(57)【要約】【課題】  回収水を浄化する経路の閉塞をより防止し、燃料電池発電システムのより長期にわたる安定運転を確保すること。【解決手段】  燃料電池１７と、燃料電池１７を冷却するための冷却水を貯蔵する冷却水タンク１９と、燃料電池１７の排ガスから水を回収する回収手段１２と、回収水を貯蔵する回収水タンク１４と、回収水を冷却水タンク１９に供給するための回収水供給経路１１２と、回収水の汚れを検知するための回収水水質検知手段２３と、回収水タンク１４に接続された排水経路１６と、排水経路１６上に設置された排水経路開閉弁１１０と、回収水タンク１４に水を補給するための水補給経路１５と、水補給経路１５上に設置された水補給経路開閉弁１１１と、回収水水質検知手段２３の検知結果に基づいて、排水経路開閉弁１１０と水補給経路開閉弁１１１を制御する制御手段２２とを備えた、燃料電池発電システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化剤ガス及び燃料ガスを利用して発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池を冷却するための冷却水を貯蔵する冷却水タンクと、
前記燃料電池から排出された前記酸化剤ガス及び／又は前記燃料ガスの排ガスから水を回収する回収手段と、
前記回収手段によって回収された水を貯蔵する回収水タンクと、
前記回収水タンクの水を前記冷却水タンクに供給するための回収水供給経路と、
前記回収水タンクの水の汚れを検知するための回収水水質検知手段と、
前記回収水タンクに接続された排水経路と、
前記排水経路上に設置された排水経路開閉弁と、
前記回収水タンクに水を補給するための水補給経路と、
前記水補給経路上に設置された水補給経路開閉弁と、
前記回収水水質検知手段の検知結果に基づいて、前記排水経路開閉弁と前記水補給経路開閉弁を制御する制御手段とを備えた、燃料電池発電システム。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記回収水水質検知手段により検知された水の汚れが所定量以上である場合、前記排水経路開閉弁を開き、前記回収水タンクの水を排水した後、前記排水経路開閉弁を閉じ、前記水補給経路開閉弁を開き、水を前記回収水タンクに補給する、請求項１記載の燃料電池発電システム。
【請求項３】
前記回収水水質検知手段は、濁度計であり、
前記水の汚れが所定量以上とは、前記水の濁度が所定基準値以上のことである、請求項２記載の燃料電池発電システム。
【請求項４】
前記回収水水質検知手段は、紫外線強度計であり、
前記水の汚れが所定量以上とは、前記水を透過した紫外線強度が所定基準値以下のことである、請求項２記載の燃料電池発電システム。
【請求項５】
前記冷却水タンクの水の汚れを検知するための冷却水水質検知手段と、
前記冷却水タンクから前記回収水タンクへと水を排出する冷却水排出経路とを更に備え、
前記制御手段は、前記冷却水水質検知手段により検知された水の汚れが所定量以上である場合に、前記回収水水質検知手段による検知を行う、請求項１又は２記載の燃料電池発電システム。
【請求項６】
前記回収水供給経路上に設けられた、水を浄化するための浄化装置を備えた、請求項１記載の燃料電池発電システム。
【請求項７】
請求項１記載の燃料電池発電システムを用いた燃料電池発電システムの運転方法であって、
前記回収水タンクの水の汚れを検知する回収水水質検知工程と、
前記回収水水質検知工程により検知された水の汚れが所定量以上である場合、前記排水経路開閉弁を開き、前記回収水タンクの水を排水した後、前記排水経路開閉弁を閉じ、前記水補給経路開閉弁を開き、水を前記回収水タンクに供給する制御工程とを備えた、燃料電池発電システムの運転方法。
【請求項８】
請求項５記載の燃料電池発電システムを用いた燃料電池発電システムの運転方法であって、
前記冷却水タンクの水の汚れを検知する冷却水水質検知工程と、
前記冷却水水質検知工程により検知された水の汚れが所定量以上である場合、前記回収水タンクの水の汚れを検知する回収水水質検知工程と、
前記回収水水質検知工程により検知された水の汚れが所定量以上である場合、前記排水経路開閉弁を開き、前記回収水タンクの水を排水した後、前記排水経路開閉弁を閉じ、前記水補給経路開閉弁を開き、水を前記回収水タンクに供給する制御工程とを備えた、燃料電池発電システムの運転方法。
【請求項９】
請求項７記載の燃料電池発電システムの運転方法の、
前記回収水タンクの水の汚れを検知する回収水水質検知工程と、
