(57)【要約】【課題】従来に比して簡単な構成で硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを用いることができる燃料電池システムへの燃料ガス供給方法およびその装置を提供すること。【解決手段】燃料電池システムへの燃料ガス供給装置は、硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填したガス容器から燃料電池システムへ燃料ガスを供給する装置であって、ガス容器２に充填されている高圧の燃料ガスを、ガス容器２から放出される燃料ガスの圧力がガス容器２から硫黄系付臭剤中の所定濃度以上の硫黄成分が放出されない第１の所定値以上の場合に、減圧して燃料電池システム１に供給する減圧供給手段４を備えている。【選択図】      図１
2005011753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填したガス容器からの燃料電池システムへの燃料ガス供給方法であって、
前記燃料ガスの供給は、前記ガス容器から放出される燃料ガスの圧力が、前記ガス容器から前記硫黄系付臭剤中の所定濃度以上の硫黄成分が放出されない第１の所定値以上で行われるようにした
ことを特徴とする燃料電池システムへの燃料ガス供給方法。
【請求項２】
前記ガス容器は、使用側ガスシリンダと予備側ガスシリンダとを含み、
前記燃料ガスの供給は、前記使用側ガスシリンダから行なわれ、前記使用側ガスシリンダから放出される前記燃料ガスの圧力が前記第１の所定値より減少した時、前記予備側ガスシリンダから補給開始される
ことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法。
【請求項３】
前記ガス容器はバルク貯槽を含み、
前記燃料ガスの供給は、前記バルク貯槽に充填されている燃料ガスの圧力が前記第１の所定値以上の場合に行われ、前記第１の所定値より減少した時に停止される
ことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法。
【請求項４】
前記第１の所定値は、０．１５ＭＰａである
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法。
【請求項５】
前記ガス容器は、使用側ガスシリンダと予備側ガスシリンダとを含み、
前記燃料ガスの供給は、前記使用側ガスシリンダから行なわれ、その後、前記使用側ガスシリンダから放出される前記燃料ガスの圧力が、前記第１の所定値より高い第２の所定値であって、前記予備側ガスシリンダからの補給開始後に前記使用側ガスシリンダにおける復圧が起きないように設定される第２の所定値より減少した時、前記予備側ガスシリンダから補給開始される
ことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法。
【請求項６】
前記第２の所定値は、０．１８ＭＰａである
ことを特徴とする請求項５項記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法。
【請求項７】
硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填したガス容器からの燃料電池システムへの燃料ガス供給方法であって、
前記燃料ガスの供給は、前記ガス容器から放出される燃料ガスの圧力が前記ガス容器から前記硫黄系付臭剤中の所定濃度以上の硫黄成分が放出されない第１の所定値以上であって前記ガス容器から放出される前記燃料ガスが再液化しない第３の所定値以下の範囲内にある第４の所定値以上で行われるようにした
ことを特徴とする燃料電池システムへの燃料ガス供給方法。
【請求項８】
前記第３の所定値は、０．３ＭＰａである
ことを特徴とする請求項７記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法。
【請求項９】
硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填したガス容器から燃料電池システムへ燃料ガスを供給する装置であって、
前記ガス容器に充填されている高圧の前記燃料ガスを、前記ガス容器から放出される燃料ガスの圧力が前記ガス容器から前記硫黄系付臭剤中の所定濃度以上の硫黄成分が放出されない第１の所定値以上の場合に、減圧して前記燃料電池システム側に供給する減圧供給手段を備えている
ことを特徴とする燃料電池システムへの燃料ガス供給装置。
【請求項１０】
前記ガス容器は、使用側ガスシリンダと予備側ガスシリンダとを含み、
前記減圧供給手段は、前記燃料ガスの消費に伴い前記使用側ガスシリンダから前記予備側ガスシリンダに自動的に切り替えると共に、前記各ガスシリンダから放出される前記燃料ガスを減圧して前記燃料電池システム側に供給する自動切替調整器を含み、
前記自動切替調整器は、前記使用側ガスシリンダから放出される前記燃料ガスの圧力が前記第１の所定値より減少した時、前記予備側ガスシリンダから補給開始させる
ことを特徴とする請求項９記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置。
【請求項１１】
前記自動切替調整器は、前記使用側ガスシリンダおよび前記予備側ガスシリンダに充填されている高圧の前記燃料ガスを中圧に減圧する第１の減圧室と、第１の大気圧室と、前記第１の減圧室と前記第１の大気圧室を気密に区切る第１のダイヤフラムと、前記第１のダイヤフラムを付勢する第１の付勢手段と、前記第１の減圧室へ前記使用側ガスシリンダまたは前記予備側ガスシリンダを切り替え接続する切替弁とを含み、
前記第１の所定値は、前記第１の付勢手段の付勢力によって設定される
ことを特徴とする請求項１０記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置。
【請求項１２】
前記ガス容器はバルク貯槽であり、
前記減圧供給手段は、前記バルク貯槽から放出される前記燃料ガスを減圧して前記燃料電池システムに供給する圧力調整器を含み、
前記圧力調整器は、前記バルク貯槽に充填されている燃料ガスの圧力が前記第１の所定値以上の場合、前記燃料電池システムへの前記燃料ガスの供給を行い、前記バルク貯槽から放出される前記燃料ガスの圧力が前記第１の所定値より減少した場合、前記燃料電池システムへの前記燃料ガスの供給を遮断する
ことを特徴とする請求項９記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置。
【請求項１３】
前記第１の所定値は、０．１５ＭＰａである
ことを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置。
【請求項１４】
前記自動切替調整器は、前記使用側ガスシリンダから放出される前記燃料ガスの圧力が、前記第１の所定値より高い第２の所定値であって、前記予備側ガスシリンダへの切り替え後に前記使用側ガスシリンダにおける復圧が起きないように設定される第２の所定値より減少した時、前記予備側ガスシリンダから補給開始させる
ことを特徴とする請求項１０記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置。
【請求項１５】
前記第２の所定値は、０．１８ＭＰａである
ことを特徴とする請求項１４項記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置。
【請求項１６】
硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填したガス容器から燃料電池システムへ燃料ガスを供給する装置であって、
前記ガス容器に充填されている高圧の前記燃料ガスを、前記ガス容器から放出される燃料ガスの圧力が前記ガス容器から前記硫黄系付臭剤中の所定濃度以上の硫黄成分が放出されない第１の所定値以上であって前記ガス容器から放出される前記燃料ガスが再液化しない第３の所定値以下の範囲内にある第４の所定値以上の場合に、減圧して前記燃料電池システムに供給する減圧供給手段を備えている
ことを特徴とする燃料電池システムへの燃料ガス供給装置。
【請求項１７】
前記第３の所定値は、０．３ＭＰａである
ことを特徴とする請求項１６記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置。
【請求項１８】
硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填したガス容器から燃料電池システムへ燃料ガスを供給する装置であって、
前記バルク貯槽から放出される前記燃料ガスを減圧して前記燃料電池システムに供給する圧力調整器と、
前記ガス容器の下部を温めて保温する保温装置とを備え、
前記保温装置は、前記ガス容器の内圧が前記硫黄系付臭剤中の所定濃度以上の硫黄成分が放出されない第１の所定値以上になるように保温する
ことを特徴とする燃料電池システムへの燃料ガス供給装置。
【請求項１９】
前記ガス容器から放出される前記燃料ガスを減圧して前記燃料電池システムに供給する圧力調整器と、
前記ガス容器に貯留されている液化燃料ガスの液面の高さを検知する液面計と、
前記液面計で検知された液面高さが所定の高さ以下になった場合に、前記圧力調整器から前記燃料電池システムへの前記燃料ガスの供給を遮断する遮断手段とをさらに含む
ことを特徴とする請求項１８記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置。
【請求項２０】
前記ガス容器と前記減圧供給手段の間に接続され、前記硫黄成分の通過を制限するフィルタを有するアダプタをさらに含む
ことを特徴とする請求項９記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置。
【請求項２１】
前記フィルタは、破砕状、球状もしくは円柱状の活性炭のセラミック構造またはハニカム状の活性炭の低圧力損失構造からなる
ことを特徴とする請求項２０記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定圧の燃料ガスから水素を得る改質器を備える燃料電池システムへの燃料ガス供給方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水の電気分解の逆反応により電気エネルギーを発生させる燃料電池には、リン酸形のような商用化段階に至っているものから、溶融炭酸塩形、固体電解質形、固体高分子形等の試験段階のものまで、燃料を水蒸気と反応させる改質器によって、電気エネルギーを発生させるプロセスに必要な水素を生成するようにしている。
【０００３】
中でも、電気エネルギーを発生させるプロセスにおいて温水（又は蒸気）を併せて発生させるコジェネレーション式の燃料電池システムは、電気設備と給湯設備とを併せ持つ一般家庭への普及が試みられており、この場合の燃料としては、従来、恒久的な原料供給を担保し易い都市ガスが有力視されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、都市ガスを原料とした燃料電池システムでは、都市ガス設備のある地域に適用地域が限られてしまい、一般家庭に広く普及させる上でネックとなってしまうので、入手及び貯蔵が容易であって、近年の大型シリンダやそれをさらに上回る容積のバルク貯槽などの登場により都市ガス並みの恒久的燃料供給が可能となりつつあるＬＰガスを原料とすることが検討されている。
【０００５】
図２０は、ＬＰガスを燃料ガスとする燃料電池コージェネレーションシステムの構成例を示す図である。図２０において、燃料電池コージェネレーションシステム１は、改質器１ａ、セルスタック（燃料電池本体）１ｂ、インバータ１ｃおよび排熱回収装置１ｄを備えている。
【０００６】
改質器１ａは、上記供給用ガス容器から供給される燃料であるＬＰガス等を水蒸気と反応させて水素と温水（又は蒸気）を発生させるものである。セルスタック１ｂは、改質器１ａにおいて発生した水素を空気中の酸素と反応させて直流の電気エネルギーを生成するものである。インバータ１ｃは、セルスタック１ｂで生成された電気エネルギーを商用電力と同じ交流に変換するものである。
【０００７】
また、排熱回収装置１ｄは、改質器１ａで発生した温水（又は蒸気）の熱エネルギーと、セルスタック１ｂで電気エネルギーが生成される際に発生する高温の排熱の熱エネルギーとを回収するものであり、詳しくは、これら温水（又は蒸気）及び排熱と、外部から引き込んだ市水との間で、いわゆる熱交換を行うものである。なお、排熱回収装置１ｄにおいて回収された熱エネルギーにより加熱された市水は、燃料電池システム１の近傍の屋外に設置された貯湯槽に貯留されて、家屋の屋内にて適宜給湯に利用される。
【０００８】
ところで、ＬＰガスは通常、プロパンガスやブタンガスといったガスが混合されて構成されているが、無臭であるが故に万一の漏洩の際に匂いでそれを察知することができないため、敢えて、硫黄分を多く含む付臭剤を混ぜている。
【０００９】
そして、ブタンガスは付臭剤よりも気化し易く、プロパンガスはブタンガスよりもさらに気化し易いので、ガス容器内のＬＰガスの消費が進むと、それにつれて、ガス容器内に残るＬＰガスの成分は、先ずプロパンガス成分が低くなり、次いでブタンガス成分が低くなり、やがて、付臭剤の濃度が高くなって行き、その結果、単位流量当たりのＬＰガスの質量流量、つまり、体積流量でなくカロリー量に比例した流量が、ガス容器内のＬＰガスの残量がなくなりかけたところで急激に低下する傾向を示す。
【００１０】
すなわち、図２１に示すように、ＬＰガスを燃料ガスとする場合においては、プロパン（ブタン）割合（点線）に対して、硫黄系付臭剤の濃度（実線）が、容器内残液がほとんどなくなる頃のタイミングにおいて、急激に高くなることが確認できている。
【００１１】
図２１では、使用側ガス容器内の残液量が少なくなると、ＬＰガス成分は、ブタン分と硫黄分を含む付臭剤のみとなり、使用側ガス容器内のガス供給圧力が、予備側ガス容器側から補給開始する補給開始圧力よりも高い場合には、その状態が継続し、やがて付臭剤濃度が高くなる領域に入ってくる。
【００１２】
図２２は、付臭剤濃度が高くなる領域でのＬＰガス供給状態における付臭剤濃度と硫黄成分濃度との関係を示したグラフであるが、両者の関係はほとんどリニアな特性傾向を持っている。
【００１３】
一方、硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填したガスボンベを用い、硫黄系付臭剤により改質触媒を被毒させることなく安定した発電が可能な燃料電池システムについても、例えば特開２０００−２３３９０１号公報（特許文献２）に開示されている。
