(57)【要約】【課題】短時間で簡易に運転停止可能な燃料電池発電装置を得る。【解決手段】燃料電池発電装置に、供給された原燃料と水蒸気を反応させて水素を含む改質カ゛スを生成する改質器と、管路内に残留した原燃料および／または改質カ゛スを含んだ可燃性カ゛ス成分を燃焼する燃焼器と、燃焼器に空気を供給する空気供給手段と、改質器および燃焼器を連通する管路内のカ゛スを循環するカ゛ス循環手段と、カ゛スが循環する管路の一部に設けられた圧力調整手段と、改質器および燃焼器を連通する管路を密封すべく供給系と改質器間および改質器と燃料電池間にそれぞれ設けられた一対の第１開閉手段と、を備えた燃料処理装置を設け、第１開閉手段によって密封されることにより改質器および燃焼器を連通する管路内に生じた密封空間の圧力変動を圧力調整手段によって外気と同じ圧力値に調整する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素またはアルコール類の原燃料を触媒反応により水素主体の改質ガスに変換して燃料電池に供給する燃料処理装置と前記改質ガス中の水素と空気中の酸素を反応させて発電する燃料電池とを有した燃料電池発電装置であって、
前記燃料処理装置が、原燃料および水蒸気を供給する供給系と、前記供給系から供給された前記原燃料と水蒸気を反応させて水素を含む改質ガスを生成する改質器と、管路内に残留した前記原燃料および／または前記改質ガスを含んだ可燃性ガス成分を燃焼する燃焼器と、前記燃焼器に空気を供給する空気供給手段と、前記改質器および燃焼器を連通する管路内のガスを循環するガス循環手段と、前記ガスが循環する管路の一部に設けられた圧力調整手段と、前記改質器および燃焼器を連通する管路を密封すべく前記供給系と前記改質器間および前記改質器と前記燃料電池間にそれぞれ設けられた一対の第１開閉手段と、を備え、前記第１開閉手段によって密封されることにより前記改質器および燃焼器を連通する管路内に生じた密封空間の圧力変動を前記圧力調整手段によって外気と同じ圧力値に調整することを特徴とする燃料電池発電装置。
【請求項２】
前記圧力調整手段が、前記改質器および燃焼器と連通されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電装置。
【請求項３】
前記燃料処理装置が、前記燃焼器を前記改質器から遮断すべく前記燃焼器の両側に設けられた一対の第２開閉手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電装置。
【請求項４】
前記燃料処理装置が、前記改質器と前記燃料電池間に順次連通された前記改質ガス中に含まれる一酸化炭素を変成反応により水素に変換する一酸化炭素変成器および前記一酸化炭素変成器を経た改質ガス中に残留する一酸化炭素を触媒反応により除去する一酸化炭素酸化器と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の燃料電池発電装置。
【請求項５】
前記圧力調整手段が、前記改質器および燃焼器を連通する管路内のガスを圧力に応じて吸収あるいは排出する機能を有するガス貯蔵装置であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の燃料電池発電装置。
【請求項６】
前記燃焼器が前記一酸化炭素酸化器と共用され、前記空気供給手段が前記一酸化炭素酸化器用の空気供給手段と共用されていることを特徴とする請求項４記載の燃料電池発電装置。
【請求項７】
前記燃焼器からガスが排出される側に脱酸素器を設けたことを特徴とする請求項４または６記載の燃料電池発電装置。
【請求項８】
前記燃料処理装置内の生成水素によって前記脱酸素器に設けられた脱酸素材料を還元して再生することを特徴とする請求項７記載の燃料電池発電装置。
