(57)【要約】【課題】燃料電池システムにおける燃料電池セルとしての発電性能低下の要因を容易に検査することができる燃料電池システムの検査方法を提供する。【解決手段】燃料電池システムＦの運転を実行し、予め定めた検査タイミングで、燃料電池部１１の発電性能を示す指標値を測定する第一指標値測定工程と、第一指標値測定工程において測定した指標値が予め定めた基準指標値未満である場合に、燃料電池部１１に空気を供給する供給路Ｌ４に硫黄化合物を除去するための硫黄化合物除去フィルター１７を取り付けるフィルター取付工程と、フィルター取付工程後に燃料電池システムＦの運転を実行して指標値を測定する第二指標値測定工程と、第二指標値測定工程で測定した指標値が、第一指標値測定工程で測定した指標値以上である場合に、硫黄化合物の蓄積によって燃料電池部１１の発電性能が低下していると判断する判断工程とを行う。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池部を備えた燃料電池システムを検査する方法であって、
前記燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して前記燃料電池システムの運転を実行し、予め定めた検査タイミングで、前記燃料電池部の発電性能を示す指標値を測定する第一指標値測定工程と、
前記第一指標値測定工程において測定した前記指標値が予め定めた基準指標値未満である場合に、前記燃料電池部に空気を供給する供給路に硫黄化合物を除去するための硫黄化合物除去フィルターを取り付けるフィルター取付工程と、
前記フィルター取付工程後に、前記燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して前記燃料電池システムの運転を実行して前記指標値を測定する第二指標値測定工程と、
前記第二指標値測定工程において測定した前記指標値が、前記第一指標値測定工程において測定した前記指標値以上である場合に、少なくとも前記燃料電池部への前記硫黄化合物の蓄積によって前記燃料電池部の発電性能が低下していると判断する判断工程とを行う燃料電池システムの検査方法。
【請求項２】
燃料電池部を備えた燃料電池システムを検査する方法であって、
前記燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して前記燃料電池システムの運転を実行し、予め定めた検査タイミングで、前記燃料電池部の発電性能を示す指標値を測定する指標値測定工程と、
前記指標値測定工程において測定した前記指標値が予め定めた基準指標値未満である場合に、前記燃料電池部に空気を供給する供給路に硫黄化合物を除去するための硫黄化合物除去フィルターを取り付けるフィルター取付工程と、
前記フィルター取付工程後に、前記燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して前記燃料電池システムの運転を実行して前記指標値を測定し、前記フィルター取付工程後の運転開始時から所定時間経過するまでの測定期間における前記指標値の低下率を算出する指標値低下率算出工程と、
前記指標値低下率算出工程で算出した前記燃料電池システムに関する前記指標値の低下率が、前記測定期間に対応する期間における基準指標値低下率よりも小さい場合に、少なくとも前記燃料電池部への前記硫黄化合物の蓄積によって前記燃料電池部の発電性能が低下していると判断する判断工程とを行う燃料電池システムの検査方法。
【請求項３】
前記基準指標値低下率は、前記燃料電池システムの設置箇所が含まれる地域に設置され、前記硫黄化合物除去フィルターを取り付けていない他の燃料電池システムの前記測定期間に対応する期間における前記指標値の低下率である請求項２に記載の燃料電池システムの検査方法。
【請求項４】
前記検査タイミングは、前記燃料電池システムの積算運転時間が予め定めた時間となるタイミングである請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料電池システムの検査方法。
【請求項５】
前記指標値は、前記燃料電池部の出力電圧である請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料電池システムの検査方法。
【請求項６】
前記硫黄化合物は、ＳＯ２、ＳＯ３及びＨ２Ｓからなる群から選ばれる一種又は二種以上である請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料電池システムの検査方法。
【請求項７】
前記燃料電池システムは、前記供給路に不純物を除去するための不純物除去フィルターが設けられており、
前記フィルター取付工程では、前記硫黄化合物除去フィルターを前記不純物除去フィルターよりも前記燃料電池部側に取り付ける請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料電池システムの検査方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の燃料電池システムの検査方法によって少なくとも前記燃料電池部への前記硫黄化合物の蓄積によって前記燃料電池部の発電性能が低下していると判断された前記燃料電池システムの設置箇所が含まれる地域に設置された他の燃料電池システムを、前記硫黄化合物除去フィルターの取付対象として決定する取付対象決定工程を行う取付対象決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池部を備えた燃料電池システムを検査する方法及びフィルタ取付対象を決定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記燃料電池システムは、燃料電池部のカソードに対して空気を供給するとともに、アノードに対して水素を主成分とする燃料ガスを供給し、水素と酸素との化学反応によって発電を行うものである。
