(57)【要約】      （修正有）【課題】水回収タンク内の凝縮水の殺菌処理を所要の通りに行うことができる発電システムを提供する。【解決手段】発電システムは、原燃料ガスを水蒸気改質する改質器４と、改質燃料ガスをアノードガスとし、空気をカソードガスとして発電を行うセルスタック２と、排気ガス中に含まれる水分を凝縮回収する水回収タンク８８と、を備え、水回収タンク８８に溜まった凝縮水を水供給流路９０を通して改質器４に送給する。水供給流路９０には、改質水を水回収タンク８８に戻すための循環用流路９８が接続される。循環用流路９８に循環弁１００が配設され、水供給流路９０の所定部位に水供給弁１０４が設けられ、更に殺菌処理するための殺菌処理ヒータ９６が設けられている。水供給弁１０４の作動不良の判定を行う異常判定手段は、改質器用温度検知手段１１０の温度変化状態に基づいて判定を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、前記燃料ガス供給流路を通して供給される前記原燃料ガスを水蒸気改質する改質器と、前記改質器にて改質された改質燃料ガスをアノードガスとし、空気をカソードガスとして発電を行うセルスタックと、排気ガス中に含まれる水分を凝縮回収して溜めるための水回収タンクと、を備え、前記水回収タンクに溜まった凝縮水を改質水として水供給流路を通して前記改質器に送給する発電システムであって、
前記水供給流路には、前記水供給流路を流れる前記改質水を前記水回収タンクに戻すための循環用流路が接続され、前記循環用流路に循環弁が配設され、前記水供給流路における前記循環用流路との接続部位の下流側に水供給弁が設けられており、
また、前記水回収タンクに凝縮回収された凝縮水を加熱して殺菌処理するための加熱手段が配設されているとともに、前記改質器又は前記水回収タンクに温度を検知するための改質器用温度検知手段又は改質水用温度検知手段が設けられており、
更に、前記改質器用温度検知手段又は前記改質水用温度検知手段に関連して、前記水供給弁での異常発生の判定を行うための異常判定手段が設けられており、
発電運転を行うときには、前記水供給弁が開状態に、前記循環弁が閉状態に保持され、前記水回収タンクからの前記改質水が前記水供給流路を通して前記改質器に供給され、また殺菌処理運転を行うときには、前記加熱手段が作動されるとともに、前記水供給弁が閉状態に、前記循環弁が開状態に保持され、前記水回収タンクにて加熱された前記凝縮水が前記水供給流路及び前記循環用流路を通して循環され、前記異常判定手段は、前記改質器用温度検知手段又は前記改質水用温度検知手段の温度変化状態に基づいて前記水供給弁での異常発生の判定を行うことを特徴とする発電システム。
【請求項２】
原燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、前記燃料ガス供給流路を通して供給される前記原燃料ガスを水蒸気改質する改質器と、前記改質器にて改質された改質燃料ガスをアノードガスとし、空気をカソードガスとして発電を行うセルスタックと、前記セルスタックを冷却する冷却水を収容するための冷却水タンクと、排気ガス中に含まれる水分を凝縮回収して溜めるための水回収タンクと、を備え、前記水回収タンクに溜まった凝縮水を改質水として水供給流路を通して前記改質器に送給する発電システムであって、
前記水供給流路には、前記水供給流路を流れる前記改質水を前記冷却水タンクに戻すための循環用流路が接続され、前記循環用流路に循環弁が配設されているとともに、前記冷却水タンクと前記水回収タンクとの間には、前記冷却水タンク内の前記冷却水を前記水回収タンクに送給する水循環送給流路が設けられ、前記水供給流路における前記循環用流路との接続部位の下流側に水供給弁が設けられており、
また、前記冷却水タンク又は前記水回収タンクに前記冷却水又は前記凝縮水を加熱して殺菌処理するための加熱手段が配設されているとともに、前記改質器、前記冷却水タンク又は前記水回収タンクに温度を検知するための改質器用温度検知手段、冷却水用温度検知手段又は改質水用温度検知手段が設けられており、
更に、前記改質器用温度検知手段、前記冷却水用温度検知手段又は前記改質水用温度検知手段に関連して、前記水供給弁での異常発生の判定を行うための異常判定手段が設けられており、
発電運転を行うときには、前記水供給弁が開状態に、前記循環弁が閉状態に保持され、前記水回収タンクからの前記改質水が前記水供給流路を通して前記水蒸気発生器に供給され、また殺菌処理運転を行うときには、前記加熱手段が作動されるとともに、前記水供給弁が閉状態に、前記循環弁が開状態に保持され、前記冷却水タンク又は前記水回収タンクにて加熱された前記冷却水又は前記改質水が前記水供給流路、前記循環用流路及び前記水循環送給流路を通して循環され、前記異常判定手段は、前記改質器用温度検知手段、前記冷却水用温度検知手段又は前記改質水用温度検知手段の温度変化状態に基づいて前記水供給弁での異常発生の判定を行うことを特徴とする発電システム。
【請求項３】
前記異常判定手段に関連して、異常信号を生成する異常信号生成手段が設けられており、前記異常判定手段が前記水供給弁での異常発生の判定を行うと、この異常発生の判定に基づいて前記異常信号生成手段が前記異常信号を生成し、前記異常信号に基づいて前記殺菌処理運転が中止されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発電システム。
【請求項４】
前記異常判定手段に関連して、更に、前記水供給弁を複数回開閉動作させるための弁回復動作信号を生成する弁回復動作信号生成手段が設けられており、前記異常判定手段が前記水供給弁での異常発生の判定を行うと、この異常発生の判定に基づいて前記異常信号生成手段が前記異常信号を生成し、前記異常信号に基づいて前記殺菌処理運転が中止されるとともに、前記弁回復動作信号生成手段が前記弁回復動作信号を生成し、前記弁回復動作信号に基づいて前記水供給弁が複数回開閉動作され、その後前記殺菌処理運転が再開されることを特徴とする請求項３に記載の発電システム。
【請求項５】
前記殺菌処理運転の再開時に前記異常判定手段が前記水供給弁での異常発生の判定を行うと、殺菌処理運転時のこの異常発生の判定に基づいて前記異常信号生成手段が前記異常信号を再度生成し、再度の前記異常信号に基づいて前記殺菌処理運転が終了することを特徴とする請求項４に記載の発電システム。
【請求項６】
前記異常判定手段に関連して、更に、前記水供給弁での異常発生を知らせるための弁異常表示手段が設けられており、前記異常判定手段が前記水供給弁での異常発生の判定を行うと、この異常発生の判定に基づいて前記異常信号生成手段が前記異常信号を生成し、前記異常信号に基づいて前記弁異常表示手段が作動することを特徴とする請求項３に記載の発電システム。
【請求項７】
前記異常判定手段に関連して、異常信号を生成する異常信号生成手段が設けられており、前記異常判定手段が前記水供給弁での異常発生の判定を行うと、この異常発生の判定に基づいて前記異常信号生成手段が前記異常信号を生成し、前記異常信号に基づいて前記殺菌処理運転が終了し、その後前記発電運転が再開されることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電システム。
【請求項８】
前記異常判定手段に関連して、更に、前記水供給弁での異常発生を知らせるための弁異常表示手段が設けられており、前記異常判定手段が前記水供給弁での異常発生の判定を行うと、この異常発生の判定に基づいて前記異常信号生成手段が前記異常信号を生成し、前記異常信号に基づいて前記弁異常表示手段が作動することを特徴とする請求項７に記載の発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原燃料ガスを改質して改質燃料ガスを生成する改質器、改質器にて改質された改質燃料ガスを用いて発電するセルスタック及び排気ガス中に含まれる水分を回収して蓄える回収水タンクを備えた発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電システムとして、複数の燃料電池セルを積層したセルスタックを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この発電システムは、改質水を気化させる水蒸気発生器及び原燃料ガスを水蒸気発生器からの水蒸気により水蒸気改質する改質器を備え、セルスタックは、改質器にて水蒸気改質された改質燃料ガスをアノードガスとし、空気をカソードガスとして発電を行う。
【０００３】
セルスタックの燃料極から排出された反応燃料ガス（アノードオフガス）及びその空気極から排出された反応空気（カソードオフガス）は改質器バーナに送給され、また原燃料ガスの一部もこの改質器バーナに送給され、反応燃料ガス及び原燃料ガスの一部が改質器バーナにて燃焼され、この燃焼熱を利用して水蒸気発生器における改質水の気化及び改質器における水蒸気改質が行われる。
