(57)【要約】      （修正有）【課題】ＬＰＧ中の硫黄により燃料電池の健全性を損なうことのない、燃料電池システム及び燃料電池システムの組立方法を提供する。【解決手段】ＬＰＧ流れの上流から下流に向かって、気液２相混合状態でＬＰＧを蓄えるＬＰＧ貯蔵容器１００と、該ＬＰＧ貯蔵容器１００からのＬＰＧ中の硫黄を脱硫する脱硫装置２と、該脱硫装置２により脱硫されたＬＰＧを燃料とする燃料電池６とを有する、燃料電池システム１０において、前記ＬＰＧ貯蔵容器１００は、下端流入開口が液相に浸された、前記ＬＰＧ貯蔵容器１００内の液体ＬＰＧを外部に取り出すためのサイフォン管１４０を有し、該サイフォン管１４０により外部に取り出された液体ＬＰＧを気化させるためのベーパライザ１１０を前記脱硫装置２の上流側にさらに有し、それにより、前記脱硫装置２に供給されるＬＰＧ中の硫黄を所定濃度に制限する。【選択図】図１
2011204684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＰＧ流れの上流から下流に向かって、気液２相混合状態でＬＰＧを蓄えるＬＰＧ貯蔵容器と、該ＬＰＧ貯蔵容器からのＬＰＧ中の硫黄を脱硫する脱硫装置と、該脱硫装置により脱硫されたＬＰＧを燃料とする燃料電池とを有する、燃料電池システムにおいて、
前記ＬＰＧ貯蔵容器は、下端流入開口が液相に浸された、前記ＬＰＧ貯蔵容器内の液体ＬＰＧを外部に取り出すためのサイフォン管を有し、
該サイフォン管により外部に取り出された液体ＬＰＧを気化させるためのベーパライザを前記脱硫装置の上流側にさらに有し、
それにより、前記脱硫装置に供給されるＬＰＧ中の硫黄を所定濃度に制限し、
前記ＬＰＧ貯蔵容器は、前記ＬＰＧ貯蔵容器内のＬＰＧが連通するガス取出口と、前記ＬＰＧ貯蔵容器内の液体ＬＰＧが連通する液取出口とを有し、
さらに、前記脱硫装置を前記ガス取出口或いは前記液取出口に連通切替する連通切替手段を有し、
それにより、前記ＬＰＧ供給器内のＬＰＧ中の硫黄濃度に応じて、前記脱硫装置を前記液取出口或いは前記ガス取出口に連通切替を行う、ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記ベーパライザは、前記燃料電池により発生する熱を利用して、液体ＬＰＧを気化する請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料電池システムの、前記ＬＰＧ貯蔵容器、前記連通切替手段、前記脱硫装置、前記燃料電池をこの順にそれぞれＬＰＧ用配管により接続する、燃料電池システムの組立方法において、
前記ＬＰＧ貯蔵容器の下流側且つ前記脱硫装置の上流側に、液体ＬＰＧを気化するためのベーパライザを設置して、該ベーパライザと前記ＬＰＧ貯蔵容器の液取り出し口とを前記連通切替手段を介してＬＰＧ用配管により接続する段階と、
前記ベーパライザと前記脱硫装置とをＬＰＧ用配管により接続する段階とを有し、
それにより液取り式で前記ＬＰＧ貯蔵容器からＬＰＧを外部に取り出して、前記ベーパライザにより気化させたＬＰＧ燃料を前記燃料電池に供給可能とすることを特徴とする、燃料電池システムの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、燃料電池システム及び燃料電池システムの組立方法に関し、より詳細には、ＬＰＧ中の硫黄分により改質触媒の機能を損なうことのない燃料電池システム及び燃料電池システムの組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、家庭用分野におけるエネルギーの安定供給、流通合理化の観点から、天然ガス、都市ガス、メタノール、ＬＰＧ、ブタンなどを燃料とする固体高分子形燃料電池システムの開発が進められている。
