(57)【要約】【課題】燃料電池システムにおける、水素生成装置において、改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断する。【解決手段】水素含有ガスを生成させる改質部２０と、改質温度を検出する改質温度検出部２１と、変成触媒を有する変成部２５と、燃焼部２と、改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断する検出部と、運転制御部１６と、を少なくとも備え、運転制御部１６は、改質温度検出部２１で検出される改質温度に基づいて燃焼部２の動作を制御するとともに、検出部の計測値に基づいて改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断する水素生成装置１を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料と水蒸気との改質反応により水素含有ガスを生成させる改質部と、
前記改質部の改質温度を検出する改質温度検出部と、
前記改質部を通過した前記水素含有ガス中の一酸化炭素と水蒸気とを反応させる変成触媒を有する変成部と、
前記改質反応に必要な熱を供給する燃焼部と、
前記改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断する検出部と、
運転制御部と、を少なくとも備え、
前記運転制御部は、前記改質温度検出部で検出される改質温度に基づいて前記燃焼部の動作を制御するとともに、前記検出部の計測値に基づいて前記改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断する水素生成装置。
【請求項２】
前記変成部に変成温度を検出する変成温度検出部を設け、
前記運転制御部は、前記検出部の前記計測値である、前記変成温度検出部で検出される変成温度に基づいて、前記改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項３】
前記運転制御部は、前記改質温度の検出値が予め設定される改質温度閾値内で、かつ前記変成温度の検出値が予め設定される変成温度閾値外である場合に、前記改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する請求項２に記載の水素生成装置。
【請求項４】
前記変成部を通過した水素含有ガス中の一酸化炭素と空気とを反応させる選択酸化触媒を有する選択酸化部と、
前記選択酸化部の選択酸化温度を検出する選択酸化温度検出部とを設け、
前記運転制御部は、前記検出部の前記計測値である、前記選択酸化温度検出部で検出される選択酸化温度に基づいて、前記改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する請求項１または２に記載の水素生成装置。
【請求項５】
前記運転制御部は、前記改質温度の検出値が予め設定される改質温度閾値内で、かつ前記選択酸化温度の検出値が予め設定される選択酸化温度閾値外である場合に、前記改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する請求項３または４に記載の水素生成装置。
【請求項６】
前記燃焼部に、イオン電流値を用いて前記燃焼部での燃焼状態を検出する燃焼検出部を設け、
前記運転制御部は、前記検出部の前記計測値である、前記燃焼検出部で検出される前記イオン電流値に基づいて、前記改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する請求項１、２または４のいずれか１項に記載の水素生成装置。
【請求項７】
前記運転制御部は、前記改質温度の検出値が予め設定される改質温度閾値内で、かつ前記燃焼検出部で検出される前記イオン電流値が予め設定される電流値閾値外である場合に、前記改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する請求項３、５または６のいずれか１項に記載の水素生成装置。
【請求項８】
前記変成部に変成冷却手段をさらに設け、
前記運転制御部は、前記検出部の前記計測値である、前記変成温度検出部で検出される変成温度に基づいて前記変成冷却手段の動作を制御するとともに、前記変成冷却手段の動作に基づいて前記改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する請求項２、４または６のいずれか１項に記載の水素生成装置。
【請求項９】
前記運転制御部は、前記改質温度の検出値が予め設定される改質温度閾値内で、かつ前記変成冷却手段の動作が予め設定される変成冷却手段閾値外である場合に、前記改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する請求項８に記載の水素生成装置。
【請求項１０】
前記選択酸化部に選択酸化冷却手段をさらに設け、
前記運転制御部は、前記検出部の前記計測値である、前記選択酸化温度検出部で検出される選択酸化温度に基づいて前記選択酸化冷却手段の動作を制御するとともに、前記選択酸化冷却手段の動作に基づいて前記改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する請求項４に記載の水素生成装置。
【請求項１１】
前記運転制御部は、前記改質温度の検出値が予め設定される改質温度閾値内で、かつ前記選択酸化冷却手段の動作が予め設定される選択酸化冷却手段閾値外である場合に、前記改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する請求項１０に記載の水素生成装置。
【請求項１２】
前記運転制御部は、前記検出部の前記計測値である、前記改質温度検出部で検出される改質温度が、所定の改質温度に到達するまでの到達時間に基づいて、前記改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項１３】
前記運転制御部は、前記到達時間が予め設定される時間閾値外である場合に、前記改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する請求項１２に記載の水素生成装置。
【請求項１４】
原料と水蒸気との改質反応により水素含有ガスを生成させる改質部と、
前記改質部の改質温度を検出する改質温度検出部と、
前記改質部を通過した水素含有ガス中の一酸化炭素と水蒸気とを反応させる変成触媒を有する変成部と、
前記改質反応に必要な熱を供給する燃焼部と、
前記水素含有ガスおよび酸素含有ガスが供給されて発電する燃料電池と、
前記改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断する検出部と、
運転制御部と、を少なくとも備え、
前記運転制御部は、前記改質温度検出部で検出される改質温度に基づいて前記燃焼部の動作を制御するとともに、前記検出部の計測値に基づいて前記改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断する燃料電池発電システム。
【請求項１５】
前記燃料電池の発電電圧値を検出する電圧検出部を設け、
前記運転制御部は、前記検出部の前記計測値である、前記電圧検出部で検出される前記発電電圧値に基づいて、前記改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する請求項１４に記載の燃料電池発電システム。
【請求項１６】
前記運転制御部は、前記改質温度の検出値が予め設定される改質温度閾値内で、かつ前記電圧検出部で検出される前記発電電圧値が予め設定される電圧値閾値外である場合に、前記改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する請求項１５に記載の燃料電池発電システム。
【請求項１７】
前記変成部に変成温度を検出する変成温度検出部をさらに設け、
前記運転制御部は、前記検出部の前記計測値である、前記変成温度検出部で検出される変成温度、および前記電圧検出部で検出される前記発電電圧値に基づいて、前記改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する請求項１５に記載の燃料電池発電システム。
【請求項１８】
前記運転制御部は、前記改質温度の検出値が予め設定される改質温度閾値内で、かつ前記変成温度の検出値が予め設定される変成温度閾値外であり、かつ前記電圧検出部で検出される前記発電電圧値が予め設定される電圧値閾値外で場合に、前記改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する請求項１７に記載の燃料電池発電システム。
【請求項１９】
前記変成部を通過した水素含有ガス中の一酸化炭素と空気とを反応させる選択酸化触媒を有する選択酸化部と、
前記選択酸化部の選択酸化温度を検出する選択酸化温度検出部とを、さらに設け、
前記運転制御部は、前記検出部の前記計測値である、前記選択酸化温度検出部で検出される選択酸化温度、および前記電圧検出部で検出される前記発電電圧値に基づいて、前記改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する請求項１５に記載の燃料電池発電システム。
【請求項２０】
前記運転制御部は、前記改質温度の検出値が予め設定される改質温度閾値内で、かつ前記選択酸化温度の検出値が予め設定される選択酸化温度閾値外で、かつ前記電圧検出部で検出される前記発電電圧値が予め設定される電圧値閾値外である場合に、前記改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する請求項１９に記載の燃料電池発電システム。
【請求項２１】
前記燃焼部にイオン電流値を用いて前記燃焼部での燃焼状態を検出する燃焼検出部を設け、
前記運転制御部は、前記検出部の前記計測値である、前記燃焼検出部で検出される前記イオン電流値、および前記電圧検出部で検出される前記発電電圧値に基づいて、前記改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する請求項１５に記載の燃料電池発電システム。
【請求項２２】
前記運転制御部は、前記改質温度の検出値が予め設定される改質温度閾値内で、かつ前記燃焼検出部で検出される前記イオン電流値が予め設定される電流値閾値外で、かつ前記電圧検出部で検出される前記発電電圧値が予め設定される電圧値閾値外で場合に、前記改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する請求項２１に記載の燃料電池発電システム。
【請求項２３】
前記変成部に変成冷却手段をさらに設け、
前記運転制御部は、前記検出部の前記計測値である、前記変成温度検出部で検出される変成温度に基づいて前記変成冷却手段の動作を制御するとともに、前記変成冷却手段の動作に基づいて前記改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する請求項１７に記載の燃料電池発電システム。
【請求項２４】
前記運転制御部は、前記改質温度の検出値が予め設定される改質温度閾値内で、かつ前記変成冷却手段の動作が予め設定される変成冷却手段閾値外である場合に、前記改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する請求項２３に記載の燃料電池発電システム。
【請求項２５】
前記選択酸化部に選択酸化冷却手段をさらに設け、
前記運転制御部は、前記検出部の前記計測値である、前記選択酸化温度検出部で検出される選択酸化温度に基づいて前記選択酸化冷却手段の動作を制御するとともに、前記選択酸化冷却手段の動作に基づいて前記改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する請求項１９に記載の燃料電池発電システム。
【請求項２６】
前記運転制御部は、前記改質温度の検出値が予め設定される改質温度閾値内で、かつ前記選択酸化冷却手段の動作が予め設定される選択酸化冷却手段閾値外である場合に、前記改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する請求項２５に記載の燃料電池発電システム。
【請求項２７】
前記運転制御部は、前記検出部の前記計測値である、前記改質温度検出部で検出される改質温度が、所定の改質温度に到達するまでの到達時間に基づいて、前記改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する請求項１４に記載の燃料電池発電システム。
【請求項２８】
前記運転制御部は、前記到達時間が予め設定される時間閾値外である場合に、前記改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する請求項２７に記載の燃料電池発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化石原料等から一酸化炭素濃度の低い水素含有ガスを生成する水素生成装置、及びそれを備えた燃料電池発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、分散型エネルギー供給源として、小型で高効率な発電が可能である燃料電池スタック（以下、単に「燃料電池」という）を用いた燃料電池発電システムの開発が進められている。なお、燃料電池発電システムは、発電部の本体である燃料電池に、水素含有ガスと酸素含有ガスとを供給して、水素と酸素との電気化学反応により発生する化学的なエネルギーを、電気的なエネルギーとして取り出して発電するシステムである。
【０００３】
しかし、現状では、燃料電池に必要な水素含有ガスを供給するインフラストラクチャーは整備されていない。
【０００４】
そこで、従来の燃料電池発電システムは、都市ガスまたはＬＰＧなどを原料とし、Ｒｕ触媒やＮｉ触媒を用いて６００〜７００℃の温度で水蒸気と改質反応させる水蒸気改質部（以下、「改質部」という）を介して水素含有ガスを発生する水素生成装置が設けられている。
【０００５】
しかし、改質反応により得られる水素含有ガスには、通常、原料に由来する一酸化炭素が含まれ、その濃度が高いと、燃料電池の発電特性が低下する。
【０００６】
そこで、水素生成装置には、改質部の他に、一酸化炭素を低減させるために、変成部や選択酸化部などの反応部が設けられている。
【０００７】
また、燃料電池発電システムは、燃料電池のアノードから排出される水素含有ガス（以下、「アノードオフガス」という）を水素生成装置に戻して燃焼させて、改質反応により、効率の向上を図る方法が一般的である。
【０００８】
そして、上述したように、改質部、変成部や選択酸化部などの各反応部で構成された水素生成装置は、定常動作時や過渡動作時において、一定量の水素ガスや一酸化炭素濃度の低い水素含有ガスを生成するために、各反応部に設けられた触媒の温度を一定範囲内に厳密に制御する必要がある。
【０００９】
そこで、改質部、変成部や選択酸化部には温度検出器が設置されている。そして、改質部では、温度検出器の検出温度に基づいて、改質部の加熱量を増減させる。また、選択酸化部では、温度検出器の検出温度に基づいて、その上流側に設けた冷却器の冷却量を増減させる。それによって、各反応部の温度を適正に制御する構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
