(57)【要約】【課題】水位センサーを用いることなく水タンクの水位を検出することにより、システムの簡素化を図りつつ、信頼性の高い燃料電池発電システムを提供する。【解決手段】原燃料を水素に変換する燃料処理装置１０と、燃料処理装置１０により生成された水素及び外気から供給される空気により発電制御される燃料電池本体１１と、燃料処理装置１０及び燃料電池本体１１に供給される水を貯める水タンク１２と、燃料処理装置１０の排ガス中に含まれる水分を凝縮させる凝縮器１３を備えた燃料電池発電システムにおいて、凝縮器１３の出口に新たに排ガス温度センサー７ｃを設置して、凝縮器１３の排ガス温度を監視するように構成する。燃料電池発電システムの発電運転時に、該排ガス温度が一定値以上となり、一定時間が経過した場合に、燃料電池発電システムを自動停止させるように制御する。【選択図】図１
2009224091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原燃料を水素に変換する燃料処理装置と、
この燃料処理装置により生成された水素及び外気から供給される空気により発電制御される燃料電池本体と、
前記燃料処理装置及び燃料電池本体に供給される水を貯める水タンクと、
前記燃料処理装置の排ガス中に含まれる水分を凝縮させる凝縮器を備えた燃料電池発電システムにおいて、
前記凝縮器出口の排ガス温度を監視し、
該排ガス温度が一定温度以上となり、一定時間が経過した場合に、該燃料電池発電システムを自動停止させるように構成したことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項２】
原燃料を水素に変換する燃料処理装置と、
この燃料処理装置により生成された水素及び外気から供給される空気により発電制御される燃料電池本体と、
前記燃料処理装置及び燃料電池本体に供給される水を貯める水タンクと、
前記燃料処理装置の排ガス中に含まれる水分を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器を冷却させるための排熱温水ラインを備えた燃料電池発電システムにおいて、
前記凝縮器出口の排ガス温度を監視し、
該排ガス温度が上昇した場合に、前記排熱温水ラインの流量を増加させることにより、前記凝縮器での凝縮量を増加させるように構成したことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項３】
原燃料を水素に変換する燃料処理装置と、
この燃料処理装置により生成された水素及び外気から供給される空気により発電制御される燃料電池本体と、
前記燃料処理装置及び燃料電池本体に供給される水を貯める水タンクと、
前記燃料処理装置の排ガス中に含まれる水分を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器を冷却させるための排熱温水ラインを備えた燃料電池発電システムにおいて、
前記凝縮器出口の排ガス温度を監視し、
該排ガス温度が上昇した場合に、前記排熱温水ラインの温水供給温度の設定値を低下させることにより、前記凝縮器での凝縮量を増加させるように構成したことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項４】
原燃料を水素に変換する燃料処理装置と、
この燃料処理装置により生成された水素及び外気から供給される空気により発電制御される燃料電池本体と、
前記燃料処理装置及び燃料電池本体に供給される水を貯める水タンクと、
前記燃料処置装置内に設置された蒸気発生器を備えた燃料電池発電システムにおいて、
前記燃料処置装置内の蒸気発生器の出口温度を監視し、
該出口温度が一定温度以上となり、一定時間が経過した場合に、該燃料電池発電システムを自動停止させるように構成したことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項５】
原燃料を水素に変換する燃料処理装置と、
この燃料処理装置により生成された水素及び外気から供給される空気により発電制御される燃料電池本体と、
前記燃料処理装置及び燃料電池本体に供給される水を貯める水タンクと、
前記燃料処置装置から前記燃料電池本体の水素極へ水素を供給するラインに設置された第１の熱交換器を備えた燃料電池発電システムにおいて、
前記第１の熱交換器の高温側出口温度を監視し、
該燃料電池発電システムの発電運転時において、前記高温側出口温度が一定温度以上となり、一定時間が経過した場合に、該燃料電池発電システムを自動停止させるように構成したことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項６】
