(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードおよびカソードをもつ燃料電池で形成されたスタックと、
アノード活物質を含むアノードガスを前記スタックの前記アノードに供給させるアノードガス供給部と、
カソード活物質を含むカソードガスを前記スタックの前記カソードに供給させるカソードガス供給部と、
前記スタックのアノードから吐出されたアノードオフガスを酸素含有ガスで燃焼させる燃焼用空間と、
前記燃焼用空間よりも下流に設けられアノードオフガスを前記燃焼用空間で燃焼させた排ガスが流れ、前記アノードオフガスを前記燃焼用空間で燃焼させた排ガスに含まれる可燃性の有害成分の燃焼を促進させて前記有害成分を低減させる触媒を有する燃焼触媒部で形成されている再燃焼部と、
前記燃焼触媒部における燃焼に起因する排ガスの時間的な温度上昇幅または時間的な温度上昇率或いは、前記燃焼触媒部の直後の温度と直前の温度との間における場所的な温度上昇幅又は場所的な温度上昇率に基づいて、前記燃焼用空間における燃焼状態を判定する制御部とを具備する燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１において、前記温度上昇率が所定の許容値よりも大きいとき、前記制御部は、前記燃焼用空間において未燃焼が発生していると判定する燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記再燃焼部における排ガス、または、前記再燃焼部よりも下流における排ガスの温度を検知する測温部位が設けられており、更に、前記排ガスが有する熱を熱交換して水を加熱して温水を生成させる熱交換器が設けられており、前記測温部位は、前記燃焼用空間よりも下流で且つ前記熱交換器よりも上流に位置してい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、スタックのアノードから吐出されたアノードオフガスを酸素含有ガスで燃焼させる燃焼用空間を有する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、アノードガスおよびカソードガスのうちの少なくとも一方を予熱する燃焼器と、アノードガスおよびカソードガスにより発電する燃料電池と、制御部とを有する燃料電池システムを開示している。このシステムによれば、燃焼器の燃焼火災の状態に関する火炎情報と、アノードガスおよびカソードガスの燃焼器における濃度に関する濃度情報と、燃焼器における温度情報とに基づいて、燃焼器における燃焼火炎が全部または一部が消える未燃焼の判定を行い、未燃焼である判定された場合には、アノードガスおよびカソードガスを制御すると共に燃料電池の運転を制御する制御部とを有する燃料電池システムを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３-２２３９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
産業界では、燃焼火炎の未燃焼の判定を更に良好に行い得る燃料電池システムが要請されている。
【０００５】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、スタックから燃焼用空間に吐出されたアノードオフガスを燃焼用空間において燃焼させるにあたり、燃焼状態の判定を更に良好に行い得る燃料電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る燃料電池システム（以下、システムともいう）は、アノードおよびカソードをもつ燃料電池で形成されたスタックと、アノード活物質を含むアノードガスをスタックのアノードに供給させるアノードガス供給部と、カソード活物質を含むカソードガスをスタックのカソードに供給させるカソードガス供給部と、スタックのアノードから吐出されたアノードオフガスを酸素含有ガスで燃焼させる燃焼用空間と、燃焼用空間よりも下流に設けられアノードオフガスを燃焼用空間で燃焼させた排ガスが流れ、アノードオフガスを燃焼用空間で燃焼させた排ガスに含まれる可燃性の有害成分の燃焼を促進させて有害成分を低減させる触媒を有する燃焼触媒部で形成されている再燃焼部と、燃焼触媒部における燃焼に起因する排ガスの時間的な温度上昇幅または時間的な温度上昇率或いは、燃焼触媒部の直後の温度と直前の温度との間における場所的な温度上昇幅又は場所的な温度上昇率に基づいて、燃焼用空間における燃焼状態を判定する制御部とを具備する。
【０００７】
スタックのアノードにはアノードガスが供給される。スタックのカソードにはカソードガスが供給される。スタックから吐出されたアノードオフガスは、燃焼用空間に流れる。アノードオフガスは可燃成分を含むため、燃焼用空間において酸素含有ガスで燃焼され、燃焼火炎を形成すると共に排ガスを形成する。排ガスは、燃焼用空間よりも下流に配置されている再燃焼部に流れる。排ガスに含まれる可燃成分は再燃焼部において燃焼する。この燃焼は酸化反応であり、発熱反応であり、再燃焼部を昇温させる。従って再燃焼部を流れる排ガスが昇温する。制御部は、上記した排ガスの温度上昇幅または温度上昇率（温度の上昇に関する物理量）を求め、排ガスの温度上昇幅または温度上昇率に基づいて、燃焼用空間における燃焼火炎の燃焼状態を判定する。温度上昇幅が温度上昇幅用の所定の許容値よりも大きいときには、燃焼用空間における燃焼火炎の未燃焼があると推定される。温度上昇幅が温度上昇幅用の所定の許容値以下のときには、燃焼用空間における燃焼火炎の未燃焼が実質的にないか、許容範囲内であると推定される。また、温度上昇率が温度上昇率用の所定の許容値よりも大きいときには、燃焼用空間における燃焼火炎の未燃焼があると推定される。温度上昇率が温度上昇率用の所定の許容値以下のときには、燃焼用空間における燃焼火炎の未燃焼が実質的にないか、許容範囲内であると推定される。未燃焼とは局部未燃焼、微視的な未燃焼も含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るシステムによれば、燃焼火炎の排ガスに含まれる可燃成分は再燃焼部において再燃焼する。従って、再燃焼部における排ガス、または、再燃焼部よりも下流における排ガスが昇温する。制御部は、上記した再燃焼部を流れる排ガスについて温度上昇幅または温度上昇率を求め、温度上昇幅または温度上昇率に基づいて、燃焼用空間における燃焼火炎の燃焼状態を判定する。燃焼火炎の燃焼状態は、スタックから吐出されるアノードオフガスに含まれる可燃成分の未燃焼の程度に影響される。
