(57)【要約】【課題】  脱硫器の不具合を抑制しつつ除湿器を再生することができる脱硫システムおよび脱硫システムの制御方法を提供する。【解決手段】  脱硫システム（１００）は、水素含有ガスに改質される原燃料ガス中の水分を吸着する吸着材を備える除湿器（２１）と、除湿器によって除湿された原燃料ガスを脱硫する脱硫器（２２）と、除湿器に供給される原燃料ガスよりも水蒸気分圧の低いまたは温度が高い除湿器再生ガスを除湿器に供給することによって除湿器を再生させる再生手段（４０）と、再生手段が除湿器に除湿器再生ガスを供給する際に、除湿器再生ガスが脱硫器、除湿器の順に供給されるように流路を構成する流路構成手段（２３，２４）と、を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素含有ガスに改質される原燃料ガス中の水分を吸着する吸着材を備える除湿器と、
前記除湿器によって除湿された前記原燃料ガスを脱硫する脱硫器と、
前記除湿器に供給される前記原燃料ガスよりも水蒸気分圧の低いまたは温度が高い除湿器再生ガスを前記除湿器に供給することによって前記除湿器を再生させる再生手段と、
前記再生手段が前記除湿器に前記除湿器再生ガスを供給する際に、前記除湿器再生ガスが前記脱硫器、前記除湿器の順に供給されるように流路を構成する流路構成手段と、を備えることを特徴とする脱硫システム。
【請求項２】
前記流路構成手段は、前記除湿器再生ガスが前記脱硫器、前記除湿器の順に供給される流路を、切替弁を用いて構成することを特徴とする請求項１記載の脱硫システム。
【請求項３】
前記切替弁を収容するケースをさらに備え、
燃料電池を収容しかつ前記燃料電池のオフガスを酸化するための酸化触媒を備えるパッケージと、前記ケースとが接続されていることを特徴とする請求項２記載の脱硫システム。
【請求項４】
前記除湿器再生ガスは、エアであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の脱硫システム。
【請求項５】
前記除湿器再生ガスは、加熱されたエアであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の脱硫システム。
【請求項６】
前記除湿器再生ガスは、燃料電池のオフガスを燃焼させることによって生じる排気ガスであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の脱硫システム。
【請求項７】
前記再生手段は、排気吸引ポンプを用いて、前記排気ガスを前記除湿器に供給することを特徴とする請求項６記載の脱硫システム。
【請求項８】
前記再生手段は、前記吸着材の温度、前記原燃料ガスの温度、または外気温が所定値を上回る場合に、前記除湿器再生ガスを前記除湿器に供給することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の脱硫システム。
【請求項９】
前記再生手段は、前記吸着材の温度上昇率が所定値を下回った場合に、前記除湿器再生ガスを前記除湿器に供給することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の脱硫システム。
【請求項１０】
前記流路構成手段は、前記原燃料ガスが前記除湿器および前記脱硫器の順に経由して改質器に供給される第１流路形態、および、前記除湿器再生ガスが前記脱硫器、前記除湿器の順に供給される第２流路形態、のいずれか一方を選択することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の脱硫システム。
【請求項１１】
前記流路形態選択手段は、前記第１流路形態を選択した直後の所定期間内の前記吸着材の温度上昇率に基づいて、前記第１流路形態および前記第２流路形態を選択することを特徴とする請求項１０記載の脱硫システム。
【請求項１２】
水素含有ガスに改質される原燃料ガス中の水分を吸着する吸着材を備える除湿器と、前記除湿器によって除湿された前記原燃料ガスを脱硫する脱硫器と、を備える脱硫システムにおいて、
前記除湿器に供給される前記原燃料ガスよりも水蒸気分圧の低い除湿器再生ガスを前記除湿器に供給することによって前記除湿器を再生させる再生ステップと、
前記再生ステップにおいて前記除湿器に前記除湿器再生ガスが供給される際に、前記除湿器再生ガスが前記脱硫器、前記除湿器の順に供給されるように流路を構成する流路構成ステップと、を含むことを特徴とする脱硫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、脱硫システムおよび脱硫システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の発電等で消費される水素は、例えば、改質器において生成される。改質器においては、炭化水素等の原燃料ガスと改質水との水蒸気改質反応によって水素が生成される。原燃料ガスには、漏出の早期発見の目的で、硫黄化合物等の付臭剤が微量に含まれている。この硫黄化合物は、改質器の改質効率低下の原因となるため、改質器に供給される前に除去されていることが好ましい。
【０００３】
そこで、脱硫器が設けられることがある。また、原燃料ガス中の水分除去の目的で、脱硫器の前段に除湿器が設けられることがある。特許文献１は、除湿器および脱硫器のセットを複数備え、必要に応じて除湿器および脱硫器を再生させる技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７７３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、除湿器および脱硫器を同時に再生させている。この場合、再生時に除湿器から脱離してきた水蒸気により、脱硫器に不具合が生じることがある。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、脱硫器の不具合を抑制しつつ除湿器を再生することができる脱硫システムおよび脱硫システム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】
【０００７】
本発明に係る脱硫システムは、水素含有ガスに改質される原燃料ガス中の水分を吸着する吸着材を備える除湿器と、前記除湿器によって除湿された前記原燃料ガスを脱硫する脱硫器と、前記除湿器に供給される前記原燃料ガスよりも水蒸気分圧の低いまたは温度が高い除湿器再生ガスを前記除湿器に供給することによって前記除湿器を再生させる再生手段と、前記再生手段が前記除湿器に前記除湿器再生ガスを供給する際に、前記除湿器再生ガスが前記脱硫器、前記除湿器の順に供給されるように流路を構成する流路構成手段と、を備えることを特徴とするものである。本発明に係る脱硫システムにおいては、脱硫器の不具合を抑制しつつ、除湿器を再生することができる。