【請求項９】
請求項１記載の燃料電池発電装置の運転方法であって、
前記燃料電池の発電停止時に、前記第１開閉手段によって前記改質器および燃焼器を連通する管路を密封して密封空間を形成する工程と、
前記管路内に残留した前記原燃料および／または前記改質ガスを含んだ可燃性ガス成分を前記空気供給手段によって供給された空気とともに前記燃焼器で燃焼させる工程と、
前記密封空間の管路内で燃焼によって生じた圧力変動を圧力調整手段によって外気と同じ圧力値に調整する工程と、
を含んでなる燃料電池発電装置の運転方法。
【請求項１０】
前記密封空間内の可燃性ガス成分の濃度が爆発限界以下に低減可能な空気量を供給した後に、前記ガス循環手段と前記空気供給手段を停止することを特徴とする請求項９記載の燃料電池発電装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、炭化水素やアルコール類等の原燃料を触媒反応により水素主体の改質ガスに変換する燃料処理装置を備えた燃料電池発電装置およびその運転方法に関するものであり、詳しくは、運転停止後の燃料処理装置の温度低下に伴う減圧を自動的に補填し、外部からの空気の混入による触媒性能低下を防止することを可能とする燃料電池発電装置およびその運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は例えば特許文献１に示された、炭化水素等の原燃料を触媒反応により水素主体の燃料ガスに変換する燃料処理装置を備えた燃料電池発電装置の装置構成図である。図４において、１は燃料電池発電装置、２は燃料処理装置、２ａは脱硫器、２ｂは改質器、２ｃはＣＯ（一酸化炭素）変成器、２ｄはＣＯ（一酸化炭素）酸化器２ｄである。ここで、２ａ〜２ｄは触媒反応器である。３は固体高分子型燃料電池、４は原燃料供給系、５は水蒸気供給系、６、７は開閉弁、１０は循環ブロワ、１１は燃焼器、１２は空気供給系、１３は燃料供給系、をそれぞれ示す。
【０００３】
次に、従来の燃料電池発電装置の動作について説明する。発電動作時には原燃料供給系４より都市ガス等の炭化水素原料（代表的な成分としてメタン）やアルコール類等からなる原燃料を燃料処理装置２に供給する。供給された原燃料は脱硫器２ａで硫黄成分が除去された後、水蒸気供給系５より供給された水蒸気と混合され、改質器２ｂに供給される。改質器２ｂには、例えばニッケルあるいはルテニウムを活性金属とする改質触媒が保持されており、水蒸気と混合された原燃料が高温下（例えば６００〜８００℃）で改質触媒と接触し、水素を主成分とする改質ガスに変換される（水蒸気改質反応）。
【０００４】
通常、上記改質ガス中には１０〜１５モル％（Ｄｒｙガス基準）の一酸化炭素（ＣＯ）が含まれる。一酸化炭素は低温動作型の燃料電池、例えばリン酸型燃料電池、固体高分子型燃料電池の電極触媒を被毒する性質があり、燃料電池で許容可能なレベルまで一酸化炭素濃度を低減する必要があった。例えば、固体高分子型燃料電池３では一酸化炭素を１０〜５０ｐｐｍ以下にする必要があった。以下に、燃料電池発電装置において重要な改質ガス中の一酸化炭素除去に関する機器およびその方法について説明する。
【０００５】
改質ガスは、まず、ＣＯ変成器２ｃに供給される。ＣＯ変成器２ｃには、例えば銅あるいは鉄を活性金属とするＣＯ変成触媒層が保持されており、改質ガスが約２００〜４００℃程度の温度下でＣＯ変成触媒層と接することで、一酸化炭素濃度は約０．５％程度まで低減される。ＣＯ変成器２ｃの後流にはＣＯ酸化器２ｄが接続され、例えば選択酸化型のＣＯ除去触媒層により、一酸化炭素を１０〜５０ｐｐｍ以下に低減する。一酸化炭素が低濃度まで除去された水素主体の燃料ガスは、固体高分子型燃料電池３に供給され発電に供される。
【０００６】
