(57)【要約】【課題】部品点数を削減して、コストダウンや装置の小型化を実現しながら、エアブリード経路の弁の異常を検知する。【解決手段】改質器１と、ＣＯ除去器２と、酸化ガスを供給する酸化ガス供給器４と、水素含有ガスを用いて発電する燃料電池３と、酸化ガスを水素含有ガスに混入させるための第１の酸化ガス経路６と第１閉止弁１３と、第１の酸化ガス経路６より分岐し、ＣＯ除去器２より燃料電池３に供給される水素含有ガスに酸化ガスを混入させるための第２の酸化ガス経路７と第２閉止弁８と、第１の酸化ガス経路７に設けられた流量測定器５と、制御器９とを備え、システムの起動時に、制御器９は、第１閉止弁１３を開けた状態で所定出力にて酸化ガス供給器４を動作させ、第２閉止弁８を開放させるよう制御した場合と第２閉止弁８を閉止させるよう制御した場合の流量測定器５の計測値の差が所定の閾値以下ならば第２閉止弁８が異常と判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料を用いて水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成された前記水素含有ガス中の一酸化炭素を酸化反応により低減するためのＣＯ除去器と、酸化ガスを供給する酸化ガス供給器と、前記ＣＯ除去器から送出される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、前記酸化ガス供給器から供給される前記酸化ガスを前記改質器より前記ＣＯ除去器に供給される前記水素含有ガスに混入させるための第１の酸化ガス経路と、前記第１の酸化ガス経路より分岐し前記ＣＯ除去器より前記燃料電池に供給される前記水素含有ガスに前記酸化ガスを混入させるための第２の酸化ガス経路と、前記分岐部より下流の前記第１の酸化ガス経路に設けられた第１閉止弁と、前記分岐部より下流の前記第２の酸化ガス経路に設けられた第２閉止弁と、前記第１の酸化ガス経路または前記第２の酸化ガス経路に設けられた流量測定器と、制御器とを備え、前記制御器は、前記第１閉止弁を開けた状態で所定の出力にて前記酸化ガス供給器を動作させ、前記第２閉止弁を開放させるよう制御した場合の前記流量測定器が計測した計測値と前記第２閉止弁を閉止させるよう制御した場合の前記流量測定器が計測した計測値との差を比較し、前記計測値の差が所定の閾値以下ならば前記第２閉止弁が異常であると判定する異常判定動作をシステムの起動時に実施することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記ＣＯ除去器の温度を検知する温度検知手段をさらに備え、前記制御器は、前記温度検知手段が検知した温度が所定温度以上の場合は、前記異常判定動作を実施しないことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記異常判定動作における前記酸化ガス供給器の所定出力を、前記第１閉止弁を閉めた状態で前記ＣＯ除去器に求められる酸化ガス供給量以下の出力とすることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記流量測定器が、前記分岐点と前記第１閉止弁との間の前記第１の酸化ガス経路に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子形やリン酸形などの燃料電池を備え、電気の供給を行なう燃料電池システムおよびその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高効率な小規模発電が可能である燃料電池システムは、発電の際に発生する熱エネルギーを利用するためのシステム構築が容易であるため、高いエネルギー利用効率を実現可能な分散型の発電システムとして開発が進められている。
【０００３】
燃料電池システムでは、発電運転の際、その発電部の本体として配設される燃料電池スタック（以下、単に燃料電池という）に、水素含有ガスと酸化剤ガスとが各々供給される。燃料電池では、その供給される水素含有ガスに含まれる水素と酸化剤ガスに含まれる酸素とが用いられて、所定の電気化学反応が進行する。この所定の電気化学反応が進行することにより、燃料電池において、水素及び酸素が有する化学的なエネルギーが、電気的なエネルギーに直接変換される。このようにして生じた電気的エネルギーを、燃料電池システムは、家庭などの電力負荷に向けて出力する。
【０００４】
ところで、燃料電池システムの発電運転時に必要となる水素含有ガスの供給手段は、現在のところインフラストラクチャーとして整備されていない。そのため、従来の燃料電池システムには、発電運転時に必要となる水素含有ガスを生成するための改質器が主に設けられている。
【０００５】
この改質器では、改質触媒において水蒸気改質反応が進行することにより、有機化合物を含む都市ガスやプロパン、灯油等の原料と水とから水素含有ガスが生成される。この際、改質器が有する改質触媒は、加熱器により水蒸気改質反応の進行に適した温度に加熱される。加熱器は、例えば都市ガスと空気との混合ガスを燃焼することにより、改質器が有する改質触媒を加熱する。これにより、改質器では、都市ガス等の原料と水とから水素を含む水素含有ガスが効率良く生成される。燃料電池システムは、改質器が生成する水素含有ガスと酸素含有ガスとしての例えば空気を利用して発電を行う。
【０００６】
なお、改質器から生成する水素含有ガスには一酸化炭素が含まれているが、一酸化炭素によって燃料電池に含まれる触媒が被毒されるため、燃料電池での正常な発電が行えなくなる。そこで、改質器にて生成した水素含有ガス中の一酸化炭素濃度を低減するために、変成反応を行う変成器や、酸化反応を行うＣＯ除去器を設けるのが一般的である。ここでは、特にＣＯ除去器について述べる。
【０００７】
水素含有ガスに酸化ガス供給器から供給された酸化ガス（例えば、空気）を混合し、ＣＯ除去器が有する酸化触媒にて酸化反応を行うことにより、水素含有ガスに含まれる一酸化炭素を二酸化炭素に酸化し、一酸化炭素の濃度を低減することができる。
【０００８】
しかしながら、ＣＯ除去器を通った後の水素含有ガスには、まだ１０ｐｐｍほどの一酸化炭素が含まれており、燃料電池を長期間運転する場合、この濃度レベルでは燃料電池が被毒される。そこで、一酸化炭素をさらに除去するために、ＣＯ除去器にて処理された水素含有ガスに酸化ガスを供給し、燃料電池のアノード触媒にて一酸化炭素を酸化し除去する方法（以下、これをエアブリードと呼ぶ）が一般的に用いられている。
【０００９】
