(57)【要約】【課題】  コージェネレーションシステムにおいて燃料電池から排出されるアノードオフガスを有効利用する。【解決手段】  コージェネレーションシステム１は、燃焼器２ｂを有し原燃料から水素リッチなガスを製造する水素製造装置２と、水素を燃料として発電をする燃料電池４と、燃料電池４から排出されるアノードオフガスを再び燃料電池４に循環させるアノードオフガス循環路２５と、アノードオフガスを排出可能に処理する排出処理装置５と、追い炊きバーナ６ｂを有する貯熱装置６と、アノードオフガス循環路２５から燃焼器２ｂと排出処理装置５と追い炊きバーナ６ｂにアノードオフガスを導入可能にするアノードオフガス導入路２６と、運転状況に応じてアノードオフガスの導入先を燃焼器２ｂと排出処理装置５と追い炊きバーナ６ｂのいずれかに切り換える流路切り替え装置２８を備える。【選択図】    図１
2005285525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器を有し、炭化水素を含む原燃料から水素リッチなガスを製造する水素製造装置と、
水素を燃料として発電をする燃料電池型発電装置と、
前記発電装置から排出される排出水素を再び前記発電装置の燃料として循環させるアノードオフガス循環路と、
前記排出水素を排出可能に処理する排出処理装置と、
燃焼器を有する貯熱装置と、
前記アノードオフガス循環路から、前記水素製造装置の燃焼器と前記排出処理装置と前記貯熱装置の燃焼器に前記排出水素を導入可能にするアノードオフガス導入路と、
を備えたコージェネレーションシステムであって、
該システムの運転状況に応じて前記排出水素の導入先を、前記水素製造装置の燃焼器と前記排出処理装置と前記貯熱装置の燃焼器のいずれかに切り換える制御装置を備えることを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記排出処理装置を、前記排出水素の導入先の最終選択とすることを特徴とする請求項１に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記排出水素を貯熱装置の燃焼器に導入する際には、前記燃焼器の燃焼用空気を増量制御することを特徴とする請求項１に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記水素製造装置で製造された水素リッチなガスから不純物を除去して精製水素ガスを精製する水素精製装置と、
前記水素精製装置から排出されるオフガスを、前記水素製造装置の燃焼器と前記貯熱装置の燃焼器に導入可能にするオフガス導入路と、
を備え、
前記制御装置は、前記水素精製装置から排出される前記オフガスの流量が低減する期間に、該オフガスが導入される前記水素製造装置の燃焼器と前記貯熱装置の燃焼器の少なくとも一方を、前記排出水素の導入先として選択することを特徴とする請求項１に記載のコージェネレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池型発電装置を備えたコージェネレーションシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水素を燃料として発電する固体高分子電解質膜型燃料電池を備えた燃料電池システムには、発電に供されずに燃料電池から排出される排出水素を再び燃料電池に燃料として循環させるもの（以下、水素循環式燃料電池システムと称す）が知られている。この水素循環式燃料電池システムでは、燃料電池に供給される水素の純度および湿度を適正に保つために、適宜のタイミングで水素循環流路から水素を排出している。この排出した水素は、例えば空気で希釈して水素濃度を低減するなどの処理を施した上で排気する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、固体高分子電解質膜型燃料電池を備えたコージェネレーションシステムには、天然ガスなど炭化水素を含む原燃料を改質器によって水素リッチなガスに改質し、この水素リッチガスを燃料電池の燃料として供給し、燃料電池のアノード側から排出される水素を含むオフガス（以下、アノードオフガスという）を前記改質器の燃焼器の燃料として再利用したり、蓄熱用の水（温水）を加熱するための追い炊きバーナの燃料として再利用するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−９２１２５号公報