【００１４】
図２３は、上述の硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを用いた燃料電池システムの主要構成を示すブロック図である。この燃料電池システムでは、ボンベＢ１、Ｂ２からの配管Ｌ０、Ｌ５に硫黄センサ（熱式流体センサ）ＳＳ１、ＳＳ２を夫々配し、制御部５０に監視させる。先にボンベＢ１の燃料ガスを改質器１ａ０に送り、改質ガスを生成する。硫黄センサＳＳ１が１２０ｐｐｍの検出値を示すと制御部５０はバルブＶ１を閉め、バルブＶ２を開け、当該ボンベＢ１の燃料ガスを昇温バーナ３０へ送る。その後バルブＶ３を開け、ボンベＢ２からの燃料ガスを改質器１ａ０へ供給することにより、硫黄系付臭剤により改質触媒を被毒させることなく良好に水素リッチな改質ガスを製造することができる。
【００１５】
【特許文献１】
特開２００１−１７６５３３号公報
【特許文献２】
特開２０００−２３３９０１号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを用いた燃料電池システムでは、硫黄センサまたは圧力計とバルブを複数個必要とし、システムが複雑になるという問題がある。
【００１７】
よって本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、従来に比して簡単な構成で硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを用いることができる燃料電池システムへの燃料ガス供給方法およびその装置を提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填したガス容器からの燃料電池システムへの燃料ガス供給方法であって、前記燃料ガスの供給は、前記ガス容器から放出される燃料ガスの圧力が、前記ガス容器から前記硫黄系付臭剤中の所定濃度以上の硫黄成分が放出されない第１の所定値以上で行われるようにしたことを特徴とする燃料電池システムへの燃料ガス供給方法に存する。
【００１９】
請求項１記載の発明によれば、硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填したガス容器からの燃料電池システムへの燃料ガス供給方法であって、燃料ガスの供給は、ガス容器から放出される燃料ガスの圧力が、ガス容器から硫黄系付臭剤中の所定濃度以上の硫黄成分が放出されない第１の所定値以上で行われるようにしたので、従来システムのように硫黄センサ等を必要とせず、簡単な構成で硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを用いることができ、燃料電池システムにおける改質器の改質触媒の被毒を防止することができる。
【００２０】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、前記ガス容器は、使用側ガスシリンダと予備側ガスシリンダとを含み、前記燃料ガスの供給は、前記使用側ガスシリンダから行なわれ、前記使用側ガスシリンダから放出される前記燃料ガスの圧力が前記第１の所定値より減少した時、前記予備側ガスシリンダから補給開始されることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法に存する。
【００２１】
請求項２記載の発明によれば、ガス容器は、使用側ガスシリンダと予備側ガスシリンダとを含み、燃料ガスの供給は、使用側ガスシリンダから行なわれ、使用側ガスシリンダから放出される燃料ガスの圧力が第１の所定値より減少した時、予備側ガスシリンダから補給開始されるので、使用側ガスシリンダ内の燃料ガスが減少した時に、高い濃度の硫黄成分が放出される前に予備側ガスシリンダに切り替えることができ、燃料電池システムにおける改質器の改質触媒の被毒を防止することができる。
【００２２】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載の発明は、前記ガス容器はバルク貯槽を含み、前記燃料ガスの供給は、前記バルク貯槽に充填されている燃料ガスの圧力が前記第１の所定値以上の場合に行われ、前記第１の所定値より減少した時に停止されることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法に存する。
【００２３】
請求項３記載の発明によれば、ガス容器はバルク貯槽を含み、燃料ガスの供給は、バルク貯槽に充填されている燃料ガスの圧力が第１の所定値以上の場合に行われ、第１の所定値より減少した時に停止されるので、バルク貯槽に貯留されている燃料ガスが減少した時に、高い濃度の硫黄成分が放出される前に燃料ガスの供給を停止することにより、燃料電池システムにおける改質器の改質触媒の被毒を防止することができる。
【００２４】
上記課題を解決するためになされた請求項４記載の発明は、前記第１の所定値は、０．１５ＭＰａであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法に存する。
【００２５】
請求項４記載の発明によれば、第１の所定値は、０．１５ＭＰａであるので、高い濃度の硫黄成分が燃料電池システムに供給されることがなくなる。
【００２６】
上記課題を解決するためになされた請求項５記載の発明は、前記ガス容器は、使用側ガスシリンダと予備側ガスシリンダとを含み、前記燃料ガスの供給は、前記使用側ガスシリンダから行なわれ、その後、前記使用側ガスシリンダから放出される前記燃料ガスの圧力が、前記第１の所定値より高い第２の所定値であって、前記予備側ガスシリンダからの補給開始後に前記使用側ガスシリンダにおける復圧が起きないように設定される第２の所定値より減少した時、前記予備側ガスシリンダから補給開始されることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法に存する。
【００２７】
請求項５記載の発明によれば、ガス容器は、使用側ガスシリンダと予備側ガスシリンダとを含み、燃料ガスの供給は、使用側ガスシリンダから行なわれ、その後、使用側ガスシリンダから放出される燃料ガスの圧力が、第１の所定値より高い第２の所定値であって、予備側ガスシリンダからの補給開始後に使用側ガスシリンダにおける復圧が起きないように設定される第２の所定値より減少した時、予備側ガスシリンダから補給開始されるので、ガスシリンダを切り替えた時に起こる復圧によって使用側ガスシリンダから再び高い濃度の硫黄成分が放出される虞をなくすことができる。ここで、復圧とは、予備側容器から補給開始された後に、使用側容器のみから供給される状態が起きるような圧力が使用側容器に発生することである。このような復圧は、燃料ガス消費側の流量が低流量時に発生するために、上述のように構成することにより上記虞が解消される。なお、所定流量以上で消費される業務用の燃料電池システムであれば、第１の所定値として、たとえば０．１５ＭＰａに設定されても復圧は発生しない。
【００２８】
上記課題を解決するためになされた請求項６記載の発明は、前記第２の所定値は、０．１８ＭＰａであることを特徴とする請求項５項記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法に存する。
【００２９】
請求項６記載の発明によれば、第２の所定値は、０．１８ＭＰａであるので、復圧に起因して高い濃度の硫黄成分が燃料電池システムに供給されることがなくなる。
【００３０】
上記課題を解決するためになされた請求項７記載の発明は、硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填したガス容器からの燃料電池システムへの燃料ガス供給方法であって、前記燃料ガスの供給は、前記ガス容器から放出される燃料ガスの圧力が前記ガス容器から前記硫黄系付臭剤中の所定濃度以上の硫黄成分が放出されない第１の所定値以上であって前記ガス容器から放出される前記燃料ガスが再液化しない第３の所定値以下の範囲内にある第４の所定値以上で行われるようにしたことを特徴とする燃料電池システムへの燃料ガス供給方法に存する。
【００３１】
請求項７記載の発明によれば、硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填したガス容器からの燃料電池システムへの燃料ガス供給方法であって、燃料ガスの供給は、ガス容器から放出される燃料ガスの圧力がガス容器から硫黄系付臭剤中の所定濃度以上の硫黄成分が放出されない第１の所定値以上であってガス容器から放出される燃料ガスが再液化しない第３の所定値以下の範囲内にある第４の所定値以上で行われるようにしたので、高い濃度の硫黄成分が燃料電池システムに供給されることがなく、また再液化による配送効率の低下を発生させることなく、燃料電池システムへ燃料ガスを供給することができる。
【００３２】
上記課題を解決するためになされた請求項８記載の発明は、前記第３の所定値は、０．３ＭＰａであることを特徴とする請求項７記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法に存する。
【００３３】
請求項８記載の発明によれば、第３の所定値は、０．３ＭＰａであるので、再液化による配送効率の低下を発生させることなく、燃料電池システムへ燃料ガスを供給することができる。
【００３４】
上記課題を解決するためになされた請求項９記載の発明は、硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填したガス容器から燃料電池システムへ燃料ガスを供給する装置であって、前記ガス容器に充填されている高圧の前記燃料ガスを、前記ガス容器から放出される燃料ガスの圧力が前記ガス容器から前記硫黄系付臭剤中の所定濃度以上の硫黄成分が放出されない第１の所定値以上の場合に、減圧して前記燃料電池システム側に供給する減圧供給手段を備えていることを特徴とする燃料電池システムへの燃料ガス供給装置に存する。
【００３５】
請求項９記載の発明によれば、硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填したガス容器から燃料電池システムへ燃料ガスを供給する装置であって、ガス容器に充填されている高圧の燃料ガスを、ガス容器から放出される燃料ガスの圧力がガス容器から硫黄系付臭剤中の所定濃度以上の硫黄成分が放出されない第１の所定値以上の場合に、減圧して燃料電池システム側に供給する減圧供給手段を備えているので、従来システムのように硫黄センサ等を必要とせず、簡単な構成で硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを用いることができ、燃料電池システムにおける改質器の改質触媒の被毒を防止することができる。
【００３６】
上記課題を解決するためになされた請求項１０記載の発明は、前記ガス容器は、使用側ガスシリンダと予備側ガスシリンダとを含み、前記減圧供給手段は、前記燃料ガスの消費に伴い前記使用側ガスシリンダから前記予備側ガスシリンダに自動的に切り替えると共に、前記各ガスシリンダから放出される前記燃料ガスを減圧して前記燃料電池システム側に供給する自動切替調整器を含み、前記自動切替調整器は、前記使用側ガスシリンダから放出される前記燃料ガスの圧力が前記第１の所定値より減少した時、前記予備側ガスシリンダから補給開始させることを特徴とする請求項９記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置に存する。
【００３７】
請求項１０記載の発明によれば、ガス容器は、使用側ガスシリンダと予備側ガスシリンダとを含み、減圧供給手段は、燃料ガスの消費に伴い使用側ガスシリンダから予備側ガスシリンダに自動的に切り替えると共に、各ガスシリンダから放出される燃料ガスを減圧して燃料電池システム側に供給する自動切替調整器を含み、自動切替調整器は、使用側ガスシリンダから放出される燃料ガスの圧力が第１の所定値より減少した時、予備側ガスシリンダから補給開始させるので、自動切替調整器における切り替えタイミングを第１の所定値に依存させるだけで、使用側ガスシリンダ内の燃料ガスが減少した時に、高い濃度の硫黄成分が放出される前に予備側ガスシリンダに切り替えることができ、燃料電池システムにおける改質器の改質触媒の被毒を防止することができる。
【００３８】
上記課題を解決するためになされた請求項１１記載の発明は、前記自動切替調整器は、前記使用側ガスシリンダおよび前記予備側ガスシリンダに充填されている高圧の前記燃料ガスを中圧に減圧する第１の減圧室と、第１の大気圧室と、前記第１の減圧室と前記第１の大気圧室を気密に区切る第１のダイヤフラムと、前記第１のダイヤフラムを付勢する第１の付勢手段と、前記第１の減圧室へ前記使用側ガスシリンダまたは前記予備側ガスシリンダを切り替え接続する切替弁とを含み、前記第１の所定値は、前記第１の付勢手段の付勢力によって設定されることを特徴とする請求項１０記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置に存する。
【００３９】
請求項１１記載の発明によれば、自動切替調整器は、使用側ガスシリンダおよび予備側ガスシリンダに充填されている高圧の燃料ガスを中圧に減圧する第１の減圧室と、第１の大気圧室と、第１の減圧室と第１の大気圧室を気密に区切る第１のダイヤフラムと、第１のダイヤフラムを付勢する第１の付勢手段と、第１の減圧室へ使用側ガスシリンダまたは予備側ガスシリンダを切り替え接続する切替弁とを含み、第１の所定値は、第１の付勢手段の付勢力によって設定されるので、自動切替調整器における第１の付勢手段の付勢力により第１の所定値を設定するだけで、使用側ガスシリンダ内の燃料ガスが減少した時に、高い濃度の硫黄成分が放出される前に予備側ガスシリンダに切り替えることができ、燃料電池システムにおける改質器の改質触媒の被毒を防止することができる。
【００４０】
上記課題を解決するためになされた請求項１２記載の発明は、前記ガス容器はバルク貯槽であり、前記減圧供給手段は、前記バルク貯槽から放出される前記燃料ガスを減圧して前記燃料電池システムに供給する圧力調整器を含み、前記圧力調整器は、前記バルク貯槽に充填されている燃料ガスの圧力が前記第１の所定値以上の場合、前記燃料電池システムへの前記燃料ガスの供給を行い、前記バルク貯槽から放出される前記燃料ガスの圧力が前記第１の所定値より減少した場合、前記燃料電池システムへの前記燃料ガスの供給を遮断することを特徴とする請求項９記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置に存する。
