(57)【要約】【課題】複数の開閉装置を用いて液体原料の噴射をする際に、脈動を起こさずに噴射できるとともに飛躍的に信頼性が向上した燃料電池システムを得る。【解決手段】燃料ガス生成部に原燃料を供給する原燃料供給ラインに液体原料を吐出する複数の開閉装置に、時間をずらしてパルス状の開信号を順次送信するようにしたので、脈動を起こさずに液体原料を噴射できるとともに、個々の開閉装置の駆動周波数が下がるので、個々の開閉装置の作動回数が少なく、開閉装置としてインジェクタを用いた場合、ノズル部への異物の付着なども少なくなるため、飛躍的に信頼性を向上させることができる【選択図】図１
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【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反応によって電力を発生する燃料電池と、
この燃料電池に接続され原燃料から前記燃料ガスを生成する燃料ガス生成装置と、
この燃料ガス生成部に前記原燃料を供給する原燃料供給ラインと、
この原燃料供給ラインに前記原燃料の一部である液体原料を吐出する複数の開閉装置と、
この複数の開閉装置に前記液体原料を液送する加圧装置と、
前記複数の開閉装置に接続され、パルス状の開信号を前記複数の開閉装置に時間をずらして順次送信する制御装置と
を備えたことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項２】
開閉装置は、インジェクタであることを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電システム。
【請求項３】
制御装置は、開閉装置の個数と前記開閉装置の動作周波数との積の逆数に相当する時間をずらして、パルス状の開信号を複数の前記開閉装置に順次送信することを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電システム。
【請求項４】
パルス状の開信号は、複数の開閉装置の一部に送信されることを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電システム。
【請求項５】
パルス状の開信号の周波数は、５Ｈｚ以上で２０Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項１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】
この発明は、燃料ガス生成部を備えた燃料電池発電システムに関するもので、とくに燃料ガス生成部に液体を含む原燃料を供給する開閉装置を有する燃料電池発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガス生成部を備えた燃料電池発電システムでは、灯油や水などの液体原料を含む原燃料を燃料ガス生成部に供給し、この燃料ガス生成部で原燃料から水素を含有する燃料ガスを生成し、この燃料ガスを燃料電池に供給して発電している。このような燃料電池発電システムでは、燃料電池の負荷条件により液体原料の流量を精密に制御することが必要である。従来の燃料電池発電システムにおいては、流量可変ポンプと流量計とを設けて、液体原料の流量をフィードバック制御により調整する方法が取られている。また、流量可変ポンプや流量計よりも構成が簡単な方法として、自動車用エンジンなどの燃料噴射に用いられているインジェクタを液体原料の供給装置として用いる方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２４６０４７号公報（３頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、エンジンの燃料噴射に用いられるインジェクタは、潤滑性の高い液体（例えば、ガソリンなど）での使用を前提としているため、水などの潤滑性の低い液体で使用した場合、寿命や信頼性が低下する恐れがある。また、インジェクタの寿命や信頼性は、インジェクタの作動回数やノズル部への異物の付着などに起因する。家庭用の燃料電池発電システムにおいては、稼働率５０％で１０年間の稼動から求められる寿命が約４０，０００時間であるのに対して、インジェクタの作動可能回数は数億回程度の寿命であることからインジェクタの寿命は約５，０００時間であるため、燃料電池発電システムにおいては、インジェクタの定期的な交換が必要となる。しかしながら、家庭用の燃料電池発電システムを想定した場合、インジェクタの交換などのメンテナンス作業は、熟練した作業者を必要とするなどコストや運用面で問題があり、メンテナンスフリーの燃料電池発電システムが望まれている。
