(57)【要約】【課題】脱硫器の性能を客観的に監視しながら改質器における改質ガスの生成を行える燃料改質装置を提供する。【解決手段】燃料改質装置Ｒが、炭化水素を主成分とし且つ付臭剤である硫黄化合物を含む原燃料ガスを、硫黄化合物を吸着する常温吸着剤１ａを用いて脱硫処理する脱硫器１と、脱硫器１によって脱硫処理された原燃料ガスを改質して水素を主成分とする改質ガスを生成する改質器３と、脱硫器１の上流側又は下流側に設けられて、脱硫器１に流入する又は脱硫器１から流出する原燃料ガスに含まれる水分レベルを検出する水分検出センサ６と、水分検出センサ６の検出結果に基づいて、脱硫器１の性能を判定する性能判定手段８とを備える。【選択図】図１
2010260772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素を主成分とし且つ付臭剤である硫黄化合物を含む原燃料ガスを、硫黄化合物を吸着する常温吸着剤を用いて脱硫処理する脱硫器と、
前記脱硫器によって脱硫処理された原燃料ガスを改質して水素を主成分とする改質ガスを生成する改質器と、
前記脱硫器の上流側又は下流側に設けられて、前記脱硫器に流入する又は前記脱硫器から流出する原燃料ガスに含まれる水分レベルを検出する水分検出センサと、
前記水分検出センサの検出結果に基づいて、前記脱硫器の性能を判定する性能判定手段とを備える燃料改質装置。
【請求項２】
前記性能判定手段は、前記水分検出センサが検出した前記水分レベルに応じて換算される前記原燃料ガスの流量の換算積算値が設定上限値以上になると前記脱硫器の性能が低下したと判定する請求項１記載の燃料改質装置。
【請求項３】
前記性能判定手段は、前記脱硫器へ流入する単位時間当たりの原燃料ガスの流量に、前記水分レベルが高くなるほど大きくなる関係にある換算係数を乗算して、単位時間当たりの原燃料ガスの流量の換算値を導出し、
前記原燃料ガスの流量の換算値の時間経過に伴う前記換算積算値が前記設定上限値以上になると前記脱硫器の性能が低下したと判定する請求項２記載の燃料改質装置。
【請求項４】
前記水分検出センサは、前記脱硫器の上流側に設けられて、前記脱硫器に流入する原燃料ガスに含まれる水分レベルを検出する請求項２又は３記載の燃料改質装置。
【請求項５】
前記水分検出センサは、前記脱硫器の下流側に設けられて、前記脱硫器から流出する原燃料ガスに含まれる水分レベルを検出する請求項１記載の燃料改質装置。
【請求項６】
前記性能判定手段は、前記水分検出センサが検出した前記水分レベルが設定レベル以上であると、前記脱硫器の性能が低下したと判定する請求項５記載の燃料改質装置。
【請求項７】
前記性能判定手段が前記脱硫器の性能が低下したと判定すると、前記脱硫器への原燃料ガスの供給を停止させる運転停止手段を備える請求項１〜６の何れか一項に記載の燃料改質装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の燃料改質装置と、前記燃料改質装置から供給される改質ガスを燃料として用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池で発電された電力の変換を行う電力変換器とを備え、
前記性能判定手段が前記脱硫器の性能が低下したと判定すると、前記脱硫器への原燃料ガスの供給を停止させ、及び、電力変換器の動作を停止させる運転停止手段を備える燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素を主成分とする原燃料ガスを改質して、燃料電池での発電に利用される水素を生成する燃料改質装置と、その燃料改質装置及び燃料電池を備える燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池での発電に利用される水素を、メタンやプロパンなどの炭化水素を主成分とする原燃料を水蒸気改質して生成する改質器を有する燃料改質装置がある。原燃料ガスとして用いられるメタンやプロパンなどは、一般に都市ガスやＬＰＧとして供給される。これら都市ガスやＬＰＧには例えばジメチルスルフィド（ＤＭＳ）などの硫黄化合物が付臭剤として混合されている。通常、都市ガスやＬＰＧなどの原燃料ガス中の付臭剤の濃度は一定に調節されている。付臭剤としての硫黄化合物は、改質器を構成する改質触媒（例えば、ルテニウムなど）を劣化させるため、原燃料ガスが改質器に流入する前に除去しておく必要がある。よって、燃料改質装置は、上記硫黄化合物を除去するための脱硫器を備える。脱硫器では、ゼオライトなどの常温で硫黄化合物を吸着して除去可能な常温吸着剤を用いる。
