(57)【要約】【課題】発電出力設定値一定の条件下で燃料電池温度が変化しても制御のバランスを保てるようにする。【解決手段】燃料電池発電装置における天然ガス供給ライン５、水蒸気ライン７、触媒燃焼用空気供給ライン３０、燃料電池Ｉを収納した圧力容器３１への不活性ガス３３供給用のライン３２にそれぞれ設けた流量調節器３４，３５，３６，３７へ指令を与える制御装置３８を備える。制御装置３８にて、燃料電池Ｉの発電出力設定値に応じた制御目標値を、燃料電池Ｉの温度検出値に応じた制御目標値補正量で補正してなる制御目標値を求め、求められた制御目標値に則して各流量調節器３４，３５，３６，３７を制御させて、燃料電池Ｉの発電出力設定値一定の場合にも、燃料電池Ｉの温度変化に応じて、天然ガスＮＧ供給量、水蒸気Ｈ２Ｏ供給量、触媒燃焼用空気２９供給量、圧力容器３１への不活性ガス３３供給量を変化させる。【選択図】図１
2007026997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池発電装置における所要のプロセスポイントを制御するときに、燃料電池の発電
出力設定値に応じた制御目標値を、該燃料電池の温度検出値に応じた制御目標値補正量で
補正してなる制御目標値に基づいて制御することを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池発電
装置の運転制御方法。
【請求項２】
所要のプロセスポイントを、原料ガスの供給量の制御、及び、上記原料ガスを水蒸気改
質させるために該原料ガスへ供給する水蒸気の供給量の制御とする請求項１記載の溶融炭
酸塩型燃料電池発電装置の運転制御方法。
【請求項３】
所要のプロセスポイントとして、燃料電池のアノード排ガスを燃焼させる触媒燃焼器へ
の触媒燃焼用空気の供給量、及び又は、燃料電池を収納した圧力容器への不活性ガスの供
給量の制御を加えるようにする請求項２記載の溶融炭酸塩型燃料電池発電装置の運転制御
方法。
【請求項４】
燃料電池発電装置における所要のプロセスポイントを制御するための装置に対し、燃料
電池の発電出力設定値に応じた制御目標値を、該燃料電池の温度検出値に応じた制御目標
値補正量で補正してなる制御目標値に基づいて指令を与える制御装置を備えてなる構成を
有することを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池発電装置の運転制御装置。
【請求項５】
燃料電池発電装置の所要のプロセスポイントを制御するための装置を、原料ガス供給ラ
インを通して供給される原料ガスの供給量を制御するための流量調節器、及び、上記原料
ガス供給ラインを通して供給される原料ガスへ水蒸気を供給するための水蒸気ラインに設
けた流量調節器とした請求項４記載の溶融炭酸塩型燃料電池発電装置の運転制御装置。
【請求項６】
所要のプロセスポイントを制御するための装置として、燃料電池のアノード排ガスを燃
焼させる触媒燃焼器へ触媒燃焼用空気を供給するための触媒燃焼用空気供給ラインに設け
て触媒燃焼用空気の供給量を制御するための流量調節器、及び又は、燃料電池を収納した
圧力容器へ不活性ガスを供給するための不活性ガスラインに設けて不活性ガスの供給量を
制御するための流量調節器を加えるようにした請求項５記載の溶融炭酸塩型燃料電池発電
装置の運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料の有する化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換させるエネルギー
部門で用いる燃料電池のうち、特に、溶融炭酸塩型の燃料電池を用いた発電装置の運転制