【０００５】
上述のように、インジェクタの寿命は作動回数に依存するので、長寿命のためには駆動周波数を下げることが望ましい。しかしながら、駆動周波数を下げると、１回のノズルからの噴射量が多くなるとともに噴射していない休止期間が長くなるため、流量の脈動が大きくなる。したがって、インジェクタの駆動周波数を必要以上に下げることができないという問題があった。駆動周波数を下げずにインジェクタの寿命を延ばす方法として、２個以上のインジェクタを備える方法が考えられるが、単にインジェクタを増やしただけでは、増やした数の倍数だけ寿命が延びるだけであり、飛躍的な信頼性の向上は望めないという問題があった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、複数の開閉装置を用いて液体原料の噴射をする際に、脈動を起こさずに噴射できるとともに飛躍的に信頼性が向上した燃料電池システムを得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る燃料電池発電システムにおいては、燃料ガス生成部に原燃料を供給する原燃料供給ラインに液体原料を吐出する複数の開閉装置に、時間をずらしてパルス状の開信号を順次送信するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、液体原料を吐出する複数の開閉装置に、パルス状の開信号を順次時間をずらして送信するようにしたので、脈動を起こさずに液体原料を噴射できるとともに、個々の開閉装置の駆動周波数が下がるので、個々の開閉装置の作動回数が少なく、開閉装置への異物の付着なども少なくなるため、飛躍的に信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１による燃料電池発電システムの構成を示す模式図である。図１において、燃料電池１には燃料ガス生成部２が接続されており、この燃料ガス生成部２から燃料電池１に燃料ガスが供給される。燃料ガス生成部２には、原燃料を供給する原燃料供給ライン３が接続されており、原燃料供給ライン３の他端には原料供給装置４が接続されている。さらに、燃料電池１には、酸化剤ガスを供給する酸化剤供給装置が接続されているが、本実施の形態の説明では省略する。原燃料供給ライン３の中間部には送液管５を経由して並列にｎ個の開閉装置６が接続されており、この開閉装置６にはフィルタ７を介して加圧装置８が接続されている。さらに加圧装置８には、液体原料である原料水を貯蔵したタンク９が接続されており、タンク９に貯蔵された原料水が加圧装置８によって開閉装置６から送液管５を経由して原燃料供給ライン３に噴射される。ｎ個の開閉装置６には、制御装置１０が接続されており、制御装置１０によって開閉装置６の開閉が制御される。送液管５と原料供給装置４との間の原燃料供給ライン３には圧力測定装置１１が、開閉装置６とフィルタ７との間の配管には圧力測定装置１２が設けられている。
【００１０】
原料供給装置４には、例えば都市ガスを昇圧して吐出するブロワを用いることができる。また、開閉装置６には、自動車用エンジンの燃料噴射用のインジェクタを用いることができる。圧力測定装置１１、１２には、圧力センサを用いることができる。また、制御装置１０には、マイクロコンピュータやシーケンスを用いることができる。
【００１１】
次に、本実施の形態における燃料電池発電システムの動作について説明する。タンク９に貯蔵された原料水は、圧力調整装置１１と１２との差圧（圧力測定装置１１での圧力−圧力測定装置１２での圧力）が一定となるように加圧装置８によって昇圧される。例えば、開閉装置６の二次圧側（圧力測定装置１１での圧力）が０．２ｋｇｆ／ｃｍ２であった場合、開閉装置６の一次圧側（圧力測定装置１２での圧力）と開閉装置６の二次圧側との差圧を０．３ｋｇｆ／ｃｍ２となるように、制御装置１０を介して開閉装置６の一次圧側が０．５ｋｇ／ｃｍ２に加圧される。このとき、原料水の流量は、発電量１ｋＷ当たり約１５ｃｃ／ｍｉｎ以下と少ないために、送液管５内での圧力損失はほとんどない。