【０００９】
ここで、排ガスの温度の絶対値に基づいて燃焼用空間における燃焼火炎の燃焼状態を判定する場合も考えられる。しかしこの場合には、排ガスの温度の上昇開始温度の絶対値、上昇終了温度等の絶対値等がシステムの運転状態のばらつき、システムの補機のばらつきの影響を受け易く、判定精度の向上には限界があるおそれがある。この点について排ガスの温度上昇幅または温度上昇率に基づいて燃焼用空間における燃焼火炎の燃焼状態が判定される場合には、システムの運転状態のばらつき、システムの補機のばらつきによる影響が軽減される。このため燃焼用空間における燃焼火炎の燃焼状態を判定するにあたり、判定精度が向上される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１に係り、システムの概要を示す図である。
【図２】実施形態１に係り、スタック、改質器および燃焼用空間を収容した発電モジュールを模式的に示す図である。
【図３】温度上昇率を求め手順を示すフローチャートである。
【図４】燃焼用空間において未燃焼が発生した場合において時間と温度との関係を示すグラフである。
【図５】燃焼用空間において未燃焼が発生した場合において時間と温度との関係を時間的に拡大して示すグラフである。
【図６】温度上昇率に基づいて未燃焼の有無を判定するにあたり、制御部のプロセッサが実行するフローチャートである。
【図７】実施形態３に係り、システムの概要を示す図である。
【図８】実施形態４に係り、スタックの概要を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一視点によれば、燃焼用空間は壁体で形成されていることが好ましい。壁体は、燃焼用空間を形成すると共にスタックを覆う。燃焼用空間は、スタックから吐出されたアノードオフガスを酸素含有ガスで燃焼させる。再燃焼部は、燃焼用空間よりも下流に設けられており、スタックから吐出されたアノードオフガスを燃焼用空間で燃焼させた排ガスに含まれるアノード活物質を含む可燃成分を再燃焼させる。制御部は、再燃焼部における測温部位、または、再燃焼部よりも下流における測温部位についての温度上昇率（温度上昇の傾き，温度を時間で微分した値）に基づいて、燃焼区間における燃焼状態を判定する。温度上昇率を求める単位時間Δｔとしては、燃焼用空間で燃焼される燃焼火炎の大きさ、燃焼程度、予想される未燃焼の程度などに応じて設定でき、０．０１〜１０分間の範囲内、０．０２〜５分間の範囲内、０．１〜３分間の範囲内等が例示される。単位時間の上限値としては、１５分間、８分間、２分間が例示される。測温部位における単位時間において温度の上昇幅としては４０〜７００℃、５０〜５００℃、７０〜４００℃等が例示される。温度上昇率が所定の許容値よりも大きいとき、制御部は、燃焼用空間において未燃焼が発生していると判定することが好ましい。このように本発明によれば、制御部は、再燃焼部を流れる排ガスの時間的な温度上昇幅を求め、更に、当該温度上昇幅に基づいて、時間的な温度上昇率を求め、時間的に温度上昇率に基づいて、燃焼用空間における可燃成分の未燃焼の有無を判定することができる。あるいは、制御部は、再燃焼部を流れる排ガスの場所的な温度上昇幅を求め、更に、当該温度上昇幅に基づいて、場所的な温度上昇率を求め、場所的な温度上昇率に基づいて、燃焼用空間における可燃成分の未燃焼の有無を判定することができる。
【００１２】
本発明の一視点によれば、再燃焼部は、アノードオフガスを燃焼用空間で燃焼させた排ガスに含まれる可燃性の有害成分の燃焼を促進させて有害成分を低減させる触媒を有する燃焼触媒部で形成されている。触媒としては、排ガスに含まれる可燃性の有害成分を燃焼を促進させるものであればよく、白金、ロジウム、パラジウム、鉄、ニッケル等が例示される。セラミックスなどの担体に担持させていることが好ましい。有害成分としては、燃料原料を改質させるとき、燃焼用空間における燃焼により発生する一酸化炭素、硫黄酸化物などが例示される。
【００１３】
本発明の一視点によれば、再燃焼部における排ガス、または、再燃焼部よりも下流における排ガスの温度を検知する測温部位が設けられており、更に、排ガスが有する熱を熱交換して水を加熱して温水を生成させる熱交換器が設けられており、測温部位は、燃焼用空間よりも下流で且つ熱交換器よりも上流に位置している。熱交換する前の排ガスの温度を計測することが好ましいためである。
【００１４】
（実施形態１）
図１はシステムの概念図を示す。これは固体酸化物形の燃料電池に適用している。システムは、基本的には、固体酸化物形の多数の燃料電池を組み付けた形成されたスタック１と、改質器２と、制御部１００と、筐体９とを有する。更に、システムは、筐体９の内部において、改質水系４と、燃料原料供給部（アノードガス供給部）５、カソードガス供給部６、貯湯系７とを有する。なお図１及び図２では、スタック１は模式化されて図示されている。スタック１は発電モジュール３の断熱部３２で形成された発電室３２に収容されている。図１および図２に示すように、改質器２は、蒸発部２０と、燃料原料として燃料原料ガスが供給される改質部２２とを備えている。蒸発部２０は、改質水系４から蒸発部２０に供給される液相状の改質水を水蒸気化させる。改質部２２は蒸発部２０よりも下流に設けられており、改質触媒２２０を有しており、蒸発部２０で生成された水蒸気で燃料原料ガスを水蒸気改質させてアノードガス（水素リッチのため還元性雰囲気）を生成させ、アノードガスをアノードガス通路１４およびアノードガスマニホルド１３を介してスタック１に供給させる。アノードガスは水素ガスまたは水素含有ガスである。
【００１５】
筐体９は、筐体９の収容室９１と外気とを連通させる外気取込口９２および排出口９３をもつ。発電モジュール３は筐体９の内部に収容されており、前述したようにスタック１を収容する発電室３２を形成する断熱材で形成された容器状の断熱部３０（壁体）を有する。断熱部３０の内部にスタック１および改質器２を燃焼用空間２３を介して収容して形成されている。発電モジュール３の発電室３２では、スタック１の上側には改質器２（改質部２２および蒸発部２０）が配置されている。発電モジュール３の発電室３２では、スタック１と改質器２（改質部２２および蒸発部２０）との間には、燃焼用空間２３が形成されている。殊に、スタック１の上部と改質器２（改質部２２および蒸発部２０）の下部との間には、燃焼用空間２３が形成されている。ここで、発電モジュール３は、断熱性を有する断熱部３０で包囲されているため、高い熱容量、高い蓄熱性、高い保温性をもつ。従って、システムの運転条件が変化したとしても、排気ガスの温度の応答性は低い。このため燃焼用空間２３で一部に未燃焼が発生したとしても、その温度検知は必ずしも容易ではない。
