(57)【要約】 【課題】水素生成装置への反応ガス供給停止後に燃焼器に流入するガスを処理する際に、燃料電池内の燃料ガス流路に流入するガス量が従来よりも低減される。【解決手段】水素生成装置１より送出されたガスが、燃料電池４を経由して燃焼器２に供給される第１経路と、水素生成装置１より送出されたガスが、燃料電池４を迂回して、燃焼器２に供給される第２経路と、第１経路を連通／遮断する第１弁と、第２経路を連通／遮断する第２弁と、制御器１７とを備え、第１弁により第１経路を連通し、第２弁により第２経路を遮断した状態で発電運転が実行される燃料電池システムであって、制御器１７は、第１弁により第１経路を遮断するとともに第２弁により第２経路を連通した状態で、反応ガス供給器からの反応ガスの供給を停止した後に燃焼器に流入するガスの燃焼処理または希釈処理を実行するよう構成されていることを特徴とする。【選択図】図１
2010135287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスを用いて改質反応により水素を含有する燃料ガスを生成する水素生成装置と、前記水素生成装置に上記改質反応に必要なガスを供給する反応ガス供給器と、前記水素生成装置から送出されたガスを燃焼する燃焼器と、前記水素生成装置より送出された前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、前記水素生成装置より送出されたガスが、前記燃料電池を経由して前記燃焼器に供給される第１経路と、前記水素生成装置より送出されたガスが、前記燃料電池を迂回して、前記燃焼器に供給される第２経路と、前記第１経路を連通／遮断する第１弁と、前記第２経路を連通／遮断する第２弁と、制御器とを備え、前記第１弁により前記第１経路を連通し、前記第２弁により前記第２経路を遮断した状態で発電運転が実行される燃料電池システムであって、前記制御器は、前記第１弁により前記第１経路を遮断するとともに前記第２弁により前記第２経路を連通した状態で、前記反応ガス供給器からの前記反応ガスの供給を停止した後に前記燃焼器に流入するガスの燃焼処理または希釈処理を実行するよう構成されていることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御器は、前記発電運転の停止処理において、前記第１弁により前記第１経路を連通するとともに前記第２弁により前記第２経路を遮断した状態から前記第１弁により前記第１経路を遮断するとともに前記第２弁により前記第２経路を連通した状態に切替える際に、前記第１弁及び前記第２弁を制御して前記第１経路及び前記第２経路が共に連通した状態を経た後に、前記第１経路が遮断し、前記第２経路が連通した状態にする切替動作を実行する請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記原料ガスが流れる前記原料ガス経路と前記原料ガス中に含まれる臭気成分を吸着する脱臭器と、前記脱臭器よりも下流の前記原料ガス経路に設けられた第３弁とを備え、前記制御器は、前記切替動作を実行する以前において前記第３弁を閉止する請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御器は、前記第１経路及び前記第２経路が共に連通した状態において、前記第１経路より前記燃料電池に流入する水蒸気の凝縮により次の発電運転時に前記燃料ガスの流通が阻害されない連通時間閾値以下で、前記前記第１経路が遮断し、前記第２経路が連通した状態にする、請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記燃焼器に設けられた着火器を備え、前記制御器は、少なくとも前記第１経路及び前記第２経路が共に連通した状態において、前記着火器を動作させることを特徴とする、請求項１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、燃料電池システムにおいて、発電運転の停止処理において水素生成装置への反応ガス供給停止後に燃焼器へ流入する可燃性ガスを燃焼器にて処理する際の制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムとして、都市ガス等の原料ガスを改質反応により水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成装置と、この水素生成装置から供給される燃料ガス及び空気中の酸素との電気化学反応により発電を行う燃料電池とを備えるものが知られている。