御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池のうち、溶融炭酸塩型燃料電池は、電解質として溶融炭酸塩を多孔質体に染み
込ませてなる電解質板をカソードとアノードの両電極により両面から挟み、カソード側に
酸化ガス（空気、ＣＯ２）を供給すると共にアノード側に燃料ガス（Ｈ２）を供給するこ
とにより発電を行わせるようにしたセルを、セパレータを介し電池出力に応じた段数に積
層してスタックとした構成としたものである。
【０００３】
上記溶融炭酸塩型燃料電池を用いた発電装置（ＭＣＦＣ発電装置）としては、種々の構
成のものが提案されているが、その一例としては図４に示すようなものがある。
【０００４】
すなわち、電解質板１をカソード２とアノード３の両電極で両面から挟み、カソード２
側に酸化ガスを、又、アノード３側に燃料ガスをそれぞれ供給するようにしてなるセルを
、セパレータ（図示せず）を介し多層に積層してスタックとしてなる燃料電池Ｉを構成す
る。該燃料電池Ｉのアノード３の上流側には、改質器４を設け、該改質器４の改質室４ａ
に、改質原料ガスとしての天然ガスＮＧの供給ライン５を接続して、天然ガスＮＧを、該
天然ガス供給ライン５の途中の脱硫器６で脱硫した後、水蒸気ライン７からの水蒸気Ｈ２
Ｏと混合させ、その後、天然ガス予熱器８で予熱してから上記改質器４の改質室４ａへ導
入して、該改質器４の加熱室４ｂへ供給される加熱ガスの熱を改質室４ａに吸熱させるこ
とにより改質するようにしてある。上記改質器４にて改質された燃料ガス（改質ガス）は
、上記天然ガス予熱器８における天然ガスＮＧの予熱用熱源として利用した後、アノード
３の入口側で５５０〜６００℃となるようアノードガスライン９を経て上記燃料電池Ｉの
アノード３へ供給されるようにしてある。
【０００５】
一方、上記燃料電池Ｉのカソード２には、酸化ガスの供給ライン１０ａを接続して、空
気Ａを空気供給ライン１０上の圧縮機１１で圧縮した後、酸化ガス予熱器１２で予熱して
から供給するようにしてある。これにより、上記燃料電池Ｉにて、アノード３側の改質ガ
ス中の水素と、カソード２側の空気Ａ中の酸素とを電気化学反応（燃料電池反応）させて
、発生する起電力を取り出すようにしてある。
【０００６】
上記カソード２から排出されるカソード排ガスは、上記酸化ガス予熱器１２を通してか
ら排気させるようにしてある。又、上記カソード排ガスの一部は、カソードリサイクルラ
イン１３、リサイクルブロワ１４を経て上記カソード２の入口側へ戻して循環されるよう
にしてある。更に、上記カソード排ガスの他の一部は、アノード３から排出されるアノー
ド排ガスと混合して触媒燃焼器１５へ導いて、上記アノード排ガス中に残存する未反応の
水素等の可燃成分を、カソード排ガス中に残存する酸素により触媒の存在下で燃焼させ、
この触媒燃焼により発生する高温の燃焼ガス（加熱ガス）を、上記改質器４の加熱ガス室
４ｂへ導いて、上記した天然ガスＮＧの改質用熱源として利用するようにしてある。
【０００７】
なお、上記加熱ガス室４ｂから排出されたガスは、過熱器１６、蒸発器１７を順に経て
気水分離器１８へ導き、ここで気水分離して、ガスはブロワ１９で加圧して酸化ガス供給
ライン１０ａに入れて空気Ａとともにカソード２に供給するようにし、水は、給水ポンプ
２０で加圧して上記蒸発器１７、過熱器１６を順に経るときに、上記加熱ガス室４ｂから
排出されたガスの熱を順次奪うことにより水蒸気Ｈ２Ｏとされて水蒸気ライン７より天然
ガス供給ライン５へ供給させるようにしてある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００８】
なお、図示してはいないが、上記触媒燃焼器１５へ、カソード排ガスに加えて、外部よ
り導いた空気を触媒燃焼用空気として供給することも考えられている。
【０００９】
