特許 7344723 燃料電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-06

(45)【発行日】2023-09-14

(54)【発明の名称】燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/0612 20160101AFI20230907BHJP

   H01M 8/12 20160101ALI20230907BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20230907BHJP

   H01M 8/04225 20160101ALI20230907BHJP

   H01M 8/04746 20160101ALI20230907BHJP

   H01M 8/0432 20160101ALI20230907BHJP

   H01M 8/04302 20160101ALI20230907BHJP

【ＦＩ】

H01M8/0612

H01M8/12 101

H01M8/04 J

H01M8/04225

H01M8/04746

H01M8/0432

H01M8/04302

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019161390

(22)【出願日】2019-09-04

(65)【公開番号】P2021039906

(43)【公開日】2021-03-11

【審査請求日】2022-05-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】507308902

【氏名又は名称】ルノー エス．ア．エス．

【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＡＵＬＴ Ｓ．Ａ．Ｓ．

【住所又は居所原語表記】１２２－１２２ ｂｉｓ， ａｖｅｎｕｅ ｄｕ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｌｅｃｌｅｒｃ， ９２１００ Ｂｏｕｌｏｇｎｅ－Ｂｉｌｌａｎｃｏｕｒｔ， Ｆｒａｎｃｅ

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】前嶋 晋

(72)【発明者】

【氏名】姫野 友克

(72)【発明者】

【氏名】臼田 昌弘

【審査官】大内 俊彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－３２９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１１０３６７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ８／００－ ８／２４９５

Ｂ６０Ｌ ５０／００－５８／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アノードガスとカソードガスとを用いて発電する固体酸化物型燃料電池を備える燃料電池システムであって、
原燃料としての炭化水素系の液体燃料を貯留する第１タンクと、
前記原燃料を加熱して気体燃料と残留液体燃料とを生成する蒸発器と、
前記第１タンクに貯留された原燃料を前記蒸発器に供給する第１供給器と、
前記固体酸化物型燃料電池から排出される排出ガス、及び前記蒸発器に接続された第１供給路を通じて供給される前記気体燃料を燃焼させる燃焼器と、
前記蒸発器に接続された第２供給路を通じて供給される残留液体燃料を貯留する第２タンクと、
前記第２供給路を通過する残留液体燃料の流量を調整するバルブと、
前記第２タンクに貯留された残留液体燃料を前記固体酸化物型燃料電池へと供給する第２供給器を含み、当該第２供給器から供給された残留液体燃料を気化して改質し、前記アノードガスとして前記固体酸化物型燃料電池に供給するアノード供給系と、
前記燃料電池システムの運転状態に応じて、前記第１供給器、前記第２供給器、及び前記バルブを制御するコントローラと、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、
前記コントローラは、
前記燃料電池システムの起動時又はシステム起動後の通常運転中に、前記第１供給器により前記第１タンクの原燃料を前記蒸発器に供給することで、前記蒸発器で生成された気体燃料を前記燃焼器に供給し、前記バルブを開弁させることで、前記蒸発器で生成された残留液体燃料を前記第２タンクへと回収させる回収処理を実行する、
燃料電池システム。

【請求項3】

請求項２に記載の燃料電池システムであって、
前記コントローラは、
前記回収処理による残留液体燃料の回収が完了した場合に前記バルブを閉弁して前記回収処理を停止する停止処理を実行し、
終了条件が成立するまでの間、前記回収処理及び前記停止処理を繰り返し実行する、
燃料電池システム。

【請求項4】

請求項３に記載の燃料電池システムであって、
前記コントローラは、
システム起動後に前記固体酸化物型燃料電池の温度が発電開始可能温度に到達して暖機が完了した場合に、前記終了条件が成立したと判定する、
燃料電池システム。

【請求項5】

請求項３又は請求項４に記載の燃料電池システムであって、
前記コントローラは、前記終了条件が成立した場合に、前記バルブを一旦開弁した後に全閉状態に制御する、
燃料電池システム。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記燃焼器の上流側に当該燃焼器を加熱するためのヒータをさらに備え、
前記第１供給路は、前記固体酸化物型燃料電池と前記ヒータとの間に接続される、
燃料電池システム。

【請求項7】

請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記燃焼器の上流側に当該燃焼器を加熱するためのヒータをさらに備え、
前記第１供給路は、前記ヒータと前記燃焼器との間に接続される、
燃料電池システム。

【請求項8】

請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記第２タンクに貯留された液体燃料を前記蒸発器へと供給する第３供給器をさらに備える、
燃料電池システム。

【請求項9】

請求項８に記載の燃料電池システムであって、
前記蒸発器に接続されたタンクであって、前記第３供給器から供給された液体燃料のうち前記蒸発器において残留した残留液体燃料を貯留する第３タンクをさらに備え、
前記アノード供給系は、前記第３タンクに貯留された残留液体燃料を前記固体酸化物型燃料電池へと供給する第４供給器と、をさらに備える、
燃料電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、炭化水素を含有する燃料を改質した改質燃料を用いて発電する燃料電池システムにおいて、改質触媒でのコーキングを抑制するために、改質触媒に銀成分を含む活性金属を用いたものが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－１８５９８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記の燃料電池システムでは、改質触媒に比較的高価な銀成分を含む活性金属を用いるので、燃料電池システム全体として製造コストが高くなる。

【0005】

本発明は、低製造コストで、コーキングを抑制可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一つの態様によれば、アノードガスとカソードガスとを用いて発電する固体酸化物型燃料電池を備える燃料電池システムを提供する。燃料電池システムは、原燃料としての炭化水素系の液体燃料を貯留する第１タンクと、原燃料を加熱して気体燃料と残留液体燃料とを生成する蒸発器と、第１タンクに貯留された原燃料を蒸発器に供給する第１供給器と、燃料電池から排出される排出ガス、及び蒸発器に接続された第１供給路を通じて供給される気体燃料を燃焼させる燃焼器と、蒸発器に接続された第２供給路を通じて供給される残留液体燃料を貯留する第２タンクと、第２供給路を通過する残留液体燃料の流量を調整するバルブと、第２タンクに貯留された残留液体燃料を燃料電池へと供給する第２供給器を含み、当該第２供給器から供給された残留液体燃料を気化して改質し、アノードガスとして燃料電池に供給するアノード供給系と、燃料電池システムの運転状態に応じて、第１供給器、第２供給器、及びバルブを制御するコントローラと、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明の一つの態様によれば、簡易な構成によってアノードガスに含まれる炭素成分の含有率を低下させるため、低製造コストで、かつコーキングを抑制可能な燃料電池システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１実施形態による燃料電池システムの構成の概要を示す図である。

