(57)【要約】【課題】硫黄センサを用いることなく硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを使用す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】硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填した第１および第２のガス容器２，３と、第１および第２のガス容器２，３を自動的に切り替える切替機構と、第１または第２のガス容器に充填されている高圧の前記燃料ガスを減圧して燃料電池システムへ供給する減圧機構とを有する自動切替調整器４と、第１のガス容器２内の燃料ガスの残量が第１の所定値になったことを検知する残量検知手段５１ａと、残量検知手段５１ａからの検知信号により、第１のガス容器２から第２のガス容器３へ切り替えるように切替機構を切替駆動する駆動手段４Ａとを備え、第１の所定値は、ガス容器から放出される燃料ガス中の硫黄成分が所定濃度以下となるように設定される。【選択図】図５
2005032695.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、
前記ガス容器は第１および第２のガス容器を含み、
前記ガス容器からの燃料電池システムへの燃料ガスの供給は、前記第１のガス容器から行われ、その後、前記第１のガス容器内の燃料ガスの残量が第１の所定値になった時に、前記第１のガス容器から前記第２のガス容器に切り替えて行われ、
前記第１の所定値は、前記ガス容器から放出される前記燃料ガス中の硫黄成分が所定濃度以下となるように設定される
ことを特徴とする燃料電池システムへの燃料ガス供給方法。
【請求項２】
前記第１および第２のガス容器は自動切替調整器に接続された使用側ガスシリンダおよび予備側ガスシリンダであり、前記燃料電池システムへの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内の前記燃料ガスの残量が第１の所定値以下になった時に、前記使用側ガスシリンダから前記予備側ガスシリンダへ切り替えて行なわれ、さらに前記使用側ガスシリンダの交換後、前記予備側ガスシリンダから前記交換後の使用側ガスシリンダへ切り替えて行われる
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】
前記第１および第２のガス容器は第１および第２のガスシリンダであり、前記燃料電池システムへの前記燃料ガスの供給は、前記第１および第２のガスシリンダのうちの一方のガスシリンダから行なわれ、その後、前記一方のガスシリンダ内の前記燃料ガスの残量が第１の所定値以下になった時に、前記第１および第２のガスシリンダのうちの一方のガスシリンダから他方のガスシリンダへ切り替えて行なわれ、さらに前記一方のガスシリンダの交換後、前記他方のガスシリンダ内の前記燃料ガスの残量が前記第１の所定値以下になった時に、前記他方のガスシリンダから前記交換の一方のガスシリンダへ切り替えて行われる
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】
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、
前記ガス容器は第１および第２のガス容器を含み、
前記ガス容器からの燃料電池システムへの燃料ガスの供給は、前記第１のガス容器から行われ、その後、前記第１のガス容器内の燃料ガスの残量が第１の所定値になった時に、前記第１のガス容器からの燃料ガスの供給を維持しつつ前記第２のガス容器からの燃料ガスの供給を開始し、
前記第１の所定値は、前記ガス容器から放出される前記燃料ガス中の硫黄成分が所定濃度以下となるように設定される
ことを特徴とする燃料電池システムへの燃料ガス供給方法。
【請求項５】
前記第２のガス容器内の燃料ガスの残量が第２の所定値になった時に、前記第１のガス容器からの燃料ガスの供給を停止し、
前記第２の所定値は、前記第１のガス容器内の燃料ガスの残量がゼロになったとみなすことのできる値に設定される
ことを特徴とする請求項４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】
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、
第１および第２のガス容器と、
前記第１および第２のガス容器が接続され、前記第１および第２のガス容器を自動的に切り替える切替機構と、前記第１または第２のガス容器に充填されている高圧の前記燃料ガスを減圧して前記燃料電池システムへ供給する減圧機構とを有する自動切替調整器と、
前記第１のガス容器内の燃料ガスの残量が第１の所定値になったことを検知する残量検知手段と、
前記残量検知手段からの検知信号により、前記第１のガス容器から前記第２のガス容器へ切り替えるように前記切替機構を切替駆動する駆動手段とを備え、
前記第１の所定値は、前記ガス容器から放出される前記燃料ガス中の硫黄成分が所定濃度以下となるように設定される
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燃料電池システムへ燃料ガスを供給する装置であって、
第１および第２のガス容器と、
前記第１および第２のガス容器が接続され、前記第１および第２のガス容器を自動的に切り替える切替機構と、前記第１または第２のガス容器に充填されている高圧の前記燃料ガスを減圧して前記燃料電池システムへ供給する減圧機構とを有する自動切替調整器と、
前記第１または第２のガス容器内の燃料ガスの残量が第１の所定値になったことを検知する残量検知手段と、
前記残量検知手段からの検知信号により、前記第１または第２のガス容器から前記第２または第１のガス容器へ切り替えるように前記切替機構を切替駆動する駆動手段とを備え、
前記第１の所定値は、前記ガス容器から放出される前記燃料ガス中の硫黄成分が所定濃度以下となるように設定される
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８】
第１および第２のガス容器と、
前記第１および第２のガス容器が接続され、前記第１および第２のガス容器を自動的に切り替える切替機構と、前記第１または第２のガス容器に充填されている高圧の燃料ガスを減圧して前記燃料電池システムへ供給する減圧機構とを有する自動切替調整器と、
前記自動切替調整器と前記燃料電池システム間に接続され、前記燃料ガスの使用量を積算して、前記ガス容器内の燃料ガスの残量が第１の所定値になったことを検知する残量検知手段を含むガスメータと、
前記ガスメータの前記残量検知手段からの検知信号により前記第１および第２のガス容器を切り替えるように前記自動切替調整器の前記切替機構を切替駆動する駆動手段を含む自動切替調整器ドライブ装置とを備え、
前記第１の所定値は、前記ガス容器から放出される前記燃料ガス中の硫黄成分が所定濃度以下となるように設定される
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、
第１および第２のガス容器と、
前記第１および第２のガス容器が接続され、前記第１および第２のガス容器を自動的に切り替える切替機構と、前記第１または第２のガス容器に充填されている高圧の前記燃料ガスを減圧して前記燃料電池システムへ供給する減圧機構とを有する自動切替調整器と、
前記第１のガス容器内の燃料ガスの残量が第１の所定値になったことを検知する残量検知手段と、
前記残量検知手段からの検知信号により、前記第１のガス容器からの燃料ガスの供給を維持しつつ前記第２のガス容器からの燃料ガスの供給を開始するように前記切替機構を切替駆動する駆動手段とを備え、
前記第１の所定値は、前記ガス容器から放出される前記燃料ガス中の硫黄成分が所定濃度以下となるように設定される
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】
前記残量検知手段は、前記第２のガス容器内の燃料ガスの残量が第２の所定値になったことを検知し、
前記駆動手段は、前記第２のガス容器内の燃料ガスの残量が第２の所定値になったことを示す第２検知信号により、前記第１のガス容器からの燃料ガスの供給を停止し、
前記第２の所定値は、前記第１のガス容器内の燃料ガスの残量がゼロになったとみなすことのできる値に設定される
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】
前記切替機構は、手動で切り替え可能な切替レバーを含み、
前記駆動手段は、前記切替レバーの切替軸を回転駆動することにより前記切替レバーを切替作動させるモータを含む
ことを特徴とする請求項６から請求項１０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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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（たとえば、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、入手およ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１８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１８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）および排熱と、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１９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１９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２０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、たとえば特開２０００−２３３９０１号公報（特許文献２）に開示されている。
