(57)【要約】【課題】補圧処理時に脱硫器を含む空間が加圧状態の場合には燃料処理機を含む空間に圧逃しをしてから元弁を開けることにより、補圧処理時におけるガス配管への圧力伝播を防止することを実現する燃料電池システムを提供する。【解決手段】原料ガス遮断弁８および脱硫ガス遮断弁１０によって区切られた脱硫器４を含む空間の圧力を検知する第１の圧力計１４と、脱硫ガス遮断弁１０および燃料ガス切替弁１１および燃料電池出口遮断弁１２とおよびバーナ前遮断弁１３とによって区切られた燃料処理機２を含む空間の圧力を検知する第２の圧力計１５と、制御器１６とを備え、補圧処理時に第１の圧力計１４の検知する圧力が第１の圧力閾値以上の圧力に加圧されている場合には脱硫ガス遮断弁１０を開放し、第１の圧力計１４の検知する圧力が第１の圧力閾値未満の圧力である場合には原料ガス遮断弁８と脱硫ガス遮断弁１０を開放する。【選択図】図１
2009217952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスを反応させて水素を含む燃料ガスを生成する燃料処理器と、前記燃料処理器に供給される前記原料ガスが流れる原料ガス経路と、前記原料ガス経路に設けられた、前記原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去する脱硫器と、前記脱硫器の上流の前記原料ガス経路に設けられた第１の弁と、前記脱硫器と前記燃料処理器との間の前記原料ガス流路に設けられた第２の弁と、前記燃料処理器の下流の外気と連通する経路に設けられた、第３の弁と、制御器を備え、停止処理または停止処理完了後において、前記燃料処理器を含む経路の圧力を補うために補圧処理を行う燃料処理装置であって、
前記補圧処理を行う際に、前記制御器は、前記第３の弁を閉じたまま、前記第２の弁を開放した後、前記第１の弁を開放するよう制御することを特徴とする燃料処理装置。
【請求項２】
前記第１の弁と前記第２の弁との間の、前記脱硫器を含む前記原料ガス経路の圧力を検知する圧力検知器を備え、前記制御器は、前記補圧処理を行う際の前記圧力検知器の検知圧力が第１の圧力閾値以上の場合、前記制御器は、前記第２の弁を開放した後、前記第１の弁を開放するよう制御することを特徴とする請求項１記載の燃料処理装置。
【請求項３】
前記制御器は、前記第２の弁を開放した後、前記検知圧力が前記第１の圧力閾値より小さい第２の圧力閾値以下になると前記第１の弁を開放することを特徴とする請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記補圧処理を行う際の前記圧力検知器の検知圧力が第１の圧力閾値未満の場合、前記制御器は、前記第１の弁を開放するとともに前記第２の弁も開放することを特徴とする請求項２記載の燃料処理装置。
【請求項５】
前記補圧処理の完了を判定する補圧完了判定器と備え、
前記第２の弁を開放している際に、前記補圧完了判定器が補圧処理の完了を判定すると、前記制御器は、前記第１の弁および前記第２の弁を閉止することを特徴とする請求項１記載の燃料処理装置。
【請求項６】
前記圧力検知器は、前記第１の弁と前記第２の弁との間の、前記脱硫器を含む前記原料ガス経路の温度と検知する第１の温度検知器と、前記第２の弁を前回遮断したときの前記温度検知器が検知した温度を記憶する第１の温度記憶器と、前記第１の温度記憶器に記憶している温度と前記温度検知器が検知する温度から前記脱硫器を含む前記原料ガス経路の圧力を演算する第１の圧力演算器とを備える請求項１記載の燃料処理装置。
【請求項７】
前記第２の弁より下流の燃料処理器を含む空間の温度と検知する第２の温度検知器と、前記第２の弁を前回遮断したときの前記温度検知器が検知した温度を記憶する第２の温度記憶器と、前記第２の温度記憶器に記憶している温度と前記温度検知器が検知する温度から前記空間の圧力を演算する第２の圧力演算器と、前記第２の圧力演算器が演算した圧力演算値に基づき補圧処理の開始を判定する前記補圧開始判定器とを備えることを特徴とする請求項１記載の燃料処理装置。
【請求項８】
前回補圧処理の完了を判定したときからの経過時間を計測する第１のタイマと、前記運転停止時からの経過時間を計測する第２のタイマと、現在の時刻を計時する時計と、現在の外気温を測定する外気温検知器と、前記補圧判定手段は、前記第１のタイマ、前記第２のタイマ、前記時計、前記外気温検知器の少なくとも１つから得られる情報により補圧処理の完了判定を行なう補圧完了判定器とを備えることを特徴とする請求項１記載の燃料処理装置。
【請求項９】
請求項１〜８に記載の燃料処理装置と、前記燃料処理装置より供給される前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池とを備えた燃料電池システム。
【請求項１０】
原料ガスを反応させて水素を含む燃料ガスを生成する燃料処理器と、前記燃料処理器に供給される前記原料ガスが流れる原料ガス経路と、前記原料ガス経路に設けられた、前記原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去する脱硫器と、前記脱硫器の上流の前記原料ガス経路に設けられた第１の弁と、前記脱硫器と前記燃料処理器との間の前記原料ガス流路に設けられた第２の弁と、前記燃料処理器の下流の外気と連通する経路に設けられた、第３の弁と、停止処理または停止処理完了後において、前記燃料処理器を含む経路の圧力を補うために補圧処理を行う燃料処理装置の運転方法であって、
前記補圧処理を行う際に、前記第３の弁を閉じたまま、前記第２の弁を開放した後、前記第１の弁を開放するよう制御することを特徴とする燃料処理装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料ガスを用いて水素を含む燃料ガスを生成する燃料処理装置、これを備える燃料電池システム、及びその燃料処理装置の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池システムとしては、運転停止中に燃料処理機の負圧を防止するシステムとして、原燃料ガスを供給することにより燃料処理機各反応部内の圧力を常圧に保つものがあった（例えば、特許文献１参照）。図８は、前記特許文献１に記載された従来の燃料処理機を示すものである。
【０００３】
図８において従来の燃料電池システムは、炭化水素系の原燃料ガスと水蒸気が供給され、水蒸気改質反応により水素リッチな改質ガスを生成する改質反応部１０１と、改質ガス中に含まれるＣＯガスを水性シフト反応により低減させるシフト反応部１０２と、改質ガス中に残存するＣＯガスを酸化して、ＣＯガスを更に低減するＣＯ選択酸化反応部１０３とを具備する改質装置における。改質装置の稼動を停止した後に改質反応部１０１の温度が所定値以下となったことを判定する温度判定手段１０６と、温度判定手段１０６により改質反応部１０１の温度が所定値以下となったことが判定された時点で改質反応部１０１への水蒸気の供給を停止すると共に改質反応部１０１へ原燃料ガスを供給するガス供給制御手段１１０とを備えている。
