JPH10101303A - 一酸化炭素濃度低減装置およびその方法並びに燃料電池発電装置 - Google Patents
一酸化炭素濃度低減装置およびその方法並びに燃料電池発電装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷却層に収納される全ての触媒を活性温度に
維持することで、水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を
十分に低減する。 【解決手段】 燃料改質装置３０のＣＯ選択酸化反応器
３４に水導入管４０から水を供給する構成とする。この
構成によれば、供給された水の気化熱によってＣＯ選択
酸化反応器３４を冷却することができる。この冷却は、
ＣＯ選択酸化反応器３４内に収納されるＣＯ選択酸化触
媒を直接冷却するものであることから、冷却の効率が高
く、酸化反応部内に充填されている全ての触媒を活性温
度に維持することができる。したがって、燃料ガス中の
一酸化炭素濃度を十分に低減することができる。
維持することで、水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を
十分に低減する。 【解決手段】 燃料改質装置３０のＣＯ選択酸化反応器
３４に水導入管４０から水を供給する構成とする。この
構成によれば、供給された水の気化熱によってＣＯ選択
酸化反応器３４を冷却することができる。この冷却は、
ＣＯ選択酸化反応器３４内に収納されるＣＯ選択酸化触
媒を直接冷却するものであることから、冷却の効率が高
く、酸化反応部内に充填されている全ての触媒を活性温
度に維持することができる。したがって、燃料ガス中の
一酸化炭素濃度を十分に低減することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一酸化炭素濃度低
減装置およびその方法並びに燃料電池発電装置に関し、
詳しくは、水素と一酸化炭素とを含有し水素濃度に比し
て一酸化炭素濃度が低い水素リッチガス中の一酸化炭素
濃度を低減する一酸化炭素濃度低減装置およびその方法
と、その一酸化炭素濃度低減装置を備える燃料電池発電
装置に関する。
減装置およびその方法並びに燃料電池発電装置に関し、
詳しくは、水素と一酸化炭素とを含有し水素濃度に比し
て一酸化炭素濃度が低い水素リッチガス中の一酸化炭素
濃度を低減する一酸化炭素濃度低減装置およびその方法
と、その一酸化炭素濃度低減装置を備える燃料電池発電
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電解質の両側に燃料極と酸化極とを配
し、燃料極と酸化極とにそれぞれ水素と酸素とを供給す
ることによって起電力を得る燃料電池発電装置におい
て、発電効率を高め、大気環境汚染を防止するために、
燃料極にはできるだけ水素リッチなガスを供給すること
が望まれる。
し、燃料極と酸化極とにそれぞれ水素と酸素とを供給す
ることによって起電力を得る燃料電池発電装置におい
て、発電効率を高め、大気環境汚染を防止するために、
燃料極にはできるだけ水素リッチなガスを供給すること
が望まれる。
【０００３】そこで、メタノール等の炭化水素あるいは
アルコール類を主成分とする原燃料ガスを改質触媒の作
用により改質して水素リッチガスを作る改質器を燃料電
池に前置きして設けることが行なわれているが、いかに
改質器の能力を高めても、改質ガス中に若干量の一酸化
炭素ガスが混入されることが避けられない。燃料極に供
給される改質ガス中に一酸化炭素が含まれると、燃料極
に触媒として用いられるＰｔ（白金）を被毒させ、発電
性能を低下あるいは不安定にしてしまう。
アルコール類を主成分とする原燃料ガスを改質触媒の作
用により改質して水素リッチガスを作る改質器を燃料電
池に前置きして設けることが行なわれているが、いかに
改質器の能力を高めても、改質ガス中に若干量の一酸化
炭素ガスが混入されることが避けられない。燃料極に供
給される改質ガス中に一酸化炭素が含まれると、燃料極
に触媒として用いられるＰｔ（白金）を被毒させ、発電
性能を低下あるいは不安定にしてしまう。
【０００４】これを防止する技術として、改質ガス中の
一酸化炭素を触媒の下で選択的に酸化することで、燃料
極に供給される燃料ガス中の一酸化炭素濃度を低減させ
るものが知られている。
一酸化炭素を触媒の下で選択的に酸化することで、燃料
極に供給される燃料ガス中の一酸化炭素濃度を低減させ
るものが知られている。
【０００５】さらには、特開平７−１８５３０３号公報
に記載されているように、前記触媒を備える触媒層に冷
却層を並設して、触媒が活性温度より高温側に移行する
のを防止する技術が提案されている。この技術によれ
ば、触媒を活性温度域に保持し、燃料電池の電極触媒を
被毒させないレベルにまで一酸化炭素濃度を低減させる
ことが可能となる。
に記載されているように、前記触媒を備える触媒層に冷
却層を並設して、触媒が活性温度より高温側に移行する
のを防止する技術が提案されている。この技術によれ
ば、触媒を活性温度域に保持し、燃料電池の電極触媒を
被毒させないレベルにまで一酸化炭素濃度を低減させる
ことが可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
技術で、冷却層に送られる冷媒は、改質原料である液体
メタノールと水との混合液体であることから、冷媒の一
部が冷却層内で気化してしまうことがあった。冷媒が気
化すると、冷却層内の圧力が高くなり、流れが悪くな
り、冷媒は一定の流量で流れることができず脈動する。
このため、冷媒層に温度むらが生じ、触媒層全体を均一
に冷却することができず、この結果、触媒層に収納され
る全ての触媒を活性温度に維持することができなかっ
た。
技術で、冷却層に送られる冷媒は、改質原料である液体
メタノールと水との混合液体であることから、冷媒の一
部が冷却層内で気化してしまうことがあった。冷媒が気
化すると、冷却層内の圧力が高くなり、流れが悪くな
り、冷媒は一定の流量で流れることができず脈動する。
このため、冷媒層に温度むらが生じ、触媒層全体を均一
に冷却することができず、この結果、触媒層に収納され
る全ての触媒を活性温度に維持することができなかっ
た。
【０００７】この発明の一酸化炭素濃度低減装置および
その方法は、冷媒層に収納される全ての触媒を活性温度
に維持することを可能とすることにより、水素リッチガ
ス中の一酸化炭素濃度を十分に低減することを目的とす
る。また、この発明の燃料電池発電装置は、燃料極に供
給される燃料ガス中の一酸化炭素濃度を低減して、発電
効率を高めることを目的とする。
その方法は、冷媒層に収納される全ての触媒を活性温度
に維持することを可能とすることにより、水素リッチガ
ス中の一酸化炭素濃度を十分に低減することを目的とす
る。また、この発明の燃料電池発電装置は、燃料極に供
給される燃料ガス中の一酸化炭素濃度を低減して、発電
効率を高めることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題を解決するためになされたこの発明の一酸化炭
素濃度低減装置は、水素と一酸化炭素とを含有し水素濃
度に比して一酸化炭素濃度が低い水素リッチガス中の一
酸化炭素濃度を低減する一酸化炭素濃度低減装置であっ
て、前記水素リッチガスに酸素を含有する酸化ガスを導
入する酸化ガス導入手段と、該導入された酸化ガス中の
酸素を、前記水素リッチガス中の水素に優先して該水素
リッチガス中の一酸化炭素に結合させる触媒を有する酸
化反応部と、該酸化反応部に水を供給する水供給手段と
を備えることを要旨とする。
述の課題を解決するためになされたこの発明の一酸化炭
素濃度低減装置は、水素と一酸化炭素とを含有し水素濃
度に比して一酸化炭素濃度が低い水素リッチガス中の一
酸化炭素濃度を低減する一酸化炭素濃度低減装置であっ
て、前記水素リッチガスに酸素を含有する酸化ガスを導
入する酸化ガス導入手段と、該導入された酸化ガス中の
酸素を、前記水素リッチガス中の水素に優先して該水素
リッチガス中の一酸化炭素に結合させる触媒を有する酸
化反応部と、該酸化反応部に水を供給する水供給手段と
を備えることを要旨とする。
【０００９】この発明の一酸化炭素濃度低減装置（以
下、基本構成の一酸化炭素濃度低減装置と呼ぶ）は、酸
化ガス導入手段が、一酸化炭素を含有する水素リッチガ
スへ酸化ガスを導入し、酸化反応部が、導入された酸化
ガス中の酸素により、触媒上で、水素リッチガス中の一
酸化炭素を水素に優先して酸化する。さらに、水供給手
段が、酸化反応部に水を供給する。酸化反応部での酸化
反応は、発熱反応であることから、水供給手段から送ら
れてきた水は、酸化反応部内で気化される。このため、
酸化反応部内の触媒は、その気化熱によって直接冷却さ
れる。
下、基本構成の一酸化炭素濃度低減装置と呼ぶ）は、酸
化ガス導入手段が、一酸化炭素を含有する水素リッチガ
スへ酸化ガスを導入し、酸化反応部が、導入された酸化
ガス中の酸素により、触媒上で、水素リッチガス中の一
酸化炭素を水素に優先して酸化する。さらに、水供給手
段が、酸化反応部に水を供給する。酸化反応部での酸化
反応は、発熱反応であることから、水供給手段から送ら
れてきた水は、酸化反応部内で気化される。このため、
酸化反応部内の触媒は、その気化熱によって直接冷却さ
れる。
【００１０】したがって、この基本構成の一酸化炭素濃
度低減装置では、酸化反応部内の触媒を直接冷却するこ
とができることから、冷却の効率が高く、酸化反応部内
の全ての触媒について活性温度に維持することが可能と
なる。この結果、水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を
十分に低減することができる。
度低減装置では、酸化反応部内の触媒を直接冷却するこ
とができることから、冷却の効率が高く、酸化反応部内
の全ての触媒について活性温度に維持することが可能と
なる。この結果、水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を
十分に低減することができる。
【００１１】上記基本構成の一酸化炭素濃度低減装置に
おいて、前記水供給手段は、複数の水供給管路を備えた
構成としてもよい。
おいて、前記水供給手段は、複数の水供給管路を備えた
構成としてもよい。
【００１２】この構成によれば、水が吹き付けられる面
積を増大することができることから、酸化反応部全体を
均一に冷却して、温度のバラツキの発生を防止すること
ができる。この結果、酸化反応部内の全ての触媒につい
て、活性温度に維持することがより一層容易となる。
積を増大することができることから、酸化反応部全体を
均一に冷却して、温度のバラツキの発生を防止すること
ができる。この結果、酸化反応部内の全ての触媒につい
て、活性温度に維持することがより一層容易となる。
【００１３】この複数の水供給管路を備えた構成におい
て、さらに、前記触媒を複数組の集合体として構成し、
該集合体を前記水路リッチガスの流れ方向に沿って配設
し、前記複数の水供給管路を、前記複数組の集合体に向
かってそれぞれ水を供給する位置に配設する構成とする
ことが好ましい。
て、さらに、前記触媒を複数組の集合体として構成し、
該集合体を前記水路リッチガスの流れ方向に沿って配設
し、前記複数の水供給管路を、前記複数組の集合体に向
かってそれぞれ水を供給する位置に配設する構成とする
ことが好ましい。
【００１４】この構成によれば、水が吹き付けられる面
積を、水供給手段の数だけ倍増することができ、温度の
バラツキの発生をより一層防止することができる。
積を、水供給手段の数だけ倍増することができ、温度の
バラツキの発生をより一層防止することができる。
【００１５】上記基本構成の一酸化炭素濃度低減装置に
おいて、前記酸化反応部の温度を検出する温度検出手段
と、前記水供給手段の水の供給量を制御することによ
り、前記温度検出手段で検出される温度を予め定められ
た所定範囲内に制御する制御手段とを備える構成とする
ことができる。
おいて、前記酸化反応部の温度を検出する温度検出手段
と、前記水供給手段の水の供給量を制御することによ
り、前記温度検出手段で検出される温度を予め定められ
た所定範囲内に制御する制御手段とを備える構成とする
ことができる。
【００１６】この構成によれば、水供給手段の水の供給
量が制御されることで、温度検出手段により検出される
酸化反応部の温度が予め定められた所定範囲内に制御さ
れる。このため、酸化反応部を所望の温度、ここでは、
酸化反応部内の触媒の活性温度に確実に制御することが
でき、この結果、水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を
確実に低減することができる。
量が制御されることで、温度検出手段により検出される
酸化反応部の温度が予め定められた所定範囲内に制御さ
れる。このため、酸化反応部を所望の温度、ここでは、
酸化反応部内の触媒の活性温度に確実に制御することが
でき、この結果、水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を
確実に低減することができる。
【００１７】上記基本構成の一酸化炭素濃度低減装置に
おいて、前記酸化ガス導入手段による酸化ガスの導入量
を、前記水素リッチガス中の一酸化炭素濃度に応じた量
に制御する酸化ガス導入量制御手段と、該制御された酸
化ガスの導入量に従って前記水供給手段の水の供給量を
制御する水供給量制御手段とを備える構成としてもよ
い。
おいて、前記酸化ガス導入手段による酸化ガスの導入量
を、前記水素リッチガス中の一酸化炭素濃度に応じた量
に制御する酸化ガス導入量制御手段と、該制御された酸
化ガスの導入量に従って前記水供給手段の水の供給量を
制御する水供給量制御手段とを備える構成としてもよ
い。
【００１８】この構成によれば、水素リッチガス中の一
酸化炭素濃度が高くなると、酸化ガス導入量制御手段に
より、酸化ガスの導入量が多くなって、酸化反応の程度
が高められる。こうして、水素リッチガス中の一酸化炭
素濃度が低減される。このとき、酸化反応の程度が高め
られた分だけ酸化反応による発熱も多くなるが、水供給
量制御手段により、酸化ガスの導入量に従って水の供給
量を制御することにより、酸化反応に伴う発熱の量に応
じて酸化反応部の冷却の強さを定めることができる。こ
のため、酸化反応部を所望の温度に制御することがで
き、水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を確実に低減す
ることができる。
酸化炭素濃度が高くなると、酸化ガス導入量制御手段に
より、酸化ガスの導入量が多くなって、酸化反応の程度
が高められる。こうして、水素リッチガス中の一酸化炭
素濃度が低減される。このとき、酸化反応の程度が高め
られた分だけ酸化反応による発熱も多くなるが、水供給
量制御手段により、酸化ガスの導入量に従って水の供給
量を制御することにより、酸化反応に伴う発熱の量に応
じて酸化反応部の冷却の強さを定めることができる。こ
のため、酸化反応部を所望の温度に制御することがで
き、水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を確実に低減す
ることができる。
【００１９】上記構成の一酸化炭素濃度低減装置におい
て、前記水供給量制御手段は、前記水供給手段の水の供
給量を、前記酸化ガスの導入量に対して所定の比率とな
る量に定める水供給量算出手段を備える構成としてもよ
い。
て、前記水供給量制御手段は、前記水供給手段の水の供
給量を、前記酸化ガスの導入量に対して所定の比率とな
る量に定める水供給量算出手段を備える構成としてもよ
い。
【００２０】この構成によれば、水供給量算出手段によ
り算出された水の供給量だけ水の供給がなされることか
ら、酸化ガス導入手段からの酸化ガスの導入量と水供給
手段からの水の供給量との比率が一定となる。このた
め、酸化反応に伴う発熱の量に比例して酸化反応部の冷
却の強さを定めることができる。
り算出された水の供給量だけ水の供給がなされることか
ら、酸化ガス導入手段からの酸化ガスの導入量と水供給
手段からの水の供給量との比率が一定となる。このた
め、酸化反応に伴う発熱の量に比例して酸化反応部の冷
却の強さを定めることができる。
【００２１】上記基本構成の一酸化炭素濃度低減装置に
おいて、前記酸化反応部における酸化反応の程度を検出
する酸化反応検出手段と、該検出された酸化反応の程度
に応じて前記水供給手段の水の供給量を制御する制御手
段とを備える構成とすることができる。
おいて、前記酸化反応部における酸化反応の程度を検出
する酸化反応検出手段と、該検出された酸化反応の程度
に応じて前記水供給手段の水の供給量を制御する制御手
段とを備える構成とすることができる。
【００２２】この構成によれば、酸化反応部における酸
化反応の程度を、酸化反応検出手段により検出して、そ
の酸化反応の程度に応じて水供給手段の水の供給量を、
制御手段により制御する。酸化反応部での酸化反応は、
発熱反応であることから、酸化反応の程度が高くなる
と、酸化反応部の温度は高くなる。一方、水供給手段の
水の供給量を可変することで、酸化反応部の冷却の強さ
が変わる。このため、酸化反応の程度に応じて水供給手
段の水の供給量を制御することで、酸化反応の程度に応
じた酸化反応部の冷却の強さの調整が可能となる。
化反応の程度を、酸化反応検出手段により検出して、そ
の酸化反応の程度に応じて水供給手段の水の供給量を、
制御手段により制御する。酸化反応部での酸化反応は、
発熱反応であることから、酸化反応の程度が高くなる
と、酸化反応部の温度は高くなる。一方、水供給手段の
水の供給量を可変することで、酸化反応部の冷却の強さ
が変わる。このため、酸化反応の程度に応じて水供給手
段の水の供給量を制御することで、酸化反応の程度に応
じた酸化反応部の冷却の強さの調整が可能となる。
【００２３】したがって、この構成の一酸化炭素濃度低
減装置では、酸化反応部を所望の温度、ここでは、酸化
反応部内の触媒の活性温度に制御することができる。こ
の結果、水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を確実に低
減することができる。
減装置では、酸化反応部を所望の温度、ここでは、酸化
反応部内の触媒の活性温度に制御することができる。こ
の結果、水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を確実に低
減することができる。
【００２４】上記構成において、酸化反応検出手段は、
前記酸化反応部の温度により前記酸化反応の程度を検出
する温度検出手段を備える構成とすることもできる。
前記酸化反応部の温度により前記酸化反応の程度を検出
する温度検出手段を備える構成とすることもできる。
【００２５】酸化反応部における酸化反応は、発熱反応
であることから、酸化反応部の温度を検出することによ
り酸化反応の程度を知ることができる。したがって、温
度検出手段により検出された酸化反応部の温度に応じて
水供給手段の水の供給量を制御することで、酸化反応の
程度に応じた酸化反応部の温度制御が可能となる。
であることから、酸化反応部の温度を検出することによ
り酸化反応の程度を知ることができる。したがって、温
度検出手段により検出された酸化反応部の温度に応じて
水供給手段の水の供給量を制御することで、酸化反応の
程度に応じた酸化反応部の温度制御が可能となる。
【００２６】上記構成において、酸化反応検出手段は、
前記水素リッチガスの流量により前記酸化反応の程度を
検出する水素リッチガス流量検出手段を備える構成とす
ることもできる。
前記水素リッチガスの流量により前記酸化反応の程度を
検出する水素リッチガス流量検出手段を備える構成とす
ることもできる。
【００２７】酸化反応部における酸化反応の程度は、酸
化反応部に供給される水素リッチガス中の一酸化炭素ガ
ス量により左右される。その一酸化炭素ガス量は、水素
リッチガスの全体量に比例して変化することから、水素
リッチガスの流量を検出することにより酸化反応の程度
を知ることができる。したがって、水素リッチガス流量
検出手段により検出された水素リッチガスの流量に応じ
て水供給手段の水の供給量を制御することで、酸化反応
の程度に応じた酸化反応部の温度制御が可能となる。
化反応部に供給される水素リッチガス中の一酸化炭素ガ
ス量により左右される。その一酸化炭素ガス量は、水素
リッチガスの全体量に比例して変化することから、水素
リッチガスの流量を検出することにより酸化反応の程度
を知ることができる。したがって、水素リッチガス流量
検出手段により検出された水素リッチガスの流量に応じ
て水供給手段の水の供給量を制御することで、酸化反応
の程度に応じた酸化反応部の温度制御が可能となる。
【００２８】あるいは、上記構成において、前記酸化反
応検出手段は、前記水素リッチガス中の一酸化炭素濃度
により前記酸化反応の程度を検出する構成としてもよ
い。
応検出手段は、前記水素リッチガス中の一酸化炭素濃度
により前記酸化反応の程度を検出する構成としてもよ
い。
【００２９】酸化反応部における酸化反応の程度は、酸
化反応部に供給される水素リッチガス中の一酸化炭素濃
度により変化することから、一酸化炭素濃度検出手段に
より検出された水素リッチガス中の一酸化炭素濃度に応
じて水供給手段の水の供給量を制御することで、酸化反
応の程度に応じた酸化反応部の温度制御が可能となる。
化反応部に供給される水素リッチガス中の一酸化炭素濃
度により変化することから、一酸化炭素濃度検出手段に
より検出された水素リッチガス中の一酸化炭素濃度に応
じて水供給手段の水の供給量を制御することで、酸化反
応の程度に応じた酸化反応部の温度制御が可能となる。
【００３０】この発明の燃料電池発電装置（以下、基本
構成の燃料電池発電装置と呼ぶ）は、炭化水素を主成分
とする原燃料から水素を含有する改質ガスを生成する改
質反応器と、前記改質ガスに酸素を含有する酸化ガスを
導入する酸化ガス導入手段と、該導入された酸化ガス中
の酸素を、前記改質ガス中の水素に優先して該改質ガス
中の一酸化炭素に結合させる触媒を有する酸化反応部
と、該酸化反応部に水を供給する水供給手段と、前記酸
化反応部から前記改質ガスの供給を受けて、その改質ガ
スの電気化学反応から起電力を得る燃料電池とを備える
ことを要旨とする。
構成の燃料電池発電装置と呼ぶ）は、炭化水素を主成分
とする原燃料から水素を含有する改質ガスを生成する改
質反応器と、前記改質ガスに酸素を含有する酸化ガスを
導入する酸化ガス導入手段と、該導入された酸化ガス中
の酸素を、前記改質ガス中の水素に優先して該改質ガス
中の一酸化炭素に結合させる触媒を有する酸化反応部
と、該酸化反応部に水を供給する水供給手段と、前記酸
化反応部から前記改質ガスの供給を受けて、その改質ガ
スの電気化学反応から起電力を得る燃料電池とを備える
ことを要旨とする。
【００３１】この構成によれば、改質反応器が、炭化水
素を主成分とする原燃料から水素を含有する改質ガスを
生成する。酸化ガス導入手段が、改質ガスへ酸化ガスを
導入し、酸化反応部が、導入された酸化ガス中の酸素に
より、触媒上で、水素リッチガス中の一酸化炭素を水素
に優先して酸化する。さらに、水供給手段が、酸化反応
部に水を供給することで、前記基本構成の一酸化炭素濃
度低減装置と同一の作用により、改質ガスは一酸化炭素
濃度の低減されたものとなる。燃料電池は、この一酸化
炭素濃度の低減された改質ガスの供給を受けて、その改
質ガスの電気化学反応から起電力を得る。
素を主成分とする原燃料から水素を含有する改質ガスを
生成する。酸化ガス導入手段が、改質ガスへ酸化ガスを
導入し、酸化反応部が、導入された酸化ガス中の酸素に
より、触媒上で、水素リッチガス中の一酸化炭素を水素
に優先して酸化する。さらに、水供給手段が、酸化反応
部に水を供給することで、前記基本構成の一酸化炭素濃
度低減装置と同一の作用により、改質ガスは一酸化炭素
濃度の低減されたものとなる。燃料電池は、この一酸化
炭素濃度の低減された改質ガスの供給を受けて、その改
質ガスの電気化学反応から起電力を得る。
【００３２】このため、メタノールを含有する改質ガス