【０００３】
この種の燃料電池システムでは、種々の要因によって燃料電池セルの発電性能が低下することが知られている。燃料電池システムにおいて発電効率が低下する理由として、例えば、特許文献１には、固体酸化物形燃料電池セルの空気極層にＳｒ等のアルカリ土類金属が存在する場合、空気中に含まれる硫黄酸化物が空気極層中のアルカリ土類金属に付着して空気極層が被毒し、空気極層の反応抵抗が増大して、燃料電池セルとしての発電性能が低下することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２６９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、燃料電池セルの発電性能が低下した場合、燃料電池システムの発電効率が低下することになるため、燃料電池セルスタック／モジュールの交換が必要となる。ここで、燃料電池システムにおける燃料電池セルの発電性能低下は、上記のような空気中に含まれる硫黄酸化物の空気極層への蓄積だけでなく、外部刺激による燃料電池セルの物理的な破損や、空気極層材料の部材界面での元素の拡散、材料そのものの劣化・変質などによっても引き起こされるものであり、発電性能が低下した要因を特定できれば、燃料電池セルスタック／モジュールの交換を行う際に、適切な対応を採ることができるようになる。
【０００６】
燃料電池セルの発電性能が低下する要因を特定する手法としては、従来から、燃料電池システムから燃料電池セルスタック／モジュールを取り外して解体し、燃料電池セルの成分分析を行う手法が知られている。しかしながら、燃料電池システムにおいては、一度燃料電池セルスタック／モジュールを取り外して解体した場合には元に戻すことができないため、要因を特定できたか否かにかかわらず燃料電池セルスタック／モジュールの交換は避けられず、解体・分析に掛かるコストも非常に高い。
【０００７】
本発明は以上の実情に鑑みなされたものであり、燃料電池システムにおける燃料電池セルとしての発電性能低下の要因を容易に検査することができる燃料電池システムの検査方法、当該検査方法によって得られた検査結果を基にして硫黄酸化物除去フィルターを取り付ける対象を決定する方法の提供を、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明者は、燃料電池部に空気を供給する供給路に硫黄化合物除去フィルターが設けられていない燃料電池システムについて、燃料電池部の発電性能が低下した場合に、供給路に硫黄化合物除去フィルターを取り付けると燃料電池の発電性能が回復する場合があることを見出し、更に、このように発電性能が回復した場合、空気中に含まれる硫黄化合物の燃料電池部への蓄積によって燃料電池部の発電性能が低下していることを特定できるという新たな知見を得て、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
即ち、上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池システムの検査方法の特徴構成は、
燃料電池部を備えた燃料電池システムを検査する方法であって、
前記燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して前記燃料電池システムの運転を実行し、予め定めた検査タイミングで、前記燃料電池部の発電性能を示す指標値を測定する第一指標値測定工程と、
前記第一指標値測定工程において測定した前記指標値が予め定めた基準指標値未満である場合に、前記燃料電池部に空気を供給する供給路に硫黄化合物を除去するための硫黄化合物除去フィルターを取り付けるフィルター取付工程と、
前記フィルター取付工程後に、前記燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して前記燃料電池システムの運転を実行して前記指標値を測定する第二指標値測定工程と、
前記第二指標値測定工程において測定した前記指標値が、前記第一指標値測定工程において測定した前記指標値以上である場合に、少なくとも前記燃料電池部への前記硫黄化合物の蓄積によって前記燃料電池部の発電性能が低下していると判断する判断工程とを行う点にある。
【００１０】
上記特徴構成では、燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して行う運転中の所定の検査タイミングで指標値を測定し、測定した指標値が基準指標値未満である場合に、燃料電池部の発電性能が低下したと判断して、空気の供給路に硫黄化合物除去フィルターを取り付ける。その後、燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して燃料電池システムの運転を実行して指標値を測定する。