【０００４】
また、セルスタックに関連して、システムにて発生する熱（例えば、排気ガスの熱など）を温水として回収するための貯湯装置が設けられている。貯湯装置は、温水を貯湯する貯湯タンクを備え、改質器バーナから排出される燃焼排気ガスと貯湯タンクからの水とが熱交換器を通して流れ、この熱交換器における熱交換により排熱が回収され、この熱交換により温められた温水が貯湯タンクに貯えられる。
【０００５】
更に、この熱交換により燃焼排気ガス中の水分が凝縮して凝縮水が生成され、この凝縮水が水回収タンクに回収される。この水回収タンクに回収された凝縮水は改質水として用いられ、水回収タンク内の凝縮水が改質水として水供給流路を通して水蒸気発生器に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−１７４６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような発電システムでは、燃焼排気ガス中の水分が凝縮した凝縮水が水回収タンクに回収されるために、夏季などの気温が高いときに、水回収タンクに回収された凝縮水に雑菌が繁殖しやすくなる。このように雑菌が繁殖すると、水回収タンクの凝縮水を改質水として用いるために、凝縮水を水供給流路を通して水蒸気発生器に供給する際に、繁殖した雑菌が水供給流路を通して水蒸気発生器に向けて流れ、繁殖した雑菌によって水供給流路が詰まるなどの問題が発生し、水回収タンクからの凝縮水（改質水）を水蒸気発生器に所望の通りに供給できなくなるおそれがある。
【０００８】
本発明の目的は、水回収タンク内の凝縮水の殺菌処理を所要の通りに行うことができる発電システムを提供することである。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、水回収タンク内の凝縮水及び冷却水タンク内の冷却水の殺菌処理を所要の通りに行うことができる発電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に記載の発電システムは、原燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、前記燃料ガス供給流路を通して供給される前記原燃料ガスを水蒸気改質する改質器と、前記改質器にて改質された改質燃料ガスをアノードガスとし、空気をカソードガスとして発電を行うセルスタックと、排気ガス中に含まれる水分を凝縮回収して溜めるための水回収タンクと、を備え、前記水回収タンクに溜まった凝縮水を改質水として水供給流路を通して前記改質器に送給する発電システムであって、
前記水供給流路には、前記水供給流路を流れる前記改質水を前記水回収タンクに戻すための循環用流路が接続され、前記循環用流路に循環弁が配設され、前記水供給流路における前記循環用流路との接続部位の下流側に水供給弁が設けられており、
また、前記水回収タンクに凝縮回収された凝縮水を加熱して殺菌処理するための加熱手段が配設されているとともに、前記改質器又は前記水回収タンクに温度を検知するための改質器用温度検知手段又は改質水用温度検知手段が設けられており、
更に、前記改質器用温度検知手段又は前記改質水用温度検知手段に関連して、前記水供給弁での異常発生の判定を行うための異常判定手段が設けられており、
発電運転を行うときには、前記水供給弁が開状態に、前記循環弁が閉状態に保持され、前記水回収タンクからの前記改質水が前記水供給流路を通して前記改質器に供給され、また殺菌処理運転を行うときには、前記加熱手段が作動されるとともに、前記水供給弁が閉状態に、前記循環弁が開状態に保持され、前記水回収タンクにて加熱された前記凝縮水が前記水供給流路及び前記循環用流路を通して循環され、前記異常判定手段は、前記改質器用温度検知手段又は前記改質水用温度検知手段の温度変化状態に基づいて前記水供給弁での異常発生の判定を行うことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載の発電システムは、原燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、前記燃料ガス供給流路を通して供給される前記原燃料ガスを水蒸気改質する改質器と、前記改質器にて改質された改質燃料ガスをアノードガスとし、空気をカソードガスとして発電を行うセルスタックと、前記セルスタックを冷却する冷却水を収容するための冷却水タンクと、排気ガス中に含まれる水分を凝縮回収して溜めるための水回収タンクと、を備え、前記水回収タンクに溜まった凝縮水を改質水として水供給流路を通して前記改質器に送給する発電システムであって、
前記水供給流路には、前記水供給流路を流れる前記改質水を前記冷却水タンクに戻すための循環用流路が接続され、前記循環用流路に循環弁が配設されているとともに、前記冷却水タンクと前記水回収タンクとの間には、前記冷却水タンク内の前記冷却水を前記水回収タンクに送給する水循環送給流路が設けられ、前記水供給流路における前記循環用流路との接続部位の下流側に水供給弁が設けられており、
また、前記冷却水タンク又は前記水回収タンクに前記冷却水又は前記凝縮水を加熱して殺菌処理するための加熱手段が配設されているとともに、前記改質器、前記冷却水タンク又は前記水回収タンクに温度を検知するための改質器用温度検知手段、冷却水用温度検知手段又は改質水用温度検知手段が設けられており、
更に、前記改質器用温度検知手段、前記冷却水用温度検知手段又は前記改質水用温度検知手段に関連して、前記水供給弁での異常発生の判定を行うための異常判定手段が設けられており、
発電運転を行うときには、前記水供給弁が開状態に、前記循環弁が閉状態に保持され、前記水回収タンクからの前記改質水が前記水供給流路を通して前記水蒸気発生器に供給され、また殺菌処理運転を行うときには、前記加熱手段が作動されるとともに、前記水供給弁が閉状態に、前記循環弁が開状態に保持され、前記冷却水タンク又は前記水回収タンクにて加熱された前記冷却水又は前記改質水が前記水供給流路、前記循環用流路及び前記水循環送給流路を通して循環され、前記異常判定手段は、前記改質器用温度検知手段、前記冷却水用温度検知手段又は前記改質水用温度検知手段の温度変化状態に基づいて前記水供給弁での異常発生の判定を行うことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項３に記載の発電システムでは、前記異常判定手段に関連して、異常信号を生成する異常信号生成手段が設けられており、前記異常判定手段が前記水供給弁での異常発生の判定を行うと、この異常発生の判定に基づいて前記異常信号生成手段が前記異常信号を生成し、前記異常信号に基づいて前記殺菌処理運転が中止されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項４に記載の発電システムでは、前記異常判定手段に関連して、更に、前記水供給弁を複数回開閉動作させるための弁回復動作信号を生成する弁回復動作信号生成手段が設けられており、前記異常判定手段が前記水供給弁での異常発生の判定を行うと、この異常発生の判定に基づいて前記異常信号生成手段が前記異常信号を生成し、前記異常信号に基づいて前記殺菌処理運転が中止されるとともに、前記弁回復動作信号生成手段が前記弁回復動作信号を生成し、前記弁回復動作信号に基づいて前記水供給弁が複数回開閉動作され、その後前記殺菌処理運転が再開されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項５に記載の発電システムでは、前記殺菌処理運転の再開時に前記異常判定手段が前記水供給弁での異常発生の判定を行うと、殺菌処理運転時のこの異常発生の判定に基づいて前記異常信号生成手段が前記異常信号を再度生成し、再度の前記異常信号に基づいて前記殺菌処理運転が終了することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項６に記載の発電システムでは、前記異常判定手段に関連して、更に、前記水供給弁での異常発生を知らせるための弁異常表示手段が設けられており、前記異常判定手段が前記水供給弁での異常発生の判定を行うと、この異常発生の判定に基づいて前記異常信号生成手段が前記異常信号を生成し、前記異常信号に基づいて前記弁異常表示手段が作動することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項７に記載の発電システムでは、前記異常判定手段に関連して、異常信号を生成する異常信号生成手段が設けられており、前記異常判定手段が前記水供給弁での異常発生の判定を行うと、この異常発生の判定に基づいて前記異常信号生成手段が前記異常信号を生成し、前記異常信号に基づいて前記殺菌処理運転が終了し、その後前記発電運転が再開されることを特徴とする。
