(57)【要約】【課題】原料ガスに含まれる硫黄化合物が下流に流れることを防ぐことができ、さらに、システムを利用できない期間を短縮できる燃料電池システムを提供する。【解決手段】硫黄化合物検出器３が硫黄化合物を検出すると、制御器７によって、警報器８が警報を出力し、硫黄化合物検出器３が硫黄化合物を検出するまでに原料ガス供給器１が供給した原料ガスの流量と、第１脱硫器２と第２脱硫器４の脱硫剤の条件とを基に第２脱硫器４から硫黄化合物が流出し始めるまでに原料ガス供給器１が供給する原料ガスの流量を予測する。そして、硫黄化合物検出器３が硫黄化合物を検出してから予測した所定量の原料ガスが供給されても第１脱硫器２または第１脱硫器２内の脱硫剤の交換作業及び操作部９の操作されなかった場合には、制御器７によって、燃料電池システム（原料ガス供給器１と水素生成装置５を含む）が停止する。【選択図】図１
2018131357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫黄化合物を含む原料ガスを供給する原料ガス供給器と、
前記原料ガス供給器から供給される前記原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去する脱硫剤が充填された第１脱硫器と、
前記第１脱硫器の下流側に配置され前記原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去する脱硫剤が充填された第２脱硫器と、
前記第１脱硫器と前記第２脱硫器との間の原料ガス流路に配置され前記第１脱硫器から流出する前記原料ガスに含まれる硫黄化合物を検出する硫黄化合物検出器と、
前記第１脱硫器の交換または前記第１脱硫器内の脱硫剤の交換を要求する警報を出力する警報器と、
前記第１脱硫器の交換または前記第１脱硫器内の脱硫剤の交換を行った後に操作される操作部と、
前記原料ガス供給器と前記警報器とを制御する制御器と、
を備えた脱硫システムであって、
前記制御器は、前記硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出すると前記警報器に前記警報を出力させ、前記硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出するまでに前記原料ガス供給器が供給した前記原料ガスの流量と、前記第１脱硫器と前記第２脱硫器の前記脱硫剤の条件とを基に前記第２脱硫器から硫黄化合物が流出し始めるまでに前記原料ガス供給器が供給する前記原料ガスの流量を予測し、前記原料ガス供給器が供給する前記原料ガスの流量が前記予測した流量に達するまでに前記操作部が操作されなかった場合に、前記原料ガス供給器を停止させる、
脱硫システム。
【請求項２】
前記警報器は、前記脱硫システムを備えたガス利用機器または前記脱硫システムを備えたガス利用システムのユーザーに警報するものである、
請求項１に記載の脱硫システム。
【請求項３】
前記警報器は、前記脱硫システムを備えたガス利用機器または前記脱硫システムを備えたガス利用システムのメンテナンス者に通信して警報するものである、
請求項１または２に記載の脱硫システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の脱硫システムと、
前記脱硫システムの前記第２脱硫器から流出する前記原料ガスを改質して水素含有ガスを生成する改質器と、
を備えた水素生成装置であって、
前記制御器は、前記原料ガス供給器が供給する前記原料ガスの流量が前記予測した流量に達するまでに前記操作部が操作されなかった場合に、前記水素生成装置を停止させる、水素生成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の水素生成装置と、
前記水素生成装置で生成された水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、
を備えた燃料電池システムであって、
前記制御器は、前記原料ガス供給器が供給する前記原料ガスの流量が前記予測した流量に達するまでに前記操作部が操作されなかった場合に、前記燃料電池システムを停止させる、
燃料電池システム。
【請求項６】
硫黄化合物を含む原料ガスを供給する原料ガス供給器と、
前記原料ガス供給器から供給される前記原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去する脱硫
剤が充填された第１脱硫器と、
前記第１脱硫器の下流側に配置され前記原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去する脱硫剤が充填された第２脱硫器と、
前記第１脱硫器と前記第２脱硫器との間の原料ガス流路に配置され前記第１脱硫器から流出する前記原料ガスに含まれる硫黄化合物を検出する硫黄化合物検出器と、
前記第１脱硫器の交換または前記第１脱硫器内の脱硫剤の交換を要求する警報を出力する警報器と、
を備えた脱硫システムの運転方法であって、
前記硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出すると前記警報器が前記警報を出力するステップと、
前記硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出するまでに前記原料ガス供給器が供給した前記原料ガスの流量と、前記第１脱硫器と前記第２脱硫器の前記脱硫剤の条件とを基に前記第２脱硫器から硫黄化合物が流出し始めるまでに前記原料ガス供給器が供給する前記原料ガスの流量を予測するステップと、