【００４１】
請求項１２記載の発明によれば、ガス容器はバルク貯槽であり、減圧供給手段は、バルク貯槽から放出される燃料ガスを減圧して燃料電池システムに供給する圧力調整器を含み、圧力調整器は、バルク貯槽に充填されている燃料ガスの圧力が第１の所定値以上の場合、燃料電池システムへの燃料ガスの供給を行い、バルク貯槽から放出される燃料ガスの圧力が第１の所定値より減少した場合、燃料電池システムへの燃料ガスの供給を遮断するので、圧力調整器における遮断タイミングを第１の所定値に依存させるだけで、バルク貯槽内の燃料ガスが減少した時に、高い濃度の硫黄成分が放出される前にバルク貯槽からの燃料ガスの放出を遮断することができ、燃料電池システムにおける改質器の改質触媒の被毒を防止することができる。
【００４２】
上記課題を解決するためになされた請求項１３記載の発明は、前記第１の所定値は、０．１５ＭＰａであることを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置に存する。
【００４３】
請求項１３記載の発明によれば、第１の所定値は、０．１５ＭＰａであるので、高い濃度の硫黄成分が燃料電池システムに供給されることがなくなる。
【００４４】
上記課題を解決するためになされた請求項１４記載の発明は、前記自動切替調整器は、前記使用側ガスシリンダから放出される前記燃料ガスの圧力が、前記第１の所定値より高い第２の所定値であって、前記予備側ガスシリンダからの補給開始後に前記使用側ガスシリンダにおける復圧が起きないように設定される第２の所定値より減少した時、前記予備側ガスシリンダから補給開始させることを特徴とする請求項１０記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置に存する。
【００４５】
請求項１４記載の発明によれば、自動切替調整器は、使用側ガスシリンダから放出される燃料ガスの圧力が、第１の所定値より高い第２の所定値であって、予備側ガスシリンダからの補給開始後に使用側ガスシリンダにおける復圧が起きないように設定される第２の所定値より減少した時、前記予備側ガスシリンダから補給開始させるので、ガスシリンダを切り替えた時に起こる復圧によって使用側ガスシリンダから再び高い濃度の硫黄成分が放出される虞をなくすことができる。ここで、復圧とは、予備側容器から補給開始された後に、使用側容器からも再度供給される状態が起きるような圧力が使用側容器に発生することである。このような復圧は、燃料ガス消費側の流量が低流量（たとえば、０．２ｋｇ／ｈ）時に発生するために、上述のように構成することにより上記虞が解消される。なお、高流量（たとえば、１．０ｋｇ／ｈ）時で消費される業務用の燃料電池システムであれば、第１の所定値として、たとえば０．１５ＭＰａに設定されても復圧は発生しない。
【００４６】
上記課題を解決するためになされた請求項１５記載の発明は、前記第２の所定値は、０．１８ＭＰａであることを特徴とする請求項１４項記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置に存する。
【００４７】
請求項１５記載の発明によれば、第２の所定値は、０．１８ＭＰａであるので、復圧に起因して高い濃度の硫黄成分が燃料電池システムに供給されることがなくなる。
【００４８】
上記課題を解決するためになされた請求項１６記載の発明は、硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填したガス容器から燃料電池システムへ燃料ガスを供給する装置であって、前記ガス容器に充填されている高圧の前記燃料ガスを、前記ガス容器から放出される燃料ガスの圧力が前記ガス容器から前記硫黄系付臭剤中の所定濃度以上の硫黄成分が放出されない第１の所定値以上であって前記ガス容器から放出される前記燃料ガスが再液化しない第３の所定値以下の範囲内にある第４の所定値以上の場合に、減圧して前記燃料電池システムに供給する減圧供給手段を備えていることを特徴とする燃料電池システムへの燃料ガス供給装置に存する。
【００４９】
請求項１６記載の発明によれば、硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填したガス容器から燃料電池システムへ燃料ガスを供給する装置であって、ガス容器に充填されている高圧の燃料ガスを、ガス容器から放出される燃料ガスの圧力がガス容器から硫黄系付臭剤中の所定濃度以上の硫黄成分が放出されない第１の所定値以上であってガス容器から放出される燃料ガスが再液化しない第３の所定値以下の範囲内にある第４の所定値以上の場合に、減圧して燃料電池システムに供給する減圧供給手段を備えているので、高い濃度の硫黄成分が燃料電池システムに供給されることがなく、また再液化による配送効率の低下を発生させることなく、燃料電池システムへ燃料ガスを供給することができる。
【００５０】
上記課題を解決するためになされた請求項１７記載の発明は、前記第３の所定値は、０．３ＭＰａであることを特徴とする請求項１６記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置に存する。
【００５１】
請求項１７記載の発明によれば、第３の所定値は、０．３ＭＰａであるので、再液化による配送効率の低下を発生させることなく、燃料電池システムへ燃料ガスを供給することができる。
【００５２】
上記課題を解決するためになされた請求項１８記載の発明は、硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填したガス容器から燃料電池システムへ燃料ガスを供給する装置であって、前記ガス容器から放出される前記燃料ガスを減圧して前記燃料電池システムに供給する圧力調整器と、前記ガス容器の下部を温めて保温する保温装置とを備え、前記保温装置は、前記ガス容器の内圧が前記硫黄系付臭剤中の所定濃度以上の硫黄成分が放出されない第１の所定値以上になるように保温することを特徴とする燃料電池システムへの燃料ガス供給装置に存する。
【００５３】
請求項１８記載の発明によれば、硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填したガス容器から燃料電池システムへ燃料ガスを供給する装置であって、ガス容器から放出される燃料ガスを減圧して燃料電池システムに供給する圧力調整器と、ガス容器の下部を温めて保温する保温装置とを備え、保温装置は、ガス容器の内圧が前記硫黄系付臭剤中の所定濃度以上の硫黄成分が放出されない第１の所定値以上になるように保温するので、従来システムのように硫黄センサ等を必要とせず、簡単な構成で硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを用いることができ、燃料電池システムにおける改質器の改質触媒の被毒を防止することができる。また、燃料ガス消費量、残液量に関係なく、ガス容器の下部を温めることにより、硫黄濃度の高いものが下部に残らずに硫黄成分の均一化が図れる。
【００５４】
上記課題を解決するためになされた請求項１９記載の発明は、前記ガス容器から放出される前記燃料ガスを減圧して前記燃料電池システムに供給する圧力調整器と、前記ガス容器に貯留されている液化燃料ガスの液面の高さを検知する液面計と、前記液面計で検知された液面高さが所定の高さ以下になった場合に、前記圧力調整器から前記燃料電池システムへの前記燃料ガスの供給を遮断する遮断手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１８記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置に存する。
【００５５】
請求項１９記載の発明によれば、ガス容器から放出される燃料ガスを減圧して燃料電池システムに供給する圧力調整器と、ガス容器に貯留されている液化燃料ガスの液面の高さを検知する液面計と、液面計で検知された液面高さが所定の高さ以下になった場合に、圧力調整器から燃料電池システムへの燃料ガスの供給を遮断する遮断手段とをさらに含むので、さらに、ガス容器内の液化燃料ガスの液面の高さによっても、高い濃度の硫黄成分が燃料電池システムに供給されることがないように管理することができる。
【００５６】
上記課題を解決するためになされた請求項２０記載の発明は、前記ガス容器と前記減圧供給手段の間に接続され、前記硫黄成分の通過を制限するフィルタを有するアダプタをさらに含むことを特徴とする請求項９記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置に存する。
【００５７】
請求項２０記載の発明によれば、ガス容器と減圧供給手段の間に接続され、硫黄成分の通過を制限するフィルタを有するアダプタをさらに含むので、燃料電池システムに供給される硫黄成分の濃度をさらに低減させることができる。また、アダプタは、減圧供給手段の下流側に挿入すると、圧力変動が生じるが、ガス容器と減圧供給手段の間の高圧部分に挿入されるので、圧力変動の影響を生じることはない。
【００５８】
上記課題を解決するためになされた請求項２１記載の発明は、前記フィルタは、破砕状、球状もしくは円柱状の活性炭のセラミック構造またはハニカム状の活性炭の低圧力損失構造からなることを特徴とする請求項２０記載の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置に存する。
【００５９】
請求項２１記載の発明によれば、フィルタは、破砕状、球状もしくは円柱状の活性炭のセラミック構造またはハニカム状の活性炭の低圧力損失構造からなるので、燃料ガスに含まれる硫黄成分を良好に吸着して、通過する硫黄成分の濃度を低減することができる。
【００６０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法及びその装置のいくつかの実施形態について図面を参照して説明する。
【００６１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法を適用した、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムへの燃料ガス供給装置の概略構成を、一部ブロックにて示す説明図である。
【００６２】
図１においては、本実施形態の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置は、家庭用の燃料ガス供給装置として構築された場合を示している。すなわち、燃料ガス供給装置は、硫黄系付臭剤を含む燃料ガス、たとえばＬＰガスをそれぞれ充填した使用側ガスシリンダ２または予備側ガスシリンダ３から減圧供給手段としての自動切替調整器４および低圧ガスメータ６を介して、燃料電池コージェネレーションシステム１とＬＰＧ用燃焼器７にＬＰガスを供給する。
【００６３】
燃料電池コージェネレーションシステム１は、たとえば図２０と同様の構成を有し、ここで発電された電気エネルギーは、交流に変換されて利用される。一方、燃料電池コージェネレーションシステム１の廃熱回収装置（図２０参照）で回収された熱エネルギーにより加熱された市水は、燃料電池システム１の近傍の屋外に設置された貯湯槽８に貯留されて、家屋の屋内にて適宜給湯に利用される。また、貯湯槽８に貯留された湯は、ポンプユニット９を介して、ガスシリンダ２，３の下部外周を取り囲むように設置された放熱装置（または、保温プール）１０，１１内を循環してガスシリンダ２，３の下部を温め、貯湯槽７に戻る。
【００６４】
使用側ガスシリンダ２および予備側ガスシリンダ３は密閉型加圧容器であり、その内部に高圧（たとえば、０．８ＭＰａ）でＬＰガスが充填されている。使用側ガスシリンダ２または予備側ガスシリンダ３に高圧で充填されているＬＰガスは、自動切替調整器４により、ＬＰＧ用燃焼器７および燃料電池コージェネレーションシステム１の改質器（図２０参照）に適する低圧（たとえば、３ｋＰａ）に減圧されて供給される。
【００６５】
次に、上述の構成を有する燃料ガス供給装置の動作について、図２のタイミングチャートを参照しながら説明する。図２においては、燃料ガス供給時の使用側ガスシリンダ２の内圧の変化（曲線Ａ）および流量の変化（曲線Ｃ）と、予備側ガスシリンダ３の内圧の変化（曲線Ｂ）および流量の変化（曲線Ｄ）と、自動切替調整器４の出口における燃料ガスの密度出力値の変化（曲線Ｅ）とを示している。
【００６６】
燃料ガス供給装置の時間ｔ１における燃料ガス供給開始時、自動切替調整器４は、まず使用側ガスシリンダ２に充填されているＬＰガスをそのガス出口から供給する。そして、使用側ガスシリンダ２内の液化燃料ガスの残液量の減少に伴って減少する使用側ガスシリンダ２の内圧が、時間ｔ２において第１の所定値（Ｐｔｈ１）より減少すると、自動切替調整器４は、燃料ガスの供給を自動的に使用側ガスシリンダ２から予備側ガスシリンダ３に切り替えて、予備側ガスシリンダ３に充填されているＬＰガスを供給する。
【００６７】
このとき、使用側ガスシリンダ２から供給される液化燃料ガスの残液量がかなり減少すると、付臭剤に含まれる硫黄成分が高い濃度で使用側ガスシリンダ２から放出される可能性があるという問題があるので、このような問題を解消するために、自動切替調整器４は、硫黄成分が高い濃度で放出されないうちに使用側ガスシリンダ２から予備側ガス容器３に自動的に切り替わるように上述の第１の所定値（Ｐｔｈ１）を設定している。
【００６８】
すなわち、ガス容器内の残液量と硫黄成分の濃度の関係は、上述のように図２１および図２２から分かっているので、たとえば、所定濃度（たとえば、１０ｐｐｍ）以上の高濃度の硫黄成分が放出されないように第１の所定値（Ｐｔｈ１）が設定される。このように設定されることにより、燃料電池コージェネレーションシステム１に供給されるＬＰガスには、高濃度の硫黄成分が含まれないので、改質器の改質触媒の被毒を防止することができる。
【００６９】
したがって、従来システムのように硫黄センサを用いることなく、予め自動切替調整器４における常時供給側ガスシリンダ２から予備側ガスシリンダ３への切り替えが常時供給側ガスシリンダ２の内圧が第１の所定値（Ｐｔｈ１）に達した時点で行われるように、言い換えれば予備側ガスシリンダ３からの補給開始を行う補給開始圧力を第１の所定値（Ｐｔｈ１）となるように設定するだけの簡単な構成で、燃料電池コージェネレーションシステム１の改質器の改質触媒の被毒を心配することなく、硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを用いることができる。
