(57)【要約】【課題】  発電用燃料を改質して水素を含む改質ガスを生成する過程で水素とともに発生する一酸化炭素の濃度を規定値以下に抑制した改質ガスを発電セル部に常時供給して、所望の電気エネルギーを安定的に出力することができる電源システム及びその制御方法を提供する。【解決手段】  電源システムは、発電用燃料及び水を気化して得られる発電燃料ガスから水素を含む改質ガスを生成する燃料改質器１２０と、改質ガス中に含まれる一酸化炭素を除去する２組のＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂと、上記改質ガスをＣＯ除去器１３０Ａ又は１３０Ｂのいずれかに選択的に供給するための切換バルブＣＶ１と、ＣＯ除去器１３０Ａ又は１３０Ｂから排出された水素ガスを水素駆動負荷に供給するための切換バルブＣＶ２と、水素駆動負荷に供給される水素ガスに含まれる一酸化炭素ＣＯの濃度を検出するＣＯ濃度計ＤＳＭと、を有する水素生成部を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成中に水素原子を含む発電用燃料が供給され、該発電用燃料を所定の化学反応により改質して、水素を含む改質ガスを生成する改質手段と、
複数の特定物質除去部を具備し、前記改質ガスに含まれる特定物質を除去する除去手段と、
前記除去手段を介した後の前記改質ガスに含まれる前記特定物質の濃度を検出する濃度検出手段と、
前記除去手段に具備された前記複数の特定物質除去部への前記改質ガスの供給経路を切り換える流路切換手段と、
少なくとも、前記濃度検出手段により検出された前記特定物質の濃度に応じて、前記流路切換手段を制御して、前記複数の特定物質除去部への前記改質ガスの供給状態を切り換える制御手段と、
前記複数の特定物質除去部の少なくとも何れか一方における特定物質除去能力を回復させる回復手段と、
を備えることを特徴とする電源システム。
【請求項２】
前記除去手段は、前記複数の特定物質除去部が並列に配置され、
前記制御手段は、前記濃度検出手段により検出された前記特定物質の濃度に応じて、前記流路切換手段を制御して、前記複数の特定物質除去部の少なくともいずれか一方に、前記改質ガスを供給することを特徴とする請求項１記載の電源システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記濃度検出手段により検出された前記特定物質の濃度に応じて、前記流路切換手段を制御して、前記複数の特定物質除去部の各々に、前記改質ガスを分岐して供給することを特徴とする請求項２記載の電源システム。
【請求項４】
前記除去手段は、前記複数の特定物質除去部が直列に配置され、
前記制御手段は、前記特定物質の濃度に応じて、前記流路切換手段を制御して、前記複数の特定物質除去部のうちの所定の特定物質除去部を含む１以上の前記特定物質除去部に、前記改質ガスを直列的に供給することを特徴とする請求項１記載の電源システム。
【請求項５】
前記回復手段は、前記複数の特定物質除去部の各々に、当該特定物質除去部における前記特定物質を除去する能力を回復させるための回復物質を添加する添加手段を備え、
前記制御手段は、前記添加手段を制御して、少なくとも、前記流路切換手段を制御することにより、前記改質ガスが供給されていない前記特定物質除去部に前記回復物質を添加することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電源システム。
【請求項６】
前記回復物質は、酸素であることを特徴とする請求項５記載の電源システム。
【請求項７】
前記特定物質は、一酸化炭素であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電源システム。
【請求項８】
前記電源システムは、前記除去手段を介した後の前記改質ガスに含まれる水素を用いて電気エネルギーを生成する発電手段を備えることを特徴とする請求項７記載の電源システム。
【請求項９】
前記発電手段は、固体高分子型の燃料電池であることを特徴とする請求項８記載の電源システム。
【請求項１０】
組成中に水素原子を含む発電用燃料を改質して、前記水素を生成し、該水素を用いて電気エネルギーを発生させる電源システムの制御方法において、
前記発電用燃料を所定の化学反応により改質して、前記水素を含む改質ガスを生成するステップと、
複数の特定物質除去部を具備した除去手段により、前記改質ガスに含まれる特定物質を除去するステップと、
発電手段により、前記除去手段を介した後の前記改質ガスに含まれる水素を用いて前記電気エネルギーを生成するステップと、
前記除去手段を介した後の前記改質ガスに含まれる前記特定物質の濃度を検出するステップと、
前記特定物質の濃度に応じて、前記複数の特定物質除去部への前記改質ガスの供給状態を切り換えるステップと、
少なくとも、前記改質ガスが供給されていない前記特定物質除去部に、当該特定物質除去部の特定物質除去能力を回復させるための回復物質を添加するステップと、
を含むことを特徴とする電源システムの制御方法。
【請求項１１】
前記複数の特定物質除去部への前記改質ガスの供給状態を切り換えるステップは、前記特定物質の濃度に応じて、前記複数の特定物質除去部の少なくともいずれか一方に、前記改質ガスを供給するステップを含むことを特徴とする請求項１０記載の電源システムの制御方法。
【請求項１２】
前記複数の特定物質除去部への前記改質ガスの供給状態を切り換えるステップは、前記特定物質の濃度に応じて、前記複数の特定物質除去部の各々に、前記改質ガスを分岐して供給するステップを含むことを特徴とする請求項１１記載の電源システムの制御方法。
【請求項１３】
前記複数の特定物質除去部への前記改質ガスの供給状態を切り換えるステップは、前記複数の特定物質除去部のうちの所定の特定物質除去部を含む１以上の前記特定物質除去部に、前記改質ガスを直列的に供給するステップを含むことを特徴とする請求項１０記載の電源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、電源システム及びその制御方法に関し、特に、その組成中に水素原子を含む流体燃料を改質して生成された水素を用いて発電動作を行う電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題やエネルギー問題への関心の高まりに伴い、次世代の主流となる電源システム（又は、発電システム）として、燃料電池（又は、燃料電池を用いた電源システム）が注目されている。燃料電池の発電原理は、詳しくは後述するが、概ね、水素と酸素を用いた電気化学反応により電気エネルギーを取り出すものであるので、温暖化ガスや汚染物質をほとんど排出せず、環境への影響（環境負荷）が極めて小さいという利点を有している。また、旧来の発電システムに比較して極めて高い発電効率（エネルギー変換効率）を実現することができるため、様々な産業分野での本格的な普及に向けた研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
ここで、燃料電池に適用される発電用燃料としては、高濃度の水素ガスが直接供給されることが望ましいが、このような水素ガスを直接燃料電池本体に供給するシステムは、水素ガスの生成、貯蔵、供給等における技術面や安全面における取り扱いの難しさや、社会的なインフラの整備等の経済的な観点から、事業所における発電設備や、一部の特殊な車両の駆動装置等の、比較的大型のシステムにおいてのみ実用化が図られている。
【０００４】
これに対して、燃料電池を用いた電源システムを、ノートパソコンや携帯電話等の小型の電子機器（携帯機器）等に適用する場合においては、比較的入手や取り扱いが容易で、製造コストも安価な、メタノールやエタノール等の炭化水素系の液体燃料（アルコール類）を用いるものの方が現実的であると考えられている。
このような液体燃料からなる発電用燃料の供給方式としては、当該発電用燃料（メタノール等）を直接燃料電池本体に供給する燃料直接供給方式と、該発電用燃料を改質して得られる水素ガスを供給する燃料改質供給方式と、が知られている。
【０００５】
燃料直接供給方式の燃料電池においては、メタノール等の発電用燃料を直接燃料電池本体に供給することができるので、燃料供給経路に後述する燃料改質器等の構成を必要とせず、燃料電池（電源システム）の構成を簡素化することができるという利点はあるものの、この方式の燃料電池においては、一般に、燃料改質供給方式の燃料電池に比較して、発電効率（エネルギー変換効率）が低いという欠点を有している。
【０００６】
これに対して、燃料改質供給方式の燃料電池においては、メタノール等の発電用燃料を改質して生成された高純度（高濃度）の水素ガスを燃料電池本体に供給することができるので、上述した燃料直接供給方式の燃料電池に比較して、発電効率（エネルギー変換効率）が高いという利点を有する。
【０００７】
ここで、従来技術における燃料改質供給方式の燃料電池を適用した電源システムについて簡単に説明する。
図１２は、従来技術における燃料改質供給方式の燃料電池を適用した電源システムの一構成例を示す概略ブロック図であり、図１３は、燃料改質供給方式の燃料電池を適用した電源システムに適用される燃料改質部における化学反応の一例を示す概略図である。
【０００８】
図１２に示すように、従来技術における燃料電池を適用した電源システムは、概略、メタノール等の発電用燃料が貯蔵又は封入された燃料供給部３１０と、発電用燃料を改質して水素ガスを生成するとともに、該改質反応の際に生成される副生成物を除去する燃料改質部３２０と、生成された水素ガスと大気中の酸素とを用いた電気化学反応により電気エネルギーを生成して出力する発電セル部（燃料電池本体）３３０と、を備えた構成を有している。
【０００９】
ここで、燃料改質部３２０は、例えば、図１２、図１３に示すように、発電用燃料（例えば、メタノールＣＨ３ＯＨ）と水（Ｈ２Ｏ）からなる水溶液を蒸発（気化）させて燃料ガスを生成する気化器３２１と、該燃料ガスを水蒸気改質反応により改質して水素（Ｈ２）を含む改質ガスを生成する改質器３２２と、該水蒸気改質反応に伴って、副生成部として生成される微量の二酸化炭素（ＣＯ２）及び一酸化炭素（ＣＯ）のうち、有害な一酸化炭素（ＣＯ）を水性シフト反応により水素（Ｈ２）に変換し、さらに、該水性シフト反応において残留する一酸化炭素（ＣＯ）を選択酸化反応により二酸化炭素ＣＯ２に変換する一酸化炭素除去器（以下、「ＣＯ除去器」と略記する）３２３と、を備えた構成を有している。
【００１０】
このような構成において、燃料改質部により生成された高濃度の水素ガスが発電セル部の陽極（アノード極）側に供給されることにより、上記水素から水素イオンと電子が生成され、該水素イオンが陽極−陰極（カソード極）間に介在する電解質膜を透過して、陰極側で酸素分子（大気中の酸素）と結合する際に、陽極側から陰極側へ移動する上記電子を取り出すことにより電気エネルギー（電力）が生成される。なお、燃料改質部及び発電セル部（燃料電池本体）における具体的な化学反応については、後述する発明の実施の形態において詳しく説明する。
【００１１】
ところで、上述したような燃料改質供給方式の燃料電池を適用した電源システムにおいては、メタノール等の発電用燃料を改質して水素ガスを生成する過程で副生成物として一酸化炭素が発生し、この一酸化炭素は、人体に有毒であるばかりでなく、発電セル部（燃料電池本体の陽極）に供給されると、電極材料が被毒化して発電性能が著しく劣化するため、ＣＯ除去器を設置する必要があった。
【００１２】
ここで、ＣＯ除去器は、長時間の使用によりＣＯ除去性能が低下した場合や、改質器により生成された改質ガス（水素ガス）中の一酸化炭素濃度が上昇した場合には、発電セル部に一酸化炭素濃度の高い水素ガスが供給されることになり、上述したような発電性能の劣化を招く。そのため、従来、このような問題を防止するために、例えば、特許文献１等に記載されているように、改質器と燃料電池（発電セル部）間に配置された、切り換え可能な流路からなるＣＯ除去器を備え、燃料電池に供給される改質ガス（水素ガス）中の一酸化炭素濃度が高くなった場合には、流路を切り換えることにより、当該流路（ＣＯ除去器）における触媒や燃料電池のＣＯ被毒を抑制する手法が知られている。
【００１３】
また、例えば、特許文献２等には、ＣＯ除去器に対して酸化剤を添加する手段を備え、ＣＯ除去器におけるＣＯ除去の性能の低下（例えば、出力電圧の低下）に応じて、ＣＯ除去器（ＣＯ除去触媒）に添加する酸化剤の量を増加させて、ＣＯ除去能力を回復させる手法が記載されている。
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−６８３４３号公報  （第３頁〜第４頁、図１、図２）
