(57)【要約】【課題】脱硫器まわりの圧力上昇抑制処理を行う際に機器類への影響を抑制する燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システム１は、脱硫器１１と、改質部５１と、燃料電池５３と、被脱硫原料ライン１８と、被脱硫原料ライン１８に設けられた第１の遮断弁２１と、脱硫済原料ライン１９と、脱硫済原料ライン１９に設けられた第２の遮断弁２２と、脱硫器１１の内圧を検知する脱硫器内圧検知器２３と、改質部５１に改質用空気ＡＲを供給する改質用空気供給部３１と、制御部６０とを備える。制御部６０は、脱硫器内圧検知器２３が検知した圧力が第１の所定の値以上となったときに、第２の遮断弁２２を開閉することによって改質触媒５１ｃが吸着できる量の原料Ｄを改質部５１へ導き、その後、改質部５１に改質用空気ＡＲを供給して改質触媒５１ｃに吸着している原料Ｄを外部へ排出するように、第２の遮断弁２２及び改質用空気供給部３１を作動させる。【選択図】図１
2015185538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素系の原料である被脱硫原料を脱硫して脱硫済原料を生成する脱硫器と；
前記脱硫済原料を改質して水素を含有する燃料ガスを生成する改質部であって、前記脱硫済原料の改質を促進させる改質触媒を有する改質部と；
前記燃料ガスと発電用空気とを導入して発電する燃料電池と；
前記脱硫器に前記被脱硫原料を導く被脱硫原料ラインと；
前記被脱硫原料ラインに設けられた第１の遮断弁と；
前記脱硫器から前記改質部へ前記脱硫済原料を導く脱硫済原料ラインと；
前記脱硫済原料ラインに設けられた第２の遮断弁と；
前記脱硫器の内部の圧力を直接又は間接的に検知する脱硫器内圧検知器と；
前記第２の遮断弁の下流側の前記脱硫済原料ラインに又は前記改質部に、改質用空気を供給する改質用空気供給部と；
前記第１の遮断弁及び前記第２の遮断弁が閉の状態で、前記脱硫器内圧検知器が検知した圧力が第１の所定の値以上となったときに、前記第２の遮断弁を開閉することによって前記改質触媒が吸着できる量の前記原料を前記改質部へ導き、その後、前記改質部に向けて前記改質用空気を供給して前記改質触媒に吸着している前記原料を外部へ排出するように、前記第２の遮断弁及び前記改質用空気供給部を作動させる制御部とを備える；
燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池に前記発電用空気を供給する発電用空気供給部を備え；
前記制御部は、前記脱硫器内圧検知器が検知した圧力が前記第１の所定の値以上となったときに、前記燃料電池に向けて前記発電用空気を供給するように、前記発電用空気供給部を作動させる；
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記改質部から流出した前記原料と前記燃料電池から流出した前記発電用空気とが混合し得る部分よりも下流側に設けられた、前記原料を燃焼させる燃焼部を備える；
請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記脱硫器内圧検知器が検知する圧力が前記第１の所定の値よりも小さい第２の所定の値に低下するまで、前記第２の遮断弁の開閉による前記改質触媒への前記原料の吸着と、前記改質部への前記改質用空気の供給とを交互に繰り返すように構成された；
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池システムに関し、特に脱硫器まわりの圧力上昇を抑制する処理を行う際に機器類への影響を抑制する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水素含有ガスと酸素含有ガスとを導入して発電する燃料電池を設置する際、水素含有ガスを入手するためのインフラ整備が十分でないことに鑑み、炭化水素系原料を改質して水素含有ガスとする改質器（燃料処理機）が併設されることが多い。燃料電池に供給する水素含有ガスを、炭化水素系原料を改質して生成する場合、脱硫器において炭化水素系原料を脱硫してから改質するのが一般的である。