中の一酸化炭素濃度を顕著に低減することができ、この
改質ガスの供給を受ける燃料電池においては、一酸化炭
素による被毒の影響を低減することができる。したがっ
て、燃料電池は、一酸化炭素被毒に起因する出力低下を
防止することができる。
中の一酸化炭素濃度を顕著に低減することができ、この
改質ガスの供給を受ける燃料電池においては、一酸化炭
素による被毒の影響を低減することができる。したがっ
て、燃料電池は、一酸化炭素被毒に起因する出力低下を
防止することができる。
【００３３】上記基本構成の燃料電池発電装置におい
て、前記燃料電池の有する電解質膜の含水率を検出する
含水率検出手段と、該検出した含水率に応じて前記水供
給手段の水の供給量を制御する制御手段とを備える構成
とすることができる。
て、前記燃料電池の有する電解質膜の含水率を検出する
含水率検出手段と、該検出した含水率に応じて前記水供
給手段の水の供給量を制御する制御手段とを備える構成
とすることができる。
【００３４】燃料電池では、運転条件によって電解質膜
の含水率が変化するが、電解質膜が乾きすぎや濡れすぎ
の状態となると、燃料電池は出力低下を起こす。この構
成によれば、含水率検出手段により電解質膜の含水率を
検出し、その含水率に応じて、制御手段により水の供給
量を制御していることから、電解質膜の含水率に応じて
燃料電池に供給される改質ガス中の水蒸気量を制御する
ことができる。
の含水率が変化するが、電解質膜が乾きすぎや濡れすぎ
の状態となると、燃料電池は出力低下を起こす。この構
成によれば、含水率検出手段により電解質膜の含水率を
検出し、その含水率に応じて、制御手段により水の供給
量を制御していることから、電解質膜の含水率に応じて
燃料電池に供給される改質ガス中の水蒸気量を制御する
ことができる。
【００３５】このため、燃料電池の電解質膜の含水率を
一定の範囲に維持することができる。したがって、燃料
電池が乾きすぎや濡れすぎの状態となることを防止する
ことができ、燃料電池は安定した高出力を維持すること
ができる。
一定の範囲に維持することができる。したがって、燃料
電池が乾きすぎや濡れすぎの状態となることを防止する
ことができ、燃料電池は安定した高出力を維持すること
ができる。
【００３６】上記構成の燃料電池発電装置において、前
記含水率検出手段は、前記燃料電池の電極間の電気抵抗
またはインピーダンスにより前記電解質膜の含水率を検
出するインピーダンス検出手段を備える構成とすること
ができる。
記含水率検出手段は、前記燃料電池の電極間の電気抵抗
またはインピーダンスにより前記電解質膜の含水率を検
出するインピーダンス検出手段を備える構成とすること
ができる。
【００３７】この構成によれば、燃料電池の電極間の電
気抵抗またはインピーダンスを検出することにより、燃
料電池の電解質膜の含水率を検出することができる。こ
の検出した電気抵抗またはインピーダンスに応じて水供
給手段の水の供給量を制御する。
気抵抗またはインピーダンスを検出することにより、燃
料電池の電解質膜の含水率を検出することができる。こ
の検出した電気抵抗またはインピーダンスに応じて水供
給手段の水の供給量を制御する。
【００３８】上記基本構成の燃料電池発電装置におい
て、前記改質反応器からの改質ガスが前記燃料電池に流
入したときの前記改質ガスの飽和水蒸気量を算出する飽
和水蒸気量算出手段と、前記燃料電池において改質ガス
中の水分が過飽和とならないよう、前記飽和水蒸気量検
出手段により検出された飽和水蒸気量に応じて前記水供
給手段の水の供給量を制御する制御手段とを備える構成
としてもよい。
て、前記改質反応器からの改質ガスが前記燃料電池に流
入したときの前記改質ガスの飽和水蒸気量を算出する飽
和水蒸気量算出手段と、前記燃料電池において改質ガス
中の水分が過飽和とならないよう、前記飽和水蒸気量検
出手段により検出された飽和水蒸気量に応じて前記水供
給手段の水の供給量を制御する制御手段とを備える構成
としてもよい。
【００３９】この構成によれば、制御手段により、前記
飽和水蒸気量検出手段により検出された飽和水蒸気量に
応じて前記水供給手段の水の供給量を制御することによ
り、改質ガスが過飽和状態で燃料電池に流入することを
防止することが可能である。したがって、改質ガスの過
飽和分の水蒸気が燃料電池内で凝結して液体状態の水と
なって、燃料電池内のガス流路を閉塞してしまう現象を
防止することができる。
飽和水蒸気量検出手段により検出された飽和水蒸気量に
応じて前記水供給手段の水の供給量を制御することによ
り、改質ガスが過飽和状態で燃料電池に流入することを
防止することが可能である。したがって、改質ガスの過
飽和分の水蒸気が燃料電池内で凝結して液体状態の水と
なって、燃料電池内のガス流路を閉塞してしまう現象を
防止することができる。
【００４０】また、前記基本構成の燃料電池発電装置に
おいて、前記燃料電池に供給される前記改質ガスの圧力
を調節する改質ガス圧調節手段と、前記改質反応器から
の改質ガスが前記燃料電池に流入したときの前記改質ガ
スの飽和水蒸気量を算出する飽和水蒸気量算出手段と、
前記燃料電池において改質ガス中の水分が過飽和となら
ないよう、前記飽和水蒸気量検出手段により検出された
飽和水蒸気量に応じて前記改質ガス圧調節手段を制御す
る制御手段とを備える構成とすることもできる。
おいて、前記燃料電池に供給される前記改質ガスの圧力
を調節する改質ガス圧調節手段と、前記改質反応器から
の改質ガスが前記燃料電池に流入したときの前記改質ガ
スの飽和水蒸気量を算出する飽和水蒸気量算出手段と、
前記燃料電池において改質ガス中の水分が過飽和となら
ないよう、前記飽和水蒸気量検出手段により検出された
飽和水蒸気量に応じて前記改質ガス圧調節手段を制御す
る制御手段とを備える構成とすることもできる。
【００４１】この構成によれば、制御手段により、前記
飽和水蒸気量検出手段により検出された飽和水蒸気量に
応じて改質ガス圧調節手段を制御することにより、改質
ガスの圧力を変えて改質ガスの飽和水蒸気量を積極的に
変えることができる。このため、改質ガスが過飽和状態
で燃料電池に流入することを防止することが可能であ
る。したがって、改質ガスの過飽和分の水蒸気が燃料電
池内で凝結して液体状態の水となって、燃料電池内のガ
ス流路を閉塞してしまう現象を防止することができる。
飽和水蒸気量検出手段により検出された飽和水蒸気量に
応じて改質ガス圧調節手段を制御することにより、改質
ガスの圧力を変えて改質ガスの飽和水蒸気量を積極的に
変えることができる。このため、改質ガスが過飽和状態
で燃料電池に流入することを防止することが可能であ
る。したがって、改質ガスの過飽和分の水蒸気が燃料電
池内で凝結して液体状態の水となって、燃料電池内のガ
ス流路を閉塞してしまう現象を防止することができる。
【００４２】上記構成の燃料電池発電装置において、前
記燃料電池の有する酸素極に酸素を含有する酸化ガスを
供給する酸化ガス供給手段と、前記酸化ガスの圧力を調
節する酸化ガス圧調節手段と、前記改質ガス圧調節手段
および酸化ガス圧調節手段を制御することにより、前記
改質ガスと酸化ガスの圧力差を所定値以内の大きさに保
つ制御手段とを備える構成とすることが好ましい。
記燃料電池の有する酸素極に酸素を含有する酸化ガスを
供給する酸化ガス供給手段と、前記酸化ガスの圧力を調
節する酸化ガス圧調節手段と、前記改質ガス圧調節手段
および酸化ガス圧調節手段を制御することにより、前記
改質ガスと酸化ガスの圧力差を所定値以内の大きさに保
つ制御手段とを備える構成とすることが好ましい。
【００４３】この構成の燃料電池発電装置によれば、制
御手段により改質ガス圧調節手段および酸化ガス圧調節
手段を制御することにより、前記改質ガスと酸化ガスの
圧力差が所定値以内の大きさに保たれる。
御手段により改質ガス圧調節手段および酸化ガス圧調節
手段を制御することにより、前記改質ガスと酸化ガスの
圧力差が所定値以内の大きさに保たれる。
【００４４】燃料電池の有する電解質膜は、極めて薄い
ものであることから、改質ガスと酸化ガスの圧力差が大
きくなると、破損するといったことがあるが、この構成
によれば、改質ガスと酸化ガスの圧力差が所定値以内の
大きさに保たれることから、電解質膜の破損を防止する
ことができる。
ものであることから、改質ガスと酸化ガスの圧力差が大
きくなると、破損するといったことがあるが、この構成
によれば、改質ガスと酸化ガスの圧力差が所定値以内の
大きさに保たれることから、電解質膜の破損を防止する
ことができる。
【００４５】基本構成の燃料電池発電装置において、前
記酸化反応部の運転の停止に先立って、前記水供給手段
を稼働させて前記酸化反応部に水を供給する停止時制御
手段を備える構成とすることもできる。
記酸化反応部の運転の停止に先立って、前記水供給手段
を稼働させて前記酸化反応部に水を供給する停止時制御
手段を備える構成とすることもできる。
【００４６】この構成によれば、酸化反応部の運転の停
止に先立って、水供給手段により酸化反応部に水が供給
されることから、酸化反応部の運転の停止時に、酸化反
応部の温度を速やかに下げることができる。この結果、
水素リッチガスの発生を速やかに停止することができ
る。
止に先立って、水供給手段により酸化反応部に水が供給
されることから、酸化反応部の運転の停止時に、酸化反
応部の温度を速やかに下げることができる。この結果、
水素リッチガスの発生を速やかに停止することができ
る。
【００４７】この構成において、前記停止時制御手段
は、前記燃料電池の運転状態から停止状態への切り替え
時を検出する停止時検出手段と、該停止状態への切り替
え時に、前記水供給手段を稼働させて前記酸化反応部に
水を供給する制御手段とを備える構成とすることもでき
る。
は、前記燃料電池の運転状態から停止状態への切り替え
時を検出する停止時検出手段と、該停止状態への切り替
え時に、前記水供給手段を稼働させて前記酸化反応部に
水を供給する制御手段とを備える構成とすることもでき
る。
【００４８】このため、燃料電池の運転状態から停止状
態への切り替え時には、水供給手段が稼働して酸化反応
部に水が供給される。したがって、燃料電池の停止状態
への切り替え時には、酸化反応部の温度を速やかに下げ
ることができる。この結果、水素リッチガスの発生を速
やかに停止することができる。
態への切り替え時には、水供給手段が稼働して酸化反応
部に水が供給される。したがって、燃料電池の停止状態
への切り替え時には、酸化反応部の温度を速やかに下げ
ることができる。この結果、水素リッチガスの発生を速
やかに停止することができる。
【００４９】また、基本構成の燃料電池発電装置におい
て、前記燃料電池から電気化学反応に伴って発生する水
分を凝縮して水を回収する水回収手段と、該水回収手段
により回収された水を前記水供給手段で利用する水利用
手段とを備える構成としてもよい。
て、前記燃料電池から電気化学反応に伴って発生する水
分を凝縮して水を回収する水回収手段と、該水回収手段
により回収された水を前記水供給手段で利用する水利用
手段とを備える構成としてもよい。
【００５０】燃料電池は、一般に、発電に伴い酸素極で
水蒸気または水滴を発生することから、上記構成の燃料
電池発電装置では、水回収手段により、その水分を凝縮
して水を回収し、その水を、水供給手段で利用する。こ
のため、水供給手段において水を貯える水槽が小型です
み、また、水の貯留量も少なくてすむ。また、燃料電池
からみれば、酸素極側の残ガスをそのまま排出すると、
大気に放出された残ガスが白煙を上げることになるが、
水分を利用することでそうした現象を防止することがで
きる。
水蒸気または水滴を発生することから、上記構成の燃料
電池発電装置では、水回収手段により、その水分を凝縮
して水を回収し、その水を、水供給手段で利用する。こ
のため、水供給手段において水を貯える水槽が小型です
み、また、水の貯留量も少なくてすむ。また、燃料電池
からみれば、酸素極側の残ガスをそのまま排出すると、
大気に放出された残ガスが白煙を上げることになるが、
水分を利用することでそうした現象を防止することがで
きる。
【００５１】さらに、基本構成の燃料電池発電装置であ
って、前記燃料電池からの排ガスを利用して、前記水供
給手段からの水を加圧して酸化反応部に送る水加圧手段
を備える構成とすることもできる。
って、前記燃料電池からの排ガスを利用して、前記水供
給手段からの水を加圧して酸化反応部に送る水加圧手段
を備える構成とすることもできる。
【００５２】水供給手段により酸化反応部へ水を吹き込
むためには、水を加圧する必要があるが、そのための動
力に、燃料電池で発電した電気を用いると、燃料電池発
電装置全体のエネルギ効率が低下してしまう。これに対
して、この構成によれば、排ガスを利用して水の加圧を
行なうことから、燃料電池発電装置のエネルギ効率を低
下させることなく、酸化反応部への水の供給を行なうこ
とができる。
むためには、水を加圧する必要があるが、そのための動
力に、燃料電池で発電した電気を用いると、燃料電池発
電装置全体のエネルギ効率が低下してしまう。これに対
して、この構成によれば、排ガスを利用して水の加圧を
行なうことから、燃料電池発電装置のエネルギ効率を低
下させることなく、酸化反応部への水の供給を行なうこ
とができる。
【００５３】この発明の一酸化炭素濃度低減方法は、水
素と一酸化炭素とを含有し水素濃度に比して一酸化炭素
濃度が低い水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を低減す
る一酸化炭素濃度低減方法であって、（ａ）前記水素リ
ッチガスに酸素を含有する酸化ガスを導入する工程と、
（ｂ）該導入された酸化ガス中の酸素を、触媒を用いて
前記水素リッチガス中の水素に優先して該水素リッチガ
ス中の一酸化炭素に結合させる工程と、（ｃ）前記触媒
に水を供給する工程とを備えることを要旨とする。
素と一酸化炭素とを含有し水素濃度に比して一酸化炭素
濃度が低い水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を低減す
る一酸化炭素濃度低減方法であって、（ａ）前記水素リ
ッチガスに酸素を含有する酸化ガスを導入する工程と、
（ｂ）該導入された酸化ガス中の酸素を、触媒を用いて
前記水素リッチガス中の水素に優先して該水素リッチガ
ス中の一酸化炭素に結合させる工程と、（ｃ）前記触媒
に水を供給する工程とを備えることを要旨とする。
【００５４】この発明の一酸化炭素濃度低減方法（以
下、基本構成の一酸化炭素濃度低減方法と呼ぶ）は、工
程（ａ）が、一酸化炭素を含有する水素リッチガスへ酸
化ガスを導入し、工程（ｂ）が、導入された酸化ガス中
の酸素により、触媒上で、水素リッチガス中の一酸化炭
素を水素に優先して酸化する。さらに、工程（ｃ）が、
前記触媒に水を供給する。触媒での酸化反応は、発熱反
応であることから、工程（ｃ）から送られてきた水は、
触媒上もしくはその付近で気化される。このため、工程
（ｃ）で用いる触媒は、その気化熱によって直接冷却さ
れる。
下、基本構成の一酸化炭素濃度低減方法と呼ぶ）は、工
程（ａ）が、一酸化炭素を含有する水素リッチガスへ酸
化ガスを導入し、工程（ｂ）が、導入された酸化ガス中
の酸素により、触媒上で、水素リッチガス中の一酸化炭
素を水素に優先して酸化する。さらに、工程（ｃ）が、
前記触媒に水を供給する。触媒での酸化反応は、発熱反
応であることから、工程（ｃ）から送られてきた水は、
触媒上もしくはその付近で気化される。このため、工程
（ｃ）で用いる触媒は、その気化熱によって直接冷却さ
れる。
【００５５】したがって、この基本構成の一酸化炭素濃
度低減方法では、触媒を直接冷却することができること
から、冷却の効率が高く、工程（ｃ）で使用する触媒に
ついて活性温度に維持することが可能となる。この結
果、水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を十分に低減す
ることができる。
度低減方法では、触媒を直接冷却することができること
から、冷却の効率が高く、工程（ｃ）で使用する触媒に
ついて活性温度に維持することが可能となる。この結
果、水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を十分に低減す
ることができる。
【００５６】上記基本構成の一酸化炭素濃度低減方法に
おいて、（ｄ）前記触媒の温度を検出する工程と、
（ｅ）前記工程（ｃ）による水の供給量を制御すること
により、前記工程（ａ）で検出される温度を予め定めら
れた所定範囲内に制御する工程とを備える構成とするこ
とができる。
おいて、（ｄ）前記触媒の温度を検出する工程と、
（ｅ）前記工程（ｃ）による水の供給量を制御すること
により、前記工程（ａ）で検出される温度を予め定めら
れた所定範囲内に制御する工程とを備える構成とするこ
とができる。
【００５７】この構成によれば、工程（ｃ）による水の
供給量が制御されることで、工程（ｄ）により検出され
る酸化反応部の温度が予め定められた所定範囲内に制御
される。このため、触媒を所望の温度、ここでは、触媒
の活性温度に確実に制御することができ、この結果、水
素リッチガス中の一酸化炭素濃度を確実に低減すること
ができる。
供給量が制御されることで、工程（ｄ）により検出され
る酸化反応部の温度が予め定められた所定範囲内に制御
される。このため、触媒を所望の温度、ここでは、触媒
の活性温度に確実に制御することができ、この結果、水
素リッチガス中の一酸化炭素濃度を確実に低減すること
ができる。
【００５８】上記基本構成の一酸化炭素濃度低減方法に
おいて、（ｆ）前記工程（ａ）による酸化ガスの導入量
を、前記水素リッチガス中の一酸化炭素濃度に応じた量
に制御する工程と、（ｇ）該制御された酸化ガスの導入
量に従って前記工程（ｃ）による水の供給量を制御する
工程とを備える構成としてもよい。
おいて、（ｆ）前記工程（ａ）による酸化ガスの導入量
を、前記水素リッチガス中の一酸化炭素濃度に応じた量
に制御する工程と、（ｇ）該制御された酸化ガスの導入
量に従って前記工程（ｃ）による水の供給量を制御する
工程とを備える構成としてもよい。
【００５９】この構成によれば、水素リッチガス中の一
酸化炭素濃度が高くなると、工程（ｆ）により、酸化ガ
スの導入量が多くなって、酸化反応の程度が高められ
る。こうして、水素リッチガス中の一酸化炭素濃度が低
減される。このとき、酸化反応の程度が高められた分だ
け酸化反応による発熱も多くなるが、工程（ｃ）によ
り、酸化ガスの導入量に従って水の供給量を制御するこ
とにより、酸化反応に伴う発熱の量に応じて触媒の冷却
の強さを定めることができる。このため、触媒を所望の
温度に制御することができ、水素リッチガス中の一酸化
炭素濃度を確実に低減することができる。
酸化炭素濃度が高くなると、工程（ｆ）により、酸化ガ
スの導入量が多くなって、酸化反応の程度が高められ
る。こうして、水素リッチガス中の一酸化炭素濃度が低
減される。このとき、酸化反応の程度が高められた分だ
け酸化反応による発熱も多くなるが、工程（ｃ）によ
り、酸化ガスの導入量に従って水の供給量を制御するこ
とにより、酸化反応に伴う発熱の量に応じて触媒の冷却
の強さを定めることができる。このため、触媒を所望の
温度に制御することができ、水素リッチガス中の一酸化
炭素濃度を確実に低減することができる。
【００６０】上記基本構成の一酸化炭素濃度低減方法に
おいて、（ｈ）前記触媒による酸化反応の程度を検出す
る工程と、（ｉ）該検出された酸化反応の程度に応じて
前記工程（ｃ）による水の供給量を制御する工程とを備
える構成とすることができる。
おいて、（ｈ）前記触媒による酸化反応の程度を検出す
る工程と、（ｉ）該検出された酸化反応の程度に応じて
前記工程（ｃ）による水の供給量を制御する工程とを備
える構成とすることができる。
【００６１】この構成によれば、触媒による酸化反応の
程度を、工程（ｈ）により検出して、その酸化反応の程
度に応じて工程（ｃ）による水の供給量を、工程（ｉ）
により制御する。工程（ｂ）による触媒上での酸化反応
は、発熱反応であることから、酸化反応の程度が高くな
ると、触媒の温度は高くなる。一方、工程（ｃ）による
水の供給量を可変することで、触媒の冷却の強さが変わ
る。このため、酸化反応の程度に応じて工程（ｃ）での
水の供給量を制御することで、触媒の程度に応じた触媒
の冷却の強さの調整が可能となる。
程度を、工程（ｈ）により検出して、その酸化反応の程
度に応じて工程（ｃ）による水の供給量を、工程（ｉ）
により制御する。工程（ｂ）による触媒上での酸化反応
は、発熱反応であることから、酸化反応の程度が高くな
ると、触媒の温度は高くなる。一方、工程（ｃ）による
水の供給量を可変することで、触媒の冷却の強さが変わ
る。このため、酸化反応の程度に応じて工程（ｃ）での
水の供給量を制御することで、触媒の程度に応じた触媒
の冷却の強さの調整が可能となる。
【００６２】したがって、この構成の一酸化炭素濃度低
減方法では、触媒を所望の温度、ここでは、触媒の活性
温度に制御することができる。この結果、水素リッチガ
ス中の一酸化炭素濃度を確実に低減することができる。
減方法では、触媒を所望の温度、ここでは、触媒の活性
温度に制御することができる。この結果、水素リッチガ
ス中の一酸化炭素濃度を確実に低減することができる。
【００６３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例に基づき説明する。図１は、本発明の好適な一実施例
の一酸化炭素濃度低減装置を備える燃料電池発電システ
ム１０の構成の概略を示すブロック図である。図示する
ように、燃料電池発電システム１０は、メタノールを貯
蔵するメタノールタンク１２と、水を貯蔵する水タンク
１４と、メタノールタンク１２から供給されるメタノー
ルと水タンク１４から供給される水とから水素を含有す
る燃料ガスを生成する燃料改質装置３０と、燃料改質装
置３０により生成される燃料ガスと酸素を含有する酸化
ガス（例えば、空気）との供給を受けて発電する固体高
分子型燃料電池である燃料電池スタック２０とから構成
される。
例に基づき説明する。図１は、本発明の好適な一実施例
の一酸化炭素濃度低減装置を備える燃料電池発電システ
ム１０の構成の概略を示すブロック図である。図示する
ように、燃料電池発電システム１０は、メタノールを貯
蔵するメタノールタンク１２と、水を貯蔵する水タンク
１４と、メタノールタンク１２から供給されるメタノー
ルと水タンク１４から供給される水とから水素を含有す
る燃料ガスを生成する燃料改質装置３０と、燃料改質装
置３０により生成される燃料ガスと酸素を含有する酸化
ガス（例えば、空気）との供給を受けて発電する固体高
分子型燃料電池である燃料電池スタック２０とから構成
される。
【００６４】燃料電池スタック２０は、前述したように
固体高分子型の燃料電池であり、その単一セル構造を図
２に示した。図示するように、セルは、電解質膜２１
と、この電解質膜２１を両側から挟持してサンドイッチ
構造とするガス拡散電極としてのアノード２２およびカ
ソード２３と、このサンドイッチ構造を両側から挟みつ
つアノード２２およびカソード２３とで燃料ガスおよび
酸化ガスの流路２４ｐ，２５ｐを形成するセパレータ２
４，２５と、セパレータ２４，２５の外側に配置されア
ノード２２およびカソード２３の集電極となる集電板２
６，２７とにより構成されている。
固体高分子型の燃料電池であり、その単一セル構造を図
２に示した。図示するように、セルは、電解質膜２１
と、この電解質膜２１を両側から挟持してサンドイッチ
構造とするガス拡散電極としてのアノード２２およびカ
ソード２３と、このサンドイッチ構造を両側から挟みつ
つアノード２２およびカソード２３とで燃料ガスおよび
酸化ガスの流路２４ｐ，２５ｐを形成するセパレータ２
４，２５と、セパレータ２４，２５の外側に配置されア
ノード２２およびカソード２３の集電極となる集電板２
６，２７とにより構成されている。
【００６５】電解質膜２１は、高分子材料、例えばフッ
素系樹脂により形成されたイオン交換膜であり、湿潤状
態で良好な電気電導性を示す。アノード２２およびカソ
ード２３は、カーボンペーパ、カーボンシートあるいは