【０００８】
前記流路構成手段は、前記除湿器再生ガスが前記脱硫器、前記除湿器の順に供給される流路を、切替弁を用いて構成してもよい。前記切替弁を収容するケースをさらに備え、燃料電池を収容しかつ前記燃料電池のオフガスを酸化するための酸化触媒を備えるパッケージと、前記ケースとが接続されていてもよい。前記除湿器再生ガスは、エアとしてもよい。前記除湿器再生ガスは、加熱されたエアとしてもよい。前記除湿器再生ガスは、燃料電池のオフガスを燃焼させることによって生じる排気ガスとしてもよい。前記再生手段は、排気吸引ポンプを用いて、前記排気ガスを前記除湿器に供給してもよい。
【０００９】
前記再生手段は、前記吸着材の温度、前記原燃料ガスの温度、または外気温が所定値を上回る場合に、前記除湿器再生ガスを前記除湿器に供給してもよい。前記再生手段は、前記吸着材の温度上昇率が所定値を下回った場合に、前記除湿器再生ガスを前記除湿器に供給してもよい。前記流路構成手段は、前記原燃料ガスが前記除湿器および前記脱硫器の順に経由して改質器に供給される第１流路形態、および、前記除湿器再生ガスが前記脱硫器、前記除湿器の順に供給される第２流路形態、のいずれか一方を選択してもよい。前記流路形態選択手段は、前記第１流路形態を選択した直後の所定期間内の前記吸着材の温度上昇率に基づいて、前記第１流路形態および前記第２流路形態を選択してもよい。
【００１０】
本発明に係る脱硫システムの制御方法は、水素含有ガスに改質される原燃料ガス中の水分を吸着する吸着材を備える除湿器と、前記除湿器によって除湿された前記原燃料ガスを脱硫する脱硫器と、を備える脱硫システムにおいて、前記除湿器に供給される前記原燃料ガスよりも水蒸気分圧の低い除湿器再生ガスを前記除湿器に供給することによって前記除湿器を再生させる再生ステップと、前記再生ステップにおいて前記除湿器に前記除湿器再生ガスが供給される際に、前記除湿器再生ガスが前記脱硫器、前記除湿器の順に供給されるように流路を構成する流路構成ステップと、を含むことを特徴とするものである。本発明に係る脱硫システムの制御方法によれば、脱硫器の不具合を抑制しつつ、除湿器を再生することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、脱硫器の不具合を抑制しつつ除湿器を再生することができる脱硫システムおよび脱硫システムの制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係る脱硫システムを含む燃料電池システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】燃料電池装置に含まれる燃料電池セルの断面を含む部分斜視図である。
【図３】燃料電池装置が備える燃料電池スタックを説明するための斜視図である。
【図４】燃料電池装置の全体構成を示す斜視図である。
【図５】燃料電池スタックを、燃料電池セルの積層方向から見た図である。
【図６】第２流路形態を示す図である。
【図７】制御切替を示す図である。
【図８】再生処理のフローチャートの一例を示す図である。
【図９】フローチャートの一例を示す図である。
【図１０】フローチャートの一例を示す図である。
【図１１】温度センサの配置例を示す図である。
【図１２】フローチャートの一例を示す図である。
【図１３】フローチャートの一例を示す図である。
【図１４】フローチャートの一例を示す図である。
【図１５】変形例を示す図である。
【図１６】実施例２に係る燃料電池システムの全体構成を示すブロック図である。
【図１７】第２流路形態を示す図である。
【図１８】燃料電池スタックを、燃料電池セルの積層方向から見た図である。
【図１９】制御切替を示す図である。
【図２０】再生処理のフローチャートの一例を示す図である。
【図２１】燃料電池システムの変形例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、実施例１に係る脱硫システム２０を含む燃料電池システム１００の全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、燃料電池システム１００は、原燃料供給部１０、脱硫システム２０、改質水供給部３０、酸化剤ガス供給部４０、改質器５０、燃焼室６０、燃料電池装置７０、熱交換部８０、および、制御部９０を備える。
【００１５】
原燃料供給部１０は、炭化水素等の原燃料ガスを改質器５０に供給するための原燃料ポンプである。炭化水素の一例として、都市ガス、天然ガス、液化石油ガス（ＬＰＧ）等を用いることができる。原燃料供給部１０は、配管を介して後述する切替弁２３と接続されている。
【００１６】
脱硫システム２０は、原燃料ガス中の水分を除去する除湿器２１、原燃料ガス中の硫黄成分を除去する脱硫器２２、流路を切り替えるための切替弁２３，２４、原燃料ガスの温度を検出する温度センサ２５、除湿器２１内の吸着材の温度を検出する温度センサ２６、外気温を検出する温度センサ２７、光センサ２８、および水蒸気センサ２９を含む。
【００１７】
除湿器２１は、水蒸気を吸着するための吸着材を備える。除湿器２１の吸着材は、物理吸着材および化学吸着材のいずれか一方または両方を含んでいてもよい。除湿器２１の吸着材として、例えば、ドライアライト、Ａ型ゼオライト、シリカゲル、分子ふるい３Ａ，４Ａ，５Ａ、およびこれらの組み合わせ等を用いることができる。
【００１８】
脱硫器２２は、硫黄または硫黄化合物（以下、硫黄成分と称する。）を吸着するための吸着材を備える。脱硫器２２の吸着材は、物理吸着材および化学吸着材のいずれか一方または両方を含んでいてもよい。脱硫器２２の吸着材として、例えば、疎水性ゼオライトにＡｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等を担持させたものを用いることができ、Ｙ型ゼオライト、β型ゼオライト、またはＸ型ゼオライトにＡｇまたはＣｕを担持させたものを用いてもよい。さらに、脱硫器２２の吸着材として、分子ふるい１３Ｘ、銅−亜鉛系脱硫材、多孔質担体に銅を担持させたものを用いてもよい。これらの吸着材は、例えば、貴金属、遷移金属、およびこれらの組合せで構成された郡から選択される金属によってイオン交換されたものであってもよい。
【００１９】
なお、除湿器２１および脱硫器２２の吸着材は、同一であってもよい。ただし、この場合、除湿器２１の吸着材の気孔を脱硫器２２の吸着材の気孔よりも小さくすることによって、主として除湿器２１に除湿させ、主として脱硫器２２に脱硫させることができる。
【００２０】