【特許文献２】特開２００２−４２８４０号公報
【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、特許文献１に記載の技術のように燃料電池から排出される排出水素を希釈等して排気したのでは、排気された水素分だけエネルギーが浪費されて損失となり、不経済である。
また、特許文献２に記載の技術では、アノードオフガスを排気することなく再利用しているのでエネルギーの浪費はなくなるが、純水素を貯蔵して発電する純水素発電システムにおいては、発電時に必ずしも改質器が運転されているとは限らない。このように純水素発電システムにおいては、水素製造装置、水素精製装置、および貯蔵装置の燃焼器の運転に適合したアノードオフガスの供給先の選択が必要となる。
【０００５】
そこで、この発明は、燃料電池から排出される排出水素を有効利用することができるとともに、前記排出水素の供給先選択の自由度が大きいコージェネレーションシステムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、（イ）燃焼器（例えば、後述する実施例における燃焼器２ｂ）を有し、炭化水素を含む原燃料から水素リッチなガスを製造する水素製造装置（例えば、後述する実施例における水素製造装置２）と、（ロ）水素を燃料として発電をする燃料電池型発電装置（例えば、後述する実施例における燃料電池４）と、（ハ）前記発電装置から排出される排出水素（例えば、後述する実施例におけるアノードオフガス）を再び前記発電装置の燃料として循環させるアノードオフガス循環路（例えば、後述する実施例におけるアノードオフガス循環路２５）と、（ニ）前記排出水素を排出可能に処理する排出処理装置（例えば、後述する実施例における排出処理装置５）と、（ホ）燃焼器（例えば、後述する実施例における追い炊きバーナ６ｂ）を有する貯熱装置（例えば、後述する実施例における貯熱装置６）と、（へ）前記アノードオフガス循環路から、前記水素製造装置の燃焼器と前記排出処理装置と前記貯熱装置の燃焼器に前記排出水素を導入可能にするアノードオフガス導入路（例えば、後述する実施例におけるアノードオフガス導入路２６）と、を備えたコージェネレーションシステム（例えば、後述する実施例におけるコージェネレーションシステム１）であって、（ト）該システムの運転状況に応じて前記排出水素の導入先を、前記水素製造装置の燃焼器と前記排出処理装置と前記貯熱装置の燃焼器のいずれかに切り換える制御装置（例えば、後述する実施例における流路切り替え装置２８、ＥＣＵ５０）を備えることを特徴とするコージェネレーションシステムである。
このように構成することにより、発電装置から排出される排出水素はまず発電装置の燃料として再利用することができ、次に、コージェネレーションシステムの運転状態に応じて、アノードオフガス循環路から排出される排出水素を、水素製造装置の燃焼器と排出処理装置と貯熱装置の燃焼器のいずれかに導入することができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御装置は、前記排出処理装置を、前記排出水素の導入先の最終選択とすることを特徴とする。
このように構成することにより、アノードオフガス循環路から排出される排出水素を水素製造装置の燃焼器と貯熱装置の燃焼器のいずれにも導入不能のときに、最終手段として前記排出水素を排出処理装置で処理することができる。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記排出水素を貯熱装置の燃焼器に導入する際には、前記燃焼器の燃焼用空気を増量制御することを特徴とする。
このように構成することにより、貯熱装置６の燃焼器における燃焼ガスの異常な温度上昇を阻止することができる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の発明において、（チ）前記水素製造装置で製造された水素リッチなガスから不純物を除去して精製水素ガスを精製する水素精製装置（例えば、後述する実施例における水素精製装置３）と、（リ）前記水素精製装置から排出されるオフガス（例えば、後述する実施例におけるＰＳＡオフガス）を、前記水素製造装置の燃焼器と前記貯熱装置の燃焼器に導入可能にするオフガス導入路（例えば、後述する実施例におけるＰＳＡオフガス導入路３２）と、を備え、前記制御装置は、前記水素精製装置から排出される前記オフガスの流量が低減する期間に、該オフガスが導入される前記水素製造装置の燃焼器と前記貯熱装置の燃焼器の少なくとも一方を、前記排出水素の導入先として選択することを特徴とする。