前記原料ガス供給器が供給する前記原料ガスの流量が前記予測した流量に達するまでに前記第１脱硫器の交換または前記第１脱硫器内の脱硫剤の交換が行われなかった場合に、前記原料ガス供給器が停止するステップと、
を有する脱硫システムの運転方法。
【請求項７】
請求項６に記載の脱硫システムと、
前記脱硫システムの前記第２脱硫器から流出する前記原料ガスを改質して水素含有ガスを生成する改質器と、
を備えた水素生成装置の運転方法であって、
前記硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出すると前記警報器が前記警報を出力するステップと、
前記硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出するまでに前記原料ガス供給器が供給した前記原料ガスの流量と、前記第１脱硫器と前記第２脱硫器の前記脱硫剤の条件とを基に前記第２脱硫器から硫黄化合物が流出し始めるまでに前記原料ガス供給器が供給する前記原料ガスの流量を予測するステップと、
前記原料ガス供給器が供給する前記原料ガスの流量が前記予測した流量に達するまでに前記第１脱硫器の交換または前記第１脱硫器内の脱硫剤の交換が行われなかった場合に、前記原料ガス供給器と前記水素生成装置が停止するステップと、
を有する水素生成装置の運転方法。
【請求項８】
請求項７に記載の水素生成装置と、
前記水素生成装置で生成された水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、
を備えた燃料電池システムの運転方法であって、
前記硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出すると前記警報器が前記警報を出力するステップと、
前記硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出するまでに前記原料ガス供給器が供給した前記原料ガスの流量と、前記第１脱硫器と前記第２脱硫器の前記脱硫剤の条件とを基に前記第２脱硫器から硫黄化合物が流出し始めるまでに前記原料ガス供給器が供給する前記原料ガスの流量を予測するステップと、
前記原料ガス供給器が供給する前記原料ガスの流量が前記予測した流量に達するまでに前記第１脱硫器の交換または前記第１脱硫器内の脱硫剤の交換が行われなかった場合に、前記原料ガス供給器と前記燃料電池システムが停止するステップと、
を有する燃料電池システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料ガスに含まれる硫黄化合物を脱硫剤を用いて除去する脱硫システムと、それを備えた水素生成装置と、それを備えた燃料電池システムと、それらの運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、水素を含む燃料ガスと空気を用いて発電する。この燃料となる水素は地球上の自然界には存在しないため、一般の燃料電池システムは、炭化水素系の原料から水素を含む燃料ガスを生成する水素生成装置を備えている。この水素生成装置は、通常、天然ガスまたはＬＰＧ等の原料から改質反応により水素を含む燃料ガスを生成する。
【０００３】
改質反応には様々方法があるが、代表的な水蒸気改質は、天然ガスまたはＬＰＧ等の原料の主成分である炭化水素をＲｕ系といった貴金属系の改質触媒共存下で水蒸気と反応させることで水素を含む燃料ガスを生成する。
【０００４】
原料となる天然ガスまたはＬＰＧは、万一漏れた場合に漏れを検出できるように、硫黄化合物により付臭されている。しかし、この硫黄化合物は、改質触媒を被毒し性能を低下させる原因となるため、改質触媒の上流側で、できるだけ除去する必要がある。そして、硫黄化合物の除去には、常温で使用可能なことから、脱硫剤を用いることが多い。
【０００５】
しかしながら、脱硫剤による除去の場合、ある一定以上の硫黄化合物を吸着すると、吸着性能が低下して、改質触媒を被毒する恐れがある。また、原料ガス中の硫黄化合物濃度は地域によって異なり、吸着性能が低下する吸着硫黄化合物量は原料ガスの露点や環境温度のよって変化してしまう。
【０００６】
この課題を解決するために、原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去する第１、第２脱硫器と、原料ガスに含まれる硫黄化合物を検出する硫黄化合物検出器とを、原料ガス経路において、第１脱硫器、硫黄化合物検出器、第２脱硫器の順に設け、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出すると、警報を出力、または、システムを停止させることが提案された（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−３２２３５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、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出すると、警報する形態では、ユーザーやメンテナンス者側のアラームに報知させる形態の場合は、第２脱硫器の破過までに第１脱硫器または第１脱硫器内の脱硫剤の交換が行われなければ、原料ガスに含まれる硫黄化合物が、水素生成装置、さらに燃料電池に供給されることで、水素生成装置及び燃料電池を劣化させてしまうという課題があった。
【０００９】
また、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出すると、システムを停止させる形態では、第１脱硫器の破過（硫黄化合物検出器による硫黄化合物の検出）から、第１脱硫器または第１脱硫器内の脱硫剤の交換作業の終了までの間は、燃料電池システムを利用できなくな