固体高分子形燃料電池発電装置は、天然ガス、都市ガス、メタノール、ＬＰＧ、ブタンなどの燃料ガスを水素に改質する改質器と、一酸化炭素を変成するＣＯ変成器と、一酸化炭素を除去するＣＯ除去器と、起動時に各反応器が安定するまで水素を燃焼するプロセスガスバーナと、このようにして得られた水素と空気中の酸素とを化学反応させて発電する燃料電池と、燃料電池の電極部を冷却するとともに反応空気の加湿のためのイオン交換樹脂などの水処理装置で処理された水（純水）を収納した水タンクと、前記改質器、燃料電池、プロセスガスバーナなどの排ガスの熱を回収して温水とする熱交換器と、この温水を蓄える貯湯タンクなどを備えた小型電源として提案されている。
特に、ＬＰＧを燃料ガスとして用いる場合、ＬＰＧには着臭剤以外に石油由来の硫黄分が含まれている一方、燃料電池に供給されるＬＰＧ中の硫黄を所定濃度に制限する必要があるため、脱硫装置の脱硫条件が厳しいものになっている。【０００３】しかしながら、一般家庭におけるＬＰＧの供給方式は、事業用の場合に比べ、単位時間当たりの消費量が比較的少ないため、ボンベによる自然気化式が一般的である。より詳細には、ＬＰＧは常温で気化するため、通常ＬＰＧは気液２相混合状態でボンベ内に蓄えられ、自然気化式は、気相状態のＬＰＧを外部に取り出す方式である。
このため、時間経過とともに液体ＬＰＧ中の硫黄濃度が上昇し、ボンベ消費率８０ないし９０％以上で急激に増加し、その際脱硫装置の許容濃度を超えた濃度の硫黄が、脱硫装置に供給され、脱硫装置の寿命を短命化し、ひいては燃料電池に高濃度硫黄が送られ、改質器の改質機能を損なって燃料電池自体を壊すことがある。
このような状況下、燃料電池メーカは、高濃度の硫黄に対して対処可能な脱硫装置あるいは改質器の開発に取り組んでいる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  そこで、上記課題に鑑み、本発明の目的は、ＬＰＧ中の硫黄により燃料電池の健全性を損なうことのない、燃料電池システム及び燃料電池システムの組立方法を提供することにある。
本発明の目的は、ＬＰＧを燃料電池に供給する際、ＬＰＧ中の硫黄濃度の変化を制限することが可能な、燃料電池システム及び燃料電池システムの組立方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】本発明は、ＬＰＧを燃料とする燃料電池システムにおいて、既存のＬＰＧ貯蔵容器を用いつつ、単にＬＰＧ貯蔵容器からのＬＰＧの取り出し方を工夫するだけで、高濃度の硫黄が燃料電池に供給されることを防止し、以ってＬＰＧを燃料電池に供給する際、ＬＰＧ中の硫黄濃度の変化を制限し、それにより燃料電池の健全性を損なわないようにすることを可能にするものである。
以上の目的を達成するために、本発明の燃料電池システムは、
ＬＰＧ流れの上流から下流に向かって、気液２相混合状態でＬＰＧを蓄えるＬＰＧ貯蔵容器と、該ＬＰＧ貯蔵容器からのＬＰＧ中の硫黄を脱硫する脱硫装置と、該脱硫装置により脱硫されたＬＰＧを燃料とする燃料電池とを有する、燃料電池システムにおいて、
前記ＬＰＧ貯蔵容器は、下端流入開口が液相に浸された、前記ＬＰＧ貯蔵容器内の液体ＬＰＧを外部に取り出すためのサイフォン管を有し、
該サイフォン管により外部に取り出された液体ＬＰＧを気化させるためのベーパライザを前記脱硫装置の上流側にさらに有し、
それにより、前記脱硫装置に供給されるＬＰＧ中の硫黄を所定濃度に制限する構成としている。
また、前記ＬＰＧ貯蔵容器は、前記ＬＰＧ貯蔵容器内のＬＰＧが連通するガス取出口と、前記ＬＰＧ貯蔵容器内の液体ＬＰＧが連通する液取出口とを有し、
さらに、前記脱硫装置を前記ガス取出口或いは前記液取出口に連通切替する連通切替手段を有し、