カーボンクロスにより形成されており、このカーボンペ
ーパ、カーボンシート、カーボンクロスには、触媒とし
ての白金を担持したカーボン粉がその隙間に練り込まれ
ている。
素系樹脂により形成されたイオン交換膜であり、湿潤状
態で良好な電気電導性を示す。アノード２２およびカソ
ード２３は、カーボンペーパ、カーボンシートあるいは
カーボンクロスにより形成されており、このカーボンペ
ーパ、カーボンシート、カーボンクロスには、触媒とし
ての白金を担持したカーボン粉がその隙間に練り込まれ
ている。
【００６６】セパレータ２４，２５は、ち密質のカーボ
ンプレートにより形成されている。また、アノード２２
側のセパレータ２４には、複数のリブが形成されてお
り、このリブとアノード２２の表面とで燃料ガスの流路
溝２４ｐを形成する。一方、カソード２３側のセパレー
タ４５にも、複数のリブが形成されており、このリブと
カソード２３の表面とで酸素含有ガスの流路溝２５ｐを
形成する。集電板２６，２７は、銅（Ｃｕ）により形成
されている。
ンプレートにより形成されている。また、アノード２２
側のセパレータ２４には、複数のリブが形成されてお
り、このリブとアノード２２の表面とで燃料ガスの流路
溝２４ｐを形成する。一方、カソード２３側のセパレー
タ４５にも、複数のリブが形成されており、このリブと
カソード２３の表面とで酸素含有ガスの流路溝２５ｐを
形成する。集電板２６，２７は、銅（Ｃｕ）により形成
されている。
【００６７】図２では、説明のため燃料電池スタック２
０の単一セルの構成を示したが、実際には、セパレータ
２４，アノード２２，電解質膜２１，カソード２３，セ
パレータ２５をこの順に複数組積層し、その外側に集電
板２６，２７を配置することにより、燃料電池スタック
２０は構成されている。また、図１ではアノード側ガス
の供給系統のみを記載し、カソード側ガスの供給系統，
アノード側ガスおよびカソード側ガスの排出系統の記載
は省略してある。
０の単一セルの構成を示したが、実際には、セパレータ
２４，アノード２２，電解質膜２１，カソード２３，セ
パレータ２５をこの順に複数組積層し、その外側に集電
板２６，２７を配置することにより、燃料電池スタック
２０は構成されている。また、図１ではアノード側ガス
の供給系統のみを記載し、カソード側ガスの供給系統，
アノード側ガスおよびカソード側ガスの排出系統の記載
は省略してある。
【００６８】燃料改質装置３０は、メタノールと水との
供給を受けて水素リッチガス（改質ガス）を生成する改
質反応器３２と、改質ガス中の一酸化炭素を酸化して改
質ガスを一酸化炭素濃度が低い水素リッチガス（燃料ガ
ス）にするＣＯ選択酸化反応器３４と、改質反応器３２
で生成された改質ガスをＣＯ選択酸化反応器３４に供給
する連絡管３６と、連絡管３６に接続された導入管３７
を介して連絡管３６に酸素を含有する酸化ガス（例えば
空気）を導入するブロワ３８と、連絡管３６の導入管３
７の接続部より下流側に差し込まれて連絡管３６内に水
を吹き込む水導入管４０と、燃料改質装置３０の各部の
運転を制御する電子制御ユニット９０とを備える。
供給を受けて水素リッチガス（改質ガス）を生成する改
質反応器３２と、改質ガス中の一酸化炭素を酸化して改
質ガスを一酸化炭素濃度が低い水素リッチガス（燃料ガ
ス）にするＣＯ選択酸化反応器３４と、改質反応器３２
で生成された改質ガスをＣＯ選択酸化反応器３４に供給
する連絡管３６と、連絡管３６に接続された導入管３７
を介して連絡管３６に酸素を含有する酸化ガス（例えば
空気）を導入するブロワ３８と、連絡管３６の導入管３
７の接続部より下流側に差し込まれて連絡管３６内に水
を吹き込む水導入管４０と、燃料改質装置３０の各部の
運転を制御する電子制御ユニット９０とを備える。
【００６９】改質反応器３２は、メタノールタンク１２
からのメタノールと水タンク１４からの水との供給を受
けて、次式（１）および式（２）（全体としては、次式
（３））に示すように、水素と二酸化炭素とを含有する
改質ガスを生成する。
からのメタノールと水タンク１４からの水との供給を受
けて、次式（１）および式（２）（全体としては、次式
（３））に示すように、水素と二酸化炭素とを含有する
改質ガスを生成する。
【００７０】 ＣＨ3ＯＨ→ＣＯ＋２Ｈ2−２１．７kcal／mol …（１） ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2＋９．８kcal／mol …（２） ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋３Ｈ2−１１．９kcal／mol …（３）
【００７１】式（１）および式（２）に示す反応を実際
上完全に行なうことが困難なことから、改質反応器３２
により生成される改質ガスには、副生成物としての一酸
化炭素と未反応のメタノールとが若干混在することにな
る。改質ガス中の一酸化炭素濃度は、改質反応器３２に
充填される触媒の種類，改質反応器３２の運転温度，改
質反応器３２への単位触媒体積当たりのメタノールおよ
び水の供給流量等によって定まる。なお、図示は省略し
てあるが、改質反応器３２は電子制御ユニット９０と電
気的に接続されており、この電子制御ユニット９０によ
り改質反応器３２へのメタノールおよび水の供給量制御
がなされている。
上完全に行なうことが困難なことから、改質反応器３２
により生成される改質ガスには、副生成物としての一酸
化炭素と未反応のメタノールとが若干混在することにな
る。改質ガス中の一酸化炭素濃度は、改質反応器３２に
充填される触媒の種類，改質反応器３２の運転温度，改
質反応器３２への単位触媒体積当たりのメタノールおよ
び水の供給流量等によって定まる。なお、図示は省略し
てあるが、改質反応器３２は電子制御ユニット９０と電
気的に接続されており、この電子制御ユニット９０によ
り改質反応器３２へのメタノールおよび水の供給量制御
がなされている。
【００７２】図３は、ＣＯ選択酸化反応器３４の内部と
それに連結される連絡管３６を破断して示す説明図であ
る。図示するように、ＣＯ選択酸化反応器３４には、改
質反応器３２で生成された改質ガスとブロワ３８から導
入管３７を介して送られきた酸化ガスとが連絡管３６に
より供給される。ＣＯ選択酸化反応器３４には、酸化ア
ルミニウムからなる担体の表面に白金を担持したＣＯ選
択酸化触媒５０が充填されている。このＣＯ選択酸化触
媒５０は、改質ガス中の一酸化炭素を水素に優先して結
合させることで、改質ガス中の一酸化炭素を酸化するよ
う作用して、改質ガスを一酸化炭素濃度の低い燃料ガス
とする。
それに連結される連絡管３６を破断して示す説明図であ
る。図示するように、ＣＯ選択酸化反応器３４には、改
質反応器３２で生成された改質ガスとブロワ３８から導
入管３７を介して送られきた酸化ガスとが連絡管３６に
より供給される。ＣＯ選択酸化反応器３４には、酸化ア
ルミニウムからなる担体の表面に白金を担持したＣＯ選
択酸化触媒５０が充填されている。このＣＯ選択酸化触
媒５０は、改質ガス中の一酸化炭素を水素に優先して結
合させることで、改質ガス中の一酸化炭素を酸化するよ
う作用して、改質ガスを一酸化炭素濃度の低い燃料ガス
とする。
【００７３】さらに、図３に示すように、連絡管３６に
は水導入管４０が差し込まれており、ＣＯ選択酸化反応
器３４は、水導入管４０から連絡管３６を介して水の供
給を受ける。ＣＯ選択酸化反応器３４での酸化反応は、
発熱反応であることから高温となる。上記水導入管４０
から連絡管３６を介して送られてきた水は、上記高温と
なったＣＯ選択酸化反応器３４内で気化される。この結
果、ＣＯ選択酸化反応器３４は、その気化熱によって冷
却される。また、ＣＯ選択酸化反応器３４内には、ＣＯ
選択酸化触媒５０に接触するようにして温度センサ５２
が設けられている。温度センサ５２は、熱電対により構
成されており、ＣＯ選択酸化反応器３４の内部の温度を
検出する。なお、温度センサ５２は、電子制御ユニット
９０に電気的に接続されている。
は水導入管４０が差し込まれており、ＣＯ選択酸化反応
器３４は、水導入管４０から連絡管３６を介して水の供
給を受ける。ＣＯ選択酸化反応器３４での酸化反応は、
発熱反応であることから高温となる。上記水導入管４０
から連絡管３６を介して送られてきた水は、上記高温と
なったＣＯ選択酸化反応器３４内で気化される。この結
果、ＣＯ選択酸化反応器３４は、その気化熱によって冷
却される。また、ＣＯ選択酸化反応器３４内には、ＣＯ
選択酸化触媒５０に接触するようにして温度センサ５２
が設けられている。温度センサ５２は、熱電対により構
成されており、ＣＯ選択酸化反応器３４の内部の温度を
検出する。なお、温度センサ５２は、電子制御ユニット
９０に電気的に接続されている。
【００７４】一方、水導入管４０の途中には、図１に示
すように、電動バルブ４２が配設されている。この電動
バルブ４２は電子制御ユニット９０に電気的に接続され
ている。電子制御ユニット９０は、電動バルブ４２を開
閉制御することにより、ＣＯ選択酸化反応器３４への水
の供給を開始または停止することができる。
すように、電動バルブ４２が配設されている。この電動
バルブ４２は電子制御ユニット９０に電気的に接続され
ている。電子制御ユニット９０は、電動バルブ４２を開
閉制御することにより、ＣＯ選択酸化反応器３４への水
の供給を開始または停止することができる。
【００７５】上記ＣＯ選択酸化反応器３４に充填される
ＣＯ選択酸化触媒５０は、酸化アルミニウムからなる担
体の表面に白金を担持したものであるが、このＣＯ選択
酸化触媒５０の性能について説明する。図４はモデルガ
スによりＣＯ選択酸化触媒５０の性能を示すグラフであ
る。
ＣＯ選択酸化触媒５０は、酸化アルミニウムからなる担
体の表面に白金を担持したものであるが、このＣＯ選択
酸化触媒５０の性能について説明する。図４はモデルガ
スによりＣＯ選択酸化触媒５０の性能を示すグラフであ
る。
【００７６】モデルガスとしては、予め、ＣＯ2＝２５
％，ＣＯ＝０．１％，Ｈ2 が残り分である組成のボンベ
ガスを用意し、そのガスにバブラーにて絶対湿度が約２
０％となるよう水蒸気を付加したものを用いた。また、
触媒へは、モデルガスに酸素と一酸化炭素のモル比［Ｏ
2 ］／［ＣＯ］が値３となるよう酸化ガスを混合させた
ものを、ドライガスベースで１時間当たり触媒体積の約
５０００倍の量のガスを流した。
％，ＣＯ＝０．１％，Ｈ2 が残り分である組成のボンベ
ガスを用意し、そのガスにバブラーにて絶対湿度が約２
０％となるよう水蒸気を付加したものを用いた。また、
触媒へは、モデルガスに酸素と一酸化炭素のモル比［Ｏ
2 ］／［ＣＯ］が値３となるよう酸化ガスを混合させた
ものを、ドライガスベースで１時間当たり触媒体積の約
５０００倍の量のガスを流した。
【００７７】図４に示すように、ＣＯ選択酸化触媒５０
を用いた場合、触媒反応後の改質ガス中の一酸化炭素濃
度は、反応温度が１００℃ないし１４０℃で、検知限界
以下（数ｐｐｍ以下）となる。
を用いた場合、触媒反応後の改質ガス中の一酸化炭素濃
度は、反応温度が１００℃ないし１４０℃で、検知限界
以下（数ｐｐｍ以下）となる。
【００７８】こうしたことから、ＣＯ選択酸化反応器３
４の運転温度を１００℃ないし１４０℃の範囲（以下、
最適温度範囲と呼ぶ）に調節することにより、燃料ガス
中の一酸化炭素濃度を極めて低い値にすることが可能と
なることがわかる。この実施例では、電子制御ユニット
９０は、上述したように温度センサ５２の検出結果に応
じて電動バルブ４２の開度を開始または停止すること
で、ＣＯ選択酸化反応器３４を上記最適温度範囲に制御
する。
４の運転温度を１００℃ないし１４０℃の範囲（以下、
最適温度範囲と呼ぶ）に調節することにより、燃料ガス
中の一酸化炭素濃度を極めて低い値にすることが可能と
なることがわかる。この実施例では、電子制御ユニット
９０は、上述したように温度センサ５２の検出結果に応
じて電動バルブ４２の開度を開始または停止すること
で、ＣＯ選択酸化反応器３４を上記最適温度範囲に制御
する。
【００７９】電子制御ユニット９０は、マイクロコンピ
ュータを中心とした論理回路として構成され、詳しく
は、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算
等を実行するＣＰＵ９２と、ＣＰＵ９２で各種演算処理
を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が
予め格納されたＲＯＭ９４と、同じくＣＰＵ９２で各種
演算処理を実行するのに必要な各種データが一時的に読
み書きされるＲＡＭ９６と、温度センサ５２からの検出
信号や図示しない各種センサからの検出信号を入力する
と共にＣＰＵ９２での演算結果に応じてブロワ３８およ
び電動バルブ等に駆動信号を出力する入出力ポート９８
等を備える。
ュータを中心とした論理回路として構成され、詳しく
は、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算
等を実行するＣＰＵ９２と、ＣＰＵ９２で各種演算処理
を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が
予め格納されたＲＯＭ９４と、同じくＣＰＵ９２で各種
演算処理を実行するのに必要な各種データが一時的に読
み書きされるＲＡＭ９６と、温度センサ５２からの検出
信号や図示しない各種センサからの検出信号を入力する
と共にＣＰＵ９２での演算結果に応じてブロワ３８およ
び電動バルブ等に駆動信号を出力する入出力ポート９８
等を備える。
【００８０】次に、こうして構成された燃料電池発電シ
ステム１０の電子制御ユニット９０により実行される燃
料ガス中の一酸化炭素濃度の低減制御について、図５に
示すＣＯ濃度低減制御ルーチンに基づき説明する。本ル
ーチンは、燃料改質装置３０の運転が開始され定常状態
となった後に、所定時間毎、例えば１００ｍｓｅｃ毎に
実行される。
ステム１０の電子制御ユニット９０により実行される燃
料ガス中の一酸化炭素濃度の低減制御について、図５に
示すＣＯ濃度低減制御ルーチンに基づき説明する。本ル
ーチンは、燃料改質装置３０の運転が開始され定常状態
となった後に、所定時間毎、例えば１００ｍｓｅｃ毎に
実行される。
【００８１】本ルーチンが実行されると、ＣＰＵ９２
は、温度センサ５２により検出されるＣＯ選択酸化反応
器３４内の温度Ｔを入出力ポート９８を介して読み込む
（ステップＳ１００）。次いで、この温度Ｔが、下限値
Ｔ１より小さいか否かを判定する。この下限値Ｔ１は、
前述したＣＯ選択酸化反応器３４の最適温度範囲の下限
値に相当し、この実施例では１００℃であり、予めＲＯ
Ｍ９４に格納されている。ステップＳ１００で、温度Ｔ
が下限値Ｔ１を下回ったと判定されると、水導入管４０
に設けられる電動バルブ４２の開度Ｖを閉状態に制御す
る（ステップＳ１２０）。この結果、水導入管４０から
ＣＯ選択酸化反応器３４への水の供給が停止されること
から、その水の供給による冷却作用がなくなってＣＯ選
択酸化反応器３４内部の温度は上昇する。
は、温度センサ５２により検出されるＣＯ選択酸化反応
器３４内の温度Ｔを入出力ポート９８を介して読み込む
（ステップＳ１００）。次いで、この温度Ｔが、下限値
Ｔ１より小さいか否かを判定する。この下限値Ｔ１は、
前述したＣＯ選択酸化反応器３４の最適温度範囲の下限
値に相当し、この実施例では１００℃であり、予めＲＯ
Ｍ９４に格納されている。ステップＳ１００で、温度Ｔ
が下限値Ｔ１を下回ったと判定されると、水導入管４０
に設けられる電動バルブ４２の開度Ｖを閉状態に制御す
る（ステップＳ１２０）。この結果、水導入管４０から
ＣＯ選択酸化反応器３４への水の供給が停止されること
から、その水の供給による冷却作用がなくなってＣＯ選
択酸化反応器３４内部の温度は上昇する。
【００８２】一方、ステップＳ１１０で、否定判定、即
ち、温度Ｔが下限値Ｔ１以上であると判定されると、さ
らに、その温度Ｔが、上限値Ｔ２より大きいか否かを判
定する（ステップＳ１３０）。この上限値Ｔ２は、前述
したＣＯ選択酸化反応器３４の最適温度範囲の上限値に
相当し、この実施例では１４０℃であり、予めＲＯＭ９
４に格納されている。ステップＳ１３０で、温度Ｔが上
限値Ｔ２を上回ったと判定されると、水導入管４０に設
けられる電動バルブ４２を開状態（全開状態あるいは所
定の開度だけ開いた状態）に制御する（ステップＳ１４
０）。この結果、水導入管４０からＣＯ選択酸化反応器
３４に水の供給が開始されることから、その水による気
化熱によってＣＯ選択酸化反応器３４内部の温度は下降
する。
ち、温度Ｔが下限値Ｔ１以上であると判定されると、さ
らに、その温度Ｔが、上限値Ｔ２より大きいか否かを判
定する（ステップＳ１３０）。この上限値Ｔ２は、前述
したＣＯ選択酸化反応器３４の最適温度範囲の上限値に
相当し、この実施例では１４０℃であり、予めＲＯＭ９
４に格納されている。ステップＳ１３０で、温度Ｔが上
限値Ｔ２を上回ったと判定されると、水導入管４０に設
けられる電動バルブ４２を開状態（全開状態あるいは所
定の開度だけ開いた状態）に制御する（ステップＳ１４
０）。この結果、水導入管４０からＣＯ選択酸化反応器
３４に水の供給が開始されることから、その水による気
化熱によってＣＯ選択酸化反応器３４内部の温度は下降
する。
【００８３】ステップＳ１２０の実行後、ステップＳ１
４０の実行後、またはステップＳ１３０で否定判定され
た後、処理を一旦終了する。
４０の実行後、またはステップＳ１３０で否定判定され
た後、処理を一旦終了する。
【００８４】即ち、このＣＯ濃度低減制御ルーチンによ
れば、温度センサ５２により検出されたＣＯ選択酸化反
応器３４の内部の温度に応じて電動バルブ４２を開閉制
御することで、ＣＯ選択酸化反応器３４の内部の温度Ｔ
が高くなりすぎたとき、ＣＯ選択酸化反応器３４への水
の供給による冷却を行ない、一方、その温度Ｔが低くな
りすぎたときには、その水の供給による冷却を停止す
る。この結果、ＣＯ選択酸化反応器３４の内部の温度
は、前述したＣＯ選択酸化反応器３４の最適温度範囲Ｔ
１からＴ２までの範囲に調節される。なお、この実施例
では、ＣＯ選択酸化反応器３４へ水を供給してから実際
に温度が変化するまでの時間的な遅れを考慮していない
が、好ましくは、上記Ｔ１を所定値αだけ加算した値と
し、上記Ｔ２を所定値βだけ減算した値とすることで、
時間的な遅れを考慮する構成としてもよい。
れば、温度センサ５２により検出されたＣＯ選択酸化反
応器３４の内部の温度に応じて電動バルブ４２を開閉制
御することで、ＣＯ選択酸化反応器３４の内部の温度Ｔ
が高くなりすぎたとき、ＣＯ選択酸化反応器３４への水
の供給による冷却を行ない、一方、その温度Ｔが低くな
りすぎたときには、その水の供給による冷却を停止す
る。この結果、ＣＯ選択酸化反応器３４の内部の温度
は、前述したＣＯ選択酸化反応器３４の最適温度範囲Ｔ
１からＴ２までの範囲に調節される。なお、この実施例
では、ＣＯ選択酸化反応器３４へ水を供給してから実際
に温度が変化するまでの時間的な遅れを考慮していない
が、好ましくは、上記Ｔ１を所定値αだけ加算した値と
し、上記Ｔ２を所定値βだけ減算した値とすることで、
時間的な遅れを考慮する構成としてもよい。
【００８５】以上説明してきたように、本実施例の燃料
電池発電システム１０によれば、ＣＯ選択酸化反応器３
４に水導入管４０から水が供給されることから、その水
の気化熱によってＣＯ選択酸化反応器３４を冷却するこ
とができる。この冷却は、ＣＯ選択酸化反応器３４内に
収納されるＣＯ選択酸化触媒５０を直接冷却するもので
あることから、冷却の効率が高く、酸化反応部内に充填
されている全ての触媒を活性温度に維持することができ
る。したがって、燃料ガス中の一酸化炭素濃度を十分に
低減することができる。
電池発電システム１０によれば、ＣＯ選択酸化反応器３
４に水導入管４０から水が供給されることから、その水
の気化熱によってＣＯ選択酸化反応器３４を冷却するこ
とができる。この冷却は、ＣＯ選択酸化反応器３４内に
収納されるＣＯ選択酸化触媒５０を直接冷却するもので
あることから、冷却の効率が高く、酸化反応部内に充填
されている全ての触媒を活性温度に維持することができ
る。したがって、燃料ガス中の一酸化炭素濃度を十分に
低減することができる。
【００８６】また、燃料電池スタック２０に送られる燃
料ガスはもともと加湿が必要であることから、冷却のた
めにＣＯ選択酸化反応器３４に供給した水の分だけ、燃
料ガスへの加湿のための水の供給量を減らすことができ
るといった効果も奏する。さらに、ＣＯ選択酸化反応器
３４に水を供給するだけで冷却が可能となり、冷却のた
めの特別なエネルギの供給が不要であるといった効果も
奏する。従来技術の場合、ＣＯ選択酸化反応器３４の熱
を受け取った冷却媒体はラジエタに通す等して、冷却媒
体の冷却のためのエネルギが必要であったが、この燃料
電池発電システム１０によれば、そうしたエネルギが不
要である。
料ガスはもともと加湿が必要であることから、冷却のた
めにＣＯ選択酸化反応器３４に供給した水の分だけ、燃
料ガスへの加湿のための水の供給量を減らすことができ
るといった効果も奏する。さらに、ＣＯ選択酸化反応器
３４に水を供給するだけで冷却が可能となり、冷却のた
めの特別なエネルギの供給が不要であるといった効果も
奏する。従来技術の場合、ＣＯ選択酸化反応器３４の熱
を受け取った冷却媒体はラジエタに通す等して、冷却媒
体の冷却のためのエネルギが必要であったが、この燃料
電池発電システム１０によれば、そうしたエネルギが不
要である。
【００８７】特に、この実施例の燃料電池発電システム
１０によれば、ＣＯ選択酸化反応器３４の内部の温度を
温度センサ５２により検出して、その温度センサの検出
結果に応じて水導入管４０からの水の供給を開始または
停止する構成を備えることから、ＣＯ選択酸化反応器３
４の運転温度を、酸化反応部の温度をＣＯ選択酸化触媒
５０の活性温度域に確実に調整することができる。この
ため、燃料ガス中の一酸化炭素濃度を確実に低減するこ
とができる。
１０によれば、ＣＯ選択酸化反応器３４の内部の温度を
温度センサ５２により検出して、その温度センサの検出
結果に応じて水導入管４０からの水の供給を開始または
停止する構成を備えることから、ＣＯ選択酸化反応器３
４の運転温度を、酸化反応部の温度をＣＯ選択酸化触媒
５０の活性温度域に確実に調整することができる。この
ため、燃料ガス中の一酸化炭素濃度を確実に低減するこ
とができる。
【００８８】この第１実施例では、ＣＯ選択酸化反応器
３４への水の供給を、水導入管４０により連絡管３６か
ら行なっていたが、これに替えて、図６に示すように、
水導入管４０Ａを、ＣＯ選択酸化反応器３４に差し込ん
だ状態に配設して、水導入管４０Ａから水をＣＯ選択酸
化反応器３４に直接散布する構成としてもよい。
３４への水の供給を、水導入管４０により連絡管３６か
ら行なっていたが、これに替えて、図６に示すように、
水導入管４０Ａを、ＣＯ選択酸化反応器３４に差し込ん
だ状態に配設して、水導入管４０Ａから水をＣＯ選択酸
化反応器３４に直接散布する構成としてもよい。
【００８９】なお、この変形例では、水導入管４０の先
端に、図７に示すように、広角に水を噴霧する水噴射弁
８０を用いた構成とすることが好ましい。こうした水噴
射弁の一つに、液体の旋回を利用したいわゆる渦巻噴射
弁がある。渦巻噴射弁は、「機械工学基礎講座、燃焼工
学・基礎と応用、小林清志著 理工学社発行」の１９２
頁ないし２０１頁等に記載されている周知のもので、噴
射圧が低くても微粒化がよいこと、噴霧角や流量は広範
囲に自由に設計できることなどの特徴をもつ。この渦巻
噴射弁を用いることで、水の粒径１５μｍ、噴霧角度１
５０度の噴射を行ない、広範囲のＣＯ選択酸化触媒５０
に直接水を散布することができる。このため、広範囲の
ＣＯ選択酸化触媒５０を素早く冷却することで、酸化反
応部全体をより均一に冷却することができる。
端に、図７に示すように、広角に水を噴霧する水噴射弁
８０を用いた構成とすることが好ましい。こうした水噴
射弁の一つに、液体の旋回を利用したいわゆる渦巻噴射
弁がある。渦巻噴射弁は、「機械工学基礎講座、燃焼工
学・基礎と応用、小林清志著 理工学社発行」の１９２
