(57)【要約】【課題】  カソードガスの加湿を充分に行うことのできる燃料電池発電システムを提供する。【解決手段】  燃料電池１から排出されるアノード燃料排ガスを燃焼部１１ｂで燃焼させて改質触媒１１ａを加熱しながら原燃料を改質して、アノード燃料ガスを生成する改質装置１１と、燃料電池１から排出されるカソード排ガス及び燃焼部１１ｂでの燃焼後のアノード燃料排ガスとの間で熱交換を行う排ガス用熱交換部２２で加熱された加湿用水を用いて、燃料電池１に供給される前のカソードガスを加湿する加湿装置３とが設けられている燃料電池発電システムであって、排ガス用熱交換部２２で熱交換を行った後であって、且つ、加湿装置３に流入する前の加湿用水を、燃料電池１から発生する排熱を回収する燃料電池冷却水との間での熱交換により加熱する冷却水用熱交換部２３が設けられている。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード燃料ガス及びカソードガスを反応させて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池から排出されるアノード燃料排ガスを燃焼部で燃焼させて改質触媒を加熱しながら原燃料を改質して、前記アノード燃料ガスを生成する改質装置と、
前記燃料電池から排出されるカソード排ガス及び前記燃焼部での燃焼後の前記アノード燃料排ガスとの間で熱交換を行う排ガス用熱交換部で加熱された加湿用水を用いて、前記燃料電池に供給される前の前記カソードガスを加湿する加湿装置とが設けられている燃料電池発電システムであって、
前記排ガス用熱交換部で熱交換を行った後であって、且つ、前記加湿装置に流入する前の前記加湿用水を、前記燃料電池から発生する排熱を回収する燃料電池冷却水との間での熱交換により加熱する冷却水用熱交換部が設けられている燃料電池発電システム。
【請求項２】
アノード燃料ガス及びカソードガスを反応させて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池から排出されるアノード燃料排ガスを燃焼部で燃焼させて改質触媒を加熱しながら原燃料を改質して、前記アノード燃料ガスを生成する改質装置と、
前記燃料電池から排出されるカソード排ガス及び前記燃焼部での燃焼後の前記アノード燃料排ガスとの間で熱交換を行う排ガス用熱交換部で加熱された加湿用水を用いて、前記燃料電池に供給される前の前記カソードガスを加湿する加湿装置とが設けられている燃料電池発電システムであって、
前記排ガス用熱交換部で熱交換を行う前の前記加湿用水を、前記燃焼部での燃焼前の前記アノード燃料排ガスとの間での熱交換により加熱する燃焼前排ガス用熱交換部が設けられている燃料電池発電システム。
【請求項３】
アノード燃料ガス及びカソードガスを反応させて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池から排出されるアノード燃料排ガスを燃焼部で燃焼させて改質触媒を加熱しながら原燃料を改質して、前記アノード燃料ガスを生成する改質装置と、
前記燃料電池から排出されるカソード排ガス及び前記燃焼部での燃焼後の前記アノード燃料排ガスとの間で熱交換を行う排ガス用熱交換部で加熱された加湿用水を用いて、前記燃料電池に供給される前の前記カソードガスを加湿する加湿装置とが設けられている燃料電池発電システムであって、
前記排ガス用熱交換部で熱交換を行った後であって、且つ、前記加湿装置に流入する前の前記加湿用水を、前記燃料電池から発生する排熱を回収する燃料電池冷却水との間での熱交換により加熱する冷却水用熱交換部と、
前記排ガス用熱交換部で熱交換を行う前の前記加湿用水を、前記燃焼部での燃焼前の前記アノード燃料排ガスとの間での熱交換により加熱する燃焼前排ガス用熱交換部とが設けられている燃料電池発電システム。
【請求項４】