ここで、本願発明者が見出した新たな知見によれば、硫黄化合物除去フィルターを取り付けた状態で燃料電池システムの運転を実行すると、燃料電池部に供給される空気中の硫黄化合物が少なくなるとともに、燃料電池部に硫黄化合物が蓄積していた場合には当該蓄積していた硫黄化合物が空気の流れによって脱離するため、硫黄化合物の蓄積によって燃料電池部の発電性能が低下していた場合には、燃料電池部の発電性能が回復するのである。
そこで、上記特徴構成では、硫黄化合物除去フィルターの取付前後で測定した指標値を比較し、硫黄化合物除去フィルターの取付後に測定した指標値が取付前に測定した指標値以上である場合には、硫黄化合物除去フィルターを取り付けたことによって燃料電池部の発電性能が回復しているため、少なくとも燃料電池部への硫黄化合物の蓄積によって燃料電池部の発電性能が低下していると判断する。
このように、上記特徴構成によれば、硫黄化合物除去フィルターを取り付けるだけで、燃料電池部への硫黄化合物の蓄積によって燃料電池部の発電性能が低下していることを特定することができ、燃料電池セルスタック／モージュールを取り出して解体し、燃料電池セルの成分分析を行うような手法と比較して、容易且つ低コストで発電性能低下の要因を特定することができる。
【００１１】
また、上記目的を達成するための本発明に係る他の燃料電池システムの検査方法の特徴構成は、燃料電池部を備えた燃料電池システムを検査する方法であって、
前記燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して前記燃料電池システムの運転を実行し、予め定めた検査タイミングで、前記燃料電池部の発電性能を示す指標値を測定する指標値測定工程と、
前記指標値測定工程において測定した前記指標値が予め定めた基準指標値未満である場合に、前記燃料電池部に空気を供給する供給路に硫黄化合物を除去するための硫黄化合物除去フィルターを取り付けるフィルター取付工程と、
前記フィルター取付工程後に、前記燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して前記燃料電池システムの運転を実行して前記指標値を測定し、前記フィルター取付工程後の運転開始時から所定時間経過するまでの測定期間における前記指標値の低下率を算出する指標値低下率算出工程と、
前記指標値低下率算出工程で算出した前記燃料電池システムに関する前記指標値の低下率が、前記測定期間に対応する期間における基準指標値低下率よりも小さい場合に、少なくとも前記燃料電池部への前記硫黄化合物の蓄積によって前記燃料電池部の発電性能が低下していると判断する判断工程とを行う点にある。
【００１２】
上記特徴構成では、燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して行う運転中の所定の検査タイミングで指標値を測定し、測定した指標値が基準指標値未満である場合に、燃料電池部の発電性能が低下したと判断して、空気の供給路に硫黄化合物除去フィルターを取り付ける。その後、燃料電池部に所定流量で燃料ガス及び空気を供給して燃料電池システムの運転を実行して指標値を測定し、フィルター取付工程後の運転開始時から所定時間経過するまでの測定期間における指標値の低下率を算出する。
ここで、上記のようにして算出した燃料電池システムの指標値の低下率は、発電性能の低下が燃料電池部への硫黄化合物の蓄積によるものである場合、硫黄化合物が除去されている場合の方が、硫黄化合物が除去されていない場合よりも小さくなる。したがって、硫黄化合物が除去されていない装置について、上記測定期間に対応する期間における指標値の低下率を算出し、この指標値の低下率を基準指標値低下率とし、指標値低下率算出工程で算出した燃料電池システムに関する指標値の低下率と上記基準指標値低下率とを比較することで、発電性能低下が燃料電池部への硫黄化合物に蓄積によるものであるか否かを判断できる。
即ち、上記特徴構成では、指標値低下率算出工程で算出した燃料電池システムに関する指標値の低下率が、予め定めた基準指標値低下率よりも小さい場合に、硫黄化合物除去フィルターを取り付けたことによって燃料電池部の発電性能が回復傾向にあるため、少なくとも燃料電池部への硫黄化合物の蓄積によって燃料電池部の発電性能が低下していると判断する。
このように、上記特徴構成によれば、硫黄化合物除去フィルターを取り付けるだけで、燃料電池部への硫黄化合物の蓄積によって燃料電池部の発電性能が低下していることを特定することができ、燃料電池セルスタック／モージュールを取り出して解体し、燃料電池セルの成分分析を行うような手法と比較して、容易且つ低コストで発電性能低下の要因を特定することができる。
【００１３】
また、本発明に係る燃料電池システムの検査方法の更なる特徴構成は、前記基準指標値低下率は、前記燃料電池システムの設置箇所が含まれる地域に設置され、前記硫黄化合物除去フィルターを取り付けていない他の燃料電池システムの前記測定期間に対応する期間における前記指標値の低下率である点にある。
【００１４】
尚、上記検査タイミングとしては、燃料電池システムの積算運転時間がある程度長くなり、燃料電池部の発電性能の低下が起こり得るタイミングであることが好ましい。
【００１５】
即ち、本発明に係る燃料電池システムの検査方法の更なる特徴構成は、前記検査タイミングは、前記燃料電池システムの積算運転時間が予め定めた時間となるタイミングである点にある。
【００１６】