【０００４】
そして運転停止時において、各反応部の温度が、原燃料ガスが熱分解して炭素の析出が起こる温度以下となったら、改質反応部１０１への水蒸気の供給を停止すると共に原燃料ガスを改質反応部１０１に供給して各反応部内の水蒸気を除去した後、改質ガス導出流路１１３の開閉弁１２１を閉状態として各反応部内の圧力を常圧に保つ。
【０００５】
また原燃料ガスとして都市ガスなどを用い、脱硫器で都市ガスの付臭成分を除去した後に改質反応部に原燃料ガスを供給するものもある（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２０００−９５５０４号公報（第３−５頁、図１）
【特許文献２】特開平１１−１９１４２６号公報（第３−４頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら図８に示す従来の燃料電池システムでは、燃料処理機の改質反応部１０１は650℃程度の高温で運転しているために、システム運転停止は常温程度まで改質反応部１０１の温度が低下するのに約1日程度かかる。そのため運転停止から約１日程度は燃料処理機の改質反応部１０１を含む空間は圧力低下が継続する。
【０００７】
一方、脱硫器は50℃程度の常温より少し高い状態で運転しているため、システム運転停止は数時間で常温程度まで低下する。そのため脱硫器を含む空間の圧力は、システム運転停止から数時間後までは圧力低下が継続し、数時間後からは脱硫器周辺の環境温度に従って、環境温度が上昇した場合は圧力が上昇し、環境温度が下降した場合は圧力が低下する。なお圧力上昇に関しては、都市ガス供給圧力を２ｋＰａ、昼夜の気温差を約１０℃とすると、温度変化によって脱硫器を含む空間の圧力が５ｋＰａまで上昇する。そのため、脱硫器を含む空間の圧力が環境温度の上昇により圧力上昇している状態のときに、燃料処理機を含む空間の補圧処理のために開閉弁１１８を開放すると、脱硫器を含む空間の上昇した圧力がガス配管に伝播するという課題があった。
【０００８】
さらにこのとき同じガス配管に接続されている他の燃焼器具が使用中の場合には、瞬間的に最大約１．５倍のガスが該当する燃焼器具に流入するため、該当する燃焼器具の燃焼性が不安定になったり、時には失火するなどの不具合が発生することも考えられる。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、補圧処理時に脱硫器を含む空間が圧力上昇している状態の場合には燃料処理機を含む空間に圧力を供給することにより脱硫器を含む空間の圧力を低下させてから原燃料ガス供給遮断弁を開けることにより、補圧処理時におけるガス配管への圧力伝播を防止することを実現する燃料処理装置及びこれを備える燃料電池システム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】
【００１０】
上述した従来の課題を解決するために、第１の本発明の燃料処理装置は、原料ガスを反応させて水素を含む燃料ガスを生成する燃料処理器と、前記燃料処理器に供給される前記原料ガスが流れる原料ガス経路と、前記原料ガス経路に設けられた、前記原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去する脱硫器と、前記脱硫器の上流の前記原料ガス経路に設けられた第１の弁と、前記脱硫器と前記燃料処理器との間の前記原料ガス流路に設けられた第２の弁と、前記燃料処理器の下流の外気と連通する経路に設けられた、第３の弁と、制御器を備え、停止処理または停止処理完了後において、前記燃料処理器を含む経路の圧力を補うために補圧処理を行う燃料処理装置であって、前記補圧処理を行う際に、前記制御器は、前記第３の弁を閉じたまま、前記第２の弁を開放した後、前記第１の弁を開放するよう制御する。本構成によって、補圧処理時に脱硫器を含む空間の圧力が第１の圧力閾値以上の圧力に加圧されている場合には第２の弁を開放することにより燃料処理機を含む空間に補圧をすることができるとともに、脱硫器を含む空間の圧力が第１の圧力閾値以上の圧力に加圧されている状態では第１の弁を開放しないため、第１弁より上流の原料ガス経路への圧力伝播を抑制することができる。
【００１１】
また、第２の本発明の燃料処理装置は、第１の本発明の燃料処理装置において、前記第１の弁と前記第２の弁との間の、前記脱硫器を含む前記原料ガス経路の圧力を検知する圧力検知器を備え、前記制御器は、前記補圧処理を行う際の前記圧力検知器の検知圧力が第１の圧力閾値以上の場合、前記制御器は、前記第２の弁を開放した後、前記第１の弁を開放するよう制御することを特徴とする。
【００１２】
また、第３の本発明の燃料処理装置は、前記制御器は、前記第２の弁を開放した後、前記検知圧力が前記第１の圧力閾値より小さい第２の圧力閾値以下になると前記第１の弁を開放することを特徴とする。本構成によって、第１の本発明における作用・効果に加えて、補圧処理時に第２の弁のみを開放し、脱硫器を含む空間の圧力を第２の圧力閾値より低くなるまで圧力を低下させた後に第１の弁を開放することにより、原料供給源への圧力伝播が発生しない条件での原料供給源の圧力による補圧処理を行なうことができる。
【００１３】
また、第４の本発明の燃料処理装置は、第１の本発明の燃料処理装置において、前記補圧処理を行う際の前記圧力検知器の検知圧力が第１の圧力閾値未満の場合、前記制御器は、前記第１の弁を開放するとともに前記第２の弁も開放することを特徴とする。
【００１４】
また、第５の本発明の燃料処理装置は、前記補圧処理の完了を判定する補圧完了判定器と備え、前記第２の弁を開放している際に、前記補圧完了判定器が補圧処理の完了を判定すると、前記制御器は、前記第１の弁および前記第２の弁を閉止することを特徴とする。本構成によって、第１の本発明または第２の本発明における作用・効果に加えて、補圧処理完了時には、補圧処理時に第２の弁のみを開放している場合は第２の弁のみを遮断し、補圧処理時に第１の弁と第２の弁を開放している場合は第１の弁と第２の弁を遮断することにより、脱硫器を含む空間および燃料処理機を含む空間を各々封止することができる。
【００１５】
また第６の本発明の燃料処理装置は、第１の本発明の燃料処理装置において、前記圧力検知器は、前記第１の弁と前記第２の弁との間の、前記脱硫器を含む前記原料ガス経路の温度と検知する第１の温度検知器と、前記第２の弁を前回遮断したときの前記温度検知器が検知した温度を記憶する第１の温度記憶器と、前記第１の温度記憶器に記憶している温度と前記温度検知器が検知する温度から前記脱硫器を含む前記原料ガス経路の圧力を演算する第１の圧力演算器とを備える。本構成によって、第１の本発明における作用・効果に加えて、脱硫器を含む空間の圧力変化を温度検知器で間接的に計測することができるため、低コスト化を図ることができる。
【００１６】
