JP2018137149A - 燃料ガス供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】不純物の濃度の低い燃料ガスが供給対象に供給される期間を確保した燃料ガス供給方法を提供することを課題とする。【解決手段】燃料ガスが第１温度である第１除去器を通過して供給対象に供給されつつ再生ガスが第２温度である第２除去器を通過して前記供給対象以外に排出される第１状態から、前記燃料ガスが前記第２除去器を通過して前記供給対象以外に排出される第２状態に切替える工程と、前記第２状態から、前記再生ガスが前記第１除去器を通過して前記供給対象以外に排出される第３状態に切替える工程と、前記第２除去器の温度を低下させる工程と、前記第２除去器が前記第１温度よりも高く前記第２温度よりも低い第３温度にまで低下した時に、前記第３状態から、前記燃料ガスが前記第２除去器を通過して前記供給対象へ供給される第４状態に切替える工程と、を備えた燃料ガス供給方法。【選択図】図４

Description

本発明は、燃料ガス供給方法に関する。

燃料ガス中の不純物を吸着器に吸着させて、不純物の濃度の低い燃料ガスを供給対象に供給する技術が知られている。このような吸着器は、第１温度で燃料ガス中の不純物を吸着し、第１温度よりも高い第２温度で、吸着した不純物が再生ガス中に脱離することが知られている。また、このような吸着器を２つ用いて、２つの吸着器の一方が不純物を吸着し他方が不純物を脱離している状態と、一方が不純物を脱離し他方が不純物を吸着している状態とを交互に切り替えることにより、不純物の濃度の低い燃料ガスを継続的に供給対象に供給することが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−２８４８７５号公報

しかしながら吸着器の切り替え方によっては、不純物の濃度の低い燃料ガスが供給対象に供給される期間が短縮化する可能性がある。

本発明は、不純物の濃度の低い燃料ガスが供給対象に供給される期間を確保した燃料ガス供給方法を提供することを目的とする。

上記目的は、供給された燃料ガス中の不純物を第１温度で吸着し、吸着した不純物を前記第１温度よりも高い第２温度で再生ガス中に脱離する第１及び第２除去器を用いて、不純物の濃度が低い前記燃料ガスを供給対象に供給する燃料ガス供給方法であって、前記燃料ガスが前記第１温度である前記第１除去器を通過して前記供給対象に供給されつつ前記再生ガスが前記第２温度である前記第２除去器を通過して前記供給対象以外に排出される第１状態から、前記燃料ガスが前記第２除去器を通過して前記供給対象以外に排出される第２状態に切替える工程と、前記第２状態から、前記再生ガスが前記第１除去器を通過して前記供給対象以外に排出される第３状態に切替える工程と、前記第２除去器の温度を低下させる工程と、前記第２除去器が前記第１温度よりも高く前記第２温度よりも低い第３温度にまで低下した時に、前記第３状態から、前記燃料ガスが前記第２除去器を通過して前記供給対象へ供給される第４状態に切替える工程と、を備えた燃料ガス供給方法によって達成できる。

本発明によれば、不純物の濃度の低い燃料ガスが供給対象に供給される期間を確保した燃料ガス供給方法を提供できる。

図１は、燃料ガス供給システムの構成図である。 図２は、除去システムの構成図である。 図３Ａは、新品または不純物を十分に脱離して再生が完了した除去器の温度に応じて、除去器の出口での燃料ガス中のアンモニア濃度の変化を示したグラフであり、図３Ｂは、除去器が第１温度に維持された状態での、除去器の出口での燃料ガス中のアンモニア濃度の時間変化を示したグラフである。 図４Ａ及び図４Ｂは、流通経路が異なる第１及び第２状態をそれぞれ示した図である。 図５Ａ及び図５Ｂは、流通経路が異なる第３及び第４状態をそれぞれ示した図である。 図６は、制御ユニットが実行する切替制御のフローチャートの一例である。 図７Ａは、本実施例での第１状態から第４状態への切替制御に伴う除去器の温度変化を示したタイムチャートの一例であり、図７Ｂは、比較例での第１状態から第４状態への切替制御に伴う除去器の温度変化を示したタイムチャートの一例である。

図１は、燃料ガス供給システム１の構成図である。燃料ガス供給システム１には、燃料タンク２、気化器４、改質器６、熱交換器８及び１０、除去システム１２、燃料電池１４を含む。燃料電池１４は、酸化剤ガスと燃料ガスとの供給を受けて発電する。酸化剤ガスは、不図示のエアコンプレッサを介して、燃料電池１４に供給される。