また、特許文献１には開示されていないが、各反応部における高温化に伴う触媒の劣化や、低温化に伴う水分の凝縮による触媒の劣化を防ぐために、各反応部における触媒の温度を一定範囲内に厳密に制御する必要がある。
【特許文献１】特開２００１−１８０９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の構成では、例えば、故障や設置位置のずれなどに起因する温度検出器の異常により、温度検出器の検出動作が適正でない場合、一定量の水素ガスや、一酸化炭素濃度の低い水素含有ガスを効率的に生成することはできないという課題があった。
【００１２】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、運転に最適な水素含有ガスを安定に供給する改質器を備えた水素生成装置および燃料電池発電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】
上記の課題を解決するために、本発明の水素生成装置は、原料と水蒸気との改質反応により水素含有ガスを生成させる改質部と、改質部の改質温度を検出する改質温度検出部と、改質部を通過した水素含有ガス中の一酸化炭素と水蒸気とを反応させる変成触媒を有する変成部と、改質反応に必要な熱を供給する燃焼部と、改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断する検出部と、運転制御部と、を少なくとも備え、運転制御部は、改質温度検出部で検出される改質温度に基づいて燃焼部の動作を制御するとともに、検出部の計測値に基づいて改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断する構成を有する。
【００１４】
この構成により、燃焼部の動作を改質温度検出部の改質温度の検出値に基づいて制御するとともに、その検出値が正しいか否かを検出部の計測値で判断し、最適に制御できる。その結果、改質温度検出部と検出部の２段階で燃焼部の動作を制御して、運転に最適な水素含有ガスを安定に供給する改質部を備えた水素生成装置を実現できる。
【００１５】
また、本発明の燃料電池発電システムは、原料と水蒸気との改質反応により水素含有ガスを生成させる改質部と、改質部の改質温度を検出する改質温度検出部と、改質部を通過した水素含有ガス中の一酸化炭素と水蒸気とを反応させる変成触媒を有する変成部と、改質反応に必要な熱を供給する燃焼部と、水素含有ガスおよび酸素含有ガスが供給されて発電する燃料電池と、改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断する検出部と、運転制御部と、を少なくとも備え、運転制御部は、改質温度検出部で検出される改質温度に基づいて燃焼部の動作を制御するとともに、検出部の計測値に基づいて改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断する構成を有する。
【００１６】
この構成により、燃焼部の動作を改質温度検出部の改質温度の検出値に基づいて制御するとともに、その検出値が正しいか否かを検出部の計測値で判断し、最適に制御できる。その結果、改質温度検出部と検出部の２段階で燃焼部の動作を制御して、安全で信頼性の高い燃料電池発電システムを実現できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、検出器の計測値で、改質温度検出部の検出値が正かどうかを判断して運転制御部で制御することにより、信頼性に優れた水素生成装置および燃料電池発電システムを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
第１の発明は、原料と水蒸気との改質反応により水素含有ガスを生成させる改質部と、改質部の改質温度を検出する改質温度検出部と、改質部を通過した水素含有ガス中の一酸化炭素と水蒸気とを反応させる変成触媒を有する変成部と、改質反応に必要な熱を供給する燃焼部と、改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断する検出部と、運転制御部と、を少なくとも備え、運転制御部は、改質温度検出部で検出される改質温度に基づいて燃焼部の動作を制御するとともに、検出部の計測値に基づいて改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断する構成を有する水素生成装置である。
【００１９】
この構成により、燃焼部の動作を改質温度検出部の改質温度の検出値に基づいて制御するとともに、その検出値が正しいか否かを検出部の計測値で判断し、最適に制御できる。その結果、改質温度検出部と検出部の２段階で燃焼部の動作を制御して、運転に最適な水素含有ガスを安定に供給する改質部を備えた水素生成装置を実現できる。
【００２０】
第２の発明は、第１の発明において、変成部に変成温度を検出する変成温度検出部を設け、運転制御部は、検出部の計測値である、変成温度検出部で検出される変成温度に基づいて、改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する。これにより、変成温度を検出部の計測値として、改質温度検出部の検出値が適正かを判断して制御できる。
【００２１】
第３の発明は、第２の発明において、運転制御部は、改質温度の検出値が予め設定される改質温度閾値内で、かつ変成温度の検出値が予め設定される変成温度閾値外である場合に、改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する。これにより、改質温度検出部の動作不良を短期間で判断して水素生成装置を制御できる。
【００２２】
第４の発明は、第１の発明において、変成部を通過した水素含有ガス中の一酸化炭素と空気とを反応させる選択酸化触媒を有する選択酸化部と、選択酸化部の選択酸化温度を検出する選択酸化温度検出部とを設け、運転制御部は、検出部の計測値である、選択酸化温度検出部で検出される選択酸化温度に基づいて、改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する。これにより、選択酸化温度を検出部の計測値として、改質温度検出部の検出値が適正かを判断して制御できる。
【００２３】
第５の発明は、第３または第４の発明において、運転制御部は、改質温度の検出値が予め設定される改質温度閾値内で、かつ選択酸化温度の検出値が予め設定される選択酸化温度閾値外である場合に、改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する。これにより、改質温度検出部の動作不良を短期間で判断して水素生成装置を制御できる。
【００２４】
第６の発明は、第１、第２または第４のいずれかの発明において、燃焼部に、イオン電流値を用いて燃焼部での燃焼状態を検出する燃焼検出部を設け、運転制御部は、検出部の計測値である、燃焼検出部で検出されるイオン電流値に基づいて、改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する。これにより、イオン電流値、またはイオン電流値と変成温度、あるいはイオン電流、変成温度と選択酸化温度を検出部の計測値として、改質温度検出部の検出値が適正かを判断して制御できる。
【００２５】
第７の発明は、第３、第５または第６のいずれかの発明において、運転制御部は、改質温度の検出値が予め設定される改質温度閾値内で、かつ燃焼検出部で検出されるイオン電流値が予め設定される電流値閾値外である場合に、改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する。これにより、改質温度検出部の動作不良を短期間で判断して水素生成装置を制御できる。
【００２６】
第８の発明は、第２、第４または第６のいずれかの発明において、変成部に変成冷却手段をさらに設け、運転制御部は、検出部の計測値である、変成温度検出部で検出される変成温度に基づいて変成冷却手段の動作を制御するとともに、変成冷却手段の動作に基づいて改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する。これにより、変成温度、または選択酸化温度あるいはイオン電流値を検出部の計測値とし、さらに変成冷却手段の動作により、改質温度検出部の検出値が適正かを判断して制御できる。
【００２７】
第９の発明は、第８の発明において、運転制御部は、改質温度の検出値が予め設定される改質温度閾値内で、かつ変成冷却手段の動作が予め設定される変成冷却手段閾値外である場合に、改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する。これにより、改質温度検出部の動作不良を短期間で判断して水素生成装置を制御できる。
【００２８】
第１０の発明は、第４の発明において、選択酸化部に選択酸化冷却手段をさらに設け、運転制御部は、検出部の計測値である、選択酸化温度検出部で検出される選択酸化温度に基づいて選択酸化冷却手段の動作を制御するとともに、選択酸化冷却手段の動作に基づいて改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する。これにより、選択酸化温度またはイオン電流値を検出部の計測値とし、さらに選択酸化冷却手段の動作により、改質温度検出部の検出値が適正かを判断して制御できる。
【００２９】
第１１の発明は、第１０の発明において、運転制御部は、改質温度の検出値が予め設定される改質温度閾値内で、かつ選択酸化冷却手段の動作が予め設定される選択酸化冷却手段閾値外である場合に、改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する。これにより、改質温度検出部の動作不良を短期間で判断して水素生成装置を制御できる。
【００３０】
第１２の発明は、第１の発明において、運転制御部は、検出部の計測値である、改質温度検出部で検出される改質温度が、所定の改質温度に到達するまでの到達時間に基づいて、改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する。これにより、所定の改質温度に到達するまでの到達時間を用いて、改質温度検出部の検出値が適正かを判断して制御できる。
【００３１】
第１３の発明は、第１２の発明において、運転制御部は、到達時間が予め設定される時間閾値外である場合に、改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する。これにより、改質温度検出部の動作不良を短期間で判断して水素生成装置を制御できる。
【００３２】
第１４の発明は、原料と水蒸気との改質反応により水素含有ガスを生成させる改質部と、改質部の改質温度を検出する改質温度検出部と、改質部を通過した水素含有ガス中の一酸化炭素と水蒸気とを反応させる変成触媒を有する変成部と、改質反応に必要な熱を供給する燃焼部と、水素含有ガスおよび酸素含有ガスが供給されて発電する燃料電池と、改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断する検出部と、運転制御部と、を少なくとも備え、運転制御部は、改質温度検出部で検出される改質温度に基づいて燃焼部の動作を制御するとともに、検出部の計測値に基づいて改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断する構成を有する燃料電池発電システムである。
【００３３】
この構成により、燃焼部の動作を改質温度検出部の改質温度の検出値に基づいて制御するとともに、その検出値が正しいか否かを検出部の計測値で判断し、最適に制御できる。その結果、改質温度検出部と検出部の２段階で燃焼部の動作を制御して、安全で信頼性の高い燃料電池発電システムを実現できる。
【００３４】
第１５の発明は、第１４の発明において、燃料電池の発電電圧値を検出する電圧検出部を設け、運転制御部は、検出部の計測値である、電圧検出部で検出される発電電圧値に基づいて、改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する。これにより、発電電圧を検出部の計測値として、改質温度検出部の検出値が適正かを判断して制御できる。
【００３５】
第１６の発明は、第１５の発明において、運転制御部は、改質温度の検出値が予め設定される改質温度閾値内で、かつ電圧検出部で検出される発電電圧値が予め設定される電圧値閾値外である場合に、改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する。これにより、改質温度検出部の動作不良を短期間で判断して燃料電池発電システムを制御できる。
【００３６】
第１７の発明は、第１５の発明において、変成部に変成温度を検出する変成温度検出部をさらに設け、運転制御部は、検出部の計測値である、変成温度検出部で検出される変成温度、および電圧検出部で検出される発電電圧値に基づいて、改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する。これにより、発電電圧と変成温度を検出部の計測値として、改質温度検出部の検出値が適正かを判断して制御できる。
【００３７】
第１８の発明は、第１７の発明において、運転制御部は、改質温度の検出値が予め設定される改質温度閾値内で、かつ変成温度の検出値が予め設定される変成温度閾値外であり、かつ電圧検出部で検出される発電電圧値が予め設定される電圧値閾値外で場合に、改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する。これにより、改質温度検出部の動作不良を短期間で判断して燃料電池発電システムを制御できる。
【００３８】
第１９の発明は、第１５の発明において、変成部を通過した水素含有ガス中の一酸化炭素と空気とを反応させる選択酸化触媒を有する選択酸化部と、選択酸化部の選択酸化温度を検出する選択酸化温度検出部とを、さらに設け、運転制御部は、検出部の計測値である、選択酸化温度検出部で検出される選択酸化温度および電圧検出部で検出される発電電圧値に基づいて、改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する。これにより、発電電圧と、変成温度または選択酸化温度とを検出部の計測値として、改質温度検出部の検出値が適正かを判断して制御できる。
【００３９】
第２０の発明は、第１９の発明において、運転制御部は、改質温度の検出値が予め設定される改質温度閾値内で、かつ選択酸化温度の検出値が予め設定される選択酸化温度閾値外で、かつ電圧検出部で検出される発電電圧値が予め設定される電圧値閾値外である場合に、改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する。これにより、改質温度検出部の動作不良を短期間で判断して燃料電池発電システムを制御できる。
【００４０】
第２１の発明は、第１５の発明において、燃焼部にイオン電流値を用いて燃焼部での燃焼状態を検出する燃焼検出部を設け、運転制御部は、検出部の計測値である、燃焼検出部で検出されるイオン電流値および電圧検出部で検出される発電電圧値に基づいて、改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する。これにより、イオン電流値と、発電電圧または変成温度あるいは選択酸化温度とを検出部の計測値として、改質温度検出部の検出値が適正かを判断して制御できる。
【００４１】