【図2】図２は、第１実施形態による燃料電池システムの原燃料の気液平衡図である。

【図3A】図３Ａは、第１実施形態による燃料電池システムの燃料生成制御の前半部分を説明するフローチャートである。

【図3B】図３Ｂは、第１実施形態による燃料電池システムの燃料生成制御の後半部分を説明するフローチャートである。

【図4】図４は、第２実施形態による燃料電池システムの燃料生成制御を説明するフローチャートである。

【図5】図５は、第３実施形態による燃料電池システムの構成の概要を示す図である。

【図6】図６は、第３実施形態による燃料電池システムの燃料再生成制御を説明するフローチャートである。

【図7】図７は、第４実施形態による燃料電池システムの構成の概要を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して、本発明の各実施形態に係る燃料電池システム１００について説明する。

【0010】

（第１実施形態）
まず、図１から図３Ｂを参照して、第１実施形態による燃料電池システム１００について説明する。

【0011】

図１は、第１実施形態による燃料電池システム１００の構成の概要を示す図である。

【0012】

図１に示す燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１４に対して発電に必要となるアノードガス及びカソードガスを供給し、燃料電池スタック１４を電気負荷（車両走行用の電動モータ等）に応じて発電させるシステムである。

【0013】

燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１４にアノードガスを供給するアノードガス供給系統２０と、燃料電池スタック１４にカソードガスを供給するカソードガス供給系統３０と、燃料電池スタック１４から排出されたアノードオフガス及びカソードオフガスを排気する排気系統４０と、燃料電池システム１００のシステム全体の動作を統括的に制御するコントローラ６０とを備える。

【0014】

燃料電池スタック１４は、複数の固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）を積層した積層電池である。一の固体酸化物型燃料電池（燃料電池セル）は、セラミック等の固体酸化物で形成された電解質層を、アノードガスが供給されるアノード電極と、カソードガスが供給されるカソード電極とにより挟み込むことにより構成されている。例えば、アノードガスは水素及び炭化水素等を含むガスであり、カソードガスは酸素等を含むガスである。

【0015】

アノードガス供給系統２０は、アノード供給通路５２と、低濃度燃料タンク２００と、第２インジェクタ２２と、改質処理装置９と、を備える。

【0016】

改質処理装置９及び燃料電池スタック１４は、アノード供給通路５２を介して燃料供給源である低濃度燃料タンク２００に接続されている。低濃度燃料タンク２００には、炭化水素の濃度が原燃料に対して相対的に低い濃度の液体燃料が貯留されている。この低濃度燃料タンク２００に貯留される液体燃料は、例えば含水エタノールである。この低濃度燃料の生成方法については後述する。

【0017】

アノード供給通路５２は、低濃度燃料タンク２００から改質処理装置９へ供給する燃料の量を調節する第２インジェクタ２２を備えている。

【0018】

改質処理装置９は、低濃度燃料タンク２００から供給される液体燃料を、燃料電池スタック１４における発電に用いるために適切な状態とするために改質処理する装置である。改質処理装置９は、改質器用蒸発器１０及び改質器１２により構成される。

【0019】

改質器用蒸発器１０は、低濃度燃料タンク２００からアノード供給通路５２を介して供給される低濃度燃料を、排気通路５７を介して供給される燃焼ガスとの熱交換によって加熱して気化させる熱交換器である。

【0020】

より詳細には、改質器用蒸発器１０は、燃料入口１０ａから燃料出口１０ｂに向かって流れる燃料と、燃焼ガス入口１０ｃから燃焼ガス出口１０ｄに向かって流れる燃焼ガスと、の熱交換を可能とする内部構造を有する。

【0021】

改質器１２は、改質器用蒸発器１０による気化後の燃料を燃料電池スタック１４に供給するために適切な状態とするために改質反応させてアノードガスを生成する。例えば、改質器１２は、図示しない改質用触媒を備え、当該改質用触媒によって改質器用蒸発器１０からの気体燃料を水蒸気改質し、水素及び炭素を主成分とする改質処理後のアノードガス（以下では、「改質燃料」とも記載する）を生成する。

【0022】

また、改質器１２は、燃料入口１２ａから燃料出口１２ｂに向かって流れる気体燃料と、燃焼ガス入口１２ｃから燃焼ガス出口１２ｄに向かって流れる燃焼ガスと、の熱交換を可能とする内部構造を有する。すなわち、本実施形態の改質器１２は、気体燃料を改質反応に適した温度とすべく燃焼ガスの保有熱で当該気体燃料を加熱する。

【0023】

次に、燃料電池スタック１４にカソードガス（空気）を供給するカソードガス供給系統３０について説明する。

【0024】

カソードガス供給系統３０は、カソード供給通路５８と、エアブロア３００と、空気熱交換器２４と、を備える。

【0025】

燃料電池スタック１４のカソード極入口１４ｂは、カソード供給通路５８を介して酸化剤ガス供給源としてのエアブロア３００と接続されている。したがって、エアブロア３００に設定される出力に応じた流量の空気がカソード極入口１４ｂを介して燃料電池スタック１４内に供給される。

【0026】

エアブロア３００の出力は、燃料電池システム１００の運転状態に応じてコントローラ６０によって適宜設定される。

【0027】

空気熱交換器２４は、エアブロア３００からの空気を、排気通路５７を介して供給される燃焼ガスとの熱交換によって加熱する機能を有する。特に、空気熱交換器２４は、空気入口２４ａから空気出口２４ｂに向かって流れる空気と、燃焼ガス入口２４ｃから燃焼ガス出口２４ｄに向かって流れる燃焼ガスと、の熱交換を可能とする内部構造を有する。

【0028】

燃料電池スタック１４は、改質器１２からのアノードガス（改質燃料）とエアブロア３００からのカソードガス（空気）の供給を受けて発電する。燃料電池スタック１４に供給されるアノードガスの流量は第２インジェクタ２２により調整され、カソードガスの流量はエアブロア３００により調整される。