【００７０】
なお、自動切替調整器４は、使用側ガスシリンダ２から放出される燃料ガスの圧力が、第１の所定値（Ｐｔｈ１）より高い第２の所定値（Ｐｔｈ２）であって、予備側ガスシリンダ３への切り替え後に使用側ガスシリンダ２における復圧が起きないように設定される第２の所定値（Ｐｔｈ２）より減少した時、使用側ガスシリンダ２から予備側ガスシリンダ３へ切り替えるように設定しても良い。このように設定した場合には、ガスシリンダを切り替えた時に起こる復圧によって使用側ガスシリンダから再び高い濃度の硫黄成分が放出される虞をなくすことができる。ここで、復圧とは、予備側容器から補給開始された後に、使用側容器からも再度供給される状態が起きるような圧力が使用側容器に発生することである。このような復圧は、燃料ガス消費側の流量が低流量（たとえば、０．２ｋｇ／ｈ）時に発生するために、上述のように構成することにより上記虞が解消される。なお、高流量（たとえば、１．０ｋｇ／ｈ）時で消費される業務用の燃料電池システムであれば、第１の所定値として、たとえば０．１５ＭＰａに設定されても復圧は発生しない。
【００７１】
また、自動切替調整器４は、使用側ガスシリンダ２に充填されている高圧の燃料ガスを、使用側ガスシリンダ２から放出される燃料ガスの圧力がガス使用側ガスシリンダ２から硫黄系付臭剤中の所定濃度（たとえば、１０ｐｐｍ）以上の硫黄成分が放出されない第１の所定値（Ｐｔｈ１）以上であって使用側ガスシリンダ２から放出される燃料ガスが再液化しない第３の所定値（Ｐｔｈ３）以下の範囲内にある第４の所定値（Ｐｔｈ４）以上の場合に、使用側ガスシリンダ２から燃料ガスを燃料電池コージェネレーションシステム１に供給し、ガス消費により使用側ガスシリンダ２から放出される燃料ガスの圧力が第４の所定値（Ｐｔｈ４）以下になった場合には予備側ガスシリンダ３に切り替えて燃料ガスを燃料電池コージェネレーションシステム１に供給するように設定しても良い。このように設定した場合には、高い濃度の硫黄成分が燃料電池コージェネレーションシステム１に供給されることがなく、また再液化による配送効率の低下を発生させることなく、燃料電池コージェネレーションシステム１へ燃料ガスを供給することができる。
【００７２】
たとえば、第１の所定値（Ｐｔｈ１）（すなわち、補給開始圧力）は、図１において、使用側ガスシリンダ２および予備側ガスシリンダ３として５０ｋ容器を使用し、所定濃度（たとえば、１０ｐｐｍ）以上の硫黄成分が放出されないように設定する場合は、０．１５ＭＰａに設定される。補給開始圧力０．１５ＭＰａとは、使用側ガスシリンダ２と予備側ガスシリンダ３の元バルブが、双方共に開放状態になっている状態で、使用側ガスシリンダ２からの燃料ガス供給が難しくなった場合に、予備側ガスシリンダ３から燃料ガスの補給を開始するタイミングにおいて使用側ガスシリンダ２の内圧の大きさが、０．１５ＭＰａであることを意味する。
【００７３】
また、第２の所定値（Ｐｔｈ２）は、０．１８ＭＰａに設定される。さらに、第３の所定値（Ｐｔｈ３）は、０．３ＭＰａに設定される。
【００７４】
自動切替調整器４は、たとえば実開平６−１１００９号公報や特公平３−３００５５号公報に開示されているタイプのものを使用することができる。
【００７５】
図３および図４は、自動切替調整器４の構成の一例を示す。図３および図４において、自動切替調整器４は、上ケース１０１および下ケース１０２内にガスの自動切替機構１０３が設けられており、この自動切替機構１０３の下側には、減圧機構１０４が設けられている。自動切替機構１０３は、上ケース１０１と下ケース１０２を密着させた際に、これらの上ケース１０１と下ケース１０２とを気密に仕切る第１のダイヤフラムとしての中圧ダイヤフラム１３０を有しており、この中圧ダイヤフラム１３０の上側には、第１の大気圧室としての大気開放室１３１が形成され、下側に第１の減圧室としての中圧室１３２が形成されている。
【００７６】
中圧ダイヤフラム１３０の軸心部には、軸受部材１３３が軸線を一致させて固定されており、この軸受部材１３３には、切替軸１３４が回転自在に挿入されている。切替軸１３４は、軸受部材１３３に対して軸方向に固定された状態となっており、中圧室１３２内のガス圧力の変動に伴って、中圧ダイヤフラム１３０と共に図中上下方向に移動するようになっている。切替軸１３４の下端部には、口述する弁棒３０２を下方に押圧する押圧部材１３５が設けられている。
【００７７】
押圧部材１３５は、図４に示すように、円板状に形成されたものであって、その下面の対称位置に凹状部１３５ａと凸状部１３５ｂとが形成されている。これらの凹上部１３５ａおよび凸上部１３５ｂは、周方向に連続する傾斜面によって連続的につながっている。
【００７８】
また、切替軸１３４の上端部は、上ケース１０１の上側に突き出しており、この突き出した部分には、ガス容器の切替状態を示す表示機構１３６が接続されている。表示機構１３６は、切替軸１３４が上方に位置している場合には、赤く着色された表示部１３６ａが上方に位置し、切替軸１３４が下方に移動した場合には、表示部１３６ａが下方に移動して、後述する切替レバー１０５ののぞき窓１０５ｃから表示部１３６ａが見えるようになっている。
【００７９】
また、上ケース１０１には、切替軸１３４の上部を囲むように、内筒部１１０および外筒部１１１が同軸状に形成されており、これらの内筒部１１０と外筒部１１１との間の頂部は、頂板１１２によって閉塞されている。また、内筒部１１０には、切替軸１３４の上部を回転自在に支持する上部軸受部材１３７が設けられている。上部軸受部材１３７は、筒部１３７ａが内筒部１１０の内周面に嵌合するようになっており、この筒部１３７ａの一端側に頂板１１２が当接する鍔部１３７ｂが形成され、筒部１３７ａの他端側に内筒部１１０の下端に係止する爪部１３７ｃが形成され、鍔部１３７ｂに上方に延びるパイプ部１３７ｄが形成され、筒部１３７ａの外周に爪部１３７ｃからパイプ部１３７ｄに通じる溝部１３７ｅが形成されている。
【００８０】
すなわち、上部軸受部材１３７は、切替軸１３４の上部を回転自在に支持すると共に、溝部１３７ｅおよびパイプ部１３７ｄによって上ケース１０１内すなわち大気開放室１３１を外部に通じさせるようになっている。また、上ケース１０１には切替レバー１０５が設けられている。切替レバー１０５は、切替軸１３４に接続されていると共に、上ケース１０１の外筒部１１１に回動自在に嵌合する案内筒１０５ａを有しており、この案内筒１０５ａによって、上ケース１０１に回動自在に取り付けられている。そして、案内筒１０５ａを中心にして回動することによって、切替軸１３４を回動するようになっている。また、切替レバー１０５には、握り壁部１０５ｂの下部に、下方に移動してきた表示部１３６ａを目視するためののぞき窓１０５ｃが設けられており、こののぞき窓１０５ｃには透明なレンズ１５０が設けられている。
【００８１】
さらに、切替レバー１０５には、パイプ部１３７ｄの上部を囲む壁部１０５ｄが設けられている。この壁部１０５ｄは、握り壁部１０５ｂの頂板部から垂れ下がるように設けられており、案内筒１０５ａと共同してパイプ部１３７ｄの上部を囲むようになっている。また、案内筒１０５ａは、表示機構１３６が半径方向外側に突き出す部分に切欠が設けられていて周方向に連続する円筒面にはなっていない。この案内筒１０５ａの内周面と、鍔部１３７ｂの外周部と、頂板１１２の外周部とに接触するようにシール部材１３８が設けられている。このシール部材１３８は、鍔部１３７ｂと頂板１１２との隙間から上ケース１０１内に空気が出入りするのを防止している。
【００８２】
また、上部軸受部材１３７の鍔部１３７ｂの外周部下方には、筒状のシールガイド１３７ｆが形成されており、このシールガイド１３７ｆは、シール部材１３８の外周部を確実に保持し、鍔部１３７ｂと頂板１１２との隙間から空気等が大気開放室１３１に出入りするのを防止するようになっている。また、上ケース１０１内には、頂板１１２を支点にして軸受部材１３３を下ケース１０２側に付勢する第１の付勢手段としての中圧コイルスプリング１３９が設けられており、この中圧コイルスプリング１３９は、その付勢力によって中圧室１３２内の圧力を所定の値に設定している。
【００８３】
また、下ケース１０２には、図４に示すように、一方のガス容器に接続するための第１のねじ孔１０２ａと、他方のガス容器に接続するための第２のねじ孔１０２ｂが形成されており、第１のねじ孔１０２ａに連通するようにして第１の切替弁３００が設けられ、第２のねじ孔１０２ｂに連通するようにして第２の切替弁３３０が設けられている。第１の切替弁３００および第２の切替弁３３０は、同一の部材で構成されたものであるが、切替レバー１０５が正規の切替位置にある状態において、押圧部材１３５の凹部１３５ａまたは凸部１３５ｂに対応する位置にそれぞれ配置されている。
【００８４】
第１の切替弁３００および第２の切替弁３３０は、弁本体３０１と、この弁本体３０１の軸心に貫通する弁棒３０２と、弁棒３０２に接続された弁体３０３と、弁体３０３を弁本体３０１に付勢する第２の付勢手段としてのコイルスプリング３０４とを備えたものである。弁本体３０１は、軸心部に貫通孔３０１ａを有するものであって、貫通孔３０１ａの一端には、弁体３０３が当接する弁座３０１ｂが形成され、貫通孔３０１ａの周面には、軸方向に延びる溝３０１ｃが形成されている。
【００８５】
弁棒３０２は、その上端が押圧部材１３５の凹状部１３５ａまたは凸上部１３５ｂに押されて、下方に移動するようになっている。弁体３０３は、弁棒３０２が下方に移動した際に、弁棒３０２と共に下方に移動して、弁座３０１ｂから離れるようになっている。コイルスプリング３０４は、弁棒３０２が押圧部材１３５によって下方に押されていない時に、弁体３０３を弁座３０１ｂに押し当てて、弁座３０１ｂを閉塞するようになっている。
【００８６】
また、中圧室１３２は、図３に示すように、下ケース１０２に形成された中圧通路１０２ｃを介して減圧機構１０４につながっている。減圧機構１０４は、下ケース１０２に横カバー１４０を密着させた際に、これらの下ケース１０２と横カバー１４０とを気密に仕切る第２のダイヤフラムとしての減圧用ダイヤフラム１４１を有しており、この減圧用ダイヤフラム１４１の下ケース１０２側が第２の減圧室としての低圧室１４２となり、横カバー１４０側が第２の大気圧室としての大気開放室１４３となっている。低圧室１４２には、中圧通路１０２ｃに接続する位置に、減圧弁本体１４４が設けられており、この減圧弁本体１４４の弁座１４４ａに離接するようにして、弁体１４５が設けられている。
【００８７】
弁体１４５は、Ｌ字状に屈曲されたアーム１４６の一端に接続されており、アーム１４６の他端部は、減圧用ダイヤフラム１４１の中心部に接続されている。そして、減圧用ダイヤフラム１４１の変位がアーム１４６を介して弁体１４５に伝えられ、これによって弁体１４５が弁座１４４ａに離接し、弁座１４４ａを開閉するようになっている。すなわち、低圧ガスメータに連通する低圧通路１０２ｄ内の圧力が高くなると、減圧用ダイヤフラム１４１が横カバー１４０側に移動するので、弁体１４５が弁座１４４ａに押し当てられ、弁座１４４ａが閉塞する。このため、低圧ガスメータに供給されるガスの圧力が低下する。
【００８８】
また、低圧ガスメータに供給するガスの圧力が低下してくると、減圧用ダイヤフラム１４１が下ケース１０２側に移動するので、弁体１４５が弁座１４４ａから離れ、低圧ガスメータにガスが十分供給されるようになる。すなわち、低圧ガスメータ側の圧力が上昇するようになる、このようにして、低圧ガスメータに供給するガスの圧力すなわち低圧室１４２内の圧力が一定に保たれるようになっている。この低圧室１４２の圧力は、低圧コイルスプリング１４７の付勢力によって所定の値に設定される。
【００８９】
低圧コイルスプリング１４７は、横カバー１４０に形成された筒状の案内壁部１４８によって、一端側が案内され、他端側が減圧用ダイヤフラム１４１に当接している。また、横カバー１４０には、その上方位置に、フィルタ部材１０９を収納する収納凹部１４０ａが形成されている。フィルタ部材１０９は、収納凹部１４０ａの底に形成された貫通孔１４０ｂを通して、横カバー１４０内を大気側に開放するものである。
【００９０】
このフィルタ部材１０９は、貫通孔１４０ｂに挿通するねじ１０７によって、収納凹部１４０ａに固定されており、フィルタ部材１０９には、ねじ１０７が螺合するねじ孔が形成されている。また、フィルタ部材１０９と収納凹部１４０ａの底とを気密に保つパッキン１０８が設けられている。
【００９１】
このように構成された自動切替調整器においては、まず、図４に示すように、一方のガス容器（すなわち、使用側ガスシリンダ２）を低圧ガスメータにつなげるように切替レバー１０５の向きをセットする。そうすると、押圧部材１３５の凸部１３５ｂが第１の切替弁３００の弁棒３０２に対向するようになる。この状態で、ＬＰＧ用燃焼器７または燃料電池コージェネレーションシステム１が使用されると、中圧室１３２内のガスが中圧通路１０２ｃ、減圧機構１０４および低圧通路１０２ｄを通って流れ、中圧室１３２内の圧力が低下する。
【００９２】
そうすると、中圧コイルスプリング１３９の付勢力によって、中圧ダイヤフラム１３０が下方に移動し、押圧部材１３５の凸部１３５ｂが第１の切替弁３００の弁棒３０２を下方に押して、弁座３０１ｂから弁体３０３が離れ、一方のガス容器内のガスが中圧室１３２に流入する。これによって、中圧室１３２内の圧力が上昇する。このようにして、中圧室１３２内のガス圧が高くなると、今度は中圧ダイヤフラム１３０が上方に移動し、これによって第１の切替弁３００の弁棒３０２が上方に移動して、弁座３０１ｂが弁体３０３によって閉塞されるようになる。このようにして、中圧室１３２内の圧力が一定に保たれる。ただし、中圧室１３２内の圧力は、一方のガス容器内のガスがなくなってくると、第１の切替弁３００の弁座３０１ｂを全開にしても、中圧室１３２の圧力が上昇しなくなり、中圧ダイヤフラム１３０が徐々に下方に移動して、押圧部材１３５の凹部１３５ａで第２の切替弁３３０の弁棒３０２を下方に移動するようになる。そうすると、他方のガス容器（すなわち、予備側ガスシリンダ３）内のガスが中圧室１３２に流入し、この中圧室１３２内の圧力が一定に保たれるようになる。この際、第１の切替弁３００の弁座３０１ｂが全開状態になっているが、中圧室１３２内の圧力が極めて低いので、一方のガス容器内にガスが逆流することがない。
【００９３】
