(57)【要約】【課題】  燃料改質器における改質触媒の酸化劣化を防止し、またコーキングを防止する燃料改質器の停止システム及び停止方法を提供すること。【解決手段】  改質部３へ燃料ガスが水蒸気と共に送り込まれ、加熱した改質触媒２によって水素リッチな改質ガスを生成する燃料改質器１に関し、その燃料改質器１を停止する際の停止システムであって、一定量の水を蓄えた改質器用タンク２０が燃料改質器１の改質部３へと開閉弁２７を介して接続され、所定のタイミングで当該開閉弁２７が開閉し、運転停止によって負圧状態になった燃料改質器１の改質部３へ、改質器用タンク２０の水が吸い込まれるようにした燃料改質器の停止システム。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
改質部へ燃料ガスが水蒸気と共に送り込まれ、加熱した改質触媒によって水素リッチな改質ガスを生成する燃料改質器に関し、その燃料改質器を停止する際の停止システムにおいて、
一定量の水を蓄えた改質器用タンクが前記燃料改質器の改質部へと開閉弁を介して接続され、所定のタイミングで当該開閉弁が開閉し、運転停止によって負圧状態になった前記燃料改質器の改質部へ、改質器用タンクの水が吸い込まれるようにしたものであることを特徴とする燃料改質器の停止システム。
【請求項２】
請求項１に記載する燃料改質器の停止システムにおいて、
前記改質器用タンクは、前記燃料改質器が設けられた燃料電池装置のスタックで発生する水を蓄えるものであることを特徴とする燃料改質器の停止システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する燃料改質器の停止システムにおいて、
前記開閉弁はチェック弁であって、前記改質部の負圧によって弁が開くように開弁圧が設定されたものであることを特徴とす燃料改質器の停止システム。
【請求項４】
請求項２に記載する燃料改質器の停止システムにおいて、
前記燃料改質器には、前記改質部の温度を検出する温度スイッチ又は前記改質部の圧力を検出する圧力スイッチが設けられ、前記開閉弁が電磁弁であって、その温度スイッチ又は圧力スイッチで検出する所定の温度又は圧力に従って当該電磁弁を開閉することにより、所定量の水を前記改質器に供給するようにしたものであることを特徴とする燃料改質器の停止システム。
【請求項５】
改質部へ燃料ガスが水蒸気と共に送り込まれ、加熱した改質触媒によって水素リッチな改質ガスを生成する燃料改質器を停止する際の停止方法において、
前記燃料改質器の改質部へと開閉弁を介して接続された改質器用タンクに一定量の水を蓄え、所定のタイミングで当該開閉弁を開閉することにより、燃料改質器の運転停止によって負圧になった改質部へ当該改質器用タンク内の水が吸い込まれるようにしたことを特徴とする燃料改質器の停止方法。
【請求項６】
請求項５に記載する燃料改質器の停止方法において、
前記改質器用タンクには、前記燃料改質器が設けられた燃料電池装置のスタックで発生する水を蓄えるようにすることを特徴とする燃料改質器の停止方法。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載する燃料改質器の停止方法において、
前記開閉弁を所定の開弁圧が設定されたチェック弁とすることにより、前記改質部が負圧になることで弁を開いて水を供給し、それによって改質部内の圧力が上昇することで弁を閉じて改質部を遮断させるようにしたことを特徴とす燃料改質器の停止方法。
【請求項８】
請求項６に記載する燃料改質器の停止方法において、
温度スイッチによって前記改質部内の温度を検出し、又は圧力スイッチによって前記改質部内の圧力を検出し、その温度スイッチ又は圧力スイッチで検出する所定の温度又は圧力に従って電磁弁を開閉することにより、所定量の水を前記改質器に供給するようにしたことを特徴とする燃料改質器の停止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改質部へ改質原料としてメタン等の炭化水素系燃料が水蒸気と共に送り込まれ、加熱した改質触媒によって水素リッチな改質ガスを生成する燃料改質器の停止システム及び停止方法に関し、特に、燃料改質器における改質触媒の酸化劣化を防止し、また、コーキングを防止する燃料改質器の停止システム及び停止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池発電装置では、電力の需要に応じて起動もしくは停止が行われるが、停止の際、燃料ガスや改質ガス等の可燃性ガスが系内の一部に充填された状態となっている。