【００１２】
開閉装置６から吐出された原料水は、送液管５を経由して原燃料量供給ライン３に流出する。原燃料量供給ライン３に流れ出た原料水は、原燃料量供給ライン３内を流れる原料である都市ガスと合流して原料と原料水との混合物である原燃料となり、この原燃料が燃料ガス生成部２に送られる。燃料ガス生成部２では、水蒸気改質反応によって、都市ガスと原料水の混合物である原燃料から水素を含有した燃料ガスが生成される。この燃料ガスが燃料電池１のアノードに供給され、酸化剤ガスが供給されたカソードとの間で電気化学反応により発電が行われる。
【００１３】
原燃料供給ライン３で原料と原料水との混合が均一に行われないと、脈動、すなわち圧力変動が生じたり、スチームカーボン比（原料と原料水との比率）が変動したりして、燃料ガス生成部２で生成される燃料ガスの圧力や組成比が変動することになる。開閉装置６は、矩形のアナログパルスの電気信号によって開操作が行われて原料水を吐出する。したがって、開閉装置６は、閉操作時には原料水を吐出しないので脈動が起こる場合がある。
【００１４】
これを避けるために、開閉装置は、高い周波数で動作させることが望ましい。すなわち、開閉装置の１回当たりの閉操作時間（以下、パルスオフ時間と記す）を短くすることで脈動を抑制することができる。通常、原料水の流量は、燃料電池の発電電力１ｋＷ当たり約１５ｃｃ／分と少ないため、開閉装置の駆動周波数を高くすることに限界がある。また、開閉装置の寿命は駆動回数に依存するため、開閉装置を高い周波数で動作させた場合、開閉装置の寿命を著しく低下させることになる。例えば、開閉装置として用いたインジェクタの構成部材であるバルブシートの機械的な衝突や擦れによる磨耗により、インジェクタの応答性が変化し、流量精度が低下する。さらには、原料水中のフィルタで除去できない微粒子が、開閉装置として用いたインジェクタのノズル部やバルブシートに蓄積して流量精度が低下する場合もある。開閉装置のパルスオフ時間を短くする方法として、開閉装置の一次圧と二次圧との差圧を小さくすることも有効であるが、二次圧の圧力変動によって流量精度が低下する。開閉装置の一次圧を小さくすると液体を吐出できなくなる。
【００１５】
ここで、液体の状態で吐出する場合について説明する。図２は、開閉装置の駆動周波数と吐出流量との関係を示した特性図である。図２（ｂ）に示すように、原料水がパルス上に吐出されるときに、その吐出流量は、二次圧と一次圧との差および吐出パルス幅で決まり、その吐出パルス間の吐出されない時間がパルスオフ時間となる。このパルスオフ時間が長いと脈動となることから、脈動が許容される程度までパルスオフ時間を短くする必要がある。したがって、脈動に対して許容パルスオフ時間が決まり、二次圧の圧力変動から開閉装置の一次圧と二次圧との圧力差が決まり、単位時間当たりの吐出量が決まる。その結果、図２（ａ）に示すように、駆動周波数に対する吐出流量の関係を示す特性直線が決まる。一方、燃料電池発電システムとして、液体原料の必要吐出流量が決まることから、図２に示す最低駆動周波数が決定される。
【００１６】
開閉装置の寿命駆動回数、燃料電池発電システムの年間運転時間により、開閉装置の寿命年数（年）は、開閉装置の寿命駆動回数（回）／［年間運転時間（時間）×開閉装置の最低駆動周波数（Ｈｚ）×３６００（秒）］となる。開閉装置の寿命は液体の種類にも依存するので、とくに水などの潤滑性の低い液体に対しては、安全性を十分考慮した設計が必要となる。一般に、家庭用の燃料電池発電システムの目標寿命に対して、１／ｎ倍（ｎは任意の整数）とした年数を１個の開閉装置の寿命と設定する。したがって、信頼性を考慮すると、燃料電池発電システムにおいては、開閉装置をｎ個並列に接続する必要がある。しかしながら、開閉装置をｎ個並列に接続して開閉装置を１個づつ使用し、１個の開閉装置が寿命に近づいたら別の１個に切り換えて使用する方法では、単にｎ個の開閉装置全体で見ると、寿命がｎ倍になるだけであるが、本実施の形態の制御方法を用いることにより、ｎ倍以上の長寿命化が実現できるものである。