頁ないし２０１頁等に記載されている周知のもので、噴
射圧が低くても微粒化がよいこと、噴霧角や流量は広範
囲に自由に設計できることなどの特徴をもつ。この渦巻
噴射弁を用いることで、水の粒径１５μｍ、噴霧角度１
５０度の噴射を行ない、広範囲のＣＯ選択酸化触媒５０
に直接水を散布することができる。このため、広範囲の
ＣＯ選択酸化触媒５０を素早く冷却することで、酸化反
応部全体をより均一に冷却することができる。
【００９０】この図７に示した変形例では、水導入管４
０Ａを１個設けていたが、これに替えて、複数個設ける
構成としてもよい。図８は、水導入管を２個設けた場合
のＣＯ選択酸化反応器３４の内部を示す説明図である。
図示するように、ＣＯ選択酸化触媒５０は、ＣＯ選択酸
化反応器３４の改質ガスの流れ方向に沿って２組の集合
体８１，８２に分かれて貯溜されており、各集合体８
１，８２に向かうように、水導入管４０Ａａ，４０Ａｂ
がそれぞれ配設されている。なお、各水導入管４０Ａ
１，４０Ａ２には、渦巻式の水噴射弁８０ａ，８０ｂが
それぞれ設けられている。
０Ａを１個設けていたが、これに替えて、複数個設ける
構成としてもよい。図８は、水導入管を２個設けた場合
のＣＯ選択酸化反応器３４の内部を示す説明図である。
図示するように、ＣＯ選択酸化触媒５０は、ＣＯ選択酸
化反応器３４の改質ガスの流れ方向に沿って２組の集合
体８１，８２に分かれて貯溜されており、各集合体８
１，８２に向かうように、水導入管４０Ａａ，４０Ａｂ
がそれぞれ配設されている。なお、各水導入管４０Ａ
１，４０Ａ２には、渦巻式の水噴射弁８０ａ，８０ｂが
それぞれ設けられている。
【００９１】この構成によれば、図７の変形例に比べて
水が吹き付けられる面積を２倍とすることができ、より
広い範囲のＣＯ選択酸化触媒５０にわたって直接水を供
給することができる。したがって、酸化反応部全体をよ
り一層均一に冷却することができ、燃料ガス中の一酸化
炭素濃度を十分に低減することができる。
水が吹き付けられる面積を２倍とすることができ、より
広い範囲のＣＯ選択酸化触媒５０にわたって直接水を供
給することができる。したがって、酸化反応部全体をよ
り一層均一に冷却することができ、燃料ガス中の一酸化
炭素濃度を十分に低減することができる。
【００９２】図７に示した変形例と図８に示した変形例
とについて、一酸化炭素濃度がどの程度低減されるかを
比較してみた。モデルガスとして、一酸化炭素濃度が
０．６％の水素リッチガスを用いた。また、ＣＯ選択酸
化触媒へは、モデルガスに酸素と一酸化炭素のモル比
［Ｏ2 ］／［ＣＯ］が値３となるよう酸化ガスを混合さ
せたものを導入し、さらに、水を流量１．３６mol/min
で供給した。
とについて、一酸化炭素濃度がどの程度低減されるかを
比較してみた。モデルガスとして、一酸化炭素濃度が
０．６％の水素リッチガスを用いた。また、ＣＯ選択酸
化触媒へは、モデルガスに酸素と一酸化炭素のモル比
［Ｏ2 ］／［ＣＯ］が値３となるよう酸化ガスを混合さ
せたものを導入し、さらに、水を流量１．３６mol/min
で供給した。
【００９３】図７に示した水導入管路を１つ備えた構成
の場合には、ＣＯ選択酸化反応器から出力される水素リ
ッチガス中の一酸化炭素濃度は３０ppm であった。これ
に対して、図８に示した水導入管路を２つ備えた構成の
場合には、ＣＯ選択酸化反応器から出力される水素リッ
チガス中の一酸化炭素濃度は１０ppm であった。この結
果からも、水導入管路を複数備えた構成は、水導入管路
を１つ備えた構成に比べて、水素リッチガス中の一酸化
炭素濃度をより一層低減することができることがわか
る。
の場合には、ＣＯ選択酸化反応器から出力される水素リ
ッチガス中の一酸化炭素濃度は３０ppm であった。これ
に対して、図８に示した水導入管路を２つ備えた構成の
場合には、ＣＯ選択酸化反応器から出力される水素リッ
チガス中の一酸化炭素濃度は１０ppm であった。この結
果からも、水導入管路を複数備えた構成は、水導入管路
を１つ備えた構成に比べて、水素リッチガス中の一酸化
炭素濃度をより一層低減することができることがわか
る。
【００９４】さらに、これまで説明してきた第１実施例
およびその変形例では、ＣＯ選択酸化反応器３４への酸
化ガスの供給と水の供給とを別の管路を用いて行なって
いたが、これに換えて、図９に示すように、ＣＯ選択酸
化反応器３４に差し込んだ状態に配設された導入管８４
に酸化ガスと水との両方を供給する構成としてもよい。
この構成によれば、供給した酸化ガスにより水が噴霧さ
れる構成とすることで、水を供給する構造を簡易化する
ことができる。
およびその変形例では、ＣＯ選択酸化反応器３４への酸
化ガスの供給と水の供給とを別の管路を用いて行なって
いたが、これに換えて、図９に示すように、ＣＯ選択酸
化反応器３４に差し込んだ状態に配設された導入管８４
に酸化ガスと水との両方を供給する構成としてもよい。
この構成によれば、供給した酸化ガスにより水が噴霧さ
れる構成とすることで、水を供給する構造を簡易化する
ことができる。
【００９５】また、これまで説明してきた第１実施例お
よびその変形例（図９の変形例は除く）では、水導入管
が酸化ガスの導入管より下流側に位置していたが、これ
に換えて、水導入管を酸化ガスの導入管より上流側に位
置する構成としてもよい。
よびその変形例（図９の変形例は除く）では、水導入管
が酸化ガスの導入管より下流側に位置していたが、これ
に換えて、水導入管を酸化ガスの導入管より上流側に位
置する構成としてもよい。
【００９６】前述した第１実施例では、ＣＯ選択酸化触
媒５０は、酸化アルミニウムの担体の上に白金を担持し
たものであったが、これに換えて、担体として、酸化珪
素、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化亜鉛、炭酸
カルシウム、酸化銅、酸化鉄、酸化チタニウム、酸化コ
バルト、イットリア部分安定化ジルコニアなどを用いる
構成としてもよく、また、担体に担持するものとして、
Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ａｕなどの貴金属触媒あるい
は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅなどの非貴金属系の触媒を
用いる構成としてもよい。
媒５０は、酸化アルミニウムの担体の上に白金を担持し
たものであったが、これに換えて、担体として、酸化珪
素、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化亜鉛、炭酸
カルシウム、酸化銅、酸化鉄、酸化チタニウム、酸化コ
バルト、イットリア部分安定化ジルコニアなどを用いる
構成としてもよく、また、担体に担持するものとして、
Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ａｕなどの貴金属触媒あるい
は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅなどの非貴金属系の触媒を
用いる構成としてもよい。
【００９７】また、前述した第１実施例では、ＣＯ選択
酸化反応器３４の内部の温度Ｔに応じて水導入管４０か
らの水の供給を開始または停止するよう構成されていた
が、これに換えて、温度Ｔに応じて水導入管４０からの
水の供給量を制御する構成としてもよい。即ち、ＣＯ選
択酸化反応器３４の内部の温度Ｔが高くなりすぎたとき
には、電動バルブ４２の開度を所定量だけ開き側に制御
し、温度Ｔが低くなりすぎたときには、電動バルブ４２
の開度を所定量だけ閉じ側に制御する。あるいは、水の
供給を間欠的に行なうようにして、その水を供給する間
隔を制御することにより、水の供給量を制御する。
酸化反応器３４の内部の温度Ｔに応じて水導入管４０か
らの水の供給を開始または停止するよう構成されていた
が、これに換えて、温度Ｔに応じて水導入管４０からの
水の供給量を制御する構成としてもよい。即ち、ＣＯ選
択酸化反応器３４の内部の温度Ｔが高くなりすぎたとき
には、電動バルブ４２の開度を所定量だけ開き側に制御
し、温度Ｔが低くなりすぎたときには、電動バルブ４２
の開度を所定量だけ閉じ側に制御する。あるいは、水の
供給を間欠的に行なうようにして、その水を供給する間
隔を制御することにより、水の供給量を制御する。
【００９８】次に、本発明の第２の実施例である燃料電
池発電システム２１０について説明する。図１０は、第
２実施例の燃料電池発電システム２１０の構成の概略を
示すブロック図である。図示するように、この燃料電池
発電システム２１０は、第１実施例の燃料電池発電シス
テム１０と比較して、ＣＯ選択酸化反応器３４に温度セ
ンサ５２を備えていないこと、ＣＯ選択酸化反応器３４
と燃料電池スタック２０とを連結する流路の途中に燃料
ガス中の一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭素センサ２
１２を備えていることが相違し、その他のハードウェア
構成については第１実施例と同一である。なお、同一の
構成については、同一の符号を付し、その説明は省略す
る。
池発電システム２１０について説明する。図１０は、第
２実施例の燃料電池発電システム２１０の構成の概略を
示すブロック図である。図示するように、この燃料電池
発電システム２１０は、第１実施例の燃料電池発電シス
テム１０と比較して、ＣＯ選択酸化反応器３４に温度セ
ンサ５２を備えていないこと、ＣＯ選択酸化反応器３４
と燃料電池スタック２０とを連結する流路の途中に燃料
ガス中の一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭素センサ２
１２を備えていることが相違し、その他のハードウェア
構成については第１実施例と同一である。なお、同一の
構成については、同一の符号を付し、その説明は省略す
る。
【００９９】一酸化炭素センサ２１２の構成について次
に説明する。図１１は、その一酸化炭素センサ２１２の
縦断面図である。図１１に示すように、この一酸化炭素
センサ２１２は、電解質膜２２０と、この電解質膜２２
０を両側から挟んでサンドイッチ構造とする２枚の電極
２２２，２２４と、このサンドイッチ構造を両側から挟
むことにより、サンドイッチ構造の撓みを防ぐ２枚のメ
ッシュ状の金属板２２６，２２８と、このサンドイッチ
構造および金属板２２６，２２８を保持する２個のホル
ダ２３０，２３２と、両ホルダ２３０，２３２を電気的
に絶縁状態で連結する絶縁性部材２３４とを備える。
に説明する。図１１は、その一酸化炭素センサ２１２の
縦断面図である。図１１に示すように、この一酸化炭素
センサ２１２は、電解質膜２２０と、この電解質膜２２
０を両側から挟んでサンドイッチ構造とする２枚の電極
２２２，２２４と、このサンドイッチ構造を両側から挟
むことにより、サンドイッチ構造の撓みを防ぐ２枚のメ
ッシュ状の金属板２２６，２２８と、このサンドイッチ
構造および金属板２２６，２２８を保持する２個のホル
ダ２３０，２３２と、両ホルダ２３０，２３２を電気的
に絶縁状態で連結する絶縁性部材２３４とを備える。
【０１００】電解質膜２２０は、固体高分子材料、例え
ばフッ素系樹脂により形成されたプロトン導電性の膜体
である。電極２２２，２２４は、カーボンペーパ、カー
ボンシートあるいはカーボンクロスなどからなる電極基
材に触媒としての白金を担持したカーボン粉がその隙間
に練り込まれている。
ばフッ素系樹脂により形成されたプロトン導電性の膜体
である。電極２２２，２２４は、カーボンペーパ、カー
ボンシートあるいはカーボンクロスなどからなる電極基
材に触媒としての白金を担持したカーボン粉がその隙間
に練り込まれている。
【０１０１】金属板２２６、２２８は、メッシュ状のも
ので、ガスの電極２２２，２２４への到達を妨げない構
造となっている。その材料としては、電気伝導性に優
れ、錆にくく、水素脆性を生じないものが望ましく、具
体的にはチタンやステンレスが用いられている。
ので、ガスの電極２２２，２２４への到達を妨げない構
造となっている。その材料としては、電気伝導性に優
れ、錆にくく、水素脆性を生じないものが望ましく、具
体的にはチタンやステンレスが用いられている。
【０１０２】ホルダ２３０，２３２は、円柱の内部にフ
ランジ２３０ａ，２３２ａを持つ形状で、そのフランジ
２３０ａ，２３２ａで電解質膜２２０，電極２２２，２
２４および金属板２２６，２２８を挟持する。その材料
としては、電気伝導性に優れ、錆にくく、水素脆性を生
じないものが望ましく、具体的にはチタンやステンレス
が用いられる。ホルダ２３２の電解質膜２２０側には、
Ｏリング２３６が設けられており、一方の電極側の雰囲
気が他方の電極側に漏れるのを防止している。
ランジ２３０ａ，２３２ａを持つ形状で、そのフランジ
２３０ａ，２３２ａで電解質膜２２０，電極２２２，２
２４および金属板２２６，２２８を挟持する。その材料
としては、電気伝導性に優れ、錆にくく、水素脆性を生
じないものが望ましく、具体的にはチタンやステンレス
が用いられる。ホルダ２３２の電解質膜２２０側には、
Ｏリング２３６が設けられており、一方の電極側の雰囲
気が他方の電極側に漏れるのを防止している。
【０１０３】ホルダ２３０，２３２の外周には、ネジ２
３０ｂ，２３２ｂが切られており、これらネジ２３０
ｂ，２３２ｂと絶縁性部材２３４の内側に切られた２つ
のネジ２３４ａ，２３４ｂとを互いに螺合することで、
両ホルダ２３０，２３２は、その間の電極２２２，電解
質膜２２０および電極２２４を挟持した状態で連結され
る。なお、絶縁性部材２３４の材料としては、例えばテ
フロンが用いられている。
３０ｂ，２３２ｂが切られており、これらネジ２３０
ｂ，２３２ｂと絶縁性部材２３４の内側に切られた２つ
のネジ２３４ａ，２３４ｂとを互いに螺合することで、
両ホルダ２３０，２３２は、その間の電極２２２，電解
質膜２２０および電極２２４を挟持した状態で連結され
る。なお、絶縁性部材２３４の材料としては、例えばテ
フロンが用いられている。
【０１０４】また、この一酸化炭素センサ２１２は、一
方側のホルダ２３０にネジ合いにて連結されるガス流入
通路２３８を備えている。このガス流入通路２３８は、
被検出ガスを電極２２２に導く通路であり、絶縁性の材
料から形成されている。なお、他方側のホルダ２３２に
は、特別なガス通路は接続されておらず、電極２２４は
大気に開放された状態となっている。
方側のホルダ２３０にネジ合いにて連結されるガス流入
通路２３８を備えている。このガス流入通路２３８は、
被検出ガスを電極２２２に導く通路であり、絶縁性の材
料から形成されている。なお、他方側のホルダ２３２に
は、特別なガス通路は接続されておらず、電極２２４は
大気に開放された状態となっている。
【０１０５】さらに、この一酸化炭素センサ２１２は、
両ホルダ２３０，２３２に設けられた検出端子２３０
Ｔ，２３２Ｔに電気的に接続される電気回路２４０を備
えている。この電気回路２４０は、電圧計２４２と負荷
電流調整用の抵抗器２４４とから構成されており、両者
を並列して上記検出端子２３０Ｔ，２３２Ｔの間に接続
したものである。なお、燃料ガスが供給される電極２２
２側のホルダ２３０の検出端子２３０Ｔはマイナス極、
大気に連通する電極２２４側のホルダ２３２の検出端子
２３２Ｔはプラス極となるように電圧計８２が接続され
ている。また、電圧計２４２の信号は外部の制御系統、
即ち、電子制御ユニット９０Ａに出力される。
両ホルダ２３０，２３２に設けられた検出端子２３０
Ｔ，２３２Ｔに電気的に接続される電気回路２４０を備
えている。この電気回路２４０は、電圧計２４２と負荷
電流調整用の抵抗器２４４とから構成されており、両者
を並列して上記検出端子２３０Ｔ，２３２Ｔの間に接続
したものである。なお、燃料ガスが供給される電極２２
２側のホルダ２３０の検出端子２３０Ｔはマイナス極、
大気に連通する電極２２４側のホルダ２３２の検出端子
２３２Ｔはプラス極となるように電圧計８２が接続され
ている。また、電圧計２４２の信号は外部の制御系統、
即ち、電子制御ユニット９０Ａに出力される。
【０１０６】こうして構成された一酸化炭素センサ２１
２は、ＣＯ選択酸化反応器３４と燃料電池スタック２０
とを連結する流路にネジ合いにて連結されており、燃料
電池スタック２０に供給する燃料ガス中のＣＯ濃度の検
出に用いられている。
２は、ＣＯ選択酸化反応器３４と燃料電池スタック２０
とを連結する流路にネジ合いにて連結されており、燃料
電池スタック２０に供給する燃料ガス中のＣＯ濃度の検
出に用いられている。
【０１０７】この一酸化炭素センサ２１２により水素リ
ッチガスである被検出ガスに含まれる一酸化炭素が検出
される様子について説明する。一酸化炭素センサ２１２
の電極２２２に被検出ガスが供給されると、電極２２２
には水素が、電極２２４には大気中の酸素が供給される
ことになるから、各電極２２２，２２４の電解質膜２２
０側の表面で次式（４）および（５）で示す反応が行な
われる。
ッチガスである被検出ガスに含まれる一酸化炭素が検出
される様子について説明する。一酸化炭素センサ２１２
の電極２２２に被検出ガスが供給されると、電極２２２
には水素が、電極２２４には大気中の酸素が供給される
ことになるから、各電極２２２，２２４の電解質膜２２
０側の表面で次式（４）および（５）で示す反応が行な
われる。
【０１０８】 Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ- …（４） ２Ｈ+＋２ｅ-＋（１／２）Ｏ2→Ｈ2Ｏ …（５）
【０１０９】この反応は、水素と酸素とを燃料として発
電する燃料電池における反応であるから、両電極２２
２，２２４間には、起電力が生じる。この実施例では、
両電極２２２，２２４間に抵抗器２４４が接続されてい
ることから、電極２２２、２２４間に所定負荷を接続し
て所定の電流を流した際の電極２２２、２２４間の電位
差が、電圧計２４２により検出されることになる。この
電位差は、被検出ガス中に含まる一酸化炭素の濃度が高
くなるにつれて小さくなる。この現象は次の理由によ
る。
電する燃料電池における反応であるから、両電極２２
２，２２４間には、起電力が生じる。この実施例では、
両電極２２２，２２４間に抵抗器２４４が接続されてい
ることから、電極２２２、２２４間に所定負荷を接続し
て所定の電流を流した際の電極２２２、２２４間の電位
差が、電圧計２４２により検出されることになる。この
電位差は、被検出ガス中に含まる一酸化炭素の濃度が高
くなるにつれて小さくなる。この現象は次の理由によ
る。
【０１１０】電極２２２には触媒としての白金を担持し
たカーボン粉が練り込まれているから、電極２２２では
前述した式（４）の反応を行なうが、被検出ガス中に一
酸化炭素が存在すると、一酸化炭素が触媒に吸着して触
媒の被毒状態を発生させる。この被毒状態の程度は、被
検出ガス中の一酸化炭素濃度が高い場合には大きく、一
酸化炭素濃度が低い場合には小さい。このため、電極２
２２および電極２２４で式（４）および（５）の反応を
連続的に行ない、検出端子２３０Ｔと検出端子２３２Ｔ
との電位差を測定すれば、被検出ガス中の一酸化炭素の
濃度が電位差に反映され、一酸化炭素を検出することが
できる。従って、検出端子２３０Ｔと検出端子２３２Ｔ
との間を抵抗器２４４で接続することで、電極２２２お
よび電極２２４で式（４）および（５）の反応が連続的
に行なわれるようにして、その上で、検出端子２３０Ｔ
と検出端子２３２Ｔとの電位差を測定している。
たカーボン粉が練り込まれているから、電極２２２では
前述した式（４）の反応を行なうが、被検出ガス中に一
酸化炭素が存在すると、一酸化炭素が触媒に吸着して触
媒の被毒状態を発生させる。この被毒状態の程度は、被
検出ガス中の一酸化炭素濃度が高い場合には大きく、一
酸化炭素濃度が低い場合には小さい。このため、電極２
２２および電極２２４で式（４）および（５）の反応を
連続的に行ない、検出端子２３０Ｔと検出端子２３２Ｔ
との電位差を測定すれば、被検出ガス中の一酸化炭素の
濃度が電位差に反映され、一酸化炭素を検出することが
できる。従って、検出端子２３０Ｔと検出端子２３２Ｔ
との間を抵抗器２４４で接続することで、電極２２２お
よび電極２２４で式（４）および（５）の反応が連続的
に行なわれるようにして、その上で、検出端子２３０Ｔ
と検出端子２３２Ｔとの電位差を測定している。
【０１１１】こうしたことから、既知の一酸化炭素濃度
ガスを使って、一酸化炭素濃度とその時の電圧計２４２
の測定値との関係を予め調べておくことにより、被検出
ガスの一酸化炭素濃度を測定することが可能となる。な
お、この一酸化炭素濃度測定の際の検出感度は水素の影
響を受けることがないことから、燃料電池に供給される
燃料ガスのように多量の水素を含んだ被検知ガスにおい
ても、その中の一酸化炭素濃度を高精度で測定すること
ができる。
ガスを使って、一酸化炭素濃度とその時の電圧計２４２
の測定値との関係を予め調べておくことにより、被検出
ガスの一酸化炭素濃度を測定することが可能となる。な
お、この一酸化炭素濃度測定の際の検出感度は水素の影
響を受けることがないことから、燃料電池に供給される
燃料ガスのように多量の水素を含んだ被検知ガスにおい
ても、その中の一酸化炭素濃度を高精度で測定すること
ができる。
【０１１２】次に、この燃料電池発電システム２１０の
電子制御ユニット９０Ａにより実行される燃料ガス中の
一酸化炭素濃度の低減制御について説明する。この一酸
化炭素濃度の低減制御は、第１実施例のそれとは相違
し、図１２に示すＣＯ濃度低減制御ルーチンに従うもの
である。本ルーチンは、燃料改質装置３０Ａの運転が開
始され定常状態となった後に、所定時間毎、例えば１０
０ｍｓｅｃ毎に実行される。
電子制御ユニット９０Ａにより実行される燃料ガス中の
一酸化炭素濃度の低減制御について説明する。この一酸
化炭素濃度の低減制御は、第１実施例のそれとは相違
し、図１２に示すＣＯ濃度低減制御ルーチンに従うもの
である。本ルーチンは、燃料改質装置３０Ａの運転が開
始され定常状態となった後に、所定時間毎、例えば１０
０ｍｓｅｃ毎に実行される。
【０１１３】本ルーチンが実行されると、電子制御ユニ
ット９０ＡのＣＰＵ９２Ａは、一酸化炭素センサ２１２
により検出される燃料改質装置３０Ａの出口側における
燃料ガス中の一酸化炭素の濃度Ｄを、入出力ポート９８
Ａを介して読み込む（ステップＳ２５０）。次いで、こ
の一酸化炭素濃度Ｄが、予め定められた所定値Ｄ０より
大きか否かを判定する（ステップＳ２６０）。所定値Ｄ
０は、燃料電池スタック２０が許容できる一酸化炭素濃
度の上限であり、ここで、一酸化炭素濃度Ｄが所定値Ｄ
０以下であると判定されると、特別な処理は不要である
として、この制御ルーチンの処理を一旦終了する。
ット９０ＡのＣＰＵ９２Ａは、一酸化炭素センサ２１２
により検出される燃料改質装置３０Ａの出口側における
燃料ガス中の一酸化炭素の濃度Ｄを、入出力ポート９８
Ａを介して読み込む（ステップＳ２５０）。次いで、こ
の一酸化炭素濃度Ｄが、予め定められた所定値Ｄ０より
大きか否かを判定する（ステップＳ２６０）。所定値Ｄ
０は、燃料電池スタック２０が許容できる一酸化炭素濃
度の上限であり、ここで、一酸化炭素濃度Ｄが所定値Ｄ
０以下であると判定されると、特別な処理は不要である
として、この制御ルーチンの処理を一旦終了する。
【０１１４】一方、ステップＳ２６０で一酸化炭素濃度
Ｄが所定値Ｄ０を上回ったと判定されると、以下の処理
を行なう。まず、ＣＯ選択酸化反応器３４へ所定量Ｑａ
の酸化ガスを導入させるべく、ブロワ３８を所定駆動量
Ｓで駆動制御する（ステップＳ２７０）。次いで、ステ
ップＳ２７０により供給されることになった酸化ガス導
入量Ｑａを所定値ｋで割って、その得られる商をＣＯ選
択酸化反応器３４への目標水導入量Ｑｗとする（ステッ
プＳ２８０）。その後、その求めた目標水導入量Ｑｗに
基づいて電動バルブ４２の開度を制御することにより、
水導入管４０からＱｗの量の水をＣＯ選択酸化反応器３
４に導入する。なお、電動バルブ４２は、第１実施例で
は開閉制御されるだけであったが、この実施例では、そ
の開度が制御されている。ステップＳ２８０の実行後、
