JP2009181700A

JP2009181700A - 燃料電池装置

Info

Publication number: JP2009181700A
Application number: JP2008017243A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Hachiki; 伸彦鉢木
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2009-08-13
Anticipated expiration: 2028-01-29
Also published as: JP5153360B2

Abstract

【課題】起動時において、原燃料ガスの供給を容易に行うことができる燃料電池装置を提供する。
【解決手段】本発明の燃料電池装置は、燃料電池セルを収納してなる燃料電池モジュール２と、燃料電池セルに燃料ガスを供給するための改質器３と、改質器３に原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給装置１１とを具備し、脱硫器６と供給圧調整器５との間の原燃料ガス供給管１２に酸素含有ガスを供給するためのブロアー１３が接続されていることから、脱硫器６と供給圧調整器５との間の負圧を解消することができ、電磁弁７を開放して原燃料ガスを供給することができ、効率よく起動を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池セルと、燃料電池セルに燃料ガスを供給するための改質器と、改質器に原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給装置とを具備する燃料電池装置に関する。

近年、次世代エネルギーとして、水素含有ガスと酸素含有ガス（通常、空気である）とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを複数収納してなる燃料電池モジュールと、燃料電池セルに供給する水素含有ガスを生成するための改質器と、改質器に原燃料ガス（炭化水素ガス）を供給するための原燃料ガス供給装置等の補機類とを外装ケースに収納してなる燃料電池装置が種々提案されている。

ここで、例えば燃料電池が固体酸化物形燃料電池である場合、原燃料ガスとして都市ガス等の炭化水素ガスを用いることが知られており、改質器にて炭化水素ガスから生成した水素含有ガスを燃料電池セルに供給して、酸素と化学反応させることによって発電しながら、同時に発生する熱エネルギーを給湯に利用して、全体として高いエネルギー効率を得ることができる燃料電池システムとすることができる。

ところで、原燃料ガス（都市ガス等）を改質器に供給するにあたり、燃料供給装置の構成例が多々示されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。

図５は、そのような従来の燃料電池装置の一例を抜粋して示したものであり、改質器５３に原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給装置６１としては、原燃料ガス供給手段の一種である電磁弁５７、脱硫器５６、ガスポンプ５４、リリーフ弁等の供給圧調整器５５を原燃料供給管６２によりこの順に接続することにより構成されている。さらには、供給圧調整器５５と改質器５３との間に、酸素含有ガス（空気）を供給するブロアー６３が接続されており、改質器５３にて部分酸化改質やオートサーマル改質を行う場合には、このブロアー６３より供給される空気を用いて改質反応が行なわれる。
特開２００６−２７８１１９号公報特開２００７−７７０１９号公報

ところで、このような原燃料ガス供給装置を具備する燃料電池装置を屋外に設置して起動を開始（本稼動）した場合や再起動を行った場合に、原燃料ガス供給装置を構成する部材の１つである原燃料ガス供給手段が開放されず、原燃料ガスを供給することができない場合がある。

これは、特に外気温が低温（例えば、１０℃以下。）の場合に、燃料電池装置の本稼動前の試運転を終えて燃料電池装置を停止した際や、燃料電池装置の稼動を停止した際に、原燃料ガス供給装置を構成する原燃料ガス供給管に残存する原燃料ガスが脱硫器（脱硫触媒）に吸着することにより、脱硫器からリリーフ弁等の供給圧調整器の間が負圧となることで、原燃料ガス供給手段を開放するように制御しても、電磁弁が開放されないためと考えられる。

それゆえ、本発明は、燃料電池の起動時や再起動時に原燃料ガス供給手段を開放することができ、原燃料ガスが供給されないことを抑制（防止）することができる燃料電池装置を提供することを目的とする。

