(57)【要約】【課題】燃料電池発電装置において、簡単な構造で且つ低コストでもって器具外から還元剤を供給して器具内の脱硫剤の再生が可能なものを提供する。【解決手段】燃料電池発電装置１は、上流側燃料ガス供給通路１５ａから分岐して器具外から脱硫部１２に還元剤を供給可能な還元剤供給手段４０を接続する接続口２３に連通する第１分岐通路２１、下流側燃料ガス供給通路１５ｂから分岐して器具外へ脱硫部１２からの排気を排出する排出口２４に連通する第２分岐通路２２、上流側燃料ガス供給通路１５ａの分岐部より上流側に設けられた第１開閉弁３１、下流側燃料ガス供給通路１５ｂの分岐部より下流側に設けられた第２開閉弁３２を備え、脱硫部１２の再生時に、開閉弁２１，２２を閉弁状態に設定し、還元剤供給手段４０を接続口２３に接続し、脱硫部１２へ還元剤を供給すると共に脱硫部１２からの排気を排出口２４から排出することで脱硫部１２の還元・再生を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルスタックと、燃料ガス中の硫黄化合物を吸着除去する脱硫剤を有する脱硫部と、この脱硫部において脱硫された燃料ガスを改質して前記セルスタックに供給する改質部と、前記脱硫部に燃料ガスを供給する上流側燃料ガス供給通路と、前記脱硫部と前記改質部とを接続する下流側燃料ガス供給通路とを備えた燃料電池発電装置において、
前記上流側燃料ガス供給通路から分岐して、器具外から前記脱硫部に還元剤を供給可能な還元剤供給手段を接続する為の接続口に連通する第１分岐通路と、
前記下流側燃料ガス供給通路から分岐して、器具外へ前記脱硫部からの排気を排出する為の排出口に連通する第２分岐通路と、
前記上流側燃料ガス供給通路の分岐部より上流側に設けられた第１開閉弁と、
前記下流側燃料ガス供給通路の分岐部より下流側に設けられた第２開閉弁とを備え、
前記脱硫部の再生時には、前記第１，第２開閉弁を閉弁状態に設定し、前記還元剤供給手段を前記接続口に接続し、前記還元剤供給手段から前記脱硫部へ還元剤を供給すると共に前記脱硫部からの排気を排出口から排出することで、前記脱硫部の還元・再生を行うことを特徴とする燃料電池発電装置。
【請求項２】
前記脱硫部をバイパスして前記上流側燃料ガス供給通路と前記下流側燃料ガス供給通路とを接続するバイパス通路を備え、
前記脱硫部の再生時には、前記バイパス通路を通して燃料ガスを前記改質部へ供給することで、発電運転を行うことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池発電装置。
【請求項３】
前記バイパス通路を含む燃料ガス供給通路には、常温脱硫剤を有する脱硫手段が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池発電装置に関し、特に燃料ガスの脱硫を行う脱硫部の再生を行うものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、空気と改質燃料ガス（水素含有ガス）との酸化還元反応によって化学エネルギーを電気エネルギーに変換することで電力を発生させ、この発電の際に副次的に発生する排熱を湯水として回収する燃料電池コージェネレーションシステムが実用に供されている。この燃料電池コージェネレーションシステムは、発電を行なう燃料電池発電装置、排熱回収による熱交換後の湯水を貯湯する貯湯給湯装置、燃料電池発電装置と貯湯給湯装置との間に湯水を循環させる排熱回収循環回路等を備えている。
【０００３】
上記の燃料電池発電装置は、空気と改質燃料ガスとで発電を行なう燃料電池セルスタックとこの燃料電池セルスタックに供給する改質燃料ガスを純水（水蒸気）と燃料ガスから生成する燃料改質器及び蒸発器を有する燃料電池発電部、この燃料電池発電部からの排気ガスを外部に排出する排気通路、この排気通路に設置され且つ燃料電池発電部からの排気ガスと貯湯給湯装置の貯湯タンクに蓄えられた湯水との間で熱交換する排熱回収熱交換器等を備えている。
【０００４】