ところで、燃料電池は、発電に伴い発熱するため、冷却が必要であり、上記ＭＣＦＣ発
電装置では、通常、燃料電池Ｉを、カソード２へ供給する空気Ａにより冷却するようにし
ている。
【００１０】
図５は、燃料電池の冷却を、カソードに供給する空気により行うようにしたものの一例
を示すもので、燃料電池Ｉのカソード２から排出されたカソード排ガス２１の一部をリサ
イクルブロワ（カソード循環ブロワ）１４を備えたカソードリサイクルライン（再循環ラ
イン）１３を通してカソード２入口側へ循環させることができるようにしてある構成にお
いて、カソード２に接続してある酸化ガス供給ライン１０ａに空気Ａを供給する空気供給
ライン１０上の空気流量調節弁２２の操作により、該空気供給ライン１０を通してカソー
ド２へ供給する低温の空気Ａの量と、上記リサイクルブロワ１４の運転により、カソード
リサイクルライン１３を経てカソード２の入口側へ循環させる高温のカソード排ガス２１
の量とを調整することにより、カソード２へ供給されるガス、すなわち、上記低温の空気
Ａと高温のカソード排ガス２１とを混合してなるガスの温度が、カソード２の入口にて所
定の温度範囲、たとえば、５５０〜６００℃に常時維持されるようにしている（たとえば
、特許文献２参照）。なお、図５において、図４に示したものと同一のものには同一符号
が付してある。
【００１１】
又、上記と同様の溶融炭酸塩型燃料電池Ｉの起動時に、該燃料電池Ｉを所要温度まで速
やかに昇温させるための手法の１つとしては、図６に示す如く、上記と同様に、燃料電池
Ｉのカソード排ガスを、リサイクルブロワ（カソード循環ブロワ）１４の運転により、カ
ソードリサイクルライン（再循環ライン）１３を通してカソード２の入口側へ循環させる
ことができるようにしてある構成において、カソード２の入口側に接続してあるカソード
ガス入口ライン２３における上記カソードリサイクルライン１３の接続位置よりも上流側
位置にカソードガス入口弁２４を設け、上記カソード２の出口側に接続してあるカソード
排ガスライン２５における上記カソードリサイクルライン１３を分岐させて設けた分岐位
置よりも下流側位置に、カソード排ガス出口弁２６を設け、更に、上記カソードリサイク
ルライン１３上にガス加熱器２７を設けた構成として、上記燃料電池Ｉの起動時に、上記
カソードガス入口弁２４とカソード排ガス出口弁２６を閉じることにより、上記カソード
リサイクルライン１３と燃料電池Ｉのカソード２を経る閉ループが形成されるようにし、
リサイクルブロワ１４の運転により上記閉ループで循環させられるガス（カソード排ガス
）を、上記ガス加熱器２７で加熱することにより、燃料電池Ｉの温度を間接的に昇温させ
るようにすることが従来提案されている（たとえば、特許文献３参照）。
【００１２】
なお、燃料電池は、大気中で運転される場合もあるが、圧力容器内に収納して該圧力容
器内の圧力を調整して燃料電池の運転を行わせる加圧型のものもある。すなわち、この種
の加圧型の燃料電池では、図４に示した燃料電池Ｉと同様の燃料電池Ｉ、改質器４、天然
ガス予熱器８、触媒燃焼器１５等を図示しない圧力容器内に収納し、該圧力容器内に、不
活性ガスを注入して加圧するようにしている。
【００１３】
ところで、上記したようなＭＣＦＣ発電装置の運転制御を行う際、原料ガスとなる天然
ガスＮＧの供給量の制御は、上記アノード３とカソード２間に外部接続してある系統連係
インバータ（図示せず）より取り出される発電出力（負荷）の増加に比例して、上記天然
ガスＮＧの供給量を増加させるようにすることが一般に行われている。
【００１４】
又、図５で前述したような燃料電池Ｉの冷却、すなわち、燃料電池Ｉの温度制御に関わ
る制御対象であるカソード２への低温の空気供給量の制御、及び、リサイクルブロワ１４
