(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原燃料を水素濃度の高い燃料ガスに改質する改質装置と、改質装置からの燃料ガスと酸化剤ガスを受けて電気化学反応により発電する燃料電池本体と、燃料電池本体での発電により得られた直流出力を交流出力に変換して電力系統に供給する逆変換器と、逆変換器の出力が出力設定器の設定値に追従するように制御する電力出力制御器を備えた燃料電池発電装置において、
前記改質装置の運転上限温度を設定する温度設定器と、
改質装置の温度を検出する温度計の出力と前記温度設定器の出力とを受け、温度計の検出温度が温度設定器の設定温度を越えたとき前記電力出力制御器に燃料電池本体の発電出力の増加を禁止する出力増加禁止指令信号を発する比較器と
を有する改質装置温度監視保護装置を備えたことを特徴とする燃料電池発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池発電装置において、前記改質装置温度監視保護装置に、
改質装置の運転停止温度を設定する第２の温度設定器と、
前記温度計の出力と第２の温度設定器の出力とを受け、温度計の検出温度が第２の温度設定器の設定温度を越えたとき発電装置の発電運転を停止する発電停止指令信号を発する比較器と
を備え、運転停止温度を前記運転上限温度より高く設定したことを特徴とする燃料電池発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原燃料を改質する改質装置の温度を監視し、所定温度に保持する改質装置温度監視保護装置を備えた燃料電池発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来の燃料電池発電装置の改質装置の温度監視保護系統の基本構成を示す要部系統図である。
外部より供給された原燃料は流量計４、制御バルブ３を経て改質装置２へと送られ、水素濃度の高い燃料ガスへと改質されて燃料電池本体１へ供給される。燃料電池本体１においては、燃料ガスと別途供給される酸化剤ガスとにより電気化学反応が生じて、発電され、直流電力が得られる。得られた直流電力出力は、出力設定器１１の設定に従って、電力出力制御器９によって制御される逆変換器８により所定値の交流電力出力に変換されて電力系統へと送られる。燃料電池本体１へ供給する燃料ガスと酸化剤ガスは、所要発電電力に見合った量である必要がある。したがって、改質装置２へ供給される原燃料は、電流計７で測定された燃料電池本体１の出力電流値を流量制御部５へと送り、この値に比例する流量となるように制御バルブ３を制御する方法を用いて所定の流量に調整されている。
【０００３】
改質装置２の加熱には、燃料電池本体１より排出される燃料ガスの排出ガスが用いられ、排出ガスに含まれる水素量は、供給される燃料ガス量が多いほど多くなる。したがって、燃料電池本体１の出力電流値が上昇し、これに伴って原燃料の供給量が増大すると、改質装置２の加熱量も増大し、改質装置２の温度が上昇することとなる。また、長期にわたり発電運転を継続すると、電流計７や温度計６の誤差が増大して原燃料の流量が出力電流値相当分よりも実質的に多くなり温度が上昇する場合が生じたり、あるいは改質装置２の内部の炎の形状の変化により温度が上昇する場合が生じる可能性が増大する。
【０００４】
改質装置温度監視保護装置２０は、改質装置２の温度が過大となって損傷を生じるのを防止するための装置で、温度設定器２１と比較器２２からなり、改質装置２の温度を計測する温度計６の出力信号と温度設定器２１の出力信号を比較器２２に入力し、改質装置２の温度が温度設定器２１の設定温度を越えると燃料電池発電装置の運転を制御する工程制御装置１２へと発電停止信号を送り発電装置の運転を停止し、破損の発生を回避するよう構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のごとく、従来の燃料電池発電装置においては、改質装置温度監視保護装置２０を備えて改質装置２の温度上昇に伴う損傷を防止している。
しかしながら、本構成においては、改質装置２の温度が設定値以上に上昇すると燃料電池発電装置の運転を停止する方法をとることとしているので、改質装置２の加熱は停止し安全に保持されるが、電池冷却用の冷却水循環ポンプの作動をバックアップする外部電源を備えている場合を除いて、燃料電池本体１は冷却水も停止して高温の運転温度に放置されることとなるので、電池が劣化して所定の性能が得られなくなるという危険性がある。
【０００６】
本発明の目的は、改質装置の温度が上昇する事態が生じても、運転を停止することなく安全に保持され、運転停止に伴う電池の劣化の危険性が回避される燃料電池発電装置を提供することにある。
【０００７】
【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、本発明においては、
（１）原燃料を水素濃度の高い燃料ガスに改質する改質装置と、改質装置からの燃料ガスと酸化剤ガスを受けて電気化学反応により発電する燃料電池本体と、燃料電池本体での発電により得られた直流出力を交流出力に変換して電力系統に供給する逆変換器と、逆変換器の出力が出力設定器の設定値に追従するように制御する電力出力制御器を備えた燃料電池発電装置において、
改質装置の運転上限温度を設定する温度設定器と、改質装置の温度を検出する温度計の出力と温度設定器の出力とを受け、温度計の検出温度が温度設定器の設定温度を越えたとき電力出力制御器に燃料電池本体の発電出力の増加を禁止する出力増加禁止指令信号を発する比較器とを有する改質装置温度監視保護装置を備えることとする。
