(57)【要約】  【課題】  従来の燃料電池発電システムでは、毎回の運転停止時における窒素パージ動作のため、大型の窒素ボンベを用意すると共に、定期的に交換・補充する必要があり、イニシャルコストおよびランニングコストがかかる。  【解決手段】  改質器５１と、原料ガス供給手段５４と、前記改質反応を促進するため改質器の温度を調節するバーナ５２と、改質器５１の温度を検出する温度センサ５１と、前記水素リッチガスによって発電を行う燃料電池５６と、温度センサ５１の検出する温度に基づき、改質器５１、原料ガス供給手段５４、空気供給手段、バーナ５２および燃料電池５６の動作を制御する制御手段５１２とを備え、燃料電池５６の運転を停止するときに、原料ガス供給手段５４が原料の供給を所定時間継続して、原料ガスで改質器５１及び燃料電池５６の経路内を置換する。【選択図】  図１
2005332834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素を含む原料を改質反応することによって水素リッチガスを発生させる改質器と、
前記改質器に前記原料を供給する原料供給手段と、
前記改質反応を促進するため前記改質器の温度を調節する温度調節手段と、
前記改質器の温度を検出する温度検出手段と、
前記水素リッチガスによって発電を行う燃料電池と、
制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記燃料電池の運転を停止するときに、少なくとも前記原料供給手段が前記原料の供給を継続して、前記改質器の温度を所定温度以下にした状態で、前記原料で前記改質器及び前記燃料電池の経路内を置換する制御を行い、
前記所定温度とは、前記改質器が前記水素リッチガスを発生させない温度、または空気に曝されても反応しない程度の濃度の前記水素リッチガスが発生する温度である、燃料電池発電システム。
【請求項２】
前記改質器に水蒸気を供給する水蒸気供給手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記原料による置換の際に、前記水蒸気供給手段より前記改質器に水蒸気を供給する制御を行う、請求項１に記載の燃料電池発電システム。
【請求項３】
前記温度調節手段はバーナを有し、
前記置換により前記改質器及び前記燃料電池から排出されるガスは前記バーナに供給される、請求項１に記載の燃料電池発電システム。
【請求項４】
前記温度調節手段は前記バーナに燃焼用の空気を供給する空気供給手段を有し、
前記制御手段は、前記空気供給手段の前記バーナへの空気供給量を過剰にすることにより、前記所定温度以下になるよう制御を行う、請求項３に記載の燃料電池発電システム。
【請求項５】
前記原料供給手段と前記改質器との間に設けられた脱硫手段をさらに備えた請求項１に記載の燃料電池発電システム。
【請求項６】
炭化水素を含む原料を改質反応することによって水素リッチガスを発生させる改質器と、前記改質器に前記原料を供給する原料供給手段と、前記改質反応を促進するため前記改質器の温度を調節する温度調節手段と、前記改質器の温度を検出する温度検出手段と、前記水素リッチガスによって発電を行う燃料電池とを有する燃料電池発電システムの制御方法であって、
前記燃料電池の運転を停止するときに、少なくとも前記原料供給手段が前記原料の供給を継続して、前記改質器の温度を所定温度以下にした状態で、前記原料で前記改質器及び前記燃料電池の経路内を置換する制御工程を備え、
前記所定温度とは、前記改質器が前記水素リッチガスを発生させない温度、または空気に曝されても反応しない程度の濃度の前記水素リッチガスが発生する温度である、燃料電池発電システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料ガスから生成した水素リッチガスと酸化剤ガスとを反応させて発電する燃料電池発電システムおよび燃料電池発電システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池発電システムは、図７のような構成をしていた（例えば、特許文献１を参照）。すなわち原料ガスから水素リッチガスを生成させる改質器４１と、改質器４１を加熱するバーナ４２と、改質器４１上流に窒素供給管４４および遮断弁４５を介して接続された窒素設備４６と、改質器４１の下流に改質ガス供給管４７を介して接続され空気中の酸素と生成した水素とを反応させて発電する燃料電池４３とを備え、燃料電池４３の燃料極４３ａ側の下流は排水素接続管４８を介してバーナ４２へ接続されていた。
【０００３】
