(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
改質触媒を用いて炭化水素系燃料から水素を含有する改質ガスを生成する改質部と、
前記改質部が生成した改質ガスが含む一酸化炭素をシフト反応により低減するシフト触媒を備えた変成部と、
選択酸化触媒を備え、前記変成部を通過した改質ガスが含む一酸化炭素を、選択酸化用空気の供給によって選択酸化して低減する選択酸化部と、
前記選択酸化部に対して選択酸化用空気を供給する空気供給部と、
前記選択酸化部を通過した改質ガスを導入する触媒加熱用の燃焼部と、
前記選択酸化部を通過した改質ガスを導入する燃料電池スタックと、
前記燃焼部の温度を検出する燃焼温度センサと、
を含む燃料電池システムであって、
前記燃焼部に供給する燃料を前記炭化水素系燃料から前記改質ガスに移行させ、前記改質ガスの供給開始後から周期的なサンプリングタイミングまでの間における前記燃焼部の温度の最低値を検出し、前記最低値からの温度上昇幅が閾値を上回った場合に改質ガスの着火成功を判定し、改質ガスの着火成功の判定後に前記空気供給部による前記選択酸化部への選択酸化用空気の供給を開始させる制御部を備えた燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記選択酸化部への選択酸化用空気の供給開始と略同時又は前記選択酸化部への選択酸化用空気の供給開始から一定時間後に前記燃料電池スタックへの改質ガスの供給を開始させる請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記燃料電池スタックをバイパスして改質ガスを前記燃焼部に供給するラインを閉じて前記燃料電池スタックへの改質ガスの供給を開始させる請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記選択酸化部を通過した改質ガスを前記燃料電池スタックに供給する改質ガス供給ラインと、
前記燃料電池スタックからのオフガスを前記燃焼部に供給するオフガス供給ラインと、
前記改質ガス供給ラインとオフガス供給ラインとを接続するバイパスラインと、
前記バイパスラインに設けたバイパス弁と、
前記バイパスラインの接続部よりも下流側の前記改質ガス供給ラインに設けた改質ガス供給弁と、
を備え、
前記制御部は、前記改質ガス供給弁を閉に前記バイパス弁を開に制御して前記燃料電池スタックをバイパスして改質ガスを前記燃焼部に供給し、前記改質ガス供給弁を開に前記バイパス弁を閉に制御して前記燃料電池スタックへの改質ガスの供給を開始する請求項３記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記選択酸化触媒の温度を検出する触媒温度センサを備え、
前記制御部は、前記燃焼部における改質ガスの着火成功を判定し、かつ、前記選択酸化触媒の温度が選択酸化用空気の供給開始を許容する所定温度領域内である場合に、前記空気供給部による前記選択酸化部への選択酸化用空気の供給を開始する請求項１から４のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記所定温度領域が、前記選択酸化触媒の温度が９０℃〜２１０℃の領域である請求項５記載の燃料電池システム。
【請求項７】
改質触媒を用いて炭化水素系燃料から水素を含有する改質ガスを生成する改質部と、
前記改質部が生成した改質ガスが含む一酸化炭素をシフト反応により低減するシフト触媒を備えた変成部と、
選択酸化触媒を備え、前記変成部を通過した改質ガスが含む一酸化炭素を、選択酸化用空気の供給によって選択酸化して低減する選択酸化部と、
前記選択酸化部に対して選択酸化用空気を供給する空気供給部と、
前記選択酸化部を通過した改質ガスを導入して燃焼させる触媒加熱用の燃焼部と、
前記選択酸化部を通過した改質ガスを導入する燃料電池スタックと、
を備えた燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃焼部に供給する燃料を前記炭化水素燃料から前記改質ガスに移行させ、
前記燃焼部に対する改質ガスの供給開始後から周期的なサンプリングタイミングまでの間における前記燃焼部の温度の最低値を検出し、
前記最低値からの温度上昇幅が閾値を上回った場合に改質ガスの着火成功を判定し、
改質ガスの着火成功を判定した後に前記空気供給部による前記選択酸化部への選択酸化用空気の供給を開始する燃料電池システムの制御方法。
【請求項８】