ってしまうという課題があった。
【００１０】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、原料ガスに含まれる硫黄化合物が下流に流れることを防ぐことができ、さらに、搭載した脱硫器を利用できる期間を予測することでシステムを利用できない期間を短縮できる脱硫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】
【００１１】
上記従来の課題を解決するために本発明の脱硫システムは、硫黄化合物を含む原料ガスを供給する原料ガス供給器と、前記原料ガス供給器から供給される前記原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去する脱硫剤が充填された第１脱硫器と、前記第１脱硫器の下流側に配置され前記原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去する脱硫剤が充填された第２脱硫器と、前記第１脱硫器と前記第２脱硫器との間の原料ガス流路に配置され前記第１脱硫器から流出する前記原料ガスに含まれる硫黄化合物を検出する硫黄化合物検出器と、前記第１脱硫器の交換または前記第１脱硫器内の脱硫剤の交換を要求する警報を出力する警報器と、前記第１脱硫器の交換または前記第１脱硫器内の脱硫剤の交換を行った後に操作される操作部と、前記原料ガス供給器と前記警報器とを制御する制御器と、を備えた脱硫システムであって、前記制御器は、前記硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出すると前記警報器に前記警報を出力させ、前記硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出するまでに前記原料ガス供給器が供給した前記原料ガスの流量と、前記第１脱硫器と前記第２脱硫器の前記脱硫剤の条件とを基に前記第２脱硫器から硫黄化合物が流出し始めるまでに前記原料ガス供給器が供給する前記原料ガスの流量を予測し、前記原料ガス供給器が供給する前記原料ガスの流量が前記予測した流量に達するまでに前記操作部が操作されなかった場合に、前記原料ガス供給器を停止させるように構成されている。
【００１２】
上記構成により、本発明の脱硫システムは、第１脱硫器と第２脱硫器との間の原料ガス流路に配置された硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出すると、制御器によって、警報器が第１脱硫器の交換または第１脱硫器内の脱硫剤の交換を要求する警報を出力し、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出するまでに原料ガス供給器が供給した原料ガスの流量と、第１脱硫器と第２脱硫器の脱硫剤の条件とを基に第２脱硫器から硫黄化合物が流出し始めるまでに原料ガス供給器が供給する原料ガスの流量を予測する。
【００１３】
そして、警報を受けた脱硫システムのメンテナンス者によって、第１脱硫器の交換または第１脱硫器内の脱硫剤の交換が行われて、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出してから予測流量だけ原料ガスを流すまでに操作部が操作された場合には、脱硫システムは、制御器によって、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出する前と同様に原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去して硫黄化合物が下流に流れることを防ぐ動作を再開するが、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出してから予測流量だけ原料ガスを流すまでに操作部が操作されなかった場合には、制御器によって、原料ガス供給器が停止する。
【００１４】
したがって、原料ガス供給器が供給した原料ガスの流量と、第１脱硫器と第２脱硫器の脱硫剤の条件とを基に第２脱硫器から硫黄化合物が流出し始めるまでに原料ガス供給器が供給する原料ガスの流量を予測することで、原料ガスに含まれる硫黄化合物が下流に流れることを防ぐことができ、さらに、脱硫システムを利用できない期間を短縮できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、原料ガスに含まれる硫黄化合物が下流（脱硫システムの下流に、水素生成装置、燃料電池がある場合は、水素生成装置、燃料電池）に流れることを防ぐことができ、さらに、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出してから所定原料流量が流入するまで（原料ガス供給器が停止するまで）に交換作業を開始できる可能性が高いので、システムを利用できない期間を交換作業時間にまで短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１における脱硫システムと水素生成装置を備えた燃料電池システムの概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における燃料電池システムの制御器の動作の一例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１７】