【０００３】
ところで、燃料電池システムの発電運転を停止する際、停止処理として水素生成装置へ改質反応に必要な反応ガス（例えば、水蒸気改質反応の場合、原料ガス及び水蒸気）の供給を停止する。ここで、反応ガスの供給を停止しても暫くは、水素生成装置の保有熱により水素生成装置内に残留している反応ガスにより水蒸気改質反応が進行したり、水素生成装置内に残留している水の蒸発が起こったりすることで、水素生成装置内のガスが体積膨張することが知られている。
【０００４】
そこで、水素生成装置への反応ガスの供給停止後、暫くは、上記体積膨張に伴い燃焼器に流入する水素や原料ガス等の可燃性ガスを含むガスを燃焼処理する燃料電池システムが提案されている。ここで、水素生成装置への反応ガスの供給停止後も、発電運転時と同様に上記体積膨張に伴い水素生成装置から送出されるガスが燃料電池に供給されるよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４７２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１の燃料電池システムでは、上記体積膨張に伴い水素生成装置から送出されるガスを燃焼処理しているが、水素生成装置への反応ガスの供給は停止されているので、燃焼器へ流入する可燃性ガスの量（つまり、燃焼器の燃焼量）は発電運転時に比べ少ない。更に、改質反応が吸熱反応であることを考慮すると、反応ガスの供給停止後に水素生成装置内で進行する改質反応は、発電運転時に比べて低い温度で進行するため、水素生成しにくい状態に反応平衡が移動し、発電運転時よりも水蒸気リッチな燃料ガスが生成される可能性がある。
【０００７】
そこで、従来の燃料電池システムのように、水素生成装置と燃料電池とを連通した状態で上記燃焼処理を実行すると、水素生成装置から送出される水蒸気リッチなガスが燃料電池内の燃料ガス流路に流入する。すると、燃料電池システムの停止期間中において、燃料電池内の燃料ガス流路に流入した水蒸気が凝縮し、この燃料ガス流路に水詰まり（フラッディング）が発生し、次の発電運転時において安定した発電量が得られなくなる可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、水素生成装置への反応ガス供給停止後に燃焼器に流入するガスを処理（燃焼処理、希釈処理等）する際に、燃料電池内の燃料ガス流路に流入するガス量が従来よりも低減され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】
【０００９】
本発明の燃料電池システムは、原料ガスを用いて改質反応により水素を含有する燃料ガスを生成する水素生成装置と、前記水素生成装置に反応ガスを供給する反応ガス供給器と、前記水素生成装置から送出されたガスを燃焼する燃焼器と、前記水素生成装置より送出された前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、前記水素生成装置より送出されたガスが、前記燃料電池を経由して前記燃焼器に供給される第１経路と、前記水素生成装置より送出されたガスが、前記燃料電池を迂回して、前記燃焼器に供給される第２経路と、前記第１経路を連通／遮断する第１弁と、前記第２経路を連通／遮断する第２弁と、制御器とを備え、前記第１弁により前記第１経路を連通し、前記第２弁により前記第２経路を遮断した状態で発電運転が実行される燃料電池システムであって、前記制御器は、前記第１弁により前記第１経路を遮断するとともに前記第２弁により前記第２経路を連通した状態で、前記反応ガス供給器からの前記反応ガスの供給を停止した後に前記燃焼器に流入するガスの燃焼処理または希釈処理を実行するよう構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、水素生成装置への反応ガス供給停止後に水素生成装置内のガスの体積膨張に伴い燃焼器に流入するガスを処理（燃焼処理、希釈処理等）する際に、発電運転時よりも多くの水蒸気を含むガスの燃料電池内の燃料ガス流路への流入量が従来よりも低減される。