【００１６】
図１に示すように、改質水系４は、改質部２２における水蒸気改質において水蒸気として消費される改質水を改質部２２に供給するものであり、水精製器４０と改質器２とを結ぶ改質水通路４１と、改質水ポンプ４２（改質水搬送源）と、給水バルブ４３とを有する。水精製器４０は、水を浄化させ得るイオン交換樹脂等の水精製材４０ａを有する。改質水通路４１には、タンク４４、改質水ポンプ４２、給水バルブ４３が設けられている。図１に示すように、燃料原料供給部５は、炭化水素系等の燃料原料ガスを改質器２に供給させるために燃料源５０に繋がる燃料原料供給通路５１と、入口バルブ５２と、流量計５３、脱硫器５４と、燃料原料ポンプ５５（燃料原料搬送源）とを有する。燃料原料供給通路５１には、入口バルブ５２、流量計５３、脱硫器５４および燃料原料ポンプ５５がこの順番に設けられているが、順番はこれに限定されるものではない。カソードガス供給部６は、空気であるカソードガスをスタック１のカソードに供給するカソードガス供給通路６０と、除塵フィルタ６１と、カソードガスポンプ６２（カソードガス搬送源）と、流量計６３とを有する。カソードガス供給通路６０には、除塵フィルタ６１、カソードガスポンプ６２および流量計６３がこの順番に配置されているが、この順番に限定されるものではない。除塵フィルタ６１は、筐体９の収容室９１に配置されている。カソードガスポンプ６２が駆動すると、外気は外気取込口９２から収容室９１に流入し、除塵フィルタ６１およびカソードガス供給通路６０を介してカソードガスとして発電モジュール３の発電室３２に供給され、ひいてはスタック１に供給される。
【００１７】
図１に示すように、貯湯系７は、熱交換器７４および貯湯槽７０を循環する貯湯通路７１と、貯湯通路７１に設けられた貯湯ポンプ７２（貯湯水搬送源）と、熱交換器７４とを有する。貯湯通路７１は、出水口７０ｐから熱交換器７４までの往路７１ａと、熱交換器７４から入水口７０ｉまでの復路７１ｃとを有する。貯湯ポンプ７２が作動すると、貯湯槽７２の下部の水は出水口７０ｐから吐出され、貯湯通路７１の往路７１ａから熱交換器７４に供給され、熱交換器７４における排ガスとの熱交換により加熱される。加熱された水は復路７１ｃを介して入水口７０ｉから貯湯槽７０に戻る。これにより貯湯槽７０は温水を貯留させる。貯湯槽７０には高さ方向に沿って複数個の温度センサ７０ｔが配置されている。なお、貯湯槽７０の温水が給湯通路７０ｍから消費されると、消費された水量は給水通路７０ｋから貯湯槽７０に自動的に給水される。図１に示すように、発電モジュール３の近傍には熱交換器７４が設けられている。熱交換器７４は、発電モジュール３から排出される排ガスが通過するガス通路７４ｇと、貯湯系７の貯湯通路７１の水が通過する水通路７４ｗとをもつ。熱交換器７４のガス通路７４ｇを流れる排ガスの熱は、水通路７４ｗに伝達され、更に貯湯系７の貯湯通路７１の水に伝達される。熱交換器７４のガス通路７４ｇから排気通路７５が筐体９の排気口７６に向けて延設されている。排気通路７５は単数とされている。発電モジュール３の発電室３２の排ガスは、排気通路７５を介して排気口７６から排出される。熱交換器７４のガス通路７４ｇから凝縮水通路７７が水精製器４０に向けて延設されている。この排ガスは、アノードオフガスと、カソードオフガスと、燃焼ガスとを含む。従って排ガスに含まれている気相状の水分は、熱交換器７４のガス通路７４ｇにおいて水通路７４ｗにより冷却されて凝縮水を生成する。凝縮水は凝縮水通路７７から水精製器４０を介して改質水タンク４４に貯留される。
【００１８】
さて、スタック１の発電運転の開始前には、燃料原料ポンプ５５が駆動し、燃料原料ガスが脱硫器５４、燃料原料供給通路５１、蒸発部２０および改質部２２を経てスタック１に供給され、スタック１を上向きに流れ、燃焼用空間２３に供給される。またカソードガスポンプ６２が駆動するため、収容室９１内のカソードガス（空気）が燃焼用空気として発電モジュール３の発電室３２に供給される。この状態で、着火ヒータ２３ｘの着火により、可燃性の燃料原料ガスが燃焼用空間２３において燃焼用空気により燃焼され、燃焼火炎２４を燃焼用空間２３において形成する。燃焼火炎２４は蒸発部２０および改質部２２を高温に加熱させ、蒸発部２２を水蒸気化可能温度以上に、改質部２２を改質反応に適する温度領域に維持させる。上記したように蒸発部２０および改質部２２が適温に加熱された後、スタック１の発電運転を開始する。この場合、前述同様に燃料原料ポンプ５５が駆動しているため、燃料原料ガスが燃料原料供給通路５１を介して改質器２の蒸発部２０を介して改質部２２に供給される。また改質水ポンプ４２が駆動し、タンク４４の液相状の改質水が改質水通路４１を介して蒸発部２０に供給される。ここで、蒸発部２０は加熱されているため、蒸発部２０は改質水を水蒸気化させる。水蒸気は改質部２２に供給される。改質部２２は燃料原料を水蒸気改質させ、水素（アノード活物質）を主要成分（例えば２０モル％以上）とするアノードガスを生成させる。ここで、燃料原料がメタン系である場合には、水蒸気改質ではアノードガスの生成は、次の（１）式に基づくと考えられている。固体酸化物形のスタック１では、Ｈ２他にＣＯも燃料となりうる。
（１）…ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ→４Ｈ２＋ＣＯ２                      ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２＋ＣＯ
生成されたアノードガスは、アノードガス通路１４およびアノードガスマニホルド１３を介して、スタック１に供給され、アノード発電反応に使用される。また発電運転時には、カソードガスポンプ６２が前述同様に駆動しているため、筐体９の外の空気がカソードガス（カソード活物質である酸素を含む）として収容室９１に吸い込まれ、更に、除塵フィルタ６１およびカソードガス供給通路６０を介して発電モジュール３の発電室３２に供給され、更にスタック１に供給され、カソード発電反応に使用される。これによりスタック１は発電する。
【００１９】
発電反応として、水素含有ガスで供給されるアノードでは基本的には（２）のアノード発電反応が発生すると考えられている。酸素が供給されるカソードでは基本的には（３）のカソード発電反応が発生すると考えられている。カソードにおいて発生した酸素イオン（Ｏ２−）がカソードからアノードに向けて電解質を伝導する。
