JP2000233901A - 水素製造装置および燃料電池システムならびにこれらの運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填したボン
ベを用い、前記硫黄系付臭剤により改質触媒を被毒させ
ることなく良好に水素リッチな改質ガスを製造すること
が可能な水素製造装置と、これを用いて安定した発電が
可能な燃料電池システム、およびこれらの運転方法を提
供する。 【解決手段】 ボンベＢ１、Ｂ２からの配管Ｌ０、Ｌ５
に硫黄センサＳＳ１、ＳＳ２をそれぞれ配し、制御部５
０に監視させる。先にボンベＢ１の燃料ガスを改質器２
０に送り、改質ガスを生成する。硫黄センサＳＳ１が１
２０ｐｐｍの検出値を示すと制御部５０はＶ１を閉め、
バルブＶ２を開け、当該ボンベＢ１の燃料ガスを昇温バ
ーナ３０へ送る。その後バルブＶ３を開け、ボンベＢ２
からの燃料ガスを改質器２０へ供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボンベより供給す
る軽質炭化水素ガスから水素リッチな改質ガスを製造す
る水素製造装置と、この装置を備えた燃料電池システ
ム、ならびにこれらの運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】 燃料電池システムは、燃料電池のアノ
ード側に水素を含むアノードガス、カソード側に酸素を
含むカソードガスをそれぞれ供給し、水素と酸素を電気
化学的に反応させて発電を行うシステムである。カソー
ドガスとしては現在、空気が用いられる場合が多い。ア
ノードガスには天然ガス、ナフサ等の軽質炭化水素など
を燃料ガスとし、これらを水蒸気改質反応あるいは部分
酸化反応等などの改質反応により水素リッチな改質ガス
としたものが用いられている。この水素リッチな改質ガ
スを生成するため、燃料電池システムには一般的に水素
製造装置が装備される。具体的にはこの水素製造装置に
備えられた改質器により、上記改質反応が行われるよう
になっている。

【０００３】燃料電池システムには様々な規模のものが
あるが、近年では移動可能な燃料電池システムの研究が
積極的になされている。これは特に、燃料ガスの供給源
として家庭用プロパンガスのボンベやカセットコンロな
どの小型ガスボンベを利用し、野外などでの電力源に用
いることを目的としたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ボンベに充
填される燃料ガスにはガス漏れ時に対応して、一般に予
め硫黄系付臭剤（メルカプタン、テトラブチルスルフィ
ドなど）が添加されている。この硫黄系付臭剤は燃料ガ
スの主成分（ブタン、プロパンなど）よりも比較的重
く、ボンベの底に溜まりやすい性質がある。これにより
ボンベの使用時間に伴ってガス量が少なくなると、ボン
ベから供給される燃料ガス中の硫黄系付臭剤の割合は徐
々に多くなる。

【０００５】燃料電池システムには従来より、燃料ガス
中の硫黄成分を除去するために脱硫器が設けられている
が、上記のように燃料ガスの供給源としてボンベを用い
ると、硫黄系付臭剤の濃度が脱硫器で処理しきれない程
度に達することがある。その結果、高濃度の硫黄系付臭
剤は脱硫器でオーバーフローし、改質器に流れ込み、改
質触媒を被毒させる原因となる。特にカセットコンロ用
などの小型ボンベを用いる場合、ボンベの交換が比較的
頻繁に必要になるので、このような問題が生じやすい。