それにより、前記ＬＰＧ供給器内のＬＰＧ中の硫黄濃度に応じて、前記脱硫装置を前記液取出口或いは前記ガス取出口に連通切替を行ってもよい。
さらに、前記ベーパライザは、前記燃料電池により発生する熱を利用して、液体ＬＰＧを気化するのがよい。【０００６】  以上の目的を達成するために、本発明の燃料電池システムの組立方法は、
ＬＰＧ流れの上流から下流に向かって、気液２相混合状態でＬＰＧを蓄えるＬＰＧ貯蔵容器と、該ＬＰＧ貯蔵容器から供給されたＬＰＧ中の硫黄を脱硫する脱硫装置と、該脱硫装置により脱硫されたＬＰＧを燃料とする燃料電池とを配置し、該ＬＰＧ貯蔵容器、該脱硫装置、該燃料電池をこの順にそれぞれＬＰＧ用配管により接続する、燃料電池システムの組立方法において、
前記ＬＰＧ貯蔵容器の下流側且つ前記脱硫装置の上流側に、液体ＬＰＧを気化するためのベーパライザを設置して、該ベーパライザと前記ＬＰＧ貯蔵容器の液取り出し口とをＬＰＧ用配管により接続する段階と、
前記ベーパライザと前記脱硫装置とをＬＰＧ用配管により接続する段階とを有し、
それにより液取り式で前記ＬＰＧ貯蔵容器からＬＰＧを外部に取り出して、前記ベーパライザにより気化させたＬＰＧ燃料を前記燃料電池に供給可能とする構成としている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明による燃料電池システムの一実施形態を示す系統図である。
【図２】図１に示したＬＰＧボンベの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】  以下に、図面を参照しながら、家庭先で使用する場合を例として、本発明による燃料電池システムの実施形態を詳細に説明する。
図１は、従来の固体高分子形燃料電池発電装置（ＰＥＦＣ装置ＧＳ）の系統図である。図２は、図１に示したＬＰＧボンベの説明図である。
図１に示すように、燃料電池システム１０は、ＬＰＧボンベ１００と、ベーパライザー１１０と、固体高分子形燃料電池発電装置１２０と、ＬＰＧボンベ１００、ベーパライザー１１０及び固体高分子形燃料電池発電装置１２０をそれぞれＬＰＧが流通可能に接続するＬＰＧ配管１３０とから概略構成されている。
図２に示すように、ＬＰＧボンベ１００は、鋼板或いはアルミニウムを成形し、これを溶接して製造されたものであり、高圧ガス保安法（容器保安規則）に基づく検査合格刻印が付されたもの等でなければ使用することができない。ボンベの種類としては、１０ｋｇ型、２０ｋｇ型、５０ｋｇ型に大別され、種別に応じて基準内容積、充填質量、基準外径、ボンベの肉厚、ボンベの質量、ボンベの全長等が定められている。
ＬＰＧボンベ１００には、安全弁、液面計、過充填防止装置、液取入バルブ、液取出バルブ、ガス取出バルブ（ともに図示せず）、サイフォン管１４０から構成される付属品及び機器の取り付けが義務つけられている。現時点でサイフォン管１４０が設置されているのは、５０ｋｇ型である。液取出バルブ及びガス取出バルブはそれぞれ、ボンベの外表面に、サイフォン管１４０を通じてボンベの内部に連通した液取出口１５０、ガス取出口１６０を有する。ＬＰＧは、常温で気液２層混合状態であり、ボンベ内に貯蔵された液体ＬＰＧを下端開口１７０からサイフォン管１４０、液取出口１５０を通して取出す方式（液取り方式）と、ボンベ内に貯蔵された気体ＬＰＧをガス取出口１６０を通して取り出す方式（気取り方式）のいずれかが選択可能に構成されている。下端開口１７０は、ＬＰＧボンベ１００の底に届かない範囲で、なるべく底に近いレベルに設定するのが好ましい。これにより、ＬＰＧの消費に伴いボンベ内の液面が下がっても下端開口１７０より上の液面までは、液取り式により液体ＬＰＧを外部に取り出すことが可能である。