【００１７】
更に、本発明の請求項８に記載の発電システムでは、前記異常判定手段に関連して、更に、前記水供給弁での異常発生を知らせるための弁異常表示手段が設けられており、前記異常判定手段が前記水供給弁での異常発生の判定を行うと、この異常発生の判定に基づいて前記異常信号生成手段が前記異常信号を生成し、前記異常信号に基づいて前記弁異常表示手段が作動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の請求項１に記載の発電システムによれば、改質水を改質器に供給する水供給流路に循環用流路が接続され、この循環用流路に循環弁が配設され、水供給流路における循環用流路との接続部位の下流側に水供給弁が設けられ、また水回収タンクに殺菌処理するための加熱手段が配設されている。そして、殺菌処理運転を行うときには、加熱手段が作動されるとともに、水供給弁が閉状態に、循環弁が開状態に保持されるので、水回収タンク内の凝縮水（改質水）が水供給流路及び循環用流路を通して循環され、このように凝縮水を循環させて殺菌処理することができる。
【００１９】
また、改質器又は水回収タンクに温度を検知するための改質器用温度検知手段又は改質水用温度検知手段が設けられ、また水供給弁での異常発生の判定を行うための異常判定手段が設けられているので、この殺菌処理運転を行うときの改質器用温度検知手段又は改質水用温度検知手段の温度変化状態に基づいて水供給弁での異常発生の判定を行うことができる。
【００２０】
例えば、改質器用温度検知手段（又は改質水用温度検知手段）を設けた場合、水供給弁の作動が正常であると、凝縮水が循環用流路を通して循環され、改質器に流れることはなく、従って、殺菌処理の運転時間とともに改質器用温度検知手段（又は改質水用温度検知手段）の検知温度が上昇するようになる。これに対して、水供給弁に動作不良（例えば、開固着、閉止不良など）が生じると、循環用流路を通して循環される凝縮水の一部又は全部が改質器に流れるようになり、殺菌処理の経過によっても改質器用温度検知手段の検知温度がほとんど上昇しない（又は殺菌処理の経過とともに改質水用温度検知手段の検知温度が大きく上昇する）。このようなことから、殺菌処理運転を行うときの改質器用温度検知手段（又は改質水用温度検知手段）の検知温度の温度変化状態に基づいて水供給弁での異常発生を検知することができる。
【００２１】
また、本発明の請求項２に記載の発電システムによれば、凝縮水を循環させて殺菌処理する基本的構成が上述したと同様であり、また冷却水タンク又は水回収タンクに殺菌処理するための加熱手段が配設され、殺菌処理運転のときには、加熱手段が作動されるとともに、水回収タンク内の凝縮水（改質水）が水供給流路、循環用流路及び水循環送給流路を通して循環されるので、この凝縮水を循環させて殺菌処理することができる。
【００２２】
また、改質器、冷却水タンク又は水回収タンクに温度を検知するための改質器用温度検知手段、冷却水用温度検知手段又は改質水用温度検知手段が設けられ、また水供給弁での異常発生の判定を行うための異常判定手段が設けられているので、この殺菌処理運転を行うときの改質器用温度検知手段、冷却水用温度検知手段又は改質水用温度検知手段の温度変化状態に基づいて水供給弁での異常発生の判定を行うことができる。
【００２３】
例えば、冷却水タンクに加熱手段を設け、改質器用温度検知手段（又は冷却水用温度検知手段、改質水用温度検知手段）を用いた場合、水供給弁の作動が正常であると、凝縮水が循環用流路及び水循環送給流路を通して循環され、この凝縮水が改質器に流れることはなく、従って、殺菌処理の経過とともに改質器用温度検知手段（又は冷却水用温度検知手段、改質水用温度検知手段）の検知温度が上昇するようになる。これに対して、水供給弁に上述した動作不良が生じると、循環用流路及び水循環送給流路を通して循環される凝縮水の一部又は全部が改質器に流れるようになり、従って、殺菌処理の経過によっても改質器用温度検知手段の検知温度がほとんど上昇しない（又は殺菌処理の経過にともなって冷却水用温度検知手段の検知温度が大きく上昇する、殺菌処理の経過によっても改質水用温度検知手段の検知温度がほとんど上昇しない）。
【００２４】
また、例えば、水回収タンクに加熱手段を設け、改質器用温度検知手段（又は冷却水用温度検知手段、改質水用温度検知手段）を用いた場合、水供給弁の作動が正常であると、凝縮水が上述したように循環用流路及び水循環送給流路を通して循環され、従って、殺菌処理の運転時間とともに改質器用温度検知手段（又は冷却水用温度検知手段、改質水用温度検知手段）の検知温度が上昇する。これに対して、水供給弁に上述した動作不良が生じると、循環用流路及び水循環送給流路を通して循環される凝縮水の一部又は全部が改質器に流れるようになり、従って、殺菌処理の経過によっても改質器用温度検知手段の検知温度がほとんど上昇しない（又は殺菌処理の経過によっても冷却水用温度検知手段の検知温度がほとんど上昇しない、殺菌処理の経過によって改質水用温度検知手段の検知温度が大きく上昇する）。
【００２５】
このようなことから、殺菌処理運転を行うときの改質器用温度検知手段（又は冷却水用温度検知手段、改質水用温度検知手段）の検知温度の温度変化状態に基づいて水供給弁での異常発生を検知することができる。
【００２６】
また、本発明の請求項３に記載の発電システムによれば、異常判定手段が異常発生の判定を行うと、異常発生の判定に基づいて異常信号生成手段が異常信号を生成し、この異常信号に基づいて殺菌処理運転が中止されるので、水回収タンク内の凝縮水が多量に改質器に流れるのを防止することができる。
【００２７】
また、本発明の請求項４に記載の発電システムによれば、更に、水供給弁を複数回開閉動作させるための弁回復動作信号を生成する弁回復動作信号生成手段が設けられ、異常信号生成手段が異常信号を生成すると、この異常信号に基づいて殺菌処理運転が中止されるとともに、弁回復動作信号生成手段が弁回復動作信号を生成し、この弁回復動作信号に基づいて水供給弁が複数回開閉動作（所謂、リカバリ動作）されるので、例えば、ゴミなどが詰まって一時的に閉止不良になるなどの場合には、この複数回開閉動作によって水供給弁が正常に閉状態になり、閉止不良などを回復させて殺菌処理運転を行うことができる。
【００２８】
また、本発明の請求項５に記載の発電システムによれば、殺菌処理運転の再開時に異常判定手段が水供給弁での異常発生の判定を行うと、異常信号生成手段が異常信号を再度生成するので、水供給弁の複数回の開閉動作（リカバリ動作）によっても回復しないときには殺菌処理運転が終了し、これにより、水回収タンク内の凝縮水が多量に改質器に流れるのを防止することができる。
【００２９】
また、本発明の請求項６に記載の発電システムによれば、更に、水供給弁の異常発生を知らせるための弁異常表示手段が設けられ、異常信号生成手段が異常信号を生成すると、この異常信号に基づいて弁異常表示手段が作動するので、水供給弁の動作不良（例えば、故障発生など）を知らせることができる。
【００３０】
また、本発明の請求項７に記載の発電システムによれば、異常判定手段が水供給弁での異常発生の判定を行い、この異常発生の判定に基づいて異常信号生成手段が異常信号を生成すると、この異常信号に基づいて殺菌処理運転が終了する。このような場合、水供給弁の動作不良が発生しても水回収タンク内の凝縮水（改質水）を改質器に供給することができるので、発電運転を行うことが可能であり、従って、殺菌処理運転を終了して発電運転を再開することによって、発電システムの運転効率の低下を抑えることができる。
【００３１】
更に、本発明の請求項８に記載の発電システムによれば、この異常判定手段に関連して、更に、水供給弁での異常発生を知らせるための弁異常表示手段が設けられ、異常信号生成手段により生成される異常信号に基づいて弁異常表示手段が作動するので、臨時状態の発電運転中においても水供給弁に異常が発生していることを知らせることができ、これにより水供給弁の点検修理を促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に従う発電システムの第１の実施形態を簡略的に示す全体図。
【図２】図１の発電システムにおける殺菌処理運転の状態を示す説明図。
【図３】図１の発電システムの制御系を簡略的に示すブロック図。
【図４】図１の発電システムにおける改質器、冷却水及び改質水の温度変化状態並びに水供給弁に動作不良が生じたときの改質器の温度変化状態を説明するための図。
【図５】図１の発電システムにおける殺菌処理運転の制御動作の一例の流れを示すフローチャート。