切替弁２３は、原燃料供給部１０と除湿器２１とを接続する流路の開通と、除湿器２１と大気とを接続する流路の開通と、を切替可能な弁である。図１では、原燃料供給部１０と除湿器２１とが接続されている。切替弁２４は、脱硫器２２と後述する気化部５１とを接続する流路の開通および酸化剤ガス供給部４０と後述するカソード７１とを接続する流路の開通と、酸化剤ガス供給部４０と脱硫器２２とを接続する流路の開通と、を切替可能なロータリー弁である。図１では、脱硫器２２と気化部５１とが接続されるとともに、酸化剤ガス供給部４０とカソード７１とが接続されている。
【００２１】
なお、切替弁２４を介して酸化剤ガス供給部４０と脱硫器２２とを接続する配管は、燃料電池装置７０および改質器５０が配置されるパッケージ６１内を通過するように配置されている。それにより、切替弁２４を介して酸化剤ガス供給部４０から脱硫器２２に供給される酸化剤ガスは、燃料電池装置７０の発電に伴って発生する熱および燃焼室６０における燃焼に伴って発生する熱によって加熱される。酸化剤ガスを効率よく加熱するためには、当該配管は、燃焼室６０内を経由することが好ましい。
【００２２】
光センサ２８は、除湿器２１の吸着材の色相変化を検出するセンサである。水蒸気センサ２９は、除湿器２１から脱硫器２２に向かって流動する原燃料ガス中の水蒸気濃度を検出するセンサである。
【００２３】
改質水供給部３０は、改質器５０における水蒸気改質反応に必要な改質水を貯蔵する改質水タンク３１、後述する凝縮水タンク８２から必要な改質水を改質水タンク３１に供給するためのポンプ３２、改質水タンク３１に供給される改質水に対してイオン交換を施すイオン交換器３３、改質水タンク３１に貯蔵された改質水を改質器５０に供給するための流量調節器３４等を含む。
【００２４】
酸化剤ガス供給部４０は、燃料電池装置７０のカソード７１に酸化剤ガスを供給するためのポンプ等を含む。本実施例においては、酸化剤ガスとして、エアを用いる。酸化剤ガス供給部４０は、配管を介して切替弁２４と接続されている。
【００２５】
改質器５０は、改質水を気化させるための気化部５１、および、水蒸気改質反応によって水素ガスを含む燃料ガスを生成するための改質部５２を含む。気化部５１および改質部５２は、燃焼室６０の燃焼熱を利用できるように、燃焼室６０に隣接している。改質部５２は、改質触媒等を備えている。燃料電池装置７０は、カソード７１とアノード７２とによって電解質７３が挟持された構造を有する。燃料電池装置７０の構造の詳細は、後述する。熱交換部８０は、熱交換器８１および凝縮水タンク８２を含む。熱交換器８１は、燃焼室６０の排気ガスと水道水との熱交換を行うための熱交換器である。凝縮水タンク８２は、熱交換器８１における熱交換によって排気ガスから生じた凝縮水を貯留するタンクである。
【００２６】
制御部９０は、燃料電池システム１００を制御する装置であり、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等から構成される。制御部９０は、各部の動作を制御する。
【００２７】
図２は、燃料電池装置７０に含まれる燃料電池セル７４の断面を含む部分斜視図である。図２に示すように、燃料電池セル７４は、平板柱状の全体形状を有する。ガス透過性を有する導電性支持体１１の内部に、軸方向（長手方向）に沿って貫通する複数の燃料ガス通路１２が形成されている。導電性支持体１１の外周面における一方の平面上に、燃料極１３、固体電解質１４、および酸素極１５がこの順に積層されている。酸素極１５に対向する他方の平面上には、接合層１６を介してインターコネクタ１７が設けられ、その上に接触抵抗低減用のＰ型半導体層１８が設けられている。燃料極１３が図１のアノード７２として機能し、酸素極１５が図１のカソード７１として機能し、固体電解質１４が図１の電解質７３として機能する。なお、燃料電池装置７０は、図２に示す燃料電池セル７４が複数積層されたスタック構造を有していてもよい。
【００２８】
燃料ガス通路１２に水素を含む改質ガスが供給されることによって、燃料極１３に水素が供給される。一方、燃料電池セル７４の周囲に酸素を含む酸化剤ガスが供給されることによって、酸素極１５に酸素が供給される。それにより、酸素極１５及び燃料極１３において下記の電極反応が生じることによって発電が行われる。発電反応は、例えば、６００℃〜１０００℃で行われる。
酸素極：１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−（固体電解質）
燃料極：Ｏ２−（固体電解質）＋Ｈ２→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
【００２９】
酸素極１５の材料は、耐酸化性を有し、気体の酸素が固体電解質１４との界面に到達できるように多孔質である。固体電解質１４は、酸素極１５から燃料極１３へ酸素イオンＯ２−を移動させる機能を有する。固体電解質１４は、酸素イオン導電性酸化物によって構成される。また、固体電解質１４は、燃料ガスと酸化剤ガスとを物理的に隔離するため、酸化／還元雰囲気中において安定でありかつ緻密質である。燃料極１３は、還元雰囲気中で安定でありかつ水素との親和性を有する材料によって構成される。インターコネクタ１７は、燃料電池セル７４同士を電気的に直列に接続するために設けられており、燃料ガスと酸化剤ガスとを物理的に隔離するために緻密質である。
【００３０】
例えば、酸素極１５は、電子およびイオンの双方の導電性が高いランタンコバルタイト系のペロブスカイト型複合酸化物等から形成される。固体電解質１４は、イオン導電性の高いＹ２Ｏ３を含有するＺｒＯ２（ＹＳＺ）等によって形成される。燃料極１３は、電子導電性の高いＮｉとＹ２Ｏ３を含有するＺｒＯ２（ＹＳＺ）との混合物等によって形成される。インターコネクタ１７は、電子導電性の高い、アルカリ土類酸化物を固溶したＬａＣｒＯ３等によって形成される。これらの材料は、熱膨張率が近いものが好適である。
【００３１】
図３は、燃料電池装置７０が備える燃料電池スタック７５を説明するための斜視図である。燃料電池スタック７５においては、複数の燃料電池セル７４が互いに集電部材を介して積層されている。各燃料電池セル７４は、燃料極１３と酸素極１５とが対向するように積層されている。なお、図３において、細線矢印は燃料ガスの流れを示し、太線矢印は酸化剤ガスの流れを示す。
【００３２】
図４（ａ）は、燃料電池装置７０の全体構成を示す斜視図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す燃料電池装置７０の酸化剤ガス導入部材７６を抜粋して示す斜視図である。図４（ａ）に示すように、燃料電池装置７０においては、マニホールド７７の上に、２組の燃料電池スタック７５ａ，７５ｂ（燃料電池セル７４）が、互いの積層方向が略並行になるように並列配置されている。燃料電池スタック７５ａ，７５ｂは、固体酸化物形の燃料電池セル７４が複数枚積層された構造を有する。