【０００３】
脱硫剤としてゼオライトを用いた場合、その耐用期間は、ゼオライトが吸着した硫黄化合物量によって決まる。上述のように、都市ガスやＬＰＧなどの原燃料ガス中の付臭剤の濃度は一定であるので、脱硫剤の耐用期間は、脱硫器に流入した原燃料ガス量で決まると言える。但し、ゼオライトは硫黄化合物を吸着するだけでなく、原燃料ガス中に含まれる水分も吸着する。本願発明者の検討では、原燃料ガスに含まれる水分レベル（露点）が高くなると、ゼオライトによる硫黄化合物の除去性能が低下するという問題がある。そして、ゼオライトによる硫黄化合物の除去性能が低下するのに伴って、脱硫器の耐用期間が想定した期間よりも短くなるという問題が生じる。
【０００４】
特許文献１には、原燃料ガスに含まれる水分レベルが高くなっても、硫黄化合物の除去性能を確保できる脱硫器が記載されている。具体的には、特許文献１に記載の脱硫器は、Ｙ型ゼオライトに銀を担持させた脱硫剤を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−６６３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された脱硫器は、Ｙ型ゼオライトに銀を担持させるという特殊な構成である。また、特許文献１に記載の発明では、原燃料ガスに含まれる水分に対する耐性が高いことを謳ってはいるものの、脱硫器の実際の性能を客観的に監視している訳ではない。そのため、使用期間が長くなれば、流入する水分の存在によって脱硫器の性能が経時的に低下している可能性もある。
【０００７】
また、脱硫器の性能を客観的に判定するためには、脱硫器から流出する原燃料ガスに含まれる硫黄化合物の量を測定器で監視する方法も考えられる。具体的には、脱硫器から流出する脱硫処理後の原燃料ガスに含まれる硫黄化合物の濃度が高くなれば性能が低下していると客観的に判定できる。しかし、硫黄化合物濃度の測定器は非常に高価であり、測定器を常設することは現実的ではない。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、脱硫器の性能を客観的に監視して、原燃料ガスに含まれる硫黄化合物による改質器の劣化を防止しながら、改質ガスの生成を行える燃料改質装置及び燃料電池システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る燃料改質装置の特徴構成は、炭化水素を主成分とし且つ付臭剤である硫黄化合物を含む原燃料ガスを、硫黄化合物を吸着する常温吸着剤を用いて脱硫処理する脱硫器と、
前記脱硫器によって脱硫処理された原燃料ガスを改質して水素を主成分とする改質ガスを生成する改質器と、
前記脱硫器の上流側又は下流側に設けられて、前記脱硫器に流入する又は前記脱硫器から流出する原燃料ガスに含まれる水分レベルを検出する水分検出センサと、
前記水分検出センサの検出結果に基づいて、前記脱硫器の性能を判定する性能判定手段とを備える点にある。
【００１０】
上記特徴構成によれば、脱硫器の上流側又は下流側に水分検出センサを設けることで、脱硫器に流入する又は脱硫器から流出する原燃料ガスに含まれる水分レベルを検出できる。つまり、水分検出センサの検出結果に基づけば、どの程度の水分が脱硫器で吸着される又は吸着されずに流出したのかが分かる。その結果、性能判定手段は、水分が脱硫器で吸着されると脱硫器の性能が低下すること、及び、性能が低下すると水分の吸着量も低下して脱硫器から流出する水分レベルが上昇することを考慮して、水分検出センサの検出結果に基づいて、脱硫器の性能を客観的に監視できる。即ち、脱硫器の性能評価を、原燃料ガスに含まれる硫黄化合物により行うのではなく、硫黄化合物の吸着量と強い相関のある水分レベルにより行う。
従って、脱硫器の性能を客観的に監視して、原燃料ガスに含まれる硫黄化合物による改質器の劣化を防止しながら、改質ガスの生成を行える燃料改質装置を提供できる。