ところで、上記の燃料改質器に供給される燃料ガスには、付臭材として硫黄化合物が混合されている都市ガスやＬＰＧ等が使用されている。このため、燃料改質器に硫黄化合物を含んだ燃料ガスが直接供給されると、燃料改質器の触媒が硫黄化合物によって劣化してしまうという問題がある。そこで、従来では、燃料ガス中の硫黄化合物を除去する為に、燃料ガス供給通路の途中部に脱硫部が設けられている。
【０００５】
上記の脱硫部には、一般的に、燃料ガス中の硫黄化合物を吸着するゼオライトやシリカゲル、活性炭等の常温で機能を発揮する吸着型の常温脱硫剤や、脱硫前の燃料ガスに水素を添加してから高温環境下で脱硫を行なう超高次脱硫剤（水素添加型脱硫剤）等が搭載されている。
【０００６】
ところで、脱硫部に搭載された脱硫剤の脱硫性能が低下した場合に、脱硫剤の交換を行わずに脱硫性能を回復する技術が一般に知られている。例えば、特許文献１の脱硫剤回復方法においては、脱硫器の下流側に設置された開閉弁を閉弁状態に設定し、燃料ガス供給通路から分岐してバーナに連なる配管の遮蔽弁を開弁状態に設定し、脱硫器の上流側の燃料ガス昇圧器を逆回転させて脱硫器内に負圧を発生させることで、脱硫器内の常温脱硫剤に吸着された硫黄分を脱離させ、この脱離された硫黄分を配管を通してバーナに送って燃焼処理することで、脱硫剤の脱硫性能を回復する技術が開示されている。
【０００７】
また、特許文献２の脱硫剤回復方法においては、並列状態に配置された２つの脱硫器のうちの一方の脱硫器を燃料脱硫用とし、他方の脱硫器を脱硫剤再生用となるように交互に切換え、脱硫剤再生用の脱硫器において、セルスタックで発生したアノードオフガスを、アノードオフガス用管路を通して脱硫器に供給して脱硫剤から硫黄分を除去し、硫黄分を含むアノードオフガスを、再生用ガス管路を流して硫化水素トラップで硫黄分を除去した後にバーナに送って燃焼処理することで、脱硫剤の脱硫性能を回復する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２６０８４３号公報
【特許文献２】特開２００７−１０３０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１の脱硫剤回復方法は、燃料ガス昇圧器を逆回転させて発生する負圧を利用することで、常温脱硫剤の表面に吸着した硫黄分を物理的に脱離する技術ではあるが、高温環境下における化学反応を介して脱硫剤に取り込んだ硫黄分を脱離する技術ではない。つまり、脱硫剤に化学反応を介して取り込んだ硫黄分を除去する為に、一般的には、水素還元を行う必要があるので、特許文献１のような硫黄分を物理的に除去する技術を採用することができない。
【００１０】
また、特許文献２の脱硫剤回復方法は、改質燃料ガスに含まれる水素を再利用して脱硫剤の再生を行っているが、２つの脱硫器間で燃料脱硫と脱硫剤再生とを交互に繰り返すため、脱硫剤の必要量が増え、さらに、アノードオフガス用管路や再生用ガス管路、これら管路に設置された各種弁類、硫化水素トラップ等の多数の脱硫回復用の器具を他の発電用の器具と共に１つの装置として一体的に組み立てる必要があるので、部品点数が増加する上、システムが複雑化し、結果的にコスト高となる問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、燃料電池発電装置において、簡単な構造で且つ低コストで脱硫剤の再生が可能なもの、器具外から還元剤を供給して器具内の脱硫剤の再生が可能なもの、等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の燃料電池発電装置は、セルスタックと、燃料ガス中の硫黄化合物を吸着除去する脱硫剤を有する脱硫部と、この脱硫部において脱硫された燃料ガスを改質して前記セルスタックに供給する改質部と、前記脱硫部に燃料ガスを供給する上流側燃料ガス供給通路と、前記脱硫部と前記改質部とを接続する下流側燃料ガス供給通路とを備えた燃料電池発電装置において、前記上流側燃料ガス供給通路から分岐して、器具外から前記脱硫部に還元剤を供給可能な還元剤供給手段を接続する為の接続口に連通する第１分岐通路と、前記下流側燃料ガス供給通路から分岐して、器具外へ前記脱硫部からの排気を排出する為の排出口に連通する第２分岐通路と、前記上流側燃料ガス供給通路の分岐部より上流側に設けられた第１開閉弁と、前記下流側燃料ガス供給通路の分岐部より下流側に設けられた第２開閉弁とを備え、前記脱硫部の再生時には、前記第１，第２開閉弁を閉弁状態に設定し、前記還元剤供給手段を前記接続口に接続し、前記還元剤供給手段から前記脱硫部へ還元剤を供給すると共に前記脱硫部からの排気を排出口から排出することで、前記脱硫部の還元・再生を行うことを特徴としている。