燃料タンク２には、液体の原燃料が貯留されている。原燃料は、例えば、都市ガス、プロパンガス、ナフサ、ガソリン、灯油などの炭化水素の原燃料、又はメタノール等のアルコール系の原燃料である。気化器４には、不図示のポンプを介して原燃料が供給され、更に後述する高温の冷却水が通過して、原燃料の一部が気化する。

改質器６では、水蒸気と原燃料との水蒸気改質反応によって、燃料ガスが生成される。改質器６には、水蒸気改質反応を促進する改質触媒が設けられており、改質触媒上での酸化反応を促進するために外部から空気が供給される。改質器６で原燃料を改質する際に、副生成物としてアンモニアが生成され、生成された燃料ガスはアンモニアを含有している。また、原燃料として液体アンモニアを使用する場合にも、改質器６で改質された燃料ガスはアンモニアを含有している。

熱交換器８では、燃料ガスとそれよりも低温の空気との熱交換が行われ、これにより燃料ガスの温度は低下し、空気の温度は上昇する。熱交換器１０では、燃料ガスとそれよりも低温の冷却水との熱交換が行われ、これにより燃料ガスの温度は低下し、冷却水の温度は上昇する。このように過度な高温となることが抑制された燃料ガスと、熱交換器８により高温となった空気とは、除去システム１２に供給される。冷却水は、熱交換器１０を通過することにより高温となり、その後に気化器４を通過することにより、原燃料ガスを気化させる。冷却水は、例えば燃料電池１４を冷却するためのものであってもよい。

除去システム１２は、燃料ガス中の不純物であるアンモニアを除去する。アンモニアが除去された燃料ガスは、燃料電池１４に供給されて燃料電池１４の発電に供される。

図２は、除去システム１２の構成図である。除去システム１２は、燃料ガスが通過する燃料ガス通路２０と、高温の空気が通過する空気通路３０とを備えている。燃料ガス通路２０の下流端には、三方弁Ｖ１を介して上流分岐路２１及び２２が接続されている。上流分岐路２１及び２２の下流端には、それぞれ第１除去器Ｅ１及び第２除去器Ｅ２が接続されている。第１除去器Ｅ１及び第２除去器Ｅ２は、それぞれ下流分岐路２３及び２４の上流端が接続されている。下流分岐路２３の下流端には、三方弁Ｖ３を介して供給分岐路２５及び排気分岐路３３が接続されている。下流分岐路２４の下流端には、三方弁Ｖ４を介して供給分岐路２６及び排気分岐路３４が接続されている。供給分岐路２５及び２６の下流端には、単一の供給合流路２７が接続されている。供給合流路２７の下流端には、燃料電池１４が接続されている。空気通路３０の下流端には、三方弁Ｖ２を介して空気分岐路３１及び３２が接続されている。空気分岐路３１及び３２の下流端は、それぞれ上流分岐路２１及び２２に接続されている。排気分岐路３３及び３４の下流端は、単一の排気合流路３５に接続されている。排気合流路３５の下流端は、外気に晒されている。

燃料ガス通路２０及び空気通路３０のそれぞれの途中には、ポンプＰ１及びＰ２が設けられている。空気分岐路３１及び３２には、それぞれ逆止弁Ｃ１及びＣ２が設けられている。逆止弁Ｃ１は、空気通路３０側から上流分岐路２１側への空気の流通は許容するが逆は規制する。同様に、逆止弁Ｃ２は、空気通路３０側から上流分岐路２２側への空気の流通は許容するが逆は規制する。第１除去器Ｅ１及び第２除去器Ｅ２には、それぞれ温度センサＳ１及びＳ２が設けられている。

ポンプＰ１及びＰ２、三方弁Ｖ１〜Ｖ４、温度センサＳ１及びＳ２は、制御ユニット１００に電気的に接続されており、制御ユニット１００は、ポンプＰ１及びＰ２、三方弁Ｖ１〜Ｖ４の動作を制御すると共に、温度センサＳ１及びＳ２の検出信号に基づいて第１除去器Ｅ１及び第２除去器Ｅ２の温度をそれぞれ算出する。制御ユニット１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及び記憶装置等を備えている。尚、制御ユニット１００は、熱交換器８を制御して除去システム１２に供給される空気の温度を制御可能である。