また、燃料電池発電装置の改質系は停止時には内部に残る改質ガスを改質器内に残さないように適切な雰囲気に整えた上で、停止を完結する必要がある。そこで、停止時には、燃料改質器内に可燃性ガスを残存させず、また燃料電池発電装置の燃料極側、空気極側のガス圧バランスを維持して保護するために、燃料改質器内を窒素などの不活性ガスを用いてパージが行われる。
【０００３】
また、特開２００３−２８２１１４号公報には、燃料電池発電装置を停止させる場合に次のようなパージ方法が開示されている。すなわち、燃料電池発電装置を停止する際、可燃性ガス系では開閉弁を閉として燃料ガスの供給を止める一方、水蒸気の供給を継続して可燃性ガスをパージする。そして、燃料改質器中の触媒層の出口温度が所定温度に低下したことをセンサによって検知した後、燃料ガス開閉弁を開として燃料ガスを導入し、可燃性ガス系内の水蒸気を所定時間パージする。所定時間パージした後、燃料ガス開閉弁を閉し、可燃性ガス系内を逆止弁の作用によってバーナ側からの空気の流入を回避して外気と遮断する。
【特許文献１】特開２００３−２８２１１４号公報（第５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来例のように燃料改質器内を水蒸気を使用してパージするような方法では、触媒層の出口温度が所定温度に低下したことを検出してから行っても、それ以上に温度低下が生じた場合、水蒸気が凝縮して燃料改質器の内部が負圧になる。すると、外部空気を吸い込んでしまい、開閉弁を設けていても外気の流入を完全に回避することができなかった。そのため、吸い込んだ外部の空気によって改質触媒の酸化劣化の問題は解決されていなかった。
【０００５】
また、従来の方法では、燃料改質器を停止させ、次に起動する場合には先ずバーナで燃料ガスを燃焼させて改質触媒を加熱し、燃料ガスや水蒸気を投入して水蒸気改質反応が開始される。そのため、従来のように、起動時に先ず燃料改質器で燃焼バーナによる加熱が始まり、その伝熱や排ガスの予熱で水を加熱して蒸気を生成する場合、改質触媒が活性化する時に水蒸気が十分に発生していない。それにもかかわらず、残留していた燃料ガスはバーナによって加熱されるため、蒸気不足によって燃料ガス内の炭素が分解して触媒に粘着する、いわゆるコーキングを起こしてしまう問題があった。
【０００６】
よって、本発明は、かかる課題を解決すべく、燃料改質器における改質触媒の酸化劣化を防止する燃料改質器の停止システム及び停止方法を提供することを目的とする。また、コーキングを防止する燃料改質器の停止システム及び停止方法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】
【０００７】
本発明に係る燃料改質器の停止システムは、改質部へ燃料ガスが水蒸気と共に送り込まれ、加熱した改質触媒によって水素リッチな改質ガスを生成する燃料改質器に関し、その燃料改質器を停止する際の停止システムであって、一定量の水を蓄えた改質器用タンクが前記燃料改質器の改質部へと開閉弁を介して接続され、所定のタイミングで当該開閉弁が開閉し、運転停止によって負圧状態になった前記燃料改質器の改質部へ、改質器用タンクの水が吸い込まれるようにしたものであることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る燃料改質器の停止システムは、前記改質器用タンクが、前記燃料改質器が設けられた燃料電池装置のスタックで発生する水を蓄えるものであることが好ましい。
また、本発明に係る燃料改質器の停止システムは、前記開閉弁がチェック弁であって、前記改質部の負圧によって弁が開くように開弁圧が設定されたものであることが好ましい。
また、本発明に係る燃料改質器の停止システムは、前記燃料改質器には、前記改質部の温度を検出する温度スイッチ又は前記改質部の圧力を検出する圧力スイッチが設けられ、前記開閉弁が電磁弁であって、その温度スイッチ又は圧力スイッチで検出する所定の温度又は圧力に従って当該電磁弁を開閉することにより、所定量の水を前記改質器に供給するようにしたものであることが好ましい。