の運転の制御を介したカソードリサイクルライン１３を経てカソード２の入口側へ循環さ
せる高温のカソード排ガスの循環量の制御は、当然、燃料電池Ｉの温度に依存した制御を
行うようにしている。更に、その他のＭＣＦＣ発電装置の運転時に制御すべき対象となる
プロセスポイント、たとえば、天然ガスＮＧを水蒸気改質させるために供給する水蒸気Ｈ
２Ｏ（図４参照）の供給量の制御や、上記触媒燃焼器１５へ触媒燃焼用空気を供給するよ
うにしてある形式のものでは該触媒燃焼用空気の供給量の制御、又、加圧型の燃料電池を
採用した形式のものでは、燃料電池Ｉを収納する圧力容器への不活性ガスの供給量の制御
等の各プロセスポイントの制御は、上記天然ガスＮＧの供給量の制御と同様に、それぞれ
の制御目標値を、燃料電池Ｉの発電出力設定に応じて設定することが一般に行われている
。
【００１５】
【特許文献１】特開平７−５７７５４号公報
【特許文献２】特開平７−１６１３７１号公報
【特許文献３】特開平５−１６６５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところが、従来のＭＣＦＣ発電装置の運転制御手法では、上述したように、カソード２
への低温の空気供給量の制御と、リサイクルブロワ１４の運転制御は、燃料電池Ｉの温度
に応じて制御されているが、それ以外の天然ガスＮＧの供給量や水蒸気Ｈ２Ｏの供給量、
触媒燃焼用空気の供給量、加圧型の場合における圧力容器内への不活性ガス供給量等の各
プロセスポイントの制御目標値は、いずれも燃料電池Ｉの発電出力（負荷）の設定値に応
じて設定してあるため、アノード３とカソード２間に外部接続してある系統連係インバー
タより取り出される発電出力（負荷）が一定に設定されている条件の下では、燃料電池Ｉ
に温度変化が生じたとしても、上記カソード２への低温の空気供給量の制御とリサイクル
ブロワ１４の回転数の制御によるカソード排ガスの循環量の制御は行われるが、その他、
上記したような天然ガスＮＧの供給量や水蒸気Ｈ２Ｏの供給量、触媒燃焼用空気の供給量
、圧力容器内への不活性ガス供給量等の各プロセスポイントの制御目標値は、上記発電出
力設定に対応してすべて一定とされるため、制御は特に行われない。そのために、ＭＣＦ
Ｃ発電装置全体の制御のバランスが崩れる虞が懸念されるというのが実状である。
【００１７】
又、燃料電池Ｉの非発電時、すなわち、起動作業中や停止作業中には、燃料電池Ｉの昇
温や冷却等を行わせるために、上記したような各プロセスポイントの値（プロセス値）は
種々変化するが、上記のように燃料電池Ｉの発電出力設定に応じて各プロセスポイントの
制御目標値が設定されている条件の下では、燃料電池Ｉの発電出力設定値がゼロとされる
ことに対応して、各プロセスポイントの制御目標値が一定値とされてしまい、実状に即さ
なくなる。このために、各プロセス値が管理値から逸脱しないようにすることに注意を要
し、従来は、たとえば、上記特許文献３に記載されている起動時のような起動・停止用の
特殊な制御ロジックに基づいた起動・停止用の制御目標値を、予め、通常運転用の燃料電
池Ｉの発電出力設定値に応じた各プロセスポイントの制御目標値とは別に定めておき、起
動や停止時には、切替器によって上記通常運転用の制御目標値と、起動・停止用の制御目
標値とを切り替えるようにしたり、あるいは、運転員が、各プロセスポイントの制御目標
値を手動で変更する必要が生じているのが実状である。
【００１８】
そこで、本発明は、燃料電池の発電出力設定値が一定の場合であっても、燃料電池の温
度変化を伴う運転状態の変化が生じた場合には、各プロセスポイントの制御を適宜行なう
ことができて、ＭＣＦＣ発電装置全体の制御バランスを良好に保持することができ、しか
も、起動時や停止時にも各プロセスポイントの制御目標値を適切に設定することができて
