(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一酸化炭素を含む水素リッチなガスを、空気取入口から取り入れた空気と混合して選択酸化触媒部を通過させることによって、当該ガス中の一酸化炭素を選択的に酸化する一酸化炭素除去器であって、
前記選択酸化触媒部を冷却する冷却手段と、
前記選択酸化触媒部の状態に応じて、前記冷却手段による選択酸化触媒部に対するガス流通方向の冷却範囲を変更する冷却範囲可変手段とを備え、
前記選択酸化触媒部におけるガスの流通方向が上向きであり、
前記冷却手段は、
少なくとも前記選択酸化触媒部の下部に隣接し当該選択酸化触媒部に沿って上方に延びた空間を形成する部材と、
前記空間に冷媒を供給する冷媒供給機構と、
前記空間から冷媒を排出する冷媒排出手段とを備えると共に、
前記冷却範囲可変手段は、
前記冷媒供給機構及び冷媒排出機構により前記空間内における冷媒の液面位置を調節することを特徴とする一酸化炭素除去器。
【請求項２】
前記冷却範囲可変手段は、
前記選択酸化触媒部のガス流通方向の温度分布に応じて、前記冷却手段による
冷却範囲を変更することを特徴とする請求項１記載の一酸化炭素除去器。
【請求項３】
前記一酸化炭素除去器は、
軸を鉛直方向に向けた二重筒構造であって、
内筒の内側に、前記選択酸化触媒部が形成され、
前記内筒と外筒との間隙が、前記空間となっていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の一酸化炭素除去器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体高分子型の燃料電池システム等に用いられる一酸化炭素除去器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池発電システムにおいては、通常、燃料電池の燃料極に水素リッチなガスを供給すると共に空気極に空気を供給し、電気化学的に反応させて発電を行う。
この水素リッチなガスは、比較的容易かつ安価に入手することができる天然ガス，ナフサ等の軽質炭化水素やメタノール等のアルコール類を原料とし、これに水蒸気を混合して、改質器で水蒸気改質を行うことにより生成している。
【０００３】
改質器における水蒸気改質反応は、改質用触媒層を高温に加熱しながら行われるが、このとき水素と共に一酸化炭素も副生される。
燃料電池の燃料極には、白金などの触媒が用いられているが、一酸化炭素は、この触媒を劣化させて発電性能を低下させる原因となるので、改質器の後にＣＯ変成器を設け、下記化１式のように一酸化炭素を水蒸気で変成することにより一酸化炭素の濃度を低減してから燃料電池に供給するようにしているものが多い。
【０００４】
【化１】
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2
しかし、ＣＯ変成器では、一酸化炭素の濃度を１％程度までしか低減することができないので、固体高分子型のように比較的低温で作動する燃料電池（即ち、電極触媒の劣化が生じやすい燃料電池）に対して改質ガスを供給するには、更に改質ガス中の一酸化炭素の濃度を低減する必要がある。
【０００５】
そこで、例えば、特開平８−１００１８４号公報に開示されている燃料電池発電システムでは、一酸化炭素除去器を設け、改質装置で改質した改質ガスを、空気と混合し選択酸化触媒層を通過させて下記化２式のように一酸化炭素を選択的に酸化することにより一酸化炭素を除去してから燃料電池に供給する方法がとられている。
【０００６】
【化２】
２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2