また第７の本発明の燃料処理装置は、第１の本発明の燃料処理装置において、前記第２の弁より下流の燃料処理器を含む空間の温度と検知する第２の温度検知器と、前記第２の弁を前回遮断したときの前記温度検知器が検知した温度を記憶する第２の温度記憶器と、前記第２の温度記憶器に記憶している温度と前記温度検知器が検知する温度から前記空間の圧力を演算する第２の圧力演算器と、前記第２の圧力演算器が演算した圧力演算値に基づき補圧処理の開始を判定する前記補圧開始判定器とを備えることを特徴とする。本構成によって、第１の本発明における作用・効果に加えて、燃料処理機を含む空間の圧力変化を温度検知器で間接的に計測することができるため、低コスト化を図ることができる。
【００１７】
また第８の本発明は、第１の本発明の燃料処理装置において、前回補圧処理の完了を判定したときからの経過時間を計測する第１のタイマと、運転停止時からの経過時間を計測する第２のタイマと、現在の時刻を計時する時計と、現在の外気温を測定する外気温検知器と、補圧判定手段は、第１のタイマ、第２のタイマ、時計、外気温検知器の少なくとも１つから得られる情報により補圧の完了判定を行う補圧完了判定器とを備えることを特徴とする。本構成によって、第１の本発明における作用・効果に加えて、以下のことをすることができる。すなわち、システムの運転履歴としての、前回補圧処理をしてからの経過時間を示す第１のタイマおよび、運転停止からの経過時間を示す第２のタイマの少なくとも１つから得られる情報により補圧判定を行なうことにより、圧力検知器による直接計測や温度検知器による間接計測をすることなく補圧判定を行なうことができる。またシステム外環境としての、外気温を直接検知する外気温検知器および外気温を推定するための時計の少なくとも１つから得られる情報により補圧判定を行なうことにより、圧力検知器による直接計測や温度検知器による間接計測をすることなく補圧判定を行なうことができる。
【００１８】
また、第９の本発明の燃料電池システムは、上記本発明の燃料処理装置と、前記燃料処理装置より供給される前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池とを備えることを特徴とする。
【００１９】
また第１０の本発明の燃料処理装置の運転方法は、原料ガスを反応させて水素を含む燃料ガスを生成する燃料処理器と、前記燃料処理器に供給される前記原料ガスが流れる原料ガス経路と、前記原料ガス経路に設けられた、前記原料ガスに含まれる硫黄化合物を除去する脱硫器と、前記脱硫器の上流の前記原料ガス経路に設けられた第１の弁と、前記脱硫器と前記燃料処理器との間の前記原料ガス流路に設けられた第２の弁と、前記燃料処理器の下流の外気と連通する経路に設けられた、第３の弁と、停止処理または停止処理完了後において、前記燃料処理器を含む経路の圧力を補うために補圧処理を行う燃料処理装置の運転方法であって、前記補圧処理を行う際に、前記第３の弁を閉じたまま、前記第２の弁を開放した後、前記第１の弁を開放するよう制御することを特徴とする。補圧処理時に脱硫器を含む空間の圧力が第１の圧力閾値以上の圧力に加圧されている場合には第２の弁を開放することにより燃料処理機を含む空間に補圧をすることができるとともに、脱硫器を含む空間の圧力が第１の圧力閾値以上の圧力に加圧されている状態では第１の弁を開放しないため、原料供給源への圧力伝播を防止する運転を行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明にかかる燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法によれば、補圧処理時に脱硫器を含む空間の圧力が加圧されている場合には第２の弁を開放することにより燃料処理機を含む空間に補圧をすることができるとともに、脱硫器を含む空間の圧力が加圧されている状態では第１の弁を開放しないため、原料供給源への圧力伝播を防止することを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の本実施の形態１における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【００２３】
本実施の形態における燃料電池システムは、水素リッチな燃料ガスと酸素を含む酸化剤ガスとを用いて発電を行なう燃料電池１と、触媒を用いて都市ガスやプロパンガスなどの炭化水素系の原料ガスを水蒸気改質する燃料処理機２と、燃料処理機２の温度維持のために原料ガスまたは生成した燃料ガスの一部を燃焼させるバーナ３と、原料供給源である都市ガス配管から都市ガスを燃料処理機２に供給する原料ガス供給路４と、燃料処理機２で生成された燃料ガスを燃料電池１に供給する燃料ガス供給路５と、燃料電池１から排出される残余燃料ガスをバーナ３に供給する燃料ガス排出路６と、燃料処理機２で生成された燃料ガスを燃料電池１に供給せずにバーナ３に供給するために燃料ガス供給路５とから分岐して燃料ガス排出路６に合流する燃料ガスバイパス路７とを備えている。さらに原料ガス供給路４には、燃料電池システムへの原料ガスの供給／遮断を行なう原料ガス遮断弁８と、原料ガスに含有する付臭剤を除去する脱硫器９と、脱硫後の原料ガスを燃料処理機２に供給／遮断を行なう脱硫ガス遮断弁１０と、燃料ガス供給路５を通流する燃料ガスの供給先を燃料電池１または燃料ガスバイパス路７のいずれかに切り替える燃料ガス切替弁１１と、燃料電池１から排出される残余燃料ガスの排出／遮断を行なう燃料電池出口遮断弁１２と、燃料ガス排出路６を通流する燃料ガスまたは残余燃料ガスのバーナ３への供給／遮断を行なうバーナ前遮断弁１３と、原料ガス遮断弁８および脱硫ガス遮断弁１０によって区切られた脱硫器４を含む空間の圧力を検知する第１の圧力計１４と、脱硫ガス遮断弁１０および燃料ガス切替弁１１および燃料電池出口遮断弁１２とおよびバーナ前遮断弁１３とによって区切られた燃料処理機２を含む空間の圧力を検知する第２の圧力計１５と、制御器１６とを備えている。また制御器１６には、第２の圧力計１５が検知する圧力に応じて燃料処理機２を含む空間への補圧開始を判定する補圧開始判定器１７と、補圧処理中の第２の圧力計１５が検知する圧力に応じて燃料処理機２を含む空間への補圧完了を判定する補圧完了判定器１８とを備える。
【００２４】
なお、本実施の形態における構成部材としての原料ガス遮断弁８、脱硫ガス遮断弁１０、第１の圧力計１４は、各々、第１の本発明における第１の弁、第２の弁、圧力検知器の具体的な実施の一例である。またなお、本実施の形態における構成部材としての燃料ガス切替弁１１と燃料電池出口遮断弁１２とバーナ前遮断弁１３は、第１の本発明における第３の弁の具体的な実施の一例である。
【００２５】
まず、本実施の形態における燃料電池システムの具体的動作を説明する。
【００２６】