水素精製装置から排出されるオフガスの流量が変動する場合、該オフガスの流量が多いときにこれと一緒にアノードオフガス循環路から排出される排出水素を前記燃焼器に導入すると、燃焼器の温度が以上に上昇する虞があるが、請求項４の構成にすることにより、水素精製装置から排出されるオフガスの流量が少ないときに該オフガスと一緒にアノードオフガス循環路から排出される排出水素を、水素製造装置の燃焼器あるいは貯熱装置の燃焼器のいずれか一方あるいは両方に導入することができ、燃焼器の異常な温度上昇を防止することができる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、発電装置から排出される排出水素を初めに発電装置の燃料として再利用することができ、次に、コージェネレーションシステムの運転状態に応じて、アノードオフガス循環路から排出される排出水素を、水素製造装置の燃焼器と排出処理装置と貯熱装置の燃焼器のいずれかに導入することができるので、最初のステップでは利用価値の高い発電装置で排出水素を再利用することができ、次のステップでは状況に応じて一番好適な導入先で排出水素を処理することができる。したがって、エネルギー資源を極めて有効に利用することができるとともに、使い勝手が極めてよくなる。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、排出処理装置を排出水素の最終処理手段とすることができるので、エネルギー損失を極力小さくすることができる。
請求項３に係る発明によれば、貯熱装置６の燃焼器における燃焼ガスの異常な温度上昇を阻止することができるので、貯熱装置の熱損傷を防止することができる。
請求項４に係る発明によれば、水素精製装置から排出されるオフガスの流量が少ないときに該オフガスと一緒にアノードオフガス循環路から排出される排出水素を、水素製造装置の燃焼器あるいは貯熱装置の燃焼器のいずれか一方あるいは両方に導入することができ、これら燃焼器の異常な温度上昇を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明に係るコージェネレーションシステムの実施例を図１から図５の図面を参照して説明する。
初めに、図１を参照して、実施例におけるコージェネレーションシステムの概略構成を説明する。
このコージェネレーションシステム１は、熱電供給可能なコージェネレーションシステムであり、水素製造装置２と、水素精製装置３と、発電装置としての燃料電池（燃料電池型発電装置）４と、排出処理装置５と、貯熱装置６と、水素貯蔵装置７、を主要構成としている。
【００１３】
水素製造装置２は、原燃料供給路２１から供給される炭化水素を含む原燃料から、水素の含有率が高められた水素リッチなガス（以下、水素リッチガスという）を製造するものであり、この実施例では、液体燃料（例えば、メタノール、ガソリン、灯油等）や気体燃料（例えば、天然ガス、プロパン、ＬＰＧ等）の原燃料を改質反応（水蒸気改質、部分酸化）させて水素リッチガスに改質する燃料改質装置２ａと、水蒸気改質に必要な水蒸気を発生させるための熱や部分酸化に必要な熱を発生させる燃焼器（例えば、触媒燃焼器）２ｂとを備えて構成されている。燃焼器２ｂの運転は電子制御装置（ＥＣＵ）５０によって制御され、燃焼器２ｂには燃料（例えば、燃料改質装置２ａの原燃料と同じもの）が燃料供給路２２を介して供給される。
【００１４】
水素製造装置２により製造された水素リッチガスは水素リッチガス供給路２３を介して水素精製装置３に供給される。
水素精製装置３は、水素製造装置２によって製造された水素リッチガスに含まれる不純物（一酸化炭素や窒素等）を除去して、精製水素ガスを精製するものであり、この実施例ではＰＳＡ（Pressure Swing Absorption：圧力スイング吸着）装置により構成されている。
【００１５】
