重整系統(tǒng)和燃料電池系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種重整系統(tǒng)和燃料電池系統(tǒng)，該重整系統(tǒng)包括：泵，其用于送出液體燃料；脫硫器，其配置在上述泵的下游側(cè)，用于從上述液體燃料中除去硫成分；毛細(xì)管，其配置在上述脫硫器的下游側(cè)，供利用上述脫硫器除去了硫成分的液體燃料通過，重整器，其配置在上述毛細(xì)管的下游側(cè)，使用利用上述脫硫器除去了硫成分的液體燃料生成含有氫的重整氣體。
【專利說明】重整系統(tǒng)和燃料電池系統(tǒng)
[0001]本申請是 申請人:新日本石油株式會社于2009年5月14日提出的申請?zhí)枮?br> 200910137588.4、發(fā)明名稱為“脫硫裝置、燃料電池系統(tǒng)和重整系統(tǒng)”的發(fā)明申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及重整系統(tǒng)和具有脫硫裝置的燃料電池系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]在燃料電池系統(tǒng)中，利用重整器生成含有氫的重整氣體，利用燃料電池堆棧(stack)，使用該重整氣體來進行發(fā)電。在這樣的燃料電池系統(tǒng)中，在作為重整原料的煤油等液體燃料被供給到重整器中的情況下，為了防止重整催化劑的老化，需要設(shè)置用于從液體燃料中除去硫成分的脫硫器。(例如，參照日本特開2004— 323285號公報)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的第I技術(shù)方案
[0005]不過，在脫硫器中，為了促進催化反應(yīng)需要加熱脫硫催化劑，但是由于伴隨加熱脫硫催化劑的溫度上升，液體燃料氣化，不僅難以進行高效率的脫硫，而且有可能使脫硫催化劑老化。
[0006]因此，本發(fā)明的第I技術(shù)方案是鑒于這`樣的情況做成的，目的在于提供一種能防止液體燃料氣化的脫硫裝置、以及具有該脫硫裝置的燃料電池系統(tǒng)。
[0007]為了達到上述目的，本發(fā)明的第I技術(shù)方案的脫硫裝置的特征在于，其包括:脫硫器，其用于收容脫硫催化劑，該脫硫催化劑用于從要供給到重整器中的液體燃料中除去硫成分，該重整器用于生成含有氫的重整氣體；加熱部件，其用于加熱脫硫催化劑；液體燃料導(dǎo)入部件，其將液體燃料導(dǎo)入到脫硫器內(nèi)；液體燃料導(dǎo)出部件，其將液體燃料從脫硫器內(nèi)導(dǎo)出；溫度測量部件，其用于測量脫硫器內(nèi)的液體燃料的溫度；壓力測量部件，其用于測量脫硫器內(nèi)的液體燃料的壓力；控制部件，其對加熱部件、液體燃料導(dǎo)入部件和液體燃料導(dǎo)出部件進行控制，控制部件對加熱部件、液體燃料導(dǎo)入部件和液體燃料導(dǎo)出部件進行控制，使得由溫度測量部件測量的溫度為規(guī)定溫度，由壓力測量部件測量的壓力為規(guī)定溫度下的液體燃料的飽和蒸氣壓以上而且為脫硫器的耐壓以下的規(guī)定壓力。
[0008]在該脫硫裝置中，通過利用控制部件控制加熱部件、液體燃料導(dǎo)入部件和液體燃料導(dǎo)出部件，從而使由溫度測量部件測量的溫度、即脫硫器內(nèi)的液體燃料的溫度為例如能促進脫硫催化劑的催化反應(yīng)的規(guī)定溫度。并且，由壓力測量部件測量的壓力、即脫硫器內(nèi)的液體燃料的壓力為規(guī)定溫度下的液體燃料的飽和蒸氣壓以上而且為脫硫器的耐壓以下的規(guī)定壓力。從而，即使使脫硫器內(nèi)的液體燃料的溫度上升，也能防止液體燃料氣化。另外，所謂硫成分是包括硫和硫化物的意思。而且，所謂脫硫器的耐壓是指收容脫硫催化劑的容器能承受的內(nèi)壓的最大值。[0009]在本發(fā)明的第I技術(shù)方案的脫硫裝置中，優(yōu)選為，控制部件進行如下控制:在使由壓力測量部件測量的壓力上升的情況下，增加由液體燃料導(dǎo)入部件導(dǎo)入的液體燃料的導(dǎo)入量，并且減少由液體燃料導(dǎo)出部件導(dǎo)出的液體燃料的導(dǎo)出量，在使由壓力測量部件測量的壓力降低的情況下，減少由液體燃料導(dǎo)入部件導(dǎo)入的液體燃料的導(dǎo)入量，并且增加由液體燃料導(dǎo)出部件導(dǎo)出的液體燃料的導(dǎo)出量。采用該結(jié)構(gòu)，能使由壓力測量部件測量的壓力、即脫硫器內(nèi)的液體燃料的壓力迅速且可靠地上升或降低。
[0010]而且，本發(fā)明的第I技術(shù)方案的燃料電池系統(tǒng)的特征在于，其包括:上述脫硫裝置；使用利用脫硫裝置除去了硫成分的液體燃料來生成含有氫的重整氣體的重整器；使用利用重整器生成的重整氣體進行發(fā)電的燃料電池堆棧。 [0011]采用該燃料電池系統(tǒng)，因為具有上述脫硫裝置，所以即使使脫硫器內(nèi)的液體燃料的溫度上升，也能防止液體燃料氣化。
[0012]采用本發(fā)明的第I技術(shù)方案，能防止液體燃料的氣化。
[0013]本發(fā)明的第2技術(shù)方案
[0014]在燃料電池系統(tǒng)中，利用重整器生成含有氫的重整氣體，利用燃料電池堆棧使用該重整氣體來進行發(fā)電。在這樣的燃料電池系統(tǒng)中，在作為重整原料的煤油等液體燃料被供給到重整器中的情況下，為了防止重整催化劑的老化，需要設(shè)置用于從液體燃料中除去硫成分的脫硫器。(例如，參照日本特開2004— 323285號公報)。
[0015]不過，在脫硫器中，為了促進催化反應(yīng)而需要加熱脫硫催化劑，但使脫硫催化劑從常溫上升到規(guī)定的脫硫溫度(例如200°C)需要相當(dāng)長的時間。因此，存在一旦停止時到再啟動就要花費時間這樣的問題。
[0016]因此，本發(fā)明的第2技術(shù)方案是鑒于這樣的情況做成的，目的在于提供一種能謀求縮短一直到再啟動的時間的脫硫裝置以及具有該脫硫裝置的燃料電池系統(tǒng)。
[0017]為了達到上述目的，本發(fā)明的第2技術(shù)方案的脫硫裝置的特征在于，其包括:脫硫器，其用于收容脫硫催化劑，該脫硫催化劑用于從要供給到重整器中的液體燃料中除去硫成分，該重整器用于生成含有氫的重整氣體；加熱部件，其用于加熱脫硫催化劑；液體燃料導(dǎo)入部件，其將液體燃料導(dǎo)入到脫硫器內(nèi)；液體燃料導(dǎo)出部件，其將液體燃料從脫硫器內(nèi)導(dǎo)出；溫度測量部件，其用于測量脫硫器內(nèi)的液體燃料的溫度；控制部件，其用于控制加熱部件、液體燃料導(dǎo)入部件和液體燃料導(dǎo)出部件，控制部件對液體燃料導(dǎo)入部件和液體燃料導(dǎo)出部件的至少一個進行控制，使得在對上述控制部件輸入有暫停信號的情況下，停止從脫硫器內(nèi)供給液體燃料，并且對加熱部件進行控制，使得由測量部件測量的溫度為比常溫高且比通常運轉(zhuǎn)時的溫度低的規(guī)定溫度。
[0018]在該脫硫裝置中，在輸入有暫停信號的情況下，通過利用控制部件控制液體燃料導(dǎo)入部件和液體燃料導(dǎo)出部件的至少一個，而停止從脫硫器內(nèi)供給液體燃料。此時，通過利用控制部件控制加熱部件，而將由溫度測量部件測量的溫度、即脫硫器內(nèi)的液體燃料的溫度被保持成比常溫高且為通常運轉(zhuǎn)時的溫度以下的規(guī)定溫度。由此，與使脫硫裝置停止而使溫度降低到常溫的情況相比，由于直到加熱成通常運轉(zhuǎn)時的溫度、即規(guī)定的脫硫溫度的時間被縮短，因此能謀求縮短直到再啟動的時間。另外，所謂硫成分是包括硫和硫化物的意思。
[0019]在本發(fā)明的第2技術(shù)方案的脫硫裝置中，優(yōu)選為，還包括將由液體燃料導(dǎo)出部件導(dǎo)出的液體燃料暫時儲存的儲存容器、用于測量儲存在儲存容器中的液體燃料的儲存量的儲存量測量部件，儲存量測量部件在儲存量達到規(guī)定儲存量的情況下，將暫停信號輸出到控制部件中。采用該結(jié)構(gòu)，通過將液體燃料暫時儲存在儲存容器中，能使液體燃料向重整器等中的供給穩(wěn)定化。而且，在儲存容器內(nèi)的儲存量達到規(guī)定儲存量的情況下，儲存量測量部件將暫停信號輸出到控制部件中，因此能防止例如由儲存量超量所引起的儲存容器的破損
坐寸O
[0020]而且，本發(fā)明的第2技術(shù)方案的燃料電池系統(tǒng)包括:上述脫硫裝置；使用利用脫硫裝置除去了硫成分的液體燃料生成含有氫的重整氣體的重整器；使用利用重整器生成的重整氣體進行發(fā)電的燃料電池堆棧。
[0021]采用該燃料電池系統(tǒng)，具有上述脫硫裝置，因此能謀求縮短到再啟動的時間。
[0022]采用本發(fā)明的第2技術(shù)方案，能謀求縮短到再啟動的時間。
[0023]本發(fā)明的第3技術(shù)方案
[0024]在燃料電池系統(tǒng)中，利用重整器生成含有氫的重整氣體，利用燃料電池堆棧使用該重整氣體進行發(fā)電。在這樣的燃料電池系統(tǒng)中，在作為重整原料的煤油等液體燃料被供給到重整器中的情況下，為了防止重整催化劑的老化，需要設(shè)置用于從液體燃料中除去硫成分的脫硫器。(例如，參照日本特開2004— 323285號公報)。
[0025]不過，在脫硫器內(nèi)中，隨著液體燃料的溫度的降低，壓力降低。例如，在停止運轉(zhuǎn)時，壓力比通常運轉(zhuǎn)時大約降低20%左右。此時，液體燃料有可能氣化，使脫硫催化劑老化。而且，當(dāng)脫硫器內(nèi)的壓力成為負(fù)壓時，也可能產(chǎn)生脫硫器的破損、重新開始運轉(zhuǎn)時空氣混入脫硫器中等這樣的問題。
[0026]因此，本發(fā)明的第3技術(shù) 方案是鑒于這樣的情況做成的，目的在于提供一種能防止因壓力降低而給脫硫器帶來不良影響的脫硫裝置以及具有該脫硫裝置的燃料電池系統(tǒng)。
[0027]為了達到上述目的，本發(fā)明的第3技術(shù)方案的脫硫裝置的特征在于，其包括:脫硫器，其用于收容脫硫催化劑，該脫硫催化劑用于從要供給到重整器中的液體燃料中除去硫成分，該重整器用于生成含有氫的重整氣體；液體燃料導(dǎo)入部件，其將液體燃料導(dǎo)入到脫硫器內(nèi)；液體燃料導(dǎo)出部件，其將液體燃料從脫硫器內(nèi)導(dǎo)出；溫度測量部件，其用于測量脫硫器內(nèi)的液體燃料的溫度；壓力測量部件，其用于測量脫硫器內(nèi)的液體燃料的壓力；控制部件，其用于控制液體燃料導(dǎo)入部件和液體燃料導(dǎo)出部件，控制部件對液體燃料導(dǎo)入部件和液體燃料導(dǎo)出部件進行控制，使得在由溫度測量部件測量的溫度為比通常運轉(zhuǎn)時的溫度低的規(guī)定溫度以下的情況下，由壓力測量部件測量的壓力為作為正壓的規(guī)定壓力。
[0028]在該脫硫裝置中，在由溫度測量部件測量的溫度、即脫硫器內(nèi)的液體燃料的溫度為比通常運轉(zhuǎn)時的溫度(例如200°C)低的規(guī)定溫度(例如IO(TC)以下的情況下，通過利用控制部件控制液體燃料導(dǎo)入部件和液體燃料導(dǎo)出部件，使由壓力測量部件測量的壓力為作為正壓(負(fù)壓以上)的規(guī)定壓力。因此，例如在停止運轉(zhuǎn)時，即使隨著液體燃料的溫度的降低，壓力降低了，由于作為正壓的規(guī)定壓力被保持，所以也能防止因壓力降低引起的例如液體燃料氣化、脫硫器的破損等這樣的對脫硫器的不良影響。另外，所謂硫成分是包括硫和硫化物的意思。
[0029]在本發(fā)明的第3技術(shù)方案的脫硫裝置中，優(yōu)選控制部件進行如下控制:在使由壓力測量部件測量的壓力上升的情況下，增加由液體燃料導(dǎo)入部件導(dǎo)入的液體燃料的導(dǎo)入量，并且減少由液體燃料導(dǎo)出部件導(dǎo)出的液體燃料的導(dǎo)出量，在使由壓力測量部件測量的壓力降低的情況下，減少由液體燃料導(dǎo)入部件導(dǎo)入的液體燃料的導(dǎo)入量，并且增加由液體燃料導(dǎo)出部件導(dǎo)出的液體燃料的的導(dǎo)出量。采用該結(jié)構(gòu)，能迅速且可靠地使由壓力測量部件測量的壓力、即脫硫器內(nèi)的液體燃料的壓力上升或降低。
[0030]而且，本發(fā)明的第3技術(shù)方案的燃料電池系統(tǒng)，包括:上述脫硫裝置；使用利用脫硫裝置除去了硫成分的液體燃料生成含有氫的重整氣體的重整器；使用利用重整器生成的重整氣體進行發(fā)電的燃料電池堆棧。
[0031]采用該燃料電池系統(tǒng)，具有上述脫硫裝置，因此即使壓力隨著液體燃料的溫度的降低而降低，也能防止因壓力降低對脫硫器造成的不良影響。
[0032]采用本發(fā)明的第3技術(shù)方案，能防止因壓力降低對脫硫器造成的不良影響。
[0033]本發(fā)明的第4技術(shù)方案
[0034]在燃料電池系統(tǒng)中，利用重整器生成含有氫的重整氣體，利用燃料電池堆棧，使用該重整氣體進行發(fā)電。在這樣的燃料電池系統(tǒng)中，在作為重整原料的煤油等液體燃料被供給到重整器中的情況下，為了防止重整催化劑的老化，需要設(shè)置用于從液體燃料中除去硫成分的脫硫器。(例如，參照日本特開2004— 323285號公報)。
