(57)【要約】【課題】水添脱硫される原料への改質ガスの供給状態を好適に検知する改質システム、燃料電池システム及び改質ガスの製造方法を提供する。【解決手段】改質システム５０は、原料Ｄｒを水添脱硫する脱硫部１１と、原料供給部２０と、脱硫済原料Ｄｆを改質する改質部５１と、原料Ｄｒに改質ガスＲを混合させる改質ガス供給部３０と、水素含有流体ＨＦの水分レベルを検知する水分レベル検知部４３と、検知された水分レベルに基づいて、改質ガス供給部３０における改質ガスＲの供給状態を検知する状態検知部１６とを備える。燃料電池システム１は、改質システム５０と、改質ガスＥと酸化剤ガスＡとを導入して発電する燃料電池６１とを備える。改質ガスの製造方法は、水添脱硫した原料Ｄｆを改質して改質ガスＥ、Ｒを生成する際に、検知された水素含有流体ＨＦの水分レベルに基づいて、脱硫対象原料Ｄｒに混合させる改質ガスＲの供給状態を検知する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱硫対象原料を水添脱硫して脱硫済原料を生成する脱硫部と、
前記脱硫部に前記脱硫対象原料を供給する原料供給部と、
前記脱硫済原料を導入し改質して水素を含有する改質ガスを生成する改質部と、
前記脱硫対象原料に前記改質ガスを混合させる改質ガス供給部と、
前記改質ガス供給部における前記改質ガス、及び前記脱硫対象原料と前記改質ガスとが混合した混合流体、の一方である水素含有流体の水分レベルを直接又は間接的に検知する水分レベル検知部と、
前記水分レベル検知部で検知された前記水素含有流体の水分レベルに基づいて、前記改質ガス供給部における前記改質ガスの供給状態を検知する状態検知部とを備える、
改質システム。
【請求項２】
前記改質ガス供給部は、前記改質ガス中の凝縮水を除去するドレーナを有する、
請求項１に記載の改質システム。
【請求項３】
前記ドレーナの温度、又は前記ドレーナの温度と相関を有する温度を検知する温度検知部を備え、
前記状態検知部は、前記温度検知部が検知した温度に応じて、前記改質ガスの供給状態を検知する基準を変更する、
請求項２に記載の改質システム。
【請求項４】
前記水分レベル検知部が、前記改質ガスの流れ方向で見て前記ドレーナよりも下流側の前記改質ガス供給部に設けられた、
請求項２又は請求項３に記載の改質システム。
【請求項５】
前記水分レベル検知部は、前記混合流体の水分レベルを検知する、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の改質システム。
【請求項６】
前記改質ガスが混合される前の前記脱硫対象原料の水分レベルを検知する混合前原料水分レベル検知部を備え、
前記状態検知部は、前記水分レベル検知部で検知された前記水素含有流体の水分レベルと前記混合前原料水分レベル検知部で検知された前記脱硫対象原料の水分レベルとの差に基づいて、前記改質ガス供給部における前記改質ガスの供給状態を検知する、
請求項５に記載の改質システム。
【請求項７】
前記状態検知部は、前記改質ガスの供給状態の異常を検知したときに、異常対応処理を行う指令を発する、
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の改質システム。
【請求項８】
前記改質ガス供給部は、前記脱硫対象原料に混合させる前記改質ガスの流量を調節する改質ガス流量調節部を有し、
前記改質ガス流量調節部を制御する制御部を備え、
前記状態検知部は、前記異常対応処理として、前記改質ガスの供給状態の異常を抑制するために前記改質ガス流量調節部を調節する指令を前記制御部に送る、
請求項７に記載の改質システム。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の改質システムと、
前記改質部で生成された前記改質ガスと、酸素を含有する酸化剤ガスと、を導入して発電する燃料電池とを備える、
燃料電池システム。
【請求項１０】
脱硫対象原料を、水素を含有するガスを混合させたうえで水添脱硫する脱硫工程と、
前記脱硫工程において生成された脱硫済原料を改質して水素を含有する改質ガスを生成する改質工程と、
前記改質工程において生成された前記改質ガスを、前記水素を含有するガスとして前記脱硫対象原料に混合させる改質ガス混合工程と、
前記改質ガス、及び前記脱硫対象原料と前記改質ガスとが混合した混合流体、の一方である水素含有流体の水分レベルを検知する水分レベル検知工程と、
前記水分レベル検知工程で検知された前記水素含有流体の水分レベルに基づいて、前記改質ガス混合工程における前記改質ガスの供給状態を検知する状態検知工程とを備える、
改質ガスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は改質システム、燃料電池システム及び改質ガスの製造方法に関し、特に水添脱硫される原料への改質ガスの供給状態を好適に検知する改質システム、燃料電池システム及び改質ガスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば燃料電池における発電に用いられる水素含有ガスは、炭化水素系原料を改質して得られることが多い。炭化水素系原料は、一般に、硫黄分が含まれるため、水素含有ガスに改質する前に脱硫が行われる。脱硫方式の１つに、水添脱硫がある。水添脱硫は、原料に水素を混合し、原料中の硫黄分を触媒上で水素と反応させて硫化水素へ変換し、この硫化水素に酸化亜鉛を反応させて硫化亜鉛として除去するものである。水添脱硫は、水素が不足すると脱硫性能が低下し、下流の機器に悪影響を及ぼし得る。水添脱硫における原料に混合する水素の不足を抑制するため、脱硫済の原料を改質器で改質して生成した水素含有ガスの一部をリサイクルガスとして脱硫前の原料に混合させるリサイクルガス回路に温度計を設けてリサイクルガスの供給の有無を判断するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７１８９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、改質器から取り出される水素含有ガス（一部がリサイクルガスとなる）は、通常、放熱による効率の低下を抑制するために、改質器内で熱回収されて、筐体内の温度付近の温度で抜き出される。そのため、リサイクルガス回路におけるリサイクルガスの供給の有無による温度変化は小さく、脱硫前の原料への水素含有ガスの供給の有無を精度よく検知することが難しい。
【０００５】