エアブリード用の酸化ガスを、燃料電池のカソードに酸化剤ガスを供給する経路から分岐して供給する燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示された燃料電池システムの構成によれば、燃料電池の運転を停止することなくエアブリードを行うことにより、水素含有ガス中の一酸化炭素による燃料電池の被毒を防止することが可能となり、燃料電池での安定した発電を実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−２４１２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示された燃料電池システムでは、エアブリード経路に確実に酸化ガスを流すために各種圧力センサや圧力調整のための機構を設ける必要があり、燃料電池システムの機構や制御が複雑になり、コストの増加や、装置の大型化などの課題を有している。さらにエアブリード経路の弁を開放し、エアブリードを実施しようとする場合に、エアブリード経路の弁が固着していて開かなかったり、エアブリード経路の配管内に水が凝縮して詰まったりして、エアブリード用の酸化ガスを正常に送れなくなり、燃料電池を劣化させるという課題を有している。
【００１２】
そこで、本発明は、上記従来の燃料電池システムの課題を解決するもので、部品点数を削減して、コストダウンや装置の小型化を実現しながら、エアブリード経路の弁の異常を検知できる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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池システムは、原料を用いて水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成された前記水素含有ガス中の一酸化炭素を酸化反応により低減するためのＣＯ除去器と、酸化ガスを供給する酸化ガス供給器と、前記ＣＯ除去器から送出される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、前記酸化ガス供給器から供給される前記酸化ガスを前記改質器より前記ＣＯ除去器に供給される前記水素含有ガスに混入させるための第１の酸化ガス経路と、前記第１の酸化ガス経路より分岐し前記ＣＯ除去器より前記燃料電池に供給される前記水素含有ガスに前記酸化ガスを混入させるための第２の酸化ガス経路と、前記分岐部より下流の前記第１の酸化ガス経路に設けられた第１閉止弁と、前記分岐部より下流の前記第２の酸化ガス経路に設けられた第２閉止弁と、前記第１の酸化ガス経路または前記第２の酸化ガス経路に設けられた流量測定器と、制御器とを備え、前記制御器は、前記第１閉止弁を開けた状態で所定の出力にて前記酸化ガス供給器を動作させ、前記第２閉止弁を開放させるよう制御した場合の前記流量測定器が計測した計測値と前記第２閉止弁を閉止させるよう制御した場合の前記流量測定器が計測した計測値との差を比較し、前記計測値の差が所定の閾値以下ならば前記第２閉止弁が異常であると判定する異常判定動作をシステムの起動時に実施するのである。
【００１４】
上記構成において、第２閉止弁が正常に開閉動作を行っていれば、第１閉止弁を開けた状態で所定の出力にて酸化ガス供給器が酸化ガスを供給している状態において、第２閉止弁を開放させるよう制御した場合の第１の酸化ガス経路または第２の酸化ガス経路の酸化ガスの流量と、第２閉止弁を閉止させるよう制御した場合の第１の酸化ガス経路または第２の酸化ガス経路の酸化ガスの流量とは、異なる筈であるので、この場合の第２閉止弁を開放させるよう制御した場合の第１の酸化ガス経路または第２の酸化ガス経路の酸化ガスの流量と、第２閉止弁を閉止させるよう制御した場合の第１の酸化ガス経路または第２の酸化ガス経路の酸化ガスの流量との差が、所定の閾値以下ならば第２閉止弁が異常であると判定することが可能である。
【００１５】
また、燃料電池の発電中は、酸化ガス供給器と第１閉止弁と第２閉止弁は、適切に制御する必要があり、もし、燃料電池の発電中に異常判定動作を行って第２閉止弁が異常と判定された場合は、燃料電池システムを緊急停止させる必要があり、燃料電池への悪影響があるが、この異常判定動作は、発電前のシステムの起動時に実施するので、燃料電池への悪影響が、ほとんどなく、この異常判定動作により第２閉止弁が異常と判定された場合には、燃料電池システムを停止して、第２閉止弁を確認する対応をとることができ、この異常判定動作により第２閉止弁が正常と判定された場合は、発電前にエアブリードが正常に動作しているか確認しているため、燃料電池に確実にエアブリード用の酸化ガスを供給しながら運転することができるので、一酸化炭素による被毒の影響を抑制し、より長期間に渡り好適に運転可能な燃料電池システムを提供することができる。
【００１６】
また、燃料電池に酸化剤ガスを供給するものとは別の酸化ガス供給器から第１の酸化ガス経路、第２の酸化ガス経路を介して、ＣＯ除去器の前後の水素含有ガス経路の水素含有ガスに酸化ガスを混入するため、燃料電池に酸化剤ガスを供給する経路から分岐して酸化ガスを供給する従来の方式と比較して、水素含有ガス経路と第１の酸化ガス経路、第２の酸化ガス経路の間に確実に圧力差を設けることができ、各種圧力センサや圧力調整器などを削減することができる。そのためコストを削減すると共に、装置の小型化を実現した燃料電池システムを提供することができる。
【００１７】
したがって、部品点数を削減して、コストダウンや装置の小型化を実現しながら、エアブリード経路の弁の異常を検知できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の燃料電池システムによれば、第１閉止弁を開けた状態で所定の出力にて酸化ガス供給器が酸化ガスを供給している状態において、第２閉止弁を開放させるよう制御した場合の第１の酸化ガス経路または第２の酸化ガス経路の酸化ガスの流量と、第２閉止弁を閉止させるよう制御した場合の第１の酸化ガス経路または第２の酸化ガス経路の酸化ガスの流量との差が、所定の閾値以下ならば第２閉止弁が異常であると判定することが可能である。
【００１９】
また、この異常判定動作は、発電前のシステムの起動時に実施するので、燃料電池への悪影響が、ほとんどなく、この異常判定動作により第２閉止弁が異常と判定された場合には、燃料電池システムを停止して、第２閉止弁を確認する対応をとることができ、この異常判定動作により第２閉止弁が正常と判定された場合は、発電前にエアブリードが正常に動作しているか確認しているため、燃料電池に確実にエアブリード用の酸化ガスを供給しながら運転することができるので、一酸化炭素による被毒の影響を抑制し、より長期間に渡り好適に運転可能な燃料電池システムを提供することができる。