【００３３】
図４（ａ）のマニホールド７７には、各燃料電池セル７４の燃料ガス通路１２に連通する孔が形成されている。それにより、マニホールド７７を流動する燃料ガスが燃料ガス通路１２に流入する。改質器５０は、燃料電池スタック７５ａ，７５ｂのマニホールド７７と反対側に配置されている。例えば、改質器５０は、一方の燃料電池スタックの積層方向に延び、一端側で折り返し、他方の燃料電池スタックの積層方向に延びる構造を有する。本実施形態においては、改質器５０における改質水入口側に燃料電池スタック７５ａが配置され、燃料ガス出口側に燃料電池スタック７５ｂが配置されている。
【００３４】
また、図４（ｂ）に示すように、燃料電池スタック７５ａと燃料電池スタック７５ｂとの間には、酸化剤ガス導入部材７６が配置されている。酸化剤ガス導入部材７６の内部には、酸化剤ガスが流動するための空間が形成されている。酸化剤ガス導入部材７６のマニホールド７７側端部には、孔７８が形成されている。酸化剤ガス導入部材７６の内部を流動した酸化剤ガスは、孔７８を通って酸化剤ガス導入部材７６の外部に流動する。それにより、各燃料電池セル７４の外側を酸化剤ガスが流動する。燃料電池セル７４の燃料ガス通路１２を燃料ガスが流動しかつ燃料電池セル７４の外側を酸化剤ガスが流動することによって、燃料電池セル７４において発電が行われる。
【００３５】
燃料電池セル７４において発電に供された後の燃料ガス（燃料オフガス）と発電に供された後の酸化剤ガス（酸化剤オフガス）とは、各燃料電池セル７４のマニホールド７７と反対側の端部において合流する。燃料オフガスには未燃の水素等の可燃物が含まれていることから、燃料オフガスは、酸化剤オフガスに含まれる酸素を利用して燃焼する。本例においては、燃焼室６０は、燃料電池セル７４（燃料電池スタック７５ａ，７５ｂ）の上端と改質器５０との間において燃料オフガスが燃焼する空間のことをいう。
【００３６】
改質器５０の上流側が気化部５１として機能し、改質器５０の下流側が改質部５２として機能する。図４（ｃ）に示すように、改質器５０に炭化水素等の原燃料および改質水が供給されると、気化部５１においては、改質水が蒸発して水蒸気が発生し、発生した水蒸気と炭化水素等の原燃料とが混合される。改質部５２においては、触媒を介して水蒸気と炭化水素等の原燃料とが水蒸気改質反応を起こして燃料ガスが生成される。
【００３７】
図５は、燃料電池スタック７５ａ，７５ｂを、燃料電池セル７４の積層方向から見た図である。図５に示すように、燃料電池スタック７５ａ，７５ｂ、改質器５０等は、パッケージ６１内に収容されている。燃焼室６０での燃焼によって生じた排気ガスは、パッケージ６１内の空間を経由して、大気へと放出される。燃焼室６０から大気へと通じる空間の途中に、酸化触媒６２が配置されている。それにより、排気ガスが浄化される。
【００３８】
続いて、図１を参照しつつ、燃料電池システム１００の通常運転について説明する。まず、制御部９０は、切替弁２３に、原燃料供給部１０と除湿器２１とを接続する流路を開通させ、切替弁２４に、脱硫器２２と気化部５１とを接続する流路および酸化剤ガス供給部４０とカソード７１とを接続する流路を開通させる。それにより、原燃料ガスが除湿器２１および脱硫器２２の順に経由して改質器５０に供給されかつエアが燃料電池装置７０のカソード７１に除湿器２１および脱硫器２２を経由せずに供給される第１流路形態が実現される。
【００３９】
原燃料供給部１０は、制御部９０の指示に従って必要量の原燃料ガスを切替弁２３に向けて流動させる。切替弁２３は、原燃料ガスを除湿器２１に導入する。除湿器２１は、原燃料ガス中の水分を吸着することによって、原燃料ガスに対して除湿する。除湿器２１によって除湿された原燃料ガスは、脱硫器２２に向けて流動する。脱硫器２２は、除湿された原燃料ガス中の硫黄成分を吸着することによって、原燃料ガスに対して脱硫する。脱硫された原燃料ガスは、切替弁２４を経由して改質器５０の気化部５１に供給される。
【００４０】
流量調節器３４は、制御部９０の指示に従って必要量の改質水を改質器５０の気化部５１に供給する。改質水は、気化部５１において燃焼室６０から受け取った熱によって蒸発気化し、改質部５２に供給される。改質部５２においては、燃焼室６０から受け取った熱を用いて、水蒸気と原燃料ガスとの間で水蒸気改質反応が生じる。それにより、水素ガスを含有する燃料ガスが生成される。改質器５０において生成された燃料ガスは、燃料電池装置７０のアノード７２に供給される。酸化剤ガス供給部４０は、制御部９０の指示に従って、必要量の酸化剤ガスを切替弁２４に流動させる。切替弁２４は、酸化剤ガスをカソード７１に導入する。それにより、燃料電池装置７０において発電が行われる。
【００４１】
カソード７１から排出された酸化剤オフガスおよびアノード７２から排出された燃料オフガスは、燃焼室６０に流入する。燃焼室６０においては、燃料オフガスの可燃成分が酸化剤オフガス中の酸素によって燃焼する。燃焼によって得られた熱は、改質器５０および燃料電池装置７０に与えられる。このように、燃料電池システム１００においては、燃料オフガス中に含まれる水素、一酸化炭素等の可燃成分を燃焼室６０において燃焼させることができる。
【００４２】
熱交換器８１は、燃焼室６０から排出された排気ガスと熱交換器８１内を流れる水道水との間で熱交換する。熱交換によって排気ガスから得られた凝縮水は、凝縮水タンク８２に貯蔵される。熱交換によって加熱された水道水は、温水として貯湯槽に貯留される。ポンプ３２は、制御部９０の指示に従って、凝縮水タンク８２に貯留された凝縮水を、イオン交換器３３を経由して改質水タンク３１に供給する。燃焼室６０から排出された排気ガスは、大気へと放出される。
【００４３】
以上の通常運転により、燃料電池システム１００は、発電を継続する。上記通常運転においては、脱硫器２２において原燃料ガス中の硫黄成分が除去されることから、改質部５２における改質触媒の触媒能低下が抑制される。それにより、改質部５２における改質効率低下が抑制される。また、燃料電池装置７０における硫黄成分の付着が抑制される。それにより、燃料電池装置７０の発電性能低下が抑制される。また、凝縮水タンク８２への硫黄成分の混入が抑制される。それにより、イオン交換器３３の耐久性能低下が抑制される。また、除湿器２１において原燃料ガス中の水分が除去されることから、脱硫器２２への水分の流入が抑制される。それにより、脱硫器２２における脱硫能の低下が抑制される。
【００４４】