前記回収水水質検知工程により検知された水の汚れが所定量以上である場合、前記排水経路開閉弁を開き、前記回収水タンクの水を排水した後、前記排水経路開閉弁を閉じ、前記水補給経路開閉弁を開き、水を前記回収水タンクに供給する制御工程とをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１０】
請求項８記載の燃料電池発電システムの運転方法の、
前記冷却水タンクの水の汚れを検知する冷却水水質検知工程と、
前記冷却水水質検知工程により検知された水の汚れが所定量以上である場合、前記回収水タンクの水の汚れを検知する回収水水質検知工程と、
前記回収水水質検知工程により検知された水の汚れが所定量以上である場合、前記排水経路開閉弁を開き、前記回収水タンクの水を排水した後、前記排水経路開閉弁を閉じ、前記水補給経路開閉弁を開き、水を前記回収水タンクに供給する制御工程とをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１１】
請求項９又は１０記載のプログラムを担持した記録媒体であって、コンピュータにより処理可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体高分子電解質膜を利用した燃料電池発電システム及びその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子電解質膜を利用した燃料電池は、プロトン導電性の高分子膜（以下、電解質膜という）の両側を、触媒を担持した一対の電極で挟持し、膜／電極接合体を作製した後、膜／電極接合体の両側に、反応ガス通流路を設けたセパレータを配置した構成である。この燃料電池の一方のセパレータの反応ガス通流路（アノード電極）から水素ガス等の燃料ガスを、また他方のセパレータの反応ガス通流路（カソード電極）から空気等の酸化剤ガスを供給し、電極触媒上での酸化還元反応を利用して発電が行われる。また、この燃料電池を用いた燃料電池発電システムでは、燃料電池に冷却水を循環させることにより、発電の結果として発生する熱は温水として回収される。
【０００３】
従来の燃料電池発電システムにおいては、燃料電池から排出される、酸化剤ガスや燃料ガスに含まれる水分を、熱交換器を介して凝縮回収した回収水を燃料電池を冷却するための冷却水として利用していた。この回収水は、回収水タンクに貯えられていた。
【０００４】
燃料電池の冷却は、回収水タンク内の水を冷却水タンクに送り込み、冷却水タンクからポンプ等の輸送手段を利用して、冷却水を燃料電池内部に循環させることにより行っていた。
【０００５】
また、燃料電池の漏電とスケールによる冷却水循環経路の閉塞を未然に防止するため、冷却水の導電率またはシリカ濃度を監視する目的で、冷却水タンク内部に冷却水水質検知センサーとしての導電度測定用センサーやシリカ濃度測定用センサーが設けられていた。そして、冷却水の導電度やシリカ濃度が一定量を超えた時、燃料電池発電システム内部に設けた純水装置により、冷却水を浄化処理していた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
図６は、特許文献１に記載された、従来の燃料電池発電システムを示すものである。図６において、燃料電池４８は、燃料処理装置４６で燃料ガスを改質して得た水素と、酸化剤ガスとしての空気を用いて発電を行う。そして、燃料電池４８を介して設置される冷却水循環経路４１１に、冷却水タンク４１０から冷却水を循環することで、燃料電池４８を冷却すると同時に、燃料電池４８で発電により発生した熱を熱交換器（図示せず）を介して、温水として回収していた。
【０００７】
燃料電池４８からの排気される空気から、熱交換器４２を介して、凝縮回収した回収水は、回収水タンク４４に貯えられていた。この回収水タンク４４に貯えられた回収水は、純水装置４９と回収水輸送手段４１３で構成される回収水浄化経路４１２を通して浄化され、冷却水タンク４１０に送り込まれていた。
【０００８】
又、冷却水タンク４１０には冷却水水質検知センサー４１としての導電度測定用センサーまたはシリカ濃度測定用センサーが設けられていた。冷却水タンク４２と回収水タンク４４は流路開閉手段４７で連結され、流路開閉手段４７の開閉状態は、冷却水タンク４１０の内部に設けた冷却水水質検知センサー４１で検知した冷却水の水質に基づき、制御部４３で制御されていた。そして、冷却水の導電度またはシリカ濃度が基準値を超えた時、流路開閉手段４７を開き、冷却水タンク４１０の内部の冷却水を回収水タンク４４に戻し、回収水と共に、純水装置４９を介して浄化し、冷却水タンク４１０に戻し、再利用していた。又、回収水が不足した時には、水道水供給配管４５から水道水が回収水タンク４４に補給されていた。