ベーパライザー１１０は、ＬＰＧボンベから給送された液体ＬＰを気化する通常の熱交換器であり、液体ＬＰを気化するための気化熱として、特に後に説明する燃料電池から排出される排熱を利用している。より詳細には、後に説明する貯湯タンク５０からの湯を配管１０１を介してベーパライザー１１０に戻している。なお、本燃料電池システムを温暖地域で使用する場合には、気化熱として大気熱を利用し、それでは熱量が不足する場合に、補充的に燃料電池からの排熱を利用してもよい。ベーパライザー１１０によって気化されたＬＰＧは、後に説明する燃料電池６の脱流装置２に送られるようにしている。
【０００９】  図１に示すように、固体高分子形燃料電池発電装置は、ＬＰＧを水素に改質する改質器３と、一酸化炭素を変成するＣＯ変成器４と、一酸化炭素を除去するＣＯ除去器５と、起動時に各反応器が安定するまで水素を燃焼するプロセスガスバーナ１０３と、このようにして得られた水素と空気中の酸素とを化学反応させて発電する燃料電池６と、燃料電池６の電極部を冷却するとともに反応空気の加湿のためのイオン交換樹脂などの水処理装置で処理された水（純水）を収納した水タンク２１と、改質器３、燃料電池６、プロセスガスバーナなどの排ガスの熱を回収して温水とする熱交換器３２と、この温水を蓄える貯湯タンク５０などを備えている。
燃料電池６を用いたＰＥＦＣ装置ＧＳは、例えば、燃料電池６の他に熱回収装置ＲＤを含んでいる。この熱回収装置ＲＤは、貯湯タンク５０、熱交換器３２、４６、７１、ポンプ３３、４７、７２とを備えた温水の循環路などで連結されている。
燃料電池６は、脱硫器２、改質器３、ＣＯ変成器４、ＣＯ除去器５などからなる燃料ガス供給装置および空気ポンプ１１、水タンク２１などからなる反応空気供給装置ならびに燃料極６ａ、空気極６ｋなどの電極および水タンク２１、ポンプ４８、冷却部６ｃなどからなる燃料電池６の冷却装置を備えている。
燃料電池６で発電された電力は図示しないＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧され、図示しない配電系統連系インバータを介して商用電源に接続される、一方、ここから家庭や事務所などの照明や空調機などの他の電気機器用の電力として供給される。
【００１０】  このような燃料電池６を用いたＰＥＦＣ装置ＧＳでは、発電と同時に、例えば燃料電池６による発電時に発生する熱を利用して市水から温水を生成し、この温水を貯湯タンク５０に蓄えて、風呂や台所などに供給するなど、燃料電池６に使用される燃料がもつエネルギーの有効利用を図っている。
上記のＰＥＦＣ装置ＧＳの燃料ガス供給装置では、ＬＰＧの原燃料１が脱硫器２に供給され、ここで原燃料から硫黄成分が除去される。脱硫器２は、内部に吸着剤を充填したもので、吸着剤としては、石油系燃料の脱硫に有効である金属系脱硫剤、或いはゼオライト系脱硫剤が好ましい。
この脱硫器２を経た原燃料は、昇圧ポンプ１０２で昇圧されて改質器３に供給される際に、水タンク２１から水ポンプ２２を経て温水が送られ、熱交換器１７で加熱されて生成した水蒸気と合流して、供給される。改質器３では、水素、二酸化炭素、および一酸化炭素を含む改質ガスが生成される。この改質器３を経たガスは、ＣＯ変成器４に供給され、ここでは改質ガスに含まれる一酸化炭素が二酸化炭素に変成される。このＣＯ変成器４を経たガスは、ＣＯ除去器５に供給され、ここではＣＯ変成器４を経たガス中の未変成の一酸化炭素が例えば１０ｐｐｍ以下に低減され、水素濃度の高いガス（改質ガス）がパイプ６４を経て燃料電池６の燃料極６ａに供給される。