前記加湿装置が、前記カソードガスに対して前記加湿用水を散水して前記カソードガスの加湿を行うように構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アノード燃料ガス及びカソードガスを反応させて発電を行う燃料電池と、燃料電池から排出されるアノード燃料排ガスを燃焼部で燃焼させて改質触媒を加熱しながら原燃料を改質して、アノード燃料ガスを生成する改質装置と、燃料電池から排出されるカソード排ガス及び燃焼部での燃焼後のアノード燃料排ガスとの間で熱交換を行う排ガス用熱交換部で加熱された加湿用水を用いて、燃料電池に供給される前のカソードガスを加湿する加湿装置とが設けられている燃料電池発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる燃料電池発電システムとして、燃料電池に供給されるアノード燃料ガス及びカソードガスの内、カソードガスに対して加湿を行い、その加湿されたカソードガスにより燃料電池内の加湿、特に固体高分子型燃料電池の電解質膜の加湿を行うように構成されたものがある。このような燃料電池発電システムでは、カソードガスの加湿を行うために用いられる加湿用水は燃料電池から排出されるカソード排ガス及び改質触媒加熱用の燃焼部での燃焼後のアノード燃料排ガスとの間で熱交換を行う排ガス用熱交換部によって蒸気になりやすいように加熱され、その後、その蒸気とカソードガスを接触させることで燃料電池に供給される前のカソードガスが加湿されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３３８３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の燃料電池発電システムでは、冬期などに、燃料電池発電システム内の温度が低く、且つ、燃料電池発電システム内で発生した熱の放熱が大きいような状況下において、加湿用水の加熱を充分に行えないという問題がある。また、加熱された後の加湿用水の放熱も大きくなるため、加湿用水の温度が低下して、カソードガスを加湿するための蒸気量が充分に得られず、その結果、加湿用水によるカソードガスの加湿が充分に行われなくなる。従って、燃料電池内の加湿を充分に行うことができないという問題、特に電解質膜などの加湿を充分に行うことができず、電解質膜でのイオン伝導が低下してしまうという問題が存在し、燃料電池の耐久性が低下してしまうことになる。
また、燃料電池発電システムの発電出力が小さいときなど、燃料電池発電システム内での発生熱量が小さいときには、上述の問題が顕著に現れることになる。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、カソードガスの加湿を充分に行うことのできる燃料電池発電システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池発電システムの第１特徴構成は、アノード燃料ガス及びカソードガスを反応させて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池から排出されるアノード燃料排ガスを燃焼部で燃焼させて改質触媒を加熱しながら原燃料を改質して、前記アノード燃料ガスを生成する改質装置と、前記燃料電池から排出されるカソード排ガス及び前記燃焼部での燃焼後の前記アノード燃料排ガスとの間で熱交換を行う排ガス用熱交換部で加熱された加湿用水を用いて、前記燃料電池に供給される前の前記カソードガスを加湿する加湿装置とが設けられている燃料電池発電システムであって、前記排ガス用熱交換部で熱交換を行った後であって、且つ、前記加湿装置に流入する前の前記加湿用水を、前記燃料電池から発生する排熱を回収する燃料電池冷却水との間での熱交換により加熱する冷却水用熱交換部が設けられている点にある。
【０００７】
