(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学的反応により発電し、水を発生する燃料電池と；
前記発生した水を回収水として回収し貯留する貯留装置と；
原料燃料と、前記回収水又は空気とを供給して原料燃料を改質し、改質ガスを生成する改質部と、前記改質部の周囲に形成され熱交換をする熱交換部と、前記改質部を加熱する加熱部と、前記改質ガス中の一酸化炭素を低減して前記燃料ガスを生成する一酸化炭素低減部とを有する燃料処理装置と；
前記回収水と前記燃料電池を予熱する予熱用水との熱交換を行う予熱用水加熱器と；
前記貯留装置から、前記熱交換部と、前記予熱用水加熱器と、前記貯留装置に至る前記回収水の回収水循環流路と；
前記燃料電池から、前記予熱用水加熱器と、前記燃料電池に至る予熱用水の予熱用水循環流路と；
前記貯留装置と一体に構成され、前記回収水を循環して前記酸化剤ガスを加湿する酸化剤ガス加湿装置と；
前記貯留装置と前記熱交換部との間の前記回収水循環流路に配設され、前記回収水循環流路を分岐させる分岐手段と；
前記分岐手段から前記酸化剤ガス加湿装置に至る流路と；
前記分岐手段と前記熱交換部との間の前記回収水循環流路に配設され、前記回収水循環流路を閉止する回収水循環流路閉止手段と；
前記改質部を加熱し、前記改質部が第１の温度になった際に、前記予熱用水を前記予熱用水循環流路に循環させ、前記回収水を前記回収水循環流路に循環させて前記予熱用水を加熱し、前記予熱用水加熱器と前記燃料電池との間の前記予熱用水の温度が第２の温度、又は前記一酸化炭素低減部の温度が第３の温度になった際に、前記回収水循環流路閉止手段を閉止する制御装置とを備える；
燃料電池発電システム。
【請求項２】
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学的反応により発電し、水を発生する燃料電池と；
前記発生した水を回収水として回収し貯留する貯留装置と；
原料燃料と、前記回収水又は空気とを供給して原料燃料を改質し、改質ガスを生成する改質部と、前記改質部の周囲に形成され熱交換をする熱交換部と、前記改質部を加熱する加熱部と、前記改質ガス中の一酸化炭素を低減して前記燃料ガスを生成する一酸化炭素低減部とを有する燃料処理装置と；
前記回収水と前記燃料電池を予熱する予熱用水との熱交換を行う予熱用水加熱器と；
前記貯留装置から、前記熱交換部と、前記予熱用水加熱器と、前記貯留装置に至る前記回収水の回収水循環流路と；
前記燃料電池から、前記予熱用水加熱器と、前記燃料電池に至る予熱用水の予熱用水循環流路と；
前記貯留装置と前記熱交換部との間の前記回収水循環流路に配設され、前記回収水循環流路を分岐させる分岐手段と；
前記分岐手段と前記熱交換部との間の前記回収水循環流路に配設され、前記回収水循環流路を閉止する回収水循環流路閉止手段と；
前記改質部を加熱し、前記改質部が第１の温度になった際に、前記予熱用水を前記予熱用水循環流路に循環させ、前記回収水を前記回収水循環流路に循環させて前記予熱用水を加熱し、前記予熱用水加熱器と前記燃料電池との間の前記予熱用水の温度が第２の温度、又は前記一酸化炭素低減部の温度が第３の温度になった際に、前記回収水循環流路閉止手段を閉止する制御装置とを備える；
燃料電池発電システム。
【請求項３】
原料燃料と、水又は空気とを供給して原料燃料を改質し、改質ガスを生成する改質部を加熱する改質部予熱工程と；
前記改質部が第１の温度になった際に、前記改質ガスと、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学的反応により発電する燃料電池において発生した水を回収した回収水と、の熱交換をする第１熱交換工程と；
前記第１熱交換工程で温度が上昇した回収水と、前記燃料電池から流出して再び前記燃料電池に導入される予熱用水と、の熱交換をする第２熱交換工程と；
前記第２熱交換工程で温度が上昇した予熱用水が前記燃料電池を加熱する燃料電池予熱工程と；
前記第２熱交換工程で温度が上昇した予熱用水が第２の温度、又は前記改質ガス中の一酸化炭素を低減して一酸化炭素低減ガスを前記燃料ガスとして生成する一酸化炭素低減部の温度が第３の温度になった際に、前記改質ガスと前記回収水との熱交換を停止する第１熱交換停止工程とを備える；
燃料電池発電システムの起動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池発電システム及び燃料電池発電システムの起動方法に関し、特に燃料処理装置と共に燃料電池をも発電開始までに所定の温度に予熱することができ、燃料電池システムの起動時間が短い燃料電池発電システム及び燃料電池発電システムの起動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
都市ガス、ＬＰＧ、消化ガス、メタノール、ＧＴＬや灯油のような原料燃料を燃料処理装置により水素に富む燃料ガスを生成し燃料電池の燃料極に供給すると共に、空気等の酸素を含む酸化剤ガスを燃料電池の空気極に供給して電気化学的反応により発電する燃料電池発電システムや、燃料電池発電電力と燃料電池の発電排熱等の排熱を熱エネルギーとして回収して供給する燃料電池コージェネレーションシステム等では、システムが起動し発電を開始するまでの時間あるいは定格発電達成までに要する時間、すなわちシステム起動時間はシステムの経済性や利便性にとって重要である。
【０００３】
従来の燃料電池発電システムでは、用いる原料燃料が水素ガス以外で燃料処理装置を必要とする燃料電池発電システムの起動方法として、例えば、原料燃料を燃焼して燃料処理装置の改質部を所定の温度に加熱し、次いで原料燃料を改質部に導入して改質ガスを生成し、生成した改質ガスを一酸化炭素低減部に導いて一酸化炭素低減部を加熱し、一酸化炭素低減部を出た一酸化炭素低減ガスを燃焼燃料として燃焼部に導いて燃焼し、そして一酸化炭素低減部の温度が所定の温度に到達し一酸化炭素低減ガスの一酸化炭素濃度が十分に低下してから、かかる一酸化炭素低減ガスを燃料ガスとして燃料電池に供給して発電を開始し、発電発熱により燃料電池を所定の温度に上昇させるのが一般的である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の燃料電池発電システム及び燃料電池発電システムの起動方法では、例えば、起動時間を短縮すべく改質ガスの流量を増やすと、一酸化炭素低減ガスの流量が増大し、よって燃焼部における燃焼量が増大し、その結果改質部の温度が過上昇し改質触媒の劣化を招くため、充分に起動時間を短縮することができなかった。
【０００５】
そこで本発明は、燃料処理装置と共に燃料電池をも発電開始までに所定の温度に予熱することができ、燃料電池システムの起動時間が短い燃料電池発電システム及び燃料電池発電システムの起動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による燃料電池発電システムは、例えば図１に示すように、燃料ガス３ａと酸化剤ガス６１ａとの電気化学的反応により発電し、水を発生する燃料電池３０と；発生した水を回収水４２ａとして回収し貯留する貯留装置７１と；原料燃料４ａと、回収水４２ａ又は空気とを供給して原料燃料４ａを改質し、改質ガスを生成する改質部９と、改質部９の周囲に形成され熱交換をする熱交換部１２と、改質部９を加熱する加熱部８と、改質ガス中の一酸化炭素を低減して燃料ガス３ａを生成する一酸化炭素低減部１４とを有する燃料処理装置７と；回収水４２ａと燃料電池３０を予熱する予熱用水２４ａとの熱交換を行う予熱用水加熱器１３０と；貯留装置７１から、熱交換部１２と、予熱用水加熱器１３０と、貯留装置７１に至る回収水４２ａの回収水循環流路と；燃料電池３０から、予熱用水加熱器１３０と、燃料電池３０に至る予熱用水２４ａの予熱用水循環流路とを備えるように構成されている。
【０００７】
このように構成すると、貯留装置から、熱交換部と、予熱用水加熱器と、貯留装置に至る回収水の回収水循環流路と、燃料電池から、予熱用水加熱器と、燃料電池に至る予熱用水の予熱用水循環流路とを備え、改質部が回収水で冷却され過上昇せず、熱交換部を通過した回収水と、燃料電池を予熱する予熱用水とが熱交換を行うので、燃料処理装置と共に燃料電池をも発電開始までに所定の温度に予熱することができ、燃料電池システムの起動時間が短い燃料電池発電システムを提供することができる。
【０００８】
また、請求項１に記載の燃料電池発電システムでは、貯留装置７１と一体に構成され、回収水４２ａを循環して酸化剤ガス６１ａを加湿する酸化剤ガス加湿装置７０と、貯留装置７１と熱交換部１２との間の回収水循環流路に配設され、回収水循環流路を分岐させる分岐手段１３５と、分岐手段１３５から酸化剤ガス加湿装置７０に至る流路と、分岐手段１３５と熱交換部１２との間の回収水循環流路に配設され、回収水循環流路を閉止する回収水循環流路閉止手段１３３を備えるように構成されている。