【図６】図１の発電システムにおける殺菌処理運転の制御動作の他の例の流れを示すフローチャート。
【図７】図１の発電システムにおける改質器、冷却水及び改質水の温度変化状態並びに水供給弁に動作不良が生じたときの冷却水及び改質水の温度変化状態を説明するための図。
【図８】図１の発電システムにおいて冷却水の温度を検知する場合における殺菌処理運転の制御動作の流れを示すフローチャート。
【図９】図１の発電システムにおいて改質水の温度を検知する場合における殺菌処理運転の制御動作の流れを示すフローチャート。
【図１０】本発明に従う発電システムの第２の実施形態の制御系を簡略的に示すブロック図。
【図１１】図１０の発電システムにおける殺菌処理運転の制御動作の流れの一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、添付図面を参照して、本発明に従う発電システムの第１実施形態について説明する。図示の発電システムは、燃料電池反応により発電を行うセルスタック２と、原燃料ガスを水蒸気改質するための改質器４とを備えている。セルスタック２は、燃料電池セルを積層して構成され、燃料電池セルとしては固体高分子形のもの、固体酸化物形のものなど種々のタイプのものを用いることができる。
【００３４】
セルスタック２は燃料極６及び空気極８を備え、この燃料極６側は、改質燃料ガス送給流路１０を通して改質器４に接続されている。図示の改質器４は、改質水を気化させる水蒸気発生部１２と、改質触媒が充填された改質部１４とを備え、改質部１４の下流側に一酸化炭素変成器１６（ＣＯ変成器）及び一酸化炭素除去器１８（ＣＯ除去器）が配設されている。また、水蒸気発生部１２の上流側に脱硫器２０が配設され、この脱硫器２０は燃料ガス給流路２２を介して原燃料ガス供給源２４（例えば、燃料タンク、埋設管など）に接続されている。尚、この実施形態では、改質器４の水蒸気発生部１２と改質部１４とが別個に構成されているが、この水蒸気発生部１２と改質部１４とを一体的に構成し、水蒸気発生部１２にて発生した水蒸気と原燃料ガスとを直接的に改質部１４に送給するようにしてもよい。
【００３５】
このように構成されているので、原燃料ガス供給源２４からの原燃料ガス（例えば、都市ガス）は、燃料ガス供給流路２２を通して脱硫器２０に送給され、この脱硫器２０において原燃料ガスに含有されている硫黄成分が除去され、硫黄成分が除去された原燃料ガスが改質器４の水蒸気発生部１２に送給され、また改質水が後述するようにしてこの水蒸気発生部１２に供給される。水蒸気発生部１２においては、改質水が気化され、気化された水蒸気に原燃料ガスが混合され、この混合燃料ガスが改質部１４に送給される。改質部１４においては、改質触媒によって原燃料ガスの水蒸気改質が行われる。水蒸気改質された改質燃料ガスは、一酸化炭素変成器１６に送給され、この一酸化炭素変成器１６にて改質燃料ガス中の一酸化炭素が水蒸気と反応して二酸化炭素に変換され、その後一酸化炭素除去器１８に送給され、この一酸化炭素除去器１８にて改質燃料ガス中に残留する一酸化炭素が酸素と反応して二酸化炭素に変換され、このようにして一酸化炭素が除去された改質燃料ガスがアノードガスとして改質燃料ガス送給流路１０を通してセルスタック２の燃料極６側に送給される。
【００３６】
尚、改質器４の水蒸気発生部１２及び改質部１４に改質器バーナ２８が設けられ、この改質器バーナ２８の燃焼熱を利用して水蒸気発生部１２における改質水の気化及び改質部１４における原燃料ガスの水蒸気改質が行われる。また、燃料ガス供給流路２２には、原燃料ガスを供給するための燃料供給ポンプ３０が配設され、改質燃料ガス送給流路１０には燃料供給弁３２が配設されている。
【００３７】
また、セルスタック２の空気極８側は、空気供給流路３４を介して空気フィルタ３５に接続され、この空気供給流路３４に空気ブロア３６及び第１熱交換器３８が配設されている。従って、空気フィルタ３５を通して流入した空気は、空気供給流路３４を通り、第１熱交換器３８にて後述するように熱交換して加温され、加温された空気がカソードガスとして空気供給流路３４を通ってセルスタック２の空気極８側に供給される。尚、この空気供給流路３４には、空気供給弁４０が配設されている。
【００３８】
セルスタック２の燃料極６の排出側は、反応燃料ガス送給流路４０（アノードオフガス送給流路）を介して改質器バーナ２８に接続されている。また、この改質器バーナ２８には、燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給流路４２が接続され、この燃焼用空気供給流路４２に燃焼用空気ブロア４４が配設されている。更に、この改質器バーナ２８には、燃料ガス供給流路２２から分岐する分岐燃料ガス流路４６が接続されている。
【００３９】
このように構成されているので、改質器バーナ２８では、分岐燃料ガス流路４６を通して供給される原燃料ガス及び反応燃料ガス送給流路４０を通して供給される反応燃料ガス（未反応の燃料ガスを含んでいる）が、燃焼用空気供給流路４２を通して供給される燃焼用空気により燃焼され、この燃焼熱を利用して改質器４の水蒸気発生部１２及び改質部１４が加熱される。
【００４０】
改質器バーナ２８からの燃焼排気ガスは、排気ガス排出流路４６を通して大気中に排出され、またセルスタック２の空気極８側からの反応空気は、空気排出流路４８を通して大気中に排出され、かく排出される燃焼排気ガス及び反応空気の熱が貯湯装置５０により温水として回収されるように構成されている。尚、セルスタック２の燃料極６の排出側には、排出側燃料弁６４が配設され、その空気極８の排出側には、排出側空気弁６６が配設されている。
【００４１】
図示の貯湯装置５０は、温水を貯める貯湯タンク５２及び熱回収用循環流路５４を備え、この熱回収用循環流路５４の一端側が貯湯タンク５２の底部に接続され、その他端側が貯湯タンク５２の上端部に接続されている。この熱回収循環流路５４には、貯湯タンク５２内の水を熱回収循環流路５４を通して循環させるための循環ポンプ５６、複合熱交換器５８、第２熱交換器６０及び余剰電力ヒータ６２が配設されている。
【００４２】
このように構成されているので、貯湯タンク５２からの水は熱回収循環流路５４を通して循環され、かく循環される際に、複合熱交換器５８にて排気ガス排出流路４６を流れる燃焼排気ガス及び空気排出流路４８を流れる反応空気との間で熱交換されて加温され、また第１熱交換器６０にてセルスタック２を冷却する冷却水との間で熱交換されて加温され、更に発電電力が余剰である場合に余熱電力ヒータ６２によって加熱され、このようにして加温された温水が貯湯タンク５２に貯えられる。
【００４３】
この熱回収循環流路５４には熱回収循環弁６８が配設されている。また、貯湯タンク５２の底部には水補給流路８０が接続され、この水補給流路８０が例えば水道管（図示せず）などに接続され、例えば、水道水が貯湯タンク５２に補給される。更に、貯湯タンク５２の上端部には出湯流路８２が接続され、この出湯流路８２を通して温水が出湯される。尚、水補給流路８０には、水を補給するための水補給弁８４が配設される。
【００４４】
このセルスタック２には、セルスタック２を冷却するための冷却水を循環する冷却水循環構造７０が採用されている。図示の冷却水循環構造７０は、セルスタック２の冷却部７２を通して設けられた冷却水循環流路７４と、冷却水を収容する冷却水タンク７６とを備え、冷却水循環流路７４に冷却水ポンプ７８が配設されている。このように構成されているので、冷却水タンク７６からの冷却水は、冷却水循環流路７４を通してセルスタック２の冷却部７２に流れ、この冷却部７２を流れる際にセルスタック２を冷却し、冷却後の冷却水は、冷却水循環流路７４を流れ、第２熱交換器６０にて空気供給流路３４を流れる空気との熱交換により冷却された後に冷却水タンク７６に戻される。
【００４５】
また、冷却水タンク７６には、放熱循環流路８０が設けられ、この放熱循環流路８０に放熱循環ポンプ８２が設けられている。従って、冷却水タンク７６内の冷却水は放熱循環流路８０を通して循環され、第１熱交換器３８を通して流れる間に空気供給流路３４を通して流れる空気との間で熱交換され、熱交換により放熱された冷却水が冷却水タンク７６に戻される。尚、この冷却水タンク７６には水補充流路８４が接続され、この水補充流路８４に水補充弁８６が配設されている。
【００４６】
この実施形態では、燃焼排気ガス中に含まれる水分及び反応空気に含まれる水分が複合熱交換器５８における熱交換により凝縮され、この凝縮水が水回収タンク８８に回収される。複合熱交換器５８と水回収タンク８８とが水回収流路９０を介して接続され、複合熱交換器５８にて熱交換により凝縮された凝縮水は、この水回収流路９０を通して水回収タンク８８に回収される。尚、この形態では、燃焼排気ガス中に含まれる水分及び反応空気に含まれる水分の双方を凝縮させて回収しているが、このような構成に限定されず、燃焼排気ガス中に含まれる水分のみを凝縮回収するようにしてもよい。
