(57)【要約】【課題】改質器から燃料電池システムを運転するための補機に、水分を含むガスが逆流することを防止すること。【解決手段】燃料電池スタック２と、原料ガスから水素リッチの燃料ガスを改質する改質器３と、改質反応に使用される水を改質器３へ供給する水ポンプ１６と、発電に使用される酸化剤ガスである空気を燃料電池スタック２へ供給する空気ブロワ２０と、燃料電池スタック２から排出される空気と、燃料電池スタック２から排出される燃料ガスとを混合させて燃焼させる燃焼器４と、空気ブロワ２０と燃料電池スタック２とを連通させるカソード用空気供給流路５４に配置されている開閉弁２４とを備え、開閉弁２４は、空気ブロワ２０から圧送される空気の流れにおいて開閉弁２４より下流側の圧力が上昇すると、閉止するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化剤ガスと水素を含む燃料ガスとを反応させて発電を行う燃料電池スタックと、
原料ガスから水素を含む前記燃料ガスを生成する改質器と、
前記燃料電池スタックに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給器と、
前記燃料電池スタックから排出された酸化剤ガスであるオフ酸化剤ガスと、前記燃料電池スタックから排出された燃料ガスであるオフ燃料ガスと、を混合させて燃焼させる燃焼器と、
前記酸化剤ガス供給器と前記燃料電池スタックとを連通させる第１経路に配置されている開閉弁と、
を備え、
前記開閉弁は、前記酸化剤ガスの流れにおいて前記開閉弁より下流側の圧力が高くなるほど、閉方向の力が付加されるように構成されている、
固体酸化物形燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池スタックへ供給される酸化剤ガスの供給量を測定する流量検出器をさらに備え、
前記流量検出器は、酸化剤ガスの流れにおいて前記開閉弁より上流側に配置されている、
請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池スタックへ供給される酸化剤ガスの供給量を調整する流量調整器をさらに備え、
前記流量調整器は、酸化剤ガスの流れにおいて前記開閉弁より上流側に配置されている、
請求項１又は２に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池スタックへ供給される酸化剤ガス中の異物を除去する異物除去器をさらに備え、
前記異物除去器は、酸化剤ガスの流れにおいて前記開閉弁より上流側に配置されている、
請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体酸化物形燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
次世代発電装置として、近年、固体高分子形燃料電池に加えて固体酸化物形燃料電池の開発も急速に行われるようになった。この固体酸化物形燃料電池は、カソードで生成した酸化物イオンが固体電解質を透過し、アノードで燃料ガスと反応することにより電気エネルギーを発生させるので、水素だけでなく一酸化炭素等も燃料として使用できる。都市ガス等の炭化水素成分を含む原料ガスから水素を主成分とする燃料ガスを改質する方法としては、炭化水素を水蒸気と反応させて改質する水蒸気改質法（化学反応式１）と、炭化水素を空気等の酸化剤ガスと反応させて改質する部分酸化改質法（化学反応式２）が知られている。
【０００３】
化学反応式１  ：  ＣＨ４  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ３Ｈ２  ＋  ＣＯ
化学反応式２  ：  ＣＨ４  ＋  １／２Ｏ２  →  ２Ｈ２  ＋  ＣＯ
従来、この種の燃料電池システムは、改質器を具備しており、固体酸化物形燃料電池の発電時の動作温度が６００〜８００℃と高いことから、ハウジング内に燃料電池と改質器とを収容している。そして、燃料電池の発電に使用しなかった燃料ガスと空気とを、燃焼室にて燃焼反応させて、その燃焼熱によって改質器を改質可能となる温度に加熱している（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
図３は、上記公報に記載された従来の燃料電池システムの構成を示す概要図である。図３に示すように、ハウジング１内に、燃料電池スタック２と、水蒸気改質器３４と、水蒸気改質器３４に連通した部分酸化改質器３５と、燃焼器４とを収容している。
【０００５】