【００１３】
請求項２の燃料電池発電装置は、請求項１の発明において、前記脱硫部をバイパスして前記上流側燃料ガス供給通路と前記下流側燃料ガス供給通路とを接続するバイパス通路を備え、前記脱硫部の再生時には、前記バイパス通路を通して燃料ガスを前記改質部へ供給することで、発電運転を行うことを特徴としている。
【００１４】
請求項３の燃料電池発電装置は、請求項２の発明において、前記バイパス通路を含む燃料ガス供給通路には、常温脱硫剤を有する脱硫手段が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、燃料電池発電装置は、上流側燃料ガス供給通路から分岐して、器具外から脱硫部に還元剤を供給可能な還元剤供給手段を接続する為の接続口に連通する第１分岐通路と、下流側燃料ガス供給通路から分岐して、器具外へ脱硫部からの排気を排出する為の排出口に連通する第２分岐通路と、上流側燃料ガス供給通路の分岐部より上流側に設けられた第１開閉弁と、下流側燃料ガス供給通路の分岐部より下流側に設けられた第２開閉弁とを備え、脱硫部の再生時には、第１，第２開閉弁を閉弁状態に設定し、還元剤供給手段を接続口に接続し、還元剤供給手段から脱硫部へ還元剤を供給すると共に脱硫部からの排気を排出口から排出することで、脱硫部の還元・再生を行うので、脱硫部の再生を行う場合には、器具外から還元剤を供給して器具内の脱硫部（脱硫剤）の還元・再生を行うことができる。
【００１６】
即ち、第１，第２開閉弁を閉弁状態に設定することで、第１，第２分岐通路からなる脱硫剤再生用の通路が構成され、還元剤供給手段を接続口に接続するだけで、脱硫部への還元剤の供給が可能となるので、簡単な構造でもって脱硫部の再生を行うことができ、脱硫剤の再生を容易に行えるので、器具の寿命相当分の脱硫剤を搭載する必要がなくなり、脱硫剤量を低減することができる。また、器具内に還元剤供給手段や排気処理手段等を予め組み込む必要がないので、部品点数が減少し、システムが簡略化し、燃料電池発電装置の全体のコストが低減する。
【００１７】
請求項２の発明によれば、脱硫部をバイパスして上流側燃料ガス供給通路と下流側燃料ガス供給通路とを接続するバイパス通路を備え、脱硫部の再生時には、バイパス通路を通して燃料ガスを改質部へ供給することで、発電運転を行うので、発電運転に伴い発生する熱を利用して脱硫部を加熱した状態で脱硫部の再生を行うことができる
【００１８】
請求項３の発明によれば、バイパス通路を含む燃料ガス供給通路には、常温脱硫剤を有する脱硫手段が設けられているので、脱硫部の再生時に発電運転を停止せずに行う際には、脱硫手段によって燃料ガス供給通路を流れる燃料ガスを脱硫することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１に係る脱硫部の再生時における燃料電池発電装置の概略構成図である。
【図２】通常の発電運転時の燃料電池発電装置の概略構成図である。
【図３】実施例２に係る脱硫部の再生時における燃料電池発電装置の概略構成図である。
【図４】通常の発電運転時の燃料電池発電装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２１】
先ず、燃料電池発電装置１の全体構成について説明する。
図１，図２に示すように、燃料電池発電装置１は、燃料電池発電モジュール２、カソード空気供給手段３、燃料改質用空気供給手段４、排熱回収手段（図示略）、純水供給手段５、水素再利用手段６、燃料ガス供給手段７、脱硫部再生手段８、制御ユニット９、外装ケース１０等を備え、燃料電池発電モジュール２にて発電された直流電力がインバータを介して交流電力に変換されて外部に出力される。