第２２の発明は、第２１の発明において、運転制御部は、改質温度の検出値が予め設定される改質温度閾値内で、かつ燃焼検出部で検出されるイオン電流値が予め設定される電流値閾値外で、かつ電圧検出部で検出される発電電圧値が予め設定される電圧値閾値外で場合に、改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する。これにより、改質温度検出部の動作不良を短期間で判断して燃料電池発電システムを制御できる。
【００４２】
第２３の発明は、第１７の発明において、変成部に変成冷却手段をさらに設け、運転制御部は、検出部の計測値である、変成温度検出部で検出される変成温度に基づいて変成冷却手段の動作を制御するとともに、変成冷却手段の動作に基づいて改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する。これにより、変成温度および発電電圧と、選択酸化温度またはイオン電流値とを検出部の計測値とし、さらに変成冷却手段の動作により、改質温度検出部の検出値が適正かを判断して制御できる。
【００４３】
第２４の発明は、第２３の発明において、運転制御部は、改質温度の検出値が予め設定される改質温度閾値内で、かつ変成冷却手段の動作が予め設定される変成冷却手段閾値外である場合に、改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する。これにより、改質温度検出部の動作不良を短期間で判断して燃料電池発電システムを制御できる。
【００４４】
第２５の発明は、第１９の発明において、選択酸化部に選択酸化冷却手段をさらに設け、運転制御部は、検出部の計測値である、選択酸化温度検出部で検出される選択酸化温度に基づいて選択酸化冷却手段の動作を制御するとともに、選択酸化冷却手段の動作に基づいて改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する。これにより、発電電圧と変成温度または選択酸化温度、あるいは発電電圧とイオン電流値または変成温度あるいは選択酸化温度とを検出部の計測値とし、さらに選択酸化冷却手段の動作により、改質温度検出部の検出値が適正かを判断して制御できる。
【００４５】
第２６の発明は、第２５の発明において、運転制御部は、改質温度の検出値が予め設定される改質温度閾値内で、かつ選択酸化冷却手段の動作が予め設定される選択酸化冷却手段閾値外である場合に、改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する。これにより、改質温度検出部の動作不良を短期間で判断して燃料電池発電システムを制御できる。
【００４６】
第２７の発明は、第１４の発明において、運転制御部は、検出部の計測値である、改質温度検出部で検出される改質温度が、所定の改質温度に到達するまでの到達時間に基づいて、改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断して制御する。これにより、所定の改質温度に到達するまでの到達時間を用いて、改質温度検出部の検出値が適正かを判断して制御できる。
【００４７】
第２８の発明は、第２７の発明において、運転制御部は、到達時間が予め設定される時間閾値外である場合に、改質温度検出部の検出値が異常と判断して制御する。これにより、改質温度検出部の動作不良を短期間で判断して燃料電池発電システムを制御できる。
【００４８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、先に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００４９】
（実施の形態１）
まず、以下に本発明の燃料電池発電システムの構成について、詳細に説明する。
【００５０】
図１は、本発明の燃料電池発電システムを示す概略構成図である。
【００５１】
図１に示すように、燃料電池発電システム１００は、水素含有ガスを生成させる水素生成装置１と、水素生成装置１から供給された水素含有ガスを用いて発電を行う燃料電池８と、水素生成装置１から燃料電池８へ水素含有ガスを供給する水素ガス供給経路１２と、燃料電池８で排出される水素含有ガス（アノードオフガス）を水素生成装置１の燃焼部２に供給するオフガス経路１４と、燃焼ガス供給経路１５とを備えている。
【００５２】
そして、オフガス経路１４には、水素生成装置１から水素含有ガスの供給を封止する封止部９が設けられ、封止部９は水素生成装置バイパス経路１１と燃料電池バイパス経路１３に接続されている。また、水素ガス供給経路１２には、水素生成装置１から水素含有ガスの供給を封止する封止部９Ａが設けられ、封止部９Ａは燃料電池バイパス経路１３に接続されている。ここで、封止部９，９Ａは、複数の電磁弁を組み合わせた構成（詳細説明は省略する）からなり、水素ガス供給経路１２、水素生成装置バイパス経路１１および燃料電池バイパス経路１３から供給されるガスの流通を切り替える切替機能も備えている。
【００５３】
また、燃料電池８は、酸素含有ガスとしての空気を供給する燃料電池空気ブロア１７と、燃料電池８の発電電圧を検出する電圧検出部２８を備えている。そして、燃料電池８の他の構成は、一般的な固体高分子型の燃料電池と同等であるので詳細な説明は省略する。
【００５４】
また、燃料電池発電システム１００は、水を供給する水供給部３と、炭化水素系の原料に含まれる硫黄成分を吸着して除去する脱硫部５と、原料と水とを用いて水素含有ガスを生成させる水素生成装置１と、原料の流量（原料流量）を制御する原料供給部４と、原料供給部４や水供給部３の動作を少なくとも制御する運転制御部１６とを備えている。なお、脱硫部５に供給される炭化水素系の原料は、炭化水素などの少なくとも炭素および水素元素から構成される有機化合物を含む原料であればよく、例えばメタンを主成分とする都市ガス、天然ガス、ＬＰＧなどである。
【００５５】
そして、図１に示すように、本実施の形態では、原料の供給源として、例えば都市ガスのガスインフラライン６を用い、そのガスインフラライン６が脱硫部５に接続されている。なお、脱硫部５は、上流側および下流側に配置された脱硫接続部７に着脱可能な形状を有し、脱硫部５の硫黄成分に対する吸着量が飽和して吸着特性が低下した場合に、新しい脱硫部５と交換できる構成となっている。このとき、脱硫部５には、都市ガス中の付臭成分である硫黄化合物を吸着させる、ゼオライト系吸着除去剤が充填されている。
【００５６】
また、脱硫接続部７は、原料の流通を制御する、例えば電磁弁で構成される弁機能も有している。なお、脱硫部５は、水添脱硫（水素化脱硫）を用いた構成としてもよい。
【００５７】
また、水供給部３は、流量調節機能を有するポンプを有している。
【００５８】
また、原料供給部４は、脱硫部５と水素生成装置１とを接続する原料供給経路１０に配置され、水素生成装置１に供給される原料の流量を制御することによって、ガスインフラライン６から脱硫部５に供給される原料の流量を制御している。なお、原料供給部４は、脱硫部５に供給される原料の流量を制御できればよく、脱硫部５の上流側に配置してもよい。本実施の形態では、原料供給部４はブースターポンプを有し、例えば入力する電流パルスや入力電力などを制御することにより、脱硫部５に供給される原料の流量を調節できる。
【００５９】
また、運転制御部１６は、水素生成装置１の運転動作を制御する制御部で、原料供給部４から水素生成装置１に供給される原料の供給量、水供給部３から水素生成装置１に供給される水の供給量などの制御および脱硫接続部７や封止部９，９Ａの動作の制御を行う。さらに、以下で詳細に説明するように、改質温度検出器で検出される改質温度に基づいて燃焼部の動作を制御するとともに、変成部で検出される変成温度などの検出部の計測値に基づいて、改質温度検出部の検出値が適正かを判断して、改質部の動作を最適に制御する。
【００６０】
また、運転制御部１６は、燃料電池８の運転動作も制御するが、詳細な説明は省略する。
【００６１】
なお、運転制御部１６は、例えば半導体メモリーやＣＰＵなどにより構成される。そして、水素生成装置１の運転動作シーケンス、原料積算流量などの運転情報を記憶して状況に応じた適切な動作条件を演算するとともに、水供給部３や原料供給部４などの運転に必要な動作条件を指令する。
【００６２】
以下に、本発明の実施の形態１における水素生成装置について、図面を用いて詳細に説明する。
【００６３】
図２は、本発明の実施の形態１の燃料電池発電システム１００における水素生成装置１を示す要部断面図である。
【００６４】
図２に示すように、水素生成装置１は、水蒸気発生部２３と、改質部２０と、変成部２５とを少なくとも備えている。ここで、水蒸気発生部２３は、水供給部３から供給される水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、原料と水蒸気の混合ガスを予熱する。そして、改質部２０は、原料と水蒸気との改質反応を進行させる。さらに、変成部２５は、改質部２０で生成した水素含有ガス中の一酸化炭素と水蒸気とを変成反応させて、水素含有ガスの一酸化炭素濃度を低減させる。なお、変成部２５を通過した後の水素含有ガス中に残留する一酸化炭素を、空気供給部１９から変成部２５を通過した後の水素含有ガスに供給される空気を用いて、主に酸化させて除去する選択酸化部２６を設けてもよい。
【００６５】
このとき、改質部２０には、例えばＲｕ系の改質触媒、変成部２５には、例えばＣｕ−Ｚｎ系の変成触媒、選択酸化部２６には、例えばＲｕ系の選択酸化触媒を有している。
【００６６】
また、水素生成装置１は、改質部２０における改質触媒（あるいは水素含有ガス）の温度（反応温度）を検出する改質温度検出部２１、変成部２５における変成触媒（あるいは水素含有ガス）の温度（反応温度）を検出する変成温度検出部３３、選択酸化部における選択酸化触媒（あるいは水素含有ガス）の温度（反応温度）を検出する選択酸化温度検出部３４を備えている。そして、改質部２０と水蒸気発生部２３は、内筒３１を介して燃焼部２で発生させた燃焼排ガスと、中筒３２を介して改質部２０で生成され、変成部２５、選択酸化部２６を通過する水素含有ガスとが、それぞれ熱交換される構成となっている。
【００６７】
また、水素生成装置１は、改質部２０における改質反応に必要な反応熱を供給するための、例えば燃焼ガスを燃焼させるバーナーなどからなる燃焼部２を備えている。このとき、燃焼部２で燃焼させる燃焼ガスは、燃焼ガス供給経路１５を介して燃焼部２に供給される。さらに、燃焼部２は、燃焼部２の燃焼状態を検知する、例えばフレームロッドなどの燃焼検出部２２と、燃焼部２に燃料用空気を供給する、例えば燃焼ファンなどの燃焼空気供給部１８とを備えている。なお、フレームロッドは、火炎が形成されるときに発生するイオンに電圧を印加し、その時に流れるイオン電流値を測定するデバイスである。
【００６８】
そして、水素生成装置１で生成された水素含有ガスは、図１に示す水素ガス供給経路１２を介して燃料電池８に供給される。
【００６９】
なお、上記改質部２０、変成部２５および選択酸化部２６の一般的な構成については、図示や詳細な説明を省略する。
【００７０】
つぎに、水素生成装置の運転動作について、具体的に説明する。
【００７１】
以下では、燃料電池発電システムの起動時、通常の発電時および停止時の運転動作を、水素生成装置１の動作を中心に説明する。
【００７２】
まず、燃料電池発電システムの起動時から通常の発電時までの水素生成装置１の運転動作について、説明する。
【００７３】
すなわち、停止状態から水素生成装置１を起動させる場合、運転制御部１６からの指令により、原料供給部４から水素生成装置バイパス経路１１を通し、封止部９、燃焼ガス供給経路１５を経由して、原料を燃焼部２に供給される。そして、燃焼部２で原料が燃焼することにより、水素生成装置１の加熱を開始する。
【００７４】
つぎに、加熱開始後に、水素生成装置１（改質部２０）に原料供給経路１０を経由して原料が、また水供給部３により水が供給し、水と原料との改質反応を開始する。本実施の形態では、メタンを主成分とする都市ガス（１３Ａ）を原料とを例に説明する。このとき、水供給部３から水は、都市ガスの平均分子式中の炭素原子数１モルに対して水蒸気が３モル（スチームカーボン比（Ｓ／Ｃ）で３程度）程度になるように制御して供給される。これにより、水素生成装置１では、改質部２０で水蒸気改質反応、変成部２５で変成反応、選択酸化部２６で一酸化炭素の選択酸化反応が進行し、水素含有ガスが生成する。
【００７５】
そして、生成させた水素含有ガスの一酸化炭素濃度が、所定濃度（例えば、ドライガスベースで２０ｐｐｍ以下）に減少するまで、封止部９，９Ａ、燃料電池バイパス経路１３を経由して、循環して燃焼部２に供給される。このとき、運転制御部１６は、改質温度検出部２１で検出される改質温度に基づいて、改質部２０、変成部２５、選択酸化部２６が各反応に適した温度になるように、燃焼部２の燃焼を制御する。
【００７６】
つぎに、水素生成装置１に供給された原料が燃焼部２に供給され、燃焼部２での燃焼状態が安定化した後は、水素生成装置バイパス経路１１からの原料の供給を停止する。
【００７７】
つぎに、水素生成装置１で生成された水素含有ガスの一酸化炭素の濃度を所定濃度まで減少させた後、水素ガス供給経路１２を通して水素含有ガスを燃料電池８に供給する。これにより、燃料電池８で水素含有ガス中の水素と酸素含有ガス中の酸素とが反応し、定常的な発電動作が開始する。
【００７８】
つぎに、燃料電池８のアノードから排出されるアノードオフガスは、オフガス経路１４、燃焼ガス供給経路１５を経由して燃焼部２に供給される。このとき、アノードオフガス流量は、改質温度検出部２１で検出される改質温度に基づいて、原料供給部４からの原料の供給量が、運転制御部１６により制御される。
【００７９】
以下に、燃料電池発電システムの運転停止時の水素生成装置１の運転動作について、説明する。
【００８０】
すなわち、燃料電池発電システム１００の運転を停止させる場合、運転制御部１６は、封止部９，９Ａを作動させることにより、燃料電池８への水素含有ガスの供給を停止し、燃料電池バイパス経路１３を経由して燃焼部２に供給するように指令して制御する。
【００８１】
つぎに、水供給部３と原料供給部４に指令して、水と原料の供給を停止することにより水素生成装置１の動作を停止させる。このとき、水素生成装置１の停止動作時に、水素生成装置１内に外気の混入を極力防止する動作を併設して行うことが好ましい。なお、外気の混入を防止する動作とは、例えば封止部９，９Ａを動作させて水素生成装置１を封止する動作や、水素生成装置１が降温して体積減少する量に相当する量の原料を供給する動作などである。
【００８２】
以下に、本実施の形態の発明のポイントである、改質温度検出部の検出値が適正かどうか判断する検出部の動作について、詳細に説明する。
【００８３】
つまり、改質温度検出部の検出値が正しく、精度よく改質部の改質反応が制御される場合には、問題ない。しかし、何らかの原因で、改質温度検出部の検出値が、実際の値と異なる値を運転制御部に返し、その値に基づいて改質部を制御する場合、安全性や信頼性、発電効率の低下などの問題を生じる。そのため、改質検出部の検出値が適正かどうか判断することが重要となる。
【００８４】
本実施の形態の水素生成装置１では、改質温度検出部２１と変成温度検出部３３を検出部として、改質温度検出部２１で検出される改質温度と変成温度検出部３３で検出される変成温度の計測値に基づいて、改質温度検出部２１で検出される改質温度が適正かどうかを判断するものである。
【００８５】
以下に、発電時における、検出部の具体的な動作について説明する。
【００８６】