このようにして、一方のガス容器内のガスがほぼ空になると、他方のガス容器に自動的に切り替えられることになる。このように、使用側ガスシリンダ２から予備側ガスシリンダ３へ自動的に切り替え、予備側ガスシリンダ３からＬＰガスを補給開始する補給開始圧力は、中圧コイルスプリング１３９の付勢力によって設定でき、この設定により補給開始圧力が第１の所定値（Ｐｔｈ１）になるように決定でき、より具体的には、中圧コイルスプリング１３９の直径、中心径、コイルの巻き数、バネ定数等を考慮した設定により決定できる。この中圧コイルスプリング１３９の付勢力は、たとえば、通常用いられている自動切替調整器における中圧コイルスプリングよりも付勢力を増加させるように設定される。
【００９４】
また、中圧ダイヤフラム１３０は、上述のように中圧室１３２の圧力を一定に保つために、微妙に振動変位している。このため、大気開放室１３１の空気は、上部軸受部材１３７の溝部１３７ｅ、パイプ部１３７ｄ、壁部１０５ｄの下端部、案内筒１０５ａの切欠部、握り壁部１０５ｂと外筒部１１１との隙間部および握り壁部１０５ｂの下面１０５ｆと上ケース１０１の上面１０１ａとの隙間部を通って、大気側へ出たり、大気側から入ってきたりする。
【００９５】
また、減圧機構１０４では、中圧室１３２で十分に減圧されたガスの圧力を更に減圧して低圧状態にする。すなわち、低圧ガスメータへ流れるガスの圧力が高くなると、低圧室１４２内の圧力が高くなって、減圧用ダイヤフラム１４１が横カバー１４０側に移動する。そうすると、アーム１４６の他端部が減圧用ダイヤフラム１４１と共に横カバー１４０側に移動して、弁体１４５が弁座１４４ａに当接するようになって、低圧ガスメータへのガスの圧力が低下する。
【００９６】
また、低圧ガスメータに流れるガスの圧力が低下してくると、減圧用ダイヤフラム１４１が下ケース１０２側に移動し、弁体１４５が弁座１４４ａから離れて、低圧ガスメータへのガスの圧力が上昇する。このように、減圧用ダイヤフラム１４１が微妙に振動変位することによって、低圧ガスメータへ供給するガスの圧力を一定に保つ。そして、減圧用ダイヤフラム１４１の振動に伴い、大気開放室１４３内の空気がフィルタ部材１０９を介して出入りする。
【００９７】
次に、図５および図６は、自動切替調整器４の他の構成例を示す。図５および図６に示す自動切替調整器は、ガス遮断機能付き切替調整器であり、一側部に一対のガス入り口ポート４１０を形成し、他側部に出口ポート４１２を形成したハウジング４１４と、ハウジング４１４の一側部端面に固定された切替弁ユニット４１６と、ハウジング４１４の上部に並列配置した遮断弁ユニット４１８および調整弁ユニット４２０とからなっている。
【００９８】
ハウジング４１４の内部は、切替弁ユニット４１６に接続する高圧の一次側減圧室４２２と、調整弁ユニット４２０に接続する二次側減圧室４２４と、両減圧室４２２、４２４間を連通するガス流路４２６からなっている。
【００９９】
そして、ガス流路４２６の一次側減圧室４２２に対する接続部にはノズル４２８が固定され、ノズル４２８の上部に遮断弁ユニット４１８から突出する弁体４３０が対向している。
【０１００】
切替弁ユニット４１６は、各入口ポート４１０の内部にあって、夫々の供給端を開閉する弁体４３２と、弁体４３２を常時閉鎖側に付勢するスプリング４３４と、弁体４３２の上部に一体に突出したプランジャ４３２ａと、各プランジャ４３２ａに摺接するカム４３６を一体化した切替軸４３８と、中心に切替軸４３８を一体に突設すると共に、周縁をハウジング４１４の開口周縁とカバー４４０間に挟み付けられて、一次側減圧室４２２を気密にシールするダイヤフラム４４２と、ダイヤフラム４４２の上部とカバー４４０間に介挿され、ダイヤフラム４４２を一次側減圧室４２２側に押し付けて、大気圧とガス圧をバランスするスプリング４４４と、切替軸４３８のカバー４４０からの突出端に配置された切替操作用のノブ４４６とからなっている。
【０１０１】
スプリング４４４は、各スプリング４３４のばね圧より大きく設定されており、通常状態ではノブ４４６の切替操作によって、各弁体を交互開閉できる。そして、一次側減圧室４２２の一次圧力が高くなると、ダイヤフラム４４２が膨出し、カム４３６のカムリードがプランジャ４３２ａを離れ、各弁体４３２はガス入口ポート４１０を閉じる。
【０１０２】
カム４３６のリード面４３６ａは、一方のプランジャ４３２ａを押圧し、この結果、一方の弁体４３２（図中右側）は開き、他方の弁体４３２（図中左側）は閉じている。
【０１０３】
この状態からガス容器を他方に切り替えるには、ノブ４４６を１８０度回転させれば、一方側が閉じ、他方側がカムリード面に摺接し、弁開放状態となる。
【０１０４】
調整弁ユニット４２０は、ハウジング４１４の上部開口を覆う遮断弁ユニット４１８と共通のカバー４５０内に配置されている。
【０１０５】
すなわち、この調整弁ユニット４２０は、カバー４５０の一方の凹部４５０ａの周縁部に挟持されて二次側減圧室４２４と大気圧室側を仕切る調圧ダイヤフラム４５２と、調圧ダイヤフラム４５２を二次側減圧室４２４側に押圧付勢するスプリング４５３と、調圧ダイヤフラム４５２の中心に一体に突設された調圧用作動棒４５４と、作動棒４５４の下部に連繋したレバー４５６と、レバー４５６の下端に摺動可能に接続した調圧用の弁体４５８からなっていて、弁体４５８は、ガス流路４２６の終端に固定されたノズル４６０に対向している。
【０１０６】
したがって、二次側減圧室４２４内のガス圧力がスプリング圧力より高くなった状態、すなわち、所定の圧力よりも高くなると、ダイヤフラム４５２は膨出し、その結果、作動棒４５４を引き上げ、レバー４５６を介して弁体４５８を閉鎖側に移動させる。また低くなった場合には逆の動作を行う。これによって、二次側減圧室４２４内は、常時所定のガス圧力に保たれる。
【０１０７】
また、作動棒４５４の上端にはマグネットＭ１が固定されていると共に、このマグネットＭ１に対向して、カバー４５０の内部には異常低圧検知手段としてのリードスイッチＲ１が対向配置されている。
そして、リードスイッチＲ１の検知出力によって、異常減圧時における遮断作用や、復帰時における確認作業を行うことができるのであるが、これの作用については後述する。
【０１０８】
遮断弁ユニット４１８は、カバー４５０の他方の凹部４５０ｂ内部に収納されたソレノイド４６２と、ソレノイド４６２の内部に摺動可能に挿通されたプランジャ４６４と、プランジャ４６４の下部に一体に突設された弁棒４６４ａと、弁棒４６４ａの下端に一体に設けた弁体４３０と、中心を弁体４３０に一体化し、周辺をハウジング４１４の上部開口と凹部４５０ｂの周縁間に挟持されて一次側減圧室４２２と凹部４５０ｂの周縁内を気密にシールするベローズ４６８と、弁体４３０とソレノイド４６２間に介挿されて、弁体４３０を常時閉鎖側に付勢するスプリング４６６とからなっている。
【０１０９】
ソレノイド４６２は、永久磁石４６２ａと、永久磁石４６２ａと同方向および逆方向に励磁される電磁石４６２ｂとで構成される磁石組立体であって、外部からの電気信号によって瞬時に発生する吸着および離脱方向の磁力によってプランジャ４６４をスプリング４６６のばね圧によって突出させたり、あるいはその逆にバネ圧に抗してソレノイド４６２内に吸引し、弁体４３０をノズル４２８に離設させて流路を開閉する機能となっている。
【０１１０】
また、ソレノイド４６２の側部には、作動検知手段としてのリードスイッチＲ２が配置され、ソレノイド４６２の外周に漏洩する磁束変化を検出するようになっている。
【０１１１】
この遮断弁ユニット４１８のリードスイッチＲ２および調整弁ユニット４２０のリードスイッチＲ１のリード線およびソレノイド４６２のリード線は、カバー４５０の一側部に設けたコンジット口４７０を通じて外部に引き出される。
【０１１２】
さらに、プランジャ４６４の上端部には、作動表示を兼ねたリセットボタン４７２が配置され、その上部を凹部４５０ｂの頂面に着脱可能に捩り込み固定された透明キャップ４７４で覆っている。
【０１１３】
上述の構成において、図示しない感震センサ、ガス漏れセンサ、火災センサ等のセンサ類のうちの少なくとも１つ、またはリードスイッチＲ１が検出信号を発生すると、制御部は、これらの各センサおよびリードスイッチＲ１からの信号を取り込んで、各状態に応じた警報出力を発生すると同時に、ソレノイド４６２に遮断パルス信号を出力する。この結果、自動切替調整器は、ガス流路を遮断する。
【０１１４】
（第２の実施形態）
次に図７は、本発明の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法を適用した、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システムへの燃料ガス供給装置の概略構成を、一部ブロックにて示す説明図である。なお、第２の実施形態における構成要素が、前述の第１の実施形態における構成要素と同一の場合は、同一の符号を付して説明する。
【０１１５】
図７においては、本実施形態の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置は、前述の第１の実施形態と同様に、家庭用の燃料ガス供給装置として構築された場合を示している。すなわち、燃料ガス供給装置は、硫黄系付臭剤を含む燃料ガス、たとえばＬＰガス（または、オートガス）を充填したバルク貯槽１２から減圧供給手段としての遮断機能付き圧力調整器１３および低圧ガスメータ６を介して燃料電池コージェネレーションシステム１とＬＰＧ用燃焼器７にＬＰガスを供給する。
【０１１６】
燃料電池コージェネレーションシステム１は、たとえば図２５と同様の構成を有し、ここで発電された電気エネルギーは、交流に変換されて利用される。
【０１１７】
一方、燃料電池コージェネレーションシステム１の廃熱回収装置（図２０参照）で回収された熱エネルギーにより加熱された市水は、燃料電池システム１の近傍の屋外に設置された貯湯槽８に貯留されて、家屋の屋内にて適宜給湯に利用される。また、貯湯槽８に貯留された湯は、ポンプユニット９を介して、バルク貯槽１２の下部に設置された放熱装置１４を循環してバルク貯槽１２の下部を温め、貯湯槽７に戻る。
【０１１８】
バルク貯槽１２は密閉型加圧容器であり、内部に高圧の液化ＬＰガスを貯留するものであり、残量が減った場合は高圧の液化ＬＰガスを外部から充填、補充できる据え置き形の密閉タンクによって構成されている。バルク貯槽１２に充填されているＬＰガスは、圧力調整器１３により、ＬＰＧ用燃焼器７および燃料電池コージェネレーションシステム１の改質器（図２０参照）に適する低圧（たとえば、３ｋＰａ）に減圧されて供給される。
【０１１９】
バルク貯槽１２から供給される液化燃料ガスの残液量がかなり減少すると、付臭剤に含まれる硫黄成分が高い濃度で使用側ガスシリンダ２から放出される可能性があるという問題があるので、このような問題を解消するために、遮断機能付き圧力調整器１３は、硫黄成分が高い濃度で放出されないうちにバルク貯槽１２からの燃料ガスの供給を遮断するように、バルク貯槽１２の内圧が上述の第１の所定値（Ｐｔｈ１）より下がると圧力調整器１３内のガス流路を遮断するようになっている。このようにすることにより、改質器の改質触媒の被毒を防止することができる。
【０１２０】
なお、遮断機能付き圧力調整器１３は、バルク貯槽１２に充填されている高圧の燃料ガスを、常バルク貯槽１２から放出される燃料ガスの圧力がバルク貯槽１２から硫黄系付臭剤中の所定濃度（たとえば、１０ｐｐｍ）以上の硫黄成分が放出されない第１の所定値（Ｐｔｈ１）以上であってバルク貯槽１２から放出される燃料ガスが再液化しない第３の所定値（Ｐｔｈ３）以下の範囲内にある第４の所定値（Ｐｔｈ４）以上の場合に、バルク貯槽１２から燃料ガスを燃料電池コージェネレーションシステム１に供給し、ガス消費によりバルク貯槽１２から放出される燃料ガスの圧力が第４の所定値（Ｐｔｈ４）以下になった場合には、燃料ガスの供給を遮断するように設定しても良い。このように設定した場合には、高い濃度の硫黄成分が燃料電池コージェネレーションシステム１に供給されることがなく、また再液化による配送効率の低下を発生させることなく、燃料電池コージェネレーションシステム１へ燃料ガスを供給することができる。
【０１２１】
たとえば、第１の所定値（Ｐｔｈ１）は、所定濃度（たとえば、１０ｐｐｍ）以上の硫黄成分が放出されないように設定する場合は、０．１５ＭＰａに設定される。また、第３の所定値（Ｐｔｈ３）は、０．３ＭＰａに設定される。
【０１２２】
遮断機能付き圧力調整器１３は、たとえば特開２００２−３９４２３号公報に開示されているタイプのものを使用することができる。
【０１２３】
図８および図９は、遮断機能付き圧力調整器１３の構成の一例を示す。図８は、ソレノイド組立体が作動前の状態を示す遮断機能付き圧力調整器の縦断面図、図９は、図８におけるソレノイド組立体が作動中の状態を示す縦断面図である。
【０１２４】
遮断機能付き圧力調整器は、調圧室８４６を有する圧力調整器本体８４１と、調圧室８４６の上方開口部を被覆するカバー部８４２と、カバー部８４２の内部に配設されたガス調圧機構８５７と、ガス流および周辺の異常状態を検知して開閉弁８４７を自動的に遮断モードに切り換える自動遮断装置８６７とを備えている。さらに詳しくは、圧力調整器本体８４１は、両端部にガス流入口８４４とノズル出口８４５を夫々配したノズル部８４３とガス流出口８６６との間に位置する調圧室８４６内に揺動可能に軸支されるレバー部８５２を介してノズル出口８４５を開閉する開閉弁８４７からなる。
【０１２５】
開閉弁８４７は、ノズル出口８４５の弁座に対する前後往復動によってノズル出口８４５を開閉する合成ソリッドゴム材等からなる弁体８４８と、弁体８４８を先端部に保持すると共に交差する調圧室８４６の仕切壁８５０を貫通して前後往復動の案内手段とするピストン８４９を備えている。また、調圧室８４６の底部に対してピボット軸８５３を中心にして揺動可能に軸支されると共に、ピストン８４９の後端部をＵ字状係止部８５４の先端部にピン８５１で係止してその揺動運動をピストン８４９の前後往復動に変換可能に連結するレバー部８５２を備えている。
【０１２６】
カバー部８４２は、上端部にキャップ８５６を戴冠可能な円筒部８５５の下端部口径を拡張させて調圧室８４６の上方開口部を被覆する一方、ガス調圧機構８５７の一部を構成するダイヤフラム８５８の外周縁部を圧力調整器本体８４１と共に挟持し、ガス調圧機構８５７の他の構成要素をその内部に収容する。ガス調圧機構８５７は、ダイヤフラム８５８のカバー部側の表面に配設されるばね受座８５９と、円筒部８５５の内面に螺合する調圧プラグ８６０と、ばね受座８５９と調圧プラグ８６０との間に装着される調圧ばね８６１とを備えている。
【０１２７】