【０００９】
本発明に係る燃料改質器の停止方法は、改質部へ燃料ガスが水蒸気と共に送り込まれ、加熱した改質触媒によって水素リッチな改質ガスを生成する燃料改質器を停止する際の停止方法であって、前記燃料改質器の改質部へと開閉弁を介して接続された改質器用タンクに一定量の水を蓄え、所定のタイミングで当該開閉弁を開閉することにより、燃料改質器の運転停止によって負圧になった改質部へ当該改質器用タンク内の水が吸い込まれるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る燃料改質器の停止方法は、前記改質器用タンクには、前記燃料改質器が設けられた燃料電池装置のスタックで発生する水を蓄えるようにすることが好ましい。
また、本発明に係る燃料改質器の停止方法は、前記開閉弁を所定の開弁圧が設定されたチェック弁とすることにより、前記改質部が負圧になることで弁を開いて水を供給し、それによって改質部内の圧力が上昇することで弁を閉じて改質部を遮断させるようにすることが好ましい。
また、本発明に係る燃料改質器の停止方法は、温度スイッチによって前記改質部内の温度を検出し、又は圧力スイッチによって前記改質部内の圧力を検出し、その温度スイッチ又は圧力スイッチで検出する所定の温度又は圧力に従って電磁弁を開閉することにより、所定量の水を前記改質器に供給するようにすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
よって、本発明に係る燃料改質器の停止システム及び停止方法によれば、燃料改質器の停止によって改質部内が負圧になった場合、開閉弁を開いて改質器用タンクから水を供給し、その後、閉じることによって外気が流入しないようにしたため、改質触媒の酸化劣化を防止することができる。
また、こうして燃料改質器の運転停止時に改質部内に水を溜めておくことで、燃料改質器の起動によって改質部が加熱される際、残留していた燃料ガスが加熱されるが、同時に改質部内に蓄えられている水が蒸発することによってコーキングを防ぐことができる。
【００１２】
また、燃料改質器の停止システム及び停止方法では、もともと燃料電池装置に備わっている改質器用タンク内の水を利用し、水道水を供給することによって一定量の水を蓄えるようにした簡単な構成で上記効果を達成することができる。
また、その改質器用タンクの水を改質部へ送り込むための構成に関しても、開閉弁として設けたチェック弁や電磁弁を所定のタイミングで開閉させることにより、改質部内の負圧によってそこへ吸い込まれるようにした簡単な構成及び方法で上記効果を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明に係る燃料改質器の停止システム及び停止方法について、その一実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、その燃料改質器を示した概念図であり、先ずこの燃料改質器について簡単に説明する。
燃料改質器１は、改質触媒２が充填された改質部３を有し、その改質部３は、矢印で示すように外側の流入口から流入した改質原料が内側に回り込み、水蒸気改質反応によって改質された改質ガスが上方の排出口から熱交換器４へと流れるように、筒体が組み付けられて流路が形成されている。また、そうした改質部３の内側には、図示するようにバーナ５の燃料ガス管６が上方から挿入できるように凹形の燃焼室８を有し、燃焼ガス管６が挿入された改質部３の外側には断熱壁７が設けられている。そのため、その断熱壁７と改質部３との間には、燃焼室８内で改質部３を加熱した燃焼ガスが流れ出る排ガス流路９が形成されている。
【００１４】
断熱壁７には排気口１０が形成され、そこには改質に利用された高温の燃焼ガスを、改質原料に混合させる水蒸気をつくるための蒸発器１１へと送る排ガスライン１２が接続されている。そして、バーナ５の着火確認を行うため、燃焼ガスが流れる排ガス流路９内の温度を検出する熱電対１３が設置されており、また改質部３内の温度を確認するための熱電対１４が設けられている。
【００１５】