【００２０】
また、燃料電池に酸化剤ガスを供給するものとは別の酸化ガス供給器から第１の酸化ガス経路、第２の酸化ガス経路を介して、ＣＯ除去器の前後の水素含有ガス経路の水素含有ガスに酸化ガスを混入するため、燃料電池に酸化剤ガスを供給する経路から分岐して酸化ガスを供給する従来の方式と比較して、水素含有ガス経路と第１の酸化ガス経路、第２の酸化ガス経路の間に確実に圧力差を設けることができ、各種圧力センサや圧力調整器などを削減することができる。そのためコストを削減すると共に、装置の小型化を実現した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】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態による燃料電池システムのシステム構成図
【図２】同実施の形態の燃料電池システムの制御を示すフローチャート
【図３】同実施の形態の燃料電池システムの異常検知動作を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２２】
第１の発明は、原料を用いて水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成された前記水素含有ガス中の一酸化炭素を酸化反応により低減するためのＣＯ除去器と、酸化ガスを供給する酸化ガス供給器と、前記ＣＯ除去器から送出される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、前記酸化ガス供給器から供給される前記酸化ガスを前記改質器より前記ＣＯ除去器に供給される前記水素含有ガスに混入させるための第１の酸化ガス経路と、前記第１の酸化ガス経路より分岐し前記ＣＯ除去器より前記燃料電池に供給される前記水素含有ガスに前記酸化ガスを混入させるための第２の酸化ガス経路と、前記分岐部より下流の前記第１の酸化ガス経路に設けられた第１閉止弁と、前記分岐部より下流の前記第２の酸化ガス経路に設けられた第２閉止弁と、前記第１の酸化ガス経路または前記第２の酸化ガス経路に設けられた流量測定器と、制御器とを備え、前記制御器が、前記第１閉止弁を開けた状態で所定の出力にて前記酸化ガス供給器を動作させ、前記第２閉止弁を開放させるよう制御した場合の前記流量測定器が計測した計測値と前記第２閉止弁を閉止させるよう制御した場合の前記流量測定器が計測した計測値との差を比較し、前記計測値の差が所定の閾値以下ならば前記第２閉止弁が異常であると判定する異常判定動作をシステムの起動時に実施することを特徴とする。
【００２３】
上記構成において、第２閉止弁が正常に開閉動作を行っていれば、第１閉止弁を開けた状態で所定の出力にて酸化ガス供給器が酸化ガスを供給している状態において、第２閉止弁を開放させるよう制御した場合の第１の酸化ガス経路または第２の酸化ガス経路の酸化ガスの流量と、第２閉止弁を閉止させるよう制御した場合の第１の酸化ガス経路または第２の酸化ガス経路の酸化ガスの流量とは、異なる筈であるので、この場合の第２閉止弁を開放させるよう制御した場合の第１の酸化ガス経路または第２の酸化ガス経路の酸化ガスの流量と、第２閉止弁を閉止させるよう制御した場合の第１の酸化ガス経路または第２の酸化ガス経路の酸化ガスの流量との差が、所定の閾値以下ならば第２閉止弁が異常であると判定することが可能である。
【００２４】
また、燃料電池の発電中は、酸化ガス供給器と第１閉止弁と第２閉止弁は、適切に制御する必要があり、もし、燃料電池の発電中に異常判定動作を行って第２閉止弁が異常と判定された場合は、燃料電池システムを緊急停止させる必要があり、燃料電池への悪影響があるが、この異常判定動作は、発電前のシステムの起動時に実施するので、燃料電池への悪影響が、ほとんどなく、この異常判定動作により第２閉止弁が異常と判定された場合には、燃料電池システムを停止して、第２閉止弁を確認する対応をとることができ、この異常判定動作により第２閉止弁が正常と判定された場合は、発電前にエアブリードが正常に動作しているか確認しているため、燃料電池に確実にエアブリード用の酸化ガスを供給しながら運転することができるので、一酸化炭素による被毒の影響を抑制し、より長期間に渡り好適に運転可能な燃料電池システムを提供することができる。
【００２５】
また、燃料電池に酸化剤ガスを供給するものとは別の酸化ガス供給器から第１の酸化ガス経路、第２の酸化ガス経路を介して、ＣＯ除去器の前後の水素含有ガス経路の水素含有ガスに酸化ガスを混入するため、燃料電池に酸化剤ガスを供給する経路から分岐して酸化ガスを供給する従来の方式と比較して、水素含有ガス経路と第１の酸化ガス経路、第２の酸化ガス経路の間に確実に圧力差を設けることができ、各種圧力センサや圧力調整器などを削減することができる。そのためコストを削減すると共に、装置の小型化を実現した燃料電池システムを提供することができる。
【００２６】
また、第２の発明は、特に第１の発明に加えて、前記ＣＯ除去器の温度を検知する温度検知手段とさらに備え、前記制御器が、前記温度検知手段が検知した温度が所定温度以上の場合は、前記異常判定動作を実施しないことを特徴とするものであり、ＣＯ除去器の温度によって、異常検知動作を実施するか否かを判断しているため、暖起動時におけるＣＯ除去器の過昇温により、ＣＯ除去器が燃料電池に水素含有ガスを供給するのに適した温度範囲から外れることを防止することができるので、一酸化炭素による被毒の影響を抑制しながらも確実に発電運転を実施可能な燃料電池システムを提供することができる。
【００２７】
また、第３の発明は、特に第１の発明において、前記異常判定動作における前記酸化ガス供給器の所定出力を、前記第１閉止弁を閉めた状態で前記ＣＯ除去器に求められる酸化ガス供給量以下の出力とすることを特徴とするものであり、異常判定動作における酸化ガス供給器の所定出力は、第１閉止弁を閉めた状態でＣＯ除去器に求められる酸化ガス供給量以下の出力とすることが望ましい。
【００２８】
また、第４の発明は、特に第１から第３の発明において、前記流量測定器が、前記分岐点と前記第１閉止弁との間の前記第１の酸化ガス経路に配置されていることを特徴とする。
【００２９】
第１の酸化ガス経路の酸化ガスの流量の測定は、第２の酸化ガス経路の酸化ガスの流量の測定よりも、高い精度が要求され、また、第２の酸化ガス経路の酸化ガスの流量は、第１の酸化ガス経路の酸化ガスの流量の測定値と酸化ガス供給器の出力を基に推測可能であるので、流量測定器を、第１の酸化ガス経路と第２の酸化ガス経路との分岐点と第１閉止弁との間の第１の酸化ガス経路に配置して、この流量測定器を使って第１の酸化ガス経路の酸化ガスの流量を測定および制御すると共に、この流量測定器を、異常判定動作に利用することが望ましい。
