(57)【要約】【課題】ドレン排出管の凍結による閉塞を未然に防止し、凍結により閉塞したドレン排出管を融解して閉塞を解除できるようにする。【解決手段】ＰＥＦＣ発電装置の筐体４７の下部位置に、内外方向に貫通する排気ダクト５１を設け、その内側に、ＰＥＦＣ発電装置におけるドレン排出管４８の筐体４７内における遮断弁５０の直ぐ下流側位置よりも先端側寄りの部分と、筐体４７外へ突出する部分のすべてを収容させる。排気ダクト５１の筐体４７内側の端部に、燃料処理装置５の改質器６の燃焼室より排出される燃焼排気２３と、固体高分子型燃料電池１のカソード排気２５とを混合させてなる総合排気２８を導くための総合排気ライン２９を接続する。ＰＥＦＣ発電装置の発電運転中及び暖気操作中には、排気ダクト５１内に総合排気２８を流通させ、総合排気２８の保有する熱によりドレン排出管４８の加熱及び保温を行わせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の筐体外に突出する部分と該突出部分から筐体内側の所要長さ領域を、上記発電装置の廃熱により加熱及び保温することを特徴とする固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除方法。
【請求項２】
ドレン排出管の筐体外に突出する部分と該突出部分から筐体内側の所要長さ領域を加熱及び保温するための固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱として、上記発電装置における改質器の燃焼排気の保有する熱を用いるようにする請求項１記載の固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除方法。
【請求項３】
ドレン排出管の加熱及び保温に供した後の燃焼排気を、固体高分子型燃料電池のカソード排気と混合してから外部へ放出させるようにする請求項２記載の固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除方法。
【請求項４】
固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱として用いる燃焼排気を、温水回収装置における温水と熱交換させたものとする請求項２記載の固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除方法。
【請求項５】
ドレン排出管の筐体外に突出する部分と該突出部分から筐体内側の所要長さ領域を加熱及び保温するための固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱として、固体高分子型燃料電池のカソード排気、又は、上記発電装置における改質器の燃焼排気と上記カソード排気を混合してなる総合排気の保有する熱を用いるようにする請求項１記載の固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除方法。
【請求項６】
ドレン排出管の筐体外に突出する部分と該突出部分から筐体内側の所要長さ領域を加熱及び保温するための固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱として、固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱を熱回収して温水を生成させて貯湯槽に貯留するようにしてある温水回収装置における温水の保有する熱を用いるようにする請求項１記載の固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除方法。
【請求項７】
固体高分子型燃料電池発電装置における筐体の所要位置に、上記発電装置における所要のドレン発生源にて発生したドレンを筐体外部へ排出させるためのドレン排出管を筐体外に突出させて設け、該ドレン排出管の筐体外へ突出する部分と該突出部分から筐体内側の所要長さ領域を収容する排気ダクトを、上記筐体の所要位置に内外方向に貫通させて設け、更に、上記排気ダクトとドレン排出管との間に上記発電装置の廃熱を導入させるようにした構成を有することを特徴とする固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除装置。
【請求項８】
固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱として、該発電装置の改質器からの燃焼排気とし、該燃焼排気を導く燃焼排気ラインを排気ダクトに接続して、燃焼排気を排気ダクトとドレン排出管の間に導くようにした請求項７記載の固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除装置。
【請求項９】
排気ダクトを、内筒と、該内筒よりも外端側を長くした外筒とからなる二重筒構造とし、上記内筒の内側にドレン排出管の筐体外に突出する部分と該突出部分から筐体内側の所要長さ領域を収容すると共に、上記内筒に燃焼排気ラインを接続し、更に、上記外筒と内筒との間にカソード排気を導くよう外筒にカソード排気ラインを接続するようにした請求項７記載の固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除装置。
【請求項１０】
燃焼排気ラインにおける排気ダクトとの接続位置よりも上流側に、該燃焼排気ラインを流通する燃焼排気と、固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱を熱回収して温水を生成させて貯湯槽に貯留するようにしてある温水回収装置における温水とを熱交換させるための熱交換器を設けるようにした請求項８記載の固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除装置。
【請求項１１】
固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱として、固体高分子型燃料電池のカソード排気とし、該カソード排気を導くカソード排気ラインを排気ダクトに接続して、カソード排気を排気ダクトとドレン排出管の間に導くようにするか、又は、上記発電装置の廃熱として、該発電装置の改質器の燃焼排気と上記カソード排気とを混合してなる総合排気とし、該総合排気を導く総合排気ラインを排気ダクトに接続して、総合排気を排気ダクトとドレン排出管との間に導くようにした請求項７記載の固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除装置。
【請求項１２】
固体高分子型燃料電池発電装置における所要のドレン発生源にて発生したドレンを筐体外部へ排出させるためのドレン排出管の先端付近に、上記発電装置の廃熱を熱回収して温水を生成させて貯湯槽に貯留するようにしてある温水回収装置における温水を流通させて上記ドレン排出管を加熱及び保温するための熱交換器を設けるようにした構成を有することを特徴とする固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子型燃料電池を用いた燃料電池発電装置を寒冷地等で使用する場合等に、運転中は該燃料電池発電装置より排出されるドレンが凍結してドレン排出管が閉塞される虞を未然に防止できるようにし、又、運転停止中に閉塞したドレン排出管内の氷結（凍結）を融解して閉塞を解除するための固体高分子型燃料電池発電装置のドレン排出管凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除方法並びに装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料を用いた他の発電方法に比して熱効率が高く、又、環境汚染が少ないため、有効な発電装置として期待されている。特に、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）は、１００℃以下という低温で発電が行われ、出力密度が高いので、他の形式の燃料電池に比して小型化でき、しかも、電池構成材料の劣化が少ないこと、起動が容易であること、等の長所があることから、近年、小規模な業務用あるいは家庭用等の発電装置として使用されるようになってきている。