この燃料改質器１では、水素リッチな改質ガスを生成するため、改質原料としてメタン等の炭化水素系燃料が水蒸気と共に熱交換器４を介して改質部３へ送り込まれる。従って、改質原料を送り込む原料供給ライン１５には、蒸発器１１に水を送ってできた水蒸気を供給する水蒸気供給ライン１６が接続されている。また、炭化水素系ガスの改質反応を促進させるには、燃焼ガスによって通常６００℃以上の高温に加熱する必要がある。そのため、この燃料改質器１では、改質部３から排出された高温の改質ガスを熱交換器４に通すことで、熱交換によって予め改質原料に予熱を与え得るようにしている。
【００１６】
こうした燃料改質器１では、メタン等の改質原料が水蒸気と混合された状態で熱交換器４を通り、そこで予熱が与えられた状態で改質部３へと導入される。改質部３ではバーナ５によって燃焼室８が加熱されて改質部３内に充填された改質触媒２が６５０℃程度に加熱される。そして、この加熱された改質触媒２を通って流れた改質原料が水素と一酸化炭素に分解される。その後、改質ガスは熱交換器４を通って新たに改質部３へ送り込まれる改質原料との間で熱交換を行い、シフト部１７へと流れ、シフト部１７において水素リッチなガスとして排出される。すなわち、改質部３では主に次式（１）の水蒸気改質反応が行われ、シフト部１７では次式（２）のシフト反応に供することにより水素リッチな改質ガスが生成される。
ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ   …（１）
ＣＯ ＋Ｈ2Ｏ→Ｈ2  ＋ＣＯ2  …（２）
【００１７】
ここで、図２は、燃料電池装置に設けられた燃料改質器の停止システムについて、その第１実施形態を概念的に示した図である。
燃料改質器の停止システムには、燃料改質器１に対して水を供給するための改質器用タンク２０が設けられている。この改質器用タンク２０はスタックに接続され、ＣＯ選択酸化部から燃焼ガス中に含まれる水蒸気が凝縮した生成水や、燃料ガス中の水素とブロアからの空気中の酸素とによる電気化学反応による発電の際に発生する生成水が蓄えられるようになっている。そして、更に改質器用タンク２０には、スタックからの生成水の他、水道水が供給されるようにもなっている。
【００１８】
そのため改質起用タンク２０は、スタックと水道の蛇口とにイオン交換樹脂からなる純水器２３を介して接続され、常時一定量の純水が蓄えられるようになっている。タンク内には液面の上限値と下限値とをそれぞれ検知するためのレベルスイッチ２１，２２が上下に２個設けられている。これによって、スタックからの生成水の供給が不足して下限値を下回った場合にでも、改質器用タンク２０内に一定量の水が確保できるようになっている。そこで、水道水の供給ラインには電磁弁２４が接続され、下限値を検知するレベルスイッチ２１からの検知信号によって改質器用タンク２０内に水を供給し、レベルスイッチ２２で検出される上限値の間で水量を管理する構成がとられている。更に、スタックからの供給量が多くなってしまい上限値を超える水についてはオーバーフローするように構成されている。
【００１９】
そして、この改質器用タンク２０には、ポンプ２５及び電磁弁２６を介して蒸発器１１への水蒸気供給ライン１６が接続され、原料供給ライン１５からの改質原料（１３Ａ）の他に、熱交換器４を介して改質部３へ水蒸気が送り込まれるようになっている。更に、その改質器用タンク２０は、改質触媒２が充填された燃料改質器１の改質部３に対し、チェック２７を接続した水供給ライン２８が接続されている。ここでは、チェック弁２７によって改質器用タンク２０から改質部３側へのみ流れ、逆流しないように構成されている。
【００２０】
本実施形態では、この改質器用タンク２０内の水が、燃料改質器１の運転停止により生じる圧力差によって改質部３内へ所定量流れ込むように構成されている。そのため、改質器用タンク２０は改質部３とほぼ同じ高さに配置され、負圧になった改質部３内へ改質器用タンク２０内の水が吸い込まれるようになっている。例えば、燃料改質器１の温度が下がると、改質部３内に残った水蒸気が凝縮して内部圧力が負圧になり、最終的にマイナス９０ｋＰａ程度にまで達する。そこで、水供給ライン２８に設けられたチェック弁２７は、マイナス５０ｋＰａで弁が開くように開弁圧が設定され、所定量の水が改質部３へ送られるようになっている。