原燃料を水素に変換する燃料処理装置と、
この燃料処理装置により生成された水素及び外気から供給される空気により発電制御される燃料電池本体と、
前記燃料処理装置及び燃料電池本体に供給される水を貯める水タンクと、
前記水タンク内の水質を管理する循環ラインと、
前記循環ラインの温度を低下させるための第２の熱交換器を備えた燃料電池発電システムにおいて、
前記第２の熱交換器の入口温度と出口温度の差を監視し、
該燃料電池発電システムの発電運転時において、前記温度差が一定温度以下となり、一定時間が経過した場合に、該燃料電池発電システムを自動停止させるように構成したことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項７】
燃料電池発電システムが自動停止した場合に、前記水タンクへの給水が完了するまで、該燃料電池発電システムの再起動を強制的に禁止するように構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一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、水タンクを有する燃料電池発電システムにおいて、該発電システムの構成を簡素化すると共に信頼性を高めるために、水位センサーを用いることなく水タンク内の水の有無を判断することができるように改良を施した燃料電池発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池発電システムは、燃料処理装置により生成された水素と大気からの酸素を電気化学的に反応させて直接電気エネルギーを発生させるものであり、化学反応であるため発電効率が高く、また燃料電池からの排熱を温水として回収することで、総合効率の向上を図ることができると共に、静かで、有害な排ガスを出さないという環境性に優れた発電装置として評価されている。
【０００３】
一方、家庭用の燃料電池発電システムは、燃料処理装置、電池、インバータ、制御装置、熱交換器などの機器をコンパクトに纏めたパッケージ形の装置として構成されているが、電池本体や燃料処理装置へ供給する水を貯める水タンクには、水不足によるシステムの機能不全や機器損傷を回避するために水位センサーを取り付ける必要があった。
【０００４】
例えば、図１２に示すような構成を有する従来の燃料電池発電システムは、都市ガスやＬＰＧなどの原燃料を水素に変換する燃料処理装置１０と、この燃料処理装置１０により生成された水素及び外気から供給される空気により発電制御される燃料電池本体１１と、燃料処理装置１０及び燃料電池本体１１に対して水を供給する水タンク１２と、燃料処理装置１０の排ガス中に含まれる水分を凝縮させる凝縮器１３などを備えている。
【０００５】
また、従来の燃料電池発電システムにおいては、一般に、図１３に示すような構成を有する制御装置によって、燃料電池発電システムのプロセス状態が監視されている。すなわち、この制御装置は、起動指令１００又は発電出力指令１０１がなされると、プロセス状態監視手段１０２によって、水タンク１２に取り付けられた水位センサー６の監視がなされ、警報・故障情報１０３を参照して、起動・発電可否判断部１０４によって、水タンク１２内の水が一定値以下か否かが判断されるように構成されている。
【０００６】
そして、水タンク１２内の水が一定値以下であると判断された場合には、システム制御部１０５によって、該システム内のバルブやポンプ等に対して補機指令１０６が出され、燃料電池ユニットの起動不可や発電運転の自動停止がなされるように構成されている。
【０００７】
また、上述したような水位計による検出方法以外には、特許文献１に示されているような、電導率計のセンサー接水面積の変化を抵抗変化により検出することにより水位を判定する方法や、特許文献２に示されているような、水温測定に使用しているサーミスタを自己発熱タイプのものに変更し、印加電圧の変化による検出温度差で水位を判定する方法等が提案されている。
【特許文献１】特開２００５−３１０６１５号公報
【特許文献２】特開平７−２６０５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図１２に示したような従来の燃料電池発電システムでは、水タンク１２の水位を検出するために、温度センサー等に比べて構造が複雑な水位センサー６を用いているため、検出不良が生じやすく、誤検知によるシステム停止という信頼性の面での問題があった。また、システム構成が複雑になることにより、商用化に不可欠な燃料電池の低コスト化という課題に対しても阻害要因になる恐れがあった。