【０００３】
上記固体高分子型燃料電池を用いた発電装置（ＰＥＦＣ発電装置）は、一般的に図１０（イ）に概要を示す如き構成としてある。すなわち、電解質としてフッ素系のイオン交換膜が用いられている固体高分子電解質膜（図示せず）の両面をカソード（空気極）２とアノード（燃料極）３の両ガス拡散電極で挟持させてなるセルを、セパレータを介し積層してスタックとし、且つ数セルに１つずつの冷却部４を備えてなる構成の固体高分子型燃料電池１を備えている。更に、上記固体高分子型燃料電池１におけるアノード３の入口側には、改質器６、シフトコンバータ７、ＣＯ除去器８を上流側から順に備えている燃料処理装置５と、加湿器９とが設けてあり、燃料ポンプ１０の運転により燃料供給ライン１１を経て供給される都市ガス（天然ガス）や灯油等の燃料（原料）１２を、該燃料供給ライン１１上の脱硫反応器１３にて脱硫処理した後、予熱器１４にて予熱してから、蒸発器１５より導かれる水蒸気１６と共に上記燃料処理装置５の改質器６へ供給して水蒸気改質を行わせ、得られる改質ガス（燃料ガス）１２ａを、シフトコンバータ７に導いてシフト反応させ、更に、ＣＯ除去器８にてＣＯ除去処理した後、加湿器９を経て上記固体高分子型燃料電池１のアノード３へ供給するようにしてある。一方、上記カソード２の入口側の加湿器９には、空気ブロワ１７が酸化ガス供給ライン１８を介して接続してあり、酸化ガス（酸素含有ガス）として空気Ａが、空気ブロワ１７で圧縮された後、加湿器９を経て上記固体高分子型燃料電池１のカソード２へ供給されるようにしてある。
【０００４】
かかる構成により、上記固体高分子型燃料電池１にて、アノード３側に供給される改質ガス１２ａ中の水素と、カソード２側に供給される空気Ａ中の酸素とを電気化学反応（電池反応）させて、発生する起電力を取り出すようにしてある。
【０００５】
上記アノード３の出口側より排出されるアノード排気１９は、アノード排気ライン２０を通して燃料処理装置５の改質器６の燃焼室（図示せず）へ導くようにする。更に、上記改質器６の燃焼室には、上記燃料供給ライン１１より分岐させた燃料ライン２１を通して燃料１２の一部を供給できるようにしてあり、該改質器６の燃焼室にて、上記アノード排気１９中に残存する未反応の水素等の可燃成分や上記燃料１２を、上記酸化ガス供給ライン１８より分岐させた空気ライン２２を通して供給される空気Ａを用いて燃焼させることにより、改質器６における燃料１２の水蒸気改質のための熱源とすることができるようにしてある。
【０００６】
上記改質器６の燃焼室から排出される燃焼排気２３は、燃焼排気ライン２４を通して上記蒸発器１５及び燃料供給ライン１１に設けてある予熱器１４に順に導いて、上記燃焼排気２３の廃熱を、水蒸気発生用熱源及び燃料予熱用熱源として利用するようにしてある。
【０００７】
一方、上記カソード２の出口側より排出されるカソード排気２５は、カソード排気ライン２６を通してドレンセパレータ２７へ導いて、ドレンを分離除去した後、上記燃焼排気ライン２４を経て導かれる燃焼排気２３と合流させて総合排気２８とした後、総合排気ライン２９を通して外部へ放出させるようにしてある。なお、上記ドレンセパレータ２７にて分離したドレンは、純水タンク３０へ回収し、該純水タンク３０より水供給ポンプ３２付きの水供給ライン３１を通して上記蒸発器１５へ水蒸気発生用の水として供給するようにしたり、以下に述べる固体高分子型燃料電池１の電池冷却水３３として再利用するようにしてある。
【０００８】
すなわち、上記固体高分子型燃料電池１の冷却部４の入口側に、上記純水タンク３０を、冷却水ポンプ３４、ラジエータ３５を上流側より順に備えた冷却水ライン３６を介し接続し、且つ上記冷却部４の出口側に一端を接続してある冷却水戻しライン３７の他端を、上記純水タンク３０へ接続する。これにより、上記固体高分子型燃料電池１の運転中に、上記純水タンク３０より冷却水ライン３６へ導かれる電池冷却水３３を、冷却水ポンプ３４の運転により、ラジエータ３５を経て固体高分子型燃料電池１の冷却部４へ供給して、固体高分子型燃料電池１における燃料電池反応の生成熱と熱交換させて、電池温度を冷却（水冷）できるようにし、この電池温度の冷却に供された後に昇温されて排出される電池冷却水３３を、冷却水戻しライン３７を経て上記純水タンク３０へ戻して循環させるようにしてある。
【０００９】
更に、上記ＰＥＦＣ発電装置において、該発電装置の廃熱を給湯用熱源等として活用できるようにして、いわゆるコージェネレーションシステム化を図る場合は、たとえば、図１０（ロ）に示す如く、上記固体高分子型燃料電池１のカソード排気２５の保有する熱や、上記固体高分子型燃料電池１の水冷に供された後の電池冷却水３３の保有する熱を、所要温度の温水３９を生成させることにより回収するための以下のような温水回収装置３８を付設するようにする。
【００１０】
すなわち、上記温水回収装置３８は、カソード排気ライン２６上におけるドレンセパレータ２７よりも上流側位置にカソード排気２５から熱回収するために設けたカソード排気用熱交換器４０と、上記冷却水ライン３６上の所要個所、たとえば、冷却水ポンプ３４とラジエータ３５との間に電池冷却水３３から熱回収するために設けた電池冷却水用熱交換器４１とを、保温性を備えた貯湯槽４２の出口側と入口側との間に、図示しない循環温水ポンプを備えた温水回収ライン４３を介して直列に接続した構成としてある。これにより、上記循環温水ポンプの運転時には、貯湯槽４２内の温水３９を、温水回収ライン４３を経て上記カソード排気用熱交換器４０へ循環供給することにより、カソード排気２５と熱交換させて、上記循環する温水３９を加熱し、更に、該温水３９を、上記電池冷却水用熱交換器４１へ循環供給して、上記固体高分子型燃料電池１の冷却部４にて電池温度の冷却に供された後に温排水となって冷却水ライン３６を流れる電池冷却水３３と熱交換させて、上記循環する温水３９を更に加熱し、該各熱交換器４０，４１における加熱を繰返すことにより、上記温水３９を所要温度まで加熱した状態で上記貯湯槽４２へ貯留できるようにしてある。なお、４４は上記貯湯槽４２に貯留された温水３９を所要の需要先へ供給（給湯）するための給湯ライン、又、４５は上記貯湯槽４２に水を補給するための上水ラインである。
【００１１】
ところで、一般に、燃料電池を用いた発電装置においては、燃料電池へ供給するための水素を発生させるために燃料を水蒸気改質するようにしてあることが多いこと、又、燃料電池における電池反応は、水素と酸素との反応により水を生成する反応であること等に起因して、燃料電池へ供給するガスや、燃料電池から排気されるガスに多量の水蒸気が含まれていることが多い。このため、上記ような水蒸気を多量に含んだガスが流通ライン（配管）内を流れるときには、温度変化等が原因となってガス中の水蒸気が凝縮してドレンを発生することがある。
【００１２】