【００２２】
尚、この燃料電池発電装置１は、例えば、排熱回収手段の熱交換器による熱交換後の湯水を貯湯する貯湯給湯装置と、この貯湯給湯装置と燃料電池発電装置１とに亙って湯水を循環させる為の排熱回収循環回路等と組み合わせることで燃料電池コージェネレーションシステムを構成することができるが、燃料電池発電装置１以外の構成の詳細な説明は省略する。
【００２３】
次に、燃料電池発電モジュール２について説明する。
図１に示すように、燃料電池発電モジュール２は、燃料電池発電部１１、燃料ガス中の硫黄化合物を吸着除去する超高次脱硫剤１２ｂを有する脱硫部１２、燃料電池発電部１１と脱硫部１２等を収納した薄鋼板製の直方体状のケース部材１３等を備えている。ケース部材１３の内部には、燃料電池発電部１１と脱硫部１２の周囲を覆うように石膏ボードからなる断熱材が収納されている。
【００２４】
燃料電池発電部１１は、複数の燃料電池セルで構成された燃料電池セルスタック１１ａ１１ａ、燃料ガスに混合する為の水蒸気を生成する蒸発器１１ｂ、脱硫部１２において脱硫された燃料ガスと空気と水蒸気とを混合して反応（所謂、水蒸気改質）させて改質燃料ガスを生成して燃料電池セルスタック１１ａに供給する燃料改質器１１ｃ（改質部に相当する）、燃料電池セルスタック１１ａによる発電に伴い生じる残余燃料ガスを燃焼処理するオフガス燃焼室１１ｄ、このオフガス燃焼室１１ｄの燃焼ガスによって加熱される空気用熱交換器１１ｅ等を備え、燃料改質器１１ｃによって改質された改質燃料ガス及び酸化剤としての空気を燃料電池セルスタック１１ａで高温の環境下で化学反応させることで発電を行うものである。
【００２５】
燃料電池発電部１１から排出される排気ガスは、排気通路１４に設けられた排熱回収手段の熱交換器にて排熱回収循環回路を循環する湯水との間で熱交換され温度が低下した後に外部に排出される。蒸発器１１ｂは、燃料ガスに混合する為の水蒸気を生成して燃料改質器１１ｃに供給するものである。燃料改質器１１ｃは、ニッケルや白金等の改質触媒を有し、脱硫された燃料ガスと空気と水蒸気とを混合して反応させて改質燃料ガスを生成する。尚、本実施例では、蒸発器１１ｂと燃料改質器１１ｃとを別体に構成しているが、一体的に構成しても良い。
【００２６】
カソード空気供給手段３は、外部から空気を発電空気ブロワに取り込み、この取り込まれた空気を、発電空気通路３ａを介して燃料電池発電部１１の空気用熱交換器１１ｅに供給する。燃料改質用空気供給手段４は、外部から燃料改質用の空気を改質空気ブロワに取り込み、この取り込まれた燃料改質用の空気を、改質空気通路４ａを介して燃料電池発電部１１の蒸発器１１ｂ及び燃料改質器１１ｃに供給する。
【００２７】
排気通路１４の途中部に設けられた排熱回収手段は、排熱回収循環回路を流れる湯水を利用して、排気通路１４を流れる排気から排熱を回収する。純水供給手段５は、排熱回収手段で凝縮された凝縮水を回収し、凝縮水から不純物を取り除き、凝縮水から生成された純水を貯留した後に純水供給通路５ａを介して燃料電池発電部１１の蒸発器１１ｂ及び燃料改質器１１ｃに供給する。
【００２８】
水素再利用手段６は、水素回収通路６ａ、気水分離器６ｂ、水素供給通路６ｃ等を備え、燃料改質器１１ｃからの改質燃料ガスの一部を、水素回収通路６ａを介して気水分離用の気水分離器６ｂに送り、水素供給用開閉弁６ｄの開弁に伴い気水分離器６ｂから水素供給通路６ｃを介して改質燃料ガス（水素ガス）を燃料ガス供給通路１５に供給する。水素再利用手段６は、例えば、燃料ガス中の水素濃度が０．７〜１．５％程度になるように燃料ガスに水素を添加する。
【００２９】
次に、燃料ガス供給手段７について説明する。