まず、改質温度検出部２１で検出された改質温度が、実際の温度より低い場合、運転制御部１６は改質温度を設定温度になるように制御する。その結果、改質温度検出部２１の検出値が適正な場合よりも、原料供給部４からの原料の供給量は増加し、燃料電池８からのアノードオフガス流量も増加する。これにより、改質温度検出部２１で検出される改質温度は設定温度で制御される。しかし、実際の温度は設定温度より高くなるため、燃焼排ガス温度が上昇する。その結果、改質部２０の下流側で、かつ燃焼排ガス流路と隣接する変成部２５の変成温度の計測値が上昇する。
【００８７】
一方、改質温度検出部２１で検出された改質温度が、実際の温度より高い場合、運転制御部１６は改質温度を設定温度になるように制御する。その結果、改質温度検出部２１の検出値が適正な場合よりも、原料供給部４からの原料の供給量は減少し、燃料電池８からのアノードオフガス流量も減少する。これにより、改質温度検出部２１で検出される改質温度は設定温度で制御される。しかし、実際の改質温度は設定温度より低くなるため、燃焼排ガス温度が下降する。その結果、改質部２０の下流側で、かつ燃焼排ガス流路と隣接する変成部２５の変成温度の計測値が下降する。
【００８８】
つまり、検出部の計測値である、改質温度検出部２１の改質温度と変成温度検出部３３の変成温度の変化を運転制御部１６で判断することにより、改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断できることになる。
【００８９】
そして、改質温度検出部２１で検出される改質温度が、実際の温度より低いと判断した場合、変成温度検出部３３で検出する変成温度が低下するように、改質温度検出部２１で検出する改質温度の設定温度を下げるように運転制御部１６で制御する。なお、改質温度検出部２１で検出される改質温度が、実際の温度より高いと判断した場合は、その逆の動作で制御する。
【００９０】
さらに、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断した場合、燃料電池発電システム１００の運転を停止する。
【００９１】
なお、本実施の形態では、改質温度検出部２１の検出温度が適正かどうかを、変成温度検出部３３の変成温度の計測値から運転制御部１６で判断し制御する例で説明したが、これに限られない。例えば、改質温度検出部２１の検出値に応じて、予め改質温度検出部２１で検出する改質温度に改質温度閾値、変成温度検出部３３で検出する変成温度に変成温度閾値を設けて制御してもよい。具体的には、運転制御部１６は、改質温度閾値内で、かつ変成温度閾値外である場合、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外で異常であると判断して燃料電池発電システム１００の運転を停止させる制御をする。ここで、改質温度閾値や変成温度閾値は、以下の関係を予め測定して設定されるものである。つまり、例えば、燃料電池８での発電や燃料電池発電システム１００が不安定となる、転化率、生成水素量や燃料電池８における水素利用率あるいは発電効率の低下などに対する、改質温度検出部２１で検出する改質温度と変成温度検出部３３で検出する変成温度との関係に基づいて設定される。また、改質部２０、変成部２５、選択酸化部２６における各触媒の高温化または低温化による劣化、水素含有ガス中の一酸化炭素濃度の上昇（ドライガスベースで２０ｐｐｍ以上）などに対する、改質温度と変成温度との関係に基づいて設定してもよい。
【００９２】
また、以下に示す方法で改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断してもよい。
【００９３】
まず、改質温度と変成温度の計測値に基づいて、改質温度が異常であること検出し判断する。
【００９４】
つぎに、変成温度の計測値と、予め測定して、例えば記憶部に設定された改質温度と変成温度との関係から変成温度が適正範囲内となるときの改質温度を算出する。そして、新たに算出した温度を設定温度として改質温度を制御する。このとき、変成温度検出部３３の変成温度が適正範囲内であることを検出することにより、改質温度検出部２１の検出値が適正検出値の範囲外であることを判断する。これにより、改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを、より正確に判断して制御できる。
【００９５】
具体的には、まず、改質温度の計測値が、実際の温度より低いと判断（検出）された場合、その時の変成温度の計測値と、予め測定して設定された改質温度と変成温度との関係から変成温度が適正範囲内となるときの改質温度を算出する。そして、新たに算出した温度を設定温度として、原料供給部４からの原料の供給量を減少させて、改質温度検出部２１の改質温度を改質温度設定値になるように制御する。このとき、改質温度検出部２１が改質温度を正確に検出している場合、アノードオフガスの流量の減少に伴い改質温度および燃焼排ガス温度が下降する。その結果、変成温度検出部３３で検出される変成温度は適正範囲外に下降する。
【００９６】
しかし、改質温度検出部２１が改質温度を正確に検出していない場合、アノードオフガスの流量の減少に伴い改質温度および燃焼排ガス温度が下降するが、変成温度検出部３３で検出される変成温度が適正範囲内となる。その結果、改質温度検出部２１の検出値が正確に検出されていないことが容易に判断できる。なお、改質温度検出部２１の改質温度の計測値が、実際の温度より高く検出している場合、上記と逆の動作により、容易に判断できる。
【００９７】
また、以下に示す方法で改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断してもよい。
【００９８】
つまり、水素生成装置１の起動時において、改質温度が実際の温度より低く検出される場合、検出された低い改質温度で燃焼部２の動作が制御される。そのため、所定の改質温度に到達するまでの到達時間が、改質温度の検出値が適正な場合より長くなることに基づいて判断するものである。具体的には、改質温度が実際の温度より低く検出される場合、所定の改質温度に到達するときには、実際の温度は所定の改質温度より高くなるとともに、燃焼排ガス温度も上昇する。その結果、改質部２０の下流側で、かつ燃焼排ガス流路と隣接する変成部２５の変成温度の計測値が上昇する。
【００９９】
一方、改質温度が実際の温度より高く検出される場合、所定の改質温度に到達するまでの到達時間は、改質温度の検出値が適正な場合より短くなる。具体的には、改質温度が所定の改質温度に到達するときには、実際の温度は所定の改質温度より低くなるとともに、燃焼排ガス温度も下降する。その結果、改質部２０の下流側で、かつ燃焼排ガス流路と隣接する変成部２５の変成温度の計測値が下降する。
【０１００】
これにより、検出部の計測値である、改質温度と変成温度の変化を運転制御部１６で判断することにより、改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断できる。
【０１０１】
そして、改質温度検出部２１の改質温度が、実際の温度より低く検出したと判断した場合、変成温度検出部３３の変成温度を低下するように、所定の改質温度の設定温度を下げて運転制御部１６で制御する。なお、改質温度検出部２１で検出される改質温度が、実際の温度より高く検出された判断した場合は、その逆の動作で制御する。
【０１０２】
さらに、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断した場合、燃料電池発電システム１００の運転を停止する。
【０１０３】
また、以下に示す方法で改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断してもよい。
【０１０４】
つまり、改質温度検出部２１の検出値、例えば所定の改質温度に応じて、予め改質温度検出部２１で検出する改質温度に改質温度閾値、変成温度検出部３３で検出する変成温度に変成温度閾値を設けて制御してもよい。具体的には、運転制御部１６は、改質温度閾値内で、かつ変成温度閾値外である場合、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断して燃料電池発電システム１００の運転を停止させる制御をする。ここで、改質温度閾値や変成温度閾値は、以下の関係を予め測定して設定されるものである。つまり、例えば、改質部２０、変成部２５、選択酸化部２６における各触媒の高温化または低温化による劣化、水素含有ガス中の一酸化炭素濃度の上昇（ドライガスベースで２０ｐｐｍ以上）などに対する、改質温度と変成温度との関係に基づいて設定される。
【０１０５】
（実施の形態２）
以下に、本発明の実施の形態２における水素生成装置について説明する。なお、実施の形態２における水素生成装置は、改質温度検出部の検出値が適正かどうか判断する検出部が、実施の形態１と異なる。他の構成や各動作は、実施の形態１の水素生成装置および燃料電池発電システム１００と、ほぼ同じであるので説明を省略する場合がある。
【０１０６】
つまり、検出部として、改質温度検出部と選択酸化温度検出部を用い、改質温度検出部の反応温度と選択酸化温度検出部の選択酸化温度を検出値として用いた点で、実施の形態１と異なる。
【０１０７】
そこで、以下では、改質温度検出部通の検出値が適正かどうか判断する検出部である、改質温度検出部と選択酸化検出部の動作を主に、詳細に説明する。
【０１０８】
以下に、発電時における、検出部の具体的な動作について説明する。
【０１０９】
まず、改質温度検出部２１で検出された改質温度が、実際の温度より低い場合、運転制御部１６は改質温度を設定温度になるように制御する。その結果、改質温度検出部２１の検出値が適正な場合よりも、原料供給部４からの原料の供給量は増加し、燃料電池８からのアノードオフガス流量も増加する。これにより、改質温度検出部２１で検出される改質温度は設定温度で制御される。しかし、実際の温度は設定温度より高くなるため、燃焼排ガス温度が上昇する。その結果、改質部２０の下流側で、かつ燃焼排ガス流路と隣接する選択酸化部２６の選択酸化温度の計測値が上昇する。
【０１１０】
一方、改質温度検出部２１で検出された改質温度が、実際の温度より高い場合、運転制御部１６は改質温度を設定温度になるように制御する。その結果、改質温度検出部２１の検出値が適正な場合よりも、原料供給部４からの原料の供給量は減少し、燃料電池８からのアノードオフガス流量も減少する。これにより、改質温度検出部２１で検出される改質温度は設定温度で制御される。しかし、実際の温度は設定温度より低くなるため、燃焼排ガス温度が下降する。その結果、改質部２０の下流側で、かつ燃焼排ガス流路と隣接する選択酸化部２６の選択酸化温度の計測値が下降する。
【０１１１】
つまり、検出部の計測値である、改質温度検出部２１の改質温度と選択酸化温度検出部の選択酸化温度の変化を運転制御部１６で判断することにより、改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断できることになる。
【０１１２】
そして、改質温度検出部２１で検出される改質温度が、実際の温度より低いと判断した場合、選択酸化温度検出部３４で検出する選択酸化温度が低下するように、改質温度検出部２１で検出する改質温度の設定温度を下げて運転制御部１６で制御する。なお、改質温度検出部２１で検出される改質温度が、実際の温度より高いと判断した場合は、その逆の動作で制御する。
【０１１３】
さらに、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断した場合、燃料電池発電システム１００の運転を停止する。
【０１１４】
なお、本実施の形態では、改質温度検出部２１の改質温度の検出値が適正かどうかを、選択酸化部２６の選択酸化温度の計測値から運転制御部１６で判断し制御する例で説明したが、これに限られない。例えば、改質温度検出部２１の検出値に応じて、予め改質温度検出部２１で検出する改質温度に改質温度閾値、選択酸化温度検出部３４で検出する選択酸化温度に選択酸化温度閾値を設けて制御してもよい。ここで、改質温度閾値と選択酸化温度閾値は、以下の関係を予め測定して設定されるものである。つまり、例えば、燃料電池８での発電や燃料電池発電システム１００が不安定となる、転化率、生成水素量や燃料電池８における水素利用率あるいは発電効率の低下などに対する、改質温度検出部２１で検出する改質温度と選択酸化温度検出部３４変成温度検出部３３で検出する選択酸化温度との関係に基づいて設定される。また、改質部２０、変成部２５、選択酸化部２６における各触媒の高温化または低温化による劣化、水素含有ガス中の一酸化炭素濃度の上昇（ドライガスベースで２０ｐｐｍ以上）などに対する、改質温度と選択酸化温度との関係に基づいて設定してもよい。
【０１１５】
また、以下に示す方法で改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断してもよい。
【０１１６】
まず、改質温度と選択酸化温度の計測値に基づいて、改質温度が異常であることを検出し判断する。
【０１１７】
つぎに、選択酸化温度の計測値と、予め測定して、例えば記憶部に設定された改質温度と選択酸化温度との関係から選択酸化温度が適正範囲内となるときの改質温度を算出する。そして、新たに算出した温度を設定温度として改質温度を制御する。このとき、選択酸化温度検出部３４の選択酸化温度が適正範囲内であることを検出することにより、改質温度検出部２１の検出値が適正検出値の範囲外であることを判断する。これにより、改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを、より正確に判断して制御できる。
【０１１８】
具体的には、まず、改質温度の計測値が、実際の温度より低いと判断（検出）された場合、その時の選択酸化温度の計測値と、予め測定して設定された改質温度と選択酸化温度との関係から選択酸化温度が適正範囲内となるときの改質温度を算出する。そして、新たに算出した温度を設定温度として、原料供給部４からの原料の供給量を減少させて、改質温度検出部２１の改質温度を改質温度設定値になるように制御する。このとき、改質温度検出部２１が改質温度を正確に検出している場合、アノードオフガスの流量の減少に伴い改質温度および燃焼排ガス温度が下降する。その結果、選択酸化温度検出部３４で検出される選択酸化温度は適正範囲外に下降する。
【０１１９】
しかし、改質温度検出部２１が改質温度を正確に検出していない場合、アノードオフガスの流量の減少に伴い改質温度および燃焼排ガス温度が下降するが、選択酸化温度検出部３４で検出される選択酸化温度が適正範囲内となる。その結果、改質温度検出部２１の検出値が正確に検出されていないことが容易に判断できる。なお、改質温度検出部２１の改質温度の計測値が、実際の温度より高く検出している場合、上記と逆の動作により、容易に判断できる。
【０１２０】
また、以下に示す方法で改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断してもよい。
【０１２１】
つまり、水素生成装置１の起動時において、改質温度が実際の温度より低く検出される場合、検出された低い改質温度に基づいて燃焼部２の動作が制御される。そのため、所定の改質温度に到達するまでの到達時間が、改質温度の検出値が適正な場合より長くなる。
【０１２２】
そこで、改質温度検出部を検出部とし、到達時間を検出値として、それに基づいて運転制御部１６で判断し制御するものである。
【０１２３】