水蒸気改質器３４及び部分酸化改質器３５に燃料用原料ガスを供給する燃料ガス供給流路５１には、開閉弁３６と、開閉弁３７とが設けられている。水蒸気改質器３４に水を供給する水供給流路５３には、水ポンプ１６と、水蒸気発生器３８と、開閉弁３９とが設けられている。部分酸化改質器３５に空気を供給する改質用空気供給流路５２には、空気ブロワ１０と、開閉弁４０とが設けられている。燃料電池スタック２のカソードに空気を供給するカソード用空気供給流路５４には、空気ブロワ２０と、開閉弁４１とが設けられている。
【０００６】
ここで、開閉弁３６と、開閉弁３７と、開閉弁３９と、開閉弁４０と、開閉弁４１とは、電磁開閉弁である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２９３９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１をはじめとする従来技術であっても、更なる信頼性の向上（補機の劣化抑制）を確保するという観点からは、いまだ改善の余地があることを本発明者らは見出した。
【０００９】
そこで、本発明は、補機の劣化を抑制することができる優れた信頼性を有する固体酸化
物形燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記従来技術の課題を鑑みて本発明者らが鋭意検討をした結果、本発明者らは、更なる信頼性の向上の観点から上記特許文献１をはじめとする従来の水素生成装置には以下の課題があることを見出した。
【００１１】
一般的に知られている電磁開閉弁は、流体が流入出するための２つのポートを備えており、一方のポート側の流体の圧力が高くなるほど弁が閉止する方向に力が強く付加され、他方のポート側の流体の圧力が高くなるほど弁が開放する方向に力が強く付加される機構を有している。
【００１２】
そのため、従来の構成において、開閉弁のポートの配置によっては、水蒸気改質器の圧力が上昇すると、水蒸気改質器に連通した燃料電池スタックを介して、カソード用空気供給流路の圧力が上昇し、この圧力が開閉弁に作用することで、開閉弁が閉状態から開状態になるおそれがあり、水蒸気改質器から水分を含むガスが、燃料電池スタックを介して、カソード用空気供給流路に逆流するおそれがあるという問題があった。
【００１３】
そこで、上記課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、酸化剤ガスと水素を含む燃料ガスとを反応させて発電を行う燃料電池スタックと、原料ガスから水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、改質反応に使用される水を改質器へ供給する水供給器と、燃料電池スタックから排出された酸化剤ガスであるオフ酸化剤ガスと、燃料電池スタックから排出された燃料ガスであるオフ燃料ガスと、を混合させて燃焼させる燃焼器と、燃料電池スタックに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給器と、酸化剤ガス供給器と燃料電池スタックとを連通させる第１経路に配置されている開閉弁と、を備え、開閉弁は、酸化剤ガスの流れにおいて開閉弁より下流側の圧力が高くなるほど、閉方向の力が付加されるように構成されている。
【００１４】
これにより、改質器の内部の圧力が上昇する場合であっても、改質器から水分を含むガスが、改質器に連通した燃料電池スタックを介して、酸化剤ガス供給器に逆流することを防止する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の固体酸化物形燃料電池システムによれば、水分を含むガスによる酸化ガス供給器を構成する部材の劣化を回避でき、酸化ガス供給器の性能低下や破損を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態における燃料電池システムの全体構成図
【図２】本発明の実施の形態における開閉弁の全体構成図
【図３】従来の燃料電池システムの構成を示す概要図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
第１の発明は、酸化剤ガスと水素を含む燃料ガスとを反応させて発電を行う燃料電池スタックと、原料ガスから水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、改質反応に使用される水を改質器へ供給する水供給器と、燃料電池スタックに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給器と、燃料電池スタックから排出された酸化剤ガスであるオフ酸化剤ガスと、燃焼電池スタックから排出された燃料ガスであるオフ燃料ガスと、を混合させて燃焼させる燃焼器と、酸化剤ガス供給器と燃料電池スタックとを連通させる第１経路に配置されている開閉弁と、を備え、開閉弁は、酸化剤ガスの流れにおいて開閉弁より下流側の圧力が高くなるほど、閉方向の力が付加されるように構成されている、固体酸化物形燃料電池システム