本発明は上述の課題に鑑み、水添脱硫される原料に混合される水素を含有する改質ガスの供給状態を好適に検知する改質システム、燃料電池システム及び改質ガスの製造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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の改質システムは、脱硫対象原料を水添脱硫して脱硫済原料を生成する脱硫部と、前記脱硫部に前記脱硫対象原料を供給する原料供給部と、前記脱硫済原料を導入し改質して水素を含有する改質ガスを生成する改質部と、前記脱硫対象原料に前記改質ガスを混合させる改質ガス供給部と、前記改質ガス供給部における前記改質ガス、及び前記脱硫対象原料と前記改質ガスとが混合した混合流体、の一方である水素含有流体の水分レベルを直接又は間接的に検知する水分レベル検知部と、前記水分レベル検知部で検知された前記水素含有流体の水分レベルに基づいて、前記改質ガス供給部における前記改質ガスの供給状態を検知する状態検知部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の改質システムは、前記改質ガス供給部は、前記改質ガス中の凝縮水を除去するドレーナを有することとしてもよい。
【０００８】
また、本発明の改質システムは、前記ドレーナの温度、又は前記ドレーナの温度と相関を有する温度を検知する温度検知部を備え、前記状態検知部は、前記温度検知部が検知した温度に応じて、前記改質ガスの供給状態を検知する基準を変更することとしてもよい。
【０００９】
また、本発明の改質システムは、前記水分レベル検知部が、前記改質ガスの流れ方向で見て前記ドレーナよりも下流側の前記改質ガス供給部に設けられることとしてもよい。
【００１０】
また、本発明の改質システムは、前記水分レベル検知部は、前記混合流体の水分レベルを検知することとしてもよい。
【００１１】
また、本発明の改質システムは、前記改質ガスが混合される前の前記脱硫対象原料の水分レベルを検知する混合前原料水分レベル検知部を備え、前記状態検知部は、前記水分レベル検知部で検知された前記水素含有流体の水分レベルと前記混合前原料水分レベル検知部で検知された前記脱硫対象原料の水分レベルとの差に基づいて、前記改質ガス供給部における前記改質ガスの供給状態を検知することとしてもよい。
【００１２】
また、本発明の改質システムは、前記状態検知部は、前記改質ガスの供給状態の異常を検知したときに、異常対応処理を行う指令を発することとしてもよい。
【００１３】
また、本発明の改質システムは、前記改質ガス供給部は、前記脱硫対象原料に混合させる前記改質ガスの流量を調節する改質ガス流量調節部を有し、前記改質ガス流量調節部を制御する制御部を備え、前記状態検知部は、前記異常対応処理として、前記改質ガスの供給状態の異常を抑制するために前記改質ガス流量調節部を調節する指令を前記制御部に送ることとしてもよい。
【００１４】
また、本発明の燃料電池システムは、前記改質システムと、前記改質部で生成された前記改質ガスと、酸素を含有する酸化剤ガスと、を導入して発電する燃料電池とを備える。
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の改質ガスの製造方法は、脱硫対象原料を、水素を含有するガスを混合させたうえで水添脱硫する脱硫工程と、前記脱硫工程において生成された脱硫済原料を改質して水素を含有する改質ガスを生成する改質工程と、前記改質工程において生成された前記改質ガスを、前記水素を含有するガスとして前記脱硫対象原料に混合させる改質ガス混合工程と、前記改質ガス、及び前記脱硫対象原料と前記改質ガスとが混合した混合流体、の一方である水素含有流体の水分レベルを検知する水分レベル検知工程と、前記水分レベル検知工程で検知された前記水素含有流体の水分レベルに基づいて、前記改質ガス混合工程における前記改質ガスの供給状態を検知する状態検知工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高湿度の改質ガスを含む水素含有流体の水分レベルに基づいて改質ガスの供給状態を検知するので、改質ガスの供給状態を好適に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの模式的系統図である。
【図２】脱硫部に導入される脱硫前原料の流量とリサイクルガス湿度計が検知した絶対湿度の許容範囲との関係を示すグラフである。
【図３】改質システムの動作手順を示すフローチャートである。
【図４】（Ａ）は本発明の実施の形態の第１の変形例に係る燃料電池システムの模式的系統図、（Ｂ）は脱硫部に導入される脱硫前原料の流量と混合流体湿度計が検知した湿度の許容範囲との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る燃料電池システムの模式的系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１９】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る、改質システム５０及び燃料電池システム１を説明する。図１は、燃料電池システム１の模式的系統図である。燃料電池システム１は、燃料電池６１と、改質システム５０とを構成要素として含んでいる。まず、改質システム５０の構成について説明する。改質システム５０は、原料Ｄを脱硫する脱硫部１１と、原料供給部２０と、改質部５１と、リサイクルガス供給部３０（以下「ＲＧ供給部３０」という。）と、リサイクルガス湿度計４３（以下「ＲＧ湿度計４３」という。）と、制御装置１５とを備えている。
【００２０】
原料Ｄは、改質することで燃料電池６１における発電に利用可能となる程度に水素に富むガス（水素リッチガス）にできるものであり、炭化水素系の原料（炭化水素系燃料）が用いられる。具体例として、炭化水素類、アルコール類、エーテル類、バイオ燃料が挙げられ、これらの炭化水素系燃料は、石油・石炭等の化石燃料由来のもの、合成ガス等の合成系燃料由来のもの、バイオマス由来のもの等を適宜用いることができる。炭化水素類としては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、天然ガス、ＬＰＧ、都市ガス、タウンガス、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油が挙げられる。アルコール類として、メタノール、エタノールが挙げられる。エーテル類として、ジメチルエーテルが挙げられる。バイオ燃料として、バイオガス、バイオエタノール、バイオディーゼル、バイオジェットが挙げられる。以下の説明では、脱硫部１１で脱硫される前の原料Ｄを脱硫前原料Ｄｒといい、脱硫部１１で脱硫された後の原料Ｄを脱硫済原料Ｄｆといい、両者を区別しない場合は単に原料Ｄと総称することとする。脱硫前原料Ｄｒは脱硫対象原料に相当する。