【特許文献１】特開平０９−０２２７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記従来の構成では、回収水タンク４４の内部の状態を監視することができないため、回収水浄化経路４１２が閉塞し、冷却水の補給及び浄化ができないため、長期にわたって、燃料電池発電システムを運転できないという課題を有していた。
【００１０】
これは、回収水タンク４４に貯えられる水としては、燃料電池４８から排気される空気から凝縮回収した回収水に加え、回収水が不足したときには、補給水として水道水が供給されるため、水道水中の鉄錆等が大量に混ざり、この鉄錆等が回収水浄化経路４１２を閉塞させるからである。又、回収水タンク４４には、大気中の埃、塵等の浮遊物やバクテリアが進入し、これらの物質によっても回収水浄化経路４１２が閉塞される。更に、回収水の水温は約４０℃に維持されるため、回収水タンク４４の内部はバクテリアが繁殖し易い環境になっているため、特に、バクテリアの進入は、回収水浄化経路４１２を閉塞する主要因となっていた。
【００１１】
本発明の目的は、上記従来の課題を考慮して、回収水タンクから冷却水タンクへの水の供給経路の閉塞をより防止すること出来、より長期間にわたり安定な運転を維持することが可能な、燃料電池発電システム、その運転方法、プログラム、及び記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、第１の本発明は、
酸化剤ガス及び燃料ガスを利用して発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池を冷却するための冷却水を貯蔵する冷却水タンクと、
前記燃料電池から排出された前記酸化剤ガス及び／又は前記燃料ガスの排ガスから水を回収する回収手段と、
前記回収手段によって回収された水を貯蔵する回収水タンクと、
前記回収水タンクの水を前記冷却水タンクに供給するための回収水供給経路と、
前記回収水タンクの水の汚れを検知するための回収水水質検知手段と、
前記回収水タンクに接続された排水経路と、
前記排水経路上に設置された排水経路開閉弁と、
前記回収水タンクに水を補給するための水補給経路と、
前記水補給経路上に設置された水補給経路開閉弁と、
前記回収水水質検知手段の検知結果に基づいて、前記排水経路開閉弁と前記水補給経路開閉弁を制御する制御手段とを備えた、燃料電池発電システムである。
【００１３】
又、第２の本発明は、
前記制御手段は、
前記回収水水質検知手段により検知された水の汚れが所定量以上である場合、前記排水経路開閉弁を開き、前記回収水タンクの水を排水した後、前記排水経路開閉弁を閉じ、前記水補給経路開閉弁を開き、水を前記回収水タンクに補給する、第１の本発明の燃料電池発電システムである。
【００１４】
又、第３の本発明は、
前記回収水水質検知手段は、濁度計であり、
前記水の汚れが所定量以上とは、前記水の濁度が所定基準値以上のことである、第２の本発明の燃料電池発電システムである。
【００１５】
又、第４の本発明は、
前記回収水水質検知手段は、紫外線強度計であり、
前記水の汚れが所定量以上とは、前記水を透過した紫外線強度が所定基準値以下のことである、第２の本発明の燃料電池発電システムである。
【００１６】
又、第５の本発明は、
前記冷却水タンクの水の汚れを検知するための冷却水水質検知手段と、
前記冷却水タンクから前記回収水タンクへと水を排出する冷却水排出経路とを更に備え、
前記制御手段は、前記冷却水水質検知手段により検知された水の汚れが所定量以上である場合に、前記回収水水質検知手段による検知を行う、第１又は２の本発明の燃料電池発電システムである。
【００１７】
又、第６の本発明は、
前記回収水供給経路上に設けられた、水を浄化するための浄化装置を備えた、第１の本発明の燃料電池発電システムである。
【００１８】
又、第７の本発明は、
第１の本発明の燃料電池発電システムを用いた燃料電池発電システムの運転方法であって、
前記回収水タンクの水の汚れを検知する回収水水質検知工程と、
前記回収水水質検知工程により検知された水の汚れが所定量以上である場合、前記排水経路開閉弁を開き、前記回収水タンクの水を排水した後、前記排水経路開閉弁を閉じ、前記水補給経路開閉弁を開き、水を前記回収水タンクに供給する制御工程とを備えた、燃料電池発電システムの運転方法である。
【００１９】
又、第８の本発明は、
第５の本発明の燃料電池発電システムを用いた燃料電池発電システムの運転方法であって、
前記冷却水タンクの水の汚れを検知する冷却水水質検知工程と、