また、本発明に係る燃料電池システムの検査方法の更なる特徴構成は、前記指標値は、前記燃料電池部の出力電圧である点にある。
【００１７】
上記特徴構成によれば、燃料電池部の出力電圧が一般的な燃料電池システムが備える機能によって測定できるものであるため、指標値を測定するために別途計測手段を設ける必要がなく、燃料電池システムが複雑化するのを防止できる。
【００１８】
また、種々の硫黄化合物のうち特にＳＯ２、ＳＯ３及びＨ２Ｓの蓄積が、燃料電池部の発電性能に与える影響が大きいと考えられており、これらのうち少なくとも一種を硫黄化合物フィルターで除去した場合に発電性能の回復が確認できれば、燃料電池部の発電性能の低下が硫黄化合物の蓄積に起因するものであると判断できる。
【００１９】
即ち、本発明に係る燃料電池システムの検査方法の更なる特徴構成は、前記硫黄化合物は、ＳＯ２、ＳＯ３及びＨ２Ｓからなる群から選ばれる一種又は二種以上である点にある。
【００２０】
また、本発明に係る燃料電池システムの検査方法の更なる特徴構成は、前記燃料電池システムは、前記供給路に不純物を除去するための不純物除去フィルターが設けられており、
前記フィルター取付工程では、前記硫黄化合物除去フィルターを前記不純物除去フィルターよりも前記燃料電池部側に取り付ける点にある。
【００２１】
本発明に係る燃料電池システムの検査方法においては、硫黄化合物除去フィルターの取付前後で指標値を測定し、この測定した指標値を基にして判断工程を行うようになっており、硫黄化合物除去フィルターの性能如何によって硫黄化合物除去フィルター取付後の指標値が変動するため、検査精度を高めるためには、硫黄化合物除去フィルターの性能を一定以上に保つことが重要である。
上記特徴構成によれば、塵や埃などの比較的大きな不純物が不純物除去フィルターによって除去された空気が硫黄化合物除去フィルターを通流するため、塵や埃などの不純物によって硫黄化合物除去フィルターの性能が損なわれ難く、硫黄化合物除去フィルターの性能を一定以上に保つことができ、検査精度を高めることができる。
【００２２】
また、本発明に係る取付対象決定方法の特徴構成は、上記燃料電池システムの検査方法によって少なくとも前記燃料電池部への前記硫黄化合物の蓄積によって前記燃料電池部の発電性能が低下していると判断された前記燃料電池システムの設置箇所が含まれる地域に設置された他の燃料電池システムを、前記硫黄化合物除去フィルターの取付対象として決定する取付対象決定工程を行う点にある。
【００２３】
上記燃料電池システムの検査方法によって燃料電池部への硫黄化合物の蓄積によって燃料電池部の発電性能が低下していると判断された燃料電池システムが設置された箇所を含む地域は、空気中に含まれる硫黄化合物の量が比較的多い地域であると考えられる。したがって、このような地域に設置された他の燃料電池システムについても、運転時間等の違いにより程度の差はあるものの、燃料電池部への硫黄化合物の蓄積によって燃料電池部の発電性能が低下している虞がある。
そこで、上記特徴構成では、これら他の燃料電池システムを、硫黄化合物除去フィルターの取付対象として決定する。
このように、上記特徴構成によれば、燃料電池部への硫黄化合物の蓄積によって燃料電池部の発電性能が低下している虞がある他の燃料電池システムを硫黄化合物除去フィルターの取付対象として決定することができるため、例えば、これら取付対象として決定された他の燃料電池システムに硫黄化合物除去フィルターを取り付ければ、燃料電池部の発電性能を回復させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態に係る検査方法の検査対象である燃料電池システムの概略構成を示す図である。
【図２】燃料電池システムの運転制御部を示す機能ブロック図である。
【図３】実験結果を示すグラフである。
【図４】実施形態に係る検査方法及び取付対象決定方法の一連のフローを説明するためのフローチャートである。
【図５】硫黄化合物除去フィルター取付後の燃料電池システムの概略構成を示す図である。
【図６】実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る燃料電池システムの検査方法及び取付対象決定方法について説明する。
【００２６】
図１は、燃料電池システムの概略構成を示す図であり、図２は、運転制御部２０を示す機能ブロック図である。燃料電池システムＦは、原燃料としての原燃料ガス（例えば、メタンを含む都市ガス等）を改質して燃料ガスを生成する燃料ガス生成装置１や、燃料ガス生成装置１から供給される燃料ガスを燃料として用いて発電する燃料電池発電装置１０、これらの装置の運転を制御する運転制御部２０を備える。
【００２７】
燃料ガス生成装置１には、改質水を気化させて、水蒸気と原燃料ガスとの混合ガスを生成する気化部２と、原燃料ガスを改質して水素を主成分とする燃料ガスを生成する改質部３と、燃料成分を燃焼して気化部２及び改質部３を加熱する燃焼部４と、原燃料供給路Ｌ１を通して原燃料ガスを気化部２に供給するための原燃料用ブロアー５と、原燃料供給路Ｌ１を開閉自在な第１開閉弁６と、改質水供給路Ｌ２を通して改質水を気化部２に供給するための改質水用ポンプ９とが備えられている。また、原燃料供給路Ｌ１には、原燃料用ブロアー５により供給される原燃料ガスの流量を計測する原燃料流量計８が設けられている。
【００２８】