本発明の燃料電池装置は、燃料電池セルを収納してなる燃料電池モジュールと、前記燃料電池セルに燃料ガスを供給するための改質器と、該改質器に原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給装置とを具備する燃料電池装置であって、前記原燃料ガス供給装置は、原燃料ガス供給元より供給される原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給手段と、原燃料ガス中の硫黄を除去するための脱硫器と、脱硫された原燃料ガスを圧送するためのガスポンプと、圧送された原燃料ガスの供給圧を前記原燃料ガス供給元の元圧よりも下げることが可能な供給圧調整器とを、原燃料ガス供給管にてこの順に接続してなるとともに、前記脱硫器と前記供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管に酸素含有ガスを供給するためのブロアーが接続されていることを特徴とする。

このような燃料電池装置においては、脱硫器と供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管に酸素含有ガスを供給するためのブロアーが接続されていることから、脱硫器から供給圧調整器の間（原燃料ガス供給管）が負圧となった場合に、ブロアーより酸素含有ガスを供給することで、脱硫器から供給圧調整器の間の負圧を解消することができる。

それにより、脱硫器から供給圧調整器の間が負圧となった場合において、負圧を解消することができることから、燃料電池装置の起動時や再起動時に、原燃料ガス供給手段が開放されないことを抑制（防止）することができ、原燃料ガスが供給されないことを抑制（防止）することができる。

また、本発明の燃料電池装置は、前記改質器と前記供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管に、酸素含有ガスを供給するためのブロアーが接続されていることが好ましい。

このような燃料電池装置においては、改質器と供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管に、酸素含有ガスを供給するためのブロアーが接続されていることから、改質器に対して酸素含有ガスを供給することができる。

それにより、改質器において酸素含有ガスを用いる部分酸化改質やオートサーマル改質を行うことができ、効率よく起動を行うことができる。

また、本発明の燃料電池装置は、前記脱硫器と前記供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管に接続されたブロアーと、前記改質器と前記供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管に接続されたブロアーとを共用していることが好ましい。

このような燃料電池装置においては、脱硫器と供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管に接続されたブロアーと改質器と供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管に接続されたブロアーとを共用することにより、燃料電池装置を大型化することなく、脱硫器と供給圧調整器との間の負圧を解消することができるとともに、改質器に対して酸素含有ガスを供給することができる。

それにより、燃料電池装置の起動時や再起動時に、原燃料ガス供給手段が開放されないことを抑制（防止）することができるとともに、改質器において酸素含有ガスを用いる部分酸化改質やオートサーマル改質を行うことができる。

また、本発明の燃料電池装置は、前記脱硫器と前記供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管における前記ブロアーとの接続部と当該ブロアーとの間に、前記原燃料ガス供給元より供給される原燃料ガスが前記ブロアー側へ流れることを防止するためのガス流通防止手段が設けられていることが好ましい。

このような燃料電池装置においては、原燃料ガス供給元より供給される原燃料ガスが、脱硫器と供給圧調整器の間の原燃料ガス供給管に接続されたブロアーに流れ込むことを抑制することができることから、脱硫器と供給圧調整器の間の原燃料ガス供給管に接続されたブロアーが故障することを抑制できるとともに、改質器に必要量の原燃料ガスを適切に供給することができる。

また、本発明の燃料電池装置は、燃料電池装置の起動時において、前記脱硫器と前記供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管に酸素含有ガスを供給するように、前記脱硫器と前記供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管に接続された前記ブロアーを動作させた後、前記原燃料ガス供給手段を開放するように制御する制御装置を具備することが好ましい。

このような燃料電池装置においては、燃料電池装置の起動時に、先に脱硫器と供給圧調整器の間の原燃料ガス供給管に接続されたブロアーから酸素含有ガスを脱硫器と供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管に供給した後、原燃料ガス供給手段を開く制御を行う。それにより、燃料電池装置の停止等により、脱硫器と供給圧調整器との間が負圧となっている場合において、先に脱硫器と供給圧調整器の間の原燃料ガス供給管に接続されたブロアーから酸素含有ガスを脱硫器と供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管に供給することにより、負圧の状態を解消することができる。そして、その後に原燃料ガス供給手段を開く制御を行うことから、燃料電池装置の起動時や再起動時に、原燃料ガス供給手段が開放されないことを抑制（防止）することができ、原燃料ガスが供給されないことを抑制（防止）することができる。