【００１７】
図３は、本実施の形態における、ｎ個（ｎは１以上の整数）の開閉装置（Ｉ１、Ｉ２、・・・、Ｉｎ）の制御方法を説明する説明図である。各開閉装置の駆動周波数を、図２を用いて求めた最低駆動周波数ｆ（Ｈｚ）の１／ｎ倍となる、周波数Ｆ（Ｈｚ）とする。各開閉装置は、それぞれ順番に開閉装置の個数ｎと駆動周波数Ｆとの積の逆数の時間ずつ遅らせて駆動される。具体的には、制御装置１０から各開閉装置６に、１／（ｎ×Ｆ）（秒）の時間ずつ遅らせた開信号を送る。このとき各開閉装置６は、信号がオフの時は閉状態であるので、図２で示した許容パルスオフ時間と最低駆動周波数とから決まるパルス幅の時間だけ開状態となる開信号を受ける。
【００１８】
図４は、本実施の形態で使用した開閉装置において、開状態となる開信号のパルス幅と吐出流量との関係を示した特性図である。パルス幅の広い範囲において、吐出流量はパルス幅に比例する。
【００１９】
図５は、本実施の形態における、開閉装置の受ける圧力変動を説明する説明図である。説明を簡単にするために、２つの開閉装置（Ｉ１、Ｉ２）で説明する。開閉装置Ｉ２が閉の状態で開閉装置Ｉ１が開になると、開閉装置Ｉ１の下流にある圧力測定装置１１で測定される圧力は徐々に上昇する。この上昇に伴って開閉装置Ｉ１の上流の圧力測定装置１２は徐々に低下する。開閉装置Ｉ１が閉になると、圧力測定装置１１の圧力は低下するとともに、圧力測定装置１２の圧力は上昇する。開閉装置Ｉ１が閉状態のときに、開閉装置Ｉ２が開になると、圧力測定装置１１および１２では、開閉装置Ｉ１が開いたときと同じような圧力の変化が発生する。このとき、開閉装置Ｉ１は、閉状態を保っているのにもかかわらず、開閉装置Ｉ２の開閉動作によって圧力変動を受けうることになる。仮に、開閉装置を１つもしくは複数の開閉装置を同時に開閉動作した場合は、このような開閉動作に伴う圧力変動は、それぞれの開閉装置の開閉動作による圧力変動のみを受けるが、本実施の形態のように、複数の開閉装置は時間をずらして開閉動作が行なわれているので、開閉装置が閉状態のときにも圧力変動を絶えず受けるため、原料水中のフィルタで除去できない微粒子が、開閉装置として用いたインジェクタのノズル部やバルブシートに蓄積することを著しく低減される。
【００２０】
ここで、本実施の形態において、燃料電池システムの目標寿命を１０年とし年間運転時間を８，０００時間、開閉装置１個の寿命動作回数を３億回とし許容パルスオフ幅を１００ｍｓ、開閉装置６の一次圧と二次圧との差圧を２５〜１００ｋＰａとすると、開閉装置の最低駆動周波数は、５〜２０Ｈｚとなる。加圧装置８の消費電力および寿命を考慮して、開閉装置６の一次圧と二次圧との差圧を２５ｋＰａに設定した場合、開閉装置の最低駆動周波数はｆ＝５Ｈｚとなる。このとき、開閉装置１個の寿命は、３億回／［８，０００（時間）×５（Ｈｚ）×３６００（秒）］≒２年となる。したがって、目標寿命１０年に対して、開閉装置は、１０（年）／２（年）＝５（個）必要となる。この場合、５個の開閉装置を並列に接続し、各開閉装置の駆動周波数は、５（Ｈｚ）×１／５（個）＝１（Ｈｚ）となり、遅らせる時間は、１／［５（個）×１（Ｈｚ）］＝０．２秒となる。
【００２１】
次に、本実施の形態における、加圧装置８について詳しく説明する。図６は、本実施の形態における加圧装置８の構成を示す模式図である。加圧装置８と開閉装置６との間にはフィルタが接続されているが、本実施の形態の説明では省略する。また、開閉装置６も複数備わっているが、図６においては１個のみを示している。図６（ａ）に示すように、加圧装置８は、昇圧ポンプ２１と、この昇圧ポンプ２１の下流に設置された流量絞り弁２２と、この流量絞り弁２２の二次側とタンク９とを連通する還流ライン２３とから構成されている。流量絞り弁２２を制御することで、開閉装置６の一次圧を調整している。図１に示す圧力測定装置１１と１２との差圧、すなわち開閉装置６の一次圧と二次圧との差圧が一定になるように、昇圧ポンプ２１がフィードバック制御により駆動されると、開閉装置６、流量絞り弁２２および昇圧ポンプ２１との間のラインの圧力が加圧され、余った原料水は還流ライン２３を経由してタンク９に還流される。開閉装置６の一次圧と二次圧との差圧が一定となるように制御することは、フィルタ７に捕獲された不純物などによる圧力損失の増加や二次圧の変動による外乱に対処することができ、開閉装置６の一次圧と二次圧との差圧を小さくすることが可能となり、加圧装置８の消費電力を低減することができる。