【００１４】
図２１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２０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２０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。
【特許文献１】特開２００１−１７６５３３号公報
【特許文献２】特開２０００−２３３９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
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。
【００１６】
よって本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、硫黄センサを用いることなく硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを使用す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。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
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、前記ガス容器は第１および第２のガス容器を含み、前記ガス容器からの燃料電池システムへの燃料ガスの供給は、前記第１のガス容器から行われ、その後、前記第１のガス容器内の燃料ガスの残量が第１の所定値になった時に、前記第１のガス容器から前記第２のガス容器に切り替えて行われ、前記第１の所定値は、前記ガス容器から放出される前記燃料ガス中の硫黄成分が所定濃度以下となるように設定され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方法に存する。
【００１８】
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、ガス容器は第１および第２のガス容器を含み、ガス容器からの燃料電池システムへの燃料ガスの供給は、第１のガス容器から行われ、その後、第１のガス容器内の燃料ガスの残量が第１の所定値になった時に、第１のガス容器から第２のガス容器に切り替えて行われ、第１の所定値は、ガス容器から放出される硫黄系付臭剤中の前記硫黄成分が所定濃度以下となるように設定されるので、燃料電池システムへは、常に硫黄成分濃度の低い燃料ガスが供給されることになり、改質器や脱硫装置の寿命を延ばすことができる。
【００１９】
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、前記第１および第２のガス容器は自動切替調整器に接続された使用側ガスシリンダおよび予備側ガスシリンダであり、前記燃料電池システムへの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内の前記燃料ガスの残量が第１の所定値以下になった時に、前記使用側ガスシリンダから前記予備側ガスシリンダへ切り替えて行なわれ、さらに前記使用側ガスシリンダの交換後、前記予備側ガスシリンダから前記交換後の使用側ガスシリンダへ切り替えて行わ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。
【００２０】
請求項２記載の発明によれば、第１および第２のガス容器は自動切替調整器に接続された使用側ガスシリンダおよび予備側ガスシリンダであり、燃料電池システムへの燃料ガスの供給は、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内の燃料ガスの残量が第１の所定値以下になった時に、使用側ガスシリンダから予備側ガスシリンダへ切り替えて行なわれ、さらに使用側ガスシリンダの交換後、予備側ガスシリンダから交換後の使用側ガスシリンダへ切り替えて行われるので、燃料電池システムへは、常に硫黄成分濃度の低い燃料ガスが供給されるようにしながら、使用容器は常に片側とし、予備容器は使用容器側を新容器に交換するまで使用して、使用側ガスシリンダと予備側ガスシリンダをスムーズに切り替えることができ、改質器や脱硫装置の寿命を延ばすことができる。
【００２１】
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、前記第１および第２のガス容器は第１および第２のガスシリンダであり、前記燃料電池システムへの前記燃料ガスの供給は、前記第１および第２のガスシリンダのうちの一方のガスシリンダから行なわれ、その後、前記一方のガスシリンダ内の前記燃料ガスの残量が第１の所定値以下になった時に、前記第１および第２のガスシリンダのうちの一方のガスシリンダから他方のガスシリンダへ切り替えて行なわれ、さらに前記一方のガスシリンダの交換後、前記他方のガスシリンダ内の前記燃料ガスの残量が前記第１の所定値以下になった時に、前記他方のガスシリンダから前記交換の一方のガスシリンダへ切り替えて行わ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。
【００２２】
請求項３記載の発明によれば、第１および第２のガス容器は第１および第２のガスシリンダであり、燃料電池システムへの燃料ガスの供給は、第１および第２のガスシリンダのうちの一方のガスシリンダから行なわれ、その後、一方のガスシリンダ内の燃料ガスの残量が第１の所定値以下になった時に、第１および第２のガスシリンダのうちの一方のガスシリンダから他方のガスシリンダへ切り替えて行なわれ、さらに一方のガスシリンダの交換後、他方のガスシリンダ内の燃料ガスの残量が第１の所定値以下になった時に、他方のガスシリンダから交換の一方のガスシリンダへ切り替えて行われるので、燃料電池システムへは、常に硫黄成分濃度の低い燃料ガスが供給されるようにしながら、使用容器をそれぞれ残量が第１の所定値になるまで交互に使用後、スムーズに切り替えることができ、改質器や脱硫装置の寿命を延ばすことができる。
【００２３】
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、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、前記ガス容器は第１および第２のガス容器を含み、前記ガス容器からの燃料電池システムへの燃料ガスの供給は、前記第１のガス容器から行われ、その後、前記第１のガス容器内の燃料ガスの残量が第１の所定値になった時に、前記第１のガス容器からの燃料ガスの供給を維持しつつ前記第２のガス容器からの燃料ガスの供給を開始し、前記第１の所定値は、前記ガス容器から放出される前記燃料ガス中の硫黄成分が所定濃度以下となるように設定され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方法に存する。
【００２４】
請求項４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、ガス容器は第１および第２のガス容器を含み、ガス容器からの燃料電池システムへの燃料ガスの供給は、第１のガス容器から行われ、その後、第１のガス容器内の燃料ガスの残量が第１の所定値になった時に、第１のガス容器からの燃料ガスの供給を維持しつつ第２のガス容器からの燃料ガスの供給を開始し、第１の所定値は、ガス容器から放出される燃料ガス中の硫黄成分が所定濃度以下となるように設定されるので、燃料電池システムへは、常に硫黄成分濃度の低い燃料ガスが供給されつつ、第１のガス容器内の燃料ガスを有効に使用することができる。
【００２５】
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、前記第２のガス容器内の燃料ガスの残量が第２の所定値になった時に、前記第１のガス容器からの燃料ガスの供給を停止し、前記第２の所定値は、前記第１のガス容器内の燃料ガスの残量がゼロになったとみなすことのできる値に設定されることを特徴とする請求項４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。
【００２６】
請求項５記載の発明によれば、第２のガス容器内の燃料ガスの残量が第２の所定値になった時に、第１のガス容器からの燃料ガスの供給を停止し、第２の所定値は、第１のガス容器内の燃料ガスの残量がゼロになったとみなすことのできる値に設定されるので、改質器や脱硫装置の寿命を延ばすことができると共に、第１のガス容器内の燃料ガスを使い切ることができる。
【００２７】