【００２１】
そこで、こうした燃料改質器の停止システムによって、次のような停止方法が実行される。図３は、燃料改質器の停止方法を示したフローチャート図である。なお、図面には示していないが、本実施形態の停止システムは、電磁弁２４，２６などを駆動制御する制御装置を有し、図３に示すフローチャート図に従った燃料改質器の停止方法を実行するための停止プログラムが記憶されている。
【００２２】
燃料改質器の停止システムは、燃料電池装置の運転時には待ちの状態である（ステップ（Ｓ）１０１）。すなわち、熱電対１４によって改質部３内の温度が検出され（Ｓ１０２）、設定温度（例えば、Temp１＝２００℃）以上の場合（Ｓ１０２：ＮＯ）には待ちの状態（Ｓ１０１）が継続される。改質触媒２によって炭化水素系ガスの改質反応を促進させるには、燃焼ガスによって通常６００℃以上の高温に加熱する必要があるため、運転中は設定温度を超えている。従って、熱電対１４によって改質部３内の温度を検出することによって運転中であることが確認できる。
【００２３】
そこで、燃料改質器１の運転が停止されると、次第に改質部３の温度が下がり、設定温度を下回ったことが確認されると（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、次いで改質器用タンク２０内の水の上限値を検出するレベルスイッチ２２からの信号が確認される（Ｓ１０３）。改質器用タンク２０内の水が上限値を下回っている場合には、レベルスイッチ２２がＯＦＦ状態にあるため（Ｓ１０３：ＮＯ）、電磁弁２４が開けられて改質器用タンク２０内へ水道水の補給が行われる（Ｓ１０４）。そして、改質器用タンク２０内の水が上限値を超えてレベルスイッチ２２がＯＮ状態になると（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、電磁弁２４が閉じられ水道水の補給が止められる。
【００２４】
その後、燃料改質器１の温度が下がると、残存する水蒸気が凝縮することによって改質部３の内部が負圧になる。その際、前述したように最終的にはマイナス９０ｋＰａ程度にまで達するため、差圧によってチェック弁２７が開き、改質器用タンク２０からの水が負圧になった改質部３内へ吸い込まれて自然と流れる。チェック弁２７は、マイナス５０ｋＰａの開弁圧で設定されているため、所定量の水が改質部３へ送り込まれて内圧が高まり圧力差が小さくなったところで閉弁し、改質部３への水の供給が完了する（Ｓ１０５）。このとき、改質部３内から熱交換器４側へ流れ込まないように、外周円筒部分２ａを超えて内周円筒部分２ｂへこぼれない量の供給が行われる。
【００２５】
よって、本実施形態の燃料改質器の停止システム及び停止方法によれば、燃料改質器１の停止によって改質部３内が負圧になった場合、改質器用タンク２０から水を供給し、外気が流入しないようにしたため、改質触媒２の酸化劣化を防止することができるようになった。
また、こうして燃料改質器１の運転停止時に改質部３内に水を溜めておくことで、コーキングを防ぐことができるようになった。すなわち、燃料改質器１の起動によって改質部３が加熱される際、残留していた燃料ガスが加熱されるが、それは３００〜４００℃程度で炭化が始まるため、その前に溜めておかれた水が蒸発することによってコーキングを防ぐことができる。
【００２６】
また、燃料改質器の停止システム及び停止方法では、もともと燃料電池装置に備わっている改質器用タンク２０内の水を利用し、チェック弁２７などの簡単な構成の追加によって、上記効果を簡易な構成によって、しかも安価に達成することができる。特に、改質器用タンク２０内の水量を管理するのみで、燃料改質器１への水の供給も負圧によってチェック弁２７が開いて自然と吸い込まれる極めて簡単な方法によって上記効果が得られている。
【００２７】
次に、図４は、燃料電池装置に設けられた燃料改質器の停止システムについて、その第２実施形態を概念的に示した図である。なお、前記第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明する。