【特許文献２】特開２００４−２１６２号公報  （第８頁〜第１０頁、図１）
【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、上述したような従来技術に示した発電性能の劣化（すなわち、ＣＯ除去器におけるＣＯ除去性能の低下）を防止、抑制する手法においては、以下に示すような問題を有していた。
すなわち、特許文献１等に記載された手法においては、一酸化炭素濃度に応じて改質ガスの流路を切り換えて燃料電池（発電セル部）へ高濃度の一酸化炭素が供給されないようにした構成が示されているが、この構成においては、燃料電池への水素ガスの供給が一時的に遮断又は抑制されるため、燃料電池における発電動作が一時的に停止又は低下して電気エネルギーの出力停止や出力低下を招くという問題を有していた。
【００１６】
また、上述した特許文献２等に記載された手法においては、ＣＯ除去能力が低下したＣＯ除去器（ＣＯ除去触媒）への酸化剤の添加量を増加させて、ＣＯ除去能力を回復させる構成が示されているが、一旦低下したＣＯ除去能力を回復させるまでにはある程度の時間を要し、その間、燃料電池における発電性能が一時的に低下して電気エネルギーの出力低下が生じるという問題を有していた。
【００１７】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑み、発電用燃料を改質して水素を含む改質ガスを生成する過程（燃料改質過程）で水素とともに発生する一酸化炭素の濃度を規定値以下に抑制した改質ガスを発電セル部に常時供給して、所望の電気エネルギーを安定的に出力することができる電源システム及びその制御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】
【００１８】
請求項１記載の発明は、組成中に水素原子を含む発電用燃料が供給され、該発電用燃料を所定の化学反応により改質して、水素を含む改質ガスを生成する改質手段と、複数の特定物質除去部を具備し、前記改質ガスに含まれる特定物質を除去する除去手段と、前記除去手段を介した後の前記改質ガスに含まれる前記特定物質の濃度を検出する濃度検出手段と、前記除去手段に具備された前記複数の特定物質除去部への前記改質ガスの供給経路を切り換える流路切換手段と、少なくとも、前記濃度検出手段により検出された前記特定物質の濃度に応じて、前記流路切換手段を制御して、前記複数の特定物質除去部への前記改質ガスの供給状態を切り換える制御手段と、前記複数の特定物質除去部の少なくとも何れか一方における前記特定物質を除去する能力を回復させる回復手段と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電源システムにおいて、前記除去手段は、前記複数の特定物質除去部が並列に配置され、前記制御手段は、前記濃度検出手段により検出された前記特定物質の濃度に応じて、前記流路切換手段を制御して、前記複数の特定物質除去部の少なくともいずれか一方に、前記改質ガスを供給することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の電源システムにおいて、前記制御手段は、前記濃度検出手段により検出された前記特定物質の濃度に応じて、前記流路切換手段を制御して、前記複数の特定物質除去部の各々に、前記改質ガスを分岐して供給することを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の電源システムにおいて、前記除去手段は、前記複数の特定物質除去部が直列に配置され、前記制御手段は、前記特定物質の濃度に応じて、前記流路切換手段を制御して、前記複数の特定物質除去部のうちの所定の特定物質除去部を含む１以上の前記特定物質除去部に、前記改質ガスを直列的に供給することを特徴とする。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の電源システムにおいて、前記回復手段は、前記複数の特定物質除去部の各々に、当該特定物質除去部における前記特定物質を除去する能力を回復させるための回復物質を添加する添加手段を備え、前記制御手段は、前記添加手段を制御して、少なくとも、前記流路切換手段を制御することにより、前記改質ガスが供給されていない前記特定物質除去部に前記回復物質を添加することを特徴とする。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の電源システムにおいて、前記回復物質は、酸素であることを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の電源システムにおいて、前記特定物質は、一酸化炭素であることを特徴とする。
【００２３】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の電源システムにおいて、前記電源システムは、前記除去手段を介した後の前記改質ガスに含まれる水素を用いて電気エネルギーを生成する発電手段を備えることを特徴とする。
請求項９記載の発明は、請求項８記載の電源システムにおいて、前記発電手段は、固体高分子型の燃料電池であることを特徴とする。
【００２４】
請求項１０記載の発明は、組成中に水素原子を含む発電用燃料を改質して、前記水素を生成し、該水素を用いて電気エネルギーを発生させる電源システムの制御方法において、前記発電用燃料を所定の化学反応により改質して、前記水素を含む改質ガスを生成するステップと、複数の特定物質除去部を具備した除去手段により、前記改質ガスに含まれる特定物質を除去するステップと、発電手段により、前記除去手段を介した後の前記改質ガスに含まれる水素を用いて前記電気エネルギーを生成するステップと、前記除去手段を介した後の前記改質ガスに含まれる前記特定物質の濃度を検出するステップと、前記特定物質の濃度に応じて、前記複数の特定物質除去部への前記改質ガスの供給状態を切り換えるステップと、少なくとも、前記改質ガスが供給されていない前記特定物質除去部に、当該特定物質除去部の特定物質除去能力を回復させるための回復物質を添加するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２５】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の電源システムの制御方法において、前記複数の特定物質除去部への前記改質ガスの供給状態を切り換えるステップは、前記特定物質の濃度に応じて、前記複数の特定物質除去部の少なくともいずれか一方に、前記改質ガスを供給するステップを含むことを特徴とする。
【００２６】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の電源システムの制御方法において、前記複数の特定物質除去部への前記改質ガスの供給状態を切り換えるステップは、前記特定物質の濃度に応じて、前記複数の特定物質除去部の各々に、前記改質ガスを分岐して供給するステップを含むことを特徴とする。
【００２７】
請求項１３記載の発明は、請求項１０記載の電源システムの制御方法において、前記複数の特定物質除去部への前記改質ガスの供給状態を切り換えるステップは、前記複数の特定物質除去部のうちの所定の特定物質除去部を含む１以上の前記特定物質除去部に、前記改質ガスを直列的に供給するステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る電源システム及びその駆動制御方法においては、発電用燃料を改質して改質ガスを生成する改質手段（燃料改質器）の後段に、改質ガスに含まれる特定物質（一酸化炭素ＣＯ）を除去する、複数の特定物質除去部（ＣＯ除去器）を具備する除去手段と、当該除去手段により特定物質（一酸化炭素ＣＯ）の除去処理が施された改質ガスに含まれる特定物質の濃度（一酸化炭素濃度）を検出する濃度検出手段（ＣＯ濃度計）と、除去手段の複数の特定物質除去部への改質ガスの供給状態を切り換える切換手段（切換バルブ）と、複数の特定物質除去部の少なくとも何れか一方における特定物質を除去する能力を回復させる回復手段と、を備え、濃度検出手段により検出される特定物質の濃度に基づいて各特定物資除去部における特定物質除去能力の劣化状態を判断して、例えば、並列に配置された複数の特定物資除去部を交互に切り換え、あるいは、直列に配置された複数の特定物資除去部の接続状態を切り換えて、回復手段により、特定物質除去能力が劣化した特定物資除去部に対し、酸化剤（酸素等）を添加するとともに所定の温度条件に設定することにより、低下した特定物質除去能力を回復させることにより、常に正常な特定物質除去能力を有する特定物資除去部により特定物質の除去処理を実行することができるので、発電手段に供給される改質ガスに含まれる特定物質の濃度の上昇を抑制し、発電性能の劣化を抑制して、所望の電気エネルギーを安定的に生成することができる。
【００２９】
したがって、上記特定物質濃度に応じて、複数の特定物資除去部を適宜切り換えて特定物質除去動作を連続的に実行しつつ、当該特定物質除去動作に並行して、各特定物資除去部における低下した特定物質除去能力を回復させることができるので、改質ガスに対して常に十分な特定物質除去能力を有する特定物質除去部により特定物質除去処理を施して、発電手段に対して特定物質の濃度の低い高純度の水素を長期的かつ安定的に供給することができ、発電手段において所望の電気エネルギーを安定的に生成、出力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る電源システム及びその制御方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
＜第１の実施形態＞
まず、本発明に係る電源システムに適用される水素生成部の構成について説明する。
［水素生成部］
図１は、第1の実施形態に係る電源システムに適用される水素生成部の構成例を示す概略ブロック図である。
【００３１】
本発明に係る電源システムに適用される水素生成部は、図１に示すように、炭化水素系の発電用燃料（以下、一例としてメタノールＣＨ３ＯＨを用いた場合について説明する）及び水Ｈ２Ｏを加熱して気化（蒸発）させる発電燃料気化器１１０と、発電燃料気化器１１０において気化された発電燃料ガス（メタノールガス及び水蒸気の混合気体）から水素ガスＨ２を含む改質ガスを生成する燃料改質器（改質手段）１２０と、燃料改質器１２０において水素ガスＨ２の生成の際に副生成物として生成される一酸化炭素ＣＯと水Ｈ２Ｏ及び酸素Ｏ２から所定の触媒反応により、水素ガスＨ２と二酸化炭素ＣＯ２を生成し、一酸化炭素ＣＯ（特定物質）を除去する２組（一対）のＣＯ除去器（特定物質除去部、除去手段）１３０Ａ、１３０Ｂと、燃料改質器１２０において生成された改質ガスを上記ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂのいずれかに選択的に供給するための切換バルブ（流路切換手段）ＣＶ１と、ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂのいずれかを介して排出された水素ガスＨ２（改質ガス）を、図示を省略した負荷（以下、便宜的に「水素駆動負荷」と記す；後述する発電セル部）に供給するための切換バルブ（流路切換手段）ＣＶ２と、上記発電燃料気化器１１０とは別に設けられ、発電用燃料（メタノールＣＨ３ＯＨ）を加熱して気化させる燃焼燃料気化器１４０と、該燃焼燃料気化器１４０により気化された燃焼燃料ガス（メタノールガス）を燃焼させて得られる熱エネルギーにより、上記燃料改質器１２０における化学反応を促進させる触媒燃焼器１５０と、少なくとも発電燃料気化器１１０及び燃料改質器１２０、ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂ、燃焼燃料気化器１４０の各々における各化学反応を促進するための温度条件を制御する電気ヒータ（薄膜ヒータ）兼温度計ＨＳ１、ＨＳ２、ＨＳ３Ａ、ＨＳ３Ｂ、ＨＳ４と、ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂのいずれかから切換バルブＣＶ２を介して、図示を省略した水素駆動負荷に供給される水素ガスＨ２に含まれる一酸化炭素ＣＯの濃度を検出するＣＯ濃度計（濃度検出手段）ＤＳＭと、を備えて構成されている。
【００３２】