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、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、第１および第２のガス容器と、前記第１および第２のガス容器が接続され、前記第１および第２のガス容器を自動的に切り替える切替機構と、前記第１または第２のガス容器に充填されている高圧の前記燃料ガスを減圧して前記燃料電池システムへ供給する減圧機構とを有する自動切替調整器と、前記第１のガス容器内の燃料ガスの残量が第１の所定値になったことを検知する残量検知手段と、前記残量検知手段からの検知信号により、前記第１のガス容器から前記第２のガス容器へ切り替えるように前記切替機構を切替駆動する駆動手段とを備え、前記第１の所定値は、前記ガス容器から放出される前記燃料ガス中の硫黄成分が所定濃度以下となるように設定され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。
【００２８】
請求項６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、第１および第２のガス容器と、第１および第２のガス容器が接続され、第１および第２のガス容器を自動的に切り替える切替機構と、第１または第２のガス容器に充填されている高圧の前記燃料ガスを減圧して燃料電池システムへ供給する減圧機構とを有する自動切替調整器と、第１のガス容器内の燃料ガスの残量が第１の所定値になったことを検知する残量検知手段と、残量検知手段からの検知信号により、第１のガス容器から第２のガス容器へ切り替えるように切替機構を切替駆動する駆動手段とを備え、第１の所定値は、ガス容器から放出される燃料ガス中の硫黄成分が所定濃度以下となるように設定されるので、自動切替調整器の切替機構を残量検知信号により自動的に切り替えることで、高濃度の硫黄成分の除去を行うことができ、期待効果がある。燃料電池システムへは、常に硫黄成分濃度の低い燃料ガスが供給されるようにしながら、使用容器は常に片側とし、予備容器は使用容器側を新容器に交換するまで使用して、使用側ガスシリンダと予備側ガスシリンダをスムーズに切り替えることができ、改質器や脱硫装置の寿命を延ばすことができる。
【００２９】
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燃料電池システムへ燃料ガスを供給する装置であって、第１および第２のガス容器と、前記第１および第２のガス容器が接続され、前記第１および第２のガス容器を自動的に切り替える切替機構と、前記第１または第２のガス容器に充填されている高圧の前記燃料ガスを減圧して前記燃料電池システムへ供給する減圧機構とを有する自動切替調整器と、前記第１または第２のガス容器内の燃料ガスの残量が第１の所定値になったことを検知する残量検知手段と、前記残量検知手段からの検知信号により、前記第１または第２のガス容器から前記第２または第１のガス容器へ切り替えるように前記切替機構を切替駆動する駆動手段とを備え、前記第１の所定値は、前記ガス容器から放出される前記燃料ガス中の硫黄成分が所定濃度以下となるように設定され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。
【００３０】
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燃料電池システムへ燃料ガスを供給する装置であって、第１および第２のガス容器と、第１および第２のガス容器が接続され、第１および第２のガス容器を自動的に切り替える切替機構と、第１または第２のガス容器に充填されている高圧の燃料ガスを減圧して燃料電池システムへ供給する減圧機構とを有する自動切替調整器と、第１または第２のガス容器内の燃料ガスの残量が第１の所定値になったことを検知する残量検知手段と、残量検知手段からの検知信号により、第１または第２のガス容器から第２または第１のガス容器へ切り替えるように切替機構を切替駆動する駆動手段とを備え、第１の所定値は、ガス容器から放出される燃料ガス中の硫黄成分が所定濃度以下となるように設定されるので、自動切替調整器の切替機構を残量検知信号により自動的に切り替えることで、高濃度の硫黄成分の除去を行うことができ、期待効果がある。燃料電池システムへは、常に硫黄成分濃度の低い燃料ガスが供給されるようにしながら、使用容器をそれぞれ残量が第１の所定値になるまで交互に使用後、スムーズに切り替えることができ、改質器や脱硫装置の寿命を延ばすことができる。
【００３１】
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、第１および第２のガス容器と、前記第１および第２のガス容器が接続され、前記第１および第２のガス容器を自動的に切り替える切替機構と、前記第１または第２のガス容器に充填されている高圧の燃料ガスを減圧して前記燃料電池システムへ供給する減圧機構とを有する自動切替調整器と、前記自動切替調整器と前記燃料電池システム間に接続され、前記燃料ガスの使用量を積算して、前記ガス容器内の燃料ガスの残量が第１の所定値になったことを検知する残量検知手段を含むガスメータと、前記ガスメータの前記残量検知手段からの検知信号により前記第１および第２のガス容器を切り替えるように前記自動切替調整器の前記切替機構を切替駆動する駆動手段を含む自動切替調整器ドライブ装置とを備え、前記第１の所定値は、前記ガス容器から放出される前記燃料ガス中の硫黄成分が所定濃度以下となるように設定され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。
【００３２】
請求項８記載の発明によれば、第１および第２のガス容器と、第１および第２のガス容器が接続され、第１および第２のガス容器を自動的に切り替える切替機構と、第１または第２のガス容器に充填されている高圧の前記燃料ガスを減圧して燃料電池システムへ供給する減圧機構とを有する自動切替調整器と、自動切替調整器と燃料電池システム間に接続され、燃料ガスの使用量を積算して、ガス容器内の燃料ガスの残量が第１の所定値になったことを検知する残量検知手段を含むガスメータと、ガスメータの残量検知手段からの検知信号により第１および第２のガス容器を切り替えるように自動切替調整器の前記切替機構を切替駆動する駆動手段を含む自動切替調整器ドライブ装置とを備え、第１の所定値は、ガス容器から放出される燃料ガス中の硫黄成分が所定濃度以下となるように設定されるので、ガスメータの残量管理機能を利用して、自動切替調整器の切替機構を自動的に切り替えることで、高濃度の硫黄成分の除去を行うことができ、改質器や脱硫装置の寿命を延ばすことができる。
【００３３】
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、第１および第２のガス容器と、前記第１および第２のガス容器が接続され、前記第１および第２のガス容器を自動的に切り替える切替機構と、前記第１または第２のガス容器に充填されている高圧の前記燃料ガスを減圧して前記燃料電池システムへ供給する減圧機構とを有する自動切替調整器と、前記第１のガス容器内の燃料ガスの残量が第１の所定値になったことを検知する残量検知手段と、前記残量検知手段からの検知信号により、前記第１のガス容器からの燃料ガスの供給を維持しつつ前記第２のガス容器からの燃料ガスの供給を開始するように前記切替機構を切替駆動する駆動手段とを備え、前記第１の所定値は、前記ガス容器から放出される前記燃料ガス中の硫黄成分が所定濃度以下となるように設定され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。
【００３４】
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、第１および第２のガス容器と、第１および第２のガス容器が接続され、第１および第２のガス容器を自動的に切り替える切替機構と、第１または第２のガス容器に充填されている高圧の燃料ガスを減圧して燃料電池システムへ供給する減圧機構とを有する自動切替調整器と、第１のガス容器内の燃料ガスの残量が第１の所定値になったことを検知する残量検知手段と、残量検知手段からの検知信号により、第１のガス容器からの燃料ガスの供給を維持しつつ第２のガス容器からの燃料ガスの供給を開始するように切替機構を切替駆動する駆動手段とを備え、第１の所定値は、ガス容器から放出される燃料ガス中の硫黄成分が所定濃度以下となるように設定されるので、自動切替調整器の切替機構を残量検知信号により自動的に切り替えることで、高濃度の硫黄成分の除去を行うことができ、期待効果があると共に、第１のガス容器内の燃料ガスを有効に使用することができる。
【００３５】
請求項９記載の発明によれば、自動切替調整器の切替機構を残量検知信号により自動的に切り替えることで、高濃度の硫黄成分の除去を行うことができ、改質器や脱硫装置の寿命を延ばすことができると共に、第１のガス容器内の燃料ガスを有効に使用することができる。
【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、前記残量検知手段は、前記第２のガス容器内の燃料ガスの残量が第２の所定値になったことを検知し、前記駆動手段は、前記第２のガス容器内の燃料ガスの残量が第２の所定値になったことを示す第２検知信号により、前記第１のガス容器からの燃料ガスの供給を停止し、前記第２の所定値は、前記第１のガス容器内の燃料ガスの残量がゼロになったとみなすことのできる値に設定され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、残量検知手段は、第２のガス容器内の燃料ガスの残量が第２の所定値になったことを検知し、駆動手段は、第２のガス容器内の燃料ガスの残量が第２の所定値になったことを示す第２検知信号により、第１のガス容器からの燃料ガスの供給を停止し、第２の所定値は、第１のガス容器内の燃料ガスの残量がゼロになったとみなすことのできる値に設定されるので、改質器や脱硫装置の寿命を延ばすことができると共に、第１のガス容器内の燃料ガスを使い切ることができる。