【０００９】
このように構成すると、燃料電池の予熱とともに、酸化剤ガス加湿装置も予熱されるので、燃料電池の発電効率が高く寿命が長い燃料電池発電システムを提供することを提供することができる。
【００１０】
また、典型的には、燃料電池発電システムは、予熱用水２４ａと冷媒流体４３ａとの熱交換を行う予熱用水冷却器１１０と、冷媒流体４３ａを貯留する貯湯タンク１２０を備える。
【００１１】
このように構成すると、予熱用水に回収した燃料電池で発電したときに発生した熱は、貯湯タンクの排熱温水中に蓄えられ、熱源として利用することが可能となる。また、予熱用水の温度が所定の温度以上に上昇することは防止されるので、燃料電池は予熱用水により適切な温度に保持される。
【００１２】
また、請求項１に記載の燃料電池発電システムでは、改質部９を加熱し、改質部９が第１の温度（例えば、図２で説明する循環水・回収水循環開始温度Ｔ１）になった際に、予熱用水２４ａを予熱用水循環流路に循環させ、回収水４２ａを回収水循環流路に循環させて予熱用水２４ａを加熱し、予熱用水加熱器１３０と燃料電池３０との間の予熱用水２４ａの温度が第２の温度（例えば、図２で説明する循環水温度に基づく回収水循環停止温度Ｔ２）、又は一酸化炭素低減部１４の温度が第３の温度（例えば、図２で説明する一酸化炭素低減部反応好適温度Ｔ３）になった際に、回収水循環流路閉止手段１３３を閉止する制御装置１８を備えるように構成されている。
【００１３】
第１の温度（例えば、図２で説明する循環水・回収水循環開始温度Ｔ１）は、好ましくは５００℃から８００℃、さらに好ましくは６００℃から７５０℃程度である。第２の温度（例えば、図２で説明する循環水温度に基づく回収水循環停止温度Ｔ２）は、好ましくは４０℃から９０℃、さらに好ましくは５０℃から８０℃程度である。第３の温度（例えば、図２で説明する一酸化炭素低減部反応好適温度Ｔ３）は、好ましくは１８０℃から５００℃、さらに好ましくは２００℃から３５０℃程度である
【００１４】
このように構成すると、制御装置にて温度に基づいて各部が制御されるので、迅速、確実に、かつ、人為的エラーを排除して、燃料処理装置と共に燃料電池をも発電開始までに所定の温度に予熱することができ、燃料電池システムの起動時間が短い燃料電池発電システムを提供することができる。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項３に係る発明による燃料電池発電システムの起動方法は、例えば図１又は図２に示すように、原料燃料４ａと、水４２ａ又は空気とを供給して原料燃料４ａを改質し、改質ガスを生成する改質部９を加熱する改質部予熱工程（Ｓ１０２）と；改質部９が第１の温度（例えば、循環水・回収水循環開始温度Ｔ１）になった際に、改質ガスと第１の媒体４２ａとの熱交換をする第１熱交換工程（Ｓ２０２）と；第１熱交換工程で温度が上昇した第１の媒体４２ａと第２の媒体２４ａとの熱交換をする第２熱交換工程（Ｓ２０３）と；第２熱交換工程で温度が上昇した第２の媒体２４ａが燃料ガス３ａと酸化剤ガス６１ａとの電気化学的反応により発電する燃料電池３０を加熱する燃料電池予熱工程（Ｓ２０４）と；第２熱交換工程で温度が上昇した第２の媒体２４ａが第２の温度（循環水温度に基づく回収水循環停止温度Ｔ２）、又は改質ガス中の一酸化炭素を低減して一酸化炭素低減ガスを燃料ガス３ａとして生成する一酸化炭素低減部１４の温度が第３の温度（一酸化炭素低減部反応好適温度Ｔ３）になった際に、改質ガスと第１の媒体４２ａとの熱交換を停止する第１熱交換停止工程（Ｓ２０７）とを備えるように構成されている。ここで、第１の媒体は燃料電池において発生した水を回収した回収水であり、第２の媒体は燃料電池から流出して再び燃料電池に導入される予熱用水である。
【００１６】
このように構成すると、改質ガスと第１の媒体との熱交換をし、第１の媒体と第２の媒体との熱交換をし、第２の媒体が燃料電池を加熱するので、燃料処理装置と共に燃料電池をも発電開始までに燃料電池を所定の温度に予熱することができ、燃料電池システムの起動時間が短い燃料電池発電システムの起動方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明によれば、燃料処理装置と共に燃料電池をも発電開始までに所定の温度に予熱することができ、燃料電池システムの起動時間が短い燃料電池発電システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、図１中、「ａ」を添えた符号及び「４２Ａ」、「４２Ｂ」、「４２Ｃ」は物を表し、これらの符号で示されるときに線は物の流れを、これらの符号を添えていない符号で示されるときに線は配管を表す。また、破線は、電気信号を表す。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システム１の模式的ブロック図である。燃料電池発電システム１は、燃料ガス３ａと酸化剤ガス６１ａとの電気化学的反応により発電し、水を発生する燃料電池３０と、発生した水を回収水４２ａとして回収し貯留する貯留装置としての貯液部７１と、都市ガス、ＬＰＧ、消化ガス、メタノール、ＧＴＬや灯油のような原料燃料４ａから水素に富む燃料ガス３ａを生成する燃料処理装置７と、回収水４２ａと燃料電池３０を予熱する予熱用水としての循環水２４ａとの熱交換を行う予熱用水加熱器としての循環水加熱器１３０と、貯液部７１から燃料処理装置７の熱交換部としてのジャケット１２と循環水加熱器１３０と貯液部７１に至る回収水４２ａの回収水循環流路と、燃料電池３０から循環水加熱器１３０と燃料電池３０に至る予熱用水の予熱用水循環流路としての循環水循環流路とを備えている。
【００２０】
燃料処理装置７は、原料燃料４ａと、回収水４２ａとを供給して原料燃料４ａを改質し、改質ガスを生成する改質部９と、改質部９の周囲に形成され熱交換をする熱交換部としてのジャケット１２と、改質部９を加熱する加熱部としての燃焼部８と、改質ガス中の一酸化炭素を低減して燃料ガス３ａを生成する一酸化炭素低減部１４とを備えており、さらに不図示の原料燃料供給部と、燃焼空気供給部を備えている。
【００２１】
さらに、燃料電池発電システム１は、貯液部７１と一体に構成され、回収水４２ａを循環して酸化剤ガス６１ａを加湿する酸化剤ガス加湿装置７０と、貯液部７１とジャケット１２との間の回収水循環流路に配設され、回収水循環流路を分岐させる分岐手段としての分岐管１３５と、分岐管１３５から酸化剤ガス加湿装置７０に至る流路としての回収水分岐流路４１と、分岐管１３５とジャケット１２との間の回収水循環流路に配設され、回収水循環流路を閉止する回収水循環流路閉止手段としての回収水閉止バルブ１３３を備える。なお、典型的には、酸化剤ガス加湿装置７０と貯液部７１とは一体となって気液接触塔１７０を構成している。
【００２２】
またさらに、燃料電池発電システム１は、回収水４２ａと燃焼ガスとの熱交換を行う燃焼ガス熱交換器８３と、燃料処理装置７から導入される燃料ガス３ａと気液接触塔１７０から導入される酸化剤ガス６１ａと循環水循環流路を循環する循環水２４ａの三流体の熱交換をする燃料ガス熱交換器１１４と、循環水２４ａを冷却する循環水冷却器１１０と、循環水冷却器１１０で循環水２４ａと熱交換を行う排熱温水４３ａを貯留する貯湯タンク１２０と、燃料電池発電システム１の各部を制御する制御装置としての制御部１８と、気液分離器４５、５５、８９と、ブロワ８４と、ポンプ８２、８５、１０８、１２５と、水処理装置８６、９３とを備えている。さらに、燃料ガス３ａを燃料処理装置７の一酸化炭素低減部１４から燃料ガス熱交換器１１４に導入する流路には、燃料ガス３ａの流路を燃焼部８に至る流路に切り替える三方弁１３とを備える。
【００２３】
燃料処理装置７の原料燃料供給部（不図示）は、都市ガス、ＬＰＧ、消化ガス、メタノール、ＧＴＬや灯油のような原料燃料４ａを定量的に供給するように構成されている。原料燃料４ａを貯蔵するタンクを備えていてもよいし、原料燃料４ａを系外から導入してもよい。都市ガスやＬＰＧのように供給元の気体の圧力が高く維持されている場合には、流量調節弁を備える。供給元の圧力が高くない場合には、ブロワを備え、原料燃料を改質部９内へ供給するための圧力を確保する。また、ＧＴＬや灯油のように原料燃料４ａが液体の場合には、定量ポンプを備えてもよいし、流量調節機能を有さないポンプと流量調節弁とを備えてもよい。
【００２４】
燃焼空気供給部（不図示）は、燃焼部８での燃焼で消費される酸素を供給する装置である。ブロワにより大気を燃焼空気５ａとして送り込む構成でよく、大気中の浮遊物の混入を防止するためのフィルターを有するのが好適である。また、燃焼空気５ａの供給量を調整するための流量調整弁を有するのが好適である。なお、以下の説明では、特に断りのない限り２つの機器等が「接続される」とは、直接接続されている場合、配管を介して接続される場合をともに含むものとして説明する。