【００４７】
水回収タンク８８に回収された凝縮水は改質水として利用するように構成されている。即ち、水回収タンク８８と改質器４の水蒸気発生部１２とは水供給流路９０を介して接続され、この水供給流路９０にイオン交換樹脂を内蔵したイオン交換ユニット９２及び水供給ポンプ９４が配設されている。このように構成されているので、水回収タンク８８内の凝縮水は、改質水として水供給流路９０を通して供給され、イオン交換ユニット９２にてイオン交換処理された後に水蒸気発生部１２に供給される。尚、この発電システムにおいては、セルスタック２からの発電出力は、インバータ１０６において直流から交流に変換された後に発電出力ライン１０８を通して出力される。
【００４８】
この発電システムでは、水回収タンク８８に回収された凝縮水が殺菌処理されるように、更に、次のように構成されている。この実施形態では、冷却水タンク７６に殺菌処理ヒータ９６（殺菌処理するための加熱手段を構成する）が配設され、この殺菌処理ヒータ９６により冷却水タンク７６内の冷却水が冷却される。また、水供給流路９０（具体的には、水供給ポンプ９４より下流側の部位）に循環用流路９８が接続され、この循環用流路９８の他端側が冷却水タンク７６に接続され、この循環用流路９８に循環弁１００が配設されている。更に、冷却水タンク７６と水回収タンク８８とが水循環送給流路と１０２を介して接続されている。更にまた、水供給流路（具体的には、循環用流路９８との接続部位よりも下流側）に水供給弁１０４が配設されている。
【００４９】
このように構成されているので、セルスタック２による発電を行うときには、水供給弁１０４が開状態に保持され、循環弁１００が閉状態に保持される。この状態にて水供給ポンプ９４が作動すると、水回収タンク８８内の凝縮水（改質水）は、水供給流路９０を通して改質器４の水蒸気発生部１２に供給され、水供給流路９０を通して供給される凝縮水を改質水として利用して原燃料ガスの水蒸気改質を行うことができる。このとき、循環弁１００が閉状態に保持されるので、水供給流路９０を流れる凝縮水が循環用流路９８を通して冷却水タンク７６に流れることはない。
【００５０】
また、後述するように殺菌処理を行うときには、図２に示すように、水供給弁１０４が閉状態に保持され、循環弁１００が開状態に保持される。このような状態で水供給ポンプ９４が作動すると、水回収タンク８８内の凝縮水は、水供給流路９０及び循環用流路９８を通して冷却水タンク７６に送給され、更に水循環送給流路１０２を通して水回収タンク８８に送給され、水供給流路９０、循環用流路９８、冷却水タンク７６及び水循環送給流路１０２を通して循環される。
【００５１】
この殺菌処理機能を備えた発電システムにおいては、水供給弁８４の作動不良が生じると水回収タンク８８からの凝縮水が改質器４（この場合、水蒸気発生部１１０）に流れ、改質器４（例えば、改質部１４の改質触媒など）にトラブルが生じるおそれがある。このようなことから、この実施形態では、水供給弁１０４の作動不良を検知可能なように次のように構成されている。
【００５２】
更に説明すると、この実施形態では、改質器４の水蒸気発生部１２に温度検知手段１１０（例えば、温度センサから構成される）が設けられている。この温度検知手段１１０は、改質器用温度検知手段として機能し、改質器４の水蒸気発生部１２の温度を検知し、この検知温度の温度変化状態に基づいて水供給弁１０４の作動不良の有無を検知する。尚、この温度検知手段を改質器４の改質部１４に配設しても同様にして水供給弁１０４の作動不良の有無を検知することができる。
【００５３】
この温度検知手段１１０による検知は、図３に示す制御系により行われる。図３を参照して、この発電システムは、システム全体を制御するコントローラ１１２（例えば、マイクロプロセッサなどから構成される）を備え、このコントローラ１１２は、システムを作動制御するための作動制御手段１１４、温度演算手段１１６、温度差演算手段１１８、温度差比較手段１２０、異常判定手段１２２及び異常信号生成手段１２４を含み、作動制御手段１１４は、各種弁手段１２６（水供給弁１０４、循環弁１００など）、各種ポンプ手段１２８（燃料供給ポンプ３０、水供給ポンプ９４など）及び各種ブロア１３０（空気ブロア３６、燃焼用空気ブロア４４など）を作動制御する。
【００５４】
また、温度演算手段１１６は、温度検知手段１１０からの検知信号に基づいて検知温度を演算し、温度差演算手段１１８は、温度検知手段１１０の検知温度の温度変化の度合い（例えば、一つ前の検知温度との温度差）を演算し、温度差比較手段１２０は、温度差演算手段１１８により演算した温度差と基準温度差（例えば、５℃）とを比較し、異常判定手段１２２は、この検知温度の温度変化状態に基づいて水供給弁１０４の作動不良の有無、即ち異常発生の有無の判定を後述するように行い、異常信号生成手段１２４は、異常判定手段１２２の異常判定に基づき異常信号を生成する。
【００５５】
このコントローラ１１２は、更に、メモリ手段１３２及びタイマ手段１３４を含んでいる。メモリ手段１１２には、温度検知手段１１０の検知温度の変化状態（検知温度、演算温度差）、基準温度差、殺菌処理温度（例えば、６０℃）などが記憶されるとともに、タイマ手段１３４が計時する各種時間、例えば殺菌処理を行う開始時間間隔（例えば、１０日）、後述するパージ処理を行うパージ処理時間（例えば、５０分間）、後述する殺菌処理を行う殺菌処理時間（例えば、３０分）などが記憶される。また、タイマ手段１３４は、上述した開始時間間隔、パージ処理時間、殺菌処理時間などを計時する。
【００５６】
この形態では、発電システムの運転は、操作リモコン１３６によって行われ、この操作リモコン１３６は、各種操作ボタン（図示せず）とともに、弁異常表示手段１３８を含んでいる。弁異常表示手段１３８は、異常表示ランプ、液晶表示装置の異常表示部などから構成され、この異常表示手段１３８が作動することにより、殺菌処理運転中において水供給弁１０４での作動不良が発生したことを表示する。
【００５７】
次に、図１〜図３とともに図４及び図５を参照して、上述した発電システムの運転について説明する。主として図３及び図５を参照して、操作リモコン１３６を起動操作すると、発電システムが起動し（ステップＳ１）、上述した発電運転が行われる（ステップＳ２）。この発電運転時には、燃料供給弁３２、空気供給弁４０、排出側燃料弁６４、排出側空気弁６６、熱回収循環弁６８及び水供給弁１０４が開状態に保持され、循環弁１００が閉状態に保持される。このような状態にて、燃料供給ポンプ３０が作動し、原燃料ガスが燃料ガス供給流路２２を通し脱硫器２０経て改質器４の水蒸気発生部１２に供給され、また水供給ポンプ９４が作動し、水回収タンク８８内の凝縮水（改質水）が水供給流路９０を通してこの水蒸気発生部１２に供給される。水蒸気発生部１２では改質水が気化して水蒸気となり、原燃料ガス及び水蒸気が改質器４の改質部１４に送給されて水蒸気改質が行われ、改質燃料ガス（アノードガス）が一酸化炭素変成器１６及び一酸化炭素除去器１８を経てセルスタック２の燃料極６側に送給される。また、空気ブロア３６が作動し、空気（カソードガス）がセルスタック２の空気極８側に供給される。
【００５８】
セルスタック２においては、燃料極６側での改質燃料ガスの酸化及び空気極８側での還元による燃料電池反応により発電が行われ、その発電出力はインバータ１０６を通して発電出力ライン１０８から出力される。
【００５９】
セルスタック２の燃料極６側からの反応燃料ガス（アノードオフガス）は、反応燃料ガス送給流路４０を通して改質器バーナ２８に送給され、分岐燃料ガス流路４６を通して供給される原燃料ガス及び燃焼用空気ブロア４４により送給される燃料用空気とともに燃焼され、その燃焼排気ガスが排気ガス排出流路４６及び複合熱交換器５８を通して排出される。またセルスタック２の空気極８側からの反応空気（カソードオフガス）は、空気排出流路４８及び複合熱交換器５８を通して排出される。
【００６０】
この発電運転時、冷却水ポンプ７８が作動され、冷却水タンク８８内の冷却水が冷却水循環流路７４を通して循環され、循環する冷却水によってセルスタック２の冷却部７２が冷却される。また、貯湯装置５０の循環ポンプ５６が作動され、貯湯タンク５２内の水が熱回収循環流路５４及び複合熱交換器５８を通して循環され、複合熱交換器５８にて排気ガス排出流路４６を流れる燃焼排気ガスガス及び空気排出流路４８を流れる反応空気との熱交換により温められた後に温水として貯湯タンク５２に貯えられる。
【００６１】
この複合熱交換器５８での熱交換により燃焼排気ガス及び反応空気が冷却され、燃焼排気ガスに含まれる水分及び反応空気に含まれる水分が凝縮され、この凝縮水が水回収流路９０を通して水回収タンク８８に回収される。