【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、前記切替機構は、手動で切り替え可能な切替レバーを含み、前記駆動手段は、前記切替レバーの切替軸を回転駆動することにより前記切替レバーを切替作動させるモータを含むことを特徴とする請求項６から請求項１０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。
【００３９】
請求項１１記載の発明によれば、切替機構は、手動で切り替え可能な切替レバーを含み、駆動手段は、切替レバーの切替軸を回転駆動することにより切替レバーを切替作動させるモータを含むので、モータ駆動により自動切替調整器の切替機構を自動的に切り替えることで、高濃度の硫黄成分の除去を行うことができ、改質器や脱硫装置の寿命を延ばすことができる。
【発明の効果】
【００４０】
請求項１記載の発明によれば、燃料電池システムへは、常に硫黄成分濃度の低い燃料ガスが供給されることになり、改質器や脱硫装置の寿命を延ばすことができる。
【００４１】
請求項２記載の発明によれば、燃料電池システムへは、常に硫黄成分濃度の低い燃料ガスが供給されるようにしながら、使用容器は常に片側とし、予備容器は使用容器側を新容器に交換するまで使用して、使用側ガスシリンダと予備側ガスシリンダをスムーズに切り替えることができ、改質器や脱硫装置の寿命を延ばすことができる。
【００４２】
請求項３記載の発明によれば、燃料電池システムへは、常に硫黄成分濃度の低い燃料ガスが供給されるようにしながら、使用容器をそれぞれ残量が第１の所定値になるまで交互に使用後、スムーズに切り替えることができ、改質器や脱硫装置の寿命を延ばすことができる。
【００４３】
請求項４記載の発明によれば、燃料電池システムへは、常に硫黄成分濃度の低い燃料ガスが供給されることになり、改質器や脱硫装置の寿命を延ばすことができると共に、第１のガス容器内の燃料ガスを有効に使用することができる。
【００４４】
請求項５記載の発明によれば、第２の所定値は、第１のガス容器内の燃料ガスの残量がゼロになったとみなすことのできる値に設定されるので、改質器や脱硫装置の寿命を延ばすことができると共に、第１のガス容器内の燃料ガスを使い切ることができる。
【００４５】
請求項６記載の発明によれば、自動切替調整器の切替機構を残量検知信号により自動的に切り替えることで、高濃度の硫黄成分の除去を行うことができ、期待効果がある。燃料電池システムへは、常に硫黄成分濃度の低い燃料ガスが供給されるようにしながら、使用容器は常に片側とし、予備容器は使用容器側を新容器に交換するまで使用して、使用側ガスシリンダと予備側ガスシリンダをスムーズに切り替えることができ、改質器や脱硫装置の寿命を延ばすことができる。
【００４６】
請求項７記載の発明によれば、自動切替調整器の切替機構を残量検知信号により自動的に切り替えることで、高濃度の硫黄成分の除去を行うことができ、期待効果がある。燃料電池システムへは、常に硫黄成分濃度の低い燃料ガスが供給されるようにしながら、使用容器をそれぞれ残量が第１の所定値になるまで交互に使用後、スムーズに切り替えることができ、改質器や脱硫装置の寿命を延ばすことができる。
【００４７】
請求項８記載の発明によれば、ガスメータの残量管理機能を利用して、自動切替調整器の切替機構を自動的に切り替えることで、高濃度の硫黄成分の除去を行うことができ、改質器や脱硫装置の寿命を延ばすことができる。
【００４８】
請求項９記載の発明によれば、自動切替調整器の切替機構を残量検知信号により自動的に切り替えることで、高濃度の硫黄成分の除去を行うことができ、改質器や脱硫装置の寿命を延ばすことができると共に、第１のガス容器内の燃料ガスを有効に使用することができる。
【００４９】
請求項１０記載の発明によれば、第２の所定値は、第１のガス容器内の燃料ガスの残量がゼロになったとみなすことのできる値に設定されるので、改質器や脱硫装置の寿命を延ばすことができると共に、第１のガス容器内の燃料ガスを使い切ることができる。
【００５０】
請求項１１記載の発明によれば、モータ駆動により自動切替調整器の切替機構を自動的に切り替えることで、高濃度の硫黄成分の除去を行うことができ、改質器や脱硫装置の寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、本発明の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の実施形態について図面を参照して説明する。
【００５２】
（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示す説明図である。
【００５３】
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容器（たとえば、ガスシリンダ）２または予備側ガス容器（たとえば、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およびガスメータ５を介して、燃料電池コージェネレーションシステムの改質器（図１９参照）にＬＰガスを供給する。すなわち、常時供給するためのガス容器は常に片側とし、予備側ガス容器３は、使用側ガス容器２を新しい容器に交換するまでの間使用する。
【００５４】
燃料電池コージェネレーションシステムは、たとえば図１８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。
【００５５】
使用側ガス容器２および予備側ガス容器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。使用側ガス容器２または予備側ガス容器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、燃料電池コージェネレーションシステムの改質器（図１８参照）に適する低圧（たとえば、３ｋＰａ）に減圧されて供給される。
【００５６】
ガスメータ５は、自動切替調整器４で減圧された低圧で動作し、使用側ガス容器２に充填されているＬＰガスの残量管理警告を行う残量管理警告機能を有するマイコンメータであり、このガスメータ５と一対の通信線を介して連動し、また、集中監視センター８に自動通報するための自動通報装置（ＮＣＵ）７と一対の通信線で連動する自動切替調整器ドライブ装置６と、この自動切替調整器ドライブ装置６と５本の信号線で連動するモータ駆動式の自動切替調整器４が備えられている。自動切替調整器ドライブ装置６の前面パネルには、補給スイッチ６２および交換スイッチ６３の押しボタンと、補給警告ランプ６４および予備容器側表示ランプ６５が配置されている。
【００５７】
自動切替調整器４は、ＬＰガスの消費に伴い使用側ガス容器２から予備側ガス容器３に自動的に切り替えると共に、各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。一般に、自動切替調整器は、通常、ガス容器の接続を手動で切り替える切替レバーを備えているが、本実施形態における自動切替調整器４は、この切替レバーをモータで駆動するように構成している。
【００５８】
自動切替調整器４は、たとえば実開平６−１１００９号公報に開示されている構造を有するものを使用することができ、その構造に加えて、さらに切替レバーをモータで駆動する構成を備えている。以下、自動調整切替調整器４の構成例について説明する。
【００５９】
図２および図３は、自動切替調整器４の構成の一例を示す。図２および図３において、自動切替調整器は、上ケース１０１および下ケース１０２内に設けられたガスの自動切替機構１０３と、この自動切替機構１０３の下側に設けられた減圧機構１０４とを備えている。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。
【００６０】
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、後述する弁棒３０２を下方に押圧する押圧部材１３５が設けられている。
【００６１】
押圧部材１３５は、図３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および凸状部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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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、回転軸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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
また、下ケース１０２には、図３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。
【００６８】
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。
【００６９】
弁棒３０２は、その上端が押圧部材１３５の凹状部１３５ａまたは凸状部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。