第１の発明は、硫黄化合物を含む原料ガスを供給する原料ガス供給器と、前記原料ガス供給器から供給される前記原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去する脱硫剤が充填された第１脱硫器と、前記第１脱硫器の下流側に配置され前記原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去する脱硫剤が充填された第２脱硫器と、前記第１脱硫器と前記第２脱硫器との間の原料ガス流路に配置され前記第１脱硫器から流出する前記原料ガスに含まれる硫黄化合物を検出する硫黄化合物検出器と、前記第１脱硫器の交換または前記第１脱硫器内の脱硫剤の交換を要求する警報を出力する警報器と、前記第１脱硫器の交換または前記第１脱硫器内の脱硫剤の交換を行った後に操作される操作部と、前記原料ガス供給器と前記警報器とを制御する制御器と、を備えた脱硫システムであって、前記制御器は、前記硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出すると前記警報器に前記警報を出力させ、前記硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出するまでに前記原料ガス供給器が供給した前記原料ガスの流量と、前記第１脱硫器と前記第２脱硫器の前記脱硫剤の条件とを基に前記第２脱硫器から硫黄化合物が流出し始めるまでに前記原料ガス供給器が供給する前記原料ガスの流量を予測し、前記原料ガス供給器が供給する前記原料ガスの流量が前記予測した流量に達するまでに前記操作部が操作されなかった場合に、前記原料ガス供給器を停止させるよう構成されている。
【００１８】
上記構成により、本発明の脱硫システムは、第１脱硫器と第２脱硫器との間の原料ガス流路に配置された硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出すると、制御器によって、警報器が第１脱硫器の交換または第１脱硫器内の脱硫剤の交換を要求する警報を出力し、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出するまでに原料ガス供給器が供給した原料ガスの流量と、第１脱硫器と第２脱硫器の脱硫剤の条件とを基に第２脱硫器から硫黄化合物が流出し始めるまでに原料ガス供給器が供給する原料ガスの流量を予測する。
【００１９】
そして、警報を受けた脱硫システムのメンテナンス者によって、第１脱硫器の交換または第１脱硫器内の脱硫剤の交換が行われて、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出してから予測流量だけ原料ガスを流すまでに操作部が操作された場合には、脱硫システムは、制御器によって、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出する前と同様に原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去して硫黄化合物が下流に流れることを防ぐ動作を再開するが、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出してから予測流量だけ原料ガスを流すまでに操作部が操作されなかった場合には、制御器によって、原料ガス供給器が停止する。
【００２０】
したがって、原料ガス供給器が供給した原料ガスの流量と、第１脱硫器と第２脱硫器の脱硫剤の条件とを基に第２脱硫器から硫黄化合物が流出し始めるまでに原料ガス供給器が供給する原料ガスの流量を予測することで、原料ガスに含まれる硫黄化合物が下流に流れることを防ぐことができ、さらに、脱硫システムを利用できない期間を短縮できる。
【００２１】
第２の発明は、特に、第１の発明において、前記警報器が、前記脱硫システムを備えたガス利用機器または前記脱硫システムを備えたガス利用システムのユーザーに警報するものである。
【００２２】
これにより、ユーザーは、警報器の警報（第１脱硫器の交換または第１脱硫器内の脱硫剤の交換を要求する警報）を受けて、第１脱硫器の交換または第１脱硫器内の脱硫剤の交
換が必要なことを認識でき、脱硫システムを備えたガス利用機器または脱硫システムを備えたガス利用システムのメンテナンス者に遅滞なく連絡すれば、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出してから原料ガス供給器が停止するまでに交換作業を開始できる可能性が極めて高くなるので、システムを利用できない期間を交換作業時間にまで短縮することができる。
【００２３】
第３の発明は、特に、第１もしくは第２の発明において、前記警報器が、前記脱硫システムを備えたガス利用機器または前記脱硫システムを備えたガス利用システムのメンテナンス者に通信して警報するものである。
【００２４】
これにより、脱硫システムを備えたガス利用機器または脱硫システムを備えたガス利用システムのメンテナンス者は、警報器の警報（第１脱硫器の交換または第１脱硫器内の脱硫剤の交換を要求する警報）を受けて、第１脱硫器の交換または第１脱硫器内の脱硫剤の交換が必要なことを認識でき、遅滞なく交換作業を実施すれば、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出してから原料ガス供給器が停止するまでに交換作業を開始できるので、システムを利用できない期間を交換作業時間にまで短縮することができる。
【００２５】
また、ユーザーを介せずにメンテナンス者に警報するので、ユーザーがメンテナンス者に警報を連絡するのを忘れた、またはユーザーからメンテナンス者への警報の連絡が遅れたことが原因で原料ガス供給器が停止することを防止できる。
