(57)【要約】【課題】貯留装置を設ける必要がなく小型化を容易に実現し、また停止時に触媒反応器が負圧になり損傷するのを防止できると共に大気が流入することによる性能劣化を防止すること。【解決手段】原燃料ガスを改質する改質器５、ＣＯ変成器２、ＣＯ除去器３の順に連通し、改質器５の原燃料入口に接続され原料遮断弁７が設けられた原料ライン６を接続し、ＣＯ除去器３の改質ガス排出口に燃料水素供給ライン２１を接続する。原料ライン６の改質器前段には第１の三方弁３１を設けて、改質器５の前段と改質器５の出口排出ライン１９とをバイパスライン３２で連通可能な構成とする。また、改質器５の出口排出ライン１９から第１の分岐ライン３３を分岐して排気ライン２４に接続すると共に当該第１の分岐ライン３３に遮断弁３４を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原燃料ガスを改質する改質器と、前記改質器の出口排出ラインに接続され改質ガスから特定成分を除去する改質系機器と、前記改質器の原燃料入口に接続され原燃料ガスの供給を遮断する原料遮断弁が設けられた原料ラインと、前記原料ラインの改質器前段に設けられた第１の三方弁と、前記第１の三方弁から前記改質器の出口排出ラインを結ぶバイパスラインと、前記改質器の出口排出ラインから分岐され遮断弁が設けられた第１の分岐ラインと、を具備したことを特徴とする燃料電池発電装置。
【請求項２】
前記改質系機器の改質ガス出口と燃料電池の改質ガス入口とを連通する改質ガス供給ラインに設けられた改質系出口遮断弁及び第２の三方弁と、前記第２の三方弁から分岐された第２の分岐ラインとを備え、
前記第１及び第２の分岐ラインの他端を改質器燃焼系に連通するラインに接続したことを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電装置。
【請求項３】
前記バイパスラインの前記改質器の出口排出ラインへの合流点を、前記第１の分岐ラインの分岐点よりも後段に設定したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃料電池発電装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れかに記載の燃料電池発電装置の運転停止方法であって、
停止時において、前記第１の分岐ラインの遮断弁を開状態、前記原料遮断弁を閉状態として前記改質器に前記原料ラインから改質水を導入して水蒸気パージし、前記改質器を水蒸気パージした後、前記第１の分岐ラインの遮断弁を閉状態、前記第１の三方弁をバイパスライン側に連通させ前記改質系機器を原燃料ガスパージすることを特徴とする燃料電池発電装置の運転停止方法。
【請求項５】
前記水蒸気パージ及び前記原燃料ガスパージの終了後、前記改質系出口遮断弁を閉状態、前記第１の分岐ラインの遮断弁を開状態とすると共に、前記第１の三方弁を改質器側に連通させ前記改質器に原燃料ガスをパージ導入し、この改質器から排出される水蒸気分を含む原燃料ガスを前記第１の分岐ラインを介して改質器燃焼系へ戻すことを特徴とする請求項４記載の燃料電池発電装置の運転停止方法。
【請求項６】
前記改質器への原燃料ガスのパージ導入は、前記改質器の触媒層の温度が所定温度まで低下した時点で実施することを特徴とする請求項５記載の燃料電池発電装置の運転停止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ガス、ＬＰＧ等の原燃料を水蒸気改質して燃料電池へ供給する燃料電池発電装置及びその運転停止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）は、ＣＯに被毒されやすいため、燃料ガス中のＣＯ含有量を１０〜１００ｐｐｍ程度まで低減する必要がある。