一般の燃料電池発電システムにおいて、運転を停止させる時はまず原料ガスの供給を停止させるが、この時改質器４１〜改質ガス供給管４７〜燃料電池４３の燃料極４３ａ〜排水素接続管４８の経路中に水素リッチガスが滞留することになり、大気開放されたバーナ４２から自然対流によって水素リッチガス経路内に空気が流入した場合、水素が激しく酸化反応する恐れがあった。
【０００４】
そこで、この従来の燃料電池発電システムのように、運転停止時に遮断弁４５を開き、窒素設備４６から窒素供給管４４を介して不活性ガスとしての窒素を改質器４１〜改質ガス供給管４７〜燃料電池４３の燃料極４３ａ〜排水素接続管４８の経路に供給し、水素リッチガスを全て排出しバーナ４２で燃焼させていた。
【０００５】
このように、従来の燃料電池発電システムでは、毎回の運転停止時に窒素によるパージ動作を行い、水素と空気とが直接反応することを未然に防止し、安全性を確保していた。
【特許文献１】特開平３−２５７７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の燃料電池発電システムでは、毎回の運転停止時における窒素パージ動作のため大型の窒素ボンベなどの窒素設備４６を具備する必要があり、例えば家庭用定置型分散発電や電気自動車用電源などに用いた場合、大きなスペースが必要で機器のイニシャルコストがかかるという課題がある。また、窒素ボンベを定期的に交換・補充する必要もあり、ランニングコストもかかるという課題がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を考慮し、窒素などの不活性ガスを使わず、残留する水素リッチガスに対する安全性を十分確保した上で、設置スペースを小さくしイニシャルコストとランニングコストを低減した燃料電池発電システム等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】
【０００８】
上記の目的を達成するために、第１の本発明は、炭化水素を含む原料を改質反応することによって水素リッチガスを発生させる改質器と、
前記改質器に前記原料を供給する原料供給手段と、
前記改質反応を促進するため前記改質器の温度を調節する温度調節手段と、
前記改質器の温度を検出する温度検出手段と、
前記水素リッチガスによって発電を行う燃料電池と、
制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記燃料電池の運転を停止するときに、少なくとも前記原料供給手段が前記原料の供給を継続して、前記改質器の温度を所定温度以下にした状態で、前記原料で前記改質器及び前記燃料電池の経路内を置換する制御を行い、
前記所定温度とは、前記改質器が前記水素リッチガスを発生させない温度、または空気に曝されても反応しない程度の濃度の前記水素リッチガスが発生する温度である、燃料電池発電システムである。
【０００９】
また、第２の本発明は、前記改質器に水蒸気を供給する水蒸気供給手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記原料による置換の際に、前記水蒸気供給手段より前記改質器に水蒸気を供給する制御を行う、第１の本発明の燃料電池発電システムである。
【００１０】
また、第３の本発明は、前記温度調節手段はバーナを有し、
前記置換により前記改質器及び前記燃料電池から排出されるガスは前記バーナに供給される、第１の本発明の燃料電池発電システムである。
【００１１】
また、第４の本発明は、前記温度調節手段は前記バーナに燃焼用の空気を供給する空気供給手段を有し、
前記制御手段は、前記空気供給手段の前記バーナへの空気供給量を過剰にすることにより、前記所定温度以下になるよう制御を行う、第３の本発明の燃料電池発電システムである。
【００１２】
また、第５の本発明は、前記原料供給手段と前記改質器との間に設けられた脱硫手段をさらに備えた第１の本発明の燃料電池発電システムである。
【００１３】
また、第６の本発明は、炭化水素を含む原料を改質反応することによって水素リッチガスを発生させる改質器と、前記改質器に前記原料を供給する原料供給手段と、前記改質反応を促進するため前記改質器の温度を調節する温度調節手段と、前記改質器の温度を検出する温度検出手段と、前記水素リッチガスによって発電を行う燃料電池とを有する燃料電池発電システムの制御方法であって、
前記燃料電池の運転を停止するときに、少なくとも前記原料供給手段が前記原料の供給を継続して、前記改質器の温度を所定温度以下にした状態で、前記原料で前記改質器及び前記燃料電池の経路内を置換する制御工程を備え、