このようにしてガスの流通ライン内でドレンが発生すると、ドレン発生部分では、該流通ラインにおける流路断面積が減じられたり、流通ラインが閉塞されて、該流通ラインにおけるガスの流通の妨げになる虞が懸念される。たとえば、燃料電池へ改質ガス（燃料ガス）を供給するための供給ライン内にドレンが発生して、改質ガス供給ライン内における流路断面積が減少したり、流路が閉塞されると、上記燃料電池に対する改質ガスの不安定供給につながる場合があり、このため、燃料電池の発電性能が影響を受ける等の不都合が生じる虞がある。そのために、ガスの流通ライン内に生じるドレンは、なるべく速やかに除去することが必要と考えられている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。
【００１３】
そのため、図１０（イ）に示した如きＰＥＦＣ発電装置や、図１０（ロ）に示した如き温水回収装置３８を具備したＰＥＦＣ発電装置では、それぞれ二点鎖線で示す如く、たとえば、燃料処理装置５にて改質した改質ガス１２ａを加湿器９へ導くためのラインや、燃焼排気ライン２４における予熱器１４よりも下流側位置からドレン４６を回収したり、更には、純水タンク３０における余剰水をドレン４６として回収して、それぞれ個別に、あるいは、適宜合流させて、ドレン排出管を通してＰＥＦＣ発電装置の筐体（図示せず）の外部へ排出させるようにしている。
【００１４】
【特許文献１】特開平８−１８５８８３号公報
【特許文献２】特開２００３−７７４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところが、図１０（イ）（ロ）に示した如きＰＥＦＣ発電装置を、冬季や寒冷地等、氷点下となるような環境下で用いる場合には、ＰＥＦＣ発電装置の筐体外部に露出されているドレン排出管内で排出すべきドレン４６が凍結する虞があり、このドレン４６の凍結によりドレン排出管が閉塞されると、ＰＥＦＣ発電装置の運転に支障を来たす虞が惹起されるというのが実状である。又、ＰＥＦＣ発電装置の通常運転中には装置内部で熱が発生することに伴って上記のようなドレン排出管における凍結閉塞の問題が生じないような場合であっても、該ＰＥＦＣ発電装置の運転停止期間中には装置温度が低下してしまうため、この運転停止期間中にドレン排出管が凍結閉塞する虞があり、このようにして運転停止期間中にＰＥＦＣ発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞が生じた場合には、該ＰＥＦＣ発電装置の次回起動する際に支障を来たす虞も懸念される。
【００１６】
なお、上記のようなドレン排出管の凍結閉塞による問題を回避するためには、ドレン排出管に配管ヒータを巻くことが一般的な対処方法として考えられる。
【００１７】
しかし、ドレン排出管に配管ヒータを巻いた場合には、運転中の補機動力や起動時の起動エネルギーが増加するようになるため、ＰＥＦＣ発電装置としての性能や、図１０（ロ）に示したように、温水回収装置を付設してコージェネレーションシステム化を図っている場合には、コージェネレーションシステム全体としての性能の低下につながるという問題が生じる。又、上記配管ヒータやその付属機器を別途用意しなければならず、機器の増加や制御ロジックの複雑化によりコストが嵩むという問題も懸念される。
【００１８】
そこで、本発明は、固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱を利用してドレン排出管の加熱及び保温を行なうことができて、別途配管ヒータを用いることなくドレン排出管の凍結閉塞の問題を解消できる固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除方法並びに装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、上記課題を解決するために、固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の筐体外に突出する部分と該突出部分から筐体内側の所要長さ領域を、上記発電装置の廃熱により加熱及び保温する固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除方法、及び、固体高分子型燃料電池発電装置における筐体の所要位置に、上記発電装置における所要のドレン発生源にて発生したドレンを筐体外部へ排出させるためのドレン排出管を筐体外に突出させて設け、該ドレン排出管の筐体外へ突出する部分と該突出部分から筐体内側の所要長さ領域を収容する排気ダクトを、上記筐体の所要位置に内外方向に貫通させて設け、更に、上記排気ダクトとドレン排出管との間に上記発電装置の廃熱を導入させるようにした構成を有する固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除装置とする。
【００２０】
具体的には、上記構成におけるドレン排出管の筐体外に突出する部分と該突出部分から筐体内側の所要長さ領域を加熱及び保温するための固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱として、上記発電装置における改質器の燃焼排気の保有する熱を用いるようにする方法、及び、固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱として、該発電装置の改質器からの燃焼排気とし、該燃焼排気を導く燃焼排気ラインを排気ダクトに接続して、燃焼排気を排気ダクトとドレン排出管の間に導くようにした構成を有する装置とする。
【００２１】
又、上記構成において、ドレン排出管の加熱及び保温に供した後の燃焼排気を、固体高分子型燃料電池のカソード排気と混合してから外部へ放出させるようにする方法、及び、排気ダクトを、内筒と、該内筒よりも外端側を長くした外筒とからなる二重筒構造とし、上記内筒の内側にドレン排出管の筐体外に突出する部分と該突出部分から筐体内側の所要長さ領域を収容すると共に、上記内筒に燃焼排気ラインを接続し、更に、上記外筒と内筒との間にカソード排気を導くよう外筒にカソード排気ラインを接続するようにした構成を有する装置とする。
【００２２】
更に、固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱として用いる燃焼排気を、温水回収装置における温水と熱交換させたものとする方法、及び、燃焼排気ラインにおける排気ダクトとの接続位置よりも上流側に、該燃焼排気ラインを流通する燃焼排気と、固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱を熱回収して温水を生成させて貯湯槽に貯留するようにしてある温水回収装置における温水とを熱交換させるための熱交換器を設けるようにした構成を有する装置とする。
【００２３】
更に又、ドレン排出管の筐体外に突出する部分と該突出部分から筐体内側の所要長さ領域を加熱及び保温するための固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱として、固体高分子型燃料電池のカソード排気、又は、上記発電装置における改質器の燃焼排気と上記カソード排気を混合してなる総合排気の保有する熱を用いるようにする方法、及び、固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱として、固体高分子型燃料電池のカソード排気とし、該カソード排気を導くカソード排気ラインを排気ダクトに接続して、カソード排気を排気ダクトとドレン排出管の間に導くようにするか、又は、上記発電装置の廃熱として、該発電装置の改質器の燃焼排気と上記カソード排気とを混合してなる総合排気とし、該総合排気を導く総合排気ラインを排気ダクトに接続して、総合排気を排気ダクトとドレン排出管との間に導くようにした構成を有する装置とする。