【００２６】
第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか一つの発明の脱硫システムと、前記脱硫システムの前記第２脱硫器から流出する前記原料ガスを改質して水素含有ガスを生成する改質器と、を備えた水素生成装置であって、前記制御器は、前記原料ガス供給器が供給する前記原料ガスの流量が前記予測した流量に達するまでに前記操作部が操作されなかった場合に、前記水素生成装置を停止させるよう構成されている。
【００２７】
上記構成により、第４の発明の水素生成装置は、制御器によって、第１脱硫器と第２脱硫器との間の原料ガス流路に配置された硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出すると、警報器が警報を出力し、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出してから原料ガス供給器が供給する原料ガスの流量が予測した流量に達するまでに操作部が操作されなかった場合に、原料ガス供給器と共に、水素生成装置が停止する。
【００２８】
したがって、原料ガス供給器が供給した原料ガスの流量と、第１脱硫器と第２脱硫器の脱硫剤の条件とを基に第２脱硫器から硫黄化合物が流出し始めるまでに原料ガス供給器が供給する原料ガスの流量を予測することで、原料ガスに含まれる硫黄化合物が下流に流れることを防ぐことができ、さらに、脱硫システムを利用できない期間を短縮できる。
【００２９】
第５の発明は、特に、第４の発明の水素生成装置と、前記水素生成装置で生成された水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、を備えた燃料電池システムであって、前記制御器は、前記原料ガス供給器が供給する前記原料ガスの流量が前記予測した流量に達するまでに前記操作部が操作されなかった場合に、前記燃料電池システムを停止させるよう構成されている。
【００３０】
上記構成により、第５の発明の燃料電池システムは、制御器によって、第１脱硫器と第２脱硫器との間の原料ガス流路に配置された硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出すると、警報器が警報を出力し、原料ガス供給器が供給する原料ガスの流量が予測した流量に達するまでに操作部が操作されなかった場合に、原料ガス供給器、水素生成装置と共に、燃料電池システムが停止する。
【００３１】
したがって、原料ガス供給器が供給した原料ガスの流量と、第１脱硫器と第２脱硫器の脱硫剤の条件とを基に第２脱硫器から硫黄化合物が流出し始めるまでに原料ガス供給器が供給する原料ガスの流量を予測することで、原料ガスに含まれる硫黄化合物が下流に流れることを防ぐことができ、さらに、脱硫システムを利用できない期間を短縮できる。
【００３２】
第６の発明は、硫黄化合物を含む原料ガスを供給する原料ガス供給器と、前記原料ガス供給器から供給される前記原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去する脱硫剤が充填された第１脱硫器と、前記第１脱硫器の下流側に配置され前記原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去する脱硫剤が充填された第２脱硫器と、前記第１脱硫器と前記第２脱硫器との間の原料ガス流路に配置され前記第１脱硫器から流出する前記原料ガスに含まれる硫黄化合物を検出する硫黄化合物検出器と、前記第１脱硫器の交換または前記第１脱硫器内の脱硫剤の交換を要求する警報を出力する警報器と、を備えた脱硫システムの運転方法であって、前記硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出すると前記警報器が前記警報を出力するステップと、前記硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出するまでに前記原料ガス供給器が供給した前記原料ガスの流量と、前記第１脱硫器と前記第２脱硫器の前記脱硫剤の条件とを基に前記第２脱硫器から硫黄化合物が流出し始めるまでに前記原料ガス供給器が供給する前記原料ガスの流量を予測するステップと、前記原料ガス供給器が供給する前記原料ガスの流量が前記予測した流量に達するまでに前記第１脱硫器の交換または前記第１脱硫器内の脱硫剤の交換が行われなかった場合に、前記原料ガス供給器が停止するステップと、を有するものである。
【００３３】
この運転方法により、第６の発明の脱硫システムは、第１脱硫器と第２脱硫器との間の原料ガス流路に配置された硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出すると、警報器が警報を出力する。そして、警報を受けた脱硫システムのメンテナンス者によって、第１脱硫器の交換または第１脱硫器内の脱硫剤の交換が行われて、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出してから予測流量だけ原料ガスを流すまでに操作部が操作された場合には、脱硫システムは、制御器によって、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出する前と同様に原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去して硫黄化合物が下流に流れることを防ぐ動作を再開するが、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出してから予測流量だけ原料ガスを流すまでに操作部が操作されなかった場合には、制御器によって、原料ガス供給器が停止する。