第１除去器Ｅ１は、燃料ガス中の不純物であるアンモニアを吸着する吸着剤を備えている。吸着剤としては、例えば活性炭、ゼオライト等である。第１除去器Ｅ１は、温度Ｔ１で、通過する燃料ガス中のアンモニアを吸着し、温度Ｔ１よりも高い温度Ｔ２で、吸着したアンモニアを再生ガス中に脱離する。上述した、除去システム１２に供給される高温の空気は、再生ガスとして用いられる。第２除去器Ｅ２も同様である。

図３Ａは、新品又は不純物を十分に脱離して再生が完了した第１除去器Ｅ１の温度に応じて、第１除去器Ｅ１の出口での燃料ガス中のアンモニア濃度の変化を示したグラフである。図３Ａに示すように、第１除去器Ｅ１の温度が温度Ｔ１でアンモニア濃度が低いことが示されており、アンモニアを効率的に吸着できる。一方、第１除去器Ｅ１の温度が高くなるほど、アンモニアの吸着効率は低下する。温度Ｔ１よりも高い温度Ｔ２は、第１除去器Ｅ１に吸着したアンモニアが再生ガスである空気中に脱離する温度である。温度Ｔ２では、アンモニアを吸着する能力は低い。また、燃料電池１４が許容できるアンモニアの許容上限濃度αは、温度Ｔ１よりも高く温度Ｔ２よりも低い温度Ｔ３でのアンモニア濃度であり、新品または再生が完了した除去器であれば、温度Ｔ１より高い温度Ｔ３であっても、通過後の燃料ガスを燃料電池に供給可能である。温度Ｔ３は、予め実験により取得されている。第２除去器Ｅ２も上記と同様である。温度Ｔ１、Ｔ２、及びＴ３は、それぞれ第１、第２、及び第３温度の一例である。温度Ｔ３については後述する。

図３Ｂは、第１除去器Ｅ１が温度Ｔ１に維持された状態での、第１除去器Ｅ１の出口での燃料ガス中のアンモニア濃度の時間変化を示したグラフである。およそ、時間が経過するほどアンモニア濃度が増大して、第１除去器Ｅ１の吸着能力が低下する。特に、アンモニア濃度が許容上限濃度αに達する時刻ｔαまでの期間では、アンモニア濃度を効率的に低減できる。時刻ｔαに到達するまでに除去器の温度がＴ１に到達するように除去器を温度制御することにより、アンモニア濃度の低い燃料ガスを燃料電池に供給することができる。また、アンモニアの吸着能力が低下した後であっても、第１除去器Ｅ１を温度Ｔ２に維持してアンモニアを脱離させた後は、吸着能力は再生する。第２除去器Ｅ２も同様である。

本実施例では、第１除去器Ｅ１及び第２除去器Ｅ２の一方が燃料ガス中のアンモニアを吸着し他方が吸着したアンモニアを脱離している状態と、一方が吸着したアンモニアを脱離し他方が燃料ガス中のアンモニアを吸着している状態とが、所定時間毎に切り替えられながら、燃料ガスが燃料電池１４に供給される。これにより、アンモニア濃度の低い燃料ガスを燃料電池１４に継続的に供給できる。詳しくは後述する。

尚、除去システム１２に供給される燃料ガスの温度は、燃料ガスが通過する第１除去器Ｅ１又は第２除去器Ｅ２の温度が温度Ｔ１に維持されるように、気化器４、熱交換器８及び１０で受ける熱量が調整されている。また、除去システム１２に供給される空気の温度は、後述する場合を除き、空気が通過する第１除去器Ｅ１又は第２除去器Ｅ２の温度が温度Ｔ２に維持されるように、熱交換器８で受ける熱量が調整されている。

除去システム１２において、燃料ガス及び空気が流通する経路は、制御ユニット１００が制御する三方弁Ｖ１〜Ｖ４の状態により切り替えられる。図４Ａ〜図５Ｂは、流通経路が異なる第１〜第４状態をそれぞれ示した図である。図４Ａ〜図５Ｂには、それぞれ燃料ガスの流通方向ＧＦと空気の流通方向ＡＦとを矢印で示している。