この一酸化炭素除去器においては、選択性を良好に保つこと、即ち、できるだけ水素を燃焼させることなく一酸化炭素をよく燃焼させることが望まれるが、そのためには、選択酸化触媒層を適正な温度範囲に保つことが重要である。この適正な温度範囲は、触媒の種類によって異なるが、白金系等の貴金属系の触媒で、適正温度が１６０℃〜２２０℃程度のものがよく知られている。そして、選択酸化触媒層の温度が、この温度範囲より高くなると酸化反応の選択性が悪くなり、この温度範囲より低くなると一酸化炭素が効率よく燃焼されない。
【０００７】
選択酸化触媒層内では選択酸化反応により発熱するので、一酸化炭素除去器においては、この発熱量に応じて選択酸化触媒層を冷却し、選択酸化触媒層の温度を適温に保っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、選択酸化触媒層の中では、反応ガスの濃度が高い入口付近では反応が激しく、反応ガスの濃度が低い出口側では反応が緩やかになる傾向がある。
そのため、選択酸化触媒層を全体的に普通に冷却した場合、中央部の温度を適温に制御すると、入口付近で反応が急激に起こって２５０℃以上の高温になりやすく、一方、入口付近の温度を２５０℃以下に抑えるため冷却を強力に行うと、中央部や出口側の温度が低くなり過ぎて反応が完了しにくいという温度分布上の問題があった。
【０００９】
これに対して、上記特開平８−１００１８４号公報に開示されている一酸化炭素除去器では、燃料ガスの上流側に第１反応部、下流側に第２反応部を設け、各反応部に対して別々に冷却層を設けると共に、空気の供給も別々に行うようにしている。このような装置では、選択酸化触媒層の反応ガスの入口側及び出口側に対する冷却力を調整することによって、各々を適当な温度に制御することが可能なので、適正な温度分布を得るのに有効ではあるが、別々に冷却層を設ける点で装置構成が複雑である。
【００１０】
また、このような一酸化炭素除去器において、触媒が新しいうちは適正な温度分布が得られたとしても、使用するに従って、だんだんと適正な温度分布が得られなくなるという問題がある。
即ち、選択酸化触媒層は、シンタリングなどによって徐々に不活性化されるが、この触媒の不活性化は、反応の激しい高温部分で速く進行するので、ガスの入口部から始り、出口側に向かって広がっていく。そして、不活性化の進行に伴って、入口側の反応の活発な領域も、だんだん出口側にずれていく。その結果、初期においては適正な温度分布が得られていても、触媒劣化の進行に伴って反応の活発な領域が出口側に徐々にずれるので、適正な温度分布が得られなくなるという問題である。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、シンタリングなどで選択酸化触媒層の活性領域が変化しても選択酸化触媒層の適正な温度分布を得ることが可能で、且つ装置構成が簡単な一酸化炭素除去器を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、本発明の一酸化炭素除去器は、選択酸化触媒部を冷却する冷却手段と、選択酸化触媒部の状態に応じて、冷却手段による選択酸化触媒部に対するガス流通方向の冷却範囲を変更する冷却範囲可変手段とを備え、選択酸化触媒部におけるガスの流通方向が上向きであり、冷却手段は、少なくとも選択酸化触媒部の下部に隣接し当該選択酸化触媒部に沿って上方に延びた空間を形成する部材と、空間に冷媒を供給する冷媒供給機構と、空間から冷媒を排出する冷媒排出機構とを備えると共に、冷却範囲可変手段は、冷媒供給機構及び冷媒排出機構により空間内における冷媒の液面位置を調節する。
【００１３】
この構成によれば、冷却手段によって、反応が急激に起こりやすい入口部から所定範囲だけを冷却できるので、入口部における反応を抑制し、且つ中央部や出口側の温度が低くなり過ぎるのも避け、適正な温度分布を得ることができる。
冷却範囲可変手段が、選択酸化触媒部の状態に応じて冷却手段による冷却範囲を変更するので、比較的簡単な装置構成で、触媒の不活性化の進行に伴って入口側の反応の活発な領域が出口側にずれても、適正な温度分布を達成することができる。
【００１４】
