７】
また、切り換えスイッチ２０は、前記制御装置１１ヘの入力信号を、温度センサ−１４の出力信号または温度センサ−１３の出力信号のいずれかに切り換えるものである。
【００２８】
さらに、切り換えスイッチ２１は、制御装置１８への入力信号を、固定値または温度センサ−１４の出力信号のいずれかに切り換えるものである。
次に、以上のように構成した本実施形態の燃料電池発電プラントの動作について説明する。
【００２９】
図１において、外部入力信号により、蒸気利用装置４で蒸気を利用する指示が出ている場合には、各切り換えスイッチ１９，２０，２１が図示の状態にある。
これにより、まず、制御装置１８には固定値が入力され、流量調節装置１７をあらかじめ設定されている開度に制御する。
【００３０】
次に、制御装置１０は、温度センサ−１３の出力信号に基づいて演算を行ない、蒸気流量調節装置７の開度を制御して蒸気利用装置４へ蒸気を流すことにより、気水分離器２の温度の制御を行なう。
【００３１】
また、制御装置１１は、温度センサ−１４の出力信号に基づいて演算を行ない、流量調節装置８を制御することによって、発電部１の入口温度の制御を行なう。
【００３２】
一方、外部入力信号により、蒸気利用装置４で蒸気を利用しない指示が出ている場合には、各切り換えスイッチ１９，２０，２１が切り換わる。
これにより、まず、制御装置１０は、蒸気流量調節装置７を閉じる。
【００３３】
次に、制御装置１１は、温度センサ−１３の出力信号に基づいて演算を行ない、流量調節装置８を制御することによって、発電部１での蒸気発生量を調節して、気水分離器の圧力を変えることにより、気水分離器２の温度の制御を行なう。
【００３４】
また、制御装置１８は、温度センサ−１４の出力信号に基づいて演算を行ない、流量調節装置１７を制御することによって、発電部１で吸収する熱量を調節して、発電部１の入口出口の温度差を変えることにより、発電部１の入口温度の制御を行なう。
【００３５】
このように制御することにより、前述した放熱器６等の未利用蒸気処理用設備を追設することなく、蒸気利用装置４で蒸気を利用しない場合にも対応して、気水分離器２の温度制御を行なうことができ、燃料電池発電プラントをよりコンパクトかつ安価なものとすることができる。
【００３６】
上述したように、本実施形態の燃料電池発電プラントでは、蒸気利用装置４において蒸気を利用している場合と利用していない場合とで、発電部１の冷却方法を変更するようにしているので、未利用蒸気を処理するための放熱器等の未利用蒸気処理用設備無しで気水分離器２の温度制御ょ行なうことができるため、燃料電池発電プラント全体をよりコンパクトかつ安価なものとすることが可能となる。
【００３７】
（第２の実施形態）
図２は、本実施形態による燃料電池発電プラントの構成例を示すブロック図であり、図３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。
【００３８】
すなわち、本実施形態の燃料電池発電プラントは、図２に示すように、図３における放熱器６、流量調節装置９、制御装置１２、切り換えスイッチ１５，１６を省略し、これらに代えて新たに、切り換えスイッチ１９，２０と、流量調節装置２２と、制御装置２３と、切り換えスイッチ２４とを備えた構成としている。
【００３９】
ここで、切り換えスイッチ１９は、前記制御装置１０への入力信号を、温度センサ−１３の出力信号または閉指令のいずれかに切り換えるものである。
また、切り換えスイッチ２０は、前記制御装置１１への入力信号を、温度センサ−１４の出力信号または温度センサ−１３の出力信号のいずれかに切り換えるものである。
【００４０】
一方、流量調節装置２２は、発電部１をバイパスする冷却水の流量を調節するものである。
また、制御装置２３は、流量調節装置２２を制御するものである。
【００４１】
さらに、切り換えスイッチ２４は、制御装置２３への入力信号を、固定値または温度センサ−１４の出力信号のいずれかに切り換えるものである。
次に、以上のように構成した本実施形態の燃料電池発電プラントの動作について説明する。
【００４２】
図２において、外部入力信号により、蒸気利用装置４で蒸気を利用する指示が出ている場合には、各切り換えスイッチ１９，２０，２４が図示の状態にある。
これにより、まず、制御装置２３には固定値が入力され、流量調節装置２２をあらかじめ設定されている開度に制御する。
【００４３】