具体的には、改質温度が所定の改質温度に到達するときには、実際の温度は所定の改質温度より高くなるとともに、燃焼排ガス温度も上昇する。その結果、改質部２０の下流側で、かつ燃焼排ガス流路と隣接する選択酸化部２６の選択酸化温度の計測値が上昇する。
【０１２４】
一方、改質温度が実際の温度より高く検出される場合、所定の改質温度に到達するまでの到達時間は、改質温度の検出値が適正な場合より短くなる。具体的には、改質温度が所定改質温度に到達するときには、実際の温度は所定の改質温度より低くなるとともに、燃焼排ガス温度も下降する。その結果、改質部２０の下流側で、かつ燃焼排ガス流路と隣接する選択酸化部２６の選択酸化温度の計測値が下降する。
【０１２５】
これにより、検出部の計測値である、改質温度と選択酸化温度の変化を運転制御部１６で判断することにより、改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断できる。
【０１２６】
そして、改質温度検出部２１の改質温度が、実際の温度より低く検出したと判断した場合、選択酸化温度検出部３４の選択酸化温度を低下するように、所定の改質温度の設定温度を下げて運転制御部１６で制御する。なお、改質温度検出部２１の改質温度が、実際の温度より高く検出されたと判断した場合は、その逆の動作で制御する。
【０１２７】
さらに、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断した場合、燃料電池発電システム１００の運転を停止する。
【０１２８】
また、以下に示す方法で改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断してもよい。
【０１２９】
つまり、改質温度検出部２１の検出値、例えば所定の改質温度に応じて、予め改質温度検出部２１で検出する改質温度に改質温度閾値、選択酸化温度検出部３４で検出する選択酸化温度に選択酸化温度閾値を設けて制御してもよい。具体的には、運転制御部１６は、改質温度閾値内で、かつ選択酸化温度閾値外である場合、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外で異常であると判断して燃料電池発電システム１００の運転を停止させる制御をする。ここで、改質温度閾値や選択酸化温度閾値は、以下の関係を予め測定して設定されるものである。つまり、例えば、改質部２０、変成部２５、選択酸化部２６における各触媒の高温化または低温化による劣化、水素含有ガス中の一酸化炭素濃度の上昇（ドライガスベースで２０ｐｐｍ以上）などに対して、改質温度と選択酸化温度との関係に基づいて設定される。
【０１３０】
（実施の形態３）
以下に、本発明の実施の形態３における水素生成装置について説明する。なお、実施の形態３における水素生成装置は、改質温度検出部の検出値が適正かどうか判断する検出部が、実施の形態１と異なる。他の構成や各動作は、実施の形態１の水素生成装置および燃料電池発電システム１００と、ほぼ同じであるので説明を省略する場合がある。
【０１３１】
つまり、検出部として、改質温度検出部と燃焼検出部を用い、改質温度検出部の反応温度と燃焼検出部のイオン電流値を検出値として用いた点で、実施の形態１と異なる。
【０１３２】
そこで、以下では、改質温度検出部通の検出値が適正かどうか判断する検出部である、改質温度検出部と燃焼検出部の動作を主に、詳細に説明する。
【０１３３】
以下に、発電時における、検出部の具体的な動作について説明する。
【０１３４】
まず、改質温度検出部２１で検出された改質温度が、実際の温度より低い場合、運転制御部１６は改質温度を設定温度になるように制御する。その結果、改質温度検出部２１の検出値が適正な場合よりも、原料供給部４からの原料の供給量は増加し、燃料電池８からのアノードオフガス流量も増加する。これにより、改質温度検出部２１で検出される改質温度は設定温度で制御されるが、実際の温度は設定温度より高くなる。なお、通常、改質部２０の反応は、触媒の活性が十分であれば、一定の圧力状態の下でほぼ温度だけで一義的に組成等が決定される平衡反応である。そのため、改質温度が高くなると、水素への転化率が上昇、つまり水素濃度が増加し有機化合物濃度が減少する。そして、水素含有ガス、さらには燃焼部２に供給されるアノードオフガス中の有機化合物濃度が減少する。その結果、燃焼部２で燃焼する火炎中の有機化合物濃度が減少するので、燃焼検出部２２で検出されるイオン電流値が減少することになる。
【０１３５】
一方、改質温度検出部２１で検出された改質温度が、実際の温度より高い場合、運転制御部１６は、改質温度を設定温度になるように制御する。その結果、改質温度検出部２１の検出値が適正な場合よりも、原料供給部４からの原料の供給量は減少し、燃料電池８からのアノードオフガス流量も減少する。これにより、改質温度検出部２１で検出される改質温度は設定温度で制御される。しかし、実際の温度は設定温度より低くなるため、水素への転化率が下降、つまり、水素濃度が減少し、有機化合物濃度が増加する。さらに、水素含有ガス、さらには燃焼部２に供給されるアノードオフガス中の有機化合物濃度が増加する。その結果、燃焼部２で燃焼する火炎中の有機化合物濃度が増加するので、燃焼検出部２２で検出するイオン電流値が増加することになる。
【０１３６】
つまり、検出部の計測値である、改質温度検出部２１の改質温度と燃焼検出部のイオン電流値の変化を運転制御部１６で判断することにより、改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断できることになる。
【０１３７】
そして、改質温度検出部２１で検出される改質温度が、実際の温度より低いと判断した場合、燃焼検出部２２で検出するイオン電流値を増加するように、改質温度検出部２１で検出する温度の設定温度を下げて運転制御部１６で制御する。なお、改質温度検出部２１で検出される改質温度が、実際の温度より高いと判断場合は、その逆の動作で制御する。
【０１３８】
さらに、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断した場合、燃料電池発電システム１００の運転を停止する。
【０１３９】
なお、本実施の形態では、改質温度検出部２１の改質温度の検出値が適正かどうかを、燃焼検出部２２のイオン電流値の計測値から運転制御部１６で判断し制御する例で説明したが、これに限られない。例えば、改質温度検出部２１の検出値に応じて、予め改質温度検出部２１で検出する改質温度に改質温度閾値、燃焼検出部２２で検出するイオン電流値に電流値閾値を設けて制御してもよい。
【０１４０】
具体的には、運転制御部１６が、改質温度閾値内で、かつ電流値閾値外であることを計測した場合、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断して制御する。ここで、改質温度閾値や電流値閾値は、以下の関係を予め測定して設定されるものである。つまり、例えば、燃料電池８での発電や燃料電池発電システム１００が不安定となる、転化率、生成水素量や燃料電池８における水素利用率あるいは発電効率の低下などに対して、改質温度検出部２１で検出する改質温度と燃焼検出部２２で検出するイオン電流値との関係に基づいて設定される。また、改質部２０、変成部２５、選択酸化部２６における各触媒の高温化または低温化による劣化、水素含有ガス中の一酸化炭素濃度の上昇（ドライガスベースで２０ｐｐｍ以上）などに対して、改質温度とイオン電流値との関係に基づいて設定してもよい。
【０１４１】
また、以下に示す方法で改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断してもよい。
【０１４２】
まず、改質温度とイオン電流値の計測値に基づいて、改質温度の異常であることを検出し判断する。
【０１４３】
つぎに、イオン電流値の計測値と、予め測定して、例えば記憶部に設定された改質温度とイオン電流値との関係からイオン電流値が適正範囲内となるときの改質温度を算出する。そして、新たに算出した温度を設定温度として改質温度を制御する。このとき、燃焼検出部２２のイオン電流値が適正範囲内であることを検出することにより、改質温度検出部２１の検出値が適正検出値の範囲外であることを判断する。これにより、改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを、より正確に判断して制御できる。
【０１４４】
具体的には、まず、改質温度の計測値が、実際の温度より低いと判断（検出）された場合、その時のイオン電流値の計測値と、予め測定して設定された改質温度とイオン電流値との関係からイオン電流値が適正範囲内となるときの改質温度を算出する。そして、新たに算出した温度を設定温度として、原料供給部４からの原料の供給量を減少させて、改質温度検出部２１の改質温度を改質温度設定値になるように制御する。このとき、改質温度検出部２１が改質温度を正確に検出している場合、アノードオフガスの流量の減少に伴い改質温度および水素への転化率が下降する。そして、水素濃度が減少して有機化合物濃度が増加するとともに、水素含有ガスや燃焼部２に供給されるアノードオフガス中の有機化合物濃度も増加する。その結果、燃焼部２で燃焼する火炎中の有機化合物濃度が増加するため、燃焼検出部２２で検出されるイオン電流値は適正範囲外に上昇する。
【０１４５】
一方、改質温度検出部２１が改質温度を正確に検出していない場合、アノードオフガスの流量の減少に伴い改質温度および水素への転化率が下降する。そして、水素濃度が減少して有機化合物濃度が増加するとともに、水素含有ガスや燃焼部２に供給されるアノードオフガス中の有機化合物濃度も増加する。しかし、燃焼部２で燃焼する火炎中の有機化合物濃度が増加しても、燃焼検出部２２で検出されるイオン電流値は適正範囲内となる。その結果、改質温度検出部２１の検出値が正確に検出されていないことが容易に判断できる。なお、改質温度検出部２１の改質温度の計測値が、実際の温度より高く検出している場合、上記と逆の動作により、容易に判断できる。
【０１４６】
また、以下に示す方法で改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断してもよい。
【０１４７】
つまり、水素生成装置１の起動時において、改質温度検出部２１で検出される改質温度が実際の温度より低く検出される場合、検出された改質温度に基づいて、燃焼部２の動作が制御される。そのため、所定の改質温度に到達するまでの到達時間が、改質温度の検出値が適正な場合より長くなる。
【０１４８】
そこで、改質温度検出部を検出部とし、到達時間を検出値として、それに基づいて運転制御部１６で判断し制御するものである。
【０１４９】
つまり、改質温度が所定の改質温度に到達するときには、実際の温度は所定の改質温度より高くなるため、改質反応による水素への転化率が上昇する。そして、水素濃度が増加して有機化合物濃度が減少する。さらに、燃料電池バイパス経路１３を通して燃焼部２に供給される水素含有ガス中の有機化合物濃度が減少する。その結果、燃焼部２で燃焼する火炎中の有機化合物濃度が減少するため、燃焼検出部２２で検出されるイオン電流値が減少する。
【０１５０】
一方、改質温度が、実際の温度より高く検出される場合、所定の改質温度に到達するまでの到達時間は、改質温度検出部２１の検出値が適正な場合より短くなる。
【０１５１】
つまり、改質温度が所定の改質温度に到達するときには、実際の温度は所定の改質温度より低くなるため、改質反応による水素への転化率が下降する。そして、水素濃度が減少して有機化合物濃度が増加する。さらに、燃料電池バイパス経路１３を通して燃焼部２に供給される水素含有ガス中の有機化合物濃度が増加する。その結果、燃焼部２で燃焼する火炎中の有機化合物濃度が増加するため、燃焼検出部２２で検出するイオン電流値が増加する。
【０１５２】
つまり、検出部の計測値である、改質温度検出部２１の改質温度と燃焼検出部のイオン電流値の変化を運転制御部１６で判断することにより、改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断できることになる。
【０１５３】
そして、改質温度検出部２１で検出される改質温度が、実際の温度より低いと判断した場合、燃焼検出部２２で検出するイオン電流値を増加するように、改質温度検出部２１で検出する温度の設定温度を下げて運転制御部１６で制御する。なお、改質温度検出部２１で検出される改質温度が、実際の温度より高いと判断場合は、その逆の動作で制御する。
【０１５４】
さらに、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断した場合、燃料電池発電システム１００の運転を停止する。
【０１５５】
また、以下に示す方法で改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断してもよい。
【０１５６】
つまり、改質温度検出部２１の検出値、例えば所定の改質温度に応じて、予め改質温度検出部２１で検出する改質温度に改質温度閾値、燃焼検出部２２で検出するイオン電流値に電流値閾値を設けて制御してもよい。具体的には、運転制御部１６は、改質温度閾値内で、かつ電流値閾値外である場合、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断して燃料電池発電システム１００の運転を停止させる制御をする。ここで、改質温度閾値や電流値閾値は、以下の関係を予め測定して設定されるものである。つまり、例えば改質部２０、変成部２５、選択酸化部２６における各触媒の高温化または低温化による劣化、水素含有ガス中の一酸化炭素濃度の上昇（ドライガスベースで２０ｐｐｍ以上）などに対して、改質温度とイオン電流値との関係に基づいて設定される。
【０１５７】
（実施の形態４）
以下に、本発明の実施の形態４における燃料電池発電システムについて説明する。なお、実施の形態４における燃料電池発電システムは、改質温度検出部の検出値が適正かどうか判断する検出部が、実施の形態１と異なる。他の構成や各動作は、実施の形態１の燃料電池発電システム１００と、ほぼ同じであるので説明を省略する場合がある。
【０１５８】
つまり、本実施の形態の燃料電池発電システム１００では、検出部として、改質温度検出部と燃料電池に設けた電圧検出部を用い、改質温度検出部の反応温度と電圧検出部の発電電圧値を検出値として用いた点で、実施の形態１と異なる。
【０１５９】
そこで、以下では、改質温度検出部の検出値が適正かどうか判断する検出部である、改質温度検出部と電圧検出部の動作を主に、詳細に説明する。
【０１６０】
以下に、発電時における、検出部の具体的な動作について説明する。
【０１６１】
まず、改質温度検出部２１で検出された改質温度が、実際の温度より低い場合、運転制御部１６は改質温度を設定温度になるように制御する。その結果、改質温度検出部２１の検出値が適正な場合よりも、原料供給部４からの原料の供給量は増加し、燃料電池８からのアノードオフガス流量も増加する。これにより、改質温度検出部２１で検出される改質温度は設定温度に制御されるが、実際の温度は設定温度より高くなる。なお、通常、改質部２０の反応は、触媒の活性が十分であれば、一定の圧力状態の下でほぼ温度だけで一義的に組成等が決定される平衡反応である。そのため、改質温度が高くなると、水素への転化率が上昇、つまり、水素濃度が増加する。その結果、燃料電池８の電圧検出部で検出される発電電圧値が上昇する。
【０１６２】