改質部３は、気化部２において生成された混合ガスが供給され、原燃料ガスを水蒸気の存在下で改質処理して、水素を主成分とする燃料ガスを生成する。具体的には、改質部３には、隣接して設けられる燃焼部４で発生された熱を利用して原燃料ガスを水蒸気改質して、水素を主成分とし、副生成物としての一酸化炭素と二酸化炭素とを含む改質ガスを生成する。改質部３によって生成された燃料ガスは、燃料ガス供給路Ｌ３を通して燃料電池発電装置１０に供給される。
【００２９】
原燃料供給路Ｌ１を通して供給される原燃料ガスの供給量が、原燃料流量計８により計測され、その計測された流量が予め設定された目標流量になるように、運転制御部２０が原燃料用ブロアー５の出力を調整する。運転停止時等において原燃料用ブロアー５が作動していない状態では、第１開閉弁６が閉弁状態となる。また、改質水供給路Ｌ２を通して供給される改質水の供給量が所定の供給量となるように、運転制御部２０が改質水用ポンプ９を動作させる。
【００３０】
燃焼部４は、可燃性ガスを燃焼して熱を発生させる。可燃性ガスとしては、後述するように、燃料電池発電装置１０にて発電反応で消費されなかった水素を含む排ガス、又は、原燃料ガス、或いは、それら両方を混合して用いることができる。また、燃焼部４には可燃性ガスに対する燃焼用の空気（酸素）として、後述するように、燃料電池発電装置１０にて消費されなかった空気が供給されるようになっている。
【００３１】
燃料電池発電装置１０には、上記のような燃料ガス及び発電用酸素ガスが供給されて発電作用する燃料電池部１１と、発電用酸素供給路Ｌ４を通して発電用酸素ガスを燃料電池部１１に供給するための発電酸素用ブロアー１２と、発電用酸素供給路Ｌ４を開閉自在な第２開閉弁１３と、発電酸素用ブロアー１２により供給する発電用酸素ガス中の不純物を除去するための不純物除去フィルター１４と、燃料電池部１１の出力電圧を検出する電圧検出部１５とが備えられている。また、発電用酸素供給路Ｌ４には、発電酸素用ブロアー１２により供給される発電用酸素ガスの流量を計測する発電用酸素流量計１６が設けられている。
【００３２】
燃料電池部１１は、固体酸化物形燃料電池であり、アノード１１ａ、カソード１１ｂ、及びこれらに挟まれた電解質膜１１ｃとからなるセルを複数積層して構成されている。この燃料電池部１１では、アノード１１ａに燃料ガス供給路Ｌ３を通して改質部３で生成された燃料ガスが供給され、カソード１１ｂに発電用酸素供給路Ｌ４を通して発電用酸素ガス（空気）が供給されて発電反応が行われる。そして、燃料電池部１１の出力電力（即ち、発電性能を示す指標値）は、運転制御部２０がインバータ（図示せず）を用いて調節し、その電力が電力消費装置（図示せず）に供給される。
【００３３】
この燃料電池部１１において、アノード１１ａに供給される燃料ガスに含まれる水素のうち、燃料電池部１１での発電反応で消費されなかった過剰な水素はアノード１１ａから排出され、排ガス流路Ｌ５を通って燃焼部４に供給され、可燃性ガスとして燃焼される。
また、カソード１１ｂに供給される空気に含まれる酸素のうち、燃料電池部１１での発電反応で消費されなかった過剰な酸素はカソード１１ｂから排出され、排ガス流路Ｌ５を通って燃焼部４に供給される。
【００３４】
そして、この燃料電池システムＦにおいては、発電用酸素供給路Ｌ４を通してカソード１１ｂに供給される発電用酸素ガスの供給量が、発電用酸素流量計１６により計測され、その計測された流量が予め設定された目標流量になるように、運転制御部２０が発電酸素用ブロアー１２の出力を調整する。尚、運転停止時等において、発電酸素用ブロアー１２が作動していない状態では、第２開閉弁１３が閉弁状態となる。
【００３５】
本実施形態においては、気化部２、改質部３、燃焼部４及び燃料電池部１１などが、断熱材などを用いて内部の熱が外部に逃げないように構成した高温ハウジングＭの内部に設置されている。
【００３６】
図２に示すように、運転制御部２０は、ブロアー出力調節部２１、情報取得部２２、弁制御部２３、ポンプ制御部２４、運転時間判定部２５、電圧判定部２６、判断部２７、及び記憶部２８を備えるとともに、各種情報を表示する表示部３０を備えている。また、運転制御部２０は、原燃料流量計８及び発電用酸素流量計１６からの各種信号が入力される。
【００３７】
そして、運転制御部２０は、入力された各種信号に基づいて、原燃料用ブロアー５、発電酸素用ブロアー１２、第１開閉弁６及び第２開閉弁１３へ所定の信号を出力する。
【００３８】
ブロアー出力調節部２１は、原燃料用ブロアー５及び発電酸素用ブロアー１２の出力を制御するように構成されている。
【００３９】
情報取得部２２は、原燃料流量計８及び発電用酸素流量計１６で計測された流量や、電圧検出部１５で検出される電圧を取得するように構成されている。
【００４０】
弁制御部２３は、第１開閉弁６及び第２開閉弁１３の開閉制御を行うように構成されている。
【００４１】
ポンプ制御部２４は、改質水用ポンプ９の動作を制御するように構成されている。
【００４２】
運転時間判定部２５は、記憶部２８に記憶される、燃料電池システムＦの積算運転時間を適宜参照しながら、当該積算運転時間が予め定めた時間（検査タイミング）に達したか否かを判定する。尚、上記予め定めた時間とは、例えば、メンテナンスが必要となる時間（例えば、１００００時間）である。
【００４３】