次に、制御装置１０は、温度センサ−１３の出力信号に基づいて演算を行ない、蒸気流量調節装置７の開度を制御して、蒸気利用装置４へ蒸気を流すことにより、気水分離器２の温度の制御を行なう。
【００４４】
また、制御装置１１は、温度センサ−１４の出力信号に基づいて演算を行ない、流量調節装置８を制御することによって、発電部１の入口温度の制御を行なう。
【００４５】
一方、外部入力信号により、蒸気利用装置４で蒸気を利用しない指示が出ている場合には、各切り換えスイッチ１９，２０，２４が切り換わる。これにより、まず、制御装置１０は、蒸気流量調節装置７を閉じる。
【００４６】
次に、制御装置１１は、温度センサー１３の出力信号に基づいて演算を行ない、流量調節装置８を制御することによって、発電部１での蒸気発生量を調節して、気水分離器の圧力を変えることにより、気水分離器２の温度の制御を行なう。
【００４７】
また、制御装置２３は、温度センサ−１４の出力信号に基づいて演算を行ない、流量調節装置２２を制御することによって、発電部１で吸収する熱量を調節して、発電部１の入口出口の温度差を変えることにより、発電部１の入口温度の制御を行なう。
【００４８】
このように制御することにより、前述した放熱器６等の未利用蒸気処理用設備を追設することなく、蒸気利用装置４で蒸気を利用しない場合にも対応して、気水分離器２の温度制御を行なうことができ、燃料電池発電プラントをよりコンパクトかつ安価なものとすることができる。
【００４９】
上述したように、本実施形態の燃料電池発電プラントでは、蒸気利用装置４において蒸気を利用している場合と利用していない場合とで、発電部１の冷却方法を変更するようにしているので、未利用蒸気を処理するための放熱器等の未利用蒸気処理用設備無しで気水分離器２の温度制御ょ行なうことができるため、燃料電池発電プラント全体をよりコンパクトかつ安価なものとすることが可能となる。
【００５０】
（他の実施形態）
（ａ）前記第１および第２の各実施形態では、流量調節装置として、連続流量調節弁や連続流量調節三方弁を用いる場合について説明したが、これに限らず、流量調節装置として、ＯＮ／ＯＦＦ弁、可変速ポンプ等、流量を調節し得る手段を用いることも可能であり、いずれを用いても前述の場合と同様の作用効果を得ることができるものである。
【００５１】
（ｂ）前記第１および第２の各実施形態では、蒸気利用装置４での蒸気利用の有無を検知する手段として、外部信号の入力を用いる場合について説明したが、これに限らず、蒸気利用装置４での蒸気利用の有無を検知する手段として、蒸気利用装置４への蒸気流量の測定値、蒸気流量調節装置７の開度、気水分離器２の温度または圧力の測定値等によっても、蒸気利用装置４での蒸気利用の有無を検知することも可能であり、いずれを用いても前述の場合と同様の作用効果を得ることができるものである。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に対応する発明によれば、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を得る発電部と、この発電部を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段と、発電部から排出される冷却水から蒸気を分離する気水分離器と、この気水分離器で生じる蒸気の熱エネルギーを利用する蒸気利用装置と、この蒸気利用装置への蒸気流量を調節する蒸気流量調節装置と、蒸気利用装置において蒸気を利用しているか否かを検知する蒸気利用有無検知手段とを備え、蒸気利用有無検知手段により検知された蒸気利用装置での蒸気利用の有無に基づいて、発電部の冷却水の温度、流量の少なくとも一方を制御するようにしたので、蒸気利用装置で蒸気を利用しない場合でも、未利用蒸気を処理するための放熱器等の未利用蒸気処理用設備無しで気水分離器の温度制御を行なうことができ、プラント全体をよりコンパクトでかつ安価にすることが可能な燃料電池発電プラントが提供できる。
【００５３】