一方、改質温度検出部２１で検出された改質温度が、実際の温度より高い場合、運転制御部１６は、改質温度を設定温度になるように制御する。その結果、改質温度検出部２１の検出値が適正な場合より、原料供給部４からの原料の供給量は減少し、燃料電池８からのアノードオフガス流量も減少する。これにより、改質温度検出部２１の改質温度は設定温度に制御されるが、実際の温度は設定温度より低くなる。そのため、改質温度が低くなることにより、改質反応による水素への転化率が下降、つまり、水素濃度が減少する。その結果、燃料電池８の電圧検出部で検出される発電電圧値が下降する。
【０１６３】
つまり、検出部の計測値である、改質温度検出部２１の改質温度と電圧検出部の発電電圧値の変化を運転制御部１６で判断することにより、改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断できることになる。
【０１６４】
そして、改質温度検出部２１で検出される改質温度が、実際の温度より低いと判断した場合、電圧検出部２８で検出する発電電圧値が下降するように、改質温度検出部２１で検出する改質温度の設定温度を下げて運転制御部１６で制御する。なお、改質温度検出部２１で検出される改質温度が、実際の温度より高いと判断した場合は、その逆の動作で制御する。
【０１６５】
さらに、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断した場合、燃料電池発電システム１００の運転を停止する。
【０１６６】
なお、本実施の形態では、改質温度検出部２１の改質温度の検出値が適正かどうかを、燃料電池８に設けた電圧検出部２８の発電電圧値の計測値から運転制御部１６で判断し制御する例で説明したが、これに限られない。例えば、改質温度検出部２１の検出値に応じて、予め改質温度検出部２１で検出する温度に改質温度閾値、電圧検出部２８で検出する発電電圧値に電圧値閾値を設けて制御してもよい。
【０１６７】
具体的には、運転制御部１６が改質温度閾値内で、かつ電圧値閾値外であることを計測した場合、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断して制御する。ここで、改質温度閾値や電圧値閾値は、以下の関係を予め測定して設定されるものである。つまり、例えば、燃料電池８での発電や燃料電池発電システム１００が不安定となる、転化率、生成水素量、燃料電池８における水素利用率あるいは発電効率の低下などに対して、改質温度検出部２１の改質温度と電圧検出部２８の発電電圧値との関係に基づいて設定される。また、改質部２０、変成部２５、選択酸化部２６における各触媒の高温化または低温化による劣化、水素含有ガス中の一酸化炭素濃度の上昇（ドライガスベースで２０ｐｐｍ以上）などに対して、改質温度検出部２１の改質温度と電圧検出部２８の発電電圧値との関係に基づいて設定してもよい。
【０１６８】
また、以下に示す方法で改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断してもよい。
【０１６９】
まず、改質温度と発電電圧値の計測値に基づいて、改質温度の異常であることを検出し判断する。
【０１７０】
つぎに、発電電圧値の計測値と、予め測定して、例えば記憶部に設定された改質温度と発電電圧値との関係から発電電圧値が適正範囲内となるときの改質温度を算出する。そして、新たに算出した温度を設定温度として改質温度を制御する。このとき、電圧検出部２８の発電電圧値が適正範囲内であることを検出することにより、改質温度検出部２１の検出値が適正検出値の範囲外であることを判断する。これにより、改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを、より正確に判断して制御できる。
【０１７１】
具体的には、まず、改質温度の計測値が、実際の温度より低いと判断（検出）された場合、その時の発電電圧値の計測値と、予め測定して設定された改質温度と発電電圧値との関係から発電電圧値が適正範囲内となるときの改質温度を算出する。そして、新たに算出した温度を設定温度として、原料供給部４からの原料の供給量を減少させて、改質温度検出部２１の改質温度を改質温度設定値になるように制御する。このとき、改質温度検出部２１が改質温度を正確に検出している場合、アノードオフガスの流量の減少に伴い改質温度および水素への転化率が下降する。その結果、水素濃度が減少するため、電圧検出部２８で検出される発電電圧値は適正範囲外に下降する。
【０１７２】
しかし、改質温度検出部２１が改質温度を正確に検出していない場合、アノードオフガスの流量の減少に伴い改質温度および水素への転化率が下降し、水素濃度が減少するが、電圧検出部２８で検出される発電電圧値は適正範囲内となる。その結果、改質温度検出部２１の検出値が正確に検出されていないことが容易に判断できる。なお、改質温度検出部２１の改質温度の計測値が、実際の温度より高く検出している場合、上記と逆の動作により、容易に判断できる。
【０１７３】
（実施の形態５）
以下に、本発明の実施の形態５における燃料電池発電システムについて説明する。なお、実施の形態５における燃料電池発電システムは、改質温度検出部の検出値が適正かどうか判断する検出部が、実施の形態１と異なる。他の構成や各動作は、実施の形態１の燃料電池発電システム１００と、ほぼ同じであるので説明を省略する場合がある。
【０１７４】
つまり、本実施の形態の燃料電池発電システム１００では、検出部として、変成温度検出部、選択酸化温度検出部と燃焼検出部とをさらに用い、変成温度検出部の変成温度、選択酸化温度検出部の選択酸化温度と燃焼検出部のイオン電流値をさらに検出値として用いた点で、実施の形態４と異なる。
【０１７５】
そこで、以下では、改質温度検出部通の検出値が適正かどうか判断する検出部である、改質温度検出部、変成温度検出部、選択酸化温度検出部、燃焼検出部と電圧検出部の動作を主に、詳細に説明する。
【０１７６】
以下に、発電時における、検出部の具体的な動作について説明する。
【０１７７】
まず、改質温度検出部２１で検出された改質温度が、実際の温度より低い場合、運転制御部１６は改質温度を設定温度になるように制御する。その結果、改質温度検出部２１の検出値が適正な場合よりも、原料供給部４からの原料の供給量は増加し、燃料電池８からのアノードオフガス流量も増加する。これにより、改質温度検出部２１で検出される改質温度は設定温度に制御されるが、実際の温度は設定温度より高くなる。その結果、燃焼排ガス温度も上昇するため、改質部２０の下流側で、かつ燃焼排ガス流路と隣接する変成部２５の変成温度および選択酸化部２６の選択酸化温度も上昇する。なお、通常、改質部２０の反応は、触媒の活性が十分であれば、一定の圧力状態の下でほぼ温度だけで一義的に組成等が決定される平衡反応である。そのため、改質温度が高くなると、水素への転化率が上昇、つまり、水素濃度が増加して有機化合物濃度が減少するとともに、水素含有ガスや燃焼部２に供給されるアノードオフガス中の有機化合物濃度が減少する。そして、燃焼部２で燃焼する火炎中の有機化合物濃度の減少により、燃焼検出部２２で検出されるイオン電流値が減少する。また、水素濃度が増加すると、燃料電池８の電圧検出部で検出される発電電圧が上昇する。
【０１７８】
一方、改質温度検出部２１で検出される改質温度が、実際の温度より高い場合、運転制御部１６は、改質温度を設定温度になるように制御する。その結果、改質温度検出部２１の検出値が適正な場合より、原料供給部４からの原料の供給量は減少し、燃料電池８からのアノードオフガス流量も減少する。これにより、改質温度検出部２１で検出される改質温度は設定温度に制御されるが、実際の温度は設定温度より低くなる。その結果、燃焼排ガス温度も下降するため、改質部２０の下流側で、かつ燃焼排ガス流路と隣接する変成部２５の変成温度および選択酸化部２６の選択酸化温度も下降する。また、改質温度が低くなると、水素への転化率が下降、つまり、水素濃度が減少して有機化合物濃度が増加するとともに、水素含有ガスや燃焼部２に供給されるアノードオフガス中の有機化合物濃度が増加する。そして、燃焼部２で燃焼する火炎中の有機化合物濃度が増加により、燃焼検出部２２で検出するイオン電流値が増加する。また、水素濃度が減少すると、燃料電池８の電圧検出部で検出される発電電圧が下降する。
【０１７９】
つまり、検出部の計測値である、改質温度、変成温度、選択酸化温度、イオン電流値および発電電圧値の変化を運転制御部１６で判断することにより、改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断できることになる。
【０１８０】
そして、改質温度検出部２１で検出される改質温度が、実際の温度より低いと判断した場合、変成温度検出部３３の変成温度、選択酸化温度検出部３４の選択酸化温度を低下させ、燃焼検出部２２のイオン電流値を増加させ、さらに電圧検出部２８の発電電圧値が下降するように、改質温度検出部２１の改質温度の設定温度を下げて運転制御部１６で制御する。なお、改質温度検出部２１で検出される改質温度が、実際の温度より高いと判断した場合は、その逆の動作で制御する。
【０１８１】
さらに、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断した場合、燃料電池発電システム１００の運転を停止する。
【０１８２】
なお、本実施の形態では、改質温度検出部２１の改質温度の検出値が適正かどうかを、変成温度、選択酸化温度、イオン電流値および発電電圧値の計測値から運転制御部１６で判断し制御する例で説明したが、これに限られない。例えば、改質温度検出部２１の検出値に応じて、予め改質温度に対して改質温度閾値、変成温度に対して変成温度閾値、選択酸化温度に対して選択酸化温度閾値、イオン電流値に対して電流値閾値および発電電圧値に対して電圧値閾値を設けて制御してもよい。
【０１８３】
具体的には、運転制御部１６が改質温度閾値内で、かつ変成温度閾値外、選択酸化温度閾値外、電流値閾値外および電圧値閾値外であることを計測した場合で、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断する制御する。ここで、改質温度閾値、変成温度閾値、選択酸化温度閾値、電流値閾値および電圧値閾値は、以下の関係を予め測定して設定されるものである。つまり、例えば、燃料電池８での発電や燃料電池発電システム１００が不安定となる、転化率、生成水素量、燃料電池８における水素利用率あるいは発電効率の低下などに対して、改質温度検出部２１で検出する改質温度、変成温度、選択酸化温度、イオン電流値および発電電圧値との関係に基づいて設定される。また、改質部２０、変成部２５、選択酸化部２６における各触媒の高温化または低温化による劣化、水素含有ガス中の一酸化炭素濃度の上昇（ドライガスベースで２０ｐｐｍ以上）などに対して、改質温度、変成温度、選択酸化温度、イオン電流値および発電電圧値との関係に基づいて設定してもよい。
【０１８４】
また、以下に示す方法で改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断してもよい。
【０１８５】
まず、改質温度、変成温度、選択酸化温度、イオン電流値および発電電圧値の計測値に基づいて、改質温度の異常であることを検出し判断する。
【０１８６】
つぎに、変成温度、選択酸化温度、イオン電流値および発電電圧値の計測値と、予め測定して、例えば記憶部に設定された改質温度と、変成温度、選択酸化温度、イオン電流値および発電電圧値との関係から変成温度、選択酸化温度、イオン電流値および発電電圧値が適正範囲内となるときの改質温度を算出する。そして、新たに算出した温度を設定温度として改質温度を制御する。このとき、変成温度、選択酸化温度、イオン電流値および発電電圧値が適正範囲内であることを検出することにより、改質温度検出部２１の検出値が適正検出値の範囲外であることを判断する。これにより、改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを、より正確に判断して制御できる。
【０１８７】
具体的には、まず、改質温度の計測値が、実際の温度より低いと判断（検出）された場合、その時の変成温度、選択酸化温度、イオン電流値および発電電圧値の計測値と、予め測定して設定された改質温度と、変成温度、選択酸化温度、イオン電流値および発電電圧値との関係から変成温度、選択酸化温度、イオン電流値および発電電圧値が適正範囲内となるときの改質温度を算出する。そして、新たに算出した温度を設定温度として、原料供給部４からの原料の供給量を減少させて、改質温度検出部２１の改質温度を改質温度設定値になるように制御する。このとき、改質温度検出部２１が改質温度を正確に検出している場合、アノードオフガスの流量の減少に伴い改質温度および燃焼排ガス温度が下降するため、変成温度や選択酸化温度が適正範囲外に下降する。また、改質温度が低くなることにより、水素への転化率が下降、つまり、水素濃度が減少して有機化合物濃度が増加する。そして、水素含有ガスや燃焼部２に供給されるアノードオフガス中の有機化合物濃度が増加する。その結果、燃焼部２で燃焼する火炎中の有機化合物濃度が増加し、燃焼検出部２２で検出するイオン電流値が適正範囲外に増加する。さらに、水素濃度が減少することにより、電圧検出部２８で検出される発電電圧値が適正範囲外に下降する。
【０１８８】
一方、改質温度検出部２１が改質温度を正確に検出していない場合、アノードオフガスの流量の減少に伴い改質温度および燃焼排ガス温度が下降するが、変成温度や選択酸化温度が、適正範囲外となる。また、改質温度が低くなることにより、水素への転化率が下降、つまり、水素濃度が減少して有機化合物濃度が増加する。そして、水素含有ガスや燃焼部２に供給されるアノードオフガス中の有機化合物濃度が増加する。そのため、燃焼部２で燃焼する火炎中の有機化合物濃度が増加し、燃焼検出部２２で検出するイオン電流値が上昇するが適正範囲内となる。また、水素濃度が減少することにより、電圧検出部２８で検出される発電電圧値が下降するが、適正範囲内となる。
【０１８９】
これにより、改質温度検出部２１の検出値が正確に検出されていないことが容易に判断できる。なお、改質温度検出部２１で検出される改質温度が、実際の温度より高く検出されている場合は、上記と逆の動作により、容易に判断し制御できる。
【０１９０】
また、以下に示す方法で改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断してもよい。
【０１９１】
つめり、燃料電池発電システム１００の起動時において、改質温度が実際の温度より低く検出される場合、検出された低い改質温度に基づいて燃焼部２の動作が制御される。そのため、所定の改質温度に到達するまでの到達時間は、改質温度検出部２１が適正な場合より長くなる。
【０１９２】
そこで、改質温度検出部を検出部とし、到達時間を検出値として、それに基づいて運転制御部１６で判断し制御するものである。
【０１９３】
具体的には、改質温度が所定の改質温度に到達するときには、実際の温度は所定の改質温度より高くなるとともに、燃焼排ガス温度も上昇する。その結果、改質部２０の下流側で、かつ燃焼排ガス流路と隣接する変成部２５の変成温度や選択酸化部２６の選択酸化温度の計測値も上昇する。なお、通常、改質部２０の反応は、触媒の活性が十分であれば、一定の圧力状態の下でほぼ温度だけで一義的に組成等が決定される平衡反応である。そのため、改質温度が高くなると、水素への転化率が上昇、つまり水素濃度が増加して有機化合物濃度が減少する。そして、燃料電池バイパス経路１３を通して燃焼部２に供給される水素含有ガス中の有機化合物濃度が減少する。その結果、燃焼部２で燃焼する火炎中の有機化合物濃度が減少するので、燃焼検出部２２で検出されるイオン電流値が減少することになる。