【００１１】
本発明に係る燃料改質装置の別の特徴構成は、前記性能判定手段は、前記水分検出センサが検出した前記水分レベルに応じて換算される前記原燃料ガスの流量の換算積算値が設定上限値以上になると前記脱硫器の性能が低下したと判定する点にある。
【００１２】
脱硫器の性能の低下は、脱硫器での原燃料ガスの脱硫処理量の増加に伴って進行する。また、原燃料ガスに含まれる水分レベルが高くなるにつれて脱硫器で処理可能な原燃料ガス量の積算値が相対的に減少する。つまり、含まれる水分レベルが高い原燃料ガスは、含まれる水分レベルが低い原燃料ガスよりも、脱硫器の性能低下を促進させる。従って、含まれる水分レベルが高い原燃料ガスを脱硫処理した場合の脱硫処理量の積算値は、含まれる水分レベルが低い原燃料ガスを脱硫処理した場合の脱硫処理量の積算値よりも多く換算するのが適当である。
そこで、本特徴構成では、水分検出センサが検出した水分レベルに応じて、脱硫器で脱硫処理した原燃料ガス量の積算値を換算し、その換算積算値が設定上限値以上になると脱硫器の性能が低下したと判定する。
【００１３】
本発明に係る燃料改質装置の更に別の特徴構成は、前記性能判定手段は、前記脱硫器へ流入する単位時間当たりの原燃料ガスの流量に、前記水分レベルが高くなるほど大きくなる関係にある換算係数を乗算して、単位時間当たりの原燃料ガスの流量の換算値を導出し、
前記原燃料ガスの流量の換算値の時間経過に伴う前記換算積算値が前記設定上限値以上になると前記脱硫器の性能が低下したと判定する点にある。
【００１４】
原燃料ガスに含まれる水分レベルは、時間経過に伴って変化し得る。そのような場合であっても、性能判定手段が、脱硫器へ流入する単位時間当たりの原燃料ガスの流量に、水分レベルが高くなるほど大きくなる関係にある換算係数を乗算して、単位時間当たりの原燃料ガスの流量の換算値を導出し、原燃料ガスの流量の換算値の時間経過に伴う換算積算値を導出する。その結果、換算積算値が設定上限値以上になると脱硫器の性能が低下したと判定できる。
【００１５】
本発明に係る燃料改質装置の更に別の特徴構成は、前記水分検出センサは、前記脱硫器の上流側に設けられて、前記脱硫器に流入する原燃料ガスに含まれる水分レベルを検出する点にある。
【００１６】
上記特徴構成によれば、水分検出センサを用いて、脱硫器に流入する原燃料ガスに含まれる水分レベルを検出できる。つまり、どの程度の水分が脱硫器で吸着され得るのかを客観的に判定できる。
【００１７】
本発明に係る燃料改質装置の更に別の特徴構成は、前記水分検出センサは、前記脱硫器の下流側に設けられて、前記脱硫器から流出する原燃料ガスに含まれる水分レベルを検出する点にある。
【００１８】
上記特徴構成によれば、脱硫器から流出する原燃料ガスに含まれる水分レベルを検出できる。よって、脱硫器を通過した原燃料ガスに含まれる水分レベルが低い場合には、脱硫器の吸着性能が高い状態が保たれていると判定できる。一方で、脱硫器を通過した原燃料ガスに含まれる水分レベルが高い場合には、脱硫器の吸着性能が低い状態にあると判定できる。
【００１９】
本発明に係る燃料改質装置の更に別の特徴構成は、前記性能判定手段は、前記水分検出センサが検出した前記水分レベルが設定レベル以上であると、前記脱硫器の性能が低下したと判定する点にある。
【００２０】
上記特徴構成では、脱硫器による水分吸着限界を、脱硫器による硫黄化合物吸着限界と捉えている。つまり、脱硫器の下流側に設けられた水分検出センサが検出した水分レベルが設定レベル以上である場合には、脱硫器の吸着性能が水分すら十分に吸着できないほど低下していると判定できる。
【００２１】
本発明に係る燃料改質装置の更に別の特徴構成は、前記性能判定手段が前記脱硫器の性能が低下したと判定すると、前記脱硫器への原燃料ガスの供給を停止させる運転停止手段を備える点にある。
【００２２】
脱硫器の性能が低下すると、硫黄化合物を多く含んだ原燃料ガスが脱硫器から改質器へ流入する。
ところが、本特徴構成によれば、運転停止手段は、性能判定手段が脱硫器の性能が低下したと判定すると、脱硫器への原燃料ガスの供給を停止させる。つまり、燃料改質装置の運転を停止して、硫黄化合物を多く含んだ原燃料ガスが改質器に流入しないようにできる。その結果、改質器が硫黄化合物により劣化することを抑制できる。