【００３０】
以下、本発明の燃料電池システムの一実施の形態について、図１から図３を用いて説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３１】
先ず、本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの構成、及び、エアブリード用酸化ガスを供給開始する際の基本的な動作について、図１を参照しながら説明する。
【００３２】
図１は、本発明の一実施の形態に係る燃料電池システムの構成を模式的に示すブロック図である。なお、図１では、本実施の形態を説明するために必要となる構成要素のみを図示しており、その他の構成要素については図示を省略している。
【００３３】
図１において、改質器１は、都市ガス、ＬＰＧ、灯油などの少なくとも炭素及び水素から構成される有機化合物を含む原料と水から水素含有ガスを生成する装置であり、水蒸気改質反応を進行させる改質触媒や改質触媒の温度を検知するための改質器温度センサ１１を有している。
【００３４】
なお、本実施の形態では、改質器温度センサ１１として熱電対を用いたが、温度を検知することができれば如何なるセンサでも構わない。また、水は、改質器１の外部にて加熱して水蒸気としてから供給しても構わないが、本実施の形態では改質器１内に水蒸発部（図示せず）が設けられており、水蒸発部の温度は改質器温度センサ１１により検知される改質器１の温度にて相対的に把握される。また、改質器１に水を供給する水供給器１６と、原料を供給する原料供給器１７が設けられている。
【００３５】
また、水蒸気改質反応は吸熱反応であり、反応を進行させるには熱を与える必要があるため、改質器１は加熱器１ａを有しており、これにより改質触媒が加熱される。なお、加熱器としては、本実施の形態では燃焼バーナーが用いられ、燃料としては、改質器１を通過した原料や、燃料電池３のアノードから排出されたアノードオフガスが用いられる。なお、加熱することができれば、燃焼バーナーである必要はない。
【００３６】
ＣＯ除去器２は、改質器１で生成した水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するための装置であり、水素含有ガス経路１０によって改質器１と接続されている。ＣＯ除去器２内に設けられている酸化触媒にて、一酸化炭素と酸化ガス中の酸素を反応させて、二酸化炭素に変化させることで、一酸化炭素が低減される。ＣＯ除去器２には酸化触媒の温度を検知するためのＣＯ除去器温度センサ２０を有している。なお、本実施の形態では、ＣＯ除去器温度センサ２０として熱電対を用いたが、温度を検知することができれば如何なるセンサでも構わない。酸化ガスは酸化ガス供給器４により供給される。なお、本実施の形態では、酸化ガスの一例として空気を用いた。また、酸化ガス供給器４としては、空気ポンプを用いたが、酸化ガスを供給できれば如何なる構成でも構わない。
【００３７】
燃料電池３は、供給された水素含有ガスと酸化剤ガスを用いて発電する装置であり、水素含有ガス経路１０によってＣＯ除去器２と接続されている。図示しないが、燃料電池３には酸化剤ガスを供給する経路があり、ブロワなどにより酸化剤ガスとして空気が供給されている。
【００３８】
また、燃料電池システムの起動動作時は、改質器１およびＣＯ除去器２を通過した後の水素含有ガス中の一酸化炭素濃度が高いため、燃料電池３には水素含有ガスを供給せず、燃料電池３をバイパスするバイパス経路１５を通じて改質器１が有する加熱器１ａに水素含有ガスを供給するように制御が行われる。このように加熱器１ａで燃焼させることによって水蒸気改質反応に必要な熱が賄われる。
【００３９】
そして、改質器１およびＣＯ除去器２が所定の温度に温まり、十分に一酸化炭素濃度を低減した水素含有ガスを生成できるようになった時点で、燃料電池３に水素含有ガスを供給し始め、酸化剤ガスと反応させることで発電させる。
【００４０】
また、このとき、水素含有ガス中の全ての水素が燃料電池３で発電に使用されるわけではない。そのため、余った水素を含む水素含有ガスは燃料電池３から排出されるアノードオフガスとして、アノードオフガス経路１９を通じて改質器１の加熱器１ａに供給され、改質触媒を加熱するエネルギー源として利用することで、エネルギーの有効利用を行い、効率的な発電を実現することができる。
【００４１】
また、燃料電池３で発電を実施すると、電気と熱が発生する。この熱を有効に利用するために、水等の熱媒体との熱交換により熱回収が行われている。図示しないが、このように熱回収した熱媒体（例えば、温水）は貯湯タンクなどに蓄えられ、お湯として利用される。
【００４２】
バイパス経路１５は、ＣＯ除去器２と燃料電池３の間の水素含有ガス経路１０と、燃料電池３と加熱器１ａを接続するアノードオフガス経路１９とを接続するように配置されている。また、水素含有ガス経路１０からバイパス経路１５への分岐点には、経路切替器１８が設けられている。この経路切替器１８によって、ＣＯ除去器２を通過した後の水素含有ガスの供給先が、バイパス経路１５側若しくは燃料電池３側に切り替えられる。なお、本実施の形態では、経路切替器１８の一例として３方弁を用いたが、経路切替が実施できれば如何なる構成でもよく、例えば水素含有ガス経路１０とバイパス経路１５の分岐点の下流にそれぞれ設けた２個の電磁弁でも構わない。
【００４３】
酸化ガス供給器４から供給される酸化ガスをＣＯ除去器２に供給するために、改質器１とＣＯ除去器２の間の水素含有ガス経路１０と酸化ガス供給器４とを接続する第１の酸化ガス経路６が設けられている。ＣＯ除去器２に供給された酸化ガスは、改質器１で生成した水素含有ガスと混合され、ＣＯ除去器２にて一酸化炭素の低減に使われる。また、第１の酸化ガス経路６には第１閉止弁１３が設けられており、ＣＯ除去器２への酸化ガスの供給及び停止を行うことができる。なお、本実施の形態では、酸化ガス経路６はＣＯ除去器２の上流と接続しているが、改質器１で生成した水素含有ガスと混合ができるならば、直接ＣＯ除去器２に酸化ガスが供給されるよう構成しても構わない。
【００４４】
第１の酸化ガス経路６には流量測定器５が設けられている。この流量測定器５により、ＣＯ除去器２に供給される酸化ガスの量が測定され、制御器９により所定の酸化ガス量になるように酸化ガス供給器４が制御される。
【００４５】