【００２２】
上述のように、本実施の形態によれば、安価で高精度に原料水の供給が可能な開閉装置としてのインジェクタの利点を生かして、開閉装置をｎ個複数個並列に接続し、各開閉装置を最低駆動周波数の１／ｎ倍の周波数Ｆで駆動するとともに、それぞれの開閉装置を順番に開閉装置の個数ｎと駆動周波数Ｆとの積の逆数の時間ずつ遅らせて駆動している。このように制御することで、脈動を起こさずに各開閉装置の周波数を最低駆動周波数の１／ｎ倍に低減することができるとともに、各開閉装置を流通する原料水の流通量を全体の流通量の１／ｎ倍に低減できるので、開閉装置として用いたインジェクタのノズル部への異物の付着なども少なくる。その結果、開閉装置１個の寿命に対して、開閉装置の個数倍（ｎ倍）以上の寿命を確保することが可能となり、長期的に安定した原料水の吐出ができ、原料水供給のメンテナンスフリー化を実現できる。
【００２３】
また、１つの加圧装置に対してｎ個の開閉装置を並列に接続し、各開閉装置の駆動周波数を１／ｎ倍とし、さらに開閉装置の個数が増えても各開閉装置は時間をずらして駆動されているので、消費電力は増加せず、開閉装置１個を駆動するときと同等の消費電力で駆動することができる。
【００２４】
なお、本実施の形態では、図６（ａ）に示すように、加圧装置を昇圧ポンプ、流量絞り弁および還流ラインで構成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、開閉装置６の一次圧が一定となる特性、すなわち昇圧ポンプの吐出圧力が上昇したときに流量が減少する特性、をもつ昇圧ポンプを用いてもよい。また、図６（ｂ）に示すように、昇圧ポンプ２１と、この昇圧ポンプ２１の下流に設置されたバックプレッシャーレギュレータ２４と、このバックプレッシャーレギュレータ２４の二次側とタンク９とを連通する還流ライン２３とで構成してもよい。この構成によれば、バックプレッシャーレギュレータ２４は、開閉装置６の一次圧となる圧力に設定されており、昇圧ポンプ２１が駆動されると、開閉装置６、バックプレッシャーレギュレータ２４および昇圧ポンプ２１との間のラインの圧力がバックプレッシャーレギュレータ２４で設定した圧力を維持するように、還流ライン２３を介して余った原料水をタンク９に還流することができる。さらに、図６（ｃ）に示すように、昇圧ポンプ２１と、この昇圧ポンプ２１の下流に設置された通常のレギュレータ２５とで構成してもよい。この場合、昇圧ポンプ２１としては、吐出側の圧力がレギュレータ２５の設定圧力まで上昇すると流量がほぼ０となる特性をもつものであることが望ましい。このような構成によれば、昇圧ポンプ２１の吐出圧力が変動してレギュレータ２５の一次圧が変動しても、レギュレータ２５の二次圧、すなわち開閉装置６の一次圧はほぼ一定に保つことができる。
【００２５】
また、本実施の形態においては、原料水と原料とを原燃料供給ライン３で混合したのちに燃料ガス生成部２に送られるように構成されているが、図１に示す送液管５を燃料ガス生成部２に直結する構成とし、原料水を単独で燃料ガス生成部２に送り、燃料ガス生成部２内で原料水を蒸発させ、原料水が蒸気になったのちに原料と混合してもよい。
【００２６】
また、本実施の形態においては、圧力測定装置１１は原燃料供給ライン３に配設されているが、圧力測定装置１１では開閉装置６の二次圧を測定できればよいので、例えば圧力測定装置１１は、送液管５に配設されてもよい。
【００２７】
また、本実施の形態においては、原料として都市ガスを用いて説明しているが、原料は都市ガスに限定されるものではなく、炭化水素、アルコール類など水素源となる物質であればよいので、例えばプロパン、ブタンなどの気体原料や、灯油、メタノール、ジメチルエーテルなどの炭化物系の液体原料を用いることもできる。炭化物系の液体原料を用いる場合には、原料水と同様に、タンク、加圧装置、開閉装置、液送管などを用いて原燃料供給ラインに供給するように構成してもよい。