【００２１】
脱硫部１１は、脱硫前原料Ｄｒを、水添脱硫方式で脱硫する部位である。脱硫部１１では、脱硫前原料Ｄｒと水素とが導入され、まず、脱硫前原料Ｄｒ中の硫黄成分が硫化水素に変換される。次に、硫化水素が、酸化亜鉛と反応し、硫化亜鉛として固定化される。このようにして、脱硫前原料Ｄｒは脱硫され、脱硫済原料Ｄｆとなる。水添脱硫は、概ね２００℃〜４００℃で行われる。脱硫部１１は、脱硫前原料Ｄｒ中の硫黄成分を硫化水素に変換させる水添脱硫触媒（不図示）と、脱硫雰囲気を概ね４００℃程度に加熱することができるヒータ（不図示）とを有している。
【００２２】
脱硫部１１には、脱硫前原料Ｄｒを脱硫部１１に導く脱硫前原料ライン２１と、脱硫済原料Ｄｆを改質部５１に導く脱硫済原料ライン５２とが接続されている。ここで、「・・・ライン」とは、流体の流路であり、典型的には専ら流体を案内する管であるが、他の用途に用いられる物と物との間に形成された空間であってもよい。脱硫前原料ライン２１には、脱硫部１１における原料Ｄの水添脱硫に用いられる水素を含むガスを導入するリサイクルガスライン３１（以下「ＲＧライン３１」という。）が接続されている。脱硫前原料ライン２１には、脱硫前原料ＤｒとリサイクルガスＲとが混合した混合流体ＤＲを脱硫部１１に送るフィードポンプ２２がＲＧライン３１との接続部よりも脱硫前原料Ｄｒの流れ方向で見た下流側に配設され、脱硫前原料ライン２１を流れる脱硫前原料Ｄｒの流量を計測する流量計２３が同上流側に配設されている。リサイクルガスＲは、改質部５１で生成された改質ガスＥの一部を抜き出したものである。混合流体ＤＲは、水素含有流体ＨＦの一形態である。フィードポンプ２２は、回転速度を変化させることによって吐出する流体の流量を調節することができるように構成されている。流量計２３は、脱硫前原料Ｄｒの流れ方向で見て、フィードポンプ２２よりも上流側に配設されている。本実施の形態では、脱硫前原料ライン２１と、フィードポンプ２２と、流量計２３とを含んで原料供給部２０を構成している。なお、改質システム５０に導入される脱硫前原料Ｄｒが液体の場合は、脱硫前原料Ｄｒを気化する気化器（不図示）が、流量計２３の上流側の脱硫前原料ライン２１に設けられる。
【００２３】
改質部５１は、脱硫済原料Ｄｆを導入し、改質して、水素に富む改質ガスＥを生成する部位である。改質ガスは、一般に燃料ガスと呼称される場合もある。改質ガスＥは、燃料電池６１における発電のために用いることができる水素を含んでおり、水素を含有するガスの一形態である。改質部５１は、脱硫済原料Ｄｆの改質を促進させる改質触媒（不図示）を筐体の内部に有している。改質部５１には、一端が脱硫部１１に接続された脱硫済原料ライン５２の他端が接続されている。換言すれば、脱硫部１１と改質部５１とは、脱硫済原料ライン５２を介して連通している。脱硫済原料ライン５２は、脱硫部１１で生成された脱硫済原料Ｄｆを改質部５１に導く流路である。脱硫済原料ライン５２には、水分Ｓを導入する水分ライン５３が接続されている。改質部５１は、脱硫済原料Ｄｆと水分Ｓとを導入し、脱硫済原料Ｄｆ中の炭化水素と水分Ｓ（水蒸気）とを改質触媒の下で改質反応させて、改質ガスＥを生成するように構成されている。改質部５１には、また、生成された改質ガスＥを流す改質ガスライン５６が接続されている。このように、本実施の形態における改質システム５０は、脱硫済原料ライン５２と、水分ライン５３と、改質ガスライン５６とを含んでいる。
【００２４】
改質ガスライン５６からは、ＲＧライン３１が分岐しており、改質部５１から出た改質ガスＥの一部をリサイクルガスＲとして、脱硫前原料ライン２１に向けて供給することができるように構成されている。リサイクルガスＲは、改質ガスＥと同様に改質部５１で生成された水素含有ガスであって、改質ガスＥと同じ組成を有するものであるが、説明の便宜上、用途に応じて別の呼称としたものである。リサイクルガスＲは、水素含有流体ＨＦの一形態である。改質ガスライン５６から分岐したＲＧライン３１は、フィードポンプ２２と流量計２３との間の脱硫前原料ライン２１に接続されている。ＲＧライン３１は、リサイクルガスＲ（上述のように、改質ガスＥのうち脱硫部１１に向けて循環されるもの）を脱硫前原料ライン２１に導くものである。ＲＧライン３１には、流路を遮断可能な開閉弁３２と、リサイクルガスＲを圧送するリサイクルガスポンプ３３（以下「ＲＧポンプ３３」という。）と、リサイクルガスＲ中の水分を減少（水分レベルを低下）させるドレーナ３４とが配設されている。ＲＧポンプ３３は、回転速度を変化させることによって吐出する流体の流量を調節することができるように構成されている。ＲＧポンプ３３は、改質ガス流量調節部に相当する。ドレーナ３４は、リサイクルガスＲ中に含まれる凝縮水を除去することで、リサイクルガスＲ中の水分を減少させるように構成されている。本実施の形態では、ＲＧライン３１と、開閉弁３２と、ＲＧポンプ３３と、ドレーナ３４とを含んでＲＧ供給部３０を構成している。ＲＧ供給部３０は、改質ガス供給部に相当する。
【００２５】
ＲＧライン３１には、内部の絶対湿度を検知するＲＧ湿度計４３が設けられている。ＲＧ湿度計４３は、気体中の湿り度合い（水分レベル）を検知することができる機器であり、水分レベル検知部に相当する。ＲＧ湿度計４３は、典型的には、露点を検知し、その露点から絶対湿度を算出する計器が用いられる。ＲＧ湿度計４３は、本実施の形態では、リサイクルガスＲの流れ方向で見て、ドレーナ３４よりも下流側のＲＧライン３１に配設されている。したがって、本実施の形態では、ＲＧ湿度計４３は、ドレーナ３４で凝縮水が除去されたリサイクルガスＲの絶対湿度を検知するように構成されている。ＲＧ湿度計４３がドレーナ３４よりも下流側に設けられていることで、ＲＧ湿度計４３に凝縮水が搬送されることを抑制することができ、ＲＧ湿度計４３を保護することができる。なお、改質部５１から出た改質ガスＥは、高温高湿であり、ドレーナ３４の下流を流れるリサイクルガスＲは、典型的にはドレーナ３４の温度の飽和蒸気（相対湿度１００％の状態）となっている。したがって、典型的には、ＲＧライン３１にリサイクルガスＲが流れているときは、ＲＧライン３１内の温度低下がほとんどないため、ＲＧ湿度計４３が高湿度を検知する。他方、ＲＧライン３１内のリサイクルガスＲの流れがなくなると、ＲＧライン３１内の温度が低下して凝縮水が発生し、ＲＧ湿度計４３が低湿度を検知することとなる。ドレーナ３４は、リサイクルガスＲ中の水分が凝縮した凝縮水ｃを外部に排出する排出管３５を有している。排出管３５は、典型的にはドレーナ３４の底部に一端が接続されている。排出管３５には、流路を開閉する排出弁３６が配設されている。ドレーナ３４は、内部に貯留された凝縮水ｃの液位を検知する液位計３７を有している。液位計３７は、ドレーナ３４内の高液位及び低液位を検知することができるように構成されている。また、ドレーナ３４には、内部の温度を検知するドレーナ温度計４８が設けられている。