【０００６】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、その目的は硫黄系付臭剤を含む燃料ガス
を充填したボンベを用いる水素製造装置において、前記
硫黄系付臭剤により改質触媒を被毒させることなく良好
に水素リッチな改質ガスを製造することを可能にした水
素製造装置と、これを用いて安定した発電が可能な燃料
電池システムを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決する手段】上記課題を解決するために、本
発明は硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填したボンベか
ら脱硫器に至る燃料ガス供給路と、脱硫器から改質器に
至る脱硫ガス供給路を有し、燃料ガス供給路を通じてボ
ンベの燃料ガスを脱硫器に送り、脱硫処理した後、脱硫
ガス供給路を通じて改質器に送り、改質反応させて水素
リッチな改質ガスを製造する水素製造装置として、燃料
ガス供給路または脱硫ガス供給路の供給するガスの硫黄
系成分の濃度を検知する硫黄系成分検知手段と、前記硫
黄系成分検知手段により検知された硫黄系付臭剤の濃度
が一定値未満の場合に、前記ボンベからの燃料ガスを改
質器側に送り、当該濃度が一定値以上に達する場合には
前記ボンベからの燃料ガスを改質器側に送らないよう
に、燃料ガス供給路または脱硫ガス供給路におけるガス
の供給を実行または停止させる制御部とを備えるものと
した。

【０００８】また本発明は、上記のような構成の水素製
造装置を備える燃料電池システムとした。これにより、
ボンベから供給される燃料ガス中の硫黄系付臭剤の濃度
が高くなっても、改質器の改質触媒が被毒する前に当該
ボンベから改質器への燃料ガスの供給をストップでき、
改質触媒の寿命を伸ばすことが可能となる。これによ
り、水素製造装置としては良好に水素リッチな改質ガス
を製造でき、燃料電池システムとしては長期にわたって
安定した発電が可能となる。

【０００９】さらに本発明は、硫黄系付臭剤を含む燃料
ガスを充填した複数のボンベ毎に配され、脱硫器に至る
燃料ガス供給路と、脱硫器から改質器に至る脱硫ガス供
給路とを有し、各燃料ガス供給路によってボンベの燃料
ガスを脱硫器に送り、脱硫処理した後、脱硫ガス供給路
を通じて改質器に送り、改質反応させて水素リッチな改
質ガスを製造する水素製造装置として、各燃料ガス供給
路または脱硫ガス供給路の供給するガスの硫黄系成分の
濃度を検知する硫黄系成分検知手段と、前記複数のボン
ベのうちの第一のボンベに配された燃料ガス供給路から
燃料ガスを流通させ、前記硫黄系成分検出手段により検
知された硫黄系付臭剤の濃度が一定値以上に達する場合
に、改質器側への第一のボンベの燃料ガスの供給を停止
し、第二のボンベに配された燃料ガス供給路から改質器
側に燃料ガスを供給するように各燃料ガス供給路を制御
する制御部とを備えるものとした。また、この水素製造
装置を備える燃料電池システムとした。

【００１０】これにより、上記効果に加えて、複数のボ
ンベによる連続的な運転が容易になる。ここで硫黄系成
分検知手段には、具体的には熱線型半導体センサを利用
すると燃料ガス中の硫黄系付臭剤の濃度を簡単に検知
し、その濃度値も測定できる。また、本発明の水素製造
装置および燃料電池システムが改質器の昇温バーナを備
える場合、前記制御部により改質器側への供給を停止し
た燃料ガスを昇温バーナに流通するように、ボンベから
昇温バーナへ燃焼用ガス供給路を設けるようにすること
で、改質ガスに使えなくなった燃料ガスを効果的に利用
でき、費用の節減に有効である。

【００１１】このような本発明の水素製造装置およびこ
れを備える燃料電池システムは、特にカセットボンベな
どの小型ボンベを燃料ガス供給源として使用することに
より、頻繁にボンベを交換する必要がある場合に効果が
大きい。

【００１２】

【発明の実施の形態】（燃料電池システムの構成）以
下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本
発明の一適用例である可搬型燃料電池システムの主要構
成を示すブロック図である。当図のように本燃料電池シ
ステムの構成は、脱硫器１０、改質器２０、バーナ３
０、燃料電池４０、制御部５０などに大別される。この
うち燃料電池４０を除く他の構成がほぼ水素製造装置の
構成となる。本燃料電池システムは、カセットコンロ用
のブタンガスを主成分とするボンベＢ１、Ｂ２を合計２
本装備しており、これらを順次１本ずつ使用して、使用
済みの他方を交換することにより、連続運転が可能にな
っている。