【００７０】
また、中圧室１３２は、図２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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
さらに、図２および図３に示す構造の自動切替調整器は、切替レバー１０５をモータで駆動するために、図２および図３には図示していないが図４に図示するモータ駆動部４Ａを案内筒１０５ａ内に備えている。モータ駆動部４Ａは、モータ駆動手段として働き、その回転軸の回転により切替レバー１０５を切替作動させるモータ４ａと、モータ駆動部４Ａの正転方向への回転駆動による回転切替レバー１０５の切り替え作動に応じてオン状態となって使用側ガス容器２側に切り替わったことを示すアンサー右スイッチ４ｂと、モータ駆動部４Ａの逆転方向への回転駆動による切替レバー１０５の切り替え作動に応じてオン状態となって予備側ガス容器３側に切り替わったことを示すためのアンサー左スイッチ４ｃと、モータ４ａに駆動信号を供給するため２本のモータ駆動線４ｄおよび４ｅと、アンサー右スイッチ４ｂの一端に接続されてそのオン信号を出力するアンサー線４ｆと、アンサー左スイッチ４ｃの一端に接続されてそのオン信号を出力するアンサー線４ｇと、アンサー右スイッチ４ｂの他端およびアンサー左スイッチ４ｃの他端に接続された共通線４ｈとを有する。
【００７６】
次に、図５は、図１の概略構成の燃料ガス供給装置の電気的構成を示すブロック図である。図５において、ガスメータ５は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）５１、流量センサ５２、積算表示器５３、遮断弁駆動回路５４、遮断弁５５、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）５６および容器リセットスイッチ５７を備えている。
【００７７】
マイコン５１は、予め定めたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央処理ユニット（ＣＰＵ）５１ａ、ＣＰＵ５１ａのためのプログラム等を格納した読み出し専用メモリであるＲＯＭ５１ｂおよび各種のデータを格納すると共にＣＰＵ５１ａの処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ５１ｃを内蔵している。
【００７８】
ＣＰＵ５１ａは、流量積算処理、残量管理警告発呼処理および流量監視処理などを行う。流量積算処理では、流量センサ５２からの流量信号をカウントし、このカウント値によってガス使用量の積算値を求める処理である。また、ＣＰＵ５１ａは、残量管理警告発呼処理における残量検知手段として働く。
【００７９】
ＣＰＵ５１ａは、残量管理警告発呼処理を実行するための残量管理カウンタを内蔵しており、ＲＡＭ５１ｃには、残量管理カウンタのカウント値に基づいて予め設定される残量警告レベル１，２，３が格納されている。残量警告レベル１，２，３は、残量警告レベル１＜警告レベル２＜警告レベル３の関係になるように設定されている。
【００８０】
たとえば、警告レベル１は、図６に示すように、自動切替調整器４の自動切替動作が行われる前のガス使用量（たとえば、ガス容器２のＬＰガス充填容量の９０％のガス使用量）で、ガス容器が切り替わることを予告するために設定される。（すなわち、切り替え予告の意味を持つ。）
【００８１】
また、警告レベル２は、図６に示すように、自動切替調整器４の自動切替動作が行われるガス使用量であって使用側ガス容器２からの発生ガス中の硫黄成分がまだ低い状態を保っているガス使用量（たとえば、ガス容器２のＬＰガス充填容量の９５％）が設定される（すなわち、自動的に使用側ガス容器２から予備側ガス容器３側に切り替わる切り替えレベルに達したことを意味する。）
【００８２】
さらに、警告レベル３は、使用側ガス容器２のＬＰガス充填容量の９８％に相当するガス使用量が設定する。（すなわち、容器未交換警報の意味を持つ。）
【００８３】
燃料電池システム側でＬＰガスを消費すると、ＣＰＵ５１ａにおける残量管理カウンタが加算され、ガス使用量が設定された警告レベル１，２，３のいずれかのレベルに達すると、ガスメータ５が警告フラグを立てて発呼する。この警告フラグを自動切替調整器ドライブ装置６が読み取り、警告レベル２のフラグが立っていると、ガス容器を常時供給側から予備側に切り替える動作を行う。
【００８４】
上述したように、残量管理警告レベルに対応した全ての残量管理警告フラグがセットされると、残量管理カウンタのゼロクリアが行われるが、残量管理カウンタ値と残量管理警告レベル１〜３との関係などについて、図８を参照して以下説明する。
【００８５】
今、時点ｔ1 において容器リセットスイッチ５７の操作によって残量管理カウンタのカウント値がゼロにリセットされ、その後の時点ｔ2 に見られるようにガス使用量が積算されていき斜線で示すように残量管理カウンタ値が増加していって時点ｔ3 でついには残量管理警告レベル１以上になると、残量警告１フラグをセットしてこれを通報する。続いて、時点ｔ4 およびｔ5 で残量管理カウンタ値が残量管理警告レベル２および３以上になると、残量警告２フラグおよび残量警告３フラグをそれぞれセットしてこれをそれぞれ通報するとともに上述のように残量管理カウンタのゼロクリアを行う。
【００８６】
そして、残量警告３フラグをセットして行った通報が終了した時点又はリトライの終了した時点ｔ6 において、全ての残量警告フラグをリセットするとともにリセット要求フラグ（後述する）をセットするが、ゼロクリアされた残量管理カウンタはその後のガス使用量を積算し、ガスボンベ交換とその後のボンベ交換スイッチの操作を待つ。今、時点ｔ7 でボンベ交換スイッチの操作が行われると、残量管理カウンタ値がゼロクリアされるとともに全ての残量警告レベルフラグがリセットされて上述した時点ｔ1 からの動作が繰り返される。なお、上述した残量警告３フラグのセットにともない行われる通報によってガスボンベが交換されても、ボンベ交換スイッチの操作が忘れられた場合には、残量管理カウンタはゼロクリアが行われず、時点ｔ8 で残量管理警告レベル１以上となる。このようになると、残量警告フラグ１をセットしてこれを通報するようになるが、このときボンベ交換スイッチの操作忘れによって、セットされたリセット要求フラグも通報される。
【００８７】
従って、この通報データを受け取った集中監視センタ８側では、リセット忘れ、すなわち、容器リセットスイッチの操作忘れを判断することができる。なお、リセット要求フラグはＲＡＭ５１ｃの所定エリアに格納される。
【００８８】
上述したように、残量管理警告に関連して、残量警告１〜３とリセット要求の４つのフラグが用意されている。残量警告１フラグは、残量管理カウンタが設定された残量警告レベル１に達したときにセットされ、そして通報終了後に容器リセットがオン操作されたとき、残量管理カウンタに「０」を設定したとき、或いは残量警告レベル１に「０」を設定したときにリセットされ、また通報が終了せずにリトライ動作を行っている最中に容器リセットスイッチがオン操作されたときにもリセットされる。
【００８９】
残量警告フラグ２は、残量管理カウンタが設定された残量警告レベル２に達したときにセットされ、そして通報終了後にボンベ交換スイッチがオン操作されたとき、残量管理カウンタに「０」を設定したとき、或いは残留警告レベル２に「０」を設定したときにリセットされ、また通報が終了せずにリトライ動作を行っている最中にボンベ交換スイッチがオン操作されたときにもリセットされる。
【００９０】
残量警告フラグ３は、残量管理カウンタが設定された残量警告レベル３に達したときにセットされ、そして通報終了後にボンベ交換スイッチがオン操作されたとき、残量管理カウンタに「０」を設定したとき、或いは残量警告レベル３に「０」を設定したときにリセットされ、また通報が終了せずにリトライ動作を行っている最中に容器リセットスイッチがオン操作されたときにもリセットされる。
【００９１】
リセット要求フラグは、設定されている残量警告の全てのフラグがセットされた状態で通報終了したとき又はリトライ終了したときにセットされ、容器リセットスイッチのオン操作時又は残量管理カウンタに「０」を設定したときにリセットされる。
【００９２】
自動切替調整器ドライブ装置６は、マイコン６１、補給スイッチ６２、交換スイッチ６３、補給警告ランプ６４および予備容器側表示ランプ６５を備えている。
【００９３】
マイコン６１は、予め定めたプログラムに従って各種の処理や制御などを行うＣＰＵ６１ａ、ＣＰＵ６１ａのためのプログラム等を格納した読み出し専用メモリであるＲＯＭ６１ｂおよび各種のデータを格納すると共にＣＰＵ６１ａの処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ６１ｃを内蔵している。ＣＰＵ６１ａは、モータ駆動処理および残量管理警告発呼受信処理などを行う。
【００９４】
マイコン６１には、自動切替調整器４のモータ駆動部４Ａからの５本の信号線４ｄ〜４ｈと、ガスメータ５のマイコン５１からの通信線と、自動通報装置７への通信線が接続されている。
【００９５】
このように構成された燃料ガス供給装置における動作について説明する。まず、自動切替調整器４において、図２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。
【００９６】
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。