除湿器２１において水分の吸着量が増えると、除湿器２１の除湿能が低下する。したがって、除湿器２１における水分の吸着量が増える場合には、除湿器２１に再生処理を施すことが好ましい。そこで、本実施例においては、除湿器２１の再生処理が必要となる条件（以下、除湿器再生条件）が成立する場合に、除湿器２１の再生処理を行う。
【００４５】
ここで、除湿器２１の再生処理とは、除湿器２１に原燃料ガスを供給せずに、原燃料ガスよりも水蒸気分圧の低いガスまたは原燃料ガスよりも温度が高いガス（以下、総称して除湿器再生ガス）を除湿器２１に導入する処理である。除湿器再生ガスとして、エア、不活性ガス（Ｎ２，Ｈ２，Ｈｅ等）、燃焼室６０から排気された燃焼ガス、燃焼室６０から排気されかつ熱交換器８１において水道水との熱交換によって水分が除去された燃焼ガス等を用いることができる。本実施例においては、除湿器再生ガスとして、酸化剤ガスとしてのエアを用いる。原燃料ガスよりも水蒸気分圧の低いガスまたは原燃料ガスよりも温度が高いガスを除湿器２１に導入することによって、除湿器２１の吸着材が吸着していた水分が脱離する。その結果、除湿器２１が再生される。
【００４６】
除湿器再生ガスは、原燃料ガスに比較して水蒸気分圧が低いほど高い再生能力を有する。また、除湿器再生ガスは、原燃料ガスに比較して温度が高いほど高い再生能力を有する。例えば、除湿器再生ガスの温度は、燃料電池装置７０が定格運転を行っている場合に除湿器２１に供給される原燃料ガスの温度よりも高いことが好ましい。また、除湿器再生ガスとして、燃料電池装置７０、改質部５２、気化部５１、燃焼室６０、燃焼室６０から排出された燃焼ガス等との熱交換によって１００℃以上となった高温ガスを用いることが好ましい。
【００４７】
また、除湿器２１に対して再生処理を施すと、除湿器２１の吸着材が吸着していた水分が短時間で脱離することから、除湿器２１から排出されるガス中の水蒸気濃度が瞬時に高くなる。この水蒸気濃度の高い原燃料ガスが脱硫器２２に供給されると、脱硫器２２に不具合が生じる。そこで、再生ガスを、脱硫器２２から除湿器２１へと流動させることによって、脱硫器２２への水分流入を抑制する。
【００４８】
図６に示すように、制御部９０は、除湿器再生条件が成立する場合に、切替弁２３に、除湿器２１と大気とを接続する流路を開通させ、切替弁２４に、酸化剤ガス供給部４０と脱硫器２２とを接続する流路を開通させる。それにより、原燃料ガスが除湿器２１に供給されず、エアが脱硫器２２および除湿器２１の順に供給される第２流路形態が実現される。
【００４９】
この場合、酸化剤ガス供給部４０からのエアは、切替弁２４を経由して脱硫器２２に導入され、続いて除湿器２１に導入され、切替弁２３を経由して大気へと放出される。以上のガス流動によって、除湿器２１に対して再生処理が施される。なお、上述したように、酸化剤ガスとしてのエアは、パッケージ６１内において、燃料電池装置７０および燃焼室６０によって加熱されている。したがって、除湿器２１の吸着材が吸着している水分を効率よく脱離させることができる。さらに、除湿器２１を経由したエアが脱硫器２２を経由しないことから、脱硫器２２への水分の流入が抑制される。それにより、脱硫器２２の不具合が抑制される。
【００５０】
また、再生処理の際、除湿器再生ガスの流動によって、脱硫器２２も再生させることができる。この際に、脱硫器２２から硫黄成分が脱離して除湿器２１へと流入するが、硫黄成分分子は水蒸気分子よりも大きいため、除湿器２１の除湿能低下は抑制される。
（再生処理フロー）
【００５１】
図７は、制御切替を示す図である。図８は、再生処理のフローチャートの一例を示す図である。制御部９０は、再生処理が必要であると判定した場合、図８のフローチャートを実行する。まず、制御部９０は、酸化剤ガス供給部４０による酸化剤ガスの供給を停止する（ステップＳ１０１）。次に、制御部９０は、切替弁２３に、除湿器２１と大気とを接続する流路を開通させ、切替弁２４に、酸化剤ガス供給部４０と脱硫器２２とを接続する流路を開通させる（ステップＳ１０２）。
【００５２】
次に、制御部９０は、酸化剤ガス供給部４０に、最大定格運転を実施させる（ステップＳ１０３）。次に、制御部９０は、規定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４において「Ｎｏ」と判定された場合、ステップＳ３が再度実行される。ステップＳ１０４において「Ｙｅｓ」と判定された場合、制御部９０は、酸化剤ガス供給部４０による酸化剤ガスの供給を停止する（ステップＳ１０５）。
【００５３】
次に、制御部９０は、切替弁２３に、原燃料供給部１０と除湿器２１とを接続する流路を開通させ、切替弁２４に、脱硫器２２と気化部５１とを接続する流路および酸化剤ガス供給部４０とカソード７１とを接続する流路を開通させる（ステップＳ１０６）。次に、制御部９０は、酸化剤ガス供給部４０による酸化剤ガス供給を開始する（ステップＳ１０７）。次に、制御部９０は、通常運転を実施する（ステップＳ１０８）。
【００５４】
図８のフローチャートによれば、再生処理の際に酸化剤ガス供給部４０が最大定格運転を行うことから、除湿器２１が効率よく再生される。なお、ステップＳ１０４における規定時間は、除湿器２１をパージし得る再生ガスの積分流量をもって決定される。例えば、積分流量は、８ｍ３程度である。
（除湿器再生条件の例１）
【００５５】
続いて、除湿器再生条件の例について説明する。一般的に、吸着材は、温度が高くなると吸着能が低下する。したがって、除湿器２１の吸着材の温度が高くなる場合に、除湿器再生条件が成立するとしてもよい。具体的には、温度センサ２５の検出結果に基づいて、除湿器２１に供給される原燃料ガスの温度が所定値を上回る場合に、除湿器再生条件が成立するとしてもよい。
【００５６】
図９は、この場合に実行されるフローチャートを示す図である。図９のフローチャートは、所定の周期（例えば１秒ごと）に実行される。図９に示すように、制御部９０は、温度センサ２５の検出温度が所定値（例えば、１５℃）を上回るか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１において「Ｙｅｓ」と判定された場合、制御部９０は、切替弁２３，２４に、上述した第２流路形態を選択させる。それにより、再生処理が実施される（ステップＳ２）。その後、制御部９０は、フローチャートの実行を終了する。
【００５７】
ステップＳ１において「Ｎｏ」と判定された場合、制御部９０は、切替弁２３，２４に、第１流路形態を選択させる。それにより、通常運転が実施される（ステップＳ３）。その後、制御部９０は、フローチャートの実行を終了する。
【００５８】
図９のフローチャートに従った制御により、除湿器２１の吸着材の吸着能が低下すると推測される場合に、除湿器２１の再生処理が施される。それにより、除湿器２１の除湿能を向上させることができる。さらに、除湿器２１の再生処理の際に除湿器２１から排出されるガスが脱硫器２２に導入されないことから、脱硫器２２への水分の流入が抑制される。それにより、脱硫器２２の不具合が抑制される。