図１に示すように、燃料ガス供給手段７は、燃料ガス供給通路１５、燃料ガス昇圧ブロワ１６、脱硫部１２、冷却器１７、補助脱硫部１８（脱硫手段に相当する）等を備え、ガス供給源からの燃料ガスに水素供給通路６ｃから水素を添加し、この水素が添加された燃料ガスを燃料ガス昇圧ブロワ１６に取り込み、この昇圧された燃料ガスを脱硫部１２又は補助脱硫部１８で脱硫し、この脱硫された燃料ガスを燃料電池発電部１１の蒸発器１１ｂを通して燃料改質器１１ｃに供給する。
【００３０】
燃料ガス供給通路１５は、脱硫部１２に燃料ガスを供給する上流側燃料ガス供給通路１５ａ、燃料改質器１１ｃに脱硫後の燃料ガスを供給する下流側燃料ガス供給通路１５ｂを有している。上流側燃料ガス供給通路１５ａの上流端は、ガス供給源に接続され上流側燃料ガス供給通路１５ａの下流端は、脱硫部１２の導入口に接続されている。上流側燃料ガス供給通路１５ａの途中部には、燃料ガス昇圧ブロワ１６と第１開閉弁３１とが設けられている。
【００３１】
下流側燃料ガス供給通路１５ｂの上流端は、脱硫部１２の導出口に接続され、下流側燃料ガス供給通路１５ｂの下流端は、蒸発器１１ｂ及び燃料改質器１１ｃに接続されている。下流側燃料ガス供給通路１５ｂの途中部には、上流から下流に向かって、冷却器１７と第２開閉弁３２と補助脱硫部１８と逆止弁１９とが設けられている。冷却器１７は、第２開閉弁３２の耐熱温度以下となるように燃料ガスを冷却するものである。
【００３２】
次に、脱硫部１２について説明する。
図１に示すように、脱硫部１２は、燃料改質器１１ｃに供給される燃料ガスに含まれる硫黄化合物の除去（脱硫）を行う為のものであり、燃料ガス供給通路１５の途中部に設けられている。この脱硫部１２は、燃料電池発電部１１の発電運転中に高温となる燃料電池発電部１１の近傍の高温領域（例えば２００〜３００℃程度）に配置されている。
【００３３】
脱硫部１２は、容器１２ａと、この容器１２ａに収納され且つ金属酸化物や金属成分担持酸化物等を含有する公知の超高次脱硫剤１２ｂとを備えている。容器１２ａには、例えば、２００ｍｌ程度（２年分に相当する）の超高次脱硫剤１２ｂが収納されている。超高次脱硫剤１２ｂは、１００〜４００℃程度の高温状態で優れた脱硫作用を発揮するものである。即ち、水素が添加された燃料ガスは、１００〜４００℃の環境下で触媒反応により硫黄化合物と水素とを反応させて硫化水素にし、この硫化水素を超高次脱硫剤１２ｂに吸着させることで脱硫される。
【００３４】
補助脱硫部１８は、小型容器１８ａと、この小型容器１８ａに収納され且つゼオライトやシリカゲル、活性炭等の公知の常温脱硫剤１８ｂとを備えている。小型容器１８ａには、想定される脱硫部再生回数及び起動回数分通過する燃料ガスに含まれる硫黄化合部を除去する為に必要な量、例えば、１００ｍｌ程度の常温脱硫剤１８ｂが収納されている。
【００３５】
次に、脱硫部再生手段８について説明する。
図１に示すように、燃料電池発電装置１は、脱硫部１２に充填された超高次脱硫剤１２ｂを器具外から再生可能な脱硫部再生手段８を備えている。即ち、燃料電池発電装置１は、上流側燃料ガス供給通路１５ａから分岐して接続口２３に連通する第１分岐通路２１と、下流側燃料ガス供給通路１５ｂから分岐して排出口２４に連通する第２分岐通路２２と、上流側燃料ガス供給通路１５ａの分岐部より上流側に設けられた第１開閉弁３１と、下流側燃料ガス供給通路１５ｂの分岐部より下流側に設けられた第２開閉弁３２と、脱硫部１２をバイパスするバイパス通路２５等を備えている。
【００３６】
第１，第２分岐通路２１，２２は、脱硫部１２の再生時に、燃料ガス供給通路１５からの燃料ガスの流入を遮断することで、脱硫部再生用の専用通路として構成される。接続口２３と排出口２４は、外装ケース１０に設けられている。接続口２３は、器具外から脱硫部１２に還元剤を供給可能な還元剤供給手段４０を接続するものである。排出口２４は、器具外へ脱硫部１２からの排気を排出するものである。第１分岐通路２１の接続口２３の近傍部には、手動式の第３開閉弁３３が設けられている。第２分岐通路２２の排出口２４の近傍部にも、手動式の第４開閉弁３４が設けられている。
【００３７】
第１，第２開閉弁３１，３２は、通常の発電運転時には常時開弁状態に設定され、脱硫部１２の再生時に、制御ユニット９によって閉弁状態に夫々切り換えられる。第３，第４開閉弁３３，３４は、通常の発電運転時には常時閉弁状態に設定され、脱硫部１２の再生時に手動によって開弁状態に夫々切り換えられる。