【００３４】
したがって、原料ガス供給器が供給した原料ガスの流量と、第１脱硫器と第２脱硫器の脱硫剤の条件とを基に第２脱硫器から硫黄化合物が流出し始めるまでに原料ガス供給器が供給する原料ガスの流量を予測することで、原料ガスに含まれる硫黄化合物が下流に流れることを防ぐことができ、さらに、脱硫システムを利用できない期間を短縮できる。
【００３５】
第７の発明は、特に、第６の発明の脱硫システムと、前記脱硫システムの前記第２脱硫器から流出する前記原料ガスを改質して水素含有ガスを生成する改質器と、を備えた水素生成装置の運転方法であって、前記硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出すると前記警報器が前記警報を出力するステップと、前記硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出するまでに前記原料ガス供給器が供給した前記原料ガスの流量と、前記第１脱硫器と前記第２脱硫器の前記脱硫剤の条件とを基に前記第２脱硫器から硫黄化合物が流出し始めるまでに前記原料ガス供給器が供給する前記原料ガスの流量を予測するステップと、前記原料ガス供給器が供給する前記原料ガスの流量が前記予測した流量に達するまでに前記第１脱硫器の交換または前記第１脱硫器内の脱硫剤の交換が行われなかった場合に、前記原料ガス供給器と前記水素生成装置が停止するステップと、を有するものである。
【００３６】
この運転方法により、第７の発明の水素生成装置は、第１脱硫器と第２脱硫器との間の原料ガス流路に配置された硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出すると、警報器が警報を出力する。そして、警報を受けた水素生成装置のメンテナンス者によって、第１脱硫器の
交換または第１脱硫器内の脱硫剤の交換が行われて、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出してから予測流量だけ原料ガスを流すまでに操作部が操作された場合には、水素生成装置は、制御器によって、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出する前と同様に原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去して硫黄化合物が下流に流れることを防ぐ動作を再開するが、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出してから予測流量だけ原料ガスを流すまでに操作部が操作されなかった場合には、制御器によって、水素生成装置が停止する。
【００３７】
したがって、原料ガス供給器が供給した原料ガスの流量と、第１脱硫器と第２脱硫器の脱硫剤の条件とを基に第２脱硫器から硫黄化合物が流出し始めるまでに原料ガス供給器が供給する原料ガスの流量を予測することで、原料ガスに含まれる硫黄化合物が下流に流れることを防ぐことができ、さらに、脱硫システムを利用できない期間を短縮できる。
【００３８】
第８の発明は、特に、第７の発明の水素生成装置と、前記水素生成装置で生成された水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、を備えた燃料電池システムの運転方法であって、前記硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出すると前記警報器が前記警報を出力するステップと、前記硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出するまでに前記原料ガス供給器が供給した前記原料ガスの流量と、前記第１脱硫器と前記第２脱硫器の前記脱硫剤の条件とを基に前記第２脱硫器から硫黄化合物が流出し始めるまでに前記原料ガス供給器が供給する前記原料ガスの流量を予測するステップと、前記原料ガス供給器が供給する前記原料ガスの流量が前記予測した流量に達するまでに前記第１脱硫器の交換または前記第１脱硫器内の脱硫剤の交換が行われなかった場合に、前記原料ガス供給器と前記燃料電池システムが停止するステップと、を有するものである。
【００３９】
この運転方法により、第８の発明の燃料電池システムは、第１脱硫器と第２脱硫器との間の原料ガス流路に配置された硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出すると、警報器が警報を出力する。そして、警報を受けた脱硫システムのメンテナンス者によって、第１脱硫器の交換または第１脱硫器内の脱硫剤の交換が行われて、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出してから予測流量だけ原料ガスを流すまでに操作部が操作された場合には、脱硫システムは、制御器によって、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出する前と同様に原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去して硫黄化合物が下流に流れることを防ぐ動作を再開するが、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出してから予測流量だけ原料ガスを流すまでに操作部が操作されなかった場合には、制御器によって、原料ガス供給器が停止する。