ここで、図１に示した発電燃料気化器１１０、燃料改質器１２０及びＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂは、上述した従来技術に示した電源システム（図１２参照）と同等の機能を有し、図１３と同等の一連の化学反応により、発電用燃料を気化した発電燃料ガスを水蒸気改質反応により改質して水素Ｈ２を含む改質ガスを生成し、水性シフト反応及び選択酸化反応により改質ガス中に含まれる有害な一酸化炭素ＣＯを除去して、高濃度の水素ガスＨ２を生成するように構成されている。また、ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂは、各々同等の構成を有し、同等の温度条件で一酸化炭素除去処理（ＣＯ除去処理）を実行することにより、相互に同等の一酸化炭素除去能力（ＣＯ除去能力）を有している。
【００３３】
燃焼燃料気化器１４及び触媒燃焼器１５０は、発電用燃料を気化した燃焼燃料ガスと酸素Ｏ２を用いて触媒燃焼反応により熱エネルギーを取り出して燃料改質器１２０における温度制御を行うほか、水素駆動負荷を駆動する際に残留した水素ガス（後述する発電セル部における電気化学反応において未反応で残留した水素ガス；オフガス）と酸素Ｏ２を反応させて熱エネルギーを取り出して温度制御を行うものであってもよい。
【００３４】
また、電気ヒータ兼温度計ＨＳ１、ＨＳ２、ＨＳ３Ａ、ＨＳ３Ｂ及びＨＳ４は、本実施形態に係る水素生成部の起動時には、例えば、図示を省略した電源（例えば、蓄電池等の二次電池）からの電力により発熱し、一連の化学反応（図１３参照）により水素ガスが安定的に生成されて、水素駆動負荷（例えば、後述する発電セル部）により電気エネルギーが生成されるようになってからは、当該電気エネルギー（電力）を電源として切り換えて発熱することにより、発電燃料気化器１１０及び燃料改質器１２０、ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂ、燃焼燃料気化器１４０の各々における各化学反応を促進するための温度条件を制御するものであってもよい。
【００３５】
［水素生成部の制御方法］
このような構成を有する水素生成部において、メタノールＣＨ３ＯＨと水Ｈ２Ｏから水素ガスＨ２を生成する場合について具体的に説明すると、図１３（ａ）に示したように、まず、発電燃料気化器１１０における蒸発過程において、電気ヒータ兼温度計ＨＳ１を制御して、メタノールＣＨ３ＯＨ及び水Ｈ２Ｏの沸点程度の温度条件にあわせて発電燃料気化器１１０の加熱温度（例えば、概ね１２０℃程度）に設定することにより、メタノールＣＨ３ＯＨ及び水Ｈ２Ｏを個別に加熱して、もしくは、混合液体（メタノール水溶液）を一括して加熱して気化させ、発電燃料ガスを生成する。
【００３６】
また、この蒸発過程に並行して、あるいは、任意のタイミングで、電気ヒータ兼温度計ＨＳ４を制御して、メタノールＣＨ３ＯＨの沸点程度の温度条件にあわせて燃焼燃料気化器１４０の加熱温度（例えば、概ね１２０℃程度）に設定することにより、メタノールＣＨ３ＯＨを加熱して気化させて、燃焼燃料ガスを生成する燃焼燃料気化器１４０における蒸発過程を実行する。
【００３７】
次いで、燃料改質器１２０における水蒸気改質反応過程においては、電気ヒータ兼温度計ＨＳ２及び触媒燃焼器１５０における燃焼燃料ガスの触媒燃焼反応を制御して、概ね２８０℃程度の温度条件に設定することにより、次の化学反応式（１）に示すように、上記発電燃料ガスから水素Ｈ２を含む改質ガスを生成する。なお、この水蒸気改質反応においては、上述したように、水素Ｈ２以外に副生成物として微量の二酸化炭素ＣＯ２及び一酸化炭素ＣＯが生成される。
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ
→ ３Ｈ２＋ＣＯ２        ・・・（１）
【００３８】
このような有害な副生成物を除去するため、ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０ＢにおけるＣＯ除去過程において、ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂのいずれかにおいて、電気ヒータ兼温度計ＨＳ３Ａ、ＨＳ３Ｂを制御して、概ね１８０℃程度の温度条件に設定することにより、図１３（ｂ）に示したように、次の化学反応式（２）、（３）に示すように、一酸化炭素ＣＯに対して水Ｈ２Ｏ（水蒸気）を反応させて、二酸化炭素ＣＯ２と水素Ｈ２を生成する水性シフト反応、さらに、該水性シフト反応において二酸化炭素ＣＯ２と水素Ｈ２に変換されなかった一酸化炭素ＣＯに対して、大気中の酸素Ｏ２を反応させて、二酸化炭素ＣＯ２を生成する選択酸化反応が実行される。
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ →ＣＯ２＋Ｈ２        ・・・（２）
ＣＯ＋（１／２）Ｏ２ →ＣＯ２            （３）
【００３９】
特に、本実施形態に係る水素生成部においては、燃料改質器１２０における水蒸気改質反応過程において、副生成物として生成される一酸化炭素ＣＯを除去するためのＣＯ除去器を２組（複数）備え、当該ＣＯ除去器から水素駆動負荷に供給される水素ガス中の一酸化炭素濃度をＣＯ濃度計ＤＳＭで常時検出し、当該一酸化炭素濃度に基づいて、少なくとも、一方のＣＯ除去器におけるＣＯ除去能力が低下した場合、あるいは、改質ガス中の一酸化炭素濃度が異常に上昇した場合には、切換バルブＣＶ１、ＣＶ２を切り換えて、他方のＣＯ除去器により一酸化炭素ＣＯを除去するように制御される。
【００４０】
また、上記切換バルブＣＶ１、ＣＶ２の切換制御によりＣＯ除去動作を実行していないＣＯ除去器に対して、酸化剤（回復物質）を添加するとともに所定の温度条件に設定することにより、当該ＣＯ除去器のＣＯ除去能力を回復させる。ここで、酸化剤としては、上記ＣＯ除去処理に用いられる酸素Ｏ２を適用することができ、ＣＯ除去処理時と同様に、所定量の酸素を継続して供給するとともに、電気ヒータ兼温度計により所定の熱エネルギーを供給することにより、酸素が酸化剤として機能し、低下したＣＯ除去能力を回復させることができる。
【００４１】
このように、水素ガス中の一酸化炭素濃度に基づいてＣＯ除去器を切り換えて、水素ガス中の一酸化炭素を除去又は低減しつつ、同時並行してＣＯ除去能力の回復を図る制御動作を実行することにより、水素駆動負荷に対して高濃度の水素ガスＨ２を継続して供給することができ、水素駆動負荷を安定的に駆動させることができる。
なお、上述した切換バルブＣＶ１、ＣＶ２の切り換え設定は、ＣＯ濃度計ＤＳＭにより検出された水素ガス中の一酸化炭素濃度に基づいて制御されるが、この制御動作は、図示を省略した制御手段（例えば、後述するシステム制御部）により実行される。
【００４２】
［電源システム］
次に、上述した水素生成部を備えた電源システム及びその制御方法について説明する。
図２は、第１の実施形態に係る電源システムの一具体例を示す概略構成図である。なお、ここでは、上述した水素生成部と同様に、発電用燃料としてメタノールを使用する場合について説明する。また、上述した水素生成部と同等の構成については、同一又は同等の符号を付して説明する。
【００４３】
図２に示すように、第１の実施形態に係る電源システムは、大別して、発電用燃料であるメタノールＣＨ３ＯＨを封入したメタノールタンク２１０と、水Ｈ２Ｏを封入した水タンク２２０と、メタノールタンク２１０から供給されるメタノールＣＨ３ＯＨ、水タンク２２０から供給される水Ｈ２Ｏ及び大気中の酸素Ｏ２を用いた改質反応により水素Ｈ２を生成する燃料改質部１００と、該燃料改質部１００から供給される水素Ｈ２及び大気中に含まれる酸素Ｏ２を用いた電気化学反応により電気エネルギーを生成、出力する固体高分子型の燃料電池からなる発電セル部（燃料電池本体；水素駆動負荷、発電手段）１６０と、当該発電セル部１６０から出力される電気エネルギーを、図示を省略した負荷（以下、便宜的に「電力駆動負荷」と記す）の駆動制御に適した電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１７０と、主に上記燃料改質部１００における改質反応の進行状況を制御するシステム制御部（制御手段）１８０と、発電セル部１６０から出力される電気エネルギーを蓄積する蓄電池等の二次電池１９０と、を備えた構成を有している。
【００４４】
以下、各構成について詳細に説明する。
（燃料改質部）
燃料改質部１００は、具体的には、メタノールタンク２１０から供給されるメタノールＣＨ３ＯＨ（発電用燃料）、及び、水タンク２２０から供給される水Ｈ２Ｏを加熱して気化（蒸発）させてメタノールガスを生成する発電燃料気化器１１０と、発電燃料気化器１１０により気化されたメタノールガス及び水蒸気を用いた触媒反応（水蒸気改質反応）により水素Ｈ２を含む改質ガスを生成する燃料改質器（改質手段）１２０と、燃料改質器１２０において水素ガスの生成の際に副生成物として生成される一酸化炭素ＣＯ、水Ｈ２Ｏ及び酸素Ｏ２を用いた触媒反応（水性シフト反応、選択酸化反応）により一酸化炭素ＣＯ（特定物質）を除去して水素ガスＨ２と二酸化炭素ＣＯ２を生成する一対（２組）のＣＯ除去器（特定物質除去部、除去手段）１３０Ａ、１３０Ｂと、メタノールタンク２１０から供給されるメタノールＣＨ３ＯＨを気化させ、メタノールガスと大気中の酸素Ｏ２を用いた触媒反応（燃料反応）により少なくとも上記燃料改質器１２０における化学反応を促進するための熱エネルギーを生成する燃焼燃料気化器１４０及びメタノール触媒燃焼器１５０Ａと、発電セル部１６０に供給された水素ガスＨ２のうち、当該発電セル部１６０における電気化学反応に用いられなかった未反応ガス（オフガスＨ２）と大気中の酸素Ｏ２を用いた触媒反応（燃料反応）により少なくとも上記燃料改質器及１２０における化学反応を促進するための熱エネルギーを生成するオフガス触媒燃焼器１５０Ｂと、発電セル部１６０において生成された電気エネルギー又は二次電池１９０に蓄積された電気エネルギーを用いて少なくとも上記発電燃料気化器１１０、燃料改質器１２０及びＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂ、燃焼燃料気化器１４０における化学反応を促進するための熱エネルギーを生成する電気ヒータ兼温度計ＨＳ１、ＨＳ２、ＨＳ３Ａ、ＨＳ３Ｂ及びＨＳ４と、を備えて構成されている。
【００４５】
また、上記燃料改質部１００の周辺装置として、図２に示すように、燃料改質器１２０において生成される改質ガスを、上記一対のＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂのいずれか一方にのみ、選択的に供給する供給側切換バルブ（流路切換手段）ＣＶ１と、上記一対のＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂの各々からの水素ガスの排出経路（水素供給経路）を個別に制御する排出側切換バルブ（流路切換手段）ＣＶ２Ａ、ＣＶ２Ｂと、上記一対のＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂから発電セル部１６０に供給される水素ガスに含まれる一酸化炭素の濃度を検出するＣＯ濃度計（濃度検出手段）ＤＳＭと、発電セル部１６０に供給される水素ガスの流量（供給量）を検出する流量計ＦＬ７と、が設けられた構成を有している。
【００４６】
各切換バルブＣＶ１、ＣＶ２Ａ、ＣＶ２Ｂは、システム制御部１８０からの指令（制御信号）に基づいて切換制御され、また、ＣＯ濃度計ＤＳＭ及び流量計ＦＬ７は、燃料改質部１００から発電セル部１６０に供給される水素ガスに含まれる一酸化炭素ＣＯの濃度データ（一酸化炭素濃度の検出データ）ＣＮ及び水素ガスの流量データ（供給量データ）ＦＯをシステム制御部１８０に出力する。
【００４７】
メタノールタンク２１０と発電燃料気化器１１０間、及び、メタノールタンク２１０と燃焼燃料気化器１４０間のメタノール供給経路には、メタノールタンク２１０からメタノールを送出（吐出）するための流体ポンプＰＮ１と、該流体ポンプＰＮ１の駆動状態を制御する制御ドライバＤＲ１と、発電燃料気化器１１０及び燃焼燃料気化器１４０へのメタノールの供給量を各々設定するための流体バルブＶＬ１、ＶＬ４と、当該供給量を各々検出するための流量計ＦＬ１、ＦＬ４と、が設けられている。
【００４８】
また、水タンク２２０と発電燃料気化器１１０間の水供給経路には、水タンク２２０から水を送出（吐出）するための流体ポンプＰＮ２と、該流体ポンプＰＮ２の駆動状態を制御する制御ドライバＤＲ２と、発電燃料気化器１１０への水の供給量を設定するための流体バルブＶＬ２と、当該供給量を測定するための流量計ＦＬ２と、が設けられている。なお、図示を省略したが、水タンク２２０と各ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂ間の水供給経路にも、各ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂへの水の供給量を設定するための流体バルブと、当該供給量を測定するための流量計と、が個別に設けられている。