【００３８】
バイパス通路２５は、脱硫部１２をバイパスするように、上流側燃料ガス供給通路１５ａの第１開閉弁３１の上流側と下流側燃料ガス供給通路１５ｂの第２開閉弁３２の下流側とを接続する。バイパス通路２５には、第５開閉弁３５が設けられ、この第５開閉弁３５は、通常の発電運転時には常時閉弁状態に設定され、脱硫部１２の再生時に発電運転を継続する際に開弁状態に切り換えられる。即ち、燃料ガスを、バイパス通路２５を通して燃料改質器１１ｃへ供給することで、第１，第２開閉弁３１，３２が閉弁状態に切り換えられても発電運転を継続することができる。
【００３９】
脱硫部１２の再生時に構成されるバイパス通路２５を含む燃料ガス供給通路１５（バイパス通路２５と、上流側燃料ガス供給通路１５ａのバイパス通路２５との接続部より上流側と、下流側燃料ガス供給通路１５ｂのバイパス通路２５との接続部より下流側）には、上述した補助脱硫部１８が設けられている。
【００４０】
還元剤供給手段４０は、例えば、還元剤が充填された専用のボンベであるが、接続口２３から脱硫部１２に還元剤を供給可能なものであれば、専用のスプレー缶等でも良く、適宜変更可能である。還元剤は、脱硫剤を還元する為のものであり、例えば、水素２％と窒素９８％の割合で混合された気体であるが、脱硫剤を還元可能なものであれば、適宜変更可能である。
【００４１】
このように、この燃料電池発電装置１は、脱硫部１２の再生時には、第１，第２開閉弁３１，３２を閉弁状態に設定し、還元剤供給手段４０を接続口２３に接続し、還元剤供給手段４０から脱硫部１２へ還元剤を供給すると共に脱硫部１２からの排気を排出口２４から排出することで、脱硫部１２の還元・再生を行うように構成されている。
【００４２】
図１に示すように、この燃料電池発電装置１は、制御ユニット９によって制御される。各種のセンサの検出信号が制御ユニット９に送信され、この制御ユニット９により、燃料電池発電装置１の動作、各種器具の作動・停止、各種の弁の開閉状態の切り換え及び開度調整等を制御し、各種のモードに基づいて発電運転を実行する。
【００４３】
次に、本発明の燃料電池発電装置１の作用及び効果について説明する。
この燃料電池発電装置１は、図２に示す通常の発電運転モードと、脱硫部１２に充填された超高次脱硫剤１２ｂの脱硫性能を回復させる際に実行可能な、図１に示す脱硫部再生運転モード等を有する。尚、この脱硫部再生運転モードは、例えば、メンテナンス専用の作業員によってリモコンやスイッチの操作を介して設定される。
【００４４】
図２に示すように、通常の発電運転モードにおいては、制御ユニット９は、第１，第２開閉弁３１，３２を開弁状態に設定し、第５開閉弁３５を閉弁状態に設定し、通常の発電運転を実行する。第３，第４開閉弁３３，３４は、手動によって閉弁状態に設定されている。この発電運転モードでは、燃料ガスは、水素供給通路６ｃから水素が添加され、燃料ガス昇圧ブロワ１６によって昇圧されて脱硫部１２に流入し、脱硫後の燃料ガスは、冷却器１７と補助脱硫部１８を経て、蒸発器１１ｂ及び燃料改質器１１ｃに供給される。
【００４５】
尚、発電運転時には、燃料電池発電部１１の発電に伴う熱によって、脱硫部１２は高温状態（２００〜３００℃程度）になるので、燃料ガスは、脱硫部１２の超高次脱硫剤１２ｂで脱硫されるが、起動時には、脱硫部１２は超高次脱硫剤１２ｂの触媒活性温度以下の可能性があるので、この場合、燃料ガスは補助脱硫部１８の常温脱硫剤１８ｂで脱硫される。
【００４６】
しかし、燃料電池発電装置１の長時間運転に伴い、超高次脱硫剤１２ｂは硫黄分の吸着によって脱硫性能は徐々に低下してくるので、超高次脱硫剤１２ｂの脱硫剤量が装置寿命未満の場合には定期的（例えば１年に１回程度）に還元して再生する必要がある。そこで、脱硫部１２の還元・再生を行う為に、燃料電池発電装置１を脱硫部再生運転モードに設定する。
【００４７】
