特開 2024-154852 燃料電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024154852

(43)【公開日】2024-10-31

(54)【発明の名称】燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04225 20160101AFI20241024BHJP

   H01M 8/0432 20160101ALI20241024BHJP

   H01M 8/04746 20160101ALI20241024BHJP

   H01M 8/04302 20160101ALI20241024BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20241024BHJP

   H01M 8/0612 20160101ALI20241024BHJP

   C01B 3/38 20060101ALI20241024BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20241024BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04225

H01M8/0432

H01M8/04746

H01M8/04302

H01M8/04 Z

H01M8/0612

C01B3/38

H01M8/12 101

H01M8/12 102A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023069006

(22)【出願日】2023-04-20

(71)【出願人】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】市川 正樹

【テーマコード（参考）】

4G140

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

4G140EA03

4G140EA06

4G140EB03

4G140EB16

4G140EB43

5H126BB06

5H127AA07

5H127AB23

5H127AC02

5H127BA01

5H127BA05

5H127BA13

5H127BA34

5H127BA37

5H127BB02

5H127BB07

5H127BB12

5H127BB19

5H127BB27

5H127BB37

5H127DA01

5H127DB47

5H127DB79

5H127DC22

5H127DC83

5H127EE03

5H127GG03

5H127GG09

(57)【要約】

【課題】燃料電池や改質部に炭素を析出することなく、起動処理を適切に行なう。
【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池からのオフガスを燃焼させる燃焼部と、燃焼部と熱伝達可能に配置された改質部と、燃焼部と熱伝達可能で且つ改質部よりも燃焼部から離れた位置に配置された蒸発部と、システムの起動が要求されたとき、起動処理を開始し、起動処理の実行中において、燃料電池温度センサにより検出される温度が水蒸気の供給がなければ燃料電池に炭素が析出する温度として設定された第１閾値以上であり且つ蒸発部温度センサにより検出される温度が蒸発部で水蒸気を生成可能な温度として設定された第２閾値未満である場合には、起動処理を一時停止して燃焼部の予熱で蒸発部を昇温させた後、起動処理を再開する制御部と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池を含む燃料電池システムであって、
前記燃料電池からのオフガスを燃焼させる燃焼部と、
前記燃焼部と熱伝達可能に配置され、水蒸気を用いて炭化水素系の原燃料ガスを前記燃料ガスに改質する改質部と、
前記燃焼部と熱伝達可能で且つ前記改質部よりも前記燃焼部から離れた位置に配置され、改質水を蒸発させて前記水蒸気を生成する蒸発部と、
断熱性を有し、前記燃料電池と前記改質部と前記蒸発部と前記燃焼部とを収容するケースと、
前記改質部に前記原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給装置と、
前記蒸発部に前記改質水を供給する改質水供給装置と、
前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
前記ケース内に設けられ、前記燃料電池の温度を検出する燃料電池温度センサと、
前記ケース内に設けられ、前記蒸発部の温度を検出する蒸発部温度センサと、
システムの起動が要求されたとき、前記原燃料ガスと前記酸化剤ガスとを供給して前記燃焼部で燃焼させる起動処理を開始するように前記原燃料ガス供給装置と前記酸化剤ガス供給装置とを制御し、前記起動処理の実行中において、前記燃料電池温度センサにより検出される温度が水蒸気の供給がなければ前記燃料電池に炭素が析出する温度として設定された第１閾値以上であり且つ前記蒸発部温度センサにより検出される温度が前記蒸発部で水蒸気を生成可能な温度として設定された第２閾値未満である場合には、少なくとも前記原燃料ガスの供給を停止することにより前記起動処理を一時停止して前記燃焼部の予熱で前記蒸発部を昇温させた後、前記起動処理を再開するように前記原燃料ガス供給装置と前記酸化剤ガス供給装置とを制御する制御部と、
を備える燃料電池システム。

【請求項2】

請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池温度センサは、前記燃料電池の温度を代用する温度を検出し、
前記制御部は、前記起動処理を開始するときに前記燃料電池温度センサにより検出される温度に基づいて前記第１閾値を変更する、
燃料電池システム。

【請求項3】

請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池温度センサは、前記燃料電池の温度を代用する温度を検出し、
前記制御部は、前記起動処理の実行中において前記燃料電池温度センサにより検出される温度が所定温度以上である場合に、前記改質水の供給を開始するように前記改質水供給装置を制御するものであり、
前記起動処理を開始するときに前記燃料電池温度センサにより検出される温度に基づいて前記所定温度または前記改質水の供給流量を変更する、
燃料電池システム。

【請求項4】

燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池を含む燃料電池システムであって、
前記燃料電池からのオフガスを燃焼させる燃焼部と、
前記燃焼部と熱伝達可能に配置され、水蒸気を用いて炭化水素系の原燃料ガスを前記燃料ガスに改質する改質部と、
前記燃焼部と熱伝達可能で且つ前記改質部よりも前記燃焼部から離れた位置に配置され、改質水を蒸発させて前記水蒸気を生成する蒸発部と、
断熱性を有し、前記燃料電池と前記改質部と前記蒸発部と前記燃焼部とを収容するケースと、
前記改質部に前記原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給装置と、
前記蒸発部に前記改質水を供給する改質水供給装置と、
前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
前記ケース内に設けられ、前記改質部の温度を検出する改質部温度センサと、
前記ケース内に設けられ、前記蒸発部の温度を検出する蒸発部温度センサと、
システムの起動が要求されたとき、前記原燃料ガスと前記酸化剤ガスとを供給して前記燃焼部で燃焼させる起動処理を開始するように前記原燃料ガス供給装置と前記酸化剤ガス供給装置とを制御し、前記起動処理の実行中において、前記改質部温度センサにより検出される温度が水蒸気の供給がなければ前記改質部に炭素が析出する温度として設定された第１閾値以上であり且つ前記蒸発部温度センサにより検出される温度が前記蒸発部で水蒸気を生成可能な温度として設定された第２閾値未満である場合には、少なくとも前記原燃料ガスの供給を停止することにより前記起動処理を一時停止して前記燃焼部の予熱で前記蒸発部を昇温させた後、前記起動処理を再開するように前記原燃料ガス供給装置と前記酸化剤ガス供給装置とを制御する制御部と、
を備える燃料電池システム。