ここで、ＰＳＡ装置について簡単に説明すると、ＰＳＡ装置は、活性炭やゼオライト等の吸着剤を用い圧力スイング吸着法によって水素を精製するための装置であり、前記吸着剤が充填された吸着塔に所定の加圧状態で水素リッチガスを流すと、水素リッチガスに含まれる不純物が吸着剤に吸着され、水素は吸着剤に吸着されずに通過するので、精製水素ガスを精製することができる（以下、水素リッチガスから不純物を除去する工程を精製工程と称す）。ただし、吸着剤の不純物吸着容量には限界があるので、所定のタイミングで吸着剤に吸着された不純物を離脱させる必要があり、そのために、該吸着塔による精製工程を一旦停止して、吸着塔内を減圧することにより、あるいは精製水素ガスを精製工程時と逆の方向に低圧で流すことにより不純物を吸着剤から離脱させている（以下、吸着剤から不純物を離脱させる工程を洗浄工程と称す）。この洗浄工程で吸着塔から排出されるオフガス（以下、ＰＳＡオフガスと称す）は、不純物含有量の多い水素ガスとなるが、水素濃度も十分に高いので、この実施例では、水素製造装置２の燃焼器２ｂや貯熱装置６の後述する追い炊きバーナ６ｂの燃料として利用する。これについては後で詳述する。
【００１６】
なお、ＰＳＡ装置は一般に複数の吸着塔を備えていて、いずれかの吸着塔で精製処理をしている間に他の吸着塔の洗浄工程をすることで、精製水素ガスの連続精製を可能にしている。
このＰＳＡ装置からなる水素精製装置３の運転はＥＣＵ５０によって制御され、したがって、水素精製装置３から排出されるＰＳＡオフガスの排出タイミングもＥＣＵ５０によって制御されることとなる。
【００１７】
水素精製装置３で精製された精製水素ガスは精製水素ガス供給路２４を介して燃料電池４および水素貯蔵装置７に供給される。
水素貯蔵装置７は、発電が必要な際に燃料電池４に水素を供給する以外に、水素製造装置２の起動時に水素を供給することも可能になっており、ＥＣＵ５０によって制御される。
【００１８】
燃料電池４は、例えば固体高分子電解質膜型の燃料電池により構成されている。固体高分子電解質膜型燃料電池は、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで挟んでなるセルを多数積層して構成され、アノード電極に燃料としての水素ガス（この実施例では精製水素ガス）を供給し、カソード電極に酸化剤ガス（この実施例では酸素を含む空気）を供給して、これら反応ガスの電気化学反応により電気エネルギを抽出する。燃料電池４により得られた電力は、蓄電装置（図示略）に一旦蓄えられた後、あるいは直接インバータを介して電気機器に供給される。
【００１９】
この燃料電池４のアノード側からは発電に供されなかった余剰の水素ガスが排出されるので、この排出水素（以下、アノードオフガスと称す）をアノードオフガス循環路２５を介して精製水素ガス供給路２４に戻し、再び燃料電池４に燃料として供給する。すなわち、アノードオフガスは燃料電池４の燃料として循環利用する。
しかしながら、水素精製装置３から燃料電池４に供給される精製水素ガス中にも若干ではあるが不純物が含まれており、アノードオフガスを循環利用していると前記不純物濃度が高まってくる。また、この燃料電池４では、発電に伴って水が生成されるため、アノードオフガスを循環利用しているとアノードオフガス中の水分量が多くなる。このように不純物濃度や水分量が増大したアノードオフガスを燃料電池４に供給し続けると発電性能が低下するので、燃料電池４に供給されるガスの水素濃度および湿度を適正に保つため、適宜のタイミングでアノードオフガス循環路２５からアノードオフガスを排出する必要がある。
このアノードオフガス排出用に、アノードオフガス循環路２５からアノードオフガス導入路２６が分岐している。
【００２０】
アノードオフガス導入路２６は、基幹路２６ａと、基幹路２６ａから路切り換え装置２８を介して３つに分岐された枝路２６ｂ，２６ｃ，２６ｄから構成され、第１の枝路２６ｂは、水素製造装置２の燃焼器２ｂに燃料を供給する燃料供給路２２に接続されており、第２の枝路２６ｃは、貯熱装置６の追い炊きバーナ６ｂに燃料を供給する燃料供給路２９に接続され、第３の枝路２６ｄは排出処理装置５に接続されている。
また、基幹路２６ａには排出弁２７が設けられている。排出弁２７は、通常は閉じており、アノードオフガス排出要求があったときに開いてアノードオフガス循環路２５からアノードオフガスを排出する弁であり、その開閉はＥＣＵ５０によって制御される。また、ＥＣＵ５０は、燃料電池４の運転状態に応じてアノードオフガス排出要求の有無を判断する。