である。
【００１８】
この構成により、改質器の内部の圧力が上昇する場合であっても、改質器から水分を含むガスが、改質器に連通した燃料電池スタックを介して、酸化剤ガス供給器に逆流することを防止する。そのため、水分を含むガスによる酸化ガス供給器を構成する部材の劣化を回避でき、酸化ガス供給器の性能低下或いは破損を防止できる。
【００１９】
第２の発明は、第１の発明において、燃料電池スタックへ供給される酸化剤ガスの供給量を測定する流量検出器をさらに備え、流量検出器は、酸化剤ガスの流れにおいて開閉弁より上流側に配置されている、固体酸化物形燃料電池システムである。
【００２０】
この構成により、流量検出器の検出値に基づいて、酸化剤ガス供給装置を操作する。そのため、燃料電池スタックに供給する酸化剤ガスの流量を正確に制御でき、燃料電池スタックにおいて安定した発電を行うことができる。
【００２１】
また、改質器の内部の圧力が上昇する場合であっても、改質器から水分を含むガスが、改質器に連通した燃料電池スタックを介して、流量検出器に逆流することを防止する。そのため、水分を含むガスによる流量検出器を構成する部材の劣化を回避でき、流量検出器の性能低下或いは破損を防止できる。
【００２２】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、燃料電池スタックへ供給される酸化剤ガスの供給量を調整する流量調整器をさらに備え、流量調整器は、酸化剤ガスの流れにおいて開閉弁より上流側に配置されている、固体酸化物形燃料電池システムである。
【００２３】
この構成により、流量調整器の検出値に基づいて、酸化剤ガス供給装置を操作する。そのため、燃料電池スタックに供給する酸化剤ガスの流量を正確に制御でき、燃料電池スタックにおいて安定した発電を行うことができる。
【００２４】
また、改質器の内部の圧力が上昇する場合であっても、改質器から水分を含むガスが、改質器に連通した燃料電池スタックを介して、流量調整器に逆流することを防止する。そのため、水分を含むガスによる流量調整器を構成する部材の劣化を回避でき、流量検出器の性能低下或いは破損を防止できる。
【００２５】
第４の発明は、第１〜第３の発明のいずれかの発明において、燃料電池スタックへ供給される酸化剤ガス中の異物を除去する異物除去器をさらに備え、異物除去器は、酸化剤ガスの流れにおいて開閉弁より上流側に配置されている、固体酸化物形燃料電池システムである。
【００２６】
この構成により、燃料電池システムの構成部材を劣化させる物質を除去する。そのため、燃料電池システムの性能低下を抑制できる。
【００２７】
また、改質器の内部の圧力が上昇する場合であっても、改質器から水分を含むガスが、改質器に連通した燃料電池スタックを介して、異物除去器に逆流することを防止する。そのため、水分を含むガスによる異物除去器を構成する部材の劣化を回避でき、異物除去器の性能低下或いは破損を防止できる。
【００２８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における固体酸化物形の燃料電池システムの全体構成図
を示すものである。
【００３０】
図１において、燃料電池システムは、ハウジング１に収容された燃料電池スタック２と、改質器３と、燃焼器４とを備えている。
【００３１】
燃料電池システムは、改質器３に燃料用原料ガスとしての都市ガスを供給する燃料ガス供給流路５１と、改質器３に酸化剤ガスとしての空気を供給する改質用空気供給流路５２と、改質器３に水を供給する水供給流路５３、燃料電池スタック２のカソードに酸化剤ガスとしての空気を供給するカソード用空気供給流路５４とを備えている。
【００３２】
燃料電池スタック２は、アノードとカソードで挟まれるように形成されている固体酸化物の電解質を複数枚積層された電池セルを備えている。そして、個々のアノードに水素を含む燃料ガスが供給されるとともに、個々のカソードに酸化剤ガスが供給されることにより、これらの反応ガスを電気化学的に反応させて発電電力を発生するものである。
【００３３】