【００２３】
本発明に係る燃料電池システムの特徴構成は、前記燃料改質装置と、前記燃料改質装置から供給される改質ガスを燃料として用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池で発電された電力の変換を行う電力変換器とを備え、
前記性能判定手段が前記脱硫器の性能が低下したと判定すると、前記脱硫器への原燃料ガスの供給を停止させ、及び、電力変換器の動作を停止させる運転停止手段を備える点にある。
【００２４】
上記特徴構成によれば、運転停止手段は、性能判定手段が脱硫器の性能が低下したと判定すると、脱硫器への原燃料ガスの供給を停止させ、及び、電力変換器の動作を停止させる。つまり、燃料改質装置及び燃料電池システムの運転を停止して、硫黄化合物を多く含んだ原燃料ガスが改質器に流入しないようにできる。その結果、改質器が硫黄化合物により劣化することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態の燃料改質装置及び燃料電池システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図２】原燃料ガスの露点と脱硫剤による硫黄化合物の相対吸着量を示す図である。
【図３】脱硫器の下流側での硫黄化合物の検出量の時間的変化を示す図である。
【図４】第２実施形態の燃料改質装置及び燃料電池システムの構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して第１実施形態の燃料改質装置及び燃料電池システムについて説明する。
図１は、燃料改質装置及び燃料電池システムの構成を示す機能ブロック図である。燃料改質装置Ｒ１（Ｒ）は、脱硫器１と、水蒸気生成器２と、改質器３と、一酸化炭素変成器４と、一酸化炭素除去器５とを備える。
【００２７】
脱硫器１には、メタンやプロパンなどの炭化水素を主成分とする原燃料ガスが供給される。原燃料として用いられるメタンやプロパンなどは一般に都市ガスやＬＰＧであり、例えばジメチルスルフィド（ＤＭＳ）などの硫黄化合物が付臭剤として含まれている。原燃料ガスは、原燃料ガスの流量を調節する流量調節弁Ｖ１及び原燃料ガスの流通を付勢するポンプＰ１を介して、脱硫器１に流入する。流量調節弁Ｖ１の開度及びポンプＰ１の作動は制御部７によって制御される。従って、脱硫器１への原燃料ガスの流入量（即ち、原燃料ガスの脱硫処理量）は、制御部７において既知である。脱硫器１には、原燃料ガスに含まれる硫黄化合物を常温（例えば、−１０℃〜５０℃）で吸着可能な常温吸着剤としての脱硫剤１ａが収容されている。脱硫剤１ａは、常温で硫黄化合物の吸着性能を発揮できる、例えばＸ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライトなどで実現可能である。
【００２８】
脱硫器１によって脱硫処理された原燃料ガスは、改質器３に供給される。改質器３は、ルテニウム、ニッケル、白金などの改質触媒（図示せず）を有する。また、改質器３には、水蒸気生成器２で生成された水蒸気が脱硫処理後の原燃料ガスに混合される形態で供給される。原燃料ガスに混合される水蒸気量は、制御部７が制御する流量調節弁Ｖ２によって調節される。そして、改質器３は、原燃料ガスを、水素と一酸化炭素と二酸化炭素とを含む改質ガスに改質する。原燃料ガスが、メタンを主成分とするガスである場合、メタンと水蒸気とが下記の反応式にて改質反応して、水素と一酸化炭素と二酸化炭素を含むガスに改質処理される。
【００２９】
〔化１〕
ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2
〔化２〕
ＣＨ4＋２Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋４Ｈ2
【００３０】
一酸化炭素変成器４は、改質器３にて生成された改質ガスに含まれる一酸化炭素を低減するように処理する。具体的には、一酸化炭素変成器４においては、改質器３で生成された改質ガス中に残留する一酸化炭素と水蒸気とが、例えば２００℃〜３００℃程度の反応温度で下記の反応式にて変成反応して、一酸化炭素が二酸化炭素に変成処理される。