図１に示す燃料電池システムは、原料ガスとしての都市ガスは原料ガス遮断弁８を開放することにより、原料供給源である都市ガス配管から原料ガス供給路４を通じて脱硫器９に供給される。脱硫器９において含有する付臭成分を除去された脱硫後の都市ガスは、脱硫ガス遮断弁１０を開放することにより燃料処理機２に供給される。燃料処理機２では、供給された脱硫後の都市ガスを水蒸気改質することにより水素リッチな燃料ガスに生成する。生成された燃料ガス中には燃料電池１の触媒には有害となる一酸化炭素が含まれるが、燃料処理機２には、燃料ガス中に含まれる一酸化炭素濃度も低減する機能も備えている。ただし起動初期においては燃料処理機２の触媒温度が十分に昇温されていないため、生成された燃料ガス中には高濃度の一酸化炭素が含まれる。このとき燃料処理機２から燃料ガス供給路５に排出される燃料ガスは、燃料ガス切替弁１１を燃料ガスバイパス路７側に切替え、バーナ前遮断弁１３を開放することにより、燃料ガスバイパス路７と燃料ガス排出路６を通じてバーナ３に供給し、燃料処理機２の加熱源として燃焼する。バーナ３での加熱により燃料処理機２の触媒温度が十分に昇温されて燃料ガス中の一酸化炭素濃度が十分に低減されると、燃料ガス切替弁１１を燃料電池１側に切替えることにより、燃料ガスは燃料ガス供給路５を通じて燃料電池１に供給される。燃料電池１に供給された燃料ガスは、別流路から燃料電池１に供給された空気中の酸素と電気化学的に反応することにより発電を行なう。発電によって得られた直流電力は、図示していないインバータで交流変換された後、交流電力として図示していない電力負荷に供給される。一方、燃料電池１から排出される残余燃料ガスには発電に使用されなかった水素や燃料処理機２で完全には改質されなかった炭化水素ガスなどの可燃性ガスが含まれる。残余燃料ガスは燃料電池出口遮断弁１２を開放することにより、燃料ガス排出路６を通じてバーナ３に供給され、燃料処理機２の温度を維持するための加熱源として燃焼する。また、燃料電池システムの運転が停止したときには、原料ガス遮断弁８、脱硫ガス遮断弁１０、燃料電池出口遮断弁１２、バーナ前遮断弁１３を遮断し、燃料ガス切替弁１１を燃料ガスバイパス路７側に切替えることにより、脱硫器９を含む空間、燃料処理機２を含む空間、燃料電池１を含む空間を各々封止する。
【００２７】
次に図２に示す補圧処理のフローチャートを用いて、本実施の形態における燃料電池システムの運転停止時における補圧処理について説明する。なお、本実施の形態における燃料電池システムの動作について説明しながら、本発明の燃料電池システムの運転方法の一実施の形態についても説明する。
【００２８】
なお図２において、ステップＳ１０１は第７の本発明における補圧開始判定ステップの具体的な実施の一例であり、ステップＳ１０２、Ｓ１０３は第７の本発明における第２の補圧処理ステップの具体的な実施の一例であり、ステップＳ１０２、Ｓ１０８、Ｓ１０９は第７の本発明における第１の補圧処理ステップの具体的な実施の一例である。また、ステップＳ１０６、Ｓ１０７は第８の本発明における第３の補圧処理ステップの具体的な実施の一例である。さらに、ステップＳ１０４、Ｓ１１０は第９の本発明における補圧完了判定ステップの具体的な実施の一例であり、ステップＳ１０５、Ｓ１１１、Ｓ１１２は第９の本発明における補圧完了動作ステップの具体的な実施の一例である。
【００２９】
燃料電池システムの運転停止時には、制御器１６は第２の圧力計１５からの圧力信号を受けて、補圧開始判定器１７に第２の圧力計１５が検知した圧力Ｐ２を入力する。補圧開始判定器１７では、入力された圧力Ｐ２と補圧開始判定の閾値Ｐｓとを比較する（Ｓ１０１）。Ｐ２＜Ｐｓのときは燃料処理機２を含む空間は圧力低下しているため、補圧処理を開始する。まず第１の圧力計１４が検知した圧力Ｐ１と、第１の本発明における第１の圧力閾値であるＰｃ１とを比較する（Ｓ１０２）。Ｐ１≧Ｐｃ１のときは脱硫ガス遮断弁１０を開放し（Ｓ１０３）、脱硫器９を含む空間の圧力を用いて、燃料処理機２を含む空間の補圧処理を行なう。補圧処理中、制御器１６は第２の圧力計１５からの圧力信号を受けて、補圧完了判定器１８に第２の圧力計１５が検知した圧力Ｐ２を入力する。補圧完了判定器１８は入力された圧力Ｐ２が補圧完了判定の閾値Ｐｅと比較する（Ｓ１０４）。Ｐ２≧Ｐｅのときは燃料処理機２を含む空間の補圧処理が完了であるため、脱硫ガス遮断弁１０を遮断し（Ｓ１０５）て補圧処理を終了する。また、ステップＳ１０４でＰ２＜Ｐｅのときは補圧処理を継続しながら、第１の圧力計１４が検知した圧力Ｐ１と、第２の本発明における第２の圧力閾値であるＰｃ２とを比較する（Ｓ１０６）。Ｐ１≧Ｐｃ２のときはステップＳ１０４に移行し、Ｐ１＜Ｐｃ２のときは原料ガス遮断弁８を開放し（Ｓ１０７）、ステップＳ１１０に移行する。一方、ステップＳ１０２でＰ１＜Ｐｃ１のときは、原料ガス遮断弁８の開放（Ｓ１０８）と、脱硫ガス遮断弁１０の開放（Ｓ１０９）を行ない、ステップＳ１１０に移行する。ステップＳ１１０では補圧完了判定器１８は、制御器１６から入力された圧力Ｐ２が補圧完了判定の閾値Ｐｅと比較し、Ｐ２≧ＰｅとなるまでステップＳ１１０を継続する。Ｐ２≧Ｐｅとなると燃料処理機２を含む空間の補圧処理が完了であるため、脱硫ガス遮断弁１０の遮断（Ｓ１１１）と、原料ガス遮断弁８の遮断（Ｓ１１２）を行ない、補圧処理を終了する。なお、ステップＳ１０１でＰ２≧Ｐｓのときは、補圧開始判定器１７は補圧処理を行わずに処理フローを終了する。
【００３０】
まず、本実施の形態における燃料電池システムの構成および燃料電池システムの運転方法をとることにより、第２の圧力計１５が検知した圧力Ｐ２がＰ２＜Ｐｓの時には補圧開始判定器１７の判定により補圧処理を開始することができる。その上で補圧処理時には第１の圧力計１４が検知した圧力Ｐ１が加圧されてＰ１≧Ｐｃ１のときは脱硫ガス遮断弁１０を開放することにより燃料処理機２を含む空間に補圧をすることができるとともに、脱硫器９を含む空間の圧力が第１の圧力閾値であるＰｃ１以上の圧力に加圧されている状態では原料ガス遮断弁８を開放しないように制御動作するため、原料供給源である都市ガス配管への圧力伝播を防止することができる燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法を実現することができる。
【００３１】
また、補圧処理時に脱硫ガス遮断弁１０のみを開放して脱硫器９を含む空間の圧力を燃料処理機２を含む空間に供給することにより、第１の圧力計１４が検知した圧力Ｐ１を低下させることができる。そのため、第１の圧力計１４が検知した圧力Ｐ１を第２の圧力閾値であるＰｃ２より低くなるまで圧力を低下させた後に原料ガス遮断弁８を開放することにより、原料供給源である都市ガス配管への圧力伝播が発生しない条件での都市ガス配管からの圧力を用いた補圧処理を行なうことができる燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法を実現することができる。
【００３２】
さらに、第２の圧力計１５が検知した圧力Ｐ２がＰ２≧Ｐｅとなると補圧完了判定器１８の判定により補圧処理を完了することができる。その上で補圧処理完了時には、脱硫ガス遮断弁１０のみ開放することによりＰ２≧Ｐｅとなった場合は脱硫ガス遮断弁１０のみを遮断し、補圧処理時に原料ガス遮断弁８および脱硫ガス遮断弁１０を開放することによりＰ２≧Ｐｅとなった場合は原料ガス遮断弁８および脱硫ガス遮断弁１０を遮断することにより、脱硫器９を含む空間および燃料処理機２を含む空間を各々封止することができる燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法を実現することができる。