前記冷却水水質検知工程により検知された水の汚れが所定量以上である場合、前記回収水タンクの水の汚れを検知する回収水水質検知工程と、
前記回収水水質検知工程により検知された水の汚れが所定量以上である場合、前記排水経路開閉弁を開き、前記回収水タンクの水を排水した後、前記排水経路開閉弁を閉じ、前記水補給経路開閉弁を開き、水を前記回収水タンクに供給する制御工程とを備えた、燃料電池発電システムの運転方法である。
【００２０】
又、第９の本発明は、
第７の本発明の燃料電池発電システムの運転方法の、
前記回収水タンクの水の汚れを検知する回収水水質検知工程と、
前記回収水水質検知工程により検知された水の汚れが所定量以上である場合、前記排水経路開閉弁を開き、前記回収水タンクの水を排水した後、前記排水経路開閉弁を閉じ、前記水補給経路開閉弁を開き、水を前記回収水タンクに供給する制御工程とをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００２１】
又、第１０の本発明は、
第８の本発明の燃料電池発電システムの運転方法の、
前記冷却水タンクの水の汚れを検知する冷却水水質検知工程と、
前記冷却水水質検知工程により検知された水の汚れが所定量以上である場合、前記回収水タンクの水の汚れを検知する回収水水質検知工程と、
前記回収水水質検知工程により検知された水の汚れが所定量以上である場合、前記排水経路開閉弁を開き、前記回収水タンクの水を排水した後、前記排水経路開閉弁を閉じ、前記水補給経路開閉弁を開き、水を前記回収水タンクに供給する制御工程とをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００２２】
又、第１１の本発明は、
第９又は１０の本発明のプログラムを担持した記録媒体であって、コンピュータにより処理可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、回収水タンクから冷却水タンクへの水の供給経路の閉塞をより防止することが出来、より長期間に渡り安定な運転を維持することが可能な、燃料電池発電システム、その運転方法、プログラム、及び記録媒体を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における燃料電池発電システムの構成図である。
【００２６】
図１に示すように、本実施の形態１の燃料電池発電システムは、本発明の酸化剤ガスの一例である空気と、本発明の燃料ガスの一例である水素を利用して発電を行う燃料電池１７と、燃料電池１７を冷却するための冷却水が循環する冷却水循環経路１３と、冷却水循環経路１３上に設けられた冷却水タンク１９及びポンプ２１とを備えている。又、燃料電池１７から排出される水分を凝縮するための熱交換器１２と、熱交換器１２で回収された水分を貯蔵するための回収水タンク１４とが設置されている。この回収水タンク１４から冷却水タンク１９へと水を供給するための回収水供給経路１１２が設置されており、この回収水供給経路１１２上に水を浄化するための純水装置１８と、ポンプ２０が設置されている。
【００２７】
又、回収水タンク１４には、水を排出するための排水ドレイン１６と、イオン交換水を供給するための水補給経路１５が設置されている。この排水ドレイン１６には、バルブＡ１１０が、水補給経路１５には、バルブＢ１１１が設置されている。更に回収水タンク１４内の水の汚れを検知するための紫外線強度計２３が設置されており、紫外線強度計２３の測光部２３ａが回収水タンク１４内に設置されている。
【００２８】
ここで、バクテリアは紫外領域に吸収帯を有しているため、バクテリアの濃度に比例して、回収水の紫外線透過度は低下する。本実施の形態１の燃料電池発電システムでは、紫外線強度計２３によって紫外線透過度の低下を測定することにより、回収水の汚れを検出することが出来る。尚、測光部２３ａは、回収水タンク１４に入射する自然光に含まれる紫外線のうち、回収水タンク１４内の水を透過した量の検出を行うため、回収水タンク１４は紫外線を透過する材質で形成されている。
【００２９】
又、紫外線強度計２３の結果に基づいて、バルブＡ１１０、バルブＢ１１１及びポンプ２０を制御するための制御手段２２が設けられている。
【００３０】
尚、本発明の回収手段は、例えば本実施の形態１の熱交換機１２に相当し、本発明の排水経路は、例えば本実施の形態１の排水ドレイン１６相当する。又、本発明の排水経路開閉弁は、例えば本実施の形態１のバルブＡ１１０に相当し、本発明の水補給経路開閉弁は、例えば本実施の形態１のバルブＢ１１１に相当する。又、本発明の浄化装置は、例えば本実施の形態１の純水装置１８に相当する。