【0029】

続いて、排気系統４０について説明する。

【0030】

排気系統４０は、オフガス配管５４と、ヒータ１５と、燃焼器１６と、燃焼器用蒸発器１８と、を備える。

【0031】

オフガス配管５４は、燃料電池スタック１４のアノード極出口１４ｃに接続されるアノードオフガス配管５４ａ、及び燃料電池スタック１４のカソード極出口１４ｄに接続されるカソードオフガス配管５４ｂを有する。アノードオフガス配管５４ａには、燃料電池スタック１４のアノード極内からのアノードオフガスが排出される。一方、カソードオフガス配管５４ｂには、燃料電池スタック１４のカソード極内からのカソードオフガスが排出される。

【0032】

そして、これらアノードオフガス配管５４ａ及びカソードオフガス配管５４ｂは、それぞれアノード極出口１４ｃ及びカソード極出口１４ｄの直後において合流し、一つのオフガス配管５４を構成する。

【0033】

燃焼器１６は、燃料電池スタック１４から排出されるアノードオフガス及びカソードオフガスを燃焼させる装置であって、オフガス配管５４に配置される。

【0034】

より詳細には、燃焼器１６は、上記アノードオフガス等を触媒燃焼させるための、白金（Ｐｔ）及びパラジウム（Ｐｄ）等の触媒材料を担体に支持させてなる触媒部を備える。なお、燃焼器１６には、当該触媒部を加熱するための電気式のヒータ１５が設けられる。

【0035】

このようにヒータ１５を設け、燃料電池システム１００の起動時などに触媒部を触媒反応に好適な温度まで昇温させる処理（すなわち、燃焼器１６の暖機）を実行することで、ヒータ１５により触媒部の加熱を促進し、燃焼器１６の速やかな暖機を図ることができる。ヒータ１５は、燃焼器１６と一体的に設けられて燃焼器１６の触媒部を加熱する構成としてもよいし、燃焼器１６よりも上流側のオフガス配管５４に配置し、オフガス配管５４を流れるガスを加熱して、このガスにより燃焼器１６の触媒部を加熱する構成としてもよい。

【0036】

燃焼器１６は、燃焼ガス流路５６を介して燃焼器用蒸発器１８に接続されている。燃焼器用蒸発器１８は、システム起動時等において、後述する原燃料タンク４００から原燃料供給路４１を通じて供給される原燃料を、燃焼器１６から燃焼ガス流路５６を介して供給される高温のガスとの熱交換によって加熱する熱交換器である。

【0037】

燃焼器用蒸発器１８の排気ガス出口１８ｄには、燃焼器用蒸発器から排出されるガスを外部へと排気するための排気通路５７が接続されている。排気通路５７は、分岐部Ｊ２において、アノードガス供給系統２０に向かう第１排気通路５７ａと、カソードガス供給系統３０に向かう第２排気通路５７ｂとに分岐する。

【0038】

第１排気通路５７ａは改質器１２及び改質器用蒸発器１０に連通し、第２排気通路５７ｂは空気熱交換器２４に連通するように構成されている。改質器用蒸発器１０よりも下流側の第１排気通路５７ａと空気熱交換器２４よりも下流側の第２排気通路５７ｂとは合流部Ｊ３において合流し、一つの排気通路としてマフラ５０等の消音装置に接続する。このように、排気通路５７に流入した排気ガス等は、マフラ５０等を介して燃料電池システム１００の外部に排出される。

【0039】

本実施形態の燃料電池システム１００では、例えばエタノール濃度が４０％程度の含水エタノールを燃料として使用することを想定している。このような含水エタノール等の炭化水素系の液体燃料を燃料として用いると、燃料中の炭素成分の濃度によっては、改質器１２や燃料電池スタック１４のアノード電極で炭素が析出するコーキングが生じることがある。このようなコーキングが発生すると、改質器１２での改質効率や燃料電池スタック１４での発電効率が低下してしまう。

【0040】

そこで、本実施形態による燃料電池システム１００は、炭化水素系の液体燃料を原燃料として用いた場合であっても、原燃料に含まれる炭素成分を発電に悪影響を及ぼさない程度に低減した低濃度燃料を生成することで、燃料電池スタック１４等におけるコーキングを抑制するように構成されている。以下では、原燃料タンク４００に貯留された原燃料から低濃度燃料を生成するための構成について説明する。

【0041】

燃焼器用蒸発器１８は、当該燃焼器用蒸発器１８の燃料入口１８ａにおいて原燃料供給路４１と接続されている。燃焼器用蒸発器１８は、原燃料供給路４１を介して、原燃料が貯留されている原燃料タンク４００に接続されている。原燃料供給路４１には、原燃料タンク４００から燃焼器用蒸発器１８へ供給する原燃料の量を調節する第１インジェクタ３１が設けられている。

【0042】

燃焼器用蒸発器１８は、原燃料タンク４００から供給された原燃料を貯留可能な容器であって、燃焼器１６から供給される高温のガスを用いて原燃料を加熱するように構成されている。燃焼器用蒸発器１８内で加熱された原燃料は、炭素成分濃度の高い気体燃料と気体燃料よりも炭素成分の濃度が低い残留液体燃料とに分離される。

【0043】

図２は、本実施形態の原燃料の気液平衡図である。図２の横軸は液相の濃度を示しており、縦軸は気相の濃度を示している。

【0044】

図２の点Ａに示されるように、本実施形態の原燃料は、例えば、エタノール水溶液中のエタノール（炭素成分）の濃度が略４０％であるとき、これを気化した気相のエタノール濃度は略６０％となる。このように、燃焼器用蒸発器１８において原燃料が加熱されると、気化した燃料である気体燃料のエタノール（炭素成分）の濃度が、残留した液体である残留液体燃料の濃度よりも高くなる。

【0045】

図１に示すように、燃焼器用蒸発器１８は気体燃料出口１８ｂを有しており、気体燃料出口１８ｂとオフガス配管５４とが第１供給路５３により接続される。また、燃焼器用蒸発器１８は液体燃料出口１８ｅを有しており、液体燃料出口１８ｅと低濃度燃料タンク２００とが第２供給路５９により接続される。第２供給路５９には、バルブ２１０が設けられており、バルブ２１０の開閉量によって第２供給路５９を流れる残留液体の流量が調節される。