【０１９４】
一方に、改質温度が実際の温度より高く検出される場合、所定の改質温度に到達するまでの到達時間は、改質温度の検出値が適正な場合より短くなる。具体的には、改質温度が所定の改質温度に到達するときには、実際の温度は所定の改質温度より低くなるとともに、燃焼排ガス温度も下降する。その結果、改質部２０の下流側で、かつ燃焼排ガス流路と隣接する変成部２５の変成温度や選択酸化部２６の選択酸化温度も下降する。また、改質温度が低くなると、水素への転化率が下降、つまり水素濃度が減少して有機化合物濃度が増加する。そして、燃料電池バイパス経路１３を通して燃焼部２に供給される水素含有ガス中の有機化合物濃度が増加する。その結果、燃焼部２で燃焼する火炎中の有機化合物濃度が増加するので、燃焼検出部２２で検出するイオン電流値が増加する。
【０１９５】
これにより、検出部の計測値である、改質温度までの到達時間から、変成温度、選択酸化温度およびイオン電流値の変化を運転制御部１６で判断することにより、改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断できる。
【０１９６】
そして、改質温度検出部２１の改質温度が、実際の温度より低く検出したと判断した場合、変成温度検出部３３の変成温度を低下、選択酸化温度検出部３４の選択酸化温度を低下、燃焼検出部２２のイオン電流値を増加させるように、所定の改質温度の設定温度を下げて運転制御部１６で制御する。なお、改質温度検出部２１の改質温度が、実際の温度より高く検出された場合は、その逆の動作で制御する。
【０１９７】
さらに、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断した場合、燃料電池発電システム１００の運転を停止する。
【０１９８】
また、以下に示す方法で改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断してもよい。
【０１９９】
つまり、改質温度検出部２１の検出値、例えば所定の改質温度に応じて、予め改質温度に改質温度閾値、変成温度に変成温度閾値、選択酸化温度に選択酸化温度閾値およびイオン電流値に電流値閾値を設けて制御してもよい。具体的には、運転制御部１６は、改質温度閾値内で、変成温度閾値外、選択酸化温度閾値外および電流値閾値外である場合、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断して燃料電池発電システム１００の運転を停止させる制御をする。ここで、改質温度閾値、変成温度閾値、選択酸化温度閾値および電流値閾値は、以下の関係を予め測定して設定されるものである。つまり、例えば、改質部２０、変成部２５、選択酸化部２６における各触媒の高温化または低温化による劣化、水素含有ガス中の一酸化炭素濃度の上昇（ドライガスベースで２０ｐｐｍ以上）などに対して、改質温度、変成温度、選択酸化温度およびイオン電流値の関係に基づいて設定される。
【０２００】
なお、本実施の形態では、改質温度検出部２１、変成温度検出部３３、選択酸化温度検出部３４、燃焼検出部２２および電圧検出部２８のすべてを含む構成の燃料電池発電システムを例に説明したが、これに限られない。例えば、改質温度の検出値の異常または適正かどうかの判断に必要な２つ以上の構成を適宜選択して含む燃料電池発電システムであればよいことはいうまでもない。
【０２０１】
（実施の形態６）
以下に、本発明の実施の形態６における燃料電池発電システムについて説明する。なお、実施の形態６における燃料電池発電システムは、改質温度検出部の検出値が適正かどうか判断する検出部が、実施の形態４と異なる。他の構成や各動作は、実施の形態１の燃料電池発電システム１００と、ほぼ同じであるので説明を省略する場合がある。
【０２０２】
つまり、本実施の形態の燃料電池発電システム１００では、変成部２５に変成冷却手段３５を備え、その変成部を冷却する頻度で改質温度検出部の検出値が適正かどうか判断する点で、実施の形態４とは異なる。なお、変成冷却手段３５は、変成部２５を冷却できる手段であればよく、例えば変成ファンによる空冷、水供給部３から供給される水による水冷等で構成される。そして、以降では、変成冷却手段として水供給部３から供給される水を用いる例で説明する。
【０２０３】
そこで、以下では、改質温度検出部の検出値が適正かどうか判断する検出部である、改質温度検出部と変成冷却手段の動作を主に、詳細に説明する。
【０２０４】
以下に、発電時における、検出部の具体的な動作について説明する。
【０２０５】
まず、改質温度検出部２１で検出された改質温度が、実際の温度より低い場合、運転制御部１６は改質温度を設定温度になるように制御する。その結果、改質温度検出部２１の検出値が適正な場合よりも、原料供給部４からの原料の供給量は増加し、燃料電池８からのアノードオフガス流量も増加する。これにより、改質温度検出部２１で検出される改質温度は設定温度に制御されるが、実際の温度は設定温度より高くなる。さらに、燃焼排ガス温度も上昇するため、改質部２０の下流側で、かつ燃焼排ガス流路と隣接する変成部２５の変成温度も上昇する。その結果、変成温度に基づいて制御する変成冷却手段３５の動作頻度が増加する。つまり、変成冷却手段３５である、水供給部３から供給される水の流量が増加ことになる。なお。変成冷却手段３５として、変成ファンを用いた場合には、変成ファンの動作頻度が増加する。
【０２０６】
一方、改質温度検出部２１で検出された改質温度が、実際の温度より高い場合運転制御部１６は、改質温度を設定温度に制御する。その結果、改質温度検出部２１が適正な場合より、原料供給部４からの原料の供給量は減少し、燃料電池８からのアノードオフガス流量も減少する。これにより、改質温度検出部２１の改質温度は設定温度に制御されるが、実際の温度は設定温度より低くなる。さらに、燃焼排ガス温度も下降するため、改質部２０の下流側で、かつ燃焼排ガス流路と隣接する変成部２５の変成温度も下降する。その結果、変成温度に基づいて制御する変成冷却手段３５の動作頻度が減少する。つまり、変成冷却手段３５である、水供給部３から供給される水の流量が減少することになる。なお、変成冷却手段３５として、変成ファンを用いた場合には、変成ファンの動作頻度が減少する。
【０２０７】
つまり、検出部の計測値である、改質温度検出部２１の改質温度、変成冷却手段３５の動作頻度を運転制御部１６で判断することにより、改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断できることになる。
【０２０８】
そして、改質温度検出部２１の改質温度が、実際の温度より低いと判断した場合、変成冷却手段３５の動作頻度が減少するように、改質温度検出部２１で検出する改質温度の設定温度を下げて運転制御部１６で制御する。なお、改質温度検出部２１の改質温度が、実際の温度より高い判断した場合は、その逆の動作で制御する。
【０２０９】
さらに、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断した場合、燃料電池発電システム１００の運転を停止する。
【０２１０】
なお、本実施の形態では、改質温度検出部２１の改質温度の検出値が適正かどうかを、変成部に設けた変成冷却手段の動作頻度の計測値から運転制御部１６で判断し制御する例で説明したが、これに限られない。例えば、改質温度検出部２１の検出値に応じて、予め改質温度検出部２１で検出する改質温度に改質温度閾値、変成冷却手段３５の動作頻度に変成冷却手段閾値を設けて制御してもよい。
【０２１１】
具体的には、運転制御部１６が改質温度閾値内で、変成冷却手段閾値外であることを計測した場合、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断して制御する。ここで、改質温度閾値や変成冷却手段閾値は、以下の関係を予め測定して設定されるものである。つまり、例えば燃料電池８での発電や燃料電池発電システム１００が不安定となる、転化率、生成水素量や燃料電池８における水素利用率あるいは発電効率の低下などに対して、改質温度検出部２１の改質温度と変成冷却手段３５の動作頻度との関係に基づいて設定される。また、改質部２０、変成部２５、選択酸化部２６における各触媒の高温化または低温化による劣化、水素含有ガス中の一酸化炭素濃度の上昇（ドライガスベースで２０ｐｐｍ以上）などに対して、改質温度検出部２１の改質温度と変成温度検出部３３で検出する変成温度との関係に基づいて設定してもよい。
【０２１２】
また、以下に示す方法で改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断してもよい。
【０２１３】
まず、改質温度と変成冷却手段３５の動作頻度の計測値に基づいて、改質温度の異常であることを検出し判断する。
【０２１４】
つぎに、変成冷却手段の動作頻度の計測値と、予め測定して、例えば記憶部に設定された改質温度と、変成冷却手段の動作頻度との関係から変成冷却手段の動作頻度が適正範囲内となるときの改質温度を算出する。そして、新たに算出した温度を設定温度として改質温度を制御する。このとき、変成冷却手段の動作頻度が適正範囲内であることを検出することにより、改質温度検出部２１の検出値が適正検出値の範囲外であることを判断する。これにより、改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを、より正確に判断して制御できる。
【０２１５】
具体的には、まず、改質温度の計測値が、実際の温度より低いと判断（検出）された場合、その時の変成冷却手段の動作頻度の計測値と、予め測定して設定された改質温度と、変成冷却手段の動作頻度との関係から変成冷却手段の動作頻度が適正範囲内となるときの改質温度を算出する。そして、新たに算出した温度を設定温度として、原料供給部４からの原料の供給量を減少させるとともに、アノードオフガス量を減少させて、改質温度検出部２１の改質温度を改質温度設定値になるように制御する。このとき、改質温度検出部２１が改質温度を正確に検出している場合、アノードオフガスの流量の減少に伴い改質温度および燃焼排ガス温度が下降する。その結果、変成冷却手段３５の動作頻度が適正範囲外に減少する。
【０２１６】
しかし、改質温度検出部２１が改質温度を正確に検出していない場合、アノードオフガスの流量の減少に伴い、改質温度および燃焼排ガス温度が下降しても変成冷却手段３５の動作頻度が適正範囲内となる。
【０２１７】
その結果、改質温度検出部２１の検出値が正確に検出されていないことが容易に判断できる。なお、改質温度検出部２１で検出される改質温度が、実際の温度より高く検出されている場合は、上記と逆の動作により、容易に判断し制御できる。
【０２１８】
また、以下に示す方法で改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断してもよい。
【０２１９】
つまり、燃料電池発電システム１００の起動時において、改質温度検出部２１の改質温度が、実際の温度より低く検出された場合、検出された改質温度に基づいて、燃焼部２の動作が制御される。そのため、所定の改質温度に到達するまでの到達時間は、改質温度検出部２１の検出値が適正な場合より長くなる。
【０２２０】
そこで、改質温度検出部を検出部とし、到達時間を検出値として、それに基づいて運転制御部１６で判断し制御するものである。
【０２２１】
つまり、改質温度が所定の改質温度に到達するときには、実際の温度は所定の改質温度より高くなるため、燃焼排ガス温度も上昇する。そして、改質部２０の下流側で、かつ燃焼排ガス流路と隣接する変成部２５の変成温度も上昇する。その結果、変成温度の検出値に基づいて制御する変成冷却手段３５の動作頻度が増加する。そのとき、変成冷却手段３５である、水供給部３から供給される水の流量が増加することになる。なお、変成冷却手段３５として、ファンを用いた場合には、ファンの動作頻度が増加する。
【０２２２】
一方、改質温度が、実際の温度より高く検出される場合、所定の改質温度に到達するまでの到達時間は、改質温度検出部２１の検出値が適正な場合より短くなる。
【０２２３】
つまり、改質温度が所定の改質温度に到達するときには、実際の温度は所定の改質温度より低くなるため、燃焼排ガス温度も下降する。そして、改質部２０の下流側で、かつ燃焼排ガス流路と隣接する変成部２５の変成温度も下降する。その結果、変成温度に基づいて制御する変成冷却手段３５の動作頻度が減少する。そのとき、変成冷却手段３５である、水供給部３から供給される水の流量が減少することになる。なお、変成冷却手段３５として、ファンを用いた場合には、ファンの動作頻度が減少する。
【０２２４】
つまり、検出部の計測値である、改質温度検出部２１の改質温度と変成冷却手段３５の動作頻度を運転制御部１６で判断することにより、改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断できることになる。
【０２２５】
そして、改質温度検出部２１で検出される改質温度が、実際の温度より低いと判断した場合、変成冷却手段３５の動作頻度が減少するように、所定の改質温度の設定温度を下げて運転制御部１６で制御する。なお、改質温度検出部２１で検出する改質温度が、実際の温度より高いと判断した場合は、その逆の動作で制御する。
【０２２６】
さらに、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断した場合、燃料電池発電システム１００の運転を停止する。
【０２２７】
また、以下に示す方法で改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断してもよい。
【０２２８】
つまり、改質温度検出部２１の検出値、例えば所定の改質温度に応じて、予め改質温度検出部２１の改質温度に改質温度閾値、変成冷却手段３５の動作頻度に変成冷却手段閾値を設けて制御してもよい。具体的には、運転制御部１６は、改質温度閾値内で、かつ変成冷却手段閾値外である場合、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断して燃料電池発電システム１００の運転を停止させる制御をする。ここで、改質温度閾値や変成冷却手段閾値は、以下の関係を予め測定して設定されるものである。つまり、例えば改質部２０、変成部２５、選択酸化部２６における各触媒の高温化または低温化による劣化、水素含有ガス中の一酸化炭素濃度の上昇（ドライガスベースで２０ｐｐｍ以上）などに対して、改質温度と変成冷却手段３５の動作頻度との関係に基づいて設定される。
【０２２９】
（実施の形態７）
以下に、本発明の実施の形態７における燃料電池発電システムについて説明する。なお、実施の形態７における燃料電池発電システムは、改質温度検出部の検出値が適正かどうか判断する検出部が、実施の形態４と異なる。他の構成や各動作は、実施の形態１の燃料電池発電システム１００と、ほぼ同じであるので説明を省略する場合がある。
【０２３０】
つまり、本実施の形態の燃料電池発電システム１００では、選択酸化部２６に選択酸化冷却手段３６を備え、その選択酸化部を冷却する頻度で改質温度検出部の検出値が適正かどうか判断する点で、実施の形態４とは異なる。なお、選択酸化冷却手段３６は、選択酸化部２６を冷却する手段であればよく、例えば選択酸化ファンによる空冷、水供給部３から供給される水による水冷等で構成される。そして、以降では、選択酸化冷却手段として水供給部３から供給される水を用いる例で説明する。
【０２３１】
そこで、以下では、改質温度検出部の検出値が適正かどうか判断する検出部である、改質温度検出部と選択酸化冷却手段の動作を主に、詳細に説明する。