【０００３】
運転時の温度が異なる脱硫器及び燃料処理機の、運転停止後の温度変化の相違に伴う圧力変化の相違によって必要となる、燃料処理機を含む空間の補圧処理を、以下のように行う燃料処理装置が知られている。その燃料処理装置は、脱硫器の上流の原料ガス流路に設けられた第１の弁と、脱硫器と燃料処理機との間の原料ガス流路に設けられた第２の弁と、燃料処理機の下流に設けられた第３の弁とを備え、脱硫器を含む空間の圧力が第１の圧力閾値以上の圧力に加圧されている状態で、燃料処理機を含む空間の補圧処理を行う場合に、第１の弁及び第３の弁を閉じたまま、第２の弁を開放することとしている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１７９５２号公報（段落００３０、図１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された燃料処理装置では、第１の弁と第３の弁との間に封入されていた原料ガスが排出されると、燃料処理装置の下流側に設置されている燃料電池システムを構成するガス検知器等の機器類の誤作動を発生させるおそれがある。
【０００６】
本発明は上述の課題に鑑み、脱硫器まわりの圧力上昇を抑制する処理を行う際に機器類への影響を抑制する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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る燃料電池システムは、例えば図１に示すように、炭化水素系の原料である被脱硫原料Ｄｒを脱硫して脱硫済原料Ｄｆを生成する脱硫器１１と；脱硫済原料Ｄｆを改質して水素を含有する燃料ガスＥを生成する改質部５１であって、脱硫済原料Ｄｆの改質を促進させる改質触媒５１ｃを有する改質部５１と；燃料ガスＥと発電用空気ＡＧとを導入して発電する燃料電池５３と；脱硫器１１に被脱硫原料Ｄｒを導く被脱硫原料ライン１８と；被脱硫原料ライン１８に設けられた第１の遮断弁２１と；脱硫器１１から改質部５１へ脱硫済原料Ｄｆを導く脱硫済原料ライン１９と；脱硫済原料ライン１９に設けられた第２の遮断弁２２と；脱硫器１１の内部の圧力を直接又は間接的に検知する脱硫器内圧検知器２３と；第２の遮断弁２２の下流側の脱硫済原料ライン１９に又は改質部５１に、改質用空気ＡＲを供給する改質用空気供給部３１と；第１の遮断弁２１及び第２の遮断弁２２が閉の状態で、脱硫器内圧検知器２３が検知した圧力が第１の所定の値以上となったときに、第２の遮断弁２２を開閉することによって改質触媒５１ｃが吸着できる量の原料Ｄを改質部５１へ導き、その後、改質部５１に向けて改質用空気ＡＲを供給して改質触媒５１ｃに吸着している原料Ｄを外部へ排出するように、第２の遮断弁２２及び改質用空気供給部３１を作動させる制御部６０とを備える。
【０００８】
このように構成すると、第２の遮断弁を通過して流下した炭化水素系の原料が改質用空気で適切な濃度に希釈されて外部に排出されることとなり、機器類への影響を抑制することができる。
【０００９】
また、本発明の第２の態様に係る燃料電池システムは、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様に係る燃料電池システム１において、燃料電池５３に発電用空気ＡＧを供給する発電用空気供給部４１を備え；制御部６０は、脱硫器内圧検知器２３が検知した圧力が第１の所定の値以上となったときに、燃料電池５３に向けて発電用空気ＡＧを供給するように、発電用空気供給部４１を作動させる。