【００３１】
〔化３〕
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2
【００３２】
一酸化炭素除去器５は、一酸化炭素変成器４から排出される変成処理ガス中に残留している一酸化炭素を選択的に酸化して除去する。具体的には、一酸化炭素除去器５においては、ルテニウムや白金、パラジウム、ロジウム等の触媒作用によって、１００℃〜２００℃程度の反応温度で変成処理ガス中に残留している一酸化炭素が、添加される空気中の酸素によって酸化される。その結果、一酸化炭素濃度の低い（例えば１０ｐｐｍ以下）、水素リッチな燃料ガスが生成される。生成された水素リッチな燃料ガスは、燃料電池１１に供給される。
【００３３】
燃料電池１１では、一酸化炭素除去器５から供給される水素リッチな燃料ガスと、ブロア１２から供給される酸素（空気）とを消費して直流電力を得ている。そして、電力変換器１３は、燃料電池１１で得た直流電力を所定の交流電力に変換する。これらブロア１２及び電力変換器１３の作動は制御部によって制御される。
【００３４】
次に、脱硫器１の耐用期間について説明する。
図２は、原燃料ガスの露点と脱硫剤による硫黄化合物の相対吸着量を示す図である。図３は、脱硫器の下流側での硫黄化合物の検出量の時間的変化を示す図である。
脱硫器１の性能が低下すると、脱硫処理できなかった硫黄化合物が脱硫器１をスリップして下流側で検出されることになる。つまり、図３は、脱硫器１の性能の低下度合いを客観的に検証するためのものである。従って、図３において、脱硫器１の下流側で検出される硫黄化合物が所定レベル以上にまで増加した場合、脱硫器１の耐用期間が過ぎたと判定できる。尚、脱硫剤１ａとしてＮａ−Ｘ型のゼオライトを用いた。また、図３に示した実験結果は、脱硫器１において本来用いられるのよりも少ない量（１／１００程度の量）の脱硫剤（Ｎａ−Ｘ型ゼオライト）を用いて、付臭剤としてのＤＭＳ（ジメチルスルフィド）を含む都市ガス（メタン）の脱硫処理を行ったものである。
【００３５】
図２に示すように、脱硫剤１ａは、原燃料ガスに含まれる水分レベルが低い場合（例えば、露点が−７０℃の場合）、原燃料ガスに含まれる硫黄化合物の１００％近くを吸着する性能を有している。このとき、脱硫剤１ａは、性能を十分に発揮できる状態（即ち、脱硫処理できる原燃料ガス量が多い状態）にある。そして、図３に示すように、原燃料ガスに含まれる水分レベルが低い場合（露点が−７０℃の場合）、脱硫器１の下流側での硫黄化合物の検出量が非常に少ない状態が長期間にわたって継続する（即ち、耐用期間が長くなる）。
【００３６】
ところが、図２に示すように、原燃料ガスに含まれる水分レベル（露点）が高くなると、脱硫剤１ａによる硫黄化合物の相対吸着量は低下する関係にある。つまり、原燃料ガスに含まれる水分レベルが高くなると、脱硫剤１ａが脱硫処理できる原燃料ガス量が少なくなる。従って、図３に示すように、原燃料ガスに含まれる水分レベルが高くなる（露点が上昇することと等価）と、脱硫器１の性能は非常に短い期間で低下する。
【００３７】
次に、脱硫器１の性能を判定する機能を有する本実施形態の燃料改質装置Ｒ１及び燃料電池システムＳ１の構成について説明する。
本実施形態の燃料改質装置Ｒ１は、脱硫器１の上流側に設けられて、脱硫器１に流入する原燃料ガスに含まれる水分レベルを検出する水分検出センサ６と、水分検出センサ６の検出結果に基づいて、脱硫器１の性能を判定する性能判定手段８とを備える。水分検出センサ６は、露点計（例えば、静電容量式露点計など）を用いて実現できる。性能判定手段８は、制御部７の一機能として実現できる。
【００３８】
性能判定手段８は、水分検出センサ６が検出した水分レベルに応じて換算される原燃料ガスの流量の換算値が設定上限以上になると、脱硫器１の性能が低下したと判定する。具体的には、性能判定手段８は、脱硫器１へ流入する単位時間当たりの原燃料ガスの流量に、水分レベルが高くなるほど大きくなる関係にある後述の換算係数を乗算して、単位時間当たりの原燃料ガスの流量の換算値を導出し、原燃料ガスの流量の換算値の時間経過に伴う換算積算値が設定上限値以上になると脱硫器１の性能が低下したと判定する。
【００３９】