通常、燃料処理装置２に含まれる上述の各種反応触媒は、反応に必要な活性金属を比較的安定なセラミクス組織（例えばアルミナ、マグネシア、酸化亜鉛、酸化クロムなど）の中に分散保持したものである。反応触媒の活性保持には、活性金属の微細な粒子状態の維持が必要であり、かかる具体的な手段の一つとして、起動、停止、運転という不連続な運転環境の中で、活性金属の酸化−還元サイクルを避けることが挙げられる。また、燃料処理装置の安全性を考慮すると、燃料処理装置２の停止時に系内の可燃性ガス成分を必要なレベル（例えば爆発限界以下）まで除去することが望ましい。
【０００７】
これらの発電停止時の触媒層保護や可燃性ガス成分低減の問題に対して、大型の工業設備等では発電停止後に窒素等による触媒反応器内の不活性ガス置換を行う。しかしながら、例えば家庭用の燃料電池発電装置の普及という観点からは、発電停止後の不活性ガス置換の必要性は、付帯設備のコスト増大やガスボンベ手配の必要により、普及を妨げる大きな要因であった。したがって、近年、不活性ガス置換に替わる手法の技術開発が活発に行われ、その中でも特に燃料電池発電装置内に備えた代替ガスによる系内置換の手法が多く検討されていた。
【０００８】
次に、従来の燃料電池発電装置における運転方法の一部である、窒素等の不活性ガス置換を行わない停止方法について説明する。従来の燃料電池発電装置では、改質器２ｂの停止時には開閉弁６、７を閉状態にし、燃料処理装置内の改質器２ｂ、ＣＯ変成器２ｃ、ＣＯ酸化器２ｄ等の各触媒反応器を水素主体の燃料ガス雰囲気の状態で密封して、循環ブロワ１０により、密封空間内のガスを流通させる。ここで、燃焼器１１に空気供給系１２より空気を供給することにより、密封空間内の可燃性ガス成分を燃焼処理し、燃焼排ガスにより密封空間内を満たす。
【０００９】
また、発電停止後の燃料処理装置２の温度は室温まで徐々に降下するが、これに伴い触媒反応部が減圧して外部から空気を吸引し、触媒層を酸化し劣化させる恐れがあった。従って、従来の燃料電池発電装置の運転方法、つまり停止方法では温度降下による減圧分のガス量を算出し、燃料供給系１３と空気供給系１２より相当量のガスを燃焼器１１に供給して燃焼し、該ガス量の燃焼排ガスを密閉空間内に供給することで負圧を防止していた。
【００１０】
しかしながら、このような従来の方法においては、減圧に対し燃焼排ガスを補充して対応するため、発電停止後、燃料処理装置２が室温になるまで数時間から十数時間の間、減圧に対応するべく制御機構を継続的に動作させる必要があり、電力消費が大きいという問題があった。
【００１１】
また、管路内のガス量と温度により圧力を維持するために必要な追加ガス量を算出し補給するが、かかるガス量を温度分布の大きい系で精度よく予測することは現実的に難しく、圧力の変動によって負圧になってしまい実質的に外部より減圧される場合もあった。さらに、発電停止後においても継続的に追加燃料を必要とするので、燃料処理装置の構成が複雑となるという問題があった。特に日常での起動停止を前提とした家庭用の燃料電池発電装置では、重要な問題であった。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−１５４８０７号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の燃焼ガスによる置換を行う燃料電池発電装置では、発電停止後の各機器の降温に伴う空気吸引に対して、降温中に燃焼ガス供給を継続することにより、上述の負圧発生による外部からの空気吸引を防止しようとした。従って、発電停止後も長時間にわたり、ガス燃焼系や制御系を動作する必要があり、頻繁に起動停止を伴うような例えば家庭用の燃料電池発電装置では実用的でないという問題点があった。
【００１４】