【００４９】
さらに、各ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂ、メタノール触媒燃焼器１５０Ａ、オフガス触媒燃焼器１５０Ｂ及び発電セル部１６０における各種の化学反応（触媒反応、電気化学反応等）においては、酸素を必要とするため、大気中の酸素を取り込んで送出する空気ポンプＰＮ３と、該空気ポンプＰＮ３の駆動状態を制御する制御ドライバＤＲ３と、ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂ、メタノール触媒燃焼器１５０Ａ、オフガス触媒燃焼器１５０Ｂ及び発電セル部１６０の各々への酸素の供給量を設定するための流体バルブＶＬ３Ａ、ＶＬ３Ｂ、ＶＬ５Ａ、ＶＬ５Ｂ及びＶＬ６と、当該供給量を測定するための流量計ＦＬ３Ａ、ＦＬ３Ｂ、ＦＬ５Ａ、ＦＬ５Ｂ及びＦＬ６と、が設けられている。
【００５０】
ここで、各制御ドライバＤＲ１、ＤＲ２及びＤＲ３は、システム制御部１８０からの指令（制御信号ＣＤ）に基づいて、各ポンプＰＮ１、ＰＮ２及びＰＮ３における駆動状態を制御する。また、流量計ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３Ａ、ＦＬ３Ｂ、ＦＬ４、ＦＬ５Ａ、ＦＬ５Ｂ、ＦＬ６は、各構成に供給されるメタノール、水及び空気の流量データＦＯをシステム制御部１８０に出力する。
【００５１】
また、発電燃料気化器１１０、燃料改質器１２０、ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂ及び燃焼燃料気化器１４０に隣接（密着）して設けられた各電気ヒータ兼温度計ＨＳ１、ＨＳ２、ＨＳ３Ａ、ＨＳ３Ｂ及びＨＳ４には、上記各化学反応を促進するために適した熱エネルギーを生成するとともに、当該熱エネルギーを検出（温度を測定）する制御を行うための制御ドライバＤＲ５、ＤＲ６、ＤＲ７Ａ、ＤＲ７Ｂ及びＤＲ４が個別に設けられている。各制御ドライバＤＲ５、ＤＲ６、ＤＲ７Ａ、ＤＲ７Ｂ及びＤＲ４は、システム制御部１８０からの指令（制御信号ＣＤ）に基づいて、各電気ヒータ兼温度計ＨＳ１、ＨＳ２、ＨＳ３Ａ、ＨＳ３Ｂ及びＨＳ４により検出される温度を監視しながら放出する熱エネルギーを調整する。
【００５２】
このような構成を有する電源システムにおいて、本実施形態に係る燃料改質部１００は、上記オフガス触媒燃焼器１５０Ｂ、メタノール触媒燃焼器１５０Ａ、燃料改質器１２０、一対のＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂ、発電燃料気化器１１０及び燃焼燃料気化器１４０の各々を、例えば、半導体デバイス製造技術を適用して、絶縁性の基板に微細な溝状の反応流路を形成し、該流路内壁に所定の触媒を塗布形成した微小な化学反応器（マイクロリアクタ）として構成することができる。また、電気ヒータ兼温度計ＨＳ２、ＨＳ３Ａ、ＨＳ３Ｂ、ＨＳ１及びＨＳ４は、薄膜抵抗材料を上記各構成に密着させて形成することができる。
【００５３】
さらに、各化学反応器と薄膜抵抗とを順次積層した構成、すなわち、図２に示すように、積層したオフガス触媒燃焼器１５０Ｂ、メタノール触媒燃焼器１５０Ａ、電気ヒータ兼温度計ＨＳ２及び燃料改質器１２０を順次積層した第１のユニットと、電気ヒータ兼温度計ＨＳ３Ａ及びＣＯ除去器１３０Ａを積層した第２のユニットと、電気ヒータ兼温度計ＨＳ３Ｂ及びＣＯ除去器１３０Ｂを積層した第３のユニットと、電気ヒータ兼温度計ＨＳ１及び発電燃料気化器１１０を積層した第４のユニットと、電気ヒータ兼温度計ＨＳ４及び燃焼燃料気化器１４０を積層した第５のユニットと、を積層した構成が、真空断熱容器中に封止された構成を適用することができる。
【００５４】
ここで、発電燃料気化器１１０の排出口は燃料改質器１２０の供給口に接続され、燃料改質器１２０の排出口は供給側切換バルブＣＶ１を介して一対のＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂの供給口に接続され、ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂの各排出口が排出側切換バルブＣＶ２Ａ、ＣＶ２Ｂ及びＣＯ濃度計ＤＳＭ、流量計ＦＬ７を介して発電セル部に接続され、燃焼燃料気化器１４０の排出口はメタノール触媒燃焼器１５０Ａの供給口に接続され、メタノール触媒燃焼器１５０Ａ及びオフガス触媒燃焼器１５０Ｂの排出口は外気に連通するように流路が形成されている。
【００５５】
なお、本実施形態においては、メタノールタンク２１０に封入されたメタノールが発電燃料気化器１１０及び燃焼燃料気化器１４０に供給されて、発電用燃料の一部を熱エネルギーを生成するための触媒燃焼用の燃料として利用する構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、燃焼用燃料を別のメタノールタンク２１０は別個に設けられたタンクから供給するようにしてもよいし、また、発電用燃料及び燃焼用燃料に異なる液体燃料を適用するものであってもよい。
【００５６】
（発電セル部）
図３は、本実施形態に係る電源システムに適用される発電セル部（燃料電池本体）の一例を示す概略構成図である。ここでは、発電セル部を構成する燃料電池の一例として、固体高分子型の燃料電池を適用した場合について説明する。
【００５７】
発電セル部（燃料電池本体）１６０は、図３に示すように、概略、白金や白金・ルテニウム等の触媒微粒子が付着した炭素電極からなるアノード極（陽極）ＥＬａと、白金等の触媒微粒子が付着した炭素電極からなるカソード極（陰極）ＥＬｃと、アノード極ＥＬａとカソード極ＥＬｃの間に介挿されたフィルム状の電解質膜（イオン交換膜）ＬＹｉと、を有し、アノード極ＥＬａ側には、上述した燃料改質部１００により発電用燃料（メタノールＣＨ３ＯＨ）を改質して得られた高純度（高濃度）の水素ガスＨ２が供給され、一方、カソード極ＥＬｃ側には、上述した空気ポンプＰＮ３により取り込まれ、流体バルブＶＬ６及び流量計ＦＬ６を介して、所定の流量で大気中の酸素Ｏ２が常時供給されるように構成されている。
【００５８】
ここで、本実施形態に係る発電セル部１６０においては、メタノールタンク２１０から取り出されたメタノールＣＨ３ＯＨが燃料改質部１２０に供給されて改質され、ＣＯ除去器１３０により一酸化炭素ＣＯを除去して得られた高濃度の水素ガスＨ２のみがアノード極ＥＬａに供給されるとともに、水タンク２２０から取り出された水Ｈ２Ｏが直接、又は、発電セル部１６０において後述する発電動作に伴って副生成物として生成される水Ｈ２Ｏが回収されて、電解質膜ＬＹｉに供給される。
【００５９】
そして、このような構成を有する発電セル部（燃料電池本体）１６０における発電動作に係る電気化学反応は、アノード極ＥＬａに水素ガスＨ２が供給されると、次の化学反応式（４）に示すように、触媒反応により電子ｅ−が分離して水素イオンＨ＋が発生し、電解質膜ＬＹｉを介してカソード極ＥＬｃ側に通過するとともに、アノード極ＥＬａを構成する炭素電極により電子ｅ−が取り出されて負荷ＬＤに供給される。
２Ｈ２
→ ４Ｈ＋＋４ｅ−          ・・・（４）
【００６０】
一方、カソード極ＥＬｃに空気中の酸素Ｏ２が供給されることにより、次の化学反応式（５）に示すように、触媒により負荷ＬＤを経由した電子ｅ−と電解質膜ＬＹｉを通過した水素イオンＨ＋と酸素Ｏ２が反応して、副生成物として水Ｈ２Ｏが生成される。
４Ｈ＋＋Ｏ２＋４ｅ− → ２Ｈ２Ｏ          ・・・（５）
【００６１】
ここで、上述した一連の電気化学反応（（４）式及び（５）式）は、概ね６０〜８０℃の比較的低温の温度条件で進行し、電気エネルギー（電力）以外の副生成物は基本的に水Ｈ２Ｏのみとなる。このような電気化学反応により取り出される電気エネルギーは、発電セル部１６０のアノード極ＥＬａに供給される水素Ｈ２の量に依存する。したがって、上述した燃料改質１００において生成される水素Ｈ２の量を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６０を介して接続される電力駆動負荷（負荷ＬＤ）の駆動状態に応じて適宜調整することにより、当該電力駆動負荷を安定的に駆動させることができる電気エネルギーを出力することができる。
【００６２】
なお、上述した発電セル部（燃料電池本体）１６０における電気化学反応において、アノード極ＥＬａ側に供給され、未反応のまま残留した水素Ｈ２は、上記燃料改質部１００のオフガス触媒燃焼器１５０Ｂに供給されて、触媒燃焼反応により熱エネルギーに変換されて、燃料改質器１２０における化学反応を促進するために利用される。
【００６３】
（システム制御部）
システム制御部１３０は、例えば、図示を省略したＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器およびＤ／Ａ変換器等を備え、上述した各構成の動作を制御する。
具体的には、電源システムの使用者等による起動操作等に基づいて、メタノールタンク２１０から流体ポンプＰＮ１及び流体バルブＶＬ１、流量計ＦＬ１を介して、所定量のメタノールＣＨ３ＯＨを所定のタイミングで発電燃料気化器１１０に供給し、一方、水タンク２２０から流体ポンプＰＮ２及び流体バルブＶＬ２、流量計ＦＬ２を介して、所定量の水Ｈ２Ｏを所定のタイミングで発電燃料気化器１１０に供給するとともに、電気ヒータ兼温度計ＨＳ１に電力を供給して所定の熱エネルギーを放出させることにより、発電燃料気化器１１０においてメタノールＣＨ３ＯＨ及び水Ｈ２Ｏを蒸発させてメタノールガス及び水蒸気からなる発電燃料ガスを生成する蒸発過程（燃料気化動作）の動作状態を制御する。
【００６４】
また、システム制御部１３０は、メタノールタンク２１０から流体ポンプＰＮ１及び流体バルブＶＬ４、流量計ＦＬ４を介して、所定量のメタノールＣＨ３ＯＨを所定のタイミングで燃焼燃料気化器１４０に供給するとともに、電気ヒータ兼温度計ＨＳ４に電力を供給して所定の熱エネルギーを放出させることにより、燃焼燃料気化器１４０においてメタノールＣＨ３ＯＨを蒸発させてメタノールガスからなる燃焼燃料ガスを生成する蒸発過程の動作状態を制御する。
【００６５】
また、システム制御部１３０は、発電燃料気化器１１０により生成された発電燃料ガスを所定のタイミングで燃料改質器１２０に供給するとともに、電気ヒータ兼温度計ＨＳ２に電力を供給して所定の熱エネルギーを放出させ、また、燃焼燃料気化器１４０により生成された燃焼燃料ガスを所定のタイミングでメタノール触媒燃焼器１５０Ａに供給するとともに、空気ポンプＰＮ３及び流体バルブＶＬ５Ａ、流量計ＦＬ５Ａを介して、所定量の酸素Ｏ２を所定のタイミングでメタノール触媒燃焼器１５０Ａに供給して所定の熱エネルギーを放出させることにより、燃料改質器１２０において発電燃料ガス（メタノールＣＨ３ＯＨ及び水Ｈ２Ｏ）を改質して水素Ｈ２を含む改質ガスを生成する水蒸気改質反応過程（燃料改質動作）の動作状態を制御する。
【００６６】
ここで、この燃料改質器１２０における水蒸気改質反応過程においては、上述した電気ヒータ兼温度計ＨＳ２及びメタノール触媒燃焼器１５０Ａから放出される熱エネルギーに加えて、発電セル部（燃料電池本体）１６０における電気化学反応において未反応で残留した水素ガス（オフガス）をオフガス触媒燃焼器１５０Ｂに供給するとともに、空気ポンプＰＮ３及び流体バルブＶＬ５Ｂ、流量計ＦＬ５Ｂを介して、所定量の酸素Ｏ２を所定のタイミングでオフガス触媒燃焼器１５０Ｂに供給することにより放出される熱エネルギーを用いるものであってもよい。
【００６７】
さらに、システム制御部１３０は、燃料改質器１２０により生成された改質ガスを供給側切換バルブＣＶ１を介して、所定のタイミングで２組のＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂのいずれか一方に供給し、空気ポンプＰＮ３、流体バルブＶＬ３Ａ又はＶＬ３Ｂ、流量計ＦＬ３Ａ又はＦＬ３Ｂを介して、所定量の酸素Ｏ２を所定のタイミングでＣＯ除去器１３０Ａ又は１３０Ｂに供給するとともに、電気ヒータ兼温度計ＨＳ３Ａ又はＨＳ３Ｂに電力を供給して所定の熱エネルギーを放出させることにより、ＣＯ除去器１３０Ａ又は１３０Ｂにおいて改質ガス中の一酸化炭素ＣＯを除去して高濃度の水素ガスＨ２を生成する水性シフト反応及び選択酸化反応からなるＣＯ除去過程（ＣＯ除去動作）の動作状態を制御する。
【００６８】