つまり、性能判定手段８は、脱硫器１の性能が低下したか否かを、脱硫器１での原燃料ガスの脱硫処理量（即ち、脱硫剤１ａが吸着した硫黄化合物量）が上限に達したか否かに基づいて判定しようとしている。更に、具体的には、性能判定手段８は、原燃料ガスに含まれる水分レベルが高くなるにつれて、脱硫器１で処理可能な原燃料ガス量が相対的に少なくなることを考慮して、含まれる水分レベルが高い原燃料ガスを脱硫処理した場合の脱硫処理量が、含まれる水分レベルが低い原燃料ガスを脱硫処理した場合の脱硫処理量よりも多くなるように換算する。具体的には、性能判定手段８は、以下の数式を用いて、原燃料ガスの流量の換算積算値を導出する。
【００４０】
【数１】
2010260772.tif 000003
【００４１】
制御部７は、数１の右辺の「（脱硫器１に流入する）原燃料ガスの流量」の値を、自身が制御している流量調節弁Ｖ１の開度及びポンプＰ１の出力から知っており、それに関する情報を記憶手段（図示せず）に記憶している。また、制御部７は、「露点に対する相対吸着量（％）÷１００」の値を、水分検出センサ６が検出した露点と、図２に示した原燃料ガスの露点と脱硫剤による硫黄化合物の相対吸着量（％）の関係とから導きだせる。つまり、「露点に対する相対吸着量（％）÷１００」の逆数が、上述した換算係数になる。尚、図２に示した関係も上記記憶手段に記憶されており、性能判定手段８は必要なときに読み出して利用できる。なお、換算係数は連続的な値でも離散的な値でもどちらでも構わない。
【００４２】
性能判定手段８は、数１を用いて導出した、脱硫器１に流入する原燃料ガス流量の時間経過に伴う換算積算値が設定上限値以上になると、脱硫器１の性能が低下したと判定する。尚、図２に示した原燃料ガスの露点と脱硫剤による硫黄化合物の相対吸着量（％）の関係は、脱硫剤１ａの種類に応じて異なるため、使用する脱硫剤１ａに応じた適切な関係についての情報を記憶手段に予め記憶しておく必要がある。
【００４３】
更に、燃料改質装置Ｒ１が備える運転停止手段９は、性能判定手段８が脱硫器１の性能が低下したと判定すると、燃料改質装置Ｒ１での改質ガスの生成を停止させる。具体的には、運転停止手段９は、流量調節弁Ｖ１及びポンプＰ１の作動を制御して、脱硫器１への原燃料ガスの供給を停止させる。更に、運転停止手段９は、性能判定手段８が脱硫器１の性能が低下したと判定すると、電力変換器１３の動作（即ち、直流から交流への電力変換動作）を停止させて燃料電池１１における発電を停止させる。加えて、運転停止手段９は、燃料改質装置Ｒ１及び燃料電池システムＳ１に設けられているブザーやランプなどの警報手段１０を用いて、脱硫器１の性能が低下したこと、脱硫器１への原燃料ガスの供給を停止したこと、燃料電池１１での発電が停止したことを、燃料電池システムＳ１の使用者に知らせる。また、警報手段１０が、「脱硫器交換」などの文字情報を用いて警報を発するようにしてもよい。
【００４４】
以上のように、本実施形態の燃料改質装置では、脱硫器の性能が低下したと判定されると、脱硫器への原燃料ガスの供給を停止させ、及び、電力変換器の動作を停止させる。つまり、燃料改質装置及び燃料電池システムの運転を停止して、硫黄化合物を多く含んだ原燃料ガスが改質器に流入しないようにできる。その結果、改質器が硫黄化合物により劣化することを抑制できる。
【００４５】
＜第２実施形態＞
第２実施形態の燃料改質装置及び燃料電池システムは、水分検出センサ６が、脱硫器１の下流側に設けられている点で、第１実施形態の燃料改質装置及び燃料電池システムと異なっている。以下に、第２実施形態の燃料改質装置Ｒ２及び燃料電池システムＳ２について説明するが、第１実施形態の燃料改質装置Ｒ１及び燃料電池システムＳ１と同様の構成については説明を省略する。
【００４６】
本実施形態の燃料改質装置Ｒ２（Ｒ）及び燃料電池システムＳ２（Ｓ）において、水分検出センサ６は、脱硫器１の下流側に設けられて、脱硫器１から流出する原燃料ガスに含まれる水分レベルを検出する。