【0046】

以下では、燃焼器用蒸発器１８において加熱された原燃料のうち、気化せずに液体として残留した液体燃料を残留液体燃料又は低濃度燃料と称する。一方、燃焼器用蒸発器１８において加熱された原燃料のうち、気化した燃料を気体燃料と称する。燃焼器用蒸発器１８において生成された残留液体燃料（低濃度燃料）は、第２供給路５９を通じて低濃度燃料タンク２００に貯留され、気体燃料は第１供給路５３を通じて燃焼器１６へ供給される。

【0047】

本実施形態の燃料電池システム１００では、燃焼器用蒸発器１８において生成された低濃度燃料は改質器１２等によりアノードガスに改質され、燃料電池スタック１４での発電に利用される。一方、燃焼器用蒸発器１８において生成された気体燃料は第１供給路５３及びオフガス配管５４を介して燃焼器１６に供給される。システム起動時（暖機時）等においては、エアブロア３００から供給される空気と、燃焼器用蒸発器１８から供給される気体燃料とを燃焼器１６にて燃焼させることで、高温の燃焼ガスを生成し、このガスを用いて改質器１２や空気熱交換器２４等での熱交換が行われる。

【0048】

なお、本実施形態において、燃焼器温度とは、排気通路５７における燃焼器１６の出口の温度を意味する。燃焼器温度は、燃焼器１６の燃焼ガス出口付近の温度を直接検出して取得しても良いし、当該燃焼ガス出口付近の温度に相関する他の燃料電池システム１００内の要素の温度検出値から推定して取得しても良い。また、燃焼器温度を、燃焼器１６の燃焼ガス出口付近の温度に相関する温度以外の他の任意の物理量（各部の熱容量及び保有熱量など）に基づいて推定しても良い。

【0049】

次に、燃料電池システム１００における制御装置としてのコントローラ６０について説明する。

【0050】

コントローラ６０は、（ＣＰＵ）等の各種演算・制御装置、ＲＯＭ及びＲＡＭ等の各種記憶装置、並びに入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータからなる電子制御ユニットとして構成されている。

【0051】

コントローラ６０は、燃料電池システム１００の起動時等には低濃度燃料を生成する制御を実行し、システム起動後等には定常運転制御を実行する。

【0052】

ここにいうシステム起動時とは、燃料電池システム１００の運転が停止している状態（燃料電池スタック１４を含む燃料電池システム１００内の各要素の動作が停止している状態）において、コントローラ６０が外部からのシステム起動指令を検出したことをトリガとして、改質器１２、燃料電池スタック１４、及び燃焼器１６等の燃料電池システム１００内の要素をそれぞれの作動に適した所望温度に昇温させるプロセス（燃料電池システム１００の起動のための暖機運転）が実行されている期間を指す。なお、システム起動時には、燃料電池スタック１４の非発電状態（アイドルストップ状態）からの復帰の際の暖機運転の期間も含まれ得る。

【0053】

図３Ａ及び図３Ｂを参照して、本実施形態の燃料電池システム１００において、原燃料から低濃度燃料を生成するための燃料生成制御について説明する。

【0054】

この燃料生成制御は、コントローラ６０にプログラムされた制御であって、システム起動時等の所定のタイミングで実行される制御である。本制御が開始されると、まずステップＳ３０１において、コントローラ６０は、エアブロア３００を制御することによって、空気熱交換器２４及び燃料電池スタック１４へ所定流量の空気を供給する。空気供給を開始した後、コントローラ６０はステップＳ３０２の処理を実行する。

【0055】

ステップＳ３０２において、コントローラ６０は、第２供給路５９のバルブ２１０を閉止する。バルブ２１０が閉止されることによって、燃焼器用蒸発器１８から低濃度燃料タンク２００への液体燃料の流入が禁止される。このようにバルブ２１０を閉じることで燃焼器用蒸発器１８内に液体燃料を貯留することが可能な状態となる。バルブ２１０の閉止が完了すると、処理はステップＳ３０３に移行する。

【0056】

ステップＳ３０３において、コントローラ６０は第１インジェクタ３１を作動させる。これにより、原燃料タンク４００から燃焼器用蒸発器１８に原燃料の供給が開始され、燃焼器用蒸発器１８内に原燃料が貯留される。所定量の原燃料が貯留された後、コントローラ６０はステップＳ３０４の処理を実行する。

【0057】

ステップＳ３０４において、コントローラ６０はヒータ１５を作動させる。これにより、ヒータ１５を通過するガス及びヒータ１５からの熱伝導により、燃焼器１６及び燃焼器用蒸発器１８等が加温される。燃焼器用蒸発器１８の温度が上昇しはじめると、当該燃焼器用蒸発器１８内の原燃料の一部が気化し始め、気体燃料が第１供給路５３を通じてオフガス配管５４に還流される。このように還流された気体燃料は燃料電池スタック１４から排出された空気とともに燃焼器１６で燃焼され、高温の燃焼ガスが燃焼器用蒸発器１８、改質器１２、改質器用蒸発器１０、空気熱交換器等に供給され、各種機器の暖機が促進されることとなる。

【0058】

ステップＳ３０５において、コントローラ６０は、燃焼器１６の温度が所定の温度に達したか否かを判定する。ここにいう所定の温度とは、例えば、これ以上加温されなくても気体燃料を燃焼器１６にて燃焼させることができる温度（自立燃焼温度）であり、例えば２００［℃］以上の温度が想定される。ステップＳ３０５において、コントローラ６０は、燃焼器１６の温度が所定の温度に達した場合には、ステップＳ３０６の処理を実行する。一方、燃焼器１６の温度が所定の温度に達していない場合には、コントローラ６０は燃焼器温度が所定の温度に到達するまで待機する。

【0059】

ステップＳ３０６において、コントローラ６０はヒータ１５を停止させる。ヒータ１５の停止が完了すると、処理はステップＳ３０７に移行する。

【0060】

ステップＳ３０７において、コントローラ６０は、燃焼器用蒸発器１８の温度が原燃料の沸点に達しており、かつ沸点に到達後所定時間経過しているか否かを判定する。この判定は、燃焼器用蒸発器１８内に貯留された原燃料の気液分離が十分に行われたか否か、より具体的には、燃料電池システム１００の運転に必要な量の残留液体燃料（低濃度燃料）が生成されたか否かを判断するための処理である。