【０００９】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、水位センサーを用いることなく水タンクの水位を検出することにより、システムの簡素化を図りつつ、信頼性の高い燃料電池発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、原燃料を水素に変換する燃料処理装置と、この燃料処理装置により生成された水素及び外気から供給される空気により発電制御される燃料電池本体と、前記燃料処理装置及び燃料電池本体に供給される水を貯める水タンクと、前記燃料処理装置の排ガス中に含まれる水分を凝縮させる凝縮器を備えた燃料電池発電システムにおいて、前記凝縮器出口の排ガス温度を監視し、該排ガス温度が一定温度以上となり、一定時間が経過した場合に、該燃料電池発電システムを自動停止させるように構成したことを特徴とする。
【００１１】
上記のような構成を有する請求項１の発明によれば、凝縮器の出口に新たに排ガス温度センサーを設置して、凝縮器出口の排ガス温度を監視することにより、水位センサーを用いることなく、水タンクの水位が低いことを適時に検出することができ、水位が低い場合には、直ちに、燃料電池発電システムを自動停止させることができるので、システムの簡素化を図りつつ、信頼性の高い燃料電池発電システムを提供することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、原燃料を水素に変換する燃料処理装置と、この燃料処理装置により生成された水素及び外気から供給される空気により発電制御される燃料電池本体と、前記燃料処理装置及び燃料電池本体に供給される水を貯める水タンクと、前記燃料処置装置内に設置された蒸気発生器を備えた燃料電池発電システムにおいて、前記燃料処置装置内の蒸気発生器の出口温度を監視し、該出口温度が一定温度以上となり、一定時間が経過した場合に、該燃料電池発電システムを自動停止させるように構成したことを特徴とする。
【００１３】
上記のような構成を有する請求項４の発明によれば、燃料処理装置内の蒸気発生器出口に従来から設置されている蒸気発生器出口温度センサーによって燃料処理装置の出口温度を監視するように構成することにより、水位センサーを用いることなく、水タンクの水位が低いことを適時に検出することができ、水位が低い場合には、直ちに、燃料電池発電システムを自動停止させることができるので、システムの簡素化を図りつつ、信頼性の高い燃料電池発電システムを提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、水位センサーを用いることなく水タンクの水位を検出することにより、システムの簡素化を図りつつ、信頼性の高い燃料電池発電システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る燃料電池発電システムの実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、図１２及び図１３に示した従来型と同一の部材には同一の符号を付して、説明は省略する。
【００１６】
（１）第１実施形態
（１−１）構成
本実施形態においては、図１に示すように、従来、水タンク１２に設置されていた水位センサー６を削除し、その代わりに、凝縮器１３の出口に新たに排ガス温度センサー７ｃ（図中、太線）を設置し、図１３に示した制御装置のプロセス状態監視手段１０２の監視対象をこの排ガス温度センサー７ｃとして、凝縮器１３の排ガス温度を監視するように構成されている。そして、燃料電池発電システムの発電運転時に、該排ガス温度が一定値以上となり、一定時間が経過した場合に、燃料電池発電システムを自動停止させるように制御するように構成されている。
【００１７】
なお、本実施形態において、凝縮器１３出口の排ガス温度センサー７ｃを用いることとしたのは、この排ガス温度が上昇すると、排ガス中の水分が凝縮器１３で凝縮しにくくなる結果、水タンク１２の水位が低下する現象に着目したものである。
【００１８】
（１−２）作用
本実施形態における処理の流れを、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、図２に示すフローチャートは、図１３に示した制御装置における起動・発電可否判断部１０４及びシステム制御部１０５における処理に対応する。
【００１９】
すなわち、プロセス状態監視手段１０２により、常時、排ガス温度センサー７ｃが監視され（ステップ２０１）、起動・発電可否判断部１０４において、この排ガス温度が予め設定された一定値以上か否かが判断される（ステップ２０２）。この排ガス温度が一定値以下の場合には、ステップ２０１に戻り、引き続き排ガス温度センサー７ｃの監視がなされる。
