(57)【要約】【課題】脱硫部の脱硫性能を簡単な構成で正確に判定可能な燃料電池システムの提供。【解決手段】燃料電池システム１０が、ＬＰガスボンベ１から供給される炭化水素ガスの分子量を検出する分子量検出部と、炭化水素ガスの分子量が大きくなるほど炭化水素ガス中の硫黄濃度を高く見積もる所定の関係と、炭化水素ガスの分子量とに基づいて、ＬＰガスボンベ１から脱硫部１１に供給される炭化水素ガス中の推定硫黄濃度を決定する硫黄濃度推定部と、所定期間内での推定硫黄濃度と、当該推定硫黄濃度である炭化水素ガスの所定期間内での脱硫処理済み体積とに基づいて、所定期間内での脱硫処理済硫黄量を導出する処理済硫黄量導出部と、脱硫処理済硫黄量を積算して、脱硫部１１で脱硫処理した脱硫処理済硫黄量の積算値を導出する積算値導出部と、脱硫処理済硫黄量の積算値が所定の寿命レベルに到達したか否かを判定する寿命判定部とを備える。【選択図】図１
2019164949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＰガスボンベから供給される炭化水素ガス中に含まれている硫黄化合物を吸着して除去する吸着剤を有する脱硫部と、前記脱硫部で脱硫処理された前記炭化水素ガスを改質処理して、水素を主成分とする燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された前記燃料ガスを利用して発電を行う燃料電池部とを備える燃料電池システムであって、
所定期間内に前記ＬＰガスボンベから前記脱硫部に供給される前記炭化水素ガスの分子量を検出する分子量検出部と、
前記ＬＰガスボンベから供給される前記炭化水素ガスの分子量が大きくなるほど前記炭化水素ガス中の硫黄濃度を高く見積もる所定の関係と、前記分子量検出部が検出した前記炭化水素ガスの分子量とに基づいて、前記所定期間内に前記ＬＰガスボンベから前記脱硫部に供給される前記炭化水素ガス中の推定硫黄濃度を決定する硫黄濃度推定部と、
前記硫黄濃度推定部が決定した前記所定期間内での前記推定硫黄濃度と、当該推定硫黄濃度である前記炭化水素ガスの前記所定期間内での脱硫処理済み体積とに基づいて、前記所定期間内での脱硫処理済硫黄量を導出する処理済硫黄量導出部と、
前記処理済硫黄量導出部が導出した、前記所定期間内の前記脱硫処理済硫黄量を前記脱硫部の使用開始後から現時点までの期間で積算して、前記脱硫部で脱硫処理した前記脱硫処理済硫黄量の積算値を導出する積算値導出部と、
前記積算値導出部が導出した前記脱硫処理済硫黄量の積算値が所定の寿命レベルに到達したか否かを判定する寿命判定部とを備える燃料電池システム。
【請求項２】
前記脱硫処理済硫黄量の積算値が到達した前記寿命レベルに応じた処理を行う対応処理部を備える請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記対応処理部は、前記改質部への前記炭化水素ガスの供給を停止させる処理を行う請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
ＬＰガスボンベから供給される炭化水素ガス中に含まれている硫黄化合物を吸着して除去する吸着剤を有する脱硫部の脱硫性能を判定する脱硫性能判定方法であって、
所定期間内に前記ＬＰガスボンベから前記脱硫部に供給される前記炭化水素ガスの分子量を検出する分子量検出工程と、
前記ＬＰガスボンベから供給される前記炭化水素ガスの分子量が大きくなるほど前記炭化水素ガス中の硫黄濃度を高く見積もる所定の関係と、前記分子量検出工程で検出した前記炭化水素ガスの分子量とに基づいて、前記所定期間内に前記ＬＰガスボンベから前記脱硫部に供給される前記炭化水素ガス中の推定硫黄濃度を決定する硫黄濃度推定工程と、
前記硫黄濃度推定工程で決定された前記所定期間内での前記推定硫黄濃度と、当該推定硫黄濃度である前記炭化水素ガスの脱硫処理済み体積とに基づいて、前記所定期間内での脱硫処理済硫黄量を導出する処理済硫黄量導出工程と、
前記処理済硫黄量導出工程で導出した、前記所定期間内での前記脱硫処理済硫黄量を前記脱硫部の使用開始後から現時点までの期間で積算して、前記脱硫部で脱硫処理した前記脱硫処理済硫黄量の積算値を導出する積算値導出工程と、