図１に示すように、脱硫部再生運転モードにおいては、制御ユニット９は、第１，第２開閉弁３１，３２を閉弁状態に設定し、第５開閉弁３５を開弁状態に設定する。この脱硫部再生運転モードでは、燃料ガスは、脱硫部１２へは流れずバイパス通路２５を流れて補助脱硫部１８に流入し、脱硫後の燃料ガスは、蒸発器１１ｂ及び燃料改質器１１ｃに供給される。
【００４８】
つまり、脱硫部再生運転モードに設定して、脱硫部１２を燃料ガス供給通路１５から切り離しても、燃料電池発電部１１へ燃料ガスを供給して発電運転を継続することができ、脱硫部１２を還元反応に必要な高温状態に維持しながら、脱硫部１２の再生を行うことができる。尚、脱硫部１２の再生を開始する前に燃料電池発電部１１を一度停止してから、脱硫部１２を加熱する為に燃料電池発電部１１を再起動しても良い。
【００４９】
次に、第３，第４開閉弁３３，３４を手動によって開弁状態に設定し、第１，第２分岐通路２１，２２を流通可能状態に設定し、還元剤供給手段４０を接続口２３に接続し、還元剤供給手段４０から脱硫部１２へ還元剤を供給すると共に脱硫部１２からの排気を排出口２４から排出することで、脱硫部１２の還元・再生を行う。
【００５０】
脱硫部１２においては、還元剤の水素によって、超高次脱硫剤１２ｂに吸着した硫黄分の水素化を行うことで、硫黄分を硫化水素として超高次脱硫剤１２ｂから脱離し、この硫化水素を含む排気ガスを脱硫部１２から排出する。尚、脱硫部１２の再生時に、例えば、排出口２４にフィルタを設けても良いし、排出口２４にホースを接続し、このホースを介して排気ガスを換気ダクト等に誘導しても良い。
【００５１】
脱硫部１２への還元剤の供給を開始してから所定の時間経過した後に、又は、所定の量の還元剤を脱硫部１２に供給した後に、第３，第４開閉弁３３，３４を手動によって閉弁状態に設定し、その後に、制御ユニット９は、第５開閉弁３５を閉弁状態に設定し、第１，第２開閉弁３１，３２を開弁状態に設定して、通常の発電運転に復帰する、又は、発電運転を停止する。
【００５２】
以上説明したように、燃料電池発電装置１は、上流側燃料ガス供給通路１５ａから分岐して、器具外から脱硫部１２に還元剤を供給可能な還元剤供給手段４０を接続する為の接続口２３に連通する第１分岐通路２１と、下流側燃料ガス供給通路１５ｂから分岐して、器具外へ脱硫部１２からの排気を排出する為の排出口２４に連通する第２分岐通路２２と、上流側燃料ガス供給通路１５ａの分岐部より上流側に設けられた第１開閉弁３１と、下流側燃料ガス供給通路１５ｂの分岐部より下流側に設けられた第２開閉弁３２とを備え、脱硫部１２の再生時には、第１，第２開閉弁３１，３２を閉弁状態に設定し、還元剤供給手段４０を接続口２３に接続し、還元剤供給手段４０から脱硫部１２へ還元剤を供給すると共に脱硫部１２からの排気を排出口２４から排出することで、脱硫部１２の還元・再生を行うので、脱硫部１２の再生を行う場合には、器具外から還元剤を供給して器具内の脱硫部１２の還元・再生を行うことができる。
【００５３】
即ち、第１，第２開閉弁３１，３２を閉弁状態に設定することで、第１，第２分岐通路２１，２２からなる脱硫剤再生用の通路が構成され、還元剤供給手段を接続口２３に接続するだけで、脱硫部１２への還元剤の供給が可能となるので、簡単な構造でもって脱硫部１２の再生を行うことができ、超高次脱硫剤１２ｂの再生を容易に行えるので、器具の寿命相当分の超高次脱硫剤１２ｂを搭載する必要がなくなり、脱硫剤量を低減することができる。また、器具内に還元剤供給手段４０や排気処理手段等を予め組み込む必要がないので、部品点数が減少し、システムが簡略化し、燃料電池発電装置１の全体のコストが低減する。
【００５４】
また、脱硫部１２をバイパスして上流側燃料ガス供給通路１５ａと下流側燃料ガス供給通路１５ｂとを接続するバイパス通路２５を備え、脱硫部１２の再生時には、バイパス通路２５を通して燃料ガスを改質部へ供給することで、発電運転を行うので、発電運転に伴い発生する熱を利用して脱硫部１２を加熱した状態で脱硫部１２の再生を行うことができる
【００５５】