また、調圧ばね８６１の軸芯に沿って上下方向に延伸し、且つ下方端部がばね受座８５９とダイヤフラム８５８を貫通してダイヤフラム８５８の調圧室側表面を鍔部８６３で圧接すると共にレバー部８５２の略中央部に上下動可能に連結される作動軸８６２と、ばね受座８５９と作動軸８６２の上方端部に配設される係止部８６５との間に装着されるリリーフばね８６４とを備えている。
【０１２８】
ガス調圧機構８５７は、調圧プラグ８６０の略中央部に透設した角孔８６０ａにレンチ等の工具を挿入して回動して調圧プラグ８６０自体の円筒部８５５の内面に対する螺合高さを調節することによって調圧ばね８６１の付勢力が調整される。また、カバー部８４２の内部空間は、角孔８６０ａおよび円筒部８５５の外側面とキャップ８５６の隙間を経て大気圧系に連通する。
【０１２９】
自動遮断装置８６７は、ソレノイド８７０と、可動鉄心８７１と、圧縮ばね８７２と、下方端部が可動鉄心８７１の上方端部に当接可能で、且つ上方端部がレバー部８５２の後端部に上下動可能に連結されるレバー駆動軸８７３とを具備するソレノイド組立体８６８を備えている。このソレノイド組立体８６８をレバー部８５２の後端部に交差する上下作動軸芯に沿って圧力調整器本体８４１の底部に一体的に組み込まれている。
【０１３０】
また、自動遮断装置は、調圧室８４６内に配設した圧力センサ８７４と、ノズル部８４３内のガス流路に配設した圧力センサ８７８と、圧力センサ８７４および８７８による検出信号および操作スイッチ８７７による作動信号を入力し、格納した制御プログラムに従って制御信号を出力するマイクロコンピュータ８７５と、マイクロコンピュータ８７５からの制御信号に応じた出力電流でソレノイド８７０を励磁または消磁するソレノイド作動部８７６とを具備するソレノイド制御系８６９を備えている。
【０１３１】
次に、この自動遮断機能付き圧力調整器の作用について説明する。まず、図８に示すように、ソレノイド制御系８６９の操作スイッチ８７７を閉じ、マイクロコンピュータ８７５からソレノイド励磁指令信号をソレノイド作動部８７６に発信させてソレノイド８７０を励磁することにより、圧縮ばね８７２の付勢力に抗して可動鉄心８７１が引き下げられる。その結果、レバー部８５２の後端部に吊持されているレバー駆動軸８７３の下方端部は、可動鉄心８７１と分離する。言い換えれば、ガス調圧機構８５７に対する自動遮断装置８６７の干渉が解除されて、ガス調圧機構８５７の調整操作を可能にする。
【０１３２】
そこで、ガス調圧機構８５７における調圧プラグ８６０を介して調圧ばね８６１のばね受座８５９に対する付勢力を予め所望するレベルに調整し、作動軸８６２およびレバー部８５２を順次経てピストン８４９を後退駆動させる。これにより、弁体８４８がノズル出口８４５の弁座から一旦最大限度後退してから操作スイッチ８７７を開いてソレノイド８７０を消磁し、調圧ばね８６１の付勢力に対して圧縮ばね８７２の付勢力により可動鉄心８７１を引き上げる。
【０１３３】
従って、図９に示したように、可動鉄心８７１をレバー駆動軸８７３の下方端部に当接させてピストン８４９を前進駆動させることで、弁体８４８によるノズル出口８４５の弁座の遮断を確実にして、すなわち開閉弁８４７の作動をロックして事前調整過程を完了させる。
【０１３４】
その後、ガス漏れの事前チェック課程として、バルク貯槽から高圧のガスをガス流入口８４４を経てノズル出口８４５に供給しながら、操作スイッチ８７７を閉じてガス調圧機構８５７に対する自動遮断装置８６７の干渉を再度解除させる。これにより、ガス調圧機構８５７が作動して作動軸８６２およびレバー部８５２を順次経てピストン８４９を後退駆動させて、弁体８４８がノズル出口８４５の弁座から分離する。そして、高圧のガスがノズル出口８４５から仕切壁８５０における破線で示した流路を経て調圧室８４６内に充満させ、たとえば操作スイッチ８７７を閉じて約３秒後に自動的に操作スイッチ８７７を一旦開き、ノズル出口８４５からのガスの流入を完全に遮断させる。
【０１３５】
前述したガスの流入の遮断後一定の時間、たとえば２０秒経過する間に調圧室８４６内の圧力低下、すなわちガス漏れが圧力センサ８７４によって検出されると、操作スイッチ８７７の開路モードが維持されてガスの流入遮断状態が継続される。一方、ガスの流入遮断後２０秒経過する間に調圧室４６内の圧力低下が検出されない場合、操作スイッチ８７７の開路モードが閉路モードに自動的に切り替わって、ガス漏れの事前チェック課程が完了し、ガスの本格的な使用が可能になる。なお、ガス漏れが圧力センサ８７４で検出された場合、そのガス漏れの点検あるいは修理が終了したら、再度操作スイッチ８７７の閉路モードから開路モードの切り替えによって前述したガス漏れの事前チェック過程を繰り返して完了させる。
【０１３６】
ガスが本格的に使用されている間に、調圧室８４６の内部に流入したガスは、調圧ばね８６１の付勢力に抗してダイヤフラム８５８をカバー部８４２側に次第に押し上げる。これにより、作動軸８６２も次第に上昇して、作動軸８６２の上昇運動がレバー部８５２およびピストン８４９を順次経て弁体８４８を前進駆動させるように作用するので、ノズル８４５の弁座と弁体８４８との間の隙間が次第に減少する。
【０１３７】
やがて、調圧室８４６内のガス圧力によるダイヤフラム８５８の押し上げ力と調圧ばね８６１の付勢力が平衡状態に到達すると、弁体８４８がノズル８４５の弁座を完全に遮断して該ノズル出口８４５からのガスの流出を阻止する。また、燃焼器側のガスの消費に伴って調圧室８４６内のガス圧力が低下し始めると、弁体８４８が、ノズル出口８４５の弁座から分離し始めて該ノズル出口８４５からのガスの流出が再開される。すなわち、弁体８４８のノズル８４５の弁座に対する開閉作動が、燃焼器側におけるガス消費度合いに応じて繰り返される。
【０１３８】
なお、ガス流出口８６６側から逆流したガスによって調圧室８４６のガス圧力が急上昇すると、ダイヤフラム８５８の押し上げ力も急上昇して、弁体８４８やノズル出口８４５の弁座等を含む開閉弁８４７の要部が衝撃を受けて破損する可能性があるので、ばね受座８５９と係止部８６５との間にリリーフばね８６４を装着してこの破損トラブルの発生を防止している。
【０１３９】
また、ガスが本格的に使用されている間に、ノズル部８４３内のガス流路に配設した圧力センサ８７８により、バルク貯槽１２から放出される燃料ガスの圧力が第１の所定値（Ｐｔｈ１）より減少したことが検出されると、マイクロコンピュータ８７５は、ソレノイド作動部を制御してソレノイド８７０を消磁し、調圧ばね８６１の付勢力に対して圧縮ばね８７２の付勢力により可動鉄心８７１を引き上げる。従って、図９に示したように、可動鉄心８７１をレバー駆動軸８７３の下方端部に当接させてピストン８４９を前進駆動させることで、弁体８４８によるノズル出口８４５の弁座の遮断を行い、ノズル出口８４５からのバルク貯槽１２の燃料ガスの流入を完全に遮断させる。
【０１４０】
なお、このような遮断機能付き圧力調整器において、バルク貯槽１２からのＬＰガスを遮断する際の第１の所定値（Ｐｔｈ１）の圧力は、調圧ばね８６１の付勢力によって設定でき、より具体的には、調圧ばね８６１の直径、中心径、コイルの巻き数、バネ定数等を考慮した設定により決定できる。この調圧ばね８６１の付勢力は、たとえば、通常用いられている自動切替調整器における調圧ばねよりも付勢力を増加させるように設定される。
【０１４１】
（第３の実施形態）
次に図１０は、本発明の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法を適用した、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池システムへの燃料ガス供給装置の概略構成を、一部ブロックにて示す説明図である。なお、第３の実施形態における構成要素が、前述の各実施形態における構成要素と同一の場合は、同一の符号を付して説明する。
【０１４２】
図１０においては、本実施形態の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置は、前述の第１および第２の実施形態と同様に、家庭用の燃料ガス供給装置として構築された場合を示している。すなわち、燃料ガス供給装置は、硫黄系付臭剤を含む燃料ガス、たとえばＬＰガスを充填したバルク貯槽１２から遮断機能付き圧力調整器１３および中圧ガスメータ１５を介して燃料電池コージェネレーションシステム１に供給すると共に、中圧ガスメータ１５からさらに二次側調整器１６を介してＬＰＧ用燃焼器７にＬＰガスを供給する。
【０１４３】
中圧ガスメータ１５は質量流量計であり、たとえばフローセンサ式のものが使用される。このフローセンサ式ガスメータは、たとえば、ＬＰガスの流れ方向におけるマイクロヒータの上流側と下流側とに各々配置したサーモパイルの起電力差によりＬＰガスの流速を測定し、ＬＰガスの流れ方向と直交する方向にマイクロヒータから間隔をおいた側方のサーモパイルの起電力によりＬＰガスの組成に応じた熱伝導率を測定するフローセンサと、フローセンサによる両測定値と、ガス配管の断面積とから、ガス配管を流れるＬＰガスの単位時間当たりの質量流量を演算するマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータで演算した結果を表示する表示部等で構成することができる。
【０１４４】
燃料電池コージェネレーションシステム１は、たとえば図２０と同様の構成を有するが、改質器に供給される燃料ガスの圧力が、前述の第２の実施形態における０．３ｋＰａより高い０．０１〜０．１ＭＰａの間で最適な値となるように構成されているシステムである。
【０１４５】
そこで、バルク貯槽１２に高い内圧で充填されているＬＰガスは、遮断機能付き圧力調整器１３により、中圧（０．０１〜０．１ＭＰａ）に減圧されて燃料電池コージェネレーションシステム１の改質器（図２０参照）に供給される。また、中圧（０．０１〜０．１ＭＰａ）に減圧されたＬＰガスは、さらに二次側調整器１６によって低圧（たとえば、３ｋＰａ）に減圧されてＬＰＧ用燃焼器７に供給される。
【０１４６】
遮断機能付き圧力調整器１３は、硫黄成分が高い濃度で放出されないうちにバルク貯槽１２からの燃料ガスの供給を遮断するように、バルク貯槽１２の内圧が上述の第１の所定値より下がると圧力調整器１３内のガス流路を遮断するようになっている。このようにすることにより、改質器の改質触媒の被毒を防止することができる。
【０１４７】
二次側調整器１６は、たとえば特開２００１−１０８１９７号公報に開示されているタイプのものを使用することができる。
【０１４８】
図１１は、二次側調整器１６の構成の一例を示す。図１１において、二次側圧力調整器は、ボディ６９１の一次側アウトレットパイプ６４５が装着された側と反対側に、ガス出口通路６９３を備えたアウトレットパイプ６９５が装着されている。ボディ６９１と、ボディ６９１の上部開口に装着されたカバー６９７との間には、ボディ６９１側の減圧室６９９とカバー６９７側の大気圧室７０１とを区画するダイヤフラム弁７０３が設けられている。
【０１４９】
ダイヤフラム弁７０３は、カバー６９７内に固定されたスプリング受け７０５との間に設けられたスプリング７０７により、減圧室６９９側に押し付けられている。ダイヤフラム弁７０３の中央下部には作動桿７０９が装着され、作動桿７０９の下部には、操作レバー７１１の先端側が摺動可能に交叉係合している。操作レバー７１１は、基端側がボディ６９１側に設けた支持ピン７１３に支持され、この支持ピン７１３を中心に図１１中で紙面に平行な面内にて回転可能である。
【０１５０】
操作レバー７１１は、支持ピン７１３の図中で上部に近接した位置に、連結ピン７１５を介して弁体７１７の一端側が連結されている。弁体７１７は、ボディ６９１に形成したガイド部６９１ａに対して摺動可能であり、その他端側は、一次側アウトレットパイプ６４５に形成したノズル部６４５ｂに対して開閉可能となっている。
【０１５１】
このような構成の二次側調整器は、その下流側における燃焼器等でガスが使用されて、減圧室６９９の圧力が低下すると、ダイヤフラム弁７０３が押されて作動桿７０９と共に減圧室６９９側に変位し、これに伴い操作レバー７１１が反時計方向に回転して弁体７１７を左方向に移動させてノズル部６４５ｂを開放させ、これによりバルク貯槽側からＬＰガスが減圧室６９９に流入する。
【０１５２】
減圧室６９９内のガス圧が所定以上に高くなると、スプリング７０７の力に抗してダイヤフラム弁７０３が大気圧室７０１側に変位し、前述とは逆の動作によって弁体７１７ノズル部６４５ｂに接近する方向に移動してガス流量を制限する。このようにして、減圧室６９９内の圧力が常に一定になるように調整される。
【０１５３】
（第４の実施形態）
次に図１２は、本発明の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法を適用した、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池システムへの燃料ガス供給装置の概略構成を、一部ブロックにて示す説明図である。なお、第４の実施形態における構成要素が、前述の各実施形態における構成要素と同一の場合は、同一の符号を付して説明する。
【０１５４】
図１２においては、本実施形態の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置は、前述の第１乃至第３の実施形態と同様に、家庭用の燃料ガス供給装置として構築された場合を示している。すなわち、燃料ガス供給装置は、硫黄系付臭剤を含む燃料ガス、たとえばＬＰガスを充填したバルク貯槽１２からハイブリッドガスメータ１７を介して燃料電池コージェネレーションシステム１に供給すると共に、ハイブリッドガスメータ１７からさらに二次側調整器１６を介してＬＰＧ用燃焼器７にＬＰガスを供給する。
【０１５５】
ハイブリッドガスメータ１７は、バルク貯槽１２のガス出口に接続されたバルブ１８と、バルブ１８に接続された遮断機能付き圧力調整器１３と、遮断機能付き圧力調整器１３に接続された中圧ガスメータ１５とを一体化した構成からなり、軽量コンパクト化されている。
【０１５６】
燃料電池コージェネレーションシステム１は、たとえば図２０と同様の構成を有するが、改質器に供給される燃料ガスの圧力が、前述の第２の実施形態における０．３ｋＰａより高い０．０１〜０．１ＭＰａの間で最適な値となるように構成されているシステムである。
【０１５７】
そこで、バルク貯槽１２に高い内圧で充填されているＬＰガスは、ハイブリッドガスメータ１７の遮断機能付き圧力調整器１３により、中圧（０．０１〜０．１ＭＰａ）に減圧され、中圧ガスメータ１５を介して燃料電池コージェネレーションシステム１の改質器（図２０参照）に供給される。また、中圧（０．０１〜０．１ＭＰａ）に減圧されたＬＰガスは、さらに二次側調整器１６によって低圧（たとえば、３ｋＰａ）に減圧されてＬＰＧ用燃焼器７に供給される。