また、本発明の燃料電池装置は、前記制御装置は、前記原燃料ガス供給手段が開放された後に、前記脱硫器と前記供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管に接続された前記ブロアーを停止させて前記脱硫器と前記供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管への酸素含有ガスの供給を停止させるように制御することが好ましい。

このような燃料電池装置は、原燃料ガス供給手段が開放された後は、脱硫器と供給圧調整器の間の原燃料ガス供給管に接続されたブロアーを停止して、脱硫器と前記供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管に供給される酸素含有ガスを停止することから、原燃料ガス供給元より供給される原燃料ガスの量を把握することが可能となる。それにより、効率よく燃料電池装置の稼動を行うことができる。

本発明の燃料電池装置は、改質器に原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給装置を構成する脱硫器と供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管に酸素含有ガスを供給するためのブロアーを接続することにより、脱硫器から供給圧調整器の間の負圧を解消することができ、燃料電池装置の起動時や再起動時に、原燃料ガス供給手段が開放されないことを抑制（防止）することができ、原燃料ガスが供給されないことを抑制（防止）することができる。

図１は、本発明の燃料電池装置の構成の一例を示した構成図である。燃料電池装置は、収納容器内に、内部をガスが流通するガス流路を有する柱状の燃料電池セルを立設させた状態で配列し、隣接する燃料電池セル間に集電部材を介して電気的に直列に接続するとともに、燃料電池セルの下端をガラスシール材等の絶縁性接合材でマニホールドに固定してなるセルスタック１と、燃料電池セルに水素含有ガスを供給するための改質器３とを収納してなる燃料電池モジュール２（以下、モジュール２という場合がある）と、改質器３に原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給装置１１とを具備して構成されている。なお、以降の図において、同一の構成については同一の番号を付するものとする。

原燃料ガス供給装置１１は、原燃料ガス（炭化水素ガス）供給元側から、原燃料ガス供給管１２を介して、２つの原燃料ガス供給手段７、脱硫器６、ガス流量計８、バッファ９、ガスポンプ４、供給圧調整器５が原燃料ガス供給管１２によりこの順に接続されて構成されており、原燃料ガス供給装置１１は改質器３に接続されている。以下、まず原燃料ガス供給装置１１を構成する各部材について説明する。

原燃料ガス供給手段７としては、原燃料ガスの供給元より供給される原燃料ガスを供給することができるものであればよく、例えば電磁弁やエアーバルブ等が挙げられる。なお、以降の説明においては、原燃料ガス供給手段として電磁弁を用い場合を示しており、以下特に断らない限り原燃料ガス供給手段７を電磁弁７として説明する。

脱硫器６は、原燃料ガス供給元より供給された原燃料ガス中に含まれる硫黄を除去するためのものであり、内部に脱硫触媒を有する容器等を用いることができる。それにより、原燃料ガスの不純物である硫黄を除去することができる。

ガス流量計８は、原燃料ガス供給管１２を流れる原燃料ガス（脱硫された原燃料ガス）の流量を計測するためのものである。ガスポンプ４は脱硫された原燃料ガスを圧送するものであり、バッファ９により脈動が抑制され、一定の流量の原燃料ガスを改質器３に供給することができる。

そして、ガスポンプ４にて改質器３に向けて供給される原燃料ガスは、供給圧調整器５の一種であるリリーフ弁により供給圧が調整されたのち改質器３に供給される。なお、以降の説明においては、供給圧調整器５としてリリーフ弁を用いる場合を示しており、以下特に断らない限り供給圧調整器５をリリーフ弁５として説明する。なお、供給圧調整器５として、逆止弁を用いることもでき、またリリーフ弁と逆止弁の両方を用いることもできる。

リリーフ弁５は、原燃料ガス供給側（上流側）のガス圧よりも大きな圧力で開くように設定されている。すなわち、ガスポンプ４を作動させ、原燃料ガス供給元より供給される原燃料ガスを吐出することで、リリーフ弁５に対してガス元圧よりも大きな圧力がかかることにより、リリーフ弁５が開いて原燃料ガスが流れることとなる。それにより、低流量にて原燃料ガスを供給することが可能となる。