【0061】

燃焼器用蒸発器１８の温度が原燃料の沸点に達してから所定時間経過するまでの間には、原燃料の一部が気化して炭素成分の濃度が高い気体燃料が生成される。この際、燃焼器用蒸発器１８内には、気体燃料よりも炭素成分の濃度が低い低濃度液体燃料が残留液体燃料として生成される。燃焼器用蒸発器１８で生成された気体燃料が燃焼器１６にて燃焼される点については前述した通りである。

【0062】

ステップＳ３０７において、コントローラ６０は、燃焼器用蒸発器１８の温度が沸点に達してから所定時間経過したと判定した場合、図３ＢのステップＳ３０８の処理を実行する。

【0063】

図３Ｂに示すように、ステップＳ３０８では、コントローラ６０は、バルブ２１０を開弁（全開）する制御を行う。バルブ２１０が開弁されると、燃焼器用蒸発器１８内に残留した低濃度液体燃料が第２供給路５９を通じて低濃度燃料タンク２００に供給される。例えば、低濃度燃料タンク２００を燃焼器用蒸発器１８の下方に配置し、これらを第２供給路５９で連結することで、燃焼器用蒸発器１８内の残留液体燃料を、重力を利用して低濃度燃料タンク２００へと流下させることが可能となる。また、燃焼器用蒸発器１８にポンプを設け、当該ポンプを用いて残留液体燃料を低濃度燃料タンク２００へ供給してもよい。

【0064】

そして、ステップＳ３０９において、コントローラ６０は、残留液体燃料の回収が完了したか否かを判定する。回収が完了したか否かの判定は、例えば燃焼器用蒸発器１８に設けられた体積又は質量を測定するセンサの値に基づいて行われてもよい。この場合、コントローラ６０は、燃焼器用蒸発器１８の内部の残留液体燃料の体積又は質量に相当する値が略０になったことを検出した場合に、残留液体燃料の回収が完了したと判定する。なお、バルブ２１０が開弁されてから所定の時間経過した場合に、燃料の回収が完了したと判定してもよい。このように、コントローラ６０は、残留液体燃料の回収が完了したと判定した場合に、処理をステップＳ３１０に移行させる。

【0065】

ステップＳ３１０において、コントローラ６０は、バルブ２１０を閉止する。バルブ２１０が閉止されることによって、燃焼器用蒸発器１８から低濃度燃料タンク２００への残留液体燃料の排出は停止する。

【0066】

ステップＳ３１１において、コントローラ６０は、燃料電池システム１００の起動が完了したか否か、つまり燃料電池スタック１４の暖機が完了したか否かを判定する。このような終了条件の判定は、燃料電池スタック１４自体の温度又はカソードオフガス等の温度を検出する温度センサによって検出される温度に基づいて判定される。コントローラ６０は、例えば、この温度センサの示す値が発電開始可能な暖機完了温度（例えば７００～８００［℃］）以上となった場合にシステム起動が完了したと判定する。ステップＳ３１１において、コントローラ６０が、燃料電池スタック１４が起動したと判定すると、処理はステップＳ３１２に移行する。

【0067】

ステップＳ３１２において、コントローラ６０は、燃焼器用蒸発器１８の内部に残留した液体燃料を完全に排出するために、閉弁状態にあるバルブ２１０を一旦開弁し、全開状態とした後に再度閉弁する開閉処理を行う。これにより、燃焼器用蒸発器１８内に残留液体燃料が抜け切れていなかった場合であっても、燃焼器用蒸発器１８内を空にすることができる。

【0068】

そして、ステップＳ３１３において、コントローラ６０は、燃料電池システム１００を発電モードへ移行させる。発電モードでは、コントローラ６０は、エアブロア３００を制御して所定流量の空気（カソードガス）を燃料電池スタック１４に供給するとともに、第２インジェクタ２２を制御して低濃度燃料タンク２００に貯留された低濃度燃料を燃料電池スタック１４へと供給する。第２インジェクタ２２から供給された低濃度液体燃料は、改質器用蒸発器１０にて気化されるとともに改質器１２にてアノードガスに改質された後、燃料電池スタック１４に供給される。燃料電池スタック１４は、アノードガス及びカソードガスの供給を受けて、発電要求に応じた電力を発電する。

【0069】

なお、上述したステップＳ３０３からステップＳ３０７における残留液体燃料の生成及び回収を実行する処理は「回収処理」と称し、またステップＳ３０８からステップＳ３１０の回収停止を実行する処理は「停止処理」と称する。このように、第１実施形態では、燃料電池システム１００のシステム起動時に回収処理及び停止処理を実行する。

【0070】

以上説明した本実施形態の燃料電池システム１００によれば、以下の作用効果を奏する。

【0071】

本実施形態の燃料電池システム１００は、アノードガスとカソードガスとを用いて発電する固体酸化物型燃料電池を備える。燃料電池システム１００は、原燃料としての炭化水素系の液体燃料を貯留する原燃料タンク（第１タンク）４００と、原燃料を加熱して気体燃料と残留液体燃料とを生成する燃焼器用蒸発器１８と、原燃料タンク４００に貯留された原燃料を燃焼器用蒸発器１８に供給する第１インジェクタ（第１供給器）３１と、燃料電池スタック１４から排出される排出ガス、及び燃焼器用蒸発器１８に接続された第１供給路５３を通じて供給される気体燃料を燃焼させる燃焼器１６と、燃焼器用蒸発器１８に接続された第２供給路５９を通じて供給される残留液体燃料を貯留する低濃度燃料タンク２００と、第２供給路５９を通過する残留液体燃料の流量を調整するバルブ２１０と、低濃度燃料タンク（第２タンク）２００に貯留された残留液体燃料を燃料電池スタック１４へと供給する第２インジェクタ（第２供給器）２２を含み、当該第２インジェクタ２２から供給された残留液体燃料を気化して改質し、アノードガスとして燃料電池スタック１４に供給するアノードガス供給系統２０と、燃料電池システム１００の運転状態に応じて、第１インジェクタ３１、第２インジェクタ２２、及びバルブ２１０を制御するコントローラ６０と、を備える。