【００３１】
上記本実施の形態１における燃料電池発電システムの動作について以下に述べるとともに、本発明の燃料電池発電システムの運転方法の一例についても同時に述べる。
【００３２】
燃料電池１７に、酸化剤ガスとしての空気と、燃料ガスとしての水素を供給し、発電を行う。燃料電池１７は冷却水循環経路１３を介して、燃料電池１７を循環する冷却水により冷却される。燃料電池１７から排出される空気に含まれる水分は、熱交換器１２を介して凝縮され、回収水タンク１４に貯えられる。回収水タンク１４の内部の水は純水装置１８を介して浄化された後、冷却水タンク１９に汲み上げられる。
【００３３】
ここで、第７の本発明の回収水水質検知工程の一例である、紫外線強度計２３による検知は定期的に行われている。そして、紫外線強度計２３による計測値が１．０ｍＷ／ｃｍ２以下になったとき、バルブＡ１１０を開いて排水ドレイン１６を通して、回収水を一旦排水した後、バルブＡ１１０を閉じ、バルブＢ１１１を開け、水補給経路１５からイオン交換水を供給する（第７の本発明の制御工程の一例に相当する。）。
【００３４】
かかる構成及び動作によれば、回収水中のバクテリアの濃度を効率的に検出でき、回収水の排水と、補給水の補給の時期を的確に判断することが可能となり、回収水タンク１４内のバクテリアの濃度が高い回収水を排水し、塵、埃等の浮遊物やバクテリアの濃度が低い水を回収水として回収水タンク１４に補給できる。そのため、回収水供給経路１１２における閉塞をより防止することが出来、より長期安定な燃料電池発電システムの実現が可能になる。
【００３５】
なお、本実施の形態１においては、補給水として、イオン交換水を用いたが、水道水等も利用可能である。また、回収水の回収を燃料電池１７からの排気空気のみから行っているが、燃料電池から排気される水素から回収しても良く、さらには、燃料電池１７からの排気空気と排気水素の両方から回収しても構わない。
【００３６】
さらに、排水ドレイン１６を通した、回収水の排水のための紫外線強度の基準は１．０ｍＷ／ｃｍ２としたが、この基準値に限定されるものではなく、回収水供給経路１１２の配管径等、経路の閉塞のしやすさに合せ、適宜、紫外線強度の基準値を変更して回収水の排水を行ってもよい。
【００３７】
また、本実施の形態１では回収水タンク１４は、紫外線を透過する材質で形成されていると述べたが、紫外線の一部が吸収されてもよく、要するに紫外線強度を計測可能な量の紫外線を透過できる材質であればよい。また、回収水タンク１４の紫外線の透過度に合わせて、上記紫外線強度の基準値を変更しても良い。
【００３８】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２の燃料電池発電システムの構成図である。本実施の形態２の燃料電池発電システムは、基本的構成は実施の形態１と同じであるが、紫外線強度計の構成が異なる、そのため本相違点を中心に説明する。尚、同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００３９】
図２に示すように、本実施の形態２の燃料電池発電システムは、紫外線測光部３１と光源として超高圧水銀ランプ３３を備えている。これら紫外線測光部３１と超高圧水銀ランプ３３は、回収水タンク１４を挟んで対抗する位置に設置されており、紫外線測光部３１と超高圧水銀ランプ３３を結ぶ直線上の回収水タンク１４の側面部分には、光を透過するための石英ガラスで構成される検知窓３２が設けられている。尚、本発明の紫外線強度計は、例えば本実施の形態２では、紫外線測光部３１、超高圧水銀ランプ３３及び検知窓３２に相当する。
【００４０】
以下、本実施の形態２の燃料電池発電システムの動作について述べるとともに、本発明の燃料電池発電システムの運転方法の一例についても同時に述べる。
【００４１】
第７の本発明の回収水水質検知工程の一例である、紫外線測光部３１による検知は定期的に行われている。そして、紫外線測光部３１による計測値が１．０ｍＷ／ｃｍ２以下になったとき、バルブＡ１１０を開いて、排水ドレイン１６を通して、回収水を一旦排水した後、バルブＡ１１０を閉じ、バルブＢ１１１を開け、水補給経路１５からイオン交換水を供給する（第７の本発明の制御工程の一例に相当する。）。
【００４２】
かかる構成及び動作によれば、紫外線を強制的に回収水中に入射でき、また、回収水タンク１４による紫外線の吸収を回避できるため、実施の形態１記載の構成よりも、より効率的にバクテリアの存在量を検出でき、バクテリアの濃度の高い回収水の排水と、汚染物質濃度が低い水の供給をより的確に行うことが可能になる。