【請求項5】

請求項４に記載の燃料電池システムであって、
前記改質部温度センサは、前記改質部の温度を代用する温度を検出し、
前記制御部は、前記起動処理を開始するときに前記改質部温度センサにより検出される温度に基づいて前記第１閾値を変更する、
燃料電池システム。

【請求項6】

請求項１ないし５いずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記蒸発部温度センサは、前記蒸発部の温度を代用する温度を検出し、
前記制御部は、前記起動処理を開始するときに前記蒸発部温度センサにより検出される温度に基づいて前記第２閾値を変更する、
燃料電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、燃料電池システムについて開示する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の燃料電池システムとしては、起動制御において、改質器の温度が部分酸化改質反応開始温度（Ｔ１）未満の場合に燃料ガスによる燃焼熱によって改質器を加熱する制御を実行し、改質器の温度がＴ１以上で水蒸気改質反応可能温度（Ｔ２）未満の場合に部分酸化改質反応（ＰＯＸ）工程を実行し、改質器の温度がＴ２以上の場合にオートサーマル改質反応（ＡＴＲ）工程を実行し、水蒸気改質反応（ＳＲ）工程へ移行するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このシステムでは、起動制御を開始するときにおける改質器の温度がＴ２以上である場合には、ＡＴＲ工程から起動制御を開始することなく、改質器の温度がＴ２未満に低下するまで改質器を空気により強制冷却した後に、ＰＯＸ工程を実行する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－２２０４３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した燃料電池システムでは、ＰＯＸ工程やＡＴＲ工程を実行するための専用の空気ポンプや空気流量計を必要とするため、コスト増を招いてしまう。水蒸気改質反応のみにより燃料改質を行なう燃料電池システムでは、燃料電池スタックや改質器の温度が、水蒸気の供給がなければ炭素が析出する炭素析出温度以上となるときに、蒸発部に改質水を供給して水蒸気を生成させつつ起動処理を行なう。しかし、蒸発器の配置によっては、蒸発器の温度が水蒸気を生成可能な蒸気生成可能温度に達する前に、燃料電池スタックや改質器の温度が炭素析出温度に達する場合が生じる。

【0005】

本開示の燃料電池システムは、燃料電池や改質部に炭素を析出させることなく、起動処理を適切に行なうことを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の燃料電池システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0007】

本開示の第１の燃料電池システムは、
燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池を含む燃料電池システムであって、
前記燃料電池からのオフガスを燃焼させる燃焼部と、
前記燃焼部と熱伝達可能に配置され、水蒸気を用いて炭化水素系の原燃料ガスを前記燃料ガスに改質する改質部と、
前記燃焼部と熱伝達可能で且つ前記改質部よりも前記燃焼部から離れた位置に配置され、改質水を蒸発させて前記水蒸気を生成する蒸発部と、
断熱性を有し、前記燃料電池と前記改質部と前記蒸発部と前記燃焼部とを収容するケースと、
前記改質部に前記原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給装置と、
前記蒸発部に前記改質水を供給する改質水供給装置と、
前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
前記ケース内に設けられ、前記燃料電池の温度を検出する燃料電池温度センサと、
前記ケース内に設けられ、前記蒸発部の温度を検出する蒸発部温度センサと、
システムの起動が要求されたとき、前記原燃料ガスと前記酸化剤ガスとを供給して前記燃焼部で燃焼させる起動処理を開始するように前記原燃料ガス供給装置と前記酸化剤ガス供給装置とを制御し、前記起動処理の実行中において、前記燃料電池温度センサにより検出される温度が水蒸気の供給がなければ前記燃料電池に炭素が析出する温度として設定された第１閾値以上であり且つ前記蒸発部温度センサにより検出される温度が前記蒸発部で水蒸気を生成可能な温度として設定された第２閾値未満である場合には、少なくとも前記原燃料ガスの供給を停止することにより前記起動処理を一時停止して前記燃焼部の予熱で前記蒸発部を昇温させた後、前記起動処理を再開するように前記原燃料ガス供給装置と前記酸化剤ガス供給装置とを制御する制御部と、
を備えることを要旨とする。

【0008】

この本開示の第１の燃料電池システムでは、起動処理の実行中において、燃料電池温度センサにより検出される温度が第１閾値以上であり且つ蒸発部温度センサにより検出される温度が第２閾値未満である場合には、少なくとも原燃料ガスの供給を停止することで、燃料電池に炭素が析出するのを防止する。そして、燃焼部の予熱で蒸発部を昇温させた後、起動処理を再開することで、蒸発部の温度を第２閾値以上として改質水の投入により起動処理を継続させることができる。この結果、燃料電池に炭素を析出することなく、起動処理を適切に行なうことができる。

【0009】

本開示の第２の燃料電池システムは、
燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池を含む燃料電池システムであって、
前記燃料電池からのオフガスを燃焼させる燃焼部と、
前記燃焼部と熱伝達可能に配置され、水蒸気を用いて炭化水素系の原燃料ガスを前記燃料ガスに改質する改質部と、
前記燃焼部と熱伝達可能で且つ前記改質部よりも前記燃焼部から離れた位置に配置され、改質水を蒸発させて前記水蒸気を生成する蒸発部と、
断熱性を有し、前記燃料電池と前記改質部と前記蒸発部と前記燃焼部とを収容するケースと、
前記改質部に前記原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給装置と、
前記蒸発部に前記改質水を供給する改質水供給装置と、
前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
前記ケース内に設けられ、前記改質部の温度を検出する改質部温度センサと、
前記ケース内に設けられ、前記蒸発部の温度を検出する蒸発部温度センサと、
システムの起動が要求されたとき、前記原燃料ガスと前記酸化剤ガスとを供給して前記燃焼部で燃焼させる起動処理を開始するように前記原燃料ガス供給装置と前記酸化剤ガス供給装置とを制御し、前記起動処理の実行中において、前記改質部温度センサにより検出される温度が水蒸気の供給がなければ前記改質部に炭素が析出する温度として設定された第１閾値以上であり且つ前記蒸発部温度センサにより検出される温度が前記蒸発部で水蒸気を生成可能な温度として設定された第２閾値未満である場合には、少なくとも前記原燃料ガスの供給を停止することにより前記起動処理を一時停止して前記燃焼部の予熱で前記蒸発部を昇温させた後、前記起動処理を再開するように前記原燃料ガス供給装置と前記酸化剤ガス供給装置とを制御する制御部と、
を備えることを要旨とする。