図４Ａに示すように第１状態では、三方弁Ｖ１は燃料ガス通路２０と上流分岐路２１とを連通し上流分岐路２２を閉鎖し、三方弁Ｖ３は下流分岐路２３と供給分岐路２５とを連通し排気分岐路３３を閉鎖する。これにより、燃料ガスは、燃料ガス通路２０、上流分岐路２１、第１除去器Ｅ１、下流分岐路２３、供給分岐路２５、供給合流路２７を順に流通して燃料電池１４に供給される。従って第１状態では、第１除去器Ｅ１により燃料ガス中のアンモニアの濃度が低減される。また、第１状態では、三方弁Ｖ２は空気通路３０と空気分岐路３２とを連通し空気分岐路３１を閉鎖し、三方弁Ｖ４は下流分岐路２４と排気分岐路３４とを連通し供給分岐路２６を閉鎖する。これにより、熱交換器８により高温となった空気は、空気通路３０、空気分岐路３２、上流分岐路２２、第２除去器Ｅ２、下流分岐路２４、排気分岐路３４、排気合流路３５の順に流通して外部に排気される。従って第１状態では、高温の空気により第２除去器Ｅ２からアンモニアの脱離が促進されている。

図４Ｂに示すように第２状態では、三方弁Ｖ１は第１状態と同じであるが、三方弁Ｖ３は下流分岐路２３と排気分岐路３３とを連通し供給分岐路２５を閉鎖する。これにより、燃料ガスは、燃料ガス通路２０、上流分岐路２１、第１除去器Ｅ１、下流分岐路２３、排気分岐路３３、排気合流路３５の順に流通して、燃料電池１４には供給されずに、外部に排気される。尚、三方弁Ｖ２及びＶ４についても、第１状態と同じである。

図５Ａに示すように第３状態では、三方弁Ｖ３及びＶ４は第２状態と同じであるが、三方弁Ｖ１は燃料ガス通路２０と上流分岐路２２とを連通し上流分岐路２１を閉鎖し、三方弁Ｖ２は、空気通路３０と空気分岐路３１とを連通し空気分岐路３２を閉鎖する。これにより、燃料ガスは、燃料ガス通路２０、上流分岐路２２、第２除去器Ｅ２、下流分岐路２４、排気分岐路３４、排気合流路３５の順に流通して外部に排気される。また、空気は、空気通路３０、空気分岐路３１、上流分岐路２１、第１除去器Ｅ１、下流分岐路２３、排気分岐路３３、排気合流路３５の順に流通して外部に排気される。このように第３状態では、第１及び第２状態と異なり、燃料ガスが第２除去器Ｅ２を通過し、空気が第１除去器Ｅ１を通過する。

図５Ｂに示すように第４状態では、三方弁Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３は第３状態と同じであるが、三方弁Ｖ４は下流分岐路２４と供給分岐路２６とを連通し排気分岐路３４を閉鎖する。これにより、燃料ガスは、燃料ガス通路２０、上流分岐路２２、第２除去器Ｅ２、下流分岐路２４、供給分岐路２６、供給合流路２７の順に流通して燃料電池１４に供給される。

このように、第１状態は、第１除去器Ｅ１が燃料ガス中のアンモニアを吸着し、第２除去器Ｅ２が吸着したアンモニアが脱離している状態であり、第４状態は、第１除去器Ｅ１が吸着したアンモニアが脱離し第２除去器Ｅ２が燃料ガス中のアンモニアを吸着している状態である。このような第１及び第４状態間の切り替えは、制御ユニット１００により、第１状態から、第２、第３、第４状態の順に切り替えられ、又は第４状態から第３、第２、第１状態の順に切り替えられる。

図６は、制御ユニット１００が実行する切替制御のフローチャートの一例である。制御ユニット１００は、この制御を所定の周期毎に繰り返し実行する。最初に、第１除去器Ｅ１及び第２除去器Ｅ２の切り替えが必要となる切替タイミングであるか否かが判定される（ステップＳ１）。切替タイミングは、前回の切替終了から上述した時刻ｔαが経過したか否かにより判定される。否定判定の場合には、本制御は終了する。

肯定判定の場合には、切替が開始され、除去システム１２に供給される空気の温度が低下するように熱交換器８が制御される（ステップＳ３）。これにより、熱交換器８は第２除去器Ｅ２の温度が温度Ｔ２に維持されるように空気の温度が制御されていた状態から、第２除去器Ｅ２の温度が温度Ｔ２未満となるように制御される。よって、第２除去器Ｅ２の温度が温度Ｔ２から低下し始める。ステップＳ３は、第２除去器Ｅ２の温度を低下させる工程の一例である。尚、第２除去器Ｅ２に供給する空気の流量が少なくなるように制御し、外気による自然放熱を利用して、第２除去器Ｅ２の温度を低下させてもよい。