この制御ルーチンの処理を一旦終了する。
Ｄが所定値Ｄ０を上回ったと判定されると、以下の処理
を行なう。まず、ＣＯ選択酸化反応器３４へ所定量Ｑａ
の酸化ガスを導入させるべく、ブロワ３８を所定駆動量
Ｓで駆動制御する（ステップＳ２７０）。次いで、ステ
ップＳ２７０により供給されることになった酸化ガス導
入量Ｑａを所定値ｋで割って、その得られる商をＣＯ選
択酸化反応器３４への目標水導入量Ｑｗとする（ステッ
プＳ２８０）。その後、その求めた目標水導入量Ｑｗに
基づいて電動バルブ４２の開度を制御することにより、
水導入管４０からＱｗの量の水をＣＯ選択酸化反応器３
４に導入する。なお、電動バルブ４２は、第１実施例で
は開閉制御されるだけであったが、この実施例では、そ
の開度が制御されている。ステップＳ２８０の実行後、
この制御ルーチンの処理を一旦終了する。
【０１１５】即ち、上記ＣＯ濃度低減制御ルーチンによ
れば、一酸化炭素濃度Ｄが燃料電池スタック２０で許容
できない高濃度となったとき、ＣＯ選択酸化反応器３４
へ所定量Ｑａの酸化ガスが導入されるとともに、その酸
化ガスの導入量Ｑａに応じた量Ｑｗの水がＣＯ選択酸化
反応器３４へ導入される。この酸化ガス導入量Ｑａと水
導入量Ｑｗとの関係を示したのが図１３に示すグラフで
ある。この図１３に示すように、酸化ガス導入量Ｑａに
対して一定の比率ｋとなる水導入量Ｑｗの水がＣＯ選択
酸化反応器３４へ導入される。
れば、一酸化炭素濃度Ｄが燃料電池スタック２０で許容
できない高濃度となったとき、ＣＯ選択酸化反応器３４
へ所定量Ｑａの酸化ガスが導入されるとともに、その酸
化ガスの導入量Ｑａに応じた量Ｑｗの水がＣＯ選択酸化
反応器３４へ導入される。この酸化ガス導入量Ｑａと水
導入量Ｑｗとの関係を示したのが図１３に示すグラフで
ある。この図１３に示すように、酸化ガス導入量Ｑａに
対して一定の比率ｋとなる水導入量Ｑｗの水がＣＯ選択
酸化反応器３４へ導入される。
【０１１６】このため、燃料ガス中の一酸化炭素濃度が
高濃度となったときに、ＣＯ選択酸化反応器３４へ酸化
ガスが導入されることで、酸化反応による一酸化炭素濃
度の低減がなされる。それとともに、酸化反応による発
熱が生じるが、ＣＯ選択酸化反応器３４へ水が導入され
ることで、その水の気化熱によってＣＯ選択酸化反応器
３４は冷却される。しかも、前述したように酸化ガスの
導入量Ｑａと水の導入量Ｑｗとの比率を一定とすること
により、酸化反応に伴う発熱の量に応じてＣＯ選択酸化
反応器３４の冷却の程度を定めることができる。
高濃度となったときに、ＣＯ選択酸化反応器３４へ酸化
ガスが導入されることで、酸化反応による一酸化炭素濃
度の低減がなされる。それとともに、酸化反応による発
熱が生じるが、ＣＯ選択酸化反応器３４へ水が導入され
ることで、その水の気化熱によってＣＯ選択酸化反応器
３４は冷却される。しかも、前述したように酸化ガスの
導入量Ｑａと水の導入量Ｑｗとの比率を一定とすること
により、酸化反応に伴う発熱の量に応じてＣＯ選択酸化
反応器３４の冷却の程度を定めることができる。
【０１１７】したがって、ＣＯ選択酸化反応器３４の運
転温度が所望の温度域、即ち、触媒の活性温度域から上
回るのを防止することができる。この結果、燃料ガス中
の一酸化炭素濃度を確実に低減することができる。
転温度が所望の温度域、即ち、触媒の活性温度域から上
回るのを防止することができる。この結果、燃料ガス中
の一酸化炭素濃度を確実に低減することができる。
【０１１８】また、この第２実施例では、水の導入量制
御にあたって、酸化ガスの導入量Ｑａに対して常に一定
の比率となるよう水の導入量Ｑｗを定めればよく、制御
が容易であるといった効果も奏する。
御にあたって、酸化ガスの導入量Ｑａに対して常に一定
の比率となるよう水の導入量Ｑｗを定めればよく、制御
が容易であるといった効果も奏する。
【０１１９】この第２実施例では、一酸化炭素濃度Ｄが
高濃度となったとき、所定量Ｑａの酸化ガスを導入する
構成となっているが、この酸化ガスの導入量Ｑａは、検
出した一酸化炭素濃度Ｄと所定値Ｄ０との偏差に応じて
大きさを変える構成としてもよい。即ち、その偏差が大
きいほど導入量Ｑａを大きくして、一酸化炭素濃度Ｄの
所定値Ｄ０への復帰を素早くする。なお、酸化ガスの導
入量Ｑａが可変する構成となっても、この実施例では、
上述したように酸化ガスの導入量Ｑａに対して一定の比
率となるよう水の導入量Ｑａが定められていることか
ら、ＣＯ選択酸化反応器３４の運転温度が所望の温度域
を上回るのを防止することができる。
高濃度となったとき、所定量Ｑａの酸化ガスを導入する
構成となっているが、この酸化ガスの導入量Ｑａは、検
出した一酸化炭素濃度Ｄと所定値Ｄ０との偏差に応じて
大きさを変える構成としてもよい。即ち、その偏差が大
きいほど導入量Ｑａを大きくして、一酸化炭素濃度Ｄの
所定値Ｄ０への復帰を素早くする。なお、酸化ガスの導
入量Ｑａが可変する構成となっても、この実施例では、
上述したように酸化ガスの導入量Ｑａに対して一定の比
率となるよう水の導入量Ｑａが定められていることか
ら、ＣＯ選択酸化反応器３４の運転温度が所望の温度域
を上回るのを防止することができる。
【０１２０】また、この第２実施例では、一酸化炭素濃
度Ｄが高濃度となったときに、ＣＯ選択酸化反応器３４
に所定量Ｑａの酸化ガスを導入することにより、一酸化
炭素濃度を低減する構成としていたが、これに換えて、
ＣＯ選択酸化反応器３４へは常時一定量の酸化ガスを導
入するようにして、一酸化炭素濃度Ｄが高濃度となった
ときに、酸化ガスの導入量を所定量だけ増量する構成と
してもよい。このとき、増量後の酸化ガスの導入量と水
の導入量とが一定の比率となるよう水の導入量の制御も
行なう。なお、この第２実施例における、一酸化炭素濃
度Ｄが高濃度となったときに、ＣＯ選択酸化反応器３４
に所定量Ｑａの酸化ガスを導入する構成については、一
般的なものであり、第１実施例においてもそのまま採用
される構成としてもよい。
度Ｄが高濃度となったときに、ＣＯ選択酸化反応器３４
に所定量Ｑａの酸化ガスを導入することにより、一酸化
炭素濃度を低減する構成としていたが、これに換えて、
ＣＯ選択酸化反応器３４へは常時一定量の酸化ガスを導
入するようにして、一酸化炭素濃度Ｄが高濃度となった
ときに、酸化ガスの導入量を所定量だけ増量する構成と
してもよい。このとき、増量後の酸化ガスの導入量と水
の導入量とが一定の比率となるよう水の導入量の制御も
行なう。なお、この第２実施例における、一酸化炭素濃
度Ｄが高濃度となったときに、ＣＯ選択酸化反応器３４
に所定量Ｑａの酸化ガスを導入する構成については、一
般的なものであり、第１実施例においてもそのまま採用
される構成としてもよい。
【０１２１】また、この第２実施例では、ＣＯ選択酸化
反応器３４への酸化ガス導入量Ｑａを、一酸化炭素セン
サ１１２により得られる一酸化炭素濃度の情報に基づい
て求めるよう構成されていたが、これに替えて、他のパ
ラメータから酸化ガス導入量Ｑａを求める構成としても
よい。他のパラメータとしては、例えば、燃料電池スタ
ック２０の電池出力の情報が該当する。即ち、燃料電池
スタック２０の電池出力が低下したら、その電池出力の
低下は、燃料電池スタック２０のアノードの電極触媒の
ＣＯ被毒現象によるものだと判断して、電池出力が復帰
するように、ＣＯ選択酸化反応器３４への酸化ガス導入
量Ｑａを制御する。
反応器３４への酸化ガス導入量Ｑａを、一酸化炭素セン
サ１１２により得られる一酸化炭素濃度の情報に基づい
て求めるよう構成されていたが、これに替えて、他のパ
ラメータから酸化ガス導入量Ｑａを求める構成としても
よい。他のパラメータとしては、例えば、燃料電池スタ
ック２０の電池出力の情報が該当する。即ち、燃料電池
スタック２０の電池出力が低下したら、その電池出力の
低下は、燃料電池スタック２０のアノードの電極触媒の
ＣＯ被毒現象によるものだと判断して、電池出力が復帰
するように、ＣＯ選択酸化反応器３４への酸化ガス導入
量Ｑａを制御する。
【０１２２】次に、本発明の第３の実施例である燃料電
池発電システム３１０について説明する。図１４は、第
３実施例の燃料電池発電システム３１０の構成の概略を
示すブロック図である。図示するように、この燃料電池
発電システム３１０は、第１実施例の燃料電池発電シス
テム１０と比較して、ＣＯ選択酸化反応器３４に温度セ
ンサ５２を備えていないこと、燃料改質装置３０Ｂの改
質反応器３２から出力される改質ガスの流量を検出する
ガス流量計３１２を備えていることが相違し、その他の
ハードウェア構成については第１実施例と同一である。
なお、同一の構成については、同一の符号を付し、その
説明は省略する。
池発電システム３１０について説明する。図１４は、第
３実施例の燃料電池発電システム３１０の構成の概略を
示すブロック図である。図示するように、この燃料電池
発電システム３１０は、第１実施例の燃料電池発電シス
テム１０と比較して、ＣＯ選択酸化反応器３４に温度セ
ンサ５２を備えていないこと、燃料改質装置３０Ｂの改
質反応器３２から出力される改質ガスの流量を検出する
ガス流量計３１２を備えていることが相違し、その他の
ハードウェア構成については第１実施例と同一である。
なお、同一の構成については、同一の符号を付し、その
説明は省略する。
【０１２３】ガス流量計３１２は、燃料改質装置３０Ｂ
の改質反応器３２とＣＯ選択酸化反応器３４とを連結す
る連絡管３６の途中、詳しくは、酸化ガスの導入管３７
の連結部より上流側の途中に設けられており、改質反応
器３２からの改質ガスの流量を検出する。なお、ガス流
量計３１２は、電子制御ユニット９０の入出力ポート９
８Ｂと電気的に接続されている。
の改質反応器３２とＣＯ選択酸化反応器３４とを連結す
る連絡管３６の途中、詳しくは、酸化ガスの導入管３７
の連結部より上流側の途中に設けられており、改質反応
器３２からの改質ガスの流量を検出する。なお、ガス流
量計３１２は、電子制御ユニット９０の入出力ポート９
８Ｂと電気的に接続されている。
【０１２４】次に、この燃料電池発電システム３１０の
電子制御ユニット９０Ｂにより実行される燃料ガス中の
一酸化炭素濃度の低減制御について説明する。この一酸
化炭素濃度の低減制御は、第１実施例のそれとは相違
し、図１５に示すＣＯ濃度低減制御ルーチンに従うもの
である。本ルーチンは、燃料改質装置３０Ｂの運転が開
始され定常状態となった後に、所定時間毎、例えば１０
０ｍｓｅｃ毎に実行される。
電子制御ユニット９０Ｂにより実行される燃料ガス中の
一酸化炭素濃度の低減制御について説明する。この一酸
化炭素濃度の低減制御は、第１実施例のそれとは相違
し、図１５に示すＣＯ濃度低減制御ルーチンに従うもの
である。本ルーチンは、燃料改質装置３０Ｂの運転が開
始され定常状態となった後に、所定時間毎、例えば１０
０ｍｓｅｃ毎に実行される。
【０１２５】本ルーチンが実行されると、電子制御ユニ
ット９０ＢのＣＰＵ９２Ｂは、ガス流量計３１２により
検出される改質反応器３２の出口側における改質ガスの
流量Ｑｈを、入出力ポート９８Ｂを介して読み込む（ス
テップＳ３５０）。次いで、この改質ガス流量Ｑｈに基
づいて、ＣＯ選択酸化反応器３４への水の目標導入量Ｑ
ｗを算出する（ステップＳ３６０）。具体的には、電子
制御ユニット９０ＢのＲＯＭ９４Ｂに予め格納された図
１６の関係を表わすマップを用いて、そのマップに上記
改質ガス流量Ｑｈを照らして、その改質ガス流量Ｑｈに
対応する目標水導入量Ｑｗを求める。その後、その求め
た目標水導入量Ｑｗに基づいて電動バルブ４２の開度を
制御することにより、水導入管４０からＱｗの量の水を
ＣＯ選択酸化反応器３４に導入する（ステップＳ３７
０）。その後、この制御ルーチンの処理を一旦終了す
る。
ット９０ＢのＣＰＵ９２Ｂは、ガス流量計３１２により
検出される改質反応器３２の出口側における改質ガスの
流量Ｑｈを、入出力ポート９８Ｂを介して読み込む（ス
テップＳ３５０）。次いで、この改質ガス流量Ｑｈに基
づいて、ＣＯ選択酸化反応器３４への水の目標導入量Ｑ
ｗを算出する（ステップＳ３６０）。具体的には、電子
制御ユニット９０ＢのＲＯＭ９４Ｂに予め格納された図
１６の関係を表わすマップを用いて、そのマップに上記
改質ガス流量Ｑｈを照らして、その改質ガス流量Ｑｈに
対応する目標水導入量Ｑｗを求める。その後、その求め
た目標水導入量Ｑｗに基づいて電動バルブ４２の開度を
制御することにより、水導入管４０からＱｗの量の水を
ＣＯ選択酸化反応器３４に導入する（ステップＳ３７
０）。その後、この制御ルーチンの処理を一旦終了す
る。
【０１２６】即ち、上記ＣＯ濃度低減制御ルーチンによ
れば、改質反応器３２の出口側における改質ガスの流量
Ｑｈに応じて定まる量の水がＣＯ選択酸化反応器３４へ
導入される。
れば、改質反応器３２の出口側における改質ガスの流量
Ｑｈに応じて定まる量の水がＣＯ選択酸化反応器３４へ
導入される。
【０１２７】ＣＯ選択酸化反応器３４の発熱の程度は、
ＣＯ選択酸化反応器３４に供給される改質ガス中の一酸
化炭素ガスの量により左右される。改質反応器３２が少
なくとも一定状態で運転されている場合には、改質ガス
中の一酸化炭素の量は、改質ガスの全体量に比例して変
化する。従って、改質ガスの流量Ｑｈが多いほど、ＣＯ
選択酸化反応器３４の発熱も多くなるから、前述したよ
うに、改質ガスの流量Ｑｈに基づきＣＯ選択酸化反応器
３４への水量を制御することにより、ＣＯ選択酸化反応
器３４の発熱の程度に応じてＣＯ選択酸化反応器３４の
冷却の程度を調節することができる。このため、ＣＯ選
択酸化反応器の運転温度が所定の範囲から逸脱するのを
防ぐことができる。
ＣＯ選択酸化反応器３４に供給される改質ガス中の一酸
化炭素ガスの量により左右される。改質反応器３２が少
なくとも一定状態で運転されている場合には、改質ガス
中の一酸化炭素の量は、改質ガスの全体量に比例して変
化する。従って、改質ガスの流量Ｑｈが多いほど、ＣＯ
選択酸化反応器３４の発熱も多くなるから、前述したよ
うに、改質ガスの流量Ｑｈに基づきＣＯ選択酸化反応器
３４への水量を制御することにより、ＣＯ選択酸化反応
器３４の発熱の程度に応じてＣＯ選択酸化反応器３４の
冷却の程度を調節することができる。このため、ＣＯ選
択酸化反応器の運転温度が所定の範囲から逸脱するのを
防ぐことができる。
【０１２８】次に、本発明の第４の実施例である燃料電
池発電システム４１０について説明する。図１７は、第
４実施例の燃料電池発電システム４１０の構成の概略を
示すブロック図である。図示するように、この燃料電池
発電システム４１０は、第３実施例の燃料電池発電シス
テム３１０と比較して、ガス流量計３１２に替えて、改
質反応器３２から出力される改質ガス中の一酸化炭素濃
度を検出する一酸化炭素センサ４１２を備えていること
が相違し、その他のハードウェア構成については第１実
施例と同一である。なお、同一の構成については、同一
の符号を付し、その説明は省略する。
池発電システム４１０について説明する。図１７は、第
４実施例の燃料電池発電システム４１０の構成の概略を
示すブロック図である。図示するように、この燃料電池
発電システム４１０は、第３実施例の燃料電池発電シス
テム３１０と比較して、ガス流量計３１２に替えて、改
質反応器３２から出力される改質ガス中の一酸化炭素濃
度を検出する一酸化炭素センサ４１２を備えていること
が相違し、その他のハードウェア構成については第１実
施例と同一である。なお、同一の構成については、同一
の符号を付し、その説明は省略する。
【０１２９】一酸化炭素センサ４１２は、第２実施例で
用いた一酸化炭素センサ２１２と同じ構成のもので、燃
料改質装置３０Ｂの改質反応器３２とＣＯ選択酸化反応
器３４とを連結する連絡管３６の途中、詳しくは、酸化
ガスの導入管３７の連結部より上流側の途中に設けられ
ている。なお、一酸化炭素センサ４１２は、電子制御ユ
ニット９０の入出力ポート９８Ｃと電気的に接続されて
いる。
用いた一酸化炭素センサ２１２と同じ構成のもので、燃
料改質装置３０Ｂの改質反応器３２とＣＯ選択酸化反応
器３４とを連結する連絡管３６の途中、詳しくは、酸化
ガスの導入管３７の連結部より上流側の途中に設けられ
ている。なお、一酸化炭素センサ４１２は、電子制御ユ
ニット９０の入出力ポート９８Ｃと電気的に接続されて
いる。
【０１３０】次に、この燃料電池発電システム３１０の
電子制御ユニット９０Ｃにより実行される燃料ガス中の
一酸化炭素濃度の低減制御について説明する。この一酸
化炭素濃度の低減制御は、図１８に示すＣＯ濃度低減制
御ルーチンに従うものである。本ルーチンは、燃料改質
装置３０Ｃの運転が開始され定常状態となった後に、所
定時間毎、例えば１００ｍｓｅｃ毎に実行される。
電子制御ユニット９０Ｃにより実行される燃料ガス中の
一酸化炭素濃度の低減制御について説明する。この一酸
化炭素濃度の低減制御は、図１８に示すＣＯ濃度低減制
御ルーチンに従うものである。本ルーチンは、燃料改質
装置３０Ｃの運転が開始され定常状態となった後に、所
定時間毎、例えば１００ｍｓｅｃ毎に実行される。
【０１３１】本ルーチンが実行されると、電子制御ユニ
ット９０ＣのＣＰＵ９２Ｃは、一酸化炭素センサ４１２
により検出される改質反応器３２の出口側における改質
ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ１を、入出力ポート９８Ｃを
介して読み込む（ステップＳ４５０）。次いで、この一
酸化炭素濃度Ｄ１に基づいて、ＣＯ選択酸化反応器３４
への水の目標導入量Ｑｗを算出する（ステップＳ４６
０）。具体的には、電子制御ユニット９０ＣのＲＯＭ９
４Ｃに予め格納された図１９の関係を表わすマップを用
いて、そのマップに上記一酸化炭素濃度Ｄ１を照らし
て、その一酸化炭素濃度Ｄ１に対応する目標水導入量Ｑ
ｗを求める。その後、その求めた目標水導入量Ｑｗに基
づいて電動バルブ４２の開度を制御することにより、水
導入管４０からＱｗの量の水をＣＯ選択酸化反応器３４
に導入する（ステップＳ４７０）。その後、この制御ル
ーチンの処理を一旦終了する。
ット９０ＣのＣＰＵ９２Ｃは、一酸化炭素センサ４１２
により検出される改質反応器３２の出口側における改質
ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ１を、入出力ポート９８Ｃを
介して読み込む（ステップＳ４５０）。次いで、この一
酸化炭素濃度Ｄ１に基づいて、ＣＯ選択酸化反応器３４
への水の目標導入量Ｑｗを算出する（ステップＳ４６
０）。具体的には、電子制御ユニット９０ＣのＲＯＭ９
４Ｃに予め格納された図１９の関係を表わすマップを用
いて、そのマップに上記一酸化炭素濃度Ｄ１を照らし
て、その一酸化炭素濃度Ｄ１に対応する目標水導入量Ｑ
ｗを求める。その後、その求めた目標水導入量Ｑｗに基
づいて電動バルブ４２の開度を制御することにより、水
導入管４０からＱｗの量の水をＣＯ選択酸化反応器３４
に導入する（ステップＳ４７０）。その後、この制御ル
ーチンの処理を一旦終了する。
【０１３２】また、この第４実施例の燃料電池発電シス
テム４１０のＣＯ選択酸化反応器３４にあっては、第１
実施例や第２実施例と同様に、一酸化炭素濃度に応じて
酸化ガスの導入量を制御する処理が行なわれる。なお、
第２実施例では、一酸化炭素センサ１１２が設けられた
ＣＯ選択酸化反応器３４の出口側の一酸化炭素濃度を利
用していたが、これに替えて、この第４実施例では、Ｃ
Ｏ選択酸化反応器３４の入口側に位置する一酸化炭素セ
ンサ４１２により検出された一酸化炭素濃度Ｄ１を利用
している。
テム４１０のＣＯ選択酸化反応器３４にあっては、第１
実施例や第２実施例と同様に、一酸化炭素濃度に応じて
酸化ガスの導入量を制御する処理が行なわれる。なお、
第２実施例では、一酸化炭素センサ１１２が設けられた
ＣＯ選択酸化反応器３４の出口側の一酸化炭素濃度を利
用していたが、これに替えて、この第４実施例では、Ｃ
Ｏ選択酸化反応器３４の入口側に位置する一酸化炭素セ
ンサ４１２により検出された一酸化炭素濃度Ｄ１を利用
している。
【０１３３】以上詳述したように、上記ＣＯ濃度低減制
御ルーチンによれば、改質反応器３２からの改質ガス中
の一酸化炭素濃度Ｄ１に応じて水導入管４０からの水の
導入量が制御される。さらに、その一酸化炭素濃度Ｄ１
に応じて導入管３７からの酸化ガスの導入量も制御され
る。
御ルーチンによれば、改質反応器３２からの改質ガス中
の一酸化炭素濃度Ｄ１に応じて水導入管４０からの水の
導入量が制御される。さらに、その一酸化炭素濃度Ｄ１
に応じて導入管３７からの酸化ガスの導入量も制御され
る。
【０１３４】ＣＯ選択酸化反応器３４における酸化反応
の程度は、ＣＯ選択酸化反応器３４に供給される改質ガ
ス中の一酸化炭素濃度Ｄ１により変化する。このため、
前述したように、改質ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ１に応
じてＣＯ選択酸化反応器３４への水の導入量を制御する
ことにより、酸化反応の程度に応じたＣＯ選択酸化反応
器３４の冷却の程度の調節が可能となる。特に、この実
施例では、一酸化炭素濃度Ｄ１に応じて酸化ガスの導入
量も制御されていることから、酸化反応に必要な十分な
量の酸化ガスがＣＯ選択酸化反応器３４に供給されるこ
とになるので、一酸化炭素濃度Ｄ１が高いときのＣＯ選
択酸化反応器３４の発熱量が大きくなるが、上述したよ
うに、一酸化炭素濃度Ｄ１に応じてＣＯ選択酸化反応器
３４の冷却の程度が調節されることから、ＣＯ選択酸化
反応器３４の運転温度を所定の範囲から逸脱するのを十
分に防ぐことができる。
の程度は、ＣＯ選択酸化反応器３４に供給される改質ガ
ス中の一酸化炭素濃度Ｄ１により変化する。このため、
前述したように、改質ガス中の一酸化炭素濃度Ｄ１に応
じてＣＯ選択酸化反応器３４への水の導入量を制御する
ことにより、酸化反応の程度に応じたＣＯ選択酸化反応
器３４の冷却の程度の調節が可能となる。特に、この実
施例では、一酸化炭素濃度Ｄ１に応じて酸化ガスの導入
量も制御されていることから、酸化反応に必要な十分な
量の酸化ガスがＣＯ選択酸化反応器３４に供給されるこ
とになるので、一酸化炭素濃度Ｄ１が高いときのＣＯ選
択酸化反応器３４の発熱量が大きくなるが、上述したよ
うに、一酸化炭素濃度Ｄ１に応じてＣＯ選択酸化反応器
３４の冷却の程度が調節されることから、ＣＯ選択酸化
反応器３４の運転温度を所定の範囲から逸脱するのを十
分に防ぐことができる。
【０１３５】次に、本発明の第５の実施例である燃料電
池発電システム５１０について説明する。図２０は、第
５実施例の燃料電池発電システム５１０の構成の概略を
示すブロック図である。図示するように、この燃料電池
発電システム５１０は、第１実施例の燃料電池発電シス
テム１１０の構成をそのまま備えた上で、さらに、燃料
電池スタック２０のインピーダンスを検出するインピー
ダンス計５１２を備える。なお、同一の構成について
は、同一の符号を付し、その説明は省略する。
池発電システム５１０について説明する。図２０は、第
５実施例の燃料電池発電システム５１０の構成の概略を
示すブロック図である。図示するように、この燃料電池
発電システム５１０は、第１実施例の燃料電池発電シス
テム１１０の構成をそのまま備えた上で、さらに、燃料
電池スタック２０のインピーダンスを検出するインピー
ダンス計５１２を備える。なお、同一の構成について
は、同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１３６】インピーダンス計５１２は、燃料電池スタ
ック２０の所定の電池セルのアノード２２とカソード２
３との間に設けられている。インピーダンス計５１２
は、両電極間に交流信号を印加し、定電圧印加の場合に
は電流値から、また定電流を流す場合には電圧値から交
流抵抗値、即ちインピーダンスを検出する。ここで、一
般に交流信号は１００Hz〜１０kHzの範囲が用いられ
る。なお、インピーダンス計５１２は、電子制御ユニッ
ト９０Ｄの入出力ポート９８Ｄと電気的に接続されてい
る。
ック２０の所定の電池セルのアノード２２とカソード２
３との間に設けられている。インピーダンス計５１２
は、両電極間に交流信号を印加し、定電圧印加の場合に
は電流値から、また定電流を流す場合には電圧値から交