前記所定温度とは、前記改質器が前記水素リッチガスを発生させない温度、または空気に曝されても反応しない程度の濃度の前記水素リッチガスが発生する温度である、燃料電池発電システムの制御方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、燃料電池発電システムにおいて、イニシャルコストとランニングコストを低減させることができるという効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における燃料電池発電システムのシステム構成図である。図に示すように、改質器５１は、原料ガスから改質反応によって水素リッチガスを発生させる手段であるバーナ５２および、バーナ５２へ燃焼用空気を供給するバーナ送風機５３が備えつけられ、上流側には原料ガス供給手段５４と空気供給手段５５が設けられている。燃料電池５６は、改質器５１の下流側に設けられた手段であって、燃料極５６ａおよび酸素極５６ｂからなり、燃料極５６ａには改質器５１から発生した水素リッチガスを供給し、酸素極５６ｂには送風手段５７から酸化剤ガスとしての空気を供給し、この水素リッチガスと空気とを反応させて発電するものである。排出経路５８は、燃料電池５６の燃料極５６ａの下流側に接続された手段で、バーナ５２の燃料供給経路５９に接続されている。
【００１７】
本実施の形態における改質反応は一例として水蒸気改質方式を用いており、改質器５１には水蒸気発生器５１０が接続されている。また、温度センサ５１１は改質器５１内の温度を検出する手段である。さらに制御手段５１２は、温度センサ５１１の検出温度に基づいて、改質器５１，バーナ５２，バーナ送風機５３、原料ガス供給手段５４、送風手段５７および水蒸気発生器５１０の動作を制御する手段である。
【００１８】
なお、改質器５１と燃料電池５６の燃料極５６ａとの間に一酸化炭素除去器を設けても良い。
【００１９】
つぎに、本実施の形態１における動作を説明する。発電運転を行う場合、制御手段５１２の制御により、原料ガス供給手段５４より炭化水素などの原料ガスを改質器５１に供給し、バーナ５２で加熱され改質反応によって水素リッチガスを発生させ、燃料電池５６の燃料極５６ａに供給する。一方、燃料電池５６の酸素極５６ｂには送風手段５７から酸化剤ガスとしての空気が供給される。燃料電池５６内では、燃料極５６ａに供給された水素と酸素極５６ｂに供給された空気中の酸素とを反応させ発電を行うものである。燃料電池５６の燃料極５６ａで大半の水素は反応に消費されるが、反応に使われなかった水素オフガスは排出経路５８、燃料供給経路５９を通ってバーナ５２に供給され、改質器５１の加熱燃料として利用される。なお、原料ガスの代わりに、アルコール、ＬＰＧ、液体燃料の炭化水素化合物を用いても良い。すなわち、原料は、ガスの形態によらず、液体の形態であってもよく、これは以下の各実施の形態においても同様である。
【００２０】
つぎに、燃料電池５６の運転を停止させる時の動作について説明する。まず、制御手段５１２の制御により、原料ガス供給手段５４の原料ガス供給を継続したまま、改質器５１の温度を低下させ、改質反応により水素リッチガスが発生しないか、空気に曝されても反応しない程度の濃度の水素リッチガスの量が発生する所定温度以下になるようにし、その状態を維持する。このとき、反応しない原料ガスが炭化して炭化物として残留することを防ぐため、水蒸気発生器５１０からの水蒸気の供給を続けることが望ましい。ただし原料ガスが炭化しない限り、水蒸気の供給を停止しても良い。
【００２１】
この所定温度は、改質器５１の構成にも依存するが、約３００度とすれば、発生する水素リッチガスの発生を抑えて、充分に安全性を確保することができる。また、空気に曝されても反応しない程度の濃度の水素リッチガスの量とは、改質器５１内のガスにおける、発生した水素リッチガスの割合、すなわち（水素リッチガスの量／（供給された原料ガスの量＋水素リッチガスの量））として表され、これが０〜４％程度の値となる量である。
【００２２】
この時、原料ガス供給手段５４より供給された原料ガスは改質器５１内で水素リッチガスに転換されず、原料ガスのまま改質器５１、燃料電池５６の燃料極５６ａ、排出経路５８、燃料供給経路５９、バーナ５２の順に流れ、滞留していた水素リッチガスを排出し経路内を原料ガスに置換する。バーナ５２においては、原料ガスに押し出された水素リッチガスが燃焼し、消費される。つづいて原料ガスが排出されるようになると、原料ガスが燃焼し、消費される。
【００２３】