【0072】

燃料電池システム１００によれば、原燃料タンク４００から供給される炭化水素系の液体燃料は、燃焼器用蒸発器１８において、気体燃料と残留液体燃料とに気液分離される。このように、燃料電池システム１００は、燃料を蒸発させることが可能な燃焼器用蒸発器１８を活用し、低濃度の液体燃料を生成する簡素な構成となっている。図２を用いて説明したように、本実施形態の炭化水素系の液体燃料を原燃料として使用した場合、気体燃料の炭素成分の濃度は残留液体燃料の炭素成分の濃度よりも高くなる。したがって、燃焼器用蒸発器１８においては、炭素成分の濃度が高く酸化しやすい易燃性の気体燃料と、炭素成分の濃度が低い残留液体燃料とが生成される。燃料電池システム１００では炭素成分の濃度が低い低濃度燃料が改質器１２で改質されてアノードガスとして燃料電池スタック１４に供給されるため、改質器１２や燃料電池スタック１４でのコーキングを抑制することができる。また、従来技術のように改質触媒に比較的高価な銀成分を含む活性金属を用いることがないので、燃焼電池システム１００の製造コストも抑制することができる。

【0073】

また、炭素成分の濃度が高い易燃性の気体燃料は燃焼器１６で効率的に燃焼するため、燃焼器１６から十分に高温となった燃焼ガスが排出される。その結果、燃料電池システム１００の起動時間等を短縮することが可能となる。なお、燃焼器１６には濃度の高い気体燃料が供給されるが、燃焼器１６内は通常、酸素が多い状態となっており、気体燃料に含まれる炭素成分は二酸化炭素として排出されるため、コーキングが生じることはない。

【0074】

さらに、本実施形態の燃料電池システム１００では、システム起動時に、第１インジェクタ３１により原燃料タンク４００の原燃料を燃焼器用蒸発器１８に供給することで燃焼器用蒸発器１８において生成された気体燃料を燃焼器１６に供給するとともに、バルブ２１０を開弁させることで燃焼器用蒸発器１８において生成された残留液体燃料を低濃度燃料タンク２００へと回収させる回収処理を実行する。

【0075】

このように、燃料電池システム１００の起動時に低濃度燃料を生成するため、燃料電池システム１００の起動開始直後からコーキング抑制の効果を生じさせることができる。

【0076】

また、燃料電池システム１００のコントローラ６０は、燃料電池システム１００の起動が完了した場合（終了条件が成立した場合）に、バルブ２１０を一旦開弁した後に全閉状態に制御する。バルブ２１０の開閉処理によって燃焼器用蒸発器１８の内部の残留液体燃料を完全に抜くことで、定常運転後に予期せぬタイミングで残留液体燃料が気化して燃焼器１６で燃焼してしまうこと等を防止することができる。

【0077】

さらに、本実施形態の燃料電池システム１００は、燃焼器１６の上流側に当該燃焼器１６を加熱するためのヒータ１５を備え、第１供給路５３は燃料電池スタック１４とヒータ１５との間に接続される。

【0078】

このように、気体燃料がヒータ１５の上流に供給されることによって、燃焼器用蒸発器１８において気化された気体燃料が燃焼器１６に供給されるまでの距離を、気体燃料がヒータ１５と燃焼器１６との間に供給される場合と比較して長くすることができる。これにより、燃焼器１６よりも上流側において気体燃料と空気との混合が促進され、燃焼器１６において気体燃料を均質に燃焼させることができる。これにより、燃焼器１６から十分に高温となった燃焼ガスが排出され、燃料電池システム１００の起動時間をより短縮することができる。また、燃焼器１６における燃焼気体の混合の偏りに起因する種々の問題、例えばホットスポットの発生等を抑制することが可能となる。

【0079】

なお、燃料電池システム１００において第１供給路５３は、ヒータ１５と燃焼器１６との間に接続されてもよい。気体燃料が燃焼器１６に供給されるまでの距離が長くなりすぎると、燃焼器１６の供給される前に気体燃料の一部が凝縮してしまうことが懸念される。しかしながら、気体燃料をヒータ１５と燃焼器１６との間に供給する場合には、燃焼器用蒸発器１８からの気体燃料が凝縮してしまう前に燃焼器１６に供給することができ、燃焼器１６での燃焼が安定する。その結果、システム起動時間の遅れを抑制することができる。

【0080】

なお、燃料電池システム１００において、システム起動時に回収処理及び停止処理を実行したが、発電モードに移行した後の所定のタイミングにおいて回収処理及び停止処理を実行するようにしてもよい。例えば、起動時に行った回収処理において低濃度燃料タンク２００に貯留した残留液体燃料が少なくなった場合には、通常運転中に回収処理を再開することによって低濃度燃料タンク２００の残留液体燃料を補充することが可能となる。

【0081】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態における燃料電池システム１００について説明する。第１実施形態では燃料生成制御において「回収処理」及び「停止処理」を一度しか行わないが、第２実施形態では「回収処理」及び「停止処理」を複数回実行する点において第１実施形態と異なる。なお、第２実施形態における燃料電池システム１００の構成は第２実施形態と同様である。

【0082】

図４は、第２実施形態における燃料電池システム１００の燃料生成制御を示すフローチャートである。第１実施形態と同様の処理には同一の符号を付すとともに、説明を簡略化する。また、第２実施形態の燃料生成制御は、第１実施形態と同様にシステム起動時、すなわちコントローラ６０がシステム起動指令を検出したときに開始する。

【0083】

ステップＳ３０１において、コントローラ６０は、エアブロア３００を制御することによって空気の供給を開始する。そして、ステップＳ３０２において、コントローラ６０は、第２供給路５９のバルブ２１０を閉止する制御を行う。バルブ２１０の閉止が完了すると、処理はステップＳ３０３に移行する。

【0084】

その後、コントローラ６０は、第１実施形態と同様のステップＳ３０３からステップＳ３０７の「回収処理」を行う。これら回収処理が完了すると、コントローラ６０は第１実施形態と同様のステップＳ３０８からステップＳ３１０の「停止処理」を行う。停止処理が完了すると、コントローラ６０はステップＳ４０５の処理を実行する。