【0010】

この本開示の第２の燃料電池システムでは、起動処理の実行中において、改質部温度センサにより検出される温度が第１閾値以上であり且つ蒸発部温度センサにより検出される温度が第２閾値未満である場合には、少なくとも原燃料ガスの供給を停止することで、改質部に炭素が析出するのを防止する。そして、燃焼部の予熱で蒸発部を昇温させた後、起動処理を再開することで、蒸発部の温度を第２閾値以上として改質水の投入により起動処理を継続させることができる。この結果、改質部に炭素を析出することなく、起動処理を適切に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施形態の燃料電池システムの概略構成図である。

【図2】起動処理の一例を示すフローチャートである。

【図3】起動処理の一例を示すフローチャートである。

【図4】蒸気発生可能代用温度閾値設定用マップの一例を示す説明図である。

【図5】スタック炭素析出代用温度閾値設定用マップの一例を示す説明図である。

【図6】改質触媒炭素析出代用温度閾値設定用マップの一例を示す説明図である。

【図7】改質触媒の炭素析出条件の一例を示す説明図である。

【図8】目標比設定用マップの一例を示す説明図である。

【図9】起動時における蒸発部代用温度Ｔ１、スタック代用温度Ｔ４、改質触媒代用温度Ｔ７、燃料流量およびエア流量の時間変化の様子を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本開示を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

【0013】

図１は、本実施形態の燃料電池システム１０の概略構成図である。本実施形態の燃料電池システム１０は、図１に示すように、アノードガス（燃料ガス）中の水素とカソードガス（酸化剤ガス）中の酸素との電気化学反応により発電する燃料電池スタック２１を含む発電モジュール２０と、発電モジュール２０にアノードガスの原料となる炭化水素系の原燃料ガス（例えば天然ガスやＬＰガス）を供給する原燃料ガス供給装置３０と、発電モジュール２０に原燃料ガスからアノードガスへの改質（水蒸気改質）に必要な改質水を供給する改質水供給装置４０と、発電モジュール２０（燃料電池スタック２１）にカソードガスとしてのエアを供給するエア供給装置５０と、発電モジュール２０において発生した排熱を回収する排熱回収装置６０と、システム全体をコントロールする制御装置１００と、を備える。

【0014】

発電モジュール２０は、燃料電池スタック２１や、蒸発器２２、改質器２３、燃焼器２４、熱交換器２６を含み、これらは、断熱性を有するモジュールケース２９に収容されている。

【0015】

燃料電池スタック２１は、図１に示すように、本実施形態では、複数の平板型の単セルが板厚方向に積層されてなる平板型の固体酸化物形燃料電池スタックとして構成される。各単セルＳは、電解質と、電解質の一方の面に配置されたアノードと、電解質の他方の面に配置されたカソードとをそれぞれ有する。燃料電池スタック２１のアノード入口には、アノードガス配管７１の一端が接続され、アノードガス配管７１の他端には、改質器２３が接続されている。燃料電池スタック２１のカソード入口には、カソードガス配管７２の一端が接続され、カソードガス配管７２の他端には、エア供給装置５０（エア供給管５１）が接続されている。また、燃料電池スタック２１のアノード出口には、アノードオフガス配管７３の一端が接続され、アノードオフガス配管７３の他端には、燃焼器２４が接続されている。燃料電池スタック２１のカソード出口には、カソードオフガス配管７４の一端が接続され、カソードオフガス配管７４の他端には、燃焼器２４が接続されている。また、燃料電池スタック２１の近傍には、温度センサ１１２が設置されている。温度センサ１１２は、燃料電池スタック２１の温度を代用する温度（スタック代用温度Ｔ４）を検出する温度センサであり、本実施形態では、カソード出口付近に設置されている。なお、温度センサ１１２は、燃料電池スタック２１の温度やこれに相関する温度を検出できるものであれば、如何なる位置に設置されてもよい。

【0016】

発電モジュール２０の蒸発器２２、改質器２３および燃焼器２４は、モジュールケース２９内の燃料電池スタック２１の上方に配設される。燃焼器２４は、燃料電池スタック２１のアノード出口とカソード出口とからそれぞれ排出されるガスを導入して燃焼させることで、燃料電池スタック２１の作動や蒸発器２２および改質器２３での反応に必要な熱を発生させる。燃焼器２４には、導入したガスを着火するための着火装置２５や、燃焼室内の温度を検出するための温度センサ１１３が設置されている。

【0017】

蒸発器２２は、その内部に充填された蓄熱用の多数のボール（セラミック製やステンレス製のボール）を内部に有し、燃焼器２４からの熱によりボールに蓄熱された状態で改質水が供給されることで、改質水を蒸発させて水蒸気を生成する。蒸発器２２で生成された水蒸気は、原燃料ガスと混合され、その混合ガスは、当該蒸発器２２から改質器２３に流入する。蒸発器２２には、蒸発器２２の温度を代用する温度（蒸発部代用温度Ｔ１）を検出する温度センサ１１１が設置されている。温度センサ１１１は、蒸発器２２の温度やこれに相関する温度を検出できるものであれば、如何なる位置に設置されてもよい。

【0018】

改質器２３は、その内部に充填された例えばＲｕ系またはＮｉ系の改質触媒を有し、燃焼器２４からの熱の存在下で、改質触媒による蒸発器２２からの混合ガスの反応（水蒸気改質反応）によって水素ガスと一酸化炭素とを生成する。更に、改質器２３は、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気との反応（一酸化炭素シフト反応）によって水素ガスと二酸化炭素とを生成する。これにより、改質器２３によって、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の原燃料ガス等を含むアノードガスが生成されることになる。改質器２３により生成されたアノードガスは、アノードガス配管７１を通って各単セルＳのアノードに供給される。