【００４３】
なお、本実施の形態２において、光源には超高圧水銀ランプを用いたが、これに限られるものではなく、メタルハライドランプや蛍光ランプ等の紫外線領域に発光帯を有する各種ランプ、さらにはアルゴンイオンレーザー、ＹＡＧレーザー、ルビーレーザー等のレーザー光が利用可能である。
【００４４】
また、光源及び紫外線測光部は、本実施の形態２のように回収水タンクの外部に設置する以外に、回収水タンク１４の内部に設置しても同一の効果を実現することが可能である。
【００４５】
また、本実施の形態２では回収水タンク１４は、検知窓３２が設けられているため、紫外線を透過しない材質で形成されていてもよい。また、本実施の形態２では検知窓３２を設けたが、検知窓３２を設けずに実施の形態１で述べたように回収水タンク１４を紫外線が透過可能な材質で形成してもよい。また、実施の形態１の様に測光部３１のみを回収水タンク１４内に入れてもよい。
【００４６】
また、図３（ａ）に示すように、紫外線測光部３１側の検知窓を検知窓３２ａ、超高圧水銀ランプ３３側の検知窓を検知窓３２ｂとすると、検知窓３２ａに傘部３４を設けても良い。この傘部３４は、紫外線の進入方向と反対方向（回収水タンク１４内の方向）へと伸びるように、検知窓３２ａの両端から形成されている。この傘部３４によって、回収水タンク１４内に上方から紫外線が入射されても、検知窓３２ａに入射することが遮られるため、より正確なバクテリア濃度を測定することが可能となる。尚、図３（ａ）では傘部３４は、回収水タンク１４の内壁に対して実質上垂直に形成されているが、回収水タンク１４内部に行くに従って、広がるように形成されていてもよく、要するに、余分な紫外線を遮れればよい。
【００４７】
また、上方からの紫外線入射の影響をより少なくするためには、図３（ｂ）に示すように紫外線測光部３１を回収水タンク１４の斜め上方や、図３（ｃ）のように上方に設けてもよい。
【００４８】
さらに、本実施の形態２においては、補給水として、イオン交換水を用いたが、水道水等も利用可能である。また、回収水の回収を燃料電池からの排気空気のみから行っているが、燃料電池から排気される水素から回収しても良く、さらには、燃料電池からの排気空気と排気水素の両方から回収しても構わない。
【００４９】
さらに、排水ドレインを通した、回収水の排水のための紫外線強度の基準は１．０ｍＷ／ｃｍ２としたが、この基準値に限定されるものではなく、回収水供給経路１１２の配管径等、経路の閉塞のしやすさに合せ、適宜、紫外線強度の基準値を変更して回収水の排水を行ってもよい。
【００５０】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３における燃料電池発電システムの構成図である。本実施の形態３の燃料電池発電システムは、実施の形態１と比べて紫外線強度計２３の代わりに濁度計１１を用いた点が異なる。尚、実施の形態１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００５１】
本実施の形態３の燃料電池発電システムには、回収水タンク１４内の水の汚れを検知するための濁度計１１が設置されており、濁度計１１のセンサー部１１ａが、回収水タンク１４内に設置されている。ここで、回収水の透明度は、鉄錆や塵、埃等の浮遊物の濃度に依存して低下するため、光量の低下を指標として濁度計１１は回収水の濁度の測定を行うことが出来る。尚、濁度は、可視光、赤外光の様々な波長で測定可能である。
【００５２】
センサー部１１ａとしては、光源及び測光部を回収水タンク１４内に設けた構成でも、測光部のみ設けた構成でもよい。但し、測光部のみを設けた構成の場合、回収水タンク１４内に入ってくる自然光を利用するため、回収水タンク１４は、測定する波長に対応した波長の光を透過する材質で形成されている。
【００５３】
以下、本実施の形態３の燃料電池発電システムの動作について述べるとともに、本発明の燃料電池発電システムの運転方法の一例についても同時に述べる。
【００５４】
第７の本発明の回収水水質検知工程の一例である、濁度計１１による検知は定期的に行われている。そして、濁度計１１による計測値が０．１度以上になったとき、バルブＡ１１０を開いて、排水ドレイン１６を通して、回収水を一旦排水した後、バルブＡ１１０を閉じ、バルブＢ１１１を開け、水補給経路１５からイオン交換水を供給する（第７の本発明の制御工程の一例に相当する。）。
【００５５】