【００３３】
なお、本実施の形態におけるＰｓは補圧開始を判定するための閾値であるため、燃料処理機２を含む空間の負圧化を防止すること、および、都市ガス配管からの補圧処理をすることを考慮すると、都市ガス供給圧力（一般的には１．０〜２．５ｋＰａ）の圧力下限未満の正値に設定することが好ましい。またＰｅは補圧完了を判定するための閾値であるため、最終的に都市ガス配管から十分な補圧が行われたこと、および、都市ガス供給圧力の下限に近い圧力で供給される燃料電池システムが存在する可能性があることを考慮すると、都市ガス供給圧力（一般的には１．０〜２．５ｋＰａ）の範囲内の可能な限り下限値に近い値に設定することが好ましい。またＰｃ１は都市ガス配管への圧力伝播を防止するための閾値であるため、想定される都市ガス供給圧力（１．０〜２．５ｋＰａ）に対して圧力伝播が起こらないことを考慮すると、都市ガス供給圧力下限以下に設定することが好ましい。またＰｃ２は補圧処理途中に脱硫器９を含む空間からの圧力による補圧から都市ガス配管からの補圧に切替える閾値であるため、Ｐｅ未満の正値に設定することが好ましい。
【００３４】
またなお、本実施の形態ではステップＳ１１０は、『圧力Ｐ１が補圧完了判定の閾値Ｐｅと比較し、安定後の圧力Ｐ１がＰ１≧ＰｅとなるまでステップＳ１１０を継続する。』としたが、原料供給源である都市ガス配管から常時圧力が供給されているために、『所定時間経過するまでステップＳ１１０を継続する』としても同等の補圧処理を行なうことができる。
【００３５】
またなお、本実施の形態では、都市ガスを原料ガスとする燃料電池システムを用いて説明をおこなったが、原料ガスとしてプロパンガスなどの他の炭化水素系ガスを使用しても構わない。この場合は、各圧力閾値Ｐｓ、Ｐｅ、Ｐｃ１、Ｐｃ２を原料として使用する炭化水素系ガスの供給圧力範囲に対して上記と同様の設定をすることにより、より好ましい燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法を実現することができる。
【００３６】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図３において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００３７】
本実施の形態における燃料電池システムは、図１に示す燃料電池システムにおける第１の圧力計１４の代わりに、脱硫器９の流路内部空間の温度Ｔ１を検知する第１の温度検知器１９を備えている。また制御器１６には、脱硫ガス遮断弁１０を前回遮断したときに第１の温度検知器１９が検知した温度Ｔｌ１を記憶する第１の温度記憶器２０と、Ｔｌ１とＴ１から脱硫器９を含む空間の圧力を演算する第１の圧力演算器２１とを備えている。
【００３８】
次に図４に示す補圧処理のフローチャートを用いて、本実施の形態における燃料電池システムの運転停止時における補圧処理について説明する。なお、本実施の形態における燃料電池システムの動作について説明しながら、本発明の燃料電池システムの運転方法の一実施の形態についても説明する。
【００３９】
なお図４において、ステップＳ２０１は第７の本発明における補圧開始判定ステップの具体的な実施の一例であり、ステップＳ２０２、Ｓ２０３は第７の本発明における第２の補圧処理ステップの具体的な実施の一例であり、ステップＳ２０２、Ｓ２０８、Ｓ２０９は第７の本発明における第１の補圧処理ステップの具体的な実施の一例である。また、ステップＳ２０６、Ｓ２０７は第８の本発明における第３の補圧処理ステップの具体的な実施の一例である。さらに、ステップＳ２０４、Ｓ２１０は第９の本発明における補圧完了判定ステップの具体的な実施の一例であり、ステップＳ２０５、Ｓ２１１、Ｓ２１２は第９の本発明における補圧完了動作ステップの具体的な実施の一例である。
【００４０】
燃料電池システムの運転停止時には、制御器１６は第２の圧力計１５からの圧力信号を受けて、補圧開始判定器１７に第２の圧力計１５が検知した圧力Ｐ２を入力する。補圧開始判定器１７では、入力された圧力Ｐ２と補圧開始判定の閾値Ｐｓとを比較する（Ｓ２０１）。Ｐ２＜Ｐｓのときは燃料処理機２を含む空間は圧力低下しているため、補圧処理を開始する。まず、第１の温度検知器１９が検知した温度Ｔ１と第１の温度記憶器２０に記憶している温度Ｔｌ１を第１の圧力演算器２１に入力して、脱硫器９を含む空間の圧力Ｐ１（Ｔ１，Ｔｌ１）を演算する。演算した圧力Ｐ１（Ｔ１，Ｔｌ１）と、第１の本発明における第１の圧力閾値であるＰｃ１とを比較する（Ｓ２０２）。Ｐ１（Ｔ１，Ｔｌ１）≧Ｐｃ１のときは脱硫ガス遮断弁１０を開放し（Ｓ２０３）、脱硫器９を含む空間の圧力を用いて、燃料処理機２を含む空間の補圧処理を行なう。補圧処理中、制御器１６は第２の圧力計１５からの圧力信号を受けて、補圧完了判定器１８に第２の圧力計１５が検知した圧力Ｐ２を入力する。補圧完了判定器１８は入力された圧力Ｐ２が補圧完了判定の閾値Ｐｅと比較する（Ｓ２０４）。安定後の圧力Ｐ２がＰ２≧Ｐｅのときは燃料処理機２を含む空間の補圧処理が完了であるため、脱硫ガス遮断弁１０を遮断し（Ｓ２０５）て補圧処理を終了し、ステップＳ２１３に移行する。また、ステップＳ２０４でＰ２≧Ｐｅが安定して成立するまでは補圧処理を継続しながら、第２の圧力計１５が検知した圧力Ｐ２と、第２の本発明における第２の圧力閾値であるＰｃ２とを比較する（Ｓ２０６）。これは脱硫ガス遮断弁１０を開放することにより、脱硫器９を含む空間と燃料処理機２を含む空間とが連通されるため、第２の圧力計１５が検知した圧力Ｐ２が脱硫器９を含む空間の圧力と等圧となるからである。Ｐ２≧Ｐｃ２のときはステップＳ２０４に移行し、Ｐ２＜Ｐｃ２のときは原料ガス遮断弁８を開放し（Ｓ２０７）、ステップＳ２１０に移行する。一方、ステップＳ２０２でＰ１（Ｔ１，Ｔｌ１）＜Ｐｃ１のときは、原料ガス遮断弁８の開放（Ｓ２０８）と、脱硫ガス遮断弁１０の開放（Ｓ２０９）を行ない、ステップＳ２１０に移行する。ステップＳ２１０では補圧完了判定器１８は、制御器１６から入力された圧力Ｐ２が補圧完了判定の閾値Ｐｅと比較し、安定後の圧力Ｐ２がＰ２≧ＰｅとなるまでステップＳ２１０を継続する。安定後の圧力Ｐ２がＰ２≧Ｐｅとなると燃料処理機２を含む空間の補圧処理が完了であるため、脱硫ガス遮断弁１０の遮断（Ｓ２１１）と、原料ガス遮断弁８の遮断（Ｓ２１２）を行ない、補圧処理を終了し、ステップＳ２１３に移行する。ステップＳ２１３に移行すると、第１の温度検知器１９が検知した温度Ｔ１をＴｌ１として第１の温度記憶器２０に記憶した後、処理フローを終了する。なお、ステップＳ２０１でＰ２≧Ｐｓのときは、補圧開始判定器１７は補圧処理を行わずに処理フローを終了する。
【００４１】