そのため、固体高分子型燃料電池発電装置（以下、「燃料電池発電装置」という）では改質器の下流にシフトコンバータ及びＣＯ除去器を設けてＣＯ含有量を低減することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３は上記特許文献１に記載された燃料電池発電装置の構成図である。同図に示すように、複数の触媒反応器（改質反応器１２２、シフト反応器１１４、ＣＯ除去反応器１１５）が順に連通され、これら触媒反応器（１２２，１１４，１１５）の最上流端に原料及び水を供給する原料遮断弁１３２ａを有する原料ライン１３２が接続されている。一方、上記触媒反応器（１２２，１１４，１１５）の最下流端に排気調整弁１３３と、この排気調整弁１３３から外部へ連通する排気ライン１３４とが設けられている。固体高分子型燃料電池１２０はアノード入口弁１２０ａを介して上記触媒反応器（１２２，１１４，１１５）からＣＯ除去した水素ガスをアノードガスとして取り込み、カソード極側から排気ライン１３４へ排気ガスを排出する。
【０００４】
上記燃料電池発電装置では、運転停止する場合、触媒反応器（１２２，１１４，１１５）並びに固体高分子型燃料電池１２０の触媒を内蔵する反応器（以下、「触媒反応器」という）の性能劣化を防止する必要がある。また、触媒反応器の前後を遮断して内部の高温ガスを閉じ込めると、高温ガス（最大運転温度は約７００℃）が常温まで冷却されたときにガス容量が減少して触媒反応器内部が負圧となり、触媒反応器の容器が変形し、触媒反応器に損傷を与える可能性がある。
【０００５】
そこで上記燃料電池発電装置は、図３に示すように排気ライン１３４の途中に貯留装置１３６を設け、運転中に排気ライン１３４から排気ガスを取り込んで加圧中空タンク１４１に貯留し、停止操作時に利用するようにしている。すなわち、運転停止後、原料遮断弁１３２ａ、排気調整弁１３３を閉じて、触媒反応器（１２２，１１４，１１５）からアノード出口気水分離器１１７ｂまでを閉め切ると共に、加圧中空タンク１４１のガス補給弁１３８ａを間欠的又は一時に開いて、触媒反応器（１２２，１１４，１１５）の改質ラインが負圧にならないように最上流側から中空タンク１４１の改質ガスを供給する。
【０００６】
また、図４に示すように、排気ライン１３４に中空タンク１４４を備え、この中空タンク１４４の排気ライン上流側にガス流入弁１４４ａを設け、排気ライン下流側にガス排出弁１４４ｂを設け、ガス排出弁１４４ｂを閉じるだけで加圧ポンプなしに中空タンク１４４内にガスを充填できるようにしたものがある。
【０００７】
また、上記燃料電池発電装置において、加圧中空タンク１４４の代わりに、水封のレベルタンク又は中空シリンダを用いるようにしたものも提案されている。
【特許文献１】特開２００４−１３４２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の燃料電池発電装置は、大量のガスを貯留する加圧中空タンク１４１、中空タンク１４４、水封のレベルタンク又は中空シリンダを備える必要があるため、貯留装置１３６が大型化してしまい、燃料電池発電装置を小型化する上で貯留装置１３６が大きな障害となっていた。また、運転停止した際には、温度降下により触媒反応器（１２２，１１４，１１５）の改質ラインが負圧になり、排気ガスラインより大気が流入して触媒が酸化され性能劣化の可能性がある。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、触媒反応器に対するパージを実施するためのガスを貯留する貯留装置を設ける必要がなく小型化を容易に実現でき、また停止時に触媒反応器が負圧になり損傷するのを防止できると共に大気が流入して性能劣化することを防止できる燃料電池発電装置及びその運転停止方法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】
【００１０】