改質器３は、水供給流路５３を介して供給された水を気化させる気化部を備え、内部に充填された触媒によって、水蒸気改質反応および部分酸化改質反応のうちの少なくとも一方の反応により、原料ガスを水素を含む燃料ガスに改質する。そして、改質により生成した燃料ガスを燃料電池スタック２のアノードに供給するものである。
【００３４】
燃焼器４は、燃料電池スタック２から排出されるオフ燃料ガスとオフ酸化剤ガスとを燃焼反応させ、その燃焼熱によって燃料電池スタック２および改質器３を加熱し、燃焼ガスを外部に排出するものである。
【００３５】
燃料ガス供給流路５１には、脱硫器５と、燃料ガスブロワ６と、流量計７、流量調整弁８、開閉弁９とを順に設けている。脱硫器５は、内部に充填された脱硫剤によって原料ガス中の硫黄成分を除去するものである。燃料ガスブロワ６は、改質器３に原料ガスを圧送するものである。流量計７は、改質器３に供給する原料ガスの流量を計測するものである。流量調整弁８は、流路の抵抗を調整することで流量を調整するものである。開閉弁９は、燃料ガス供給流路５１を開閉するものである。開閉弁９は、第１入力ポート９ａと第１出力ポート９ｂとを備えており、第１入力ポート９ａを改質器３に連通するように、第１出力ポート９ｂを流量調整弁８に連通するように取り付けられている。制御装置５５は、流量計７の計測値に基づき、流量調整弁８を操作することで、改質器３に供給する原料ガスの流量を制御するプログラムを記憶している記憶部を備えている。
【００３６】
改質用空気供給流路５２には、空気ブロワ１０と、フィルタ１１と、流量計１２と、流量調整弁１３と、開閉弁１４とを順に設けている。空気ブロワ１０は、改質器３に空気を圧送するものである。フィルタ１１は、空気中の異物を除去するものである。流量計１２は、改質器３に供給する空気の流量を計測するものである。流量調整弁１３は、流路の抵抗を調整することで流量を調整するものである。開閉弁１４は、改質用空気供給流路５２を開閉するものである。開閉弁１４は、第２入力ポート１４ａと第２出力ポート１４ｂとを備えており、第２入力ポート１４ａを改質器３に連通するように、第２出力ポート１４ｂを流量調整弁１３に連通するように取り付けられている。制御装置５５は、流量計１２の計測値に基づき、流量調整弁１３を操作することで、改質器３に供給する空気の流量を制御する。
【００３７】
水供給流路５３には、イオンフィルタ１５と、水ポンプ１６（水供給器）と、流量計１７と、流量調整弁１８と、開閉弁１９とを順に設けている。イオンフィルタ１５は、内部に充填されたイオン交換樹脂によって水を浄化するものである。水ポンプ１６は、改質器３に水を圧送するものである。流量計１７は、改質器３に供給する水の流量を計測するも
のである。流量調整弁１８は、流路の抵抗を調整することで流量を調整するものである。開閉弁１９は、水供給流路５３を開閉するものである。開閉弁１９は、第３入力ポート１９ａと第３出力ポート１９ｂとを備えており、第３入力ポート１９ａを改質器３に連通するように、第３出力ポート１９ｂを流量調整弁１８に連通するように取り付けられている。制御装置５５の記憶部には、流量計１７の計測値に基づき、流量調整弁１８を操作することで、改質器３に供給する水の流量を制御するプログラムが記憶されている。
【００３８】
カソード用空気供給流路５４には、空気ブロワ２０（酸化剤ガス供給器）と、フィルタ２１（異物除去器）と、流量計２２（流量検出器）と、流量調整弁２３（流量調整器）と、開閉弁２４とを順に設けている。空気ブロワ２０は、燃料電池スタック２のカソードに空気を圧送するものである。フィルタ２１は、空気中の異物を除去するものである。流量計２２は、燃料電池スタック２のカソードに供給する空気の流量を計測するものである。流量調整弁２３は、流路の抵抗を調整することで流量を調整するものである。開閉弁２４は、カソード用空気供給流路５４を開閉するものである。開閉弁２４は、第４入力ポート２４ａと第４出力ポート２４ｂとを備えており、第４入力ポート２４ａを燃料電池スタック２に連通するように、第４出力ポート２４ｂを流量調整弁２３に連通するように取り付けられている。制御装置５５は、流量計２２の計測値に基づき、流量調整弁２３を操作することで、燃料電池スタック２のカソードに供給する空気の流量を制御する。
【００３９】
次に、開閉弁２４の構造について、図２を参照しながら説明する。
【００４０】
図２は、電磁開閉弁の全体構成図を示すものである。
【００４１】
図２において、電磁開閉弁５６は、流体が流入する第５入力ポート５６ａと、流体が流出する第５出力ポート５６ｂと、弁本体部２５と、可動部２６とを備えている。ここで、電磁開閉弁５６と、第５入力ポート５６ａと、第５出力ポート５６ｂは、それぞれ、図１における開閉弁２４と、第４入力ポート２４ａと、第４出力ポート２４ｂである。