[0035]不過，由于沼氣和氫氣等氣體與液體燃料一起從脫硫器排出，因此可能發(fā)生妨礙對重整器定量供給液體燃料等，對脫硫器的后段帶來不良影響。
[0036]因此，本發(fā)明的第4技術(shù)方案是鑒于這樣的情況做成的，目的在于提供一種能防止對后段的不良影響且能從液體燃料中可靠地除去硫成分的脫硫裝置以及具有該脫硫裝置的燃料電池系統(tǒng)。
[0037]為了達到上述目的，本發(fā)明的第4技術(shù)方案的脫硫裝置的特征在于，其包括:脫硫器，其用于從要供給到重整器中的液體燃料中除去硫成分，該重整器用于生成含有氫的重整氣體；氣液分離容器，其用于儲存從脫硫器排出的液體燃料和氣體；液體燃料排出管線，其用于從氣液分離容器排出液體燃料；氣體排出管線，其用于從氣液分離容器排出氣體；開閉閥，其設(shè)在氣體排出管線上，用于打開和關(guān)閉氣體的流通；節(jié)流部件(抑制在氣體的流通被打開時的脫硫器內(nèi)的壓力降低的節(jié)流部件)，其在開閉閥的下游側(cè)設(shè)在氣體排出管線上，用于妨礙氣體的流通。
[0038]在該脫硫裝置中，與液體燃料一起從脫硫器被排出的氣體在氣液分離容器中與液體燃料分離，經(jīng)由氣體排出管線從氣液分離容器被排出。因此，能防止混入了氣體的液體燃料被供給到脫硫裝置的后段。并且，在氣體排出管線上，在打開和關(guān)閉氣體流通的開閉閥的下游側(cè)設(shè)有妨礙氣體流通的節(jié)流部件。因此，即使為了將氣體經(jīng)由氣體排出管線從氣液分離容器排出而利用開閉閥打開氣體的流通，脫硫器內(nèi)的壓力的降低也會被節(jié)流部件抑制。因此，采用該脫硫裝置，能防止對后段的不良影響且能從液體燃料中可靠地除去硫成分。另外，所謂硫成分是包括硫和硫化物的意思。
[0039]在本發(fā)明的第4技術(shù)方案的脫硫裝置中，優(yōu)選為，在開閉閥關(guān)閉氣體的流通的情況下，在氣液分離容器內(nèi)的氣體的量超過了規(guī)定量時，開閉閥分多次打開氣體的流通。采用該結(jié)構(gòu)，能更可靠地抑制為了將氣體經(jīng)由氣體排出管線從氣液分離容器排出而由開閉閥打開氣體的流通時的脫硫器內(nèi)的壓力降低。
[0040]在本發(fā)明的第4技術(shù)方案的脫硫裝置中，優(yōu)選氣體排出管線與對重整器的重整催化劑進行加熱的燃燒器相連接。采用該結(jié)構(gòu)，能有效地利用與液體燃料一起從脫硫器被排出的氣體作為燃燒器的燃料。
[0041]而且，本發(fā)明的第4技術(shù)方案的燃料電池系統(tǒng)，包括:上述脫硫裝置；使用利用脫硫裝置除去了硫成分的液體燃料生成含有氫的重整氣體的重整器；使用利用重整器生成的重整氣體進行發(fā)電的燃料電池堆棧。
[0042]采用該燃料電池系統(tǒng)，具有上述脫硫裝置，因此能防止對脫硫裝置的后段的不良影響且能從液體燃料中可靠地除去硫成分。
[0043]采用本發(fā)明的第4技術(shù)方案，能防止對脫硫裝置的后段不良影響，且能從液體燃料中可靠地除去硫成分。
[0044]本發(fā)明的第5技術(shù)方案
[0045]在燃料電池系統(tǒng)中，對液體燃料等進行重整而制造包含氫的重整氣體，使該重整氣體和包含氧的氣體發(fā)生反應(yīng)而發(fā)電。在使用煤油等包含硫成分的燃料作為投入到燃料電池系統(tǒng)中的原燃料的情況下，重整催化劑由于接觸原燃料中的硫成分，因此發(fā)生硫中毒而使重整性能老化。因此，作為燃料電池系統(tǒng)，有時在重整反應(yīng)之前從原燃料中除去硫成分。(例如，參照日本特開2004— 213941號公報)。
[0046]不過，在包含于原燃料中的硫濃度比較高的情況下，為了充分除去硫成分，考慮使脫硫器內(nèi)的壓力為比大氣壓高的壓力來促進脫硫反應(yīng)。不過，在使脫硫器內(nèi)為高壓的情況下，高壓的液體燃料會從該脫硫器流入到后段的重整器內(nèi)。這種情況下，難以控制高壓的液體燃料的流量，重整性能降低，作為燃料電池系統(tǒng)的性能降低。而且，在使脫硫器內(nèi)為高壓時，后段的配管、反應(yīng)容器、泵等設(shè)備產(chǎn)生耐久性的問題，這些設(shè)備需要與高壓相適應(yīng)，成本提聞。
[0047]因此，本發(fā)明的第5技術(shù)方案的目的在于提供一種即使在高壓下進行脫硫的情況下，也能提高脫硫器的后段的·設(shè)備的耐久性、實現(xiàn)低成本且防止性能降低的燃料電池系統(tǒng)。
[0048]本發(fā)明的第5技術(shù)方案的燃料電池系統(tǒng)的特征在于，其包括:脫硫器，其用于在比大氣壓高的壓力下從液體的原燃料中除去硫成分而生成液體燃料；儲油槽，其設(shè)有與朝大氣開放的排氣孔，用于儲存從脫硫器排出的液體燃料；輸出泵，其將液體燃料從儲油槽內(nèi)送出；重整器，其被配置在輸出泵的下游側(cè)，對液體燃料進行重整而生成重整氣體；燃料電池堆棧，其使用重整氣體進行發(fā)電。
[0049]在本發(fā)明的第5技術(shù)方案的燃料電池系統(tǒng)中，儲存液體燃料的儲油槽被配置于在高壓下進行脫硫反應(yīng)的脫硫器和重整器之間，在該儲油槽上設(shè)有與朝大氣開放的排氣孔。因此，在脫硫器內(nèi)被脫硫了的高壓的液體燃料流入到儲油槽內(nèi)時，包含于液體燃料中的氣體與液體燃料分離而通過排氣孔從儲油槽內(nèi)被排出。由于包含于液體燃料中的氣體排出，因此在儲油槽的下游側(cè)，能增加液體燃料的流量控制的可靠性。因此，能可靠地控制流入到重整器內(nèi)的液體燃料的流量，防止重整性能的降低。而且，由于高壓狀態(tài)的液體燃料不流入到儲油槽的下游側(cè)，因此不需要與高壓相適應(yīng)的設(shè)備，能提高儲油槽的后段的設(shè)備的耐久性，能實現(xiàn)低成本。
[0050]在本發(fā)明的第5技術(shù)方案的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選包括以恒壓將原燃料加壓輸送入脫硫器內(nèi)的恒壓泵、被配置在脫硫器的下游側(cè)且配置在儲油槽的上游側(cè)的毛細(xì)管。
[0051]在這種情況下，原燃料以恒壓流入脫硫器內(nèi)，自脫硫器的流出量被節(jié)流。因此，不使用高價的泵，就能使脫硫器內(nèi)的壓力高于大氣壓，并且能將原燃料(液體燃料)的流量保持得較低。一般認(rèn)為也可以利用節(jié)流孔、針型閥等替代毛細(xì)管。不過，延長節(jié)流孔部分的流路存在極限，因此為了減小從脫硫器被排出的高壓的液體燃料的流量而不得不使節(jié)流孔部分的直徑極小。在此，在脫硫器中利用脫硫催化劑進行液體燃料的脫硫，但有時脫硫催化劑包含在利用脫硫器除去了硫成分的液體燃料中。因此，在利用了節(jié)流孔、針型閥等的情況下，從脫硫器流出的脫硫催化劑有時會堵塞節(jié)流孔部分的流路。相對于此，在本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，如上述那樣使用了毛細(xì)管，因此能根據(jù)毛細(xì)管的長度，在一定程度上增大毛細(xì)管的內(nèi)徑。因此，極難發(fā)生由脫硫催化劑引起的堵塞的情況。
[0052]在本發(fā)明的第5技術(shù)方案的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選包括:氣液分離容器，其用于將從脫硫器排出的液體燃料和氣體分離；液體燃料排出管線，其用于從氣液分離容器排出液體燃料；氣體排出管線，其用于從氣液分離容器排出氣體；開閉閥，其設(shè)置在氣體排出管線上，用于打開和關(guān)閉氣體的流通；節(jié)流部件，其設(shè)置在氣體排出管線的開閉閥的下游側(cè)，用于妨礙氣體流通；流量計，其設(shè)置在液體燃料排出管線上，毛細(xì)管設(shè)置在液體燃料排出管線中的流量計的上游側(cè)，儲油槽在液體燃料排出管線上的流量計的下游側(cè)與液體燃料排出管線相連結(jié)。
[0053]這種情況下，與液體燃料一起從脫硫器被排出的氣體在氣液分離容器與液體燃料分離，經(jīng)由氣體排出管線從氣液分離容器被排出。在氣體排出管線上，在打開和關(guān)閉氣體的流通的開閉閥的下游側(cè)設(shè)有妨礙氣體流通的節(jié)流部件。因此，即使為了將氣體經(jīng)由氣體排出管線從氣液分離容器排出而由開閉閥打開氣體的流通，脫硫器內(nèi)的壓力的降低也會被節(jié)流部件抑制。因此，通過將脫硫器內(nèi)的壓力保持在高壓，能可靠地從原燃料中除去硫成分。另一方面，液體燃料經(jīng)由液體燃料排出管線流入到儲油槽內(nèi)。由于在液體燃料排出管線上設(shè)有流量計，因此能穩(wěn)定地測量與氣體分離后的液體燃料的流量。
[0054]在本發(fā)明的第5技術(shù)方案的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選包括:水位傳感器，其用于測量儲油槽內(nèi)的液體燃料的 低水位和高水位；計時器，其用于測量水位傳感器從檢測到低水位到檢測到高水位的時間；運算部件，其基于計時器的測量時間，算出液體燃料的流量。
[0055]這種情況下，利用計時器測量水位傳感器從檢測到低水位到檢測到高水位的時間，運算部件基于計時器的測量時間算出液體燃料的流量，因此不需要另外設(shè)置流量計。由此，能謀求更低成本化。
[0056]在本發(fā)明的第5技術(shù)方案的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選儲油槽的下部作為用于蓄積與液體燃料一起從脫硫器流入的脫硫催化劑片的催化劑片儲存部而發(fā)揮作用，儲油槽內(nèi)的液體燃料的流入口和流出口位于催化劑片儲存部的上方。
[0057]這種情況下，能將與液體燃料一起從脫硫器流出的脫硫催化劑儲存在儲油槽內(nèi)，使其不流入后段的重整器內(nèi)。而且，由于儲油槽內(nèi)的液體燃料的流入口和流出口位于催化劑片儲存部的上方，因此，利用液體燃料的流入和流出，能抑制儲存在催化劑片儲存部的催化劑飛揚、從儲存槽流出而流入到重整器內(nèi)。
[0058]在本發(fā)明的第5技術(shù)方案的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選包括:油盤，其配置在儲油槽的下方；溢流管，其一開口配置于儲油槽內(nèi)，另一開口配置在儲油槽外且朝向下方、朝著油盤配置；泄漏傳感器，其配置在油盤內(nèi)。
[0059]在這種情況下，即使因某種原因而使液體燃料充滿于儲油槽內(nèi)，液體燃料也會流過溢流管而流向油盤。并且，能利用被配置在油盤內(nèi)的泄漏傳感器檢測出液體燃料流入到了油盤內(nèi)。
[0060]在本發(fā)明的第5技術(shù)方案的燃料電池系統(tǒng)中，優(yōu)選具有對重整器進行加熱的燃燒器，將從排氣孔流出的流出氣體作為該燃燒器的燃燒用的燃料。
[0061]這種情況下，能防止從排氣孔流出的流出氣體流到燃料電池系統(tǒng)的周圍。而且，使用流出氣體作為燃燒器的燃料，因此能有助于節(jié)能。
[0062]采用本發(fā)明的第5技術(shù)方案的燃料電池系統(tǒng)，即使在高壓下進行脫硫的情況下，也能提高脫硫器的后段的設(shè)備的耐久性，能實現(xiàn)低成本并且防止性能降低。
[0063]本發(fā)明的第6技術(shù)方案
[0064]在燃料電池系統(tǒng)中，將液體燃料等作為原燃料，在重整器中對該液體燃料等進行重整而制造包含氫的重整氣體，使該重整氣體和包含氧的氣體反應(yīng)而進行發(fā)電。
[0065]不過，在使用煤油等包含硫成分的燃料作為液體燃料的情況下，重整催化劑由于與存在于液體燃料中的的硫成分接觸，因此重整催化劑會發(fā)生硫中毒，產(chǎn)生壽命縮短等性能的老化。因此，為了防止重整催化劑的老化，燃料電池系統(tǒng)一般具有從液體燃料中除去硫成分的脫硫器(例如，參照日本特開2004— 213941號公報)。
[0066]不過，為了體現(xiàn)脫硫催化劑的性能，優(yōu)選使脫硫器內(nèi)的溫度為高溫(例如，200°C左右)。另外，在這樣地使脫硫器內(nèi)為高溫時，會產(chǎn)生氣體(沼氣和氫氣等)，因此供給的液體燃料(煤油)的流量容易降低，或液體燃料(煤`油)氣化而發(fā)生結(jié)碳(coking)(在脫硫催化劑的表面析出碳)，脫硫催化劑的耐久性容易降低，因此為了抑制這些，優(yōu)選脫硫器內(nèi)的壓力為高壓(例如，0.5MPa左右)。
[0067]不過，使脫硫器內(nèi)處于高溫高壓的情況下，液體燃料的流量變大。因此，在需要以極低流量(例如，Ikff的燃料電池系統(tǒng)時為10g/min以下)輸送液體燃料的小型的燃料電池系統(tǒng)中，存在如何將液體燃料的流量控制得較低的問題。此時，也想到利用低流量泵，但低流量泵價格非常高，不是現(xiàn)實的選擇項。
[0068]因此，本發(fā)明的第6技術(shù)方案目的在于提供一種能簡單且且以低成本實現(xiàn)以低流量輸送液體燃料的燃料電池系統(tǒng)和重整系統(tǒng)。