【００２４】
又、ドレン排出管の筐体外に突出する部分と該突出部分から筐体内側の所要長さ領域を加熱及び保温するための固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱として、固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱を熱回収して温水を生成させて貯湯槽に貯留するようにしてある温水回収装置における温水の保有する熱を用いるようにする方法、及び、固体高分子型燃料電池発電装置における所要のドレン発生源にて発生したドレンを筐体外部へ排出させるためのドレン排出管の先端付近に、上記発電装置の廃熱を熱回収して温水を生成させて貯湯槽に貯留するようにしてある温水回収装置における温水を流通させて上記ドレン排出管を加熱及び保温するための熱交換器を設けるようにした構成を有する装置とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。 
（１）固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の筐体外に突出する部分と該突出部分から筐体内側の所要長さ領域を、上記発電装置の廃熱により加熱及び保温する固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除方法並びに装置としてあるので、上記固体高分子型燃料電池発電装置を寒冷地等に設置する場合であっても、ドレン排出管を上記発電装置の廃熱により加熱及び保温して、該発電装置の運転中にドレン排出管の筐体外に突出する部分等に凍結が生じて閉塞される虞を未然に防止でき、又、長期間停止中に凍結したドレン排出管を起動時に加熱することで、凍結を融解させて凍結閉塞を解除することができて、固体高分子型燃料電池発電装置を安定して運転することが可能になる。上記ドレン排出管の加熱及び保温のための熱源としては、固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱を利用するようにしてあるため、配管ヒータ等のドレン排出管加熱用の熱源となる機器類を別途設ける必要をなくすことができ、機器類の削減及び制御ロジックの簡易化を図ることができて、上記配管ヒータ等のドレン排出管加熱用機器類を装備する場合に比して、製造コストを削減することが可能となる。更に、配管ヒータ等を利用する場合に比してシステムの動力を減らすことができて、固体高分子型燃料電池発電装置の発電効率の向上化を図ることが可能となる。 
（２）ドレン排出管の筐体外に突出する部分と該突出部分から筐体内側の所要長さ領域を加熱及び保温するための固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱として、上記発電装置における改質器の燃焼排気の保有する熱を用いるようにする方法及び装置とすることにより、固体高分子型燃料電池発電装置の発電運転中には１００℃以上の高温となる燃焼排気の保有熱を利用してドレン排出管の加熱及び保温を効率よく行って、該ドレン排出管の凍結閉塞の虞を未然に防止できる。一方、上記発電装置の起動のための暖気操作中においても、燃焼排気は固体高分子型燃料電池発電装置における他の排気に比して高い温度を保有しているため、固体高分子型燃料電池発電装置の運転停止期間中に上記ドレン排出管の筐体外へ突出する部分等にドレンの凍結が発生して該ドレン配管の閉塞が生じていたとしても、上記暖気操作期間中に効率よく融解させて、ドレン排出管の閉塞を解除させることができる。 
（３）ドレン排出管の加熱及び保温に供した後の燃焼排気を、固体高分子型燃料電池のカソード排気と混合してから外部へ放出させるようにしたり、あるいは、上記における固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱として用いる燃焼排気を、温水回収装置における温水と熱交換させたものとする方法及び装置とすることにより、固体高分子型燃料電池発電装置の発電運転中に１００℃以上の高温排気となる燃焼排気の保有する熱を利用して上記ドレン排出管の加熱及び保温を行うときに、該ドレン排出管の加熱及び保温の前後何れかの段階で上記燃焼排気の有する温度をある程度低下させることができるため、上記燃焼排気が１００℃以上の高温のまま外部へ放出されることを防止して、筐体外側の排気ダクトの先端部に人が近づくことができる様な状態で固体高分子型燃料電池発電装置の設置を行うことが可能になる。 
（４）ドレン排出管の筐体外に突出する部分と該突出部分から筐体内側の所要長さ領域を加熱及び保温するための固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱として、固体高分子型燃料電池のカソード排気、又は、上記発電装置における改質器の燃焼排気と上記カソード排気を混合してなる総合排気の保有する熱を用いるようにする方法及び装置とすることによっても、固体高分子型燃料電池発電装置の発電運転中にはドレン排出管の加熱及び保温を行うことができて、該ドレン排出管の凍結閉塞の虞を未然に防止でき、一方、上記発電装置の起動のための暖気操作中には、上記カソード排気や総合排気の保有する熱を利用して、固体高分子型燃料電池発電装置の運転停止期間中に上記ドレン排出管内で凍結していたドレンを融解させて、ドレン排出管の閉塞を解除させることができる。 
（５）ドレン排出管の筐体外に突出する部分と該突出部分から筐体内側の所要長さ領域を加熱及び保温するための固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱として、固体高分子型燃料電池発電装置の廃熱を熱回収して温水を生成させて貯湯槽に貯留するようにしてある温水回収装置における温水の保有する熱を用いるようにする方法及び装置とすることによっても、固体高分子型燃料電池発電装置の発電運転中にはドレン排出管の加熱及び保温を行うことができて、該ドレン排出管の凍結閉塞の虞を未然に防止でき、一方、上記発電装置の起動のための暖気操作中には、上記温水回収装置の貯湯槽に貯留される温水の保有する熱を利用して、固体高分子型燃料電池発電装置の運転停止期間中に上記ドレン排出管内で凍結していたドレンを融解させて、ドレン排出管の閉塞を解除させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００２７】
図１（イ）（ロ）及び図２（イ）（ロ）は本発明の固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除方法並びに装置の実施の一形態を示すもので、図１０（イ）に示したと同様の構成としてあるＰＥＦＣ発電装置の所要個所にて発生するドレン４６を該ＰＥＦＣ発電装置の筐体４７の外部へ導いて排出させるためのドレン排出管４８の先端部（下流側端部）における筐体４７外側へ突出する部分と、筐体４７の内側にて上記突出部分に連なる所要の長さ領域とを、ＰＥＦＣ発電装置の廃熱である、固体高分子型燃料電池１のカソード排気２５と、燃料処理装置５の改質器６の燃焼室（図示せず）より排出される燃焼排気２３とを合流させてなる総合排気２８の保有する熱によって加熱及び保温できるようにする。
【００２８】