前記積算値導出工程で導出した前記脱硫処理済硫黄量の積算値が所定の寿命レベルに到達したか否かを判定する寿命判定工程とを有する脱硫性能判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＰガスボンベから供給される炭化水素ガスを原燃料として運転する燃料電池システム、及び、ＬＰガスボンベから供給される炭化水素ガス中に含まれている硫黄化合物を吸着して除去する吸着剤を有する脱硫部の脱硫性能を判定する脱硫性能判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムでは、発電に利用する水素を、メタンやプロパンなどの炭化水素ガスを水蒸気改質して生成することが行われる。炭化水素ガスとしての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には硫黄化合物が付臭剤として混合されている。付臭剤としての硫黄化合物は、水蒸気改質を行う改質部の改質触媒（例えば、ルテニウムなど）を劣化させるため、炭化水素ガスが改質部に流入する前に除去しておく必要がある。そのため、燃料電池システムは、このような硫黄化合物を除去するための脱硫部を備える。脱硫部では、硫黄化合物を吸着して除去可能な様々なタイプの吸着剤が用いられるが、その吸着剤で吸着した硫黄化合物の積算値が吸着剤の能力を上回ると、それ以上は硫黄化合物を充分に吸着できず、下流側の改質部へ流れる硫黄化合物の量が増加してしまう。
【０００３】
特許文献１（特表２００９−５４２８９２号公報）には、銀および／またはマンガン化合物が硫黄化合物と反応すれば変色することに着目して作製された脱硫吸着剤の取替え周期判断用変色指示体が記載されている。具体的には、この脱硫吸着剤の取替え周期判断用変色指示体は、天然ガスやＬＰＧに含まれた硫黄化合物を吸着して除去する吸着剤を有する脱硫部の脱硫性能を判定するための、アルミナ、シリカ、ゼオライトまたはシリカゲルからなる担体と、その担体に担持またはコートされた銀化合物、マンガン化合物、またはこれらの混合物とを含んでなることを特徴とする。また、特許文献１には、脱硫反応器に連結され、上記変色指示体の変色を感知することが可能な変色感知センサと、変色感知センサの信号を増幅することが可能な信号増幅器と、脱硫工程を遠隔制御またはモニタリングすることが可能な制御／モニタリングシステムも記載されている。
【０００４】
更に、ＬＰガスボンベの下部では硫黄化合物の濃度が高くなることが知られている。そのため、ＬＰガスボンベから供給される炭化水素ガスを原燃料として運転する燃料電池システムでは、ＬＰガスボンベ中の炭化水素ガスの量が減少すると、下部に溜まった高濃度の硫黄化合物も同時に脱硫部に供給される。その結果、脱硫部で脱硫処理しなければならない硫黄化合物の量が増加する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００９−５４２８９２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に記載のシステムでは、変色指示体が必要になるため、その分だけシステムサイズ及びコストが上昇するという問題がある。また、変色指示体の変色を感知することが可能な変色感知センサを設け、その変色感知センサの信号を増幅してモニタリングするようなシステムでは、その電気信号を送る回路が更に必要になるという問題がある。
【０００７】
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、脱硫部の脱硫性能を簡単な構成で正確に判定可能な燃料電池システム及び脱硫性能判定方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池システムの特徴構成は、ＬＰガスボンベから供給される炭化水素ガス中に含まれている硫黄化合物を吸着して除去する吸着剤を有する脱硫部と、前記脱硫部で脱硫処理された前記炭化水素ガスを改質処理して、水素を主成分とする燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された前記燃料ガスを利用して発電を行う燃料電池部とを備える燃料電池システムであって、