【００２５】
燃焼部８は、原料燃料４ａ、一酸化炭素低減部１４で生成される一酸化炭素低減ガスとしての燃料ガス３ａであってガス中の一酸化炭素が充分に減じられずに一酸化炭素低減部１４から送出される燃焼用ガス３ａ’あるいは後述する燃料電池３０のアノード極のオフガスであるアノードオフガス２１ａを、燃焼空気５ａと共に燃焼させて、改質部９を加熱するように構成されている。原料燃料４ａが灯油などの液体であるときに備え、好適には気化器を有している。灯油、都市ガス、ＬＰＧなどの原料燃料４ａ、一酸化炭素低減部１４から送出される燃焼用ガス３ａ’あるいはアノードオフガス２１ａと多種の燃料に対応できるバーナーノズルを有している。あるいはそれぞれ異なるバーナーノズルを有していてもよい。改質部９を加熱する装置であるので、改質部９と一体で形成されることが好ましく、改質部９の中央に配置され、燃焼部８で燃焼することにより周囲の改質部９を加熱する構成としてもよいし、燃焼部８で燃焼した高温ガスが改質部９の周囲に流れ改質部９を加熱する構成としてもよく、改質部９を加熱すればどのような構成であってもよい。
【００２６】
燃焼部８は、典型的には、起動時に原料燃料４ａあるいは一酸化炭素低減部１４から送出される燃焼用ガス３ａ’を燃料として燃焼空気５ａと共に燃焼させ、定格運転時にアノードオフガス２１ａを燃料として燃焼空気５ａと共に燃焼させて改質部９を加熱するように構成されている。燃焼部８で燃焼した後の排ガスである燃焼ガス６ａは、配管３７を介して後述する燃焼ガス熱交換器８３に導入される。また、燃料ガス３ａの燃料電池３０への供給と、燃焼用ガス３ａ’の燃焼部８への供給とが三方弁１３によって適宜切り替えられるように構成されている。
【００２７】
三方弁１３は、一つの入口部と二つの出口部を有し流路を切替える弁であり、ソレノイドあるいはモータ駆動により作動する構成ように構成されている。三方弁１３には、後述する制御部１８から送信される制御信号ｉ１を伝達する信号ケーブルが配線され、三方弁１３は、当該制御信号ｉ１を受信し、作動するように構成されている。なお、切り替えるための手段は、三方弁ではなく、分岐管と仕切弁との組合せで構成してもよいが、三方弁とすると、場所をとらず燃料電池発電システム１を小型化することができる。
【００２８】
改質部９は、改質触媒（不図示）が充填された改質触媒充填層（不図示）とを含んで構成され、原料燃料４ａと回収水４２ａから改質反応により水素に富む改質ガスを生成するように構成されている。改質反応は、高温下において改質触媒により原料燃料４ａ中の炭化水素と水分とから、水素と二酸化炭素、一酸化炭素を生成する反応である。改質反応は、吸熱反応であり、改質反応のために外部より熱を供給する必要がある。改質部９は、改質触媒を収容した略円筒形状とするのが、強度的にも製造上も好適である。ただし、高温に保つために、その内部に、略同軸に燃焼部８が配置されているとよい。
【００２９】
改質触媒（不図示）は、改質反応を促進するものであれば何でもよく、例えば触媒の種類としてＮｉ系改質触媒やＲｕ系改質触媒などが用いられる。また、改質触媒の形状は、効率的に反応を行うために粒状、円柱状、ハニカム状やモノリス状とするとよい。
【００３０】
ジャケット１２は、改質部９の周囲に形成される。ジャケット１２は、改質部９と改質部９の周囲に配設される隔壁とによって画成される空間に、回収水循環流路を循環する回収水４２ａが流れることで、改質部９との熱の授受を行わせて冷却するように構成されている。すなわち、ジャケット１２が改質部９、典型的には改質ガスと回収水４２ａとの熱交換部となる。改質部９と回収水４２ａとの熱交換部をジャケットとすることで、製作が容易となり、かつ、回収水４２ａの圧力損失の増大も防げる。しかし、改質部９と回収水４２ａとの熱交換部はジャケットでなく、回収水４２ａが流れる配管を改質部９内に挿入してもよい。このように構成すると、改質触媒の温度分布が均一に成りやすい。改質部９は、循環する回収水４２ａと熱交換することで、過度に加熱されることが防止され、また、循環する回収水４２ａは、その温度が上昇する。
【００３１】
一酸化炭素低減部１４は、改質ガス中の一酸化炭素を低減して燃料ガス３ａを生成するように構成されている。一酸化炭素低減部１４は、典型的には、改質ガス中の一酸化炭素を変成する変成触媒を充填した変成触媒充填層（不図示）を有する変成部１０と、前記改質ガス中の前記一酸化炭素を除去する選択酸化触媒を充填した選択酸化触媒充填層（不図示）を有する選択酸化部１１とを含んで構成される。
【００３２】
変成部１０は、一酸化炭素低減部１４の前段部として、改質ガス中の一酸化炭素を改質ガス中の水分との変成反応により二酸化炭素と水素とに分解するように構成されている。変成反応は、発熱反応であり、反応温度を低くすれば、変成後の一酸化炭素濃度が低くなるが、反応速度は遅くなる。
【００３３】
変成触媒は、典型的には、鉄Ｆｅ−クロムＣｒ系高温変成触媒、プラチナＰｔ系中高温変成触媒、銅Ｃｕ−亜鉛Ｚｎ系低温変成触媒などが用いられる。変成部１０は、典型的には全体として略円筒形をしている。触媒の形状としては、粒状、円柱状、ハニカム状やモノリス状などが挙げられる。なおここで、変成部１０により改質ガス中の一酸化炭素を低減したガスを、特に断りのない限り変成ガスという。
【００３４】
選択酸化部１１は、一酸化炭素低減部１４の後段部として、変成ガス中の一酸化炭素を外部より供給される空気中の酸素との一酸化炭素選択酸化反応により、さらに低減・除去するように構成されている。燃料電池３０として、固体高分子型燃料電池を用いると、燃料ガス３ａ中の一酸化炭素により、アノード極（燃料極）３２のプラチナＰｔ触媒が被毒し、発電効率の低下が起こるという問題がある。そこで、一酸化炭素に対する選択酸化性が高い選択酸化触媒を用いて、一酸化炭素を二酸化炭素に酸化する。
【００３５】
選択酸化触媒は、一酸化炭素に対する選択酸化性が高いものであれば何でもよく、例えばＰｔ系選択酸化触媒、Ｒｕ系選択酸化触媒やＰｔ−Ｒｕ系選択酸化触媒などが用いられる。触媒の形状として粒状、円柱状、ハニカム状やモノリス状などが挙げられる。ここで、変成ガス及び選択酸化部１１により変成ガス中の一酸化炭素をさらに低減・除去した選択酸化ガスを、特に断りのない限り広義に一酸化炭素低減ガスといい、本実施の形態では、燃料電池３０等の燃料ガス３ａとして用いている。
【００３６】
なお、本実施の形態では、燃料処理装置７は、変成部１０と選択酸化部１１とを備え、一酸化炭素を低減しているが、いずれか一つだけを備える構成としても、一酸化炭素濃度が低減されればよい。ただし、変成部１０と選択酸化部１１とを備えることにより、変成部１０で、一酸化炭素濃度が低減させられると共に、燃料としての水素濃度が高められ、さらに、選択酸化部１１で一酸化炭素濃度が充分に低下させられるので、好適である。
【００３７】
改質部９と、変成部１０に、それぞれ内部の温度を検知する改質部温度検知器１５、変成部温度検知器１６が備えられている。改質部温度検知器１５、変成部温度検知器１６は、例えば熱電対、サーミスタ、赤外式温度計等を用いられる。改質部温度検知器１５、変成部温度検知器１６には、それぞれ検知した温度を改質部温度信号ｉ２、変成部温度信号ｉ３として制御部１８に伝達する信号ケーブルが配線され、改質部温度検知器１５、変成部温度検知器１６は、当該改質部温度信号ｉ２、変成部温度信号ｉ３を制御部１８に送信するように構成されている。
【００３８】
燃料処理装置７で生成された燃料ガス３ａは、選択酸化部１１と後述する燃料ガス熱交換器１１４とを接続する配管３８を介して燃料ガス熱交換器１１４に導入され、次段の燃料電池３０の燃料ガス３ａとして供給される。なお、前述した、三方弁１３は、この配管３８上に配設されている。
【００３９】
燃料電池３０は、例えば積層型の固体高分子型燃料電池を使用することができ、循環水流路３１と燃料極３２と空気極３３とを有する。燃料極３２には、燃料処理装置７で生成され、燃料ガス熱交換器１１４を経て供給される燃料ガス３ａを導入するノズル（不図示）と、燃料ガス３ａのオフガスであるアノードオフガス２１ａを排出するノズル（不図示）が配置される。空気極３３には、気液接触塔１７０から燃料ガス熱交換器１１４を経て送出される酸化剤ガス６１ａを導入するノズル（不図示）と、酸化剤ガス６１ａのオフガスであるカソードオフガス２２ａを排出するノズル（不図示）が配置される。循環水流路３１には、ポンプ１０８から圧送されて燃料ガス熱交換器１１４を経て供給される循環水２４ａを導入するノズル（不図示）と、循環水２４ａを流出するノズル（不図示）が配置される。燃料電池３０は、各ノズル（不図示）に配管を接続することで、各部と接続している。
【００４０】
燃料電池３０は、燃料ガス３ａと酸化剤ガス６１ａとの電気化学的反応により電力を出力し、水を発生する。この電気化学的反応は、発熱反応であり、冷却するために循環水２４ａが導入されている。
【００４１】