【0019】

また、改質器２３は、本実施形態では、燃焼器２４から熱伝達可能に燃焼器２４の外周を覆うように配置される。このため、燃焼器２４に設置される温度センサ１１３は、改質触媒の温度を代用する温度（改質触媒代用温度Ｔ７）を検出する温度センサとしても機能する。なお、触媒の温度やこれと相関する温度を検出するために専用の温度センサが設置されてもよい。一方、蒸発器２２は、改質器２３よりも燃焼器２４から離れた位置に燃焼器２４と熱伝達可能に配置されている。蒸発器２２は、通常は、燃焼器２４で生成された高温の燃焼排ガスの供給を受けてボールに蓄熱して水蒸気を生成する。

【0020】

カソードガスとしてのエアは、カソードガス配管７２を介して各単セルＳのカソードに供給される。各単セルＳのカソードでは、酸化物イオン（Ｏ^2-）が生成され、当該酸化物イオンが電解質を透過してアノードで水素や一酸化炭素と反応することにより電気エネルギが得られる。

【0021】

各単セルＳにおいて電気化学反応（発電）に使用されなかったアノードガス（以下、「アノードオフガス」という）は、アノードオフガス配管７３を通って燃焼器２４に供給され、各単セルＳにおいて電気化学反応（発電）に使用されなかったカソードガス（以下、「カソードオフガス」という）は、カソードオフガス配管７４を通って燃焼器２４に供給される。アノードオフガスは、水素や一酸化炭素等の燃料成分を含む可燃性ガスであり、燃焼器２４において、酸素を含むカソードオフガスと混合される。そして、混合ガスが燃焼することにより、燃料電池スタック２１の作動や、蒸発器２２での原燃料ガスの予熱や水蒸気の生成、改質器２３での水蒸気改質反応等に必要な熱が発生することになる。

【0022】

燃焼器２４において混合ガスの燃焼により生成された燃焼排ガスは、改質器２３、熱交換器２６、蒸発器２２を順に通過し、それぞれ、水蒸気改質に必要な熱、カソードガス（エア）の昇温に必要な熱、水蒸気の生成に必要な熱を供給した後、燃焼排ガス配管７５を通って凝縮器６２に供給される。なお、燃焼排ガス配管７５の出口付近には、燃焼排ガスに含まれる未燃燃料を燃焼させるための燃焼触媒２８（酸化触媒）が設けられている。凝縮器６２へ供給された燃焼排ガスは、凝縮器６２により冷却させられて燃焼排ガス中に含まれる水蒸気の少なくとも一部が除去された後、大気中に排出される。

【0023】

原燃料ガス供給装置３０は、原燃料ガスを供給する原燃料供給源１と蒸発器２２とを接続する原燃料ガス供給管３１と、当該原燃料ガス供給管３１に対して上流から順に並ぶように設置された開閉弁（２連弁）３２，３３、流量センサ３９、ガスポンプ３４および脱硫器３５を有する。原燃料ガスは、ガスポンプ３４を作動させることで、原燃料供給源１から脱硫器３５を介して蒸発器２２へと圧送（供給）される。流量センサ３９は、原燃料ガス供給管３１を流れる原燃料ガスの単位時間当りの流量（ガス流量Ｆｇ）を検出する。

【0024】

改質水供給装置４０は、改質水を貯留する改質水タンク４２と、改質水タンク４２と蒸発器２２とを接続する改質水供給管４１と、改質水供給管４１に設置された改質水ポンプ４３と、を有する。改質水タンク４２内の改質水は、改質水ポンプ４３を作動させることで、当該改質水ポンプ４３により蒸発器２２へと圧送（供給）される。

【0025】

エア供給装置５０は、モジュールケース２９内に設置されたカソードガス配管７２に接続されるエア供給管５１と、エア供給管５１の入口に設置されたエアフィルタ５２と、エア供給管５１に設置されたエアポンプ５３および流量センサ５４と、を有する。流量センサ５４は、エア供給管５１を流れるエアの単位時間当りの流量（エア流量Ｆａ）を検出する。エアポンプ５３を作動させることで、カソードガスとしてのエアは、エアフィルタ５２を介してエア供給管５１に吸引され、カソードガス配管７２を通って燃料電池スタック２１（カソード）へと圧送（供給）される。カソードガス配管７２には、熱交換器２６が設置されており、熱交換器２６に流入したエアは、燃焼器２４から排出された高温の燃焼排ガスとの熱交により必要な温度まで昇温させられた後、燃料電池スタック２１のカソードに供給される。

【0026】

排熱回収装置６０は、湯水を貯留する貯湯タンク６１と、燃料電池スタック２１からアノードオフガス配管７３を流れるアノードオフガスと湯水とを熱交換してアノードオフガス中に含まれる水蒸気を凝縮させる凝縮器６２と、貯湯タンク６１と凝縮器６２とに接続された循環配管６３と、循環配管６３に組み込まれた循環ポンプ６４と、を有する。貯湯タンク６１内に貯留されている湯水は、循環ポンプ６４を作動させることで、凝縮器６２へと導入され、凝縮器６２でアノードオフガスとの熱交換によって昇温させられた後、貯湯タンク６１へと返送される。

【0027】

また、凝縮器６２における燃焼排ガス側の通路出口には、凝縮水配管４４と燃焼排ガス配管７６とが接続されており、燃焼排ガス中の水蒸気が貯湯タンク６１からの湯水との熱交換により凝縮することにより得られた凝縮水は、凝縮水配管４４を通って改質水タンク４２内に導入される。なお、改質水タンク４２には、凝縮水配管４４を通過した凝縮水を精製する図示しない水精製器が設置されている。また、上述したように、凝縮器６２において水蒸気が除去された燃焼排ガスは、燃焼排ガス配管７６を通って大気中に排出される。

【0028】

燃料電池スタック２１の出力端子には、パワーコンディショナ８０の入力端子が接続され、当該パワーコンディショナ８０の出力端子は、図示しないリレーを介して電力系統２から負荷４への電力ライン３に接続されている。パワーコンディショナ８０は、燃料電池スタック２１から出力された直流電力を所定電圧（例えば、ＤＣ２５０Ｖ～３００Ｖ）の直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータや、変換された直流電力を電力系統と連系可能な電圧（例えば、ＡＣ２００Ｖ）の交流電力に変換するインバータを有する。これにより、燃料電池スタック２１からの直流電力を交流電力に変換して家電製品等の負荷４に供給することが可能となる。なお、燃料電池スタック２１の出力端子には、燃料電池スタック２１を流れる電流を検出する電流センサ１１４が取り付けられ、燃料電池スタック２１の出力端子間には、燃料電池スタック２１の端子間電圧を検出する電圧センサ１１５が取り付けられている。