ここで、選択酸化触媒部における触媒の劣化状態は、選択酸化触媒部のガス流通方向の温度分布を測定することによって容易に判断することができるので、冷却範囲可変手段では、その判断に基づいて冷却手段による冷却範囲を変更すればよい。
また、選択酸化触媒部におけるガスの流通方向を上向きに設定し、上述した如く冷却手段を、少なくとも選択酸化触媒部の下部に隣接し選択酸化触媒部に沿って上方に延びる空間を形成する部材と、この空間に冷媒を供給する冷媒供給機構及び冷媒排出機構とで構成するので、冷却範囲可変手段は、この冷媒供給機構及び冷媒排出機構により冷媒の液面位置を調節することで容易に実現することができる。
【００１５】
このような一酸化炭素除去器において、軸を鉛直方向に向けた二重筒構造とし、内筒の内側に選択酸化触媒部を形成し、内筒と外筒との間隙を通路とすれば、簡素な構造となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態にかかる固体高分子型の燃料電池発電システムの構成図である。
〔システム全体の構成についての説明〕
この燃料電池発電システムは、天然ガス，都市ガス，ナフサ等の燃料ガスを用いて発電を行うものであって、燃料ガス中の硫黄成分を除去する脱硫器１と、脱硫された燃料ガスと水蒸気とを混合するエゼクタ２と、この混合ガスを水素リッチな改質ガスに水蒸気改質する改質器３と、改質ガス中に含まれる一酸化炭素を水蒸気で変成するＣＯ変成器４と、改質ガス中の一酸化炭素を選択的に酸化して除去するＣＯ除去器５と、ＣＯ除去器５からの改質ガスを燃料極６ａに取り入れると共に空気を空気極６ｂに取り入れて発電を行なう固体高分子型の燃料電池６と、改質器３からの改質ガスの熱で水蒸気を加温する熱交換器８等から構成されている。
【００１７】
脱硫器１は、脱硫用の触媒が充填された触媒層を備えている。用いる触媒の種類によって運転温度は異なるが、高温用の触媒を用いる場合は、脱硫器１をヒータ等で加熱しながら高温（２００〜３００℃）で運転する。
エゼクタ２では、水蒸気をノズルから噴射しながら燃料ガスを吸引して、両者を混合する。
【００１８】
改質器３には、水蒸気改質用の触媒が充填された円筒形状の改質槽３１と、高温の燃焼ガスを発生して改質槽３１を加熱するバーナ３２とが設けられており、エゼクタ２からの燃料ガスを水蒸気改質して水素リッチな改質ガスを生成しＣＯ変成器４へ送る。
ＣＯ変成器４は、改質器３の外周を取り巻く円環状の容器の中にＣＯ変成用の触媒が充填されているものであって、改質器３から熱を受けて１８０℃〜２５０℃程度の温度範囲に保たれるようになっている。このＣＯ変成器４では、改質ガスに含まれている一酸化炭素を上記化１式のように水蒸気で変成して、一酸化炭素の濃度を１％（１０，０００ｐｐｍ）程度まで低減する。
【００１９】
ＣＯ除去器５は、この改質ガス中の一酸化炭素を、上記化２式のように選択酸化することによって、更にその濃度を低レベルまで落として燃料電池６に供給する。
図２は、ＣＯ除去器５の構成図である。
ＣＯ除去器５は、軸が鉛直方向に向いた二重円筒缶構造であって、内側の円筒缶５１の中に選択酸化用の触媒が充填されて選択酸化触媒層５２が形成され、内側の円筒缶５１と外側の円筒缶５３との間の空間には、冷媒供給機構として、冷却水タンク５４の水が冷却水ポンプ５５によって循環水路５６を経由して循環して流れるようになっている。このＣＯ除去器５には、選択酸化触媒層５２の温度制御や空気流入量を制御するため、制御部１００が備えられている。
【００２０】
選択酸化触媒層５２の触媒としては、１００℃〜２５０℃程度の温度範囲で一酸化炭素の選択酸化作用を有する触媒を用いる。
具体的には、白金（Ｐｔ），金（Ａｕ），ロジウム（Ｒｈ），ルテニウム（Ｒｕ）といった金属を１種以上含有する触媒であって、この金属触媒を、ハニカム状に成型されたアルミナ多孔体，粒状のアルミナ担体，或は粒状のゼオライト等に担持させて、円筒缶５１内に充填する。
【００２１】