この燃料改質器の停止システムにも、燃料改質器１に対して水を供給するための改質器用タンク２０が設けられ、スタックからの生成水の他、水道水が供給されるようになっており、スタックと水道の蛇口とにイオン交換樹脂からなる純水器２３を介して接続され純水が蓄えられるようになっている。そして、タンク内には液面の上限値と下限値とをそれぞれ検知するためのレベルスイッチ２１，２２が上下に２個設けられ、改質器用タンク２０内に一定量の水が常に蓄えられるよう、水道水の供給ラインには電磁弁２４が接続されている。
【００２８】
この改質器用タンク２０は、ポンプ２５及び電磁弁２６を介して蒸発器１１への水蒸気供給ライン１６が接続され、原料供給ライン１５からの改質原料（１３Ａ）の他に、熱交換器４を介して改質部３へ水蒸気が送り込まれるようになっている。そして、改質器用タンク２０は、更に電磁弁３１を接続した水供給ライン２８が改質部３に接続されている。本実施形態でも、こうして改質器用タンク２０内の水が、燃料改質器１の運転が停止して圧力が低下する改質部３へと吸い込まれて流れるよう構成されている。そのため、改質器用タンク２０は改質部３とほぼ同じ高さに配置され、特に、本実施形態では、改質原料（１３Ａ）を改質部３へ供給するためのラインに圧力スイッチ３２が設けられ、改質部３内の圧力を検出して水の供給を制御するように構成されている。
【００２９】
そこで、こうした燃料改質器の停止システムによって、次のような停止方法が実行される。図５は、燃料改質器の停止方法を示したフローチャート図である。なお、図面には示していないが、本実施形態の停止システムにも電磁弁２４，３１などを駆動制御する制御装置を有し、図５に示すフローチャート図に従った燃料改質器の停止方法を実行するための停止プログラムが記憶されている。
【００３０】
燃料改質器の停止システムは、燃料電池装置の運転時には待ちの状態である（Ｓ２０１）。すなわち、熱電対１４によって改質部３内の温度が検出され（Ｓ２０２）、設定温度（例えば、Temp１＝２００℃）以上の場合（Ｓ２０２：ＮＯ）には待ちの状態（Ｓ２０１）が継続される。改質触媒２によって炭化水素系ガスの改質反応を促進させるには、燃焼ガスによって通常６００℃以上の高温に加熱する必要があるため、運転中は設定温度を超えている。従って、熱電対１４によって改質部３内の温度を検出することによって運転中であることが確認できる。
【００３１】
そこで、燃料改質器１の運転が停止されると、次第に改質部３の温度が下がり、設定温度を下回ったことが確認されると（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、次いで改質器用タンク２０内の水の上限値を検出するレベルスイッチ２２からの信号が確認される（Ｓ２０３）。改質器用タンク２０内の水が上限値を下回っている場合には、レベルスイッチ２２がＯＦＦ状態にあるため（Ｓ２０３：ＮＯ）、電磁弁２４が開けられて改質器用タンク２０内へ水道水の補給が行われる（Ｓ２０４）。そして、改質器用タンク２０内の水が上限値を超えてレベルスイッチ２２がＯＮ状態になると（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、電磁弁２４が閉じられ水道水の補給が止められる。
【００３２】
その後、本実施形態では改質部３内の圧力が圧力スイッチ３２によって検出され、その値が設定圧を下回ったか否かが確認される（Ｓ２０５）。そこで、改質部３内部が設定圧力（例えば、Ｐlimt１＝−５０ｋＰａ）以上の場合には（Ｓ２０５：ＮＯ）、内部圧力の確認が繰り返される。燃料改質器１は、停止によって温度が下がり、残存する水蒸気が凝縮することによって改質部３内が負圧になるため、設定圧力のマイナス５０ｋＰａを下回ったところで（Ｓ２０５：ＹＥＳ）電磁弁３１が開けられる（Ｓ２０６）。改質部３内は、水蒸気の凝縮によって最終的にはマイナス９０ｋＰａ程度にまで達するため、改質器用タンク２０から水が吸い込まれて自然と流れる。
【００３３】
そして、改質器用タンク２０内の水が改質部３へと吸い込まれて流れる間、下限値を検出するレベルスイッチ２１の状態が確認される（Ｓ２０７）。改質器用タンク２０内の水量が下限値を下回らなければ（Ｓ２０７：ＮＯ）、そのまま改質部３への水の供給を継続し、水量が下限値を超えたところで（Ｓ２０７：ＮＯ）電磁弁３１が閉じられ、改質器用タンク２０から改質部３への水の供給が止められる（Ｓ２０８）。このとき、改質部３内から熱交換器４側へ流れ込まないように、外周円筒部分２ａを超えて内周円筒部分２ｂへこぼれない量の供給が行われるが、本実施形態では、改質器用タンク２０内に設定された下限値から上限値までの水量によって設定されている。