【００４０】
したがって、原料ガス供給器が供給した原料ガスの流量と、第１脱硫器と第２脱硫器の脱硫剤の条件とを基に第２脱硫器から硫黄化合物が流出し始めるまでに原料ガス供給器が供給する原料ガスの流量を予測することで、原料ガスに含まれる硫黄化合物が下流に流れることを防ぐことができ、さらに、脱硫システムを利用できない期間を短縮できる。
【００４１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。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。
【００４２】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における、脱硫システムと水素生成装置を備えた燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
【００４３】
図１に示すように、脱硫システムは、硫黄化合物を含む原料ガスを供給する原料ガス供給器１と、原料ガス供給器１から供給される原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去する脱硫剤が充填された第１脱硫器２と、第１脱硫器２の下流側に配置され原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去する脱硫剤が充填された第２脱硫器４と、第１脱硫器２と第２脱硫器４との間の原料ガス流路に配置され第１脱硫器２から流出する原料ガスに含まれる硫黄化合
物を検出する硫黄化合物検出器３と、第１脱硫器２の交換または第１脱硫器２内の脱硫剤の交換を要求する警報を出力する警報器８と、第１脱硫器２の交換または第１脱硫器２内の脱硫剤の交換を行った後に操作される操作部９と、原料ガス供給器１と警報器８とを制御する制御器７と、を備える。
【００４４】
この制御器７は、硫黄化合物検出器３が硫黄化合物を検出すると警報器８に警報を出力させ、硫黄化合物検出器３が硫黄化合物を検出してから所定量の原料ガスが供給されるまでに操作部９が操作されなかった場合に、原料ガス供給器１を停止させるよう構成されている。
【００４５】
本実施の形態において、所定原料ガス供給量は、硫黄化合物検出器３が硫黄化合物を検出するまでに原料ガス供給器１が供給した原料ガスの流量と、第１脱硫器２と第２脱硫器４の脱硫剤の条件とを基に予測した第２脱硫器４から硫黄化合物が流出し始めるまでに原料ガス供給器１が供給する原料ガスの流量である。
【００４６】
警報器８は、脱硫システムを備えたガス利用機器または脱硫システムを備えたガス利用システムのユーザーに警報するものであっても、脱硫システムを備えたガス利用機器または脱硫システムを備えたガス利用システムのメンテナンス者に通信して警報するものであっても、ユーザーとメンテナンス者の両者に警報するものであっても構わない。
【００４７】
警報器８による第１脱硫器２の交換または第１脱硫器２内の脱硫剤の交換を要求する警報は、音声であっても、表示装置に文字で表示するものであっても、その両方であっても構わない。警報器８は、脱硫システムを備えたガス利用機器または脱硫システムを備えたガス利用システムのリモコンやモニタで構成される。
【００４８】
なお、脱硫システムを備えたガス利用機器または脱硫システムを備えたガス利用システムのユーザーのスマートフォン等の携帯端末に警報器８としての機能を持たせても構わない。
【００４９】
以上のように構成された本実施の携帯の脱硫システムと水素生成装置を備えた燃料電池システムについて、以下、図２を参照しながら、その動作、作用を説明する。
【００５０】
まず、原料ガス供給器１が原料ガスの供給を開始する（ＳＴＥＰ１）。第１脱硫器２が正常に機能している（脱硫能力が低下していない）場合には、硫黄化合物検出器３は硫黄化合物を検出しない（ＳＴＥＰ２からＳＴＥＰ３に進み、ＳＴＥＰ３をＮｏ側に分岐してＳＴＥＰ２に進むループを繰り返す）。
【００５１】
しかし、第１脱硫器２の脱硫能力が低下すると、第１脱硫器２の下流に硫黄化合物が流出し、硫黄化合物検出器３が硫黄化合物を検出し（ＳＴＥＰ３をＹｅｓ側に分岐）、制御器７へ硫黄化合物検出器３からの信号が伝達され、制御器７は警報器８に信号を伝達し、警報器８にて警報が出力される（ＳＴＥＰ４）。
【００５２】
そして、これまでに供給した原料ガスの流量と、第１脱硫器２と第２脱硫器４の脱硫剤の条件とを基に第２脱硫器４から硫黄化合物が流出し始めるまでに供給する原料ガスの流量を予測する（ＳＴＥＰ５）。その後、第１脱硫器２が交換され、操作部９の操作が行われると（ＳＴＥＰ６をＹｅｓ側に分岐してＳＴＥＰ２に進み）正常な動作に戻る。
【００５３】
しかし、警報器８にて警報が出力された後、所定原料流量が供給されても第１脱硫器２が交換及び操作部９の操作が行われない場合には（ＳＴＥＰ６をＮｏ側に分岐して）、原料供給量が第２脱硫器の性能が低下する原料供給量Ｂを超える（ＳＴＥＰ７をＹｅｓ側に
分岐して）と制御器７より原料ガス供給器１に信号が伝達されて、原料ガス供給器１が停止する（ＳＴＥＰ８）。これにより、水素生成装置５及び燃料電池６への硫黄化合物の流入を防ぐことが出来る。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態の脱硫システムと水素生成装置５を備えた燃料電池システムは、第１脱硫器２と第２脱硫器４との間の原料ガス流路に配置された硫黄化合物検出器３が硫黄化合物を検出すると、制御器７によって、警報器８が第１脱硫器２の交換または第１脱硫器２内の脱硫剤の交換を要求する警報を出力する。