ここで、ＣＯ除去器２に供給する酸化ガスの量が多すぎると、水素含有ガス中の一酸化炭素だけでなく水素ガスも消費されてしまい、効率良く水素含有ガスを生成することができなくなる。さらに、一酸化炭素・水素の酸化反応は発熱反応であり、ＣＯ除去器２の温度が上昇し過ぎることになる。一方、酸化ガスの量が少なすぎると、水素含有ガス中の一酸化炭素を十分に低減することができなくなり、燃料電池３での発電に影響を及ぼす。
【００４６】
酸化ガス供給器４と流量測定器５との間の第１の酸化ガス経路６の分岐部１４で分岐し、ＣＯ除去器２の下流で燃料電池３の上流の水素含有ガス経路１０に接続される第２の酸化ガス経路７が設けられている。酸化ガス供給器４から供給される酸化ガスの流れは、分岐部１４において酸化ガス供給器４からＣＯ除去器２の上流側に酸化ガスを供給する第１の酸化ガス経路６と、酸化ガス供給器４からＣＯ除去器２の下流側に酸化ガスを供給する第２の酸化ガス経路７とに分かれる。
【００４７】
第２の酸化ガス経路７を通過した酸化ガスは、ＣＯ除去器２の下流に供給され、ＣＯ除去器２で酸化されずにＣＯ除去器２を通過した水素含有ガス中の微量な一酸化炭素を酸化反応により低減するために用いられる。本実施の形態では、ＣＯ除去器２を通過した水素含有ガス中の一酸化炭素濃度はおよそ１０ｐｐｍである。このわずかな一酸化炭素濃度でも燃料電池３を長期間運転する場合は被毒の影響が現れてしまうため、燃料電池３のアノード触媒中に吸着した一酸化炭素を除去する必要があり、酸化ガスと燃料電池３のアノード触媒に吸着した一酸化炭素とを酸化反応させることによって一酸化炭素が除去される。
【００４８】
なお、第２の酸化ガス経路７には流量測定器５のようなガス流量計が用いられておらず、第１の酸化ガス経路６の経路圧力損失と第２の酸化ガス経路７の経路圧力損失との関係により、酸化ガス供給器４により送られた酸化ガスを所定の割合で分流するように設計されており、流量測定器５で測定される酸化ガスの流量に基づき酸化ガス供給器４から供給する酸化ガスの量を調整することで、第２の酸化ガス経路７を通る酸化ガス流量も所望の量とすることができる。
【００４９】
このように設計することで、第２の酸化ガス経路７上にガス流量計を設置する必要がなくなる。また、水素含有ガス経路の上流・下流で酸化ガスを分岐するため、燃料電池３に酸化剤ガスを供給する経路から分岐して酸化ガスを供給する従来の方式と比較して、水素含有ガス経路１０と第１の酸化ガス経路６、第２の酸化ガス経路７の間に確実に圧力差を設けることができ、各種圧力センサや圧力調整器などを削減することができる。そのためコストを削減すると共に、装置の小型化を実現することができる。
【００５０】
本設計は、第１の酸化ガス経路６からＣＯ除去器２に供給される酸化ガスの量、及び第２の酸化ガス経路７からＣＯ除去器２の下流の水素含有ガス経路１０に供給される酸化ガスの量は、それぞれ個別に流量制御しなくても、ＣＯ除去器２に供給される水素含有ガス中の一酸化炭素濃度に対して、共に比例制御することで一酸化炭素を低減する目的が達成されることに基づく。
【００５１】
第２の酸化ガス経路７には第２閉止弁８が設けられており、この第２閉止弁８によって第２の酸化ガス経路７は開閉可能に構成されている。起動時において燃料電池システム（特に、改質器１）の温度を上昇させている間に、改質器１を通過した後の水素含有ガスには多量の一酸化炭素が含まれている。その状態でＣＯ除去器２に酸化ガスを供給するとＣＯ除去器２の酸化触媒が過昇温してしまうため、酸化ガス供給器４によるＣＯ除去器２への酸化ガスの供給は、改質器１の温度が所定の温度以上に上昇した時点から実施される。
【００５２】
このため、第１の酸化ガス経路６は、第１閉止弁１３により酸化ガス供給器４に連動して閉止される。また同時に、第２の酸化ガス経路７の第２閉止弁８も閉じられる。さらに、停止時・待機時においてシステム内部に含まれる可燃ガスが酸化ガス供給器４を介してシステム外部に漏出しないようにするために第２閉止弁８及び第１閉止弁１３を閉じる必要がある。
【００５３】
制御器９は、流量測定器５で計測された酸化ガスの流量を、現在の運転状態（例えば、燃料電池３の発電量や、改質器１へ供給される原料流量）に対応した酸化ガスの目標流量になるよう、酸化ガス供給器４の出力を指令する出力指令（以下、これを操作量と呼ぶ）を増減させる装置である。
【００５４】
また、制御器９は、流量測定器５の検出値もしくは酸化ガス供給器４の操作量をもとに第２閉止弁８の異常検知動作を実施したり、燃料電池システムを停止したりする制御も行う。本実施の形態では制御器９の構成としては、マイコン等の演算装置であり、ＣＰＵ等からなる演算部（図示せず）を有している。制御器９は所定の動作を行うことができれば如何なる構成でも構わない。
【００５５】
制御器９によって、正常に酸化ガスを水素含有ガス経路１０に供給できていない旨の異常が検知された場合に、ユーザーやメンテナンス会社に異常発生の旨を知らせる異常報知器１２が設けられている。
【００５６】
本実施の形態の燃料電池システムは、原料を用いて水素含有ガスを生成する改質器１と、改質器１で生成された水素含有ガス中の一酸化炭素を酸化反応により低減するためのＣＯ除去器２と、酸化ガスを供給する酸化ガス供給器４と、ＣＯ除去器２から送出される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池３と、酸化ガス供給器４から供給される酸化ガスを改質器１よりＣＯ除去器２に供給される水素含有ガスに混入させるための第１の酸化ガス経路６と、第１の酸化ガス経路６より分岐しＣＯ除去器２より燃料電池３に供給される水素含有ガスに酸化ガスを混入させるための第２の酸化ガス経路７と、分岐部１４より下流の第１の酸化ガス経路６に設けられた第１閉止弁１３と、分岐部１４より下流の第２の酸化ガス経路７に設けられた第２閉止弁８と、分岐点１４と第１閉止弁１３との間の第１の酸化ガス経路６に設けられた流量測定器５と、制御器９とを備え、制御器９が、第１閉止弁１３を開けた状態で所定の出力にて酸化ガス供給器４を動作させ、第２閉止弁８を開放させるよう制御した場合の流量測定器５が計測した計測値と第２閉止弁８を閉止させるよう制御した場合の流量測定器５が計測した計測値との差を比較し、その計測値の差が所定の閾値以下ならば第２閉止弁８が異常であると判定する異常判定動作をシステムの起動時に実施するように構成されている。
【００５７】
次に、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムがエアブリード用酸化ガスを供給開始するまでの基本的な起動動作について説明する。図２は、本実施の形態１の燃料電池システムの制御を示すフローチャートである。
【００５８】