【００２６】
制御装置１５は、改質システム５０を構成する機器の動作を司るほか、燃料電池システム１を構成する機器の動作をも司るため、詳細はまとめて後述する。
【００２７】
次に、燃料電池システム１の構成について説明する。燃料電池システム１は、上述した改質システム５０のほか、燃料電池６１を備えている。本実施の形態における燃料電池システム１は、さらに、空気ライン６２と、ブロワ６５と、燃焼部６８と、排ガスライン６９とを備えている。燃料電池６１は、燃料ガスライン５６を介して改質部５１と接続されている。燃料電池６１には、また、空気Ａを導入する空気ライン６２が接続されている。空気Ａは、酸素を含有しており、酸化剤ガスに相当する。空気ライン６２には、空気Ａを燃料電池６１に向けて圧送するブロワ６５が配設されている。ブロワ６５は、回転速度を変化させることによって吐出する流体の流量を調節することができるように構成されている。本実施の形態では、空気ライン６２とブロワ６５とを含んで、酸化剤ガス供給部を構成している。
【００２８】
燃料電池６１は、改質ガスＥ及び空気Ａを導入し、改質ガスＥ中の水素等と空気Ａ中の酸素との電気化学的反応により直流の電力を発生するように構成されており、一般にセルスタックと呼称される場合もある。燃料電池６１としては、本実施の形態では円筒型（平板円筒型を含む）の固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）が用いられているが、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）等の、ＳＯＦＣ以外の燃料電池であってもよい。燃料電池６１における発電のために燃料電池６１に供給された改質ガスＥ及び空気Ａは、そのすべてが発電に利用されるのではなく、燃料電池６１の発電電流に応じた分が利用され、発電に利用されなかった分は、オフガスＦとして排出される。なお、本実施の形態では、燃料電池６１の下流側に、燃料電池６１から流出したオフガスＦを燃焼させるバーナー（不図示）が設けられており、バーナー（不図示）でオフガスＦを燃焼させたときの発熱で改質部５１を加熱することができるように構成されている。バーナー（不図示）には、別途、燃焼用の空気が供給される。
【００２９】
燃料電池システム１は、燃料電池６１の下流に、燃焼部６８を備えている。燃焼部６８は、燃料電池６１から排出されてバーナー（不図示）で燃焼した後のオフガスＦを導入し、１次燃焼後のオフガスＦ中に含まれる未燃の可燃成分を燃焼処理するように構成されている。燃焼部６８は、主として１次燃焼後のオフガスＦ中の未燃成分を燃焼させるためのものであるが、改質部５１に隣接して配置し、改質部５１内の改質触媒に熱を与えることができるように構成されていてもよい。燃焼部６８は、１次燃焼後のオフガスＦの燃焼によって生じる排ガスＧを排出するように構成されている。燃焼部６８には、排ガスＧを流す排ガスライン６９が接続されている。
【００３０】
制御装置１５は、状態検知部１６と、制御部１７と、記憶部１８とを有している。状態検知部１６は、脱硫前原料ライン２１へのリサイクルガスＲの供給状態を検知する部位である。具体的には、状態検知部１６は、本実施の形態では、脱硫前原料ライン２１へのリサイクルガスＲの供給状態に異常があるか否かを検知することができるように構成されている。状態検知部１６は、流量計２３と信号ケーブルで接続されており、流量計２３が計測した流量を信号として受信することができるように構成されている。また、状態検知部１６は、脱硫部１１と信号ケーブルで接続されており、脱硫部１１の温度を把握することができるように構成されている。また、状態検知部１６は、液位計３７と信号ケーブルで接続されており、液位計３７が検知した液位を信号として受信することができるように構成されている。また、状態検知部１６は、ＲＧ湿度計４３と信号ケーブルで接続されており、ＲＧ湿度計４３が検知した値を信号として受信することができるように構成されている。また、状態検知部１６は、ドレーナ温度計４８と信号ケーブルで接続されており、ドレーナ温度計４８が検知した温度を信号として受信することができるように構成されている。状態検知部１６における脱硫前原料ライン２１へのリサイクルガスＲの供給状態の異常の有無の判断手法の詳細は、後述する。状態検知部１６は、脱硫前原料ライン２１へのリサイクルガスＲの供給状態が異常であると判断したときに、異常対応処理を行う指令を発することができるように構成されている。異常対応処理の例として、燃料電池システム１（改質システム５０を含む）を停止すること、警報を出力すること、脱硫前原料ライン２１にリサイクルガスＲが供給されるようにＲＧポンプ３３の出力を調節すること等が挙げられる。状態検知部１６が異常対応処理を行う指令を発することで、脱硫前原料Ｄｒが不完全な脱硫状態で脱硫部１１の下流に供給されることを抑制でき、脱硫部１１の下流に設けられた機器を保護することができる。
【００３１】
