(57)【要約】【課題】燃料電池システムの緊急停止の際に、燃料電池の燃料極の酸化を抑制すること。【解決手段】燃料電池システム１は、供給源Ｇｓと燃料電池３４との間に設けられ、吸着剤を有し吸着質を脱離可能に吸着するとともに吸着剤は温度が高いほど吸着量が小さい特性を有する脱硫器１１ａ３と、燃料電池３４および燃焼部３５を収容するケーシング３１と、燃焼部３５で発生する燃焼排ガスをケーシング３１外に排気する排気管１１ｄ１，１１ｄ２および熱交換器１２と、脱硫器１１ａ３の導入口側とケーシング３１とを接続する接続管１１ａ４と、接続管１１ａ４に設けられ、開状態および閉状態を有する開閉弁１１ａ５と、燃料電池システム１の緊急停止の際に、開閉弁１１ａ５を開状態とする開閉弁制御部（ステップＳ１０４）を有する制御装置１５と、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】
供給源から直接供給され硫黄成分を含んでいる直接燃料、または、前記供給源から供給され前記硫黄成分を含んでいる改質用原料が改質され生成された改質燃料が流通し、かつ、セルの燃料極側に形成された燃料流路と、酸化剤ガスが流通し、かつ、前記セルの酸化剤極側に形成された酸化剤ガス流路とを有し、前記直接燃料または前記改質燃料と前記酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
前記供給源と前記燃料電池との間に設けられ、吸着剤を有し吸着質を脱離可能に吸着するとともに前記吸着剤は温度が高いほど吸着量が小さい特性を有する吸着装置と、
前記燃料流路から導出された直接燃料オフガスまたは改質燃料オフガスと、前記酸化剤ガス流路から導出された酸化剤オフガスとを燃焼させる燃焼部と、
前記燃料電池および前記燃焼部を収容するケーシングと、
前記燃焼部で発生する燃焼排ガスを前記ケーシング外に排気する排気部と、
前記吸着装置の導入口側と前記ケーシングとを接続する接続管と、
前記接続管に設けられ、開状態および閉状態を有する電磁開閉弁と、
前記燃料電池を少なくとも制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、
前記制御装置は、前記燃料電池システムの緊急停止の際に、前記電磁開閉弁を開状態とする開閉弁制御部を備えている燃料電池システム。
【請求項２】
前記電磁開閉弁は、通電時に前記閉状態となり非通電時に前記開状態となるノーマルオープン弁である請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記接続管に設けられ、前記吸着装置から前記ケーシング内に流入する前記改質用原料または前記直接燃料を一時的に滞留させるバッファタンクをさらに備えた請求項１または請求項２記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムの緊急停止後においては、燃料電池の温度が低下することにより、燃料電池を収容するケーシング内が負圧となるため、外気がケーシング内に流入する。このとき、燃料電池の燃料極が酸素を含む外気に曝されることにより、燃料極の酸化が生じる場合がある。
【０００３】
この知見に基づいた燃料電池システムの一形式として、特許文献１に示されている燃料電池システムが知られている。特許文献１の燃料電池システムでは、燃料電池システムの緊急停止時に、改質器５に原燃料ガスを供給する原燃料ガスライン９に設けられた開閉弁を閉状態とするとともに、改質器５に改質水を供給している。緊急停止直後の改質器５の温度が比較的高温であるため、改質水が蒸発して水蒸気が生成される。この水蒸気が改質器５より下流側に残存する燃料ガスを燃料電池１側に押し出す。これにより、緊急停止後の温度低下によってケーシング内に流入した外気に燃料電池の燃焼極が曝されることが抑制されるため、燃料極の酸化を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１３８１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の燃料電池システムのように、原燃料ガスライン９に原燃料ガスに含まれる硫黄成分を吸着する脱硫触媒が収容された脱硫器１３が設けられている場合、燃料電池システムの緊急停止後には、脱硫器１３の温度低下によって脱硫触媒の吸着質を吸着可能な量である吸着可能量が増加する。この吸着可能量が増加した場合、脱硫触媒は、原燃料ガスおよび燃料ガスをも吸着するため、原燃料ガスライン９の原燃料ガスが脱硫触媒に吸着されることにより、原燃料ガスライン９ひいては燃料電池１内の燃料ガスを流通させる流路（燃料流路）が負圧化する。この燃料流路の負圧化によって、緊急停止後の温度低下によりケーシング内に流入した外気が燃料流路に流入（逆流）する場合、燃料極の酸化を防止することができない。