この発明は上述のような問題点を解決するためになされたもので、発電停止後、短時間で各機器の触媒層内を燃焼ガスによる不活性ガスに置換すると同時に、各機器の降温に伴う減圧に対しても自動的にガス補填を行う機能を備えることにより燃料処理装置内が負圧となるのを防止し、降温時の継続的な燃焼ガス供給を不要とすることが可能な燃料電池発電装置およびその運転方法を得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る燃料電池発電装置は、炭化水素またはアルコール類の原燃料を触媒反応により水素主体の改質ガスに変換して燃料電池に供給する燃料処理装置と上記改質ガス中の水素と空気中の酸素を反応させて発電する燃料電池とを有した燃料電池発電装置であって、上記燃料処理装置が、原燃料および水蒸気を供給する供給系と、上記供給系から供給された上記原燃料と水蒸気を反応させて水素を含む改質ガスを生成する改質器と、管路内に残留した上記原燃料および／または上記改質ガスを含んだ可燃性ガス成分を燃焼する燃焼器と、上記燃焼器に空気を供給する空気供給手段と、上記改質器および燃焼器を連通する管路内のガスを循環するガス循環手段と、上記ガスが循環する管路の一部に設けられた圧力調整手段と、上記改質器および燃焼器を連通する管路を密封すべく上記供給系と上記改質器間および上記改質器と上記燃料電池間にそれぞれ設けられた一対の第１開閉手段と、を備え、上記第１開閉手段によって密封されることにより上記改質器および燃焼器を連通する管路内に生じた密封空間の圧力変動を上記圧力調整手段によって外気と同じ圧力値に調整することとした。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による燃料電池発電装置の構成図である。図１において、１は燃料電池発電装置、２は燃料処理装置、２ａは脱硫器、２ｂは改質器、２ｃはＣＯ（一酸化炭素）変成器、２ｄはＣＯ（一酸化炭素）酸化器、３は固体高分子型燃料電池、４は原燃料供給系、５は水蒸気供給系、６、７は開閉弁（第１の開閉手段）、８、９は開閉弁（第２の開閉手段）、１０は循環ブロワ（ガス循環手段）、１１は燃焼器、１２は空気供給系、１４はガス貯蔵装置、をそれぞれ示す。
【００１７】
実施の形態１による燃料電池発電装置１では、運転状態においては開閉弁６、７（第１の開閉手段）を開状態、開閉弁８、９（第２の開閉手段）を閉状態にして、従来の燃料電池発電装置と同様の方法で運転を行う。すなわち、発電動作時には、原燃料供給系４より都市ガス等の炭化水素原料（代表成分としてメタン）やアルコール類等からなる原燃料を燃料処理装置２に供給し、原燃料は脱硫器２ａで硫黄成分が除去された後、水蒸気供給系５より供給された水蒸気と混合され、改質器２ｂに供給される。改質器２ｂでは水蒸気改質反応により水素を主成分とする改質ガス（燃料ガス）に変換される。さらに、ＣＯ変成器２ｃならびにＣＯ酸化器２ｄによって一酸化炭素が１０〜５０ｐｐｍ以下まで除去された水素主体の燃料ガスは固体高分子型燃料電池３に供給され、発電に供する。
【００１８】
本実施の形態の燃料電池発電装置１では、発電停止時においては、開閉弁６、７（第１の開閉手段）を閉状態にして、燃料処理装置２内の改質器２ｂ、ＣＯ変成器２ｃ、ＣＯ酸化器２ｄ等の各触媒反応器を水素主体の燃料ガス雰囲気、つまり可燃性ガス成分を残留させた状態で密封して開閉弁８、９を開状態にし、循環ブロワ１０（ガス循環手段）により密封空間内のガスを流通させる。このように、開閉弁６、７（第１の開閉手段）を閉状態、開閉弁８、９（第２の開閉手段）を開状態とすることで、改質器２ｂ、ＣＯ変成器２ｃ、ＣＯ酸化器２ｄ、ガス貯蔵装置１４、循環ブロア１０および燃焼器１１を経て、再び改質器２ｂに至る密封空間が形成される。なお、循環ブロア１０によって、密封空間に封じられたガスは上記の各機器順に流れる。