所定期間内に前記ＬＰガスボンベから前記脱硫部に供給される前記炭化水素ガスの分子量を検出する分子量検出部と、
前記ＬＰガスボンベから供給される前記炭化水素ガスの分子量が大きくなるほど前記炭化水素ガス中の硫黄濃度を高く見積もる所定の関係と、前記分子量検出部が検出した前記炭化水素ガスの分子量とに基づいて、前記所定期間内に前記ＬＰガスボンベから前記脱硫部に供給される前記炭化水素ガス中の推定硫黄濃度を決定する硫黄濃度推定部と、
前記硫黄濃度推定部が決定した前記所定期間内での前記推定硫黄濃度と、当該推定硫黄濃度である前記炭化水素ガスの前記所定期間内での脱硫処理済み体積とに基づいて、前記所定期間内での脱硫処理済硫黄量を導出する処理済硫黄量導出部と、
前記処理済硫黄量導出部が導出した、前記所定期間内の前記脱硫処理済硫黄量を前記脱硫部の使用開始後から現時点までの期間で積算して、前記脱硫部で脱硫処理した前記脱硫処理済硫黄量の積算値を導出する積算値導出部と、
前記積算値導出部が導出した前記脱硫処理済硫黄量の積算値が所定の寿命レベルに到達したか否かを判定する寿命判定部とを備える点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、硫黄濃度推定部は、ＬＰガスボンベから供給される炭化水素ガスの分子量が大きくなるほど炭化水素ガス中の硫黄濃度を高く見積もる所定の関係と、分子量検出部が検出した炭化水素ガスの分子量とに基づいて、所定期間内にＬＰガスボンベから脱硫部に供給される炭化水素ガス中の推定硫黄濃度を決定し、処理済硫黄量導出部は、硫黄濃度推定部が決定した所定期間内での推定硫黄濃度と、その推定硫黄濃度である炭化水素ガスの所定期間内での脱硫処理済み体積とに基づいて、所定期間内での脱硫処理済硫黄量を導出し、積算値導出部は、処理済硫黄量導出部が導出した、所定期間内の脱硫処理済硫黄量を脱硫部の使用開始後から現時点までの期間で積算して、脱硫部で脱硫処理した脱硫処理済硫黄量の積算値を導出する。つまり、従来設けられていた変色指示体のような特殊な装置を設けなくても、脱硫部で脱硫処理した脱硫処理済硫黄量の積算値を知ることができる。そして、寿命判定部によって、積算値導出部が導出した脱硫処理済硫黄量の積算値が所定の寿命レベルに到達したか否かを判定できる。
従って、脱硫部の脱硫性能を簡単な構成で正確に判定可能な燃料電池システムを提供できる。
【００１０】
本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、前記脱硫処理済硫黄量の積算値が到達した前記寿命レベルに応じた処理を行う対応処理部を備える点にある。前記対応処理部は、前記改質部への前記炭化水素ガスの供給を停止させる処理を行ってもよい。
【００１１】
上記特徴構成によれば、対応処理部は、脱硫処理済硫黄量の積算値が到達した寿命レベルに応じた処理、例えば、改質部への炭化水素ガスの供給を停止させる処理を行うことができる。つまり、脱硫部での脱硫処理済硫黄量の積算値が、既に脱硫部で硫黄化合物の脱硫処理を行えないような寿命レベルに到達していた場合には、改質部への炭化水素ガスの供給を停止させる処理が行われることで、脱硫部で除去できなかった硫黄化合物が改質部に流入することを阻止できる。他にも、脱硫部での脱硫処理済硫黄量の積算値が硫黄化合物の脱硫処理を行えないような寿命レベルには至らないが、脱硫剤の交換間近の寿命レベルに到達していた場合、対応処理部が、脱硫部の交換時期が近いことを報知するエラーメッセージなどを出力する処理を行うこともできる。
【００１２】
上記目的を達成するための本発明に係る脱硫性能判定方法の特徴構成は、ＬＰガスボンベから供給される炭化水素ガス中に含まれている硫黄化合物を吸着して除去する吸着剤を有する脱硫部の脱硫性能を判定する脱硫性能判定方法であって、
所定期間内に前記ＬＰガスボンベから前記脱硫部に供給される前記炭化水素ガスの分子量を検出する分子量検出工程と、