、起動時や停止時に、起動・停止用の特殊な制御ロジックへの切り替えや、運転員による
手動操作を不要とすることができる溶融炭酸塩型燃料電池発電装置の運転制御方法及び装
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、燃料電池発電装置における所要のプロセスポイ
ントを制御するときに、燃料電池の発電出力設定値に応じた制御目標値を、該燃料電池の
温度検出値に応じた制御目標値補正量で補正してなる制御目標値に基づいて制御する溶融
炭酸塩型燃料電池発電装置の運転制御方法、及び、燃料電池発電装置における所要のプロ
セスポイントを制御するための装置に対し、燃料電池の発電出力設定値に応じた制御目標
値を、該燃料電池の温度検出値に応じた制御目標値補正量で補正してなる制御目標値に基
づいて指令を与える制御装置を備えてなる構成を有する溶融炭酸塩型燃料電池発電装置の
運転制御装置とする。
【００２０】
又、上記における所要のプロセスポイントを、原料ガスの供給量の制御、及び、上記原
料ガスを水蒸気改質させるために該原料ガスへ供給する水蒸気の供給量の制御とする方法
、及び、燃料電池発電装置の所要のプロセスポイントを制御するための装置を、原料ガス
供給ラインを通して供給される原料ガスの供給量を制御するための流量調節器、及び、上
記原料ガス供給ラインを通して供給される原料ガスへ水蒸気を供給するための水蒸気ライ
ンに設けた流量調節器としてなる構成を有する装置とする。
【００２１】
更に、所要のプロセスポイントとして、燃料電池のアノード排ガスを燃焼させる触媒燃
焼器への触媒燃焼用空気の供給量の制御、及び又は、燃料電池を収納した圧力容器への不
活性ガスの供給量の制御を加えるようにする方法とし、又、所要のプロセスポイントを制
御するための装置として、燃料電池のアノード排ガスを燃焼させる触媒燃焼器へ触媒燃焼
用空気を供給するための触媒燃焼用空気供給ラインに設けて触媒燃焼用空気の供給量を制
御するための流量調節器、及び又は、燃料電池を収納した圧力容器へ不活性ガスを供給す
るための不活性ガスラインに設けて不活性ガスの供給量を制御するための流量調節器を加
えるようにした構成を有する装置とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。  
（１）燃料電池発電装置における所要のプロセスポイントを制御するときに、燃料電池の
発電出力設定値に応じた制御目標値を、該燃料電池の温度検出値に応じた制御目標値補正
量で補正してなる制御目標値に基づいて制御する溶融炭酸塩型燃料電池発電装置の運転制
御方法及び装置としてあるので、燃料電池の発電出力設定値が一定に保持された状態であ
っても、燃料電池に温度変化が生じると、該温度変化に応じて、上記所要のプロセスポイ
ントの燃料電池の発電出力設定値に応じた制御目標値に対し、該燃料電池の温度検出値に
応じた制御目標値補正量で補正して新たな制御目標値を設定して、該制御目標値に基づく
制御を行うことができるようになるため、燃料電池発電装置全体の制御のバランスを良好
に保つことができる。  
（２）更に、燃料電池発電装置の起動、停止時のように燃料電池の発電出力設定値がゼロ
のまま一定とされる条件下においても、各プロセスポイントの制御目標値を、燃料電池の
起動、停止時に生じる該燃料電池の温度変化に応じた制御目標値補正量の変化に伴って変
化させることができて、該各プロセスポイントの制御を適切に調整して、燃料電池発電装
置の起動、停止を行わせることができる。したがって、起動、停止時に、起動・停止用の
特殊な制御ロジックへの切り替えや、運転員による手動操作を不要とすることができる。
これにより、起動、停止時の各プロセスポイントの制御性能の向上化を図ることができる