制御部１７は、燃料電池システム１を構成する機器の動作を制御する部位である。制御部１７は、フィードポンプ２２、ＲＧポンプ３３、ブロワ６５と、それぞれ信号ケーブルで接続されており、各機器の回転速度を調節して吐出する流体の流量を調節することができるように構成されている。また、制御部１７は、開閉弁３２及び排出弁３６と、それぞれ信号ケーブルで接続されており、開閉弁３２及び排出弁３６の開閉を個別に切り替えることができるように構成されている。また、状態検知部１６と制御部１７とは、相互に信号のやりとりをすることができるように構成されている。記憶部１８は、メモリ等を有しており、脱硫前原料ライン２１へのリサイクルガスＲの供給状態の異常の有無を判断する際の基準値（閾値）が設定されている。状態検知部１６は、脱硫前原料ライン２１へのリサイクルガスＲの供給状態の異常の有無の判断を行うに際し、記憶部１８に記憶されている基準値を参照することができるように構成されている。本実施の形態では、機能の観点から、便宜上、状態検知部１６と制御部１７と記憶部１８とをそれぞれ独立した構成として示しているが、物理的に区別されることなく制御装置１５内に渾然一体に設けられていてもよい。状態検知部１６は、フィードポンプ２２、ＲＧポンプ３３、ブロワ６５について、それぞれの出力（回転速度）を把握することができるように構成されている。
【００３２】
図２に、脱硫部１１に導入される脱硫前原料Ｄｒの流量と、ＲＧ湿度計４３で検知された絶対湿度との関係を示す。図２中、線分ＳＶは、記憶部１８にあらかじめ設定された、脱硫前原料ライン２１へのリサイクルガスＲの供給状態が異常か否かを判断する基準値である。脱硫部１１に導入される脱硫前原料Ｄｒの流量は、本実施の形態では、燃料電池６１における発電電力に対して要求される流量の改質ガスＥを生成するのに必要な脱硫前原料Ｄｒの流量（以下「所定の流量」という。）である。脱硫前原料Ｄｒに混合されるリサイクルガスＲの流量は、脱硫部１１における水添脱硫を適切に行うのに適した流量に設定されており、脱硫前原料Ｄｒに混合されるリサイクルガスＲの絶対湿度は、典型的には、脱硫部１１に導入される脱硫前原料Ｄｒの流量にかかわらず一定である。したがって、図２に示す線分ＳＶ（基準値）を一定に設定している。
【００３３】
燃料電池システム１（改質システム５０）の運転中は、何らかの要因により、脱硫前原料Ｄｒに混合されるリサイクルガスＲの流量が変化し得る。脱硫前原料Ｄｒに混合されるリサイクルガスＲの流量の変化及びその要因の一例として、リサイクルガスＲ中の凝縮水によるＲＧライン３１の閉塞に起因して、脱硫前原料ライン２１にリサイクルガスＲが供給されなくなったり供給流量が減少したりすることが挙げられる。脱硫前原料Ｄｒに混合されるリサイクルガスＲの流量が少なくなった場合、ＲＧライン３１を流れるリサイクルガスＲの流量も少なくなっており、ＲＧライン３１内の温度低下を伴って、ＲＧ湿度計４３で検知される絶対湿度が低下していく。脱硫部１１における水添脱硫では、導入される水素が少ないと、適切な水添脱硫を行うことができなくなる。そこで、安定的に水添脱硫を行うことができるリサイクルガスＲの下限の流量がＲＧライン３１を流れる際の、ＲＧ湿度計４３で検知される絶対湿度を基準値として設定し、図２中の線分ＳＶで示している。状態検知部１６は、ＲＧ湿度計４３で検知される絶対湿度が、記憶部１８を参照して得られる線分ＳＶ上又は線分ＳＶよりも上方にあるときは適切な流量のリサイクルガスＲが脱硫前原料Ｄｒに混合されていると判断し、線分ＳＶよりも下方にあるときは適切な流量のリサイクルガスＲが脱硫前原料Ｄｒに混合されていないと判断するように構成されている。
【００３４】
引き続き図１を参照して、燃料電池システム１の作用を説明する。なお、燃料電池システム１の作用の説明の一環として、改質システム５０の作用も説明する。まず、図３のフローチャート及び図２を併せて参照して、改質システム５０まわりの作用を説明する。改質システム５０の停止中は、開閉弁３２及び排出弁３６が共に閉になっている。改質システム５０が起動して、脱硫部１１の温度が水添脱硫を行うのに適した温度になったことを状態検知部１６が検知すると、制御部１７は、フィードポンプ２２を起動し、外部から改質システム５０内に脱硫前原料Ｄｒを導入する（Ｓ１）。また、制御部１７は、開閉弁３２を開にすると共にＲＧポンプ３３を起動して、脱硫前原料Ｄｒに水素を含有するガスとしてリサイクルガスＲを混合させる（リサイクルガス混合工程：Ｓ２）。図３では、脱硫前原料Ｄｒを導入し（Ｓ１）、その後、リサイクルガスＲを混合させる（Ｓ２）ように示しているが、脱硫前原料Ｄｒの導入（Ｓ１）と、リサイクルガスＲの混合（Ｓ２）とは、同時に行われてもよく、改質部５１での改質処理により改質ガスＥが生成されたタイミングでリサイクルガスＲを混合させるようにしてもよい。脱硫前原料ＤｒにリサイクルガスＲが混合された混合流体ＤＲは、フィードポンプ２２によって脱硫部１１に供給される（Ｓ３）。混合流体ＤＲが脱硫部１１に供給されている際、状態検知部１６は、流量計２３で検知された脱硫前原料Ｄｒの流量を監視し、脱硫前原料Ｄｒの流量が所定の流量になるように、制御部１７を介してフィードポンプ２２の回転速度を調節する。
【００３５】
脱硫部１１では、混合流体ＤＲが導入されると、脱硫前原料Ｄｒの水添脱硫が行われ、脱硫済原料Ｄｆが生成される（脱硫工程：Ｓ４）。脱硫部１１で生成された脱硫済原料Ｄｆは、脱硫済原料ライン５２を流れて改質部５１に導入される。脱硫済原料Ｄｆには、改質部５１に流入する前に、あるいは改質部５１に流入した後に、水分ライン５３を流れてきた水分Ｓが合流する。水分Ｓと共に改質部５１に流入した脱硫済原料Ｄｆは、改質部５１において改質され、水素に富む改質ガスＥが生成される（改質工程：Ｓ５）。改質部５１から流出した改質ガスＥは、一部がリサイクルガスＲとしてＲＧライン３１に流入し、脱硫前原料ライン２１に向かって流れ、通常は、脱硫前原料ライン２１を流れる脱硫前原料Ｄｒに混合される（リサイクルガス供給工程：Ｓ６）。このリサイクルガス供給工程（Ｓ６）は、上述のリサイクルガス混合工程（Ｓ２）と同じ工程であり、説明の便宜上重複して記載しているものである。リサイクルガス混合工程（Ｓ２）及びリサイクルガス供給工程（Ｓ６）は、共に改質ガス混合工程に相当する。改質システム５０の運転時は、脱硫前原料Ｄｒ導入工程（Ｓ１）からリサイクルガス供給工程（Ｓ６）まで、継続的に行われている。なお、ＲＧライン３１を流れるリサイクルガスＲは、ドレーナ３４を通過する際に凝縮水が除去されて、概ね相対湿度１００％のガスとなる。リサイクルガスＲ中の凝縮水がドレーナ３４で除去されることで、ＲＧライン３１が凝縮水で閉塞してしまうことを回避することができる。リサイクルガスＲから除去された凝縮水ｃは、ドレーナ３４内に貯留される。状態検知部１６は、液位計３７から液位信号を随時受信しており、液位計３７が高液位を検知したら制御部１７を介して排出弁３６を開にして凝縮水ｃを外部に排出し、液位計３７が低液位を検知したときに制御部１７を介して排出弁３６を閉にする。
【００３６】