そこで、本発明は、上述した課題を解消するためになされたもので、燃料電池システムの緊急停止の際に、燃料電池の燃料極の酸化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る燃料電池システムは、供給源から直接供給され硫黄成分を含んでいる直接燃料、または、供給源から供給され硫黄成分を含んでいる改質用原料が改質され生成された改質燃料が流通し、かつ、セルの燃料極側に形成された燃料流路と、酸化剤ガスが流通し、かつ、セルの酸化剤極側に形成された酸化剤ガス流路とを有し、直接燃料または改質燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、供給源と燃料電池との間に設けられ、吸着剤を有し吸着質を脱離可能に吸着するとともに吸着剤は温度が高いほど吸着量が小さい特性を有する吸着装置と、燃料流路から導出された直接燃料オフガスまたは改質燃料オフガスと、酸化剤ガス流路から導出された酸化剤オフガスとを燃焼させる燃焼部と、燃料電池および燃焼部を収容するケーシングと、燃焼部で発生する燃焼排ガスをケーシング外に排気する排気部と、吸着装置の導入口側とケーシングとを接続する接続管と、接続管に設けられ、開状態および閉状態を有する電磁開閉弁と、燃料電池を少なくとも制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、制御装置は、燃料電池システムの緊急停止の際に、電磁開閉弁を開状態とする開閉弁制御部を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
燃料電池システムの緊急停止後には、吸着装置の温度が低下して吸着剤の吸着質を吸着可能な量が増加する。これにより、残存する直接燃料、改質用原料または改質燃料を吸着剤が吸着するため、吸着装置内が負圧化する。この知見に基づいて、本発明の燃料電池システムの制御装置は、燃料電池システムの緊急停止の際に、電磁開閉弁を開状態とするため、吸着装置内が負圧化した場合、ケーシング内の気体が接続管に流入する。よって、燃料電池の燃料流路へのケーシング内の気体の流入（逆流）が抑制される。したがって、燃料電池システムの緊急停止の際に、燃料電池の燃料極の酸化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明による燃料電池システムの一実施形態を示す概要図である。
【図２】図１に示す制御装置が実行するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明による燃料電池システム１の一実施形態について説明する。燃料電池システム１は、図１に示すように、発電ユニット１０および貯湯槽２１を備えている。発電ユニット１０は、筐体１０ａ、燃料電池モジュール１１（３０）、熱交換器１２、インバータ装置１３、水タンク１４、および制御装置１５を備えている。燃料電池モジュール１１（３０）、熱交換器１２、インバータ装置１３、水タンク１４、および制御装置１５は、筐体１０ａ内に収容されている。
【００１０】
燃料電池モジュール１１は、後述するように燃料電池３４を少なくとも含んで構成されるものである。燃料電池モジュール１１は、改質用原料、改質水およびカソードエアが供給されている。
【００１１】
熱交換器１２は、燃料電池モジュール１１から排気される燃焼排ガスが供給されるとともに貯湯槽２１からの貯湯水が供給され、燃焼排ガス（改質部３３、燃料電池３４および燃焼部３５の各排熱を含んでいる）と貯湯水との間で熱交換が行われる熱交換器である。また、熱交換器１２は、燃焼排ガスと貯湯水との間で熱交換が行われ、燃焼排ガスに含まれている水蒸気を凝縮して凝縮水を生成する。