ここで、このＣＯ除去器１３０Ａ又は１３０ＢにおけるＣＯ除去過程（水性シフト反応及び選択酸化反応）において生成された水素ガスＨ２は、排出側切換バルブＣＶ２Ａ又はＣＶ２Ｂ、ＣＯ濃度計ＤＳＭ及び流量計ＦＬ７を介して、所定量が発電セル部１６０に供給される。
【００６９】
加えて、システム制御部１３０は、ＣＯ除去器１３０Ａ又は１３０Ｂを介して生成された高濃度の水素ガスをアノード電極ＥＬａ側に供給するとともに、空気ポンプＰＮ３、流体バルブＶＬ６、流量計ＦＬ６を介して、所定量の酸素Ｏ２を所定のタイミングでカソード極ＥＬｃ側に供給することにより、上述した一連の電気化学反応に基づいて所定の電気エネルギーを生成する発電動作の動作状態を制御する。
【００７０】
上述したような各動作制御は、システム制御部１３０において、ＣＰＵがＲＯＭ等に格納された各種制御プログラムを実行することにより、各流量計ＦＬ１〜ＦＬ７の各流量データ（供給量データ）ＦＯや電気ヒータ兼温度計ＨＳ１〜ＨＳ４により計測された各温度データ（厳密には、各制御ドライバを介して伝送されるデータ信号）、ＣＯ濃度計ＤＳＭにより計測される濃度データ（検出データ）ＣＮ、及び、発電セル部１２０の出力電流値（もしくは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０の出力電流値）等をＡ／Ｄ変換して取り込み、各データ（計測値）に基づいて、Ｄ／Ａ変換された、流体バルブＶＬ１〜ＶＬ７を駆動するバルブ駆動信号ＶＤ、ポンプＰＮ１〜ＰＮ３及び電気ヒータ兼温度計ＨＳ１〜ＨＳ４を駆動するドライバＤＲ１〜ＤＲ７Ａ、ＤＲ７Ｂを制御するドライバ制御信号ＣＤ等を出力し、電源システムの燃料改質部１００及び発電セル部１６０の各構成における動作状態（化学反応及び電気化学反応等）が適切に実行されるように制御する。
【００７１】
また、発電セル部１６０における電気化学反応により生成された電気エネルギーは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０により所定の電圧値に変換されて、図示を省略した電力駆動負荷に供給されるとともに、システム制御部１８０及び上記各制御ドライバＤＲ１〜ＤＲ７Ａ、ＤＲ７Ｂに対して駆動電力として供給される。発電セル部１６０から出力される電気エネルギーは、直接又はＤＣ／ＤＣコンバータ１７０を介して、システム制御部１８０により常時又は定期的に計測（モニタ）され、当該電気エネルギーが電力駆動負荷の駆動に適した電力を有し、かつ、安定して供給されるように、燃料改質部１００及び発電セル部１６０等の動作状態が制御される。さらに、上記電気エネルギーの一部は、二次電池１９０に蓄積されて、電源システムの起動電力として適用される。
【００７２】
そして、本実施形態に係る電源システムにおけるシステム制御部１８０は、特に、ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂのいずれかを介してＣＯ除去処理され、発電セル部１６０に供給される水素ガスＨ２に含まれる一酸化炭素濃度をＣＯ濃度計ＤＳＭにより計測し、該濃度データ（検出データ）ＣＮに基づいて、ＣＯ除去器１３０Ａ又は１３０Ｂ（ＣＯ除去動作を実行している側のＣＯ除去器）のＣＯ除去能力の劣化状態、又は、改質ガス中の一酸化炭素濃度の異常な上昇を判定して、ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂの供給側に設けられた供給側切換バルブＣＶ１、及び、排出側に設けられた排出側切換バルブＣＶ２Ａ、ＣＶ２Ｂを切換制御する。
【００７３】
すなわち、初期状態においては、一方のＣＯ除去器（例えば、ＣＯ除去器１３０Ａ）によりＣＯ除去動作が実行されるように、供給側切換バルブＣＶ１及び排出側切換バルブＣＶ２Ａ、ＣＶ２Ｂを切換制御した状態で、当該ＣＯ除去器を介して発電セル部１６０に供給される水素ガスの一酸化炭素濃度をＣＯ濃度計ＤＳＭにより常時又は定期的（あるいは、任意のタイミング）に計測し、濃度データが予め設定した規定値よりも高くなった場合には、当該ＣＯ除去器のＣＯ除去能力が劣化、もしくは、改質ガス中の一酸化炭素濃度が異常に上昇したものと判定して、他方のＣＯ除去器（例えば、ＣＯ除去器１３０Ｂ）によりＣＯ除去動作が実行されるように、供給側切換バルブＣＶ１及び排出側切換バルブＣＶ２Ａ、ＣＶ２Ｂを切換制御する。
【００７４】
このとき、供給側切換バルブＣＶ１を切換制御することにより、燃料改質器１２０からの改質ガスは、他方のＣＯ除去器（ＣＯ除去器１３０Ｂ）にのみ供給され、一方のＣＯ除去器（ＣＯ除去器１３０Ａ）への供給は遮断される。また、この状態で、空気ポンプＰＮ３、流体バルブＶＬ３Ａ（添加手段）及び流量計ＦＬ３Ａを介して、所定量の酸素Ｏ２を一方のＣＯ除去器（ＣＯ除去動作を実行していない側のＣＯ除去器１３０Ａ）に供給するとともに、電気ヒータ兼温度計ＨＳ３Ａから所定の熱エネルギーを供給することにより、酸素Ｏ２が酸化剤（回復物質）として機能して、当該ＣＯ除去器１３０ＡのＣＯ除去能力を徐々に回復させることができる。
【００７５】
これにより、他方のＣＯ除去器を介して発電セル部１６０に供給される水素ガスの一酸化炭素濃度が規定値よりも高くなった場合には、再び一方のＣＯ除去器（ＣＯ除去器１３０Ａ）によりＣＯ除去動作が実行されるように、供給側切換バルブＣＶ１及び排出側切換バルブＣＶ２Ａ、ＣＶ２Ｂを切換制御する。
【００７６】
したがって、本実施形態に係る電源システムにおいては、並列に配置された複数（２組）のＣＯ除去器を交互に切り換えて、常に正常なＣＯ除去能力を有するＣＯ除去器によりＣＯ除去動作を実行することができるので、発電セル部１６０に供給される水素ガスの一酸化炭素濃度を常時規定値以下に制御することができ、発電セル部（燃料電池本体の陽極）の被毒化を防止又は抑制して、発電性能を常に良好な状態に保持することができる。
【００７７】
なお、本実施形態に係る電源システムにおいては、２組のＣＯ除去器１３０Ａ又は１３０Ｂを選択的に切り換える動作において、選択側（改質ガスが供給され、ＣＯ除去動作が実行されている側）のＣＯ除去器の排出側バルブは、ＣＯ除去処理後の水素ガスをＣＯ濃度計ＤＳＭ及び流量計ＦＬ７を介して発電セル部１６０に供給する流路を形成するように設定され、一方、非選択側（改質ガスの供給が遮断され、ＣＯ除去動作が実行されていない側）のＣＯ除去器の排出側バルブは、例えば、当該ＣＯ除去器内に残留する水素ガスや酸素等をメタノール触媒燃焼器１５０Ａに供給する流路に設定されることにより、メタノール触媒燃焼器１５０Ａにおける触媒燃焼反応に利用される。
【００７８】
（ＤＣ／ＤＣコンバータ・二次電池）
ＤＣ／ＤＣコンバータ１６０は、電源システムの起動時や過負荷時等に、二次電池１９０に蓄積された電気エネルギーを用いて、システム制御部１８０や各ドライバ、電力駆動負荷に所定の電圧値を有する駆動電力を出力し、電源システムが定常状態に移行してからは発電セル部１６０から出力される電気エネルギーを所定の電圧値に変換して電力駆動負荷に供給するとともに、二次電池１９０に蓄積（充電）する。なお、二次電池は、周知の各種蓄電池を適用するものであってもよいし、薄型かつ小型軽量化が可能でありながら、充放電特性に優れた電気二重層コンデンサ等を適用するものであってもよい。
【００７９】
［電源システムの制御方法］
次に、上述した構成を有する電源システムにおける制御方法について、具体的に説明する。
図４は、本実施形態に係る電源システムにおける制御方法の一例を示すフローチャートであり、図５は、本実施形態に係る電源システムの制御方法の一例を説明するための動作概念図である。
【００８０】
本実施形態に係る電源システムにおいては、上述したように、燃料改質器１２０の後段に複数個（本実施形態では２組）のＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂを並列に設け、当該ＣＯ除去器１３０Ａ又は１３０Ｂを介して発電セル部１６０に供給される水素ガスの一酸化炭素濃度に基づいて、供給側切換バルブＣＶ１及び排出側切換バルブＣＶ２Ａ、ＣＶ２Ｂを切換制御することにより、複数のＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂのうち、いずれかのＣＯ除去器により改質ガスに対して常にＣＯ除去処理が施され、一酸化炭素濃度の低い高純度（高濃度）の水素ガスが常時発電セル部１６０に供給されるように制御される。
【００８１】
すなわち、例えば、電源システムの使用者によりシステムの起動操作、あるいは、起動制御が行われると、図４に示すように、まず、メタノールタンク２１０及び水タンク２２０から供給された所定量のメタノールＣＨ３ＯＨ及び水Ｈ２Ｏが、発電燃料気化器１１０において上述した蒸発過程に基づいて、メタノールガス及び水蒸気からなる発電燃料ガスが生成される（燃料蒸発処理Ｓ１０１）。
【００８２】
この発電燃料ガスは、燃料改質器１２０において上述した水蒸気改質反応に基づいて、水素Ｈ２を含む改質ガスに改質される（燃料改質処理Ｓ１０２）。この改質ガスには、上述したように、水素Ｈ２とともに、微量の二酸化炭素ＣＯ２及び一酸化炭素ＣＯが含まれている。
【００８３】
次いで、並列に配置されたＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂのうち、いずれか一方のＣＯ除去器（例えば、ＣＯ除去器１３０Ａ）に、上記改質ガスを供給することにより、上述した水性シフト反応過程及び選択酸化反応過程に基づいて、一酸化炭素ＣＯを除去して高濃度の水素ガスＨ２を生成する（ＣＯ除去処理Ｓ１０３）。この水素ガスＨ２は、ＣＯ濃度計ＤＳＭ及び流量計ＦＬ７を介して発電セル部１６０のアノード極側に供給される。
【００８４】
この状態（初期状態）においては、図５（ａ）に示すように、ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂの供給側に設けられる供給側切換バルブＣＶ１は、燃料改質器１２０からの改質ガスがＣＯ除去器１３０Ａにのみ供給されるように流路が設定されている。また、ＣＯ除去器１３０Ａの排出側に設けられる排出側切換バルブＣＶ２Ａは、ＣＯ除去処理した改質ガス（水素ガス）がＣＯ濃度計ＤＳＭ及び流量計ＦＬ７を介して発電セル部１６０に供給されるように流路が設定され、ＣＯ除去器１３０Ｂの排出側に設けられる排出側バルブＣＶ２Ｂは、ＣＯ除去器１３０Ｂ内に残留するガス（水素ガスや酸素）が燃焼燃料としてメタノール触媒燃焼器１５０Ａに供給されるように流路が設定されている。
【００８５】
ここで、ＣＯ濃度計ＤＳＭは、ＣＯ除去器１３０Ａから発電セル部１６０に供給される水素ガスＨ２に含まれる一酸化炭素ＣＯの濃度を常時又は定期的（あるいは、任意のタイミング）に検出（計測）して、濃度データＣＮとしてシステム制御部１８０に出力する（ＣＯ濃度計測Ｓ１０４）。
【００８６】
システム制御部１８０は、この濃度データＣＮを予め設定された規定値とを比較処理し（Ｓ１０５）、一酸化炭素濃度が規定値以下であると判定した場合には、現在の供給側切換バルブＣＶ１及び排出側切換バルブＣＶ２Ａ、ＣＶ２Ｂの各流路設定を維持して、ＣＯ除去器１３０ＡによるＣＯ除去動作を継続する（Ｓ１０７）。
【００８７】
一方、システム制御部１８０において、一酸化炭素濃度が規定値よりも大きいと判定した場合には、図５（ｂ）に示すように、供給側切換バルブＣＶ１の流路をＣＯ除去器１３０Ｂ側に切換制御するとともに、排出側切換バルブＣＶ２Ａの流路をメタノール触媒燃焼器１５０Ａ側に切換制御し、排出側切換バルブＣＶ２Ｂの流路を発電セル部１６０側に切換制御する（バルブ切換制御Ｓ１０６）。
【００８８】
これにより、ＣＯ除去器１３０ＢによりＣＯ除去処理された水素ガスＨ２が、ＣＯ濃度計ＤＳＭ及び流量計ＦＬ７を介して発電セル部１６０のアノード極側に供給され、ＣＯ除去器１３０Ａ内に残留するガス（水素ガスや酸素）が燃焼燃料としてメタノール触媒燃焼器１５０Ａに供給される。
【００８９】
そして、ＣＯ除去器の切り換え後は、上述したステップＳ１０４、Ｓ１０５に戻って、再度、ＣＯ濃度計ＤＳＭにより、ＣＯ除去器１３０Ｂから発電セル部１６０に供給される水素ガスＨ２に含まれる一酸化炭素ＣＯの濃度が常時又は定期的（あるいは、任意のタイミング）に検出（計測）され（ＣＯ濃度計測Ｓ１０４）、システム制御部１８０において、この一酸化炭素濃度と規定値とが比較処理される（Ｓ１０５）。
【００９０】