一方、請求項２に対応する発明によれば、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を得る発電部と、この発電部を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段と、発電部から排出される冷却水から蒸気を分離する気水分離器と、この気水分離器で生じる蒸気の熱エネルギーを利用する蒸気利用装置と、この蒸気利用装置への蒸気流量を調節する蒸気流量調節装置と、蒸気利用装置において蒸気を利用しているか否かを検知する蒸気利用有無検知手段と、発電部入口の冷却水の温度を制御する冷却水温度制御装置とを備え、蒸気利用有無検知手段により検知された蒸気利用装置での蒸気利用の有無に基づいて、発電部入口の冷却水の温度を制御するようにしたので、蒸気利用装置で蒸気を利用しない場合でも、未利用蒸気を処理するための放熱器等の未利用蒸気処理用設備無しで気水分離器の温度制御を行なうことができ、プラント全体をよりコンパクトでかつ安価にすることが可能な燃料電池発電プラントが提供できる。
【００５４】
また、請求項３に対応する発明によれば、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を得る発電部と、この発電部を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段と、発電部から排出される冷却水から蒸気を分離する気水分離器と、この気水分離器で生じる蒸気の熱エネルギーを利用する蒸気利用装置と、この蒸気利用装置への蒸気流量を調節する蒸気流量調節装置と、蒸気利用装置において蒸気を利用しているか否かを検知する蒸気利用有無検知手段と、発電部入口の冷却水の流量を制御する冷却水流量制御装置とを備え、蒸気利用有無検知手段により検知された蒸気利用装置での蒸気利用の有無に基づいて、発電部入口の冷却水の流量を制御するようにしたので、蒸気利用装置で蒸気を利用しない場合でも、未利用蒸気を処理するための放熱器等の未利用蒸気処理用設備無しで気水分離器の温度制御を行なうことができ、プラント全体をよりコンパクトでかつ安価にすることが可能な燃料電池発電プラントが提供できる。
【００５５】
さらに、請求項４に対応する発明によれば、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を得る発電部と、この発電部を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段と、発電部から排出される冷却水から蒸気を分離する気水分離器と、この気水分離器で生じる蒸気の熱エネルギーを利用する蒸気利用装置と、この蒸気利用装置への蒸気流量を調節する蒸気流量調節装置と、蒸気利用装置において蒸気を利用しているか否かを検知する蒸気利用有無検知手段と、発電部入口の冷却水の温度を制御する冷却水温度制御装置と、発電部入口の冷却水の流量を制御する冷却水流量制御装置とを備え、蒸気利用有無検知手段により検知された蒸気利用装置での蒸気利用の有無に基づいて、発電部入口の冷却水の温度を制御すると共に、発電部入口の冷却水の流量を制御するようにしたので、蒸気利用装置で蒸気を利用しない場合でも、未利用蒸気を処理するための放熱器等の未利用蒸気処理用設備無しで気水分離器の温度制御を行なうことができ、プラント全体をよりコンパクトでかつ安価にすることが可能な燃料電池発電プラントが提供できる。
【００５６】
一方、請求項５に対応する発明によれば、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を得る発電部と、この発電部を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段と、発電部から排出される冷却水から蒸気を分離する気水分離器と、この気水分離器で生じる蒸気の熱エネルギーを利用する蒸気利用装置と、この蒸気利用装置への蒸気流量を調節する蒸気流量調節装置と、蒸気利用装置において蒸気を利用しているか否かを検知する蒸気利用有無検知手段と、発電部入口の冷却水の温度を制御する冷却水温度制御装置と、気水分離器温度制御の操作端を、蒸気流量調節装置または冷却水温度制御装置のいずれかに切り換える切り換え手段とを備え、蒸気利用有無検知手段により検知された蒸気利用装置での蒸気利用の有無に基づいて、蒸気利用装置で蒸気を利用している場合には、気水分離器温度制御の操作端を切り換え手段で蒸気流量調節装置に切り換えて気水分離器の温度を調節し、蒸気利用装置で蒸気を利用していない場合には、気水分離器温度制御の操作端を切り換え手段で冷却水温度制御装置に切り換えて気水分離器の温度を調節するようにしたので、蒸気利用装置で蒸気を利用しない場合でも、未利用蒸気を処理するための放熱器等の未利用蒸気処理用設備無しで気水分離器の温度制御を行なうことができ、プラント全体をよりコンパクトでかつ安価にすることが可能な燃料電池発電プラントが提供できる。
【００５７】