【0085】

ステップＳ４０５において、コントローラ６０は、終了条件を満たすか否かを判定する。コントローラ６０は、終了条件を満たさないと判定した場合にはステップＳ３０３～Ｓ３１０を繰り返す。一方で、コントローラ６０は、終了条件を満たすと判定した場合にはステップＳ３１２以降の処理を実行する。

【0086】

ここにいう終了条件とは、例えば、システム起動後に燃料電池スタック１４の温度が発電開始可能温度な温度であって、暖機が完了したと判定可能な温度となっているか否かに基づく。このような温度としては例えば７００［℃］を超える温度が想定される。あるいは、他の終了条件として、低濃度燃料タンク２００に貯留された低濃度燃料の液量が所定の値に達した場合と定義されてもよい。この場合、低濃度燃料タンク２００内の低濃度燃料の液量は、例えば第２供給路５９に設けられた図示しない流量センサ、又は低濃度燃料タンク２００の近傍に設けられてタンクの質量を検出する質量センサによって検出される構成としてもよい。なお、この所定の値は任意に設定可能である。

【0087】

また、他の終了条件としては、例えばステップＳ３０３～Ｓ３１０の回収処理及び停止処理の繰り返し回数が所定回数となった場合と定義されてもよい。

【0088】

ステップＳ３１２以降の処理は、第１実施形態で説明した処理と同様の処理である。つまり、コントローラ６０は、ステップＳ３１２におけるバルブ２１０の開閉処理を制御することによって燃焼器用蒸発器１８の内部の残留燃料を排出すると、ステップＳ３１３において燃料電池システム１００を発電モードに移行させる。

【0089】

以上説明した本実施形態の燃料電池システム１００によれば、以下の作用効果を奏する。

【0090】

本実施形態の燃料電池システム１００では、コントローラ６０は、残留液体燃料の回収が完了した場合にバルブ２１０を閉弁して回収処理を停止する停止処理を実行し、終了条件が成立するまでの間、回収処理及び停止処理を繰り返し実行する。

【0091】

このように、本実施形態の燃料電池システム１００は、終了条件が成立するまで低濃度燃料の生成を繰り返すため、十分な量の低濃度燃料を低濃度燃料タンク２００に貯留することが可能となる。また、回収処理及び停止処理の繰り返しによって多くの気体燃料を燃焼器１６に供給することができ、燃料電池システム１００における熱交換効率を向上し、燃料電池スタック１４の起動時間をより短縮することが可能となる。

【0092】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態における燃料電池システム１００について説明する。第３実施形態では、第１実施形態で説明した燃料生成制御によって一旦生成された低濃度燃料を、再度燃焼器用蒸発器１８において蒸発させることによって、低濃度燃料よりも炭素成分の濃度が低い第２低濃度燃料を生成する点において異なる。ここでは、この第２低濃度燃料を生成する制御を「燃料再生成制御」と称する。

【0093】

図５は、第３実施形態における燃料電池システム１００の構成の概要を示す図である。第３実施形態における燃料電池システム１００は、第１実施形態の燃料電池システム１００に対して、燃焼器用蒸発器１８と低濃度燃料タンク２００とをつなぐ通路６１と、燃焼器用蒸発器１８へ流入する燃料の量を調節する第３インジェクタ３５と、が追加されている。

【0094】

燃焼器用蒸発器１８は、当該燃焼器用蒸発器１８を通過する高温のガスにより、原燃料タンク４００からの液体燃料、又は低濃度燃料タンク２００からの液体燃料を加熱し、気体燃料と残留液体燃料とを生成するように構成されている。低濃度燃料タンク２００からの液体燃料を用いて残留液体燃料を生成すると、残留液体燃料の炭素成分濃度はさらに低下する。

【0095】

図６を参照して、本実施形態における燃料再生成制御について説明する。ここでは、第１及び第２実施形態と同様の処理には同一の符号を付して説明を簡略化する。

【0096】

コントローラ６０は、本制御が開始されると第１実施形態と同様にステップＳ３０１～Ｓ３１０の処理を実行する。これらの処理を実行することで、低濃度燃料タンク２００には低濃度燃料が貯留された状態となっている。本実施形態では、このように生成された低濃度燃料を用いて、低濃度燃料よりもさらに炭素成分の濃度が低い第２低濃度燃料を生成する。

【0097】

そこで、コントローラ６０は、ステップＳ６０１において、第３インジェクタ３５を作動させる。これにより、低濃度燃料タンク２００から燃焼器用蒸発器１８へ、通路６１を通じて低濃度燃料の供給が開始される。そして、燃焼器用蒸発器１８内に低濃度燃料が所定量貯留された後、コントローラ６０は第３インジェクタ３５を停止し、ステップＳ６０２の処理を実行する。

【0098】

ステップＳ６０２において、コントローラ６０は、燃焼器用蒸発器１８の温度が沸点に達してから所定時間経過したか否かを判定する。燃焼器用蒸発器１８の温度が原燃料の沸点に達してから所定時間経過するまでの間には、低濃度燃料の一部が気化して気体燃料が生成されるとともに、燃焼器用蒸発器１８内には、炭素成分の濃度がさらに低い第２低濃度液体燃料が残留液体燃料として生成される。コントローラ６０は、燃焼器用蒸発器１８の温度が沸点に達してから所定時間経過した場合には、ステップＳ６０３以降の処理を実行する。

【0099】

ステップＳ６０３では、コントローラ６０は、バルブ２１０を開弁（全開）する制御を行う。バルブ２１０が開弁されると、燃焼器用蒸発器１８の残留した第２低濃度液体燃料が第２供給路５９を通じて低濃度燃料タンク２００に供給される。

【0100】

そして、ステップＳ６０４において、コントローラ６０は、第２低濃度燃料の回収が完了したか否かを判定する。回収が完了したか否かの判定は、例えば燃焼器用蒸発器１８に設けられた体積又は質量を測定するセンサの値に基づいて行われる。なお、回収が完了したか否かの判定は、バルブ２１０を開弁してからの経過時間に基づいて行われてもよい。

【0101】

ステップＳ６０４において燃料回収が完了したと判定されると、ステップＳ６０５において、コントローラ６０は、バルブ２１０を閉止する。バルブ２１０が閉止されることによって、燃焼器用蒸発器１８から低濃度燃料タンク２００への第２低濃度燃料の排出は停止する。