燃料電池システムの起動動作では、制御器９は、図２のＳ１に示すように、はじめに改質器１を加熱器１ａにより加熱し、改質器１を水素含有ガスを生成するのに適した温度に上昇させる。具体的には、改質器１を加熱するために、制御器９により原料供給器１７から改質器１に原料の供給が開始される。
【００５９】
そして、経路切替器１８により改質器１内を流通した原料が燃料電池３をバイパスするバイパス経路１５を通過した後、加熱器１ａに供給され、燃焼される。改質器１内に原料を通す理由は改質器１及びＣＯ除去器２を内部から加熱する熱媒体として原料を用いるためであり、原料を改質器１内に通さず直接加熱器に供給しても構わない。
【００６０】
次に、水蒸気が改質器１に供給されるが（Ｓ３）、改質器１内に含まれる原料は水の無い状態で所定温度以上に加熱されると、原料中の炭素成分が析出して改質器１の経路が詰まったり、改質触媒を劣化させたりするため、改質器１の温度が原料中の炭素が析出しない上限温度未満にて改質器１に水蒸気の供給が開始される。なお、本実施の形態の燃料電池システムにおいては、上記上限温度未満にて水供給器１６より水が改質器１に供給されるよう制御器９により制御される。
【００６１】
また、本実施の形態では、加熱器１ａの熱により水を蒸発させ水蒸気を得ているため、水供給器１６より水の供給が開始される際には、水蒸発部が水を蒸発できる温度になるように加熱器１ａから出る熱が配分される。なお、本実施の形態では、水供給器１６より改質器１に水の供給を開始する改質器１の温度を４００℃としたが（Ｓ２）、炭素が析出しない上限温度未満で水蒸発可能な温度であれば如何なる温度でも構わない。また、この温度は改質器１の構成や改質器温度センサ１１の取り付け位置などにより異なってくる。
【００６２】
このように改質器１に原料と水蒸気を供給すると、水蒸気改質反応により水素含有ガスが生成し始める。水蒸気改質反応は吸熱反応であり、改質触媒の温度により生成する水素濃度や一酸化炭素濃度が異なる。そして、制御器９は、改質器１内の温度が所定の温度に上昇し、水素含有ガス中の水素濃度が増加し始めてから、第１閉止弁１３を開放し、酸化ガス供給器４を動作させることにより、第１の酸化ガス経路６を経由して、ＣＯ除去器２に酸化ガスが供給される（Ｓ５）。
【００６３】
なお、本実施の形態では、第１の酸化ガス経路６を経由して、ＣＯ除去器２に酸化ガス供給を開始する改質器１の温度を５００℃としたが（Ｓ４）、ＣＯ除去器２が過昇温しない下限温度以上であれば如何なる温度でも構わない。また、この温度は改質器１の構成や改質器温度センサ１１の取り付け位置などにより異なってくる。
【００６４】
一方、ＣＯ除去器２で行われる酸化反応も平衡反応であるため、ＣＯ除去器２は、反応を進めるために必要な温度までヒーターなどにより加熱される。なお、ＣＯ除去器２の構成によっては、改質器１から送出されるガスが保有する熱を利用して温めることも可能であり、必ずしもヒーターなどの加熱手段はなくても構わない。
【００６５】
ＣＯ除去器２により一酸化炭素の濃度が低減されるが、ＣＯ除去器２に酸化ガスを供給し始めたばかりの時点では、酸化触媒の温度が均一になっていないことや、まだ改質器１の温度が低く高濃度の一酸化炭素がＣＯ除去器２に送られてくるなどの理由から、ＣＯ除去器２を通過した後の水素含有ガス中の一酸化炭素濃度はまだ十分に低減されていない。そのため、改質器１とＣＯ除去器２が、ともにそれぞれの最適な反応温度（Ｓ１０）に上昇した後、経路切替器１８がバイパス経路１５側から燃料電池３側に切り替えられ、燃料電池３に水素含有ガスの供給を開始する（Ｓ１１）。
【００６６】
ＣＯ除去器２が反応温度に上昇した後も、ＣＯ除去器２を通過した後の水素含有ガスには約１０ｐｐｍの一酸化炭素が含まれており、この一酸化炭素による燃料電池３のアノード被毒を抑制するために、第２の酸化ガス経路７からＣＯ除去器２を通過した後の水素含有ガスに酸化ガスを供給する必要がある。
【００６７】
第２の酸化ガス経路７からの酸化ガスの供給を開始するタイミング（Ｓ９）は、第１の酸化ガス経路６からの酸化ガスの供給を開始してから、燃料電池３に水素含有ガスの供給を開始する直前までの間であって、燃料電池３に供給する水素含有ガス中の一酸化炭素の濃度を十分に低減できるタイミングであればよい。
【００６８】
本実施の形態では、第１の酸化ガス経路６から酸化ガスの供給を開始した後、酸化ガスの流量が安定してから供給開始することとした。安定時間としては、１分間としたが（Ｓ６）、時間は装置構成により異なるため、この限りではない。後述する理由によりＣＯ除去器２の温度が所定値以下の場合（Ｓ７）にのみ、異常検知動作（Ｓ８）を実施したのち、第２の酸化ガス経路７からの酸化ガスの供給を開始する。
【００６９】
第２の酸化ガス経路７からの酸化ガスの供給は、酸化ガス供給器４から第１の酸化ガス経路６に酸化ガスが供給されている状態で、制御器９の制御信号により第２閉止弁８を閉止状態から開放状態にすることで開始される。第１の酸化ガス経路６と第２の酸化ガス経路７に流れる酸化ガスの量の分配比がおよそ４．５：１となるように各々の経路の抵抗が設計されている。
【００７０】
この分配比は、第２閉止弁８、第１閉止弁１３が完全に開放され、第１の酸化ガス経路６、及び第２の酸化ガス経路７に凝縮水などによる詰まりが発生していない状態で実現される。なお、酸化ガス量の分配比はＣＯ除去器２を通った後の水素含有ガス中の一酸化炭素の量や燃料電池の耐被毒性能により変更する必要が生じる。そのため、酸化ガスの分配比は上記比率の限りでなく、それぞれの装置構成に適した比率とすればよい。
【００７１】
なお、流量制御の精度で言えば、通常、ＣＯ除去器２で水素含有ガス中のＣＯ濃度を所望の濃度まで確実に低減させ、さらに残った微量（通常、１０ｐｐｍ程度）の一酸化炭素によるアノード触媒被毒をエアブリードによって抑制するよう設計されるので、第１の酸化ガス経路６に供給する酸化ガスの方が、第２の酸化ガス経路７から供給する酸化ガスよりも、目標流量に対する誤差の許容幅が小さい。
【００７２】
例えば、本実施の形態では、第１の酸化ガス経路６に許される誤差範囲が±１０％であるのに対し、第２の酸化ガス経路７に許される誤差範囲は±３０％である。その理由から、流量測定器５はより厳しい流量制御が必要な第１の酸化ガス経路６に設置するのが望ましい。なお、許容される誤差範囲は、装置構成や設計余裕度などにより異なってくるため、この範囲に限定されるものではない。
【００７３】
前述のように、第２閉止弁８を開放することによりＣＯ除去器２の下流側に酸化ガスの供給を行うが、第２閉止弁８が正常に動作せず完全に開放されない場合や、凝縮水等によって第２の酸化ガス経路７が詰まっている場合には、第２の酸化ガス経路７から所定量の酸化ガスを供給することができず、エアブリードを正常に実施することができなくなる。従って、エアブリードを正常に行い、燃料電池３の劣化が進行することを抑制するために、第２の酸化ガス経路７から酸化ガスを供給開始した際に所定量の酸化ガスが供給されているか否かを確認する必要がある。