【００５９】
なお、図９のフローチャートにおいて、再生処理が実施されている場合にはステップＳ１における所定値を低く設定し（例えば１０℃）、通常運転が実施されている場合にはステップＳ１における所定値を高く設定してもよい（例えば１５℃）。それにより、再生処理と通常運転とが頻繁に切り替わることを防止することができる。
【００６０】
また、温度センサ２５の検出温度の代わりに、温度センサ２６または温度センサ２７の検出温度を用いてもよい。特に、温度センサ２６の検出温度を用いることにより、除湿器２１の吸着材の温度を直接検出することができるため、除湿器２１の吸着材の吸着能の低下の推定精度が向上する。
（除湿器再生条件の例２）
【００６１】
原燃料ガスが水分を含有し、かつ除湿器２１の吸着能が低下していなければ、原燃料ガス中の水分が除湿器２１に吸着する。この場合、吸着熱が発生する。ここで、吸着による発熱について説明する。吸着という現象は、吸着対象物質の自由を束縛する反応と定義付けることができる。したがって、吸着対象物質の自由エネルギーは、吸着によって解放されることになる。その結果、シリカゲル等の吸着材が吸着対象物質を吸着することによって、吸着熱が発生することになる。
【００６２】
この吸着熱に着目すれば、除湿器２１の吸着材の吸着能が低下しているか否かを推定することができる。したがって、ここでは、吸着に伴う発熱量の指標値が低下傾向を示す場合に、除湿器再生条件が成立するとする。具体的には、吸着熱の発生に伴って、除湿器２１の温度が上昇する。逆に言えば、原燃料ガスが水分を有しているにもかかわらず、除湿器２１の温度が上昇しないか温度上昇幅が小さい場合には、除湿器２１の吸着能が低下していると判断することができる。以上のことから、除湿器２１の吸着材の温度上昇率が所定値以下である場合に、除湿器再生条件が成立するとしてもよい。
【００６３】
図１０は、この場合に実行されるフローチャートを示す図である。図１０のフローチャートは、所定の周期（例えば１秒ごと）に実行される。図１０に示すように、制御部９０は、温度センサ２６の検出温度の上昇率が所定値（例えば、１／６０（℃／秒））未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１において「Ｙｅｓ」と判定された場合、制御部９０は、切替弁２３，２４に、第２流路形態を選択させる。それにより、再生処理が実施される（ステップＳ１２）。その後、制御部９０は、フローチャートの実行を終了する。なお、秒単位での判断では、温度センサ２６の検出温度の上昇率にバラツキが生じ、測定精度が低下するおそれがある。そこで、ステップＳ１１において、例えば１２０秒間の平均上昇率（２℃／１２０秒）を採用してもよい。
【００６４】
ステップＳ１１において「Ｎｏ」と判定された場合、制御部９０は、切替弁２３，２４に、第１流路形態を選択させる。それにより、通常運転が実施される（ステップＳ１３）。その後、制御部９０は、フローチャートの実行を終了する。
【００６５】
図１０のフローチャートに従った制御により、除湿器２１の吸着材の吸着能が低下すると推測される場合に、除湿器２１の再生処理が施される。それにより、除湿器２１の除湿能を向上させることができる。さらに、除湿器２１の再生処理の際に除湿器２１から排出されるガスが脱硫器２２に導入されないことから、脱硫器２２への水分の流入が抑制される。それにより、脱硫器２２の不具合が抑制される。
【００６６】
なお、吸着に伴う発熱量の指標値として、上記の温度上昇率以外の指標値を用いてもよい。例えば、外気温と除湿器２１の内部との温度差を用いてもよい。具体的には、除湿器２１の温度が外気温に対して所定値以内になった場合に、除湿器２１の吸着材の吸着能が低下していると推測してもよい。例えば、図１０のステップＳ１１において、温度センサ２７の検出温度から温度センサ２６の検出温度を差し引いた値が所定値を下回ったか否かを判定してもよい。
【００６７】
また、除湿器２１の内部において、原燃料ガスの流動方向の上流側から吸着反応が進む。したがって、除湿器２１の吸着材の吸着可能量に余裕がある場合には、除湿器２１の内部における上流側の吸着材の温度が下流側の吸着材の温度に比較して高くなる。一方で、除湿器２１の吸着材の吸着可能量に余裕がなくなると、上流側と下流側とで温度差が小さくなる。したがって、吸着に伴う発熱量の指標値として、除湿器２１の内部における原燃料ガスの流動方向の上流側の吸着材と下流側の吸着材との温度差を用いてもよい。
【００６８】
例えば、図１１に示すように、除湿器２１の内部において、原燃料ガスの流動方向の上流側に温度センサ２６ａを配置し、下流側に温度センサ２６ｂを配置する。その上で、図１０のステップＳ１１において、温度センサ２６ａの検出温度から温度センサ２６ｂの検出温度を差し引いた値が所定値未満であるか否かを判定してもよい。
【００６９】
なお、図１０のフローチャートの実行と並行して、図９のフローチャートを実行してもよい。この場合、図１０のフローチャートでの除湿器再生条件が成立していなくても、図９のフローチャートの除湿器再生条件が成立すれば、除湿器２１に対する再生処理を実施してもよい。すなわち、図９のフローチャートの除湿器再生条件を優先させてもよい。この場合、除湿器２１の除湿能をより確実に回復させることができる。
【００７０】
また、第２流路形態から第１流路形態に切り替わった直後の所定期間における除湿器２１の吸着材の温度上昇率に基づいて、第１流路形態および第２流路形態の選択操作を行ってもよい。具体的には、第２流路形態から第１流路形態に切り替わった直後においては、除湿器２１の再生処理が完了した直後であるため、原燃料ガス中の水分の吸着反応が進行しやすい。すなわち、除湿器２１の吸着材の温度上昇率が高くなるはずである。それにもかかわらず当該温度上昇率が所定値よりも低いと、原燃料ガス中の水分濃度が低いことになる。したがって、除湿器２１を経由せずに原燃料ガスを脱硫器２２に供給しても、脱硫器２２の脱硫能低下は抑制される。
【００７１】
図１２は、具体例を説明するためのフローチャートである。図１２のフローチャートは、所定の周期（例えば１秒ごと）に実行される。図１２に示すように、制御部９０は、第２流路形態から第１流路形態に切り替わった直後の所定期間における温度センサ２６の検出温度の上昇率が所定値（例えば、５／１２０（℃／秒））を上回ったか否かを判定する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１において「Ｙｅｓ」と判定された場合、原燃料ガス中の水蒸気濃度が高いと判断される。したがって、制御部９０は、切替弁２３，２４に、第１流路形態を継続させる。それにより、通常運転が実施される（ステップＳ２２）。その後、制御部９０は、フローチャートの実行を終了する。なお、秒単位での判断では、温度センサ２６の検出温度の上昇率にバラツキが生じ、測定精度が低下するおそれがある。そこで、ステップＳ２１において、例えば１２０秒間の平均上昇率（５℃／１２０秒）を採用してもよい。