【0102】

Ｓ６０５の処理の後、コントローラ６０は、Ｓ３１１以降の処理を実行する。コントローラ６０は、ステップＳ３１１において燃料電池スタック１４の起動が完了したことを確認した後、ステップＳ３１２においてバルブの開閉処理の制御を行い、ステップＳ３１３において燃料電池システム１００を発電モードへ移行させる。発電モードでは、コントローラ６０は、エアブロア３００を制御して所定流量の空気（カソードガス）を燃料電池スタック１４に供給するとともに、第２インジェクタ２２を制御して低濃度燃料タンク２００に貯留された第２低濃度燃料を燃料電池スタック１４へと供給する。第２インジェクタ２２から供給された第２低濃度液体燃料は、改質器用蒸発器１０にて気化されるとともに改質器１２にてアノードガスに改質された後、燃料電池スタック１４に供給される。燃料電池スタック１４は、アノードガス及びカソードガスの供給を受けて、発電要求に応じた電力を発電する。

【0103】

以上説明した本実施形態の燃料電池システム１００によれば、以下の作用効果を奏する。

【0104】

本実施形態の燃料電池システム１００は、低濃度燃料タンク（第２タンク）２００に貯留された低濃度燃料（液体燃料）を燃焼器用蒸発器１８へと供給する第３インジェクタ（第３供給器）３５をさらに備える。

【0105】

このように構成された燃料電池システム１００によれば、燃焼器用蒸発器１８において炭素成分の濃度を低減した低濃度燃料を、再び燃焼器用蒸発器１８に供給して、さらに炭素成分の濃度を低減した第２低濃度燃料を生成することができる。これにより、原燃料及び低濃度燃料と比較して相対的に炭素成分の濃度が低い第２低濃度燃料が生成されるため、より効果的に改質器１２及び燃料電池スタック１４でのコーキングの発生を抑制することができる。

【0106】

（第４実施形態）
次に、第４実施形態における燃料電池システム１００について説明する。第４実施形態では、第３実施形態で説明した第２低濃度燃料を低濃度燃料タンク２００とは別のタンクである第２低濃度燃料タンク５００に貯留する。

【0107】

図７は、第４実施形態における燃料電池システム１００の構成の概要を示す図である。第４実施形態における燃料電池システム１００には、第３実施形態の燃料電池システム１００に対して、第２低濃度燃料タンク５００と、第２低濃度燃料タンク５００と第２インジェクタ２２よりも上流側のアノード供給通路５２とをつなぐ通路６２と、通路６２に設けられた第４インジェクタ５５と、燃焼器用蒸発器１８と第２低濃度燃料タンク５００とをつなぐ通路６４と、通路６４に設けられた第２バルブ５１０と、が追加されている。

【0108】

本実施形態の燃料電池システム１００では、低濃度燃料タンク２００の低濃度燃料を用いて燃焼器用蒸発器１８において第２低濃度燃料を生成した後に、第２バルブ５１０を開弁して、燃焼器用蒸発器１８内の第２低濃度燃料を第２低濃度燃料タンク５００に供給する。このように、燃料電池システム１００では、低濃度燃料タンク２００には原燃料よりも炭素成分の濃度の低い低濃度燃料が貯留され。第２低濃度燃料タンク５００には低濃度燃料よりも炭素成分の濃度の低い第２低濃度燃料が貯留されることとなる。

【0109】

本実施形態の燃料電池システム１００は、通路６２に設けられた第４インジェクタ５５によって、第２低濃度燃料タンク５００に貯留された第２低濃度燃料が燃料電池スタック１４に供給可能となっている。このように、アノードガス供給系統２０は、燃料電池スタック１４に対して第２低濃度燃料が供給可能な第４インジェクタ５５をさらに備えている。したがって、燃料電池システム１００では、システム運転状態に応じて、低濃度燃料タンク２００の燃料と、第２低濃度燃料タンク５００の燃料とを選択的に使用することが可能となっている。

【0110】

以上説明した本実施形態の燃料電池システム１００によれば、以下の作用効果を奏する。

【0111】

本実施形態の燃料電池システム１００は、燃焼器用蒸発器（蒸発器）１８に接続された第２低濃度燃料タンク（タンク）５００であって、第３インジェクタ（第３供給器）３５から供給された液体燃料のうち燃焼器用蒸発器（蒸発器）１８において残留した第２低濃度燃料（残留液体燃料）を貯留する第２低濃度燃料タンク（第３タンク）５００と、第２低濃度燃料タンク５００に貯留された残留液体燃料をアノードガス供給系統（アノード供給系）２０へと供給する第４インジェクタ（第４供給器）５５と、をさらに備える。

【0112】

したがって、図７に示される三つのタンクには、炭素成分の濃度が段階的に異なる燃料が貯留されることになる。具体的には、原燃料タンク４００、低濃度燃料タンク２００、そして第２低濃度燃料タンク５００の順に炭素成分の濃度が高い燃料が貯留される。

【0113】

上述のように、三段階の炭素成分の濃度が異なる燃料が、三つのタンクのそれぞれに貯留されているため、コントローラ６０は、運転状態に応じて炭素成分の濃度が異なる燃料を選択的に使用することができる。特に、第２低濃度燃料タンク５００の第２低濃度燃料を使用する場合、第２低濃度燃料は炭素成分の濃度が最も低いため、改質処理装置９及び燃料電池スタック１４でのコーキングの発生をより効果的に抑制することができる。

【0114】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記各実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0115】

上記した各実施形態において、燃焼器用蒸発器１８は、ヒータ１５で加熱されたガスや燃焼器１６から排出されたガス等に加熱されるように構成されているが、温度調節機構（ヒータ等）を一体的に備えて当該温度調節機構により加熱されるよう構成されてもよい。

【符号の説明】

【0116】

１４ 燃料電池スタック
１６ 燃焼器
１８ 燃焼器用蒸発器
２０ アノードガス供給系統
２２ 第２インジェクタ
３１ 第１インジェクタ
５３ 第１供給路
５９ 第２供給路
６０ コントローラ
１００ 燃料電池システム
２００ 低濃度燃料タンク
２１０ バルブ
４００ 第１タンク
５００ 第２低濃度タンク

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】