【００１３】なお図示しないが、これらの構成要素は本
燃料電池システムの移動を容易にするために、キャスタ
ー付きの一つの筐体に収納されている。なお、本燃料電
池システムにはキャスター以外にも、例えば前記筐体に
可搬用のハンドルを設けるようにしてもよい。ボンベＢ
１およびＢ２からの燃料ガスは、それぞれ脱硫器１０と
バーナ３０の２方向へ適宜供給されるように配管され、
配管Ｌ０〜Ｌ６による燃料ガスの流通経路はバルブＶ１
〜Ｖ４の開閉により制御される。バルブＶ１〜Ｖ４は電
磁バルブであり、それらの開閉を制御部５０が行う。

【００１４】具体的には図１を参照すると、ボンベＢ１
の燃料ガスは、バルブＶ１の開栓時に脱硫器１０へ、配
管Ｌ０→バルブＶ１→配管Ｌ１、またバルブＶ２の解放
時にバーナ３０へ配管Ｌ０→バルブＶ２→配管Ｌ２の順
で送られる。また、ボンベＢ２の燃料ガスは脱硫器１０
へはＬ５→Ｖ３→Ｌ３、バーナ３０へはＬ５→Ｖ４→Ｌ
４の順で送られる。

【００１５】さらにボンベＢ１、Ｂ２にそれぞれ連結さ
れる配管Ｌ０、Ｌ５には、圧力計ＰＳ１、ＰＳ２と、本
発明の特徴として硫黄成分検出センサ（以下、単に硫黄
センサと称す）ＳＳ１、ＳＳ２がそれぞれ設けられ、制
御部５０により管理されている。硫黄センサＳＳ１、Ｓ
Ｓ２は、ここでは熱線型半導体式センサを使用してい
る。

【００１６】脱硫器１０は、バルブＶ１（バルブＶ３）
の開放によって上記のようにボンベＢ１（ボンベＢ２）
から燃料ガスが供給され、配管Ｌ６により改質器２０へ
脱硫処理した燃料ガスを供給する。脱硫器１０の内部に
は活性炭およびＭｇＯ系触媒が充填され、燃料ガス中に
含まれる硫黄系付臭剤（以下、単に付臭剤と称す）を吸
着除去する作用を持つ。この脱硫器１０の吸着能力は、
燃料ガス中に１００ｐｐｍ程度以下の付臭剤が含まれる
場合に効果的な性能を有する。

【００１７】改質器２０は、配管Ｌ６により供給される
脱硫処理された燃料ガスを部分酸化反応により改質処理
し、水素リッチな改質ガス（以下、単に改質ガスと称
す）として、配管Ｌ７から改質ガスを燃料電池４０側へ
供給する。改質器２０の内部にはハニカム状に成型され
たアルミナ多孔体に、白金、パラジウム、ルテニウム、
ロジウム等の白金系触媒を担持させたものや、これらの
触媒をタブレット状あるいは球状に成型したものが充填
されている。

【００１８】ここにおいて部分酸化反応は、ブタンＣ₄
Ｈ₁₀を例に化学的に表すと次の化１のようになる。 (化１) Ｃ₄Ｈ₁₀＋２Ｏ₂ → ５Ｈ₂＋４ＣＯ 因みに部分酸化反応は発熱反応であり、反応が活性化す
れば昇温バーナ３０の火力を弱め、昇温バーナ３０での
燃料ガスの消費を抑えた運転が行える利点がある。

【００１９】なお図示しないが、上記部分改質反応以外
の改質処理として水蒸気改質反応を行う場合には、改質
器２０に水蒸気供給用の配管を別途設ける必要がある。
また、配管Ｌ７には改質ガス中に含まれる一酸化炭素Ｃ
Ｏを低減するためのＣＯ変成器およびＣＯ除去器などが
設けられるが、ここでは説明の簡単化のため省略する。