上記第１特徴構成によれば、加湿用水が、上記排ガス用熱交換部及び上記冷却水用熱交換部での熱交換により加熱されるように構成されているので、冬期や、燃料電池発電システムの発電出力が小さいときなどであっても、燃料電池発電システム内で発生する熱量が有効に活用されて、加湿用水が充分に加熱されることになる。また、燃料電池からの排熱を回収した後の燃料電池冷却水が有する熱は上記カソード排ガス及び上記燃焼部での燃焼後のアノード燃焼排ガスが有する熱に比べて大きいので、上述したような冬期における放熱の問題が小さくなり、加湿用水の加熱を確実に行えることになる。更に、燃料電池冷却水の温度は、カソードガスを加湿するために好ましい加湿用水の温度と近いため、加湿用水と燃料電池冷却水との間で熱交換を行うように構成することで、加湿用水の温度を好ましい温度に維持することが可能となる。
従って、加熱された加湿用水によるカソードガスの加湿が充分に行われる燃料電池発電システムが提供され、燃料電池内の加湿が充分に行われることになる。
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池発電システムの第２特徴構成は、アノード燃料ガス及びカソードガスを反応させて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池から排出されるアノード燃料排ガスを燃焼部で燃焼させて改質触媒を加熱しながら原燃料を改質して、前記アノード燃料ガスを生成する改質装置と、前記燃料電池から排出されるカソード排ガス及び前記燃焼部での燃焼後の前記アノード燃料排ガスとの間で熱交換を行う排ガス用熱交換部で加熱された加湿用水を用いて、前記燃料電池に供給される前の前記カソードガスを加湿する加湿装置とが設けられている燃料電池発電システムであって、前記排ガス用熱交換部で熱交換を行う前の前記加湿用水を、前記燃焼部での燃焼前の前記アノード燃料排ガスとの間での熱交換により加熱する燃焼前排ガス用熱交換部が設けられている点にある。
【０００９】
上記第２特徴構成によれば、加湿用水が、上記排ガス用熱交換部及び上記燃焼前排ガス用熱交換部での熱交換により加熱されるように構成されているので、冬期や、燃料電池発電システムの発電出力が小さいときなどであっても、燃料電池発電システム内で発生する熱量が有効に活用されて、加湿用水が充分に加熱されることになる。
従って、加熱された加湿用水によるカソードガスの加湿が充分に行われる燃料電池発電システムが提供され、燃料電池内の加湿が充分に行われることになる。
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池発電システムの第３特徴構成は、アノード燃料ガス及びカソードガスを反応させて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池から排出されるアノード燃料排ガスを燃焼部で燃焼させて改質触媒を加熱しながら原燃料を改質して、前記アノード燃料ガスを生成する改質装置と、前記燃料電池から排出されるカソード排ガス及び前記燃焼部での燃焼後の前記アノード燃料排ガスとの間で熱交換を行う排ガス用熱交換部で加熱された加湿用水を用いて、前記燃料電池に供給される前の前記カソードガスを加湿する加湿装置とが設けられている燃料電池発電システムであって、前記排ガス用熱交換部で熱交換を行った後であって、且つ、前記加湿装置に流入する前の前記加湿用水を、前記燃料電池から発生する排熱を回収する燃料電池冷却水との間での熱交換により加熱する冷却水用熱交換部と、前記排ガス用熱交換部で熱交換を行う前の前記加湿用水を、前記燃焼部での燃焼前の前記アノード燃料排ガスとの間での熱交換により加熱する燃焼前排ガス用熱交換部とが設けられている点にある。
【００１１】
上記第３特徴構成によれば、加湿用水が、上記排ガス用熱交換部、上記冷却水用熱交換部及び上記燃焼前排ガス用熱交換部での熱交換により加熱されるように構成されているので、冬期や、燃料電池発電システムの発電出力が小さいときなどであっても、燃料電池発電システム内で発生する熱量が有効に活用されて、加湿用水が充分に加熱されることになる。また、燃料電池からの排熱を回収した後の燃料電池冷却水が有する熱は上記カソード排ガス及び上記燃焼部での燃焼後のアノード燃焼排ガスが有する熱に比べて大きいので、上述したような冬期における放熱の問題が小さくなり、加湿用水の加熱を確実に行えることになる。更に、燃料電池冷却水の温度は、カソードガスを加湿するために好ましい加湿用水の温度と近いため、加湿用水と燃料電池冷却水との間で熱交換を行うように構成することで、加湿用水の温度を好ましい温度に維持することが可能となる。