まず、本実施の形態における燃料電池システムの構成および燃料電池システムの運転方法をとることにより、第２の圧力計１５が検知した圧力Ｐ２がＰ２＜Ｐｓの時には補圧開始判定器１７の判定により補圧処理を開始することができる。その上で補圧処理時には第１の温度検知器１９が検知した温度Ｔ１と第１の温度記憶器２０に記憶している温度Ｔｌ１から第１の圧力演算器２１が演算する圧力Ｐ１（Ｔ１，Ｔｌ１）が、加圧されてＰ１（Ｔ１，Ｔｌ１）≧Ｐｃ１のときは脱硫ガス遮断弁１０を開放することにより燃料処理機２を含む空間に補圧をすることができるとともに、脱硫器９を含む空間の圧力が第１の圧力閾値であるＰｃ１以上の圧力に加圧されている状態では原料ガス遮断弁８を開放しないように制御動作するため、原料供給源である都市ガス配管への圧力伝播を防止することができる燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法を実現することができる。しかも、圧力検知計を用いずに温度検知器による間接計測を行なうため、より低コスト化を実現することができる。
【００４２】
また、補圧処理時に脱硫ガス遮断弁１０のみを開放して脱硫器９を含む空間の圧力を燃料処理機２を含む空間に供給することにより、脱硫器９を含む空間の圧力を低下させることができる。そのため、脱硫器９を含む空間の圧力と実質的に同値である第２の圧力計１５が検知した圧力Ｐ２を第２の圧力閾値であるＰｃ２より低くなるまで圧力を低下させた後に原料ガス遮断弁８を開放することにより、原料供給源である都市ガス配管への圧力伝播が発生しない条件での都市ガス配管からの圧力を用いた補圧処理を行なうことができる燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法を実現することができる。
【００４３】
さらに、第２の圧力計１５が検知した圧力Ｐ２がＰ２≧Ｐｅとなると補圧完了判定器１８の判定により補圧処理を完了することができる。その上で補圧処理完了時には、脱硫ガス遮断弁１０のみ開放することによりＰ２≧Ｐｅとなった場合は脱硫ガス遮断弁１０のみを遮断し、補圧処理時に原料ガス遮断弁８および脱硫ガス遮断弁１０を開放することによりＰ２≧Ｐｅとなった場合は原料ガス遮断弁８および脱硫ガス遮断弁１０を遮断することにより、脱硫器９を含む空間および燃料処理機２を含む空間を各々封止することができる燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法を実現することができる。
【００４４】
なお、本実施の形態におけるＰｓは補圧開始を判定するための閾値であるため、燃料処理機２を含む空間の負圧化を防止すること、および、都市ガス配管からの補圧処理をすることを考慮すると、都市ガス供給圧力（一般的には１．０〜２．５ｋＰａ）の圧力下限未満の正値に設定することが好ましい。またＰｅは補圧完了を判定するための閾値であるため、最終的に都市ガス配管から十分な補圧が行われたこと、および、都市ガス供給圧力の下限に近い圧力で供給される燃料電池システムが存在する可能性があることを考慮すると、都市ガス供給圧力（一般的には１．０〜２．５ｋＰａ）の範囲内の可能な限り下限値に近い値に設定することが好ましい。またＰｃ１は都市ガス配管への圧力伝播を防止するための閾値であるため、想定される都市ガス供給圧力（１．０〜２．５ｋＰａ）に対して圧力伝播が起こらないことを考慮すると、都市ガス供給圧力下限以下に設定することが好ましい。またＰｃ２は補圧処理途中に脱硫器９を含む空間からの圧力による補圧から都市ガス配管からの補圧に切替える閾値であるため、Ｐｅ未満の正値に設定することが好ましい。
【００４５】
またなお、本実施の形態ではステップＳ２１０は、『圧力Ｐ１が補圧完了判定の閾値Ｐｅと比較し、安定後の圧力Ｐ１がＰ１≧ＰｅとなるまでステップＳ２１０を継続する。』としたが、原料供給源である都市ガス配管から常時圧力が供給されているために、『所定時間経過するまでステップＳ２１０を継続する』としても同等の補圧処理を行なうことができる。
【００４６】
またなお、本実施の形態では、都市ガスを原料ガスとする燃料電池システムを用いて説明をおこなったが、原料ガスとしてプロパンガスなどの他の炭化水素系ガスを使用しても構わない。この場合は、各圧力閾値Ｐｓ、Ｐｅ、Ｐｃ１、Ｐｃ２を原料として使用する炭化水素系ガスの供給圧力範囲に対して上記と同様の設定をすることにより、より好ましい燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法を実現することができる。
【００４７】
さらになお、Ｐ１（Ｔ１，Ｔｌ１）を演算するときには別途、脱硫ガス遮断弁１０を前回遮断したときの脱硫器９を含む空間の圧力であるＰｌ１が必要となるが、圧力Ｐｌ１は脱硫ガス遮断弁１０を前回遮断したときの第２の圧力計１５が検知する圧力Ｐ２を代用しても構わない。または、都市ガス供給圧力範囲内の任意の圧力値を与えても構わないが、上限値を与えるとより好ましい。
【００４８】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図５において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００４９】
本実施の形態における燃料電池システムは、図１に示す燃料電池システムにおける第２の圧力計１５の代わりに、燃料処理機２の流路内部空間の温度Ｔ２を検知する第２の温度検知器２２を備えている。また制御器１６には、脱硫ガス遮断弁１０を前回遮断したときに第２の温度検知器２２が検知した温度Ｔｌ２を記憶する第２の温度記憶器２３と、Ｔｌ２とＴ２から燃料処理機２を含む空間の圧力を演算する第２の圧力演算器２４とを備えている。
【００５０】
次に図６に示す補圧処理のフローチャートを用いて、本実施の形態における燃料電池システムの運転停止時における補圧処理について説明する。なお、本実施の形態における燃料電池システムの動作について説明しながら、本発明の燃料電池システムの運転方法の一実施の形態についても説明する。
【００５１】
なお図６において、ステップＳ３０１は第７の本発明における補圧開始判定ステップの具体的な実施の一例であり、ステップＳ３０２、Ｓ３０３は第７の本発明における第２の補圧処理ステップの具体的な実施の一例であり、ステップＳ３０２、Ｓ３０７、Ｓ３０８は第７の本発明における第１の補圧処理ステップの具体的な実施の一例である。また、ステップＳ３０４、Ｓ３０６は第８の本発明における第３の補圧処理ステップの具体的な実施の一例である。さらに、ステップＳ３０４、Ｓ３０９は第９の本発明における補圧完了判定ステップの具体的な実施の一例であり、ステップＳ３０５、Ｓ３１０、Ｓ３１１は第９の本発明における補圧完了動作ステップの具体的な実施の一例である。
【００５２】