なお、原燃料ガスが都市ガスの場合には、都市ガスの元圧が１．５〜３．０ｋＰａであるため、リリーフ弁５が開く圧力としては、例えば３．５〜６ｋＰａとすることができる。なお、リリーフ弁５は燃料電池セルの発電量により制御することもでき、例えば燃料電池セルの発電量が大きい場合には、リリーフ弁５の圧力の設定を調整することにより、必要量の原燃料ガスを改質器３側に供給することができる。

ガスポンプ４は、原燃料ガス供給元より供給される原燃料ガスを、昇圧して改質器３側に圧送するものであって、一般にダイアフラム式のガスポンプ４が用いられる。ただし、このダイアフラム式のポンプは、シリンダ内のダイアフラムの往復運動によって、原燃料ガスの吸引と送出を行なうため、脈動が発生しやすい。

それゆえ、ガスポンプ４の上流側に、一定容積の空間であるバッファ９を設けることにより、ガスポンプ４により供給される原燃料ガスの脈動を減衰させることができる。なお、バッファ９は、一定容積の空間を有する部材を用いる他、原燃料ガス供給管１２の一部を太くすることにより一定容積の空間を有するようにしてもよい。

そして、バッファ９によりガスポンプ４の脈動が減衰することで、ガス流量計８は原燃料ガスの流量を適切に測定することができる。それゆえ、バッファ９はリリーフ弁５の作動により影響を受けることを抑制するために、リリーフ弁５よりも遠い位置に設けることが好ましく、図１に示す燃料電池装置においては、脱硫器６とガスポンプ４とを接続する原燃料ガス供給管１２に設けている。

なお、ガス流量計８にて測定された原燃料ガスの流量情報は制御装置１０に伝送され、改質器３での改質反応に必要な原燃料ガス量となるよう、制御装置１０によりガスポンプ４の動作が制御される。すなわち、改質器３で要求される原燃料ガス量と、原燃料ガス供給管１２を流れる原燃料ガス量とを比較し、原燃料ガス供給管１２を流れる原燃料ガス量が少ない場合には、ガスポンプ４により供給される原燃料ガスを増やすようガスポンプ４を制御し、逆に原燃料ガス供給管１２を流れる原燃料ガス量が多い場合には、ガスポンプ４により供給される原燃料ガス量が少なくなるようガスポンプ４を制御する。

なお、セルスタック１を構成する燃料電池セルとしては、各種燃料電池セルが知られているが、燃料電池装置を小型化する上で、固体酸化物形燃料電池セルとすることができる。それにより、燃料電池セルのほか、燃料電池セルの動作に必要な補機類を小型化することができ、燃料電池装置を小型化することができる。またあわせて、家庭用燃料電池で求められる変動する負荷に追従する負荷追従運転を行なうことができる。

また、本発明においては、燃料電池セルを発電効率の高い固体酸化物形燃料電池セルとすることで、夜間等の使用電力が少ない場合に、低流量の原燃料ガスで十分に使用電力を賄うことができることから、低流量の原燃料ガスを供給する制御が可能な本発明の燃料電池装置において特に有用となる。なお、以下の説明において燃料電池セルを固体酸化物形燃料電池セルとして説明するものとする。

なお、燃料電池セルの形状としては各種形状の燃料電池を用いることができるが、効率よく燃料電池セルの発電を行なう上で、中空平板型の燃料電池セルとすることができる。このような中空平板型の燃料電池セルとしては、内側に燃料極が、外側に酸素極が形成された燃料極支持タイプの中空平板型燃料電池を用いることができる。

燃料電池セル（セルスタック１）は、改質器３より供給される水素含有ガスと、収納容器の外部より供給される酸素含有ガスとにより発電を行なう。なお、発電において余剰となった水素含有ガスは、燃料電池セルの上方にて収納容器の外部より供給される酸素含有ガスと燃焼させることにより、燃料電池セルの上方に配置された改質器３を加熱することができ、それにより改質反応を効率よく行なうことができる。