従って、加熱された加湿用水によるカソードガスの加湿が充分に行われる燃料電池発電システムが提供され、燃料電池内の加湿が充分に行われることになる。
【００１２】
本発明に係る燃料電池発電システムの第４特徴構成は、上記第１から第３のいずれかの特徴構成に加えて、前記加湿装置が、前記カソードガスに対して前記加湿用水を散水して前記カソードガスの加湿を行うように構成されている点にある。
【００１３】
上記第４特徴構成によれば、加湿用水を散水して表面積を大きくした状態でカソードガスと接触させるように構成されているので、カソードガスと加湿用水との接触面積を大きくして、カソードガスの加湿効率を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して第１実施形態の燃料電池発電システムについて説明する。
図１のガス系統図に示すように、燃料電池発電システムには、水素を含有するアノード燃料ガス及び酸素を含有するカソードガスを反応させて発電を行う燃料電池１と、アノード燃料ガスを生成するアノード燃料ガス生成部Ｒと、燃料電池１にカソードガスとしての空気を供給する空気供給ポンプ２と、燃料電池１に供給されるカソードガスを加湿する加湿装置３と、この燃料電池発電システムにおける各種制御を司る制御部４とが設けられている。
【００１５】
そして、アノード燃料ガス生成部Ｒには、原燃料供給路７を通じて供給される都市ガスなどの炭化水素系の原燃料を脱硫処理する脱硫器８と、原料水供給路９を通じて供給される原料水を蒸発させて水蒸気を生成する水蒸気生成器１０と、上記脱硫器８から供給される脱硫後の原燃料と上記水蒸気生成器１０から供給される水蒸気とを、燃焼部１１ｂによって加熱される改質触媒１１ａにおいて改質反応させて、水素を主成分とする改質ガスを生成する改質器１１と、その改質器１１から供給される改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気にて二酸化炭素に変成処理する変成器１２と、その変成器１２から供給される改質ガス中に残存する一酸化炭素を別途供給される選択酸化用空気にて選択酸化させる一酸化炭素除去器１３とが設けられ、これにより得られた改質ガスをアノード燃料ガス（水素ガス）としてアノード燃料ガス供給路１４を通じて燃料電池１に供給するように構成されている。
【００１６】
上記原燃料供給路７には、アノード燃料ガス生成部Ｒへの原燃料の供給量を調節する原燃料供給ポンプ１５を設けてあり、この原燃料供給ポンプ１５によりアノード燃料ガス生成部Ｒへの原燃料の供給量を調節することにより、燃料電池１に供給されるアノード燃料ガスの供給量、つまり、燃料電池１の発電出力を調節するように構成してある。
【００１７】
改質器１１の燃焼部１１ｂには、燃料電池１から排出されるアノード燃料排ガスを導くためのアノード燃焼排ガス路１６と、燃焼用空気ポンプ１７からの燃焼用空気を導くための燃焼用空気路１８とを接続し、燃焼部１１ｂにてアノード燃料排ガスを燃焼させて改質触媒１１ａを加熱し、原燃料の改質反応が可能となるように構成されている。また、燃焼部１１ｂには、燃焼用燃料の供給用として、アノード燃料排ガス路１６の他に都市ガス等のガス燃料を供給するガス燃料供給路３８を接続して、燃料電池１の起動時にガス燃料供給路３８から燃焼部１１ｂにガス燃料を供給したり、改質器１１を改質反応が可能なように加熱するためにアノード燃料排ガスでは不足するときに、その不足分に相当するガス燃料を燃焼部１１ｂに供給するようにしてある。
【００１８】