[0069]本發(fā)明的第6技術(shù)方案的燃料電池系統(tǒng)的特征在于,其包括:泵，其用于輸送液體燃料；脫硫器，其配置在泵的下游側(cè)，用于從液體燃料中除去硫成分；毛細(xì)管，其配置在脫硫器的下游側(cè)，供利用脫硫器除去了硫成分的液體燃料通過；重整器，其配置在毛細(xì)管的下游側(cè)，使用利用脫硫器除去了硫成分的液體燃料生成含有氫的重整氣體；燃料電池堆棧，其使用利用重整器生成的重整氣體進行發(fā)電。
[0070]在本發(fā)明的第6技術(shù)方案的燃料電池系統(tǒng)中，在脫硫器的下游側(cè)配置毛細(xì)管。因此，通過適當(dāng)選擇毛細(xì)管的內(nèi)徑和長度，不使用高價的泵，就能使脫硫器內(nèi)的壓力和液體燃料的流量為期望的大小。其結(jié)果，能簡單且以低成本實現(xiàn)以低流量輸送液體燃料。
[0071]不過，也想到利用節(jié)流孔、針型閥等來替代毛細(xì)管。不過，延長節(jié)流孔部分的流路存在極限，因此為了減小從脫硫器被排出的高壓的液體燃料的流量，不得不使節(jié)流孔部分的直徑極小。在此，在脫硫器中，利用脫硫催化劑進行液體燃料的脫硫，但有時脫硫催化劑包含于利用脫硫器除去了硫成分的液體燃料中。因此，在利用節(jié)流孔、針型閥等的情況下，有時從脫硫器流出的脫硫催化劑會堵塞節(jié)流孔部分的流路。[0072]不過，在本發(fā)明的第6技術(shù)方案的燃料電池系統(tǒng)中，如上述那樣使用毛細(xì)管，因此根據(jù)毛細(xì)管的長度，能在一定程度上增大毛細(xì)管的內(nèi)徑。因此，極難發(fā)生由脫硫催化劑引起的堵塞。
[0073]優(yōu)選泵是恒壓泵。這樣，容易管理脫硫器內(nèi)的壓力。
[0074]優(yōu)選毛細(xì)管的內(nèi)徑是0.1mm~0.7mm。當(dāng)毛細(xì)管的內(nèi)徑不足0.1mm時,存在容易發(fā)生由脫硫催化劑堵塞毛細(xì)管的傾向。當(dāng)毛細(xì)管的內(nèi)徑超過0.7mm時，為了一邊將脫硫器內(nèi)維持為高壓一邊以低流量輸送液體燃料，所需的毛細(xì)管的全長變長，存在難以小型化的傾向。
[0075]優(yōu)選毛細(xì)管卷繞成螺旋狀。這樣，即使毛細(xì)管的全長變長的情況下，體積也不會很大。
[0076]另一方面，本發(fā)明的第6技術(shù)方案的重整系統(tǒng)的特征在于,其包括:泵，其用于輸送液體燃料；脫硫器，其配置在泵的下游側(cè)，用于從液體燃料中除去硫成分；毛細(xì)管，其配置在脫硫器的下游側(cè)，供利用脫硫器除去了硫成分的液體燃料通過；重整器，其配置在毛細(xì)管的下游側(cè)，使用利用脫硫器除去了硫成分的液體燃料生成含有氫的重整氣體。
[0077]在本發(fā)明的第6技術(shù)方案的重整系統(tǒng)中，在脫硫器的下游側(cè)配置毛細(xì)管。因此，通過適當(dāng)選擇毛細(xì)管的內(nèi)徑和長度，不使用高價的泵，就能使脫硫器內(nèi)的壓力和液體燃料的流量為期望的大小。其結(jié)果，能簡便且以低成本實現(xiàn)以低流量輸送液體燃料。
[0078]不過，也想到利用節(jié)流孔、針型閥等來替代毛細(xì)管。不過，延長節(jié)流孔部分的流路存在極限，因此為了減小從脫硫器排出的高壓的液體燃料的流量，不得不使節(jié)流孔部分的直徑極小。在此，在脫硫器中，利用脫硫催化劑進行液體燃料的脫硫，但有時脫硫催化劑包含于利用脫硫器除去了硫成分的液體燃料中。因此，在利用節(jié)流孔、針型閥等的情況下，有時從脫硫器流出的脫硫催化劑會堵塞節(jié)流孔部分的流路。
[0079]不過，在本發(fā)明的第6技術(shù)方案的燃料電池系統(tǒng)中，如上述那樣使用毛細(xì)管，因此根據(jù)毛細(xì)管的長度，能在一定程度上增大毛細(xì)管的內(nèi)徑。因此，極難發(fā)生由脫硫催化劑引起的堵塞。
[0080]優(yōu)選泵是恒壓泵。這樣，容易管理脫硫器內(nèi)的壓力。
[0081]優(yōu)選毛細(xì)管的內(nèi)徑是0.1mm~0.7mm。當(dāng)毛細(xì)管的內(nèi)徑不足0.1mm時,存在容易發(fā)生由脫硫催化劑堵塞毛細(xì)管的傾向。當(dāng)毛細(xì)管的內(nèi)徑超過0.7mm時，為了一邊將脫硫器內(nèi)維持為高壓一邊以低流量輸送液體燃料，所需的毛細(xì)管的全長變長，存在難以小型化的傾向。
[0082]優(yōu)選毛細(xì)管卷繞成螺旋狀。這樣，即使毛細(xì)管的全長變長的情況下，體積也不會很大。
[0083]采用本發(fā)明的第6技術(shù)方案，能提供一種簡便且以低成本實現(xiàn)以低流量輸送液體燃料的燃料電池系統(tǒng)和重整系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0084]圖1是第I實施方式的燃料電池系統(tǒng)的一實施方式的構(gòu)成圖。
[0085]圖2是圖1的燃料電池系統(tǒng)所具有的脫硫裝置的構(gòu)成圖。
[0086]圖3是表示圖2的脫硫裝置的脫硫器內(nèi)的液體燃料的溫度和壓力之間的關(guān)系的曲線圖。
[0087]圖4是表示圖2的脫硫裝置的啟動工作的流程圖。
[0088]圖5是第2實施方式的燃料電池系統(tǒng)的實施方式的構(gòu)成圖。
[0089]圖6是圖5的燃料電池系統(tǒng)所具有的脫硫裝置的構(gòu)成圖。
[0090]圖7是表示圖6的脫硫裝置的運轉(zhuǎn)狀態(tài)和設(shè)定溫度之間的關(guān)系的一個例子的圖。
[0091]圖8是表示圖6的脫硫裝置的工作的流程圖。
[0092]圖9是第3實施方式的燃料電池系統(tǒng)的一實施方式的構(gòu)成圖。[0093]圖10是圖9的燃料電池系統(tǒng)所具有的脫硫裝置的構(gòu)成圖。
[0094]圖11是表示圖10的脫硫裝置的運轉(zhuǎn)停止時的溫度和壓力之間的關(guān)系的表。
[0095]圖12是表示圖10的脫硫裝置的停止工作的流程圖。
[0096]圖13是第4實施方式的燃料電池系統(tǒng)的一實施方式的構(gòu)成圖。
[0097]圖14是表示圖13的燃料電池系統(tǒng)的浮動開關(guān)、電磁閥和脫硫器的壓力的關(guān)系的曲線圖。
[0098]圖15是概略表不第5實施方式的燃料電池系統(tǒng)的圖。
[0099]圖16是表示第5實施方式的燃料電池系統(tǒng)所具有的儲油槽的圖。
[0100]圖17是表示第5實施方式的燃料電池系統(tǒng)所具有的儲油槽的圖。
[0101]圖18是概略表不第5實施方式的燃料電池系統(tǒng)的變形例的圖。
[0102]圖19是表示第5實施方式的燃料電池系統(tǒng)所具有的儲油槽的變形例的圖。
[0103]圖20是表示在圖19的變形例中，第5實施方式的燃料電池系統(tǒng)所具有的控制部的圖。
[0104]圖21是表示第5實施方式的燃料電池系統(tǒng)所具有的儲油槽的變形例的圖。
[0105]圖22是概略表示第6實施方式的燃料電池系統(tǒng)的圖。
[0106]圖23是概略表不第6實施方式的燃料電池系統(tǒng)的另一例子的圖。
【具體實施方式】
[0107]第I實施方式
[0108]下面參照圖1~圖4對第I實施方式的燃料電池系統(tǒng)I進行詳細(xì)地說明。
[0109]圖1是第I實施方式的燃料電池系統(tǒng)的一實施方式的構(gòu)成圖。如圖1所示，燃料電池系統(tǒng)I包括:生成含有氫的重整氣體的重整裝置2 ;從要供給到重整裝置2中的液體燃料中除去硫成分的脫硫裝置3 ;使用由重整裝置2生成的重整氣體進行發(fā)電的燃料電池堆棧4。燃料電池系統(tǒng)I例如用作家庭用的電源，從能容易獲得而且能獨立儲存這方面出發(fā)，使用煤油作為液體燃料。
[0110]重整裝置2包括:對液體燃料進行水蒸氣重整而生成重整氣體的重整器5 ;對收容在重整器5內(nèi)的重整催化劑進行加熱的燃燒器6。燃燒器6通過加熱用于促進水蒸氣重整反應(yīng)的重整催化劑，將使催化反應(yīng)有效地發(fā)揮所需的熱供給于重整催化劑。在重整器5中，從脫硫裝置3導(dǎo)入的液體燃料氣化而成為原料氣體，利用重整催化劑促進原料氣體和水蒸氣(水)之間的水蒸氣重整反應(yīng),生成富氫(hydrogen rich)的重整氣體。
[0111]燃料電池堆棧4是多個電池單體堆積而構(gòu)成的固體高分子型燃料電池堆棧，使用在重整裝置2中得到的重整氣體進行發(fā)電。各電池單體具有陽極、陰極和配置在陽極與陰極之間的作為電解質(zhì)的高分子離子交換膜。在各電池單體中，重整氣體被導(dǎo)入到陽極并且空氣被導(dǎo)入到陰極，進行電化學(xué)發(fā)電反應(yīng)。
[0112]圖2是圖1的燃料電池系統(tǒng)所具有的脫硫裝置的構(gòu)成圖。如圖2所示，脫硫裝置3具有收容脫硫催化劑7a的脫硫器7，該脫硫催化劑7a用于從要供給到重整器5中的液體燃料中除去硫成分。脫硫催化劑7a由加熱器(加熱部件)8加熱到規(guī)定溫度。在脫硫器7的上游側(cè)設(shè)有調(diào)節(jié)向脫硫器7內(nèi)導(dǎo)入液體燃料的導(dǎo)入量的入口閥(液體燃料導(dǎo)入部件)9。并且，在入口閥9的上游側(cè)設(shè)有將液體燃料加壓輸送到脫硫器7內(nèi)的泵(液體燃料導(dǎo)入部件)11。另一方面，在脫硫器7的下游側(cè)設(shè)有調(diào)節(jié)來自脫硫器7內(nèi)的液體燃料的導(dǎo)出量的出口閥(液體燃料導(dǎo)出部件)12。
[0113]而且，在脫硫器7上設(shè)有測量脫硫器7內(nèi)的液體燃料的溫度的溫度計(溫度測量部件)13。并且，在脫硫器7和入口閥9之間還設(shè)有測量脫硫器7內(nèi)的液體燃料的壓力的壓力計(壓力測量部件)14。控制部(控制部件)15基于由溫度計13測量的溫度和由壓力計14測量的壓力，對加熱器8、入口閥9、泵11和出口閥12進行控制。
[0114]如圖1所示，脫硫裝置3與供被除去了硫成分的液體燃料流通的液體燃料流通管線16的一端相連接，液體燃料流通管線16的另一端與配置在脫硫裝置3上方的儲存容器19的側(cè)壁相連接。儲存容器19的底壁與液體燃料流通管線23、液體燃料流通管線25相連接，在該液體燃料流通管線23上設(shè)有用于將儲存在儲存容器19內(nèi)的下方的液體燃料導(dǎo)入到重整器5中的泵22，在該液體燃料流通管線25上設(shè)有用于將該液體燃料導(dǎo)入到燃燒器6中的泵24。另外，燃燒器6與設(shè)有用于將空氣導(dǎo)入燃燒器6中的泵26的空氣流通管線27相連接。這樣，通過將液體燃料暫時儲存在儲存容器19中，能使泵22對重整器5的液體燃料的供給和泵24對燃燒器6的液體燃料的供給穩(wěn)定化。
[0115]在如上述那樣構(gòu)成的燃料電池系統(tǒng)I中，液體燃料首先被導(dǎo)入到脫硫裝置3的脫硫器7中，在高溫、高壓的狀態(tài)下，利用脫硫催化劑7a除去硫成分。從脫硫器7被導(dǎo)出的液體燃料經(jīng)由液體燃料流通管線1·6被儲存到儲存容器19中。被儲存到儲存容器19中的液體燃料經(jīng)由液體燃料流通管線23被導(dǎo)入到重整器5中。此時，液體燃料經(jīng)由液體燃料流通管線25被導(dǎo)入到燃燒器6中，并且空氣經(jīng)由空氣流通管線27被導(dǎo)入到燃燒器6中。由此，在重整器5中，重整催化劑被進行燃燒的燃燒器6加熱，使用液體燃料而生成重整氣體。在重整器5中生成的重整氣體被導(dǎo)入到燃料電池堆棧4中，在燃料電池堆棧4中，使用重整氣體進行發(fā)電。
[0116]接著，說明脫硫裝置3的工作。圖3是表示圖2的脫硫裝置的脫硫器內(nèi)的液體燃料的溫度和壓力之間的關(guān)系的曲線圖，圖4是表示圖2的脫硫裝置的啟動工作的流程圖。
[0117]如圖3所示，控制部15將脫硫器7內(nèi)的液體燃料的各溫度時的、脫硫器7內(nèi)的液體燃料的壓力的目標(biāo)值作為數(shù)據(jù)表進行存儲。該壓力的目標(biāo)值被設(shè)定為各溫度時的液體燃料的飽和蒸氣壓以上且為脫硫器7的耐壓以下。也就是說，根據(jù)脫硫器7內(nèi)的液體燃料的溫度，只要將脫硫器7內(nèi)的液體燃料的壓力維持為目標(biāo)值，就能防止液體燃料的氣化。
[0118]如圖4所示，脫硫裝置3的啟動工作開始時，控制部15對由溫度計13測量的溫度、即脫硫器7內(nèi)的液體燃料的溫度是否比A高進行判斷(步驟S11)。其結(jié)果為脫硫器7內(nèi)的液體燃料的溫度比A低的情況下，為了加熱脫硫器7內(nèi)的脫硫催化劑7a，控制部15使加熱器8工作(步驟S12)，返回到步驟Sll的判斷處理。[0119]步驟Sll的判斷處理的結(jié)果為脫硫器7內(nèi)的液體燃料的溫度比A高的情況下，控制部15對由壓力計14測量的壓力、即脫硫器7內(nèi)的液體燃料的壓力是否比X高進行判斷(步驟S13)。其結(jié)果為脫硫器7內(nèi)的液體燃料的壓力比X低的情況下，為了將液體燃料導(dǎo)入到脫硫器7內(nèi)，控制部15使泵11工作并且打開入口閥9(步驟S14)，還使加熱器8停止(步驟S15)，返回到步驟S13的判斷處理。