さらに、バイパス通路２５を含む燃料ガス供給通路１５には、常温脱硫剤１８ｂを有する補助脱硫部１８（脱硫手段）が設けられているので、脱硫部１２の再生時に発電運転を停止せずに行う際には、補助脱硫部１８によって燃料ガス供給通路１５の燃料ガスを脱硫することができる。
【実施例２】
【００５６】
次に、実施例１の燃料電池発電装置１を部分的に変更した実施例２の燃料電池発電装置１Ａについて説明する。尚、実施例１では、補助脱硫部１８は、下流側燃料ガス供給通路１５ｂに予め設けられているが、実施例２では、図３，図４に示すように、実施例１の補助脱硫部１８を省略し、脱硫部１２の再生時に脱硫部１２の再生を行う際に上流側燃料ガス供給通路１５ａの入口に補助脱硫部１８Ａを取り付ける。
【００５７】
図４に示すように、通常の発電運転モードにおいては、制御ユニット９は、第１，第２開閉弁３１，３２を開弁状態に設定し、第５開閉弁３５を閉弁状態に設定して、通常の発電運転を実行する。第３，第４開閉弁３３，３４は、手動によって閉弁状態に設定されている。この通常の発電運転モードでは、燃料ガスは補助脱硫部１８Ａを通らない以外、実施例１と同様に蒸発器１１ｂ及び燃料改質器１１ｃに供給される。
【００５８】
図３に示すように、脱硫部再生運転モードにおいては、制御ユニット９は、第１，第２開閉弁３１，３２を閉弁状態に設定し、第５開閉弁３５を開弁状態に設定し、発電運転を停止する。次に、上流側燃料ガス供給通路１５ａの入口に補助脱硫部１８Ａを取り付け、脱硫部１２を加熱する為に燃料電池発電部１１を再起動する。この脱硫部再生運転モードでは、補助脱硫部１８で脱硫された燃料ガスは、脱硫部１２へは流れずバイパス通路２５を流れて、蒸発器１１ｂ及び燃料改質器１１ｃに供給される。
【００５９】
このように、補助脱硫部１８Ａを、脱硫部１２の再生時に上流側燃料ガス供給通路１５ａの入口に別途取り付けることで、燃料ガス供給通路１５に補助脱硫部１８Ａを予め組み付ける必要がなくなるので、燃料電池発電装置１を小型化することができる。
【００６０】
次に、前記実施例１，２を部分的に変更した形態について説明する。
［１］前記実施例１，２において、脱硫部１２の再生時に発電運転を同時に行うことで、発電運転に伴う熱を利用して脱硫部１２を高温状態にしているが、特にこの加熱方法に限定する必要はなく、脱硫部１２の周囲に電気ヒータを設け、この電気ヒータの加熱によって脱硫部１２を高温状態にして脱硫部１２の再生を行っても良い。また、燃料電池発電部１１を停止した際の余熱を利用しながら脱硫部１２の再生を行っても良い。これらの加熱方法の場合、バイパス通路２５や第５開閉弁３５を省略可能である。
【００６１】
［２］前記実施例１，２において、脱硫部１２は、ケース部材１３の内部に収納されているが、特にこの箇所に限定する必要はなく、燃料電池発電部１１の発電運転中に高温となる高温領域になる箇所であれば、脱硫部１２をケース部材１３の周囲に配置しても良く、適宜変更可能である。
【００６２】
［３］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。
【符号の説明】
【００６３】
１，１Ａ      燃料電池発電装置
１１          燃料電池発電部
１１ａ        燃料電池セルスタック
１１ｃ        燃料改質器（改質部）
１２          脱硫部
１２ｂ        超高次脱硫剤
１５          燃料ガス供給通路
１５ａ        上流側燃料ガス供給通路
１５ｂ        下流側燃料ガス供給通路
１８、１８Ａ  補助脱硫部（脱硫手段）
２１          第１分岐通路
２２          第２分岐通路
２３          接続口
２４          排出口
２５          バイパス通路
３１          第１開閉弁
３２          第２開閉弁
４０          還元剤供給手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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