前記ＬＰガスボンベから供給される前記炭化水素ガスの分子量が大きくなるほど前記炭化水素ガス中の硫黄濃度を高く見積もる所定の関係と、前記分子量検出工程で検出した前記炭化水素ガスの分子量とに基づいて、前記所定期間内に前記ＬＰガスボンベから前記脱硫部に供給される前記炭化水素ガス中の推定硫黄濃度を決定する硫黄濃度推定工程と、
前記硫黄濃度推定工程で決定された前記所定期間内での前記推定硫黄濃度と、当該推定硫黄濃度である前記炭化水素ガスの脱硫処理済み体積とに基づいて、前記所定期間内での脱硫処理済硫黄量を導出する処理済硫黄量導出工程と、
前記処理済硫黄量導出工程で導出した、前記所定期間内での前記脱硫処理済硫黄量を前記脱硫部の使用開始後から現時点までの期間で積算して、前記脱硫部で脱硫処理した前記脱硫処理済硫黄量の積算値を導出する積算値導出工程と、
前記積算値導出工程で導出した前記脱硫処理済硫黄量の積算値が所定の寿命レベルに到達したか否かを判定する寿命判定工程とを有する点にある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、硫黄濃度推定工程において、ＬＰガスボンベから供給される炭化水素ガスの分子量が大きくなるほど炭化水素ガス中の硫黄濃度を高く見積もる所定の関係と、分子量検出工程で検出した炭化水素ガスの分子量とに基づいて、所定期間内にＬＰガスボンベから脱硫部に供給される炭化水素ガス中の推定硫黄濃度が決定され、処理済硫黄量導出工程において、硫黄濃度推定工程が決定した所定期間内での推定硫黄濃度と、その推定硫黄濃度である炭化水素ガスの所定期間内での脱硫処理済み体積とに基づいて、所定期間内での脱硫処理済硫黄量が導出され、積算値導出工程において、処理済硫黄量導出工程で導出された、所定期間内の脱硫処理済硫黄量を脱硫部の使用開始後から現時点までの期間で積算して、脱硫部で脱硫処理した脱硫処理済硫黄量の積算値が導出される。つまり、従来設けられていた変色指示体のような特殊な装置を設けなくても、脱硫部で脱硫処理した脱硫処理済硫黄量の積算値を知ることができる。そして、寿命判定工程において、積算値導出工程で導出された脱硫処理済硫黄量の積算値が所定の寿命レベルに到達したか否かを判定できる。
従って、脱硫部の脱硫性能を簡単な構成で正確に判定可能な脱硫性能判定方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】制御部の構成を示す図である。
【図３】脱硫性能判定処理を説明するフローチャートである。
【図４】ＬＰガスボンベのボンベ使用率と炭化水素濃度及び分子量との関係例を示す図である。
【図５】ＬＰガスボンベのボンベ使用率と硫黄濃度との関係例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を参照して本発明の実施形態に係る燃料電池システム１０及び脱硫性能判定方法について説明する。
図１は燃料電池システム１０の構成を示す図である。図示するように、燃料電池システム１０は、脱硫部１１と改質部１２と燃料電池部１３とを備える。また、本実施形態の燃料電池システム１０は、情報の演算処理機能を担う制御部１４と、燃料電池システム１０で取り扱う情報の記憶機能を担う記憶部１５とを備える。
【００１６】
脱硫部１１は、ＬＰガスボンベ１から供給される炭化水素ガス中に含まれている硫黄化合物を吸着して除去する吸着剤を有する。ＬＰガスボンベ１から供給される炭化水素ガスは、例えばプロパンを主成分とし、エタン及びブタンなどが含まれている。また、ＬＰガスボンベ１から供給される炭化水素ガスには、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含まれている。ＬＰガスボンベ１から供給される炭化水素ガスは、ガスポンプ１６及びコリオリ式流量計１７を介して脱硫部１１に供給される。脱硫部１１には、例えば、炭化水素ガスに含まれる硫黄化合物を吸着可能な吸着剤（図示せず）が収容されている。ガスポンプ１６の動作は制御部１４が制御する。コリオリ式流量計１７の検出結果は制御部１４に伝達される。
【００１７】