つぎに、原料ガスの供給を開始してから、所定時間が経過した後、原料ガスの供給を停止する。次いで、空気供給手段５５から供給されるパージ用空気を同様に改質器５１、燃料電池５６の燃料極５６ａ、排出経路５８、燃料供給経路５９、バーナ５２の順に流し、各部、経路に残留する原料ガスを全てバーナ５２で燃やし尽くして排出し、各部、経路内を空気に置換させる。
【００２４】
ここで、原料ガスの供給を開始してから停止するまでの上記の所定時間は、少なくともパージ用空気を改質器５１他の各部、経路に導入した際に、供給された原料ガスにより、各部、経路に残留している水素リッチガスと、パージ用空気との間に原料ガスの層を形成され、原料ガスとパージ用空気とが混合しない状態を作り出されるのに必要な程度の時間を意味する。例えば、改質器５１内を原料ガスで置換するのに足る時間であれば十分であるが、さらに燃料電池５６や、燃料供給経路５９等をも置換できる時間であれば、より完全な置換ができ、好ましい。
【００２５】
また、直接空気による水素リッチガスの排出を行わないのは、水素リッチガスと空気との界面で反応可能な濃度の水素と酸素の混合気体が生じ、改質器５１内を通過する際に高温雰囲気中で激しく酸化反応する可能性があるためである。
【００２６】
最後に、原料ガスが全て空気で置換されたことを確認したら、バーナ５２およびバーナ送風機５３の動作を停止し、システム全体の動作を停止する。
【００２７】
なお、上記の改質器５１等の各部、経路内の水素リッチガスが、上述のように原料ガスに置換されたと判断できる時間は、あらかじめ経路内の水素リッチガスおよび原料ガスの流量、流速等を測定し、これに基づいて計算して定めた値であってもよいし、別途濃度計等を用いて経路内の水素リッチガスの濃度を計測し、これが所定量以下となったときの時間としてもよい。
【００２８】
次に、改質器５１の温度を上記所定温度に低下させる第１の方法としては、バーナ５２へ燃焼用空気を供給するバーナ送風機５３の供給空気流量を過剰にし、改質器５１の加熱温度を低下させる方法がある。このとき、供給する空気流量は、以下のようにして定める。バーナ５２が燃焼する時の燃料（原料ガス、水素リッチガスなど）量Ｆと、供給する空気流量Ａとの当量比λ＝Ａ／Ｆが、λ＝３以上となるようにする。なお、バーナ５２が完全燃焼している時のλの値はλ＝１である。
【００２９】
また、改質器５１の温度を、上記所定温度に低下させる第２の方法としては、水蒸気改質方式において改質器１へ水蒸気を供給する、本発明の水蒸気供給手段に相当する水蒸気発生器５１０に過剰に水を供給し、改質器５１を冷却させる方法がある。
【００３０】
なお、改質器５１の温度を低下させる別の方法として、単純にバーナ５２の加熱量を減少させるために原料ガスの流量を低下させる方法が考えられるが、この時、改質器５１内の被加熱体の流量も低下するため、結果として改質器１の温度はあまり低下しない場合もあり、必ずしも有効とは言えない。
【００３１】
また、運転開始時に、改質器５１や燃料電池５６の各部、経路内の状態が分からない場合（例えば、どのような種類のガスが滞留しているか不明である場合）も、停止時と同様に原料ガスを利用してパージを行うことが望ましい。この場合、原料ガス供給手段５４の原料ガス供給を開始するまでに、制御手段５１２の制御により、改質器５１の温度を、改質反応により水素リッチガスが発生しないか、空気に曝されても反応しない程度の濃度の水素リッチガスの量が発生する所定温度以下の状態に保ち、この状態で改質器５１に原料ガス供給を行う。
【００３２】
次に、改質器５１や燃料電池５６の各部、経路が原料ガスによって置換されたと判断できる所定時間が経過した後、既に述べた通常の起動時と同様に、改質器５１の温度を改質反応が生じる温度まで上げる制御を行えば、安全に運転開始を行うことができる。なお、各部、経路内が原料ガス置換されたと判断できる所定時間は、停止時の場合と同様にして定めればよい。
【００３３】
また、本実施の形態は、図６に示す構成としても良い。図６の構成においては、排出経路５８の一部に三方弁６１を設け、さらに三方弁６１の分岐先に第２のバーナ６２を設けるようにした。これにより、燃料電池５６から排出された水素オフガスを第２のバーナ６２で燃焼させることができるため、バーナ５２を停止させて、上記所定温度まで改質器５１を速やかに冷却させることができる。このとき、第２のバーナ６２の代わりに、外部に水素オフガスを廃棄するようにしてもよい。また、第２のバーナ６２は、改質器５１と燃料電池５６との間に設けても良い。
【００３４】