このとき、水タンク２１から改質器３へ供給される温水の量を調節することにより改質ガスへの水分の添加量が調節される。より詳細には、空気ポンプ１１から水タンク２１に、空気を供給し、水タンク２１内の温水中に反応空気を泡立てつつ気相部５３に送出することによって加湿が行われる。このようにして、燃料電池６における反応が適度に維持されるように水分を与えられた後の反応空気が水タンク２１からパイプ２５を経て燃料電池６の空気極６ｋに供給される。
【００１１】  燃料電池６では、燃料極６ａに供給された改質ガス中の水素と、空気ポンプ１１、水タンク２１の気相部５３を経て空気極６ｋへ供給された空気中の酸素との電気化学反応によって発電が行われる。燃料電池６の冷却装置は、この電気化学反応の反応熱などで燃料電池６が過熱しないようにするため、燃料電池６の電極６ａ、６ｋに並置された冷却装置であり、冷却部６ｃに水タンク２１の温水をポンプ４８で冷却水として循環させ、この冷却水で燃料電池６内の温度が発電に適した温度（例えば７０〜８０℃程度）に保たれるように制御している。
改質器３における化学反応は吸熱反応であるので、加熱しながら化学反応を継続させるためのバーナ１２を有し、ここにはパイプ１３を介して原燃料が供給され、ファン１４を介して空気が供給され、パイプ１５を介して、燃料極６ａを経た未反応水素が供給される。本ＰＥＦＣ装置ＧＳの始動時には、バーナ１２にパイプ１３を介して原燃料が供給されて燃焼が行われ、起動後に、燃料電池６の温度が安定したときには、パイプ１３からの原燃料の供給が断たれ、替わりにパイプ１５を介して燃料極６ａから排出される未反応水素（オフガス）が供給されて燃焼が継続される。
一方、ＣＯ変成器４、ＣＯ除去器５で行われる化学反応は発熱反応である。運転中は、発熱反応の熱により反応温度以上に昇温しないように冷却制御が行われる。このようにして改質器３、ＣＯ変成器４、ＣＯ除去器５および燃料電池６では所定の化学反応と発電が継続される。
【００１２】  貯湯タンク５０には水道管６１を経て市水が供給される。この貯湯タンク５０に供給された市水は、ＰＥＦＣ装置ＧＳから発生する排熱によって加熱され、この昇温された温水は、温水供給管６２を通じて外部に給湯される。例えば排気系３１には、熱交換器１７の他に、さらに別の熱交換器３２が接続され、この熱交換器３２には貯湯タンク５０の水が、ポンプ３３を介して循環し、廃熱回収が行われる。
【００１３】  以上の構成を有する燃料電池システムについて、以下にその作用を説明する。まず、ポンプ１０を作動して、ＬＰＧボンベ１００からいわゆる液取り方式によりボンベ１００内の液体ＬＰＧをサイフォン管１４０を通じて液取出口１５０から外部に取り出す。この場合、ＬＰＧボンベ１００内の液体ＬＰＧが消費されるに連れて、液体ＬＰＧの液面が低下するが、サイフォン管１４０の下端流入開口１７０は、ＬＰＧボンベ１００の底に近いレベルに設定してあるので、継続して液体ＬＰＧを外部に取り出すことが可能であるとともに、ＬＰＧボンベ１００内のＬＰＧ中の硫黄は、液体ＬＰＧ中の底部に溜まるので、液体ＬＰＧの取出し当初からＬＰＧ中の硫黄も少しずつ外部に取り出される。その結果、脱硫装置の許容濃度（例えば、５０ｐｐｍ）以上の硫黄濃度を含むＬＰＧが脱硫装置に供給されるのを防止することが可能となる。
次いで、取り出された液体ＬＰＧは、ベーパライザ１１０に送られ、ここで加熱されて液体ＬＰＧは気化される。次いで、気化されたＬＰＧは、燃料電池６の脱硫装置２に送られ、ここでＬＰＧ中の硫黄が所定濃度まで低減される。このように、液取り方式により液体ＬＰＧを取り出すことにより、気取り方式と異なり、取出しの最初から最後まで取り出されるＬＰＧの硫黄濃度変化、特に最終段階において脱硫装置２の限界を超える高濃度の硫黄が脱硫装置に供給されて、脱硫装置２に悪影響を与えたり、或いは脱硫装置２では硫黄濃度を抑制できずに、燃料電池６に高濃度の硫黄を含有するＬＰＧが供給されて、燃料電池６、特に改質触媒を機能不全にすることを有効に回避することが可能となる。