【００１２】
熱交換器１２はケーシング１２ｂを備えており、ケーシング１２ｂの上部には燃料電池モジュール１１からの排気管１１ｄ１が接続されている。ケーシング１２ｂの下部には、外部（大気）に接続されている排気管１１ｄ２が接続されている。ケーシング１２ｂの底部には、水タンク１４に接続されている凝縮水供給管１２ａが接続されている。ケーシング１２ｂ内には、燃焼排ガスが通過する燃焼排ガス流路が形成されている。この燃焼排ガス流路に、貯湯水循環ライン２２に接続されている熱交換部（凝縮部）１２ｃが配設されている。熱交換部１２ｃ内には、貯湯水が流れ、熱交換部１２ｃの外側には、燃焼排ガスが流れている。排気管１１ｄ１，１１ｄ２および／または熱交換器１２は、燃焼部３５で発生する燃焼排ガスをケーシング３１（本発明のケーシングに相当）外に排気する排気部である。
【００１３】
インバータ装置１３は、燃料電池３４から出力される直流電圧を入力し所定の交流電圧に変換して、交流の系統電源１６ａおよび外部電力負荷１６ｃ（例えば電化製品）に接続されている電源ライン１６ｂに出力する。また、インバータ装置１３は、系統電源１６ａからの交流電圧を電源ライン１６ｂを介して入力し所定の直流電圧に変換して補機（各ポンプ、ブロワなど）や制御装置１５に出力する。
【００１４】
水タンク１４は、熱交換器１２から供給される凝縮水を貯水し、改質部３３に改質水として供給するものである。水タンク１４内には、水タンク１４内の水位（水量）を検出する水位センサ１４ａが配設されている。水位センサ１４ａの検出結果は、制御装置１５に出力されるようになっている。水位センサ１４ａは、例えば、フロート式のセンサであり、フロートの上下量を可変抵抗（ポテンショメータ）により抵抗値に変換し、抵抗値の上下動によって水位（残水量）を表示する方式のセンサである。なお、水タンク１４は、凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化するようになっている。
【００１５】
燃料電池モジュール１１（３０）は、ケーシング３１、蒸発部３２、改質部３３および燃料電池３４を備えている。ケーシング３１は、断熱性材料で箱状に形成されている。ケーシング３１内には、蒸発部３２、改質部３３、燃料電池３４、燃焼部（燃焼空間）３５が収容されている。蒸発部３２、改質部３３はケーシング３１内にて燃料電池３４の上側に位置するように配置され、燃焼部３５はケーシング３１内にて改質部３３と燃料電池３４との間に配置されている。
【００１６】
蒸発部３２は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成して燃料電池３４側に供給するとともに、供給された改質用原料を予熱するものである。蒸発部３２は、生成された水蒸気と予熱された改質用原料を混合して改質部３３に供給するものである。改質用原料としては天然ガス（メタンガスを主成分とする）、ＬＰガスなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどが用いられる。
【００１７】
蒸発部３２には、一端が供給源Ｇｓに接続されて改質用原料が供給される改質用原料供給管１１ａの他端が接続されている。改質用原料供給管１１ａには遮断弁１１ａ１と原料ポンプ１１ａ２が設けられている。遮断弁１１ａ１は２連弁であり、改質用原料供給管１１ａを開閉することによって改質用原料を流通または遮断する。原料ポンプ１１ａ２は改質部３３に改質用原料を供給するものである。
【００１８】
また、改質用原料供給管１１ａには遮断弁１１ａ１より下流側に脱硫器１１ａ３が設けられている。脱硫器１１ａ３は、改質用原料中の硫黄分（例えば、硫黄化合物）を除去するものである。脱硫器１１ａ３は、ケーシング３１に接触または近接するように配設されており、燃料電池モジュール３０から熱を受けるようになっている。脱硫器１１ａ３内には脱硫剤が収容されており、脱硫剤は硫黄分だけでなく改質用原料を吸着する性質となっている。脱硫器１１ａ３は、供給源Ｇｓと燃料電池３４との間に設けられ、吸着剤（本実施形態では脱硫剤）を有し吸着質を脱離可能に吸着する吸着装置である。吸着剤は、温度が高いほど吸着量が小さい特性（圧力は一定である）を有する。なお、吸着量は、吸着と脱離（脱着）とが平衡である平衡状態での吸着量であり、吸着剤が吸着可能な吸着量である。また、吸着剤は、圧力が高いほど吸着量が大きい特性（温度は一定である）を有する。また本実施形態では、吸着質は、脱硫器１１ａ３を流通する改質用原料（または後述する直接燃料）および硫黄分である。さらに、脱硫器１１ａ３の脱硫剤は、１５０℃〜３５０℃の高温状態ですぐれた吸着能を有しているものの、高温となりすぎると吸着能が低下して改質用原料を脱離する性質となっている。