このように、本実施の形態によれば、燃料電池５６の運転を停止させる際、水素リッチガスを原料ガスと空気で安全に排出することによって、大型の窒素ボンベなどの窒素設備を具備する必要がなくイニシャルコストを低減させ、家庭用定置型分散発電や電気自動車用電源などに用いた場合でも設置スペースを小さくし、また、窒素ボンベを定期的に交換・補充する必要もなくランニングコストを低減させることができるものである。
【００３５】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における燃料電池発電システムのシステム構成図である。実施の形態１と同様のものについては、同一符号を付与し、その説明を省略する。気体供給手段５２１は、原料ガス供給手段５４と空気供給手段５５を兼用した手段で、制御手段５１２の制御により、原料ガス供給手段５４として用いる場合は入口部５２１ａの切替装置５２２を原料ガス経路５４ａに切替え、空気供給手段５５として用いる場合は切替装置５２２を空気吸入経路５５ａに切替えるものである。
【００３６】
気体供給手段５２１を用いることで原料ガス供給手段５４の流路と空気供給手段５５の流路とを兼用させて、燃料電池発電システムの製造コストをさらに低減させることができるものである。
【００３７】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における燃料電池発電システムのシステム構成図である。実施の形態１と同様のものについては、同一符号を付与し、その説明を省略する。一酸化炭素除去器５３１は、改質器５１で発生した水素リッチガスに含まれる一酸化炭素を除去する手段で、改質器５１と燃料電池５６の燃料極５６ａとの間に設けられている。一酸化炭素除去器５３１は、一般に変成反応や選択酸化反応を利用して水素リッチガス中の一酸化炭素を選択的に除去するもので、燃料電池５６の燃料極５６ａの触媒が一酸化炭素に対して被毒されるのを防止する役目を果たすものである。バイパス経路５３２は、一酸化炭素除去器５３１と燃料電池５６の燃料極５６ａとの間に設けられた切替手段５３３を介して分岐されて、燃料電池５６の排出経路５８に合流しバーナ５２の燃料供給経路５９に接続された手段である。
【００３８】
つぎに、本実施の形態３において、燃料電池５６の運転を開始させる時の動作について説明する。まず、原料ガス供給手段５４から原料ガスを改質器５１、一酸化炭素除去器５３１、燃料電池５６の燃料極５６ａ、排出経路５８、燃料供給経路５９、バーナ５２の順に供給し、改質反応により水素リッチガスが発生しない温度に所定時間維持しながらバーナ５２で燃焼させ、つぎに、切替手段５３３によって経路を燃料電池５６の燃料極５６ａからバイパス経路５３２に切替え、改質器１の温度を改質反応によって水素リッチガスが発生する温度まで高め、その後、水素リッチガスに含まれる一酸化炭素が一酸化炭素除去器５３１によって十分除去されるようになった時に、再び切替手段５３３によって経路をバイパス経路５３２から燃料電池５６の燃料極５６ａに切替え、燃料電池５６の発電を開始させるものである。一酸化炭素が十分除去されていない水素リッチガスは、バイパス経路５３２を経てバーナ５２へ供給され、バーナ５２の燃焼に用いられる。
【００３９】
ここで、はじめに原料ガスを燃料電池５６の燃料極５６ａに流し、残留する空気のパージが完了した後、改質器１の温度が高くなって、改質反応が生じても、一旦バイパス経路５３２に切替えるのは、以下の理由による。すなわち、改質器５１が水素リッチガスを発生する温度になっても、その下流にある一酸化炭素除去器５３１が反応温度に十分達していないときは、一酸化炭素除去器５３１から出力される水素リッチガス中には一酸化炭素が多量に含まれているため、この水素リッチガスが燃料電池５６に入力されると、燃料極５６ａの触媒が被毒してしまう。そこで、一酸化炭素除去器５３１が反応温度に十分達するまで、水素リッチガスをバイパス経路５３２に送り込むことで、水素リッチガスが燃料電池５６に入力されることを防ぎ、燃料極５６ａの触媒が被毒しないようにしている。
【００４０】
以上の一連の運転開始動作によって、燃料電池５６の燃料極５６ａ内にはじめて供給される水素リッチガスが、空気と接触することがないため、安全に運転を開始することができるものである。
【００４１】
このように、燃料電池５６の運転を開始させる時にも窒素などの不活性ガスを使用する必要がないため、設置スペースを小さくしイニシャルコストとランニングコストを低減させることができるものである。
【００４２】
（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４における燃料電池発電システムのシステム構成図である。実施の形態１および３と同様のものについては、同一符号を付与し、その説明を省略する。閉止弁５４１は、燃料電池５６の排出経路５８に設けられた手段である。