【００５５】
そして、警報を受けた脱硫システムのメンテナンス者によって、第１脱硫器２の交換または第１脱硫器２内の脱硫剤の交換が行われて、硫黄化合物検出器３が硫黄化合物を検出してから所定原料流量が流入するまでに、操作部９が操作された場合には、脱硫システムは、制御器７によって、硫黄化合物検出器３が硫黄化合物を検出する前と同様の原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去して硫黄化合物が水素生成装置５の改質器に流れること、さらに改質器を通って燃料電池６に流れることを防ぐ動作を再開する。
【００５６】
しかし、硫黄化合物検出器３が硫黄化合物を検出してから所定原料流量が流入するまでに第１脱硫器２または第１脱硫器２内の脱硫剤の交換作業及び操作部９の操作されなかった場合には、制御器７によって、燃料電池システム（原料ガス供給器１と水素生成装置５を含む）が停止する。
【００５７】
所定原料流量は、硫黄化合物検出器３が硫黄化合物を検出するまでに原料ガス供給器１が供給した原料ガスの流量と、第１脱硫器２と第２脱硫器４の脱硫剤の条件とを基に予測され、設定される。
【００５８】
例えば、第１脱硫器２に５００ｇの脱硫剤、第２脱硫器４に５０ｇの第１脱硫器２と同一の脱硫剤が搭載されており、第１脱硫器２が原料ガス供給器１より原料ガスを１０００ｍ３供給された後に第１脱硫器２から硫黄化合物が流出し始めた場合は、第２脱硫器４から硫黄化合物が流出し始めると予想される原料供給量は１００ｍ３となる。
【００５９】
したがって、原料ガス供給器１が供給した原料ガスの流量と、第１脱硫器２と第２脱硫器４の脱硫剤の条件とを基に第２脱硫器４から硫黄化合物が流出し始めるまでに原料ガス供給器１が供給する原料ガスの流量を予測することで、原料ガスに含まれる硫黄化合物が下流に流れることを防ぐことができ、さらに、搭載した脱硫器を利用できる期間を予測することで脱硫システムを利用できない期間を短縮できる。
【００６０】
また、第１脱硫器２の交換または第１脱硫器２内の脱硫剤の交換が、硫黄化合物検出器３が硫黄化合物を検出してから所定原料流量が流入するまでに、行われない場合は、第２脱硫器４の破過（第２脱硫器４から硫黄化合物が流出する）までに、原料ガス供給器１が停止するので、原料ガスに含まれる硫黄化合物が水素生成装置５の改質器に流れること、さらに改質器を通って燃料電池６に流れることを防ぐことができる。
【００６１】
警報器８が、ユーザーに警報する場合は、ユーザーは、警報器８の警報（第１脱硫器２の交換または第１脱硫器２内の脱硫剤の交換を要求する警報）を受けて、第１脱硫器２の交換または第１脱硫器２内の脱硫剤の交換が必要なことを認識でき、燃料電池システムのメンテナンス者に遅滞なく連絡すれば、硫黄化合物検出器３が硫黄化合物を検出してから所定原料流量が流入するまで（原料ガス供給器１、水素生成装置５、燃料電池システムが停止するまで）に交換作業を開始できる可能性が極めて高くなるので、燃料電池システムを利用できない期間を交換作業時間にまで短縮することができる。
【００６２】
警報器８が、メンテナンス者に通信して警報する場合は、メンテナンス者は、警報器８の警報を受けて、第１脱硫器２の交換または第１脱硫器２内の脱硫剤の交換が必要なことを認識でき、遅滞なく交換作業を実施すれば、硫黄化合物検出器３が硫黄化合物を検出してから所定原料流量が流入するまで（原料ガス供給器１、水素生成装置５、燃料電池システムが停止するまで）に交換作業を開始できるので、燃料電池システムを利用できない期間を交換作業時間にまで短縮することができる。
【００６３】
また、警報器８が、ユーザーを介せずにメンテナンス者に警報するので、ユーザーがメンテナンス者に警報を連絡するのを忘れた、またはユーザーからメンテナンス者への警報の連絡が遅れたことが原因で、硫黄化合物検出器３が硫黄化合物を検出してから所定原料流量が流入して、原料ガス供給器１、水素生成装置５、燃料電池システムが停止することを防止できる。
【００６４】
なお、警報器８の警報は、第１脱硫器２の交換または第１脱硫器２内の脱硫剤の交換が行われるまで、継続することが望ましい。また、警報と共に、第１脱硫器２の交換または第１脱硫器２内の脱硫剤の交換が行われない場合にシステムが停止する日時または、システム停止までの残り時間を知らせることが望ましい。
【００６５】
また、第１脱硫器２の交換または第１脱硫器２内の脱硫剤の交換後の運転において第２脱硫器４から硫黄化合物が流出し始める原料供給量の予測する場合、これまでに第２脱硫器４に供給された原料ガス量を考慮して予測することが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように本発明にかかる脱硫システムは、原料ガスに含まれる硫黄化合物が下流に流れることを防ぐことができ、さらに、硫黄化合物検出器が硫黄化合物を検出してから所定原料流量が流入するまで（原料ガス供給器が停止するまで）に交換作業を開始できる可能性が高いので、システムを利用できない期間を交換作業時間にまで短縮することができるという効果を有しているので、天然ガスまたはＬＰＧ等の原料から水素を含む燃料ガスを生成する水素生成装置、及び、この水素生成装置を備えた家庭用燃料電池システムに好適である。
【符号の説明】
【００６７】
１  原料ガス供給器
２  第１脱硫器
３  硫黄化合物検出器
４  第２脱硫器
５  水素生成装置
６  燃料電池
７  制御器
８  警報器
９  操作部
【図１】
2018131357.tif 000003
【図２】
2018131357.tif 000004