改質部１２は、脱硫部１１で脱硫処理された炭化水素ガスを改質処理して、水素を主成分とする燃料ガスを生成する。改質部１２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、図示は省略するが、改質部１２には、水蒸気生成器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。そして、改質部１２は、炭化水素ガスを、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。
【００１８】
燃料電池部１３は、改質部１２で生成された燃料ガスを利用して発電を行う。具体的には、燃料電池部１３では、改質部１２から供給される水素を主成分とする燃料ガスと、供給される酸素（空気）とを消費して直流電力を得ている。
【００１９】
図２は制御部１４の構成を示す図である。
制御部１４は、分子量検出部２１と、硫黄濃度推定部２２と、処理済硫黄量導出部２３、積算値導出部２４と、寿命判定部２５とを備える。加えて、本実施形態の制御部１４は、対応処理部２６も備える。
【００２０】
分子量検出部２１は、所定期間内にＬＰガスボンベ１から脱硫部１１に供給される炭化水素ガスの分子量を検出する。例えば、コリオリ式流量計１７では、ＬＰガスボンベ１から供給される炭化水素ガスのガス密度ρ（ｇ／Ｌ）及びガス温度Ｔ（Ｋ）を測定できる。また、ＬＰガスボンベ１から供給される炭化水素ガスの圧力Ｐを別途計測することで、以下の〔式１〕に基づいてＬＰガスボンベ１から脱硫部１１に供給される炭化水素ガスの分子量を算出できる。尚、〔式１〕中でＲは気体定数（Ｊ／（Ｋ・ｍｏｌ））である。つまり、分子量検出部２１は、コリオリ式流量計１７で測定される炭化水素ガスのガス密度ρ（ｇ／Ｌ）及びガス温度Ｔ（Ｋ）と、炭化水素ガスの圧力Ｐとに基づいて、ＬＰガスボンベ１から脱硫部１１に供給される炭化水素ガスの分子量を検出できる。
【００２１】
分子量Ｎ＝ρ×Ｒ×Ｔ／Ｐ        ・・・・・・・・〔式１〕
【００２２】
硫黄濃度推定部２２は、ＬＰガスボンベ１から供給される炭化水素ガスの分子量が大きくなるほど炭化水素ガス中の硫黄濃度を高く見積もる所定の関係と、分子量検出部２１が検出した分子量とに基づいて、所定期間内にＬＰガスボンベ１から脱硫部１１に供給される炭化水素ガス中の推定硫黄濃度を決定する。ＬＰガスボンベ１から供給される炭化水素ガスの分子量が大きくなるほど炭化水素ガス中の硫黄濃度を高く見積もる所定の関係は、例えば後述する表１に示したような関係であり、記憶部１５に記憶しておくことができる。
【００２３】
処理済硫黄量導出部２３は、硫黄濃度推定部２２が決定した所定期間内での推定硫黄濃度と、当該推定硫黄濃度である炭化水素ガスの脱硫処理済み体積とに基づいて、所定期間内での脱硫処理済硫黄量を導出する。
【００２４】
積算値導出部２４は、処理済硫黄量導出部２３が導出した、所定期間内の脱硫処理済硫黄量を脱硫部１１の使用開始後から現時点までの期間で積算して、脱硫部１１で脱硫処理した脱硫処理済硫黄量の積算値を導出する。
【００２５】
寿命判定部２５は、積算値導出部２４が導出した脱硫処理済硫黄量の積算値が所定の寿命レベルに到達したか否かを判定する。
【００２６】
対応処理部２６は、脱硫処理済硫黄量の積算値が到達した寿命レベルに応じた処理を行う。例えば、対応処理部２６は、改質部１２への炭化水素ガスの供給を停止させる処理を行う。
【００２７】
図３は、燃料電池システム１０の制御部１４が行う脱硫性能判定処理を説明するフローチャートである。制御部１４は、所定期間毎（例えば、運転中の１時間毎、１日毎など）にこのフローチャートで説明する処理を実行する。
【００２８】
工程＃１０において制御部１４の分子量検出部２１は、所定期間内にＬＰガスボンベ１から供給される炭化水素ガスの分子量を検出する。本実施形態では、制御部１４の分子量検出部２１は、所定期間内にＬＰガスボンベ１から脱硫部１１に供給される炭化水素ガスの分子量を、上記〔式１〕に基づいて検出する（分子量検出工程）。
【００２９】