【００２１】
貯熱装置６は、温水を貯留する貯湯槽６ａと、貯湯槽６ａから供給される温水を要求温度まで加熱する追い炊きバーナ６ｂとを備え、追い炊きバーナ６ｂで加熱された加熱湯は、給湯要求がある場合には給湯路３０ａを介して給湯され、給湯要求がない場合には湯循環路３０ｂを介して貯湯槽６ａに戻される。この加熱湯の流路切り換えは、ＥＣＵ５０により制御される切り換え弁３４によって行われる。また、貯湯槽６ａの貯湯量が減ってきたときには給水路３１を介して水道水が補給されるようになっている。追い炊きバーナ６ｂの制御を含め貯熱装置６の運転はＥＣＵ５０によって制御される。
【００２２】
排出処理装置５は、アノードオフガスを安全且つ無害にして排出するためのものであり、触媒燃焼器あるいは希釈装置などにより構成することができる。触媒燃焼器の場合には、アノードオフガスを触媒燃焼することによって水素および不純物を酸化処理して外部に排出する。希釈装置の場合には、アノードオフガスを例えば燃料電池４のカソード側から排出される空気で安全且つ無害な濃度まで希釈して排出する。
【００２３】
流路切り換え装置２８は、排出弁２７から排出されたアノードオフガスの導入先を切り換える手段であり、アノードオフガス導入路２６の基幹路２６ａを、アノードオフガス導入路２６の３つの枝路２６ｂ，２６ｃ，２６ｄのいずれか一つあるいは複数と接続可能にする。そして、流路切り換え装置２８によって基幹路２６ａと枝路２６ｂが接続された場合には、排出弁２７から排出されたアノードオフガスは水素製造装置２の燃焼器２ｂに導入され、基幹路２６ａと枝路２６ｃが接続された場合には、前記アノードオフガスは貯熱装置６の追い炊きバーナ６ｂに導入され、基幹路２６ａと枝路２６ｄが接続された場合には、前記アノードオフガスは排出処理装置５に導入される。
なお、流路切り換え装置２８によるアノードオフガス導入先の切り換えは、コージェネレーションシステム１の運転状況に応じてＥＣＵ５０によって制御される。これについては後で詳述する。
【００２４】
また、前述したように、この実施例では、水素精製装置３から排出されるＰＳＡオフガスを水素製造装置２の燃焼器２ｂや貯熱装置６の追い炊きバーナ６ｂの燃料として利用するが、そのために、水素精製装置３のＰＳＡオフガス出口にはＰＳＡオフガス導入路３２が接続されている。
ＰＳＡオフガス導入路３２は、基幹路３２ａと、基幹路３２ａから路切り換え装置３３を介して２つに分岐された枝路３２ｂ，３２ｃから構成され、第１の枝路３２ｂは、アノードオフガス導入路２６の枝路２６ｂを介して燃焼器２ｂの燃料供給路２２に接続されており、第２の枝路３２ｃは、アノードオフガス導入路２６の枝路２６ｃを介して追い炊きバーナ６ｂの燃料供給路２９に接続されている。
【００２５】
流路切り換え装置３３は、水素精製装置３から排出されたＰＳＡオフガスの導入先を切り換える手段であり、ＰＳＡオフガス導入路３２の基幹路３２ａを、ＰＳＡオフガス導入路３２の２つの枝路３２ｂ，３２ｃの一方あるいは両方と接続可能にする。そして、流路切り換え装置３３によって基幹路３２ａと枝路３２ｂが接続された場合には、ＰＳＡオフガスは水素製造装置２の燃焼器２ｂに導入され、基幹路３２ａと枝路２６ｃが接続された場合には、前記ＰＳＡオフガスは貯熱装置６の追い炊きバーナ６ｂに導入される。なお、流路切り換え装置３３によるＰＳＡオフガスの導入先の切り換えは、水素製造装置２の燃焼器２ｂおよび貯熱装置６の追い炊きバーナ６ｂの運転状態に応じてＥＣＵ５０により制御される。
【００２６】
次に、排出弁２７から排出されるアノードオフガスの導入先の切り換え制御について、図２のフローチャートに従って説明する。前述したように、アノードオフガス排出要求の有無は、燃料電池４の運転状態に基づいてＥＣＵ５０により判定され、アノードオフガス排出要求があった場合に排出弁２７が開弁制御されて、アノードオフガス循環路２５を流通しているアノードオフガスが排出弁２７から排出される。そして、排出弁２７が開かれているときに、図２のフローチャートに示されるアノードオフガス導入先切り換え制御ルーチンが実行される。  
【００２７】