本発明の燃料電池発電装置は、原燃料ガスを改質する改質器と、前記改質器の出口排出ラインに接続され改質ガスから特定成分を除去する改質系機器と、前記改質器の原燃料入口に接続され原燃料ガスの供給を遮断する原料遮断弁が設けられた原料ラインと、前記原料ラインの改質器前段に設けられた第１の三方弁と、前記第１の三方弁から前記改質器の出口排出ラインを結ぶバイパスラインと、前記改質器の出口排出ラインから分岐され遮断弁が設けられた第１の分岐ラインと、を具備したことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、第１の三方弁、原料遮断弁及び遮断弁の操作により、改質水を原料ラインから改質器へ導入する一方、改質器から排出される水蒸気を第１の分岐ライン経由で排出することができ、水蒸気パージに弱い改質系機器を水蒸気パージすることなく改質器を水蒸気パージできる。また、改質水を含まない原燃料ガスを、第１の三方弁からバイパスラインを経由して改質系機器へ導入でき、高温状態での原燃料ガスパージでは炭素析出する改質器を原燃料ガスパージすることなく改質系機器を原燃料ガスパージすることができる。さらに、改質器が所定温度以下になった時点で改質器に原燃料を導入し、改質器から排出される水蒸気分を含んだ排気ガスを第１の分岐ラインから排出することができ、改質器及び改質系機器からなる改質ラインが密閉状態とはならないので停止後に温度降下により改質ラインが負圧になり大気が流入するといった不具合を防止できる。
【００１２】
上記燃料電池発電装置において、前記改質系機器の改質ガス出口と燃料電池の改質ガス入口とを連通する改質ガス供給ラインに設けられた改質系出口遮断弁及び第２の三方弁と、前記第２の三方弁から分岐された第２の分岐ラインとを備え、前記第１及び第２の分岐ラインの他端を改質器燃焼系に連通するラインに接続することが望ましい。これにより、高温状態での原燃料ガスパージでは炭素析出する改質器を原燃料ガスパージすることなく改質系機器を原燃料ガスパージすると共に燃料電池をバイパスさせて第２の分岐ラインから改質器燃焼系に戻すことができる。また、改質器が所定温度以下になった時点で改質系出口遮断弁を閉状態、第１の分岐ラインの遮断弁を開状態として改質器に原燃料を導入して第１の分岐ライン経由で改質器燃焼系に戻すので、改質器及び改質系機器からなる改質ラインを密閉状態にすることがなく当該改質ライン内への空気の流入を防止できる。
【００１３】
上記燃料電池発電装置において、前記バイパスラインの前記改質器の出口排出ラインへの合流点を、前記第１の分岐ラインの分岐点よりも後段に設定することが望ましい。これにより、バイパスラインにより改質器をバイパスした原燃料ガスが第１の分岐ラインに流入することを防止できると共に、改質器から排出され第１の分岐ラインから排気されるべき水蒸気分を含んだ排出ガスが改質系機器へ流入することを防止できる。
【００１４】
本発明の燃料電池発電装置の運転停止方法は、停止時において、前記第１の分岐ラインの遮断弁を開状態、前記原料遮断弁を閉状態として前記改質器に前記原料ラインから改質水を導入して水蒸気パージし、前記改質器を水蒸気パージした後、前記第１の分岐ラインの遮断弁を閉状態、前記第１の三方弁をバイパスライン側に連通させ前記改質系機器を原燃料ガスパージすることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、バイパスラインと第１の分岐ラインとを配設した簡単な構成で、改質系機器を水蒸気パージすることなく改質器を水蒸気パージでき、しかも高温の改質器を原燃料ガスパージすることなく改質系機器を原燃料ガスパージすることができ、触媒反応器の種類に応じた適切なパージを実施可能である。
【００１６】