【００７４】
次に、正常にエアブリードが実施されているか否かを検知する異常検知動作について、図３の異常検知動作フローを用いて説明する。
【００７５】
本実施の形態における燃料電池システムは、制御器９が酸化ガス供給器４の操作量を一定に制御しながら、第２閉止弁８に開指令を発してエアブリードを開始する際の流量測定器５の検出値に基づきエアブリードの異常検知動作が実施される。
【００７６】
第２閉止弁８が閉じている状態では、酸化ガス供給器４の操作量を一定に制御しておけば、流量測定器５で測定される流量値もほぼ一定値となる。その状態から、酸化ガス供給器４の操作量を一定に保ったまま、第２閉止弁８を開放すると、同一操作量で送られる酸化ガスが分岐されて第１の酸化ガス経路６と第２の酸化ガス経路７に流れるため、流量測定器５に流れる酸化ガスは少なくなる。
【００７７】
しかしながら、第２閉止弁８が正常に動作せず、制御器９が開指令を発しても閉止状態のままである場合や、第２の酸化ガス経路７が詰まっている場合には、流量測定器５に流れる酸化ガスの量は変化しないか、もしくは、減少量が想定される値よりも小さくなる。このように、エアブリードを開始するために、制御器９が、第２閉止弁８を閉止状態から開放状態にする開指令を発した時、第２の酸化ガス経路７に酸化ガスが正常に流通するか否かによって流量測定器５で検出される流量の変化量が異なる。
【００７８】
本実施の形態では、流量測定器５によって検出される検出値に基づいて、エアブリードが正常に行われているか否かが検知される。
【００７９】
図２に示すＳ５で、第１閉止弁１３を開放し、第１の酸化ガス経路６を通じて酸化ガスが供給された後、図３に示すＳ１０２において酸化ガスの流量が安定した状態において、流量Ａ（第２閉止弁８に対する開指令前の流量）が流量検出器５によって検出される（Ｓ１０３）。
【００８０】
次に、流量Ａの計測後、制御器９は、第２閉止弁８に対して開指令を発する（Ｓ１０４）。
【００８１】
続いて、第２閉止弁８に対して開指令を発した後の流量Ｂが、流量測定器５によって計測される（Ｓ１０５）。
【００８２】
次に、Ｓ１０６にて制御器９は、流量Ａと流量Ｂから変化量Ｘを演算する。そして、Ｓ１０７にて、変化量Ｘと予め設定されている閾値Ｚの比較を行い、変化量Ｘが閾値Ｚよりも大きい場合、すなわち式（２）を満たしている場合には、エアブリードを正常に実施することができていないと判定する（Ｓ１０８）。
【００８３】
変化量Ｘ＝第２閉止弁８に対する開指令後の流量Ｂ−第２閉止弁８に対する開指令前の流量Ａ・・・（式１）
ここで、この変化量Ｘは、絶対値ではなく正または負の値を有する相対値である。
【００８４】
変化量Ｘ＞閾値Ｚ・・・（式２）
閾値Ｚは、第２閉止弁８が全く動作しない場合や、第２の酸化ガス経路７が完全に詰まっている場合等のように、第２の酸化ガス経路７に酸化ガスが全く流通しない時の変化量をＸｏとし、第１閉止弁１３が完全に開放され、第１の酸化ガス経路６及び第２の酸化ガス経路７に凝縮水などによる詰まりが発生していない状態（上述した分配比で酸化ガスが流れる状態）における変化量をＸｐとすると、例えば、ＸｏとＸｐの中央の値に設定することができる。
【００８５】
なお、この閾値Ｚは、装置構成や酸化ガスの分岐の仕方などにより、値が異なってくるため、その値に限られるものではなく、酸化ガス供給器４から供給される酸化ガス量に応じて設定される燃料電池３の触媒性能を劣化させないようなエアブリードを実現できる所定の酸化ガス量以上が供給されるときに示される値であればよい。
【００８６】
従って、第２閉止弁８が完全には開放されていない場合であっても、変化量Ｘが閾値Ｚ以下である場合には、正常と判定されることになる。なお、上述において、上記所定の閾値Ｚは、酸化ガス供給器４からの供給される酸化ガス量に応じて設定されるとしたが、これに限定されず、例えば、燃料電池３の発電量、改質器１への原料供給量など、酸化ガス供給器４からの酸化ガスの供給量に比例する各パラメータの値に応じて設定されても構わない。
【００８７】
以下に、上記判定について、具体的な数値を例に挙げて説明を行う。
【００８８】
酸化ガス供給器４からの酸化ガス流量を１．６５（ＮＬ／ｍｉｎ）とする操作量を制御器９より指令すると、第１閉止弁１３が開放された後、第２閉止弁８が開放される前には、第１の酸化ガス経路６中を流れる酸化ガスの流量Ａも１．６５（ＮＬ／ｍｉｎ）となっている。
【００８９】
一方、制御器９より第２閉止弁８に対して開指令を行い、第２閉止弁８が完全に開放した状態となり、第２の酸化ガス経路７の詰まりもない場合には、第１の酸化ガス経路６と第２の酸化ガス経路７の分配比は４．５：１であるため、第１の酸化ガス経路６中を流れる酸化ガスの流量Ｂは１．３５（ＮＬ／ｍｉｎ）となり、第２の酸化ガス経路７中を流れる酸化ガスの流量は０．３（ＮＬ／ｍｉｎ）となる。そのため、第２閉止弁８に対する開指令後、流量測定器５は、１．３５（ＮＬ／ｍｉｎ）という値を検出することになる。
【００９０】
従って、第２閉止弁８が完全に開放状態となり、第２の酸化ガス経路７に詰まりがない場合には、変化量Ｘｐは、−０．３（＝１．３５−１．６５）となる。
【００９１】
一方、例えば第２閉止弁８が故障して全く動作しない場合や、第２の酸化ガス経路７が完全に詰まっている場合には、第２の酸化ガス経路７中に酸化ガスが全く流通しないため、酸化ガス経路の流量Ｂは１．６５（ＮＬ／ｍｉｎ）となり、変化量Ｘｏは、０（＝１．６５−１．６５）となる。
【００９２】
そこで、閾値Ｚを例えば−０．１５と設定すると、制御器９は、（式１）によって算出する変化量Ｘが、閾値Ｚである−０．１５よりも大きい場合には、正常にエアブリードが実施されていないと判定することができる。
【００９３】
このような制御により、制御器９から第２閉止弁８に対して開指令を送っても第２閉止弁８が開かなかった場合や、第２の酸化ガス経路７が水などにより詰まってしまった場合等によるエアブリード動作の異常を検知することが可能である。
【００９４】
なお、図２のＳ１１に示すように、エアブリードが正常に実施されていると判定された場合には、ＣＯ除去器２を通過した水素含有ガスが燃料電池３に供給され発電が開始されるが、正常に実施されていないと判断された場合には、燃料電池システムとして次の制御が行われる。一つの対応として、運転が停止される。このまま運転を継続したならば、燃料電池３のアノード触媒の被毒が進行させる恐れがあるからである。
【００９５】