従って、次の発電運転時において燃料電池内の燃料ガス流路においてフラッディングが発生し、発電量が低下する可能性が低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態にかかる燃料電池システムの構成を示す模式図
【図２】本発明の実施の形態１の燃料電池システムの発電運転の停止処理における水素生成装置への反応ガス供給停止後の燃焼処理を示すフローチャート
【図３】本発明の実施の形態２の燃料電池システムの発電運転の停止処理における水素生成装置への反応ガス供給停止後の希釈処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の燃料電池システムについて、以下に説明する。
【００１３】
本発明の燃料電池システムは、原料ガスを用いて改質反応により水素を含有する燃料ガスを生成する水素生成装置と、水素生成装置に反応ガスを供給する反応ガス供給器と、水素生成装置から供給されたガスを燃焼する燃焼器と、水素生成装置より送出された燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、水素生成装置より送出されたガスが、燃料電池を経由して燃焼器に供給される第１経路と、水素生成装置より送出されたガスが、燃料電池を迂回して、燃焼器に供給される第２経路と、第１経路を連通／遮断する第１弁と、第２経路を連通／遮断する第２弁と、制御器とを備え、第１弁により前記第１経路を連通し、第２弁により前記第２経路を遮断した状態で発電運転が実行される燃料電池システムであって、制御器は、第１弁により第１経路を遮断するとともに第２弁により前記第２経路を連通した状態で、反応ガス供給器からの反応ガスの供給を停止した後に燃焼器に流入するガスの燃焼処理または希釈処理を実行するよう構成されていることを特徴とする。
【００１４】
これにより、水素生成装置への反応ガス供給停止後に水素生成装置内のガスの体積膨張に伴い燃焼器に流入するガスを処理（燃焼処理、希釈処理等）する際に、燃料電池内の燃料ガス流路に発電運転時よりも水蒸気を多く含むガスの流入量が従来よりも抑制される。従って、次の発電運転時において燃料電池内の燃料ガス流路においてフラッディングが発生し、発電量が低下する可能性が低減される。
【００１５】
ここで、「改質反応」は、水蒸気改質反応、オートサーマル反応、及び部分改質反応のいずれも含む。
【００１６】
ここで、「反応ガス供給器」は、水蒸気改質反応の場合、原料ガス供給器、水供給器がこれに相当し、オートサーマル反応の場合、原料ガス供給器、水供給器及び空気供給器がこれに相当し、部分酸化反応の場合、原料ガス供給器、空気供給器がこれに相当する。
【００１７】
また、「水素生成装置から送出されたガスを燃焼する燃焼器」は、水素生成装置から送出されたガスが燃料電池をバイパスして直接燃焼する形態のみを意味するものでなく、燃料電池を経由して燃焼器に流入したガスを燃焼する形態も含むものである。
【００１８】
また、「反応ガスの供給を停止した後に」とは、反応ガスの全ての供給が停止された後を指す。例えば、水蒸気改質反応の場合、原料ガス及び水の供給が停止された後に相当する。オートサーマル方法の場合、原料ガス、水、及び空気の供給が停止された後に相当する。なお、上記各流体（原料ガス、水、空気等）の停止は、同時に停止する必要はなく、多少そのタイミングが前後してもいい。各流体の停止タイミングが前後する場合は、最後に供給が停止される反応ガスの供給が停止された後を指す。
【００１９】