【００２８】
さらには、本実施の形態においては、開閉装置として自動車用エンジンの燃料噴射用のインジェクタを用いたが、他の開閉装置として、例えば直動式の電磁弁や、空調機で使用されているリニア制御弁などを用いることもできる。ただし、これらの開閉装置を用いるときは、開閉装置を構成する材料として、液体原料や原料水に対して耐性のある材料を使用する必要がある。
【００２９】
なお、本実施の形態においては、開閉装置の個数を２個の場合で説明したが、好ましくは、２〜１０個であればよく、さらに好ましくは、４〜８個であればよい。開閉装置の個数は、燃料電池発電システムとして要求される寿命、開閉装置１個の寿命および燃料電池発電システムの運転形態（連続運電、２４時間周期の停止を含んだ間欠運転など）によって適宜決めることができる。
【００３０】
実施の形態２．
実施の形態１では、燃料電池発電システムの定格運転時、すなわちある一定の原料水の流量における複数の開閉装置の制御方法について説明したが、実施の形態２では、実施の形態１と同様な燃料電池発電システムの構成において、燃料電池発電システムの負荷条件に応じた原料水の流量の増減に対して、開閉装置の駆動個数を可変とするものである。
【００３１】
燃料電池発電システムの定格運転時における開閉装置の駆動周波数に対して、低負荷運転時には原燃料の流量を減少させるために、原料供給装置からの都市ガスなどの原料の供給量を減少させるとともに、原料水の流量を減少させるために開閉装置に送る開信号のパルス幅を狭くする、すなわち開閉装置の閉時間を長くする必要がある。この閉時間が許容パルスオフ時間より長くなると脈動が発生する。閉時間を長くせずに開信号のパルス幅を狭くするには、駆動周波数を上げる必要があるがその場合は開閉装置の寿命を低下させることになる。本実施の形態においては、開閉装置の駆動個数を変えて見かけ上の開閉装置の駆動周波数を上げて原料水の流量を減少させるものである。
【００３２】
本実施の形態において、説明を簡便にするために４個の開閉装置を並列に接続した場合について説明する。図７は、本実施の形態における４個の開閉装置の制御方法を説明する説明図である。図７（ａ）は、定格運転時、つまり１００％の負荷運転時における開閉装置の制御方法であり、４つの開閉装置（以下、Ｉ１〜Ｉ４）のうち、Ｉ１とＩ２との２個の開閉装置を駆動して原料水を吐出する。次に５０％の負荷運転時には、図７（ｂ）に示すように、４個の開閉装置すべてを駆動して、それぞれの開閉装置に順次開閉装置個数と駆動周波数との積の逆数で得られる時間ずらした開信号となるパルスが送られる。具体的には、Ｉ１にパルスが送られた後の１／［４×Ｆ（Ｈｚ）］（秒）後にＩ３にパルスが送られ、さらに同じ時間後にＩ２にパルスが送られ、さらにＩ４にパルスが送られる。このように構成すると、１つの開閉装置ではパルスオフ時間は長くなるが、４個の開閉装置全体でみると、原料水の吐出間隔は１００％の負荷運転時より短くなっており、脈動を防ぐことができる。
【００３３】
このように、本実施の形態によれば、複数の開閉装置を並列に接続し、必要な原料水の流量に対して、開閉装置の駆動個数を変えることで、低負荷運転時において原料水の流量を少なくした場合でも原料水の脈動を防ぐことができる。また、個々の開閉装置の駆動周波数は下げることができるので、開閉装置として用いたインジェクタのノズル部への異物の付着なども少なくる。その結果、開閉装置１個の寿命に対して、開閉装置の個数倍（ｎ倍）以上の寿命を確保することが可能となり、長期的に安定した原料水の吐出ができ、原料水供給のメンテナンスフリー化を実現できる。
【００３４】
なお、本実施の形態においては、低負荷運転時に４個の開閉装置（Ｉ１〜Ｉ４）に１／［４×Ｆ（Ｈｚ）］（秒）の等間隔でパルスが送られているが、脈動が発生しなければよいので必ずしも等間隔である必要はなく、４個の開閉装置全体でみた場合に、吐出間隔が許容パルスオフ時間より短ければ間隔が異なっていてもよい。また、本実施の形態においては、低負荷運転時にすべての開閉装置を駆動する例を示したが、これに限定されるものではなく、低負荷運転時の割合に応じて駆動する開閉装置の個数を順次変化させてもよい。さらには、１００％負荷運転時に、Ｉ１とＩ２とを駆動している例を示したが、駆動する開閉装置を固定せず、複数の開閉装置が均等に駆動されるように、適宜駆動する開閉装置を変えてもよい。このように制御することで、複数の開閉装置の駆動回数をそろえることができ、開閉装置全体としての信頼性が向上する。