具体的には、上記ドレン排出管４８は、たとえば、図１０（イ）に２点鎖線で示した如きＰＥＦＣ発電装置内の種々のガス管路や純水タンク等、所要のドレン発生源４９から回収するドレン４６をまとめて排出できるような１本の配管とし、ＰＥＦＣ発電装置の運転中に、ドレン発生源４９より該ドレン排出管４８へ導かれるドレン４６を、必要に応じて適宜筐体４７の外部へ排出できるようにするために、上記ドレン排出管４８における先端側で且つ筐体４７の内側となる所要個所に、電磁弁等による遮断弁５０を備えるようにしてある。
【００２９】
更に、上記のようなドレン排出管４８は、通常、発生したドレン４６をその自重を利用して集めて排出側へ送ることができるようにするために、低位置に設けられることが多いということに鑑みて、筐体４７の下部所要位置に、上記ドレン排出管４８の断面積よりも大きな断面積を有する、たとえば、矩形断面形状の排気ダクト５１を、内外方向に貫通するように設け、該排気ダクト５１の内側、たとえば、中心部に、長手方向（軸心方向）に沿わせて上記ドレン排出管４８の先端部における筐体４７の外側へ突出する部分のすべてと、筐体４７の内側にて該突出部分に連なる所要の長さ領域、たとえば、遮断弁５０の直ぐ下流側位置よりも先端側の領域を、収容させるようにする。上記ドレン排出管４８の先端部は、下向きに屈曲させると共に、該屈曲部４８ａの下端部を、上記排気ダクト５１の下面板を貫通させて下方にやや突出させるよう配置して、貫通部分の外周を上記排気ダクト５１の下面板に固定することにより、該ドレン排出管４８の先端開口部４８ｂが、上記排気ダクト５１の途中位置の下側にて、筐体４７外部に露出されるようにする。更に、上記排気ダクト５１の筐体４７内側の端部には、総合排気ライン２９の下流側端部を連通接続するようにする。これにより、上記ドレン排出管４８における遮断弁５０の直ぐ下流側位置より先端開口部４８ａの近傍位置までの外周面が、総合排気ライン２９より上記排気ダクト５１内へ導かれた後、該排気ダクト５１を通して筐体４７外部へ排出される総合排気２８と接する（総合排気２８に曝露される）ようにしてある。
【００３０】
以上の構成としてある本発明の固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除装置を使用する場合、ＰＥＦＣ発電装置の発電運転（通常運転）時における総合排気２８の温度は、図３に線ｃで示す如く、８５℃〜１３０℃程度となる燃焼排気２３（線ａ）と、２５℃〜６５℃程度となるカソード排気２５（線ｂ）とが混合されることにより３０℃〜８５℃程度とされている。
【００３１】
したがって、上記排気ダクト５１内においては、ドレン排出管４８の先端部における遮断弁５０の直ぐ下流側位置より先端開口部４８ａの近傍位置に至る部分の外側を、上記３０℃〜８５℃程度の総合排気２８が流通するようになるため、上記ドレン排出管４８の先端部における遮断弁５０の直ぐ下流側位置より先端開口部４８ａの近傍位置に至る部分を、上記総合排気２８との熱交換により加熱することができる。これにより、たとえ、筐体４７の外部雰囲気が氷点下であっても、上記ドレン排出管４８の先端部を、常時２５℃以上程度に保温することができるようになることから、該ドレン排出管４８の先端部にてドレン４６が凍結する虞を解消できて、該ドレン排出管４８が、ＰＥＦＣ発電装置の発電運転中に凍結閉塞される虞を未然に防止できる。
【００３２】
一方、ＰＥＦＣ発電装置の運転を停止している期間中には、排気ダクト５１における総合排気２８の流通が停止されるため、上記ドレン排出管４８の先端部にてドレン４６の凍結が生じてしまう虞はある。しかし、ＰＥＦＣ発電装置を起動させるための暖気操作には、通常、約１時間程度の時間を要するものであると共に、この暖気操作期間中、総合排気２８は、図３に示す如く、約２５℃となっている。したがって、ＰＥＦＣ発電装置の暖気操作時には、上記排気ダクト５１内において、ドレン排出管４８の先端部を、約２５℃の総合排気２８との熱交換により加熱し続けることができるようになるため、後述する実施例の結果から明らかなように、この総合排気２８との熱交換により、上記ドレン排出管４８内にて凍結していたドレン４６を、上記暖気操作期間中に融解させることができる。よって、上記ＰＥＦＣ発電装置を暖気した後、発電運転に移行する際には、上記ドレン排出管４８内の凍結閉塞を解除（解消）させることができる。
【００３３】
このように、本発明の固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除方法並びに装置によれば、ＰＥＦＣ発電装置のドレン排出管４８を、該ＰＥＦＣ発電装置の廃熱である総合排気２８の保有熱により加熱及び保温できて、ＰＥＦＣ発電装置の運転中にドレン排出管４８が凍結されて閉塞する虞を未然に防止できると共に、たとえ、運転停止期間中にドレン排出管４８が凍結閉塞されたとしても、ＰＥＦＣ発電装置を起動するための暖気操作期間中に、該ドレン排出管４８の閉塞を解除して流路を開放することができて、ＰＥＦＣ発電装置を安定して運転することができる。
【００３４】
又、ドレン排出管４８の加熱及び保温のための熱源としては、ＰＥＦＣ発電装置の廃熱の１つである総合排気２８の保有熱を利用するようにしてあるため、配管ヒータ等のドレン排出管４８加熱用の熱源となる機器類を別途設ける必要をなくすことができ、機器類の削減及び制御ロジックの簡易化を図ることができて、上記配管ヒータ等のドレン排出管加熱用機器類を装備する場合に比して、製造コストを削減することが可能となる。
【００３５】
しかも、ドレン排出管４８の加熱及び保温のための熱源として、ＰＥＦＣ発電装置の低位廃熱を利用するようにしてあるため、配管ヒータ等を利用する場合に比してシステムの動力を減らすことができて、ＰＥＦＣ発電装置の発電効率の向上化を図ることが可能となる。
【００３６】
上記実施の形態においては、ドレン排出管４８の先端部における遮断弁５０の直ぐ下流側位置より先端開口部４８ａの近傍位置に至る部分を、排気ダクト５１内に収容するようにしてあるが、上記遮断弁５０が、上記排気ダクト５１を流通する総合排気２８の温度条件や雰囲気条件に耐え得る性能のものとしてある場合には、図４に示す如く、上記ドレン排出管４８における上記遮断弁５０の取付個所をも、上記排気ダクト５１の内側に収容させるようにしてもよい。更には、ドレン排出管４８や排気ダクト５１やその他の筐体４７内部の配管の取り合いに無理が生じたり、施工性の許す限り、上記ドレン排出管４８における遮断弁５０よりもできるだけ上流側位置までの範囲を、排気ダクト５１内に収容させるようにしてもよい。このようにすれば、ドレン排出管４８の先端部における、総合排気２８により加熱及び保温できる領域をより上流側へ延長することができて、ドレン排出管４８の加熱及び保温をより効果的に行うことが可能となる。
【００３７】
更に、ドレン排出管４８の排気ダクト５１内に収容された部分と、上記排気ダクト５１内を流通する総合排気２８との熱交換効率を高めて上記ドレン配管４８の加熱及び保温効果を向上させるために、図５（イ）（ロ）に示す如く、ドレン排出管４８の外周面に、たとえば、放射方向に突出するプレート状の伝熱フィン５２を設けて、上記排気ダクト５１内を流通する総合排気２８からの受熱面積を拡大させるようにしてもよい。
【００３８】
更に又、上記実施の形態においては、ドレン排出管４８はすべてドレン４６をまとめて排出する１本の配管として示したが、図１（イ）（ロ）及び図２（イ）（ロ）に示した実施の形態と同様に、筐体４７の下部位置に設けてある１つの排気ダクト５１内に、図示してはいないが、ＰＥＦＣ発電装置における複数のドレン発生源４９に個別に接続してある複数本のドレン排出管４８の先端部を、まとめて収容させるようにしてもよい。この場合にも、各ドレン排出管４８の先端部にて凍結閉塞が生じる虞を未然に防止することが可能となる。又、たとえ、運転停止期間中に各ドレン排出管４８に凍結閉塞が生じても、暖気操作期間中に該各ドレン排出管４８の凍結を融解させて閉塞を解除することが可能となる。