前記選択酸化部への選択酸化用空気の供給開始と略同時又は前記選択酸化部への選択酸化用空気の供給開始から一定時間後に前記燃料電池スタックへの改質ガスの供給を開始させるステップを更に含む請求項７記載の燃料電池システムの制御方法。
【請求項９】
前記燃料電池スタックへの改質ガスの供給を開始するステップが、
前記燃料電池スタックをバイパスして改質ガスを前記燃焼部に供給するラインを閉じて前記燃料電池スタックへの改質ガスの供給を開始させる請求項８記載の燃料電池システムの制御方法。
【請求項１０】
前記燃料電池システムが、
前記選択酸化部を通過した改質ガスを前記燃料電池スタックに供給する改質ガス供給ラインと、
前記燃料電池スタックからのオフガスを前記燃焼部に供給するオフガス供給ラインと、
前記改質ガス供給ラインとオフガス供給ラインとを接続するバイパスラインと、
前記バイパスラインに設けたバイパス弁と、
前記バイパスラインの接続部よりも下流側の前記改質ガス供給ラインに設けた改質ガス供給弁と、
を備え、
前記燃料電池スタックへの改質ガスの供給を開始するステップが、
前記改質ガス供給弁を閉に前記バイパス弁を開に制御して前記燃料電池スタックをバイパスして改質ガスを前記燃焼部に供給し、
前記改質ガス供給弁を開に前記バイパス弁を閉に制御して前記燃料電池スタックへの改質ガスの供給を開始する請求項９記載の燃料電池システムの制御方法。
【請求項１１】
前記選択酸化用空気の供給を開始するステップが、
前記選択酸化触媒の温度を検出し、
前記選択酸化触媒の温度が選択酸化用空気の供給開始を許容する所定温度領域内であるか否かを判断し、
前記燃焼部における改質ガスの着火成功を判定しかつ前記選択酸化触媒の温度が前記所定温度領域内である場合に前記空気供給部による前記選択酸化部への選択酸化用空気の供給を開始する７から１０のいずれか１つに記載の燃料電池システムの制御方法。
【請求項１２】
前記所定温度領域が、前記選択酸化触媒の温度が９０℃〜２１０℃の領域である請求項１１記載の燃料電池システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素系燃料を改質して生成した水素含有改質ガスが含む一酸化炭素を、選択酸化用空気によって選択的に酸化する選択酸化触媒を有する選択酸化部を備えた燃料電池システム、及び、係る燃料電池システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、シフト触媒及び選択酸化触媒を加熱し、選択酸化触媒が所定温度Ｔ２にまで上昇したときに加熱を停止し、シフト触媒が所定温度Ｔ１に昇温した時点でシフト触媒及び選択酸化触媒の冷却を開始させ、選択酸化触媒の温度が減少に転じ、かつ、選択酸化触媒の温度が所定温度Ｔ３以下であるときに、選択酸化触媒への選択酸化用空気の供給を開始させることで、選択酸化触媒の過熱を防止する燃料プロセッサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１４３７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、選択酸化触媒の温度が、選択酸化用空気の供給を開始させことができる条件であっても、改質ガスが選択酸化触媒に到達する前に選択酸化用空気の供給を開始すると、酸素によって選択酸化触媒の活性金属（例えば、ルテニウムＲｕ）が酸化してしまう。酸化した活性金属は、その後の選択酸化反応において還元されるが、酸化・還元を繰り返すことで活性金属が凝集して劣化し、触媒性能が低下するという問題が生じる。
【０００５】
そこで本発明では、改質ガスが選択酸化触媒に到達する前に選択酸化用空気の供給を開始してしまうことを回避でき、以って、選択酸化触媒の劣化を抑制できる燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのため、請求項１，７の燃料電池システム及び制御方法では、改質触媒を用いて炭化水素系燃料から水素を含有する改質ガスを生成する改質部と、改質部が生成した改質ガスが含む一酸化炭素をシフト反応により低減するシフト触媒を備えた変成部と、選択酸化触媒を備え、変成部を通過した改質ガスが含む一酸化炭素を、選択酸化用空気の供給によって選択酸化して低減する選択酸化部と、選択酸化部に対して選択酸化用空気を供給する空気供給部と、選択酸化部を通過した改質ガスを導入する触媒加熱用の燃焼部と、選択酸化部を通過した改質ガスを導入する燃料電池スタックと、を含む燃料電池システムにおいて、前記燃焼部に供給する燃料を前記炭化水素系燃料から前記改質ガスに移行させ、前記改質ガスの供給開始後から周期的なサンプリングタイミングまでの間における前記燃焼部の温度の最低値を検出し、前記最低値からの温度上昇幅が閾値を上回った場合に改質ガスの着火成功を判定し、改質ガスの着火成功の判定後に前記空気供給部による前記選択酸化部への選択酸化用空気の供給を開始させるようにした。