。  
（３）所要のプロセスポイントを、原料ガスの供給量、及び、上記原料ガスを水蒸気改質
させるために該原料ガスへ供給する水蒸気の供給量の制御とするようにした構成とするこ
とにより、燃料電池の発電出力設定値が一定に保持された状態であっても、燃料電池に生
じる温度変化に応じて燃料電池発電装置への原料ガスの供給量、及び、上記原料ガスを水
蒸気改質するための水蒸気の供給量を、適宜増減するよう制御することができる。  
（４）所要のプロセスポイントとして、燃料電池のアノード排ガスを燃焼させる触媒燃焼
器への触媒燃焼用空気の供給量の制御、及び又は、燃料電池を収納した圧力容器への不活
性ガスの供給量の制御を加えるようにする構成とすることにより、燃料電池の発電出力設
定値が一定に保持された条件の下で、燃料電池に生じる温度変化に応じて上記触媒燃焼用
空気、及び又は、上記圧力容器への不活性ガスの供給量についても、適宜増減するよう制
御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
図１乃至図３（イ）（ロ）は本発明の溶融炭酸塩型燃料電池発電装置の運転制御方法及
び装置の実施の一形態を示すもので、図４に示したＭＣＦＣ発電装置と同様に、溶融炭酸
塩型燃料電池Ｉ、該燃料電池Ｉのカソード２に酸化ガス供給ライン１０ａを通して空気Ａ
を供給する空気供給ライン１０、カソード排ガスの一部をカソード２の入口側へ循環させ
るリサイクルブロワ１４付きのカソードリサイクルライン１３、アノード３の上流側にア
ノードガスライン９を介し接続した改質器４、該改質器４の改質室４ａに天然ガスＮＧを
供給する天然ガス供給ライン５、該天然ガス供給ライン５へ水蒸気Ｈ２Ｏを供給する水蒸
気ライン７、天然ガス予熱器８を備えた構成のＭＣＦＣ発電装置における上記燃料電池Ｉ
のカソード排ガスとアノード排ガスとを混合して上記触媒燃焼器１５へ供給するための混
合器２８を備え、更に、該混合器２８へ供給されるカソード排ガスに、触媒燃焼用空気２
９を供給するための触媒燃焼用空気供給ライン３０を備える。更に又、本実施の形態では
、加圧型とするために、上記燃料電池Ｉ，改質器４、天然ガス予熱器８、触媒燃焼器１５
、混合器２８を、圧力容器３１に収納すると共に、該圧力容器３１に接続してある不活性
ガスライン３２より該圧力容器３１内へ不活性ガス３３を供給することにより、圧力容器
３１内を所要圧力に加圧できるようにしてある。
【００２５】
更に、上記天然ガス供給ライン５と、水蒸気ライン７と、触媒燃焼用空気供給ライン３
０と、不活性ガス供給ライン３２に、それぞれ流量調節器３４，３５，３６，３７を設け
、該各流量調節器３４，３５，３６，３７にそれぞれ流量制御を行わせるための指令を与
える制御装置３８を備える。
【００２６】
上記制御装置３８は、図２に示す如く、燃料電池Ｉの発電出力設定値と、該燃料電池Ｉ
の温度検出値との双方に基づいて各プロセスポイント、たとえば、天然ガスＮＧ供給量、
水蒸気Ｈ２Ｏ供給量、触媒燃焼用空気２９供給量、圧力容器３１への不活性ガス３３供給
量の制御目標値をそれぞれ設定するようにしてある。
【００２７】
詳述すると、上記制御装置３８は、図３（イ）に示す如く、燃料電池Ｉの発電出力設定
値ｘに応じて或るプロセスポイントの制御目標値としての流量設定値ｙが定まるようにし
てある制御ロジック｛ｙ＝ｆ（ｘ）｝、すなわち、従来、燃料電池Ｉの発電出力設定に応
じて各プロセスポイントの制御目標値を設定するようにしていた燃料電池Ｉの通常運転時
の制御ロジックと同様の制御ロジックと、図３（ロ）に示す如く、燃料電池Ｉの温度検出
値ｔを基にして、該温度検出値ｔの燃料電池Ｉの目標とする設定運転温度ｔ０からの偏差
Δｔに応じて上記プロセスポイントの制御目標値となる流量設定値の補正すべき補正量を