【００６２】
この発電システムの発電運転が所定時間継続して殺菌処理を開始する開始時間になる、換言すると前回の殺菌処理の開始から所定時間（例えば、１０日）経過すると、殺菌処理を行う必要が生じるために、ステップＳ３からステップＳ４に進み、発電システムの発電停止工程が遂行される。この発電停止工程においては、水蒸気パージ処理が行われる（ステップＳ５）。この水蒸気パージ工程においては、燃料供給弁３２、空気供給弁４０、排出側燃料弁６４、排出側空気弁６６が閉状態に保持され、燃料ガス供給流路２２を通しての原燃料ガスの供給が停止し、改質燃料ガスの生成が停止する。一方、水供給弁１０４は開状態に保持され、また水供給ポンプ９４が作動され（このとき、その回転数は、例えば発電運転のときよりも低い回転数で作動される）、水回収タンク８８からの凝縮水（改質水）の供給は継続され、改質器４の水蒸気生成部１２にて水蒸気が発生され続け、発生した水蒸気が改質器４の水蒸気発生部１２及び改質部１４、一酸化炭素変成器１６並びに一酸化炭素除去器１８内に送給される。このような水蒸気パージ処理は、パージ処理時間（例えば、５０分間）行われ、このように行うことにより、改質器４の水蒸気発生部１２及び改質部１４、一酸化炭素変成器１６並びに一酸化炭素除去器１８内が水蒸気で満たされて置換される。
【００６３】
この水蒸気パージ処理が終了すると、水回収タンク８８内の凝縮水及び冷却水タンク７６内の冷却水の殺菌処理運転が行われる（ステップＳ５）。この殺菌処理運転においては、水供給弁１０４が閉状態に、循環弁１００が開状態に保持される（ステップＳ７）。また、殺菌処理ヒータ９６が作動され（ステップＳ８）、水供給ポンプ９４は継続して作動される（このとき、その回転数は、発電運転のときよりも高い回転数で作動される）。かくすると、図２に矢印で示すように、水回収タンク８８内の凝縮水が水供給流路９０、循環用流路９８、冷却水タンク７６及び水循環送給流路１０２を通して循環される。また、殺菌処理ヒータ９６が冷却水タンク７６内の冷却水を加熱し、冷却水タンク７６にて加熱された冷却水が水循環送給流路１０２を通して水回収タンク８８に戻され、このように循環して流れることにより、水回収タンク８８内の凝縮水及び冷却水タンク７６内の冷却水の温度が上昇する。
【００６４】
このような殺菌処理運転が開始されると、温度検知手段１１０（改質器用温度検知手段）が改質器４の水蒸気発生部１２の温度を検知し（ステップＳ９）、温度演算手段１１６は、温度検知手段１１０からの検知信号により検知温度を演算し（ステップＳ１０）、この検知温度の温度変化状態に基づいて水供給弁１０４の作動不良の検知が行われる。
【００６５】
ここで、図４を参照して、発電運転時、停止工程時（水蒸気パージ処理）及び殺菌処理運転時における改質器４の改質部１４の改質触媒温度、一酸化炭素変成器１６の一酸化変成触媒温度、一酸化炭素除去器１８の一酸化炭素除去触媒温度、冷却水タンク７６内の冷却水温度及び水回収タンク８８内の凝縮水温度について説明すると、水供給弁１０４の作動が正常である場合、水回収タンク８８からの凝縮水の全てが循環用流路９８に流れ、水供給弁１０４を通して下流側（改質器４の水蒸気発生部１２）に流れことがないことから、これらの温度は、例えば図４に実線で示すように変化し、温度検知手段１１０の検知温度は、凝縮水（改質水）が水蒸気発生部１２側に流れてこないことから時間の経過とともに上昇するようになる。
【００６６】
これに対して、水供給弁１０４に作動不良が発生すると、水供給流路９０から循環用流路９８に流れる凝縮水の一部が水供給弁１０４を通して改質器４の水蒸気発生部１２に流れ、下流側に流れた凝縮水が水蒸気発生部１２にて気化して水蒸気が発生するようになり、それ故に、この気化により周囲の熱が奪われ、温度検知手段１１０の検知温度は、時間が経過してもほとんど上昇せず、例えば図４に破線で示すように温度が変化する。
【００６７】
このようなことから、温度差演算手段１１８は、検知温度の温度差（即ち、温度上昇の度合い）を演算し（ステップＳ１１）、この温度差が所定温度（例えば、５℃／分）以上であると、水供給弁１０４が正常に作動しているとしてステップ１２からステップＳ１３に進み、殺菌処理運転が継続して行われる。
【００６８】
そして、このような殺菌処理運転中に、水回収タンク８８内の凝縮水の温度が例えば６０℃に達すると、ステップＳＳ１４からステップＳ１５に進み、６０℃の温度状態が３０分継続して維持されるように殺菌処理ヒータ９６が作動制御される。この殺菌処理が３０分継続すると、凝縮水の雑菌が死滅したとして水回収タンク８８内の凝縮水及び冷却水タンク７６内の冷却水の殺菌処理が終了し（ステップＳ１６）、その後ステップＳ１に戻って、発電システムが起動されて発電運転が再開される。
【００６９】
一方、温度差演算手段１１８は、検知温度の温度差（即ち、温度上昇の度合い）を演算し（ステップＳ１１）、この温度差が所定温度（例えば、５℃／分）未満であると、水供給弁１０４の作動不良が発生しているとしてステップ１２からステップＳ１７に移り、異常判定手段１２２は、水供給弁１０４の作動不良が発生し凝縮水が改質器４（水蒸気発生部１２）に流れているとして水供給弁１０４での異常発生の判定を行い、この異常発生の判定に基づき、異常信号生成手段１２４が異常信号を生成する（ステップＳ１８）。かくすると、この異常信号に基づいて殺菌処理運転（殺菌処理動作）が終了し（ステップＳ１９）、またこの異常信号に基づいて操作リモコン１３６の弁異常表示手段１３８が作動し（ステップＳ２０）、この弁異常表示手段１３８の作動により、水供給弁１０４で作動不良が発生したことを知ることができる。
【００７０】
尚、殺菌処理がこのようにして終了したときには、水供給弁１０４を点検修理した後にエラー解除を行い（ステップＳ２１）、このエラー解除後にステップＳ１に戻り、発電システムが起動されて発電運転が再開される。
【００７１】
この発電システムにおいては、改質器４の水蒸気発生部１２に温度検知手段１１０（改質器用温度検知手段）を設け、殺菌処理運転時にこの温度検知手段１１０により水蒸気発生部１２の温度を検知しているので、この温度検知手段１１０の検知温度の変動状態に基づいて水供給弁１０４で作動不良が生じているか否か（換言すると、水供給弁１０４を通して凝縮水が下流側に流れているか否か）を検知することができる。また、水供給弁１０４で作動不良が生じているときには殺菌処理運転を中止するので、凝縮水が改質器４（水蒸気発生部１２）に流れるのを防止することができる。
【００７２】
上述した実施形態の殺菌処理運転では、水供給弁１０４で作動不良が生じた場合、この殺菌処理運転を単に中止しているのみであるが、このような制御に代えて、例えば，図６に示すように制御するようにしてもよい。この運転制御では、水供給弁１０４での作動不良が発生すると、水供給弁１０４のリカバリ動作が行われ、このリカバリ動作後に殺菌処理運転が再開されるように構成されている。この場合、図示していないが、コントローラ１１２は、更に、リカバリ動作させるための弁回復動作信号を生成する弁回復信号生成手段を含み、発電システムのその他の構成は、上述した構成と実質上同一でよく、その他の構成については図１〜図３を参照されたい。
【００７３】
図６を参照して説明すると、殺菌処理運転において温度検知手段１１０の検知温度の温度差（即ち、温度上昇の度合い）が所定温度（例えば、５℃／分）未満であると、水供給弁１０４での作動不良が発生しているとしてステップＳ４２からステップＳ４７に移り、異常判定手段１２２は、水供給弁１０４の作動不良が発生しているとして水供給弁１０４での異常発生の判定を行い、この異常発生の判定に基づき、異常信号生成手段１２４が異常信号を生成し（ステップＳ４８）、この異常信号に基づいて殺菌処理運転（殺菌処理動作）が中止される（ステップＳ４９）。
【００７４】
この殺菌処理運転の中止後に、更に、この異常信号に基づいて弁回復信号生成手段（図示せず）が弁回復信号を生成し、この弁回復信号に基づいて作動制御手段１１４（図３参照）が水供給弁１０４を複数回（例えば、３〜５回）開閉動作し、このようにして水供給弁１０４のリカバリ動作が行われる（ステップＳ５０）。このとき、ゴミなどが原因で水供給弁１０４の作動不良が生じていると、このリカバリ動作によってゴミなどが外れて作動不良が解消される。このリカバリ動作の後に、殺菌処理運転が再開される（ステップＳ５１）。
【００７５】
このようにして殺菌処理運転が再開されると、再び、温度検知手段１１０が改質器４の水蒸気発生部１２の温度を検知し（ステップＳ５２）、温度演算手段１１６は、温度検知手段１１０からの検知信号により検知温度を演算し、この検知温度の温度変化状態に基づいて水供給弁１０４の作動が回復したかの検知が行われる。