燃焼部１１ｂから排出される燃焼後のアノード燃料排ガス（以下、「燃焼後アノード燃料排ガス」と記載する）は、燃焼後アノード燃料排ガス路１９を通じて排出するようにし、そのアノード燃料排ガス路１９を通流する燃焼後アノード燃料排ガスを上記水蒸気生成器１０を通過させるようにして、水蒸気生成器１０にて、原料水を燃焼後アノード燃料排ガスを熱源として蒸発させて水蒸気を生成するように構成してある。
【００１９】
そして、水蒸気生成器１０から排出される燃焼後アノード燃料排ガスは、燃焼後アノード燃料排ガス路１９を通じて排ガス用熱交換部２２に流入した後で排気される。また、燃料電池１から排出されるカソードガスは、カソード排ガス路２１を通じて同じく排ガス用熱交換部２２に流入した後で排気されるように構成されている。
【００２０】
次に、図２を参照して燃料電池発電システムの排熱回収系を説明する。
燃料電池１は、上述の電力の他に熱を併せて発生する熱電併給装置であり、燃料電池１から発生する排熱の回収を燃料電池１の燃料電池冷却水（以下、「冷却水」と記載する）を用いて行うように構成されている。そして、この排熱回収系では、冷却水ポンプ３５によって、冷却水が冷却水路２７を通じて燃料電池１と排熱回収用熱交換部２５とを循環し、熱媒ポンプ３６によって、貯湯タンク５に貯えられる水などの熱媒が熱媒路２８を通じて貯湯タンク５と熱負荷装置用熱交換部２６と排熱回収用熱交換部２５とを循環することで、燃料電池１から発生した排熱が、排熱回収用熱交換部２５を介して貯湯タンク５に貯えられるようになる。
加えて、冷却水路２７には、後述する冷却水用熱交換部２３が設けられている。
【００２１】
熱媒路２８には、熱負荷装置用熱交換部２６をバイパスさせるための三方弁３２及び熱負荷用バイパス路３０と、貯湯タンク５をバイパスさせるための三方弁３３及び貯湯タンク用バイパス路３１とが設けられている。そして、制御部４は、空調装置などの熱負荷装置６を運転させるときには、熱媒が熱負荷装置用熱交換部２６を通流するように三方弁３２を制御し、熱負荷装置用熱媒路２９において熱媒が熱負荷装置用熱交換部２６と熱負荷装置６とを循環するように熱負荷装置用熱媒ポンプ３７を作動させる。
他方で、制御部４は、熱負荷装置６を運転させないときには、熱媒が熱負荷用バイパス路３０を通流するように三方弁３２を制御する。また、制御部４は、貯湯タンク５内の蓄熱量が設定貯湯量未満のときは、熱媒が貯湯タンク５に流入するように三方弁３３を制御し、貯湯タンク５内の蓄熱量が設定貯湯量以上のときは、熱媒が貯湯タンク５をバイパスして貯湯タンク用バイパス路３１を通流するように三方弁３３を制御し、且つ、貯湯タンク用バイパス路３１を通流する熱媒から放熱させるように放熱器３４を作動させる。本実施形態において制御部４は、貯湯タンク５内の蓄熱量を、貯湯タンク５内の湯水の温度を測定する温度センサ（図示せず）の検出温度に基づいて判定する。
【００２２】
また、制御部４は、温度センサＴ１を用いて冷却水の燃料電池流出温度を監視し、温度センサＴ２を用いて冷却水の燃料電池流入温度を監視している。
そして、制御部４は、温度センサＴ２によって測定される燃料電池流入温度が設定流入温度よりも高いときには、排熱回収用熱交換部２５において、冷却水路２７を通流する冷却水から熱媒路２８を通流する熱媒への熱の伝達量がより多くなるように熱媒ポンプ３６の出力を上昇させる、つまり、排熱回収用熱交換部２５への熱媒の流入量がより多くなるように制御する。他方で、燃料電池流入温度が設定流入温度よりも低いときには、排熱回収用熱交換部２５において、冷却水路２７を通流する冷却水から熱媒路２８を通流する熱媒への熱の伝達量がより少なくなるように熱媒ポンプ３６の出力を下降させる、つまり、排熱回収用熱交換部２５への熱媒の流入量がより少なくなるように制御する。
【００２３】
一方で、制御部４は、温度センサＴ１によって測定される燃料電池流出温度が設定流出温度よりも高いときには、燃料電池１の冷却が充分に行われていないということであるので、燃料電池１への冷却水の流入量がより多くなるように冷却水ポンプ３５の出力を上昇させるように制御し、燃料電池流出温度が設定温度よりも低いときには、燃料電池１が過冷却であるということであるので、燃料電池１への冷却水の流入量がより少なくなるように冷却水ポン３５の出力を下降させるように制御する。このようにして、燃料電池１の冷却が適切に行われて、燃料電池流出温度が設定温度付近の温度に維持される。