（２）…Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
アノードガスにＣＯが含まれている場合には、ＣＯ＋Ｏ２−→ＣＯ２＋２ｅ−
（３）…１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−
スタック１に供給されたアノードガスは、スタック１から燃焼用空間２３に向けてアノードオフガスとして吐出される。アノードオフガスは発電反応に対して未反応の水素を含むため、可燃性をもつ。カソードオフガスは酸素を含む。カソードオフガスは、スタック１の上方の燃焼用空間２３に燃焼用空気として排出される。これによりアノードオフガスを燃焼させた燃焼火炎２４が燃焼用空間２３において形成される。上記したようにスタック１の上部からアノードオフガスが燃焼用空間２３に吐出され、アノードオフガスが発電室３２の燃焼用空気（カソードガス，カソードオフガス）により燃焼されて燃焼火炎２４を形成し、改質部２２および蒸発部２０を加熱させる。なお、固体酸化物形のスタック１を搭載するシステムによれば、定常運転におけるスタック１の作動温度は４００〜１１００℃の範囲内、５００〜８００℃の範囲内が例示される。
【００２０】
燃焼火炎２４における燃焼反応において水素および酸素が反応するため、燃焼反応によりＨ２Ｏが生成される。燃焼した後のアノードオフガスおよびカソードオフガスは、排ガスとなり、熱交換器７４のガス通路７４ｇ、ガス出口７８を経て排気通路７５を流れ、更に、排気通路７５の先端の排気口７６から筐体９の外部に放出される。ここで、熱交換器７４を流れる排ガスは、水分を含む。この水分は、上記した（２）におけるＨ２Ｏ、燃焼火炎２４の燃焼反応により生成されたＨ２Ｏを含む。排ガスに含まれている水分は、熱交換器７４のガス通路７４ｇにおいて水通路７４により冷却されて凝縮し、凝縮水を生成させる。熱交換器７４のガス通路７４ｇで生成された凝縮水は凝縮水通路７７から水精製器４０に供給され、水精製器４０で精製される。精製された水は、タンク４４に改質水４４ｗとして貯留される。
制御部１００は、入力処理回路と、出力処理回路と、プロセッサ１００ｃと、メモリ１００ｍとを有する。制御部１００は、ポンプ６２，５５，７２，４２，バルブ５２，４３、ファン７９ｃ等を制御する。
【００２１】
図２に示すように、再燃焼部として機能する燃焼触媒部８０が燃焼用空間２３よりも下流に設けられている。燃焼触媒部８０は、排気通路７５の始端部に設けられており、アノードオフガスを燃焼用空間２３で燃焼させた排ガスに含まれる可燃性の有害成分を燃焼させて低減させる部位であり、排ガスに含まれる可燃性の有害成分の燃焼を促進させる燃焼触媒を有する。触媒としては、排ガスに含まれる可燃性の有害成分の燃焼を促進させるものであればよく、白金、ロジウム、パラジウム、鉄、ニッケル等が例示される。触媒は、排ガスが流れる通路を形成するセラミックスなどの担体に担持されている。燃焼触媒部８０の見掛け上の流路距離はＬａとして示される。図２に示すように、燃焼触媒部８０よりも下流において、燃焼触媒部８０と熱交換器７４のガス通路７４ｇとの間には測温部位８２が設けられている。測温部位８２には温度センサ８４が設けられており、測温部位８２の温度、すなわち、測温部位８２を流れる排ガスの温度を検知する。なお、発電モジュール３の発電室３２で発生した排ガスの全部は、基本的には、燃焼触媒部８０を流れ、排気通路７５を介して外方に排出される。従って、排ガスに含まれる可燃成分のうち未燃焼成分は、燃焼触媒部８０において触媒のアシストにより燃焼される。
【００２２】
さてスタック１が発電運転しているとき、前述したように、スタック１から吐出されたアノードオフガスは、燃焼用空気（カソードガス，カソードオフガス）により燃焼され、燃焼火炎２４を燃焼用空間２３において形成している。燃焼火炎２４は蒸発部２０および改質部２２を加熱させている。これにより蒸発部２０において改質水の蒸発工程が行われ、改質部２２において水蒸気を利用した燃料原料ガスの改質反応が行われている。このとき、スタック１から燃焼用空間２３に吐出されたアノードオフガスに含まれている可燃成分のうち一部が燃焼していないおそれも皆無ではない。特に、スタック１はセル１０を間隔を隔てて並設して形成されており、スタック１から吐出されたアノードオフガスを燃焼用空間２３に吐出させる部位は、多数形成されているため、局部的な未燃焼、微視的な未燃焼が発生するおそれが皆無ではない。局部的な未燃焼、微視的な未燃焼とは、燃焼火炎２４を形成するアノードオフガスに含まれている水素等の可燃成分が未燃焼であることをいう。局部的な未燃焼、微視的な未燃焼の程度が増加すると、可燃成分である水素が未燃焼のまま、排気通路７５および排気口７６から外方に排気されることになり、好ましくない。可燃成分は実質的に水素であると考えられる。
【００２３】
この点本実施形態によれば、図２に示すように、発電モジュール３の発電室３２の燃焼用空間２３と熱交換器７４との間に燃焼触媒部８０が設けられている。燃焼触媒部８０は、スタック１から吐出された水素を主要成分とするアノードオフガスを燃焼用空間２３で燃焼させて燃焼火炎２４を形成した排ガスに含まれる可燃性成分を燃焼させて低減させる機能を有する。排ガスは水素，一酸化炭素、燃料原料ガス成分、酸素、水蒸気などを含むが、基本的には、水素および一酸化炭素が燃焼触媒部８０において燃焼し、排気ガスの温度を上昇させる。ここで、燃焼用空間２３において発生した未燃焼の可燃成分を燃焼触媒部８０において燃焼させるにあたり、燃焼触媒部８０は高い応答性を有する。換言すると、未燃焼の可燃成分が存在しなければ、未燃焼の可燃成分が燃焼触媒部８０において燃焼することが期待できないため、燃焼触媒部８０の温度の上昇は抑えられる。これに対して、未燃焼の可燃成分が多ければ、これを燃焼触媒部８０で燃焼させれば、燃焼触媒部８０の温度は早期に上昇し、燃焼触媒部８０の温度上昇幅、温度上昇率も高い。このように未燃焼の可燃成分の量に対して、燃焼触媒部８０の温度は高い応答性を有する。このため燃焼触媒部８０における燃焼熱に基づいて、燃焼触媒部８０の温度が上昇し、ひいては測温部位８２の温度も上昇する。なお、燃焼触媒部８０では、触媒が燃焼をアシストするため、燃焼条件が充分でないときであっても、燃焼性が確保される。その燃焼は有炎燃焼でもよいし、無炎燃焼でも良い。
【００２４】