燃料電池システムの運転停止時には、制御器１６はまず、第２の温度検知器２２が検知した温度Ｔ２と第２の温度記憶器２３に記憶している温度Ｔｌ２を第２の圧力演算器２４に入力して、燃料処理機２を含む空間の圧力Ｐ２（Ｔ２，Ｔｌ２）を演算する。演算した圧力Ｐ２（Ｔ２，Ｔｌ２）は、補圧開始判定器１７に入力する。補圧開始判定器１７では、入力された圧力Ｐ２（Ｔ２，Ｔｌ２）と補圧開始判定の閾値Ｐｓとを比較する（Ｓ３０１）。Ｐ２（Ｔ２，Ｔｌ２）＜Ｐｓのときは燃料処理機２を含む空間は圧力低下しているため、補圧処理を開始する。まず第１の圧力計１４が検知した圧力Ｐ１と、第１の本発明における第１の圧力閾値であるＰｃ１とを比較する（Ｓ３０２）。Ｐ１≧Ｐｃ１のときは脱硫ガス遮断弁１０を開放し（Ｓ３０３）、脱硫器９を含む空間の圧力を用いて、燃料処理機２を含む空間の補圧処理を行なう。補圧処理中、制御器１６は第１の圧力計１４からの圧力信号を受けて、補圧完了判定器１８に第１の圧力計１４が検知した圧力Ｐ１を入力する。これは脱硫ガス遮断弁１０を開放することにより、脱硫器９を含む空間と燃料処理機２を含む空間とが連通されるため、第１の圧力計１４が検知した圧力Ｐ１が燃料処理機２を含む空間の圧力と等圧となるからである。補圧完了判定器１８は入力された圧力Ｐ１が補圧完了判定の閾値Ｐｅと比較する（Ｓ３０４）。安定後の圧力Ｐ１がＰ１≧Ｐｅのときは燃料処理機２を含む空間の補圧処理が完了であるため、脱硫ガス遮断弁１０を遮断し（Ｓ３０５）て補圧処理を終了し、ステップＳ３１３に移行する。また、ステップＳ３０４でＰ１≧Ｐｅが安定して成立するまでは補圧処理を継続しながら、第１の圧力計１４が検知した圧力Ｐ１と、第２の本発明における第２の圧力閾値であるＰｃ２とを比較する（Ｓ３０６）。Ｐ１≧Ｐｃ２のときはステップＳ３０４に移行し、Ｐ２＜Ｐｃ２のときは原料ガス遮断弁８を開放し（Ｓ３０７）、ステップＳ３１０に移行する。一方、ステップＳ３０２でＰ１＜Ｐｃ１のときは、原料ガス遮断弁８の開放（Ｓ３０８）と、脱硫ガス遮断弁１０の開放（Ｓ３０９）を行ない、ステップＳ３１０に移行する。ステップＳ３１０では補圧完了判定器１８は、制御器１６から入力された圧力Ｐ１が補圧完了判定の閾値Ｐｅと比較し、安定後の圧力Ｐ１がＰ１≧ＰｅとなるまでステップＳ２１０を継続する。安定後の圧力Ｐ１がＰ１≧Ｐｅとなると燃料処理機２を含む空間の補圧処理が完了であるため、脱硫ガス遮断弁１０の遮断（Ｓ３１１）と、原料ガス遮断弁８の遮断（Ｓ３１２）を行ない、補圧処理を終了し、ステップＳ３１３に移行する。ステップＳ３１３に移行すると、第２の温度検知器２２が検知した温度Ｔ２をＴｌ２として第２の温度記憶器２３に記憶した後、処理フローを終了する。なお、ステップＳ２０１でＰ２≧Ｐｓのときは、補圧開始判定器１７は補圧処理を行わずに処理フローを終了する。
【００５３】
まず、本実施の形態における燃料電池システムの構成および燃料電池システムの運転方法をとることにより、
第２の温度検知器２２が検知した温度Ｔ２と第２の温度記憶器２３に記憶している温度Ｔｌ２から第２の圧力演算器２４が演算する圧力Ｐ２（Ｔ２，Ｔｌ２）が、Ｐ２＜Ｐｓの時には補圧開始判定器１７の判定により補圧処理を開始することができる。その上で補圧処理時には第１の圧力計１４が検知した圧力Ｐ１が加圧されてＰ１≧Ｐｃ１のときは脱硫ガス遮断弁１０を開放することにより燃料処理機２を含む空間に補圧をすることができるとともに、脱硫器９を含む空間の圧力が第１の圧力閾値であるＰｃ１以上の圧力に加圧されている状態では原料ガス遮断弁８を開放しないように制御動作するため、原料供給源である都市ガス配管への圧力伝播を防止することができる燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法を実現することができる。
【００５４】
また、補圧処理時に脱硫ガス遮断弁１０のみを開放して脱硫器９を含む空間の圧力を燃料処理機２を含む空間に供給することにより、第１の圧力計１４が検知した圧力Ｐ１を低下させることができる。そのため、第１の圧力計１４が検知した圧力Ｐ１を第２の圧力閾値であるＰｃ２より低くなるまで圧力を低下させた後に原料ガス遮断弁８を開放することにより、原料供給源である都市ガス配管への圧力伝播が発生しない条件での都市ガス配管からの圧力を用いた補圧処理を行なうことができる燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法を実現することができる。
【００５５】
さらに、燃料処理機２を含む空間と実質的に同値である第１の圧力計１４が検知した圧力Ｐ１がＰ１≧Ｐｅとなると補圧完了判定器１８の判定により補圧処理を完了することができる。その上で補圧処理完了時には、脱硫ガス遮断弁１０のみ開放することによりＰ１≧Ｐｅとなった場合は脱硫ガス遮断弁１０のみを遮断し、補圧処理時に原料ガス遮断弁８および脱硫ガス遮断弁１０を開放することによりＰ１≧Ｐｅとなった場合は原料ガス遮断弁８および脱硫ガス遮断弁１０を遮断することにより、脱硫器９を含む空間および燃料処理機２を含む空間を各々封止することができる燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法を実現することができる。
【００５６】
なお、本実施の形態におけるＰｓは補圧開始を判定するための閾値であるため、燃料処理機２を含む空間の負圧化を防止すること、および、都市ガス配管からの補圧処理をすることを考慮すると、都市ガス供給圧力（一般的には１．０〜２．５ｋＰａ）の圧力下限未満の正値に設定することが好ましい。またＰｅは補圧完了を判定するための閾値であるため、最終的に都市ガス配管から十分な補圧が行われたこと、および、都市ガス供給圧力の下限に近い圧力で供給される燃料電池システムが存在する可能性があることを考慮すると、都市ガス供給圧力（一般的には１．０〜２．５ｋＰａ）の範囲内の可能な限り下限値に近い値に設定することが好ましい。またＰｃ１は都市ガス配管への圧力伝播を防止するための閾値であるため、想定される都市ガス供給圧力（１．０〜２．５ｋＰａ）に対して圧力伝播が起こらないことを考慮すると、都市ガス供給圧力下限以下に設定することが好ましい。またＰｃ２は補圧処理途中に脱硫器９を含む空間からの圧力による補圧から都市ガス配管からの補圧に切替える閾値であるため、Ｐｅ未満の正値に設定することが好ましい。
【００５７】
またなお、本実施の形態ではステップＳ３１０は、『圧力Ｐ１が補圧完了判定の閾値Ｐｅと比較し、安定後の圧力Ｐ１がＰ１≧ＰｅとなるまでステップＳ３１０を継続する。』としたが、原料供給源である都市ガス配管から常時圧力が供給されているために、『所定時間経過するまでステップＳ３１０を継続する』としても同等の補圧処理を行なうことができる。
【００５８】
またなお、本実施の形態では、都市ガスを原料ガスとする燃料電池システムを用いて説明をおこなったが、原料ガスとしてプロパンガスなどの他の炭化水素系ガスを使用しても構わない。この場合は、各圧力閾値Ｐｓ、Ｐｅ、Ｐｃ１、Ｐｃ２を原料として使用する炭化水素系ガスの供給圧力範囲に対して上記と同様の設定をすることにより、より好ましい燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法を実現することができる。
【００５９】
さらになお、Ｐ２（Ｔ２，Ｔｌ２）を演算するときには別途、脱硫ガス遮断弁１０を前回遮断したときの燃料処理機２を含む空間の圧力Ｐｌ２が必要となるが、圧力Ｐｌ２は脱硫ガス遮断弁１０を前回遮断したときの第１の圧力計１４が検知する圧力Ｐ１を代用しても構わない。または、都市ガス供給圧力範囲内の任意の圧力値を与えても構わないが、上限値を与えるとより好ましい。