【００１４】  次いで、ＬＰＧは、改質器３に供給され、ここで改質触媒によりＬＰＧは水素、二酸化炭素及び一酸化炭素を含む改質ガスに改質され、さらに発生した改質ガスは、ＣＯ変成器４に供給され、ここで改質ガスに含まれる一酸化炭素が二酸化炭素に変成され、さらにＣＯ除去器５に供給され、改質ガス中の一酸化炭素が所定濃度に低減され、最終的に水素濃度の高いガスが、燃料電池６の燃料極６ａに供給される。一方、空気極６ｋには空気が供給され、燃料極６ａでは、水素分子を水素イオンと電子に分解する燃料極反応、空気極６ｋでは、酸素と水素イオンと電子から水を生成する電気化学反応がそれぞれ行われ、燃料極６ａから空気極６ｋに向かって外部回路を移動する電子により電力が負荷（家電品、空調、照明等）に供給されるとともに、空気極６ｋ側に水が生成される。
【００１５】  以上のように、本発明によれば、ＬＰＧボンベ１００内のＬＰＧをいわゆる液取りすることにより、気取りと異なり、ＬＰＧボンベ１００中の液体の残量が少なくなったときでも、外部に取り出したＬＰＧ中の硫黄濃度が過度に上昇することを防止し、以って脱硫装置２で脱硫処理可能な硫黄濃度に制限することが可能な結果、改質触媒に対する悪影響を防止することにより、燃料電池６の寿命の短命化を防止することが可能となる。
【００１６】  変形例として、ＬＰＧボンベ１００は、ＬＰＧボンベ１００内のＬＰＧが連通するガス取出口１６０と、ＬＰＧボンベ１００内の液体ＬＰＧが連通する液取出口１５０とを有し、さらに、脱硫装置２をガス取出口１６０或いは液取出口１５０に連通切替する連通切替手段、例えば切替弁を有し、それによりＬＰＧボンベ１００内のＬＰＧ中の硫黄濃度に応じて、脱硫装置２を液取出口１５０或いはガス取出口１６０に連通切替を行ってもよい。
この場合、ＬＰＧボンベ１００の使用態様に応じて、使用方法を使い分けるのがよい。ＬＰＧボンベ１００内のＬＰＧを頻繁に消費する場合には、ガスコンロ或いは給湯器へ供給するには、硫黄濃度の高いＬＰＧを用い、一方燃料電池６には、硫黄濃度の低いＬＰＧを用いればよい。一方ＬＰＧボンベ１００内のＬＰＧを長期間に亘って（例えば、数週間ないし数ヶ月）消費しない場合には、消費再開の当初は、ボンベ底部の硫黄濃度が高いのでガスコンロ或いは給湯器へ供給し、一方消費が進んだ場合には、燃料電池６に使用すればよい。
【００１７】  本出願人は、本発明の効果を確認するために、ＬＰＧボンベにＬＰＧを充填し、気液２層混合状態で貯蔵した状態で、所謂液取り方式によりＬＰＧを消費した場合の、ＬＰＧガスボンベ内のＬＰＧの硫黄濃度を測定する確認試験を行った。より詳細には、同じＬＰＧボンベを２本準備して、ボンベ内部のＬＰＧを２０％消費した時点の硫黄濃度と８０％消費した時点の硫黄濃度とをそれぞれ比較した。試験条件を以下に示す。
試験条件  サンプリングボンベ；５０ｋｇサイフォン付ボンベ
サンプリング方法；ボンベの液取出口から気化装置を通してガスサンプリング袋により                    ＬＰＧを採取
濃度測定方法    ；ＪＩＳ  Ｋ  ２２４０  ５．５．６微量電量滴定式酸化法
結果を以下に示す。
２０％消費                ８０％消費
ＬＰＧボンベ１        ５．８７ｐｐｍ            ４．２１ｐｐｍ
ＬＰＧボンベ２        ６．１８ｐｐｍ            ４．３４ｐｐｍ
以上の結果が示すように、気取り方式の場合と異なり、液取り方式の場合には、ＬＰＧボンベ内のＬＰＧが８０％消費された時点において、ＬＰＧ中の硫黄濃度は２０％消費時に比べてむしろ低下しており、このことから気取り方式の場合に問題であるＬＰＧボンベ内のＬＰＧの残量が少なったときの硫黄濃度の上昇を防止可能であることを確認できた。