なお、改質器３においては、部分酸化改質、オートサーマル改質、水蒸気改質のいずれを行うこともできるが、部分酸化改質やオートサーマル改質を行なう場合においては、改質器３に酸素含有ガスを供給する必要がある。ここで、図１においては、改質器３に酸素含有ガスを供給するためのブロアー１４が改質器３と供給圧調整器５との間の原燃料ガス供給管１２に接続されている。

それにより、改質器３に酸素含有ガスを供給することができることから、改質器３にて部分酸化改質もしくはオートサーマル改質を行うことができる。なお、ブロアー１４より供給される酸素含有ガスは、供給圧調整器５により原燃料ガス供給装置１１の上流側（脱硫器６側）には流れないように制御されている。

そして、これらの各構成部材を外装ケース内に収納することで、本発明の燃料電池装置とすることができる。

ところで、このような原燃料ガス供給装置１１を具備する燃料電池装置を屋外に設置して起動を開始（本稼動）した場合や再起動を行った場合に、原燃料ガス供給装置１１を構成する部材の１つである電磁弁７（原燃料ガス供給手段）が開放されず、改質器３に原燃料ガスを供給することができない場合がある。

これは、特に外気温が低温の場合に、燃料電池装置の本稼動前の試運転を終えて燃料電池装置を停止した際や、燃料電池装置の稼動を停止した際に、原燃料ガス供給装置１１を構成する原燃料ガス供給管１２（脱硫器６からリリーフ弁５の間）に残存する原燃料ガスが、脱硫器６内に充填された脱硫触媒に吸着することにより、脱硫器６からリリーフ弁５の間の圧力が下がり、電磁弁７を開放する制御を行っても、電磁弁７が開放されないためと考えられる。なお、脱硫器６から供給圧調整器５の間に圧力計を設け、その圧力を検知することで負圧が生じているか否かを判断することができる。

それゆえ、図１に示した原燃料ガス供給装置１１においては、脱硫器６と供給圧調整器５との間の原燃料ガス供給管１２に酸素含有ガスを供給するためのブロアー１３が接続されており、図１においては、ガスポンプ４と供給圧調整器５との間の原燃料ガス供給管１２に接続している例を示している。ここで、ブロアー１３は、脱硫器６と供給圧調整器５との間の原燃料ガス供給管１２に接続されていればよいが、脱硫器６と供給圧調整器５の間の負圧を解消するにあたり、脱硫器６よりも遠い位置に接続されていることが好ましい。そして、ブロアー１３より脱硫器６と供給圧調整器５との間の原燃料ガス供給管１２に酸素含有ガスを流すことで、脱硫器６から供給圧調整器５の間の負圧を解消することができる。

それにより、燃料電池装置の起動時や再起動時において、電磁弁７を開放することができ、原燃料ガスを改質器３に供給することができ、燃料電池装置を効率よく起動することができる。

なお、ブロアー１３は次のようにして稼動させることができる。たとえば燃料電池装置の起動時や再起動時に、ガス流量計８が原燃料ガスの流量を検知しないもしくはわずかな原燃料ガス流量しか検知しない場合に、制御装置１０がブロアー１３を作動させるように制御する。その後、ガス流量計８が所定の原燃料ガス流量を検知した場合には、電磁弁７が開放されたと判断し、制御装置１０がブロアー１３の稼動を停止するように制御する。なお、ブロアー１３から供給される酸素含有ガスの量は、脱硫器６に影響を与えることなく、かつ脱硫器６から供給圧調整器５の間の負圧を解消できる量とすることが好ましい。

図２は、本発明の他の実施態様を示すものであり、図１において示した脱硫器６と供給圧調整器５との間の原燃料ガス供給管１２に酸素含有ガスを供給するためのブロアー１３と、改質器３に酸素含有ガスを供給するためのブロアー１４とを共用してブロアー１５として用いている例を示している。