また、「希釈処理」は、燃焼器に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給器の操作量を発電運転時よりも増加させ、水素生成装置への反応ガス供給停止後に、水素生成装置内の体積膨張に伴い燃焼器に流入する原料ガスや水素等の可燃性ガスを含むガスを希釈する処理として定義される。増加後の操作量としては、燃料電池の発電量が最大出力時の操作量よりも大きい操作量となるよう制御されることが好ましい。
【００２０】
本発明の燃料電池システムは、制御器は、発電運転の停止処理において、第１弁により第１経路を連通するとともに第２弁により第２経路を遮断した状態から第１弁により第１経路を遮断するとともに第２弁により第２経路を連通した状態に切替える際に、第１弁及び第２弁を制御して第１経路及び第２経路が共に連通した状態を経た後に、第１経路が遮断し、第２経路が連通した状態にする切替動作を実行することを特徴とする。
【００２１】
これは、発電運転時の第１経路を連通するとともに第２経路を遮断した状態から、第１経路を遮断するとともに第２経路を連通した状態に切替える際に、第１弁、第２弁の開閉状態の切替えを同時に実行するよう制御しようとすると、第１弁、第２弁への制御信号の到達タイミングにより、第１弁、第２弁が同時に閉止した後、第２弁が開放する場合がある。このような場合、第１弁、第２弁が閉止した時に、水素生成装置内の残留する反応ガスによる改質反応の進行や残留水の蒸発等により内圧が上昇し、その後、第２弁が開放されたときに、急激に水素生成装置から燃焼器にガスが流入し、燃焼処理している場合は、火炎が吹き消え、可燃性ガスや一酸化炭素を含むガスが燃焼排ガス経路及び排気口を介して燃料電池システムの外部に排出される可能性がある。また、上記燃焼処理に代えて希釈処理している場合は、可燃性ガスや一酸化炭素を含むガスの希釈レベルが低下した状態で、燃料電池システムの外部に排出される可能性がある。
【００２２】
ここで、上記のように第１弁及び第２弁を制御して第１経路及び第２経路が共に連通した状態を経た後に、第１経路が遮断し、第２経路が連通した状態にする切替動作を実行することで、水素生成装置内のガスの体積膨張に伴う過渡的な内圧過上昇が抑制され、切替動作に際して燃焼器に流入するガスが急激に上昇して燃焼処理や希釈処理が不十分なまま、燃料電池システムの外部に排気される可能性が低減される。
【００２３】
また、本発明の燃料電池システムは、原料ガスが流れる原料ガス経路と原料ガス中に含
まれる臭気成分を吸着する脱臭器と、脱臭器よりも下流の原料ガス経路に設けられた第３弁とを備え、制御器は、切替動作を実行する以前において第３弁を閉止することを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、発電運転の停止処理において、第１経路と第２経路の切替動作の以前に第３弁を閉止するので、制御不良により第１弁と第２弁が同時に閉止し内圧が上昇しても、水素生成装置内の水蒸気を含むガスが脱臭器に逆流することが防止される。
【００２５】
また、本発明の燃料電池システムは、制御器が、第１経路及び第２経路が共に連通した状態において、第１経路より燃料電池に流入する水蒸気の凝縮により次の発電運転時に燃料ガスの流通が阻害されない連通時間閾値以下で、第１経路が遮断し、第２経路が連通した状態にすることを特徴とする。
【００２６】
これは、反応ガス供給停止後に進行する改質反応は発電運転時よりも転化率が低いため、水蒸気を多く含むガスが水素生成装置より送出されるが、上記本発明の燃料電池システムのように、水素生成装置と燃料電池との連通時間を制限することで、次の発電運転時に燃料ガスの流通が凝縮水により阻害されるのを抑制することができる。
【００２７】
また、本発明の燃料電池システムは、燃焼器に設けられた着火器を備え、制御器は、少なくとも第１経路及び第２経路が共に連通した状態において、着火器を動作させることを特徴とする。
【００２８】
この構成によれば、第１経路のみが連通した状態から、第１通路及び第２通路が連通した状態に変更されることで水素生成装置の下流の経路の圧力損失が変動し、燃焼器に流入するガス量が変動しやすいため、着火器を動作させ失火を抑制することで、燃焼安定性がより向上する。
【００２９】
（実施の形態１）