【００７２】
ステップＳ２１において「Ｎｏ」と判定された場合、原燃料ガス中の水蒸気濃度が低いと判断される。したがって、制御部９０は、切替弁２３，２４に、第２流路形態を選択させる。それにより、再生処理が実施される（ステップＳ２３）。その後、制御部９０は、フローチャートの実行を終了する。
【００７３】
図１２のフローチャートに従った制御により、原燃料ガス中の水分濃度が低い場合には、除湿器２１を経由せずに原燃料ガスを脱硫器２２に供給し、除湿器２１を再生させることができる。それにより、脱硫器２２の不具合を抑制しつつ、除湿器２１の除湿能を向上させることができる。
【００７４】
また、第２流流路形態から第１流路形態に切り替わった直後の所定期間における除湿器２１の温度上昇率が所定値以下である場合には、再生処理の時間を長くしてもよい。それにより、除湿器２１が十分に再生される。
（除湿器再生条件の例３）
【００７５】
除湿器２１の吸着材は、水分を吸着するにつれて色相が変化する。例えば、シリカゲルは、水分を吸着するにつれてピンク色に変化する。そこで、除湿器２１の吸着材の色相が所定量以上変化した場合に、除湿器再生条件が成立するとしてもよい。
【００７６】
図１３は、この場合に実行されるフローチャートを示す図である。図１３のフローチャートは、所定の周期（例えば１秒ごと）に実行される。図１３に示すように、制御部９０は、光センサ２８の検出結果に基づいて、除湿器２１の吸着材の色相変化量が所定量を上回るか否かを判定する（ステップＳ３１）。ステップＳ３１において「Ｙｅｓ」と判定された場合、制御部９０は、切替弁２３，２４に、第２流路形態を選択させる。それにより、再生処理が実施される（ステップＳ３２）。その後、制御部９０は、フローチャートの実行を終了する。
【００７７】
ステップＳ３１において「Ｎｏ」と判定された場合、制御部９０は、切替弁２３，２４に、第１流路形態を選択させる。それにより、通常運転が実施される（ステップＳ３３）。その後、制御部９０は、フローチャートの実行を終了する。
【００７８】
図１３のフローチャートに従った制御により、除湿器２１の吸着材の吸着能が低下すると推測される場合に、除湿器２１の再生処理が施される。それにより、除湿器２１の除湿能を向上させることができる。さらに、除湿器２１の再生処理の際に除湿器２１から排出されるガスが脱硫器２２に導入されないことから、脱硫器２２への水分の流入が抑制される。それにより、脱硫器２２の不具合が抑制される。
（除湿器再生条件の例４）
【００７９】
除湿器２１の吸着材の水分吸着量が多くなるにしたがって、除湿器２１の除湿能が低下する。除湿器２１の除湿能が低下すれば、除湿器２１から排出される原燃料ガス中の水蒸気濃度が上昇する。したがって、除湿器２１から排出される原燃料ガス中の水蒸気濃度が所定値以上になった場合に、除湿器再生条件が成立するとしてもよい。
【００８０】
図１４は、この場合に実行されるフローチャートを示す図である。図１４のフローチャートは、所定の周期（例えば１秒ごと）に実行される。図１４に示すように、制御部９０は、水蒸気センサ２９で検出される水蒸気濃度が所定値を上回るか否かを判定する（ステップＳ４１）。ステップＳ４１において「Ｙｅｓ」と判定された場合、制御部９０は、切替弁２３，２４に、第２流路形態を選択させる。それにより、再生処理が実施される（ステップＳ４２）。その後、制御部９０は、フローチャートの実行を終了する。
【００８１】
ステップＳ４１において「Ｎｏ」と判定された場合、制御部９０は、切替弁２３，２４に、第１流路形態を選択させる。それにより、通常運転が実施される（ステップＳ４３）。その後、制御部９０は、フローチャートの実行を終了する。
【００８２】
図１４のフローチャートに従った制御により、除湿器２１の吸着材の吸着能が低下すると推測される場合に、除湿器２１の再生処理が施される。それにより、除湿器２１の除湿能を向上させることができる。さらに、除湿器２１の再生処理の際に除湿器２１から排出されるガスが脱硫器２２に導入されないことから、脱硫器２２への水分の流入が抑制される。それにより、脱硫器２２の不具合が抑制される。
【００８３】
なお、本実施例においては、燃料電池システム１００は、温度センサ２５、温度センサ２６、温度センサ２７、光センサ２８、および水蒸気センサ２９を備えていたが、それに限られない。上記の除湿器再生条件の成立を検出するために必要なセンサが設けられていればよい。したがって、上記複数のセンサのうち、少なくともいずれか１つが備わっていればよい。
【００８４】
また、図９、図１０、図１３、および図１４のフローチャートにおいて、除湿器再生条件が不成立となるまで再生処理が実施されているが、それに限られない。例えば、再生処理の実施が開始となってから所定時間（例えば１０分程度）が経過した後に、通常運転が選択されてもよい。
（変形例）
【００８５】
図１においては除湿器２１と脱硫器２２とが１つずつ接続された構造について説明したが、それに限られない。例えば、図１５に示すように、脱硫器２２が除湿器２１ａと除湿器２１ｂとによって挟まれていてもよい。この場合、通常運転時には、切替弁２３は、原燃料供給部１０と除湿器２１ａとを接続する流路を開通させ、切替弁２４は、酸化剤ガス供給部４０とカソード７１とを接続する流路および除湿器２１ｂと改質器５０とを接続する流路を開通させる。それにより、原燃料ガスは、除湿器２１ａ、脱硫器２２、除湿器２１ｂの順に経由してから改質器５０に供給される。
【００８６】
また、再生処理の際には、切替弁２３は、除湿器２１ａと大気とを接続する流路を開通させ、切替弁２４は、酸化剤ガス供給部４０と除湿器２１ｂとを接続する流路を開通させる。それにより、原燃料ガスが除湿器２１ａに供給されず、エアが除湿器２１ｂ、脱硫器２２および除湿器２１ａの順に供給される。それにより、除湿器２１ａに対して再生処理が施される。さらに、除湿器２１ａを経由したエアが脱硫器２２を経由しないことから、脱硫器２２への水分の流入が抑制される。それにより、脱硫器２２の不具合が抑制される。
【００８７】
また、エアに含まれる水分が除湿器２１ｂで除去されることから、脱硫器２２への水分の流入が抑制される。それにより、短時間で再生処理を行うことができる。さらに、脱硫器２２の吸着材の選定および再生頻度を適切に設定すれば、余熱大気を用いなくても十分に除湿器２１ａを再生させることができる。それにより、配管構成をより簡素化することができる。