また本発明は、上記燃料電池発電装置の運転停止方法において、前記水蒸気パージ及び前記原燃料ガスパージの終了後、前記改質系出口遮断弁を閉状態、前記第１の分岐ラインの遮断弁を開状態とすると共に、前記第１の三方弁を改質器側に連通させ前記改質器に原燃料ガスをパージ導入し、この改質器から排出される水蒸気分を含む原燃料ガスを前記第１の分岐ラインを介して改質器燃焼系へ戻すことを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、改質器が所定温度以下になった時点で改質器に原燃料を導入し、改質器から排出される水蒸気分を含んだ排気ガスを第１の分岐ラインから排出することができ、改質器及び改質系機器が停止後に温度降下により改質ラインが負圧になり大気が流入することを防止できる。
【００１８】
上記燃料電池発電装置の運転停止方法において、前記改質器への原燃料ガスのパージ導入は、前記改質器の触媒層の温度が所定温度まで低下した時点で実施することが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、触媒反応器に対するパージを実施するためのガスを貯留する貯留装置を設ける必要がなく小型化を容易に実現でき、また停止時に触媒反応器が負圧になり損傷するのを防止できると共に大気が流入して性能劣化することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の燃料電池発電装置及びその運転停止方法に係る一実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１は本実施の形態に係る燃料電池発電装置の概要構成図である。本実施の形態の燃料電池発電装置は、炭化水素を水蒸気による改質反応により水素リッチな改質ガスへと変える水蒸気改質器１と、水蒸気改質器１から出力される改質ガス中のＣＯをシフト反応により水蒸気と反応させて水素と二酸化炭素に変えるＣＯ変成器２と、ＣＯ変成器２から出力される改質ガス中に残留しているＣＯを除去するＣＯ除去器３とが順次連結されている。水蒸気改質器１はバーナー又は燃焼触媒を配置した燃焼器４及び改質触媒を配置した改質器５を備える。また、ＣＯ変成器２にはＣＯ変成触媒が配置され、ＣＯ除去器３にはＣＯ除去触媒が配置される。本例では、ＣＯ変成器２及びＣＯ除去器３が改質系機器となり、改質ガス中のＣＯが除去すべき不要成分となる。
【００２２】
上記水蒸気改質器１、ＣＯ変成器２及びＣＯ除去器３で燃料改質系機器群を構成しており、かかる燃料改質系機器群の最上流端に原料ライン６が配設される。原料ライン６には上流側から改質原燃料遮断弁７、脱硫器８が順に設けられている。原料ライン６の先端は改質器５に連通される。原料ライン６に対して改質水供給ライン１１が連結されている。改質水供給ライン１１は改質水供給弁１２を備える。
【００２３】
水蒸気改質器１の燃焼系は、燃焼器４へ燃料ガスを供給する燃料ガス供給ライン１３と、燃焼器４の手前で燃料ガス供給ライン１３に連結された燃料空気供給ライン１４とを備える。燃料ガス供給ライン１３の先端が燃焼器４に連通している。燃料ガス供給ライン１３には、燃料空気供給ライン１４との連結部の前段に、燃料ガス供給弁１６及び脱硫器１７が設けられている。燃料空気供給ライン１４には燃焼空気供給弁１８が設けられている。
【００２４】
燃料電池２０は、アノード極、カソード極及び電解質を主な構成要素とし、電解質にプロトン伝導性の固体高分子膜を用いた固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）が用いられるものとする。触媒層は電解質膜上に直接形成されるか、水素のガス拡散層上に形成した後に電解質膜と一体化される。
【００２５】
改質ガス供給ラインとしての燃料水素供給ライン２１は、ＣＯ除去器３の改質ガス出口と燃料電池２０のアノード極側の燃料導入口とを連結している。燃料水素供給ライン２１には、上記燃料改質系機器群の最下流の改質ガス出口を遮断する改質系出口遮断弁２２が設けられ、改質系出口遮断弁２２の下流側に圧力センサー２３が設けられている。