【００２０】バーナ３０は、主にシステム起動時に改質
器２０を昇温させ、運転時における改質反応に必要な温
度を維持するものである。バーナ３０は前述のようにボ
ンベＢ１（ボンベＢ２）と配管Ｌ０、Ｌ２（配管Ｌ５、
Ｌ４）で連結され、バルブＶ２（バルブＶ４）の開放に
より燃料ガスが供給され、これを燃焼する。また配管Ａ
Ｌ１より空気が供給されるようになっており、燃焼のた
めの酸素が内部に取り入れられる。

【００２１】改質器２０により生成した水素リッチな改
質ガスは、配管Ｌ７を介して図示しないＣＯ変成器およ
びＣＯ除去器に送られ、改質ガス中の一酸化炭素ＣＯ濃
度を１ｐｐｍ以下に低減された後、燃料電池４０にアノ
ードガスとして送られる。燃料電池４０は、ここでは固
体高分子膜を電解質とする固体高分子型燃料電池であ
る。すなわち配管Ｌ７から供給される改質ガス（アノー
ドガス）をアノード側に取り込み、配管ＡＬ２から供給
される空気（カソードガス）をカソード側に取り込ん
で、アノードガス中の水素とカソードガス中の酸素を反
応させて水Ｈ₂Ｏを生成し、これによって電気化学的に
発電する。燃料電池４０の発電力は、燃料電池４０の規
模が約２５０Ｗで内容量２５０ｇのカセットボンベＢ
１、Ｂ２を用いる場合、大体カセットボンベ１本あたり
１〜２時間程度の発電が可能である。

【００２２】なおアノード排ガスには若干水素が残って
おり、本燃料電池システムではこの排ガスを配管Ｌ８を
介してバーナ３０に送り、そこで燃焼させる構成になっ
ている。制御部５０は本発明の主な特徴として配設され
ており、内部に電子回路（不図示）を備え、当該電子回
路のＣＰＵがＲＯＭ（ともに不図示）に格納した制御プ
ログラムに基づき、圧力計ＰＳ１、ＰＳ２の値と硫黄セ
ンサＳＳ１、ＳＳ２の検出値を管理して、適宜バルブＶ
１〜Ｖ４の開閉を行う。詳細を後述するが、バルブＶ１
〜Ｖ４の制御は、制御プログラムにより硫黄センサＳＳ
１、ＳＳ２が１００ｐｐｍ以上の検出値を示した場合、
または圧力計ＰＳ１、ＰＳ２がほぼ０に近い検出値を示
した場合などに行われるようになっている。

【００２３】このような構成を有する本燃料電池システ
ムの動作例は次の通りである。以下、表１に基づいてこ
れを説明する。

【００２４】

【表１】

【００２５】なお表１において、本燃料電池システムの
制御プロセスは制御部５０によってＰ０からＰ１０の順
に進められるものとする。 （燃料電池システムの動作例）まず、システムの起動初
期（停止時Ｐ０）においては、バルブＶ１〜Ｖ４はすべ
て閉栓する。この時点でシステムにボンベＢ１、Ｂ２を
装着していない場合、本プロセスＰ０時にこれらを装着
する。この装着はオペレータ自身が行ってもよい。

【００２６】ボンベＢ１、Ｂ２を装着後、制御部５０は
圧力計ＰＳ１、ＰＳ２で燃料ガスが圧力調整弁（不図
示）を介して所定の圧力（例えば０.５ｋｇ/ｃｍ²）で
供給できることを確認し、ボンベＢ１側のバルブＶ１、
Ｖ２を開栓して運転を開始する（運転時Ｐ１）。これに
より、ボンベＢ１のメイン使用時となる。燃料ガスは脱
硫器１０側とバーナ３０側の両方へ送られ、バーナ３０
による加熱によって改質器２０が昇温されると、内部で
改質反応（部分酸化反応）が行われる。