【００１９】
蒸発部３２には、一端が水タンク１４に接続されて改質水が供給される水供給管１１ｂの他端が接続されている。水供給管１１ｂは、改質水を蒸発部３２に供給する改質水ポンプ１１ｂ１が設けられている。
【００２０】
改質部３３は、後述する燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部３２から供給された混合ガス（改質用原料、水蒸気）から改質ガスを生成し、生成した改質ガスを燃料電池３４に導出するものである。改質部３３内には、触媒（例えば、ＲｕまたはＮｉ系の触媒）が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素などを含んだガスが生成されている（いわゆる水蒸気改質反応）。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス（メタンガス）、改質に使用されなかった改質水（水蒸気）を含んでいる。供給源Ｇｓから供給され硫黄成分を含んでいる改質用原料が改質され生成されて燃料極に供給される燃料を改質燃料という。このように、改質部３３は改質用原料（原燃料）と改質水とから生成した改質ガス（改質燃料）を燃料電池３４に供給する。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応である。
【００２１】
燃料電池３４は、燃料極、空気極（本発明の酸化剤極に相当）、および両極の間に介装された電解質からなる複数のセル３４ａが積層されて構成されている。本実施形態の燃料電池は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池３４の燃料極には、改質燃料として水素、一酸化炭素、メタンガスなどが供給される。動作温度は４００〜１０００℃程度である。
【００２２】
セル３４ａの燃料極側には、改質燃料である改質ガスが流通する燃料流路３４ｂが形成されている。セル３４ａの空気極側には、酸化剤ガスである空気（カソードエア）が流通する空気流路３４ｃ（本発明の酸化剤ガス流路に相当）が形成されている。
【００２３】
燃料電池３４は、マニホールド３７上に設けられている。マニホールド３７には、改質部３３からの改質ガス（アノードガス）が改質ガス供給管３８を介して供給される。燃料流路３４ｂは、その下端（一端）がマニホールド３７の燃料導出口に接続されており、その燃料導出口から導出される改質ガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。空気流路３４ｃは、一端がカソードエアブロワ１１ｃ１に接続されて酸化剤ガス（カソードエア）が供給されるカソードエア供給管１１ｃから酸化剤ガスが流入するようになっている。カソードエアブロワ１１ｃ１によって送出された酸化剤ガスはカソードエア供給管１１ｃを介して空気流路３４ｃの下端に供給され、カソードエアは空気流路３４ｃの下端から導入されて上端から導出されるようになっている。
【００２４】
燃料電池３４においては、燃料極に供給されたアノードガス（改質燃料または後述する直接燃料）と空気極に供給された酸化剤ガス（カソードガス）によって発電が行われる。すなわち、燃料極では、下記化１および化２に示す反応が生じ、空気極では、下記化３に示す反応が生じている。すなわち、空気極で生成した酸化物イオン（Ｏ２−）が電解質を透過し、燃料極で水素と反応することにより電気エネルギーを発生させている。したがって、燃料流路３４ｂおよび空気流路３４ｃからは、発電に使用されなかった改質ガスおよび酸化剤ガス（空気）が導出する。