【０２３２】
以下に、発電時における、検出部の具体的な動作について説明する。
【０２３３】
まず、改質温度検出部２１で検出された改質温度が、実際の温度より低い場合、運転制御部１６は、改質温度を設定温度になるように制御する。その結果、改質温度検出部２１の検出値が適正な場合よりも、原料供給部４からの原料の供給量は増加し、燃料電池８からのアノードオフガス流量も増加する。これにより、改質温度検出部２１で検出される改質温度は設定温度に制御されるが、実際の温度は設定温度より高くなる。さらに、燃焼排ガス温度も上昇するので、改質部２０の下流側で、かつ燃焼排ガス流路と隣接する選択酸化部２６の選択酸化温度も上昇する。その結果、選択酸化温度に基づいて制御する選択酸化冷却手段３６の動作頻度は増加する。つまり、選択酸化冷却手段３６である、水供給部３から供給される水の流量が増加する。なお、選択酸化冷却手段３６として、選択酸化ファンを用いた場合、選択酸化ファンの動作頻度が増加する。
【０２３４】
一方、改質温度検出部２１で検出された改質温度が、実際の温度より高い場合、運転制御部１６は、改質温度を設定温度に制御する。その結果、改質温度検出部２１の検出値が適正な場合よりも、原料供給部４からの原料の供給量は減少し、燃料電池８からのアノードオフガス流量も減少する。これにより、改質温度検出部２１の改質温度は設定温度に制御されるが、実際の温度は設定温度より低くなる。さらに、燃焼排ガス温度も下降するため、改質部２０の下流側で、かつ燃焼排ガス流路と隣接する選択酸化部２６の選択酸化温度も下降する。その結果、選択酸化温度に基づいて制御する選択酸化冷却手段３６の動作頻度が減少する。つまり、選択酸化冷却手段３６である、水供給部３から供給される水の流量が減少することになる。なお、選択酸化冷却手段３６として、選択酸化ファンを用いた場合には、選択酸化ファンの動作頻度が減少する。
【０２３５】
つまり、検出部の計測値である、改質温度検出部２１の改質温度、選択酸化冷却手段３６の動作頻度を運転制御部１６で判断することにより、改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断できることになる。
【０２３６】
そして、改質温度検出部２１の改質温度が、実際の温度より低いと判断した場合、選択酸化冷却手段３６の動作頻度が減少するように、改質温度検出部２１で検出する改質温度の設定温度を下げて運転制御部１６で制御する。なお、改質温度検出部２１の改質温度が、実際の温度より高い判断した場合は、その逆の動作で制御する。
【０２３７】
さらに、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断した場合、燃料電池発電システム１００の運転を停止する。
【０２３８】
なお、本実施の形態では、改質温度検出部２１の改質温度の検出値が適正かどうかを、変成部に設けた選択酸化冷却手段の動作頻度の計測値から運転制御部１６で判断し制御する例で説明したが、これに限られない。例えば、改質温度検出部２１の検出値に応じて、予め改質温度検出部２１で検出する改質温度に改質温度閾値、選択酸化冷却手段３６の動作頻度に選択酸化冷却手段閾値を設けて制御してもよい。
【０２３９】
具体的には、運転制御部１６が改質温度閾値内で、選択酸化冷却手段閾値外であることを計測した場合、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断して制御する。ここで、改質温度閾値や選択酸化冷却手段閾値は、以下の関係を予め測定して設定されるものである。つまり、例えば燃料電池８での発電や燃料電池発電システム１００が不安定となる、転化率、生成水素量や燃料電池８における水素利用率あるいは発電効率の低下などに対して、改質温度と選択酸化冷却手段３６の動作頻度との関係に基づいて設定される。また、改質部２０、変成部２５、選択酸化部２６における各触媒の高温化または低温化による劣化、水素含有ガス中の一酸化炭素濃度の上昇（ドライガスベースで２０ｐｐｍ以上）などに対して、改質温度と選択酸化温度検出部３４の選択酸化温度との関係に基づいて設定してもよい。
【０２４０】
また、以下に示す方法で改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断してもよい。
【０２４１】
まず、改質温度と選択酸化冷却手段３６の動作頻度の計測値に基づいて、改質温度の異常であることを検出し判断する。
【０２４２】
つぎに、選択酸化冷却手段の動作頻度の計測値と、予め測定して、例えば記憶部に設定された改質温度と、選択酸化冷却手段の動作頻度との関係から選択酸化冷却手段の動作頻度が適正範囲内となるときの改質温度を算出する。そして、新たに算出した温度を設定温度として改質温度を制御する。このとき、選択酸化冷却手段の動作頻度が適正範囲内であることを検出することにより、改質温度検出部２１の検出値が適正検出値の範囲外であることを判断する。これにより、改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを、より正確に判断して制御できる。
【０２４３】
具体的には、まず、改質温度の計測値が、実際の温度より低いと判断（検出）された場合、その時の選択酸化冷却手段の動作頻度の計測値と、予め測定して設定された改質温度と、選択酸化冷却手段の動作頻度との関係から選択酸化冷却手段の動作頻度が適正範囲内となるときの改質温度を算出する。そして、新たに算出した温度を設定温度として、原料供給部４からの原料の供給量を減少させるとともに、アノードオフガス量を減少させて、改質温度検出部２１の改質温度を改質温度設定値になるように制御する。このとき、改質温度検出部２１が改質温度を正確に検出している場合、アノードオフガスの流量の減少に伴い改質温度および燃焼排ガス温度が下降する。その結果、選択酸化冷却手段３６の動作頻度が適正範囲外に減少する。
【０２４４】
しかし、改質温度検出部２１が改質温度を正確に検出していない場合、アノードオフガスの流量の減少に伴い、改質温度および燃焼排ガス温度が下降しても選択酸化冷却手段３６の動作頻度が適正範囲内となる。
【０２４５】
その結果、改質温度検出部２１の検出値が正確に検出されていないことが容易に判断できる。なお、改質温度検出部２１で検出される改質温度が、実際の温度より高く検出されている場合は、上記と逆の動作により、容易に判断し制御できる。
【０２４６】
また、以下に示す方法で改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断してもよい。
【０２４７】
つまり、燃料電池発電システム１００の起動時において、改質温度検出部２１の改質温度が、実際の温度より低く検出された場合、検出された改質温度に基づいて、燃焼部２の動作が制御される。そのため、所定の改質温度に到達するまでの到達時間は、改質温度検出部２１の検出値が適正な場合より長くなる。
【０２４８】
そこで、改質温度検出部を検出部とし、到達時間を検出値として、それに基づいて運転制御部１６で判断し制御するものである。
【０２４９】
つまり、改質温度が所定の改質温度に到達するときには、実際の温度は所定の改質温度より高くなるため、燃焼排ガス温度も上昇する。そして、改質部２０の下流側で、かつ燃焼排ガス流路と隣接する選択酸化部２６の選択酸化温度も上昇する。その結果、選択酸化温度に基づいて制御する選択酸化冷却手段３６の動作頻度は増加することになる。そのとき、選択酸化冷却手段３６である、水供給部３から供給される水の流量が増加する。なお、選択酸化冷却手段３６として、選択酸化ファンを用いた場合には、選択酸化ファンの動作頻度が増加する。
【０２５０】
一方、改質温度が、実際の温度より高く検出される場合、所定の改質温度に到達するまでの到達時間は、改質温度検出部２１の検出値が適正な場合より短くなる。
【０２５１】
つまり、改質温度が所定の改質温度に到達するときには、実際の温度は所定の改質温度より低くなるため、燃焼排ガス温度も下降する。そして。改質部２０の下流側で、かつ燃焼排ガス流路と隣接する選択酸化部２６の選択酸化温度も下降する。その結果、選択酸化温度に基づいて制御する選択酸化冷却手段３６の動作頻度は減少することになる。そのとき、選択酸化冷却手段３６である、水供給部３から供給される水の流量が減少する。なお、選択酸化冷却手段３６として、選択酸化ファンを用いた場合には、選択酸化ファンの動作頻度が減少する。
【０２５２】
つまり、検出部の計測値である、改質温度検出部２１の改質温度と選択酸化冷却手段３６の動作頻度を運転制御部１６で判断することにより、改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断できることになる。
【０２５３】
そして、改質温度検出部２１で検出される改質温度が、実際の温度より低いと判断した場合、選択酸化冷却手段３６の動作頻度が減少するように、所定の改質温度の設定温度を下げて運転制御部１６で制御する。なお、改質温度検出部２１で検出する改質温度が、実際の温度より高いと判断した場合は、その逆の動作で制御する。
【０２５４】
さらに、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断した場合、燃料電池発電システム１００の運転を停止する。
【０２５５】
また、以下に示す方法で改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断してもよい。
【０２５６】
つまり、改質温度検出部２１の検出値、例えば所定の改質温度に応じて、予め改質温度検出部２１の改質温度に改質温度閾値、選択酸化冷却手段３６の動作頻度に選択酸化冷却手段閾値を設けて制御してもよい。具体的には、運転制御部１６は、改質温度閾値内で、かつ選択酸化冷却手段閾値外である場合、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断して燃料電池発電システム１００の運転を停止させる制御をする。ここで、改質温度閾値や選択酸化冷却手段閾値は、以下の関係を予め測定して設定されるものである。つまり、例えば改質部２０、変成部２５、選択酸化部２６における各触媒の高温化または低温化による劣化、水素含有ガス中の一酸化炭素濃度の上昇（ドライガスベースで２０ｐｐｍ以上）などに対して、改質温度と選択酸化冷却手段３６の動作頻度との関係に基づいて設定される。
【０２５７】
（実施の形態８）
以下に、本発明の実施の形態８における水素生成装置について説明する。なお、実施の形態８における水素生成装置は、改質温度検出部の検出値が適正かどうか判断する検出部が、実施の形態１と異なる。他の構成や各動作は、実施の形態１の水素生成装置と、ほぼ同じであるので説明を省略する場合がある。
【０２５８】
本実施の形態の水素生成装置１は、起動時において、改質温度検出部２１を検出部とし、改質温度検出部２１で検出される改質温度の所定の改質温度に到達するまでの到達時間を計測値として、それに基づいて、改質温度検出部２１で検出する改質温度は適正かどうか（異常でないこと）を判断するものである。
【０２５９】
以下に、起動時における、検出部の具体的な動作について説明する。
【０２６０】
まず、水素生成装置１の起動時において、改質温度が実際の温度より低い場合、検出された低い改質温度に基づいて、燃焼部２の動作が制御される。そのため、所定の改質温度に到達するまでの到達時間が、改質温度検出部２１が適正な場合より長くなる。
【０２６１】
一方、改質温度が実際の温度より高い場合、検出された高い改質温度に基づいて、燃焼部２の動作が制御される。そのため、所定の改質温度に到達するまでの到達時間は、改質温度検出部２１が適正な場合より短くなる。
【０２６２】
これにより、検出部の計測値である、運転制御部１６で計測される到達時間の変化を運転制御部１６で判断することにより、改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断できる。
【０２６３】
そして、改質温度検出部２１の改質温度が、実際の温度より低く検出したと判断した場合、所定の改質温度に到達するまでの到達時間が短くなるように、所定の改質温度を低く設定して運転制御部１６で制御する。なお、改質温度検出部２１で検出される改質温度が、実際の温度より高く検出された判断した場合は、その逆の動作で制御する。
【０２６４】
さらに、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断した場合、燃料電池発電システム１００の運転を停止する。
【０２６５】
また、以下に示す方法で改質温度検出部２１の検出値が適正かどうかを判断してもよい。
【０２６６】
つまり、改質温度検出部２１の改質温度が、所定の改質温度に到達するまでの到達時間に応じて、予め所定の改質温度に到達するまでの到達時間に時間閾値を設けて制御してもよい。具体的には、運転制御部１６は、所定の改質温度に到達するまでの到達時間が時間閾値外であることを検出することにより、改質温度検出部２１の検出値が適正でなく、適正検出値の範囲外と判断して制御する。ここで、時間閾値は、以下の関係を予め測定して設定されるものである。つまり、例えば、改質部２０、変成部２５、選択酸化部２６における各触媒の高温化または低温化による劣化、水素含有ガス中の一酸化炭素濃度の上昇（ドライガスベースで２０ｐｐｍ以上）などに対して、所定の改質温度に到達するまでの到達時間に基づいて設定される。また、起動から発電への移行時に、燃料電池８での発電や燃料電池発電システム１００が不安定となる、転化率、生成水素量や燃料電池８における水素利用率あるいは発電効率の低下などに対して、所定の改質温度に到達するまでの到達時間に基づいて設定してもよい。
【０２６７】
なお、上記各実施の形態では、改質温度検出部、変成温度検出部、選択酸化温度検出部、燃焼検出部、電圧検出部、変成冷却手段および選択酸化冷却手段のすべてを含む構成の水素生成装置または燃料電池発電システムを例に説明したが、これに限られない。例えば、改質温度の検出値が適正でなく、例えば異常であることを検出できる構成であれば、各実施の形態の構成を適宜選択されて用いてもよいことはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０２６８】
本発明は、改質温度検出部の検出値が適正かどうかを判断することができる水素生成装置を備えた、燃料電池発電システムに有用である。
【図面の簡単な説明】
【０２６９】
【図１】本発明の実施の形態における燃料電池発電システムの概略構成図
【図２】本発明の実施の形態における水素生成装置の要部断面図
【符号の説明】
【０２７０】
１    水素生成装置
２    燃焼部
３    水供給部
４    原料供給部
５    脱硫部
６    ガスインフラライン
７    脱硫接続部
８    燃料電池
９，９Ａ    封止部
１０  原料供給経路
１１  水素生成装置バイパス経路
１２  水素ガス供給経路
１３  燃料電池バイパス経路
１４  オフガス経路
１５  燃焼ガス供給経路
１６  運転制御部
１７  燃料電池空気ブロア
１８  燃焼空気供給部
１９  空気供給部
２０  改質部
２１  改質温度検出部
２２  燃焼検出部
２３  水蒸気発生部
２５  変成部
２６  選択酸化部
２８  電圧検出部
３１  内筒
３２  中筒
３３  変成温度検出部
３４  選択酸化温度検出部
３５  変成冷却手段
３６  選択酸化冷却手段
１００  燃料電池発電システム
【図１】
2010132478.tif 000003
【図２】
2010132478.tif 000004