【００２０】
一方、排ガス温度が予め設定された一定値以上である場合、その高温状態が予め設定された一定時間以上継続しているか否かが判断され（ステップ２０３）、一定時間以上継続している場合には、排ガス中の水分が凝縮器１３で凝縮しにくくなる結果、水タンク１２の水位が低下していると判断され、システム制御部１０５によって、燃料電池発電システムが自動停止される（ステップ２０４）。
【００２１】
一方、ステップ２０３において、排ガス温度が高温状態になってから予め設定された一定時間以上経過していないと判断された場合には、ステップ２０１に戻り、引き続き排ガス温度センサー７ｃの監視がなされる。
【００２２】
（１−３）効果
このように本実施形態によれば、凝縮器１３の出口に新たに排ガス温度センサー７ｃを設置し、この排ガス温度センサー７ｃによって凝縮器１３の排ガス温度を監視するように構成することにより、水位センサーを用いることなく、水タンクの水位が低いことを適時に検出することができ、水位が低い場合には、直ちに、燃料電池発電システムを自動停止させることができるので、システムの簡素化を図りつつ、信頼性の高い燃料電池発電システムを提供することができる。
【００２３】
（２）第２実施形態
（２−１）構成
本実施形態は上記第１実施形態の変形例であって、凝縮器１３出口の排ガス温度センサー７ｃによって排ガス温度を監視し、この排ガス温度センサー７ｃによって検出される排ガス温度が上昇した場合には、図１３に示した制御装置のシステム制御部１０５によって、図１に示した凝縮器１３の上流側に設置されている温水循環ポンプ５ｃを制御して温水流量を増加させ、凝縮器１３での熱交換量を増加させるように構成されている。
【００２４】
（２−２）作用
本実施形態における処理の流れを、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、図３に示すフローチャートは、図１３に示した制御装置における起動・発電可否判断部１０４及びシステム制御部１０５における処理に対応する。
【００２５】
すなわち、プロセス状態監視手段１０２により、常時、排ガス温度センサー７ｃが監視され（ステップ３０１）、起動・発電可否判断部１０４において、この排ガス温度が上昇したか否かが判断される（ステップ３０２）。排ガス温度は上昇していないと判断された場合には、ステップ３０１に戻り、引き続き排ガス温度センサー７ｃの監視がなされる。
【００２６】
一方、排ガス温度が上昇したと判断された場合には、温水循環ポンプ５ｃを制御して温水流量を増加させ（ステップ３０３）、続いて、ステップ３０４において、排ガス温度が低下したか否かが判断される。ステップ３０４で、排ガス温度が低下したと判断された場合には、温水循環ポンプ５ｃを制御して温水流量を増加させたことにより凝縮器１３での熱交換量が増加し、水タンク１２の水位も上昇したと判断され、燃料電池発電システムの運転が継続される（ステップ３０５）。
【００２７】
一方、ステップ３０４で排ガス温度は低下していないと判断された場合には、ステップ３０６に進み、排ガス温度の高温状態が予め設定された一定時間以上継続しているか否かが判断され、一定時間以上継続している場合には、排ガス中の水分が凝縮器１３で凝縮しにくくなる結果、水タンク１２の水位が低下していると判断され、システム制御部１０５によって、燃料電池発電システムが自動停止される（ステップ３０７）。
【００２８】
一方、ステップ３０６において、排ガス温度が高温状態になってから予め設定された一定時間以上経過していないと判断された場合には、ステップ３０３に戻り、ステップ３０３〜ステップ３０７の処理が繰り返される。
【００２９】
（２−３）効果
このように本実施形態によれば、凝縮器１３の出口に新たに排ガス温度センサー７ｃを設置し、この排ガス温度センサー７ｃよって凝縮器１３の排ガス温度を監視すると共に、排ガス温度が上昇した場合には、凝縮器１３の上流側に設置されている温水循環ポンプ５ｃを制御して温水流量を増加させて、凝縮器１３での熱交換量を増加させるように構成することにより、燃料電池発電システムの自動停止を回避するように制御することができる。
【００３０】
また、温水循環ポンプ５ｃを制御して温水流量を増加させるという対応策を講じても、排ガス温度が低下しない場合には、直ちに、燃料電池発電システムを自動停止させることができるので、システムの簡素化を図りつつ、信頼性の高い燃料電池発電システムを提供することができる。
【００３１】
（３）第３実施形態
（３−１）構成