[0120]步驟S13的判斷處理結(jié)果為脫硫器7內(nèi)的液體燃料的壓力比X高的情況下，控制部15使泵11停止并且關(guān)閉入口閥9 (步驟S16)。然后，控制部15對由溫度計13測量的溫度、即脫硫器7內(nèi)的液體燃料的溫度是否比B(>A)高進行判斷(步驟S17)。其結(jié)果為脫硫器7內(nèi)的液體燃料的溫度比B低的情況下，為了加熱脫硫器7內(nèi)的脫硫催化劑7a，控制部15使加熱器8工作(步驟S18)，返回到步驟S17的判斷處理。
[0121]步驟S17的判斷處理結(jié)果為脫硫器7內(nèi)的液體燃料的溫度比B高的情況下，控制部15對由壓力計14測量的壓力、即脫硫器7內(nèi)的液體燃料的壓力是否比Y(>X)高進行判斷(步驟S19)。其結(jié)果為脫硫器7內(nèi)的液體燃料壓力比Y低的情況下，為了將液體燃料導(dǎo)入到脫硫器7內(nèi)，控制部15使泵11工作并且打開入口閥9 (步驟S20)，還使加熱器8停止(步驟S21)，返回到步驟S19的判斷處理。
[0122]步驟S19的判斷處理結(jié)果為脫硫器7內(nèi)的液體燃料的壓力比Y高的情況下，控制部15使泵11停止并且關(guān)閉入口閥9 (步驟S22)。然后，控制部15對由溫度計13測量的溫度、即脫硫器7內(nèi)的液體燃料的溫度是否比C(>B)高進行判斷(步驟S23)。其結(jié)果為脫硫器7內(nèi)的液體燃料的溫度比C低的情況下，為了加熱脫硫器7內(nèi)的脫硫催化劑7a，控制部15使加熱器8工作(步驟S24)，返回到步驟S23的判斷處理。
[0123]步驟S23的判斷處理結(jié)果為脫硫器7內(nèi)的液體燃料的溫度比C高的情況下，控制部15對由壓力計14測量的壓力、即 脫硫器7內(nèi)的液體燃料壓力是否比Z (>Υ)高進行判斷(步驟S25)。其結(jié)果為脫硫器7內(nèi)的液體燃料的壓力比Z低的情況下，為了將液體燃料導(dǎo)入到脫硫器7內(nèi)，控制部15使泵11工作并且打開入口閥9(步驟S26)，還使加熱器8停止(步驟S27)，返回到步驟S25的判斷處理。
[0124]步驟S25的判斷處理結(jié)果為脫硫器7內(nèi)的液體燃料的壓力比Z高的情況下，控制部15使泵11停止并且關(guān)閉入口閥9 (步驟S28)。然后，控制部15對由溫度計13測量的溫度、即脫硫器7內(nèi)的液體燃料的溫度是否比D(>C)高進行判斷(步驟S29)。其結(jié)果為脫硫器7內(nèi)的液體燃料的溫度比D低的情況下，為了加熱脫硫器7內(nèi)的脫硫催化劑7a，控制部15使加熱器8工作(步驟S30)，返回到步驟S29的判斷處理。
[0125]步驟S29的判斷處理結(jié)果為脫硫器7內(nèi)的液體燃料的溫度比D高的情況下，在該溫度下進行脫硫，為了將被除去了硫成分的液體燃料供給到重整裝置2中，使泵11工作并打開入口閥9和出口閥12，脫硫裝置3的啟動工作結(jié)束。
[0126]如上說明的那樣，在燃料電池系統(tǒng)I的脫硫裝置3中，控制部15對加熱器8，入口閥9、泵11和出口閥12進行控制，使得由溫度計13測量的溫度、即脫硫器7內(nèi)的液體燃料的溫度為規(guī)定溫度，由壓力計14測量的壓力、即脫硫器7內(nèi)的液體燃料的壓力為規(guī)定溫度下的液體燃料的飽和蒸氣壓以上且為脫硫器的耐壓以下的規(guī)定壓力(即目標(biāo)值)。這不僅在脫硫裝置3的啟動工作時，在脫硫裝置3的穩(wěn)定工作時和停止工作時也同樣。因此，即使使脫硫器7內(nèi)的液體燃料的溫度上升，也能防止液體燃料氣化，其結(jié)果，能實現(xiàn)高效率的脫硫和抑制脫硫催化劑7a的老化。[0127]在使由壓力計14測量的壓力上升的情況下，控制部15使泵11工作并打開入口閥9而使液體燃料的導(dǎo)入量增加，并且關(guān)閉出口閥12而使液體燃料的導(dǎo)出量減少。另一方面，在使由壓力計14測量的壓力降低的情況下，控制部15使泵11停止并關(guān)閉入口閥9而使液體燃料的導(dǎo)入量減少，并且打開出口閥12使液體燃料的導(dǎo)出量增加。由此，能迅速且可靠地使由壓力計14測量的壓力、即脫硫器7內(nèi)的液體燃料的壓力上升或降低。而且，所謂“關(guān)閉入口閥9 (或出口閥12)”不僅是指完全關(guān)閉而流量為O的情況，也包括未完全關(guān)閉而流量減少的情況。[0128]本發(fā)明的第I技術(shù)方案不限定于上述實施方式。[0129]例如，燃料電池堆棧4不限于固體高分子型燃料電池堆棧，也可以是固體氧化物型燃料電池堆棧等。[0130]而且，重整器5不限于進行水蒸氣重整的重整器，也可以是進行部分氧化重整、自身熱重整的重整器。重整器5的重整方法是基于煤油之外、還根據(jù)汽油、石腦油、輕油、甲醇、乙醇、DME (二甲醚)、利用生物物質(zhì)的生物燃料等液體燃料的特性的重整方法。[0131]第2實施方式[0132]下面參照圖5~圖8對第2實施方式的燃料電池系統(tǒng)I進行詳細(xì)地說明。[0133]圖5是第2實施方式的燃料電池系統(tǒng)I的一實施方式的構(gòu)成圖。如圖5所示，燃料電池系統(tǒng)I包括:生成含有氫的重整氣體的重整裝置2 ;從要供給到重整裝置2中的液體燃料中除去硫成分的脫硫裝置3 ;使用由重整裝置2生成的重整氣體進行發(fā)電的燃料電池堆棧4。燃料電池系統(tǒng)I例如用作家庭用的電源，從能容易獲得且能獨立儲存這方面出發(fā)，使用煤油作為液體燃料。[0134]重整裝置2具有對液體燃料進行水蒸氣重整而生成重整氣體的重整器5和對收容在重整器5內(nèi)的重整催化劑進行加熱的燃燒器6。燃燒器6通過加熱用于促進水蒸氣重整反應(yīng)的重整催化劑，將使催化反應(yīng)有效地發(fā)揮所需的熱供給于重整催化劑。在重整器5中，從脫硫裝置3導(dǎo)入的液體燃料氣化而成為原料氣體，利用重整催化劑促進原料氣體和水蒸氣(水)之間的水蒸氣重整反應(yīng)，生成富氫的重整氣體。[0135]燃料電池堆棧4是多個電池單體堆積而構(gòu)成的固體高分子型燃料電池堆棧，使用在重整裝置2得到的重整氣體進行發(fā)電。各電池單體具有陽極、陰極和配置在陽極與陰極之間的作為電解質(zhì)的高分子離子交換膜。在各電池單體中，重整氣體被導(dǎo)入到陽極并且空氣被導(dǎo)入到陰極，進行電化學(xué)的發(fā)電反應(yīng)。[0136]圖6是圖5的燃料電池系統(tǒng)所具有的脫硫裝置的構(gòu)成圖。如圖6所示，脫硫裝置3具有收容脫硫催化劑7a的脫硫器7，該脫硫催化劑7a用于從要供給到重整器5中的液體燃料中除去硫成分。脫硫催化劑7a由加熱器(加熱部件)8加熱到規(guī)定溫度。在脫硫器7的上游側(cè)設(shè)有調(diào)節(jié)向脫硫器7內(nèi)導(dǎo)入液體燃料的導(dǎo)入量的入口閥(液體燃料導(dǎo)入部件)9。并且，在入口閥9的上游側(cè)設(shè)有將液體燃料加壓輸送到脫硫器7內(nèi)的泵(液體燃料導(dǎo)入部件)11。另一方面，在脫硫器7的下游側(cè)設(shè)有調(diào)節(jié)來自脫硫器7內(nèi)的液體燃料的導(dǎo)出量的出口閥(液體燃料導(dǎo)出部件)12。[0137]而且，在脫硫器7上設(shè)有測量脫硫器7內(nèi)的液體燃料的溫度的溫度計(溫度測量部件)13。并且，在脫硫器7和入口閥9之間設(shè)有測量脫硫器7內(nèi)的液體燃料的壓力的壓力計(壓力測量部件)14。在規(guī)定的信號被輸出時，控制部(控制部件)15基于該信號對加熱器8、入口閥9、泵11和出口閥12進行控制。另外，所謂規(guī)定信號是啟動信號、停止信號、暫停信號、重新開始運轉(zhuǎn)信號。
[0138]如圖5所示，脫硫裝置3與供被除去了硫成分的液體燃料流通的液體燃料流通管線16的一端相連接，液體燃料流通管線16的另一端與配置在脫硫裝置3上方的儲存容器19的側(cè)壁相連接。儲存容器19中設(shè)有測量儲存量的液面計(leveller)(儲存量測量部件)20。液面計20在儲存容器19中的儲存量達到第I儲存量時，向控制部15輸出暫停信號，在儲存容器19中的儲存量減少到比第I儲存量低位的第2儲存量時，向控制部15輸出重新開始運轉(zhuǎn)信號。
[0139]而且，儲存容器19的底壁與液體燃料流通管線23、液體燃料流通管線25相連接，該液體燃料流通管線23上設(shè)有用于將儲存在儲存容器19內(nèi)的下方的液體燃料導(dǎo)入到重整器5中的泵22，該液體燃料流通管線25上設(shè)有用于將該液體燃料導(dǎo)入到燃燒器6中的泵24。另外，燃燒器6與設(shè)有用于將空氣導(dǎo)入到燃燒器6中的泵26的空氣流通管線27相連接。這樣，通過將液體燃料暫時儲存在儲存容器19中，能使泵22對重整器5的液體燃料的供給和泵24對燃燒器6的液體燃料的供給穩(wěn)定化。
[0140]在如上述那樣構(gòu)成的燃料電池系統(tǒng)I中，液體燃料首先被導(dǎo)入到脫硫裝置3的脫硫器7中，在高溫、高壓的狀態(tài)下，利用脫硫催化劑7a除去硫成分。從脫硫器7被導(dǎo)出的液體燃料經(jīng)由液體燃料流通管線16被儲存到儲存容器19中。被儲存到儲存容器19中的液體燃料經(jīng)由液體燃料流通管線23被導(dǎo)入到重整器5中。此時，液體燃料經(jīng)由液體燃料流通管線25被導(dǎo)入到燃燒器6中，并且空氣經(jīng)由空氣流通管線27被導(dǎo)入到燃燒器6中。由此，在重整器5中，重整催化劑被進行燃燒的燃燒器6加熱，使用液體燃料而生成重整氣體。在重整器5中生成的重整氣體被導(dǎo)入到燃料電池堆棧4中，在燃料電池堆棧4中，使用重整氣體進行發(fā)電。
[0141]接著，說明脫硫裝置3的工作。圖7是表示圖6的脫硫裝置的運轉(zhuǎn)狀態(tài)和設(shè)定溫度之間的關(guān)系的一個例子的圖，圖8是表示圖6的脫硫裝置的工作的流程圖。
[0142]如圖7所示，控制部15將各運轉(zhuǎn)狀態(tài)的脫硫器7內(nèi)的溫度的目標(biāo)值作為數(shù)據(jù)表進行存儲。溫度的目標(biāo)值:例如在通常運轉(zhuǎn)時是190°C~210°C (能促進脫硫催化劑7a的催化反應(yīng)的規(guī)定脫硫溫度:溫度A)，暫停時是180°C~190°C (溫度B)。暫停時的溫度B (規(guī)定溫度)被設(shè)定得比停止時的溫度(5°C~35°C)高而且比通常運轉(zhuǎn)時的溫度A低。 [0143]如圖8所示，在脫硫裝置3啟動的通常運轉(zhuǎn)時，控制部15對是否自液面計20輸入了暫停信號進行判斷(步驟S11)。其結(jié)果為輸入了暫停信號的情況下，為了停止向脫硫器7內(nèi)導(dǎo)入液體燃料，控制部15使泵11停止并關(guān)閉入口閥9和出口閥12 (步驟S12)。然后，控制部15控制加熱器8，使得脫硫器7內(nèi)的液體燃料的溫度成為溫度B (步驟S13)。
[0144]步驟S13的處理后，控制部15對是否自液面計20輸入了重新開始運轉(zhuǎn)信號進行判斷(步驟S14)。其結(jié)果為輸入了重新開始運轉(zhuǎn)信號的情況下，控制部15控制加熱器8，使得脫硫器7內(nèi)的液體燃料的溫度成為溫度A (步驟S15)。然后，以溫度A進行脫硫，為了將被除去了硫成分的液體燃料再供給到重整裝置2中，使泵11工作并且打開入口閥9和出口閥12 (步驟S16)，返回到步驟Sll的判斷處理。另一方面，在步驟S17中，在未輸入有重新開始運轉(zhuǎn)信號的情況下，反復(fù)該處理直到輸入有重新開始運轉(zhuǎn)信號。[0145]另一方面，步驟Sll的判斷處理結(jié)果為未輸入有暫停信號的情況下，控制部15對是否輸入有停止信號進行判斷(步驟S17)。其結(jié)果為輸入有停止信號的情況下，控制部15使泵11停止并關(guān)閉入口閥9和出口閥12 (步驟S18)，還使加熱器8停止(步驟S19)，脫硫裝置3的運轉(zhuǎn)結(jié)束。另一方面，在未輸入有停止信號的情況下，返回到步驟Sll的判斷處理。而且，通過按下用于使脫硫裝置3的工作停止的例如按鈕而將停止信號輸入到控制部15中。
[0146]如上說明的那樣，在燃料電池系統(tǒng)I的脫硫裝置3中，在自液面計20輸入了暫停信號的情況下，控制部15對入口閥9、泵11和出口閥12進行控制，使得停止從脫硫器7內(nèi)向儲存容器19供給液體燃料。此時，控制部15控制加熱器8，使得由溫度計13測量的溫度、即脫硫器7內(nèi)的液體燃料的溫度被保持在比常溫高且比通常運轉(zhuǎn)時的溫度A低的規(guī)定溫度B (即目標(biāo)值)。由此，與使脫硫裝置3停止而使溫度降低到常溫的情況相比，加熱到通常運轉(zhuǎn)時的溫度A、即規(guī)定脫硫溫度的時間被縮短，因此能謀求縮短直到再啟動的時間。
[0147]而且，如圖7所示，通過使暫停時的溫度B為比通常運轉(zhuǎn)時的溫度A低的溫度，能謀求減少能量消耗。并且，通過在暫停時不使溫度B降低到常溫，能防止由與通常運轉(zhuǎn)時的溫差引起的脫硫催化劑7a的老化。