かかる構成及び動作によれば、回収水中の鉄錆や塵、埃等の浮遊物の濃度を効率的に検出でき、回収水の排水と、補給水の補給の時期を的確に判断することが可能となり、回収水タンク１４内の鉄錆や塵、埃等の浮遊物、さらにはバクテリアからなる汚染物質の濃度の高い回収水を排水し、汚染物質濃度の低い水を回収水として回収水タンク１４に補給が可能となる。そのため、回収水供給経路１１２における閉塞をより防止することが出来、より長期安定な燃料電池発電システムの実現が可能になる。
【００５６】
なお、本実施の形態３においては、補給水として、イオン交換水を用いたが、水道水等も利用可能である。
【００５７】
また、回収水の回収を燃料電池１７からの排気空気のみから行っているが、燃料電池から排気される水素から回収しても良く、さらには、燃料電池１７からの排気空気と排気水素の両方から回収しても構わない。
【００５８】
さらに、排水ドレイン１６を通した、回収水の排水のための濁度の基準は０．１度としたが、この基準値に限定されるものではなく、回収水供給経路１１２の配管径等、経路の閉塞のしやすさに合せ、適宜、濁度基準値を変更して回収水の排水を行ってもよい。
【００５９】
また、上述したようなセンサー部１１ａが、光源を備えずに測光部のみで構成されている場合、回収水タンク１４は、測定に対応した波長の光を透過する材質で形成されているが、光の一部が吸収されてもよく、要するに、濁度を計測可能な量の測定に対応した波長の光を透過出来る材質でありさえすればよい。また回収水タンク１４の、測定に対応した波長の光の透過度に合わせて、上記濁度の基準値を適宜変更しても良い。
【００６０】
また、実施の形態２のように、光源と測光部を回収水タンク１４外に設置する構成としてもよい。
【００６１】
（実施の形態４）
図５は、本実施の形態４の燃料電池発電システムの構成図である。図５に示す様に、本実施の形態４の燃料電池発電システムは、実施の形態３と基本的構成は同じであるが、冷却水タンク１９から回収水タンク１４へと冷却水を戻す経路と、冷却水タンク１９に冷却水水質検知手段を備えた点が異なる。そのため、本相違点を中心に説明する。尚、実施の形態３と同一の構成要素に対しては、同一の符号を付している。
【００６２】
本実施の形態４の燃料電池発電システムは、冷却水タンク１９内に導電度又はシリカ濃度を測定するセンサー１１５ａを有する冷却水水質検知手段１１５を備えている。又、冷却水タンク１９から回収水タンク１４へと冷却水を戻す冷却水排出経路１１３と、冷却水排出経路１１３上に設置されたバルブＣ１１４が設置されている。
【００６３】
又、実施の形態３の制御手段２２の代わりに、濁度計１１の結果に基づいて、バルブＡ１１０、バルブＢ１１１及びポンプ２０に加えて、バルブＣ１１４を制御するための制御手段１１６が設置されている。
【００６４】
以下、本実施の形態４の燃料電池発電システムの動作について述べるとともに、本発明の運転方法の一例についても同時に述べる。
【００６５】
冷却水水質検知手段１１５による検知は定期的に行われている（第８の本発明の冷却水水質検知工程の一例である。）。そして、冷却水の導電度またはシリカ濃度が基準値を超えたとき、濁度計１１による回収水タンク１４内の水の汚れの検知を行う（第８の本発明の回収水水質検知工程の一例に相当する。）。
【００６６】
そして、濁度計１１による計測値が０．１度以上であれば、バルブＡ１１０を開いて、排水ドレイン１６を通して、回収水を一旦排水した後、バルブＡ１１０を閉じ、バルブＢ１１１を開け、水補給経路１５からイオン交換水を供給する（第８の本発明の制御工程の一例に相当する。）。
【００６７】
イオン交換水の供給後、バルブＢ１１１を閉じる。次に、バルブＣ１１４を開け、ポンプ２０を動作させる。これによって冷却水タンク１９内の冷却水は、回収水タンク１４に排出され、回収水とともに、純水装置１８を経由して浄化され、再び冷却水タンク１９内に戻される。
【００６８】
又、濁度計１１による計測値が０．１度未満であれば、バルブＣ１１４を開け、ポンプ２０を動作させ、回収水とともに冷却水タンク１９内の冷却水を浄化し、冷却水タンク１９内に戻す。
【００６９】
上記構成及び動作により、冷却水を純水装置１８を通して循環させる際に、冷却水とともに回収水供給経路１１２に流入する回収水は、汚染物質濃度が低いため回収水供給経路１１２における閉塞をより防止することが出来る。
【００７０】
尚、本実施の形態４では、濁度計１１による濁度の検知は、冷却水タンク１９内の水の汚れが所定量以上になった際に行っていたが、冷却水タンク１９内の冷却水の量が所定量以下になった際に行ってもよい。これにより、回収水タンク１４から水を補給する際に、汚染物質濃度が低い回収水を補給することが出来るため、回収水供給経路１１２における閉塞をより防止することが出来る。
【００７１】