【０００７】
上記の請求項１，７の構成では、燃焼部に対する改質ガスの供給を開始した直後、換言すれば、炭化水素系燃料から改質ガスに移行させた直後、燃焼部において炭化水素系燃料が停止されるので火炎が形成されなくなって温度が低下し、その低下した温度（最低値）を基準として温度上昇幅を求め、上昇幅が閾値を越えた時点で改質ガスの着火成功を判定する。
ここで、燃焼部は、選択酸化部を通過した改質ガスを燃料として導入するから、燃焼部において改質ガスの着火に成功したことは、燃焼部よりも上流側の選択酸化部（選択酸化触媒）に改質ガスが既に到達していることを示し、結果、選択酸化部（選択酸化触媒）に改質ガスが到達してから、選択酸化部への選択酸化用空気の供給を開始することになる。
【０００８】
また、燃焼部において改質ガスの着火に成功したことは、燃料としての水素の安定供給状態であると判断でき、かつ、選択酸化部への選択酸化用空気の供給開始は、改質ガス中のＣＯ濃度が低下することを示す。
そこで、請求項２，８の構成では、選択酸化用空気の供給開始と略同時又は供給開始から一定時間後に燃料電池スタックへの改質ガスの供給を開始させることで、ＣＯ濃度が十分に低い改質ガスの安定供給が可能な状態で、燃料電池スタックに対する改質ガス（水素）の供給を開始させることになる。
【０００９】
また、請求項２，８の構成において、請求項３，９のように、燃料電池スタックをバイパスして改質ガスを燃焼部に供給するラインを閉じて、燃料電池スタックへの改質ガスの供給を開始させることができる。
システムの起動当初は、燃料電池スタックをバイパスして、選択酸化部を通過した改質ガスを、燃焼部に供給して燃焼させ、着火成功を判定すると、バイパスラインを閉じて、燃料電池スタックへの改質ガスの供給を開始させる。
【００１０】
また、請求項３，９の構成において、請求項４，１０のように、選択酸化部を通過した改質ガスを燃料電池スタックに供給する改質ガス供給ラインと、燃料電池スタックからのオフガスを前記燃焼部に供給するオフガス供給ラインと、改質ガス供給ラインとオフガス供給ラインとを接続するバイパスラインと、バイパスラインに設けたバイパス弁と、バイパスラインの接続部よりも下流側の改質ガス供給ラインに設けた改質ガス供給弁と、を備え、改質ガス供給弁を閉にバイパス弁を開に制御して燃料電池スタックをバイパスして改質ガスを燃焼部に供給し、改質ガス供給弁を開にバイパス弁を閉に制御して燃料電池スタックへの改質ガスの供給を開始することができる。
【００１１】
改質ガス供給弁を閉にバイパス弁を開に制御することで、選択酸化部を通過した改質ガスはバイパスライン及びオフガス供給ラインを介して燃焼部に供給され、改質ガス供給弁を開にバイパス弁を閉に制御すると、選択酸化部を通過した改質ガスは改質ガス供給ラインを介して燃料電池スタックに供給され、燃料電池スタックから排出されるオフガスはオフガス供給ラインを介して燃焼部に供給される。
【００１２】
上記請求項１〜４，７〜１０の構成において、請求項５，１１のように、燃焼部における改質ガスの着火成功を判定し、かつ、選択酸化触媒の温度が選択酸化用空気の供給開始を許容する所定温度領域内である場合に、空気供給部による選択酸化部への選択酸化用空気の供給を開始するとよい。
選択酸化触媒の温度が低い状態で選択酸化用空気を供給すると、未燃の酸素が残存し、選択酸化触媒の活性金属を酸化させてしまい、また、選択酸化触媒の温度が高い状態で選択酸化用空気を供給すると、メタネーション暴走によって激しく発熱し、触媒が劣化する。そこで、選択酸化触媒の温度が、酸化や発熱による劣化を回避できる温度域内であって、かつ、燃焼部における改質ガスの着火成功を判定してから、選択酸化部への選択酸化用空気の供給を開始させる。
【００１３】
上記請求項５，１１の構成において、請求項６，１２のように、前記所定温度領域を、選択酸化触媒の温度が９０℃〜２１０℃の領域とするとよい。
【発明の効果】
【００１４】
上記発明によると、改質ガスが選択酸化触媒に到達してから選択酸化用空気の供給を開始することができ、選択酸化触媒を形成する活性金属の選択酸化用空気による酸化を防いで、選択酸化触媒の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態における燃料電池システムの概略構成図である。
【図２】実施形態における燃料処理システム（ＦＰＳ）を示す断面図である。
【図３】実施形態における燃料電池システムの起動処理を示すフローチャートである。