次に、現在の状態が第１状態であるか否かが判定される（ステップＳ５）。肯定判定の場合、第１状態から第４状態に切り替えられる制御が実行される。具体的には、第１状態から第２状態に切替えられ（ステップＳ７ａ）、その後に第２状態から第３状態に切替えられる（ステップＳ９ａ）。詳細には、第１状態から、先に三方弁Ｖ３が制御されて燃料ガスが排気分岐路３３及び排気合流路３５を介して外部に排気される第２状態に切替えられ、第２状態から三方弁Ｖ２が制御されて空気が上流分岐路２１及び下流分岐路２３を介して外部に排気される第３状態に切り替えられる。例えば、第１状態から三方弁Ｖ３を制御する前に三方弁Ｖ２を制御して空気が上流分岐路２１及び下流分岐路２３に流れると、燃料ガスと共に空気が燃料電池１４に流れる可能性がある。本実施例では、上述のように先に三方弁Ｖ３を制御して燃料ガスが燃料電池１４に供給されない状態にしてから三方弁Ｖ２が制御されるため、空気が燃料電池１４に供給されることが防止されている。ステップＳ７ａは、第１状態から、燃料ガスが第２除去器Ｅ２を通過して燃料電池１４以外に排出される第２状態に切替える工程の一例である。ステップＳ９ａは、第２状態から、再生ガスが第１除去器Ｅ１を通過して燃料電池１４以外に排出される第３状態に切替える工程の一例である。

次に、第３状態で、空気の温度が元の温度に戻るように熱交換器８が制御される（ステップＳ１１ａ）。これにより、第１除去器Ｅ１には高温の空気が通過して、第１除去器Ｅ１の温度が上昇し始める。また、第２除去器Ｅ２には、燃料ガスが通過して温度が更に低下する。

次に、第２除去器Ｅ２の温度が温度Ｔ３未満にまで低下したか否かが判定される（ステップＳ１３ａ）。第２除去器Ｅ２の温度は温度センサＳ２の検出値に基づいて算出される。否定判定の場合には、再度ステップＳ１３ａが実行される。肯定判定の場合には、第４状態に切替えられ（ステップＳ１５ａ）、切替制御は終了する。これにより、第２除去器Ｅ２を通過した燃料ガスの燃料電池１４への供給が開始される。

ここで、上述したように燃料ガスの温度は、第２除去器Ｅ２の温度が温度Ｔ１となるように制御されている。このため、第２除去器Ｅ２の温度が温度Ｔ３未満となってから燃料ガスが燃料電池１４に供給された後にも、第２除去器Ｅ２の温度は温度Ｔ３から徐々に温度Ｔ１にまで低下する。このため、図３Ａに示したように、アンモニア濃度が許容上限濃度α以下の低い燃料ガスが燃料電池１４に供給される期間が確保されている。例えば、第２除去器Ｅ２の温度が温度Ｔ３未満ではなく、温度Ｔ３よりも低い温度Ｔ１となってから第４状態に切替えることも考えられるが、この場合、第２除去器Ｅ２の温度が温度Ｔ１にまで低下するのに長期間を要するため、燃料ガスを燃料電池１４に供給できる期間が削減される。

また、ステップＳ１３ａで肯定判定されるまで、第３状態に維持される。第３状態においては、上流分岐路２２や第２除去器Ｅ２、下流分岐路２４に残留していた空気が燃料ガスと共に外部に排気される。従って、その後に切替えられる第４状態において、上流分岐路２２や第２除去器Ｅ２、下流分岐路２４に残留していた空気が燃料ガスと共に燃料電池１４に供給されることが抑制される。

このように第３状態では、第４状態となる前に上流分岐路２２や第２除去器Ｅ２、下流分岐路２４に残留していた空気を外部に排気して第４状態に備えつつ、第２除去器Ｅ２の温度が温度Ｔ３未満に低下するまで待機した状態である。このため、例えば残留した空気の排気が完了してから第２除去器Ｅ２の温度を低下させる場合や、第２除去器Ｅ２の温度が温度Ｔ１にまで低下してから残留した空気の排気を開始する場合と比較して、アンモニア濃度の低い燃料ガスを燃料電池１４に供給できない期間が短縮化されている。換言すれば、アンモニア濃度の低い燃料ガスを燃料電池１４に供給される期間が確保されている。