【0029】

パワーコンディショナ８０には電源基板８１が接続されている。電源基板８１は、燃料電池スタック２１からの直流電力や電力系統２からの交流電源を低圧の直流電力に変換して、ガスポンプ３４や改質水ポンプ４３、エアポンプ５３、循環ポンプ６４の各駆動回路、流量センサ３９，５４や温度センサ１１１，１１２，１１３、電流センサ１１４、電圧センサ１１５等のセンサ類、制御装置１００へ供給する。また、パワーコンディショナ８０や電源基板８１等が配置される補機室には、当該パワーコンディショナ８０や電源基板８１を冷却するための図示しない冷却ファンや換気ファンが配置されている。冷却ファンは、パワーコンディショナ８０や電源基板８１の発熱部に空気を送り込んで空気との熱交換により発熱部を冷却する。発熱部を冷却して昇温した空気は、換気ファンにより大気中へ排出される。

【0030】

制御装置１００は、ＣＰＵ１０１を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ１０１の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ１０２と、データを一時的に記憶するＲＡＭ１０３と、図示しない入出力ポートと、を備える。制御装置１００には、流量センサ３９，５４や温度センサ１１１，１１２，１１３、電流センサ１１４、電圧センサ１１５等からの各種検出信号が入力ポートを介して入力されている。また、制御装置１００からは、開閉弁３２，３３のソレノイドや、ガスポンプ３４のポンプモータ、改質水ポンプ４３のポンプモータ、エアポンプ５３のポンプモータ、循環ポンプ６４のポンプモータ等への各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。また、制御装置１００には、無線式または有線式の通信回線を介して図示しないリモコンが接続される。制御装置１００は、燃料電池システム１０のユーザにより操作された当該リモコンからの信号に基づいて各種制御を実行する。

【0031】

次に、こうして構成された燃料電池システム１０の動作について説明する。制御装置１００のＣＰＵ１０１は、システム起動が要求されると、脱硫器３５に燃料成分を吸着させる燃料吸着工程や、発電モジュール２０内をエアの供給によってパージするパージ工程、燃焼器２４に原燃料ガスとエアとを供給してその混合ガスを着火させる着火工程、蒸発器２２に原燃料ガスと改質水とを供給して改質器２３において水蒸気改質反応を生起させる水蒸気改質工程を順次実行してシステムを起動する。

【0032】

システム起動が完了すると、ＣＰＵ１０１は、システムに要求される要求出力に応じた電流（電流指令Ｉｒｅｑ）が燃料電池スタック２１から出力されるよう原燃料ガス、改質水およびエアの供給量を制御して発電を開始する。原燃料ガスの供給量の制御は、燃料利用率Ｕｆが目標利用率Ｕｆｔａｇに一致するように電流指令Ｉｒｅｑに応じたガス流量を目標ガス流量Ｆｇｔａｇに設定し、流量センサ３９により検出されるガス流量Ｆｇが設定した目標ガス流量Ｆｇｔａｇに一致するようにフィードバック制御によりガスポンプ３４を制御することにより行なわれる。なお、燃料利用率Ｕｆは、アノードに供給したアノードガスの量に対する発電に利用されたアノードガスの量の割合である。改質水の供給量の制御は、改質器２３におけるスチームカーボン比ＳＣが目標比ＳＣｔａｇに一致するように目標ガス流量Ｆｇｔａｇに基づいて目標改質水流量Ｆｗｔａｇを設定し、設定した目標改質水流量Ｆｗｔａｇの改質水が供給されるよう改質水ポンプ４３を制御することにより行なわれる。なお、スチームカーボン比ＳＣは、原燃料ガス中の炭化水素に含まれる炭素と水蒸気改質のために添加される水蒸気とのモル比である。エアの供給量の制御は、温度センサ１１２により検出されるスタック代用温度Ｔ４が目標温度Ｔ４ｔａｇに一致するようにフィードバック制御により目標エア流量Ｆａｔａｇを設定し、流量センサ５４により検出されるエア流量Ｆａが設定した目標エア流量Ｆａｔａｇに一致するようにフィードバック制御によりエアポンプ５３を制御することにより行なわれる。

【0033】

システムの停止が要求されると、ＣＰＵ１０１は、燃料電池スタック２１や改質器２３が冷却されると共に高温雰囲気下において当該燃料電池スタック２１のアノードが酸化劣化しないように原燃料ガス、改質水およびエアの供給量を調整し、燃料電池スタック２１等の冷却が完了すると、原燃料ガス、改質水およびエアの供給を停止するシステム停止処理を実行する。

【0034】

次に、起動処理の詳細について更に説明する。図２および図３は、制御装置１００のＣＰＵ１０１により実行される起動処理の一例を示すフローチャートである。このルーチンは、上位システムによりシステムの起動が指示されたときに実行される。

【0035】

起動処理では、ＣＰＵ１０１は、まず、上述した燃料吸着工程とパージ工程と着火工程とを順次実行した後（ステップＳ１００）、温度センサ１１１からの蒸発部代用温度Ｔ１や温度センサ１１２からのスタック代用温度Ｔ４、温度センサ１１３からの改質触媒代用温度Ｔ７を入力する（ステップＳ１０２）。続いて、ＣＰＵ１０１は、入力した蒸発部代用温度Ｔ１を起動時蒸発部代用温度Ｔ１ｓｔに設定し、入力したスタック代用温度Ｔ４を起動時スタック代用温度Ｔ４ｓｔに設定し、入力した改質触媒代用温度Ｔ７を起動時改質触媒代用温度Ｔ７ｓｔに設定する（ステップＳ１０４）。