それにより、燃料電池装置を大型化することなく、脱硫器６と供給圧調整器５との間の負圧を解消でき、燃料電池装置の起動時や再起動時において、電磁弁７を開放することができ、原燃料ガスを改質器３に供給することができる。またあわせて、改質器３に対して酸素含有ガスを供給することができ、改質器３にて、部分酸化改質もしくはオートサーマル改質を行うことができる。

ところで、図１に示したブロアー１３や図２に示したブロアー１５において、脱硫器６から供給圧調整器５の間の負圧が解消されると電磁弁７が開放されることから、原燃料ガス供給元より供給される原燃料ガスが、ブロアー１３やブロアー１５に流れるおそれがある。ここで、ブロアー１３やブロアー１５に原燃料ガスが流れた場合、ブロアー１３やブロアー１５が故障するおそれがあるとともに、改質器３に必要量の原燃料ガスを供給することができず、燃料電池セル（モジュール２）の発電量が低下するおそれもある。

それゆえ、図３に示した原燃料ガス供給装置１１においては、脱硫器６と供給圧調整器５との間の原燃料ガス供給管１２におけるブロアー１５との接続部とブロアー１５との間に、原燃料ガス供給元より供給される原燃料ガスが、ブロアー１５側に流れることを防止するためのガス流通防止手段１６が設けられている。なお、ガス流通防止手段１６としては、逆止弁を例示することができる。

それにより、電磁弁７が開放されて改質器３に向けて供給される原燃料ガスは、ブロアー１５側に流れることなく改質器３に供給され、ブロアー１５の故障を抑制（防止）することができるとともに、必要量の原燃料ガスを改質器３に供給することができ、燃料電池セル（モジュール２）の発電量が低下することを抑制できる。

図４は、本発明の燃料電池装置１７を概略的に示す側面図であり、外装ケース１８を構成する側面部を取り外して、外装ケース１８の内部が見えるようにして示している。なお、図４においては、外装ケース１８に図３に示した原燃料ガス供給装置１１を収納している場合を示している。

図４において、燃料電池装置１７は、外装ケース１８内に仕切部材１９を有し、仕切部材１９の上部にモジュール２が配置された燃料電池モジュール収納室２０（以下、モジュール収納室と略す）が形成されている。また、仕切部材１９の下部にはモジュール２を動作させるにあたり必要な補機類（図１においては、原燃料ガス供給装置１１、モジュール２内に酸素含有ガス（空気）を供給するためのブロアー２２、モジュール２の排ガスと水とで熱交換を行う熱交換器２３を示している。）を収納するための補機収納室２１が形成されている。なお、仕切部材１９はモジュール収納室２０と補機収納室２１とを区画していればよく、モジュール収納室２０と補機収納室２１とが隙間を有して区画されていてもよい。

また、例えば外装ケース１８を仕切部材１９により左右に区画するとともに、一方がモジュール２を収納する燃料電池モジュール収納室２０、他方が補機類を収納する補機収納室２１とした燃料電池装置１７とすることもできる。

なお、図４に示したような仕切部材１９を用いて、外装ケース１８を上下に区画した形状とすることにより、燃料電池装置１７をコンパクトな形状とすることができる。

ここで、制御装置１０は、燃料電池装置１７（モジュール２）の起動時や再起動時において、脱硫器６から供給圧調整器５の間が負圧となっている場合に、ブロアー１５を先に作動させるように制御することが好ましい。

すなわち、燃料電池装置の起動時や再起動時に、ガス流量計８が原燃料ガスの流量を検知しないもしくはわずかな原燃料ガス流量しか検知しない場合に、制御装置１０がまずブロアー１５を先に作動させるように制御する。それにより、脱硫器６から供給圧調整器５の間の負圧が解消される。そして、続いて制御装置１０は電磁弁７を開く制御を行う。それにより、燃料電池装置１７の起動時や再起動時に、電磁弁７が開放されないことを抑制（防止）することができ、原燃料ガスが供給されないことを抑制（防止）することができる。