定めるようにしてある流量設定値補正用の制御ロジックとを備えてなり、上記図３（イ）
に示した如き制御ロジックに基づいて、燃料電池Ｉの発電出力設定値ｘに応じて定まる或
るプロセスポイントの流量設定値ｙに対し、図３（ロ）に示した如き制御ロジックに基づ
いて、燃料電池Ｉの温度検出値ｔが設定運転温度ｔ０からずれている場合に、そのずれ量
（Δｔ）に応じて定まる流量設定値補正量を加味することにより、上記或るプロセスポイ
ントの実際の流量設定値を算出して、該流量設定値が達成されるよう、上記所要の流量調
節器３４，３５，３６，３７により流量の制御を行わせるようにしてある。
【００２８】
具体例として、触媒燃焼用空気２９供給量の制御に適用する場合について示すと、たと
えば、所定の発電出力設定値としてある燃料電池Ｉの設定運転温度ｔ０が５８０℃、この
ときのリサイクルブロワ１４の回転数が１５００ｒｐｍ、触媒燃焼用空気２９の流量設定
値が１６０ｍ３／ｈとなっている運転条件下にて、発電出力設定値を一定に保持している
にもかかわらず、上記燃料電池Ｉの温度が５６０℃に低下した場合には、上記リサイクル
ブロワ１４の回転数を所要割合増加、たとえば、５％増加させて１５７５ｒｐｍとするこ
とにより、カソード２の入口側へ循環される高温のカソード排ガス量を増やして該カソー
ド２へ供給されるガス温度を上昇させて、燃料電池Ｉの温度が、上記設定温度ｔ０である
５８０℃に回復されるようにする。同時に、本発明では、上記温度低下したときの燃料電
池Ｉの温度検出値である５６０℃の上記設定温度５８０℃からのずれ量（Δｔ）は−２０
℃となるため、このずれ量を、図３（ロ）に示す如き制御ロジックに当てはめることで、
上記触媒燃焼用空気２９の供給量についての流量設定値補正量を求めて、触媒燃焼用空気
２９の流量設定値である１６０ｍ３／ｈを、上記求められた流量設定値補正量で補正する
ことにより、たとえば、１３０ｍ３／ｈ（１８．７５％減少）とさせる。
【００２９】
その後、上記カソード２へ供給されるガス温度を上昇させることにより、燃料電池Ｉの
温度が、上記設定温度ｔ０である５８０℃に徐々に回復されると、燃料電池Ｉの温度検出
値と設定運転温度との偏差が徐々に小さくなるため、図３（ロ）における流量設定値補正
量は徐々に減少されて、上記燃料電池Ｉの温度が５８０℃に回復された時点で、上記触媒
燃焼用空気２９の流量設定値も１６０ｍ３／ｈに回復されるようになる。
【００３０】
このように、本発明の溶融炭酸塩型燃料電池発電装置の運転制御方法及び装置によれば
、燃料電池Ｉの発電出力設定値を一定に保持した状態で燃料電池Ｉに温度変化が生じると
、該温度変化に応じて原料となる天然ガスＮＧ供給量、水蒸気Ｈ２Ｏ供給量、触媒燃焼用
空気２９供給量、圧力容器３１への不活性ガス３３供給量について、上記燃料電池Ｉの温
度変化に応じてそれぞれの供給量を補正することができるため、上記燃料電池Ｉの温度変
化を、カソード２へ供給する低温の空気Ａと、リサイクルブロワ１４の運転制御によりカ
ソードリサイクルライン１３を経てカソード２の入口側へ循環させる高温のカソード排ガ
スの量とを制御して燃料電池Ｉの温度を所望の運転温度へ戻すよう制御する間も、各プロ
セスポイントの流量設定値を、燃料電池Ｉの温度変化に対応させて制御を行うことができ
るため、ＭＣＦＣ発電装置全体の制御のバランスを良好に保つことができる。
【００３１】
更に、ＭＣＦＣ発電装置の起動、停止時のように燃料電池Ｉの発電出力設定値がゼロの
まま一定とされる条件下においても、各プロセスポイントの制御目標値である流量設定値
に関しては、燃料電池Ｉの起動、停止時に生じる該燃料電池Ｉの温度変化に応じて、図３
（ロ）に示したように、流量設定値補正量が変化するため、燃料電池Ｉにおける発電出力