【００２６】
燃料電池２０のアノード極側からは可燃成分を含んだアノード排ガスが排出され、カソ−ド側からはカソード排ガスが排出される。燃料電池２０のアノード極及びカソード極から排出されたアノード排ガス及びカソード排ガスを燃焼器４へ供給するための排気ライン２４が配設されている。排気ライン２４の一端は燃料電池２０のアノード極側及びカソード電極側に連結され、他端は燃焼器４に燃料ガスを供給している燃料ガス供給ライン１３に連結されている。かかる燃料ガス供給ライン１３の燃料電池２０の近傍に燃料電池２０の排気口を遮断する燃料電池出口遮断弁２５が設けられている。
【００２７】
ＣＯ除去器３は、改質ガス中に含まれるＣＯを酸化剤（空気）によって酸化することでＣＯを除去している。ＣＯ除去器３には選択酸化用の空気が空気供給ライン２７を介して供給される。空気供給ライン２７の先端はＣＯ変成器２とＣＯ除去器３とを連通する連通路に連結され、その途中には遮断弁２８が設けられている。
【００２８】
本実施の形態は、原料ライン６から供給される改質原燃料を、改質器５を通さないでＣＯ変成器２へ供給する三方弁３１及びバイパスライン３２を備える。三方弁３１は原料ライン６であって改質水供給ライン１１との連結点よりも下流側に設けられている。三方弁３１のｂポートにバイパスライン３２の一端が連結され、バイパスライン３２の他端が出口排出ライン１９に連結されている。三方弁３１のｃポートは改質器５側に接続されている。
【００２９】
また本実施の形態では、改質器５とＣＯ変成器２とを連通する出口排出ライン１９から分岐して排気ライン２４に直接接続する第１の分岐ライン３３を備える。第１の分岐ライン３３の一端は出口排出ライン１９であってバイパスライン３２との連結点よりも改質器５側に連結される。第１の分岐ライン３３には遮断弁３４が設けられている。
【００３０】
さらに本実施の形態では、ＣＯ除去器３から燃料電池２０のアノード極側へ燃料（水素）を供給する燃料水素供給ライン２１から分岐して排気ライン２４に直接接続する第２の分岐ライン３６を備える。第２の分岐ライン３６を構成するために、燃料水素供給ライン２１に三方弁３５が設けられており、三方弁３５のｂポートに分岐ライン３６の一端が接続されている。三方弁３５のｃポートは燃料電池２０側に接続されている。
【００３１】
なお、排気ライン２４には、燃料ガス供給ライン１３との連結点と第１の分岐ライン３３との連結点との間に、遮断弁３７が設けられている。
【００３２】
次に、上記本実施の形態に係る燃料電池発電装置の運転停止動作について説明する。
最初に運転中における各遮断弁の開閉状態について説明する。運転中においては、第１の分岐ライン３３に設けられた遮断弁３４が閉じられる。改質器５の上流側の原料ライン６に設けられた三方弁３１のｂポートを閉じてバイパスライン３２への改質原燃料ガスの流入を遮断すると共にａポートとｃポートとを連通して改質器５に改質原燃料及び改質水を供給するように制御する。燃料水素供給ライン２１に設けられた三方弁３５のｂポートを閉じて第２の分岐ライン３６への改質ガスの流入を遮断すると共にａポートとｃポートとを連通して燃料電池２０に改質ガスが燃料として供給されるように制御する。
【００３３】
運転中において、改質原燃料遮断弁７及び改質水供給弁１２は開状態とされ、都市ガス、ＬＰＧ等の改質原燃料ガス及び改質水が三方弁３１を通り改質器５へ供給される。一方、水蒸気改質器１の加熱源となる燃焼系は、燃料ガス供給弁１６及び燃焼空気供給弁１８が開状態とされ、燃料ガス及び空気が燃焼器４へ供給される。しかも、排気ライン２４に設けられた燃料電池出口遮断弁２５及び遮断弁３７が開状態とされ、燃料電池２０から排出されるアノード排ガス及びカソード排ガスが排気ライン２４を経由して燃料ガス供給ライン１３に導入され燃焼器４へ供給される。また、空気供給ライン２７に設けられた遮断弁２８が開状態とされ、選択酸化剤としての空気が空気供給ライン２７を経由してＣＯ除去器３へ供給される。