以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３０】
［燃料電池システムの構成］
図１は、本発明の実施の形態にかかる燃料電池システムの構成を示す模式図である。
【００３１】
本実施の形態の燃料電池システム１００は、原料ガスを用いて改質反応より水素を含有する燃料ガスを生成する改質器（図示せず）を有する水素生成装置１と、水素生成装置１に原料ガスを供給する原料ガス供給器１０と、原料ガス供給器１０により水素生成装置１に供給される原料ガスが流れる原料ガス供給路２１と、原料ガス供給路２１に設けられ、原料ガス中に含まれる臭気成分を除去する脱臭器９と、脱臭器９の下流に設けられた第３弁１１と、水蒸気改質反応に用いられる改質水を水素生成装置に供給するための水供給器１２と、水供給器１２により水素生成装置１内に設けられた蒸発器（図示せず）に供給される改質水が流れる水供給路２２と、水素生成装置から送出された可燃性ガス（水素、原料ガス等）を含むガスを燃焼する燃焼器２と、燃焼器２に流入した可燃性ガスを含むガスを着火させるための着火器３と、燃焼器２へ燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給器１３と、燃焼器の失火を検知する失火検知器１８と、燃焼器２から排出される燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス経路２３と、水素生成装置１より送出された燃料ガスを用いて発電する燃料電池４と、水素生成装置１から供給される燃料ガスを燃料電池４を経由して燃焼器２に供給される燃料ガス供給路５と、燃料ガス供給路５に設けられ、燃料ガス経路を開閉する第１弁６と、燃料電池４を迂回して燃焼器２に供給されるバイパス経路７と、バイパス経路を開閉する第２弁８と、燃料電池４から排出され、燃焼器２に供給されるオフ燃料ガス
が流れるオフ燃料ガス経路１６と、オフ燃料ガス経路１６を開閉する第４弁１４と、燃料電池４に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給器１５と、制御器１７と、少なくとも水素生成装置１、燃料電池４、原料ガス供給器１０と、燃焼器２と、制御器１７とを収納する筐体２０とを備えている。ここで、「第１経路」は、燃料ガス供給路５と、燃料ガス流路４ａ、オフ燃料ガス経路１６で構成される。また、「第２経路」は、燃料ガス経路５と、バイパス経路７と、オフ燃料ガス経路１６とで構成される。本実施の形態の燃料電池システムでは、第１経路の一部が第２経路と共通化される形態を採用したが、共通化せず、別経路として構成しても構わない。
【００３２】
なお、本実施の形態の燃料電池システム１００においては、水素生成装置１で水蒸気改質反応により燃料ガスを生成するよう構成されているが、オートサーマル反応や部分酸化反応により燃料ガスを生成する形態を採用しても構わない。この場合、燃焼器２は、水蒸気改質の場合、水素生成装置に熱を供給するよう構成されているが、水素生成装置に熱を供給するようには構成されておらず、水素生成装置より送出される可燃性ガスを含むガスの燃焼処理器として機能するよう構成されている。
【００３３】
また、上記水素生成装置は、図示されない改質器を有するよう構成されているが、この改質器の下流に更に改質器から送出されるガス中の一酸化炭素濃度を低減するために、シフト反応を行う変成器や酸化反応を行うＣＯ除去器を更に備える形態を採用しても構わない。
【００３４】
［燃料電池システムの動作］
本実施の形態の燃料電池システム１００は、発電運転中において、原料ガス供給器１０及び水供給器１２によって水素生成装置１に原料ガスと水が供給され、水蒸気改質反応により水素を含有する燃料ガスが生成される。水素生成装置１より送出された燃料ガスは、燃料ガス供給路５を通流して燃料電池４に供給され、燃料電池４内の燃料ガス経路４ａを流れ、燃料電池４の発電反応に利用されなかった水素を含むオフ燃料ガスが燃料電池４より排出される。オフ燃料ガスは、オフ燃料ガス経路１６を通流して、燃焼器２に導入され、燃焼器２にて燃焼処理される。燃焼器２より送出される燃焼排ガスは燃焼排ガス経路２３を通流し、下流端の排気口より燃料電池システム１００（筐体２０）の外部に排出される。