【００１８】  燃料電池システムワンユニットとしてではなく、燃料電池６、ＬＰＧボンベ１００、ベーパライザ１１０を例えば別々に納入して、家庭先で組み立てる場合には、ＬＰＧボンベ１００の下流側且つ脱硫装置２の上流側に、液体ＬＰＧを気化するためのベーパライザ１１０を設置して、ベーパライザ１１０とＬＰＧボンベ１００の液取り出し口とをＬＰＧ用配管１３０により接続するとともに、ベーパライザ１１０と脱硫装置２とをＬＰＧ用配管１３０により接続して、燃料電池システムを組み立てることにより、液取り式でＬＰＧ貯蔵ボンベ１００からＬＰＧを外部に取り出して、ベーパライザ１１０により気化させたＬＰＧ燃料を燃料電池６に供給可能とすればよい。
【００１９】以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更、修正が可能である。例えば、本実施例では、ＬＰＧを燃料とする燃料電池によって発生した電気を利用して、或いは商用電力と併せて、家電品、空調、照明等に利用するものとして説明したが、それに限定されることなく、ＬＰＧボンベ内のＬＰＧを燃料電池以外の用途、例えば給湯に利用したり、燃料電池によって発生する熱を給湯、床暖房等に利用してもよい。また、本実施例では、家庭向けの小型化は可能なものとして、固体高分子形燃料電池システムを記載したが、それに限定されることなく、ＬＰＧを燃料とする燃料電池である限り、どのようなタイプでもよい。また、本実施例では、ＬＰＧボンベを可搬なＬＰＧボンベとして説明したが、それに限定されることなく、例えば地上設置或いは埋設式のＬＰＧバルク容器でもよい。
以上説明したように、本発明の燃料電池システム及び燃料電池システムの組立方法によれば、ＬＰＧ中の硫黄により燃料電池の健全性を損なうことを防止することができる。
本発明の燃料電池システム及び燃料電池システムの組立方法によれば、ＬＰＧを燃料電池に供給する際、ＬＰＧ中の硫黄濃度の変化を制限することが可能である。
【００２０】  なお、本発明は、以下のような態様とすることも可能である。
（１）ＬＰＧ流れの上流から下流に向かって、気液２相混合状態でＬＰＧを蓄えるＬＰＧ貯蔵容器と、該ＬＰＧ貯蔵容器からのＬＰＧ中の硫黄を脱硫する脱硫装置と、該脱硫装置により脱硫されたＬＰＧを燃料とする燃料電池とを有する、燃料電池システムにおいて、
前記ＬＰＧ貯蔵容器は、下端流入開口が液相に浸された、前記ＬＰＧ貯蔵容器内の液体ＬＰＧを外部に取り出すためのサイフォン管を有し、
該サイフォン管により外部に取り出された液体ＬＰＧを気化させるためのベーパライザを前記脱硫装置の上流側にさらに有し、
それにより、前記脱硫装置に供給されるＬＰＧ中の硫黄を所定濃度に制限することを特徴とする燃料電池システム。
（２）
前記ＬＰＧ貯蔵容器は、前記ＬＰＧ貯蔵容器内のＬＰＧが連通するガス取出口と、前記ＬＰＧ貯蔵容器内の液体ＬＰＧが連通する液取出口とを有し、
さらに、前記脱硫装置を前記ガス取出口或いは前記液取出口に連通切替する連通切替手段を有し、
それにより、前記ＬＰＧ供給器内のＬＰＧ中の硫黄濃度に応じて、前記脱硫装置を前記液取出口或いは前記ガス取出口に連通切替を行う、上記（１）に記載の燃料電池システム。
（３）
前記ベーパライザは、前記燃料電池により発生する熱を利用して、液体ＬＰＧを気化する上記（１）に記載の燃料電池システム。
（４）
ＬＰＧ流れの上流から下流に向かって、気液２相混合状態でＬＰＧを蓄えるＬＰＧ貯蔵容器と、該ＬＰＧ貯蔵容器から供給されたＬＰＧ中の硫黄を脱硫する脱硫装置と、該脱硫装置により脱硫されたＬＰＧを燃料とする燃料電池とを配置し、該ＬＰＧ貯蔵容器、該脱硫装置、該燃料電池をこの順にそれぞれＬＰＧ用配管により接続する、燃料電池システムの組立方法において、