【００４２】
弁本体部２５は、弁体２７と、弁座２８とを備えている。弁体２７は、弁内流路を開閉するものである。弁座２８は、弁体２７が着座するものである。
【００４３】
可動部２６は、コアチューブ２９と、可動コア３０と、圧縮スプリング３１と、固定コア３２と、ソレノイド３３とを備えている。可動コア３０は、コアチューブ２９に挿入された摺動可能な鉄心であり、その先端部には弁体２７が取り付けられてある。圧縮スプリング３１は、その弾性力によって、可動コア３０を介して弁体２７が弁座２８に着座する方向に力を付加するものである。固定コア３２は、一方の端部が圧縮スプリング３１に取り付けられてあり、他方の端部が固定された鉄心である。ソレノイド３３は、コアチューブ２９の周りに巻かれた導線であり、電流が流れると可動コア３０と固定コア３２とを励磁するものである。
【００４４】
ソレノイド３３に電流が流れていない場合には、圧縮スプリング３１の弾性力によって、弁体２７が弁座２８に着座し、電磁開閉弁５６は閉状態となる。ソレノイド３３に電流が流れている場合には、可動コア３０と固定コア３２とが励磁され、その電磁力によって可動コア３０が固定コア３２の方向に吸引され、弁体２７が弁座２８から離間し、電磁開閉弁５６は開状態となる。電磁開閉弁５６は、その機構上、第５入力ポート５６ａ側の流体の圧力が高くなるほど、弁体２７が弁座２８に着座する方向に力が強く付加され、一方、第５出力ポート５６ｂ側の流体の圧力が高くなるほど、弁体２７が弁座２８から離間する方向に力が強く付加される。
【００４５】
なお、開閉弁９、開閉弁１４、開閉弁１９は、開閉弁２４と同様に図２の電磁開閉弁５
６と同じ構成であるため、その説明は省略する。
【００４６】
以上のように構成された燃料電池システムの作動について説明する。下記に述べる作動は、制御装置５５の記憶部にプログラムとして記憶されているものである。
【００４７】
固体酸化物形燃料電池システムの制御装置５５が、起動を開始させる時は、開閉弁９、開閉弁１４、開閉弁２４を開状態にし、燃料ガスブロワ６、空気ブロワ１０、空気ブロワ２０を作動して、燃焼器４に原料ガスと空気とを供給する。燃焼器４では、原料ガスと空気との混合ガスを、点火装置（図示省略）による着火によって燃焼させる。
【００４８】
燃焼開始後に、燃焼反応の燃焼熱によって、改質器３が所定温度になると、改質器３には原料ガスと空気との混合ガスが供給されているので、改質器３において部分酸化改質反応が進行する。
【００４９】
部分酸化改質反応の開始後に、加熱が進み、改質器３が所定温度になると、開閉弁１９を開状態にし、水ポンプ１６を作動して、改質器３に水を供給する。このとき、改質器３には原料ガスと空気との混合ガスに加えて、原料ガスと水蒸気との混合ガスが供給されているので、改質器３において部分酸化改質反応と水蒸気改質反応が併用された改質反応が進行する。
【００５０】
部分酸化改質反応と水蒸気改質反応が併用された改質反応の開始後に、加熱が進み、改質器３が所定温度になると、空気ブロワ１０を停止させて、開閉弁１４を閉状態にする。このとき、改質器３には、原料ガスと水蒸気との混合ガスが供給されているので、改質器３において水蒸気改質反応が進行する。
【００５１】
水蒸気改質反応の開始後に、加熱が進み、燃料電池スタック２及び改質器３が所定温度になると、燃料電池スタック２の発電を開始する。
【００５２】
発電時は、制御装置５５が、燃料電池スタック２の発電量に応じて、改質器３に供給する原料ガスの流量と、改質器３に供給する水の流量と、燃料電池スタック２のカソードに供給する空気の流量を制御する。
【００５３】
停止時は、燃料電池スタック２の発電を停止し、燃料ガスブロワ６と、空気ブロワ２０とを停止して、開閉弁９と、開閉弁２４とを閉状態にする。発電停止後、燃料電池スタック２が所定温度になると、水ポンプ１６を停止し、開閉弁１４を閉状態にする。このとき、改質器３にて生じる水蒸気によって、改質器３および燃料電池スタック２に残留するガスをパージすると伴に、燃料電池スタック２のアノードへの空気（酸化剤ガス）の浸入を防止し、燃料電池スタック２の劣化を抑制する。なお、水ポンプ１６は間欠的に作動させるほうが好ましく、水蒸気が改質器３にて間欠的に発生し脈流が起こることで、燃料電池スタック２の内部全域に水蒸気が行き渡りやすくなる。
【００５４】
ここで、水ポンプ１６から改質器３に供給する水が多くなるほど、改質器３において水蒸気圧が上昇する。例えば、速やかに燃料電池スタック２の内部全域に水蒸気を行き渡らせるために、水ポンプ１６から改質器３に供給する水を多くする。また、水ポンプ１６を間欠的に動かす場合には、水ポンプ１６を速やかに動かす。水ポンプ１６を速やかに動かすほど、水ポンプ１６の応答性を向上させる必要があり、その結果、改質器３に供給する水量のオーバシュートが起こり、改質器３に供給される水が一時的に多くなる。