（化１）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
（化２）
ＣＯ＋Ｏ２−→ＣＯ２＋２ｅ−
（化３）
１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−
【００２５】
そして、発電に使用されなかった改質ガス（アノードオフガス）は、燃料流路３４ｂから燃焼空間３５（燃料電池３４と蒸発部３２（改質部３３）の間に形成された）に導出される。発電に使用されなかった酸化剤ガス（空気：カソードオフガス）は、空気流路３４ｃから燃焼空間３５に導出される。燃焼空間３５にてアノードオフガスはカソードオフガスによって燃焼され、その燃焼ガスによって蒸発部３２および改質部３３が加熱される。さらには、燃料電池モジュール３０内を動作温度に加熱している。その後、燃焼ガスは、ケーシング１２ｂの下部に設けられた排気管１１ｄ２から燃料電池モジュール３０の外に燃焼排ガスとして排気される。このように、燃焼空間３５が、燃料電池３４からの未使用の燃料（改質ガス）を含む可燃性ガス（アノードオフガス）を導入し酸化剤ガスで燃焼して燃焼排ガス（水蒸気を含む）を導出する燃焼部３５である。
【００２６】
燃焼部３５では、アノードオフガス（改質燃料オフガスまたは後述する直接燃料のオフガス（直接燃料オフガス））とカソードオフガス（酸化剤オフガス）とが燃焼されて火炎３６（燃焼ガス）が発生している。燃焼部３５には、アノードオフガスを着火させるための一対の着火ヒータ３５ａ１，３５ａ２が設けられている。
【００２７】
燃料電池モジュール３０のケーシング３１と脱硫器１１ａ３の導入口との間には、改質用原料供給管１１ａのうち脱硫器１１ａ３と蒸発部３２とを接続する部分を迂回する接続管１１ａ４が設けられている。接続管１１ａ４の一端はケーシング３１に接続され、接続管１１ａ４の他端は脱硫器１１ａ３の導入口（改質用原料供給管１１ａの脱硫器１１ａ３の一次側でもよい）に接続されている。接続管１１ａ４の流路抵抗は、脱硫器１１ａ３とケーシング３１内とを燃料電池３４（燃料流路３４ｂ）を介して接続する流路（燃料電池側流路；改質用原料供給管１１ａ、蒸発部３２、改質部３３、改質ガス供給管３８、マニホールド３７および燃料流路３４ｂによって構成される流路）の流路抵抗より小さくなるように設定されている。
【００２８】
接続管１１ａ４には開閉弁１１ａ５（本発明の電磁開閉弁に相当）が設けられている。開閉弁１１ａ５はノーマルオープン弁であり、通電時には閉状態となり（閉止させて）接続管１１ａ４を閉じ、非通電時には開状態となり（開放されて）接続管１１ａ４を開放させる。
【００２９】
また、接続管１１ａ４には開閉弁１１ａ５よりケーシング３１側にバッファタンク１１ａ６が設けられている。バッファタンク１１ａ６は、脱硫器１１ａ３から脱離されケーシング３１内に流入する吸着質である改質用原料（または直接燃料）を一時的に滞留させるものである。
【００３０】
制御装置１５は、燃料電池３４を少なくとも制御するものである。制御装置１５は、燃料電池システム１の停止運転をする際に（特に緊急停止時）、開閉弁１１ａ５を開状態とする緊急停止時開閉弁制御プログラム（開閉弁制御部）を備えている。制御装置１５は、マイクロコンピュータ（図示省略）を有している。マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示省略）を備えている。ＣＰＵは、燃料電池システム１の統括運転を実施している。ＲＡＭは制御プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ＲＯＭは制御プログラムを記憶するものである。
【００３１】
次に、燃料電池システム１の停止運転、特に燃料電池システム１の緊急停止時の作動について図２に示すフローチャートに沿って説明する。なお、燃料電池システム１の緊急停止は、補機類の異常が発見された場合等に実行される。
【００３２】
燃料電池システム１の緊急停止時には、制御装置１５はステップＳ１００にて緊急停止時開閉弁制御プログラムを起動し、燃料電池停止処理を実行する（ステップＳ１０２）。すなわち、制御装置１５は、燃料電池３４の発電を停止させる。具体的には、制御装置１５は、ステップＳ１０２では、遮断弁１１ａ１を閉止させるとともに原料ポンプ１１ａ２の作動を停止させることで、改質用原料供給管１１ａから蒸発部３２への改質用原料の供給を停止させる。さらに、カソードエアブロワ１１ｃ１の作動を停止させることで、カソードエア供給管１１ｃから燃料電池３４の空気流路３４ｃへのカソードエアの供給を停止させる。