【００１０】
このように構成すると、改質用空気に加えて発電用空気によっても原料が希釈されることとなり、機器類への影響をより抑制することができる。
【００１１】
また、本発明の第３の態様に係る燃料電池システムは、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様又は第２の態様に係る燃料電池システム１において、改質部５１から流出した原料Ｄと燃料電池５３から流出した発電用空気ＡＧとが混合し得る部分よりも下流側に設けられた、原料を燃焼させる燃焼部５５を備える。
【００１２】
このように構成すると、排出される原料を燃焼させてから外部へ排出させることが可能になり、環境負荷を低減することができる。
【００１３】
また、本発明の第４の態様に係る燃料電池システムは、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つの態様に係る燃料電池システム１において、制御部６０は、脱硫器内圧検知器２３が検知する圧力が第１の所定の値よりも小さい第２の所定の値に低下するまで、第２の遮断弁２２の開閉による改質触媒５１ｃへの原料Ｄの吸着と、改質部５１への改質用空気ＡＧの供給とを交互に繰り返すように構成されている。
【００１４】
このように構成すると、外部に排出される原料を適切な濃度に希釈しつつ、脱硫器内を適切な圧力にすることができる。
【００１５】
また、本発明の第５の態様に係る脱硫器の過圧解消方法として、例えば図１及び図２を参照して示すと、炭化水素系の原料を脱硫する脱硫器１１内に存在する原料Ｄを封入する原料封入工程（Ｓ１）と；原料Ｄが封入された脱硫器１１の内部の圧力を直接又は間接的に検知する脱硫器内圧検知工程（Ｓ２）と；脱硫器内圧検知工程（Ｓ２）で検知される圧力が第１の所定の値以上となったときに、脱硫器１１と連絡可能な改質部５１に収容された原料Ｄの改質を促進させる改質触媒５１ｃが吸着できる量の原料Ｄを、改質部５１へ導く原料吸着工程（Ｓ５）と；原料吸着工程（Ｓ５）の後、改質部５１に向けて改質用空気ＡＲを供給して改質触媒５１ｃに吸着している原料Ｄを外部へ排出する原料排出工程（Ｓ６）とを備えることとしてもよい。
【００１６】
このように構成すると、原料が改質用空気で適切な濃度に希釈されて外部に排出されることとなり、機器類への影響を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、原料が改質用空気で適切な濃度に希釈されて外部に排出されることとなり、機器類への影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの模式的系統図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る燃料電池システムにおける脱硫器の過圧解消制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２０】
まず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る燃料電池システム１を説明する。図１は、燃料電池システム１の模式的系統図である。燃料電池システム１は、原料Ｄを脱硫する脱硫器１１と、脱硫器１１で脱硫された原料Ｄを水素に富む燃料ガスＥに改質する改質部としての改質器５１と、燃料電池５３と、制御部６０と、を主要構成機器として備えている。
【００２１】