ステップＳ５で否定判定の場合には、第４状態から第１状態に切替えられる。具体的には、第４状態から第３状態に切替えられ（ステップＳ７ｂ）、その後に第３状態から第２状態に切替えられる（ステップＳ９ｂ）。詳細には、第４状態から、先に三方弁Ｖ４が制御されて燃料ガスが排気分岐路３３及び排気合流路３５を介して外部に排気される第３状態に切替えられ、第３状態から三方弁Ｖ２が制御されて空気が上流分岐路２２及び下流分岐路２４を介して外部に排気される第２状態に切り替えられる。例えば、第４状態から三方弁Ｖ４を制御する前に三方弁Ｖ２を制御して空気が上流分岐路２２及び下流分岐路２４に流れると、燃料ガスと共に空気が燃料電池１４に流れる可能性がある。本実施例では、上述のように先に三方弁Ｖ４を制御して燃料ガスが燃料電池１４に供給されない状態にしてから三方弁Ｖ２が制御されるため、空気が燃料電池１４に供給されることが防止されている。

次に、第２状態で、空気の温度が元の温度に戻るように熱交換器８が制御される（ステップＳ１１ｂ）。これにより、第２除去器Ｅ２には高温の空気が通過して、第２除去器Ｅ２の温度が上昇し始める。また、第１除去器Ｅ１には、燃料ガスが通過して温度が更に低下する。

次に、第１除去器Ｅ１の温度が温度Ｔ３未満にまで低下したか否かが判定される（ステップＳ１３ｂ）。第１除去器Ｅ１の温度は温度センサＳ１の検出値に基づいて算出される。否定判定の場合には、再度ステップＳ１３ｂが実行される。肯定判定の場合には、第１状態に切替えられ（ステップＳ１５ｂ）、切替制御は終了する。これにより、第１除去器Ｅ１を通過した燃料ガスが燃料電池１４に供給される。この場合も、上記と同様の理由により、アンモニア濃度の低い燃料ガスが燃料電池１４に供給される期間が確保されている。

図７Ａは、本実施例での第１状態から第４状態への切替制御に伴う第１除去器Ｅ１及び第２除去器Ｅ２の温度変化を示したタイムチャートの一例である。尚、図７Ａでは、ｔ０〜ｔ１６まで時間間隔は等しい。第１除去器Ｅ１及び第２除去器Ｅ２の切り替えが必要となる切替タイミングになると（ステップＳ１で肯定判定）、時刻ｔ２で第２除去器Ｅ２の温度が低下し始める（ステップＳ３）。次に現在の状態が第１状態であると（ステップＳ５で肯定判定）、時刻ｔ３で、第２、第３状態の順に切り替えられ、空気の温度が戻される（ステップＳ７ａ、Ｓ９ａ、Ｓ１１ａ）。これにより、第１除去器Ｅ１には、燃料ガスよりも高温の空気が通過して第１除去器Ｅ１の温度が上昇し始め、第２除去器Ｅ２等に残留していた空気を燃料ガスと共に排気しつつ、空気よりも低温の燃料ガスの通過により第２除去器Ｅ２の温度が更に低下する。第２除去器Ｅ２の温度が温度Ｔ３未満となると（ステップＳ１３ａで肯定判定）、時刻ｔ６で第４状態に切替えられる（ステップＳ１５ａ）。これにより、時刻ｔ６以降で、第２除去器Ｅ２を通過したアンモニア濃度の低い燃料ガスが燃料電池１４に供給される。従って、時刻ｔ２から時刻ｔ６までは、第２除去器Ｅ２の温度を低下させる降温期間に相当し、時刻ｔ３から時刻ｔ６までは、第２除去器Ｅ２等に残留していた空気を排気する排気期間に相当する。尚、時刻ｔ６の後は、燃料ガスにより第２除去器Ｅ２の温度は温度Ｔ１まで低下する。