これらの触媒の活性温度域、即ち選択酸化性の優れた温度域は、大体１６０〜２２０℃である。
なお、選択酸化触媒層５２の体積は、燃料電池６に供給する改質ガスの選択酸化触媒層５２に対する空間速度が１０００〜１５，０００ｈｒ-1の範囲内に入るように設定する。
【００２２】
ＣＯ変成器４からの改質ガスは、配管１０５を通ってＣＯ除去器５に送り込まれるが、ＣＯ除去器５の入口において、ブロア１２からの配管１１２を通って送り込まれる空気が、これに混合されるようになっている。
空気が混合された改質ガスは、円筒缶５１の下部から選択酸化触媒層５２を上方に通過しながらＣＯ選択酸化反応がなされ、これによってＣＯ濃度が低減され、円筒缶５１の上部から排出される。
【００２３】
燃料電池６の固体高分子膜を加湿するため、図１に示すように、ＣＯ除去器５からの改質ガスを加湿する加湿器７が設けられている。
〔配管及び弁についての説明〕
図１に示すように、燃料ガス系の配管として、燃料ガス供給源から脱硫器１を経てエゼクタ２に燃料ガスを送る配管１０１、燃料ガス供給源から改質器３のバーナ３２に燃料ガスを送る配管１０２、エゼクタ２から改質器３に燃料ガスと水蒸気の混合ガスを送る配管１０３、改質器３から熱交換器８を経てＣＯ変成器４に改質ガスを送る配管１０４、ＣＯ変成器４からＣＯ除去器５に改質ガスを送る配管１０５、ＣＯ除去器５から加湿器７を経て燃料電池６の燃料極６ａに改質ガスを送る配管１０６、燃料極６ａから未反応改質ガスをバーナ３２に送る配管１０７、ＣＯ除去器５からバーナ３２に直接ガスを送るための配管１０８等が配設されている。
【００２４】
また、水蒸気供給源からは、熱交換器８を経由してエゼクタ２に水蒸気を送る配管１１０が配設されている。
また、空気系の配管として、空気ファン１１から空気極６ｂに空気を送る配管１１１、ブロア１２からＣＯ除去器５のガス入口に空気を送る配管１１２、改質器３のバーナ３２に空気を送る配管１１３等が配設されている。
【００２５】
これらの配管に対して、配管１０１には改質槽３１に供給する燃料ガスの流量を調整する調整弁１２１が、配管１０２にはバーナ３２に供給する燃料ガスの流量を調整する調整弁１２２が、配管１０６及び配管１０８には流路切り換え用の開閉弁１２３ａ，１２３ｂ及び開閉弁１２４が、各々挿設されている。
〔運転動作の説明〕
起動時：
起動時には、ＣＯ除去器５を通過したガスが燃料電池６を経ずに直接バーナ３２に送られるように、開閉弁１２３ａ，１２３ｂは閉じ、開閉弁１２４は開いておく。
【００２６】
配管１１３から空気を送り込むと共に調整弁１２２を開いて燃料ガスを送り込みバーナ３２を燃焼して改質槽３１を加熱昇温する。また、配管１１０からエゼクタ２に水蒸気を送り込むと共に、調整弁１２１を開いて燃料ガスをエゼクタ２に送り込む。
これによって、エゼクタ２で燃料ガスと水蒸気とが混合され、改質槽３１を通過しながら暖められ、ＣＯ変成器４及びＣＯ除去器５を加温しながら通過し、配管１０８を通ってバーナ３２に送られる。
【００２７】
このようにして、バーナ３２の熱で、改質器３の改質槽３１，ＣＯ変成器４，ＣＯ除去器５の選択酸化触媒層５２などが加熱されて昇温する。
ここで、改質槽３１がある程度昇温すれば、水蒸気改質反応が開始され、水素リッチなガスが生成される。
次に、ブロア１２を駆動して、ＣＯ除去器５に空気を供給してこれを起動する。そして、選択酸化触媒層５２が所定の温度（１６０℃）まで昇温すれば、選択酸化反応によって一酸化炭素が低濃度となるので、開閉弁１２４を閉じ、開閉弁１２３ａ，１２３ｂを開いて、燃料電池６の燃料極６ａに改質ガスの供給を開始すると共に、空気ファン１１による空気極６ｂへの空気供給を開始すると、燃料電池６は発電を開始する。
【００２８】
通常運転時：
通常運転時には、改質槽３１は７５０〜８００℃、ＣＯ変成器４は１８０〜３００℃、燃料電池６は７０〜８０℃の温度で運転を行い、燃料電池６から外部負荷（不図示）への電力供給を行う。