原料Ｄは、改質することで燃料電池５３における発電に利用可能となる程度に水素に富むガス（水素リッチガス）にできるものであり、炭化水素系燃料が用いられる。具体例として、炭化水素類、アルコール類、エーテル類、バイオ燃料が挙げられ、これらの炭化水素系燃料は、石油・石炭等の化石燃料由来のもの、合成ガス等の合成系燃料由来のもの、バイオマス由来のもの等を適宜用いることができる。炭化水素類としては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、天然ガス、ＬＰＧ、都市ガス、タウンガス、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油が挙げられる。アルコール類として、メタノール、エタノールが挙げられる。エーテル類として、ジメチルエーテルが挙げられる。バイオ燃料として、バイオガス、バイオエタノール、バイオディーゼル、バイオジェットが挙げられる。以下の説明では、脱硫器１１で脱硫される前の原料Ｄを脱硫前原料Ｄｒといい、脱硫器１１で脱硫された後の原料Ｄを脱硫済原料Ｄｆといい、両者を区別しない場合は単に原料Ｄと総称することとする。脱硫前原料Ｄｒは被脱硫原料に相当する。
【００２２】
脱硫器１１は、脱硫前原料Ｄｒに含まれている硫黄分を吸着する脱硫触媒１１ｃを内部に有している。脱硫触媒１１ｃには、ゼオライト系触媒や金属系触媒等が用いられる。脱硫器１１には、脱硫前原料Ｄｒを脱硫器１１に導く被脱硫原料ラインとしての脱硫前原料管１８と、脱硫済原料Ｄｆを改質器５１に導く脱硫済原料ラインとしての脱硫済原料管１９とが接続されている。なお、「・・・ライン」とは、流体の流路であり、典型的には専ら流体を案内する管であるが、他の用途に用いられる物と物との間に形成された空間であってもよい。脱硫前原料管１８には、流路を遮断可能な第１の遮断弁としての第１遮断弁２１が配設されている。第１遮断弁２１よりも上流側の脱硫前原料管１８には上流遮断弁２９が配設されている。脱硫済原料管１９には、流路を遮断可能な第２の遮断弁としての第２遮断弁２２が配設されている。第１遮断弁２１及び第２遮断弁２２は、本実施の形態では電磁弁が用いられている。第２遮断弁２２よりも下流側の脱硫済原料管１９には、脱硫済原料Ｄｆを改質器５１に向けて圧送する原料ブロワ１３が配設されている。脱硫器１１と第１遮断弁２１との間の脱硫前原料管１８には、脱硫器内圧検知器としての圧力計２３が設けられている。なお、圧力計２３は、脱硫器１１の内部の圧力を検知することができればよく、第２遮断弁２２よりも上流側の脱硫済原料管１９や脱硫器１１に設けられていてもよい。
【００２３】
改質器５１は、脱硫済原料Ｄｆの改質を促進させる改質触媒５１ｃを内部に有している。本実施の形態では、改質触媒５１ｃとして、自己熱改質触媒が改質器５１に収容されている。改質器５１には、脱硫済原料管１９と、改質用空気ＡＲを導入する改質用空気ラインとしての改質用空気管３２と、改質水導入管（不図示）とが接続されている。改質用空気管３２には、改質用空気ＡＲを改質器５１に向けて圧送する改質用空気ブロワ３３が配設されている。改質用空気管３２と改質用空気ブロワ３３とを含んで、改質用空気供給部３１を構成している。改質器５１は、脱硫済原料Ｄｆと、改質用空気ＡＲと、改質水とを導入し、脱硫済原料Ｄｆ中の炭化水素の一部を改質用空気ＡＲで燃焼させ、その発熱により脱硫済原料Ｄｆ中の炭化水素と改質水（水蒸気）とを改質触媒５１ｃの下で改質反応させて、燃料ガスＥを生成するように構成されている。改質器５１には、また、生成された燃料ガスＥを導出する燃料ガスラインとしての燃料ガス管５２が接続されている。改質器５１は、改質用空気ＡＲ及び改質水が導入されないときに、改質触媒５１ｃの充填量に応じた量の原料Ｄを吸着することができるように構成されている。
【００２４】