【０１５８】
遮断機能付き圧力調整器１３は、硫黄成分が高い濃度で放出されないうちにバルク貯槽１２からの燃料ガスの供給を遮断するように、バルク貯槽１２の内圧が上述の第１の所定値より下がると圧力調整器１３内のガス流路を遮断するようになっている。このようにすることにより、改質器の改質触媒の被毒を防止することができる。
【０１５９】
（第５の実施形態）
次に図１３は、本発明の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法を適用した、本発明の第５の実施形態に係る燃料電池システムへの燃料ガス供給装置の概略構成を、一部ブロックにて示す説明図である。なお、第５の実施形態における構成要素が、前述の各実施形態における構成要素と同一の場合は、同一の符号を付して説明する。
【０１６０】
図１３においては、本実施形態の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置は、業務用の燃料ガス供給装置として構築された場合を示している。すなわち、燃料ガス供給装置は、硫黄系付臭剤を含む燃料ガス、たとえばＬＰガス（または、オートガスやＤＭＥ（ジメチルエーテル））を充填したバルク貯槽１２から減圧供給手段としての一次側調整器２０、バルブ２３、中圧ガスメータ１５を介して燃料電池コージェネレーションシステム１に供給する。また、この燃料ガス供給装置は、一次側調整器２０から二次側調整器１６および低圧ガスメータ６を介して（または、中圧ガスメータ１５のガス出口から一次側調整器２０から二次側調整器１６および低圧ガスメータ６を介して）、ＬＰＧ用燃焼器等（図示しない）にＬＰガスを供給する。
【０１６１】
バルク貯槽１２のガス出口と一次側調整器２０のガス出口の間には、一次側調整器２１および中圧漏洩検知部２２が接続されている。
【０１６２】
バルク貯槽１２は、その内部の液化燃料ガスの液面の高さを高精度に検知する液面計１２ａを備えており、液面計１２ａの出力は、中圧ガスメータ１５と、バルブ２３の開閉を制御するコントローラ２４とに供給されている。
【０１６３】
燃料電池コージェネレーションシステム１は、たとえば図２５と同様の構成に加えて、改質器１ａの前段に脱硫装置２５を備えている。
【０１６４】
また、業務用の燃料ガス供給装置では、燃料電池コージェネレーションシステム１の規模が家庭用に比べて大きいために、ガス漏れ監視を行うガス検知ユニット２６が、さらに設けられている。このガス検知ユニット２６は、中圧ガスメータ１５から脱硫装置２５に供給されるＬＰガスの漏洩を検出するガスセンサ（図示しない）と、改質器１ａからセルスタック１ｂに供給される水素の漏洩を検出する水素センサ（図示しない）と、それぞれのセンサが検出対象のガスの漏洩を検出した際に、検出対象毎に内容が異なる漏洩警報信号を出力する信号出力回路とをユニット化したものである。ガス検知ユニット２６からの漏洩警報信号は、中圧ガスメータ１５に入力されている。
【０１６５】
中圧ガスメータ１５は、燃料電池システム１における燃料ガスの使用量の積算、硫黄成分の監視、安全監視等を行う。また、定圧ガスメータ６は、燃焼器等によるガス使用量の積算、安全監視等を行う。
【０１６６】
また、中圧漏洩検知部２２の漏洩検知信号と、中圧ガスメータ１５からの検針信号、硫黄成分異常および流量異常通報信号は、管理センターに通報するための自動通報用コントローラ２７に供給されている。
【０１６７】
燃料電池コージェネレーションシステム１の廃熱回収装置５で回収された熱エネルギーにより加熱された市水は、燃料電池コージェネレーションシステム１の近傍の屋外に設置された貯湯槽８に貯留されて、家屋の屋内にて適宜給湯に利用される。また、貯湯槽８に貯留された湯は、ポンプユニット９を介して、バルク貯槽１２の下部に設置された放熱装置１４を循環してバルク貯槽１２の下部を温め、貯湯槽８に戻る。
【０１６８】
そこで、バルク貯槽１２に高い内圧で充填されているＬＰガスは、一次側調整器２０により、中圧（０．０１〜０．１ＭＰａ）に減圧され、バルブ２３および中圧ガスメータ１５を介して燃料電池コージェネレーションシステム１の脱硫装置２５に供給される。また、中圧（０．０１〜０．１ＭＰａ）に減圧されたＬＰガスは、さらに二次側調整器１６によって低圧（たとえば、３ｋＰａ）に減圧され、低圧ガスメータ６を介してＬＰＧ用燃焼器等のガス使用側に供給される。
【０１６９】
バルク貯槽１２に充填されているＬＰガスには、付臭剤中に平均で５〜６ｐｐｍの硫黄成分が含まれており、バルク貯槽１２内の燃料ガス残量が１０％以下になると硫黄成分の濃度が急激に上昇する。これを避けるため、燃料ガスの消費により、バルク貯槽１２に貯留されている液化燃料ガスの残液量が減少していっても、所定濃度以上の高濃度の硫黄成分が放出されないように、バルク貯槽１２バルク貯槽１２内の圧力が、第１の所定値（Ｐｔｈ１）以上の値（たとえば、０．２ＭＰａ）になる状態を放熱装置（または、保温プール）１４による保温により維持する。これによって、燃料ガス消費量、残液量に関係なく、ガス容器の下部を温めることにより、硫黄濃度の高いものが下部に残らずに硫黄成分の均一化が図れる。なお、この実施形態では、放熱装置１４は、排熱回収装置１ｄで回収される熱エネルギーにより加熱される湯を貯留する貯湯槽８からの湯を循環させているが、これに限らず、貯湯槽は一般的な給湯機であっても良い。
【０１７０】
それに加えて、燃料ガス消費により、バルク貯槽１２に貯留されている液化燃料ガスの残液量が所定の高さ（たとえば、２０％）以下になったことが液面計１２ａで検知されると、コントローラ２４は、液面計１２ａからの検知信号によりバルブ２３を閉めるように制御し、一次側調整器２０から燃料電池システム１への燃料ガスの供給を遮断する。このようにすることにより、燃料電池コージェネレーションシステム１の脱硫装置２５に供給される燃料ガス中の硫黄濃度が低減され、さらに脱硫装置２５で低減されるので、改質器１ａの改質触媒の被毒を防止することができる。
【０１７１】
一次側調整器２０は、たとえば特開２００１−１０８１９７号公報に開示されているタイプのものを使用することができる。
【０１７２】
図１４は、一次側調整器２０の構成の一例を示す。図１４において、一次側調整器は、ボディ５３５の図中で右側の端部に、ガス入口通路５３７を備えたインレットパイプ５３９が装着されている。ボディ５３５と、ボディ５３５の上部開口に装着されたカバー５６５との間には、ボディ５３５側の減圧室５６７とカバー５６５側の大気圧室５６９とを区画するダイヤフラム弁５７１が設けられている。ダイヤフラム弁５７１は、作動桿５７３の下端に支持されており、作動桿５７３の上端には、スプリング受け５７５が固定されている。このスプリング受け５７５とダイヤフラム弁５７１との間には、ダイヤフラム弁５７１を減圧室５６７側に押し付けるスプリング５７７が介挿されている。
【０１７３】
作動桿５７３の下端には、操作レバー５７９の一端部５７９ａが当接している。操作レバー５７９は、ボディ５３５側に取り付けられた支持ピン５８１を中心として、図中で紙面に平行な面内にて回転可能であり、他端部５７９ｂには、弁棒５８３の一端が当接している。弁棒５８３は、インレットパイプ５３９の減圧室５６７側に装着されたノズル構成部材５８５を貫通して左右方向に移動可能であり、スプリング５８９によりノズル部５８５ａに向けて押し付けられている。
【０１７４】
上述の構成の一次側調整器において、その下流側においてガスが使用されて、減圧室５６７の圧力が低下すると、ダイヤフラム弁５７１がスプリング５７７に押されて作動桿５７３と共に減圧室５６７側に変位する。これに伴い操作レバー５７９が反時計方向に回転して弁棒５８３を右方向に移動させ、弁体５８７をノズル部５８５ａから離反させて開放させる。これにより、ＬＰガスがバルク貯槽１２から減圧室５６７内に流入する。
【０１７５】
減圧室５６７内のガス圧力が所定以上に高くなると、スプリング５７７の力に抗してダイヤフラム弁５７１が大気圧室５６９側に変位し、前述とは逆の動作によって、弁体５８７がスプリング５８９に押されてノズル部５８５ａに接近する方向に移動し、ガス流量を制限する。このようにして、減圧室５６７内の圧力が一定になるように調整される。
【０１７６】
（第６の実施形態）
次に図１５は、本発明の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法を適用した、本発明の第６の実施形態に係る燃料電池システムへの燃料ガス供給装置の概略構成を、一部ブロックにて示す説明図である。なお、第６の実施形態における構成要素が、前述の各実施形態における構成要素と同一の場合は、同一の符号を付して説明する。
【０１７７】
図１５においては、本実施形態の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置は、前述の第５の実施形態と同様に、業務用の燃料ガス供給装置として構築された場合を示している。すなわち、燃料ガス供給装置は、硫黄系付臭剤を含む燃料ガス、たとえばＤＭＥを充填したバルク貯槽１２から遮断機能付き圧力調整器１３、二次側調整器３０、バルブ３２を介して燃料電池コージェネレーションシステム１にＤＭＥを供給する。
【０１７８】
また、燃料ガス供給装置は、バルク貯槽１２から遮断機能付き圧力調整器１３を介してＤＭＥが供給されると共に、ブタンガスを充填したバルク貯槽２８から一次側調整器２０と同一構成の一次側調整器３３を介してブタンガスが供給されるミキシングユニット３４で適宜混合された燃料ガスが、二次側調整器３９およびバルブ４２を介してＭＧＴ（マイクロガスタービン）４５に供給されると共に、バルブ４２のガス出口からさらに、二次側調整器４３および低圧ガスメータ４４を介してＬＰＧ用燃焼器７に供給される。すなわち、この実施形態では、特に、ＭＧＴ４５およびＬＰＧ用燃焼器７には、上述の実施形態におけるＬＰガスの代替燃料としてＤＭＥ＋ブタンの混合ガスが供給される。
【０１７９】
ミキシングユニット３４は、遮断機能付き圧力調整器１３のガス出口に接続された開度調整バルブ３５および該開度調整バルブ３５を開閉制御するコントローラ付きマスフローメータ３６と、一次側調整器３３のガス出口に接続された開度調整バルブ３７および該開度調整バルブ３７を開閉制御するコントローラ付きマスフローメータ３８とを備えている。ミキシングユニット３４は、遮断機能付き圧力調整器１３を経たＤＭＥの気体と、一次側調整器３３を経たブタンガスの気体を混合するものであるが、一般・家庭用には、燃焼空気比を合わせることで現行のＬＰＧ用燃焼器７をそのまま使用可能であり、業務用・工業用の炉等には、発熱量を合わせることが重要である。
【０１８０】
遮断機能付き圧力調整器１３のガス出口と二次側調整器３０のガス出口の間には、二次側調整器２１および中圧漏洩検知部２２が接続されている。また、ミキシングユニット３４のガス出口と二次側調整器３９のガス出口の間にも、二次側調整器４０および中圧漏洩検知部４１が接続されている。
【０１８１】
燃料電池コージェネレーションシステム１は、たとえば図２５と同様の構成になっている。
【０１８２】
そこで、バルク貯槽１２に０．２ＭＰａ以上の高い内圧で充填されているＤＭＥは、遮断機能付き圧力調整器１３により第１の中圧（０．２ＭＰａ）に減圧され、さらに二次側調整器１６で第１の中圧より低い第２の中圧（０．０１〜０．１ＭＰａ）に減圧されて、燃料電池コージェネレーションシステム１に供給される。また、第１の中圧（０．２ＭＰａ）に減圧されたＤＭＥは、ミキシングユニット３４の開度調整バルブ３５にも供給される。
【０１８３】
バルク貯槽２８に０．２ＭＰａ以上の高い内圧で充填されているブタンガスは、一次側調整器３３により第１の中圧（０．２ＭＰａ）に減圧されて、ミキシングユニット３４の開度調整バルブ３７に供給される。ミキシングユニット３４で混合された混合ガスは、二次側調整器３９でさらに第２の中圧（０．０１〜０．１ＭＰａ）に減圧されて、ＭＧＴ４５に供給される。
【０１８４】
第２の中圧（０．０１〜０．１ＭＰａ）に減圧された混合ガスは、さらに二次側調整器４３で低圧（たとえば、３ｋｐａ）に減圧されてＬＰＧ用燃焼器７にも供給される。
【０１８５】
遮断機能付き圧力調整器１３は、硫黄成分が高い濃度で放出されないうちにバルク貯槽１２からの燃料ガスの供給を遮断するように、バルク貯槽１２の内圧が上述の第１の所定値（Ｐｔｈ１）（たとえば、０．２ＭＰａ以上かつ０．３ＭＰａ以下の範囲内にある任意の値）より下がると、遮断機能付き圧力調整器１３内のガス流路を遮断するようになっている。このようにすることにより、燃料電池コージェネレーションシステム１における改質器の改質触媒の被毒を防止することができる。
【０１８６】
（第７の実施形態）
次に図１６は、本発明の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法を適用した、本発明の第７の実施形態に係る燃料電池システムへの燃料ガス供給装置の概略構成を示す説明図である。なお、第７の実施形態における構成要素が、前述の各実施形態における構成要素と同一の場合は、同一の符号を付して説明する。
【０１８７】
図１６においては、本実施形態の燃料電池システムへの燃料ガス供給装置は、前述の第１の実施形態の構成に加えて、硫黄成分の通過を制限するアダプタ４２を追加したものである。
【０１８８】
すなわち、図１６（Ａ）に示すように、硫黄系付臭剤を含む燃料ガス（たとえばＬＰガス、オートガス、ＤＭＥ等）を充填したガスシリンダ２から自動切替調整器４を介して下流側に燃焼ガスを供給する際、ガスシリンダ２と自動切替調整器４を接続する高圧ホース４１と、ガスシリンダ２との間にアダプタ４２を接続する。
【０１８９】
あるいは、図１６（Ｂ）に示すように、硫黄系付臭剤を含む燃料ガス（たとえばＬＰガス、オートガス、ＤＭＥ等）を充填したガスシリンダ２から自動切替調整器４を介して下流側に燃焼ガスを供給する際、ガスシリンダ２と自動切替調整器４を接続する高圧ホース４１と、自動切替調整器４との間にアダプタ４２を接続する。
【０１９０】
図１７は、アダプタ４２の構成を示す断面図である。図１７において、アダプタ４２は、入口通路４３ａおよび出口通路４３ｂが形成された筐体４３と、入口通路４３ａと出口通路４３ｂの間に挿入されたフィルタ４４および止め座４５から構成されている。
【０１９１】