図７Ｂは、比較例での第１状態から第４状態への切替制御に伴う第１除去器Ｅ１及び第２除去器Ｅ２の温度変化を示したタイムチャートの一例である。比較例では、第１状態で第２除去器Ｅ２の温度が温度Ｔ１にまで低下してから、第２、第３、及び第４状態の順に切り替える場合について説明する。第１除去器Ｅ１及び第２除去器Ｅ２の切り替えが必要と判定されて、時刻ｔ２で空気の温度が低下し始めて第２除去器Ｅ２の温度が低下し始めると、時刻ｔ８で第２除去器Ｅ２の温度が温度Ｔ１にまで低下する。時刻ｔ２から時刻ｔ８の期間では、第１除去器Ｅ１を通過したアンモニア濃度の高い燃料ガスが燃料電池１４へ供給され続けている。時刻ｔ８で、第２、第３状態の順に切替えて、上流分岐路２２や第２除去器Ｅ２、下流分岐路２４に残留していた空気が燃料ガスと共に外部に排気される。この排気が時刻ｔ１１で完了する。従って、時刻ｔ１１で第４状態に切替えられるため、時刻ｔ１１以降で第２除去器Ｅ２を通過したアンモニア濃度の低い燃料ガスが燃料電池１４に供給される。よって、時刻ｔ２から時刻ｔ８までは、第２除去器Ｅ２の温度を低下させる降温期間に相当し、時刻ｔ８から時刻ｔ１１までは、第２除去器Ｅ２等に残留していた空気を排気する排気期間に相当する。

以上のように、比較例では、アンモニア濃度の高い燃料ガスが時刻ｔ２から時刻ｔ８までの長期にわたって燃料電池１４に供給され、時刻ｔ１１以降でアンモニア濃度の低い燃料ガスの燃料電池１４への供給が開始される。これに対して、本実施例では、アンモニア濃度の高い燃料ガスは時刻ｔ２から時刻ｔ３までの比較的短期間だけ燃料電池１４に供給され、時刻ｔ６以降でアンモニア濃度の低い燃料ガスの燃料電池１４への供給が開始される。このように本実施例では、アンモニア濃度の低い燃料ガスが燃料電池１４に供給される期間が確保されている。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

上記実施例においては、燃料ガスの最終的な供給対象は燃料電池１４であったがこれに限定されない。例えば、供給対象は、燃料ガスを用いて発電する燃料電池以外の設備や装置であってもよいし、燃料ガスを消費して動力を確保する設備や装置であってもよい。

上記実施例では、第１除去器Ｅ１又は第２除去器Ｅ２からアンモニアを脱離させるための再生ガスとして空気を用いたが、これに限定されず、例えば燃料電池１４から排出された燃料オフガスを用いてもよい。

上記実施例では、第１除去器Ｅ１及び第２除去器Ｅ２の温度を、燃料ガス及び空気の温度により制御したが、これに限定されない。例えば、第１除去器Ｅ１及び第２除去器Ｅ２のそれぞれを加熱するヒータを用いて、第１除去器Ｅ１及び第２除去器Ｅ２の温度を制御してもよい。

上記実施例では、ステップＳ３の実行後にステップＳ７ａ又はＳ７ｂを実行するが、ステップＳ７ａ又は７ｂの実行後にステップＳ３を実行してもよい。また、ステップＳ３、Ｓ１１ａ、Ｓ１１ｂを実行しなくてもよい。

１２ 除去システム
１４ 燃料電池
１００ 制御ユニット
Ｅ１ 第１除去器
Ｅ２ 第２除去器
Ｖ１〜Ｖ４ 三方弁

Claims (1)

1. 供給された燃料ガス中の不純物を第１温度で吸着し、吸着した不純物を前記第１温度よりも高い第２温度で再生ガス中に脱離する第１及び第２除去器を用いて、不純物の濃度が低い前記燃料ガスを供給対象に供給する燃料ガス供給方法であって、
   前記燃料ガスが前記第１温度である前記第１除去器を通過して前記供給対象に供給されつつ前記再生ガスが前記第２温度である前記第２除去器を通過して前記供給対象以外に排出される第１状態から、前記燃料ガスが前記第２除去器を通過して前記供給対象以外に排出される第２状態に切替える工程と、
   前記第２状態から、前記再生ガスが前記第１除去器を通過して前記供給対象以外に排出される第３状態に切替える工程と、
   前記第２除去器の温度を低下させる工程と、
   前記第２除去器が前記第１温度よりも高く前記第２温度よりも低い第３温度にまで低下した時に、前記第３状態から、前記燃料ガスが前記第２除去器を通過して前記供給対象へ供給される第４状態に切替える工程と、を備えた燃料ガス供給方法。

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