リサイクルガスＲがＲＧライン３１を流れて脱硫前原料ライン２１に供給されている際、状態検知部１６は、ＲＧ湿度計４３で検知された値を受信することで、リサイクルガスＲの水分レベルを検知している（水分レベル検知工程：Ｓ７）。そして、状態検知部１６は、ＲＧ湿度計４３で検知された値が、記憶部１８に記憶されている基準値に照らして適正か否かを判断する（状態検知工程：Ｓ８）。換言すれば、状態検知工程（Ｓ８）では、図２に示すグラフにおいて、ＲＧ湿度計４３で検知された値が線分ＳＶで示される基準値以上にあるか否かを判断する。前述のように、リサイクルガスＲは概ね相対湿度１００％であるので、ドレーナ３４より下流側のＲＧライン３１に配設されたＲＧ湿度計４３は、ＲＧライン３１内にリサイクルガスＲの流れがあるときは線分ＳＶより上の高湿度を検知し、ＲＧライン３１内を流れるリサイクルガスＲの流量が少なくなってくると検知する値が小さくなっていく。このように、ＲＧ湿度計４３によれば、ＲＧライン３１内のリサイクルガスＲの流量の変化を検知しやすい。したがって、改質システム５０は、従来のようにリサイクルガスＲの温度の計測によってリサイクルガスＲの供給の有無を検知する場合に比べて、精度よく検知することができる。
【００３７】
なお、図２中に線分ＳＶで示す基準値は、ドレーナ温度計４８で検知された温度によって補正することが好ましい。ドレーナ３４を通過したリサイクルガスＲは、上述のように概ね相対湿度１００％であるが、ＲＧ湿度計４３が検知するリサイクルガスＲの絶対湿度は、リサイクルガスＲの温度によって変動する。仮に、ドレーナ温度計４８で検知された温度が標準値よりも低く、その温度におけるリサイクルガスＲの絶対湿度が標準時における基準値よりも低い場合は、リサイクルガスＲの流れがあるのにもかかわらず、リサイクルガスＲの供給に異常があると誤検知される可能性がある。状態検知部１６は、ドレーナ温度計４８で検知された温度が標準値よりも低い場合は、標準値からの乖離に応じて図２中に線分ＳＶで示す基準値を下げ、ドレーナ温度計４８で検知された温度が標準値よりも高い場合は、標準値からの乖離に応じて図２中に線分ＳＶで示す基準値を上げることで、ＲＧライン３１内のリサイクルガスＲの流量の変化を適切に検知することができる。このように、ドレーナ３４の下流側のリサイクルガスＲの水分レベルに影響を及ぼすドレーナ３４の温度を、図２中に線分ＳＶで示す基準値に反映させることで、脱硫前原料ライン２１へのリサイクルガスＲの供給状態をより精度よく検知することができる。
【００３８】
図３に示すフローチャート中、状態検知工程（Ｓ８）において、ＲＧ湿度計４３で検知された値が基準値以上である場合は、改質システム５０（改質部５１における改質）を停止する指令があるか否かを判断する（Ｓ９）。改質システム５０を停止する指令（Ｓ９）がない場合は、再び脱硫前原料Ｄｒを導入する工程（Ｓ１）に戻り、上述のフローを続ける。改質システム５０を停止する指令（Ｓ９）があった場合は、改質システム５０を停止する。他方、状態検知工程（Ｓ８）において、ＲＧ湿度計４３で検知された値が基準値以上でない場合、状態検知部１６は、リサイクルガスＲの供給状態に異常があると判断する（Ｓ１０）。状態検知部１６は、リサイクルガスＲの供給状態に異常があると判断したら、異常対応処理を行う指令を発し、これによって改質システム５０において異常対応処理が行われる（Ｓ１１）。
【００３９】
異常対応処理の一例として、異常が発生したことを知らせる警報を発報することが挙げられる。警報を発報することで、メンテナンス員による点検の機会を喚起することができる。警報を発報する場合、原則としてリサイクルガスＲの供給状態の異常が解消する訳ではないので、改質システム５０を暫定的に停止させるとよい。改質システム５０を停止させることで、脱硫部１１よりも下流側に配置されている改質部５１や燃料電池６１に悪影響が及ぶことを抑制することができる。なお、改質システム５０の停止に合わせて燃料電池システム１の運転を停止するようにしてもよい。他方、異常対応処理の別の例として、ＲＧポンプ３３の回転速度を調節することが挙げられる。この場合、典型的には、ＲＧ湿度計４３で検知した値に応じて、ＲＧポンプ３３の回転速度を上昇させることとなる。異常対応処理としてＲＧポンプ３３の回転速度を調節する場合、リサイクルガスＲの供給状態の異常が解消する可能性があるので、改質システム５０の運転を継続させるとよい。見方を変えれば、異常対応処理としてＲＧポンプ３３の回転速度を調節する場合、改質システム５０の運転を継続することができる。
【００４０】
改質システム５０の異常対応処理が行われたら（Ｓ１１）、状態検知部１６は、改質システム５０を暫定停止するか否かを判断する（Ｓ１２）。典型的には、異常対応処理として、ＲＧポンプ３３の回転速度を調節した場合は、改質システム５０を暫定停止しないで水分レベル検知工程（Ｓ７）に戻る。他方、改質システム５０を暫定停止するか否かを判断する工程（Ｓ１２）において、典型的には、異常対応処理として、警報を発報した場合、あるいは、ＲＧポンプ３３の回転速度の調節を１回又は複数回行ってもリサイクルガスＲの供給状態の異常が解消しない場合は、改質システム５０を暫定停止する（Ｓ１３）。
【００４１】
引き続き、図１を参照して、燃料電池システム１の作用を説明する。改質部５１から流出した改質ガスＥのうち、ＲＧライン３１に流入しなかった改質ガスＥは、改質ガスライン５６を流れて燃料電池６１に流入する。改質ガスＥが燃料電池６１に供給されるようになると、制御部１７は、ブロワ６５を起動する。ブロワ６５が起動すると、空気ライン６２を介して空気Ａが燃料電池６１に流入する。改質ガスＥ及び空気Ａが導入された燃料電池６１では、改質ガスＥ中の水素等と空気Ａ中の酸素との電気化学的反応による発電が行われる。燃料電池６１で発生した電力は、燃料電池システム１内の電気機器（各ポンプ２２、３３やブロワ６５等）及び／又は燃料電池システム１外の電力負荷（不図示）に供給される。燃料電池６１に流入した改質ガスＥ及び空気Ａは、発電に利用された後にオフガスＦとして排出され、バーナー（不図示）で１次燃焼されて改質部５１に熱を与えた後、燃焼部６８に至る。燃焼部６８に流入した１次燃焼後のオフガスＦは、燃焼触媒によって燃焼処理される。燃焼部６８における１次燃焼後のオフガスＦの燃焼によって生ずる燃焼熱を、改質部５１における改質反応に利用することとしてもよい。燃焼部６８で１次燃焼後のオフガスＦが燃焼されることによって生じた排ガスＧは、排ガスライン６９を流れて燃料電池システム１から排出される。
【００４２】