また、固体高分子型燃料電池を用いる場合には、プロトン交換膜（不図示）の電気伝導度を高く維持するために、燃料極３２に供給する燃料ガス３ａと空気極３３に供給する酸化剤ガス６１ａを所定の露点まで加湿する必要がある。使用する燃料電池の作動温度等運転条件によって変わるが、要求される燃料ガス３ａの露点は５０〜８０℃の範囲であるのが一般的であり、要求される酸化剤ガス６１ａの露点は５０〜８０℃の範囲であるのが一般的である。
【００４２】
燃料電池３０の循環水流路３１には循環水２４ａが流れるように構成されている。燃料電池３０の燃料極３２から排出されたアノードオフガス２１ａは、前述したように、燃焼部８に導入され、定格運転時には燃焼燃料として用いられる。燃料電池３０の空気極３３から排出されたカソードオフガス２２ａと、燃料処理装置７から排出された燃焼ガス６ａとは混合し、加熱ガスとしての混合ガス６３ａとなり、配管３７を介して燃焼ガス熱交換器８３に導入される。
【００４３】
燃焼ガス熱交換器８３は、混合ガス６３ａである気体と回収水４２ａである液体との顕熱および潜熱の一部を熱交換をするように構成されており、プレート型熱交換器が好適に用いられる。あるいは、多管式熱交換器が好適に用いられる。更に好適には、混合ガス６３ａの流路にフィンを備えた多管式熱交換器が用いられる。燃焼ガス熱交換器８３で、混合ガス６３ａと回収水４２ａとが熱交換することで回収水４２ａは昇温される。
【００４４】
燃焼ガス熱交換器８３の混合ガス６３ａの出口からは、気液分離器８９を経て系外１０２へ至る配管４０が接続され、気液分離器８９で水分が回収される。気液分離器８９で混合ガス６３ａから水分が回収された残りの排ガス６４ａは、配管４０により系外１０２へ放出される。
【００４５】
気液分離器８９は、混合ガス６３ａと混合ガス６３ａ中に含まれる凝縮した水とを分離し、当該分離された水は、回収水４２Ｃとして気液接触塔１７０の貯液部７１へ送出され、該貯液部７１で回収水４２ａとして貯留される。
【００４６】
ここで、燃焼ガス熱交換器８３の下流側で気液分離器８９の上流側に接続された（一点鎖線矢印にて図示）冷却器１００を追加することにより、排ガス６４ａとして系外１０２に排出される混合ガス６３ａの熱および水分をさらに回収することもできる。
【００４７】
循環水流路３１の先は、燃料電池３０の循環水２４ａを流出するノズル（不図示）から順に、回収水４２ａと循環水２４ａとの熱交換を行う循環水加熱器１３０、循環水２４ａと冷媒流体、典型的には熱を回収する冷媒流体との熱交換を行う循環水冷却器１１０、ポンプ１０８、燃料ガス熱交換器１１４を経て、再び循環水流路３１に接続される。このように、循環水流路３１から循環水加熱器１３０、循環水冷却器１１０、ポンプ１０８、燃料ガス熱交換器１１４を経て循環水流路３１に循環する循環水４２ａの循環水循環経路が構成される。
【００４８】
循環水加熱器１３０は、起動時に、改質部９のジャケット１２で改質部９と熱交換することで温度が上昇した回収水４２ａと循環水２４ａとの熱交換を行うように構成されており、温度差の比較的小さな液体同士で熱交換を行うためにプレート型熱交換器が好適に用いられる。あるいは、多管式熱交換器が好適に用いられる。循環水２４ａは、循環水加熱器１３０で回収水４２ａと熱交換することで、その温度が上昇する。起動時に、当該循環水加熱器１３０で温度が上昇した循環水２４ａによって、燃料電池３０を所定の温度まで予熱するように構成されている。
【００４９】
循環水冷却器１１０は、貯湯タンク１２０に貯えられ、ポンプ１２５によって昇圧されて送出される冷媒流体としての排熱温水４３ａと、循環水２４ａとを熱交換する熱交換器であり、温度差の比較的小さな液体同士で熱交換を行うためにプレート型熱交換器が好適に用いられる。循環水冷却器１１０により、排熱温水４３ａは加熱され、循環水２４ａは冷却される。すなわち、排熱温水４３ａにより循環水２４ａ中の排熱を回収する。これにより、定格運転時には、循環水２４ａは所定の温度に維持される。また、循環水冷却器１１０の排熱温水４３ａの出口ノズル（不図示）は、貯湯タンク１２０に接続され、排熱温水４３ａが排熱を回収した後に貯湯タンク１２０に貯留されることにより、排熱は貯湯タンク１２０に回収熱として貯えられる。すなわち、排熱温水４３ａは、ポンプ１２５、貯湯タンク１２０、循環水冷却器１１０間を循環する。
【００５０】
ポンプ１２５には、制御部１８から送信されるポンプ制御信号ｉ４を伝達する信号ケーブルが配線され、ポンプ１２５は、当該ポンプ制御信号ｉ４を受信し、排熱温水４３ａの循環水冷却器１１０への循環開始、停止を行うように構成されている。
【００５１】
なお、貯湯タンク１２０には、排熱温水４３ａを供給又は循環させることにより系外の熱需要に熱を供給する装置（不図示）が接続されている。例えば、貯湯タンク１２０に貯留される排熱温水４３ａが系外に循環し、排熱を供給した後に、貯湯タンク１２０に戻される。すなわち、排熱温水４３ａに回収された排熱が、熱源として有効利用される。
【００５２】
典型的には定格運転時に、ポンプ１２５を作動させることで排熱温水４３ａを循環し、当該循環水冷却器１１０で温度が低下した循環水２４ａによって、燃料ガス３ａと酸化剤ガス６１ａとの電気化学的反応により発生した熱を吸収して、燃料電池３０を冷却するように構成されている。
【００５３】
すなわち、燃料電池発電システム１では、循環水２４ａは、起動時に、当該循環水加熱器１３０で温度が上昇した循環水２４ａによって、燃料電池３０を所定の温度まで予熱し、燃料電池３０が一定量の電力を発電する定格運転時には、燃料ガス３ａと酸化剤ガス６１ａとの電気化学的反応により発生した熱を吸収して、燃料電池３０を冷却するように構成されている。
【００５４】
ポンプ１０８は、循環水２４ａを圧送して循環させるもので、循環水冷却器１１０と燃料ガス熱交換器１１４との間でなくても、循環する循環水２４ａの経路上に配置されればよい。ポンプ１０８には、制御部１８から送信されるポンプ制御信号ｉ８を伝達する信号ケーブルが配線され、ポンプ１０８は、当該ポンプ制御信号ｉ８を受信し、循環水２４ａの循環水循環流路での循環開始、停止を行うように構成されている。
【００５５】
燃料ガス熱交換器１１４は、燃料電池３０の循環水流路３１から排出される循環水２４ａと、気液接触装置１７０から送出される酸化剤ガス６１ａとを熱交換し、さらに循環水２４ａと、燃料処理装置７から送出される燃料ガス３ａとを熱交換する３流体の熱交換器であって、多管式熱交換器が好適に用いられる。更に好適には、気体である酸化剤ガス６１ａと燃料ガス３ａとの流路にフィンを設けた管を備える多管式熱交換器とする。あるいは、３重管型熱交換器も好適に用いられる。燃料ガス熱交換器１１４では、燃料ガス３ａは循環水２４ａで冷却され、酸化剤ガス６１ａも循環水２４ａで冷却される。
【００５６】
燃料ガス熱交換器１１４の燃料ガス３ａの出口ノズル（不図示）は、気液分離器４５を経て、燃料電池３０の燃料極３２に接続される。燃料ガス熱交換器１１４の酸化剤ガス６１ａの出口ノズル（不図示）は、気液分離器５５を経て、燃料電池３０の空気極３３に接続される。燃料ガス熱交換器１１４の循環水２４ａの出口ノズル（不図示）は、燃料電池３０の循環水流路３１に接続される。
【００５７】
循環水冷却器１１０とポンプ１０８との間の循環水循環流路には、循環水冷却器１１０と燃料電池３０との間の循環水２４ａの温度を検知する循環水温度検知器１７が配設されている。循環水温度検知器１７は、改質部温度検知器１５等と同様の構成であり、検知した温度を循環水温度信号ｉ５として制御部１８に伝達する信号ケーブルが配線され、循環水温度信号ｉ５を制御部１８に送信するように構成されている。
【００５８】
気液分離器４５は、燃料ガス熱交換器１１４によって冷却された燃料ガス３ａ中の水分を分離する装置で、分離された水を回収水４２Ａとして気液接触塔１７０に導入する配管が接続される。気液分離器５５は、気液接触塔１７０からブロワ８４によって送出される酸化剤ガス６１ａ中の水分を分離する装置で、分離された水を回収水４２Ｂとして気液接触塔１７０に導入する配管が接続される。回収水４２Ａとして気液接触塔１７０に導入する配管が接続される。回収水４２Ａ、回収水４２Ｂはともに、気液接触塔１７０の貯液部７１へ送出され、貯液部７１で前述した回収水４２Ｃと同様に回収水４２ａとして貯留される。
【００５９】
気液接触塔１７０は、回収水４２ａを循環して酸化剤ガス６１ａを加湿する酸化剤ガス加湿装置７０と回収水４２ａを貯留する貯液部７１を含んで構成されている。
【００６０】