まず、貯熱装置６の追い炊きバーナ６ｂを運転中か否かを判定し（ステップＳ１０１）、追い炊きバーナ６ｂを運転中と判定（ステップＳ１０１で「ＹＥＳ」判定）した場合には、流路切り替え装置２８によってアノードオフガス導入路２６の基幹路２６ａと枝路２６ｃを接続し、燃料供給路２９から供給される燃料にアノードオフガスを混合させて追い炊きバーナ６ｂに導入し、追い炊きバーナ６ｂの燃料として再利用する（ステップＳ１０２）。
【００２８】
一方、追い炊きバーナ６ｂが運転されていないと判定（ステップＳ１０１で「ＮＯ」判定）した場合には、水素製造装置２を運転中か否かを判定し（ステップＳ１０３）、水素製造装置２を運転中と判定（ステップＳ１０３で「ＹＥＳ」判定）した場合には、流路切り替え装置２８によってアノードオフガス導入路２６の基幹路２６ａと枝路２６ｂを接続し、燃料供給路２２から供給される燃料にアノードオフガスを混合させて水素製造装置２の燃焼器２ｂに導入し、燃焼器２ｂの燃料として再利用する（ステップＳ１０４）。
【００２９】
また、水素製造装置２が運転されていないと判定（ステップＳ１０３で「ＮＯ」判定）した場合には、流路切り替え装置２８によってアノードオフガス導入路２６の基幹路２６ａと枝路２６ｄを接続し、アノードオフガスを排出処理装置５に導入して、アノードオフガスを排出可能に処理する。（ステップＳ１０５）。
【００３０】
このように構成されたコージェネレーションシステム１では、燃料電池４から排出されるアノードオフガスをアノードオフガス循環路２５を介して燃料電池４の燃料として循環させているので、アノードオフガスに含まれる不純物（水分を含む）が比較的に少ないときには、このアノードオフガスを利用価値の高い燃料電池４で再利用することができる。
【００３１】
そして、アノードオフガスに含まれる不純物が比較的に多くなったときに、次の段階として、他の機器でアノードオフガスを処理することができる。そして、他の機器でアノードオフガスを処理する場合も、この実施例では追い炊きバーナ６ｂの燃料としての再利用を最優先とし、次に、燃焼器２ｂの燃料としての再利用を次点とし、排出処理装置５による処理を最終選択にしている。したがって、エネルギー資源としての水素を極めて有効に利用することができるとともに、排出処理装置５をアノードオフガスの最終処理手段とすることができるので、エネルギー損失を極力小さくすることができる。
【００３２】
なお、前述した実施例では、排出弁２７から排出されるアノードオフガス導入先の優先順位を、追い炊きバーナ６ｂを最優先にし、燃焼器２ｂを次点にしたが、この優先順位を逆にすることも可能である。その場合にも、排出処理装置５への導入を最終選択とするのが好ましい。
【００３３】
また、アノードオフガスを追い炊きバーナ６ｂに導入する時には、追い炊きバーナ６ｂの燃焼用空気を増大制御するのが好ましい。このようにすると、燃焼ガスの異常な温度上昇を阻止することができ、貯熱装置６の熱損傷を防止することができる。
また、前述した実施例では、追い炊きバーナ６ｂが運転している場合に、排出弁２７から排出されたアノードオフガスを追い炊きバーナ６ｂに導入するように制御しているが、追い炊きバーナ６ｂが運転されていない場合にも追い炊きバーナ６ｂを起動して積極的に運転し、過熱湯を湯循環路３１ｂに流通させて循環し、貯湯槽６ａの湯温が上限値に達するまで前記アノードオフガスを追い炊きバーナ６ｂの燃料として再利用するようにしてもよい。このようにすると、湯加熱用の燃料として利用可能なアノードオフガス量を増やすことができる。
【００３４】
さらに、図３に示すように、貯湯槽６ａに触媒燃焼器６ｃを内蔵し、排出弁２７から排出されるアノードオフガスを触媒燃焼器６ｃに導入可能にするとともに、燃焼用空気を触媒燃焼器６ｃに供給可能に構成すると、追い炊きバーナ６ｂの運転の有無にかかわらず、前記アノードオフガスを湯加熱用の燃料として再利用することができ、アノードオフガスをさらに有効に利用することができる。
【００３５】
また、前述したように、この実施例のコージェネレーションシステム１では、水素精製装置３から排出されるＰＳＡオフガスを燃焼器２ｂおよび追い炊きバーナ６ｂの燃料として利用しているが、水素精製装置３における洗浄工程は常に行われているわけではないし、また、洗浄工程が実施されているときも常に一定流量でＰＳＡオフガスが排出されるわけではなく、ＰＳＡオフガスの流量には経時的に変動がある。図４における実線はＰＳＡオフガスの流量変動の一例を示しており、図５における実線はそのときのＰＳＡオフガスの燃焼温度を示している。