本実施形態によれば、図２に示すように、燃焼触媒部８０と熱交換器７４との間に測温部位８２が設けられている。測温部位８２には温度センサ８４が設けられており、その温度信号は制御部１００に入力される。制御部１００は、測温部位８２についての温度上昇幅、温度上昇率（測温部位８２の昇温に関する物理量）を求め、温度上昇率に基づいて、燃焼用空間２３における燃焼状態の程度を判定する。特に、測温部位８２の温度上昇率が許容値よりも大きいとき、制御部１００は、燃焼用空間２３において局部的な未燃焼または微視的な未燃焼が発生していると判定することができる。温度上昇率が許容値よりも小さいとき、制御部１００は、燃焼用空間２３において未燃焼が事実上発生していないと判定することができる。温度上昇率を求めるときにおける単位時間は１〜３００秒、特に５〜１８０秒とすることができる。ここで、燃焼用空間２３において未燃焼が発生すると、燃焼用空間２３における未燃焼の水素量が増加し、燃焼用空間２３から燃焼触媒部８０に流れる排ガスに含まれる未燃焼の水素量が増加する。このような未燃焼の水素が燃焼触媒部８０に搬送されると、燃焼触媒部８０の触媒のアシストにより未燃焼の水素（未燃焼の可燃成分）の燃焼が促進されるものと推定される。燃焼用空間２３に吐出される排ガスには一酸化炭素も含まれ、未燃焼の一酸化炭素が燃焼触媒部８０で燃焼される。但し、水素と比較すると、一酸化炭素は遙かに少ない。
【００２５】
上記したように本実施形態によれば、制御部１００は、燃焼触媒部８０を流れる排ガスの時間的な温度上昇幅を求め、更に、当該温度上昇幅に基づいて、時間的な温度上昇率を求め、時間的に温度上昇率に基づいて、燃焼用空間２３における水素の未燃焼の有無を判定している。未燃焼が発生していると判定されるときには、制御部１００は、システムの運転条件を変更したり着火ヒータ２３ｘにより再着火したりできる。
【００２６】
本実施形態によれば、測温部位８２は燃焼触媒部８０にこれよりも下流側に隣接しつつも、発電モジュール３の断熱部３０の外側に配置されている。このため、測温部位８２は、蓄熱性および保温性が高いため温度変化しにくい発電モジュール３の影響を受けにくくなり、排気ガスの温度上昇幅、排気ガスの温度上昇率を精度良く検知できる。
【００２７】
ところで、測温部位８２の温度の上昇の絶対値に基づいて燃焼用空間２３における燃焼火炎２４の燃焼状態を判定する場合も考えられる。しかしこの場合には、測温部位８２の温度の上昇開始温度、上昇終了温度等の絶対値等がシステムの運転状態のばらつき、システムの補機のばらつきの影響を受け易く、燃焼状態を判定する判定精度の向上には限界があるおそれがある。この点について本実施形態によれば、排ガスが流れる測温部位８２の温度上昇率に基づいて燃焼用空間２３における燃焼火炎２４の燃焼状態が判定される場合には、システムの運転状態のばらつき、システムの補機のばらつきによる影響が軽減されるため、燃焼用空間２３における燃焼火炎２４の燃焼状態を判定するにあたり、判定精度が向上される。
【００２８】
本実施形態によれば、スタック１からアノードオフガスが燃焼用空間２３に吐出されて燃焼されて燃焼火炎２４を形成するが、そのスタック１においてアノードオフガスの吐出口の数は多数である。このため燃焼用空間２３における水素の局部的または微視的な未燃焼を温度で確認するためには、多数の温度センサを燃焼用空間２３に配置する必要があり、コストおよびスペースなどの制約がある。この点本実施形態によれば、未燃焼水素を含む排ガスは、基本的には燃焼触媒部８０を介して排気通路７５に全て流れるため、燃焼触媒部８０を流れた直後の排ガスの温度を検知する温度センサ８４（一般的には単数にできる）で済ませ得る利点が挙げられる。
【００２９】
本実施形態によれば、前述したように、発電モジュール３の発電室３２から排出され排気口７６に向かう排ガスが有する熱を熱交換して水を加熱して温水を生成させる凝縮器として機能する熱交換器７４が設けられており、測温部位８２は、燃焼用空間２３よりも下流で且つ熱交換器７４よりも上流に位置している。このため熱交換器７４のガス通路７４ｇを流れる排ガスが水通路７４ｗにより冷却される前に、測温部位８２で排ガスを測温できる。このため燃焼状態の判定に熱交換器７４の冷却作用が影響を与えることが抑えられる。
【００３０】
図３は、燃焼触媒部８０において排ガスが温度上昇するとき、温度上昇率の許容値としては、基本的には、次のように求めることができる。すなわち図３に示すように、発電モジュール３の運転情報を取得する（ステップＳ１１０）。発電モジュール３の運転情報としては、スタック１の出力電力Uh [W]、改質部２２に供給される燃料原料ガス（13A）の流量Qg [NLM]、改質部２２に供給される改質水の流量Qw [ccm]、スタック１に供給されるカソードガス（空気）のエア流量Qa [NLM]、改質部２２の出口温度Tr [℃]、燃料利用率Uf [%]、水蒸気と炭素とのモル比S/C [無次元]が挙げられる。次に、燃焼用空間２３において燃焼に用いる水素流量を算出する（ステップＳ１２０）。次に、燃焼用空間２３において未燃焼が許容される比率（未燃焼が許容される水素の割合に相当）を入力する（ステップＳ１３０）。未燃焼によって排ガスに混入される単位時間あたりの未燃焼の水素流量を算出する（ステップＳ１４０）。次に、排ガスのうち燃焼触媒部８０で燃焼する水素の燃焼熱量を算出する（ステップＳ１５０）。次に、燃焼触媒部８０で燃焼する水素の燃焼熱量に基づいて加熱される排ガスの温度上昇幅ΔTEを算出する（ステップＳ１６０）。単位時間を考慮し、排ガスの温度上昇率を算出する（ステップＳ１６０）。
【００３１】
（排ガスの温度上昇幅ΔTE，排ガスの温度上昇率ΔT／Δｔの算出例）
排ガスの温度上昇率の算出例を述べる。まず、発電モジュール３の運転情報である出力電力Uh [W]、改質部２２に供給される燃料原料ガス（13A）の単位時間あたりの流量Qg [NLM]、改質部２２に供給される改質水の流量Qw [ccm]、スタック１に供給されるカソードガス（カソードエア）のエア流量Qa [NLM]、改質部２２の出口２２ｐの出口温度Tr [℃]、燃料利用率Uf [%]、水蒸気と炭素とのモル比S/C [無次元]をシステム制御回路から取得する（ステップＳ１００）。NLMはL/min(normal)の意味である。ccmはcc/minの意味である。スタック１のアノードに流入する水素流量Qh [NLM]は、燃料原料ガス（13A）の流量Qgと、燃料原料ガス（13A）に対する水素のモル比m4とに基づいて、（１０）の式により求められる。
（１０）…Qh = Qg × m4。