本実施形態は上記第１実施形態の変形例であって、凝縮器１３出口の排ガス温度センサー７ｃによって排ガス温度を監視し、この排ガス温度センサー７ｃによって検出される排ガス温度が上昇した場合には、図１３に示した制御装置のシステム制御部１０５によって、図１に示した温水ラインの温水供給温度センサー７ｄによって監視される温水供給温度の設定値を低下させることにより、温度制御により温水流量を温水循環ポンプ５ｃにて増加させ、凝縮器１３での熱交換量を増加させるように構成されている。
【００３２】
（３−２）作用
本実施形態における処理の流れを、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、図４に示すフローチャートは、図１３に示した制御装置における起動・発電可否判断部１０４及びシステム制御部１０５における処理に対応する。
【００３３】
すなわち、プロセス状態監視手段１０２により、常時、排ガス温度センサー７ｃが監視され（ステップ４０１）、起動・発電可否判断部１０４において、この排ガス温度が上昇したか否かが判断される（ステップ４０２）。排ガス温度は上昇していないと判断された場合には、ステップ４０１に戻り、引き続き排ガス温度センサー７ｃの監視がなされる。
【００３４】
一方、排ガス温度が上昇したと判断された場合には、温水ラインの温水供給温度センサー７ｄによって監視される温水供給温度の設定値を低下させ（ステップ４０３）、温水循環ポンプ５ｃを制御して温水流量を増加させる（ステップ４０４）。
【００３５】
続いて、ステップ４０５において、排ガス温度が低下したか否かが判断される。ステップ４０５で、排ガス温度が低下したと判断された場合には、上記の制御によって水タンク１２の水位も上昇したと判断され、燃料電池発電システムの運転が継続される（ステップ４０６）。
【００３６】
一方、ステップ４０５で排ガス温度は低下していないと判断された場合には、ステップ４０７に進み、排ガス温度の高温状態が予め設定された一定時間以上継続しているか否かが判断され、一定時間以上継続している場合には、排ガス中の水分が凝縮器１３で凝縮しにくくなる結果、水タンク１２の水位が低下していると判断され、システム制御部１０５によって、燃料電池発電システムが自動停止される（ステップ４０８）。
【００３７】
一方、ステップ４０７において、排ガス温度が高温状態になってから予め設定された一定時間以上経過していないと判断された場合には、ステップ４０３に戻り、ステップ４０３〜ステップ４０８の処理が繰り返される。
【００３８】
（３−３）効果
このように本実施形態によれば、凝縮器１３の出口に新たに排ガス温度センサー７ｃを設置し、この排ガス温度センサー７ｃよって凝縮器１３の排ガス温度を監視すると共に、排ガス温度が上昇した場合には、温水ラインの温水供給温度センサー７ｄによって監視される温水供給温度の設定値を低下させることにより、温度制御により温水流量を温水循環ポンプ５ｃにて増加させ、凝縮器１３での熱交換量を増加させるように構成することにより、燃料電池発電システムの自動停止を回避するように制御することができる。
【００３９】
また、上記のような対応策を講じても、排ガス温度が低下しない場合には、直ちに、燃料電池発電システムを自動停止させることができるので、システムの簡素化を図りつつ、信頼性の高い燃料電池発電システムを提供することができる。
【００４０】
（４）第４実施形態
（４−１）構成
本実施形態においては、図５に示すように、従来、水タンク１２に設置されていた水位センサー６を削除し、その代わりに、燃料処理装置１０内の蒸気発生器１４出口に設置されている蒸気発生器出口温度センサー７ｂ（図中、太線）を、図１３に示した制御装置のプロセス状態監視手段１０２の監視対象として、燃料処置装置１０の出口温度を監視するように構成されている。
【００４１】
そして、燃料電池発電システムの起動時の改質水導入時、あるいは、発電運転時に、燃料処置装置１０出口温度が一定値以上となり、一定時間が経過した場合に、水タンク内に水が存在しないと判断して、燃料電池発電システムを自動停止させるように制御するように構成されている。
【００４２】
なお、本実施形態において、蒸気発生器１４出口の蒸気発生器出口温度センサー７ｂを用いることとしたのは、蒸気発生器１４へ導入される燃料電池本体１１の水素極出口ガスは、改質水ポンプ５ｂにて供給される改質水と熱交換されるため、改質水が不足すると燃料処置装置１０出口温度が上昇するという現象に着目したものである。
【００４３】
（４−２）作用
本実施形態における処理の流れを、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、図６に示すフローチャートは、図１３に示した制御装置における起動・発電可否判断部１０４及びシステム制御部１０５における処理に対応する。