ここで、上述したステップＳ１０６において、供給側切換バルブＣＶ１及び排出側切換バルブＣＶ２Ａ、ＣＶ２Ｂを切換制御して、改質ガスの供給及び水素ガスの排出をＣＯ除去器１３０ＡからＣＯ除去器１３０Ｂに切り換えた後、ＣＯ除去動作を実行していないＣＯ除去器１３０Ａに対して、図５（ｂ）に示すように、所定量の酸素（空気）を供給するとともに所定の熱エネルギーを供給する動作を継続することにより、酸素が酸化剤として機能して、ＣＯ除去器１３０ＡのＣＯ除去能力が徐々に回復する（ＣＯ除去能力の回復動作）。なお、上述したように、ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂを含む各構成を、微小な化学反応器を積層して構成した場合にあっては、改質ガスの供給が遮断された（ＣＯ除去動作を実行していない）ＣＯ除去器１３０Ａに対しても周囲に設けられた各構成から熱エネルギーが伝達することにより、ＣＯ除去能力を回復するための酸化処理に適した所定の温度状態に設定される。
【００９１】
したがって、ＣＯ除去動作をＣＯ除去器１３０Ｂにより実行するように切り換えた後、当該ＣＯ除去器１３０Ｂを介して排出される水素ガスの一酸化炭素濃度と規定値の比較処理において（Ｓ１０４、Ｓ１０５）、一酸化炭素濃度が規定値以下であると判定した場合には、現在の供給側切換バルブＣＶ１及び排出側切換バルブＣＶ２Ａ、ＣＶ２Ｂの各流路設定を維持して、ＣＯ除去器１３０ＢによりＣＯ除去動作を継続し（Ｓ１０７）、一酸化炭素濃度が規定値よりも大きいと判定した場合には、再度、供給側切換バルブＣＶ１及び排出側切換バルブＣＶ２Ａの各流路をＣＯ除去器１３０Ａ側に切換制御するとともに、排出側切換バルブＣＶ２Ｂの流路をメタノール触媒燃焼器１５０Ａ側に切換制御する（Ｓ１０６）。
このような一連の動作ステップ（制御動作）は、電源システムの停止操作、あるいは、停止制御が行われるまで繰り返し実行される。
【００９２】
これによれば、並列に配置された２組（複数）のＣＯ除去器１３０Ａ及び１３０Ｂにより、交互にＣＯ除去動作を実行することができるとともに、ＣＯ除去動作を実行していないＣＯ除去器に酸化剤を添加してＣＯ除去能力を回復させることができるので、改質ガスに対して継続的に十分なＣＯ除去能力を有するＣＯ除去器によりＣＯ除去処理を施して、発電セル部に対して一酸化炭素濃度の低い高純度の水素ガスを長期的かつ安定的に供給することができ、発電セル部１６０において所望の電気エネルギーを安定して生成、出力することができる。
【００９３】
なお、本実施形態に係る電源システムにおいては、一方のＣＯ除去器１３０ＡにおけるＣＯ除去処理においてＣＯ除去能力が低下したと判定した場合に、他方のＣＯ除去器１３０Ｂに流路を切り換え、当該ＣＯ除去器１３０ＢによりＣＯ除去動作を実行するとともに、一方のＣＯ除去器に酸化剤（酸素）を添加してＣＯ除去能力を回復させる動作を、２組のＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂで交互に繰り返し実行する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、各ＣＯ除去器におけるＣＯ除去能力の回復特性（酸化剤添加時間とＣＯ除去能力の関係）等が予め判明している場合には、他方のＣＯ除去器１３０Ｂに切り換えた後、一定時間（回復時間）経過後に再び一方のＣＯ除去器１３０Ａに切り換えるようにしてもよい。この場合、一方のＣＯ除去器１３０Ａに再び切り換えた後、ＣＯ除去動作を実行していない他方のＣＯ除去器１３０Ｂに所定量の酸素を供給（酸化剤を添加）して、当該ＣＯ除去能力を回復させるようにしてもよい。
【００９４】
また、本実施形態に係る電源システムにおいては、２組のＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂを備え、これら２組のＣＯ除去器間で交互にかつ継続してＣＯ除去動作を実行する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、２以上の複数のＣＯ除去器を並列的に設け、各ＣＯ除去器のＣＯ除去能力の劣化の程度（すなわち、ＣＯ濃度計ＤＳＭにより計測される一酸化炭素濃度）に応じて、供給側の切換バルブ及び排出側の切換バルブを切り換えて、改質ガス及びＣＯ除去処理後の水素ガスの供給流路及び排出経路を順次切り換えるように制御するものであってもよい。
【００９５】
次に、本実施形態に係る電源システムの制御方法の他の例について説明する。
図６は、本実施形態に係る電源システムにおける制御方法の他の例を示すフローチャートであり、図７は、本実施形態に係る電源システムの制御方法の他の例を説明するための動作概念図である。ここで、上述した制御方法（図４、図５参照）と同等のステップについては、その説明を簡略化して説明する。
【００９６】
上述した電源システムの制御方法（図４、図５参照）においては、燃料改質器１２０により生成された改質ガスを、２組のＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂのいずれか一方にのみ供給してＣＯ除去動作を実行するように、供給側切換バルブＣＶ１及び排出側切換バルブＣＶ２Ａ、ＣＶ２Ｂを切換制御する場合について説明したが、本制御方法においては、２組（複数）のＣＯ除去器におけるＣＯ除去能力がいずれも劣化した場合や、一のＣＯ除去器のＣＯ除去能力では改質ガス中の一酸化炭素濃度を充分に低下させることができない場合（例えば、改質ガスの一酸化濃度が異常に上昇した場合）等に対応した制御方法を有している。
【００９７】
すなわち、図６に示すように、電源システムが起動すると、上述した制御方法（ステップＳ１０１〜ＳＳ１０７）と同様に、まず、発電燃料気化器１１０において生成されたメタノールガス及び水蒸気からなる発電燃料ガスを、燃料改質器１２０において水蒸気改質反応により水素Ｈ２を含む改質ガスに改質する（燃料蒸発処理Ｓ１１１、燃料改質処理Ｓ１１２）。
【００９８】
次いで、図７（ａ）に示すように、並列に配置されたＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂのうち、一方のＣＯ除去器１３０Ａに、上記改質ガスを供給して、水性シフト反応及び選択酸化反応からなるＣＯ除去過程により一酸化炭素ＣＯを除去して（ＣＯ除去処理Ｓ１１３）、高濃度の水素ガスＨ２を生成し、ＣＯ濃度計ＤＳＭ及び流量計ＦＬ７を介して発電セル部１６０に供給する。
【００９９】
ここで、ＣＯ除去器１３０Ａから発電セル部１６０に供給される水素ガスＨ２に含まれる一酸化炭素ＣＯの濃度を、ＣＯ濃度計ＤＳＭにより常時又は定期的に検出（計測）し（ＣＯ濃度計測Ｓ１１４）、システム制御部１８０において、当該一酸化炭素濃度と規定値とを比較処理する（Ｓ１１５）。
【０１００】
そして、一酸化炭素濃度が規定値以下であると判定した場合には、現在の流路設定を維持して、ＣＯ除去器１３０ＡによるＣＯ除去動作を継続し（Ｓ１１６）、一酸化炭素濃度が規定値よりも大きいと判定した場合には、図７（ｂ）に示すように、供給側切換バルブＣＶ１及び排出側切換バルブＣＶ２Ａ、ＣＶ２Ｂを切換制御して、ＣＯ除去器１３０ＢによりＣＯ除去動作を実行する（バルブ切換制御Ｓ１１７）。
【０１０１】
次いで、ＣＯ除去器１３０Ｂへの切り換え後においては、上述したステップＳ１１４、Ｓ１１５と同様に、再度、ＣＯ濃度計ＤＳＭによりＣＯ除去器１３０Ｂから発電セル部１６０に供給される水素ガスＨ２に含まれる一酸化炭素ＣＯの濃度を検出（計測）し（ＣＯ濃度計測Ｓ１１８）、システム制御部１８０において、この一酸化炭素濃度と規定値とを比較処理する（Ｓ１１９）。
【０１０２】
そして、一酸化炭素濃度が規定値以下であると判定した場合には、現在の流路設定を維持して、ＣＯ除去器１３０ＢによるＣＯ除去動作を継続し（Ｓ１２０）、一酸化炭素濃度が規定値よりも大きいと判定した場合には、図７（ｃ）に示すように、供給側切換バルブＣＶ１の流路をＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂの双方に分岐するように切換制御するとともに、排出側切換バルブＣＶ２Ａ、ＣＶ２Ｂの流路をいずれも発電セル部１６０側に切換制御する（バルブ切換制御Ｓ１２１）。
【０１０３】
これにより、ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂの双方に改質ガスが供給され、各ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０ＢによりＣＯ除去処理された水素ガスＨ２が、排出側切換バルブＣＶ２Ａ、ＣＶ２Ｂ、ＣＯ濃度計ＤＳＭ及び流量計ＦＬ７を介して発電セル部１６０に供給される。
【０１０４】
ここで、改質ガスをＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂの双方に供給してＣＯ除去動作を実行するように設定した状態においては、図７（ｃ）に示すように、上述したＣＯ除去処理に用いられる酸素に加え、所定量の酸素（空気）を、ＣＯ除去能力が低下した各ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂの双方に対して供給するとともに所定の熱エネルギーを供給する動作を継続することにより、酸素Ｏ２が酸化剤として機能して、ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０ＢのＣＯ除去能力が徐々に回復する（ＣＯ除去能力の回復動作）。
【０１０５】
次いで、ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０ｂの双方によりＣＯ除去動作を実行するように切り換え後においては、上述したステップＳ１１４、Ｓ１１５（又は、ステップＳ１１８、Ｓ１１９）と同様に、再度、ＣＯ濃度計ＤＳＭによりＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂの双方から発電セル部１６０に供給される水素ガスＨ２に含まれる一酸化炭素ＣＯの濃度を検出（計測）し（ＣＯ濃度計測Ｓ１２２）、システム制御部１８０において、この一酸化炭素濃度と規定値とを比較処理する（Ｓ１２３）。
【０１０６】
そして、一酸化炭素濃度が、上記ＣＯ除去能力の回復動作による能力回復を示す所定値に達していない（低下していない）と判定した場合には、現在の流路設定を維持して、ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂの双方によるＣＯ除去動作を継続し（Ｓ１２４）、一酸化炭素濃度が上記所定値以下に達した（低下した）と判定した場合には、ＣＯ除去器１３０Ａ、１３０ＢのＣＯ除去能力が回復したものと判断して、供給側切換バルブＣＶ１及び排出側切換バルブＣＶ２Ａ、ＣＶ２Ｂを切換制御して、ＣＯ除去器１３０Ａのみを用いて改質ガスのＣＯ除去動作を実行する（バルブ切換制御Ｓ１２５）。
そして、このような一連の動作ステップ（制御動作）は、電源システムの停止操作、あるいは、停止制御が行われるまで繰り返し実行される。
【０１０７】
したがって、本制御方法によれば、２組（複数）のＣＯ除去器１３０Ａ及び１３０Ｂが並列に配置され、一方のＣＯ除去器のＣＯ除去能力が低下した場合には、ＣＯ除去器を切り換えて他方のＣＯ除去器を用いてＣＯ除去動作を継続して実行することができるとともに、双方のＣＯ除去器１３０Ａ、１３０ＢのＣＯ除去能力が低下した場合には、双方のＣＯ除去器に改質ガスを分岐して供給し、２組（双方）のＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂを用いてＣＯ除去動作を実行することができ、また、ＣＯ除去能力が低下した双方のＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂに酸化剤を添加してＣＯ除去能力を回復させることができるので、発電セル部１６０に対して一酸化炭素濃度の低い水素ガスを長期的かつ安定的に供給することができ、所望の電気エネルギーを安定して出力することができる。
【０１０８】
ここで、本制御方法を実現するためには、２組のＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂの供給側に設けられた供給側切換バルブＣＶ１として、２組のＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂのいずれか一方へ改質ガスを供給する選択的な流路設定に加え、２組のＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂの双方に改質ガスを分岐して供給する流路設定が可能な構成を有していることを必要とする。
【０１０９】
