[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及具有使气体中所含有的水分冷凝的冷凝器的燃料电池系统。 

背景技术

作为燃料电池系统，人们知道具有利用燃料气体发电的燃料电池、使向燃料电池供给的燃料气体中所含有的水分冷凝而生成冷凝水的冷凝器、贮留积存在冷凝器中的冷凝水的贮留部的燃料电池系统。 

使上述的燃料电池系统停止运行时，使将燃料气体改质的改质器冷却到某种程度后，停止结束，然后，放冷。另外，在燃料电池系统中，运行停止时，为了防止异物混入、保护改质器内的催化剂等等，通过关闭开关阀使改质器和冷凝器附近成为密闭空间，不对大气开放。为此，使燃料电池系统的运行停止时，上述密闭空间从热状态逐渐冷却。此时，由于含有很多水蒸气的气体被冷却，水冷凝。所以，密闭空间内部成为负压。如果为了在该状态下使积存在冷凝器中的水排出而使与冷凝器相连的排水阀开放，那么由于负压的影响，会出现积存在贮留部中的水通过排水阀逆流到冷凝器侧(负压侧)的危险。 

专利文献1中曾经公开了有关燃料电池系统的启动方法的技术，其中在燃料电池系统中，在改质器、CO转化器、CO除去器的下游侧分别设置热交换器，在各热交换器上设有专用配管。根据该技术，在启动开始前，向各热交换器供给惰性气体，使滞留在各热交换器内部的冷凝水从各交换器排出，然后，使燃料电池系统启动。由于根据该技术，能够利用惰性气体使滞留在各热交换器的内部的冷凝水排出，因此能够使各改质器、CO转化器以及CO除去器尽早变暖。 

另外，专利文献2曾公开的一种燃料电池系统，其具有：使燃料气体中所含有的水分冷凝的冷凝器、使在冷凝器中冷凝了的冷凝水进行气液分离的两个以上的气液分离器、用于贮留在各气液分离器中气液分离了的冷凝水的回收水贮留部、连接气液分离器和回收水贮留部的排水路、在排水路上设置的阀机构。根据该燃料电池系统，控制装置控制阀机构，使得多个气液分离器不会通过排水路而互相通水。由此防止了起因于多个气液分离器相互间的压力差的水的逆流。 

另外，专利文献3曾公开的一种燃料改质装置，其设有将燃料气改质为富氢气体的改质部、使改质后的气体中所含有的CO减少的CO降低部，而且在改质部的底部形成了排液孔，在CO降低部的底部形成了排液孔。据此，公开的燃料电池用的燃料改质装置，其中，在系统启动时，使积存在改质部中的液体成分、积存在CO降低部中的液体成分排出。 

专利文献1：日本特开2002-260699号公报 

专利文献2：日本特开2004-220876号公报 

专利文献3：日本特开2004-182531号公报 

发明内容

上述各专利文献所涉及的技术中，没有记载：在燃料电池系统的冷凝器、与冷凝器相连的配管的负压状态下使冷凝器的冷凝水排出。因此，在冷凝器、与冷凝器相连的配管的负压状态下，如果排水阀开放，则起因于负压发生水的逆流的危险性很高。 

本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其课题在于提供一种燃料电池系统，该燃料电池系统对抑制由于冷凝器的内部的负压化而使水从贮留部逆流到冷凝器有利。 

本发明所涉及的燃料电池系统，具有由燃烧器加热而由燃料气体生成反应气体的改质器、利用反应气体进行发电的燃料电池、使向燃料电池供给的反应气体或反应气体的废气中所含有的水分冷凝而生成冷凝水的冷凝器、贮留积存在冷凝器中的冷凝水的贮留部，其特征在于，具备：(i)排水阀，设置在冷凝器与贮留部之间，能够在隔断冷凝器和贮留部之间的连 通的封闭状态、和使冷凝器和贮留部连通而将冷凝器的水排出到贮留部的开放状态之间切换；和(ii)控制装置，在燃料电池系统启动时进行在使冷凝器的内压上升后、使排水阀成为开放状态的内压上升和排水处理。 

另外，本发明的燃料电池系统，具有由燃烧器加热而由燃料气体生成反应气体的改质器、利用反应气体进行发电的燃料电池、使向燃料电池供给的反应气体或反应气体的废气中所含有的水分冷凝而生成冷凝水的冷凝器、贮留积存在冷凝器中的冷凝水的贮留部，其特征在于，具备：(i)排水阀，设置在冷凝器与贮留部之间，能够在隔断冷凝器和贮留部的连通的封闭状态、和使冷凝器和贮留部连通而将冷凝器的水排出到贮留部的开放状态之间切换；和(ii)控制装置，在燃料电池系统启动时，进行使冷凝器的内压上升，然后使排水阀成为开放状态的内压上升和排水处理，控制装置在进行内压上升和排水处理时执行以下操作：第1操作，将燃料气体或惰性气体供给至冷凝器使冷凝器的内压上升；第2操作，检测冷凝器的内压的上升；第3操作，在冷凝器的内压的上升量为第1设定压力以上时使排水阀开放。