電圧判定部２６は、記憶部２８に記憶される、検査タイミングにおいて電圧検出部１５で検出された電圧が予め定めた基準電圧（基準指標値）未満であるか否かを判定する。尚、基準電圧とは、燃料電池部１１の出力電圧が長年の使用によって徐々に低下する場合における燃料電池システムの運転時間と燃料電池部１１の出力電圧との相関関係を基に予め決定できるものである。
【００４４】
ここで、本願発明者は、鋭意研究を重ねた結果、燃料電池部１１の発電性能が低下した燃料電池システムＦについて、硫黄化合物除去フィルターを取り付けると、燃料電池部１１の発電性能が回復する場合があり、この場合、空気中に含まれる硫黄化合物の燃料電池部１１への蓄積によって燃料電池部１１の発電性能が低下していることを特定できるという新たな知見を得た。
【００４５】
因みに、本願発明者は、一定時間発電運転を行った後に硫黄化合物除去フィルターを取り付けた場合と、硫黄化合物除去フィルターを取り付けない場合とを再現し、両者の間で燃料電池部の発電性能にどのような違いが現れるかを検証するための実験を行った。具体的には、２つの燃料電池システムについて、発電運転を１００００時間行った後、続けて２０ｐｐｂのＳＯ２を添加した空気をカソードに供給して発電運転を行い、一方の燃料電池システムについてはＳＯ２の添加開始から約２０００時間経過した時点でＳＯ２の添加を止め、他方の燃料電池システムについてはＳＯ２の添加を続けた状態で、それぞれ発電運転を４０００時間行う実験を行った。図３は、この実験結果を示すグラフであり、横軸に発電運転時間、縦軸に電圧変化率（ＳＯ２添加開始直後を１００％とする）である。同図から分かるように、運転途中でＳＯ２の添加を停止した装置（即ち、運転途中で硫黄化合物除去フィルターを取り付けた状態を再現）では、ＳＯ２の添加停止後一定時間は、電圧変化率がＳＯ２の添加停止前よりも高くなっており、燃料電池部の発電性能が回復することが確認できた。例えば、運転途中でＳＯ２の添加を停止した装置では、ＳＯ２添加開始後１９９９時間の時点で電圧変化率が９９．３％であり、２２８９時間の時点で９９．７％に回復している。これに対して、運転途中でＳＯ２の添加を停止しなかった装置では、ＳＯ２添加開始後１９９９時間の時点で電圧変化率が９８．８％であり、２２８９時間の時点で９８．６％となっており、回復する傾向は見られない。
【００４６】
本実施形態において、判断部２７は、上記検査タイミングにおいて電圧検出部１５で検出された電圧と、その後に燃料電池システムに硫黄化合物除去フィルターを取り付けた燃料電池システムの運転を実行して、その運転中に電圧検出部１５で検出された電圧との高低を比較し、検査タイミングにおいて電圧検出部１５で検出された電圧よりも、硫黄化合物除去フィルター取付後の運転中に電圧検出部１５で検出された電圧の方が高い場合に、燃料電池部１１の発電性能が硫黄化合物の蓄積によって低下していると判断する。
【００４７】
そして、この燃料電池システムＦにおいて、燃料電池部１１で発電反応を行う発電運転を行う場合、弁制御部２３によって、第１開閉弁６及び第２開閉弁１３が開弁状態となるように、各開閉弁６，１３の動作が制御され、原燃料ガスの供給量が原燃料流量計８により計測されて、その計測結果を情報取得部２２が取得し、この取得された流量が予め設定された目標流量となるように、ブロアー出力調節部２１が原燃料用ブロアー５の出力を調節するとともに、改質水の供給量が所定量となるように、ポンプ制御部２４が改質水用ポンプ９の動作を制御する。また、同じく、発電用酸素の供給量が発電用酸素流量計１６により計測されて、その計測結果を情報取得部２２が取得し、この取得された流量が予め設定された目標流量となるように、ブロアー出力調節部２１が発電酸素用ブロアー１２の出力を調節する。
【００４８】
次に、上記燃料電池システムＦを検査する方法及び検査結果を基に硫黄化合物除去フィルターの取付対象を決定する方法について、図４を参照して説明する。尚、以下においては、発電運転を実行中の燃料電池システムＦを検査する態様を例にとって説明する。
【００４９】
まず、工程＃１において、運転時間判定部２５が現在までの積算運転時間が予め定めた時間に達したか否か、言い換えれば検査タイミングとなったかを判定し、検査タイミングになった場合には工程＃２に移行し、検査タイミングになっていない場合には工程＃１を繰り返す。
【００５０】
ついで、工程＃２において、情報取得部２２が検査タイミングにおいて電圧検出部１５で検出された電圧を取得し（第一指標値測定工程）、工程＃３に移行する。
【００５１】
工程＃３において、電圧判定部２６が情報取得部２２が取得した電圧が記憶部２８に記憶された基準電圧未満であるか否かを判定し、基準電圧未満であると判定された場合には工程＃４に移行し、基準電圧以上であると判定された場合には工程＃１に戻る。尚、工程＃３において基準電圧以上であると判定されて工程＃１に戻った場合、工程＃１において、運転時間判定部２５は、上記検査タイミングよりも遅い検査タイミングになった否かを判定する。
【００５２】
工程＃４において、燃料電池部１１の出力電圧が基準電圧未満であることを知らせる表示が運転制御部２０の表示部３０に表示され、工程＃５に移行する。
【００５３】
工程＃５においては、図５に示すように、燃料電池システムＦにおける燃料電池発電装置１０の発電酸素用ブロアー１２と不純物除去フィルター１４との間に、硫黄化合物を除去するための硫黄化合物除去フィルター１７を取り付け（フィルター取付工程）、工程＃６に移行する。また、硫黄化合物除去フィルター１７で除去する硫黄化合物としては、燃料電池部１１の発電性能に与える影響が比較的大きいと考えられるＳＯ２、ＳＯ３、Ｈ２Ｓを例示できる。更に、硫黄化合物除去フィルター１７は、空気中の硫黄化合物濃度が１ｐｐｂ以下となるように、硫黄化合物を除去できるものであることが好ましい。