【００４４】
すなわち、プロセス状態監視手段１０２により、常時、蒸気発生器出口温度センサー７ｂが監視され（ステップ６０１）、起動・発電可否判断部１０４において、燃料処理装置１０の出口温度が予め設定された一定値以上か否かが判断される（ステップ６０２）。この出口温度が一定値以下の場合には、ステップ６０１に戻り、引き続き蒸気発生器出口温度センサー７ｂの監視がなされる。
【００４５】
一方、出口温度が予め設定された一定値以上である場合、その高温状態が予め設定された一定時間以上継続しているか否かが判断され（ステップ６０３）、一定時間以上継続している場合には、改質水ポンプ５ｂにて供給される改質水が不足しているために燃料処置装置１０出口温度が上昇していると判断され、システム制御部１０５によって、燃料電池発電システムが自動停止される（ステップ６０４）。
【００４６】
一方、ステップ６０３において、出口温度が高温状態になってから予め設定された一定時間以上経過していないと判断された場合には、ステップ６０１に戻り、引き続き蒸気発生器出口温度センサー７ｂの監視がなされる。
【００４７】
（４−３）効果
このように本実施形態によれば、燃料処理装置１０内の蒸気発生器１４出口に従来から設置されている蒸気発生器出口温度センサー７ｂによって燃料処理装置１０の出口温度を監視するように構成することにより、水位センサーを用いることなく、水タンクの水位が低いことを適時に検出することができ、水位が低い場合には、直ちに、燃料電池発電システムを自動停止させることができるので、システムの簡素化を図りつつ、信頼性の高い燃料電池発電システムを提供することができる。
【００４８】
（５）第５実施形態
（５−１）構成
本実施形態においては、図７に示すように、従来、水タンク１２に設置されていた水位センサー６を削除し、その代わりに、水素極入口熱交換器１５ａの出口側に設置されている水素極入口温度センサー７ａ（図中、太線）を、図１３に示した制御装置のプロセス状態監視手段１０２の監視対象として、水素極入口温度を監視するように構成されている。
【００４９】
そして、燃料電池発電システムの発電運転時に、水素極入口温度が一定値以上となり一定時間が経過した場合に、水タンク内に水が存在しないと判断し、燃料電池発電システムを自動停止させるように制御するように構成されている。
【００５０】
なお、本実施形態において、水素極入口温度センサー７ａを用いることとしたのは、水素極入口熱交換器１５ａへ導入される水素リッチな改質ガスは、改質水ポンプ５ｂにて供給される改質水と熱交換されるため、改質水が不足すると水素極入口温度が上昇するという現象に着目したものである。
【００５１】
（５−２）作用
本実施形態における処理の流れを、図８に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、図８に示すフローチャートは、図１３に示した制御装置における起動・発電可否判断部１０４及びシステム制御部１０５における処理に対応する。
【００５２】
すなわち、プロセス状態監視手段１０２により、まず、燃料電池発電システムが発電運転時か否かが判断され（ステップ８０１）、発電運転時の場合には、水素極入口温度センサー７ａによって水素極の入口温度が監視され（ステップ８０２）、起動・発電可否判断部１０４において、水素極の入口温度が予め設定された一定値以上か否かが判断される（ステップ８０３）。この水素極の入口温度が一定値以下の場合には、ステップ８０２に戻り、引き続き水素極入口温度センサー７ａの監視がなされる。
【００５３】
一方、水素極の入口温度が予め設定された一定値以上である場合、その高温状態が予め設定された一定時間以上継続しているか否かが判断され（ステップ８０４）、一定時間以上継続している場合には、改質水ポンプ５ｂにて供給される改質水が不足しているために水素極の入口温度が上昇していると判断され、システム制御部１０５によって、燃料電池発電システムが自動停止される（ステップ８０５）。
【００５４】
一方、ステップ８０４において、水素極の入口温度が高温状態になってから予め設定された一定時間以上経過していないと判断された場合には、ステップ８０２に戻り、引き続き水素極入口温度センサー７ａの監視がなされる。
【００５５】
（５−３）効果
このように本実施形態によれば、水素極入口熱交換器１５ａの出口側に従来から設置されている水素極入口温度センサー７ａによって、水素極の入口温度を監視するように構成することにより、水位センサーを用いることなく、水タンクの水位が低いことを適時に検出することができ、水位が低い場合には、直ちに、燃料電池発電システムを自動停止させることができるので、システムの簡素化を図りつつ、信頼性の高い燃料電池発電システムを提供することができる。