[0148]而且，具有暫時儲存液體燃料的儲存容器19，在儲存容器19的儲存量達到第I儲存量的情況下，液面計20向控制部15輸出暫停信號。另一方面，儲存容器19的儲存量減少為比第I儲存量低位的第2儲存量的情況下，液面計20向控制部15輸出重新開始運轉(zhuǎn)信號。由此，能防止例如儲存量超量導(dǎo)致的儲存容器19的破損等。而且，在減少到比第I儲存量低位的第2儲存量的情況下，輸出重新開始運轉(zhuǎn)信號，脫硫裝置3的工作重新開始，因此能謀求作業(yè)的效率化。
[0149]本發(fā)明的第2技 術(shù)方案不限于上述實施方式。
[0150]例如，在輸入有暫停信號的情況下，也可以不關(guān)閉入口閥9和出口閥12這兩個，而只關(guān)閉入口閥9。
[0151]而且，暫停信號和重新開始運轉(zhuǎn)信號也可以不從液面計20輸入，例如通過押下按鈕來輸入。
[0152]而且，燃料電池堆棧4不限于固體高分子型燃料電池堆棧，也可以是固體氧化物型燃料電池堆棧等。
[0153]而且，重整器5不限于進行水蒸氣重整的重整器，也可以是進行部分氧化重整、自身熱重整的重整器。重整器5的重整方法是基于煤油之外、還根據(jù)汽油、石腦油、輕油、甲醇、乙醇、DME (二甲醚)、利用生物物質(zhì)的生物燃料等液體燃料的特性的重整方法。
[0154]第3實施方式
[0155]下面參照圖9~圖12對第3實施方式的燃料電池系統(tǒng)I進行詳細(xì)地說明。
[0156]圖9是第3實施方式的燃料電池系統(tǒng)的一實施方式的構(gòu)成圖。如圖9所示，燃料電池系統(tǒng)I包括:生成含有氫的重整氣體的重整裝置2 ;從要供給到重整裝置2中的液體燃料中除去硫成分的脫硫裝置3 ;使用由重整裝置2生成的重整氣體進行發(fā)電的燃料電池堆棧4。燃料電池系統(tǒng)I例如用作家庭用的電源，從能容易獲得且能獨立儲存這方面出發(fā)，使用煤油作為液體燃料。
[0157]重整裝置2具有對液體燃料進行水蒸氣重整而生成重整氣體的重整器5和對收容在重整器5內(nèi)的重整催化劑進行加熱的燃燒器6。燃燒器6通過加熱用于促進水蒸氣重整反應(yīng)的重整催化劑，將使催化反應(yīng)有效地發(fā)揮所需的熱供給于重整催化劑。在重整器5中，從脫硫裝置3導(dǎo)入的液體燃料氣化而成為原料氣體，利用重整催化劑促進原料氣體和水蒸氣(水)之間的水蒸氣重整反應(yīng)，生成富氫的重整氣體。
[0158]燃料電池堆棧4是多個電池單體堆積而構(gòu)成的固體高分子型燃料電池堆棧，使用在重整裝置2得到的重整氣體進行發(fā)電。各電池單體具有陽極、陰極和配置在陽極與陰極之間的作為電解質(zhì)的高分子離子交換膜。在各電池單體中，重整氣體被導(dǎo)入到陽極并且空氣被導(dǎo)入到陰極，進行電化學(xué)的發(fā)電反應(yīng)。
[0159]圖10是圖9的燃料電池系統(tǒng)所具有的脫硫裝置的構(gòu)成圖。如圖10所示，脫硫裝置3具有收容脫硫催化劑7a的脫硫器7，該脫硫催化劑7a用于從要供給到重整器5中的液體燃料中除去硫成分。脫硫催化劑7a由加熱器(加熱部件)8加熱到規(guī)定溫度。在脫硫器7的上游側(cè)設(shè)有調(diào)節(jié)向脫硫器7內(nèi)導(dǎo)入液體燃料的導(dǎo)入量的入口閥(液體燃料導(dǎo)入部件)9。并且，在入口閥9的上游側(cè)設(shè)有將液體燃料加壓輸送到脫硫器7內(nèi)的泵(液體燃料導(dǎo)入部件)11。另一方面，在脫硫器7的下游側(cè)設(shè)有調(diào)節(jié)來自脫硫器7內(nèi)的液體燃料的導(dǎo)出量的出口閥(液體燃料導(dǎo)出部件)12。
[0160]在脫硫器7上設(shè)有測量脫硫器7內(nèi)的液體燃料的溫度的溫度計(溫度測量部件)13。并且，在脫硫器7和入口閥9之間設(shè)有測量脫硫器7內(nèi)的液體燃料的壓力的壓力計(壓力測量部件)14?？刂撇?控制部件)15基于由溫度計13測量的溫度和由壓力計14測量的壓力，對加熱器8、入口閥9、泵11和出口閥12進行控制。
[0161]如圖9所示，脫硫裝置3與供被除去了硫成分的液體燃料流通的液體燃料流通管線16的一端相連接，液體燃料流通管線16的另一端與配置在脫硫裝置3上方的儲存容器19的側(cè)壁相連接。儲存容器19的底壁與液體燃料流通管線23、液體燃料流通管線25相連接，該液體燃料流通管線23上設(shè)有用于將儲存在儲存容器19內(nèi)的下方的液體燃料導(dǎo)入到重整器5中的泵22，該液體燃料流通管線25上設(shè)有用于將該液體燃料導(dǎo)入到燃燒器6中的泵24。另外，燃燒器6與設(shè)有用于將空氣導(dǎo)入燃燒器6中的泵26的空氣流通管線27相連接。這樣，通過將液體燃料暫時儲存在儲存容器19中，能使泵22對重整器5的液體燃料的供給和泵24對燃燒器6的液體燃料的供給穩(wěn)定化。
[0162]在如上述那樣構(gòu)成的燃料電池系統(tǒng)I中，液體燃料首先被導(dǎo)入到脫硫裝置3的脫硫器7中，在高溫、高壓的狀態(tài)下，利用脫硫催化劑7a除去硫成分。從脫硫器7被導(dǎo)出的液體燃料經(jīng)由液體燃料流通管線16被儲存到儲存容器19中。被儲存到儲存容器19中的液體燃料經(jīng)由液體燃料流通管線23被導(dǎo)入到重整器5中。此時，液體燃料經(jīng)由液體燃料流通管線25被導(dǎo)入到燃燒器6中，并且空氣經(jīng)由空氣流通管線27被導(dǎo)入到燃燒器6中。由此，在重整器5中，重整催化劑被進行燃燒的燃燒器6加熱，使用液體燃料而生成重整氣體。在重整器5中生成的重整氣體被導(dǎo)入到燃料電池堆棧4中，在燃料電池堆棧4中，使用重整氣體進行發(fā)電。
[0163]接著，說明脫硫裝置3的工作。圖11是表示圖10的脫硫裝置的停止運轉(zhuǎn)時的溫度和壓力之間的關(guān)系的圖表，圖12是表示圖10的脫硫裝置的工作的流程圖。
[0164]如圖11所示，控制部15將停止時的各溫度范圍的脫硫器7內(nèi)的壓力下限值(目標(biāo)值)作為數(shù)據(jù)表進行存儲。壓力的下限值:例如在150°C以上時為200kPa，在100°C~150°C時為lOOkPa。而且，例如在100°C以下時為5kPa。比通常運轉(zhuǎn)時的溫度低的100°C (規(guī)定溫度)以下的壓力被設(shè)定為作為正壓(負(fù)壓以上)的規(guī)定壓力。
[0165]如圖12所示，脫硫裝置3的停止工作開始時，為了停止將液體燃料導(dǎo)入到脫硫器7內(nèi)，控制部15使泵11停止并關(guān)閉入口閥9和出口閥12 (步驟S11)，還使加熱器8停止(步驟 S12)。
[0166]步驟S12的處理后，控制部15對由壓力計14所測量的壓力、即脫硫器7內(nèi)的液體燃料的壓力是否比壓力A (例如5kPa)高進行判斷(步驟S13)。其結(jié)果為脫硫器7內(nèi)的液體燃料的壓力比壓力A高的情況下，返回到步驟S13的判斷處理。另一方面，在脫硫器7內(nèi)的液體燃料的壓力比壓力A低的情況下，為了將液體燃料導(dǎo)入到脫硫器7內(nèi)，控制部15使泵11工作并打開入口閥9 (步驟S14)。
[0167]步驟S14的處理后，控制部15對由壓力計14測量的壓力、即脫硫器7內(nèi)的液體燃料的壓力是否比壓力B (例如40kPa)高進行判斷(步驟S15)。其結(jié)果為脫硫器7內(nèi)的液體燃料的壓力比壓力B高的情況下，為了停止將液體燃料導(dǎo)入到脫硫器7內(nèi)，控制部15使泵11停止并關(guān)閉入口閥9 (步驟S16)，返回到步驟S13的判斷處理。另一方面，在脫硫器7內(nèi)的液體燃料壓力比壓力B高的情況下，返回到步驟S15的判斷處理。
[0168]如上說明的那樣，在燃料電池系統(tǒng)I的脫硫裝置3中，在由溫度計13測量的溫度、即脫硫器7內(nèi)的液體燃料的溫度為比通常運轉(zhuǎn)時的溫度低的規(guī)定溫度以下的情況下，控制部15對入口閥9、泵11和出口閥12進行控制，使得由壓力計14測量的壓力、即脫硫器7內(nèi)的液體燃料的壓力為作為正壓的規(guī)定壓力。因此，例如在停止運轉(zhuǎn)時，即使壓力隨著液體燃料的溫度的降低而降低，由于作為正壓的規(guī)定壓力被保持，因此能防止由壓力降低引起的例如液體燃料的氣化、脫硫器7的破損等這樣的對脫硫器7的不良影響。
[0169]在使由壓力計14測量的壓力上升的情況下，控制部15使泵11工作并打開入口閥9而使液體燃料的導(dǎo)入量增加，并且關(guān)閉出口閥12而使液體燃料的導(dǎo)出量減少。另一方面，在使由壓力計14測量的壓力降低的情況下，控制部15使泵11停止并關(guān)閉入口閥9而使液體燃料的導(dǎo)入量減少，并且打開出口閥12而使液體燃料的導(dǎo)出量增加。由此，能迅速且可靠地使由壓力計14測量的壓力、即脫硫器7內(nèi)的液體燃料的壓力上升或降低。而且，所謂“關(guān)閉入口閥9 (或出口閥12)”不僅是指完全關(guān)閉而流量為O的情況，也包括未完全關(guān)閉而流量減少的情況。
[0170]本發(fā)明的第3技術(shù)方案不限定于上述實施方式。
[0171]例如，燃料電池堆棧4不限于固體高分子型燃料電池堆棧，也可以是固體氧化物型燃料電池堆棧等。
[0172]而且，重整器5不限于水蒸氣重整的重整器，也可以是部分氧化重整、自身熱重整的重整器。重整器5的重整方法是基于煤油之外、還根據(jù)汽油、石腦油、輕油、甲醇、乙醇、DME (二甲醚)、利用生物物質(zhì)的生物燃料等液體燃料的特性的重整方法。
[0173]第4實施方式
[0174]下面參照圖13和圖14對第4實施方式的燃料電池系統(tǒng)I進行詳細(xì)地說明。
[0175]圖13是第4實施方式的燃料電池系統(tǒng)的實施方式的構(gòu)成圖。如圖13所示，燃料電池系統(tǒng)I包括:生成含有氫的重整氣體的重整裝置2 ;從要供給到重整裝置2中的液體燃料中除去硫成分的脫硫裝置3 ;使用由重整裝置2生成的重整氣體進行發(fā)電的燃料電池堆棧4。燃料電池系統(tǒng)I例如用作家庭用的電源，從能容易獲得且能獨立儲存這方面出發(fā)，使用煤油作為液體燃料。
[0176]重整裝置2具有對液體燃料進行水蒸氣重整而生成重整氣體的重整器5和對收容在重整器5內(nèi)的重整催化劑進行加熱的燃燒器6。燃燒器6通過加熱用于促進水蒸氣重整反應(yīng)的重整催化劑，將使催化反應(yīng)有效地發(fā)揮所需的熱供給于重整催化劑。在重整器5中，從脫硫裝置3導(dǎo)入的液體燃料氣化而成為原料氣體，利用重整催化劑促進原料氣體和水蒸氣(水)之間的水蒸氣重整反應(yīng)，生成富氫的重整氣體。
[0177]燃料電池堆棧4是多個電池單體堆積而構(gòu)成的固體高分子型燃料電池堆棧，使用在重整裝置2得到的重整氣體進行發(fā)電。各電池單體具有陽極、陰極和配置在陽極與陰極之間的作為電解質(zhì)的高分子離子交換膜。在各電池單體中，重整氣體被導(dǎo)入到陽極并且空氣被導(dǎo)入到陰極，進行電化學(xué)的發(fā)電反應(yīng)。
[0178]脫硫裝置3包括:從由泵7導(dǎo)入的液體燃料中除去硫成分的脫硫器8 ;儲存從脫硫器8排出的液體燃料和氣體(沼氣和氫氣等)的氣液分離容器9。為了檢測氣體的量而在氣液分離容器9內(nèi)設(shè)有檢測液體燃料的液面的浮動開關(guān)11。氣液分離容器9被配置在脫硫器8的上方，供液體燃料和氣體流通的液體燃料、氣體流通管線12的一端與脫硫器8的底壁相連接，另一端與氣液分離容器9的底壁相連接。由此，能可靠地將從脫硫器8排出的氣體導(dǎo)入到氣液分離容器9內(nèi)。
[0179]氣液分離容器9的頂壁與氣體排出管線13的一端相連接，該氣體排出管線13用于將儲存在氣液分離容器9內(nèi)的上方的氣體從氣液分離容器9排出。氣體排出管線13的另一端與用于對重整器5的重整催化劑進行加熱的燃燒器6相連接。在氣體排出管線13上設(shè)有打開和關(guān)閉氣體的流通的電磁閥(開閉閥)14。電磁閥14與氣液分離容器9協(xié)同工作，構(gòu)成用于從液體燃料中除去氣體的除氣器(degasser)D。并且，在氣體排出管線13的電磁閥14的下游側(cè)設(shè)有妨礙氣體流通的毛細(xì)管(節(jié)流部件)15。而且，氣體排出管線13的毛細(xì)管15的下游側(cè)與設(shè)有用于將·空氣導(dǎo)入到燃燒器6中的泵16的空氣流通管線17相連接。
[0180]另一方面，氣液分離容器9的底壁與液體燃料排出管線18的一端相連接，該液體燃料排出管線18用于將儲存在氣液分離容器9內(nèi)的下方的液體燃料從氣液分離容器9排出。液體燃料排出管線18的另一端與配置在氣液分離容器9的上方的儲存容器19的側(cè)壁相連接。在液體燃料排出管線18上設(shè)有妨礙液體燃料流通的毛細(xì)管21。