【００３６】
このようにＰＳＡオフガスの流量が変動する場合に、図４において二点鎖線Ｃ１で示すように、ＰＳＡオフガスの流量が多い期間（図４においてＡ１）に、排出弁２７から排出されるアノードオフガスを、ＰＳＡオフガスと同じ導入先に導入すると、図５において二点鎖線Ｂ１で示すように、該導入先での燃焼温度が異常に上昇してしまう。例えば、ＰＳＡオフガスを燃焼器２ｂに導入している時にこのような事態になると、燃焼器２ｂにおける異常燃焼により、燃料改質装置２ａおよび燃焼器２ｂに過剰な熱が加えられる結果、改質反応に影響を与え、水素リッチガスの成分濃度が変動したり、場合によっては異常な温度上昇により装置にダメージを与える可能性がある。一方、ＰＳＡオフガスを追い炊きバーナ６ｂに導入している時にこのような事態になると、追い炊きバーナ６ｂにおいて不完全燃焼を起こし、排気ガスのエミッションが悪化することが考えられる。
【００３７】
これに対して、図４において一点鎖線Ｃ２で示すように、ＰＳＡオフガスの流量が減少した期間（図４においてＡ２）に、排出弁２７から排出されるアノードオフガスを、ＰＳＡオフガスと同じ導入先に導入すると、図５において一点鎖線Ｂ２で示すように、該導入先での燃焼温度が、ＰＳＡオフガス流量の多いときの燃焼温度に近付き、燃焼温度の均一化を図ることができる。このようにすると、例えば、ＰＳＡオフガスを燃焼器２ｂに導入している時に燃焼器２ｂでの燃焼温度が均一化されると、燃料改質装置２ａにおいて適正に改質反応が行われるようになり、水素リッチガスの水素濃度を所定に保持することができる。また、ＰＳＡオフガスを追い炊きバーナ６ｂに導入している時に追い炊きバーナ６ｂでの燃焼温度が均一化されると、追い炊きバーナ６ｂにおいて正常な燃焼が行われ、排気ガスのエミッションも良好になる。
【００３８】
そこで、この実施例のコージェネレーションシステム１においては、水素精製装置３から排出されるＰＳＡオフガスを、燃焼器２ｂと追い炊きバーナ６ｂのいずれか一方あるいは両方に導入しているときには、ＰＳＡオフガスの流量が減少した期間に同期して、排出弁２７を開くとともに、アノードオフガスの導入先がＰＳＡオフガスの導入先と同じになるように流路切り替え装置２８を制御し、低流量のＰＳＡオフガスにアノードオフガスを加えて同一導入先に導入するようにしている。
なお、この実施例において、流路切り替え装置２８とＥＣＵ５０は、本発明における制御装置を構成する。
【００３９】
〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、水素製造装置は原燃料を改質反応により水素リッチなガスに改質するタイプのものに限るものではなく、他の製造方法により水素を製造するものであってもよい。また、水素製造装置の燃焼器は触媒燃焼器に限るものでもない。
また、本発明は水素精製装置がなくても成立する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明に係るコージェネレーションシステムの一実施例における概略構成図である。
【図２】前記実施例のコージェネレーションシステムにおけるアノードオフガス導入先切り換え制御を示すフローチャートである。
【図３】他の実施例における貯熱装置の概略構成図である。
【図４】水素精製装置から排出されるオフガス（ＰＳＡオフガス）の流動変動の一例を示す図である。
【図５】前記オフガスの燃焼温度変化の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  コージェネレーションシステム
２  水素製造装置
２ｂ  燃焼器
３  水素精製装置
４  燃料電池（発電装置）
５  排出処理装置
６  貯熱装置
６ｂ  追い炊きバーナ（燃焼器）
２５  アノードオフガス循環路
２６  アノードオフガス導入路
２８  流路切り替え装置（制御装置）
３２  ＰＳＡオフガス導入路（オフガス導入路）
５０  ＥＣＵ（制御装置）
【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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