燃料電池５３は、燃料ガス管５２を介して改質器５１と接続されている。燃料電池５３には、また、発電用空気ＡＧを導入する発電用空気ラインとしての発電用空気管４２が接続されている。発電用空気管４２には、発電用空気ＡＧを燃料電池５３に向けて圧送する発電用空気ブロワ４３が配設されている。発電用空気管４２と発電用空気ブロワ４３とを含んで、発電用空気供給部４１を構成している。燃料電池５３は、燃料ガスＥ及び発電用空気ＡＧを導入し、燃料ガスＥ中の水素等と発電用空気ＡＧ中の酸素との電気化学的反応により直流の電力を発生するように構成されており、一般にセルスタックと呼称される場合もある。燃料電池５３としては、本実施の形態では円筒型（平板円筒型を含む）の固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）が用いられているが、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）等の、ＳＯＦＣ以外の燃料電池であってもよい。燃料電池５３における発電のために燃料電池５３に供給された燃料ガスＥ及び発電用空気ＡＧは、そのすべてが発電に利用されるのではなく、燃料電池５３の発電電流に応じた分が利用され、発電に利用されなかった分は、オフガスＦとして導出される。なお、本実施の形態では、燃料電池５３の下流側に、燃料電池５３から導出されたオフガスＦを燃焼させるバーナー（不図示）が設けられており、バーナー（不図示）でオフガスＦを燃焼させたときの発熱で改質器５１を加熱することができるように構成されている。
【００２５】
燃料電池システム１は、燃料電池５３の下流に、燃焼部５５を備えている。燃焼部５５は、燃料電池５３から排出されてバーナー（不図示）で燃焼した後のオフガスＦを導入し、１次燃焼後のオフガスＦ中に含まれる未燃の可燃成分を燃焼処理するように構成されている。燃焼部５５は、主として１次燃焼後のオフガスＦ中の未燃成分を燃焼させるためのものであるが、改質器５１に隣接して配置し、改質器５１内の改質触媒５１ｃに熱を与えることができるように構成されていてもよい。燃焼部５５は、１次燃焼後のオフガスＦ中の可燃成分を燃焼させる燃焼触媒（不図示）と、燃焼触媒を活性温度に昇温するヒータ５５ｈとを有している。燃焼触媒は、１次燃焼後のオフガスＦ中の可燃成分の酸化を促進させる物質で構成されており、例えば、白金、パラジウム等の貴金属系触媒や、マンガン、鉄等の卑金属系触媒等を用いることができる。ヒータ５５ｈは、燃料電池システム１の起動時に燃焼触媒（不図示）を活性温度まで速やかに上昇させることができる発熱量を有するように構成されている。燃焼部５５は、１次燃焼後のオフガスＦの燃焼によって生じる排ガスＧを排出するように構成されている。燃焼部５５には、排ガスＧを流す排ガスラインとしての排ガス管５９が接続されている。
【００２６】
制御部６０は、燃料電池システム１の動作を制御する機器である。制御部６０は、第１遮断弁２１及び第２遮断弁２２とそれぞれ信号ケーブルで接続されており、第１遮断弁２１及び第２遮断弁２２の開閉動作をさせることができるように構成されている。また、制御部６０は、圧力計２３と信号ケーブルで接続されており、圧力計２３が検知した値を信号として受信することができるように構成されている。また、制御部６０は、原料ブロワ１３、改質用空気ブロワ３３、発電用空気ブロワ４３とそれぞれ信号ケーブルで接続されており、各ブロワ１３、３３、４３の発停を制御することができるように構成されている。また、制御部６０は、ヒータ５５ｈと信号ケーブルで接続されており、ヒータ５５ｈのオン・オフを制御することができるように構成されている。
【００２７】
引き続き図１を参照して、燃料電池システム１の作用を説明する。燃料電池システム１を起動する指令を制御部６０が受けると、制御部６０は、第１遮断弁２１及び第２遮断弁２２を開にすると共に、原料ブロワ１３を起動する。なお、上流遮断弁２９は、燃料電池システム１の運転時は常時開となっている。原料ブロワ１３が起動すると、脱硫前原料管１８を介して脱硫前原料Ｄｒが脱硫器１１に導入される。脱硫前原料Ｄｒは、脱硫器１１において脱硫触媒１１ｃの作用によって硫黄分が吸着され、改質器５１及び燃料電池５３に悪影響を与えないように脱硫された脱硫済原料Ｄｆとなる。脱硫前原料Ｄｒの脱硫が行われている脱硫器１１は、概ね５０℃程度となる。脱硫済原料Ｄｆは、脱硫済原料管１９を介して改質器５１に導入される。