[0181]儲存容器19的底壁與液體燃料流通管線23、液體燃料流通管線25相連接，在該液體燃料流通管線23上設(shè)有用于將儲存在儲存容器19內(nèi)的下方的液體燃料導(dǎo)入到重整器5中的泵22，在該液體燃料流通管線25上設(shè)有用于將該液體燃料導(dǎo)入到燃燒器6中的泵24。這樣，通過將液體燃料暫時儲存在儲存容器19中，能使泵22對重整器5的液體燃料的供給和泵24對燃燒器6的液體燃料的供給穩(wěn)定化。
[0182]在如上所述那樣構(gòu)成的燃料電池系統(tǒng)I中，液體燃料首先被導(dǎo)入到脫硫器8中，在脫硫器8中，在高溫、高壓的狀態(tài)下利用脫硫催化劑從液體燃料中除去硫成分。從脫硫器8排出的液體燃料和氣體被儲存于氣液分離容器9中，液體燃料經(jīng)由液體燃料排出管線18、儲存容器19和液體燃料流通管線23被導(dǎo)入到重整器5中。此時，液體燃料經(jīng)由液體燃料排出管線18、儲存容器19和液體燃料流通管線25被導(dǎo)入到燃燒器中，并且空氣經(jīng)由空氣流通管線17被導(dǎo)入到燃燒器6中。由此，在重整器5中，由燃燒的燃燒器6加熱重整催化劑，使用液體燃料而生成重整氣體。在重整器5中生成的重整氣體被導(dǎo)入到燃料電池堆棧4中，在燃料電池堆棧4中，使用重整氣體進行發(fā)電。
[0183]另一方面，被儲存在氣液分離容器9中的氣體經(jīng)由氣體排出管線13被導(dǎo)入到燃燒器6中，與液體燃料一起用作燃燒器6的燃料。這樣，能將與液體燃料一起從脫硫器8排出的氣體有效地用作燃燒器6的燃料。另外，在電磁閥14關(guān)閉氣體的流通的情況下，在由浮動開關(guān)11檢測的氣液分離容器9內(nèi)的氣體的量超過了規(guī)定量時，電磁閥14分多次打開氣體的流通。 [0184]如以上說明的那樣，在燃料電池系統(tǒng)I的脫硫裝置3中，與液體燃料一起從脫硫器8排出的氣體在氣液分離容器9中與液體燃料分離，經(jīng)由氣體排出管線13從氣液分離容器9被排出。因此，能防止混入了氣體的液體燃料被供給到脫硫裝置3的后段(例如，泵22、24和重整器5等)。并且，在氣體排出管線13上，在打開和關(guān)閉氣體的流通的電磁閥14的下游側(cè)設(shè)有妨礙氣體流通的毛細(xì)管15。因此，即使為了將氣體經(jīng)由氣體排出管線13從氣液分離容器9排出而由電磁閥14打開氣體的流通，脫硫器8內(nèi)的壓力的降低也會被毛細(xì)管15抑制，而被保持在高壓的狀態(tài)。因此，采用燃料電池系統(tǒng)I的脫硫裝置3，能防止對后段的不良影響，并能可靠地從液體燃料中除去硫成分。
[0185]而且，利用設(shè)置在液體燃料排出管線18上的毛細(xì)管21，脫硫器8內(nèi)的壓力降低也被抑制而被保持在高壓的狀態(tài)。也就是說，由于脫硫器8內(nèi)的壓力被毛細(xì)管15、21維持為恒定，因此，泵7能使用恒壓泵。
[0186]而且，在電磁閥14關(guān)閉氣體的流通的情況下，在由浮動開關(guān)11檢測的氣液分離容器9內(nèi)的氣體的量超過了規(guī)定量時，電磁閥14分多次打開氣體的流通。由此，能更可靠地抑制為了將氣體經(jīng)由氣體排出管線13從氣液分離容器9排出而由電磁閥14打開氣體的流通時的脫硫器8內(nèi)的壓力降低。
[0187]圖14是表示圖13的燃料電池系統(tǒng)中的浮動開關(guān)、電磁閥和脫硫器的壓力的關(guān)系的曲線圖。如圖14所示，浮動開關(guān)11處于ON期間，即，氣液分離容器9內(nèi)的氣體的量超過規(guī)定量期間(在此為15秒鐘)，以規(guī)定間隔(在此為5秒間隔)多次(在此為3次)短時間(在此為200m秒鐘)打開電磁閥14。由此，脫硫器8的入口和出口的壓力只產(chǎn)生稍微的壓力降低(在此為10~20kPa的壓力降低)，而被維持為高壓。
[0188]本發(fā)明的第4技術(shù)方案不限于上述實施方式。
[0189]例如，燃料電池堆棧4不限于固體高分子型燃料電池堆棧，也可以是固體氧化物型燃料電池堆棧等。
[0190]而且，重整器5不限于水蒸氣重整的重整器，也可以是部分氧化重整、自身熱重整的重整器。重整器5的重整方法是基于煤油之外、還根據(jù)汽油、石腦油、輕油、甲醇、乙醇、DME (二甲醚)、利用生物物質(zhì)的生物燃料等液體燃料的特性的重整方法。
[0191]而且，氣體排出管線13上的妨礙氣體流通的節(jié)流部件、液體燃料排出管線18上的妨礙液體燃料流通的節(jié)流部件不限于毛細(xì)管15、21，也可以利用節(jié)流孔、針型閥等。
[0192]第5實施方式
[0193]下面參照圖15~圖21對第5實施方式的燃料電池系統(tǒng)I進行詳細(xì)地說明。
[0194]如圖15所示，燃料電池系統(tǒng)I包括:從供給的原燃料中除去硫成分的脫硫裝置2 ；對由脫硫裝置2除去了硫成分的液體燃料進行重整而生成重整氣體的重整裝置3 ;使用由重整裝置3生成的重整氣體進行發(fā)電的燃料電池堆棧4。燃料電池系統(tǒng)I例如用作家庭用的電源，從能容易獲得且能獨立儲存這方面出發(fā)，使用煤油作為原燃料。
[0195]重整裝置3具有對液體燃料進行水蒸氣重整而生成富氫的重整氣體的重整器5、對收容在重整器5內(nèi)的重整催化劑進行加熱的燃燒器6。燃燒器6通過加熱用于促進水蒸氣重整反應(yīng)的重整催化劑，將使催化反應(yīng)有效地發(fā)揮所需的熱供給于重整催化劑。燃燒器6的燃料主要是原燃料和氧。因此，燃燒器6與用于供給原燃料的燃料管線25和與用于將空氣導(dǎo)入到燃燒器6中的鼓風(fēng)機16相連結(jié)的空氣流通管線17相連接。在重整器5中，由脫硫裝置2進行了脫硫的液體燃料氣化而成為原料氣體，利用重整催化劑促進原料氣體和水蒸氣(水)之間的水蒸氣重整反應(yīng)，生成富氫的重整氣體。
[0196]燃料電池堆棧4是多個電池單體堆積而構(gòu)成的固體高分子型燃料電池堆棧，使用在重整裝置3得到的重整氣體進行發(fā)電。各電池單體具有陽極、陰極和配置在陽極與陰極之間的作為電解質(zhì)的高分子離子交換膜。在各電池單體中，重整氣體被導(dǎo)入到陽極并且空氣被導(dǎo)入到陰極，進行電化學(xué)的發(fā)電反應(yīng)。
[0197]脫硫裝置2包括:從由恒壓泵7導(dǎo)入的原燃料中除去硫成分的脫硫器8 ;用于分離從脫硫器8排出的液體燃料和氣體(沼氣和氫氣等)的氣液分離容器9。原燃料包含大約80ppm以下的硫和硫化物等硫成分。脫硫器8從原燃料中除去硫成分，生成硫濃度為大約50ppb以下的液體燃料。脫硫器8內(nèi)被后述的結(jié)構(gòu)保持在高壓狀態(tài)，在高壓狀態(tài)下進行脫硫反應(yīng)。
[0198]為了檢測氣體的量而在氣液分離容器9內(nèi)設(shè)置檢測液體燃料的液面的浮動開關(guān)11。氣液分離容器9被配置在脫硫器8的上方，供液體燃料和氣體流通的液體燃料、氣體流通管線12的一端與脫硫器8的底壁相連接，另一端與氣液分離容器9的底壁相連接。由此，能可靠地將從脫硫器8排出的氣體導(dǎo)入到氣液分離容器9內(nèi)。該氣液分離容器9的容積是IOOcc左右。另外，雖未圖示，但為了除去由脫硫器8除去了硫成分的液體燃料中所包含的脫硫催化劑，在液體燃料、氣體流通管線12上設(shè)置過濾器。在第5實施方式中，例如，能使用網(wǎng)眼是0.026mm左右的過濾器。
[0199]氣液分離容器9的頂壁與氣體排出管線13的一端相連接，該氣體排出管線13用于將儲存在氣液分離容器9內(nèi)的上方的氣體從氣液分離容器9排出。在氣體排出管線13上設(shè)有打開和關(guān)閉氣體的流通的電磁閥14。電磁閥14與氣液分離容器9協(xié)同工作，構(gòu)成從液體燃料中除去氣體的除氣器D。并且，在氣體排出管線13上的電磁閥14的下游側(cè)設(shè)有妨礙氣體流通的毛細(xì)管15。因此，即使為了將氣體經(jīng)由氣體排出管線從氣液分離容器排出而由電磁閥14打開氣體的流通，脫硫器8和氣液分離容器9內(nèi)的壓力的降低也會被毛細(xì)管15抑制。而且，氣體排出管線13上的毛細(xì)管15的下游側(cè)與空氣流通管線17相連接。
[0200]另一方面，氣液分離容器9的底壁與液體燃料排出管線18的一端相連接，該液體燃料排出管線18用于將儲存在氣液分離容器9內(nèi)的下方的液體燃料從氣液分離容器9排出。液體燃料排出管線18的另一端與配置在氣液分離容器9的上方的儲存容器19的底壁相連接。在該液體燃料排出管線18上設(shè)有妨礙液體燃料流通的毛細(xì)管21。
[0201]在此，毛細(xì)管21是將極細(xì)管卷繞成螺旋狀而成的。毛細(xì)管21在脫硫器8的下游側(cè)對液體燃料的流量進行節(jié)流，因此能使脫硫器8內(nèi)的流量為低流量。另一方面，由恒壓泵7向脫硫器8內(nèi)加壓輸送液體燃料，因此脫硫器8內(nèi)被加壓，在高壓下進行脫硫反應(yīng)。例如，在IkW的燃料電池系統(tǒng)的情況下，毛細(xì)管21的內(nèi)徑和被卷繞時的直徑被設(shè)定為，使得液體燃料(液體燃料)的流量為10g/min以下，并且從恒壓泵7到毛細(xì)管21的流路內(nèi)壓力為大于
0.1MPa小于等于1.0MPa的高壓。具體來說，優(yōu)選毛細(xì)管21的內(nèi)徑是0.1mm~0.5mm左右，優(yōu)選被卷繞成螺旋的直徑是IOmm~IOOmm左右。
[0202]如上所述，在液體燃料、氣體流通管線12上設(shè)有過濾器，但粒徑比網(wǎng)眼小的脫硫催化劑會通過過濾器，因此在毛細(xì)管21的內(nèi)徑不足0.1mm時，存在毛細(xì)管21容易被脫硫催化劑堵塞的傾向。另一方面，毛細(xì)管21的內(nèi)徑超過0.5_時，存在難以以低流量輸送液體燃料的傾向。另外，根據(jù)毛細(xì)管21被卷繞時的直徑的大小，能調(diào)整壓損。
[0203]在液體燃料排出管線18上的毛細(xì)管21的下游側(cè)設(shè)有流量計26。流量計26測量從毛細(xì)管21流出的液體燃料的流量。即，流量計26測量由脫硫器8內(nèi)的脫硫反應(yīng)生成的液體燃料的生成速度。該流量計26被設(shè)置在氣液分離容器9的下游側(cè)，因此測量的是氣體被分離后而流入的液體燃料的流量，能穩(wěn)定地測量流量。
[0204]脫硫裝置2還具有與液體燃料排出管線18相連結(jié)并被配置在流量計26的下游側(cè)的儲油槽19。儲油槽19的頂壁與液體燃料流通管線23相連接，在該液體燃料流通管線23上設(shè)有用于將儲存在儲油槽19內(nèi)的液體燃料輸出到重整器5中的輸出泵24。儲油槽19的頂壁還與用于將儲存在儲油槽19內(nèi)的上方的氣體排出的氣體排出管線27相連接。
[0205]接著，參照圖16和圖17，對儲油槽19進行詳細(xì)地說明。儲油槽19是由頂壁19a、底壁19b、側(cè)壁19c構(gòu)成的空心長方體狀的容器，容積是200cc左右。在儲油槽19上連結(jié)著流入管31，該流入管31在 液體燃料排出管線18上將毛細(xì)管21與儲油槽19連結(jié)起來。流入管31貫穿底壁19b，流入管31的位于儲油槽19內(nèi)的流入口 31a向上方開口。從該流入口 31a向儲油槽19內(nèi)流入有高壓的液體燃料。
[0206]在儲油槽19的頂壁19a上設(shè)有排氣孔32，構(gòu)成氣體排出管線27的排氣管33的一端插入在排氣孔32中。該排氣管33的另一端朝大氣開放，因此儲油槽19內(nèi)的壓力被保持為大氣壓，從流入的液體燃料中分離出包含于該液體燃料中的氣體。在儲油槽19內(nèi)從液體燃料中分離出的氣體從排氣孔32流入排氣管33，從排氣管33的另一端被排出。排氣管33的另一端被配置在鼓風(fēng)機16的吸入口附近，因此氣體被鼓風(fēng)機16吸入，利用為燃燒器6的燃燒燃料。
[0207]在儲油槽19中設(shè)有將輸出泵24和儲油槽19連結(jié)起來并構(gòu)成液體燃料流通管線23的一部分的流出管34。該輸出泵24是常壓泵，例如是排出壓力為IOOkPa左右的泵。流出管34貫穿頂壁19a地插入到儲油槽19中，流出管34的位于儲油槽19內(nèi)的流出口 34a向下方開口。通過輸出泵24的工作，儲油槽19內(nèi)的液體燃料經(jīng)由流出管34被向重整器5內(nèi)送出。
[0208]儲油槽19內(nèi)的液體燃料的控制水位S由浮子閥35控制。浮子閥35的被安裝在臂的一端上的浮子36浮在液面上，在液面比控制水位S低的情況下，如圖16所示，液體燃料從流入管31的流入口 31a流入到儲油槽19內(nèi)。當(dāng)液面達到水位S時，如圖17所示，被安裝在臂的另一端上的塞子(tap) 37嵌入到流入管31流入口 31a內(nèi)，流入管31內(nèi)的流路被封閉。
[0209]流入到儲油槽19內(nèi)的液體燃料中混入有脫硫器8內(nèi)的脫硫催化劑的催化劑片38。通過將液體燃料儲存在儲油槽19內(nèi)，該脫硫催化劑的催化劑片38在儲油槽19內(nèi)下沉，蓄積在儲油槽19的下部。即，儲油槽19的下部作為蓄積脫硫催化劑的催化劑片38的催化劑片儲存部39而發(fā)揮作用。該脫硫催化劑的催化劑片38給后段的設(shè)備帶來不良影響，因此為了使其不從流出管34流出，流出口 34a位于催化劑片儲存部39的上方。而且，為了使從流入管31流入的液體燃料不卷起脫硫催化劑的催化劑片38，流入口 31a位于催化劑片儲存部39的上方。