気液接触塔１７０は、その下部に、気液分離器４５、５５、８９から送出された回収水４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃが導入される回収水入口７３と、導入された回収水４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃを回収水４２ａとして貯留する貯液部７１と、ポンプ８２、８５によって回収水４２ａが外に向けて吸引される回収水吸引口７４と、所定の水位レベルを超える回収水４２ａが溢れ出て流れ込む溢流管７５と、回収水４２ａが溢流管７５に溢れて流れ込む溢流口７６とを有し、酸化剤ガス６１ａが入り込む酸化剤ガス入口７２を溢流口７６の上方に有する。所定の水位レベルとは、溢流口７６が設定された水位レベルである。回収水４２ａは溢流管７５から気液接触塔１７０の系外に流れ出る。なお、本実施の形態で例示する酸化剤ガス入口７２は、大気開放されており、大気中の空気を酸化剤ガス６１ａとして用いる。
【００６１】
気液接触塔１７０は、その上部に、酸化剤ガス６１ａが燃料ガス熱交換器１１４に向けて流れ出る酸化剤ガス出口７７と、貯液部７１から導出され、燃焼ガス熱交換器８３を循環し昇温された回収水４２ａが注入される回収水注入口７８と、回収水注入口７８に注入された回収水４２ａを細かい水滴として気液接触塔１７０内に撒き散らす水分散器７９とを有する酸化剤ガス加湿装置７０を備える。また、上部に配置する水分散器７９と酸化剤ガス出口７７との間に、デミスタ９１が設けられる。デミスタ９１により、上昇する酸化剤ガス６１ａに随伴したミストが除去される。
【００６２】
気液接触塔１７０は、その上部と下部の間に、注入された回収水４２ａと酸化剤ガス６１ａとの気液接触を促進するための充填物を充填した充填部８０と、充填部８０を支持する充填物支持板８１とを有する。
【００６３】
気液接触塔１７０の酸化剤ガス出口７７には、酸化剤ガス６１ａを燃料電池３０に圧送するブロワ８４が接続される。ブロワ８４により気液接触塔１７０内の酸化剤ガス６１ａが吸引される。酸化剤ガス入口７２から吸引された酸化剤ガス６１ａと、回収水注入口７８から注入された回収水４２ａとは、充填部８０にて向流接触することにより、酸化剤ガス６１ａが昇温された回収水４２ａによって洗浄されると共に、昇温及び加湿される。ブロワ８４の出口は、燃料ガス熱交換器１１４に接続されており、酸化剤ガス出口７７から導出される酸化剤ガス６１ａは燃料ガス熱交換器１１４に供給される。
【００６４】
定格運転時では、気液接触塔１７０で水蒸気飽和またはそれに近い状態とされた酸化剤ガス６１ａは、燃料ガス熱交換器１１４で循環水２４ａにより冷却され、その結果として温度が下がり相対湿度が上がることになる。また、燃料ガス３ａも同様に、燃料処理装置７から導出される際には、高温で湿度も高い状態となっており、燃料ガス熱交換器１１４で循環水２４ａにより冷却され、その結果として温度が下がり相対湿度が上がることになる。すなわち、酸化剤ガス６１ａ、燃料ガス３ａは、水蒸気飽和またはそれに近い状態になる。このような相対湿度が高い（湿った）燃料ガス３ａ、酸化剤ガス６１ａが燃料電池３０に供給されると、燃料電池３０の固体高分子膜は電気抵抗が上昇することによる発電効率の低下を招くことがなく、また、固体高分子膜が損傷を受け寿命が短くなる恐れがなくなる。
【００６５】
また、ブロワ８４による酸化剤ガス６１ａの昇圧の結果、酸化剤ガス６１ａの露点が上昇する。例えば、ブロワ８４による酸化剤ガス６１ａの圧力上昇を１２ｋＰａとして、酸化剤ガス出口７７における酸化剤ガス６１ａの露点が５０℃の場合は、酸化剤ガス６１ａの露点が約２℃上昇し約５２℃になる。よって、酸化剤ガス６１ａの達成すべき露点が一定の場合、酸化剤ガス６１ａのブロワ８４を気液接触塔１７０の下流側に配置することにより、気液接触塔１７０の加湿負荷を軽減し、気液接触塔１７０をコンパクト化することができる。また、ブロワ８４を酸化剤ガス入口７２側に配置した場合と違って、気液接触塔１７０内はブロワ８４により加圧されることがない。
【００６６】
また、気液接触塔１７０内の貯液部７１は、酸化剤ガス入口７２にて大気開放状態を維持することにより大気圧の状態にあるので、気液分離器４５、５５、８９とのレベル差によって気液分離器４５、５５、８９から回収水４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃを貯液部７１へ導入することができる。したがって、回収水４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃを液送する送液ポンプ等を不要にすることができる。さらに、余剰の回収水４２ａは、追加の送液ポンプや液面センサ等の系外排出機器を用いることなく、貯液部７１内に配置する溢流管７５の底部排出口から燃料電池発電システム１の系外へ排出することができる利点もある。
【００６７】
気液接触塔１７０の貯液部７１に貯留されるの回収水４２ａは、酸化剤ガス６１ａによって脱炭酸され、冷却される。回収水４２ａの脱炭酸処理工程により少量の炭酸ガスが酸化剤ガス６１ａに混入するが、炭酸ガスが燃料電池３０内の空気極触媒に対する触媒被毒作用をほとんど有しないので、燃料電池３０の劣化や寿命に影響することはない。
【００６８】
気液接触塔１７０の回収水吸引口７４の先は、回収水吸引口７４から順に、ポンプ８２、後述する水処理装置９３、燃料処理装置７のジャケット１２、循環水加熱器１３０を経て、気液接触塔１７０上部の回収水注入口７８に接続される。このように、貯液部７１から回収水吸引口７４、ポンプ８２、水処理装置９３、燃料処理装置７のジャケット１２、回収水注入口７８、水分散器７９、充填部８０を経て貯液部７１に循環する回収水４２ａの回収水循環流路が構成される。気液接触塔１７０内で脱炭酸され、冷却された回収水４２ａは回収水循環流路を循環する。
【００６９】
さらに、水処理装置９３とジャケット１２との間の回収水循環流路には、水処理装置９３側から順に、回収水循環流路を分岐させる分岐管１３５と、回収水循環流路を閉止し、回収水循環流路を流れる回収水４２ａの流れを停止する回収水閉止バルブ１３３が配設されている。
【００７０】
ポンプ８２には、制御部１８から送信されるポンプ制御信号ｉ６を伝達する信号ケーブルが配線され、ポンプ８２は、当該ポンプ制御信号ｉ６を受信し、回収水４２ａの回収水循環流路での循環開始、停止を行うように構成されている。
【００７１】
回収水閉止バルブ１３３は、ソレノイド、モータなどのアクチュエータで動作するように構成されており、制御部１８から送信されるバルブ開閉信号ｉ７を伝達する信号ケーブルが配線され、当該弁開閉信号ｉ７を受信し、回収水循環流路を開閉し、回収水循環流路を流れる回収水４２ａの流れを開始、停止するように構成されている。  
【００７２】
分岐管１３５は、回収水４２ａの流れを分岐するように構成されている。分岐管１３５の先は、絞り弁１３４、回収水分岐流路４１を介して、上述した燃焼ガス熱交換器８３を経て、酸化剤ガス加湿装置７０の回収水注入口７８に接続される。絞り弁１３４は、回収水４２ａの流れを調節するように構成されている。このように、貯液部７１から回収水吸引口７４、ポンプ８２、水処理装置９３、分岐管１３５、絞り弁１３４、燃焼ガス熱交換器８３、回収水注入口７８、水分散器７９、充填部８０を経て貯液部７１に循環する回収水４２ａの回収水分岐循環流路が構成される。
【００７３】
回収水分岐循環流路は、典型的には、燃焼ガス熱交換器８３と回収水注入口７８との間で回収水循環流路と合流するように構成されており、燃焼ガス熱交換器８３で昇温された回収水４２ａは、回収水注入口７８の略上流側で、循環水加熱器１３０を通過してきた回収水４２ａと合流する。
【００７４】
また、気液接触塔１７０内で脱炭酸され、冷却された回収水４２ａは、回収水吸引口７４に接続するポンプ８２とは別のポンプ８５により水処理装置８６に送られるように構成されている。回収水４２ａは、水処理装置８６で純水に精製された後に、燃料処理装置７の改質部９に液送され、改質反応に用いられる。
【００７５】
水処理装置８６、９３はそれぞれ、イオン交換樹脂充填カラム８７、９４を有している。この水処理装置８６、９３のイオン交換樹脂充填カラム８７、９４に用いるイオン交換樹脂としては、陰イオン交換樹脂が望ましい。本実施の形態において、酸化剤ガス６１ａ中に含まれる酸性ガス汚染物質、例えば、硫黄酸化物ＳＯ２は下式のように反応する。
ＳＯ２ ＋ ＯＨ−  →  ＨＳＯ３−  ・・・（１）
硫黄酸化物ＳＯ２は、反応式（１）により、充填部８０にて接触する回収水４２ａの中の水酸化イオンＯＨ−と反応してイオン化し、回収水４２ａに吸収されている。  そして、吸収された回収水４２ａ中のＨＳＯ３−は、下式のように反応する。
ＨＳＯ３− ＋ Ｒ−ＯＨ−  →  Ｒ−ＨＳＯ３− ＋ ＯＨ−  ・・・（２）
ＨＳＯ３−は、反応式（１）により、イオン交換樹脂充填カラム８７、９４にて陰イオン交換樹脂の水酸化イオンＯＨ−とイオン交換をしてイオン交換樹脂充填カラム８７、９４内のイオン交換樹脂に吸着される。この時に、水酸化イオンＯＨ−が回収水４２ａに供給される。
【００７６】