【００９７】
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の直径の設定により決定できる。
【００９８】
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。
【００９９】
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さら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。
【０１００】
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。
【０１０１】
次に、燃料ガス供給装置の残量管理警告発呼受信機能の詳細を、ＣＰＵ６１ａが予め定めた制御プログラムに従って行う処理を示す図７のフローチャートを参照して以下説明する。
【０１０２】
まず、残量管理警告レベル１または３のフラグが設定されているか否かを判定する（ステップＳ１）。ガスメータ５における残量管理警告発呼処理において、燃料電池システムにおけるＬＰガスの消費に伴い、使用側ガスシリンダ２に充填されているＬＰガスの使用量が増加し、したがってその残量が減少し、残量管理警告レベル１，２，３のいずれかに相当するガス使用量に達したことが検知されると、警告レベル１警報、警告レベル２警報および警告レベル３警報のいずれかが発呼されるので、これらの発呼を自動切替調整器ドライブ装置６のＣＰＵ６１ａにおいて受信して、ステップＳ１の判定が行われる。その答えがイエスならば、ガスメータ５から通信される、ガス使用量が残量管理警告レベル１または３に達していることの警報を自動通報装置７へスルーする。自動通報装置７は、自動切替調整器ドライブ装置６を介して受信した警告レベル１警報（すなわち、予備側ガスシリンダ３からの補給開始が近いことを示す）または警告レベル３警報（常時供給側ガスシリンダ２の交換が行われていないことに示す）を集中監視センタ８に通報する。
【０１０３】
一方、ステップＳ１の答えがノーならば、残量警告レベル２警報の発呼を意味するので、補給警告ランプ６４を点滅させる（ステップＳ３）。次に、モータ４ａを正転するように制御し、それにより、自動切替調整器４の切替レバー１０５を予備側ガス容器３側に切り替えて補給を開始する。
【０１０４】
次に、アンサー左スイッチオン信号があるか否かを判定し（ステップＳ５）、その答えがイエスならば、次いで、モータ４ａの回転を停止させると共に、予備供給側表示ランプ６５を点滅させる（ステップＳ６）。すなわち、ステップＳ４からステップＳ６の作業により、自動切替調整器ドライブ装置６は、モータ駆動部４Ａの動作により、切替機構の切替レバー１０５を自動的に切り替えることにより、ＬＰガスの供給を警告レベル２のガス使用量（または残量）に達した使用側ガスシリンダ２から、予備側ガスシリンダ３からの補給開始に切り替える。
【０１０５】
次に、補給開始信号を出力し、自動通報装置７を介して集中監視センタ８に通報する（ステップＳ７）。次に、自動切替調整器ドライブ装置６の交換スイッチ６３がオンされたか否かを判定する（ステップＳ８）。補給開始信号の通報に基づいて、配送員が燃料ガス供給装置の設置場所に赴き、使用側ガスシリンダ２を新しいものに交換後、自動切替調整器ドライブ装置６の交換スイッチ６３の押しボタンを押す。
【０１０６】
そこで、ステップＳ８の答えがイエスならば、モータ４ａを逆転するように制御し（ステップＳ９）、それにより、自動切替調整器４の切替レバー１０５を使用側ガス容器２側に切り替えて供給を再開する。
【０１０７】
次に、アンサー右スイッチオン信号があるか否かを判定し（ステップＳ１０）、その答えがイエスならば、次いで、モータ４ａの回転を停止させると共に、予備容器側表示ランプ６５を消灯させる（ステップＳ１１）。
【０１０８】
次に、ガスメータ５からの容器交換発呼を受信したか否かを判定し（ステップＳ１２）、その答えがイエスならば、容器交換発呼を自動通報装置７へスルーする（ステップＳ１３）。この容器交換発呼は、配送員が、ガスメータ５の容器リセットスイッチ５７をオン操作することにより、ＣＰＵ５１ａにおいて実行される。
【０１０９】
次いで、補給警告ランプ６４を消灯させ（ステップＳ１４）、次いで、処理を終了する。
【０１１０】
このように、硫黄成分濃度が低い状態でガス容器を切り替えるため、燃料電池へは常に硫黄成分濃度の低いＬＰガスが供給されることになり、脱硫装置以降の機器の寿命を延ばすことが可能になる。
【０１１１】
（第２の実施形態）
図９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示す説明図である。
【０１１２】
図９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第１のガス容器（たとえば、ガスシリンダ）２Ａまたは第２のガス容器（たとえば、ガスシリンダ）３Ａから減圧供給手段としての自動切替調整器４およびガスメータ５を介して、燃料電池コージェネレーションシステムの改質器（図１８参照）にＬＰガスを供給する。すなわち、交互にガス容器を交換する。自動切替調整器ドライブ装置６の前面パネルには、第１の実施形態における補給スイッチ６２の押しボタンと補給警告ランプ６４および予備容器側表示ランプ６５に代えて、反転スイッチ６６の押しボタンと、空容器右ランプ６７および空容器左ランプ６８が配置されている。
【０１１３】
燃料電池コージェネレーションシステムは、たとえば図１８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。
【０１１４】
第１のガス容器２Ａおよび第２のガス容器３Ａ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。第１のガス容器２Ａまたは第２のガス容器３Ａ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、燃料電池コージェネレーションシステムの改質器（図１８参照）に適する低圧（たとえば、３ｋＰａ）に減圧されて供給される。
【０１１５】
次に、図１０は、図９の概略構成の燃料ガス供給装置の電気的構成を示すブロック図である。図１０において、図５に示す第１の実施形態と異なる点は、自動切替調整器ドライブ装置６において、補給スイッチ６２、補給警告ランプ６４および予備容器側表示ランプ６５に代えて、反転スイッチ６６、空容器右ランプ（すなわち、第１のガス容器２Ａが空になっていることを表示するランプ）６７および空容器左ランプ（すなわち、第２のガス容器３Ａが空になっていることを表示するランプ）６８を備えていることであり、それ以外は図５と同一構成である。
【０１１６】
ＣＰＵ５１ａは、残量管理警告発呼処理を実行するための残量管理カウンタを内蔵しており、ＲＡＭ５１ｃには、残量管理カウンタのカウント値に基づいて設定される残量警告レベル１，２，３が格納されている。残量警告レベル１，２，３は、残量警告レベル３＜警告レベル１＜警告レベル２の関係になるように設定されている。
【０１１７】
たとえば、警告レベル１は、自動切替調整器４の自動切替動作が行われる前のガス使用量（たとえば、ガス容器２のＬＰガス充填容量の９０％のガス使用量）で、ガス容器が切り替わることを予告するために設定される。（すなわち、切り替え予告の意味を持つ。）
【０１１８】
また、警告レベル２は、自動切替調整器４の自動切替動作が行われるガス使用量であって使用側ガス容器２からの発生ガス中の硫黄成分がまだ低い状態を保っているガス使用量（たとえば、ガス容器２のＬＰガス充填容量の９５％）が設定される（すなわち、自動的に使用側ガス容器２から予備側ガス容器側に切り替わる切り替えレベルに達したことを意味する。）
【０１１９】
さらに、警告レベル３は、ゼロに設定され、判定に用いない。
【０１２０】
燃料電池システム側でＬＰガスを消費すると、ＣＰＵ５１ａにおける残量管理カウンタが加算され、ガス使用量が設定された警告レベル１，２のいずれかのレベルに達すると、ガスメータ５が警告フラグを立てて発呼する。この警告フラグを自動切替調整器ドライブ装置６が読み取り、警告レベル２のフラグが立っていると、ガス容器を第１のガス容器２Ａから第２のガス容器３Ａ側に、またはガス容器を第２のガス容器３Ａから第１のガス容器２Ａ側に切り替える動作を交互に行う。
【０１２１】
以上概略説明した燃料ガス供給装置の残量管理警告発呼受信機能の詳細を、ＣＰＵ６１ａが予め定めた制御プログラムに従って行う処理を示す図１１のフローチャートを参照して以下説明する。
【０１２２】
まず、残量管理警告レベル１のフラグが設定されているか否かを判定し（ステップＳ２１）、その答えがイエスならば、ガスメータ５から通信される、ガス使用量が残量管理警告レベル１に達していることの警報を自動通報装置７へスルーする。
【０１２３】
一方、ステップＳ１の答えがノーならば、アンサー右スイッチオン信号またはアンサー左スイッチオン信号の有無を判定する（ステップＳ２３）。その答えがアンサー右スイッチオン信号有りであれば、それは右側ガス容器（すなわち、第１のガス容器２Ａ）が空になりつつあることを意味するので、空容器右ランプ６７を点滅させる（ステップＳ２４）。次に、モータ４ａを正転するように制御し（ステップＳ２５）、それにより、自動切替調整器４の切替レバー１０５を第２のガス容器３Ａ側に切り替えて第２のガス容器３Ａからの供給を開始する。次いで、アンサー左スイッチオン信号があるか否かを判定し（ステップＳ２６）、その答えがイエスならば、ステップＳ３０に進む。