【００２８】
脱硫済原料Ｄｆが改質器５１に導入されるようになると、制御部６０は、改質用空気ブロワ３３を起動する。改質用空気ブロワ３３が起動すると、改質用空気管３２を介して改質用空気ＡＲが改質器５１に導入される。また、改質器５１には、改質水導入管（不図示）を介して改質水も導入される。脱硫済原料Ｄｆ、改質用空気ＡＲ、及び改質水が導入された改質器５１では、自己熱改質反応が行われ、燃料ガスＥが生成される。自己熱改質反応が行われている改質器５１は、概ね６００℃程度となる。改質器５１の温度が上昇して燃料ガスＥが安定して生成されるようになると、改質用空気ブロワ３３が停止されて改質器５１への改質用空気ＡＲの供給が停止され、改質水から変化した水蒸気による水蒸気改質により、燃料ガスＥが生成される。改質器５１で生成された燃料ガスＥは、燃料ガス管５２を介して燃料電池５３に供給される。
【００２９】
燃料ガスＥが燃料電池５３に供給されるようになると、制御部６０は、発電用空気ブロワ４３を起動する。発電用空気ブロワ４３が起動すると、発電用空気管４２を介して発電用空気ＡＧが燃料電池５３に導入される。燃料ガスＥ及び発電用空気ＡＧが導入された燃料電池５３では、燃料ガスＥ中の水素等と発電用空気ＡＧ中の酸素との電気化学的反応による発電が行われる。燃料電池５３で発生した電力は、燃料電池システム１内の電気機器（各ブロワ１３、４３等）及び／又は燃料電池システム１外の電力負荷（不図示）に供給される。燃料電池５３に導入された燃料ガスＥ及び発電用空気ＡＧは、発電に利用された後にオフガスＦとして排出され、バーナー（不図示）で１次燃焼されて改質器５１に熱を与えた後、燃焼部５５に至る。
【００３０】
燃焼部５５では、燃料電池システム１の起動初期は、燃焼触媒が活性温度に達していないため、制御部６０がヒータ５５ｈを作動させ、燃焼触媒を速やかに活性温度に上昇させる。制御部６０は、燃焼触媒が活性温度に達したら、ヒータ５５ｈへの通電を停止する。燃焼部５５に導入された１次燃焼後のオフガスＦは、燃焼触媒によって燃焼処理される。燃焼部５５における１次燃焼後のオフガスＦの燃焼によって生ずる燃焼熱を、改質器５１における改質反応に利用することとしてもよい。燃焼部５５で１次燃焼後のオフガスＦが燃焼されることによって生じた排ガスＧは、排ガス管５９を流れて燃料電池システム１から排出される。
【００３１】
上述のように運転する燃料電池システム１において、燃料電池５３の発電を停止する際、制御部６０は、原料ブロワ１３を停止すると共に、第１遮断弁２１及び第２遮断弁２２を閉にする。これにより、脱硫済原料Ｄｆの改質器５１への供給が停止され、ひいては燃料ガスＥの燃料電池５３への供給が停止される。また、制御部６０は、発電用空気ブロワ４３を停止する。これにより、発電用空気ＡＧの燃料電池５３への供給が停止される。閉じられている第１遮断弁２１及び第２遮断弁２２の間にある脱硫器１１並びに脱硫器１１と連絡している脱硫前原料管１８及び脱硫済原料管１９の部分は、内部が密封された空間となっているため、周囲の環境の温度の変化に応じて内部の圧力が変動することとなる。典型的には、脱硫器１１の温度が上昇したときに内部の圧力が上昇し、脱硫器１１の温度が低下したときに内部の圧力が低下することとなる。
【００３２】
脱硫器１１内の圧力の過度の上昇を回避するために、圧力計２３が検知した値が第１の所定の値以上となったときに、第２遮断弁２２を開にすることで、脱硫器１１内の圧力を逃がすことができる。ここで、第１の所定の値は、脱硫器１１の保護の観点から設定される圧力の上限値であり、例えば６５ｋＰａ（ゲージ圧）とすることができる。第２遮断弁２２を開にすることで、脱硫器１１内の圧力を逃がすことができるが、脱硫器１１まわりに封入されていた原料Ｄがそのまま下流側に流出すると、燃料電池システム１内に設置されているガス検知器等の補機類の誤作動が生じ得る。燃料電池システム１では、以下の方策により、補機類の誤作動を回避しつつ、脱硫器１１内の圧力上昇を抑制することとしている。