【００２４】
図３に示すのは加湿装置３を含む加湿用水の加熱系統を示す図である。
加湿装置３は、筐体４０の底部に給水路４２から供給される水が貯水され、その水が加湿用水路４３を加湿用ポンプ４４によって循環されて散水部４１から散水されるように構成されている。加湿用水路４３には、図１及び図２に示したように、排ガス用熱交換部２２と、冷却水用熱交換部２３とが設けられている。そして、加湿用水路４３を通流する加湿用水は、排ガス用熱交換部２２に流入する燃焼後アノード燃料排ガス及びカソード排ガスによって加熱され、且つ、冷却用熱交換部２３に流入する冷却水によって加熱されることになる。
【００２５】
例を挙げると、燃焼後アノード燃料排ガスは約７０℃〜約８０℃であり、カソード排ガスは約６５℃であり、冷却水は上述したように燃料電池流出温度の設定温度である約６５℃である。従って、冬期や、燃料電池発電システムの発電出力が小さいときなどであっても、排ガス用熱交換部２２及び冷却水用熱交換部２３において熱交換を行った後の加湿用水路４３中の加湿用水の温度は約６５℃又は６５℃以上であることが確保される。
また、排ガス用熱交換部２２において燃焼後アノード燃料排ガス及びカソード排ガスによって加熱された後の加湿用水路４３を通流する加湿用水の温度が充分に高ければ、冷却水用熱交換部２３において冷却水から加湿用水への熱伝達を小さくすることができるので、燃料電池１から回収された排熱は冷却水用熱交換部２３において殆ど奪われず、貯湯タンク５側へ有効に回収されることになる。
【００２６】
そして、カソードガス供給路２０を通して供給されるカソードガス（空気）は、加湿装置３内でバブリングされ、且つ、散水部４１で散水された蒸気と接触することで加湿され、その加湿されたカソードガスがカソードガス供給路２０を通して燃料電池１に供給されるように構成されている。このとき、上述のように約６５℃又は６５℃以上に加熱され、散水された蒸気の加湿用水がカソードガス供給路２０を通して供給されるカソードガスを加湿するために用いられることで、カソードガスの加湿を良好に行うことが可能となる。特に、散水部４１から加湿用水を散水して表面積を大きくした状態でカソードガスと接触させるように構成されているので、カソードガスと加湿用水との接触面積を大きくして、カソードガスの加湿効率を高くすることができる。
【００２７】
＜第２実施形態＞
第２実施形態の燃料電池発電システムは、図４から図６に示すように、加湿用水路４３を通流する加湿用水の加熱が燃焼前アノード燃料排ガス、燃焼後アノード燃料排ガス、及び、カソード排ガスを用いて行われる点で、燃料電池１の冷却水、燃焼後アノード燃料排ガス、及び、カソード排ガスを用いて行われていた第１実施形態と異なっている。以下に第２実施形態の燃料電池発電システムについて図４から図６を参照して説明するが、第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００２８】
図４に示すように、本実施形態の燃料電池発電システムでは、燃料電池１からアノード燃料排ガスを排出するアノード燃料排ガス路１６には燃焼前排ガス用熱交換部２４が設けられ、その燃焼前のアノード燃料排ガス（以下、「燃焼前アノード燃料排ガス」と記載する）を用いて加湿用水路４３を通流する加湿用水を加熱するように構成されている。そして、図６に示すように、加湿用水路４３を通流する加湿用水は、燃焼前排ガス用熱交換部２４に流入する燃焼前アノード燃料排ガスによって加熱され、且つ、排ガス用熱交換部２２に流入する燃焼後アノード燃料排ガス及びカソード排ガスによって加熱されることになる。また、図５及び図６に示すように、第１実施形態では設けられていた冷却水用熱交換部は第２実施形態では設けられていない。