流抵抗値、即ちインピーダンスを検出する。ここで、一
般に交流信号は１００Hz〜１０kHzの範囲が用いられ
る。なお、インピーダンス計５１２は、電子制御ユニッ
ト９０Ｄの入出力ポート９８Ｄと電気的に接続されてい
る。
【０１３７】次に、この燃料電池発電システム５１０の
電子制御ユニット９０Ｄにより実行される制御処理につ
いて説明する。この電子制御ユニット９０Ｄは、第１実
施例と同一のＣＯ濃度の低減制御（図５を用いて説明し
たもの）を実行し、さらには、次のような燃料電池スタ
ック２０の加湿制御を実行する。この加湿制御は、図２
１に示す加湿制御ルーチンに従うものである。本ルーチ
ンは、燃料改質装置３０Ｄの運転が開始され定常状態と
なった後に、ＣＯ濃度低減制御ルーチンとは独立に、所
定時間毎、例えば１００ｍｓｅｃ毎に実行される。
電子制御ユニット９０Ｄにより実行される制御処理につ
いて説明する。この電子制御ユニット９０Ｄは、第１実
施例と同一のＣＯ濃度の低減制御（図５を用いて説明し
たもの）を実行し、さらには、次のような燃料電池スタ
ック２０の加湿制御を実行する。この加湿制御は、図２
１に示す加湿制御ルーチンに従うものである。本ルーチ
ンは、燃料改質装置３０Ｄの運転が開始され定常状態と
なった後に、ＣＯ濃度低減制御ルーチンとは独立に、所
定時間毎、例えば１００ｍｓｅｃ毎に実行される。
【０１３８】本ルーチンが実行されると、電子制御ユニ
ット９０ＤのＣＰＵ９２Ｄは、インピーダンス計５１２
により検出されるインピーダンスＺを、入出力ポート９
８Ｄを介して読み込む（ステップＳ５５０）。次いで、
このインピーダンスＺが、予め定められた所定値Ｚ０よ
り大きか否かを判定する（ステップＳ５６０）。
ット９０ＤのＣＰＵ９２Ｄは、インピーダンス計５１２
により検出されるインピーダンスＺを、入出力ポート９
８Ｄを介して読み込む（ステップＳ５５０）。次いで、
このインピーダンスＺが、予め定められた所定値Ｚ０よ
り大きか否かを判定する（ステップＳ５６０）。
【０１３９】燃料電池スタック２０は、その運転条件に
より、電解質膜４１が部分的に濡れすぎや乾きすぎの状
態になる。この状態はアノード４２とカソード４３間の
インピーダンスＺから検知することができる。ステップ
Ｓ５６０で所定値Ｚ０を越えたと判別されたとき、燃料
電池スタック２０の電解質膜４１は乾きすぎの状態にあ
ると判定して、水導入管４０に設けられる電動バルブ４
２の開度Ｖを予め定めた所定量△Ｖだけ開き側に制御す
る（ステップＳ５７０）。この結果、水導入管４０から
ＣＯ選択酸化反応器３４に供給される水が増量されるこ
とから、ＣＯ選択酸化反応器３４から出力される燃料ガ
スは水蒸気が増量されたものとなる。これによって、燃
料電池スタック２０は加湿されてインピーダンスＺは下
げられる。
より、電解質膜４１が部分的に濡れすぎや乾きすぎの状
態になる。この状態はアノード４２とカソード４３間の
インピーダンスＺから検知することができる。ステップ
Ｓ５６０で所定値Ｚ０を越えたと判別されたとき、燃料
電池スタック２０の電解質膜４１は乾きすぎの状態にあ
ると判定して、水導入管４０に設けられる電動バルブ４
２の開度Ｖを予め定めた所定量△Ｖだけ開き側に制御す
る（ステップＳ５７０）。この結果、水導入管４０から
ＣＯ選択酸化反応器３４に供給される水が増量されるこ
とから、ＣＯ選択酸化反応器３４から出力される燃料ガ
スは水蒸気が増量されたものとなる。これによって、燃
料電池スタック２０は加湿されてインピーダンスＺは下
げられる。
【０１４０】ステップＳ５７０の実行後、この制御ルー
チンの処理を一旦終了する。一方、ステップＳ５６０
で、インピーダンスＺが所定値Ｚ０以下であると判別さ
れたときにも、この制御ルーチンの処理を一旦終了す
る。
チンの処理を一旦終了する。一方、ステップＳ５６０
で、インピーダンスＺが所定値Ｚ０以下であると判別さ
れたときにも、この制御ルーチンの処理を一旦終了す
る。
【０１４１】以上詳述したように、この第５実施例の燃
料電池発電システム５１０では、インピーダンス計５１
２で検出された燃料電池の電極間のインピーダンスか
ら、燃料電池の電解質膜２１が乾きすぎの状態にあるか
否かを判定し、乾きすぎの状態にあると判定されたとき
には、水導入管４０からＣＯ選択酸化反応器３４に供給
される水を増量して、ＣＯ選択酸化反応器３４から燃料
電池スタック２０に送られる燃料ガス中の水蒸気量を高
めている。このため、燃料電池スタック２０の電解質膜
２１の含水率を一定の範囲に維持することができる。し
たがって、燃料電池スタック２０の電解質膜２１が乾き
すぎや濡れすぎの状態となることを防止することがで
き、燃料電池スタック２０は安定した高出力を維持する
ことができる。
料電池発電システム５１０では、インピーダンス計５１
２で検出された燃料電池の電極間のインピーダンスか
ら、燃料電池の電解質膜２１が乾きすぎの状態にあるか
否かを判定し、乾きすぎの状態にあると判定されたとき
には、水導入管４０からＣＯ選択酸化反応器３４に供給
される水を増量して、ＣＯ選択酸化反応器３４から燃料
電池スタック２０に送られる燃料ガス中の水蒸気量を高
めている。このため、燃料電池スタック２０の電解質膜
２１の含水率を一定の範囲に維持することができる。し
たがって、燃料電池スタック２０の電解質膜２１が乾き
すぎや濡れすぎの状態となることを防止することがで
き、燃料電池スタック２０は安定した高出力を維持する
ことができる。
【０１４２】この第５実施例では、インピーダンス計５
１２は、燃料電池スタック２０のうちの所定の電池セル
のアノード２２とカソード２３との間のインピーダンス
を検出するものであったが、これに換えて、燃料電池ス
タック２０を構成する全ての電池セルに渡ってインピー
ダンスを測定して平均の値をとる構成としてもよいし、
あるいは総和をとる構成としてもよい。さらには、燃料
電池スタック２０の構造上の特徴から、例えばエンドプ
レートに近い電池セルは濡れすぎ、渇きすぎが起こりや
すいことがわかっていれば、そうした特定のセルのみの
インピーダンスを測定する構成としてもよい。
１２は、燃料電池スタック２０のうちの所定の電池セル
のアノード２２とカソード２３との間のインピーダンス
を検出するものであったが、これに換えて、燃料電池ス
タック２０を構成する全ての電池セルに渡ってインピー
ダンスを測定して平均の値をとる構成としてもよいし、
あるいは総和をとる構成としてもよい。さらには、燃料
電池スタック２０の構造上の特徴から、例えばエンドプ
レートに近い電池セルは濡れすぎ、渇きすぎが起こりや
すいことがわかっていれば、そうした特定のセルのみの
インピーダンスを測定する構成としてもよい。
【０１４３】また、インピーダンスを測定する構成に換
えて、燃料電池スタック２０の所定のセルの電極間の直
流抵抗を測定する構成としてもよい。燃料電池の場合、
その動作中には、燃料電池自体が直流の起電力を発生さ
せているために、燃料電池の直流抵抗を直接測定するこ
とはできない。しかしながら、燃料電池スタック２０に
接続された負荷を数ミリ秒程度のごく僅かな時間だけ、
切り放し、この間に直流抵抗を測定した後、再び、燃料
電池スタック２０を負荷に接続することにより、直流抵
抗を測定することも可能である。この直流抵抗から、燃
料電池スタック２０の電解質膜２１の含水率を測定し
て、その測定結果に応じてＣＯ選択酸化反応器３４への
水の導入量を制御する構成とすればよい。
えて、燃料電池スタック２０の所定のセルの電極間の直
流抵抗を測定する構成としてもよい。燃料電池の場合、
その動作中には、燃料電池自体が直流の起電力を発生さ
せているために、燃料電池の直流抵抗を直接測定するこ
とはできない。しかしながら、燃料電池スタック２０に
接続された負荷を数ミリ秒程度のごく僅かな時間だけ、
切り放し、この間に直流抵抗を測定した後、再び、燃料
電池スタック２０を負荷に接続することにより、直流抵
抗を測定することも可能である。この直流抵抗から、燃
料電池スタック２０の電解質膜２１の含水率を測定し
て、その測定結果に応じてＣＯ選択酸化反応器３４への
水の導入量を制御する構成とすればよい。
【０１４４】次に、本発明の第６の実施例である燃料電
池発電システム６１０について説明する。図２２は、第
６実施例の燃料電池発電システム６１０の構成の概略を
示すブロック図である。図示するように、この燃料電池
発電システム６１０は、第３実施例の燃料電池発電シス
テム３１０の構成をそのまま備えた上で、さらに、燃料
電池スタック２０へ供給される燃料ガスの流量Ｑを検出
する流量センサ６１２と、その燃料ガスの圧力Ｐを検出
する圧力センサ６１４とを備える。なお、第３実施例と
同一の構成については、同一の符号を付し、その説明は
省略する。
池発電システム６１０について説明する。図２２は、第
６実施例の燃料電池発電システム６１０の構成の概略を
示すブロック図である。図示するように、この燃料電池
発電システム６１０は、第３実施例の燃料電池発電シス
テム３１０の構成をそのまま備えた上で、さらに、燃料
電池スタック２０へ供給される燃料ガスの流量Ｑを検出
する流量センサ６１２と、その燃料ガスの圧力Ｐを検出
する圧力センサ６１４とを備える。なお、第３実施例と
同一の構成については、同一の符号を付し、その説明は
省略する。
【０１４５】流量センサ６１２および圧力センサ６１４
は、燃料改質装置３０Ｅと燃料電池スタック２０とを連
結する流路の途中にそれぞれ設けられるもので、燃料電
池スタック２０へ供給される燃料ガスについてのガス流
量Ｑおよびガス圧力Ｐを検出する。なお、両センサ６１
２，６１４は、電子制御ユニット９０Ｅの入出力ポート
９８Ｅと電気的に接続されている。
は、燃料改質装置３０Ｅと燃料電池スタック２０とを連
結する流路の途中にそれぞれ設けられるもので、燃料電
池スタック２０へ供給される燃料ガスについてのガス流
量Ｑおよびガス圧力Ｐを検出する。なお、両センサ６１
２，６１４は、電子制御ユニット９０Ｅの入出力ポート
９８Ｅと電気的に接続されている。
【０１４６】次に、この燃料電池発電システム５１０の
電子制御ユニット９０Ｅにより実行される制御処理につ
いて説明する。この電子制御ユニット９０Ｅは、第３実
施例と同様のＣＯ濃度の低減制御を実行するとともに、
ＣＯ選択酸化反応器３４への水導入量の最大値を求める
処理を実行する。この最大値を求める処理は、図２３に
示す最大水導入量算出ルーチンに従うものである。本ル
ーチンは、燃料改質装置３０Ｅの運転が開始され定常状
態となった後に、ＣＯ濃度低減制御ルーチンとは独立
に、所定時間毎、例えば１００ｍｓｅｃ毎に実行され
る。
電子制御ユニット９０Ｅにより実行される制御処理につ
いて説明する。この電子制御ユニット９０Ｅは、第３実
施例と同様のＣＯ濃度の低減制御を実行するとともに、
ＣＯ選択酸化反応器３４への水導入量の最大値を求める
処理を実行する。この最大値を求める処理は、図２３に
示す最大水導入量算出ルーチンに従うものである。本ル
ーチンは、燃料改質装置３０Ｅの運転が開始され定常状
態となった後に、ＣＯ濃度低減制御ルーチンとは独立
に、所定時間毎、例えば１００ｍｓｅｃ毎に実行され
る。
【０１４７】本ルーチンが実行されると、電子制御ユニ
ット９０ＥのＣＰＵ９２Ｅは、流量センサ６１２により
検出される燃料ガスのガス流量Ｑと圧力センサ６１４に
より検出されるガス圧力Ｐを、入出力ポート９８Ｅを介
して読み込む（ステップＳ６３０）。次いで、その読み
込んだガス圧力Ｐと燃料電池スタック２０の運転温度Ｔ
から、燃料ガスが燃料電池スタック２０に流入した際の
水蒸気分圧Ａを求める（ステップＳ６４０）。燃料電池
スタック２０の運転温度Ｔは、これまでに詳述して来な
かったが一定の温度となるよう制御されており、固体高
分子型の燃料電池にあっては、例えば、８０℃に制御さ
れていることから、この８０℃をステップＳ６４０の算
出では用いる。ステップＳ６４０では、ＲＯＭ９４Ｅに
予め格納されたマップに照らし合わせることで、ガス圧
力Ｐとガス温度Ｔから求める。次いで、この水蒸気分圧
ＡにステップＳ６３０で読み込んだガス流量Ｑを掛ける
ことにより、燃料ガスが燃料電池スタック２０に流入し
た際の飽和水蒸気量Ｂを求める（ステップＳ６５０）。
ット９０ＥのＣＰＵ９２Ｅは、流量センサ６１２により
検出される燃料ガスのガス流量Ｑと圧力センサ６１４に
より検出されるガス圧力Ｐを、入出力ポート９８Ｅを介
して読み込む（ステップＳ６３０）。次いで、その読み
込んだガス圧力Ｐと燃料電池スタック２０の運転温度Ｔ
から、燃料ガスが燃料電池スタック２０に流入した際の
水蒸気分圧Ａを求める（ステップＳ６４０）。燃料電池
スタック２０の運転温度Ｔは、これまでに詳述して来な
かったが一定の温度となるよう制御されており、固体高
分子型の燃料電池にあっては、例えば、８０℃に制御さ
れていることから、この８０℃をステップＳ６４０の算
出では用いる。ステップＳ６４０では、ＲＯＭ９４Ｅに
予め格納されたマップに照らし合わせることで、ガス圧
力Ｐとガス温度Ｔから求める。次いで、この水蒸気分圧
ＡにステップＳ６３０で読み込んだガス流量Ｑを掛ける
ことにより、燃料ガスが燃料電池スタック２０に流入し
た際の飽和水蒸気量Ｂを求める（ステップＳ６５０）。
【０１４８】続いて、ＣＰＵ９２は、別の制御ルーチン
で行なっている改質反応器３２へのメタノールおよび水
の供給量制御から、改質反応器３２で改質反応に供され
る炭化水素と水（水蒸気）の比率（以下、Ｓ／Ｃ比と呼
ぶ）を求めて、このＳ／Ｃ比から単位体積当たりの水量
Ｗを求める（ステップＳ６６０）。その後、この水量Ｗ
を、ステップＳ６４０で求めた水蒸気分圧Ａで割って湿
度Ｈを求める（ステップＳ６７０）。続いて、ステップ
Ｓ６５０で求めた飽和水蒸気量Ｂから、ステップＳ６７
０で求めた湿度ＨとステップＳ６３０により読み込んだ
ガス流量Ｑとを乗算したものを引いて最大水導入量Ｗｍ
を求める（ステップＳ６８０）。その後、この算出ルー
チンの処理を一旦終了する。
で行なっている改質反応器３２へのメタノールおよび水
の供給量制御から、改質反応器３２で改質反応に供され
る炭化水素と水（水蒸気）の比率（以下、Ｓ／Ｃ比と呼
ぶ）を求めて、このＳ／Ｃ比から単位体積当たりの水量
Ｗを求める（ステップＳ６６０）。その後、この水量Ｗ
を、ステップＳ６４０で求めた水蒸気分圧Ａで割って湿
度Ｈを求める（ステップＳ６７０）。続いて、ステップ
Ｓ６５０で求めた飽和水蒸気量Ｂから、ステップＳ６７
０で求めた湿度ＨとステップＳ６３０により読み込んだ
ガス流量Ｑとを乗算したものを引いて最大水導入量Ｗｍ
を求める（ステップＳ６８０）。その後、この算出ルー
チンの処理を一旦終了する。
【０１４９】こうして求められた最大水導入量Ｗｍは、
燃料改質装置３０Ｅから出て燃料電池スタック２０へ流
入された燃料ガスにあって、その水分が、燃料ガスの圧
力Ｐおよび燃料電池の運転温度Ｔで飽和する、すなわ
ち、湿度が１００［％］となるための水の導入量であ
る。
燃料改質装置３０Ｅから出て燃料電池スタック２０へ流
入された燃料ガスにあって、その水分が、燃料ガスの圧
力Ｐおよび燃料電池の運転温度Ｔで飽和する、すなわ
ち、湿度が１００［％］となるための水の導入量であ
る。
【０１５０】一方、電子制御ユニット９０Ｅで実行され
るＣＯ濃度の低減制御は、次のようになる。図２４は、
電子制御ユニット９０Ｅで実行されるＣＯ濃度低減制御
ルーチンを示すフローチャートである。このルーチン
は、第３実施例と同様、所定時間毎、例えば１００ｍｓ
ｅｃ毎に実行される。
るＣＯ濃度の低減制御は、次のようになる。図２４は、
電子制御ユニット９０Ｅで実行されるＣＯ濃度低減制御
ルーチンを示すフローチャートである。このルーチン
は、第３実施例と同様、所定時間毎、例えば１００ｍｓ
ｅｃ毎に実行される。
【０１５１】このルーチンが実行されると、電子制御ユ
ニット９０ＥのＣＰＵ９２Ｅは、第３実施例のＣＯ濃度
低減制御ルーチンのステップＳ３５０，Ｓ３６０と同じ
処理を実行することで、改質ガスの流量Ｑｈに基づいて
目標水導入量Ｑｗを算出する（ステップＳ６９０，Ｓ６
９２）。次いで、目標水導入量Ｑｗが、前記最大水導入
量算出ルーチンで求めた最大水導入量Ｗｍを越えるか否
かを判定し（ステップＳ６９４）、越えると判定された
ときに、その最大水導入量Ｗｍを目標水導入量Ｑｗの値
に設定する（ステップＳ６９６）。一方、ステップＳ６
９４で、目標水導入量Ｑｗが最大水導入量Ｗｍを越えな
いと判定されたときには、ステップＳ６９６の処理を実
行せずに、目標水導入量ＱｗはステップＳ６９２で算出
されたままの値とする。
ニット９０ＥのＣＰＵ９２Ｅは、第３実施例のＣＯ濃度
低減制御ルーチンのステップＳ３５０，Ｓ３６０と同じ
処理を実行することで、改質ガスの流量Ｑｈに基づいて
目標水導入量Ｑｗを算出する（ステップＳ６９０，Ｓ６
９２）。次いで、目標水導入量Ｑｗが、前記最大水導入
量算出ルーチンで求めた最大水導入量Ｗｍを越えるか否
かを判定し（ステップＳ６９４）、越えると判定された
ときに、その最大水導入量Ｗｍを目標水導入量Ｑｗの値
に設定する（ステップＳ６９６）。一方、ステップＳ６
９４で、目標水導入量Ｑｗが最大水導入量Ｗｍを越えな
いと判定されたときには、ステップＳ６９６の処理を実
行せずに、目標水導入量ＱｗはステップＳ６９２で算出
されたままの値とする。
【０１５２】その後、第３実施例のＣＯ濃度低減制御ル
ーチンのステップＳ３７０と同様に、その求めた目標水
導入量Ｑｗに基づいて電動バルブ４２の開度を制御して
（ステップＳ６９８）、この制御ルーチンの処理を一旦
終了する。
ーチンのステップＳ３７０と同様に、その求めた目標水
導入量Ｑｗに基づいて電動バルブ４２の開度を制御して
（ステップＳ６９８）、この制御ルーチンの処理を一旦
終了する。
【０１５３】即ち、このＣＯ濃度低減制御ルーチンによ
れば、ＣＯ選択酸化反応器３４への目標水導入量Ｑｗ
が、最大水導入量Ｗｍを越えない、即ち、燃料ガス中の
水分が燃料ガスの圧力Ｐおよび燃料電池の運転温度Ｔで
過飽和とならないよう制御される。
れば、ＣＯ選択酸化反応器３４への目標水導入量Ｑｗ
が、最大水導入量Ｗｍを越えない、即ち、燃料ガス中の
水分が燃料ガスの圧力Ｐおよび燃料電池の運転温度Ｔで
過飽和とならないよう制御される。
【０１５４】したがって、この第６実施例の燃料電池発
電システム６１０では、燃料改質装置３０Ｅから出力し
た燃料ガスが、過飽和状態で燃料電池スタック２０内に
流入されることがない。このため、燃料ガスの過飽和分
の水蒸気が燃料電池スタック２０内で凝結して液体状態
の水となって、燃料電池内の燃料ガスの流路２４ｐを閉
塞してしまう現象を防止することができる。この結果、
燃料電池スタック２０を高い電池出力で安定して運転し
続けることができる。
電システム６１０では、燃料改質装置３０Ｅから出力し
た燃料ガスが、過飽和状態で燃料電池スタック２０内に
流入されることがない。このため、燃料ガスの過飽和分
の水蒸気が燃料電池スタック２０内で凝結して液体状態
の水となって、燃料電池内の燃料ガスの流路２４ｐを閉
塞してしまう現象を防止することができる。この結果、
燃料電池スタック２０を高い電池出力で安定して運転し
続けることができる。
【０１５５】なお、この第６実施例の燃料電池発電シス
テム６１０は、第３実施例の燃料電池発電システム３１
０に最大水導入量Ｗｍの制限を加えた構成であるが、こ
れに換えて、その他の実施例（第１、第２，第４および
第５実施例）の燃料電池発電システムに最大水導入量Ｗ
ｍの制限を加える構成としてもよい。即ち、第２，第４
および第５実施例では、ＣＯ濃度低減制御ルーチンで求
めた目標水導入量Ｑｗが最大水導入量Ｗｍを越えるとき
に、目標水導入量Ｑｗをその最大水導入量Ｗｍの値に設
定する、上記ステップＳ６９４およびＳ６９６と同一の
処理を施すよう構成する。他方、第１実施例では、ＣＯ
濃度低減制御ルーチンのステップＳ１４０で制御する電
動バルブ４２の開度を、その開度で実現される水の導入
量が最大水導入量Ｗｍを越えないような値に設定するよ
う構成する。
テム６１０は、第３実施例の燃料電池発電システム３１
０に最大水導入量Ｗｍの制限を加えた構成であるが、こ
れに換えて、その他の実施例（第１、第２，第４および
第５実施例）の燃料電池発電システムに最大水導入量Ｗ
ｍの制限を加える構成としてもよい。即ち、第２，第４
および第５実施例では、ＣＯ濃度低減制御ルーチンで求
めた目標水導入量Ｑｗが最大水導入量Ｗｍを越えるとき
に、目標水導入量Ｑｗをその最大水導入量Ｗｍの値に設
定する、上記ステップＳ６９４およびＳ６９６と同一の
処理を施すよう構成する。他方、第１実施例では、ＣＯ
濃度低減制御ルーチンのステップＳ１４０で制御する電
動バルブ４２の開度を、その開度で実現される水の導入
量が最大水導入量Ｗｍを越えないような値に設定するよ
う構成する。
【０１５６】これら構成によれば、第６実施例と同様
に、燃料改質装置から出力した燃料ガスが、過飽和状態
で燃料電池スタック２０内に流入されることがない。こ
の結果、燃料ガスの過飽和分の水蒸気の凍結によって燃
料ガスの流路２４ｐを閉塞してしまう現象を防止するこ
とができる。
に、燃料改質装置から出力した燃料ガスが、過飽和状態
で燃料電池スタック２０内に流入されることがない。こ
の結果、燃料ガスの過飽和分の水蒸気の凍結によって燃
料ガスの流路２４ｐを閉塞してしまう現象を防止するこ
とができる。
【０１５７】次に、本発明の第７の実施例である燃料電
池発電システム７１０について説明する。図２５は、第
７実施例の燃料電池発電システム７１０の構成の概略を
示すブロック図である。図示するように、この燃料電池
発電システム７１０は、第６実施例の燃料電池発電シス
テム６１０の構成をそのまま備えた上で、さらに、燃料
電池スタック２０から燃料ガスを外部に送る燃料ガス排
出通路７１２の開度を調整する背圧調整弁７１４を備え
る。なお、第１実施例と同一の構成については、同一の
符号を付し、その説明は省略する。
池発電システム７１０について説明する。図２５は、第
７実施例の燃料電池発電システム７１０の構成の概略を
示すブロック図である。図示するように、この燃料電池
発電システム７１０は、第６実施例の燃料電池発電シス
テム６１０の構成をそのまま備えた上で、さらに、燃料
電池スタック２０から燃料ガスを外部に送る燃料ガス排
出通路７１２の開度を調整する背圧調整弁７１４を備え
る。なお、第１実施例と同一の構成については、同一の
符号を付し、その説明は省略する。
【０１５８】背圧調整弁７１４は、電子制御ユニット９
０Ｆの入出力ポート９８Ｆと電気的に接続されており、
電子制御ユニット９０Ｆから制御信号を受けてその開度
が調整される。
０Ｆの入出力ポート９８Ｆと電気的に接続されており、
電子制御ユニット９０Ｆから制御信号を受けてその開度
が調整される。
【０１５９】次に、この燃料電池発電システム７１０の
電子制御ユニット９０Ｆにより実行される制御処理につ
いて説明する。この電子制御ユニット９０Ｆは、第６実
施例と同一の最大水導入量算出ルーチン（図２３を用い
て説明したもの）と第３実施例（第６実施例ではない）
と同一のＣＯ濃度低減制御ルーチンを実行し、さらに
は、次のような燃料ガスの圧力を制御する処理を実行す
る。この燃料ガスの圧力を制御する処理は、図２６に示
す燃料ガス圧制御ルーチンに従うものである。本ルーチ
ンは、燃料改質装置３０Ｆの運転が開始され定常状態と
なった後に、最大導入量算出ルーチン、ＣＯ濃度低減制
御ルーチンとは独立に、所定時間毎、例えば１００ｍｓ
ｅｃ毎に実行される。
電子制御ユニット９０Ｆにより実行される制御処理につ
いて説明する。この電子制御ユニット９０Ｆは、第６実
施例と同一の最大水導入量算出ルーチン（図２３を用い
て説明したもの）と第３実施例（第６実施例ではない）
と同一のＣＯ濃度低減制御ルーチンを実行し、さらに
は、次のような燃料ガスの圧力を制御する処理を実行す
る。この燃料ガスの圧力を制御する処理は、図２６に示
す燃料ガス圧制御ルーチンに従うものである。本ルーチ
ンは、燃料改質装置３０Ｆの運転が開始され定常状態と
なった後に、最大導入量算出ルーチン、ＣＯ濃度低減制
御ルーチンとは独立に、所定時間毎、例えば１００ｍｓ
ｅｃ毎に実行される。
【０１６０】本ルーチンが実行されると、電子制御ユニ
ット９０ＦのＣＰＵ９２Ｆは、第６実施例で説明した最