フィルタ４４は、たとえば図１８（Ａ）に示すように、破砕状、球状もしくは円柱状の活性炭のセラミック構造４４ａからなるか、または図１８（Ｂ）に示すように、ハニカム状活性炭４４ｂの低圧力損失構造からなり、フィルタ４４を通過する燃焼ガスの圧力損失をあまり増加させることなく、燃焼ガスに含まれる硫黄成分を吸着してその濃度を低減することができる。
【０１９２】
図１９は、図１７および図１８で説明したアダプタ４２の具体的な使用例である燃料電池システムへの燃料ガス供給装置の概略構成をブロックで示す説明図である。この燃料ガス供給装置は、たとえば図１９（Ａ）に示すように、ガスシリンダ２からの燃料ガス、たとえばＬＰガスを高圧ホース４１および自動切替調整器４を介して燃料電池コージェネレーションシステム１の改質器１ａに供給する際、高圧ホース４１とガスシリンダ２の間または高圧ホース４１と自動切替調整器４の間に、アダプタ４２を挿入する。なお、アダプタ４２は、自動切替調整器４の下流側に挿入すると、圧力変動が生じるが、この実施形態では、ガスシリンダ２と自動切替調整器４の間の高圧部分に挿入されるので、圧力変動の影響を生じることはない。
【０１９３】
この構成により、ガスシリンダ２に充填されているＬＰガスに含まれる硫黄系付臭剤の硫黄成分（たとえば、１０ｐｐｍ〜２００ｐｐｍの濃度）は、前述の第１の実施形態で説明したように、所定濃度（たとえば、１０ｐｐｍ）以上の硫黄成分が放出されないようにガスシリンダ２のガス出口における圧力が第１の所定値以上に設定されていると共に、アダプタ４２のフィルタ４４の吸着作用により、自動切替調整器４のガス出口で５〜１０ｐｐｍ程度の濃度まで低減されるので、改質器１ａの改質触媒の被毒を防止することができ、改質器１ａやセルスタック１ｂの寿命延長に繋げることが可能となる。
【０１９４】
あるいは、この燃料ガス供給装置は、たとえば図１９（Ｂ）に示すように、ガスシリンダ２からの燃料ガス、たとえばＬＰガスを高圧ホース４１および自動切替調整器４を介して燃料電池コージェネレーションシステム１の改質器１ａに供給する際、高圧ホース４１とガスシリンダ２の間または高圧ホース４１と自動切替調整器４の間に、アダプタ４２を挿入する。
【０１９５】
この構成により、ガスシリンダ２に充填されているＬＰガスに含まれる硫黄系付臭剤の硫黄成分（たとえば、１０ｐｐｍ〜２００ｐｐｍの濃度）は、前述の第１の実施形態で説明したように、所定濃度（たとえば、１０ｐｐｍ）以上の硫黄成分が放出されないようにガスシリンダ２のガス出口における圧力が第１の所定値以上に設定されていると共に、アダプタ４２のフィルタ４４の吸着作用により、自動切替調整器４のガス出口で５〜１０ｐｐｍ程度の濃度まで低減され、さらに脱硫装置２５でさらに０．１ｐｐｍ以下まで低減されるので、改質器１ａの改質触媒の被毒を防止することができ、改質器１ａやセルスタック１ｂの寿命延長に繋げることが可能となる。
【０１９６】
以上のように、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明によれば、硫黄系付臭剤の濃度が高くなる燃料ガスを供給しなくすることにより、硫黄系付臭剤の濃度の高いものが、燃料電池コージェネレーションシステムにおける改質器やセルスタックに送られることがないため、改質器やセルスタックの被毒およびそれによる腐食を防ぐことができる。また、従来装置のように、硫黄センサまたは圧力計とバルブを複数用いないため、装置が簡単な構成となる。
【０１９７】
以上の通り、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【０１９８】
たとえば、前述の各実施形態では、燃料電池コージェネレーションシステムへの燃料ガスの供給について説明しているが、本発明は、他の形態の燃料電池システムにももちろん適用可能である。
【０１９９】
また、図１４に示すような一次側調整器においても、ガス容器に充填されている高圧の燃料ガスを、ガス容器から放出されるガスの圧力がガス容器から硫黄系付臭剤中の所定濃度以上の硫黄成分が放出されない第１の所定値（Ｐｔｈ１）以上の場合に、減圧して燃料電池コージェネレーションシステム１側へ供給するように構成することもできる。なお、このような一次側調整器において、第１の所定値（Ｐｔｈ１）の圧力は、前述と同様に調圧ばねの付勢力によって設定でき、より具体的には、調圧ばねの直径、中心径、コイルの巻き数、バネ定数等を考慮した設定により決定できる。この調圧ばねの付勢力は、たとえば、通常用いられている一次側調整器における調圧ばねよりも付勢力を減少させるように設定される。
【０２００】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、従来システムのように硫黄センサ等を必要とせず、簡単な構成で硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを用いることができ、燃料電池システムにおける改質器の改質触媒の被毒を防止することができる。
【０２０１】
請求項２記載の発明によれば、使用側ガスシリンダ内の燃料ガスが減少した時に、高い濃度の硫黄成分が放出される前に予備側ガスシリンダに切り替えることができ、燃料電池システムにおける改質器の改質触媒の被毒を防止することができる。
【０２０２】
請求項３記載の発明によれば、バルク貯槽に貯留されている燃料ガスが減少した時に、高い濃度の硫黄成分が放出される前に燃料ガスの供給を停止することにより、燃料電池システムにおける改質器の改質触媒の被毒を防止することができる。
【０２０３】
請求項４記載の発明によれば、高い濃度の硫黄成分が燃料電池システムに供給されることがなくなる。
【０２０４】
請求項５記載の発明によれば、ガスシリンダを切り替えた時に起こる復圧によって使用側ガスシリンダから再び高い濃度の硫黄成分が放出される虞をなくすことができる。
【０２０５】
請求項６記載の発明によれば、復圧に起因して高い濃度の硫黄成分が燃料電池システムに供給されることがなくなる。
【０２０６】
請求項７記載の発明によれば、高い濃度の硫黄成分が燃料電池システムに供給されることがなく、また再液化による配送効率の低下を発生させることなく、燃料電池システムへ燃料ガスを供給することができる。
【０２０７】
請求項８記載の発明によれば、再液化による配送効率の低下を発生させることなく、燃料電池システムへ燃料ガスを供給することができる。
【０２０８】
請求項９記載の発明によれば、従来システムのように硫黄センサ等を必要とせず、簡単な構成で硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを用いることができ、燃料電池システムにおける改質器の改質触媒の被毒を防止することができる。
【０２０９】
請求項１０記載の発明によれば、自動切替調整器における切り替えタイミングを第１の所定値に依存させるだけで、使用側ガスシリンダ内の燃料ガスが減少した時に、高い濃度の硫黄成分が放出される前に予備側ガスシリンダに切り替えることができ、燃料電池システムにおける改質器の改質触媒の被毒を防止することができる。
【０２１０】
請求項１１記載の発明によれば、自動切替調整器における第１の付勢手段の付勢力により第１の所定値を設定するだけで、使用側ガスシリンダ内の燃料ガスが減少した時に、高い濃度の硫黄成分が放出される前に予備側ガスシリンダに切り替えることができ、燃料電池システムにおける改質器の改質触媒の被毒を防止することができる。
【０２１１】
請求項１２記載の発明によれば、圧力調整器における遮断タイミングを第１の所定値に依存させるだけで、バルク貯槽内の燃料ガスが減少した時に、高い濃度の硫黄成分が放出される前にバルク貯槽からの燃料ガスの放出を遮断することができ、燃料電池システムにおける改質器の改質触媒の被毒を防止することができる。
【０２１２】
請求項１３記載の発明によれば、高い濃度の硫黄成分が燃料電池システムに供給されることがなくなる。
【０２１３】
請求項１４記載の発明によれば、ガスシリンダを切り替えた時に起こる復圧によって使用側ガスシリンダから再び高い濃度の硫黄成分が放出される虞をなくすことができる。
【０２１４】
請求項１５記載の発明によれば、復圧に起因して高い濃度の硫黄成分が燃料電池システムに供給されることがなくなる。
【０２１５】
請求項１６記載の発明によれば、高い濃度の硫黄成分が燃料電池システムに供給されることがなく、また再液化による配送効率の低下を発生させることなく、燃料電池システムへ燃料ガスを供給することができる。
【０２１６】
請求項１７記載の発明によれば、再液化による配送効率の低下を発生させることなく、燃料電池システムへ燃料ガスを供給することができる。
【０２１７】
請求項１８記載の発明によれば、従来システムのように硫黄センサ等を必要とせず、簡単な構成で硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを用いることができ、燃料電池システムにおける改質器の改質触媒の被毒を防止することができる。
【０２１８】
請求項１９記載の発明によれば、さらに、バルク貯槽内の液化燃料ガスの液面の高さによっても、高い濃度の硫黄成分が燃料電池システムに供給されることがないように管理することができる。
【０２１９】
請求項２０記載の発明によれば、燃料電池システムに供給される硫黄成分の濃度をさらに低減させることができる。
【０２２０】
請求項２１記載の発明によれば、燃料ガスに含まれる硫黄成分を良好に吸着して、通過する硫黄成分の濃度を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法を適用した、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムへの燃料ガス供給装置の概略構成を、一部ブロックにて示す説明図である。
【図２】図１の燃料ガス供給装置における圧力、流量およびガス密度出力のタイミングチャートである。
【図３】図１の燃料ガス供給装置における自動切替調整器の構成の一例を示す側断面図である。
【図４】図３の自動切替調整器の要部断面正面図である。
【図５】図１の燃料ガス供給装置における自動切替調整器の他の構成例を示す縦断面図である。
【図６】図５の自動切替調整器のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図７】本発明の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法を適用した、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システムへの燃料ガス供給装置の概略構成を、一部ブロックにて示す説明図である。
【図８】図７の燃料ガス供給装置における遮断機能付き圧力調整器の構成の一例を示す縦断面図である。
【図９】図８の遮断機能付き圧力調整器におけるソレノイド組立体の作動状態を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法を適用した、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池システムへの燃料ガス供給装置の概略構成を、一部ブロックにて示す説明図である。
【図１１】図１０の燃料ガス供給装置における二次側調整器の構成の一例を示す縦断面図である。
【図１２】本発明の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法を適用した、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池システムへの燃料ガス供給装置の概略構成を、一部ブロックにて示す説明図である。
【図１３】本発明の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法を適用した、本発明の第５の実施形態に係る燃料電池システムへの燃料ガス供給装置の概略構成を、一部ブロックにて示す説明図である。
【図１４】図１３の燃料ガス供給装置における一次側調整器の構成の一例を示す縦断面図である。
【図１５】本発明の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法を適用した、本発明の第６の実施形態に係る燃料電池システムへの燃料ガス供給装置の概略構成を、一部ブロックにて示す説明図である。
【図１６】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の燃料電池システムへの燃料ガス供給方法を適用した、本発明の第７の実施形態に係る燃料電池システムへの燃料ガス供給装置の概略構成を示す説明図である。
【図１７】図１６の燃料ガス供給装置におけるアダプタの構成を示す断面図である。
【図１８】図１７のアダプタにおけるフィルタの構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は斜視図である。
【図１９】図１７および図１８で説明したアダプタの具体的な使用例である燃料電池システムへの燃料ガス供給装置の概略構成をブロックで示す説明図である。
【図２０】ＬＰガスを燃料ガスとする燃料電池コージェネレーションシステムの構成例を示す図である。
【図２１】ガス容器における容器内残液量と燃料ガスの割合および硫黄系付臭剤濃度の関係を示すグラフである。
【図２２】付臭剤濃度が高くなる領域での燃料ガス供給状態における付臭剤濃度と硫黄成分濃度との関係を示したグラフである。
【図２３】従来の硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを用いた燃料電池システムの主要構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１    燃料電池コージェネレーションシステム
２    使用側ガスシリンダ（ガス容器）
３    予備側ガスシリンダ（ガス容器）
４    自動切替調整器（減圧供給手段）
６    低圧ガスメータ
７    ＬＰＧ用燃焼器
８    貯湯槽
９    ポンプユニット
１０  放熱装置
１１  放熱装置
１２  バルク貯槽（ガス容器）
１２ａ  液面計
１３  遮断機能付き圧力調整器（減圧供給手段）
１４  放熱装置
１５  中圧ガスメータ
１６  二次側調整器
１７  ハイブリッドガスメータ
１８  バルブ
２０  一次側調整器（減圧供給手段）
２３  バルブ
２４  コントローラ
２５  脱硫装置
２６  ガス検知ユニット
２７  自動通報用コントローラ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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