【００２７】ボンベＢ１の連続使用により、例えば燃料
ガスの残量が３０％程度を切ると、硫黄センサＳＳ１が
比較的高い付臭剤の検出値（約１００ｐｐｍ以上の値）
を示す。ここで図２は、ボンベＢ１、Ｂ２（カセットボ
ンベ）の残量に対する付臭剤の濃度変化を示すグラフで
ある。当図が示すように、ボンベの残量が６０％程度を
切ると、燃料ガスの主成分（ブタン）に対して比較的重
い付臭剤が多く出るようになる。本実施の形態の脱硫器
１０の脱硫処理能力は１００ｐｐｍ以下で有効なため、
このグラフによればボンベの燃料ガスの残量が約３０％
を切ると、ボンベＢ１またはＢ２から出る燃料ガス中の
付臭剤の濃度が１００ｐｐｍを超えるので、脱硫器１０
から付臭剤がオーバーフローすることになる。このよう
にボンベの残量が少なくなると、付臭剤が改質器２０に
流れ込み、その改質触媒が被毒される問題がある。

【００２８】そこで本実施の形態では、硫黄センサＳＳ
１が１００ｐｐｍの検出値を示すと、制御部５０は脱硫
器１０への燃料ガスの供給を止めるべく、バルブＶ１を
閉栓状態に移行させる（Ｐ２）。これにより、ボンベＢ
１はバーナ３０での燃焼専用に用いられることとなり、
脱硫器１０でオーバーフローした高濃度の付臭剤が改質
器２０へ流れ込むのを抑制することができる。

【００２９】これと同時に制御部５０は、バルブＶ３お
よびＶ４を開栓し、ボンベＢ２から燃料ガスを脱硫器１
０に供給するように燃料ガスの流通経路を制御する（Ｐ
３、Ｂ２メイン使用）。昇温バーナ３０での使用により
ボンベＢ１の燃料ガスの残量がほぼなくなり、圧力計Ｐ
Ｓ１の検出値が０に近づいたら、制御部５０はバルブＶ
２を閉栓する。このとき、オペレータはボンベＢ１を取
り替える（Ｐ４、新ボンベＢ１使用）。ボンベＢ１の取
り替え後、制御部５０はバルブＶ２を閉栓しておき、通
常運転を行う（Ｐ５）。

【００３０】ボンベＢ２の連続使用により、硫黄センサ
ＳＳ２が１００ｐｐｍの検出値を示すと、制御部５０は
脱硫器１０への燃料ガスの供給を止めるべく、バルブＶ
３を閉栓状態に移行させる（Ｐ６）。同時に制御部５０
はバルブＶ１、Ｖ２を開き、新ボンベＢ１を脱硫器１０
に供給する（Ｐ７、新ボンベＢ１メイン使用）。ボンベ
Ｂ２の残量がほぼなくなり、圧力計ＰＳ２が０に近い検
出値を示すと、制御部５０はバルブ４を閉栓する。この
とき、オペレータはボンベ２を取り替える（Ｐ８、新ボ
ンベＢ２使用）。そして、制御部５０はそのバルブ状態
のまま通常運転を行う（Ｐ９）。

【００３１】新ボンベＢ１の連続使用により硫黄センサ
ＳＳ１が１００ｐｐｍの値を検出したら、制御部５０は
再びバルブＶ１を閉栓状態に移行させる（Ｐ１０）。以
上のようにプロセスを繰り返すことにより、脱硫器１０
から付臭剤がオーバーフローし、改質器２０の改質触媒
の被毒するのを防ぎながら、良好に燃料電池システムを
連続運転することが可能となる。