次に、工程＃１１〜工程＃１５において制御部１４の硫黄濃度推定部２２は、所定期間内にＬＰガスボンベ１から脱硫部１１に供給される炭化水素ガス中の推定硫黄濃度を決定する。本実施形態では、制御部１４の硫黄濃度推定部２２は、ＬＰガスボンベ１から供給される炭化水素ガスの分子量が大きくなるほど炭化水素ガス中の硫黄濃度を高く見積もる所定の関係と、分子量検出部２１が分子量検出工程で導出した炭化水素ガスの分子量とに基づいて、例えば過去の１日間という所定期間内にＬＰガスボンベ１から脱硫部１１に供給される炭化水素ガス中の推定硫黄濃度を決定する（硫黄濃度推定工程）。
【００３０】
図４はＬＰガスボンベ１のボンベ使用率と炭化水素濃度及び分子量との関係例を示す図である。図５はＬＰガスボンベ１のボンベ使用率と硫黄濃度との関係例を示す図である。
図４に示すように、ＬＰガスボンベ１のボンベ使用率が低い間は、ＬＰガスボンベ１に含まれるエタン、プロパン、ブタン、イソブタンの各炭化水素ガスの濃度はほぼ一定である。そのため、ＬＰガスボンベ１のボンベ使用率が低い間は、ＬＰガスボンベ１から脱硫部１１に供給される炭化水素ガスの分子量もほぼ一定である。但し、ＬＰガスボンベ１の下部には分子量の大きいブタン及びイソブタンが存在しているため、ボンベ使用率が高くなるにつれて、ＬＰガスボンベ１の内部に存在している炭化水素ガスのうち、それら分子量の大きいブタン及びイソブタンの割合が上昇する。その結果、ボンベ使用率が高くなるにつれて、ＬＰガスボンベ１から脱硫部１１に供給される炭化水素ガスの分子量が上昇する。例えば、図４に示す例では、ボンベ使用率が約５０％の場合、ＬＰガスボンベ１から脱硫部１１に供給される炭化水素ガスの分子量は約４３．８であるが、ボンベ使用率が約８０％になると分子量は約４４．２に上昇し、ボンベ使用率が約９５％になると分子量は約４６．４に上昇する。
【００３１】
また、ＬＰガスボンベ１の下部には付臭剤として添加されている硫黄化合物が多く溜まるため、図５に示すように、ボンベ使用率が高くなるにつれて、ＬＰガスボンベ１から脱硫部１１に供給される炭化水素ガスに含まれる硫黄化合物の濃度（硫黄濃度）が上昇する。例えば、図５に示す例では、ボンベ使用率が約５０％の場合、ＬＰガスボンベ１から脱硫部１１に供給される炭化水素ガス中の硫黄濃度は約１１ｍｇＳ／Ｎｍ３であるが、ボンベ使用率が約８０％になると硫黄濃度は約２０ｍｇＳ／Ｎｍ３に上昇し、ボンベ使用率が約９５％になると硫黄濃度は約１００ｍｇＳ／Ｎｍ３に上昇する。
【００３２】
図４及び図５から分かるように、ボンベ使用率が高くなるにつれて、即ち、ＬＰガスボンベ１から脱硫部１１に供給される炭化水素ガスの分子量が上昇するにつれて、ＬＰガスボンベ１から脱硫部１１に供給される炭化水素ガス中の硫黄濃度も上昇するというように、炭化水素ガスの分子量と炭化水素ガス中の硫黄濃度との間には所定の関係が成立する。そして、本実施形態では、以下の表１に示すような、ＬＰガスボンベ１から供給される炭化水素ガスの分子量が大きくなるほど炭化水素ガス中の硫黄濃度を高く見積もる所定の関係を設定して、記憶部１５に記憶している。
【００３３】
2019164949.tif 000003
【００３４】
図３のフローチャートでは、制御部１４の硫黄濃度推定部２２は、ＬＰガスボンベ１から供給される炭化水素ガスの分子量が４５．５よりも大きい場合（工程＃１１において「Ｙｅｓ」の場合）には工程＃１３に移行して推定硫黄濃度を１５０ｍｇＳ／Ｎｍ３に決定する。また、制御部１４の硫黄濃度推定部２２は、炭化水素ガスの分子量が４４．０よりも大きく且つ４５．５以下である場合（工程＃１２で「Ｙｅｓ」の場合）には工程＃１４に移行して推定硫黄濃度を５０ｍｇＳ／Ｎｍ３に決定する。また或いは、制御部１４の硫黄濃度推定部２２は、炭化水素ガスの分子量が４４．０以下である場合（工程＃１２で「Ｎｏ」の場合）には工程＃１５に移行して推定硫黄濃度を１０ｍｇＳ／Ｎｍ３に決定する。
【００３５】
次に、工程＃１６において制御部１４は、所定期間内での脱硫処理済硫黄量を導出する。具体的には、制御部１４の処理済硫黄量導出部２３は、硫黄濃度推定工程で決定された所定期間内での推定硫黄濃度と、当該推定硫黄濃度である炭化水素ガスの例えば過去の１日間という所定期間内での脱硫処理済み体積とに基づいて、所定期間内での脱硫処理済硫黄量を導出する（処理済硫黄量導出工程）。炭化水素ガスの脱硫処理済み体積は、コリオリ式流量計１７の測定結果に基づいて算出できる。或いは、ガスポンプ１６が容積式ガスポンプである場合には、ガスポンプ１６の動作結果に基づいて炭化水素ガスの脱硫処理済み体積を算出できる。