【００３４】
よって、本実施形態の燃料改質器の停止システム及び停止方法によれば、前記第１実施形態と同様に、燃料改質器１の停止によって改質部３内が負圧になった場合、改質器用タンク２０から水を供給し、外気が流入しないようにしたため、改質触媒２の酸化劣化を防止することができるようになった。また、こうして燃料改質器１の運転停止時に改質部３内に水を溜めておくことで、起動時には溜めておかれた水が蒸発することによってコーキングを防ぐことができる。更に、燃料改質器の停止システム及び停止方法では、もともと燃料電池装置に備わっている改質器用タンク２０内の水を利用し、電磁弁３１などの簡単な構成の追加によって、上記効果を簡易な構成によって、しかも安価に達成することができる。更に、改質器用タンク２０と燃料改質器１との間を電磁弁３１によって確実に遮断するので、外気の浸入に対するシール性が高まった。
【００３５】
次に、図６は、燃料電池装置に設けられた燃料改質器の停止システムについて、その第３実施形態を概念的に示した図である。なお、前記第１及び第２実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明する。
この燃料改質器の停止システムにも、燃料改質器１に対して水を供給するための改質器用タンク２０が設けられ、スタックからの生成水の他、水道水が供給されるようになっており、スタックと水道の蛇口とにイオン交換樹脂からなる純水器２３を介して接続され純水が蓄えられるようになっている。そして、タンク内には液面の上限値と下限値とをそれぞれ検知するためのレベルスイッチ２１，２２が上下に２個設けられ、改質器用タンク２０内に一定量の水が常に蓄えられるよう、水道水の供給ラインには電磁弁２４が接続されている。
【００３６】
この改質器用タンク２０は、ポンプ２５及び電磁弁２６を介して蒸発器１１への水蒸気供給ライン１６が接続され、原料供給ライン１５からの改質原料（１３Ａ）の他に、熱交換器４を介して改質部３へ水蒸気が送り込まれるようになっている。そして、改質器用タンク２０は、更に電磁弁３１を接続した水供給ライン２８が改質部３に接続されている。本実施形態でも、こうして改質器用タンク２０内の水が、燃料改質器１の運転が停止して圧力が低下する改質部３へと吸い込まれて流れるよう構成されている。そのため、改質器用タンク２０は改質部３とほぼ同じ高さに配置され、特に、本実施形態では、改質部３内に設けられた熱電対１４による温度に従って水を供給するようにしている。
【００３７】
そこで、こうした燃料改質器の停止システムでは次のようにした操作が実行され、図７は、運転停止時の操作を示したフローチャート図である。
そこで、こうした燃料改質器の停止システムによって、次のような停止方法が実行される。図７は、燃料改質器の停止方法を示したフローチャート図である。なお、図面には示していないが、本実施形態の停止システムにも電磁弁２４，３１などを駆動制御する制御装置を有し、図７に示すフローチャート図に従った燃料改質器の停止方法を実行するための停止プログラムが記憶されている。
【００３８】
燃料改質器の停止システムは、燃料電池装置の運転時には待ちの状態である（Ｓ３０１）。すなわち、熱電対１４によって改質部３内の温度が検出され（Ｓ３０２）、設定温度（例えば、Temp１＝２００℃）以上の場合（Ｓ３０２：ＮＯ）には待ちの状態（Ｓ３０１）が継続される。改質触媒２によって炭化水素系ガスの改質反応を促進させるには、燃焼ガスによって通常６００℃以上の高温に加熱する必要があるため、運転中は設定温度を超えている。従って、熱電対１４によって改質部３内の温度を検出することによって運転中であることが確認できる。
【００３９】