以上で説明したように、本実施の形態に係る、燃料電池システム１が備える改質システム５０によれば、リサイクルガスＲの供給状態の異常の有無を、改質ガスＥのうちＲＧライン３１に流入して脱硫前原料Ｄｒに混合されるリサイクルガスＲの絶対湿度をＲＧ湿度計４３の値によって検知するので、リサイクルガスＲの温度の計測によって検知する場合に比べて、脱硫部１１に供給される流体中にリサイクルガスＲ（改質ガス）が含まれているか否かの区別がしやすくなり、精度よく検知することができる。また、リサイクルガスＲの供給状態の異常を検知したときに異常対応処理を行うので、脱硫が不十分な原料Ｄが改質部５１や燃料電池６１に流入することを抑制することができ、改質部５１や燃料電池６１の保護に資する。
【００４３】
次に図４（Ａ）を参照して、本発明の実施の形態の第１の変形例に係る改質システム５０Ａを含んだ燃料電池システム１Ａを説明する。図４（Ａ）は、燃料電池システム１Ａの模式的系統図である。以下に、改質システム５０Ａ及びこれを含む燃料電池システム１Ａと、改質システム５０（図１参照）及びこれを含む燃料電池システム１（図１参照）との相違点を説明する。両者の共通点は、相違点の説明に必要な場合を除き、重複した説明を回避するために特に言及しない。図４（Ａ）に示す改質システム５０Ａを含んだ燃料電池システム１Ａの構成において、改質システム５０（図１参照）を含む燃料電池システム１（図１参照）と共通する構成には、参照符号を変更せず、同じ参照符号を付している。なお、燃料電池システム１Ａは、改質システム５０Ａ以外の構成が、改質システム５０（図１参照）以外の燃料電池システム１（図１参照）の構成と同じであるため、説明を省略する。
【００４４】
改質システム５０Ａでは、改質システム５０（図１参照）で設けられていたＲＧ湿度計４３（図１参照）が設けられていない。他方、改質システム５０Ａは、脱硫前原料ライン２１上の、ＲＧライン３１の接続部と脱硫部１１との間に、内部の絶対湿度を検知する混合流体湿度計４２が設けられている。混合流体湿度計４２は、気体中の湿り度合い（水分レベル）を検知することができる機器であり、水分レベル検知部に相当する。混合流体湿度計４２は、典型的には露点を検知することで絶対湿度を算出する計器が用いられる。混合流体湿度計４２は、本変形例では、脱硫前原料ライン２１に対するＲＧライン３１の接続部とフィードポンプ２２との間の脱硫前原料ライン２１に配設されている。混合流体湿度計４２は、脱硫前原料ＤｒにリサイクルガスＲ（水素を含有する改質ガスＥ）が混合した混合流体ＤＲの絶対湿度を検知するように構成されている。なお、脱硫前原料Ｄｒは、相対湿度が例えば１０％以下であり、リサイクルガスＲは、典型的には相対湿度が概ね１００％である。改質システム５０Ａに導入される脱硫前原料Ｄｒは、燃料電池６１における発電電力に応じて所定の流量に調節される。他方、脱硫前原料Ｄｒに混合されるリサイクルガスＲの絶対湿度は、脱硫前原料Ｄｒの流量の変化に関わらず概ね一定である。したがって、混合流体ＤＲは、流量（ひいては脱硫前原料Ｄｒの流量）が多くなるほど、単位重量当たりの水分量が少なくなり、絶対湿度が低くなる。
【００４５】
また、改質システム５０Ａは、制御装置１５Ａが有する状態検知部１６Ａが、混合流体湿度計４２と信号ケーブルで接続されており、混合流体湿度計４２で検知された値を信号として受信することができるように構成されている。状態検知部１６Ａは、改質システム５０Ａが備えていないＲＧ湿度計４３（図１参照）に関する機能を除き、状態検知部１６（図１参照）が有する機能を有している。記憶部１８Ａは、脱硫前原料ライン２１へのリサイクルガスＲの供給状態の異常の有無を判断する際の基準値として、図２で示した基準値とは異なるものが設定されている。
【００４６】
図４（Ｂ）に、脱硫部１１に導入される脱硫前原料Ｄｒの流量と、混合流体湿度計４２で検知された絶対湿度との関係を示す。図４（Ｂ）中、線分ＳＶＡは、記憶部１８Ａにあらかじめ設定された、脱硫前原料ライン２１へのリサイクルガスＲの供給状態が異常か否かを判断する基準値である。上述のように、脱硫前原料Ｄｒに対してリサイクルガスＲが適切に混合されているときは、混合流体ＤＲの流量の増加に伴って混合流体ＤＲの絶対湿度は低下していく。したがって、図４（Ｂ）に示す線分ＳＶＡ（基準値）を右下がりの直線としている。燃料電池システム１Ａ（改質システム５０Ａ）の運転中は、リサイクルガスＲ中の凝縮水によるＲＧライン３１の閉塞等の要因により、脱硫前原料Ｄｒに混合されるリサイクルガスＲの流量が変化し得る。脱硫前原料Ｄｒに混合されるリサイクルガスＲの流量が少なくなると、混合流体湿度計４２で検知される絶対湿度が低下していく。前述のように、脱硫部１１における水添脱硫では、導入される水素が少ないと、適切な水添脱硫を行うことができなくなるところ、安定的に水添脱硫を行うことができるリサイクルガスＲを含む混合流体ＤＲの絶対湿度の下限を、混合流体湿度計４２で検知される際の基準値として設定し、図４（Ｂ）中の線分ＳＶＡで示している。状態検知部１６Ａは、混合流体湿度計４２で検知される絶対湿度が、記憶部１８Ａに記憶された線分ＳＶＡ上又は線分ＳＶＡよりも上方にあるときは適切な流量のリサイクルガスＲが脱硫前原料Ｄｒに混合されていると判断し、線分ＳＶＡよりも下方にあるときは適切な流量のリサイクルガスＲが脱硫前原料Ｄｒに混合されていないと判断するように構成されている。このように、改質システム５０Ａでは、水分レベルの変化が現れやすい混合流体ＤＲの水分レベルを検知するので、脱硫前原料ライン２１へのリサイクルガスＲの供給状態をより精度よく検知することができる。
【００４７】
なお、図４（Ｂ）中に線分ＳＶＡで示す基準値は、ドレーナ温度計４８で検知された温度によって補正することが好ましい。ドレーナ３４を通過したあとで脱硫前原料Ｄｒに合流するリサイクルガスＲは、上述のように、概ね相対湿度１００％であると共に、絶対湿度が温度によって変動する。リサイクルガスＲの絶対湿度の変動は、脱硫前原料Ｄｒと混合した後の混合流体ＤＲの絶対湿度に影響を及ぼすことになる。ドレーナ温度計４８で検知された温度が標準値よりも低い場合は、標準値からの乖離に応じて図４（Ｂ）中に線分ＳＶＡで示す基準値を下げ、ドレーナ温度計４８で検知された温度が標準値よりも高い場合は、標準値からの乖離に応じて図４（Ｂ）中に線分ＳＶＡで示す基準値を上げることで、脱硫前原料ライン２１へのリサイクルガスＲの供給状態に異常があるか否かを適切に検知することができる。
【００４８】