前記ＬＰＧ貯蔵容器の下流側且つ前記脱硫装置の上流側に、液体ＬＰＧを気化するためのベーパライザを設置して、該ベーパライザと前記ＬＰＧ貯蔵容器の液取り出し口とをＬＰＧ用配管により接続する段階と、
前記ベーパライザと前記脱硫装置とをＬＰＧ用配管により接続する段階とを有し、
それにより液取り式で前記ＬＰＧ貯蔵容器からＬＰＧを外部に取り出して、前記ベーパライザにより気化させたＬＰＧ燃料を前記燃料電池に供給可能とすることを特徴とする、燃料電池システムの組立方法。
【符号の説明】
【００２１】１０  燃料電池システム
１００  ＬＰＧガスボンベ
１１０  ベーパライザ
１２０  固体高分子燃料電池発電装置
１３０  ＬＰＧ配管
１４０  サイフォン管
１５０  液取出口
１６０  ガス取出口
２  脱硫器
３  改質器
４  ＣＯ変成器
５  ＣＯ除去器
６  燃料電池
１０、２３〜２４、２８、４３、４７  ポンプ
２１  水タンク
３４  プロセスガスバーナ
１７、３２、７１  熱交換器
３７  プロセスガスバーナに燃焼用空気を送るファン
４６  プロセスガスバーナに連結された熱交換器
５０  貯湯タンク
【図１】
2011204684.tif 000003
【図２】
2011204684.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月13日(2011.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
LPG流れの上流から下流に向かって、気液２相混合状態でLPGを蓄えるLPG貯蔵容器と、該LPG貯蔵容器からのLPG中の硫黄を脱硫する脱硫装置と、該脱硫装置により脱硫されたLPGを燃料とする燃料電池とを有する、燃料電池システムにおいて、
前記LPG貯蔵容器は、下端流入開口が液相に浸された、前記LPG貯蔵容器内の液体LPGを外部に取り出すためのサイフォン管を有し、
該サイフォン管により外部に取り出された液体LPGを気化させるためのベーパライザを前記脱硫装置の上流側にさらに有し、
それにより、前記脱硫装置に供給されるLPG中の硫黄を所定濃度に制限し、
前記LPG貯蔵容器は、前記LPG貯蔵容器内のLPGが連通するガス取出口と、前記LPG貯蔵容器内の液体LPGが連通する液取出口とを有し、
さらに、前記脱硫装置を前記ガス取出口或いは前記液取出口に連通切替する連通切替手段を有し、
それにより、前記LPG貯蔵容器内のLPG中の硫黄濃度に応じて、前記脱硫装置を前記液取出口或いは前記ガス取出口に連通切替を行う、ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記ベーパライザは、前記燃料電池により発生する熱を利用して、液体LPGを気化する請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料電池システムの、前記ＬＰＧ貯蔵容器、前記連通切替手段、前記脱硫装置、前記燃料電池をこの順にそれぞれＬＰＧ用配管により接続する、燃料電池システムの組立方法において、
前記LPG貯蔵容器の下流側且つ前記脱硫装置の上流側に、液体LPGを気化するためのベーパライザを設置して、該ベーパライザと前記LPG貯蔵容器の液取り出し口とを前記連通切替手段を介してLPG用配管により接続する段階と、
前記ベーパライザと前記脱硫装置とをLPG用配管により接続する段階とを有し、
それにより液取り式で前記LPG貯蔵容器からLPGを外部に取り出して、前記ベーパライザにより気化させたLPG燃料を前記燃料電池に供給可能とすることを特徴とする、燃料電池システムの組立方法。