【0036】

次に、ＣＰＵ１０１は、起動時蒸発部代用温度Ｔ１ｓｔに基づいて蒸気発生可能代用温度閾値α（第２閾値）を設定する（ステップＳ１０６）。ここで、蒸気発生可能代用温度閾値αは、温度センサ１１１からの蒸発部代用温度Ｔ１を用いて蒸発器２２が水蒸気を生成可能な状態に至ったことを判定するための判定用閾値である。蒸気発生可能代用温度閾値αの設定は、本実施形態では、起動時蒸発部代用温度閾値Ｔ１ｓｔと蒸気発生可能代用温度閾値αとの関係を予め求めて蒸気発生可能代用温度閾値設定用マップとしてＲＯＭ１０２に記憶しておき、起動時蒸発部代用温度閾値Ｔ１ｓｔが与えられると、マップから対応する蒸気発生可能代用温度閾値αを導出することにより行なわれる。蒸気発生可能代用温度閾値設定用マップの一例を図４に示す。蒸気発生可能代用温度閾値αは、図４に示すように、起動時蒸発部代用温度閾値Ｔ１ｓｔが大きくなるにつれて大きくなるように設定される。温度センサ１１１は、設置される位置により、温度センサ１１１により検出される蒸発部代用温度Ｔ１と蒸発器２２の水蒸気を生成する部位の温度との間に相関ずれが生じる場合がある。そこで、本実施形態では、起動時蒸発部代用温度Ｔ１ｓｔに応じて蒸気発生可能代用温度閾値αを設定することで、相関ずれを補正し、蒸発器２２が水蒸気を生成可能な状態に達するタイミングを蒸発部代用温度Ｔ１に基づいて適切に判定することができる。

【0037】

次に、ＣＰＵ１０１は、起動時スタック代用温度Ｔ４ｓｔに基づいてスタック炭素析出代用温度閾値β（第１閾値）を設定する（ステップＳ１０８）。ここで、スタック炭素析出代用温度閾値βは、温度センサ１１２からのスタック代用温度Ｔ４を用いて、水蒸気の供給がなければ炭化水素系の原燃料ガスの供給により燃料電池スタック２１に炭素が析出する状態にあることを判定するための判定用閾値である。スタック炭素析出代用温度閾値βの設定は、本実施形態では、起動時スタック代用温度Ｔ４ｓｔとスタック炭素析出代用温度閾値βとの関係を予め求めてスタック炭素析出代用温度閾値設定用マップとしてＲＯＭ１０２に記憶しておき、起動時スタック代用温度Ｔ４ｓｔが与えられると、マップから対応するスタック炭素析出代用温度閾値βを導出することにより行なわれる。スタック炭素析出代用温度閾値設定用マップの一例を図５に示す。スタック炭素析出代用温度閾値βは、図５に示すように、起動時スタック代用温度Ｔ４ｓｔが大きくなるにつれて大きくなるように設定される。水蒸気の供給がなければ燃料電池スタック２１に炭素が析出するタイミングは、燃料電池スタック２１における温度が最も高い部位の温度（最高温度）に基づいて決定される。温度センサ１１２は、燃料電池スタック２１の最高温度となる部位とは異なる位置に設置されるから、温度センサ１１２により検出されるスタック代用温度Ｔ４は、燃料電池スタック２１の最高温度と相関ずれが生じる。そこで、本実施形態では、起動時スタック代用温度Ｔ４ｓｔに応じてスタック炭素析出代用温度閾値βを設定することで、相関ずれを補正し、燃料電池スタック２１の水蒸気の供給がなければ炭素が析出するタイミングをスタック代用温度Ｔ４に基づいて適切に判定することができる。

【0038】

次に、ＣＰＵ１０１は、起動時改質触媒代用温度Ｔ７ｓｔに基づいて改質触媒炭素析出代用温度閾値γ（第１閾値）を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、改質触媒炭素析出代用温度閾値γは、温度センサ１１３からの改質触媒代用温度Ｔ７を用いて、水蒸気の供給がなければ炭化水素系の原燃料ガスの供給により改質器２３の改質触媒に炭素が析出する状態にあることを判定するための判定用閾値である。改質触媒炭素析出代用温度閾値γの設定は、本実施形態では、起動時改質触媒代用温度Ｔ７ｓｔと改質触媒炭素析出代用温度閾値γとの関係を予め求めて改質触媒炭素析出代用温度閾値設定用マップとしてＲＯＭ１０２に記憶しておき、起動時改質触媒代用温度Ｔ７ｓｔが与えられると、マップから対応する改質触媒炭素析出代用温度閾値γを導出することにより行なわれる。改質触媒炭素析出代用温度閾値設定用マップの一例を図６に示す。改質触媒炭素析出代用温度閾値γは、図６に示すように、起動時改質触媒代用温度Ｔ７ｓｔが大きくなるにつれて大きくなるように設定される。水蒸気の供給がなければ改質触媒に炭素が析出するタイミングは、改質触媒における温度が最も高い部位の温度（最高温度）に基づいて決定される。温度センサ１１３は、改質触媒の最高温度となる部位とは異なる位置に設置されるから、温度センサ１１３により検出される改質触媒代用温度Ｔ７は、改質触媒の最高温度と相関ずれが生じる。そこで、本実施形態では、起動時改質触媒代用温度Ｔ７ｓｔに応じて改質触媒炭素析出代用温度閾値γを設定することで、相関ずれを補正し、改質触媒の水蒸気の供給がなければ炭素が析出するタイミングを改質触媒代用温度Ｔ７に基づいて適切に判定することができる。

【0039】

そして、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１０２と同様に、温度センサ１１１，１１２，１１３から蒸発部代用温度Ｔ１やスタック代用温度Ｔ４、改質触媒代用温度Ｔ７を入力し（ステップＳ１１２）、入力した蒸発部代用温度Ｔ１が蒸気発生可能代用温度閾値α未満であり、且つ、入力したスタック代用温度Ｔ４がスタック炭素析出代用温度閾値β以上であるか否か（ステップＳ１１４）、入力した蒸発部代用温度Ｔ１が蒸気発生可能代用温度閾値α未満であり、且つ、入力した改質触媒代用温度Ｔ７が改質触媒炭素析出代用温度閾値γ以上であるか否か（ステップＳ１１６）、をそれぞれ判定する。ステップＳ１１４の処理は、水蒸気の供給がなければ原燃料ガスの供給により燃料電池スタック２１に炭素が析出する状態にあるにも拘わらず、蒸発器２２が未だ水蒸気を生成可能な状態にないことを判定するための処理である。ステップＳ１１６の処理は、水蒸気の供給がなければ原燃料ガスの供給により改質器２３の改質触媒に炭素が析出する状態にあるにも拘わらず、蒸発器２２が未だ水蒸気を生成可能な状態にないことを判定するための処理である。図７は、改質触媒の炭素析出条件の一例を示す説明図である。図示するように、改質触媒は、その入口温度が所定温度Ｔｉｎｒｅｆに達するまでは、必要なスチームカーボン比ＳＣは値０であり、水蒸気の供給がなくても、炭素が析出することはない。一方、改質触媒の入口温度が所定温度Ｔｉｎｒｅｆを超えると、温度が高くなるにつれて必要なスチームカーボン比ＳＣの値が大きくなり、炭素を析出させないために、多くの水蒸気を必要とする。