【００３２】なお、ボンベＢ１、Ｂ２をブタンガスを充
填したカセットボンベとしたが、ボンベはこれに限定す
るものではなく、家庭用のプロパンガスを充填したボン
ベであってもよい。また、付臭剤の濃度が高くなったボ
ンベの燃料ガスを改質器２０用の昇温バーナ３０で燃焼
させる例を示したが、この使用例に限定するものではな
く、燃料電池システムに他のバーナが設けられている場
合には、それで燃焼させてもよい。例えば改質器２０が
水蒸気改質反応を行う場合などに必要となる高温水蒸気
を発生させるボイラが設けられている場合には、そのバ
ーナで燃焼させてもよい。

【００３３】また、付臭剤の濃度が高くなったボンベの
燃料ガスは必ずしも燃料電池システム内で燃焼させる必
要はなく、適時当該ボンベをシステムから取り外し、別
のガスコンロの燃料として用いてもよい。また、実施の
形態ではボンベＢ１、Ｂ２の少なくともいずれかの燃料
ガスが常に昇温バーナ３０に供給される例を示したが、
システムの通常運転時にはボンベＢ１、Ｂ２の燃料ガス
を改質ガス用にのみ使用し、昇温バーナ３０には燃料電
池４０のアノード排ガスのみを供給するようにしてもよ
い。

【００３４】さらに、実施の形態では２つのボンベの各
々から脱硫器１０に至る燃料ガスの流通経路を備え、２
本のボンベを交互に交換しながら連続的に運転する例を
示したが、３本以上のボンベを用いて順次切り換えなが
ら運転してもよい。また、実施の形態の燃料電池システ
ムにおいて、ボンベＢ２および配管Ｌ３〜Ｌ５等を除
き、ボンベＢ１に関する１つの流通経路だけを用いて運
転することも可能である。この場合、例えば付臭剤の濃
度が高くなったら制御部５０でバルブＶ１、Ｖ２を閉め
るように制御し、オペレータがボンベＢ１を新しいもの
に交換するようにする。ただしこの場合、システムの運
転が一旦停止することに注意する必要がある。

【００３５】さらに本実施の形態の燃料電池システムで
は、配管Ｌ０にはボンベＢ１、配管Ｌ５にはボンベＢ２
というように、各々１つのボンベから燃料ガスを供給す
るようにしていたが、１つの燃料ガスの流通経路に複数
のボンベを並列して接続してもよい。さらに実施の形態
では、付臭剤の濃度の検知手段として硫黄センサを用い
る例を示したが、使用するボンベのガス圧と付臭剤濃度
の関係が分かっている場合、このガス圧から付臭剤の濃
度を推定算出できる。したがって、硫黄センサの代わり
に圧力計を利用してもよい。ただし、ボンベ内において
燃料ガスの主成分より重い付臭剤は底に溜まる性質があ
り、例えば燃料電池システムの運転中の移動などにより
ボンベが傾き、ボンベ内の燃料ガスの残量が多くても一
時的に燃料ガス中の付臭剤濃度が高くなることがあるの
で、正確な制御を行うためにはなるべく硫黄センサで検
出した結果を用いて制御するのが望ましい。

【００３６】また硫黄センサを各ボンベ毎に用いる例を
示したが、配管や硫黄センサの配設位置などを工夫する
ことにより、センサの数を減らすことが可能である。例
えば実施の形態の燃料電池システムにおいて、脱硫器１
０の入口もしくは配管Ｌ６に硫黄センサを１つ設けるこ
とにより、ボンベＢ１、Ｂ２の両方の付臭剤濃度を検出
できる。