【００３９】
次に、図６（イ）（ロ）は本発明の実施の他の形態を示すもので、図１（イ）（ロ）及び図２（イ）（ロ）に示したと同様の構成において、ドレン排出管４８の加熱及び保温用の熱源として、総合排気２８の保有する熱を利用することに代えて、ＰＥＦＣ発電装置の廃熱の１つである、燃料処理装置５の改質器６の燃焼室より排出される燃焼排気２３の保有する熱を、ドレン排出管４８の加熱及び保温用の熱源として利用するようにしたものである。
【００４０】
すなわち、図３に示した如く、ＰＥＦＣ発電装置の発電運転中及び暖気操作期間のいずれにおいても、線ａで示す燃焼排気２３の温度は、線ｃで示す総合排気２８の温度に比して高温となっていることに鑑みて、本実施の形態では、ドレン排出管４８の先端部の外周面を、総合排気２８に比してより温度の高い燃焼排気２３に接するようにさせることにより、該ドレン排出管４８の先端部の加熱及び保温の効率を向上させることができるようにする。
【００４１】
更に、図３より明らかなように、上記燃焼排気２３は、ＰＥＦＣ発電装置の暖気操作期間中にはほぼ８０℃以下となるため比較的低温であるが、ＰＥＦＣ発電装置の発電運転時には、１００℃を越える高温となる。このため、本実施の形態では、上記ドレン排出管４８の加熱及び保温に供した後にも高温を有する燃焼排気２３が、ドレン排出管４８の配置に対応させて筐体４７の下部所要位置に設けてある排気ダクトを通してそのまま外部へ放出されることを回避できるように、上記ドレン排出管４８の加熱及び保温に供した後の燃焼排気２３を、カソード排気２５と混合させて温度の低下した総合排気２８としてから外部へ放出させることができるようにしてある。
【００４２】
具体的には、図１（イ）（ロ）及び図２（イ）（ロ）に示したと同様の構成における筐体４７の下部所要位置に内外方向に貫通させて設ける排気ダクトを、図１（イ）（ロ）及び図２（イ）（ロ）に示した排気ダクト５１と同様に、矩形断面形状とし且つ上記ドレン排出管４８の先端部における筐体４７外部に突出する部分を含んだ遮断弁５０の直ぐ下流側位置よりも先端側の領域を全長に亘って収容する内筒５３ａと、該内筒５３ａの外周に配した外筒５３ｂとからなる二重筒構造とし、更に、筐体４７外部における上記外筒５３ｂの先端部を、内筒５３ａの先端部よりも所要寸法突出させてなる構成の排気ダクト５３とする。該排気ダクト５３における筐体４７内側の内筒５３ａの基端部には、燃焼排気ライン２４の下流側端部を連通接続し、又、上記外筒５３ｂの基端部には、ドレンセパレータ２７を経た後のカソード排気ライン２６の下流側端部を接続する。これにより、上記内筒５３ａ内に、燃焼排気ライン２４より導いた燃焼排気２３を、又、内筒５３ａと外筒５３ｂとの間の筒間流路５４に、カソード排気ライン２６より導いたカソード排気２５を、それぞれ筐体４７外部側へ向けて流通させることができるようにしてあり、更に、上記内筒５３ａよりも突出している外筒５３ｂの先端部の内側にて、上記内筒５３ａ内を通過した後の燃焼排気２３と、上記筒間流路５４を通して導かれたカソード排気２５とを混合させて、この混合により生じる総合排気２８を、上記外筒５３ｂの先端より外部へ排出させることができるようにしてある。
【００４３】
上記ドレン排出管４８の先端部は、下方に屈曲させた屈曲部４８ａを、上記排気ダクト５３における内筒５３ａ及び外筒５３ｂの下面板を順次貫通させて該外筒５３ｂの下面板の下方にやや突出するよう配置させることにより、上記ドレン排出管４８の先端開口部４８ｂが、上記ドレン排出管５３の途中位置の下側にて、筐体４７外部へ露出されるようにしてある。その他の構成は図１（イ）（ロ）及び図２（イ）（ロ）に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。
【００４４】
本実施の形態によれば、ＰＥＦＣ発電装置の発電運転時には、ドレン排出管４８を、上述したように１００℃以上の高温となる燃焼排気２３によってより効率よく加熱及び保温することができて、ドレン排出管４８に凍結閉塞が発生する虞を未然に防止できる。又、ＰＥＦＣ発電装置の暖気操作中には、図３に示した如く、３８℃程度となる燃焼排気２３により、ＰＥＦＣ発電装置の運転停止期間中にドレン排出管４８内で凍結したドレン４６を、より効率よく融解させることが可能となるため、後述する実施例の結果から明らかなように、暖機運転期間中にドレン排出管４８の閉塞をより効率よく解除させることができる。
【００４５】
しかも、上記ＰＥＦＣ発電装置の運転中に１００℃以上の高温となる燃焼排気２３が、上記ドレン排出管４８の加熱及び保温に供した後にも高温を有しているとしても、排気ダクト５３の先端部にて、カソード排気２５と混合して温度を低下させてなる総合排気２８としてから外部へ放出させることができるようにしてあるため、たとえば、ＰＥＦＣ発電装置に容易に人が近づくことができるような設置状況としてある場合においても、上記排気ダクト５３より高温の燃焼排気２３が排気されて人が火傷を被る等の問題が生じる虞を未然に防止することが可能となる。
【００４６】
なお、たとえば、排気ダクトの先端部に人が容易に近づけないようにＰＥＦＣ発電装置の周囲に囲いが設けてあったり、ドレン排出管４８の加熱及び保温に供した後の燃焼排気２３を、ＰＥＦＣ発電装置の上部等の人が容易に近づけない位置まで導いてから外部へ放出させるようにする等の対策を別途図るようにしてある場合には、上記二重筒構造としてある排気ダクト５３に代えて、図１（イ）（ロ）及び図２（イ）（ロ）に示したと同様の、単筒構造の排気ダクト５１内にドレン排出管４８の先端部を収容させた構成として、該排気ダクト５１内に燃焼排気ライン２４より導いた燃焼排気２３を流通させて、ドレン排出管４８の加熱及び保温を行わせるようにしてもよい。
【００４７】
次いで、図７（イ）（ロ）は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、図６（イ）（ロ）に示したと同様に、ドレン排出管４８を加熱及び保温するための熱源として、燃料処理装置５の改質器６の燃焼排気２３の保有する熱を利用するようにしてある構成において、ＰＥＦＣ発電装置の発電運転時に、１００℃を越える高温排気となる上記燃焼排気２３が、上記ドレン排出管４８の加熱及び保温に供した後、高温のまま外部へ放出されることを回避できるようにするために、上記燃焼排気２３をカソード排気２５と混合させて温度の低下した総合排気２８とさせてから外部へ放出させるようにすることに代えて、上記燃焼排気２３を、ＰＥＦＣ発電装置に付設して該ＰＥＦＣ発電装置の廃熱を回収して所要温度の温水３４を生成させるようにしてある温水回収装置３８の温水３９と熱交換させることにより、所要温度まで温度低下させることができるようにしたものである。
【００４８】
すなわち、図１（イ）（ロ）及び図２（イ）（ロ）に示したと同様に、筐体４７の下部所要位置に、排気ダクト５１を、内外方向に貫通するように設け、該排気ダクト５１の中心部に、ドレン排出管４８の先端部における筐体４７外側へ突出する部分と、筐体４７の内側に設けてある遮断弁５０の直ぐ下流側位置よりも先端側の領域を収容させるようにする。
【００４９】