【0040】

ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１１２およびＳ１１４で共に否定的な判定を行なった場合には、原燃料ガスとエアとの供給をそのまま維持して起動を継続する（ステップＳ１１８）。続いて、ＣＰＵ１０１は、スタック代用温度Ｔ４と起動時スタック代用温度Ｔ４ｓｔとに基づいて目標比ＳＣｔａｇを設定する（ステップＳ１２０）。目標比ＳＣｔａｇの設定は、本実施形態では、スタック代用温度Ｔ４と目標比ＳＣｔａｇとの関係を予め求めて目標比設定用マップとしてＲＯＭ１０２に記憶しておき、スタック代用温度Ｔ４が与えられると、マップから対応する目標比ＳＣｔａｇを導出することにより行なわれる。目標比設定用マップの一例を図８に示す。図示するように、目標比ＳＣｔａｇは、基本的には、スタック代用温度Ｔ４が一定の温度に達するまでは、値０であり、スタック代用温度Ｔ４が一定の温度を超えると、大きくなるにつれて大きくなるように設定される。目標比ＳＣｔａｇは、値０である場合には、水蒸気（改質水）が不要であり、値０を超える場合には、原燃料ガスに応じた量の水蒸気が必要である。このため、目標比ＳＣｔａｇは、燃料電池スタック２１に炭素が析出しないように改質水（水蒸気）の供給を開始するタイミングとそのときに必要な水蒸気の量を設定するものとなる。そして、燃料電池スタック２１の温度（スタック代用温度Ｔ４）が上昇するにつれて、目標比ＳＣｔａｇが大きくなるため、蒸発器２２に供給される改質水が増量され、生成される水蒸気により原燃料ガスを改質する水蒸気改質反応工程へ移行する。

【0041】

目標比設定用マップは、本実施形態では、起動時スタック代用温度Ｔ４ｓｔの高低に応じて異なる複数のマップが用意されている。図８に示すように、目標比ＳＣｔａｇは、起動時スタック代用温度Ｔ４ｓｔが通常の場合には、スタック代用温度Ｔ４が第２所定温度Ｔ４ｒｅｆ２以上となるタイミングで値０よりも大きくなる。一方、起動時スタック代用温度Ｔ４ｓｔが通常よりも低い場合には、目標ＳＣｔａｇは、スタック代用温度Ｔ４が第２所定温度Ｔ４ｒｅｆ２よりも低い第１所定温度Ｔ４ｒｅｆ１以上となるタイミングで値０よりも大きくなると共に通常よりも大きな値に設定される。また、起動時スタック代用温度Ｔ４ｓｔが通常よりも高い場合には、スタック代用温度Ｔ４が第２所定温度Ｔ４ｒｅｆ２よりも高い第３所定温度Ｔ４ｒｅｆ３以上となるタイミングで値０よりも大きくなると共に通常よりも小さな値に設定される。上述したように、温度センサ１１２により検出されるスタック代用温度Ｔ４は、燃料電池スタック２１の最高温度と相関ずれが生じる。そこで、本実施形態では、起動時スタック代用温度Ｔ４ｓｔに応じて異なる目標比設定用マップを用いることで、相関ずれを補正し、燃料電池スタック２１の最高温度が水蒸気を必要とする温度に達するタイミングと必要な水蒸気の量とをスタック代用温度Ｔ４に基づいて適切に判定することができる。

【0042】

ＣＰＵ１０１は、目標比ＳＣｔａｇを設定すると、設定した目標比ＳＣｔａｇが値０よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１２２）。ＣＰＵ１０１は、目標比ＳＣｔａｇが値０であると判定すると、目標比ＳＣｔａｇが値０よりも大きくなるまで、ステップＳ１１２に戻ってステップＳ１１２～Ｓ１２２の処理を繰り返す。一方、ＣＰＵ１０１は、目標比ＳＣｔａｇが値０よりも大きいと判定すると、水蒸気の生成が必要であると判断し、目標比ＳＣｔａｇと原燃料ガスの流量とに基づいて目標改質水流量Ｆｗｔａｇを設定し、設定した目標改質水流量Ｆｗｔａｇで改質水の供給が開始されるように改質水ポンプ４３を制御する（ステップＳ１２４）。これにより、蒸発器２２で水蒸気を生成され、必要な水蒸気が燃料電池スタック２１や改質触媒に供給されることで、燃料電池スタック２１や改質触媒に炭素が析出するのを防止することができる。

【0043】

そして、ＣＰＵ１０１は、スタック代用温度Ｔ４を入力し（ステップＳ１２６）、入力したスタック代用温度Ｔ４が発電可能温度に達したか否かを判定する（ステップＳ１２８）。ＣＰＵ１０１は、スタック代用温度Ｔ４が発電可能温度に達していないと判定すると、ステップＳ１２６に戻る。上述したように、スタック代用温度Ｔ４が上昇するにつれて、目標ＳＣｔａｇが大きくなり、目標ＳＣｔａｇに応じて生成される水蒸気により水蒸気改質反応工程へ移行する。ＣＰＵ１０１は、スタック代用温度Ｔ４が発電可能温度に達したと判定すると、燃料電池スタック２１が発電可能状態に至ったと判断し、発電を開始して（ステップＳ１３０）、起動処理を終了する。