【００３３】
続けて、制御装置１５は、ステップＳ１０４にて、開閉弁１１ａ５を開状態にする。制御装置１５は、具体的には、開閉弁１１ａ５を非通電とする。これにより、脱硫器１１ａ３は改質用原料供給管１１ａだけでなく接続管１１ａ４によってもケーシング３１と連通した状態になる。
【００３４】
次に、上述した緊急停止時開閉弁制御プログラムが実行された場合における燃料電池システム１の作動について説明する。緊急停止時開閉弁制御プログラムが実行された直後においては、脱硫器１１ａ３は燃料電池モジュール３０のケーシング３１の輻射熱を受けるととともに、改質用原料が通過しなくなることによって温度が約２００℃から約２５０℃まで上昇する（停止運転開始時点から５０℃昇温する。）。これにより、脱硫器１１ａ３の脱硫剤は吸着していた改質用原料を脱離する。上述したように、接続管１１ａ４の流路抵抗が燃料電池側流路の流路抵抗より小さいため、脱離された改質用原料は脱硫器１１ａ３から接続管１１ａ４に流れ出すが、バッファタンク１１ａ６に一時的に滞留し、ケーシング３１に流入しないようになる。このように、燃料電池システム１の停止運転を開始した後で、脱硫器１１ａ３の脱硫剤が温度の上昇によって改質用原料を脱離しても、改質用原料はバッファタンク１１ａ６によってケーシング３１に流入せずに、改質用原料が燃料電池３４のセル３４ａに析出（炭素析出）されないようになる（硫黄分による被毒も抑制することができる）。
【００３５】
そして、ケーシング３１内の温度が低下することにより、ケーシング３１内が負圧化すると、カソードエア供給管１１ｃおよび排気管１１ｄ１，１１ｄ２から外気（酸化剤ガス：カソードエア）が流入する。また、脱硫器１１ａ３は上述したように一時的に温度が上昇するが、ケーシング３１内の温度の低下とともに再び温度が下降する。脱硫器１１ａ３は、この温度の低下とともにバッファタンク１１ａ６に滞留していた改質用原料を吸着するようになる。脱硫器１１ａ３が改質用原料を吸着して脱硫器１１ａ３内が負圧化すると、ケーシング３１内の気体は、接続管１１ａ４に流入（逆流）する。したがって、燃料流路３４ｂから酸化剤ガスが流入（逆流）することが抑制される。
【００３６】
本実施形態によれば、燃料電池システム１は、供給源Ｇｓから直接供給され硫黄成分を含んでいる直接燃料、または、供給源Ｇｓから供給され硫黄成分を含んでいる改質用原料が改質され生成された改質燃料が流通し、かつ、セル３４ａの燃料極側に形成された燃料流路３４ｂと、空気（酸化剤ガス）が流通し、かつ、セルの空気極側に形成された空気流路３４ｃとを有し、直接燃料または改質燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池３４と、供給源Ｇｓと燃料電池３４との間に設けられ、吸着剤を有し吸着質を脱離可能に吸着するとともに吸着剤は温度が高いほど吸着量が小さい特性を有する脱硫器１１ａ３（吸着装置）と、燃料流路３４ｂから導出された直接燃料オフガスまたは改質燃料オフガスと、空気流路３４ｃから導出された酸化剤オフガスとを燃焼させる燃焼部３５と、燃料電池３４および燃焼部３５を収容するケーシング３１と、燃焼部３５で発生する燃焼排ガスをケーシング３１外に排気する排気管１１ｄ１，１１ｄ２および／または熱交換器１２（排気部）と、脱硫器１１ａ３の導入口側とケーシング３１とを接続する接続管１１ａ４と、接続管１１ａ４に設けられ、開状態および閉状態を有する開閉弁１１ａ５（電磁開閉弁）と、燃料電池３４を少なくとも制御する制御装置１５と、を備えている。制御装置１５は、燃料電池システム１の緊急停止の際に、開閉弁１１ａ５を開状態とする開閉弁制御部（ステップＳ１０４）を備えている。
【００３７】