ＣＯ変成器４から送り出される改質ガスの温度は２００℃〜３００℃であるが、ＣＯ除去器５には約１２０℃で入ってくる。
【００２９】
そして、選択酸化触媒層５２は、後述する温度制御機構によって、好ましい温度範囲（１６０〜２２０℃）に保たれ、一酸化炭素濃度が１００ｐｐｍ以下の水素リッチなガスが、ＣＯ除去器５から配管１０６を通って加湿器７を経由し燃料電池６の燃料極６ａに送られる。
ここで、選択酸化触媒層５２の温度として、１６０〜２２０℃の範囲が好ましいのは、ＣＯ濃度を１００ｐｐｍ以下にするには、触媒温度を１６０℃以上とする必要があること、並びに、２５０℃を越えると触媒の選択性が低下し、水素が燃焼する割合がかなり多くなるためである。
【００３０】
なお、通常運転中は、調整弁１２２は閉じておき、燃料極６ａから排出された未反応の改質ガスでバーナ３２の燃焼を行う。
〔ＣＯ除去器の制御機構についての説明〕
図２に示すように、ＣＯ除去器５には、配管１０５を流れる改質ガス中のＣＯ濃度を測定するＣＯ濃度センサ１３１、選択酸化触媒層５２内の温度を測定する温度センサ１３２、円筒缶５３内の水位を測定する水位センサ１３３が設けられ、更に冷媒排出機構として循環水路５６の冷却水流量を調整する流量調整バルブ５７が設けられている。そして、冷媒供給機構としての冷却水ポンプ５５及び冷媒排出機構としての流量調整バルブ５７によって円筒缶５３内の水位を調整する冷却範囲可変手段が構成されている。
【００３１】
上記温度センサ１３２は、選択酸化触媒層５２のガス入口付近の温度を測定する第１測定部１３２ａ、選択酸化触媒層５２の中央部付近の温度を測定する第２測定部１３２ｂ、選択酸化触媒層５２のガス出口付近の温度を測定する第３測定部１３２ｃとを有している。
制御部１００は、以下に説明するように、各測定部１３２ａ〜１３２ｃで測定した温度分布に基づいて、選択酸化触媒層５２の劣化状態を判定し、それに基づいて冷却水の水位を設定する。
【００３２】
図３は、選択酸化触媒層５２の劣化進行状態の説明図である。
本図（ａ）に示されるように、選択酸化触媒層５２は、初期においては、ガス入口付近に反応の活発な領域があるが、運転時間が経過するに従って、（ｂ）から（ｃ）のように、シンタリングによる触媒不活性な領域が、入口側からだんだん出口側に広がっていくと共に、反応の活発な領域も、だんだん出口側に移動していく。
【００３３】
そして、この触媒劣化の進行に伴って、温度分布の傾向、即ち各測定部１３２ａ〜１３２ｃの測定温度の傾向が変化するので、制御部１００は、この温度分布の傾向の変化に基づいて水位を設定し（図２のレベル０〜Ｌ1レベル，Ｌ1〜Ｌ2レベル，Ｌ2〜Ｌ3レベル）、水位センサ１３３が測定する水位がこの設定水位に合致するように流量調整バルブ５７を制御すると共に、冷却水ポンプ５５の出力を調整することによって、第１測定部１３２ａの温度を適温に調整する。
【００３４】
また、制御部１００は、ＣＯ濃度センサ１３１で測定したＣＯ濃度値に基づいて、Ｏ2／ＣＯ比の値が０．５〜３の範囲内に入るようにブロア１２の出力を調整する。
図４は、制御部１００による制御の具体例を示すフローチャートである。このフローチャートの制御について説明する。
【００３５】
初期においては、Ｏ2／ＣＯ比の値が１〜２程度となるように制御する。
ステップＳ１では、第１測定部１３２ａの温度を１６０℃以上に維持できるか否かを判定する。ここでは、例えば、第１測定部１３２ａの温度が１６０℃未満の状態が所定時間以上続いた場合、１６０℃以上に維持できないものと判定する。
【００３６】
初期においては、図３（ａ）のように測定部１３２ａ付近で反応が活性なので、測定部１３２ａの温度は通常１６０℃以上になる（Ｓ１でＹｅｓ）。
この場合、制御部１００は、下部だけが冷却されるように、水位をレベル０からＬ1レベルの間に設定する。そして、冷却水ポンプ５５の出力並びに流量調整バルブ５７を調整することによって、水位を０〜Ｌ1レベルの間に保ちながら、測定部１３２ａの温度が適温（１６０〜２２０℃）の範囲に入るよう制御する（Ｓ２）。