又、本実施の形態４では、濁度計１１を用いて、回収水タンク１４内の水の汚れを検知していたが、実施の形態１及び２で示したような紫外線強度計を用いて水の汚れの測定を行っても良い。
【００７２】
本発明の実施の形態１〜４の燃料電池発電システム及びその運転方法によれば、回収水中の鉄錆や塵、埃等の浮遊物さらにはバクテリアといった汚染物質の濃度を的確に把握できる。また、回収水が汚れたときには、一旦回収水を完全に排水し、新たな補給水を供給できるため、回収水の汚染物質濃度を、常に、一定濃度以下に維持できるため、回収水供給経路の閉塞の未然防止をより効率的に出来、より長期に渡り安定な発電状態を維持する燃料電池発電システムを実現することができる。
【００７３】
又、本発明のプログラムは、上述した本発明の燃料電池発電システムの運転方法の全部又は一部の工程の動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、コンピュータと協働して動作するプログラムである。
【００７４】
又、本発明の記録媒体は、上述した本発明の燃料電池発電システムの運転方法の全部又は一部の工程の全部又は一部の動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムを担持した記録媒体であり、コンピュータにより読み取り可能且つ、読み取られた前記プログラムが前記コンピュータと協動して前記動作を実行する記録媒体である。
【００７５】
又、本発明の上記「一部の工程」とは、それらの複数の工程の内の、一つ又は幾つかの工程を意味し、本発明の上記「工程の動作」とは、前記工程の全部又は一部の動作を意味する。
【００７６】
又、本発明のプログラムの一利用形態は、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。
【００７７】
又、本発明のプログラムの一利用形態は、伝送媒体中を伝送し、コンピュータにより読みとられ、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。
【００７８】
又、記録媒体としては、ＲＯＭ等が含まれ、伝送媒体としては、インターネット等の伝送媒体、光・電波・音波等が含まれる。
【００７９】
又、上述した本発明のコンピュータは、ＣＰＵ等の純然たるハードウェアに限らず、ファームウェアや、ＯＳ、更に周辺機器を含むものであっても良い。
【００８０】
尚、以上説明した様に、本発明の構成は、ソフトウェア的に実現しても良いし、ハードウェア的に実現しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明にかかる、燃料電池発電システム及びその運転方法は、回収水に含まれる鉄錆や塵、埃等の浮遊物やバクテリアの濃度の検知が可能となり、また、回収水浄化経路の閉塞をより防止することが出来る効果を有し、より長期耐久性を必要とする燃料電池発電システム等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池発電システムの構成図
【図２】本発明の実施の形態２における燃料電池発電システムの構成図
【図３】（ａ）〜（ｃ）  本発明の実施の形態３における燃料電池発電システムの変形例を示す要部拡大図
【図４】本発明の実施の形態３における燃料電池発電システムの構成図
【図５】本発明の実施の形態４における燃料電池発電システムの構成図
【図６】従来の燃料電池発電システムの構成図
【符号の説明】
【００８３】
１１  濁度計
１２  熱交換器
１３  冷却水循環経路
１４  回収水タンク
１５  水補給経路
１６  排水ドレイン
１７  燃料電池
１８  純水装置
１９  冷却水タンク
２０、２１  ポンプ
２２  制御手段
２３  紫外線強度計
３１  紫外線測光部
３２  検知窓
３３  超高圧水銀ランプ
４１  冷却水水質検知センサー
４２  熱交換器
４３  制御部
４４  回収水タンク
４５  水道水供給配管
４６  燃料処理装置
４７  流路開閉手段
４８  燃料電池
４９  純水装置
１１０  バルブＡ
１１１  バルブＢ
１１２  回収水供給経路
１１３  冷却水排出経路
１１４  バルブＣ
１１５  冷却水水質検知手段
１１６  制御手段
４１０  冷却水タンク
４１１  冷却水循環経路
４１２  回収水浄化経路
４１３  回収水輸送手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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