【００５６】
（６）第６実施形態
（６−１）構成
本実施形態においては、図９に示すように、従来、水タンク１２に設置されていた水位センサー６を削除し、その代わりに、純水循環系熱交換器１５ｂの入口側に新たに純水循環系熱交換器入口温度センサー７ｅ（図中、太線）を設置し、これと共に、従来から設置されている純水循環系熱交換器出口温度センサー７ｆを、図１３に示したプロセス状態監視手段１０２の監視対象として、両者の温度差を監視するように構成されている。
【００５７】
そして、燃料電池発電システムの発電運転時に、純水循環系熱交換器１５ｂの入口温度及び出口温度の差が一定値以下となり、一定時間が経過した場合に、水タンク内に水が存在しないと判断して、燃料電池発電システムを自動停止させるように制御するように構成されている。
【００５８】
なお、本実施形態において、純水循環系熱交換器１５ｂの入口側及び出口側の温度の差を用いることとしたのは、純水循環系熱交換器１５ｂへ導入される純水は純水循環ポンプ５ｄによって供給されるが、循環水量が不足すると純水循環系熱交換器１５ｂの入出口温度センサー７ｅ、７ｆの温度差が低下するという現象に着目したものである。
【００５９】
（６−２）作用
本実施形態における処理の流れを、図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、図１０に示すフローチャートは、図１３に示した制御装置における起動・発電可否判断部１０４及びシステム制御部１０５における処理に対応する。
【００６０】
すなわち、プロセス状態監視手段１０２により、まず、燃料電池発電システムが発電運転時か否かが判断され（ステップ１００１）、発電運転時の場合には、純水循環系熱交換器入口温度センサー７ｅ及び純水循環系熱交換器出口温度センサー７ｆによって、純水循環系熱交換器１５ｂの入口温度及び出口温度が監視され（ステップ１００２）、起動・発電可否判断部１０４において、両者の温度差が予め設定された一定値以下か否かが判断される（ステップ１００３）。この入出口温度差が一定値以上の場合には、ステップ１００２に戻り、引き続き純水循環系熱交換器１５ｂの入出口温度の監視がなされる。
【００６１】
一方、純水循環系熱交換器１５ｂの入口温度及び出口温度の差が予め設定された一定値以下である場合、その温度差が小さい状態が予め設定された一定時間以上継続しているか否かが判断され（ステップ１００４）、一定時間以上継続している場合には、純水循環系熱交換器１５ｂへ導入される循環水量が不足しているために、純水循環系熱交換器１５ｂの入出口温度差が低下していると判断され、システム制御部１０５によって、燃料電池発電システムが自動停止される（ステップ１００５）。
【００６２】
一方、ステップ１００４において、純水循環系熱交換器１５ｂの入出口温度差が小さい状態が予め設定された一定時間以上経過していないと判断された場合には、ステップ１００２に戻り、引き続き純水循環系熱交換器１５ｂの入出口温度の監視がなされる。
【００６３】
（６−３）効果
このように本実施形態によれば、純水循環系熱交換器１５ｂの入出口側に設置された純水循環系熱交換器入口温度センサー７ｅ及び純水循環系熱交換器出口温度センサー７ｆの温度差を監視するように構成することにより、水位センサーを用いることなく、水タンクの水位が低いことを適時に検出することができ、水位が低い場合には、直ちに、燃料電池発電システムを自動停止させることができるので、システムの簡素化を図りつつ、信頼性の高い燃料電池発電システムを提供することができる。
【００６４】
（７）第７実施形態
（７−１）構成
本実施形態は、上記第１〜第６実施形態において、燃料電池発電システムが自動停止した場合に、水タンク１２の水位低を図１３の警報・故障情報１０３に保存し、その後、水タンクへの補給を行ない、人的な方法により安全性の確認が取れるまでは、起動・発電可否判断部１０４にて、自動的な再起動や手動による再起動を禁止するように構成したものである。
【００６５】
（７−２）作用
本実施形態における処理の流れを、図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、図１１に示すフローチャートは、図１３に示した制御装置における起動・発電可否判断部１０４及びシステム制御部１０５における処理に対応する。
【００６６】