【００３３】
図２は、燃料電池システム１における脱硫器１１の過圧解消制御のフローチャートである。以下の説明において、燃料電池システム１の構成に言及しているときは適宜図１を参照することとする。燃料電池システム１は、発電の停止中、上述のように、第１遮断弁２１及び第２遮断弁２２を閉じて脱硫器１１まわりを密封し、脱硫器１１内に存在する原料Ｄを封入している（原料封入工程：Ｓ１）。そして、制御部６０は、圧力計２３が検知した値を適宜受信しており、圧力計２３が検知した値が第１の所定の値以上か否かを判断する（脱硫器内圧検知工程：Ｓ２）。圧力計２３が検知した値が第１の所定の値以上ではない場合は、再び脱硫器内圧検知工程（Ｓ２）に戻る。
【００３４】
他方、脱硫器内圧検知工程（Ｓ２）において、圧力計２３が検知した値が第１の所定の値以上の場合、制御部６０は、発電用空気ブロワ４３を起動する（Ｓ３）。発電用空気ブロワ４３の起動により、発電用空気ＡＧが燃料電池５３に供給される。しかし、発電が停止している燃料電池システム１では、燃料ガスＥが燃料電池５３に供給されていない。このため、燃料電池５３に供給された発電用空気ＡＧは、燃料電池５３を通過して、排ガス管５９を流れていく。発電用空気ブロワ４３を起動したら、又は発電用空気ブロワ４３の起動と同時に、制御部６０は、ヒータ５５ｈを起動する（Ｓ４）。ヒータ５５ｈが起動すると、燃焼部５５の温度上昇が始まる。
【００３５】
次に、制御部６０は、第２遮断弁２２を、第１の所定の時間開けた後に閉じることで、脱硫器１１内に封入されていた原料Ｄを改質器５１に導いて改質触媒５１ｃに吸着させる（原料吸着工程：Ｓ５）。第１の所定の時間は、改質器５１に充填されている改質触媒５１ｃが吸着できる量の原料Ｄを改質器５１に導入するのに要する時間であり、改質触媒５１ｃの充填量や圧力計２３が検知した値等と相関がある。制御部６０には、改質触媒５１ｃの充填量や第２遮断弁２２の特性を加味したうえで、圧力計２３が検知した値と、第２遮断弁２２が開いている時間と、改質器５１に導入される原料Ｄの量との関係があらかじめ記憶されている。制御部６０は、原料吸着工程（Ｓ５）において、改質触媒５１ｃが吸着しきれる量を超えた原料Ｄが改質器５１に導入されないように、第２遮断弁２２を開にしている第１の所定の時間を決定している。
【００３６】
原料吸着工程（Ｓ５）を行ったら、制御部６０は、改質用空気ブロワ３３を第２の所定の時間起動することで、改質用空気ＡＲを改質器５１に供給し、改質触媒５１ｃに吸着している原料Ｄを、改質触媒５１ｃから離脱させ、燃料電池システム１の外部へ排出する（原料排出工程：Ｓ６）。改質用空気ＡＲによって原料Ｄを改質器５１から排出させることで、改質触媒５１ｃの吸着能が再生される。また、改質用空気ＡＲによって原料Ｄを改質器５１から排出させることで、原料Ｄが希釈されて排出されることとなり、原料Ｄがそのまま排出された場合に生じ得る補機類の誤作動を回避することができる。さらに、本実施の形態では、発電用空気ＡＧが燃料電池５３に供給されているので、改質用空気ＡＲによって改質器５１から排出された原料Ｄが、燃料ガス管５２を経て燃料電池５３から排出される頃には発電用空気ＡＧによっても希釈されることとなり、補機類の誤作動をより確実に回避することができる。
【００３７】