【００２９】
以上のように、加湿装置３においてカソードガスを加湿するための加湿用水が、燃焼前アノード燃料排ガス、燃焼後アノード燃料排ガス及びカソード排ガスによって加熱されるので、その蒸気によってカソードガスの加湿を充分に行うことが可能となる。
【００３０】
＜第３実施形態＞
第３実施形態の燃料電池発電システムは、図７に示すように、加湿用水路４３を通流する加湿用水の加熱が、燃料電池１の冷却水、燃焼前アノード燃料排ガス、燃焼後アノード燃料排ガス、及び、カソード排ガスを用いて行われる点で、燃料電池１の冷却水、燃焼後アノード燃料排ガス、及び、カソード排ガスを用いて行われていた第１実施形態、並びに、燃焼前アノード燃料排ガス、燃焼後アノード燃料排ガス、及び、カソード排ガスを用いて行われていた第２実施形態と異なっている。以下に第３実施形態の燃料電池発電システムについて説明するが、第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００３１】
図７に示すように、本実施形態の燃料電池発電システムでは、加湿用水路４３を通流する加湿用水の加熱が、燃焼前排ガス用熱交換部２４、排ガス用熱交換部２２、及び、冷却水用熱交換部２３において行われるように構成されている。従って、燃料電池発電システムのガス系統を説明する図は図４と同様であり、燃料電池発電システムの排熱回収系統を説明する図は図２と同様である。そして、図７に示すように、加湿用水路４３を通流する加湿用水は、燃焼前排ガス用熱交換部２４に流入する燃焼前アノード燃料排ガスによって加熱され、排ガス用熱交換部２２に流入する燃焼後アノード燃料排ガス及びカソード排ガスによって加熱され、且つ、冷却水用熱交換部２３に流入する燃料電池１の冷却水によって加熱されることになる。
【００３２】
以上のように、加湿装置３においてカソードガスを加湿するための加湿用水が、燃焼前アノード燃料排ガス、燃焼後アノード燃料排ガス及びカソード排ガス、並びに、燃料電池１の冷却水によって加熱されるので、その蒸気によってカソードガスの加湿を充分に行うことが可能となる。
【００３３】
＜別実施形態＞
上記実施形態では、燃焼後アノード燃料排ガス及びカソード排ガスが合流されて排ガス用熱交換部２２に流入するように図示しているが、両者が合流されずに排ガス用熱交換部２２を通流するように構成してもよい。また、排ガス用熱交換部２２を、燃焼後アノード燃料排ガス用の排ガス用熱交換部とカソード排ガス用の排ガス用熱交換部とに分けて設置し、夫々の熱交換部において加湿用水路４３を通流する加湿用水と熱交換を行うように改変してもよい。
また、図３、図６及び図７では、排ガス用熱交換部２２から排出された燃焼後アノード燃料排ガス及びカソード排ガスが分流されるように描いているが、合流された状態で排ガス用熱交換部２２を通流した燃焼後アノード燃料排ガス及びカソード排ガスをそのまま排気してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】燃料電池発電システムのガス系統を示す図
【図２】燃料電池発電システムの排熱回収系統を示す図
【図３】加湿用水の加熱系統を示す図
【図４】燃料電池発電システムのガス系統を示す図
【図５】燃料電池発電システムの排熱回収系統を示す図
【図６】加湿用水の加熱系統を示す図
【図７】加湿用水の加熱系統を示す図
【符号の説明】
【００３５】
１  燃料電池
３  加湿装置
１１  改質器（改質装置）
１１ａ  改質触媒
１１ｂ  燃焼部
２２  排ガス用熱交換部
２３  冷却水用熱交換部
【図１】
2005347120.tif 000003
【図２】
2005347120.tif 000004
【図３】
2005347120.tif 000005
【図４】
2005347120.tif 000006
【図５】
2005347120.tif 000007
【図６】
2005347120.tif 000008
【図７】
2005347120.tif 000009