なお、上述した電源システムの制御方法においては、図４、図５に示した制御方法のように、２組（複数）のＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂのうち、一方のＣＯ除去器によりＣＯ除去動作を実行しつつ、他方のＣＯ除去器のＣＯ除去能力を回復させる動作を交互に繰り返し、いずれのＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂに切り換えた場合であっても一酸化炭素濃度が低下しない状態に至った場合に、双方のＣＯ除去器１３０Ａ、１３０Ｂを用いてＣＯ除去動作を実行するように制御するものであってもよい。
【０１１０】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る電源システム及びその制御方法の第２の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［水素生成部］
図８は、第２の実施形態に係る電源システムに適用される水素生成部の構成例を示す概略ブロック図である。ここで、上述した第１の実施形態と同等の構成については同等又は同一の符号を付して説明を簡略化する。
【０１１１】
上述した第１の実施形態においては、燃料改質器の後段に複数（２組）のＣＯ除去器を並列に配置し、改質ガスの供給経路を交互に切り換えてＣＯ除去動作を実行する構成を有しているが、本実施形態においては、複数のＣＯ除去器を直列に配置し、改質ガス（水素ガス）の供給経路に含めるか否かを切り換えてＣＯ除去動作を実行する構成を有している。
【０１１２】
すなわち、本実施形態に係る水素生成部は、図８に示すように、上述した第１の実施形態（図１参照）と同等の構成を有する発電燃料気化器１１０、燃料改質器１２０、燃焼燃料気化器１４０、触媒燃焼器１５０、電気ヒータ（薄膜ヒータ）ＨＳ１、ＨＳ２、ＨＳ４に加え、燃料改質器１２０において生成される改質ガス中に含まれる一酸化炭素ＣＯを除去するＣＯ除去器１３０Ｃと、ＣＯ除去器１３０Ｃの後段に配置され、ＣＯ除去器１３０Ｃにおいて生成された水素ガス中に含まれる一酸化炭素ＣＯをさらに除去するＣＯ除去器１３０Ｄと、ＣＯ除去器１３０Ｃにおいて生成された水素ガスを、図示を省略した負荷（水素駆動負荷；後述する発電セル部）に直接供給する流路とＣＯ除去器１３０Ｄを介して上記水素駆動負荷に供給する流路とを選択的に切り換える切換バルブ（流路切換手段）ＣＶ３と、ＣＯ除去器１３０Ｃ、１３０Ｄの各々における各化学反応を促進するための温度条件を制御する電気ヒータ（薄膜ヒータ）兼温度計ＨＳ３Ｃ、ＨＳ３Ｄと、ＣＯ除去器１３０Ｃにおいて生成された水素ガスに含まれる一酸化炭素ＣＯの濃度を検出するＣＯ濃度計ＤＳＭと、を備えて構成されている。
【０１１３】
ここで、ＣＯ除去器１３０Ｃ、１３０Ｄは、上述した実施形態に示したＣＯ除去器と同様の機能を有し、水性シフト反応及び選択酸化反応により、改質ガス及び水素ガス中に含まれる有害な一酸化炭素を除去して、高濃度の水素ガスを生成するように構成されている。なお、ＣＯ除去器１３０Ｃ、１３０Ｄは、同等のＣＯ除去能力を有している必要はなく、例えば、相互に異なる構造を有し、異なる温度条件でＣＯ除去動作を実行するように構成されているものであってもよい。
【０１１４】
また、電気ヒータ兼温度計ＨＳ３Ｃ、ＨＳ３Ｄについても、上述した実施形態に示した電気ヒータ兼温度計と同様に、水素生成部の起動時には、例えば、図示を省略した電源（二次電池）からの電力により発熱し、水素ガスが供給されて水素駆動負荷（発電セル部）により電気エネルギーが安定的に生成されるようになってからは、当該電気エネルギー（電力）を電源として切り換えて発熱するものであってもよい。
【０１１５】
［水素生成部の制御方法］
このような構成を有する水素生成部において、まず、発電燃料気化器１１０における蒸発過程により、メタノールＣＨ３ＯＨ及び水Ｈ２Ｏを気化させて、発電燃料ガスを生成し、次いで、燃料改質器１２０における水蒸気改質反応過程により、発電燃料ガスから水素Ｈ２を含む改質ガスを生成する。
【０１１６】
ここで、本実施形態に係る水素生成部においては、燃料改質器１２０における水蒸気改質反応過程により、副生成物として生成される一酸化炭素ＣＯを、水性シフト反応及び選択酸化反応からなるＣＯ除去過程により除去して、水素Ｈ２と二酸化炭素ＣＯ２を生成するＣＯ除去器を２組（複数）備え、前段のＣＯ除去器１３０ＣによりＣＯ除去処理された水素ガス中の一酸化炭素濃度をＣＯ濃度計ＤＳＭで常時検出し、当該ＣＯ除去器１３０ＣにおけるＣＯ除去能力が低下した場合、あるいは、改質ガス中の一酸化炭素濃度が異常に上昇した場合には、切換バルブＣＶ３を切り換えて、後段のＣＯ除去器１３０ＤによりさらにＣＯ除去動作を実行した後に、水素駆動負荷に水素ガスを供給するように制御する。
【０１１７】
このように、常設（既設）のＣＯ除去器１３０ＣにおけるＣＯ除去能力が劣化した場合や、改質ガス中の一酸化炭素濃度が一時的に上昇した場合等に、当該ＣＯ除去器１３０Ｃに加えて補助のＣＯ除去器１３０Ｄを直接に配置して、常設のＣＯ除去器１３０Ｃからの水素ガスを補助のＣＯ除去器１３０Ｄにおいて、さらにＣＯ除去処理することにより、水素ガス中の一酸化炭素濃度を低減することができるので、水素駆動負荷に対して高濃度の水素ガスＨ２を継続して供給することができ、水素駆動負荷を安定的に駆動させることができる。
【０１１８】
［電源システム］
次に、上述した水素生成部を備えた電源システム及びその制御方法について説明する。
図９は、第２の実施形態に係る電源システムの一具体例を示す概略構成図である。なお、上述した水素生成部及び上述した第１の実施形態に係る電源システムと同等の構成については、同一又は同等の符号を付して説明する。
【０１１９】
図９に示すように、第２の実施形態に係る電源システムは、上述した第１の実施形態（図２参照）と同等の構成を有するメタノールタンク２１０、水タンク２２０、発電セル部（燃料電池本体；水素駆動負荷）１６０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０、システム制御部１８０、二次電池１９０に加え、唯一のＣＯ除去器（常設のＣＯ除去器）１３０Ｃのみを備えた燃料改質部１００と、当該燃料改質部１００と発電セル部１６０間の水素供給経路に設けられた切換バルブ（流路切換手段）ＣＶ３及びＣＯ除去器（補助のＣＯ除去器；特定物質除去部、除去手段）１３０Ｄと、を備えて構成されている。
【０１２０】
以下、本実施形態に特有の構成について具体的に説明する。
燃料改質部１００は、第１の実施形態（図２参照）と同等の構成を有する発電燃料気化器１１０、燃料改質器１２０、燃焼燃料気化器１４０、メタノール触媒燃焼器１５０Ａ、オフガス触媒燃焼器１５０Ｂ、電気ヒータ兼温度計ＨＳ１、ＨＳ２及びＨＳ４に加え、燃料改質器１２０において生成された改質ガス中に含まれる一酸化炭素ＣＯを、上述した水性シフト反応及び選択酸化反応からなるＣＯ除去過程により除去する唯一のＣＯ除去器１３０Ｃと、発電セル部１６０において生成された電気エネルギー又は二次電池１９０に蓄積された電気エネルギーを用いてＣＯ除去器１３０Ｃにおける各化学反応を促進するための熱エネルギーを生成する電気ヒータ兼温度計ＨＳ３Ｃと、を備えて構成されている。
【０１２１】
ここで、ＣＯ除去器１３０Ｃに隣接（密着）して設けられた電気ヒータ兼温度計ＨＳ３Ｃには、ＣＯ除去処理における化学反応を促進するために適した熱エネルギーを生成するとともに、当該熱エネルギーを検出（温度を測定）する制御を行う制御ドライバＤＲ７Ｃが設けられている。制御ドライバＤＲ７Ｃは、システム制御部１８０からの指令（制御信号ＣＤ）に基づいて、当該電気ヒータ兼温度計ＨＳ３Ｃにより検出される温度を監視しながら放出する熱エネルギーを調整する。
【０１２２】
また、上記燃料改質部１００と発電セル部１６０との間の水素供給経路には、ＣＯ除去器１３０Ｃから発電セル部１６０に供給される水素ガスＨ２に含まれる一酸化炭素濃度を検出するＣＯ濃度計ＤＳＭと、発電セル部１６０に供給される水素ガスＨ２の流量（供給量）を検出する流量計ＦＬ７と、上記ＣＯ濃度計ＤＳＭにより検出された一酸化炭素濃度に基づいて、ＣＯ除去器１３０Ｃからの水素ガスＨ２の供給経路を、発電セル部１６０側とＣＯ除去器１３０Ｄ側のいずれかに、選択的に切り換える切換バルブＣＶ３と、ＣＯ除去器１３０ＣによりＣＯ除去処理された水素ガスＨ２中に含まれる一酸化炭素ＣＯを、上述した水性シフト反応及び選択酸化反応によりさらに除去するＣＯ除去器１３０Ｄと、が設けられている。
【０１２３】
ここで、切換バルブＣＶ３は、燃料改質部１００（ＣＯ除去器１３０Ｃ）から供給される水素ガスＨ２に含まれる一酸化炭素ＣＯの濃度を、ＣＯ濃度計ＤＳＭにより計測し、当該一酸化炭素濃度（濃度データＣＮ）に基づいて、水素ガスＨ２をＣＯ除去器１３０Ｄを経由することなく、直接発電セル部１６０に供給する流路、もしくは、ＣＯ除去器１３０Ｄを経由させて、さらにＣＯ除去処理を施した後、発電セル部１６０に供給する流路のいずれかを選択的に設定するように切り換え制御される。このような一酸化炭素濃度の判定や切換バルブＣＶ３の切換制御は、システム制御部１８０により実行される。
【０１２４】
なお、ＣＯ除去器１３０Ｄには、上述した燃料改質部１００に設けられたＣＯ除去器１３０Ｃと同様に、当該ＣＯ除去器１３０Ｃにおける各化学反応を促進するための熱エネルギーを生成する電気ヒータ兼温度計ＨＳ３Ｄが密着して設けられており、図示を省略した制御ドライバによりＣＯ除去器１３０Ｄに供給される熱エネルギーが制御される。
【０１２５】
このような構成を有する電源システムにおいて、上述した第１の実施形態と同様に、燃料改質部１００を構成する、オフガス触媒燃焼器１５０Ｂ、メタノール触媒燃焼器１５０Ａ、燃料改質器１２０、ＣＯ除去器１３０Ｃ、発電燃料気化器１１０及び燃焼燃料気化器１４０の各々を、半導体デバイス製造技術を適用して微小な化学反応器（マイクロリアクタ）として構成することができ、また、電気ヒータ兼温度計ＨＳ２、ＨＳ３Ｃ、ＨＳ１及びＨＳ４を、薄膜抵抗により上記各構成に密着させて形成することができる。さらに、図９に示すように、各化学反応器と薄膜抵抗とを順次積層した構成を、真空断熱容器中に封止された構成を適用することができる。
【０１２６】
また、システム制御部１３０は、上述した燃料改質器１００における一連の水素生成処理に関連する各種制御に加え、ＣＯ除去器１３０Ｃを介してＣＯ除去処理された水素ガスＨ２に含まれる一酸化炭素濃度をＣＯ濃度計ＤＳＭにより計測し、該濃度データ（検出データ）ＣＮに基づいて、ＣＯ除去器１３０ＣのＣＯ除去能力の劣化状態、又は、改質ガス中の一酸化炭素濃度の異常な上昇を判定して、切換バルブＣＶ３を切換制御する。
これにより、ＣＯ除去器１３０ＣによりＣＯ除去処理された水素ガスＨ２を、直接発電セル部１６０に供給する流路と、ＣＯ除去器１３０Ｄを介してさらにＣＯ除去処理した後、発電セル部１６０に供給する流路のいずれかに設定される。
【０１２７】
すなわち、初期状態においては、燃料改質部１００に設けられたＣＯ除去器１３０Ｃのみを用いてＣＯ除去動作が実行されて、当該ＣＯ除去器１３０Ｃのみを介して発電セル部１６０に供給される水素ガスＨ２の一酸化炭素濃度をＣＯ濃度計ＤＳＭにより常時又は定期的（あるいは、任意のタイミング）に計測し、濃度データＣＮが予め設定した規定値よりも高くなった場合には、当該ＣＯ除去器１３０ＣのＣＯ除去能力が劣化、もしくは、改質ガス中の一酸化炭素濃度が異常に上昇したものと判定して、上記ＣＯ除去器１３０Ｃに加え、燃料改質部１００の外部に設けられたＣＯ除去器１３０Ｄを用いてＣＯ除去動作が実行されるように、切換バルブＣＶ３を切換制御する。
【０１２８】
このとき、空気ポンプＰＮ３、流体バルブＶＬ３Ｃ及び流量計ＦＬ３Ｃを介して、所定量の酸素Ｏ２をＣＯ除去器１３０Ｃに供給するとともに、電気ヒータ兼温度計ＨＳ３Ｃから所定の熱エネルギーを供給することにより、酸素Ｏ２が酸化剤として機能して、当該ＣＯ除去器１３０ＣのＣＯ除去能力を徐々に回復させることができる（ＣＯ除去能力の回復動作）。
【０１２９】
これにより、燃料改質部１００内に設けられたＣＯ除去器１３０Ｃから排出される水素ガスＨ２の一酸化炭素濃度が、ＣＯ除去能力の回復動作による能力回復を示す所定値よりも低くなった場合には、切換バルブＣＶ３を切換制御して、ＣＯ除去器１３０Ｄへの水素ガスの供給を遮断して、ＣＯ除去器１３０ＣのみによりＣＯ除去動作が実行されるように流路を設定する。
【０１３０】
したがって、本実施形態に係る電源システムにおいては、直列に配置された複数（２組）のＣＯ除去器への改質ガス（水素ガス）の供給経路を切り換えて、常に正常なＣＯ除去能力を有するＣＯ除去器の組み合わせ（ＣＯ除去器１３０Ｃ単独の場合も含む）によりＣＯ除去動作を実行することができるので、発電セル部１６０に供給される水素ガスＨ２の一酸化炭素濃度を常時規定値以下に制御することができ、発電セル部１６０（燃料電池本体の陽極）の被毒化を防止又は抑制して、発電性能を常に良好な状態に保持することができる。