大水導入量算出ルーチンで求めた最大水導入量Ｗｍと、
第３実施例で説明したＣＯ濃度低減制御ルーチンで求め
た目標水導入量Ｑｗとを読み込む（ステップＳ７５
０）。次いで、その目標水導入量Ｑｗがその最大水導入
量Ｗｍを越えるか否かを判定し（ステップＳ７６０）、
越えると判定されたときに、背圧調整弁７１４を微少な
所定量△Ｖだけ閉方向に制御することにより、燃料ガス
排出通路７１２のガス圧力Ｐを高める（ステップＳ７７
０）。その後、この制御ルーチンの処理を一旦終了す
る。
ット９０ＦのＣＰＵ９２Ｆは、第６実施例で説明した最
大水導入量算出ルーチンで求めた最大水導入量Ｗｍと、
第３実施例で説明したＣＯ濃度低減制御ルーチンで求め
た目標水導入量Ｑｗとを読み込む（ステップＳ７５
０）。次いで、その目標水導入量Ｑｗがその最大水導入
量Ｗｍを越えるか否かを判定し（ステップＳ７６０）、
越えると判定されたときに、背圧調整弁７１４を微少な
所定量△Ｖだけ閉方向に制御することにより、燃料ガス
排出通路７１２のガス圧力Ｐを高める（ステップＳ７７
０）。その後、この制御ルーチンの処理を一旦終了す
る。
【０１６１】一方、ステップＳ７６０で、目標水導入量
Ｑｗが最大水導入量Ｗｍを越えないと判定されたときに
は、ステップＳ７７０の処理を実行せずに、この制御ル
ーチンの処理を一旦終了する。
Ｑｗが最大水導入量Ｗｍを越えないと判定されたときに
は、ステップＳ７７０の処理を実行せずに、この制御ル
ーチンの処理を一旦終了する。
【０１６２】即ち、この背圧調整弁制御ルーチンによれ
ば、ＣＯ選択酸化反応器３４への目標水導入量Ｑｗが、
最大水導入量Ｗｍを越えるようなときには、背圧調整弁
７１４を閉側に制御することにより、燃料ガス排出通路
７１２のガス圧力Ｐを徐々に高める（ステップＳ７７
０）。燃料ガスの圧力Ｐが高くなると、燃料ガスの飽和
水蒸気量が大きくなることから、ＣＯ濃度低減制御ルー
チンで算出される目標水導入量Ｑｗを変更することなし
に、燃料ガスが過飽和状態で燃料電池に流入することを
防止することができる。
ば、ＣＯ選択酸化反応器３４への目標水導入量Ｑｗが、
最大水導入量Ｗｍを越えるようなときには、背圧調整弁
７１４を閉側に制御することにより、燃料ガス排出通路
７１２のガス圧力Ｐを徐々に高める（ステップＳ７７
０）。燃料ガスの圧力Ｐが高くなると、燃料ガスの飽和
水蒸気量が大きくなることから、ＣＯ濃度低減制御ルー
チンで算出される目標水導入量Ｑｗを変更することなし
に、燃料ガスが過飽和状態で燃料電池に流入することを
防止することができる。
【０１６３】したがって、この第７実施例の燃料電池発
電システム７１０では、第６実施例と同様に、燃料ガス
の過飽和分の水蒸気が燃料電池スタック２０内で凝結し
て液体状態の水となって、燃料電池内の燃料ガスの流路
２４ｐを閉塞してしまう現象を防止することができる。
この結果、燃料電池スタック２０を安定した高い電池出
力で運転し続けることができる。特に、この実施例で
は、ＣＯ選択酸化反応器３４へは、ＣＯ濃度低減制御ル
ーチンで算出されたままの目標水導入量Ｑｗの水が供給
されることから、必要とするだけより多くの水の導入が
可能となるといった効果も奏する。
電システム７１０では、第６実施例と同様に、燃料ガス
の過飽和分の水蒸気が燃料電池スタック２０内で凝結し
て液体状態の水となって、燃料電池内の燃料ガスの流路
２４ｐを閉塞してしまう現象を防止することができる。
この結果、燃料電池スタック２０を安定した高い電池出
力で運転し続けることができる。特に、この実施例で
は、ＣＯ選択酸化反応器３４へは、ＣＯ濃度低減制御ル
ーチンで算出されたままの目標水導入量Ｑｗの水が供給
されることから、必要とするだけより多くの水の導入が
可能となるといった効果も奏する。
【０１６４】なお、この第７実施例の燃料電池発電シス
テム７１０は、第６実施例の燃料電池発電システム６１
０と同様、第３実施例の燃料電池発電システム１０に適
用される構成であるが、これに換えて、第６実施例と同
様、その他の実施例（第１、第２，第４および第５実施
例）に適用する構成とすることもできる。
テム７１０は、第６実施例の燃料電池発電システム６１
０と同様、第３実施例の燃料電池発電システム１０に適
用される構成であるが、これに換えて、第６実施例と同
様、その他の実施例（第１、第２，第４および第５実施
例）に適用する構成とすることもできる。
【０１６５】次に、本発明の第８の実施例である燃料電
池発電システム８１０について説明する。図２７は、第
８実施例の燃料電池発電システム８１０の構成の概略を
示すブロック図である。図示するように、この燃料電池
発電システム８１０は、第７実施例の燃料電池発電シス
テム６１０の構成をそのまま備えた上で、さらに、次の
ようなハードウェア構成を備える。即ち、燃料電池発電
システム８１０は、燃料電池スタック２０から酸化ガス
を外部に送る酸化ガス排出通路８１２の開度を調整する
背圧調整弁８１４と、燃料ガス排出通路７１２の上流側
に設けられ、燃料ガスの圧力を検出する第１圧力センサ
８１６と、酸化ガス排出通路８１２の上流側に設けら
れ、酸化ガスの圧力を検出する第２圧力センサ８１８と
を備える。なお、第１実施例と同一の構成については、
同一の符号を付し、その説明は省略する。
池発電システム８１０について説明する。図２７は、第
８実施例の燃料電池発電システム８１０の構成の概略を
示すブロック図である。図示するように、この燃料電池
発電システム８１０は、第７実施例の燃料電池発電シス
テム６１０の構成をそのまま備えた上で、さらに、次の
ようなハードウェア構成を備える。即ち、燃料電池発電
システム８１０は、燃料電池スタック２０から酸化ガス
を外部に送る酸化ガス排出通路８１２の開度を調整する
背圧調整弁８１４と、燃料ガス排出通路７１２の上流側
に設けられ、燃料ガスの圧力を検出する第１圧力センサ
８１６と、酸化ガス排出通路８１２の上流側に設けら
れ、酸化ガスの圧力を検出する第２圧力センサ８１８と
を備える。なお、第１実施例と同一の構成については、
同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１６６】背圧調整弁８１４は、電子制御ユニット９
０Ｇの入出力ポート９８Ｇと電気的に接続されており、
電子制御ユニット９０Ｇから制御信号を受けてその開度
が調整される。第１圧力センサ８１６，第２圧力センサ
８１８も、電子制御ユニット９０Ｇの入出力ポート９８
Ｇと電気的に接続されており、検出された圧力値が電子
制御ユニット９０Ｇに送られる。
０Ｇの入出力ポート９８Ｇと電気的に接続されており、
電子制御ユニット９０Ｇから制御信号を受けてその開度
が調整される。第１圧力センサ８１６，第２圧力センサ
８１８も、電子制御ユニット９０Ｇの入出力ポート９８
Ｇと電気的に接続されており、検出された圧力値が電子
制御ユニット９０Ｇに送られる。
【０１６７】次に、この燃料電池発電システム８１０の
電子制御ユニット９０Ｇにより実行される制御処理につ
いて説明する。この電子制御ユニット９０Ｅは、第７実
施例と同一の制御ルーチン（燃料ガス圧制御ルーチン，
最大水導入量算出ルーチンおよびＣＯ濃度低減制御ルー
チン）を実行し、さらには、次のような酸化ガスの圧力
を制御する処理を実行する。この酸化ガスの圧力を制御
する処理は、図２８に示す酸化ガス圧制御ルーチンに従
うものである。本ルーチンは、燃料改質装置３０Ｅの運
転が開始され定常状態となった後に、その他の制御ルー
チンとは独立に、所定時間毎、例えば１００ｍｓｅｃ毎
に実行される。
電子制御ユニット９０Ｇにより実行される制御処理につ
いて説明する。この電子制御ユニット９０Ｅは、第７実
施例と同一の制御ルーチン（燃料ガス圧制御ルーチン，
最大水導入量算出ルーチンおよびＣＯ濃度低減制御ルー
チン）を実行し、さらには、次のような酸化ガスの圧力
を制御する処理を実行する。この酸化ガスの圧力を制御
する処理は、図２８に示す酸化ガス圧制御ルーチンに従
うものである。本ルーチンは、燃料改質装置３０Ｅの運
転が開始され定常状態となった後に、その他の制御ルー
チンとは独立に、所定時間毎、例えば１００ｍｓｅｃ毎
に実行される。
【０１６８】本ルーチンが実行されると、電子制御ユニ
ット９０ＧのＣＰＵ９２Ｇは、まず、第１および第２圧
力センサ８１６，８１８により検出した燃料ガスの圧力
Ｐａと酸化ガスの圧力Ｐｃとを読み込む（ステップＳ８
５０）。
ット９０ＧのＣＰＵ９２Ｇは、まず、第１および第２圧
力センサ８１６，８１８により検出した燃料ガスの圧力
Ｐａと酸化ガスの圧力Ｐｃとを読み込む（ステップＳ８
５０）。
【０１６９】次いで、燃料ガスの圧力Ｐａから酸素含有
ガスの圧力Ｐｃを差し引いて、圧力差△Ｐを求める（ス
テップＳ８６０）。続いて、その圧力差△Ｐが値０より
大きいか否か、所定値α（＞０）以下であるか否かをそ
れぞれ判定する（ステップＳ８７０，Ｓ８８０）。所定
値αは、使用する電解質膜の種類、特に、その厚さに強
く依存し、例えば、０．２［ｋＰａ］である。ステップ
Ｓ８７０で、否定判定、即ち、圧力差△Ｐが値０以下で
あると判定されると、酸化ガス排出通路８１２の背圧調
整弁８１４の開度を所定値Ｖ０だけ開き側に制御するこ
とにより、酸素含有ガスの圧力Ｐｃを低減する（ステッ
プＳ８９０）。この結果、圧力差△Ｐは値０より大きな
値となる。
ガスの圧力Ｐｃを差し引いて、圧力差△Ｐを求める（ス
テップＳ８６０）。続いて、その圧力差△Ｐが値０より
大きいか否か、所定値α（＞０）以下であるか否かをそ
れぞれ判定する（ステップＳ８７０，Ｓ８８０）。所定
値αは、使用する電解質膜の種類、特に、その厚さに強
く依存し、例えば、０．２［ｋＰａ］である。ステップ
Ｓ８７０で、否定判定、即ち、圧力差△Ｐが値０以下で
あると判定されると、酸化ガス排出通路８１２の背圧調
整弁８１４の開度を所定値Ｖ０だけ開き側に制御するこ
とにより、酸素含有ガスの圧力Ｐｃを低減する（ステッ
プＳ８９０）。この結果、圧力差△Ｐは値０より大きな
値となる。
【０１７０】ステップＳ８９０で、否定判定、即ち、圧
力差△Ｐが所定値αより大きいと判定されたときには、
酸化ガス排出通路８１２の背圧調整弁８１４の開度を所
定値Ｖ０だけ閉じ側に制御することにより、酸化ガスの
圧力Ｐｃを増大する（ステップＳ８９２）。この結果、
圧力差△Ｐは所定値α以下の値となる。
力差△Ｐが所定値αより大きいと判定されたときには、
酸化ガス排出通路８１２の背圧調整弁８１４の開度を所
定値Ｖ０だけ閉じ側に制御することにより、酸化ガスの
圧力Ｐｃを増大する（ステップＳ８９２）。この結果、
圧力差△Ｐは所定値α以下の値となる。
【０１７１】なお、ステップＳ８９０またはＳ８９２の
実行後、または、ステップＳ８７０およびステップＳ８
８０でそれぞれ肯定判定、即ち、０＜△Ｐ≦αの関係を
満たすと判定されたとき、処理を「リターン」に進め
て、この処理を一旦終了する。
実行後、または、ステップＳ８７０およびステップＳ８
８０でそれぞれ肯定判定、即ち、０＜△Ｐ≦αの関係を
満たすと判定されたとき、処理を「リターン」に進め
て、この処理を一旦終了する。
【０１７２】即ち、この酸化ガス圧制御処理によれば、
酸化ガス排出通路８１２の背圧調整弁８１４の開度Ｖｃ
を調整することにより、燃料ガスの圧力Ｐａから酸化ガ
スの圧力Ｐｃを差し引いた圧力差△Ｐが、常に値０から
所定値αの範囲に収まるよう制御される。この結果、第
７実施例で説明した燃料ガス圧制御ルーチンで、燃料ガ
ス排出通路７１２の背圧調整弁８１４の開度が閉じ側に
制御されて、燃料ガスの圧力が高くなっても、燃料ガス
の圧力Ｐａと酸化ガスの圧力Ｐｃの圧力差△Ｐが所定の
範囲を超えることはない。
酸化ガス排出通路８１２の背圧調整弁８１４の開度Ｖｃ
を調整することにより、燃料ガスの圧力Ｐａから酸化ガ
スの圧力Ｐｃを差し引いた圧力差△Ｐが、常に値０から
所定値αの範囲に収まるよう制御される。この結果、第
７実施例で説明した燃料ガス圧制御ルーチンで、燃料ガ
ス排出通路７１２の背圧調整弁８１４の開度が閉じ側に
制御されて、燃料ガスの圧力が高くなっても、燃料ガス
の圧力Ｐａと酸化ガスの圧力Ｐｃの圧力差△Ｐが所定の
範囲を超えることはない。
【０１７３】したがって、この第８実施例の燃料電池発
電システム８１０では、第７実施例と同様な効果を奏
し、さらには、燃料ガスの圧力Ｐａと酸化ガスの圧力Ｐ
ｃの圧力差△Ｐが所定の範囲を超えることがないことか
ら、その圧力差△Ｐにより燃料電池スタック２０の電解
質膜２１が破損するのを防止することができる。
電システム８１０では、第７実施例と同様な効果を奏
し、さらには、燃料ガスの圧力Ｐａと酸化ガスの圧力Ｐ
ｃの圧力差△Ｐが所定の範囲を超えることがないことか
ら、その圧力差△Ｐにより燃料電池スタック２０の電解
質膜２１が破損するのを防止することができる。
【０１７４】次に、本発明の第９の実施例である燃料電
池発電システム９１０について説明する。図２９は、第
９実施例の燃料電池発電システム９１０の構成の概略を
示すブロック図である。図示するように、この燃料電池
発電システム９１０は、第１実施例の燃料電池発電シス
テム１０の構成をそのまま備えた上で、さらに、燃料電
池スタック２０の運転を制御する燃料電池運転用電子制
御ユニット９２０を備える。なお、第１実施例と同一の
構成については、同一の符号を付し、その説明は省略す
る。
池発電システム９１０について説明する。図２９は、第
９実施例の燃料電池発電システム９１０の構成の概略を
示すブロック図である。図示するように、この燃料電池
発電システム９１０は、第１実施例の燃料電池発電シス
テム１０の構成をそのまま備えた上で、さらに、燃料電
池スタック２０の運転を制御する燃料電池運転用電子制
御ユニット９２０を備える。なお、第１実施例と同一の
構成については、同一の符号を付し、その説明は省略す
る。
【０１７５】燃料電池運転用電子制御ユニット９２０
は、燃料改質装置３０Ｈの電子制御ユニット９０Ｈと同
様に、ＣＰＵ９２２，ＲＯＭ９２４，ＲＡＭ９２６，入
出力ポート９２８を備えており、燃料電池スタック２０
の運転を制御する。なお、電子制御ユニット９０Ｈと燃
料電池運転用電子制御ユニット９２０は、電気的に接続
されており、燃料電池スタック２０の運転状態を電子制
御ユニット９０Ｈ側で知ることができる。
は、燃料改質装置３０Ｈの電子制御ユニット９０Ｈと同
様に、ＣＰＵ９２２，ＲＯＭ９２４，ＲＡＭ９２６，入
出力ポート９２８を備えており、燃料電池スタック２０
の運転を制御する。なお、電子制御ユニット９０Ｈと燃
料電池運転用電子制御ユニット９２０は、電気的に接続
されており、燃料電池スタック２０の運転状態を電子制
御ユニット９０Ｈ側で知ることができる。
【０１７６】次に、燃料改質装置３０Ｈの電子制御ユニ
ット９０Ｈにより実行される制御処理について説明す
る。この電子制御ユニット９０Ｈは、第１実施例と同一
のＣＯ濃度低減制御ルーチンを実行し、さらには、次の
ような燃料電池停止時の処理を実行する。この燃料電池
停止時の処理は、図３０に示す停止時制御ルーチンに従
うものである。本ルーチンは、燃料改質装置３０Ｈの運
転が開始され定常状態となった後に、その他の制御ルー
チンとは独立に、所定時間毎、例えば１００ｍｓｅｃ毎
に実行される。
ット９０Ｈにより実行される制御処理について説明す
る。この電子制御ユニット９０Ｈは、第１実施例と同一
のＣＯ濃度低減制御ルーチンを実行し、さらには、次の
ような燃料電池停止時の処理を実行する。この燃料電池
停止時の処理は、図３０に示す停止時制御ルーチンに従
うものである。本ルーチンは、燃料改質装置３０Ｈの運
転が開始され定常状態となった後に、その他の制御ルー
チンとは独立に、所定時間毎、例えば１００ｍｓｅｃ毎
に実行される。
【０１７７】本ルーチンが実行されると、電子制御ユニ
ット９０ＨのＣＰＵ９２Ｈは、まず、燃料電池運転用電
子制御ユニット９２０から停止信号が送られてきたか否
かを判定する（ステップＳ９５０）。停止信号は、燃料
電池スタック２０を運転状態から停止状態へ切り換えた
ときに燃料電池運転用電子制御ユニット９２０から送ら
れてくるもので、ステップＳ９５０で停止信号が送られ
てきたことが判明すると、水導入管４０に設けられる電
動バルブ４２を全開状態に制御する（ステップＳ９６
０）。この結果、水導入管４０からＣＯ選択酸化反応器
３４に多量の水が供給され、その水による気化熱によっ
てＣＯ選択酸化反応器３４内部の温度は急下降する。
ット９０ＨのＣＰＵ９２Ｈは、まず、燃料電池運転用電
子制御ユニット９２０から停止信号が送られてきたか否
かを判定する（ステップＳ９５０）。停止信号は、燃料
電池スタック２０を運転状態から停止状態へ切り換えた
ときに燃料電池運転用電子制御ユニット９２０から送ら
れてくるもので、ステップＳ９５０で停止信号が送られ
てきたことが判明すると、水導入管４０に設けられる電
動バルブ４２を全開状態に制御する（ステップＳ９６
０）。この結果、水導入管４０からＣＯ選択酸化反応器
３４に多量の水が供給され、その水による気化熱によっ
てＣＯ選択酸化反応器３４内部の温度は急下降する。
【０１７８】したがって、この第９実施例では、燃料電
池スタック２０の停止状態への切り替え時に、ＣＯ選択
酸化反応器３４の温度を速やかに下げることができる。
この結果、燃料ガスの発生を速やかに停止することがで
きる。
池スタック２０の停止状態への切り替え時に、ＣＯ選択
酸化反応器３４の温度を速やかに下げることができる。
この結果、燃料ガスの発生を速やかに停止することがで
きる。
【０１７９】なお、上記停止信号は、燃料電池スタック
２０の正常な停止時に発せられるものであってもよい
し、緊急停止時に発せられるものであってもよいし、あ
るいは双方の時に発せられるものであってもよい。
２０の正常な停止時に発せられるものであってもよい
し、緊急停止時に発せられるものであってもよいし、あ
るいは双方の時に発せられるものであってもよい。
【０１８０】ここで、上記停止信号は、前述したように
燃料電池スタック２０の停止時に発せられるものである
が、燃料電池スタック２０だけに限らず、燃料電池スタ
ック２０を含む燃料電池発電システム全体の停止時に発
せられるものであってもよい。また、燃料電池スタック
２０の停止時を示す停止信号ではなく、燃料改質装置３
０の停止を行なうに際し、その停止に先立って、水導入
管４０に設けられる電動バルブ４２を全開状態に制御す
る構成とすることもできる。
燃料電池スタック２０の停止時に発せられるものである
が、燃料電池スタック２０だけに限らず、燃料電池スタ
ック２０を含む燃料電池発電システム全体の停止時に発
せられるものであってもよい。また、燃料電池スタック
２０の停止時を示す停止信号ではなく、燃料改質装置３
０の停止を行なうに際し、その停止に先立って、水導入
管４０に設けられる電動バルブ４２を全開状態に制御す
る構成とすることもできる。
【０１８１】次に、本発明の第１０の実施例である燃料
電池発電システム１０１０について説明する。図３１
は、第１０実施例の燃料電池発電システム１０１０の構
成の概略を示すブロック図である。図示するように、こ
の燃料電池発電システム１０１０は、第１実施例の燃料
電池発電システム１０の構成をそのまま備えた上で、さ
らに、次のようなハードウェア構成を備える。即ち、燃
料電池発電システム１０１０は、燃料電池スタック２０
から酸化ガスを外部に送る酸化ガス排出通路１０２０に
設けられる凝縮器１０３０と、凝縮器１０３０と水タン
ク１４とを結ぶ送水通路１０４０とを備える。なお、第
１実施例と同一の構成については、同一の符号を付し、
その説明は省略する。
電池発電システム１０１０について説明する。図３１
は、第１０実施例の燃料電池発電システム１０１０の構
成の概略を示すブロック図である。図示するように、こ
の燃料電池発電システム１０１０は、第１実施例の燃料
電池発電システム１０の構成をそのまま備えた上で、さ
らに、次のようなハードウェア構成を備える。即ち、燃
料電池発電システム１０１０は、燃料電池スタック２０
から酸化ガスを外部に送る酸化ガス排出通路１０２０に
設けられる凝縮器１０３０と、凝縮器１０３０と水タン
ク１４とを結ぶ送水通路１０４０とを備える。なお、第
１実施例と同一の構成については、同一の符号を付し、
その説明は省略する。
【０１８２】凝縮器１０３０は、水蒸気を凝縮して水を
生成するもので、発電に伴い燃料電池スタック２０のカ
ソードで発生する水蒸気が水として回収される。凝縮器
１０３０の出力側は、改質反応器３２およびＣＯ選択酸
化反応器３４に水を供給する水タンク１４と送水通路１
０４０を介して接続されており、凝縮器１０３０で生成
された水が水タンク１４に送られる。このため、燃料改
質装置３０側からみれば、熱分解反応に使用される水お
よびＣＯ選択酸化反応器３４に供給される水が燃料電池
スタック２０の運転に伴って順次補給されることから、
水を貯える水タンク１４が小型で済み、また、水の貯留
量も少なくする。また、燃料電池スタック２０からみれ
ば、カソード側残ガスをそのまま排出すると、大気に放
出された残ガスが白煙を上げることになるが、そうした
現象を防止することができる。
生成するもので、発電に伴い燃料電池スタック２０のカ
ソードで発生する水蒸気が水として回収される。凝縮器
１０３０の出力側は、改質反応器３２およびＣＯ選択酸
化反応器３４に水を供給する水タンク１４と送水通路１
０４０を介して接続されており、凝縮器１０３０で生成
された水が水タンク１４に送られる。このため、燃料改
質装置３０側からみれば、熱分解反応に使用される水お
よびＣＯ選択酸化反応器３４に供給される水が燃料電池
スタック２０の運転に伴って順次補給されることから、
水を貯える水タンク１４が小型で済み、また、水の貯留
量も少なくする。また、燃料電池スタック２０からみれ
ば、カソード側残ガスをそのまま排出すると、大気に放
出された残ガスが白煙を上げることになるが、そうした
現象を防止することができる。
【０１８３】なお、固体高分子型の燃料電池スタックに
おいては、電解質膜を加湿するために通常、燃料ガスを
加湿していること、また、この実施例では、ＣＯ選択酸
化反応器３４に水導入管４０から水を供給していること
から、燃料電池スタック２０のアノード側から排出され
るガス中にも、多量の水蒸気または水滴が含まれてい
る。このため、凝縮器１０３０を、酸化ガス排出通路１
０２０に設ける構成に換えて、燃料電池スタック２０か
ら燃料ガスを外部に送る燃料ガス排出通路１０５０に設
ける構成としてもよい。また、酸化ガス排出通路１０２
０と燃料ガス排出通路１０５０の双方に凝縮器を設ける
構成とすることもできる。
おいては、電解質膜を加湿するために通常、燃料ガスを
加湿していること、また、この実施例では、ＣＯ選択酸
化反応器３４に水導入管４０から水を供給していること
から、燃料電池スタック２０のアノード側から排出され
るガス中にも、多量の水蒸気または水滴が含まれてい
る。このため、凝縮器１０３０を、酸化ガス排出通路１
０２０に設ける構成に換えて、燃料電池スタック２０か
ら燃料ガスを外部に送る燃料ガス排出通路１０５０に設
ける構成としてもよい。また、酸化ガス排出通路１０２
０と燃料ガス排出通路１０５０の双方に凝縮器を設ける
構成とすることもできる。
【０１８４】次に、本発明の第１１の実施例である燃料
電池発電システム１１１０について説明する。図３２
は、第１１実施例の燃料電池発電システム１１１０の構
成の概略を示すブロック図である。図示するように、こ
の燃料電池発電システム１１１０は、第１実施例の燃料
電池発電システム１０の構成をそのまま備えた上で、さ
らに、水導入管４０の途中に水加圧機構１１２０を備え
る。なお、第１実施例と同一の構成については、同一の
符号を付し、その説明は省略する。
電池発電システム１１１０について説明する。図３２
は、第１１実施例の燃料電池発電システム１１１０の構
成の概略を示すブロック図である。図示するように、こ
の燃料電池発電システム１１１０は、第１実施例の燃料
電池発電システム１０の構成をそのまま備えた上で、さ
らに、水導入管４０の途中に水加圧機構１１２０を備え
る。なお、第１実施例と同一の構成については、同一の
符号を付し、その説明は省略する。
【０１８５】水加圧機構１１２０は、燃料電池スタック