脱硫剤１ａの性能が高い状態では、脱硫器１に流入する原燃料ガスに含まれている硫黄化合物だけでなく水分も、脱硫剤１ａによって吸着されて除去される。よって、脱硫剤１ａの性能が高い状態では、脱硫器１から流出する脱硫処理済みの原燃料ガスに含まれている水分レベルは低くなる。ところが、脱硫剤１ａの性能が低下すると、原燃料ガスに含まれている硫黄化合物及び水分の両方が、脱硫剤１ａによって吸着され難くなるため、脱硫器１の下流側に設けた水分検出センサによって検出される水分レベルが高くなる。よって、性能判定手段８は、水分検出センサ６が検出した水分レベルが設定レベル以上であると、脱硫器１の性能が低下したと判定する。つまり、本実施形態では、脱硫器１による水分吸着限界を、脱硫器１による硫黄化合物吸着限界と捉えている。
【００４７】
水分検出センサ６を脱硫器１の下流側に設けた場合、脱硫器１の性能が低下すると脱硫器１から流出する原燃料ガスに含まれる水分レベルが低い値から上昇し始める。よって、脱硫器１の性能の判定指標とする上記設定レベルを比較的低い値に設定しておけばよい。また、図２に例示したような水分に対する特性は脱硫剤１ａの種類に応じて異なるため、上記設定レベルは脱硫剤１ａの種類に応じて変更することが好ましい。
【００４８】
そして、燃料改質装置Ｒ２が備える運転停止手段９は、性能判定手段８が脱硫器１の性能が低下したと判定すると、燃料改質装置Ｒ２での改質ガスの生成を停止させる。具体的には、運転停止手段９は、流量調節弁Ｖ１及びポンプＰ１の作動を制御して、脱硫器１への原燃料ガスの供給を停止させる。更に、運転停止手段９は、性能判定手段８が脱硫器１の性能が低下したと判定すると、電力変換器の動作（即ち、直流から交流への電力変換動作）を停止させる。加えて、運転停止手段９は、燃料改質装置Ｒ１及び燃料電池システムＳ１に設けられているブザーやランプなどの警報手段１０を用いて、脱硫器１の性能が低下したこと、脱硫器１への原燃料ガスの供給を停止したこと、燃料電池１１での発電が停止したことを、燃料電池システムＳ１の使用者に知らせる。
【００４９】
＜別実施形態＞
＜１＞
脱硫器１に流入する原燃料ガスに含まれる水分レベルが非常に高い場合、脱硫器１に収容されている脱硫剤１ａに大量の水分が付着して、脱硫器１の性能が比較的早く低下することも起こり得る。
そこで、上記第２実施形態において、水分検出センサ６を脱硫器１の上流側に設けて脱硫器１に流入する原燃料ガスに含まれる水分レベルを検出するように改変し、性能判定手段８が、水分レベルが設定レベル（水分レベルが非常に高い場合に対応する設定レベル）以上であると脱硫器１の性能が低下したと判定するようにしてもよい。この場合、水分検出センサ６を脱硫器１の上流側に設けた場合、上述したように脱硫器１の性能の判定指標とする上記設定レベルは比較的高い値に設定しておくことが必要である。つまり、多量の水分が脱硫器に流入した場合にはその時点で脱硫器の性能が失われるという考えに基づくものであり、上記設定レベルをこのような高い水分レベルに設定することが必要である。
このように、脱硫器１の性能の判定指標となる上記設定レベルは、水分検出センサ６を脱硫器１の上流側に設ける場合と下流側に設ける場合とで異なる値に設定することが好ましい。
【００５０】
＜２＞
上記実施形態では、露点計として静電容量式露点計を例示したが、例えば光学式、高分子式といった他の種類の露点計を用いてもよい。
【００５１】
＜３＞
上記実施形態では、常温吸着剤として、例えばＸ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライトなどを例示したが、原燃料ガスに含まれる硫黄化合物を常温で吸着可能であれば他の吸着剤を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、原燃料ガスに含まれる硫黄化合物によって改質器が劣化するのを防止するために利用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  脱硫器
１ａ  脱硫剤（常温吸着剤）
３  改質器
６  水分検出センサ
８  性能判定手段
９  運転停止手段
１１  燃料電池
１３  電力変換器
Ｐ１  ポンプ
Ｒ（Ｒ１、Ｒ２）  燃料改質装置
Ｓ（Ｓ１、Ｓ２）  燃料電池システム
【図１】
2010260772.tif 000004
【図２】
2010260772.tif 000005
【図３】
2010260772.tif 000006
【図４】
2010260772.tif 000007