【００３６】
引き続いて、工程＃１７において制御部１４は、現時点までの脱硫処理済硫黄量の積算値を導出する。具体的には、制御部１４の積算値導出部２４は、処理済硫黄量導出部２３が導出した、例えば過去の１日間という所定期間内での脱硫処理済硫黄量を脱硫部１１の使用開始後から現時点までの期間で積算して、脱硫部１１で脱硫処理した脱硫処理済硫黄量の積算値を導出する（積算値導出工程）。
【００３７】
その後、工程＃１８において制御部１４は、現時点までの脱硫処理済硫黄量の積算値を、所定の寿命レベルと対比して、現時点での脱硫部１１の性能を判定する。具体的には、制御部１４の寿命判定部２５は、積算値導出工程で導出した脱硫処理済硫黄量の積算値が所定の寿命レベルに到達したか否かを判定する（寿命判定工程）。つまり、この脱硫処理済硫黄量の積算値は、その時点での脱硫部１１の脱硫性能を現していると言える。
【００３８】
以上のようにして現時点での脱硫部１１の性能を判定した結果、脱硫性能が所定の寿命レベルに到達していた場合、制御部１４の対応処理部２６は、脱硫処理済硫黄量の積算値が到達した寿命レベルに応じた処理を行う。
例えば、脱硫部１１の性能が、既に硫黄化合物の脱硫処理を行えないような寿命レベルに到達していた場合、対応処理部２６は、改質部１２への炭化水素ガスの供給を停止させる処理を行う。これにより、脱硫部１１で除去できなかった硫黄化合物が改質部１２に流入することを阻止できる。
他にも、脱硫部１１の性能が硫黄化合物の脱硫処理を行えないような寿命レベルには至らないが、交換間近の寿命レベルに到達していた場合、対応処理部２６は、脱硫部１１の交換時期が近いことを報知するエラーメッセージなどを文字や音声などで出力する処理を行うことができる。
【００３９】
＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、本発明の燃料電池システム１０及び脱硫性能判定方法について具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
上記実施形態では、ＬＰガスボンベ１から供給される炭化水素ガスの分子量が大きくなるほど炭化水素ガス中の硫黄濃度を高く見積もる所定の関係として、表１に示すような関係例を挙げたが、別の関係例に変更してもよい。例えば、表１では、３つの推定硫黄濃度の何れかを設定する例を説明したが、分子量に応じて２つの推定硫黄濃度の何れかや４つ以上の推定硫黄濃度の何れかを設定してもよい。
上記実施形態では、分子量検出部２１がコリオリ式流量計１７の検出結果に基づいて炭化水素ガスの分子量を検出する手法を例示したが、他の手法を用いて炭化水素ガスの分子量を検出してもよい。
【００４０】
＜２＞
上記実施形態では、分子量や推定硫黄濃度などについて具体的な数値を挙げて説明したが、それらの数値は例示目的で記載したものであり、それらの数値は適宜変更可能である。
【００４１】
＜３＞
上記実施形態（別実施形態を含む）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、脱硫部の脱硫性能を簡単な構成で正確に判定可能な燃料電池システム及び脱硫性能判定方法に利用できる。
【符号の説明】
【００４３】
１  ＬＰガスボンベ
１０  燃料電池システム
１１  脱硫部
１２  改質部
１３  燃料電池部
１４  制御部
１５  記憶部
１６  ガスポンプ
１７  コリオリ式流量計
２１  分子量検出部
２２  硫黄濃度推定部
２３  処理済硫黄量導出部
２４  積算値導出部
２５  寿命判定部
２６  対応処理部
【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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