【００３４】
なお、運転中は閉じられている第１の分岐ライン３３の遮断弁３４を、耐熱温度以下になるように冷却する冷却構造を必要に応じて第１の分岐ライン３３設けるものとする。
【００３５】
次に、窒素パージレスによる運転停止動作を具体的に説明する。
停止指令を受けると、改質原燃料遮断弁７を閉じて改質原燃料ガスの供給を停止する。改質原燃料遮断弁７を閉じた後、改質水供給弁１２の開状態を所定時間だけ維持する。これにより、停止後も改質水を改質器５に供給して改質器５を水蒸気でパージすることができる。停止後に改質水供給弁１２の開状態を維持する所定時間は、改質器５の内容積を置換できるだけの水蒸気を供給し得る改質水供給量を流量との関係で計算して予め決めることができる。予め決められた所定時間経過後に改質水供給弁１２を閉じる。
【００３６】
このとき、ＣＯ変成器２及びＣＯ除去器３に水蒸気が供給されると、ＣＯ変成触媒及びＣＯ除去触媒の性能が劣化する。そこで、ＣＯ変成器２及びＣＯ除去器３に水蒸気が供給されないようにするために、改質系出口遮断弁２２並びに燃料電池出口遮断弁２５を閉じると共に、第１の分岐ライン３３の遮断弁３４を開状態とする。この結果、改質器５から排出された水蒸気は、第１の分岐ライン３３を通り排気ライン２４に流入し、さらに燃料ガス供給ライン１３を介して燃焼器４へ戻される。
【００３７】
このように、停止後に所定時間だけ改質器５を水蒸気パージすると共にそのとき改質器５から排出される水蒸気を、分岐ライン３３を通して燃焼器４へ戻すようにしたので、停止後にＣＯ変成器２及びＣＯ除去器３が水蒸気に曝されるのを防止し、ＣＯ変成触媒及びＣＯ除去触媒の性能劣化を防止できる。
【００３８】
ここで、改質器５に対してだけ水蒸気パージを実施するのは次の理由による。すなわち、停止直後に改質器５の触媒温度は６００℃から７００℃程度あり、炭素析出しやすい温度であるので、速やかに原燃料ガス中の炭化水素を排出する必要がある。一方、改質器５の触媒として貴金属系触媒（Ｒｕ系触媒（ズードケミー社製、ＲｕＡ触媒））を採用した場合、温度の高い停止動作時に水蒸気パージを繰り返しても顕著な性能劣化は現れず、十分に耐用性があることが確認された。よって、温度の高い停止動作時に改質器５に対してだけ水蒸気パージを実施して炭化水素を改質器５から排出するようにした。
【００３９】
図２は、水蒸気パージを実施した場合における改質器５の改質率の推移とＣＯ変性器２のＣＯ転化率の推移とを示す図である。改質器５の触媒は水蒸気パージを繰り返しても顕著な性能劣化は認められないが、ＣＯ変性器２の性能は少しずつ低下してくることが判る。
【００４０】
改質器５に対して炭素析出を回避できるだけの水蒸気パージが完了した状態にて、改質器５に対する水蒸気パージを停止し、改質器５をバイパスしてＣＯ変成器２、ＣＯ除去器３を改質原燃料ガスでパージする状態に切り換える。すなわち、改質水供給弁１２を閉じて改質水の供給を停止する。そして、改質器５の前段に設けた三方弁３１をａポートからｂポートが連通方向となるように切り換えると共に第１の分岐ライン３３に設けた遮断弁３４を閉じる。また、燃料電池２０の前段に設けた三方弁３５をａポートからｂポートが連通方向となるように切り換える。
【００４１】
このような状態に切り換えた後、改質原燃料遮断弁７を開くことにより、原料ライン６から供給される原燃料ガス（改質原燃料）がバイパスライン３２を経由してＣＯ変成器２の前段に導入され、ＣＯ変成器２、ＣＯ除去器３の順に通過する。さらに三方弁３５から第２の分岐ライン３６を経由して排気ライン２４に導かれて燃焼器４へ戻される。このように、原燃料ガスは、改質器５をバイパスした状態で、ＣＯ変成器２、ＣＯ除去器３に導入され、当該ＣＯ変成器２及びＣＯ除去器３が原燃料ガスでパージされ、ＣＯ除去器３から排出された原燃料ガスは燃料電池２０をバイパスした状態で排気ライン２４経由で燃焼器４に戻され、第２の分岐ライン３６及び排気ライン２４が原燃料ガスでパージされる。その結果、ＣＯ変成器２及びＣＯ除去器３、並びに第２の分岐ライン３６及び排気ライン２４が原燃料ガスで置換される。