[0210]為了將蓄積在該催化劑片儲存部39中的脫硫催化劑的催化劑片38從儲油槽19排出，儲油槽19的底壁與排出管40相連結(jié)。在排出管40上夾裝有電磁閥41，通過打開電磁閥41能簡便地將在電磁閥41被關(guān)閉期間蓄積在催化劑片儲存部39中的催化劑片38排出。
[0211]在如上述那樣構(gòu)成的燃料電池系統(tǒng)I中，原燃料首先被導(dǎo)入到脫硫器8中，在脫硫器8中，在高溫、高壓的狀態(tài)下利用脫硫催化劑從液體燃料中除去硫成分。從脫硫器8被排出的液體燃料和氣體通過儲存在氣液分離容器9中而進行分離，液體燃料被導(dǎo)入到液體燃料排出管線18中。液體燃料的流量在液體燃料排出管線18中在毛細(xì)管21下游側(cè)利用流量計26測量，液體燃料流入到儲油槽19內(nèi)。高壓的液體燃料流入到被保持為常壓的儲油槽19內(nèi)，從而氣體從液體燃料中分離。然后，液體燃料被儲存在儲油槽19內(nèi)之后，利用輸出泵24經(jīng)由液體燃料流通管線23被導(dǎo)入到重整器5中。而且，氣體從儲油槽19內(nèi)經(jīng)由氣體排出管線27排出，利用鼓風(fēng)機16向燃燒器6供給，作為燃料使用。
[0212]另一方面，原燃料經(jīng)由燃料管線25被導(dǎo)入到燃燒器6中，并且空氣主要經(jīng)由空氣流通管線17被導(dǎo)入到燃燒 器6中。由此，在重整器5中，重整催化劑被進行燃燒的燃燒器6加熱，由液體燃料生成重整氣體。在重整器5中生成的重整氣體被導(dǎo)入到燃料電池堆棧4中，燃料電池堆棧4使用重整氣體進行發(fā)電。
[0213]另一方面，被儲存在氣液分離容器9內(nèi)的氣體經(jīng)由氣體排出管線13被導(dǎo)入到燃燒器6中，與液體燃料一起用作燃燒器6的燃料。另外，電磁閥14在封閉氣體的流通的情況下，在由浮動開關(guān)11檢測的氣液分離容器9內(nèi)的氣體的量超過了規(guī)定量時，電磁閥14分多次打開氣體的流通。
[0214]在儲油槽19中，液體燃料的液面達到控制水位S時，由浮子閥35封閉流入管31的流入口 31a，液體燃料向儲油槽19內(nèi)的流入停止。在液體燃料的液面比控制水位S低時，由浮子閥35打開流入管31的流入口 31a，液體燃料開始向儲油槽19內(nèi)流入。
[0215]而且，當(dāng)催化劑片38蓄積在儲油槽19的催化劑片儲存部39中時，通過打開設(shè)置在排出管40上的電磁閥41，將催化劑片38從儲油槽19中排出。電磁閥41的打開也可以被設(shè)定為以規(guī)定的時間間隔進行。
[0216]在如上說明的本實施方式的燃料電池系統(tǒng)I中，儲存液體燃料的儲油槽19被配置在脫硫器8和重整器5之間，在該儲油槽19上設(shè)有朝大氣開放的排氣孔32。因此，原燃料在脫硫器8內(nèi)在高壓下進行脫硫，被脫硫了的液體燃料流入到儲油槽19內(nèi)，并且包含于液體燃料中的氣體通過排氣孔32而從儲油槽19內(nèi)排出。由于包含于液體燃料中的氣體排出，因此，能增加在儲油槽19下游側(cè)的液體燃料的流量測量和流量控制的可靠性。因此，能可靠地控制流入到重整器19內(nèi)的液體燃料的流量，能防止重整性能的降低。而且，高壓狀態(tài)的液體燃料未流入到儲油槽19的下游側(cè)，因此不需要與高壓相適應(yīng)的設(shè)備，能提高儲油槽19的后段設(shè)備的耐久性，能實現(xiàn)低成本。
[0217]而且，第5實施方式的燃料電池系統(tǒng)I包括:以恒壓將原燃料加壓輸送到脫硫器8內(nèi)的恒壓泵7 ;被配置在脫硫器8的下游側(cè)且儲油槽19的上游側(cè)的毛細(xì)管21。因此，原燃料以恒壓流入到脫硫器8內(nèi)，另一方面，從脫硫器8的流出量被節(jié)流。因此，不使用高價的泵，就能使脫硫器內(nèi)的壓力比大氣壓高，而且能將原燃料(液體燃料)的流量保持得較低。
[0218]而且,在第5實施方式的燃料電池系統(tǒng)I中，與液體燃料一起從脫硫器8排出的氣體在氣液分離容器9中與液體燃料分離，經(jīng)由氣體排出管線13從氣液分離容器9排出。在氣體排出管線13上，在打開和關(guān)閉氣體流通的電磁閥14的下游側(cè)設(shè)有妨礙氣體流通的毛細(xì)管15。因此，即使為了將氣體經(jīng)由氣體排出管線13從氣液分離容器9排出而由電磁閥14打開氣體的流通，脫硫器8內(nèi)的壓力的降低也會被毛細(xì)管15抑制。因此，能將脫硫器8內(nèi)的壓力保持成高壓，能從原燃料中可靠地除去硫成分。另一方面，液體燃料經(jīng)由液體燃料排出管線18流入到儲油槽19內(nèi)。由于在液體燃料排出管線18上設(shè)有流量計26，因此能穩(wěn)定地測量與氣體分離了的液體燃料的流量。
[0219]而且，在第5實施方式的燃料電池系統(tǒng)I中，能將與液體燃料一起從脫硫器8流出的用于脫硫的催化劑片38蓄積在位于儲油槽19下部的催化劑片儲存部39內(nèi)，使其不流入后段的重整器5內(nèi)。而且，儲油槽19內(nèi)的液體燃料的流入口 31a和流出口 34a位于催化劑片儲存部39的上方，因此，能抑制由于液體燃料的流入和流出而使蓄積在催化劑片儲存部39內(nèi)的催化劑飛揚、從儲存槽19流出而流入到重整器5內(nèi)。
[0220]一般來說，在用泵將蓄積在容器內(nèi)的液體抽出的情況下，該流出口為了不吸入空氣而設(shè)置在容器的最下方。在第5實施方式的燃料電池系統(tǒng)I中，通過將流出口 34a設(shè)置在催化劑片儲存部39的上方，能抑制蓄積在催化劑片儲存部39內(nèi)的催化劑飛揚、從儲存槽19流出而流入到重整器5內(nèi)。
[0221 ] 而且，在第5實施方式的·燃料電池系統(tǒng)I中，具有加熱重整器5的燃燒器6，該燃燒器6將從排氣孔32流出的流出氣體用作燃燒用的燃料。因此，能防止從排氣孔32流出的流出氣體流出到燃料電池系統(tǒng)I的周圍。而且，由于使用流出氣體作為燃燒器6的燃料，所以能有助于節(jié)能。
[0222]以上對本發(fā)明的第5技術(shù)方案的較佳實施方式進行詳細(xì)地說明，但本發(fā)明的第5技術(shù)方案能進行各種變形。
[0223]如圖18所示，也可以不在燃料電池系統(tǒng)I中設(shè)置除氣器D、氣體排出管線13。作為燃料電池系統(tǒng)la，也可以利用液體燃料、氣體流通管線12將脫硫器8與儲油槽19直接連接起來，在液體燃料、氣體流通管線12上設(shè)有毛細(xì)管21。
[0224]而且，在第5實施方式中，為了控制儲油槽19內(nèi)的水位而設(shè)置浮子閥35，但不限于此。如圖19和圖20所示，替代浮子閥35，燃料電池系統(tǒng)I也可以包括:檢測儲油槽19內(nèi)的液體燃料的液面達到低水位SI的低水位傳感器51 ;檢測儲油槽19內(nèi)的液體燃料的液面達到高水位S2的高水位傳感器52 ;根據(jù)該低水位傳感器51和高水位傳感器52的輸出信號進行控制的控制部53。作為該低水位傳感器51和高水位傳感器52，例如能使用浮動開關(guān)、電極式水位傳感器、壓力式水位傳感器等。
[0225]這種情況下，在流入管31上設(shè)有電磁閥42，該電磁閥42的開閉由控制部53所具有的開閉控制部54控制。而且，控制部53包括:對從低水位傳感器51檢測低水位SI直到高水位傳感器52檢測高水位S2的時間進行測量的計時器55 ;基于計時器55的測量時間運算液體燃料的流量的運算部56 ;基于運算部56的運算結(jié)果進行恒壓泵7的控制的泵控制部57。
[0226]當(dāng)儲油槽19內(nèi)的液體燃料的液面從比低水位SI高的狀態(tài)達到低水位SI時，利用低水位傳感器51檢測到液體燃料的液面達到了低水位SI，從低水位傳感器51向控制部53輸出電信號。從低水位傳感器51輸出的電信號輸入到開閉控制部54時,開閉控制部54將電磁閥41從關(guān)閉狀態(tài)打開，液體燃料開始流入到儲油槽19內(nèi)。
[0227]當(dāng)儲油槽19內(nèi)的液體燃料的液面從比高水位S2低的狀態(tài)達到高水位S2時，利用高水位傳感器52檢測到液體燃料的液面達到了高水位S2，從高水位傳感器52向控制部53輸出電信號。從高水位傳感器52輸出的電信號輸入到開閉控制部54時,開閉控制部54將電磁閥41從打開狀態(tài)關(guān)閉，液體燃料向儲油槽19內(nèi)的流入停止。
[0228]另一方面，從低水位傳感器51輸出的電信號和從高水位傳感器52輸出的電信號分別輸入到計時器55。計時器55對自輸入從低水位傳感器51輸出的電信號到輸入從高水位傳感器52輸出的電信號的時間進行測量，將表示該測量時間的電信號輸出到運算部56。運算部56輸入有來自計時器55的表示測量時間的電信號時，基于該測量時間算出液體燃料的流量。運算部56將表示算出的流量的電信號輸出到泵控制部57。泵控制部57輸入有來自運算部56的表示流量的電信號時，基于該流量控制恒壓泵7的驅(qū)動。
[0229]這種情況下，水位傳感器利用計時器對檢測出低水位到檢測出高水位的時間進行測量，運算部件基于計時器的測量時間算出液體燃料的流量，因此不需要另外設(shè)置流量計。由此,能謀求更低成本化。
[0230]而且，儲油槽19內(nèi)的液體燃料的流入口 31a和流出口 34a位于低水位SI的下方，因此，能防止在液體燃料流入時液體燃料起泡，能防止在液體燃料流出時從水面下流出而卷入空氣。
[0231]另外，運算部56也可以基于從儲油槽19的流出管34流出的液體燃料的流量、輸出泵24的排出量等，算出液體燃料流入到儲油槽19內(nèi)的流量。而且，泵控制部57也可以基于計時器55的測量時間進行恒壓泵7的驅(qū)動控制。
[0232]而且，如圖21所示，作為第5實施方式的燃料電池系統(tǒng)I的變形例，也可以在儲油槽19上連結(jié)溢流管43。該溢流管43的一端被穿過儲油槽19的頂壁，一開口 43a配置在比儲油槽19內(nèi)的水位S高的位置M,向下方開口。溢流管43沿著儲油槽19的側(cè)壁19c的外側(cè)配置，另一開口 43b位于儲油槽19的外側(cè)，向下方開口。因此，即使因浮子閥35的故障等某些原因液體燃料充滿于儲油槽19內(nèi)，液體燃料也會利用溢流管43從儲油槽19排出。
[0233]在儲油槽19的下方配置有油盤44，從向下方開口的溢流管43的另一開口 43b排出的液體燃料流入到油盤44內(nèi)。當(dāng)液體燃料流入到油盤44內(nèi)時，通過配置在油盤44的底面上的泄漏傳感器45檢測出液體燃料漏出到了油盤44內(nèi)。這種情況下，控制裝置(未圖示)根據(jù)泄漏傳感器45的檢測信號的輸入，進行使恒壓泵7的工作停止等的控制，從而能停止液體燃料的供給，使液體燃料的流出停止。
[0234]另外，溢流管不限于上述方式，也可以形成為直線狀。這種情況下，溢流管被配置成:從儲油槽19的底壁19b的開口插入，一端被配置在設(shè)定于儲油槽19內(nèi)的滿水位的高度的位置，另一端位于儲油槽19外的底壁19b的下方，朝向油盤44開口。[0235]并且，第5實施方式的燃料電池系統(tǒng)能進行各種變形。燃料電池堆棧4不限于固體高分子型燃料電池堆棧，也可以是固體氧化物型燃料電池堆棧等。除了煤油之外，還可以利用汽油、石腦油、輕油、甲醇、乙醇、DME (二甲醚)、利用生物物質(zhì)的生物燃料等液體燃料作為原燃料。而且，重整器5不限于進行水蒸氣重整的重整器，也可以是進行部分氧化重整、自身熱重整的重整器。而且，也可以使用定流量泵替代恒壓泵7。但是，從脫硫器8內(nèi)的壓力管理方面出發(fā)，優(yōu)選使用恒壓泵7。
[0236]第6實施方式
[0237]下面參照圖22和圖23對第6實施方式的燃料電池系統(tǒng)I進行詳細(xì)地說明。
[0238]如圖22所示，燃料電池系統(tǒng)I包括:生成含有氫的重整氣體的重整裝置2 ;從要供給到重整裝置2中的液體燃料中除去硫成分的脫硫裝置3 ;使用由重整裝置2生成的重整氣體進行發(fā)電的燃料電池堆棧4。燃料電池系統(tǒng)I例如用作家庭用的電源，從能容易獲得且能獨立儲存這方面出發(fā)，使用煤油作為液體燃料。另外，由燃料電池系統(tǒng)I中的除了燃料電池堆棧4之外的部分(重整裝置2、脫硫裝置3和后述的泵16、22、24)構(gòu)成重整系統(tǒng)R。
[0239]重整裝置2具有對液體燃料進行水蒸氣重整而生成重整氣體的重整器5、對收容在重整器5內(nèi)的重整催化劑進行加熱的燃燒器6。燃燒器6通過加熱用于促進水蒸氣重整反應(yīng)的重整催化劑，將使催化反應(yīng)有效地發(fā)揮所需的熱供給于重整催化劑。在重整器5中，從脫硫裝置3導(dǎo)入的液體燃料氣化而成為原料氣體，利用重整催化劑促進原料氣體和水蒸氣(水)之間的水蒸氣重整反應(yīng)，生成富氫的重整氣體。
[0240]燃料電池堆棧4是多個電池單體堆積而構(gòu)成的固體高分子型燃料電池堆棧，使用在重整裝置2得到的重整氣體進行發(fā)電。各電池單體具有陽極、陰極和配置在陽極與陰極之間的作為電解質(zhì)的高分子離子交換膜。在各電池單體中，重整氣體被導(dǎo)入到陽極并且空氣被導(dǎo)入到陰極，進行電化學(xué)的發(fā)電反應(yīng)。