すなわち、プロセス状態監視手段１０２において、燃料電池発電システムが自動停止したことを検出した場合に（ステップ１１０１）、水タンク１２の水位低を図１３の警報・故障情報１０３に保存し（ステップ１１０２）、水タンクへの補給が完了したか否かを判断し（ステップ１１０３）、水タンクへの補給が完了した場合には、さらにすべてのプロセス状態の安全性を確認し（ステップ１１０４）、安全性が確認された場合には、燃料電池発電システムを再起動させる（ステップ１１０５）。
【００６７】
一方、ステップ１１０１で、システムが自動停止していない場合には、上記第１〜第６実施形態に記載した方法でプロセス状態の監視が続行される。また、ステップ１１０３で水タンクへの補給が完了していない場合、ステップ１１０４でプロセス状態の安全性が確認されない場合には、自動的な再起動や手動による再起動は禁止される。
【００６８】
（７−３）効果
このように、本実施形態によれば、上記第１〜第６実施形態において、水タンク内の水が不足していることに起因して燃料電池発電システムが停止された場合、水タンクへの補給が完了し、さらに、プロセス状態の安全性が確認されなければ燃料電池発電システムの再起動がなされないので、改質水不足や電池冷却水不足による燃料処理装置１０及び燃料電池本体１１の故障を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明に係る燃料電池発電システムの第１実施形態の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る燃料電池発電システムの第１実施形態における処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る燃料電池発電システムの第２実施形態における処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る燃料電池発電システムの第３実施形態における処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る燃料電池発電システムの第４実施形態の構成を示す図である。
【図６】本発明に係る燃料電池発電システムの第４実施形態における処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明に係る燃料電池発電システムの第５実施形態の構成を示す図である。
【図８】本発明に係る燃料電池発電システムの第５実施形態における処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】本発明に係る燃料電池発電システムの第６実施形態の構成を示す図である。
【図１０】本発明に係る燃料電池発電システムの第６実施形態における処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】本発明に係る燃料電池発電システムの第７実施形態における処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】従来の燃料電池発電システムの構成を示す図である。
【図１３】従来の燃料電池発電システムの制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ａ…燃料元遮断弁
１ｂ…バーナ燃料遮断弁
１ｃ…燃料遮断弁
１ｄ…リサイクル遮断弁
１ｅ…選択酸化用空気遮断弁
１ｆ…電池入口燃料遮断弁
１ｇ…電池出口燃料遮断弁
１ｈ…電池入口空気遮断弁
１ｉ…電池出口空気遮断弁
２ａ…燃料元圧センサー
２ｂ…燃料供給圧力センサー
２ｃ…電池冷却水圧力センサー
３ａ…燃料流量計
３ｂ…バーナ空気流量計
３ｃ…カソード空気流量計
４ａ…燃料供給ブロワ
４ｂ…バーナ空気ブロワ
４ｃ…選択酸化用空気ブロワ
４ｄ…カソード空気ブロワ
５ａ…電池冷却水ポンプ
５ｂ…改質水ポンプ
５ｃ…温水循環ポンプ
５ｄ…純水循環ポンプ
６…水位センサー
７ａ…水素極入口温度センサー
７ｂ…蒸気発生器出口温度センサー
７ｃ…排ガス温度センサー
７ｄ…温水供給温度センサー
７ｅ…純水循環系熱交換器入口温度センサー
７ｆ…純水循環系熱交換器出口温度センサー
１０…燃料処理装置
１１…電池電池本体
１２…水タンク
１３…凝縮器
１４…蒸気発生器
１５ａ…水素極入口熱交換器
１５ｂ…純水循環系熱交換器
１６…イオン交換樹脂
１００…起動指令
１０１…発電出力指令
１０２…プロセス状態監視手段
１０３…警報・故障情報
１０４…起動・発電可否判断部
１０５…システム制御部
１０６…補機指令
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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