【００６０】
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態３における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図７において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００６１】
本実施の形態における燃料電池システムは、図１に示す燃料電池システムにおける第２の圧力計１５の代わりに、補圧完了判定器１８が前回補圧処理の完了を判定したときからの経過時間を計測する第１のタイマ２５と、運転停止時からの経過時間を計測する第２のタイマ２６と、現在の時刻を計時する時計２７と、外気温を測定する外気温検知器２８とを備えている。
【００６２】
次に本実施の形態における燃料電池システムの、上記第１のタイマ２５、第２のタイマ２６、時計２７、外気温検知器２８の少なくとも１つから得られる情報により補圧開始判定器１８が判定を行なう、具体的動作を説明する。
【００６３】
燃料電池システムの運転が停止すると、燃料処理機２の温度は約１日程度は温度低下を継続するため、この間は圧力低下も継続する。さらに、停止直後の燃料処理機２の温度は高温であるため比較的頻繁な補圧処理が必要となり、停止から数時間程度経過すると燃料処理機２の温度も低下しているため必要な預補圧処理の回数は減少する。そこで、補圧開始判定器１７には予め、第２のタイマ２６が計時する所定時間区間Ｔａ１〜Ｔａ２（例えば１時間〜２時間）とそれに対応する所定補圧処理間隔Ｔｂ（２０分）を設定し、第２のタイマ２６の計時する時間が所定時間区間の範囲内であるときは、所定補圧処理間隔であるＴｂ毎に補圧処理を開始すると判定するように設定することにより、燃料処理機２を含む空間の圧力を圧力検知器による直接計測や温度検知器による間接計測することなく、補圧開始判定および補圧処理を行なうことができる。なお所定補圧処理間隔の計時は、本実施の形態に示すように補圧完了判定器１８が補圧完了であると判定したことを受けて、計時を開始する第１のタイマ２５を用いて計時を行なっても良い。
【００６４】
上述のように燃料処理機２を含む空間の圧力は、約１日程度は圧力低下を継続する。しかしながら、停止から数時間程度経過すると燃料処理機２の圧力低下の速度は燃料処理機２の温度に応じて鈍化してくる。そのため、外気温が上昇すると圧力低下の速度はさらに鈍化し、場合によっては圧力上昇する場合もある。そこで、補圧開始判定器１７には予め所定温度差ΔＴを設定し、外気温検知器２８が検知する温度が前回補圧完了判定をしたときの温度からΔＴ以上温度上昇している場合は、補圧処理を開始しないと判定するように設定することにより、燃料処理機２を含む空間の圧力を圧力検知器による直接計測や温度検知器による間接計測することなく、不必要な補圧処理を低減することができる。またなお、外気温は時刻に応じて変化するため、時計２７の計時する時刻に応じて、補圧開始判定器１７に補圧処理を開始しない時間帯を設定することにより、同様に、不必要な補圧処理を低減することができる。
【００６５】
すなわち、燃料電池システムの運転履歴としての、前回補圧処理をしてからの経過時間を示す第１のタイマおよび、運転停止からの経過時間を示す第２のタイマの少なくとも１つから得られる情報により補圧判定を行なうことにより、圧力検知器による直接計測や温度検知器による間接計測をすることなく補圧判定を行なうことを実現できる。
【００６６】
またシステム外環境としての、外気温を直接検知する外気温検知器および外気温を推定するための時計の少なくとも１つから得られる情報により補圧判定を行なうことにより、圧力検知器による直接計測や温度検知器による間接計測をすることなく補圧判定を行なうことを実現できる。
【００６７】
なお、上述の外気温検知器２８は燃料処理機２が設置されている外環境の温度を測定するためのものであるため、特に燃料電池システムの外部温度を検知する必要はなく、燃料電池システムの筐体内部の温度を検知しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明に係る燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法は、運転終了後に形成される封止区間流路の負圧化回避時において原料ガス供給源への圧力伝播を防止することができるため、特に起動停止が行われる燃料電池システム等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池システムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における燃料電池システムの補圧処理を示すフロー図
【図３】本発明の実施の形態２における燃料電池システムの構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態２における燃料電池システムの補圧処理を示すフロー図
【図５】本発明の実施の形態３における燃料電池システムの構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態３における燃料電池システムの補圧処理を示すフロー図
【図７】本発明の実施の形態４における燃料電池システムの構成を示すブロック図
【図８】従来の燃料電池システムの構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００７０】
１    燃料電池
２    燃料処理機
３    バーナ
４    原料ガス供給路
５    燃料ガス供給路
６    燃料ガス排出路
７    燃料ガスバイパス路
８    原料ガス遮断弁
９    脱硫器
１０    脱硫ガス遮断弁
１１    燃料ガス切替弁
１２    燃料電池出口遮断弁
１３    バーナ前遮断弁
１４，１５    圧力計
１６    制御器
１７    補圧開始判定器
１８    補圧完了判定器
１９，２２    温度検知器
２０，２３    温度記憶器
２１，２４    圧力演算器
２５，２６    タイマ
２７    時計
２８    外気温検知器
１０１    改質反応部
１０２    シフト反応部
１０３    ＣＯ選択酸化反応部
１０６    温度判定手段
１１０    ガス供給制御手段
１１３    改質ガス導出流路
１１８，１２１    開閉弁
【図１】
2009217952.tif 000003
【図２】
2009217952.tif 000004
【図３】
2009217952.tif 000005
【図４】
2009217952.tif 000006
【図５】
2009217952.tif 000007
【図６】
2009217952.tif 000008
【図７】
2009217952.tif 000009
【図８】
2009217952.tif 000010