【００３７】さらに、硫黄センサＳＳ１、ＳＳ２が１０
０ｐｐｍの検出値を示したときに制御部５０がバルブＶ
１〜Ｖ４を制御する例を示したが、当然ながらボンベの
種類や脱硫器１０の性能などによって、制御部５０がバ
ルブＶ１〜Ｖ４を制御する基準となる硫黄センサＳＳ
１、ＳＳ２の検出値を別途に設定すべきである。また本
発明の燃料電池システムは固体高分子型燃料電池に限定
するものではなく、固体電解質型やリン酸型、アルカリ
型など各種の燃料電池システムに適用してもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
は、硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填したボンベから
脱硫器に至る燃料ガス供給路と、脱硫器から改質器に至
る脱硫ガス供給路を有し、燃料ガス供給路を通じてボン
ベの燃料ガスを脱硫器に送り、脱硫処理した後、脱硫ガ
ス供給路を通じて改質器に送り、改質反応させて水素リ
ッチな改質ガスを製造する水素製造装置として、燃料ガ
ス供給路または脱硫ガス供給路の供給するガスの硫黄系
成分の濃度を検知する硫黄系成分検知手段と、前記硫黄
系成分検知手段により検知された硫黄系付臭剤の濃度が
一定値未満の場合に、前記ボンベからの燃料ガスを改質
器側に送り、当該濃度が一定値以上に達する場合には前
記ボンベからの燃料ガスを改質器側に送らないように、
燃料ガス供給路または脱硫ガス供給路におけるガスの供
給を実行または停止させる制御部とを備えるため、ボン
ベの燃料ガス中の硫黄系付臭剤の濃度が高くなっても、
改質器の改質触媒の被毒を回避することができ、当該触
媒の寿命を伸ばすことができる。また、このような水素
製造装置を備える本発明の燃料電池システムならびにこ
れらの装置によってなされる運転方法によれば、長期に
わたって安定した発電が可能となる。これらの水素製造
装置または燃料電池システムを効果的に運転するために
は、上記した運転方法によって運転することが望まし
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一適用例である固体高分子型燃料電池
システムの主要構成を示すブロック図である。

【図２】カセットボンベの燃料残量に対する付臭剤濃度
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ 脱硫器 ２０ 改質器 ３０ バーナ ４０ 燃料電池 ５０ 制御部 ＳＳ１、ＳＳ２ 硫黄系付臭剤検出センサ Ｖ１〜Ｖ４ 電磁バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三宅 泰夫 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4G040 DA03 5H027 AA02 BA01 BA13 BA16 KK31 MM12 MM13