燃料電池システム１の緊急停止後には、脱硫器１１ａ３の温度が低下して吸着剤の吸着質を吸着可能な量が増加する。これにより、残存する直接燃料、改質用原料または改質燃料を吸着剤が吸着するため、脱硫器１１ａ３内が負圧化する。この知見に基づいて、本発明の燃料電池システム１の制御装置１５は、燃料電池システム１の緊急停止の際に、開閉弁１１ａ５を開状態とするため、脱硫器１１ａ３内が負圧化した場合、ケーシング３１内の気体（水蒸気、可燃性ガス、空気など）が接続管１１ａ４に流入する。よって、燃料電池３４の燃料流路３４ｂへのケーシング３１内の気体の流入（逆流）が抑制される。したがって、燃料電池システム１の緊急停止の際に、燃料電池３４の燃料極の酸化を抑制することができる。
【００３８】
また、開閉弁１１ａ５は、通電時に閉状態となり非通電時に開状態となるノーマルオープン弁である。
これによれば、系統電源１６ａに停電があった場合、開閉弁１１ａ５が開状態となるため、上述した緊急停止時開閉弁制御プログラムが実行された場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００３９】
また、燃料電池システム１の停止運転をする際に、供給源Ｇｓからの改質用原料または直接燃料の供給が遮断されるため、脱硫器１１ａ３内の温度はケーシング３１からの輻射熱および改質用原料または直接燃料（吸着質）の不通過によって一時的に上昇し、脱硫器１１ａ３に吸着されていた改質用原料または直接燃料が脱離される。この脱離された改質用原料または直接燃料が、改質部３３または／および燃料電池３４に到達すると、炭素析出などにより改質部３３および燃料電池３４が劣化する。
【００４０】
この知見に基づいて、燃料電池システム１は、接続管１１ａ４に設けられ、脱硫器１１ａ３からケーシング３１内に流入する改質用原料または直接燃料を一時的に滞留させるバッファタンク１１ａ６をさらに備えている。
【００４１】
これによれば、燃料電池システム１の停止運転をする際に、接続管１１ａ４に設けられた開閉弁１１ａ５を開状態とすれば、脱硫器１１ａ３に吸着されていた改質用原料または直接燃料が脱離されても、脱離された改質用原料または直接燃料は、接続管１１ａ４を通ってバッファタンク１１ａ６に流入し一時的に滞留させることができる。その結果、改質用原料または直接燃料がケーシング３１内に流入するのを抑制することができ、改質部３３および燃料電池３４およびが改質用原料または直接燃料によって劣化するのを抑制することができる。
【００４２】
また、脱硫器１１ａ３の温度が時間の経過とともに下降すると、脱硫器１１ａ３が改質用原料または直接燃料を再び吸着することによって接続管１１ａ４を通ってケーシング３１側の気体を吸引することになるが、脱硫器１１ａ３には接続管１１ａ４を通ってバッファタンク１１ａ６に残留するガスが流入するので、脱硫器１１ａ３が酸化剤ガスによって酸化するのを抑制することができる。
【００４３】
また、上述した実施形態では、燃料電池モジュール３０の緊急停止時に緊急停止時開閉弁制御プログラムを実行させたときについて説明したが、燃料電池モジュール３０の通常の停止運転時に緊急停止時開閉弁制御プログラムを実行したときにも上述したのと同様の作用効果を得ることができる。
【００４４】
なお、上述した実施形態においては、燃料電池モジュール１１は、改質部３３を省略する構成とすることもできる。このとき、燃料電池３４の燃料流路３４ｂには、改質ガス（改質燃料）に代えて、天然ガスや石炭ガスを水蒸気とともに供給すればよい。このように燃料電池３４の燃料極に供給源Ｇｓから直接供給され硫黄成分を含んでいる燃料を直接燃料とする。
【００４５】
１…燃料電池システム、１０…発電ユニット、１１…燃料電池モジュール、１１ａ…改質用原料供給管、１１ａ１…遮断弁、１１ａ２…原料ポンプ、１１ａ３…脱硫器（吸着装置）、１１ａ４…接続管、１１ａ５…開閉弁（電磁開閉弁）、１１ａ６…バッファタンク、１１ｂ…改質供給管、１１ｂ１…改質水ポンプ、１１ｃ…カソードエア供給管、１１ｃ１…カソードエアブロワ、１１ｄ１，１１ｄ２…排気管（排気部）、１２…熱交換器（排気部）、１５…制御装置、３１…ケーシング、３２…蒸発部、３３…改質部、３４…燃料電池、３５…燃焼部。
【図１】
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【図２】
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