【０００８】
（２）さらに、上記の改質装置温度監視保護装置に、改質装置の運転停止温度を設定する第２の温度設定器と、温度計の出力と第２の温度設定器の出力とを受け、温度計の検出温度が第２の温度設定器の設定温度を越えたとき発電装置の発電運転を停止する発電停止指令信号を発する比較器とを備え、運転停止温度を運転上限温度より高く設定することとする。
【０００９】
上記（１）のごとくにすれば、改質装置の温度が上昇し、設定された運転上限温度を越えると、発電出力の増加が禁止され、発電出力はその値以下に制限されるので、改質装置に供給される原燃料の流量も増大することはない。したがって、改質装置の温度は装置の運転を停止しなくともほぼ上記の設定温度に保持され、発電出力が低下すれば低下することとなる。
【００１０】
また上記（２）のごとくにすれば、改質装置の温度が上昇し、設定された運転上限温度を越えると、発電出力の増加が禁止され、改質装置の温度はほぼ上記の設定温度以下に保持され、仮に万が一、改質装置の温度がさらに上昇する事態が生じても、運転停止温度を越えれば発電運転が停止されるので、改質装置の破損が回避されることとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の燃料電池発電装置の改質装置の温度監視保護系統の基本構成を示す要部系統図である。本図において、図２に示した従来例と同一機能を備えた構成部品には同一符号が付されており、重複する説明は省略する。
図１に示した本発明の構成と図２の従来例の構成との差異は、改質装置温度監視保護装置の構成にある。すなわち、本発明の構成の改質装置温度監視保護装置３０は、改質装置２の運転上限温度を設定する第１温度設定器３１Ａと第１比較器３２Ａ、改質装置２の運転停止温度を設定する第２温度設定器３１Ｂと第２比較器３２Ｂからなる。第１比較器３２Ａは、第１温度設定器３１Ａの出力信号と、温度計６で検出された改質装置２の温度出力信号を受けて、検出温度が設定された運転上限温度を越えたとき、逆変換器８を制御する電力出力制御部９に出力増加禁止指令信号を送る機能を備えている。また、第２比較器３２Ｂは、第２温度設定器３１Ｂの出力信号と、温度計６で検出された改質装置２の温度出力信号を受けて、検出温度が設定された運転停止温度を越えたとき、発電装置の運転を制御する工程制御装置１２に発電停止指令信号を送る機能を備えている。また、上記において、運転停止温度は運転上限温度より高く設定して用いられる。
【００１２】
したがって、この改質装置温度監視保護装置３０を備えた燃料電池発電装置においては、電力出力の増大による原燃料の流量の増大等の要因によって改質装置２の温度上昇が生じる時、検出温度が第１温度設定器３１Ａで設定された運転上限温度を越えれば、発電出力の増加が禁止され、発電出力はその値以下に制限されるので、改質装置２に供給される原燃料の流量も増大することはない。したがって、装置の運転を停止しなくても、改質装置２の温度はほぼ上記の運転上限温度に保持され、発電出力が低下すれば低下するので、継続して運転を持続することができ、運転停止に伴う電池の劣化の危険性が回避されることとなる。また、第２温度設定器３１Ｂで設定された運転停止温度を越えれば発電運転が停止されるので、万が一、改質装置２の温度がさらに上昇する事態が生じても、改質装置２の温度上昇による破損は回避される。
【００１３】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、
（１）燃料電池発電装置に、請求項１に記載のごとく、改質装置の運転上限温度を設定する温度設定器と、改質装置の温度を検出する温度計の出力と温度設定器の出力とを受けて温度計の検出温度が温度設定器の設定温度を越えたとき電力出力制御器に燃料電池本体の発電出力の増加を禁止する出力増加禁止指令信号を発する比較器とを有する改質装置温度監視保護装置を備えることとしたので、
改質装置の温度が上昇する事態が生じても、運転を停止することなく安全に保持され、運転停止に伴う電池の劣化の危険性が回避される燃料電池発電装置が得られることとなった。
【００１４】
（２）また上記の燃料電池発電装置に、請求項２に記載のごとく、改質装置の運転停止温度を設定する第２の温度設定器と、温度計の出力と第２の温度設定器の出力とを受けて温度計の検出温度が第２の温度設定器の設定温度を越えたとき発電装置の発電運転を停止する発電停止指令信号を発する比較器とを備え、運転停止温度を運転上限温度より高く設定することとすれば、万が一改質装置の温度がさらに上昇する事態が生じても、破損が防止されるので、より好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料電池発電装置の改質装置の温度監視保護系統の基本構成を示す要部系統図
【図２】従来の燃料電池発電装置の改質装置の温度監視保護系統の基本構成を示す要部系統図
【符号の説明】
１    燃料電池本体
２    改質装置
３    制御バルブ
４    流量計
５    流量制御部
６    温度計
７    電流計
８    逆変換器
９    電力出力制御器
１０    電力計
１１    出力設定器
１２    工程制御装置
３０    改質装置温度監視保護装置
３１Ａ    第１温度設定器
３１Ｂ    第２温度設定器
３２Ａ    第１比較器
３２Ｂ    第２比較器
３３    発電停止指令信号
３４    出力増加禁止指令信号
【図１】
0003646407.tif 000002
【図２】
0003646407.tif 000003