また、制御装置１０は、電磁弁７が開放された後は、ブロアー１５より脱硫器６と供給圧調整器５との原燃料ガス供給管１２に供給される酸素含有ガスを停止するように制御することが好ましい。それにより、流量計８において原燃料ガス供給元より供給される原燃料ガスの量を把握することが可能となるとともに、脱硫器６中の脱硫触媒が、酸素含有ガスにより劣化することを抑制することができる。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。

例えば、燃料電池装置１７（モジュール２）の起動時や再起動時に、脱硫器６から供給圧調整器５との間が負圧であるか否かを確認した後に（すなわち、流量計８にて電磁弁７の開閉を確認した後に）、ブロアー１５より脱硫器６と供給圧調整器５との原燃料ガス供給管１２に酸素含有ガスを供給する制御を行うと、改質器３に原燃料ガスを供給するにあたり時間がかかる可能性がある。

それゆえ、燃料電池装置１７（モジュール２）の起動時もしくは再起動時は、常に、ブロアー１５を先に起動させ、脱硫器６と供給圧調整器５との間の原燃料ガス供給管１２に酸素含有ガスを供給した後に、電磁弁７を開く制御を行うこともできる。

それにより、脱硫器６から供給圧調整器５の間が負圧であるかどうかにかかわらず、電磁弁７を迅速に開放させることができる。

本発明の燃料電池装置を構成する原燃料ガス供給装置の構成の一例を示す構成図である。本発明の燃料電池装置を構成する原燃料ガス供給装置の構成の他の一例を示す構成図である。本発明の燃料電池装置を構成する原燃料ガス供給装置の構成のさらに他の一例を示す構成図である。本発明の燃料電池装置の一例を示す概略図である。従来の燃料電池装置を構成する原燃料ガス供給装置の構成を示す構成図である。

符号の説明

１：セルスタック
２：燃料電池モジュール
３：改質器
４：ガスポンプ
５：供給圧調整器（リリーフ弁）
６：脱硫器
７：電磁弁
８：ガス流量計
１０：制御装置
１１：原燃料ガス供給装置
１２：原燃料ガス供給管
１３、１４、１５：ブロアー
１６：ガス流通防止手段（逆止弁）

Claims

燃料電池セルを収納してなる燃料電池モジュールと、前記燃料電池セルに燃料ガスを供給するための改質器と、該改質器に原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給装置とを具備する燃料電池装置であって、前記原燃料ガス供給装置は、原燃料ガス供給元より供給される原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給手段と、原燃料ガス中の硫黄を除去するための脱硫器と、脱硫された原燃料ガスを圧送するためのガスポンプと、圧送された原燃料ガスの供給圧を前記原燃料ガス供給元の元圧よりも下げることが可能な供給圧調整器とを、原燃料ガス供給管にてこの順に接続してなるとともに、前記脱硫器と前記供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管に酸素含有ガスを供給するためのブロアーが接続されていることを特徴とする燃料電池装置。
前記改質器と前記供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管に、酸素含有ガスを供給するためのブロアーが接続されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池装置。
前記脱硫器と前記供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管に接続されたブロアーと、前記改質器と前記供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管に接続されたブロアーとを共用していることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池装置。
前記脱硫器と前記供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管における前記ブロアーとの接続部と当該ブロアーとの間に、前記原燃料ガス供給元より供給される原燃料ガスが前記ブロアー側へ流れることを防止するためのガス流通防止手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれかに記載の燃料電池装置。
燃料電池装置の起動時において、前記脱硫器と前記供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管に酸素含有ガスを供給するように、前記脱硫器と前記供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管に接続された前記ブロアーを動作させた後、前記原燃料ガス供給手段を開放するように制御する制御装置を具備することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれかに記載の燃料電池装置。
前記制御装置は、前記原燃料ガス供給手段が開放された後に、前記脱硫器と前記供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管に接続された前記ブロアーを停止させて前記脱硫器と前記供給圧調整器との間の原燃料ガス供給管への酸素含有ガスの供給を停止させるように制御することを特徴とする請求項５に記載の燃料電池装置。