【００８８】
本実施例において、切替弁２３，２４が流路構成手段として機能し、酸化剤ガス供給部４０が、除湿器再生ガスを除湿器２１に供給する再生手段として機能する。
【実施例２】
【００８９】
図１６は、実施例２に係る燃料電池システム１００ａの全体構成を示すブロック図である。図１６に示すように、燃料電池システム１００ａが図１の燃料電池システム１００と異なる点は、酸化剤ガス供給部４０の代わりに、排気吸引ポンプ４０ａを備えている点である。カソード７１は、大気と通じている。排気吸引ポンプ４０ａは、燃焼室６０から排気ガスを吸引して大気へと排気するポンプである。排気吸引ポンプ４０ａは、燃焼室６０よりも下流側の配管に配置されている。図１６では、排気吸引ポンプ４０ａは、燃焼室６０から熱交換器８１を経由して大気へと導く配管に介挿されている。なお、排気吸引ポンプ４０ａは、燃焼室６０と熱交換器８１との間の配管に介挿されていてもよい。
【００９０】
本実施例においては、切替弁２４は、排気吸引ポンプ４０ａと大気とを接続する流路の開通と、排気吸引ポンプ４０ａと脱硫器２２とを接続する流路の開通と、を切替可能な弁である。切替弁２４から脱硫器２２へ接続される配管は、パッケージ６１内を通過するように配置されていてもよい。
【００９１】
制御部９０は、通常運転時には、切替弁２３に、原燃料供給部１０と除湿器２１とを接続する流路を開通させ、切替弁２４に、脱硫器２２と気化部５１とを接続する流路および排気吸引ポンプ４０ａと大気とを接続する流路を開通させる。それにより、原燃料ガスが除湿器２１および脱硫器２２の順に経由して改質器５０に供給され、かつ、燃焼室６０からの排気ガスが切替弁２４を経由して大気へと排気される第１流路形態が実現される。また、制御部９０は、燃焼室６０から大気へと燃焼ガスが吸引されるように、排気吸引ポンプ４０ａを制御する。この場合、負圧の発生に伴い、大気からエアがカソード７１に供給される。
【００９２】
図１７に示すように、制御部９０は、除湿器再生条件が成立する場合に、切替弁２３に、除湿器２１と大気とを接続する流路を開通させ、切替弁２４に、排気吸引ポンプ４０ａと脱硫器２２とを接続する流路を開通させる。それにより、原燃料ガスが除湿器２１に供給されず、燃焼室６０からの排気ガスが脱硫器２２および除湿器２１の順に供給される第２流路形態が実現される。
【００９３】
この場合、燃焼室６０からの排気ガスは、切替弁２４を経由して脱硫器２２に導入され、続いて除湿器２１に導入され、切替弁２３を経由して大気へと放出される。以上のガス流動によって、除湿器２１に対して再生処理が施される。除湿器２１を経由したエアが脱硫器２２を経由しないことから、脱硫器２２への水分の流入が抑制される。それにより、脱硫器２２の不具合が抑制される。
【００９４】
図１８は、燃料電池スタック７５ａ，７５ｂを、燃料電池セル７４の積層方向から見た図である。図１８に示すように、燃焼室６０での燃焼によって生じた排気ガスは、パッケージ６１内の空間を経由して、排気吸引ポンプ４０ａから排気される。
（再生処理フロー）
【００９５】
図１９は、本実施例に係る制御切替を示す図である。図２０は、再生処理のフローチャートの一例を示す図である。制御部９０は、再生処理が必要であると判定した場合、図２０のフローチャートを実行する。まず、制御部９０は、排気吸引ポンプ４０ａの動作を停止させる（ステップＳ１１１）。次に、制御部９０は、切替弁２３に、除湿器２１と大気とを接続する流路を開通させ、切替弁２４に、排気吸引ポンプ４０ａと脱硫器２２とを接続する流路を開通させる（ステップＳ１１２）。
【００９６】
次に、制御部９０は、排気吸引ポンプ４０ａに、最大定格運転を実施させる（ステップＳ１１３）。次に、制御部９０は、規定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１１４）。ステップＳ１１４において「Ｎｏ」と判定された場合、ステップＳ１１３が再度実行される。ステップＳ１１４において「Ｙｅｓ」と判定された場合、制御部９０は、排気吸引ポンプ４０ａの動作を停止させる（ステップＳ１１５）。
【００９７】
次に、制御部９０は、切替弁２３に、原燃料供給部１０と除湿器２１とを接続する流路を開通させ、切替弁２４に、脱硫器２２と気化部５１とを接続する流路および排気吸引ポンプ４０ａと大気とを接続する流路を開通させる（ステップＳ１１６）。次に、制御部９０は、排気吸引ポンプ４０ａの動作を開始させる（ステップＳ１１７）。次に、制御部９０は、通常運転を実施する（ステップＳ１１８）。
【００９８】
図２０のフローチャートによれば、再生処理の際に排気吸引ポンプ４０ａが最大定格運転を行うことから、除湿器２１が効率よく再生される。なお、ステップＳ１１４における規定時間は、除湿器２１をパージし得る再生ガスの積分流量をもって決定される。例えば、積分流量は、８ｍ３程度である。
（変形例）
【００９９】
図２１は、燃料電池システム１００ａの変形例を示す模式図である。図１８に示すように、切替弁２３，２４は、密閉されたケース６３の内部に配置されている。排気吸引ポンプ４０ａから脱硫器２２に排気ガスが供給される際には、排気ガスはケース６３内の切替弁２４を経由して脱硫器２２に供給される。ケース６３は、燃料電池装置７０、改質器５０および燃焼室６０が配置されるパッケージ６１内に接続されている。それにより、排気吸引ポンプ４０ａがパッケージ６１内のガスを排気する際に、ケース６３内のガスも排気する。したがって、切替弁２３，２４からの漏洩ガスを酸化触媒６２で酸化することができる。
【０１００】
上記実施例は、固体高分子型、固体酸化物型、炭酸溶融塩型等の他のいずれのタイプの燃料電池にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０  原燃料供給部
２０  脱硫システム
２１  除湿器
２２  脱硫器
２３，２４  切替弁
２５，２６，２７  温度センサ
２８  光センサ
２９  水蒸気センサ
３０  改質水供給部
３１  改質水タンク
３２  ポンプ
３３  イオン交換器
３４  流量調節器
４０  酸化剤ガス供給部
５０  改質器
５１  気化部
５２  改質部
６０  燃焼室
６１  パッケージ
６２  酸化触媒
６３  ケース
７０  燃料電池装置
７１  カソード
７２  アノード
７３  電解質
８０  熱交換部
８１    熱交換器
８２  凝縮水タンク
９０  制御部
１００  燃料電池システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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