[0241]脫硫裝置3包括:從由 恒壓泵7導(dǎo)入的液體燃料中除去硫成分的脫硫器8 ;對從脫硫器8排出的液體燃料和氣體(沼氣和氫氣等)進行儲存的氣液分離容器9。為了檢測氣體的量而在氣液分離容器9內(nèi)設(shè)有檢測液體燃料的液面的浮動開關(guān)11。氣液分離容器9被配置在脫硫器8的上方，供給液體燃料和氣體流通的液體燃料、氣體流通管線12的一端與脫硫器8的底壁相連接，另一端與氣液分離容器9的底壁相連接。由此，能可靠地將從脫硫器8排出的氣體導(dǎo)入到氣液分離容器9內(nèi)。另外，雖未圖示，但為了除去包含于由脫硫器8除去了硫成分的液體燃料中的脫硫催化劑，在液體燃料、氣體流通管線12上設(shè)有過濾器。在本實施方式中，例如能使用網(wǎng)眼為0.026mm左右的過濾器。
[0242]氣液分離容器9的頂壁與氣體排出管線13的一端相連接，該氣體排出管線13用于將儲存在氣液分離容器9內(nèi)的上方的氣體從氣液分離容器9排出。氣體排出管線13的另一端與對重整器5的重整催化劑進行加熱的燃燒器6相連接。在氣體排出管線13上設(shè)有打開和關(guān)閉氣體的流通的電磁閥14。電磁閥14與氣液分離容器9協(xié)同工作，構(gòu)成從液體燃料中除去氣體的除氣器D。并且，在氣體排出管線13上的電磁閥14的下游側(cè)設(shè)有妨礙氣體流通的毛細(xì)管15。而且，氣體排出管線13上的毛細(xì)管15的下游側(cè)與設(shè)有用于將空氣導(dǎo)入到燃燒器6中的泵16的空氣流通管線17相連接。
[0243]另一方面，氣液分離容器9的底壁與液體燃料排出管線18的一端相連接，該液體燃料排出管線18用于將儲存在氣液分離容器9內(nèi)的下方的液體燃料從氣液分離容器9排出。液體燃料排出管線18的另一端與配置在氣液分離容器9的上方的儲存容器19的側(cè)壁相連接。在液體燃料排出管線18上設(shè)有妨礙液體燃料流通的毛細(xì)管21。
[0244]在此，毛細(xì)管21是將極細(xì)管卷繞成螺旋狀而成的。毛細(xì)管21的內(nèi)徑和被卷繞時的直徑被設(shè)定為，使得在由恒壓泵決定的壓力下，液體燃料的流量為低流量(例如，在IkW的燃料電池系統(tǒng)時為10g/min以下)。具體來說，優(yōu)選毛細(xì)管21的內(nèi)徑是0.1mm~0.7mm左右，優(yōu)選被卷繞成螺旋的直徑是IOmm~IOOmm左右。毛細(xì)管21的全長在第6實施方式中為600_左右，但能考慮需要的流量、需要的脫硫器8內(nèi)的壓力、毛細(xì)管21的內(nèi)徑和卷繞毛細(xì)管21時的直徑來設(shè)定。如上所述，雖然在液體燃料、氣體流通管線12上設(shè)有過濾器，但粒徑比網(wǎng)眼小的脫硫催化劑會通過過濾器，因此，當(dāng)毛細(xì)管21的內(nèi)徑不足0.1mm時，存在脫硫催化劑容易堵塞毛細(xì)管21的傾向。另一方面，當(dāng)毛細(xì)管21的內(nèi)徑超過0.7_時，為了將脫硫器8內(nèi)維持為高壓并且以低流量進行液體燃料的輸送，使需要的毛細(xì)管21的全長變長，存在難以小型化的傾向。另外，根據(jù)毛細(xì)管21被卷繞時的直徑的大小，能調(diào)整壓損。 [0245]儲存容器19的底壁與液體燃料流通管線23、液體燃料流通管線25相連接，該液體燃料流通管線23上設(shè)有用于將儲存在儲存容器19內(nèi)的下方的液體燃料導(dǎo)入到重整器5中的泵22，該液體燃料流通管線25上設(shè)有用于將該液體燃料導(dǎo)入到燃燒器6中的泵24。這樣，通過將液體燃料暫時儲存在儲存容器19中，能使泵22對重整器5的液體燃料的供給和泵24對燃燒器6的液體燃料的供給穩(wěn)定化。
[0246]在如上述那樣構(gòu)成的燃料電池系統(tǒng)I中，液體燃料首先被導(dǎo)入到脫硫器8中，在脫硫器8中，在高溫、高壓的狀態(tài)下利用脫硫催化劑從液體燃料中除去硫成分。從脫硫器8排出的液體燃料和氣體被儲存到氣液分離器9中，液體燃料經(jīng)由液體燃料排出管線18、儲存容器19和液體流通管線23被導(dǎo)入到重整室5中。此時，液體燃料經(jīng)由液體燃料排出管線18、儲存容器19和液體流通管線25被導(dǎo)入到燃燒器6中，并且空氣經(jīng)由空氣流通管線17被導(dǎo)入到燃燒器6中。由此，在重整器5中，重整催化劑被進行燃燒的燃燒器6加熱，使用液體燃料而生成重整氣體。在重整器5中生成的重整氣體被導(dǎo)入到燃料電池堆棧4中，在燃料電池堆棧4中，使用重整氣體進行發(fā)電。
[0247]另一方面，被儲存在氣液分離容器9中的氣體經(jīng)由氣體排出管線13被導(dǎo)入到燃燒器6中，與液體燃料一起用作燃燒器6的燃料。這樣，能有效地利用與液體燃料一起從脫硫器8排出的氣體作為燃燒器6的燃料。另外，電磁閥14在關(guān)閉氣體的流通的情況下，在由浮動開關(guān)11檢測的氣液分離容器9內(nèi)的氣體的量超過了規(guī)定量時，電磁閥14分多次打開氣體的流通。
[0248]在如上所述那樣的第6實施方式中，將毛細(xì)管21配置在脫硫器8的下游側(cè)。因此，通過適當(dāng)?shù)剡x擇毛細(xì)管21的內(nèi)徑和長度，不使用高價的泵，就能使脫硫器8內(nèi)的壓力和液體燃料的流量為期望的大小。其結(jié)果，能簡便且低成本地實現(xiàn)以輸送低流量的液體燃料。
[0249]一般認(rèn)為也可以利用節(jié)流孔、針型閥等替代毛細(xì)管21。不過，延長節(jié)流孔部分的流路存在極限，因此為了減小從脫硫器8被排出的高壓的液體燃料的流量而不得不使節(jié)流孔部分的直徑很小。在此，在脫硫器8中利用脫硫催化劑進行液體燃料的脫硫，但有時脫硫催化劑包含于利用脫硫器8除去了硫成分的液體燃料中。因此，在利用了節(jié)流孔、針型閥等的情況下，從脫硫器8流出的脫硫催化劑有時會堵塞節(jié)流孔部分的流路。
[0250]不過，在第6實施方式的燃料電池系統(tǒng)I中，如上述那樣使用了毛細(xì)管21，因此，根據(jù)毛細(xì)管21的長度，能在一定程度上增大毛細(xì)管21的內(nèi)徑。因此，極難發(fā)生由脫硫催化劑引起的堵塞的情況。
[0251]以上對本發(fā)明的第6技術(shù)方案的較佳實施方式進行了詳細(xì)地說明，但本發(fā)明的第6技術(shù)方案不限于上述實施方式。例如，燃料電池堆棧4不限于固體高分子型燃料電池堆棧，也可以是固體氧化物型燃料電池堆棧等。
[0252]而且，重整器5不限于水蒸氣重整的重整器，也可以是部分氧化重整、自身熱重整的重整器。重整器5的重整方法是基于煤油之外、還根據(jù)汽油、石腦油、輕油、甲醇、乙醇、DME (二甲醚)、利用生物物質(zhì)的生物燃料等液體燃料的特性的重整方法。
[0253]而且，也可以使用定流量泵替代恒壓泵7。但是，從脫硫器8內(nèi)的壓力管理方面出發(fā)，優(yōu)選使用恒壓泵7。
[0254]而且，如圖23所示，也可以不在燃料電池系統(tǒng)I設(shè)置除氣器D、氣體排出管線13和毛細(xì)管15。即，也可以利用液體燃料、氣體流通管線12將脫硫器8和儲存容器19直接連接起來，在液體燃料、氣體流通管線12上設(shè)置毛細(xì)管21。另外，此時，泵16和燃燒器6通過空氣流通管線17直接連接 起來。
【權(quán)利要求】
1.一種重整系統(tǒng)，其特征在于，該重整系統(tǒng)包括: 泵，其用于送出液體燃料； 脫硫器，其配置在上述泵的下游側(cè)，用于從上述液體燃料中除去硫成分； 毛細(xì)管，其配置在上述脫硫器的下游側(cè)，供利用上述脫硫器除去了硫成分的液體燃料通過， 重整器，其配置在上述毛細(xì)管的下游側(cè)，使用利用上述脫硫器除去了硫成分的液體燃料生成含有氫的重整氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重整系統(tǒng)，其特征在于， 上述泵是恒壓泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重整系統(tǒng)，其特征在于， 上述毛細(xì)管的內(nèi)徑為0.1mm~0.7mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重整系統(tǒng)，其特征在于， 上述毛細(xì)管被卷繞成螺旋狀。
5.一種燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，該燃料電池系統(tǒng)包括: 脫硫器，其用于在高于大氣壓的壓力下從液體的原燃料中除去硫成分而生成液體燃料； 儲油槽，其設(shè)有朝大氣開放的排氣孔，用于儲存從上述脫硫器排出的上述液體燃料； 輸出泵，其用于從上述儲油槽內(nèi)送出上述液體燃料； 重整器，其配置在上述輸出泵的下游側(cè)，用于對上述液體燃料進行重整而生成重整氣體； 燃料電池堆棧，其使用上述重整氣體進行發(fā)電。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，該燃料電池系統(tǒng)包括: 恒壓泵，其以恒壓將上述原燃料加壓輸送到上述脫硫器內(nèi)； 毛細(xì)管，其配置在上述脫硫器的下游側(cè)且配置在上述儲油槽的上游側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，該燃料電池系統(tǒng)包括: 氣液分離容器，其用于將從上述脫硫器排出的上述液體燃料和氣體分離； 液體燃料排出管線，其用于將上述液體燃料從上述氣液分離容器排出； 氣體排出管線，其用于將上述氣體從上述氣液分離容器排出； 開閉閥，其設(shè)在上述氣體排出管線上，用于打開和關(guān)閉上述氣體的流通； 節(jié)流部件，其設(shè)置在上述氣體排出管線的上述開閉閥的下游側(cè)，用于妨礙上述氣體流通， 流量計，其設(shè)在上述液體燃料排出管線上， 上述毛細(xì)管設(shè)在上述液體燃料排出管線上的上述流量計的上游側(cè)， 上述儲油槽在上述液體燃料排出管線上的上述流量計的下游側(cè)與上述液體燃料排出管線相連結(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，該燃料電池系統(tǒng)包括: 水位傳感器,其用于檢測上述儲油槽內(nèi)的上述液體燃料的低水位和高水位； 計時器，其用于測量從上述水位傳感器檢測到上述低水位到檢測到上述高水位的時間；運算部件，其基于上述計時器的測量時間，算出上述液體燃料的流量。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 上述儲油槽的下部起到催化劑片儲存部的作用，其用于蓄積與上述液體燃料一起從上述脫硫器流入的脫硫催化劑片， 上述儲油槽內(nèi)的上述液體燃料的流入口和流出口位于上述催化劑片儲存部的上方。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，該燃料電池系統(tǒng)包括: 油盤，其配置在上述儲油槽的下方； 溢流管，其一開口配置在上述儲油槽內(nèi)，另一開口配置在上述儲油槽外并且朝向下方、朝著上述油盤配置； 泄漏傳感器，其配置在上述油盤內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，該燃料電池系統(tǒng)具有用于對上述重整器進行加熱的燃燒器， 將從上述排氣孔流出的流出氣體作為上述燃燒器的燃燒用的燃料。
12.一種燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，該燃料電池系統(tǒng)包括: 泵，其用于輸送液體燃料； 脫硫器，其配置在上述泵的下游側(cè)，用于從上述液體燃料中除去硫成分； 毛細(xì)管，其配置在上述脫`硫器的下游側(cè)，供利用上述脫硫器除去了硫成分的液體燃料通過； 重整器，其配置在上述毛細(xì)管的下游側(cè)，使用利用上述脫硫器除去了硫成分的液體燃料生成含有氫的重整氣體； 燃料電池堆棧，其使用利用上述重整器生成的上述重整氣體進行發(fā)電。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 上述泵是恒壓泵。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 上述毛細(xì)管的內(nèi)徑為0.1mm~0.7mm。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 上述毛細(xì)管被卷繞成螺旋狀。
【文檔編號】H01M8/04GK103588169SQ201310279707
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2008年5月14日
【發(fā)明者】秋本淳, 井深丈, 樋渡學(xué), 渡邊裕朗, 市川德市, 長谷川貴將, 玉川晶子, 西山拓雄 申請人:吉坤日礦日石能源株式會社