【００３５】
なお、上記発電運転中において、水素生成装置１は水素濃度の高い燃料ガスを生成するため燃焼器２からの熱供給により改質器（図示せず）が７００℃程度の高温に維持されている。また、上記発電運転中においては、第１弁６及び第４弁１４が開放されるとともに、第２弁は閉止されている。
【００３６】
次に、燃料電池システムの停止処理について説明する。図２は、本発明の燃料電池システムの停止処理で水素生成装置への反応ガス供給停止後に水素生成装置より送出される可燃性ガスを含むガスを燃焼処理するフローの一例を示す。ついて説明する。本フロー図に基づいて上記燃焼処理について説明する。
【００３７】
まず、燃料電池システム１００の発電運転の停止指令が制御器１７より出力されると、着火器３の動作を開始させる（ステップＳ１０１）。次に、制御器１７は、水供給器１２及び原料ガス供給器１０を停止させ、水素生成装置１への水蒸気改質反応用の水（改質水）及び原料ガスの供給を停止する。また、酸化剤ガス供給器１５も停止させて、燃料電池４への酸化剤ガスの供給も停止する。また、第３弁１１を閉止させる（ステップＳ１０２）。一方、燃焼空気供給器１３は動作を実行し、燃焼器２に継続的に流入する可燃性ガスを含むガスの燃焼処理を実行する。
【００３８】
ここで、ステップＳ１０２により水素生成装置１への反応ガス（原料ガス、水蒸気）の供給を停止すると、燃焼器２の流入する可燃性ガスを含むガス量は、水素生成装置１内の残留反応ガスの改質反応進行や残留水の蒸発に伴う体積膨張分のみになり、反応ガスの供給停止前に比べ低下し、燃焼器２の燃焼安定性は低下する。しかしならが、上記ステップＳ１０１にて着火器３により着火動作を実行しているので、失火しても速やかに再着火され、燃焼安定性が向上する。また、上記着火動作を本フローのように水素生成装置への反応ガスの供給停止前から実行するよう構成しているが、上記反応ガスの供給停止と同時であってもよいし、また、その後であっても構わない。ただし、本フローのように反応ガスの供給停止前から着火器３による着火動作を実行するよう構成することで、反応ガスの供給停止直後からの失火に対して再着火可能になり、より好ましい。
【００３９】
次に、制御器１７は、第１弁６及び第４弁１４の開放を維持した状態で、第２弁８を開放させてバイパス経路７も連通させる（ステップＳ１０３）。このステップＳ１０３により、「第１弁により第１経路を遮断するとともに第２弁により第２経路を連通した状態」となる。これにより、第１弁６及び第４弁１４の閉止と第２弁８の開放とを同時に実行する場合に比べて、第１弁６及び第４弁１４の少なくともいずれか一方と第２弁８とが同時に閉止（つまり、第１経路と第２経路が同時に遮断）される可能性が低減される。従って、上記同時閉止により水素生成装置内の残留する反応ガスによる改質反応の進行や残留水の蒸発等により内圧が上昇した後、第２弁８が開放されたときに、急激に水素生成装置から燃焼器にガスが流入し、希釈レベルの低い可燃性ガスや一酸化炭素を含むガスが燃料電池システムの外部に排出される可能性が低減される。また、第１経路のみが連通した状態から、第１通路及び第２通路が連通した状態に変更されることで水素生成装置の下流の経路の圧力損失が変動し、燃焼器２に流入するガス量が変動しやすいため、燃焼器２の燃焼性が不安定になる。しかしながら、この状態において着火器３の着火動作が実行されるため、失火しても速やかに再着火され、燃焼安定性が向上する。
【００４０】
次に、ステップＳ１０３により第１経路と第２経路とが共に連通した状態を連通閾値時間以上継続した後に、第１弁６及び第４弁８を閉止させ、第１経路を遮断させる（ステップＳ１０４）。ここで、上記連通時間閾値は、第１経路より燃料電池に流入する水蒸気の凝縮により次の発電運転時に燃料ガスの流通が阻害されない時間として設定される。また、上記フローにおいては、第１経路を遮断するのに、第１弁６及び第４弁８の両方を閉止したが、第１弁６及び第４弁８のいずれかを閉止する形態であってもよい。つまり、「第１弁により第１経路を遮断する」とは、第１経路を遮断可能であれば、第１経路に設けられた弁の閉止形態はいずれの形態であっても構わない。