２０から酸化ガスを外部に送る酸化ガス排出通路１１１
２の途中に設けられるタービンコンプレッサ１１２２
と、水導入管４０の途中に設けられてタービンコンプレ
ッサ１１２２と同軸上に連結されるタービン１１２４と
を備える。こうした構成の水加圧機構１１２０によれ
ば、燃料電池スタック２０からの排ガスの流れるエネル
ギを利用して、水導入管４０を流れる水が加圧される。
水導入管４０からＣＯ選択酸化反応器３４へ水を供給す
るためには、前述してきた実施例では省略してきたが、
ポンプ等の加圧手段により水を加圧する必要があるが、
そのための動力に、燃料電池スタック２０で発電した電
気を用いると、燃料電池発電システム全体のエネルギ効
率が低下してしまう。これに対して、この構成によれ
ば、排ガスを利用して水の加圧を行なうことから、燃料
電池発電システムのエネルギ効率を低下させることな
く、ＣＯ選択酸化反応器３４への水の供給を行なうこと
ができる。
２０から酸化ガスを外部に送る酸化ガス排出通路１１１
２の途中に設けられるタービンコンプレッサ１１２２
と、水導入管４０の途中に設けられてタービンコンプレ
ッサ１１２２と同軸上に連結されるタービン１１２４と
を備える。こうした構成の水加圧機構１１２０によれ
ば、燃料電池スタック２０からの排ガスの流れるエネル
ギを利用して、水導入管４０を流れる水が加圧される。
水導入管４０からＣＯ選択酸化反応器３４へ水を供給す
るためには、前述してきた実施例では省略してきたが、
ポンプ等の加圧手段により水を加圧する必要があるが、
そのための動力に、燃料電池スタック２０で発電した電
気を用いると、燃料電池発電システム全体のエネルギ効
率が低下してしまう。これに対して、この構成によれ
ば、排ガスを利用して水の加圧を行なうことから、燃料
電池発電システムのエネルギ効率を低下させることな
く、ＣＯ選択酸化反応器３４への水の供給を行なうこと
ができる。
【０１８６】なお、この実施例では、燃料電池スタック
２０のアノード側から排出される酸化ガスにより、ター
ビンコンプレッサ１１２２を回転させる構成としたが、
これに替えて、燃料電池スタック２０のカソード側から
排出される燃料ガスにより、タービンコンプレッサ１１
２２を回転させる構成としてもよい。
２０のアノード側から排出される酸化ガスにより、ター
ビンコンプレッサ１１２２を回転させる構成としたが、
これに替えて、燃料電池スタック２０のカソード側から
排出される燃料ガスにより、タービンコンプレッサ１１
２２を回転させる構成としてもよい。
【０１８７】前述してきた各実施例では、固体高分子型
の燃料電池（ＰＥＦＣ）を前提に記述したが、同様にり
ん酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）、ダイレクトメタノール型
燃料電池（ＤＭＦＣ）、アルカリ型燃料電池（ＡＦ
Ｃ）、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）、固体酸化物
型燃料電池（ＳＯＦＣ）などの他のタイプの燃料電池を
用いた燃料電池発電システムにも適用することができ
る。
の燃料電池（ＰＥＦＣ）を前提に記述したが、同様にり
ん酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）、ダイレクトメタノール型
燃料電池（ＤＭＦＣ）、アルカリ型燃料電池（ＡＦ
Ｃ）、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）、固体酸化物
型燃料電池（ＳＯＦＣ）などの他のタイプの燃料電池を
用いた燃料電池発電システムにも適用することができ
る。
【０１８８】また、前述してきた各実施例では、水素リ
ッチガスの供給源として、メタノール改質器を前提に記
述したが、これに換えて、同様に水素を主成分とする改
質ガスを生成する他の改質器と組み合わせた燃料電池発
システムにも適用することができる。こうした他の改質
器としては、改質の原料の違いから、メタノール、エタ
ノールなどのアルコール類、メタン、プロパン、ブタン
等の炭化水素類、ガソリン、軽油などの液体燃料を使う
ものが該当する。
ッチガスの供給源として、メタノール改質器を前提に記
述したが、これに換えて、同様に水素を主成分とする改
質ガスを生成する他の改質器と組み合わせた燃料電池発
システムにも適用することができる。こうした他の改質
器としては、改質の原料の違いから、メタノール、エタ
ノールなどのアルコール類、メタン、プロパン、ブタン
等の炭化水素類、ガソリン、軽油などの液体燃料を使う
ものが該当する。
【０１８９】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内におい
て、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
たが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内におい
て、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図１】本発明の好適な一実施例の一酸化炭素濃度低減
装置を備える燃料電池発電システム１０の構成の概略を
示すブロック図である。
装置を備える燃料電池発電システム１０の構成の概略を
示すブロック図である。
【図２】燃料電池スタック２０のセル構造を示す構造図
である。
である。
【図３】ＣＯ選択酸化反応器３４の内部とそれに連結さ
れる連絡管３６を破断して示す説明図である。
れる連絡管３６を破断して示す説明図である。
【図４】モデルガスによりＣＯ選択酸化触媒５０の性能
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図５】燃料改質装置３０の電子制御ユニット９０で実
行されるＣＯ濃度低減制御ルーチンを示すフローチャー
トである。
行されるＣＯ濃度低減制御ルーチンを示すフローチャー
トである。
【図６】他の形態の水供給手段が配設されたＣＯ選択酸
化反応器を破断して示す説明図である。
化反応器を破断して示す説明図である。
【図７】他の形態の水供給手段が配設されたＣＯ選択酸
化反応器を破断して示す説明図である。
化反応器を破断して示す説明図である。
【図８】他の形態の水供給手段が配設されたＣＯ選択酸
化反応器を破断して示す説明図である。
化反応器を破断して示す説明図である。
【図９】他の形態の水供給手段が配設されたＣＯ選択酸
化反応器を破断して示す説明図である。
化反応器を破断して示す説明図である。
【図１０】第２実施例の燃料電池発電システム２１０の
構成の概略を示すブロック図である。
構成の概略を示すブロック図である。
【図１１】一酸化炭素センサ３０の縦断面図である。
【図１２】第２実施例の電子制御ユニット９０Ａで実行
されるＣＯ濃度低減制御ルーチンを示すフローチャート
である。
されるＣＯ濃度低減制御ルーチンを示すフローチャート
である。
【図１３】酸化ガス導入量Ｑａと水導入量Ｑｗとの関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図１４】第３実施例の燃料電池発電システム３１０の
構成の概略を示すブロック図である。
構成の概略を示すブロック図である。
【図１５】第３実施例の電子制御ユニット９０Ｂで実行
されるＣＯ濃度低減制御ルーチンを示すフローチャート
である。
されるＣＯ濃度低減制御ルーチンを示すフローチャート
である。
【図１６】改質ガス流量Ｑｈと目標水導入量Ｑｗとの関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図１７】第４実施例の燃料電池発電システム４１０の
構成の概略を示すブロック図である。
構成の概略を示すブロック図である。
【図１８】第４実施例の電子制御ユニット９０Ｃで実行
されるＣＯ濃度低減制御ルーチンを示すフローチャート
である。
されるＣＯ濃度低減制御ルーチンを示すフローチャート
である。
【図１９】一酸化炭素濃度Ｄと目標水導入量Ｑｗとの関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図２０】第５実施例の燃料電池発電システム５１０の
構成の概略を示すブロック図である。
構成の概略を示すブロック図である。
【図２１】第５実施例の電子制御ユニット９０Ｄで実行
される加湿制御ルーチンを示すフローチャートである。
される加湿制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図２２】第６実施例の燃料電池発電システム６１０の
構成の概略を示すブロック図である。
構成の概略を示すブロック図である。
【図２３】第６実施例の電子制御ユニット９０Ｅで実行
される最大水導入量算出ルーチンを示すフローチャート
である。
される最大水導入量算出ルーチンを示すフローチャート
である。
【図２４】電子制御ユニット９０Ｅで実行されるＣＯ濃
度低減制御ルーチンを示すフローチャートである。
度低減制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図２５】第７実施例の燃料電池発電システム７１０の
構成の概略を示すブロック図である。
構成の概略を示すブロック図である。
【図２６】第７実施例の電子制御ユニット９０Ｆで実行
される燃料ガス圧制御ルーチンを示すフローチャートで
ある。
される燃料ガス圧制御ルーチンを示すフローチャートで
ある。
【図２７】第８実施例の燃料電池発電システム８１０の
構成の概略を示すブロック図である。
構成の概略を示すブロック図である。
【図２８】第８実施例の電子制御ユニット９０Ｇで実行
される酸化ガス圧制御ルーチンを示すフローチャートで
ある。
される酸化ガス圧制御ルーチンを示すフローチャートで
ある。
【図２９】第９実施例の燃料電池発電システム９１０の
構成の概略を示すブロック図である。
構成の概略を示すブロック図である。
【図３０】第９実施例の電子制御ユニット９０Ｇで実行
される停止時制御ルーチンを示すフローチャートであ
る。
される停止時制御ルーチンを示すフローチャートであ
る。
【図３１】第１０実施例の燃料電池発電システム１０１
０の構成の概略を示すブロック図である。
０の構成の概略を示すブロック図である。
【図３２】第１１実施例の燃料電池発電システム１１１
０の構成の概略を示すブロック図である。
０の構成の概略を示すブロック図である。
１０…燃料電池発電システム １２…メタノールタンク １４…水タンク ２０…燃料電池スタック ２１…電解質膜 ２２…アノード ２３…カソード ２４，２５…セパレータ ２４ｐ，２５ｐ…流路 ２６，２７…集電板 ３０…一酸化炭素センサ ３０…燃料改質装置 ３０Ａ…燃料改質装置 ３０Ｂ…燃料改質装置 ３０Ｃ…燃料改質装置 ３０Ｄ…燃料改質装置 ３０Ｅ…燃料改質装置 ３０Ｆ…燃料改質装置 ３０Ｈ…燃料改質装置 ３２…改質反応器 ３４…ＣＯ選択酸化反応器 ３６…連絡管 ３７…導入管 ３８…ブロワ ４０…水導入管 ４１…電解質膜 ４２…アノード ４２…電動バルブ ４３…カソード ５０…ＣＯ選択酸化触媒 ５２…温度センサ ８０…水噴射弁 ８２…電圧計 ８４…導入管 ９０…電子制御ユニット ９２…ＣＰＵ ９４…ＲＯＭ ９６…ＲＡＭ １１０…燃料電池発電システム １１２…一酸化炭素センサ ２１０…燃料電池発電システム ２１２…一酸化炭素センサ ２２０…電解質膜 ２２２，２２４…電極 ２２６，２２８…金属板 ２３０，２３２…ホルダ ２３０Ｔ，２３２Ｔ…検出端子 ２３０ａ，２３２ａ…フランジ ２３０ｂ，２３２ｂ…ネジ ２３４…絶縁性部材 ２３４ａ，２３４ｂ…ネジ ２３６…Ｏリング ２３８…ガス流入通路 ２４０…電気回路 ２４２…電圧計 ２４４…抵抗器 ３１０…燃料電池発電システム ３１２…ガス流量計 ４１０…燃料電池発電システム ４１２…一酸化炭素センサ ５１０…燃料電池発電システム ５１２…インピーダンス計 ６１０…燃料電池発電システム ６１２…流量センサ ６１４…圧力センサ ７１０…燃料電池発電システム ７１２…燃料ガス排出通路 ７１４…背圧調整弁 ８１０…燃料電池発電システム ８１２…酸化ガス排出通路 ８１４…背圧調整弁 ８１６…第１圧力センサ ８１８…第２圧力センサ ９１０…燃料電池発電システム ９２０…燃料電池運転用電子制御ユニット ９２２…ＣＰＵ ９２４…ＲＯＭ ９２６…ＲＡＭ ９２８…入出力ポート １０１０…燃料電池発電システム １０２０…酸化ガス排出通路 １０３０…凝縮器 １０４０…送水通路 １０５０…燃料ガス排出通路 １１１０…燃料電池発電システム １１１２…酸化ガス排出通路 １１２０…水加圧機構 １１２２…タービンコンプレッサ １１２４…タービン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｍ 8/06 Ｈ０１Ｍ 8/06 Ｗ
Claims (24)
- 【請求項１】 水素と一酸化炭素とを含有し水素濃度に
比して一酸化炭素濃度が低い水素リッチガス中の一酸化
炭素濃度を低減する一酸化炭素濃度低減装置であって、 前記水素リッチガスに酸素を含有する酸化ガスを導入す
る酸化ガス導入手段と、 該導入された酸化ガス中の酸素を、前記水素リッチガス
中の水素に優先して該水素リッチガス中の一酸化炭素に
結合させる触媒を有する酸化反応部と、 該酸化反応部に水を供給する水供給手段とを備える一酸
化炭素濃度低減装置。 - 【請求項２】 前記水供給手段は、複数の水供給管路を
備えた構成である請求項１記載の一酸化炭素濃度低減装
置。 - 【請求項３】 請求項２記載の一酸化炭素濃度低減装置
であって、 前記触媒を複数組の集合体として構成し、該集合体を前
記水路リッチガスの流れ方向に沿って配設し、 前記複数の水供給管路を、前記複数組の集合体に向かっ
てそれぞれ水を供給する位置に配設する一酸化炭素濃度
低減装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の一酸化炭素濃度低減装置
であって、 前記酸化反応部の温度を検出する温度検出手段と、 前記水供給手段の水の供給量を制御することにより、前
記温度検出手段で検出される温度を予め定められた所定
範囲内に制御する制御手段とを備える一酸化炭素濃度低
減装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の一酸化炭素濃度低減装置
であって、 前記酸化ガス導入手段による酸化ガスの導入量を、前記
水素リッチガス中の一酸化炭素濃度に応じた量に制御す
る酸化ガス導入量制御手段と、 該制御された酸化ガスの導入量に従って前記水供給手段
の水の供給量を制御する水供給量制御手段とを備える一
酸化炭素濃度低減装置。 - 【請求項６】 請求項５記載の一酸化炭素濃度低減装置
であって、 前記水供給量制御手段は、 前記水供給手段の水の供給量を、前記酸化ガスの導入量
に対して所定の比率となる量に定める水供給量算出手段
を備える一酸化炭素濃度低減装置。 - 【請求項７】 請求項１記載の一酸化炭素濃度低減装置
であって、 前記酸化反応部における酸化反応の程度を検出する酸化
反応検出手段と、 該検出された酸化反応の程度に応じて前記水供給手段の
水の供給量を制御する制御手段とを備える一酸化炭素濃
度低減装置。 - 【請求項８】 請求項７記載の一酸化炭素濃度低減装置
であって、 前記酸化反応検出手段は、 前記酸化反応部の温度により前記酸化反応の程度を検出
する温度検出手段を備える一酸化炭素濃度低減装置。 - 【請求項９】 請求項７記載の一酸化炭素濃度低減装置
であって、 前記酸化反応検出手段は、 前記水素リッチガスの流量により前記酸化反応の程度を
検出する水素リッチガス流量検出手段を備える一酸化炭
素濃度低減装置。 - 【請求項１０】 請求項７記載の一酸化炭素濃度低減装
置であって、 前記酸化反応検出手段は、 前記水素リッチガス中の一酸化炭素濃度により前記酸化
反応の程度を検出する一酸化炭素濃度検出手段を備える
一酸化炭素濃度低減装置。 - 【請求項１１】 炭化水素を主成分とする原燃料から水
素を含有する改質ガスを生成する改質反応器と、 前記改質ガスに酸素を含有する酸化ガスを導入する酸化
ガス導入手段と、 該導入された酸化ガス中の酸素を、前記改質ガス中の水
素に優先して該改質ガス中の一酸化炭素に結合させる触
媒を有する酸化反応部と、 該酸化反応部に水を供給する水供給手段と、 前記酸化反応部から前記改質ガスの供給を受けて、その
改質ガスの電気化学反応から起電力を得る燃料電池とを
備える燃料電池発電装置。 - 【請求項１２】 請求項１１記載の燃料電池発電装置で
あって、 前記燃料電池の有する電解質膜の含水率を検出する含水
率検出手段と、 該検出した含水率に応じて前記水供給手段の水の供給量
を制御する制御手段とを備える燃料電池発電装置。 - 【請求項１３】 請求項１２記載の燃料電池発電装置で
あって、 前記含水率検出手段は、 前記燃料電池の電極間の電気抵抗またはインピーダンス
により前記電解質膜の含水率を検出するインピーダンス
検出手段を備える燃料電池発電装置。 - 【請求項１４】 請求項１１記載の燃料電池発電装置で
あって、 前記改質反応器からの改質ガスが前記燃料電池に流入し
たときの前記改質ガスの飽和水蒸気量を算出する飽和水
蒸気量算出手段と、 前記燃料電池において改質ガス中の水分が過飽和となら
ないよう、前記飽和水蒸気量検出手段により検出された
飽和水蒸気量に応じて前記水供給手段の水の供給量を制
御する制御手段とを備える燃料電池発電装置。 - 【請求項１５】 請求項１１記載の燃料電池発電装置で
あって、 前記燃料電池に供給される前記改質ガスの圧力を調節す
る改質ガス圧調節手段と、 前記改質反応器からの改質ガスが前記燃料電池に流入し
たときの前記改質ガスの飽和水蒸気量を算出する飽和水
蒸気量算出手段と、 前記燃料電池において改質ガス中の水分が過飽和となら
ないよう、前記飽和水蒸気量検出手段により検出された
飽和水蒸気量に応じて前記改質ガス圧調節手段を制御す
る制御手段とを備える燃料電池発電装置。 - 【請求項１６】 請求項１５記載の燃料電池発電装置で
あって、 前記燃料電池の有する酸素極に酸素を含有する酸化ガス
を供給する酸化ガス供給手段と、 前記酸化ガスのガス圧力を調節する酸化ガス圧調節手段
と、 前記改質ガス圧調節手段および酸化ガス圧調節手段を制
御することにより、前記改質ガスと酸化ガスの圧力差を
所定値以内の大きさに保つ制御手段とを備える燃料電池
発電装置。 - 【請求項１７】 請求項１１記載の燃料電池発電装置で
あって、 前記酸化反応部の運転の停止に先立って、前記水供給手
段を稼働させて前記酸化反応部に水を供給する停止時制
御手段を備える燃料電池発電装置。 - 【請求項１８】 請求項１７記載の燃料電池発電装置で
あって、 前記停止時制御手段は、 前記燃料電池の運転状態から停止状態への切り替え時を
検出する停止時検出手段と、 該停止状態への切り替え時に、前記水供給手段を稼働さ
せて前記酸化反応部に水を供給する制御手段とを備える
燃料電池発電装置。 - 【請求項１９】 請求項１１記載の燃料電池発電装置で
あって、 前記燃料電池から電気化学反応に伴って発生する水分を
凝縮して水を回収する水回収手段と、 該水回収手段により回収された水を前記水供給手段で利
用する水利用手段とを備える燃料電池発電装置。 - 【請求項２０】 請求項１１記載の燃料電池発電装置で
あって、 前記燃料電池からの排ガスを利用して、前記水供給手段
からの水を加圧して酸化反応部に送る水加圧手段を備え
る燃料電池発電装置。 - 【請求項２１】 水素と一酸化炭素とを含有し水素濃度
に比して一酸化炭素濃度が低い水素リッチガス中の一酸
化炭素濃度を低減する一酸化炭素濃度低減方法であっ
て、（ａ）前記水素リッチガスに酸素を含有する酸化ガ
スを導入する工程と、（ｂ）該導入された酸化ガス中の
酸素を、触媒を用いて前記水素リッチガス中の水素に優
先して該水素リッチガス中の一酸化炭素に結合させる工
程と、（ｃ）前記触媒に水を供給する工程とを備える一
酸化炭素濃度低減方法。 - 【請求項２２】 請求項２１記載の一酸化炭素濃度低減
方法であって、（ｄ）前記触媒の温度を検出する工程
と、（ｅ）前記工程（ｃ）による水の供給量を制御する
ことにより、前記工程（ａ）で検出される温度を予め定
められた所定範囲内に制御する工程とを備える一酸化炭
素濃度低減方法。 - 【請求項２３】 請求項２１記載の一酸化炭素濃度低減
方法であって、（ｆ）前記工程（ａ）による酸化ガスの
導入量を、前記水素リッチガス中の一酸化炭素濃度に応
じた量に制御する工程と、（ｇ）該制御された酸化ガス
の導入量に従って前記工程（ｃ）による水の供給量を制
御する工程とを備える一酸化炭素濃度低減方法。 - 【請求項２４】 請求項２１記載の一酸化炭素濃度低減
方法であって、（ｈ）前記触媒による酸化反応の程度を
検出する工程と、（ｉ）該検出された酸化反応の程度に
応じて前記工程（ｃ）による水の供給量を制御する工程
とを備える一酸化炭素濃度低減方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27744496A JP3870455B2 (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | 一酸化炭素濃度低減装置およびその方法並びに燃料電池発電装置 |
| US08/935,062 US6120925A (en) | 1996-09-27 | 1997-09-22 | Apparatus for and method of reducing concentration of carbon monoxide and fuel-cells generator system with such apparatus |
| EP97116733A EP0834948B1 (en) | 1996-09-27 | 1997-09-25 | Apparatus for and method of reducing concentration of carbon monoxide and fuel-cells generator system with such apparatus |
| DE69732993T DE69732993T2 (de) | 1996-09-27 | 1997-09-25 | Vorrichtung und Verfahren zur Verminderung der Kohlenstoffmonoxydkonzentration und Brennstoffzellen enthaltendes Generatorsystem mit solcher Vorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27744496A JP3870455B2 (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | 一酸化炭素濃度低減装置およびその方法並びに燃料電池発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10101303A true JPH10101303A (ja) | 1998-04-21 |
| JP3870455B2 JP3870455B2 (ja) | 2007-01-17 |
Family
ID=17583667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27744496A Expired - Fee Related JP3870455B2 (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | 一酸化炭素濃度低減装置およびその方法並びに燃料電池発電装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6120925A (ja) |
| EP (1) | EP0834948B1 (ja) |
| JP (1) | JP3870455B2 (ja) |
| DE (1) | DE69732993T2 (ja) |
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