また、イオン交換樹脂充填カラム８７、９４の下流側に、それぞれフィルタ８８、９５を設置することで、イオン交換樹脂が回収水４２ａに混入することを防止する。更に、酸化剤ガス６１ａに粉塵等の固形汚染物質が多量に含まれる場合には、イオン交換樹脂充填カラム９４の上流側に固形物フィルタを追加することもできる。
【００７７】
本実施の形態では、回収水４２ａが循環する流路に、陰イオン交換樹脂を用いた水処理装置８６、９３を備えることによって、気液接触塔１７０で酸化剤ガス６１ａと気液接触する回収水４２ａに水酸化イオンＯＨ−を常に供給する。すなわち、循環する回収水４２ａが常にアルカリ性に保たれ、酸化剤ガス６１ａに含有されるＮＯｘ、ＳＯｘ等の酸性ガスの汚染物質が効果的に除去される。但し、水処理装置８６、９３は、備えられていなくてもよい。
【００７８】
制御部１８は、改質部９を加熱し、改質部９が第１の温度としての循環水・回収水循環開始温度Ｔ１になった際に、循環水２４ａを循環水循環流路に循環させ、回収水４２ａを回収水循環流路に循環させて循環水２４ａを加熱し、循環水加熱器１３０と燃料電池３０との間の循環水２４ａの温度が第２の温度としての循環水温度に基づく回収水循環停止温度Ｔ２、又は前記一酸化炭素低減部１４の変成部１０の温度が第３の温度として一酸化炭素低減部反応好適温度Ｔ３になった際に、回収水閉止バルブ１３３を閉止するように各部を制御している。
【００７９】
制御部１８は、具体的には、改質部温度信号ｉ２、変成部温度信号ｉ３、循環水温度信号ｉ５等のを受信し、これらの信号に基づいて、三方弁１３に当該制御信号ｉ１を、ポンプ１２５にポンプ制御信号ｉ４を、ポンプ８２にポンプ制御信号ｉ６を、回収水閉止バルブ１３３にバルブ開閉信号ｉ７、ポンプ１０８にポンプ制御信号ｉ８をそれぞれ送信し、各部を制御するように構成されている。
【００８０】
なお、制御部１８は、本実施の形態では、三方弁１３、ポンプ１２５、回収水閉止バルブ１３３、ポンプ１０８の制御の他にも、燃料電池発電システム１を構成する各部分の制御も行うように構成されており、これにより燃料電池発電システム１をより合理的な構成とすることができる。
【００８１】
以下では制御部１８によって制御される燃料電池発電システム１の起動方法を説明する。  以下で説明する運転方法は、総て制御部１８にて制御されるので、迅速、確実に、かつ、人為的エラーを排除して、起動方法を制御することができる。
【００８２】
図２は、制御部１８による燃料電池発電システム１の起動制御について示した流れ図である。本図を参照して燃料電池発電システム１の起動方法について説明する。なお、構成の符号に関しては適宜図１を参照するものとする。
【００８３】
まず、原料燃料着火工程として、原料燃料供給部（不図示）から原料燃料４ａの燃焼部８への供給と、燃焼空気供給部（不図示）から燃焼部８に燃焼空気５ａの供給を開始し、燃焼部８では、バーナーノズルから噴出する原料燃料４ａが着火し、燃焼を開始する （Ｓ１０１）。
【００８４】
続いて、改質部予熱工程として、燃焼部８での燃焼熱により改質部９が加熱され、改質部９は昇温、予熱される（Ｓ１０２）。制御部１８は、改質部温度検知器１５によって検知、送信される改質部温度信号ｉ２を受信し、改質部９の温度が循環水・回収水循環開始温度Ｔ１以上に達しているか否かを判定する（Ｓ１０３）。改質部９の温度が循環水・回収水循環開始温度Ｔ１以上に達していなければ、Ｓ１０２に戻り改質部予熱工程を継続し、改質部９の温度が循環水・回収水循環開始温度Ｔ１以上に達していると判定されたら次段に移行する。
【００８５】
ここで、循環水・回収水循環開始温度Ｔ１は、原料燃料４ａが改質反応をする温度より高く設定してあり、好ましくは５００℃から８００℃、さらに好ましくは６００℃から７５０℃、例えば、改質反応をする温度が６５０℃であるときには、７００℃に設定する。
【００８６】
改質部９の温度が循環水・回収水循環開始温度Ｔ１以上に達すると、一酸化炭素が充分に低減された燃料ガス３ａを燃料電池３０に供給し発電工程を開始するメインルーチン（Ｓ１０４からＳ１０９）と、循環水２４ａにより燃料電池３０を予熱するサブルーチン（Ｓ２０１からＳ２０８）とが並行して実行される。
【００８７】
メインルーチン（Ｓ１０４からＳ１０９）では、Ｓ１０３で改質部９の温度が循環水・回収水循環開始温度Ｔ１以上に達していると判定されると、改質開始工程として、制御部１８の制御により、原料燃料供給部（不図示）から原料燃料４ａの改質部９への供給、貯液部７１から予め貯留されている回収水４２ａの供給を開始し、改質部９での改質反応を開始させる （Ｓ１０４）。
【００８８】
なお、原料燃料４ａの改質部９への供給は、典型的には、制御部１８によって不図示の三方弁を作動することにより行われ、 貯液部７１から予め貯留されている４２ａの供給は、典型的には、制御部１８によってポンプ８５を作動することにより行われる。
【００８９】
ここで、原料燃料４ａが三方弁（不図示）の作動により改質部９に供給されることになると、燃焼部８では燃焼するための燃料が供給されなくなるので、燃焼が停止する。これにより、改質部９の燃焼部８からの加熱は停止するが、改質部の容器（不図示）や改質触媒（不図示）に熱が蓄熱されているので、温度の低下は緩やかで、さらに、典型的には、改質部９が改質反応する温度より高い温度以上に加熱されており、多少温度が低下しても、改質反応は継続される。
【００９０】
改質部９では、原料燃料４ａと、回収水４２ａとによる水蒸気改質反応が行われる。例えば改質原料がメタンの場合、次式による水蒸気改質反応が行われる。回収水４２ａは、改質部９に供給される際に加熱され、蒸発することで発生する水蒸気となっている。
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２  ・・・（３）
改質部９で生成される改質ガスは、変成部１０に導入され下式の変成反応が行われる。
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２  ・・・（４）
さらに、変成部１０で生成される変成ガスは、選択酸化部１１に導入され選択酸化用の空気との間で下式の一酸化炭素選択酸化反応が行われる。
ＣＯ＋（１／２）Ｏ２→ＣＯ２  ・・・（５）
【００９１】
起動直後の時点では、変成部１０、選択酸化部１１は温度が低く改質ガスが供給されても十分に変成反応、選択酸化反応は行われず、生成される燃料ガス３ａを燃料電池３０に供給するのには適さない。
【００９２】
そこで、変成部・選択酸化部予熱工程として、変成部１０、選択酸化部１１に、供給される高温の改質ガスにより、変成部１０、選択酸化部１１の温度を変成反応、選択酸化反応に適した温度まで上昇させる（Ｓ１０５）。なお、変成反応及び選択酸化反応はともに発熱反応なので、変成部１０、選択酸化部１１は自らの反応発熱によっても昇温する。
【００９３】
上述したような起動直後に、燃料ガス３ａであってガス中の一酸化炭素が充分に減じられずに選択酸化部１１から送出される燃焼用ガス３ａ’は、三方弁１３に至る。そこで、制御部１８は、三方弁１３を制御して、燃焼用ガス３ａ’を燃焼部８に供給し、燃焼部８では、この燃焼用ガス３ａ’と燃焼空気５ａによる燃焼を開始する。
【００９４】
次に、制御部１８は、変成部温度検知器１６によって検知、送信される変成部温度信号ｉ３を受信し、昇温中の変成部１０の温度が一酸化炭素低減部反応好適温度Ｔ３以上に達しているか否かを判定する（Ｓ１０６）。
【００９５】
変成部１０の温度が一酸化炭素低減部反応好適温度Ｔ３以上に達していなければ、Ｓ１０５に戻り変成部・選択酸化部予熱工程以降の工程を継続する。変成部１０の温度が一酸化炭素低減部反応好適温度Ｔ３以上に達していると判定されたら次段に移行する。
【００９６】
ここで、一酸化炭素低減部反応好適温度Ｔ３は、変成部１０での変成反応に適した温度であり、好ましくは１８０℃から５００℃、さらに好ましくは２００℃から３５０℃程度である。変成部１０の温度がこの温度に達すると変成反応の適切、効率的に行われるようになるからである。
【００９７】
変成部１０の温度が一酸化炭素低減部反応好適温度Ｔ３に達していると判定される、すなわち、変成部１０の温度が変成反応に適した温度になると、一酸化炭素低減部１４で改質ガス中の一酸化炭素が充分に低減され、生成された燃料ガス３ａを燃料電池３０に供給するのに適するようになる。
【００９８】
そこで、燃料ガス流路切替工程として、制御部１８は、選択酸化部１１からのガスを燃料電池３０に供給するように三方弁１３を作動する制御信号ｉ１を三方弁１３に送信し、燃料ガス３ａの流路を切り替える（Ｓ１０７) 。三方弁１３を切り替えることにより、燃焼用ガス３ａ’の燃焼部８への供給が止まり、燃焼部８での燃焼が停止する。しかし、すぐに燃料電池３０で発生するアノードオフガス２１ａが燃焼部８に送出される。アノードオフガス２１ａには、燃料電池での反応に用いられなかった水素が残留しているので、燃焼部８では、アノードオフガス２１ａと燃焼空気５ａにより燃焼を開始し、通常運転移移行する。