【００４３】
つぎに、本実施の形態４における動作について説明する。まず、燃料電池５６の運転を開始させる前に、切替手段５３３と閉止弁５４１との間の燃料電池５６の燃料極５６ａ内に予め原料ガスを封入する。燃料電池５６の運転を開始させる時は、まず、原料ガス供給手段５４から原料ガスを改質器５１、一酸化炭素除去器５３１、バイパス経路５３２、燃料供給経路５９、バーナ５２の順に供給し、改質器５１の温度を改質反応によって水素リッチガスが発生する温度まで高め、その後、水素リッチガスに含まれる一酸化炭素が一酸化炭素除去器５３１によって十分除去されるようになった時に、閉止弁５４１を開くとともに切替手段３３によって経路をバイパス経路５３２から燃料電池５６の燃料極５６ａに切替え、燃料電池５６の発電を開始させるものである。
【００４４】
以上の一連の運転開始動作によって、燃料電池５６の燃料極５６ａ内にはじめて供給される水素リッチガスが空気と接触することがないため、安全に運転を開始することができるものである。
【００４５】
燃料電池５６の運転を開始させる前に、切替手段５３３と閉止弁５４１との間の燃料電池５６の燃料極５６ａ内に予め原料ガスを封入する手段としては、前回の運転停止方法として実施の形態１に示すような方法を行う場合、最後に燃料電池５６の燃料極５６ａを原料ガスが通過する時に、切替手段５３３を、改質器５１と燃料電池５６とが連通するように切替え、原料ガスが燃料電池内５６内に満たされた後に、閉止弁５４１を閉止し、原料ガスを燃料電池５６の燃料極５６ａ内に封入することによって、容易に実現することができる。
【００４６】
このように、燃料電池５６の運転を開始させる時にも窒素などの不活性ガスを使用する必要がないため、設置スペースを小さくしイニシャルコストとランニングコストを低減させることができる。
【００４７】
（実施の形態５）
図５は、本発明の実施の形態５における燃料電池発電システムのシステム構成図である。実施の形態１から４と同様のものについては、同一符号を付与し、その説明を省略する。５４２は、原料ガス供給手段５４に設けられた脱硫装置である。脱硫装置５４２は、原料ガス中に含まれる付臭剤などの硫黄成分を除去するもので、改質器５１、一酸化炭素除去器５３１、燃料電池５６の燃料極５６ａの触媒が硫黄成分に対して被毒されるのを防止する役目を果たすものである。この脱硫装置５４２は、実施の形態１から４までのいずれの原料ガス供給手段５４に設けても効果を奏するものである。
【００４８】
実施の形態１から４における運転停止、運転開始方法においては、原料ガスを直接一酸化炭素除去器５３１や燃料電池５６の燃料極５６ａに供給するため、原料ガス中に付臭剤などの硫黄成分が含まれる場合は、本実施の形態の脱硫装置５４２によって触媒の被毒を未然に防止し、性能を維持することができるものである。
【００４９】
また、本発明の実施の形態１において、原料ガス供給手段５４は本発明の原料供給手段の一例であり、バーナ５２は本発明の温度調節手段の一例であり、バーナ送風機５３は本発明の空気供給手段の一部であり、空気供給手段５５は本発明の第１の空気供給手段の一例である。また、温度センサ５１１は、本発明の温度検出手段に相当する。
【００５０】
また、本発明の実施の形態２において、気体供給手段５２１、切替装置５２２および入口部５２１ａは本発明の供給路の一例である。
【００５１】
また、本発明の実施の形態３において、切替手段５３３およびパイパス経路５３２は本発明の流路遮断手段の一例である。ただし本発明の流路遮断手段の構成はこれに限定されるものではなく、バイパス経路５３２を省略して、切替手段５３３の切替により、一酸化炭素が十分除去されていない水素リッチガスを外部に放出する、もしくは一時的に蓄積するようにしてもよい。要するに、水素リッチガスに含まれる一酸化炭素が一酸化炭素除去器５３１によって十分除去されるようになるまでの間、一酸化炭素除去器５３１から出力された水素リッチガスが燃料電池５６に導入されないように、一酸化炭素除去器と燃料電池との間の、水素リッチガスの流路を遮断できるものであればよい。
【００５２】
なお、上記の各実施の形態１〜５においては、本発明の一例として、燃料電池発電システムとしての構成及び動作の説明を行ったが、本発明は燃料電池発電システムの制御方法として、改質器５１，燃料ガス供給手段５４，空気供給手段５５，水蒸気発生器５１０，バーナ５２，バーナ送風機５３、温度センサ５１１の各手段の動作制御を実現する方法として実現してもよい。また、改質器５１が水蒸気改質を行わないタイプのものである場合、水蒸気発生器５１０は省いた構成として実現してもよい。