【００３２】
ここで、m4は、燃料原料ガス（CH4，メタン）を水蒸気改質反応において、改質部２２の出口温度Tr{℃}と、S/Cとを用いて数値計算で（１１）の式により求められる。m1〜m5はモル比を示す。
（１１）…CH4 + S/C・H2O → m1・CH4 + m2・H2O + m3・CO + m4・H2 + m5・CO2
続いてスタック１のアノードに流入する水素流量Qh [NLM]のうち、燃焼用空間２３において燃焼される水素流量Qhc [NLM]は、燃料原料ガス（13A）の流量Qgとスタック１の燃料利用率Uf{%}に基づいて（１２）の式により求められる（ステップＳ１２０）。
（１２）…Qhc = Qh ×(100-Uf)/100 
ここで、発電モジュール３の燃焼用空間２３において燃焼火炎２４を生成させるにあたり、未燃焼が発生すると仮定する。すなわち、水素流量Qhc[NLM]の一部が燃焼せずに、水素が未燃焼のまま、発電モジュール３の発電室３２から燃焼触媒部８０を介して排気通路７５に流れた場合には、未燃焼の水素が燃焼触媒部８０で燃焼する。このため燃焼触媒部８０が燃焼反応により発熱し、燃焼触媒部８０の近傍下流の測温部位８２が昇温し、温度センサ８４で検知される。
【００３３】
水素の未燃焼が発生したとしても、システムの寿命や安全性から許容できる未燃焼の水素流量Qhc1は、スタック１の出力電力Uh{W}や燃料原料ガス（13A）の流量Qg{NLM}などの運転条件によって設定される。例えば、システムの運転条件に対して許容可能な燃焼用空間２３における未燃焼率Af [%]= Qhc1/Qhc×１００%を設定する（ステップＳ１３０）。更にシステムの運転条件と未燃焼率Af[%]とのマップに基づいて、燃焼用空間２３において燃焼火炎２４の未燃焼によって排ガスに含まれる未燃焼の水素流量Qhc1[NLM]を算出する（ステップＳ１４０）。
【００３４】
未燃焼の水素流量Qhc1[NLM]が算出されると、未燃焼の水素流量Qhc1[NLM]が燃焼触媒部８０において燃焼するときに発生する燃焼熱量Wqhc1 [kJ]は、（１３）の式のように求めることができる（ステップＳ１５０）。ここで、水素燃焼反応の物性値W1(水素の燃焼熱，HHV換算値：285.8 kJ/mol，12.8[MJ/Nm3，12.8[KJ/NLM]]が（１３）の式に含まれている。
（１３）…燃焼熱量Wqhc1[kJ]= W1×Qhc1/22.4 
燃焼用空間２３において未燃焼であった水素が燃焼触媒部８０において燃焼すると、排ガスの温度が上昇する。排ガスの温度が上昇する上昇幅ΔTE[℃]は、排ガスの比熱Cpと排ガスの流量Qeに基づいて、（１４）の式により求めることができる。ここで、排ガスの比熱Cpと排ガスの流量Qeとは、出力電力Uh{W}、燃料原料ガスの流量Qg[NLM]、カソードエア流量スQa[NLM]、S/Cの運転条件との関係を示すマップで定義できる。
（１４）…ΔTE [℃]= Wqhc1/(Cp×Qe)
以上によって、各運転条件における燃焼用空間２３の可燃性を持つ水素が燃焼していない未燃焼現象が局部的または微視的に発生しているときにおいて、燃焼触媒部８０における排ガスの温度上昇幅ΔTE[℃]が算出される（ステップＳ１６０）。温度上昇幅ΔTE[℃]のうち、一部の温度上昇幅ΔＴに必要とされる時間をΔt[sec]とすると、温度上昇率はΔT/Δtとして求められる（ステップＳ１６０）。なお、改質部２２に供給される燃料原料ガス（13A）の単位時間あたりの流量Qg [NLM]、改質部２２に供給される改質水の流量Qw [ccm]、スタック１に供給されるカソードガス（カソードエア）のエア流量Qa [NLM]は、 Δt[sec]を前提とする流量である。
【００３５】
実際例を述べる。出力電力Uhを200[W]とし、改質部２２に供給される燃料原料ガス（13A）の流量Qgを0.88[NLM]とし、改質部２２に供給される改質水の流量Qwを2.1[ccm]とし、スタック１に供給されるカソードガス（カソードエア）のエア流量Qaを18[NLM]とし、改質部２２の出口温度Trを５５０[℃]し、燃料利用率Ufを48.4[%]とし、水蒸気と炭素とのモル比S/C を2.5 とした。更に、水素の燃焼熱[HHV]を12.8[KJ/NLM]とし、水蒸気の定圧モル比熱Cpを33.577[J/mol・K]とした。燃焼用空間２３における未燃焼率Afを25［%］とした。排ガスの流量（エア換算）を22[NLM]、0.98mol］とした。未燃焼が発生する前後における排ガスの温度上昇幅ΔTE[℃]を算出すると、ΔTE＝88.9[℃］であった。これは、後述する図４および図５における実記試験例の結果とほぼ対応した。この場合には、排ガスに流出する水素流量は0.229[NLM]となる。 
【００３６】
（試験例）
図４及び図５は実際の試験例を示す。横軸は時間を示し、縦軸は温度を示す。特性線Ｋ１は燃焼用空間２３の温度（未燃焼が起こっている部分の温度）を示す。図５は図４の時間軸を拡大している。特性線Ｋ２は測温部位８２（図２参照）の温度を示す。特性線Ｋ３はスタック１の電圧を示す。この試験例では、スタック１の発電電圧が一定となるようにシステムが発電運転しているとき、時刻ｔ２において未燃焼を強制的に発生させた。このため特性線Ｋ１の部位Ｋ１Ａに示すように、時刻ｔ２において燃焼用空間２３の温度が低下した。同様な時刻ｔ２から、特性線Ｋ２の部位Ｋ２Ａに示すように、測温部位８２の温度も一次的に低下した。また、特性線Ｋ３に示すように、スタックの電圧は時刻ｔ２以降少しずつ下降している。すなわち、特性線Ｋ２に示すように、時刻ｔ２の直前の時刻ｔ１（図５参照）では、測温部位８２の温度はＴbeforeで維持されていたが、時刻ｔ２から、測温部位８２の温度はＴbeforeよりも一時的に低下した。更に特性線Ｋ２に示すように、時刻ｔ３から、測温部位８２の温度は昇温し始め、Ｔbeforeよりも高温となり、最終的には、時刻ｔ５付近において、測温部位８２の温度は温度Ｔset（Ｔset＞Ｔbefore）付近で飽和した。
【００３７】
ここで、温度Ｔsetとなる時刻ｔ５付近において、未燃焼が発生していると判定することは、時刻ｔ２で未燃焼が発生していたことを考慮すると、時間的に遅過ぎると考えられ、できるだけ初期の段階において、未燃焼である旨の判定をすることが好ましい。
【００３８】