【００４１】
その後、失火検知器１８により失火が検知されるか、及びステップＳ１０１で開始した着火動作の継続時間が所定の着火時間閾値以上になるかの判定を行い（ステップＳ１０５）、失火検知器１８で失火が検知されるか、もしくは着火動作の継続時間が、所定の着火時間閾値Ｔ１以上になった場合に（ステップＳ１０５でＹｅｓ）、着火器３の着火動作を停止するとともに、第２弁８を閉止する（ステップ１０６）。失火検知器１８で失火が検知されず、かつステップＳ１０１で開始された着火動作の継続時間が、所定の着火時間閾値Ｔ１未満である場合は（ステップＳ１０２でＮｏ）、ステップＳ１０２でＹｅｓになるまで、本ステップＳ１０２を繰返し実行する。
【００４２】
そして、ステップＳ１０６を実行した後も燃焼空気供給器１３の動作を継続し、燃焼器２内部のガスを掃気する（ステップＳ１０７：掃気処理）。なお、この掃気処理においては、ステップＳ１０６を実行直後に燃焼器２内に可燃性ガスや一酸化炭素等が残留している可能性があるため、これらを燃料電池システムの外部に希釈排出するために燃焼用空気供給器１３の操作量を上記燃焼処理時よりも増加させることが好ましい。例えば、上記掃気処理における燃焼用空気供給器の操作量は、発電運転時の操作量よりも増加させること
が好ましいが、燃料電池の発電量が最大出力時の操作量よりも大きい操作量となるよう制御することが希釈性の向上及び掃気時間の短縮化の点からより好ましい。
【００４３】
そして、上記掃気処理の実行時間が、掃気に必要な所定の掃気時間閾値以上になると燃焼空気供給器１３の動作を停止して（ステップＳ１０８）、燃焼処理に関する一連のフローを完了する。
【００４４】
上述の本実施の形態の燃料電池システムのように水素生成装置への反応ガス供給停止後の燃焼処理を実行することにより、燃料電池内の燃料ガス流路に発電運転時よりも水蒸気を多く含むガスが流入する量が従来よりも抑制される。従って、次の発電運転時において燃料電池内の燃料ガス流路においてフラッディングが発生し、発電量が低下する可能性が低減される。
【００４５】
（実施の形態２）
以下に、本発明の実施の形態２にかかる燃料電池システムについて説明する。本実施の形態の燃料電池システムは、実施の形態１の燃料電池システムとほぼ同様であるが、水素生成装置への反応ガス供給停止後に、制御器により燃焼器に流入するガスを希釈処理する点が、実施の形態１と異なる特徴である。以下にその特徴となる動作について詳細に説明する。
【００４６】
［燃料電池システムの動作］
図３は、本発明の燃料電池システムの停止処理で水素生成装置への反応ガス供給停止後に水素生成装置より送出される可燃性ガスを含むガスを希釈処理するフローの一例を示す。本フロー図に基づいて上記希釈処理について説明する。
【００４７】
まず、燃料電池システム１００の発電運転の停止指令が制御器１７より出力されると、燃焼用空気供給器１３の操作量を発電運転時の操作量よりも増加させる（ステップＳ１０１）。次に、制御器１７は、水供給器１２及び原料ガス供給器１０を停止させ、水素生成装置１への改質水及び原料ガスの供給を停止する。また、酸化剤ガス供給器１５も停止させて、燃料電池４への酸化剤ガスの供給も停止する。また、第３弁１１を閉止させる（ステップＳ２０２）。
【００４８】
ここで、ステップＳ２０２により水素生成装置１への反応ガス（原料ガス、水蒸気）の供給を停止すると、燃焼器２の流入する可燃性ガスを含むガス量は、水素生成装置１内の残留反応ガスの改質反応進行や残留水の蒸発に伴う体積膨張に伴い、燃焼器２に可燃性ガスを含むガスが供給されるが、上記ステップＳ１０１において燃焼空気供給器２の操作量を増加させているため、このガスが燃焼器２にて希釈され、燃焼排ガス経路２３及び排気口を介して燃料電池システム１００の外部に排出される（希釈処理）。なお、この希釈処理においては、希釈性をより向上させるために、燃料電池の発電量が最大出力時の操作量よりも大きい操作量となるよう制御することがより好ましい。また、上記燃焼用空気供給器１３の操作量の増加を、本フローでは水素生成装置への反応ガスの供給停止前から実行するよう構成しているが、上記反応ガスの供給停止と同時であってもよいし、また、その後であっても構わない。