【００９９】
一酸化炭素が充分に低減された燃料ガス３ａが燃料電池３０に供給され、発電が始まると、燃料電池３０は運転開始温度まで立ち上がり、発電電流の増段過程を経て、定常的な発電が開始される（Ｓ１０８）。これが、発電工程に該当する。燃料電池３０で発電が開始された後は、燃料電池３０で燃料ガス３ａを発電に利用し、そのアノードオフガス２１ａが燃焼部８に供給され、燃焼部８での燃焼は継続される。
【０１００】
つぎに、排熱温水循環工程として、制御部１８は、ポンプ１２５に起動する旨のポンプ制御信号ｉ４を送信し、ポンプ１２５を起動して、排熱温水４３ａの循環水冷却器１１０への循環を開始し（Ｓ１０９）、メインルーチンは終了する。燃料電池３０は、発電により発熱するが、少なくとも定格運転時には、排熱温水４３ａの循環が開始され、循環水２４ａと排熱温水４３ａとが熱交換し、循環水２４ａは冷却され、冷却された循環水２４ａが燃料電池３０を冷却する。循環水２４ａは燃料電池３０を冷却すると昇温するが、循環水冷却器１１０で、排熱温水４３ａによって冷却されるので、その温度は一定に維持され、したがって、燃料電池３０の温度も最適な温度で維持される。なお、排熱温水４３ａはこのとき加温される。
【０１０１】
次にＳ１０３の後から並行して実行される循環水２４ａにより燃料電池３０を予熱するサブルーチン（Ｓ２０１からＳ２０８）について説明する。
【０１０２】
前述した変成部・選択酸化部予熱工程（Ｓ１０５）では、変成部１０、選択酸化部１１に供給される高温の改質ガスにより、変成部１０、選択酸化部１１の温度は上昇する。つまり、変成部１０、選択酸化部１１をそれぞれ変成反応、選択酸化反応に適した温度まで素早く上昇させるには、改質部９に供給される原料燃料４ａ等の流量を増加させ、変成部１０、選択酸化部１１に導入される改質ガスの流量を増加させることが効果的である。これにより、燃料処理装置７の起動時間、ひいては、燃料電池発電システム１の起動時間を短くすることができる。
【０１０３】
しかしながら、変成部１０、選択酸化部１１に導入される改質ガスの流量を増加させると、燃焼部８に供給される燃焼用ガス３ａ’の流量も増加し、燃焼部８での燃焼量も増す。その結果、改質部９の温度が過度に上昇して、改質触媒等の劣化を招いてしまう。
【０１０４】
そこで、サブルーチン（Ｓ２０１からＳ２０８）では、まず、Ｓ１０３で改質部９の温度が循環水・回収水循環開始温度Ｔ１以上に達していると判定されると、回収水・循環水循環工程として、制御部１８は、回収水閉止バルブ１３３にバルブ開閉信号ｉ７を送信して開として、ポンプ１０８に起動する旨のポンプ制御信号ｉ８を、ポンプ８２に起動する旨のポンプ制御信号ｉ６を送信し、ポンプ８２、ポンプ１０８を起動して、回収水４２ａ、循環水２４ａをそれぞれ回収水循環流路、循環水循環流路に循環させる（Ｓ２０１）。
【０１０５】
そして、第１熱交換工程として、改質部９の周囲に形成されたジャケット１２内を流れる第１の熱媒体としての回収水４２ａと、改質部９の改質ガスとの熱交換を行う（Ｓ２０２）。ジャケット１２に導入される回収水４２ａは、気液接触塔１７０の貯液部７１に貯留、冷却されているので、改質ガスとの熱交換を行うことで、改質部９の温度が過度に上昇することが防止される。また、ジャケット１２で熱交換を行った回収水４２ａは、その温度が上昇する。温度が上昇した回収水４２ａは、循環水加熱器１３０に導入される。
【０１０６】
次に、第２熱交換工程として、循環水加熱器１３０によって、循環水加熱器１３０に導入される回収水４２ａと第２の媒体としての循環水２４ａとの熱交換が行われる（Ｓ２０３）。循環水加熱器１３０に導入される回収水４２ａは温度が上昇しているので、循環水２４ａとの熱交換を行うことで、循環水２４ａの温度は上昇し、回収水４２ａの温度は下降する。
【０１０７】
つづいて、燃料電池予熱工程（Ｓ２０４）として、温度が上昇した循環水２４ａを燃料電池３０等に導入し、燃料電池３０を効率的な発電を行うための運転開始温度に加熱する。燃料電池は、温度が上昇すると、電気抵抗、不可逆過程による損失、いわゆる電極反応抵抗が小さくなるので発電性能が向上する。他方、等温変化で化学エネルギーから電気エネルギーに変換できる最大値、いわゆる理論効率は、燃料電池の温度が上昇するとともに減少する。そこで、燃料電池で効率的な発電を行うためには、電気抵抗、電極反応抵抗と理論効率とを勘案して最もバランスのとれた運転開始温度までいち早く温度を上昇させ、運転開始温度付近の温度を維持することが燃料電池発電システムの効率のよい運転にとって有効となる。さらにここでは、運転開始温度は、固体高分子型燃料電池の場合、用いるプロトン交換膜の耐熱温度を考慮して、好ましくは４０℃から９０℃、さらに好ましくは５０℃から８０℃程度である。
【０１０８】
さらに、酸化剤ガス加湿装置予熱工程として、循環水加熱器１３０で循環水２４ａと熱交換を行った回収水４２ａは、貯液部７１から、分岐管１３４、絞り弁１３４、回収水分岐流路４１、燃焼ガス熱交換器８３を通過して昇温された回収水４２ａと、回収水注入口７８の略上流側でと合流し、酸化剤ガス加湿装置７０を予熱する（Ｓ２０５）。これにより発電工程開始直後からすぐに酸化剤ガス６１ａを加温、加湿でき、酸化剤ガス６１ａを加温した状態で水蒸気を供給することで、燃料電池内３０における酸化剤ガスが水蒸気飽和またはそれに近い状態を維持される。
【０１０９】
次に、制御部１８は、変成部温度検知器１６によって検知、送信される変成部温度信号ｉ３及び循環水温度検知器１７によって検知、送信される循環水温度信号ｉ５を受信し、変成部１０の温度が一酸化炭素低減部反応好適温度Ｔ３以上、あるいは、循環水加熱器１３０と燃料電池３０との間の昇温中の循環水２４ａの温度が循環水温度に基づく回収水循環停止温度Ｔ２以上に達しているか否かを判定する（Ｓ２０６）。
【０１１０】
変成部１０の温度が一酸化炭素低減部反応好適温度Ｔ３以上、あるいは、循環水加熱器１３０と燃料電池３０との間の循環水２４ａの温度が循環水温度に基づく回収水循環停止温度Ｔ２以上に達していなければ、Ｓ２０２に戻り第１熱交換工程以降の工程を継続する。どちらか一方が所定の温度に達していると判定されたら次段に移行する。
【０１１１】
ここで、一酸化炭素低減部反応好適温度Ｔ３は上述した温度である。循環水温度に基づく回収水循環停止温度Ｔ２は、燃料電池３０の運転開始温度とほぼ同じ温度に設定してあり、好ましくは４０℃から９０℃、さらに好ましくは５０℃から８０℃程度である。循環水２４ａの温度が、これ以上高温になってしまうと、燃料電池３０がオーバーヒートしてしまったり、燃料電池３０の効率のよい発電の妨げとなってしまうからである。
【０１１２】
変成部１０の温度が一酸化炭素低減部反応好適温度Ｔ３以上、あるいは、循環水加熱器１３０と燃料電池３０との間の循環水２４ａの温度が循環水温度に基づく回収水循環停止温度Ｔ２以上に達していると判定されると、第１熱交換停止工程として、制御部１８は、回収水閉止バルブ１３３に回収水循環流路を閉止する旨のバルブ開閉信号ｉ７を送信して回収水閉止バルブ１３３を閉止し、回収水循環流路の回収水４２ａの循環を停止し、ジャケット１２での改質ガスと回収水４２ａとの熱交換を停止する（Ｓ２０７）。
【０１１３】
さらに、第２熱交換停止工程として、回収水４２ａの循環を停止することによって、循環水加熱器１３０での回収水４２ａと循環水２４ａとの熱交換も停止し（Ｓ２０８）、循環水２４ａにより燃料電池３０を予熱するサブルーチン（Ｓ２０１からＳ２０８）は終了する。
【０１１４】
なお、Ｓ２０６で、変成部１０の温度が一酸化炭素低減部反応好適温度Ｔ３以上に達するよりも先に、循環水加熱器１３０と燃料電池３０との間の循環水２４ａの温度が循環水温度に基づく回収水循環停止温度Ｔ２以上に達した場合には、サブルーチンでは、第１熱交換停止工程（Ｓ２０７）、第２熱交換停止工程（Ｓ２０８）が実行され、メインルーチンでは、変成部１０の温度が一酸化炭素低減部反応好適温度Ｔ３以上に達するのを待ってから、燃料ガス流路切替工程（Ｓ１０７）、発電工程（Ｓ１０８）、排熱温水循環工程（Ｓ１０９）が実行される。また、循環水２４ａの温度が循環水温度に基づく回収水循環停止温度Ｔ２以上に達するよりも先に、変成部１０の温度が一酸化炭素低減部反応好適温度Ｔ３以上に達した場合には、サブルーチンでは、第１熱交換停止工程（Ｓ２０７）、第２熱交換停止工程（Ｓ２０８）が、メインルーチンでは、燃料ガス流路切替工程（Ｓ１０７）、発電工程（Ｓ１０８）、排熱温水循環工程（Ｓ１０９）が、ほぼ同時に実行される。
【０１１５】
つまり、どちらの場合でも、変成部１０は、反応に適した温度まで予熱されることとなり、充分に一酸化炭素が低減された燃料ガス３ａを燃料電池３０に供給することができ、また、循環水２４ａの温度が循環水温度に基づく回収水循環停止温度Ｔ２に達するか、変成部１０が反応に適した温度に達するまでは、燃料電池３０が予熱されることとなる。そして、その後に、排熱温水４３ａの循環が開始される。