【０１３１】
［電源システムの制御方法］
次に、上述した構成を有する電源システムにおける制御方法について、具体的に説明する。ここでは、本実施形態の特徴であるＣＯ除去器の切換動作について詳しく説明する。
図１０は、本実施形態に係る電源システムにおける制御方法の一例を示すフローチャートであり、図１１は、本実施形態に係る電源システムの制御方法の一例を説明するための動作概念図である。なお、上述した第１の実施形態と同等の制御方法については、その説明を簡略化して説明する。
【０１３２】
本実施形態に係る電源システムにおいては、上述したように、燃料改質器１２０の後段に複数個（本実施形態では２組）のＣＯ除去器１３０Ｃ、１３０Ｄが直列に設けられ、ＣＯ除去器１３０Ｃを介して発電セル部１６０に供給される水素ガスＨ２の一酸化炭素濃度に基づいて、切換バルブＣＶ３を切換制御することにより、ＣＯ除去器１３０Ｃ単独、又は、複数のＣＯ除去器１３０Ｃ、１３０Ｄにより改質ガスをＣＯ除去処理して、一酸化炭素濃度の低い高純度（高濃度）の水素ガスＨ２が常時発電セル部１６０に供給されるように制御される。
【０１３３】
すなわち、電源システムが起動すると、図１０に示すように、上述した第１の実施形態に示した制御方法（ステップＳ１０１〜ＳＳ１０７）と同様に、まず、発電燃料気化器１１０において生成されたメタノールガス及び水蒸気からなる発電燃料ガスを、燃料改質器１２０において水蒸気改質反応により水素Ｈ２を含む改質ガスに改質する（燃料蒸発処理Ｓ２０１、燃料改質処理Ｓ２０２）。
【０１３４】
次いで、図１１（ａ）に示すように、燃料改質部１００に設けられたＣＯ除去器１３０Ｃに上記改質ガスを供給して、水性シフト反応及び選択酸化反応からなるＣＯ除去過程により一酸化炭素ＣＯを除去して（ＣＯ除去処理Ｓ２０３）、高濃度の水素ガスＨ２を生成し、ＣＯ濃度計ＤＳＭ、流量計ＦＬ７及び切換バルブＣＶ３を介して発電セル部１６０に供給する。このとき、切換バルブＣＶ３は、システム制御部１８０により、ＣＯ除去器１３０Ｃからの水素ガスＨ２を、ＣＯ除去器１３０Ｄを経由することなく、直接発電セル部１６０に供給する流路に設定されている。
【０１３５】
ここで、ＣＯ除去器１３０Ｃから発電セル部１６０に供給される水素ガスＨ２に含まれる一酸化炭素ＣＯの濃度を、ＣＯ濃度計ＤＳＭにより常時又は定期的に検出（計測）し（ＣＯ濃度計測Ｓ２０４）、システム制御部１８０において、当該一酸化炭素濃度と規定値とを比較処理する（Ｓ２０５）。
【０１３６】
そして、一酸化炭素濃度が規定値以下であると判定した場合には、現在の流路設定を維持して、ＣＯ除去器１３０ＣのみによるＣＯ除去動作を継続し（Ｓ２０６）、一酸化炭素濃度が規定値よりも大きいと判定した場合には、切換バルブＣＶ３を切換制御して流路を切り換えて、図１１（ｂ）に示すように、ＣＯ除去器１３０Ｃ及び１３０Ｄの双方によりＣＯ除去動作を実行する（バルブ切換制御Ｓ２０７）。
【０１３７】
ここで、上述したステップＳ２０６において、切換バルブＣＶ３を切換制御して、改質ガスのＣＯ除去処理をＣＯ除去器１３０Ｃ及び１３０Ｄの双方により実行するように設定した場合、ＣＯ除去器１３０ＣのＣＯ除去能力は低下しているので、実質的にＣＯ除去器１３０ＤによりＣＯ除去動作が実行される。このとき、ＣＯ除去能力が低下したＣＯ除去器１３０Ｃに対して、図１１（ｂ）に示すように、所定量の酸素（空気）を供給するとともに所定の熱エネルギーを供給する動作を継続することにより、酸素Ｏ２が酸化剤として機能して、ＣＯ除去器１３０ＣのＣＯ除去能力が徐々に回復する（ＣＯ除去能力の回復動作）。
【０１３８】
次いで、ＣＯ除去器１３０Ｃ及び１３０Ｄの双方を経由したＣＯ除去処理への切り換え後においては、上述したステップＳ２０４、Ｓ２０５と同様に、再度、ＣＯ濃度計ＤＳＭによりＣＯ除去器１３０Ｃを介して排出される水素ガスＨ２に含まれる一酸化炭素ＣＯの濃度を検出（計測）し（ＣＯ濃度計測Ｓ２０８）、システム制御部１８０において、この一酸化炭素濃度と規定値とを比較処理する（Ｓ２０９）。
【０１３９】
そして、一酸化炭素濃度が、上記ＣＯ除去能力の回復動作による能力回復を示す所定値に達していない（低下していない）と判定した場合には、現在の流路設定を維持して、ＣＯ除去器１３０Ｃ、１３０Ｄの双方によるＣＯ除去動作を継続し（Ｓ２１０）、一酸化炭素濃度が上記所定値以下に達した（低下した）と判定した場合には、ＣＯ除去器１３０ＣのＣＯ除去能力が回復したものと判断して、切換バルブＣＶ３を切換制御して、ＣＯ除去器１３０Ｃのみを用いて改質ガスのＣＯ除去動作を実行する（バルブ切換制御Ｓ２１１）。
そして、このような一連の動作ステップ（制御動作）は、電源システムの停止操作、あるいは、停止制御が行われるまで繰り返し実行される。
【０１４０】
これによれば、通常状態においては、唯一のＣＯ除去器１３０ＣによりＣＯ除去動作を実行し、当該ＣＯ除去器１３０ＣのＣＯ除去能力が低下した場合には、ＣＯ除去器１３０Ｄを直列に接続するように切り換えてＣＯ除去動作を継続して実行することができるとともに、ＣＯ除去能力が低下したＣＯ除去器１３０Ｃに酸化剤を添加してＣＯ除去能力を回復させることができるので、改質ガスに対して継続的に十分なＣＯ除去能力を有するＣＯ除去器によりＣＯ除去処理を施して、発電セル部１６０に対して一酸化炭素濃度の低い水素ガスＨ２を長期的かつ安定的に供給することができ、所望の電気エネルギーを安定して出力することができる電源システムを提供することができる。
【０１４１】
なお、本実施形態に係る電源システムにおいては、ＣＯ濃度計ＤＳＭを前段のＣＯ除去器１３０Ｃの排出部（ＣＯ除去器１３０Ｃと切換バルブＣＶ３との間の水素供給経路）に配置して、ＣＯ除去器１３０Ｃから排出される水素ガスに含まれる一酸化炭素濃度を直接検出（計測）する場合について示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発電セル部１６０の直前（切換バルブＣＶ３と発電セル部１６０との間の水素供給経路）にＣＯ濃度計ＤＳＭを配置して、発電セル部１６０に供給される水素ガスＨ２に含まれる一酸化炭素濃度を検出するものであってもよい。この場合においては、ＣＯ除去器１３０Ｃと１３０Ｄの双方を経由して、ＣＯ除去処理された水素ガスＨ２に含まれる一酸化炭素濃度が検出されることになるが、この場合のＣＯ除去処理は、実質的に後段に配置されたＣＯ除去器１３０Ｄにより行われているので、上記一酸化炭素濃度の減少が検出された場合には、ＣＯ除去能力の回復動作が行われているＣＯ除去器１３０Ｃの能力回復の効果によるものであると判断することができる。したがって、発電セル部１６０に供給される水素ガスＨ２の一酸化炭素濃度が所定値以下に至った場合には、前段のＣＯ除去器１３０Ｃが十分なＣＯ除去能力を有するまで回復したと判断して切換バルブＣＶ３を切換制御し、後段のＣＯ除去器１３０Ｄへの水素ガスＨ２の供給を遮断して、ＣＯ除去器１３０Ｃ単独でＣＯ除去処理を実行するように制御する。
【０１４２】
また、本実施形態においては、ＣＯ除去器１３０ＣにおけるＣＯ除去能力の回復状態を、当該ＣＯ除去器１３０Ｃから排出される水素ガスＨ２に含まれる一酸化炭素濃度に基づいて判断する方法を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、前段のＣＯ除去器１３０ＣにおけるＣＯ除去能力の回復特性（酸化剤添加時間とＣＯ除去能力の関係）等が判明している場合には、ＣＯ除去器１３０Ｃ及び１３０Ｄの双方によるＣＯ除去処理に切り換えた後、一定時間（回復時間）経過後に再び前段のＣＯ除去器１３０Ｃのみに切り換えるようにしてもよい。この場合、ＣＯ除去器１３０Ｃのみに切り換えた後、ＣＯ除去動作を実行していない後段のＣＯ除去器１３０Ｄに対して所定量の酸素を供給（酸化剤を添加）して、当該ＣＯ除去能力を回復させるようにしてもよい。
【０１４３】
また、本実施形態においては、前段と後段の２組のＣＯ除去器１３０Ｃ、１３０Ｄを備え、後段のＣＯ除去器１３０Ｄの接続経路を切り換えることにより、継続してＣＯ除去動作を実行する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、後段のＣＯ除去器として２以上の複数のＣＯ除去器を設け、これらの１乃至複数のＣＯ除去器を、前段のＣＯ除去器１３０ＣのＣＯ除去能力の劣化の程度（すなわち、ＣＯ濃度計ＤＳＭにより計測される一酸化炭素濃度）に応じて、直列に接続するように切換制御するものであってもよい。
【０１４４】
なお、上述した各実施形態に示した電源システムにおいては、発電用燃料としてメタノールを適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その組成中に水素原子を含むものであれば、例えば、他の炭化水素系（アルコール類）の液体燃料を発電用燃料として適用するものであってもよい。
【０１４５】
また、上述した電源システムにおいては、各実施形態に示した水素生成部により生成される水素ガスを用いて発電を行う水素駆動負荷として、固体高分子型の燃料電池について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構造を有する燃料電池であってもよいし、水素生成部により生成された水素ガスの燃焼反応等に伴う圧力エネルギーを用いて発電器を回転させて電気エネルギーを発生する力学的なエネルギー変換作用等によるもの（ガス燃焼タービンやロータリーエンジン、スターリングエンジン等の内燃、外燃機関発電）や、燃焼反応に伴う熱エネルギーによるもの（温度差発電）等、種々の形態を有する電源システムにも良好に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】第1の実施形態に係る電源システムに適用される水素生成部の構成例を示す概略ブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る電源システムの一具体例を示す概略構成図である。
【図３】第1の実施形態に係る電源システムに適用される発電セル部（燃料電池本体）の一例を示す概略構成図である。
【図４】第1の実施形態に係る電源システムにおける制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】第1の実施形態に係る電源システムの制御方法の一例を説明するための動作概念図である。
【図６】第1の実施形態に係る電源システムにおける制御方法の他の例を示すフローチャートである。
【図７】第1の実施形態に係る電源システムの制御方法の他の例を説明するための動作概念図である。
【図８】第２の実施形態に係る電源システムに適用される水素生成部の構成例を示す概略ブロック図である。
【図９】第２の実施形態に係る電源システムの一具体例を示す概略構成図である。
【図１０】第２の実施形態に係る電源システムにおける制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図１１】第２の実施形態に係る電源システムの制御方法の一例を説明するための動作概念図である。
【図１２】従来技術における燃料改質供給方式の燃料電池を適用した電源システムの一構成例を示す概略ブロック図である。
【図１３】燃料改質供給方式の燃料電池を適用した電源システムに適用される燃料改質部における化学反応の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１４７】
１００      燃料改質部
１１０      発電燃料気化器
１２０      燃料改質器
１３０Ａ〜１３０Ｄ      ＣＯ除去器
１４０      燃焼燃料気化器
１５０      触媒燃焼器
１６０      発電セル部
１８０      システム制御部
ＤＳＭ      ＣＯ濃度計
ＣＶ１〜ＣＶ３      切換バルブ
ＨＳ１〜ＨＳ４      電気ヒータ兼温度計
【図１】
2007059175.tif 000003
【図２】
2007059175.tif 000004
【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】
2007059175.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007059175.tif 000011
【図１０】
2007059175.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2007059175.tif 000014
【図１３】
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