そこで本実施形態によれば、測温部位８２の温度（排ガスの温度）が上昇を開始した時刻ｔ３を起点として、時間Δｔ経過したときにおける温度上昇幅をΔＴ[℃ ]を求める。温度上昇率はΔＴ／Δｔとして求められる。ここで図５によれば、Δｔ＝３[min]、ΔT＝３６［℃］であり、温度上昇率は３６［℃／３min］＝１２［℃／min］であった。時間Δｔ[min]として、例えば０．５〜１０分間の範囲内、１〜５分間が採用できる。但しこれに限定されるものではない。
【００３９】
更に説明を加えると、本試験例によれば、図５において、特性線Ｋ２に示すように、測温部位８２の温度が下降する下降傾斜領域ＫＤ、下降傾斜領域ＫＤの後に、測温部位８２の温度が上昇する上昇傾斜領域ＫＵが認められた。下降傾斜領域ＫＤは、燃焼用空間２３における水素等の可燃成分の未燃焼により排ガスの温度が低下したことによる影響であると推定される。上昇傾斜領域ＫＵは、燃焼用空間２３における未燃焼水素などの可燃成分が燃焼触媒部８０において燃焼したことに影響であると推定される。排ガスにおいて水素よりも一酸化炭素は微量である。このため排ガスの温度上昇は、水素による温度上昇幅に実質的に起因するものと考えて差し支えない。なお、運転条件を変更して試験例を多数回実行したところ、上昇傾斜領域ＫＵが認められるものの、下降傾斜領域ＫＤが認められない場合もあった。
【００４０】
（実施形態２）
図６は実施形態２を示す。本実施形態は前記した実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有するため、図１〜図５を準用できる。図６は制御部１００のプロセッサ１００ｃが実行するフローチャートを示す。まず、発電モジュール３の運転情報を取得する（ステップＳ２）。発電モジュール３の運転情報としては、スタックの出力電力Uh [W]、改質部２２に供給される燃料原料ガス（13A）の流量Qg [NLM]、改質部２２に供給される改質水の流量Qw [ccm]、スタック１に供給されるカソードガス（空気）のエア流量Qa [NLM]、改質部２２の出口温度Tr [℃]、燃料利用率Uf [%]、水蒸気と炭素とのモル比S/C [無次元]が挙げられる。
【００４１】
次に、温度上昇幅の許容値ΔＴＥmax[℃]、温度上昇率の許容値βmax（βmax＝ΔＴＥmax／Δｔ）を算出する（ステップＳ４）。測温部位８２における排ガス温度を測定し、温度情報ＴＥ１[℃ ]としてメモリ１００ｍに格納させる（ステップＳ６）。一定時間Δｔ（例えば３０ｓｅｃ）保持する（ステップＳ８）。再度、測温部位８２における排ガス温度を測定し、温度情報ＴＥ２[℃ ]として制御部１００のメモリ１００ｍに格納させる（ステップＳ１０）。温度上昇幅ΔＴＥ（ΔＴＥ＝ＴＥ２−ＴＥ１）を算出し、更に、温度上昇率β ［β＝（ＴＥ２−ＴＥ１）／Δｔ］を算出する（ステップＳ１２）。温度上昇率の計測値βと温度上昇率の許容値βmaxとを比較する（ステップＳ１４）。温度上昇率の計測値βが温度上昇率の許容値βmax以上である場合には（ステップＳ１４のＹｅｓ）、燃焼用空間２３で燃焼している燃焼火炎２４において未燃焼部分が有りと判定する（ステップＳ１６）。更に、未燃焼に対する処理を実行する（ステップＳ１８）。具体的には、システムの運転条件の変更、異常停止などが挙げられる。温度上昇率の計測値βが温度上昇率の許容値βmax以上でない場合には（ステップＳ１４のＮｏ）、燃焼用空間２３で燃焼している燃焼火炎２４は許容範囲内である判定し、ＴＥ２をＴＥ１に置換して、制御部１００のメモリ１００ｍのエリアに格納させ（ステップＳ２０）、ステップＳ８に戻る。
【００４２】
（実施形態３）
図７は実施形態３を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。実施形態１では、制御部１００は、燃焼触媒部８０を流れる排ガスの時間的な温度上昇幅を求め、更に、当該温度上昇幅に基づいて、時間的な温度上昇率を求め、時間的に温度上昇率に基づいて燃焼用空間２３における水素の未燃焼の有無を判定している。しかしながら本実施形態によれば、図７に示すように、燃焼触媒部８０よりも下流の測温部位８２に温度センサ８４を設けている他に、燃焼触媒部８０よりも上流（燃焼用空間２３と燃焼触媒部８０との間）の測温部位８５に温度センサ８６を設けている。温度センサ８６が検知する排ガスの温度Ｔｅ［℃］は、燃焼触媒部８０の直前の温度であるため、燃焼触媒部８０において未燃焼水素が燃焼する前の温度に相当する。これに対して、温度センサ８４が検知する排ガスの温度Ｔｆ［℃］は、燃焼触媒部８０の直後の温度であるため、燃焼触媒部８０において未燃焼水素が燃焼した後の温度に相当する。従って、制御部１００は、再燃焼部である燃焼触媒部８０を流れる排ガスについて、燃焼触媒部８０の直後の温度Ｔｆと直前の温度Ｔｅとの間における場所的な温度上昇幅ΔTR［℃］を求める。つまり、温度センサ８４が検知する排ガスの温度Ｔｆと、温度センサ８６が検知する排ガスの温度Ｔｅとの間のおける温度上昇幅ΔTR（ΔTR＝Ｔｆ−Ｔｅ）を求める。場所的な温度上昇幅ΔTR［℃］に基づいて燃焼用空間２３における水素の未燃焼の有無を判定する。温度上昇幅ΔTRが所定のΔTR用許容値よりも大きいとき、制御部１００は、燃焼用空間２３において未燃焼が発生していると判定する。温度上昇幅ΔTRが所定のΔTR用許容値よりも小さいとき、制御部１００は、燃焼用空間２３において有害な未燃焼は発生していないと判定する。なお、当該温度上昇幅ΔTRに基づいて、燃焼触媒部８０の流路距離Ｌａ［mm］を考慮し、場所的な温度上昇率ΔTR／Ｌａ［mm］を求め、その温度上昇率に基づいて燃焼用空間２３における水素の未燃焼の有無を判定することにしてもよい。本実施形態によれば、温度Ｔｆおよび温度Ｔｅは同時刻の温度であるため、判定に要する時間が短縮される。
【００４３】
（実施形態４）
図８は実施形態４を示す。本実施形態は前記した各実施形態と同様の構成を有するため、図１〜図７を準用できる。図８はスタック１の概念図の一例を示す。スタック１は、発電室３２において、カソードガスが通過できる通路３２ｒを介して複数のセル１０を並設して形成されている。セル１０は、アノードガスが供給される燃料極として機能するアノード１１と、カソードガスが供給される酸化剤極として機能するカソード１２と、アノード１１およびカソード１２で挟まれた固体酸化物を母材とする電解質１５と、アノードガスを通過させる通路１１ｒをもつ多孔性導電部１１ｗと、導電コネクタ１０ｘとを有する。カソード１２は、カソードガスが流れる通路３２ｒに対面しており、カソードガスが供給される。電解質５を構成する固体酸化物は、酸素イオン（Ｏ２−）を伝導させる性質をもつものであり、イットリアを添加した安定化ジルコニア系、ランタンガレート系が例示される。多孔質導電部１１ｗは、通路１１ｒに供給されたアノードガスをアノード１１に供給するとともにアノード１１、電解質１５、カソード１２およびコネクタ１０ｘを支持するものであり、材質はガス透過性と導電性を有し、金属と希土類酸化物の複合体が例示される。隣接するセル１０のコネクタ１０ｘは図示しない導電部材によって電気的に接続されている。