【００３５】
実施の形態３．
実施の形態１および２においては、複数の開閉装置として少なくとも２個以上を常時駆動しているが、実施の形態３においては、１個の開閉装置のみを常時駆動する制御方法について説明する。本実施の形態における燃料電池発電システムの構成は、実施の形態１と同様である。
【００３６】
図８は、本実施の形態における、ｎ個の開閉装置の制御方法を説明する説明図である。ｎ個の開閉装置のうち、常時駆動されているのは、１個の開閉装置である。例えば、１つの開閉装置（Ｉ１）を、ある一定時間駆動し、他の開閉装置（Ｉ２〜Ｉｎ）は停止させている。ただし、１個の開閉装置の駆動時間は、１日から７日間程度とし、ｎ個の開閉装置（Ｉ１〜Ｉｎ）を順次切り換えて使用する。
【００３７】
このような制御方法によれば、ｎ個の開閉装置を１個ずつ駆動して、その駆動された開閉装置が寿命に達したときに順次開閉装置に切り換える方法に比べて、寿命を長くすることができる。なぜなら、長期間（例えば、数年間）駆動されずに原料水に曝された状態で停止した開閉装置は、一定時間ごとに駆動されている開閉装置に比べて信頼性が劣り、単純に１個の開閉装置の寿命に対してｎ倍の寿命を伸ばすことができない可能性がある。しかしながら、本実施の形態のように、一定期間ごとに駆動された開閉装置であれば、開閉装置の信頼性を確保できるとともに、確実にｎ倍以上に寿命を延ばすことができる。
【００３８】
なお、本実施の形態では、常時駆動されている開閉装置は１個の場合を説明したが、１個である必要はなく、ｎ個の開閉装置を複数の組に分けて、その組の中では実施の形態１に示したような駆動を行い、ある一定期間ごとに他の組に順次駆動を切り換える制御方法を用いることもできる。この方法によれば、確実にｎ倍以上に寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の実施の形態１による燃料電池発電システムの構成を示す模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１による開閉装置の特性図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるｎ個の開閉装置の制御方法を説明する説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１による開閉装置の特性図である。
【図５】この発明の実施の形態１による開閉装置の説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１による加圧装置の構成を示す模式図である。
【図７】この発明の実施の形態２による４個の開閉装置の制御方法を説明する説明図である。
【図８】この発明の実施の形態３によるｎ個の開閉装置の制御方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  燃料電池
２  燃料ガス生成部
３  原燃料供給ライン
４  原料供給装置
５  送液管
６  開閉装置
７  フィルタ
８  加圧装置
９  タンク
１０  制御装置
１１  圧力測定装置
１２  圧力測定装置
２１  昇圧ポンプ
２２  流量絞り弁
２３  還流ライン
２４  バックプレッシャーレギュレータ
２５  レギュレータ
【図１】
2007194169.tif 000003
【図２】
2007194169.tif 000004
【図３】
2007194169.tif 000005
【図４】
2007194169.tif 000006
【図５】
2007194169.tif 000007
【図６】
2007194169.tif 000008
【図７】
2007194169.tif 000009
【図８】
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