【０１２４】
一方、ステップＳ２３の答えがアンサー左スイッチオン信号有りであれば、それは左側ガス容器（すなわち、第２のガス容器３Ａ）が空になりつつあることを意味するので、空容器左ランプ６８を点滅させる（ステップＳ２７）。次に、モータ４ａを逆転するように制御し（ステップＳ２８）、それにより、自動切替調整器４の切替レバー１０５を第１のガス容器２Ａ側に切り替えて第１のガス容器２Ａからの供給を開始する。次いで、アンサー右スイッチオン信号があるか否かを判定し（ステップＳ２９）、その答えがイエスならば、ステップＳ３０に進む。
【０１２５】
次にステップＳ３０で、モータ４ａを停止させる。次いで、補給開始信号を出力し、自動通報装置７を介して集中監視センタ８に通報する（ステップＳ３１）。次に、自動切替調整器ドライブ装置６の交換スイッチ６３がオンされたか否かを判定し（ステップＳ３２）、その答えがイエスならば、容器交換発呼を自動通報装置７へスルーする（ステップＳ３３）。
【０１２６】
次いで、空容器表示ランプ６７または６８を消灯させ（ステップＳ３４）、次いで、処理を終了する。
【０１２７】
（第３の実施形態）
ところで、上記第２実施形態によると、硫黄成分濃度が急上昇する前に、使用側ガスシリンダ２によりから予備側ガスシリンダ３に切り替えることにより、燃料電池システムへは、常に硫黄成分濃度の低い燃料ガスが供給されることになり、改質器や脱硫装置の寿命を延ばすことができるという大きな効果がある一方で、たとえば、使用側ガスシリンダ２に燃料ガスを１０％程度残したまま、容器回収をすることにり配送の無駄が生じるという問題もある。第３の実施形態では、この問題も解決して、改質器や脱硫装置の寿命も延ばすことができるようにする。
【０１２８】
図１２は、第３の実施形態に係る自動切替調整器におけるモータ駆動部の構成図である。図１３は、第３の実施形態に係るガス容器切替方法を示す図である。図１４は、第３の実施形態に係る自動切替調整器の切替弁近傍の構成を示す図である。図１５は、第３の実施形態の燃料ガス供給装置において、自動切替調整器ドライブ装置のＣＰＵ６１ａが予め定めた制御プログラムに従って行う残量管理警告発呼受信機能の詳細を示すフローチャートである。図１６は、第３の実施形態の効果を説明するための図である。
【０１２９】
第３の実施形態に係るハードウエアの基本構成は、上記第２の実施形態と同様であるので、ここでは重複説明は省略する。但し、第３の実施形態においてはモータ駆動部４Ａに替えて、図１２に示すようなモータ駆動部４Ｂが用いられる。モータ駆動部４Ｂは、モータ駆動手段として働き、その回転軸の回転により切替レバー１０５を切替作動させるモータ４ａと、モータ駆動部４Ｂの正転方向への回転駆動による回転切替レバー１０５の切り替え作動に応じてオン状態となって使用側ガス容器２側に切り替わったことを示すアンサー右スイッチ４ｂと、モータ駆動部４Ｂの逆転方向への回転駆動による切替レバー１０５の切り替え作動に応じてオン状態となって予備側ガス容器３側に切り替わったことを示すためのアンサー左スイッチ４ｃと、モータ４ａに駆動信号を供給するため２本のモータ駆動線４ｄおよび４ｅと、アンサー右スイッチ４ｂの一端に接続されてそのオン信号を出力するアンサー線４ｆと、アンサー左スイッチ４ｃの一端に接続されてそのオン信号を出力するアンサー線４ｇと、アンサー右スイッチ４ｂの他端およびアンサー左スイッチ４ｃの他端に接続された共通線４ｈとを有する。さらに、これに加えて、モータ駆動部４Ｂは、モータ駆動部４Ｂの正転方向又は逆転方向への回転駆動により、回転切替レバー１０５が、正転方向又は逆転方向の最大回転角度（たとえば１８０度）の半分の回転角度（たとえば９０度）に到達したことを示すアンサー中央スイッチ４ｖと、アンサー中央スイッチ４ｖの一端に接続されてそのオン信号を出力するアンサー線４ｗとを有している。たとえば、回転切替レバー１０５が、正転方向又は逆転方向のいずれかかに９０度回転されると、アンサー中央スイッチ４ｖがオン状態となり、さらに正転方向又は逆転方向に９０度回転されると、アンサー右スイッチ４ｂ又はアンサー左スイッチ４ｃがオン状態となるものとする。
【０１３０】
これにともなって、第３の実施形態において、ＲＡＭ５１ｃには、残量管理カウンタのカウント値に基づいて設定される残量警告レベル１，４が格納されている。警告レベル１は、たとえば、ガス容器２のＬＰガス充填容量の９０％のガス使用量とする。これは、硫黄成分濃度が急上昇するような値とする。なお、警告レベル１は、請求項の第１の所定値に対応する。
【０１３１】
また、警告レベル４は、たとえば、ガス容器３のＬＰガス充填容量の１０％のガス使用量とする。これは、上記残量警告レベル１に基づいて、使用側容器としてのガス容器２と、予備側容器としてのガス容器３とが、併用され始めてから、ガス容器２内の燃料ガスの残量がゼロになったとみなすことのできる値とする。なお、警告レベル４は、請求項の第２の所定値に対応する。
【０１３２】
燃料電池システム側でＬＰガスを消費すると、ＣＰＵ５１ａにおける残量管理カウンタが加算され、図１３に示すように、ガス使用量が設定された警告レベル１（第１のガス容器９０％使用）に達すると、ガスメータ５が警告フラグを立てて発呼する。この警告フラグを自動切替調整器ドライブ装置６が読み取り、警告レベル１のフラグが立っていると、ガス容器を第１のガス容器２Ａと第２のガス容器３Ａとを併用するようにする。また、ＣＰＵ５１ａにおける残量管理カウンタが一旦リセットされた後再度加算され、ガス使用量が設定された警告レベル４（第２のガス容器１０％使用）に達すると、ガスメータ５が警告フラグを立てて発呼する。この警告フラグを自動切替調整器ドライブ装置６が読み取り、警告レベル４のフラグが立っていると、ガス容器を第１のガス容器２Ａから第２のガス容器３Ａへと切り替えるようにする。
【０１３３】
上記容器切替を実現する自動切替調整器の構成および作用について、図１４を用いて説明する。図１４は、図２および図３に示した自動切替調整器において、切替弁近傍を小変更したものである。したがって、図２および図３と重複する部分は省略する。
【０１３４】
図１４（Ａ）から図１４（Ｃ）に示すように、第３の実施形態においては、押圧部材１３５′は、円板状に形成され、その下面の対称位置に凹状部１３５ａ′と凸状部１３５ｂ′とこれらの中間部１３５ｃ′とが形成されている。これらの凹上部１３５ａ′、凸状部１３５ｂ′および中間部１３５ｃ′は、周方向につながっている。
【０１３５】
図１４（Ａ）に示すように、凸状部１３５ｂ′が左切替弁３３０′の弁棒３０２ｂのみを押し下げると、矢印で示すように、第１のガス容器２Ａにつながる高圧室からのガスが中圧室１３２に燃料ガスが流れ込み、第１のガス容器２Ａからの燃料ガスのみが供給されることになる。
【０１３６】
図１４（Ａ）の状態から押圧部材１３５′が９０度正転又は逆転されると、図１４（Ｂ）に示すように、中間部１３５ｃ′が左切替弁３３０′の弁棒３０２ｂおよび右切替弁３００′の弁棒３０２ａを押し下げ、矢印で示すように、第１のガス容器２Ａにつながる高圧室および第２のガス容器３Ａにつながる高圧室の両方からのガスが中圧室１３２に燃料ガスが流れ込み、第１のガス容器２Ａおよび第２のガス容器３Ａからの燃料ガスが供給されることになる。
【０１３７】
図１４（Ｃ）に示すように、さらに、図１４（Ａ）から図１４（Ｂ）への回転方向と同じ方向に、押圧部材１３５′が９０度正転又は逆転されると、凸状部１３５ｂ′が右切替弁３００′の弁棒３０２ａのみを押し下げ（弁棒３０２ｂは上側に押し上げられる）、矢印で示すように、第２のガス容器３Ａにつながる高圧室からのガスが中圧室１３２に燃料ガスが流れ込み、第２のガス容器３Ａからの燃料ガスのみが供給されることになる。なお、この図１４（Ｃ）に示す状態から、押圧部材１３５′が９０度正転又は逆転されても、上記図１４（Ｂ）に示すような状態になる。
【０１３８】
以上概略説明した燃料ガス供給装置の残量管理警告発呼受信機能の詳細を、ＣＰＵ６１ａが予め定めた制御プログラムに従って行う処理を示す図１５のフローチャートを参照して以下説明する。ここで、初期状態として、切替弁近傍は、上記図１４（Ａ）又は図１４（Ｃ）に示すような状態になっているものとする。
【０１３９】
まず、残量管理警告レベルのフラグ設定を判定し（ステップＳ４１）、警告レベル１のフラグがたっているとステップＳ４２に進み、警告レベル４のフラグがたっているとステップＳ４９に進む。警告レベル１の場合には、アンサー右スイッチオン信号またはアンサー左スイッチオン信号の有無を判定する（ステップＳ４２）。その答えがアンサー右スイッチオン信号有りであれば、それは右側ガス容器（すなわち、第１のガス容器２Ａ）が空になりつつあることを意味するので、空容器右ランプ６７を点滅させる（ステップＳ４３）。次に、モータ４ａを９０度正転するように制御し（ステップＳ４４）、それにより、自動切替調整器４の切替レバー１０５を、第１のガス容器２Ａおよび第２のガス容器３Ａの両方からガスが供給されるようにする。次いで、アンサー中央スイッチオン信号があるか否かを判定し（ステップＳ４７）、その答えがイエスならば、モータ４ａを停止させる（ステップＳ４８）。なお、ここで、切替弁近傍は、上記図１４（Ｂ）に示すような状態となっている。
【０１４０】