【００７６】
即ち、温度差演算手段１１８は、検知温度の温度差（即ち、温度上昇の度合い）を演算し（ステップＳ５３）、この温度差が所定温度（例えば、５℃／分）以上であると、水供給弁１０４の作動が回復したとしてステップ５４からステップＳ４３に進み、殺菌処理運転が継続して行われ、以下ステップＳ４３〜ステップ４６が実行される。尚、これらステップＳ４３〜ステップＳ４６にて実行される動作は、図５のフローチャートにおけるステップＳ１３〜ステップＳ１６にて実行される動作と同様である。
【００７７】
一方、温度検知手段１１０の検知温度の温度差（即ち、温度上昇の度合い）が所定温度（例えば、５℃／分）未満であると、水供給弁１０４の作動が回復していないとしてステップＳ５４からステップＳ５５に移り、異常判定手段１２２は、水供給弁１０４の作動不良が回復していないとして水供給弁１０４における異常発生の判定を再度行い、この異常発生の判定に基づき、異常信号生成手段１２４が異常信号を生成し（ステップＳ５６）、この異常信号に基づいて殺菌処理運転（殺菌処理動作）が終了し（ステップＳ５７）、更にステップＳ５８〜ステップＳ５９が実行され、これらステップＳ５８〜ステップＳ５９にて実行される動作は、図５のフローチャートにおけるステップＳ２０〜ステップＳ２１にて実行される動作と同様である。尚、図６のフローチャートにおけるステップＳ３１〜Ｓ４２にて実行される動作は、図５のフローチャートにおけるステップＳ１〜ステップＳ１２にて実行される動作と同様である。
【００７８】
上述した実施形態では、殺菌処理運転時の改質器４（例えば、水蒸気発生部１２）の温度変化状態に基づいて水供給弁１０４の作動不良を検知しているが、改質器４の温度変化状態に代えて、冷却水タンク７６内の冷却水温度又は水回収タンク８８内の凝縮水温度（改質水温度）の温度変化状態に基づいても水供給弁１０４の作動不良を検知することができる。
【００７９】
図７を参照して説明すると、発電運転時、停止工程時（水蒸気パージ処理）及び殺菌処理運転時における改質器４の改質部１４の改質触媒温度、一酸化炭素変成器１６の一酸化変成触媒温度、一酸化炭素除去器１８の一酸化炭素除去触媒温度、冷却水タンク７６内の冷却水温度及び水回収タンク８８内の凝縮水温度については、水供給弁１０４が正常に作動している場合、水回収タンク８８からの凝縮水の全てが循環用流路９８に流れることから、例えば、図７に実線で示すように変化する（これら実線で示す温度変化状態は、図４に実線で示す温度変化状態と同様である）。
【００８０】
これに対して、水供給弁１０４に作動不良が発生すると、上述したように循環用流路９８を通して循環される凝縮水の循環流量（換言すると、水回収タンク８８への凝縮水の戻り流量）が少なり、これにより、水回収タンク８８の凝縮水の温度は、図７に破線で示すように、時間が経過してもその温度上昇はほとんどなく、このようなことから、水回収タンク８８内の凝縮水の温度変化状態に基づいても水供給弁１０４の作動不良を検知することができる。
【００８１】
例えば、冷却水タンク７６内の冷却水の温度変化状態に基づいて水供給弁１０４の作動不良を検知する場合、その検知動作の流れは、図８に示す通りとなる。この場合、温度検知手段１１０（冷却水用温度検知手段として機能する）は、冷却水タンク７６に配設され、冷却水タンク７６内の冷却水の温度を検知する。
【００８２】
この動作制御においては、殺菌処理運転が開始されると、水供給弁１０４が閉状態に、循環弁１００が開状態に保持され（ステップＳ６７）、雑菌処理ヒータ９６が作動し（ステップＳ６８）、温度検知手段１１０（冷却水用温度検知手段）が冷却水タンク７６内の冷却水の温度を検知する（ステップＳ６９）。そして、温度演算手段１１６は、温度検知手段１１０からの検知信号により検知温度を演算し（ステップＳ７０）、この検知温度の温度変化状態に基づいて水供給弁１０４の作動不良の検知が行われる。
【００８３】
温度差演算手段１１８は、検知温度の温度差（即ち、温度上昇の度合い）を演算し（ステップＳ７１）、この温度差が所定温度（例えば、５℃／分）以下であると、水供給弁１０４が正常に作動しているとしてステップ７２からステップＳ７３に進み、殺菌処理運転が継続され、ステップＳ７４〜ステップＳ７６が実行される。尚、ステップＳ７４〜ステップＳ７６において実行される動作は、図５のフローチャートにおけるステップＳ１４〜ステップＳ１６において実行される動作と同様である。
【００８４】
一方、温度差演算手段１１８による検知温度の温度差が所定温度（例えば、５℃／分）を超えると、水供給弁１０４での作動不良が発生しているとしてステップ７２からステップＳ７７に移り、異常判定手段１２２は、水供給弁１０４の作動不良により凝縮水の循環流量が少ないとして水供給弁１０４での異常発生の判定を行い、この異常発生の判定に基づき、異常信号生成手段１２４が異常信号を生成し（ステップＳ７８）、この異常信号に基づいてステップＳ７９〜ステップＳ８１が実行され、上述したと同様に、水回収タンク８８からの凝縮水が改質器４（水蒸気発生部１２）に流れるのを防止することができる。尚、ステップＳ７９〜ステップＳ８１において実行される動作は、図５のフローチャートにおけるステップＳ１９〜ステップＳ２１において実行される動作と同様である。また、ステップＳ６１〜ステップＳ６６において実行される動作は、図５のフローチャートにおけるステップＳ１〜ステップＳ６において実行される動作と同様である。
【００８５】
また、例えば、水回収タンク８８内の凝縮水の温度変化状態に基づいて水供給弁１０４の作動不良を検知する場合、その検知動作の流れは、図９に示す通りとなる。この場合、温度検知手段１１０（改質水用温度検知手段として機能する）は、水回収タンク８８に配設され、水回収タンク８８内の凝縮水の温度を検知する。
【００８６】
この動作制御においては、殺菌処理運転が開始されると、水供給弁１０４が閉状態に、循環弁１００が開状態に保持され（ステップＳ９７）、雑菌処理ヒータ９６が作動し（ステップＳ９８）、温度検知手段１１０（改質水用温度検知手段）が水回収タンク８８内の冷却水の温度を検知する（ステップＳ９９）。そして、温度演算手段１１６は、温度検知手段１１０からの検知信号により検知温度を演算し（ステップＳ１００）、この検知温度の温度変化状態に基づいて水供給弁１０４の作動不良の検知が行われる。
【００８７】
温度差演算手段１１８は、検知温度の温度差（即ち、温度上昇の度合い）を演算し（ステップＳ１０１）、この温度差が所定温度（例えば、５℃／分）以上であると、水供給弁１０４が正常に作動しているとしてステップ１０２からステップＳ１０３に進み、殺菌処理運転が継続され、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０６が実行される。尚、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０６において実行される動作は、図５のフローチャートにおけるステップＳ１４〜ステップＳ１６において実行される動作と同様である。
【００８８】
一方、温度差演算手段１１８による検知温度の温度差が所定温度（例えば、５℃／分）未満であると、水供給弁１０４の作動不良が発生しているとしてステップ１０２からステップＳ１０７に移り、異常判定手段１２２は、水供給弁１０４の作動不良により水回収タンク８８に戻る凝縮水の流量が少ないとして水供給弁１０４における異常発生の判定を行い、この異常発生の判定に基づき、異常信号生成手段１２４が異常信号を生成し（ステップＳ１０８）、この異常信号に基づいてステップＳ１０９〜ステップＳ１１１が実行され、上述したと同様に、水回収タンク８８からの凝縮水が改質器４（水蒸気発生部１２）に流れるのを防止することができる。尚、ステップＳ１０９〜ステップＳ１１１において実行される動作は、図５のフローチャートにおけるステップＳ１９〜ステップＳ２１において実行される動作と同様である。また、ステップＳ９１〜ステップＳ６６において実行される動作は、図５のフローチャートにおけるステップＳ１〜ステップＳ６において実行される動作と同様である。
【００８９】
上述した実施形態では、殺菌処理ヒータ９６を冷却水タンク９６に配設し、この冷却水タンク９６にて冷却水を加熱し、加熱した冷却水を水循環送給流路１０２を介して水回収タンク８８に送給しているが、このような構成に限定されず、この殺菌処理ヒータ９６を水回収タンク８８に配設し、この水回収タンク８８にて凝縮水を加熱し、加熱した凝縮水を循環用流路９８を通して冷却水タンク７６に送給するようにしてもよい。
【００９０】