【００４２】
十分に置換された状態にて、改質原燃料供給弁７及び遮断弁３７を閉じることにより、原燃料ガスで置換された系（ＣＯ変成器２、ＣＯ除去器３、第２の分岐ライン３６及び排気ライン２４）が気密系となる。
【００４３】
停止時において、燃料改質系機器群（改質器５、ＣＯ変成器２及びＣＯ除去器３）は、温度降下に伴い負圧になり、燃料改質系機器群の系外より大気を吸い込む恐れがある。そこで、改質器５の触媒層に設けられた温度センサー９の温度測定値をモニターし、温度測定値が炭素析出の可能性が低い４００℃以下、望ましくは３５０℃以下まで低下したならば、再び改質原燃料遮断弁７を開き、三方弁３１をａポートからｃポートに連通するように切り替え、これと同時に第１の分岐ライン３３の遮断弁３４及び排気ライン２４の遮断弁３７を開き、改質系出口遮断弁２２を閉じる。このような状態にて、原料ライン６から原燃料ガス（改質原燃料）を改質器５へパージ導入する。このとき、改質器５から排出される水蒸気を含む排出ガスは第１の分岐ライン３３を経由して燃焼器４へ戻される。燃料改質系機器群（改質器５、ＣＯ変成器２及びＣＯ除去器３）が常温になるまで、このような状態を継続する。
【００４４】
このように、燃料改質系機器群（改質器５、ＣＯ変成器２及びＣＯ除去器３）の温度が常温まで降下する期間、燃料改質系機器群の改質ラインは密閉状態にされないので、改質ラインが負圧になって大気が流入するといった不具合を防止でき、触媒反応器の触媒が酸化して性能劣化することもない。
【００４５】
以上のような装置構成と停止手順を実施することにより、水蒸気パージに弱いＣＯ変成触媒とＣＯ除去触媒の性能を低下させずに起動停止を繰り返すことができる。
【００４６】
なお、起動時においては、改質器５内部に滞留する原燃料ガスを、改質触媒温度が上昇する前に、上記手順にて水蒸気パージを事前に実施することとする。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、原燃料となる都市ガス、ＬＰＧ等から燃料電池本体に必要な水素を生成する水蒸気改質方式を採用する定置発電装置及び水素製造装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る燃料電池発電装置の概要構成図
【図２】上記実施の形態における燃料電池発電装置の起動停止回数と改質器改質率／ＣＯ転化率との関係を示す図
【図３】従来の燃料電池発電装置の運転停止方法を説明するための説明図
【図４】従来の他の燃料電池発電装置の運転停止方法を説明するための説明図
【符号の説明】
【００４９】
１  水蒸気改質器
２  ＣＯ変成器
３  ＣＯ除去器
４  燃焼器
５  改質器
６  原料ライン
７  改質原燃料遮断弁
８、１７  脱硫器
９  温度センサー
１１  改質水供給ライン
１２  改質水供給弁
１３  燃料ガス供給ライン
１４  燃料空気供給ライン
１６  燃料ガス供給弁
１８  燃焼空気供給弁
２０  燃料電池
２１  燃料水素供給ライン
２２  改質装置出口遮断弁
２４  排気ライン
２５  燃料電池出口遮断弁
３１、３５  三方弁
３２  バイパスライン
３３  第１の分岐ライン
３４、３７  遮断弁
３６  第２の分岐ライン
【図１】
2007250454.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007250454.tif 000005
【図４】
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