更に、本実施の形態では、ＰＥＦＣ発電装置を、コージェネレーションシステム化を図るための温水回収装置３８、すなわち、図１０（ロ）に示したと同様に、貯湯槽４２の出口側と入口側との間に、カソード排気ライン２６上のカソード排気用熱交換器４０と、冷却水ライン３６上の電池冷却水用熱交換器４１とを、温水循環ポンプ（図示せず）を備えた温水回収ライン４３を介して直列に接続してなる温水回収装置３８を付設してなる構成として、上記温水回収ライン４３における所要個所、たとえば、上記電池冷却水用熱交換器４１と貯湯槽４２との間の温水回収ライン４３上に、該温水回収ライン４３を流通する温水３９と燃焼排気２３とを熱交換させるための燃焼排気用熱交換器５５を設けて、燃焼排気ライン２４の下流側端部を、上記燃焼排気熱回収用熱交換器５５を経由させて上記排気ダクト５１の筐体４７内側の基端部に接続した構成とする。
【００５０】
なお、この場合、カソード排気２５は、燃焼排気２３と混合させた総合排気２８としてではなく、カソード排気２５単独で外部へ放出させるようにする。このために、カソード排気ライン２６は、ドレンセパレータ２７を経た後、たとえば、筐体４７の上部所要位置まで達するよう適宜配設して、カソード排気２５を筐体４７の上部所要位置から外部へ放出させるようにしてある。その他の構成は図１（イ）（ロ）及び図２（イ）（ロ）に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。
【００５１】
以上の構成としてある本実施の形態の固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除装置を使用する場合は、先ず、ＰＥＦＣ発電装置の発電運転（通常運転）時には、上記温水回収装置３８の温水循環ポンプを運転して温水回収ライン４３にて温水３９を循環させるようにしておく。これにより、前述したようにＰＥＦＣ発電装置の発電運転時に１００℃以上の高温となっている燃焼排気２３は、燃焼排気ライン２４を通して上記温水回収ライン４３上の燃焼排気用熱交換器５５に導かれた時点で、該温水回収ライン４３を循環している温水３９と熱交換されて、１００℃以下程度の所要温度まで引き下げられるようになる。その後、上記所要温度まで温度低下した燃焼排気２３を、上記排気ダクト５１へ導くことにより、該排気ダクト５１内に収容してあるドレン排出管４８の先端部を、上記燃焼排気２３に残存している熱により、少なくとも２５℃以上程度に加熱及び保温することができるようになるため、該ドレン排出管４８が凍結閉塞する虞を未然に防止することができる。この際、上記温水回収装置３８においては、燃焼排気用熱交換器５５に温水回収ライン４３を通して循環供給される温水３９を、上記高温の燃焼排気２３によって加熱することができて、温水回収効率を向上させることができるようになるため、上記温水回収装置３８を付設してなるＰＥＦＣ発電装置のコージェネレーションシステムとしての効率の向上化を図ることが可能になる。
【００５２】
一方、ＰＥＦＣ発電装置を起動させるときには、上記温水回収装置３８の温水循環ポンプの運転を停止したままＰＥＦＣ発電装置の暖気操作を行うようにする。このように、上記燃焼排気用熱交換器５５への温水３９の循環供給を停止した状態のまま暖気操作を行うと、暖気操作時に３８℃程度となっている上記燃焼排気２３を、上記燃焼排気用熱交換器５５における温水３９との熱交換をほとんど生じさせることなく、そのまま排気ダクト  へ導いて、図６（イ）（ロ）に示した実施の形態と同様に、ドレン排出管４８の加熱に供することができるようになることから、ＰＥＦＣ発電装置の運転停止期間中にドレン排出管４８内にてドレン４６の凍結が生じていたとしても、ＰＥＦＣ発電装置の暖気操作期間中に効率よく融解させて、該ドレン排出管４８の閉塞を解除させることができる。
【００５３】
図８（イ）（ロ）は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、図１（イ）（ロ）及び図２（イ）（ロ）に示したと同様の構成において、ドレン排出管４８の加熱及び保温用の熱源として、総合排気２８の保有する熱を利用することに代えて、ＰＥＦＣ発電装置の廃熱の１つである、固体高分子型燃料電池１のカソード２より排出されるカソード排気２５の保有する熱を利用することができるようにしたもので、以下のような構成としてある。
【００５４】
すなわち、図１（イ）（ロ）及び図２（イ）（ロ）に示したと同様の構成において、排気ダクト５１の筐体４７内側の端部に、総合排気ライン２９に代えて、カソード排気ライン２６の下流側端部を接続するようにした構成としてある。
【００５５】
なお、この場合、燃焼排気２３は、カソード排気２５と混合してなる総合排気２８としてではなく、燃焼排気２３単独で外部に放出させるようにする。このために、燃焼排気ライン２４は、たとえば、筐体４７の上部所要位置に達するように適宜配設して、燃焼排気２３を筐体４７の上部所要位置から外部へ放出させるようにしてある。その他の構成は図１（イ）（ロ）及び図２（イ）（ロ）に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。
【００５６】
本実施の形態によれば、図３に示す如く、カソード排気２５は、発電運転時及び暖気操作中のいずれの場合においても、総合排気２８よりも温度は低いが、発電運転時には２５℃〜６０℃程度の温度を有しているため、ドレン排出管４８の先端部を２５℃以上程度に加熱及び保温できて、凍結閉塞が生じる虞を未然に防止できる。一方、暖気操作中にも上記カソード排気２５は約２０℃の温度を有しているため、後述する実施例の結果より明らかなように、暖気操作期間中にドレン排出管４８内で凍結しているドレン４６を融解させることができて、ドレン排出管４８の閉塞を解除させることができる。
【００５７】
更に、図９（イ）（ロ）は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、ドレン排出管４８の加熱及び保温用の熱源として、ＰＥＦＣ発電装置のコージェネレーションシステム化を図るべく付設される温水回収装置３８にて上記発電装置の廃熱の回収により発生させて貯湯槽４２に貯留してある温水３９の保有する熱を利用するようにしたもので、以下のような構成としてある。
【００５８】
すなわち、図１０（ロ）に示した温水回収装置３８を付設してなるＰＥＦＣ発電装置と同様の構成において、図１（イ）（ロ）及び図２（イ）（ロ）に示した実施の形態と同様に、筐体４７の下部所要位置に、所要のドレン発生源４９よりドレン４６を導いて筐体４７外部へ排出させるための遮断弁５０付きのドレン排出管４８を設けると共に、該ドレン排出管４８における遮断弁５０よりも下流側で且つ筐体４７内となる位置の外周に、熱交換器としての温水ジャケット５６を設ける。該温水ジャケット５６には、上記温水回収装置３８における温水回収ライン４３の何れかの個所、たとえば、貯湯槽４２とカソード排気用熱交換器４０との間に位置する温水回収ライン４３を経由させるように接続して、上記温水ジャケット５６が、貯湯槽４２の出口側に接続された一段目の熱交換器となるようにする。
【００５９】
その他、図１（イ）（ロ）及び図２（イ）（ロ）並びに図１０（ロ）に示したものと同一のものには同一符号が付してある。
【００６０】