【００１９】
ここで、空気供給手段１２よって燃焼器１１に微量の空気を供給することにより、燃焼器１１の出口、つまり開閉弁８側に酸素を排出することなく、密封空間内の可燃性ガス成分を徐々に燃焼させて除去する。かかる燃焼による可燃性ガス成分の除去時間は、当然密封空間の体積に強く依存するが、典型的な装置構成では約１０分程度と極めて短時間である。なお、上述の微量の空気とは、開閉弁６，７によって閉じられた密封空間内に残留した可燃性ガス成分を除去するのに必要な程度の空気量を意味する。過剰な空気は、各機器（例えば改質器２ｂ、ＣＯ変成器２ｃ、ＣＯ酸化器２ｄ）の触媒層を損傷させるからである。
【００２０】
密封空間内の可燃性ガス成分を爆発限界濃度以下に低減すべく予め検討された所定量の微量の空気を供給して密封空間内の可燃性ガス成分を燃焼器１１によるガス燃焼によって低減した後に、循環ブロワ１０と空気供給手段１２を停止する。密封空間への空気供給の停止は、密封空間の可燃性ガス成分の除去に基づいた判断に基く。かかる判断は、可燃性ガス成分を直接測定する手法を用いても良く、また、燃焼器１１での燃焼による発熱を温度センサ等で測定し、発熱の終了により可燃性ガス成分の除去を判定しても良い。
【００２１】
一方、密封空間内の可燃性ガス成分に空気を供給して燃焼すると、空気中に約７９％含まれる窒素により、密封空間内に存在するガス量が増加する結果となる。本発明の実施の形態１による燃料電池発電装置では、密封空間の圧力を装置周囲の外気と同じ圧力になるように調整する圧力調節機構として、可撓性を有するガス貯蔵装置１４を備えている。したがって、燃焼器１１による燃焼の結果増加したガスを、ガス貯蔵装置１４内に自動的に貯蔵して密封空間内の圧力を外部と同じ圧力値に調整する。かかるガス貯蔵装置１４は、図１の装置構成図では開閉弁９と開閉弁７の間の管路の一部に設けられているが、ガス貯蔵装置１４は各機器の触媒反応部と連通される任意の位置に接続可能である。
【００２２】
ガス貯蔵装置１４は例えば、気密性を有する高分子フィルム、高分子フィルムと金属シートを多層に張り合わせた金属・高分子ラミネートフィルム、あるいは金属薄膜シート等により作製され、伸縮性を有するよう構成されている。
【００２３】
燃料電池による発電停止後には各機器の触媒反応部の温度が低下し、降温に伴うガスの容積変化により、特に対策の施されていない従来技術の燃料電池発電装置では内部圧力が減圧状態に変化し、外部からの空気吸引が発生する不具合が生じるおそれがあった。しかしながら、本実施の形態では、伸縮性を有するガス貯蔵装置１４を用いてガスを貯蔵し、ガス貯蔵装置１４からのガスの吸収や排出によるガス補填を自動的に行って密封空間の圧力を外部と同じ圧力値に調整するので、外部からの空気吸引を極めて簡単かつ容易に防止できる。この場合、可燃性ガス成分の燃焼に伴い増加して貯蔵されるガス量や、触媒反応部の内部への貯蔵ガスの吸引量は事前に空筒体積や動作温度から推定することが可能であり、かかる推定結果を踏まえガス貯蔵装置１４のガス貯蔵容量を触媒反応部の温度が室温に下がるまでに吸引するガス量以上に予め設定しておくと、従来の燃料電池発電装置で問題になったような負圧の発生によって生じる空気吸引を有効に防止できる。
【００２４】
以上、本実施の形態の燃料電池発電装置及びその運転方法は、発電停止後の短時間の間に各機器の触媒層内を可燃性ガス成分の燃焼の際にもたらされる不活性ガスに置換し、また、各機器の降温に伴う減圧に対しても可燃性ガス成分燃焼時にガス貯蔵装置１４に蓄えられたガスにより自動的に補填を行うことで負圧を防止するので、従来の燃料電池発電装置で必要であった外部からの空気吸引を防止するための降温時の継続的なガス供給動作が回避でき、この結果、燃料電池発電装置の簡素化が図られる。