設定値がゼロとされていても、燃料電池Ｉへ供給する天然ガスＮＧ供給量、水蒸気Ｈ２Ｏ
供給量、触媒燃焼用空気２９供給量、圧力容器３１への不活性ガス３３供給量を適切に調
整することができて、ＭＣＦＣ発電装置の起動、停止を行わせることができる。したがっ
て、起動、停止時に、起動・停止用の特殊な制御ロジックへの切り替えや、運転員による
手動操作を不要とすることができる。これにより、起動、停止時の各プロセスポイントの
制御性能の向上化を図ることができる。
【００３２】
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、カソード排ガスに触媒
燃焼用空気２９を導入しない形式や、圧力容器３１を具備しない加圧型以外のＭＣＦＣ発
電装置にも適用できること、プロセスポイントとしては、燃料電池発電装置を運転する上
で、従来、燃料電池Ｉの発電出力設定値に依存した制御が行われていたプロセスポイント
であれば、燃料電池Ｉへの天然ガスＮＧ供給量、水蒸気Ｈ２Ｏ供給量、触媒燃焼用空気２
９供給量、圧力容器３１への不活性ガス３３供給量以外のプロセスポイントについても、
燃料電池Ｉの発電出力設定値に依存した制御ロジックに対し、図３（ロ）に示した如き燃
料電池Ｉの温度検出値を基にして、該温度検出値の燃料電池Ｉの目標とする設定運転温度
からの偏差に応じて流量設定値補正量を求める制御ロジックを加味した制御を適用するよ
うにしてもよい。図３（イ）に示した発電出力設定値より流量設置値を導く制御ロジック
に用いるための発電出力設定値と流量設置値との相関性を示すグラフ、及び、図３（ロ）
に示した温度検出値の設定運転温度からの偏差に基づいて流量設定値補正量を求める制御
ロジックに用いるための温度検出値と流量設定値補正量との相関を示すグラフは、必ずし
も直線的な相関関係でなくてもよいこと、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。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の溶融炭酸塩型燃料電池発電装置の運転制御方法及び装置の実施の一形態を示す概要図である。
【図２】図１の装置の制御装置で所要のプロセスポイントの制御内容を示す概要図である。
【図３】図１の装置の制御装置における所要のプロセスポイントの制御に用いる制御ロジックを示すもので、（イ）は燃料電池の発電出力設定値と所要のプロセスポイントの流量設定値との相関を示す図、（ロ）は燃料電池の温度検出値と所要のプロセスポイントの流量設定値補正量との相関を示す図である。
【図４】従来提案されているＭＣＦＣ発電装置の一例を示す概要図である。
【図５】溶融炭酸塩型燃料電池をカソードへ供給するガスにより冷却するために従来提案されているものの一例を示す概要図である。
【図６】溶融炭酸塩型燃料電池の起動時に、該燃料電池を所要温度まで速やかに昇温させるために従来提案されている手法の一例を示す概要図である。
【符号の説明】
【００３４】
Ｉ  燃料電池
ＮＧ  天然ガス（原料ガス）
Ｈ２Ｏ  水蒸気
２  カソード
３  アノード
５  天然ガス供給ライン（原料ガス供給ライン）
７  水蒸気ライン
１５  触媒燃焼器
２９  触媒燃焼用空気
３０  触媒燃焼用空気供給ライン
３１  圧力容器
３２  不活性ガスライン
３３  不活性ガス
３４，３５，３６，３７流量調節器
３８  制御装置
【図１】
2007026997.tif 000003
【図２】
2007026997.tif 000004
【図３】
2007026997.tif 000005
【図４】
2007026997.tif 000006
【図５】
2007026997.tif 000007
【図６】
2007026997.tif 000008