そこで、燃料改質器１の運転が停止されると、次第に改質部３の温度が下がり、設定温度を下回ったことが確認されると（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、次いで改質器用タンク２０内の水の上限値を検出するレベルスイッチ２２からの信号が確認される（Ｓ３０３）。改質器用タンク２０内の水が上限値を下回っている場合には、レベルスイッチ２２がＯＦＦ状態にあるため（Ｓ３０３：ＮＯ）、電磁弁２４が開けられて改質器用タンク２０内へ水道水の補給が行われる（Ｓ３０４）。そして、改質器用タンク２０内の水が上限値を超えてレベルスイッチ２２がＯＮ状態になると（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、電磁弁２４が閉じられ水道水の補給が止められる。
【００４０】
その後、本実施形態では改質部３内の温度が熱電対１４によって検出され、その値が設定温度を下回ったか否かが確認される（Ｓ３０５）。そこで、その内部温度が設定温度（例えば、Ｐlimt２＝８０℃）以上の場合には（Ｓ３０５：ＮＯ）、内部温度の確認が繰り返される。そして、燃料改質器１は、温度が下がって残存する水蒸気が凝縮することによって、改質部３内が負圧になるため、設定温度の８０℃を超えたところで（Ｓ３０５：ＹＥＳ）電磁弁３１が開けられる（Ｓ３０６）。改質部３内は、水蒸気の凝縮によって最終的にはマイナス９０ｋＰａ程度にまで達するため、改質器用タンク２０から水が吸い込まれて自然と流れる。
【００４１】
そして、改質器用タンク２０内の水が改質部３へと吸い込まれて流れる間、下限値を検出するレベルスイッチ２１の状態が確認される（Ｓ３０７）。改質器用タンク２０内の水量が下限値を下回らなければ（Ｓ３０７：ＮＯ）、そのまま改質部３への水の供給を継続し、水量が下限値を超えたところで（Ｓ３０７：ＮＯ）電磁弁３１が閉じられ、改質器用タンク２０から改質部３への水の供給が止められる（Ｓ３０８）。このとき、改質部３内から熱交換器４側へ流れ込まないように、外周円筒部分２ａを超えて内周円筒部分２ｂへこぼれない量の供給が行われるが、本実施形態では、改質器用タンク２０内に設定された下限値から上限値までの水量によって設定されている。
【００４２】
よって、本実施形態の燃料改質器の停止システム及び停止方法によれば、前記第１及び第２実施形態と同様に、燃料改質器１の停止によって改質部３内が負圧になった場合、改質器用タンク２０から水を供給し、外気が流入しないようにしたため、改質触媒２の酸化劣化を防止することができるようになった。また、こうして燃料改質器１の運転停止時に改質部３内に水を溜めておくことで、起動時には溜めておかれた水が蒸発することによってコーキングを防ぐことができる。更に、燃料改質器の停止システム及び停止方法では、もともと燃料電池装置に備わっている改質器用タンク２０内の水を利用し、電磁弁３１などの簡単な構成の追加によって、上記効果を簡易な構成によって、しかも安価に達成することができる。更に、改質器用タンク２０と燃料改質器１との間を電磁弁３１によって確実に遮断するので、外気の浸入に対するシール性が高まった。
【００４３】
以上、本発明に係る燃料改質器の停止システム及び停止方法について一実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】燃料改質器を示した概念図である。
【図２】燃料電池装置に設けられた燃料改質器の停止システムについて、その第１実施形態を概念的に示した図である。
【図３】燃料改質器の停止方法について、その第１実施形態を示したフローチャート図である。
【図４】燃料電池装置に設けられた燃料改質器の停止システムについて、その第２実施形態を概念的に示した図である。
【図５】燃料改質器の停止方法について、その第２実施形態を示したフローチャート図である。
【図６】燃料電池装置に設けられた燃料改質器の停止システムについて、その第３実施形態を概念的に示した図である。
【図７】燃料改質器の停止方法について、その第３実施形態を示したフローチャート図である。
【符号の説明】
【００４５】
１    燃料改質器
２    改質触媒
３    改質部
５    バーナ
１１  蒸発器
１４  熱電対
２０  改質器用タンク
２１，２２  レベルスイッチ
２４，２６  電磁弁
２７  チェック弁
２８  水供給ライン
３１  電磁弁
３２  圧力スイッチ
【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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