【００２５】
なお、本実施の形態では、固体高分子型燃料電池３は開閉弁８の後段に設置し、密封空間の範囲外であったが、もちろん開閉弁８の前段に設置して密封空間の範囲に含めることも可能である。
【００２６】
実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２による燃料電池発電装置の構成図である。図１と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。また、図２において１５は冷却器、１６はＣＯ酸化用空気供給系である。
【００２７】
実施の形態２による燃料電池発電装置は、実施の形態１による燃料電池発電装置と同様の方法で運転、停止を行い、また同様の機能を有する。ここで実施の形態１で用いた燃焼器１２およびその空気供給手段１３については、同一の機能を有するものの発電停止処理時には使用していないＣＯ酸化器２ｄとＣＯ酸化用空気供給系１６でそれぞれ代用し、また、実施の形態１における循環ブロワ１０を原燃料昇圧ブロワ１０ａで代用することが可能である。このように構成機器を共用して使用することで、燃料電池発電装置の簡素化、低コスト化が可能となる。
【００２８】
実施の形態３．
図３は本発明の実施の形態３による燃料電池発電装置の構成図である。図３において、図２と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。実施の形態３による燃料電池発電装置は、実施の形態１による燃料電池発電装置と同様の方法で運転、停止を行い同様の機能を有する。燃料電池運転時のＣＯ酸化器２ｄへの空気供給は、開閉弁１７を開、開閉弁１８を閉状態にして行う。発電停止時にＣＯ酸化器２ｄを用いて密封空間内の可燃性ガス成分を燃焼させる場合には、開閉弁１７を閉、開閉弁１８を開状態にして行う。
【００２９】
本実施の形態による燃料電池発電装置では、ＣＯ酸化器２ｄとＣＯ変成器２ｃの間に脱酸素器１９を設置している。つまり、脱酸素器１９はＣＯ酸化器２ｄからガスが排出される側に設けられている。脱酸素器１９には、脱酸素材料そのものが酸素と酸化反応してガス中の酸素を除去する脱酸素材料が充填されている。
かかる脱酸素材料としては、例えば銅系の多孔質材料が使用される。脱酸素器１９内の脱酸素材料により、発電停止時に密封空間内の可燃性ガス成分を燃焼させる際、万が一燃焼器を兼ねたＣＯ酸化器２ｄで酸素が燃焼しきれず、後段、つまりＣＯ変成器２ｃ、改質器２ｂの方向に酸素がスリップした場合、つまり残留した酸素が後段に流れる場合も、さらに脱酸素器１９を設けることによって可燃性ガス成分中の酸素を除去し、各機器の触媒層への空気の混入を防止できる。
【００３０】
また、燃料処理装置の動作時、つまり発電動作時に脱酸素器１９を流通する水素主体の燃料ガスにより脱酸素材料は還元可能であり、例え脱酸素材料が発電停止時に酸化された場合でも、発電動作時に還元され再生することが可能である。
ここで、脱酸素器１９は発電動作時に水素によって還元されるのに十分な温度を保つ位置に設置する。脱酸素器１９を有効に動作させるためである。
【００３１】
本実施の形態の燃料電池発電装置においては、ガス貯蔵装置１４は密封空間を循環するガスがガス貯蔵装置１４内のガス貯蔵空間を経由して流通するように接続される。これにより、ガス貯蔵装置１４内のガス貯蔵空間に貯蔵されるガスと循環するガスとの混合が促進され、ガス循環停止後に貯蔵されているガス中の可燃性ガス成分がより低下される効果がもたらされる。
【００３２】