【０１１６】
燃料電池３０が予熱され、変成部１０が反応に適した温度まで予熱された後に、排熱温水循環工程（Ｓ１０９）が実行されるので、燃料電池発電システム１を起動した直後に、燃料電池３０は循環水２４ａにより予熱されるため、運転開始温度まで立ち上がるのが速くなり、燃料電池３０が予熱され、変成部１０が反応に適した温度まで予熱された後に、排熱温水４２ａの循環が開始されるので、循環水２４ａの温度が所定の温度以上に上昇することは防止され、燃料電池３０は運転開始温度を維持することができる。
【０１１７】
また、改質部予熱工程（Ｓ１０４）、変成部・選択酸化部予熱工程（Ｓ１０５）、回収水・循環水循環開始（Ｓ２０１）、第１熱交換工程（Ｓ２０２）は、典型的には、Ｓ１０３で改質部９の温度が循環水・回収水循環開始温度Ｔ１以上に達していると判定されるのと、略同時に実行される。
【０１１８】
以上で説明した本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システム１及び燃料電池発電システム１の起動方法によれば、起動時に燃料処理装置７を冷却し、改質部９の過昇温を招くことなく改質ガス流量を増加させることができるので、一酸化炭素低減部１４の予熱時間を短縮すると共に、この熱を燃料電池３０での反応熱と合わせて燃料電池３０の予熱に利用することにより、燃料電池３０を発電開始までに運転開始温度に素速く予熱することができ、よって燃料電池発電システム１の起動時間を短くすることができる。これにより燃料電池発電システム１の経済性並びに利便性も向上する。
【０１１９】
また、以上で説明した本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システム１及び燃料電池発電システム１の起動方法によれば、起動時の発電効率の悪い時間を短くすることができるので、発電効率のよい燃料電池発電システム１及び燃料電池発電システム１の起動方法を提供することができる。
【０１２０】
さらに、以上で説明した本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システム１及び燃料電池発電システム１の起動方法によれば、燃料電池３０の温度上昇に対して遅れをとらずに酸化剤ガス６１ａも素速く加湿することができるので、例えば、燃料電池３０の固体高分子膜を損傷させることがなく、ひいては燃料電池発電システム１全体の寿命が向上する。
【０１２１】
なお、以上で説明した本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システム１及び燃料電池発電システム１の起動方法は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。
【０１２２】
以上の説明では、燃料処理装置７の改質方式は、回収水４２ａを用いて改質する水蒸気改質方式として説明したが、部分改質方式あるいは自己熱改質方式（オートサーマル方式）とすることができる。部分改質方式は、原料燃料４ａと空気とを混合し、原料燃料４ａを部分燃焼させて水素に富む改質ガスを得る方式である。部分改質方式では、例えば（６）式で示される部分酸化反応が起こる。
ＣＨ４＋（１／２）Ｏ２→ＣＯ＋２Ｈ２  ・・・（６）
原料燃料４ａを直接燃焼させる方式であるため水素発生までの時間を短縮することができる。なお、原料燃料と空気のモル比が一定以上であると（７）式で示される反応が起こることがある。
ＣＨ４＋Ｏ２→ＣＯ＋Ｈ２＋Ｈ２Ｏ・・・（７）
【０１２３】
自己熱改質方式は、原料燃料４ａと水蒸気の混合ガスに空気を混合する方法である。すなわち、回収水４２ａと空気の両方を用いる方法であり、触媒の存在下で原料燃料４ａを部分燃焼させて熱を得て、水蒸気改質反応によって水素を得る方式である。この自己熱改質方式によれば、水蒸気改質反応で必要とされる熱を原料燃料の部分酸化反応による燃焼熱で賄うため、燃料処理装置７、燃料電池発電システム１のさらなる小型化に資することとなる。
【０１２４】
つまり、以上で説明した実施の形態では、燃焼部は、バーナーによって燃料を燃焼させることで改質部を加熱するものとして説明したが、自己熱改質方式での燃焼部は、原料燃料の部分酸化反応によって発生する燃焼熱により、水蒸気改質反応を行う改質部を加熱するように構成されている。水蒸気改質反応を行う改質部を加熱する燃焼部は、原料燃料の部分酸化反応を行う部分となる。なお、加熱部は、以上の説明のように燃料等を燃焼して加熱する燃焼部に限らず、改質部を加熱する構成であるものを広く含むものである。
【０１２５】
以上の説明では、一酸化炭素低減部１４の温度を検知する温度検知器は、変成部１０の温度を検知するものとして説明したが、選択酸化部１１の温度を検知するように構成してもよい。この場合、一酸化炭素低減部反応好適温度Ｔ３は、選択酸化部１１での選択酸化反応に適した温度でとして設定することが好適であり、好ましくは１００℃から２００℃、さらに好ましくは１００℃から１６０℃程度である。
【０１２６】
以上の説明では、循環水２４ａは、起動時には、循環水加熱器１３０で加熱され、燃料電池３０を所定の温度まで予熱し、燃料電池３０が一定量の電力を発電する定格運転時には、循環水冷却器１１０で冷却され、燃料電池３０を冷却するものとして説明した。この場合には、燃料電池発電システムをより単純な構成とすることができる。しかし、予熱用水としての循環水の循環流路と、燃料電池３０を冷却する冷却水としての循環水の循環流路を別々に設けてもよい。この場合には、燃料電池発電システムの設計条件、使用に応じて適宜柔軟な対応が可能となる。
【０１２７】
以上の説明では、循環水加熱器１３０と循環水冷却器１１０とは別体に構成するものとして説明したが、一体に構成して三流体熱交換器としてもよい。この場合、三流体熱交換器は、起動時には回収水４２ａと循環水２４ａとを熱交換し、更に定格運転時には循環水２４ａと排熱温水４３ａとを熱交換する３流体の熱交換器であって、プレート式又は多管式熱交換器が好適に用いられる。
【０１２８】
以上の説明では、循環水冷却器１１０の冷媒として排熱温水４３ａを用いるものとして説明したが、排熱温水以外の流体を用いてもよいし、循環水冷却器１１０をエアフィンクーラーとして空冷タイプとしてもよいし、あるいは、冷却塔により循環水２４ａを冷却する構成としてもよい。
【０１２９】
以上の説明では、一酸化炭素低減部１４は、変成部１０と選択酸化部１１とを含んで構成されるものとして説明したが、改質ガス中の一酸化炭素を十分に低減できるような構成であればよく、例えば選択酸化部１１を備えない構成とすることができる。この場合、装置をよりコンパクトな構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システムの模式的ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システムの制御部による燃料電池発電システムの起動制御について示した流れ図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１    燃料電池発電システム
７    燃料処理装置
８    燃焼部
９    改質部
１０    変成部
１１    選択酸化部
１２    ジャケット
１３    三方弁
１４    一酸化炭素低減部
１５    改質部温度検知器
１６    変成部温度検知器
１７    循環水温度検知器
１８    制御部
３０    燃料電池
４１    回収水分岐流路
７０    酸化剤ガス加湿装置
７１    貯液部
８３    燃焼ガス熱交換器
１１０    循環水冷却器
１１４        料ガス熱交換器
１２０    貯湯タンク
１３０        環水加熱器
１３３    回収水閉止バルブ
１３４    絞り弁
１３５    分岐管
１７０    気液接触装置
３ａ    燃料ガス
３ａ’    燃焼用ガス
４ａ    原料燃料
５ａ    燃焼空気
６ａ    燃焼ガス
２１ａ    アノードオフガス
２２ａ    カソードオフガス
２４ａ    循環水
４２ａ、４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ    回収水
４３ａ    排熱温水
６１ａ    酸化剤ガス
６３ａ    混合ガス
６４ａ    排ガス
Ｔ１    循環水・回収水循環開始温度
Ｔ２    循環水温度に基づく回収水循環停止温度
Ｔ３    一酸化炭素低減部反応好適温度
ｉ１    制御信号
ｉ２    改質部温度信号
ｉ３    変成部温度信号
ｉ４    ポンプ制御信号
ｉ５    循環水温度信号
ｉ６    ポンプ制御信号
ｉ７    バルブ開閉信号
ｉ８    ポンプ制御信号
【図１】
0004610906.tif 000002
【図２】
0004610906.tif 000003