以上の構成としてある本実施の形態の固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除装置を使用する場合、先ず、ＰＥＦＣ発電装置の発電運転（通常運転）時には、上記温水回収装置３８の温水循環ポンプを運転状態とすると、図１０（ロ）に示したものと同様に、該温水回収装置３８における温水回収ライン４３を介して貯湯槽４２、カソード排気用熱交換器４０及び電池冷却水用熱交換器４１を経て循環しながらカソード排気２５及び固体高分子型燃料電池１の電池温度の冷却に供された後に温排水となる電池冷却水３３との熱交換により所要温度に加熱される温水３９を、上記循環の途中で上記ドレン排出管４８に設置してある温水ジャケット５６に導入して、該ドレン排出管４８を加熱及び保温することができる。この際、上記温水３９は、燃焼排気２３、カソード排気２５、総合排気２８のようなガスに比して比熱（熱容量）が大幅に大きいため、筐体４７外部に位置している上記ドレン排出管４８の先端部までを熱伝導により加熱及び保温することができ、これにより、該ドレン排出管４８に凍結閉塞が発生する虞を未然に防止できる。
【００６１】
一方、ＰＥＦＣ発電装置の起動時には、上記貯湯槽４２に以前のＰＥＦＣ発電装置の発電運転時に廃熱を回収することにより所要温度に加熱された温水３９が貯留されている状態で温水回収装置３８の温水循環ポンプを運転すると、上記貯湯槽４２内に貯留されていた所要温度の温水３９がドレン排出管４８に取り付けてある温水ジャケット５６に供給されるようになることから、ドレン排出管４８を温水３９の保有する熱により直接加熱することができ、この場合にも、上記と同様に、筐体４７外部に位置している上記ドレン排出管４８の先端部までを熱伝導により加熱して、上記ドレン排出管４８内にて凍結しているドレン４６を、暖気操作期間中に融解させて、閉塞を解除させることができる。
【００６２】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、図１（イ）（ロ）及び図２（イ）（ロ）の実施の形態、図６（イ）（ロ）の実施の形態、図８（イ）（ロ）の実施の形態において、図１０（ロ）に示したと同様に、ＰＥＦＣ発電装置の廃熱を回収して温水を生成させる温水回収装置３８を付設してコージェネレーションシステム化を図るようにしてもよい。
【００６３】
図５（イ）（ロ）の実施の形態におけるドレン排出管４８の外周面に設ける伝熱フィンの形状や枚数は、排気ダクト５１内におけるガスの流通を阻害しなければ、適宜変更してもよい。又、図６（イ）（ロ）、図７（イ）（ロ）、図８（イ）（ロ）の各実施の形態におけるドレン排出管４８に、図５（イ）（ロ）に示したと同様の伝熱フィンを設けるようにしてもよい。更に、図６（イ）（ロ）、図７（イ）（ロ）、図８（イ）（ロ）の各実施の形態における排気ダクト５１，５３を、図４に示したと同様に、ドレン排出管４８における遮断弁５０よりも上流側へ延長させて設けるようにしてもよい。
【００６４】
図９（イ）（ロ）の実施の形態における温水回収装置３８の温水回収ライン４３を流れる温水３９によりドレン排出管４８を加熱及び保温するための熱交換器としては、温水ジャケット５６を示したが、上記温水３９によりドレン排出管４８を加熱及び保温できれば、いかなる形式の熱交換器を用いるようにしてもよい。その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【実施例】
【００６５】
以下、本発明者等の行った本発明の有効性を解析により検証した結果について説明する。
【００６６】
ドレン排出管４８を外径６ｍｍ、内径４ｍｍ、長さ５０ｍｍの円筒鋼管とし、このドレン排出管４８内の全域に亘りドレン４６が凍結しているとすると、その融解には、１．４ｋＪ程度の熱量が必要になる。
【００６７】
これに対し、ＰＥＦＣ発電装置の起動時（暖気操作時）には、表１に示す如く、燃焼排気２３の温度は３８℃程度であり、総合排気２８の温度は２５℃程度、カソード排気２５の温度は２０度程度となっている。又、上記各排気２３，２８，２５の流量は、それぞれ６００Ｌ（Ｎｏｒｍａｌ）／ｍｉｎ、１５０Ｌ（Ｎｏｒｍａｌ）／ｍｉｎ、４５０Ｌ（Ｎｏｒｍａｌ）／ｍｉｎとなっている。
【表１】
2007250311.tif 000003
以上のような温度及び流量条件となっている上記各排気２３，２８，２５を用いて上記ドレン排出管４８内の凍結しているドレンをすべて融解させるのに要する時間は、燃焼排気２３を用いた場合は約３０分、総合排気２８を用いた場合は４０分程度、カソード排気を用いた場合であっても５０分程度である。
【００６８】
したがって、ドレン排出管４８を加熱するための熱源として、上記燃焼排気２３、総合排気２８、カソード排気２５の保有する熱を利用する場合であっても、ＰＥＦＣ発電装置の起動に際して１時間程度の時間を要する暖気操作中に、上記ドレン排出管４８内で凍結しているドレン４６を融解させることができて、該ドレン排出管４８の閉塞を解除できることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の固体高分子型燃料電池発電装置におけるドレン排出管の凍結閉塞防止及び凍結閉塞解除方法並びに装置の実施の一形態を示すもので、（イ）は概略切断側面図、（ロ）はドレン排出管との熱交換部である排気ダクトの所在を示すＰＥＦＣ発電装置のブロック図である。
【図２】図１の装置のドレン排出管付近を拡大して示す図で、（イ）は切断側面図、（ロ）は（イ）のＩ−Ｉ方向矢視図である。
【図３】固体高分子型燃料電池発電装置における暖気時及び発電運転時における燃焼排気とカソード排気と総合排気の温度特性を示す図である。
【図４】図１の装置の変形例を示す概略切断側面図である。
【図５】図１の装置の別の変形例におけるドレン排出管付近を拡大して示す図で、（イ）は切断側面図、（ロ）は（イ）のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。
【図６】本発明の実施の他の形態を示すもので、（イ）は概略切断側面図、（ロ）はドレン排出管との熱交換部である排気ダクトの所在を示すＰＥＦＣ発電装置のブロック図である。
【図７】本発明の実施の更に他の形態を示すもので、（イ）は概略切断側面図、（ロ）はドレン排出管との熱交換部である排気ダクトの所在を示すＰＥＦＣ発電装置のブロック図である。
【図８】本発明の実施の更に他の形態を示すもので、（イ）は概略切断側面図、（ロ）はドレン排出管との熱交換部である排気ダクトの所在を示すＰＥＦＣ発電装置のブロック図である。
【図９】本発明の実施の更に他の形態を示すもので、（イ）は概略切断側面図、（ロ）はドレン排出管との熱交換器である温水ジャケットの所在を示すＰＥＦＣ発電装置のブロック図である。
【図１０】従来のＰＥＦＣ発電装置を示すもので、（イ）は温水回収装置を具備しない形式のものを、（ロ）は温水回収装置を付設してなる形式のものをそれぞれ示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  固体高分子型燃料電池
５  燃料処理装置
６  改質器
２３  燃焼排気
２４  燃焼排気ライン
２５  カソード排気
２６  カソード排気ライン
２８  総合排気
２９  総合排気ライン
３８  温水回収装置
３９  温水
４２  貯湯槽
４７  筐体
４８  ドレン排出管
４９  ドレン発生源
５１  排気ダクト
５３  排気ダクト
５３ａ  内筒
５３ｂ  外筒
５５  燃焼排気用熱交換器（熱交換器）
５６  温水ジャケット（熱交換器）
【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】
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【図９】
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【図１０】
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