【００４９】
次に、制御器１７は、第１弁６及び第４弁１４の開放を維持した状態で、第２弁８を開放させてバイパス経路７も連通させる（ステップＳ２０３）。このステップＳ２０３により、「第１弁により第１経路を遮断するとともに第２弁により第２経路を連通した状態」となる。これにより、第１弁６及び第４弁１４の閉止と第２弁８の開放とを同時に実行する場合に比べて、第１弁６及び第４弁１４の少なくともいずれか一方と第２弁８とが同時に閉止（つまり、第１経路と第２経路が同時に遮断）される可能性が低減される。従って
、上記同時閉止により水素生成装置内に残留する反応ガスによる改質反応の進行や残留水の蒸発等により内圧が上昇した後、第２弁８が開放されたときに、急激に水素生成装置から燃焼器にガスが流入し、希釈レベルの低い可燃性ガスや一酸化炭素を含むガスが燃料電池システムの外部に排出される可能性が低減される。
【００５０】
次に、実施の形態１の燃料電池システムと同様に、ステップＳ２０３により第１経路と第２経路とが共に連通した状態を連通閾値時間以上継続した後に、第１弁６及び第４弁８を閉止させ、第１経路を遮断させる（ステップＳ２０４）。なお、上記フローにおいては、第１経路を遮断するのに、第１弁６及び第４弁８の両方を閉止したが、第１弁６及び第４弁８のいずれかを閉止する形態であってもよい。つまり、「第１弁により第１経路を遮断する」とは、第１経路を遮断可能であれば、第１経路に設けられた弁の閉止形態はいずれの形態であっても構わない。
【００５１】
ステップＳ２０４を実行後、上記希釈処理の継続時間が、所定の継続時間閾値Ｔ２以上になるかの判定を行い（ステップＳ２０５）、希釈処理の継続時間がＴ２以上になると（ステップＳ２０５でＹｅｓ）、第２弁８を閉止する。そして、ステップＳ２０６を実行した後も実施の形態１の燃料電池システムと同様に燃焼空気供給器１３の動作を継続し、燃焼器２内部のガスを掃気する（掃気処理：ステップＳ２０７）。そして、上記掃気処理の実行時間が、掃気に必要な所定の掃気時間閾値以上になると、燃焼空気供給器１３の動作を停止して（ステップＳ２０８）、燃焼処理に関する一連のフローを完了する。
【００５２】
上述の本実施の形態の燃料電池システムのように水素生成装置への反応ガス供給停止後に希釈処理を実行することで、燃料電池内の燃料ガス流路に発電運転時よりも水蒸気を多く含むガスが流入する量が従来よりも抑制される。従って、次の発電運転時において燃料電池内の燃料ガス流路においてフラッディングが発生し、発電量が低下する可能性が低減される。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の燃料電池システムによれば、水素生成装置への反応ガス供給停止後に水素生成装置内のガスの体積膨張に伴い燃焼器に流入するガスを処理（燃焼処理、希釈処理等）する際に、発電運転時よりも多くの水蒸気を含むガスの燃料電池内の燃料ガス流路への流入量が従来よりも低減される。従って、次の発電運転時において燃料電池内の燃料ガス流路においてフラッディングが発生し、発電量が低下する可能性が低減され、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】
【００５４】
１    水素生成装置
２    燃焼器
３    着火器
４    燃料電池
４ａ    燃料ガス流路
４ｂ    酸化剤ガス流路
５    燃料ガス供給路
６    第１弁
７    バイパス経路
８    第２弁
９    脱臭器
１０    原料ガス供給器
１１    第３弁
１２    水供給器
１３    燃焼用空気供給器
１４    第４弁
１５    酸化剤ガス供給器
１６    オフ燃料ガス経路
１７    制御器
２１    原料ガス供給路
２２    水供給路
２３    燃焼排ガス経路
【図１】
2010135287.tif 000003
【図２】
2010135287.tif 000004
【図３】
2010135287.tif 000005