【００４４】
アノード１１は、ニッケル等の金属相とジルコニアとが混在するサーメットが例示される。カソード１２は、サマリウムコバルタイト、ランタンマンガナイトが例示される。コネクタ１０ｘは、ガス不透過性と導電性を有し、通路１１ｒから多孔質導電部２６に拡散されたアノードガスと、カソードガスの通路３２ｒに供給されたカソードガスを遮断するものであり、ペロブスカイト型酸化物が例示される。材質は上記に限定されるものではない。なお、スタック１の下部には、アノードガス通路１４を介して供給されたアノードガスをスタック１の入口に案内するアノードガスマニホルド１３が配置されている。アノードガスマニホルド１３を介してスタック１の通路１１ｒに供給されたアノードガスは、多孔質導電部１１ｗを透過してアノード１１に至る。また、前述したようにカソードガスポンプが駆動すると、カソードガスが発電室３２に供給されてカソード１２に供給される。このようにスタック１のアノード１１にアノードガスが供給され、カソード１２にカソードガスが供給され、スタック１は発電する。
【００４５】
スタック１の通路１１ｒの上部から燃焼用空間２３に向けて吐出されるガスは、アノードオフガスである。アノードオフガスは、アノードガスがスタック１から排出されたガスを意味し、未反応の水素（可燃成分）を含有して燃焼可能である。カソードガスは未反応の酸素を含有しており、燃焼用空気として機能できる。スタック１から燃焼用空間２３に排出されたアノードオフガスは、酸素を含むカソードガスまたはカソードオフガス（燃焼用空気に相当）により燃焼され、燃焼火炎２４を燃焼用空間２３において形成する。燃焼用空間２３において燃焼火炎２４を形成したガスは、排ガスとなる。ここで、燃焼用空間２３における燃焼火炎２４は改質部２２および蒸発部２０の双方を加熱させ、改質部２２の温度を改質反応温度領域に維持させ、蒸発部２０を水蒸気化可能温度に維持させる。本実施形態は前記した各実施形態と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。すなわち、制御部１００は、上記した燃焼触媒部８０を流れる排ガスについて時間的または場所的な温度上昇率幅と、その温度上昇率を求め、その温度上昇率に基づいて、燃焼用空間２３における燃焼火炎２４の燃焼状態を判定する。
【００４６】
（その他）
上記した実施形態によれば、熱交換器７４で生成された凝縮水を、水精製機能をもつ水精製器４０に溜めて精製させた後にタンク４４に貯留させているが、これに限らず、熱交換器７４で生成された凝縮水をタンク４４に貯留させた後、水精製器４０から改質器２に向けて搬送させても良い。改質する燃料原料として、燃料原料ガスが採用されているが、これに限らず、液状の燃料原料（アルコール、ガソリン、灯油等）を改質させることにしても良い。本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。
【００４７】
上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
［付記項１］アノードおよびカソードをもつ燃料電池で形成されたスタックと、アノード活物質を含むアノードガスを燃料電池のアノードに供給させるアノードガス供給部と、カソード活物質を含むカソードガスを燃料電池のカソードに供給させるカソードガス供給部と、スタックの前記アノードから吐出された発電反応後のアノードオフガスを酸素含有ガスで燃焼させる燃焼用空間を形成すると共にスタックを覆う壁体と、燃焼用空間よりも下流に設けられアノードオフガスを燃焼用空間で燃焼させた排ガスに含まれるアノード活物質を含む可燃成分を再燃焼させる再燃焼部と、再燃焼部を流れる排ガスの温度上昇に関する物理量に基づいて、燃焼用空間における未燃焼等の燃焼状態を判定する制御部とを具備する燃料電池システム。物理量としては、時間的なまたは場所的な温度上昇幅、温度上昇率が挙げられる。
［付記項２］付記項１において、時間経過につれて、測温部位の温度が直前の温度よりも下降する下降傾斜領域、下降傾斜領域の後に、測温部位の温度が直前の温度よりも高温側に上昇する上昇傾斜領域が検知されるとき、制御部は、測温部位の温度に関する物理量（温度変化率）に基づいて、燃焼用空間における燃焼状態を判定する燃料電池システム。
［付記項３］アノードおよびカソードをもつ燃料電池で形成されたスタックと、アノード活物質を含むアノードガスを燃料電池のアノードに供給させるアノードガス供給部と、カソード活物質を含むカソードガスを燃料電池のカソードに供給させるカソードガス供給部と、スタックのアノードから吐出された発電反応後のアノードオフガスを酸素含有ガスで燃焼させる燃焼用空間を形成すると共にスタックを覆う壁体と、燃焼用空間よりも下流に設けられアノードオフガスを燃焼用空間で燃焼させた排ガスに含まれるアノード活物質を含む可燃成分を再燃焼させる再燃焼部とを具備する燃料電池システム。再燃焼部としては燃焼触媒部が例示される。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は例えば定置用、車両用、電気機器用、電子機器用、可搬用の燃料電池システムに適用できる。
【符号の説明】
【００４９】
図中、１は燃料電池、２は改質器、２０は蒸発部、２２は改質部、２３は燃焼用空間、２４は燃焼火炎、３は発電モジュール、３０は断熱部（壁体）、３２は発電室、４は改質水系、４０は水精製器、４１は改質水通路、４２は改質水ポンプ（改質水搬送源）、４３は給水バルブ、４４はタンク、５は燃料原料供給部（アノードガス供給部）、５０は燃料源、５１は燃料原料供給通路、６はカソードガス供給部、６０はカソードガス供給通路、７は貯湯系、７０は貯湯槽、７０ｉは入水口、７０ｐは出水口、７１は貯湯通路、７２は貯湯ポンプ（貯湯水搬送源）、７４は熱交換器、７５は排気通路、７６は排気口、７７は凝縮水通路、８０は燃焼触媒部（再燃焼部）、８２は測温部位、８４は温度センサを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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