また、請求項６に対応する発明によれば、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を得る発電部と、この発電部を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段と、発電部から排出される冷却水から蒸気を分離する気水分離器と、この気水分離器で生じる蒸気の熱エネルギーを利用する蒸気利用装置と、この蒸気利用装置への蒸気流量を調節する蒸気流量調節装置と、蒸気利用装置において蒸気を利用しているか否かを検知する蒸気利用有無検知手段と、発電部入口の冷却水の流量を制御する冷却水流量制御装置と、気水分離器温度制御の操作端を、蒸気流量調節装置または冷却水流量制御装置のいずれかに切り換える切り換え手段とを備え、蒸気利用有無検知手段により検知された蒸気利用装置での蒸気利用の有無に基づいて、蒸気利用装置で蒸気を利用している場合には、気水分離器温度制御の操作端を切り換え手段で蒸気流量調節装置に切り換えて気水分離器の温度を調節し、蒸気利用装置で蒸気を利用していない場合には、気水分離器温度制御の操作端を切り換え手段で冷却水流量制御装置に切り換えて気水分離器の温度を調節するようにしたので、蒸気利用装置で蒸気を利用しない場合でも、未利用蒸気を処理するための放熱器等の未利用蒸気処理用設備無しで気水分離器の温度制御を行なうことができ、プラント全体をよりコンパクトでかつ安価にすることが可能な燃料電池発電プラントが提供できる。
【００５８】
さらに、請求項７に対応する発明によれば、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を得る発電部と、この発電部を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段と、発電部から排出される冷却水から蒸気を分離する気水分離器と、この気水分離器で生じる蒸気の熱エネルギーを利用する蒸気利用装置と、この蒸気利用装置への蒸気流量を調節する蒸気流量調節装置と、蒸気利用装置において蒸気を利用しているか否かを検知する蒸気利用有無検知手段と、発電部入口の冷却水の温度を制御する冷却水温度制御装置と、発電部入口の冷却水の流量を制御する冷却水流量制御装置と、気水分離器温度制御の操作端を、蒸気流量調節装置または冷却水温度制御装置のいずれかに切り換える第１の切り換え手段と、発電部入口温度制御の操作端を、冷却水温度制御装置または冷却水流量制御装置のいずれかに切り換える第２の切り換え手段とを備え、蒸気利用有無検知手段により検知された蒸気利用装置での蒸気利用の有無に基づいて、蒸気利用装置で蒸気を利用している場合には、気水分離器温度制御の操作端を第１の切り換え手段で蒸気流量調節装置に切り換えて気水分離器の温度を調節すると共に、発電部入口温度制御の操作端を第２の切り換え手段で冷却水温度制御装置に切り換えて発電部入口の温度を調節し、蒸気利用装置で蒸気を利用していない場合には、気水分離器温度制御の操作端を第１の切り換え手段で冷却水温度制御装置に切り換えて気水分離器の温度を調節すると共に、発電部入口温度制御の操作端を第２の切り換え手段で冷却水流量制御装置に切り換えて発電部入口の温度を調節するようにしたので、蒸気利用装置で蒸気を利用しない場合でも、未利用蒸気を処理するための放熱器等の未利用蒸気処理用設備無しで気水分離器の温度制御を行なうことができ、プラント全体をよりコンパクトでかつ安価にすることが可能な燃料電池発電プラントが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による燃料電池発電プラントの第１の実施形態を示すブロック図。
【図２】本発明による燃料電池発電プラントの第２の実施形態を示すブロック図。
【図３】従来の燃料電池発電プラントの構成例を示すブロック図。
【符号の説明】
１…発電部、
２…気水分離器、
３…ポンプ、
４…蒸気利用装置、
５…放熱器、
７…蒸気流量調節装置、
８…流量調節装置、
１０…制御装置、
１１…制御装置、
１３…温度センサー、
１４…温度センサー、
１７…流量調節装置、
１８…制御装置、
１９…切り換えスイッチ、
２０…切り換えスイッチ、
２１…切り換えスイッチ、
２２…流量調節装置、
２３…制御装置、
２４…切り換えスイッチ。
【図１】
0003607418.tif 000002
【図２】
0003607418.tif 000003
【図３】
0003607418.tif 000004