この場合、上述した記載から容易に理解される如く、殺菌処理運転時に水供給弁１０４に作動不良が発生していると、上述したように循環用流路９８を通して循環される凝縮水の循環流量（換言すると、水回収タンク８８への凝縮水の戻り流量）が少なくなる。従って、改質器４（水蒸気発生部１２）の温度（即ち、改質器用温度検知手段の検知温度）については、水供給弁１０４に作動不良が発生した場合、改質器４に凝縮水が流れて水蒸気が発生するので、その温度上昇がほとんどなく、水供給弁１０４が正常に作動したときに比してその温度上昇が小さくなり、この温度変化状態を利用して水供給弁１０４の作動不良を検知することができる。
【００９１】
また、冷却水タンク７６内の冷却水の温度（即ち、冷却水用温度検知手段の検知温度）については、水供給弁１０４に作動不良が発生した場合、水回収タンク８８から循環用流路９８を通して冷却水タンク７６に流れる凝縮水が少なくなるので、その温度上昇の度合いが小さく、水供給弁１０４が正常に作動したときに比してその温度上昇が小さくなり、この温度変化状態を利用しても水供給弁１０４の作動不良を検知することができる。
【００９２】
更に、水回収タンク８８内の凝縮水の温度（即ち、改質水用温度検知手段の検知温度）については、水供給弁１０４に作動不良が発生した場合、循環用流路９８、冷却水タンク７６及び水循環送給流路１０２を通して水回収タンク７６に流れる凝縮水が少なくなるので、その温度上昇の度合いが大きく、水供給弁１０４が正常に作動したときに比してその温度上昇が大きくなり、この温度変化状態を利用しても水供給弁１０４の作動不良を検知することができる。このように雑菌処理ヒータ９６を水回収タンク８８に配設した場合においても、上述したと同様の作用効果を達成することができる。
【００９３】
次に、図１０及び図１１を参照して、本発明に従う発電システムの第２の実施形態について説明する。上述の第１の実施形態では、水供給弁１０４に作動不良が発生すると殺菌処理運転を中止させて発電システム全体の運転を停止させているが、この第２の実施形態では、殺菌処理運転を中止させた後に、発電運転を再開するように構成されている。この第２の実施形態の発電システムの基本的構成は、上述した第１の実施形態と同様であるが、発電運転を再開させるための構成が付加されている。
【００９４】
図１０において、この第２の実施形態における制御系では、コントローラ１１２Ａは、作動制御手段１１４、温度演算手段１１６、温度差演算手段１１８、温度差皮革手段１２０、異常判定手段１２２及び異常信号生成手段１２４に加えて発電再開信号生成手段１５２を含んでいる。この発電再開信号生成手段１５２は、後述するようにして発電再開信号を生成する。この第２の実施形態では、温度検知手段１１０（改質器用温度検知手段）は、改質器４の水蒸気発生部１２に配設されるが、上述した記載から理解される如く、温度検知手段（冷却水用温度検知手段）を冷却水タンク７６に配設して冷却水の温度を検知するようにしてもよく、或いは温度検知手段（改質水用温度検知手段を）水回収タンク８８に配設して凝縮水の温度を検知するようにしてもよい。また、殺菌処理ヒータ９６を冷却水タンク７６に配設して冷却水を加熱しているが、上述したと同様に、水回収タンク８８に配設して凝縮水を加熱するようにしてもよい。
【００９５】
図１１をも参照して、第２の実施形態の発電システムにおける動作制御においては、殺菌処理運転が開始されると、水供給弁１０４が閉状態に、循環弁１００が開状態に保持され（ステップＳ１２７）、雑菌処理ヒータ９６が作動し（ステップＳ１２８）、温度検知手段１１０（改質器用温度検知手段）が改質器４（水蒸気発生部１２）の温度を検知する（ステップＳ１２９）。そして、温度演算手段１１６は、温度検知手段１１０からの検知信号により検知温度を演算し（ステップＳ７０）、この検知温度の変動状態に基づいて水供給弁１０４の作動不良の検知が行われる。
【００９６】
温度差演算手段１１８は、検知温度の温度差（即ち、温度上昇の度合い）を演算し（ステップＳ１３１）、この温度差が所定温度（例えば、５℃／分）未満であると、水供給弁１０４に作動不良が発生しているとしてステップ１３２からステップＳ１３７に移り、異常判定手段１２２は、水供給弁１０４の作動不良により凝縮水が改質器４（水蒸気発生部１２）に流れているとして水供給弁１０４での異常発生の判定を行い、この異常発生の判定に基づき、異常信号生成手段１２４が異常信号を生成する（ステップＳ１３８）。
【００９７】
かくすると、この異常信号に基づいて殺菌処理運転が終了し（ステップS１３９）、またこの異常信号に基づいて弁異常表示手段１３８が作動し、水供給弁１０４に作動不良が発生していることを知らせる（ステップS１４０）。更に、この異常信号に基づいて発電再開信号生成手段１５２が発電再開信号を生成し（ステップS１４１）、この発電再開信号基づいて発電運転が再開され、ステップS１２１に戻って発電運転が行われる。この発電運転時には、弁異常表示手段１３８が作動状態に保持されるので、臨時状態で発電運転が行われていることを知ることができ、このように臨時状態の発電運転を行うことにより、発電システムの発電運転の停止時間を短くし、発電システムの運転効率を高めることができる。尚、水供給弁１０４の点検修理を行う場合、発電システムのこの発電運転を停止させて行うようになる。
【００９８】
以上、本発明に従う発電システムの実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更乃至修正が可能である。
【００９９】
例えば、上述した実施形態では、雑菌処理運転時に水回収タンク８８からの凝縮水を循環用流路９８、冷却水タンク７６及び水循環送給流路１０２を介してこの水回収タンク８８に戻しているが、このような構成に限定されず、循環用流路９８を直接的に水回収タンク８８に接続し、循環用流路９８を通して戻すようにしてもよい。この場合、殺菌処理ヒータ９６は、水回収タンク８８に配設され、この水回収タンク８８内の凝縮水を加熱し、また温度検知手段１１０は、改質器４（水蒸気発生部１２）に配設してその温度を検知する（改質器用温度検知手段として機能させる）か、又は水回収タンク８８に配設して水回収タンク８８内の凝縮水の温度を検知する（改質水用温度検知手段として機能させる）ようになる。
【０１００】
このような構成にて改質器４（水蒸気発生部１２）の温度を検知するようにした（即ち、改質器用温度検知手段として用いる）場合、殺菌処理運転時に水供給弁１０４の作動不良が発生すると、改質器４に凝縮水が流れて水蒸気が発生するので、その温度上昇がほとんどなく、水供給弁１０４が正常に作動したときに比してその温度上昇が小さくなり、この温度変化状態を利用して水供給弁１０４の作動不良を検知するようになる。
【０１０１】
また、水回収タンク８８内の冷却水の温度を検知するようにした（即ち、改質水用温度検知手段として用いる）場合、殺菌処理運転時に水供給弁１０４の作動不良が発生すると、水回収タンク８８に戻る凝縮水が少なくなるので、その温度上昇の割合が大きく、水供給弁１０４が正常に作動したときに比してその温度上昇が大きくなり、この温度変化状態を利用して水供給弁１０４の作動不良を検知するようになる。
【０１０２】
また、図６に示す制御の流れでは、水供給弁１０４の作動不良が発生したときにこの水供給弁１０４のリカバリ動作（即ち、複数回の開閉動作）を実行しているが、このようなリカバリ動作は、図８に示す制御の流れ、図９に示す制御の流れ又は図１１に示す制御の流れにも適用することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
２  セルスタック
４  改質器
６  燃料極
８  空気極
１２  水蒸気発生部
１４  改質部
２８  改質器バーナ
５０  貯湯装置
５２  貯湯タンク
５８  複合熱交換器
７０  冷却水循環構造
７４  冷却水循環流路
７６  冷却水タンク
８８  水回収タンク
９０  水供給流路
９６  殺菌処理ヒータ
９８  循環用流路
１００  循環弁
１０２  水循環送給流路
１０４  水供給弁
１１０  温度検知手段
１１２，１１２Ａ  コントローラ
１２０  温度差演算手段
１２２  異常判定手段
１２４  異常信号生成手段
１３８  弁異常表示手段
１５２  発電再開信号生成手段
【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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【図７】
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【図８】
2019160547.tif 000010
【図９】
2019160547.tif 000011
【図１０】
2019160547.tif 000012
【図１１】
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