【００５４】
続いて、図４に示すように、工程＃６において、燃料電池システムＦについて発電運転を行い、当該発電運転時における燃料電池部１１の出力電圧を取得する（第二指標値測定工程）。即ち、工程＃６において、弁制御部２３が第１開閉弁６及び第２開閉弁１３が開弁状態となるように、これらの開閉弁６，１３の動作を制御する。また、原燃料ガス及び発電用酸素の供給量が、上記予め設定された目標流量となるように、ブロアー出力調節部２１が原燃料用ブロアー５及び発電酸素用ブロアー１２の出力を調節するとともに、改質水の供給量が所定量となるようにポンプ制御部２４が改質水用ポンプ９の動作を制御する。これにより、第一指標値測定工程時と同条件で発電運転を行う。そして、燃料電池システムＦの発電運転を行っている状態で、情報取得部２２が電圧検出部１５で検出された電圧を取得し（第二指標値測定工程）、工程＃７に移行する。
【００５５】
工程＃７において、判断部２７が第一指標値測定工程で測定された電圧（第一電圧）と第二指標値測定工程で測定された電圧（第二電圧）とを比較して、第二電圧が第一電圧よりも高いか否かを判定し、第二電圧が第一電圧より高いと判定した場合（つまり、燃料電池部１１の発電性能が回復した場合）には工程＃８に移行し、工程＃８において、判断部２７が、燃料電池部１１の発電性能が硫黄化合物の蓄積により低下していると判断し（判断工程）、その旨が表示部３０に表示され、工程＃１０に移行する。
【００５６】
一方、工程＃７において、判断部２７が第二電圧が第一電圧以下であると判定した場合には工程＃９に移行し、判断部２７が、燃料電池部１１の発電性能が硫黄化合物の蓄積以外の要因により低下していると判断し、その旨が表示部３０に表示され、一連のフローが終了する。
【００５７】
ここで、燃料電池部１１の発電性能が硫黄化合物の蓄積により低下していると判断された燃料電池システムＦと同じような環境下、言い換えれば、空気中に含まれる硫黄化合物の量が同じような環境下に設置された他の燃料電池システムについては、運転時間の長短によって多少の違いがあるものの、検査した燃料電池システムＦと同様に、燃料電池部１１の発電性能が硫黄化合物の蓄積により低下している可能性が高い。
【００５８】
そこで、工程＃１０において、燃料電池部１１の発電性能が硫黄化合物の蓄積により低下していると判断された燃料電池システムＦの設置箇所が含まれる地域に設置された他の燃料電池システムを、硫黄化合物除去フィルター１７の取付対象として決定する（取付対象決定工程）。燃料電池部１１の発電性能が硫黄化合物の蓄積により低下していると判断された燃料電池システムＦの設置箇所を含む地域は、空気中に含まれる硫黄化合物の量が多い地域であると考えられるため、当該地域に設置された他の燃料電池システムを硫黄化合物除去フィルター１７の取付対象として決定することで、この取付対象として決定した他の燃料電池システムに硫黄化合物除去フィルター１７を取り付けて、当該他の燃料電池システムにおける燃料電池部１１の発電性能を回復することができるようになる。
【００５９】
尚、取付対象決定工程は、種々の方法で行うことができる。例えば、燃料電池部１１の発電性能が硫黄化合物の蓄積により低下しているという情報を、燃料電池システムＦがネットワークを介して適宜サーバ装置に送信し、サーバ装置側で、政府や民間企業等から提供される硫黄化合物濃度マップなどを参照して、燃料電池部１１の発電性能が硫黄化合物の蓄積により低下していると判断された燃料電池システムＦと同じような硫黄化合物濃度の地域に設置された他の燃料電池システムを取付対象として決定できる。また、別の方法としては、メンテナンス作業を行う者が表示部３０の表示を確認し、ネットワークを介してサーバ装置と通信可能な適宜外部機器を操作して、燃料電池部１１の発電性能が硫黄化合物の蓄積により低下していると判断された燃料電池システムＦと同じような硫黄化合物濃度の地域に設置された他の燃料電池システムを取付対象として決定できる。
【００６０】
以上のように、本実施形態に係る燃料電池システムの検査方法によれば、硫黄化合物除去フィルター１７を取り付けるだけで、燃料電池部１１への硫黄化合物の蓄積によって当該燃料電池部１１の発電性能が低下していることを特定することができる。
【００６１】
また、本実施形態に係る取付対象決定方法によれば、上記検査方法で検査した燃料電池システムＦと同様に、燃料電池部１１の発電性能が硫黄化合物の蓄積によって低下している虞がある他の燃料電池システムを硫黄化合物除去フィルターの取付対象として決定でき、これら取付対象として決定された他の燃料電池システムに硫黄化合物除去フィルターを取り付けることで、燃料電池部１１の発電性能を回復させることも可能となる。
【００６２】
〔別実施形態〕
〔１〕上記実施形態においては、燃料電池システムＦの積算運転時間が予め定めた時間となるタイミングを検査タイミングとしたが、これに限られるものではない。
【００６３】
〔２〕上記実施形態においては、一般的な燃料電池システムが備える機能によって測定できるという観点から、指標値として燃料電池部１１の出力電圧を採用したが、これに限られるものではなく、例えば、燃料電池部１１の起電力を指標値として採用しても良い。また、指標値は、一般的な燃料電池システムが備える機能によって測定できるものに限られず、燃料電池部１１の発電性能を示すものであれば、特に制限されない。