原料排出工程（Ｓ６）により、改質触媒５１ｃに吸着していた原料Ｄは、改質用空気ＡＲ及び発電用空気ＡＧと共に排ガス管５９を流れ、希釈されたうえで燃料電池システム１の外に排出される。１回に排出される原料Ｄの量は、改質触媒５１ｃが吸着可能な量なので、仮に脱硫器１１の内部圧力が第１の所定の値以上で第２遮断弁２２を開放し続けた場合に生じ得る、排出される原料Ｄの流量が瞬間的に過大となって燃焼範囲（燃焼下限以上）に入ることを回避することができる。このとき、圧力計２３が第１の所定の値以上を検知してからの時間で、ヒータ５５ｈによって燃焼部５５の温度が上昇している。そのため、原料Ｄは、燃焼部５５を通過する際に、燃焼部５５において燃焼触媒により燃焼される（Ｓ７）。原料Ｄが燃焼されてから外部に排出されることで、原料Ｄとして温室効果係数が大きいメタンを含む都市ガス等を用いた場合であっても、環境へ与える負荷を低減することができる。
【００３８】
改質触媒５１ｃに吸着されていた原料Ｄが改質器５１から排出されたら、制御部６０は、圧力計２３が検知した値が第２の所定の値以下か否かを判断する（脱硫器内圧低下確認工程：Ｓ８）。ここで、第２の所定の値は、脱硫器１１の過圧が解消した後に温度が低下しても脱硫器１１が負圧になることを回避し得る圧力であり、例えば４０ｋＰａ（ゲージ圧）とすることができる。このとき、圧力計２３が検知した値が第２の所定の値を下回ったとしても、圧力計２３が検知した値はこれまでの過程で第１の所定の値から低下してきたものであるから、第２の所定の値から大きく乖離することはない。圧力計２３が検知した値が第２の所定の値以下ではない場合、原料吸着工程（Ｓ５）に戻り、上述した原料吸着工程（Ｓ５）に続く工程を再度行う。他方、脱硫器内圧低下確認工程（Ｓ８）において、圧力計２３が検知した値が第２の所定の値以下の場合、制御部６０は、発電用空気ブロワ４３を停止する（Ｓ９）。発電用空気ブロワ４３を停止したら、制御部６０は、燃料電池システム１が発電を開始したか否かを判断する（Ｓ１０）。発電を開始していない場合、脱硫器内圧検知工程（Ｓ２）に戻り、以下、上述のフローを行う。他方、燃料電池システム１が発電を開始したか否かを判断する工程（Ｓ１０）において、発電を開始した場合、脱硫器１１の過圧解消制御は終了する。
【００３９】
以上で説明したように、本実施の形態に係る燃料電池システム１によれば、過圧解消制御において脱硫器１１の内部圧力が第１の所定の値以上となったときに、圧力を逃がすために第２遮断弁２２を開閉して排出された原料Ｄを一旦改質触媒５１ｃに吸着させ、その後に改質用空気ＡＲ及び発電用空気ＡＧで希釈して燃料電池システム１の外部へ排出するので、原料Ｄがそのまま排出された場合に生じ得る補機類の誤作動を回避することができる。また、原料Ｄが燃焼されてから外部に排出されることで、環境へ与える負荷を低減することができる。
【００４０】
以上の説明では、過圧解消制御において発電用空気ＡＧが供給されることとしたが、発電用空気ＡＧを供給しなくても改質用空気ＡＲの供給によって原料Ｄを所望の濃度に希釈することができる場合は、過圧解消制御において発電用空気ＡＧを供給しなくてもよい。この場合、図２に示すフローにおいて、発電用空気ブロワ４３を起動する工程（Ｓ３）が省略されることとなる。
【００４１】
以上の説明では、燃料電池システム１が燃焼部５５を備えていることとしたが、原料Ｄを燃焼させなくても差し支えない場合は、燃焼部５５を省略してもよい。この場合、図２に示すフローにおいて、ヒータ５５ｈを起動する工程（Ｓ４）が省略されることとなる。
【符号の説明】
【００４２】
１    燃料電池システム
１１  脱硫器
１８  脱硫前原料管
１９  脱硫済原料管
２１  第１遮断弁
２２  第２遮断弁
２３  圧力計
３１  改質用空気供給部
３３  改質用空気ブロワ
４１  発電用空気供給部
４３  発電用空気ブロワ
５１  改質器
５１ｃ  改質触媒
５３  燃料電池
５５  燃焼部
６０  制御部
Ｄ    原料
Ｄｒ  脱硫前原料
Ｄｆ  脱硫済原料
Ｅ    燃料ガス
ＡＧ  発電用空気
ＡＲ  改質用空気
【図１】
2015185538.tif 000003
【図２】
2015185538.tif 000004