【００５３】
また、本発明の温度調節手段はバーナ５２，バーナ送風機５３および水蒸気発生器５１０であるとして説明を行ったが、温度調節手段は電気ヒータ、冷却器等によって実現してもよい。この場合、排出経路５８等の、燃料電池５６もしくは一酸化炭素除去器５３１から改質器を加熱するための排出ガス供給路を省略することが可能となる。
【００５４】
なお、本発明にかかるプログラムは、上述した本発明の燃料電池発電システムの全部または一部の手段（または、装置、素子、回路、部等）の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、コンピュータと協働して動作するプログラムであってもよい。
【００５５】
また、本発明は、上述した本発明の燃料電池発電システムの全部または一部の手段の全部または一部の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラムを記録した媒体であり、コンピュータにより読み取り可能且つ、読み取られた前記プログラムが前記コンピュータと協動して前記機能を実行する媒体であってもよい。
【００５６】
なお、本発明の上記「一部の手段（または、装置、素子、回路、部等）」、本発明の上記「一部のステップ（または、工程、動作、作用等）」とは、それらの複数の手段またはステップの内の、幾つかの手段またはステップを意味し、あるいは、一つの手段またはステップの内の、一部の機能または一部の動作を意味するものである。
【００５７】
また、本発明の一部の装置（または、素子、回路、部等）とは、それらの複数の装置の内の、幾つかの装置を意味し、あるいは、一つの装置の内の、一部の手段（または、素子、回路、部等）を意味し、あるいは、一つの手段の内の、一部の機能を意味するものである。
【００５８】
また、本発明のプログラムを記録した、コンピュータに読みとり可能な記録媒体も本発明に含まれる。
【００５９】
また、本発明のプログラムの一利用形態は、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。
【００６０】
また、本発明のプログラムの一利用形態は、伝送媒体中を伝送し、コンピュータにより読みとられ、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。
【００６１】
また、記録媒体としては、ＲＯＭ等が含まれ、伝送媒体としては、インターネット等の伝送機構、光・電波・音波等が含まれる。
【００６２】
また、上述した本発明のコンピュータは、ＣＰＵ等の純然たるハードウェアに限らず、ファームウェアや、ＯＳ、更に周辺機器を含むものであっても良い。
【００６３】
なお、以上説明した様に、本発明の構成は、ソフトウェア的に実現しても良いし、ハードウェア的に実現しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、イニシャルコストとランニングコストを低減させることができるという効果を有し、燃料電池発電システム等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態１における、燃料電池発電システムのシステム構成図
【図２】本発明の実施の形態２における、燃料電池発電システムのシステム構成図
【図３】本発明の実施の形態３における、燃料電池発電システムのシステム構成図
【図４】本発明の実施の形態４における、燃料電池発電システムのシステム構成図
【図５】本発明の実施の形態５における、燃料電池発電システムのシステム構成図
【図６】本発明の実施の形態１における、燃料電池発電システムの他のシステム構成図
【図７】従来の燃料電池発電システムのシステム構成図
【符号の説明】
【００６６】
５１  改質器
５２  バーナ
５３  バーナ送風機
５４  原料ガス供給手段
５４ａ  原料ガス経路
５５  空気供給手段
５５ａ  空気吸入経路
５６  燃料電池
５８  排出経路
６１  三方弁
６２  第２のバーナ
５１０  水蒸気発生器
５１１  温度センサ
５１２  制御手段
５２１  気体供給手段
５２１ａ  入口部
５２２  切替装置
５３１  一酸化炭素除去器
５３２  バイパス経路
５３３  切替手段
５４１  閉止弁
５４２  脱硫装置
【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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