【００３７】
なお、このように入口付近で反応が活発な状態のときには、選択酸化触媒層５２の中央部及び出口側では反応が緩やかに進行するので、第１測定部１３２ａを適温に調整すれば、第２測定部１３２ｂ及び第３測定部１３２ｃの温度も１６０〜２２０℃の範囲に入れることが可能である。
この状態で運転を続けると、第１測定部１３２ａ付近の触媒が劣化して、図３（ｂ）のように、反応活発域が第２測定部１３２ｂの方に近づき、それに伴って、第１測定部１３２ａの温度は低下し、第２測定部１３２ｂの温度は上昇するので、第１測定部１３２ａの温度を１６０℃に維持することができなくなり（Ｓ１でＮｏ）、第２測定部１３２ｂの温度を１６０℃に維持できるようになれば（Ｓ３でＹｅｓ）、冷却水ポンプ５５の出力並びに流量調整バルブ５７を調整することによって、水位をＬ1からＬ2レベルの間に保ちながら、第２測定部１３２ｂの温度が適温（１６０〜２２０℃）の範囲に入るよう制御する（Ｓ４）。
【００３８】
更に運転を続けると、第２測定部１３２ｂ付近の触媒も劣化して、図３（ｃ）のように、反応活発域が第３測定部１３２ｃの方に近づき、それに伴って、第２測定部１３２ｂの温度は低下し、第３測定部１３２ｃの温度は上昇する。
そして、第２測定部１３２ｂの温度を１６０℃に維持することができなくなり（Ｓ３でＮｏ）、第３測定部１３２ｃの温度を１６０℃に維持できるようになれば（Ｓ５でＹｅｓ）、冷却水ポンプ５５の出力並びに流量調整バルブ５７を調整することによって、水位をＬ2からＬ3レベルの間に保ちながら、第３測定部１３２ｂの温度が適温（１６０〜２２０℃）の範囲に入るよう制御する（Ｓ６）。
【００３９】
更に運転を続けると、第３測定部１３２ｃ付近の触媒も劣化し、それに伴って、第３測定部１３２ｃの温度は低下する。そして、第３測定部１３２ｃの温度を１６０℃に維持することができなくなれば（Ｓ５でＮｏ）、このＯ2／ＣＯ比では運転を継続できないものと判断し、Ｏ2／ＣＯ比を上昇させ（Ｓ７，Ｓ８）、この運転条件で上記と同様の制御を行う。
【００４０】
このようにＯ2／ＣＯ比を上昇させることによって、ある程度選択酸化の反応性が向上するので、再度運転を継続できることもある。
更に、Ｏ2／ＣＯ比を３まで上げても各測定部１３２ａ〜１３２ｃを１６０℃以上に保てなくなれば、触媒交換時期に達したものとみなして、運転を終了する。
【００４１】
なお、図４の制御において、ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３では、各測定部１３２ａ〜１３２ｃの温度が１６０℃に維持できるか否かによって触媒の劣化状態を判断したが、各測定部１３２ａ〜１３２ｃの温度に基づいて触媒の劣化状態を判断する方法として、各測定部１３２ａ〜１３２ｃの温度の相互関係から判断することもできる。
【００４２】
例えば、ステップＳ１において、測定部１３２ａの温度と測定部１３２ｂの温度とを比較し、測定部１３２ｂの温度の方が高くなればステップＳ３に進むようにする判断方法も考えられる。
また、図４の制御では、水位を０〜Ｌ1レベル，Ｌ1〜Ｌ2レベル，Ｌ2〜Ｌ3レベルの３段階に調整したが、各測定部１３２ａ〜１３２ｃの温度変化に基づいて触媒の劣化状態の変化を更に細かく判断して、水位のレベルも細かく調整するようにすることも可能である。
【００４３】
また、上記実施の形態では、Ｏ2／ＣＯ比を一定にして、冷却水の流量を調整することによって各測定部の温度を制御する例を示したが、Ｏ2／ＣＯ比を、０．５〜３の範囲内で、触媒の温度が高くなるほど小さくなるようにコントロールしてもよく（例えば、測定部１３２ａ〜１３２ｃの示す温度の最高温度が１６０℃程度のときにはＯ2／ＣＯ比が３、当該温度が２００℃程度のときにはＯ2／ＣＯ比が１となるようにする）、これによって、選択酸化触媒層５２の温度をより安定して制御することができる。
【００４４】
（その他の事項）