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填した
   ボンベから脱硫器に至る燃料ガス供給路と、脱硫器から
   改質器に至る脱硫ガス供給路を有し、燃料ガス供給路を
   通じてボンベの燃料ガスを脱硫器に送り、脱硫処理した
   後、脱硫ガス供給路を通じて改質器に送り、改質反応さ
   せて水素リッチな改質ガスを製造する水素製造装置であ
   って、 燃料ガス供給路または脱硫ガス供給路の供給するガスの
   硫黄系成分の濃度を検知する硫黄系成分検知手段と、 前記硫黄系成分検知手段により検知された硫黄系付臭剤
   の濃度が一定値未満の場合に、前記ボンベからの燃料ガ
   スを改質器側に送り、当該濃度が一定値以上に達する場
   合には前記ボンベからの燃料ガスを改質器側に送らない
   ように、燃料ガス供給路または脱硫ガス供給路における
   ガスの供給を実行または停止させる制御部とを備えるこ
   とを特徴とする水素製造装置。
2. 【請求項２】 硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填した
   複数のボンベ毎に配され、脱硫器に至る燃料ガス供給路
   と、脱硫器から改質器に至る脱硫ガス供給路とを有し、
   各燃料ガス供給路によってボンベの燃料ガスを脱硫器に
   送り、脱硫処理した後、脱硫ガス供給路を通じて改質器
   に送り、改質反応させて水素リッチな改質ガスを製造す
   る水素製造装置であって、 各燃料ガス供給路または脱硫ガス供給路の供給するガス
   の硫黄系成分の濃度を検知する硫黄系成分検知手段と、 前記複数のボンベのうちの第一のボンベに配された燃料
   ガス供給路から燃料ガスを流通させ、前記硫黄系成分検
   出手段により検知された硫黄系付臭剤の濃度が一定値以
   上に達する場合に、改質器側への第一のボンベの燃料ガ
   スの供給を停止し、第二のボンベに配された燃料ガス供
   給路から改質器側に燃料ガスを供給するように各燃料ガ
   ス供給路を制御する制御部とを備えることを特徴とする
   水素製造装置。
3. 【請求項３】 前記硫黄系成分検知手段は、燃料ガス供
   給路または脱硫ガス供給路におけるガス配管中に設けら
   れた熱線型半導体センサであることを特徴とする請求項
   １または２に記載の水素製造装置。
4. 【請求項４】 前記水素製造装置は改質器の昇温バーナ
   を備え、各ボンベから昇温バーナへ燃焼用ガス供給路が
   設けられており、前記制御部は改質器側への供給を停止
   したボンベの燃料ガスを昇温バーナに流通するように制
   御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載
   の水素製造装置。
5. 【請求項５】 前記ボンベは、主成分としてブタンガス
   を充填したカセットボンベであることを特徴とする請求
   項１〜４のいずれかに記載の水素製造装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の前記水
   素製造装置を含み、前記水素製造装置で製造した水素
   と、空気中の酸素とを用いて燃料電池本体内部で反応さ
   せて発電する燃料電池システム。
7. 【請求項７】 硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填した
   ボンベから脱硫器に至る燃料ガス供給路と、脱硫器から
   改質器に至る脱硫ガス供給路とを有し、当該燃料ガス供
   給路でボンベの燃料ガスを脱硫器に送り、脱硫処理した
   後、脱硫ガス供給路で改質器に送り、改質反応させて水
   素リッチな改質ガスを製造する水素製造装置の運転方法
   であって、 燃料ガス供給路または脱硫ガス供給路が供給するガスの
   硫黄系付臭剤の濃度を検知する検知ステップと、 前記検知した硫黄系付臭剤の濃度が一定値未満の場合
   に、前記ボンベからの燃料ガスを改質器側に供給し、当
   該濃度が一定値以上に達する場合には前記ボンベからの
   燃料ガスを改質器側に送らないように、燃料ガス供給路
   または脱硫ガス供給路におけるガスの供給を実行または
   停止する制御ステップとを備えることを特徴とする水素
   製造装置の運転方法。
8. 【請求項８】 硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填した
   複数のボンベ毎に配され、脱硫器に至る燃料ガス供給路
   と、脱硫器から改質器に至る脱硫ガス供給路とを有し、
   燃料ガス供給路を通じてボンベの燃料ガスを脱硫器に送
   り、脱硫処理した後、脱硫ガス供給路を通じて改質器に
   送り、改質反応させて水素リッチな改質ガスを製造する
   水素製造装置の運転方法であって、 燃料ガス供給路または脱硫ガス供給路の供給するガスの
   硫黄系成分の濃度を硫黄系成分検知手段により検知する
   検知ステップと、 制御部により前記複数のボンベのうちの第一のボンベに
   配された燃料ガス供給路から燃料ガスを流通させ、前記
   検知ステップで検知された硫黄系付臭剤の濃度が一定値
   以上に達する場合に、改質器側への第一のボンベの燃料
   ガスの供給を停止し、第二のボンベに配された燃料ガス
   供給路から改質器側に燃料ガスを供給するように各燃料
   ガス供給路を制御する制御ステップとを備えることを特
   徴とする水素製造装置の運転方法。
9. 【請求項９】 前記水素製造装置は改質器の昇温バーナ
   と、ボンベから昇温バーナへ燃料ガスを供給する燃焼用
   ガス供給路とを備え、 制御ステップにおいて、前記改質器への供給を停止した
   ボンベの燃料ガスを昇温バーナへ流通することを特徴と
   する請求項７または８に記載の水素製造装置の運転方
   法。
10. 【請求項１０】 請求項６〜９のいずれかの水素製造装
    置の運転方法を含み、当該水素製造装置の運転方法によ
    り製造した水素と、空気中の酸素とを燃料電池内部で反
    応させて発電する燃料電池システムの運転方法。