【００６４】
〔３〕上記実施形態では、硫黄化合物除去フィルター１７で除去する硫黄化合物としてＳＯ２、ＳＯ３、Ｈ２Ｓを例示したが、硫黄化合物除去フィルター１７で除去する硫黄化合物はこれに限られるものではない。
【００６５】
〔４〕上記実施形態では、判断部２７が、検査タイミングにおいて電圧検出部１５で検出された電圧よりも、硫黄化合物除去フィルター取付後の運転中に電圧検出部１５で検出された電圧の方が高い場合に、燃料電池部１１の発電性能が硫黄化合物の蓄積によって低下していると判断するようにしているが、硫黄化合物除去フィルター取付後の運転中に電圧検出部１５で検出された電圧が、検査タイミングにおいて電圧検出部１５で検出された電圧以上である場合に、燃料電池部１１の発電性能が硫黄化合物の蓄積によって低下していると判断するようにしても良い。
【００６６】
〔５〕上記実施形態では、判断部２７において、所定の検査タイミングで検出された電圧と硫黄化合物除去フィルター１７の取付後に検出された電圧とを比較して、燃料電池部１１の発電性能が硫黄化合物の蓄積によって低下しているか否かを判断するようにしているが、これに限られるものではない。
例えば、硫黄化合物除去フィルター１７の取付後に発電運転を所定時間行った場合における取付後の運転開始時から所定時間経過するまで期間の電圧（指標値）の低下率は、発電性能の低下が燃料電池部１１への硫黄化合物の蓄積によるものである場合、硫黄化合物除去フィルター１７を取り付けた場合（硫黄化合物が除去されている場合）の方が、硫黄化合物除去フィルター１７を取り付けていない場合（硫黄化合物が除去されていない場合）よりも小さくなる。
したがって、例えば、硫黄化合物除去フィルター１７の取付後、電圧を検出しながら発電運転を行い、運転開始時から所定時間（例えば１０００時間）経過するまでの測定期間における電圧の低下率を算出し（指標値低下率算出工程）、この算出した電圧の低下率と予め定めた基準電圧低下率（基準指標値低下率）とを比較して、燃料電池部１１の発電性能が硫黄化合物の蓄積によって低下しているか否かを判断するようにしても良い。
尚、基準電圧低下率としては、検査対象である燃料電池システムＦの設置箇所が含まれる地域に設置され、硫黄化合物除去フィルター１７を取り付けていない他の燃料電池システムについて、上記測定期間に対応する期間（例えば、検査対象である燃料電池システムＦについて、積算運転時間が１００００時間に達した時点で硫黄化合物除去フィルター１７を取り付け、その後に１０００時間運転していた場合には、他の燃料電池システムの積算運転時間が１００００時間から１１０００時間の期間）における電圧の低下率を例示することができる。
因みに、本願発明者は、硫黄化合物除去フィルターを実際の燃料電池システムに取り付けた場合に燃料電池部の発電性能がどのように変化するかを検証するための実験を行った。具体的には、空気をカソードに供給した状態で一定時間発電運転を行い、その後に硫黄化合物除去フィルターを取り付け、一定時間発電運転を行う実験を行った。図６は、この実験結果を示すグラフであり、横軸は発電運転時間、縦軸は電圧変化率（硫黄化合物除去フィルターを取り付ける所定時間前を１００％とする）である。同図から分かるように、硫黄化合物除去フィルターを取り付けることで、電圧変化率の変化が小さくなっている。具体的に、硫黄化合物除去フィルターの取付前１０００時間当たりの電圧変化率の変化は−０．２１７％であったのに対し、硫黄化合物除去フィルターの取付後１０００時間当たりの電圧変化率の変化は−０．０３２％であった。このことから、フィルター等によって空気中の硫黄化合物を除去するなどの工夫を施していない通常運転している燃料電池システムに対して、硫黄化合物除去フィルターを取り付けることにより、燃料電池システムの性能劣化を抑制できることが確認できた。
【００６７】
〔６〕上記実施形態では、塵や埃などの比較的大きな不純物を不純物除去フィルター１４によって除去した空気を硫黄化合物除去フィルター１７に流通させて硫黄化合物除去フィルターの性能低下を防止するという観点から、フィルター取付工程において、発電酸素用ブロアー１２と不純物除去フィルター１４との間に硫黄化合物除去フィルター１７を取り付けるようにしているが、これに限られるものではなく、カソード１１ｂに供給される前に発電用酸素から硫黄化合物を除去できれば、取付位置は特に制限されない。
【００６８】
〔７〕上記実施形態（別実施形態を含む）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、燃料電池部を備えた燃料電池システムを検査する方法、及び検査結果を利用して硫黄化合物除去フィルターの取付対象を決定する方法に利用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１１  燃料電池部
１４  不純物除去フィルター
１７  硫黄化合物除去フィルター
Ｌ４  発電用酸素供給路（供給路）
Ｆ    燃料電池システム
【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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