一方、ステップＳ４２の答えがアンサー左スイッチオン信号有りであれば、それは左側ガス容器（すなわち、第２のガス容器３Ａ）が空になりつつあることを意味するので、空容器左ランプ６８を点滅させる（ステップＳ４５）。次に、モータ４ａを９０度逆転するように制御し（ステップＳ４６）、それにより、自動切替調整器４の切替レバー１０５を、第１のガス容器２Ａおよび第２のガス容器３Ａの両方からガスが供給されるようにする。次いで、アンサー中央スイッチオン信号があるか否かを判定し（ステップＳ４７）、その答えがイエスならば、モータ４ａを停止させる（ステップＳ４８）。なお、ここで、切替弁近傍は、上記図１４（Ｂ）に示すような状態となっている。そして、この状態を警告レベル４になるまで維持する。
【０１４１】
ステップＳ４１で警告レベル４に到達した場合には、元の（すなわちステップＳ４２での）アンサー右スイッチオン信号またはアンサー左スイッチオン信号の有無を判定する（ステップＳ４９）。その答えがアンサー右スイッチオン信号有りであれば、空容器右ランプ６７を点滅させ続ける（ステップＳ５０）。次に、モータ４ａをさらに９０度正転するように制御し（ステップＳ５１）、それにより、自動切替調整器４の切替レバー１０５を第２のガス容器３Ａ側に切り替えて第２のガス容器３Ａからの供給を開始する。次いで、アンサー左スイッチオン信号があるか否かを判定し（ステップＳ５４）、その答えがイエスならば、ステップＳ５５に進む。なお、ここで、切替弁近傍は、上記図１４（Ａ）に示すような状態となっている。
【０１４２】
一方、ステップＳ４９の答えがアンサー左スイッチオン信号有りであれば、空容器左ランプ６８を点滅させ続ける（ステップＳ５２）。次に、モータ４ａをさらに９０度逆転するように制御し（ステップＳ５３）、それにより、自動切替調整器４の切替レバー１０５を第１のガス容器２Ａ側に切り替えて第１のガス容器２Ａからの供給を開始する。次いで、アンサー右スイッチオン信号があるか否かを判定し（ステップＳ５４）、その答えがイエスならば、ステップＳ５５に進む。なお、ここで、切替弁近傍は、上記図１４（Ｃ）に示すような状態となっている。
【０１４３】
次にステップＳ５５で、モータ４ａを停止させる。次いで、補給開始信号を出力し、自動通報装置７を介して集中監視センタ８に通報する（ステップＳ５６）。次に、自動切替調整器ドライブ装置６の交換スイッチ６３がオンされたか否かを判定し（ステップＳ５７）、その答えがイエスならば、容器交換発呼を自動通報装置７へスルーする（ステップＳ５８）。そして、空容器表示ランプ６７または６８を消灯させ（ステップＳ５９）、一連の処理を終了する。
【０１４４】
このように、第３の実施形態によれば、警告レベル１（第１のガス容器２Ａの消費率９０％）になった時に、第１のガス容器２Ａからの燃料ガスの供給を維持しつつ第２のガス容器３Ａからの燃料ガスの供給を開始するようにしているので、通常、図１６の点線Ｐｂ′で示すように９０％以上で急激に上昇する硫黄濃度を、図１６の実線Ｐｂで示すように抑制することができる。さらに進んで、警告レベル４（第２のガス容器３Ａの消費率１０％）になった時にはじめて、第２のガス容器３Ａに切り替えるようにしているので、第１のガス容器２Ａ内の燃料ガスをほぼ１００％使い切ることができる。すなわち、燃料電池システムへは、図１６の実線Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃで示すように、常に硫黄成分濃度の低い燃料ガスが供給されつつ、第１のガス容器２Ａ内の燃料ガスを使い切ることができる。
【０１４５】
なお、上記第３の実施形態に準ずる以下の変形例も考えられる。図１７は、第３の実施形態の変形例を説明するための図である。
【０１４６】
図１７に示すように、残量管理カウンターが９５％に達した時、切替レバー１０５を中央、すなわち、押圧部材１３５′を上記図１４（Ｂ）に示すような状態にする。これにより、ガスが使用側および予備側の両方から供給されるようになり、硫黄濃度の上昇を抑えられる。この時に、残量管理カウンターをリセットする。
【０１４７】
次に、残量管理カウンターが５％に達した時、切替レバー１０５を完全に反対側、すなわち、押圧部材１３５′を上記図１４（Ａ）又は図１４（Ｃ）に示すような状態にして、予備側容器であった方を使用側容器とする。そして、空になった方の容器を満タンのものと取り替えることにより、これを予備側容器として、上記と同様の残量計算および切替レバー制御を繰り返す。このようにすることで、ガス消費率は９５％前後になる。つまり、この変形例では、上記警告レベル１に相当するポイントを９５％に設定し、警告レベル４に相当するポイントを５％に設定することにより、より効率的にガスを使い切ることが可能になる。
【０１４８】
以上のように本発明によれば、硫黄成分濃度が低い状態でガス容器を切り替えるため、燃料電池へは常に硫黄成分濃度の低いＬＰガスが供給されることになり、脱硫装置以降の機器の寿命を延ばすことが可能になる。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。したがって、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。さらに、これに残ガスを有効に使い切ることができるという効果も加わる。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【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自動切替調整器の構成の一例を示す側断面図である。
【図３】図２の自動切替調整器の要部断面正面図である。
【図４】自動切替調整器におけるモータ駆動部の構成図である。
【図５】図１の概略構成の燃料ガス供給装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】警告レベルの設定例を説明する図である。
【図７】第１の実施形態の燃料ガス供給装置において、自動切替調整器ドライブ装置のＣＰＵ６１ａが予め定めた制御プログラムに従って行う残量管理警告発呼受信機能の詳細を示すフローチャートである。
【図８】残量管理カウンタ値と残量管理警告レベル１，２，３との関係を示す図である。
【図９】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示す説明図である。
【図１０】図９の概略構成の燃料ガス供給装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１１】第２の実施形態の燃料ガス供給装置において、自動切替調整器ドライブ装置のＣＰＵ６１ａが予め定めた制御プログラムに従って行う残量管理警告発呼受信機能の詳細を示すフローチャートである。
【図１２】第３の実施形態に係る自動切替調整器におけるモータ駆動部の構成図である。
【図１３】第３の実施形態に係るガス容器切替方法を示す図である。
【図１４】（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、第３の実施形態に係る自動切替調整器の切替弁近傍の構成および作用を示す図である。
【図１５】第３の実施形態の燃料ガス供給装置において、自動切替調整器ドライブ装置のＣＰＵ６１ａが予め定めた制御プログラムに従って行う残量管理警告発呼受信機能の詳細を示すフローチャートである。
【図１６】第３の実施形態による効果を説明するための図である。
【図１７】第３の実施形態の変形例に係るガス容器切替方法を示す図である。
【図１８】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１９】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２０】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２１】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】
【０１５２】
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（第１のガス容器）
３    予備側ガスシリンダ（第２のガス容器）
２Ａ  第１のガスシリンダ（第１のガス容器）
３Ａ  第２のガスシリンダ（第２のガス容器）
４    自動切替調整器（減圧供給手段）
４Ａ  モータ駆動部（駆動手段の一部）
４ａ  モータ
５    ガスメータ
６    自動切替調整器ドライブ装置
７    自動通報装置（ＮＣＵ）
【図１】
2005032695.tif 000003
【図２】
2005032695.tif 000004
【図３】
2005032695.tif 000005
【図４】
2005032695.tif 000006
【図５】
2005032695.tif 000007
【図６】
2005032695.tif 000008
【図７】
2005032695.tif 000009
【図８】
2005032695.tif 000010
【図９】
2005032695.tif 000011
【図１０】
2005032695.tif 000012
【図１１】
2005032695.tif 000013
【図１２】
2005032695.tif 000014
【図１３】
2005032695.tif 000015
【図１４】
2005032695.tif 000016
【図１５】
2005032695.tif 000017
【図１６】
2005032695.tif 000018
【図１７】
2005032695.tif 000019
【図１８】
2005032695.tif 000020
【図１９】
2005032695.tif 000021
【図２０】
2005032695.tif 000022
【図２１】
2005032695.tif 000023