【００５５】
そのため、改質器３の内部の圧力が高くなり、改質器３と連通した燃料電池スタック２を介して、カソード用空気供給流路５４の圧力が高くなり、開閉弁２４の第４入力ポート
２４ａ側の圧力が高くなる。開閉弁２４は、その機構上、第４入力ポート２４ａ側の圧力が高くなるほど、弁体２７が弁座２８に着座する方向に力が強く付加されるため、開閉弁２４は閉状態時にはその閉止性が向上する。
【００５６】
これにより、改質器３の内部の圧力が上昇する場合であっても、改質器３から燃料電池システムを運転するための補機へ水分を含むガスの逆流を防止する。そのため、水分を含むガスによる補機を構成する部材の劣化を回避でき、補機の性能低下或いは破損を防止できる。
【００５７】
また、開閉弁２４を作動させるための電気系統が断線等にて断たれた場合、開閉弁２４は閉状態になる。このとき、起動時および発電時は、空気ブロワ２０を作動しているため、空気ブロワ２０から開閉弁２４までの流路内の圧力が上昇していくが、開閉弁２４は、その機構上、第４入力ポート２４ａ側の圧力が高くなるほど、弁体２７が弁座２８から離間する方向に力が強く付加されるため、所定の圧力を超えると、開閉弁２４は開状態になり過大な分の圧力を放出する。
【００５８】
これにより、空気ブロワ２０から開閉弁２４までの経路の過大圧力を防止し、過大圧力による補機の破損を回避できるとともに、燃料電池システムの運転を継続することができる。
【００５９】
ここで、補機とは少なくとも空気ブロワ２０を含んでおり、好ましくは、流量調整弁２３、流量計２２、フィルタ２１、空気ブロワ２０を含んでいる。
【００６０】
また、流量計２２と、流量調整弁２３を設けていることにより、燃料電池スタック２に供給する空気の流量を正確に制御できるので、燃料電池スタック２において安定した発電を行うことができる。さらに、フィルタ２１を設けていることにより、燃料電池システムの構成部材を劣化させる物質を除去するので、燃料電池システムの性能低下を抑制できる。
【００６１】
なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。例えば、改質器３の内部に気化部を設けているが、気化部をハウジング１の外部に配置し、気化部で発生した水蒸気を改質器３に供給するように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明にかかる固体酸化物形の燃料電池システムは、改質器から燃料電池システムを運転するための補機に、水分を含むガスが逆流することを防止する。これにより、補機の性能低下或いは破損を防止し、燃料電池システムの信頼性を確保できるので、家庭用の小規模燃料電池システムから発電所等の大規模燃料電池システムまで幅広い用途の燃料電池システムに適用できる。
【符号の説明】
【００６３】
１  ハウジング
２  燃料電池スタック
３  改質器
４  燃焼器
５  脱硫器
６  燃料ガスブロワ
７  流量計
８  流量調整弁
９  開閉弁
９ａ  第１入力ポート
９ｂ  第１出力ポート
１０  空気ブロワ
１１  フィルタ
１２  流量計
１３  流量調整弁
１４  開閉弁
１４ａ  第２入力ポート
１４ｂ  第２出力ポート
１５  イオンフィルタ
１６  水ポンプ（水供給器）
１７  流量計
１８  流量調整弁
１９  開閉弁
１９ａ  第３入力ポート
１９ｂ  第３出力ポート
２０  空気ブロワ（酸化剤ガス供給器）
２１  フィルタ（異物除去器）
２２  流量計（流量検出器）
２３  流量調整弁（流量調整器）
２４  開閉弁
２４ａ  第４入力ポート
２４ｂ  第４出力ポート
２５  弁本体部
２６  可動部
２７  弁体
２８  弁座
２９  コアチューブ
３０  可動コア
３１  圧縮スプリング
３２  固定コア
３３  ソレノイド
３４  水蒸気改質器
３５  部分酸化改質器
３６  開閉弁
３７  開閉弁
３８  水蒸気発生器
３９  開閉弁
４０  開閉弁
４１  開閉弁
５１  燃料ガス供給流路
５２  改質用空気供給流路
５３  水供給流路
５４  カソード用空気供給流路
５５  制御装置
５６  電磁開閉弁
５６ａ  第５入力ポート
５６ｂ  第５出力ポート
【図１】
2014192085.tif 000003
【図２】
2014192085.tif 000004
【図３】
2014192085.tif 000005