本実施の形態では、上述したように空気供給系１６から導入された空気は可燃性ガス成分の燃焼が進行するにつれてガスが貯蔵されるガス貯蔵装置１４を経由して燃焼器を兼ねたＣＯ酸化器２ｄに供給される。したがって、一定流量で空気を供給したとしても、ガス貯蔵装置１４内のガス貯蔵空間に貯蔵されるガスと混合されるので、空気中の酸素は希釈されながら供給される効果があり、各機器の触媒層への空気のスリップを防止する効果がある。この場合、密封空間内の可燃性ガス成分を燃焼させるのに必要な空気量を供給し、空気供給系１６を停止した後も引き続き密封空間内のガスを循環させることで、さらなる可燃性ガス成分の燃焼を行う。
【００３３】
以上、本実施の形態によれば、供給された空気は、燃焼が進行するにつれてガスを貯蔵する動作を行うガス貯蔵空間を経由して燃焼器に供給されるため、一定流量で空気を供給したとしても、燃焼器を兼ねたＣＯ酸化器に供給される酸素は徐々に希釈され、この結果、各機器の触媒層への空気のスリップを防止する効果がある。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に係る燃料電池発電装置では、炭化水素またはアルコール類の原燃料を触媒反応により水素主体の改質ガスに変換して燃料電池に供給する燃料処理装置と上記改質ガス中の水素と空気中の酸素を反応させて発電する燃料電池とを有した燃料電池発電装置であって、上記燃料処理装置が、原燃料および水蒸気を供給する供給系と、上記供給系から供給された上記原燃料と水蒸気を反応させて水素を含む改質ガスを生成する改質器と、管路内に残留した上記原燃料および／または上記改質ガスを含んだ可燃性ガス成分を燃焼する燃焼器と、上記燃焼器に空気を供給する空気供給手段と、上記改質器および燃焼器を連通する管路内のガスを循環するガス循環手段と、上記ガスが循環する管路の一部に設けられた圧力調整手段と、上記改質器および燃焼器を連通する管路を密封すべく上記供給系と上記改質器間および上記改質器と上記燃料電池間にそれぞれ設けられた一対の第１開閉手段と、を備え、上記第１開閉手段によって密封されることにより上記改質器および燃焼器を連通する管路内に生じた密封空間の圧力変動を上記圧力調整手段によって外気と同じ圧力値に調整することとしたので、燃料電池による発電停止後に短時間の間に触媒層内を燃焼ガスによる不活性ガスに置換し、また、各機器の降温に伴う減圧に対しても負圧を防止し、空気吸引を防止するための降温時の継続的なガス供給を不要とすることが可能となる。また、燃料電池発電装置の簡素化・低コスト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の燃料電池発電装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２の燃料電池発電装置の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態３の燃料電池発電装置の構成図である。
【図４】従来の燃料電池発電装置の構成図である。
【符号の説明】
１  燃料電池発電装置、  ２  燃料処理装置、  ２ａ  脱硫器、  ２ｂ  改質器、  ２ｃ  ＣＯ変成器、２ｄ  ＣＯ酸化器、  ３  固体高分子型燃料電池、  ４  原燃料供給系、  ５  水蒸気供給系、  ６  開閉弁、  ７  開閉弁、  ８  開閉弁、  ９  開閉弁、  １０  循環ブロワ、  １０ａ  原燃料昇圧ブロワ、  １１  燃焼器、  １２  空気供給系、  １３  燃料供給系、  １４  ガス貯蔵装置、  １５  冷却器、  １６  ＣＯ酸化用空気供給系、  １７  開閉弁、  １８
開閉弁、  １９  脱酸素器。
【図１】
2004178842.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004178842.tif 000005
【図４】
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