また、もう一つの対応として、異常報知器１２によって異常が報知される。異常報知先としては、燃料電池システムの操作リモコン（図示せず）などに報知することにより機器を使用している使用者に報知したり、燃料電池システムのメンテナンスなどを行う会社などに報知したりすることで、使用者やメンテナンス会社等に燃料電池システムの異常に対して適切な対処を促す方法がある。
【００９６】
なお、上記適切な対処とは、例えば、使用者であれば、燃料電池システムの停止ボタンを押してシステムを停止させたり、またはメンテナンス会社に連絡することを意味し、メンテナンス会社であれば、インターネット回線等を通じて異常が報知された燃料電池システムに停止信号を出力したり、または異常が報知された燃料電池システムのメンテナンスにメンテナンス作業員が向かうことを意味する。
【００９７】
また、異常を検知した場合に、すぐに異常を確定せずに、数回第２閉止弁８を開閉動作させ、それでも異常が解消されないならば、異常を確定し、運転を停止させてもよい。
【００９８】
また、異常による運転停止が数回起きた時点で異常を報知してもよい。
【００９９】
また、異常を検知した場合でもＳ１１のように通常の運転を継続し、所定の異常検知回数に達した時点で異常を報知してもよい。
【０１００】
また、異常を検知した場合は、上述のように運転を停止するとともに、異常を報知してもよいし、いずれか一方であってもよい。
【０１０１】
ここで燃料電池システムは、改質器１やＣＯ除去器２などが常温程度に冷えた状態から起動する場合（以下、これを冷起動と呼ぶ）だけではなく、前回の発電運転を停止してから改質器１やＣＯ除去器２などが常温程度まで冷える以前に起動する場合（以下、これを暖起動と呼ぶ）など、改質器１やＣＯ除去器２が高温の状態から起動する場合もある。
【０１０２】
この場合も図２の制御フローに従って燃料電池システムの起動が実施されるが、図３に示した異常検知動作は、前述のように第２閉止弁８の開閉により第１の酸化ガス経路を通じてＣＯ除去器２に供給される酸化ガスの流量が変化する。そのため、一時的にではあるがＣＯ除去器２に、原料供給量などのパラメータに応じて設定された所定の酸化ガス供給量よりも多量または少量の酸化ガスが供給される。
【０１０３】
ＣＯ除去器２への酸化ガス供給量が多量の場合には、ＣＯ除去器２の温度が上がり過ぎることになるが、冷起動の場合、異常検知動作の時点ではＣＯ除去器２が燃料電池３に水素含有ガスを供給するために適した温度（Ｓ１０）に達していないため、ほとんど問題とならない。
【０１０４】
しかしながら、暖起動の場合には、異常検知動作の時点ですでにＣＯ除去器２が燃料電池３に水素含有ガスを供給するために適した温度（Ｓ１０）に達していることがあり、その場合には、酸化ガスを多量に供給することでＣＯ除去器２がＳ１０の温度範囲を超えてしまうことになり、問題となりうる。そのため、図２のＳ７において、ＣＯ除去器温度センサ２０の検出温度が、燃料電池３への水素含有ガス供給に適した温度の下限値（本実施の形態においては１５０℃）以上の場合には、異常検知動作を実施しない。
【０１０５】
なお、本実施の形態では、異常検知動作を実施しないＣＯ除去器２の温度を１５０℃としたが（Ｓ７）、ＣＯ除去器２がＳ１０の温度範囲以上に過昇温しない下限温度以下であれば如何なる温度でも構わない。また、この温度はＣＯ除去器２の構成やＣＯ除去器温度センサ２０の取り付け位置などにより異なってくる。
【０１０６】
なお、暖起動時に異常検知動作を実施しないことになるが、エアブリード不足は長期的な燃料電池３の性能のみに影響を与えるため、エアブリード不足の状態で運転を実施しても不安全な状態や、短期的な性能低下には至らない。そのため、暖起動時の異常検知動作を実施しなくても冷起動時に異常検知動作を実施し、異常が検知できれば大きな問題には至らない。
【０１０７】
一方、ＣＯ除去器２への酸化ガス供給量が少量の場合には、十分なＣＯ低減ができなくなる。冷起動の場合、異常検知動作の時点ではＣＯ除去器２が燃料電池３に水素含有ガスを供給するために適した温度（Ｓ１０）に達していないため、異常検知動作終了後に所定の酸化ガス供給量に戻った後、十分にＣＯを低減する時間があるが、暖起動の場合には、異常検知終了後にＳ１０の温度条件を満たし、すぐに水素含有ガスを燃料電池３に供給してしまうことになる。
【０１０８】
この場合には、温度条件を満たしていてもＣＯが十分に低減されていないことになるため、水素含有ガスを燃料電池３に供給するまでに、ＣＯが十分に除去される時間を待つ必要がある。具体的には、図２のＳ１０の温度条件を満たしてから、１分経過後にＳ１１に以降する（図示せず）。
【０１０９】
本実施の形態では、酸化ガスの流量および反応が安定してから供給開始することとし、安定時間としては、１分間とした。安定時間は装置構成により異なるため、この限りではない。また、ＣＯ除去器２への酸化ガス供給量が少量の場合には、図２におけるＳ７の判断は不必要になり、冷起動、暖起動においても異常検知動作が実施できるため、より望ましい方式と言える。
【０１１０】
本実施の燃料電池システムの構成およびその動作により、エアブリードが正常に動作しているか確認しているため、燃料電池に確実にエアブリード用の酸化ガスを供給しながら運転することができるので、一酸化炭素による被毒の影響を抑制し、より長期間に渡り好適に運転可能な燃料電池システムを提供することができる。
【０１１１】
また、ＣＯ除去器２の温度によって、異常検知動作を実施するか否かを判断しているため、暖起動時におけるＣＯ除去器２の過昇温により、ＣＯ除去器２が燃料電池３に水素含有ガスを供給するのに適した温度範囲から外れることを防止することができるので、一酸化炭素による被毒の影響を抑制しながらも確実に発電運転を実施することができる。
【０１１２】
なお、本実施の形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明の燃料電池システムは、燃料電池システムを長期間に渡り好適に運転することができるので、例えば、家庭用の燃料電池コージェネレーションシステム等として有用である。
【符号の説明】
【０１１４】
１    改質器
２    ＣＯ除去器
３    燃料電池
４    酸化ガス供給器
５    流量測定器
６    第１の酸化ガス経路
７    第２の酸化ガス経路
８    第２閉止弁
９    制御器
１０  水素含有ガス経路
１１  改質器温度センサ
１３  第１閉止弁
１４  分岐部
【図１】
2010251046.tif 000003
【図２】
2010251046.tif 000004
【図３】
2010251046.tif 000005