なお、上記実施の形態では、ＣＯ除去器５が二重円筒形状である例を示したが、二重角筒形状などの場合も同様に実施できる。
また、上記実施の形態では、冷媒として水を用いる例を示したが、油等の冷媒を用いても同様に実施することができる。
【００４５】
また、上記実施の形態のＣＯ除去器は、選択触媒層の周囲を冷却水流通用の空間が取り囲む構造であったが、選択触媒層に対して冷却水流通用の空間が配設される形態はこれに限定されない。例えば、選択触媒層を冷却水流通用の空間で挟み込むような形態とすることもできるし、或は、選択触媒層の内部に配管を通して冷却水流通用の空間を形成することもできる。
【００４６】
また、上記実施の形態のＣＯ除去器では、ブロア１２から空気を送り込むようになっているが、空気を取り込む方式はこれに限定されない。例えば、ブロア１２を設ける代わりに、ＣＯ除去器のガス入口部に、通常のガスバーナに設けられているのと同様のエゼクタ機構を設けて空気を引き込むようにしても、同様に実施することは可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、一酸化炭素除去器において、選択酸化触媒部を冷却する冷却手段と、選択酸化触媒部の状態に応じて、冷却手段による選択酸化触媒部に対するガス流通方向の冷却範囲を変更する冷却範囲可変手段とを備え、選択酸化触媒部におけるガスの流通方向が上向きであり、冷却手段は、少なくとも選択酸化触媒部の下部に隣接し当該選択酸化触媒部に沿って上方に延びた空間を形成する部材と、空間に冷媒を供給する冷媒供給機構と、空間から冷媒を排出する冷媒排出機構とを備えると共に、冷却範囲可変手段は、冷媒供給機構及び冷媒排出機構により空間内における冷媒の液面位置を調節することによって、触媒の不活性化の進行に伴って入口側の反応の活発な領域が出口側にずれても適正な温度分布を得ることができ、比較的簡単な装置構成とすることができる。
【００４８】
冷却範囲可変手段では、選択酸化触媒部のガス流通方向の温度分布を測定し、それに応じて冷却手段による冷却範囲を変更することができる。
上述した如く選択酸化触媒部におけるガスの流通方向を上向きにし、上記の冷却手段を、少なくとも選択酸化触媒部の下部に隣接し選択酸化触媒部に沿って上方に延びる空間を形成する部材と、この空間に冷媒を供給する冷媒供給機構及び冷媒排出機構とで構成することで、冷却範囲可変手段は、この冷媒供給機構及び冷媒排出機構により冷媒の液面位置を調節することで容易に実現することができる。
【００４９】
このような一酸化炭素除去器は、軸を鉛直方向に向けた二重筒構造とし、内筒の内側に選択酸化触媒部を形成し、内筒と外筒との間隙を通路とすれば、簡素な構造となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態にかかる燃料電池発電システムの構成図である。
【図２】  図１に示すＣＯ除去器の構成図である。
【図３】  選択酸化触媒層の劣化進行状態の説明図である。
【図４】  制御部による制御の具体例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
３    改質器
４    ＣＯ変成器
５    ＣＯ除去器
６    燃料電池
１２    ブロア
５１    内側の円筒缶
５２    選択酸化触媒層
５３    外側の円筒缶
５４    冷却水タンク
５５    冷却水ポンプ
５６    循環水路
５７    流量調整バルブ
１００    制御部
１３１    ＣＯ濃度センサ
１３２    温度センサ
１３２ａ〜１３２ｃ  測定部
１３３    水位センサ
【図１】
0003927310.tif 000002
【図２】
0003927310.tif 000003
【図３】
0003927310.tif 000004
【図４】
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