【0044】

ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１１２～Ｓ１２２の処理の繰り返しの過程において、ステップＳ１１４またはＳ１１６で肯定的な判定がなされると、水蒸気の供給がなければ燃料電池スタック２１あるいは改質触媒に炭素が析出する状態にあるにも拘わらず、蒸発器２２が未だ水蒸気を生成可能な状態にないと判断して、起動を中断する（ステップＳ１３２）。起動の中断は、本実施形態では、ガスポンプ３４とエアポンプ５３の駆動を停止して原燃料ガスおよびエアの供給を停止することにより行なわれる。なお、起動の中断中であっても、エアの供給は継続して行なうようにしてもよい。そして、ＣＰＵ１０１は、所定時間（例えば、１５分間）が経過するまで待機する（ステップＳ１３４）。所定時間が経過すると、ＣＰＵ１０１は、着火工程から起動を再開し（ステップＳ１３６）、ステップＳ１１２に戻る。起動の再開は、原燃料ガスとエアとがそれぞれ供給されるようにポンプ３４とエアポンプ５３とを制御しつつ、着火装置２５をオンして燃焼器２４に導入される原燃料ガスとエアとの混合ガスを着火させることにより行なわれる。起動の中断による原燃料ガスの停止により燃焼器２４の燃焼は終了するものの、蒸発器２２は、燃焼器２４の予熱によって加熱される。したがって、起動の中断と再開とを繰り返し実行することで、蒸発器２２の温度（蒸発部代用温度Ｔ１）を水蒸気の生成が可能な温度まで昇温させることができる。この結果、燃料電池スタック２１や改質触媒に炭素が析出するのを防止しつつ、起動を進行させることができる。なお、本実施形態では、ＣＰＵ１０１は、起動を中断した後、所定時間が経過するまで待機するものとした。しかし、ＣＰＵ１０１は、起動を中断した後、温度センサ１１１により検出される温度（蒸発部代用温度Ｔ１）を監視し、蒸発部代用温度Ｔ１が所定温度以上上昇するまで待機するようにしてもよい。

【0045】

図９は、起動時における蒸発部代用温度Ｔ１、スタック代用温度Ｔ４、改質触媒代用温度Ｔ７、燃料流量およびエア流量の時間変化の様子を示す説明図である。起動処理に際して、着火工程の実行により燃焼器２４が着火すると、燃焼器２４からの燃焼熱や燃焼排ガスにより、燃料電池スタック２１や改質器２３、蒸発器２２が加熱される。本実施形態では、蒸発器２２は、改質器２３よりも燃焼器２４から離れた位置に設置されており、蒸発器２２の温度（蒸発部代用温度Ｔ１）は、改質器２３の温度（改質触媒代用温度Ｔ７）よりも緩やかに上昇する。そして、スタック代用温度Ｔ４あるいは改質触媒代用温度Ｔ７がそれぞれのスタック炭素析出代用温度閾値βあるいは改質触媒炭素析出代用温度閾値γを超えたにも拘わらず、蒸発部代用温度Ｔ１が蒸気発生可能代用温度閾値αに達していない場合には、ＣＰＵ１０１は、原燃料ガスの供給を停止して起動を中断する（時刻ｔ１）。そして、ＣＰＵ１０１は、所定時間が経過すると、原燃料ガスの供給を開始して起動を再開する（時刻ｔ２）。これにより、水蒸気が供給されなければ燃料電池スタック２１や改質触媒に炭素が析出する状態にあるにも拘わらず、蒸発器２２が水蒸気を生成できない場合に、起動を中断して燃焼器２４の予熱で蒸発器２２を加熱することで、蒸発器２２で水蒸気を生成可能な状態とすることができる。この結果、燃料電池スタック２１や改質触媒に炭素を析出させることなく、起動を完了させることができる。

【0046】

上述した実施形態では、ＣＰＵ１０１は、起動処理において、起動時蒸発部代用温度Ｔ１ｓｔに基づいて蒸気発生可能代用温度閾値αを設定し、蒸発部代用温度Ｔ１が蒸気発生可能代用温度閾値α未満であれば蒸発器２２が水蒸気を生成可能な状態にないと判定した。しかし、蒸発部代用温度Ｔ１と蒸発器２２の水蒸気を生成する部位の温度との間の相関ずれが少ない場合には、蒸気発生可能代用温度閾値αとして一定値を用いてもよい。

【0047】

上述した実施形態では、ＣＰＵ１０１は、起動処理において、起動時スタック代用温度Ｔ４ｓｔに基づいてスタック炭素析出代用温度閾値βを設定し、スタック代用温度Ｔ４がスタック炭素析出代用温度閾値β以上であれば水蒸気の供給がなければ燃料電池スタック２１に炭素が析出する状態にあると判定した。しかし、スタック代用温度Ｔ４と燃料電池スタック２１の最高温度との間の相関ずれが少ない場合には、スタック炭素析出代用温度閾値βとして一定値を用いてもよい。

【0048】

上述した実施形態では、ＣＰＵ１０１は、起動処理において、起動時改質触媒代用温度Ｔ７ｓｔに基づいて改質触媒炭素析出代用温度閾値γを設定し、改質触媒代用温度Ｔ７が改質触媒炭素析出代用温度閾値γ以上であれば、水蒸気の供給がなければ改質触媒に炭素が析出する状態にあると判定した。しかし、改質触媒代用温度Ｔ７と改質触媒の最高温度との間の相関ずれが少ない場合には、改質触媒炭素析出代用温度閾値γとして一定値を用いてもよい。

【0049】

以上、本開示を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本開示はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本開示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。

【産業上の利用可能性】

【0050】

本開示は、燃料電池システムの製造産業に利用可能である。

【符号の説明】

【0051】

１０ 燃料電池システム、２１ 燃料電池スタック（燃料電池）、２２ 蒸発器（蒸発部）、２３ 改質器（改質部）、２４ 燃焼器（燃焼部）、２９ モジュールケース（ケース）、３０ 原燃料ガス供給装置、４０ 改質水供給装置、５０ エア供給装置（酸化剤ガス供給装置）、１００ 制御装置（制御部）、１１１ 温度センサ（蒸発部温度センサ）、１１２ 温度センサ（燃料電池温度センサ）、１１３ 温度センサ（改質部温度センサ）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】