次に図５を参照して、本発明の実施の形態の第２の変形例に係る改質システム５０Ｂを含んだ燃料電池システム１Ｂを説明する。図５は、燃料電池システム１Ｂの模式的系統図である。改質システム５０Ｂ及びこれを含む燃料電池システム１Ｂは、改質システム５０Ａ（図４（Ａ）参照）及びこれを含む燃料電池システム１Ａ（図４（Ａ）参照）の構成に対して、混合前原料湿度計４１をさらに備えている点で相違している。混合前原料湿度計４１は、脱硫前原料ライン２１上の、ＲＧライン３１との接続部よりも上流側に設けられている。混合前原料湿度計４１は、リサイクルガスＲが混合される前の脱硫前原料Ｄｒ中の湿り度合い（水分レベル）を検知することができる機器であり、混合前原料水分レベル検知部に相当する。混合前原料湿度計４１は、典型的には露点を検知することで絶対湿度を算出する計器が用いられる。
【００４９】
また、改質システム５０Ｂは、制御装置１５Ｂが有する状態検知部１６Ｂが、混合前原料湿度計４１と信号ケーブルで接続されており、混合前原料湿度計４１で検知された値を信号として受信することができるように構成されている。状態検知部１６Ｂの、上記以外の機能は、後述する脱硫前原料ライン２１へのリサイクルガスＲの供給状態の異常の有無を判断する要領を除き、状態検知部１６Ａ（図４（Ａ）参照）の機能と同じである。改質システム５０Ｂは、脱硫前原料ライン２１へのリサイクルガスＲの供給状態の異常の有無を判断する際に、記憶部１８Ｂに記憶されている基準値に照合する値として、混合流体湿度計４２で検知された値と、混合前原料湿度計４１で検知された値との差を用いることとしている。この点において、改質システム５０Ａ（図４（Ａ）参照）では、あらかじめ記憶されている基準値ＳＶＡに照合する値として、混合流体湿度計４２で検知された値としていたのと異なっている。記憶部１８Ｂには、脱硫前原料ライン２１へのリサイクルガスＲの供給状態の異常の有無を判断する際の基準値として、図４（Ｂ）に示される線分ＳＶＡと同様の右下がりの線図が設定されているが、混合前原料湿度計４１で検知された値を差し引く分だけ、線分ＳＶＡ（図４（Ｂ）参照）よりも基準値が下方に設定されている。改質システム５０Ｂの上記以外の点は、改質システム５０Ａ（図４（Ａ）参照）と同じである。また、燃料電池システム１Ｂの、改質システム５０Ｂ以外の構成は、改質システム５０Ａ（図４（Ａ）参照）以外の燃料電池システム１Ａ（図４（Ａ）参照）の構成と同じである。
【００５０】
上述のように構成された改質システム５０Ｂを含む燃料電池システム１Ｂは、脱硫前原料ライン２１へのリサイクルガスＲの供給状態の異常の有無を判断する際に、記憶部１８Ｂに記憶されている基準値に照合する値として、混合流体湿度計４２で検知された値と、混合前原料湿度計４１で検知された値との差を用いるので、仮に、脱硫前原料Ｄｒの供給系統に外乱が生じて脱硫前原料Ｄｒの絶対湿度が変動した場合であっても、外乱の影響を低減して、脱硫前原料ライン２１へのリサイクルガスＲの供給状態の異常の有無を精度よく検知することができる。
【００５１】
以上の変形例に係る改質システム５０Ａ、５０Ｂの説明では、改質システム５０Ａにおいては混合流体湿度計４２が、改質システム５０Ｂにおいては混合流体湿度計４２及び混合前原料湿度計４１が、それぞれ絶対湿度を検知するものであるとしたが、相対湿度を検知するものであってもよい。
【００５２】
以上の説明では、水分レベル検知部（ＲＧ湿度計４３、混合流体湿度計４２）が、流体の水分レベルを直接検知するものであるとしたが、流体の水分レベルを間接的に検知するものであってもよい。流体の水分レベルを間接的に検知する構成の一例として、排出弁３６が開となる時間間隔を計測し、排出弁３６が開となる時間間隔が所定の間隔以上となったときに、改質ガス供給部（ＲＧ供給部３０）における改質ガス（リサイクルガスＲ）の供給状態に異常が生じた可能性があると判断することが挙げられる。この構成は、ＲＧライン３１にリサイクルガスＲが流れている場合は、ドレーナ３４に凝縮水ｃが溜まっていって排出管３５から排出されるべきところ、排出管３５から凝縮水ｃが排出されない場合は、凝縮水ｃが溜まる状況にない、すなわちＲＧライン３１にリサイクルガスＲが流れていないと推定できることを前提にしたものである。
【００５３】
以上の説明では、ＲＧライン３１にＲＧポンプ３３（改質ガス流量調節部）が配設されているとしたが、改質部５１から改質ガスＥが排出される際の圧力で脱硫前原料ライン２１にリサイクルガスＲを供給できる場合は、ＲＧポンプ３３（改質ガス流量調節部）を省略してもよい。また、改質ガス流量調節部を省略した場合は、ＲＧライン３１等の改質ガスラインを流れる改質ガスの流量を所望の流量にするためにオリフィスを設けることとしてもよい。また、改質ガス中の水分を減少させなくてもよい場合は、ドレーナ３４を省略するとよい。
【００５４】
以上の説明では、ドレーナ温度計４８で検知されたドレーナ３４の温度に応じて、脱硫前原料Ｄｒへの改質ガス（リサイクルガスＲ）の供給状態に異常があるか否かを判断する基準値（閾値）を補正することとしたが、ドレーナ３４の温度以外に、改質システムあるいは燃料電池システムの筐体（不図示）内の温度や、外気温等、脱硫前原料Ｄｒに混合される改質ガス（リサイクルガスＲ）の含有水分量に影響を与え得る、ドレーナ３４の温度と相関を有する温度を検知して、この検知した温度に応じて基準値（閾値）を補正することとしてもよい。また、ドレーナ３４の温度又はこれと相関を有する温度の変化が、脱硫前原料Ｄｒへの改質ガス（リサイクルガスＲ）の供給状態の異常の有無の判断に与える影響が小さいと考えられる場合は、基準値（ＳＶ、ＳＶＡ）の補正を行わないこととして、制御を簡略化するとよい。
【符号の説明】
【００５５】
１、１Ａ、１Ｂ  燃料電池システム
１１  脱硫部
１６、１６Ａ、１６Ｂ  状態検知部
１７  制御部
１８、１８Ａ、１８Ｂ  記憶部
２０  原料供給部
３０  改質ガス供給部
３３  ＲＧポンプ
３４  ドレーナ
４１  混合前原料湿度計
４２  混合流体湿度計
４３  ＲＧ湿度計
４８  ドレーナ温度計
５０、５０Ａ、５０Ｂ  改質システム
５１  改質部
６１  燃料電池
Ａ    空気
Ｄｒ  脱硫前原料
Ｄｆ  脱硫済原料
ＤＲ  混合流体
Ｅ    改質ガス
ＨＦ  水素含有流体
Ｒ    リサイクルガス（改質ガス）
【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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