【図４】実施形態における改質ガスの着火判定処理を示すフローチャートである。
【図５】実施形態におけるバーナ燃料の移行処理及び着火判定処理を、燃焼部の温度変化と共に示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施形態の燃料電池システムを示す構成ブロック図である。
本実施形態における燃料電池システムは、原燃料として灯油などの炭化水素系燃料を用いて発電を行なうものである。
【００１７】
図１に示すように、燃料電池システム１は、脱硫器２、改質装置としての燃料処理システム（以下「ＦＰＳ」とする）３、固体高分子形燃料電池（以下「ＰＥＦＣ」とする）スタック４、インバータ５、及び、これらを収容する筐体６を備えている。
脱硫器２は、外部から供給する炭化水素系燃料から硫黄分を除去するものである。この脱硫器２は、脱硫触媒及びヒータを備え、ヒータは脱硫触媒を例えば１５０℃〜３００℃に加熱し、脱硫触媒は炭化水素系燃料の脱硫処理を行う。尚、脱硫触媒として、室温程度の温度条件で使用するものを備えてもよい。
【００１８】
ＦＰＳ３は、炭化水素系燃料を改質して水素含有改質ガスを生成するものであり、改質器（改質部）７，バーナ燃焼器（燃焼部）８，変成器（変成部）９及び選択酸化器（選択酸化部）１１を有している。
改質器７は、脱硫処理後の炭化水素系燃料と水蒸気とを改質触媒で水蒸気改質反応させて、水素を含有する水蒸気改質ガスを生成する。
【００１９】
バーナ燃焼器８は、燃料の燃焼で発生する熱で改質器７の改質触媒を加熱することで、水蒸気改質反応に必要な熱量を供給する。
変成器９は、改質器７が生成した水蒸気改質ガスをシフト触媒で水性シフト反応させて、一酸化炭素ＣＯの濃度を低下させたシフト改質ガスを生成する。
【００２０】
また、選択酸化器１１は、変成器９が生成したシフト改質ガスを、選択酸化空気の供給によって選択酸化触媒で選択酸化反応させて一酸化炭素ＣＯの濃度を更に低下させ、ＰＥＦＣスタック４における発電反応に用いる改質ガスを生成する。
ＰＥＦＣスタック４は、複数の電池セル（単セル）を複数直列接続してなり、ＦＰＳ３が生成した改質ガスを用いて発電する。ＰＥＦＣスタック４を構成する各電池セルは、アノードと、カソードと、アノード及びカソード間に配置した固体高分子である電解質とを有しており、アノードに改質ガスを供給させると共に、カソードに空気を供給させることで、発電反応が行われる。
【００２１】
インバータ５は、ＰＥＦＣスタック４が出力するＤＣ電流をＡＣ電流に変換する。
筐体６は、その内部に、前述の脱硫器２、ＦＰＳ３、ＰＥＦＣスタック４及びインバータ５をモジュール化して収容する。
また、燃料電池システム１は、筐体６の外部からＦＰＳ３に炭化水素系燃料（ＬＰＧや都市ガスなどの気体燃料、又は、灯油などの液体燃料）を供給するための燃料ラインＬ１を備えている。尚、本実施形態においては、炭化水素系燃料として灯油を用いる。
【００２２】
燃料ラインＬ１は、脱硫器２の下流側において、炭化水素系燃料を改質器７に供給する燃料ラインＬ１１と、炭化水素系燃料をバーナ燃焼器８に供給する燃料ラインＬ１２とに分岐する。
また、燃料ラインＬ１１及び燃料ラインＬ１２には、改質器７及びバーナ燃焼器８への炭化水素系燃料の供給を切り替える電磁バルブ１２，１３を設けてある。
更に、改質器７付近の燃料ラインＬ１１には、水蒸気改質に用いる水（原料水）を改質器７に供給するための水ラインＬ２を連結してある。
尚、燃料ラインＬ１２を、脱硫器を介さずに直接バーナ燃焼器８に接続し、脱硫処理していない炭化水素系燃料を、バーナ燃焼器８に供給することも可能である。
【００２３】
前記水ラインＬ２の上流側には水タンク１５を連結し、また、水ラインＬ２には、改質器７への水の供給・停止を制御する電磁バルブ１４を設けてある。
また、水タンク１５には、筐体６の外部から水タンク１５に水を供給する水ラインＬ２１、及び、ＰＥＦＣスタック４で反応により生成したプロセス水を回収する回収水ラインＬ２２を連結してある。
【００２４】
更に、水タンク１５には、バーナ燃焼器８が排出する燃焼ガス（排出ガス）が含む水を回収する回収水ラインＬ２３を連結してある。
回収水ラインＬ２３を介した燃焼ガスからの水の回収は、バーナ燃焼器８において改質ガスを燃焼させた場合に行われるようになっている。
【００２５】
これは、バーナ燃焼器８において炭化水素系燃料を燃焼させた場合の燃焼ガスに比べて、改質ガスを燃焼させた場合の燃焼ガスには油成分が少なく、不純物の少ない水を回収できるためである。
また、筐体６の外部に設けた空気供給ブロワ４１からの空気をバーナ燃焼器８に供給するためのバーナ用空気ラインＬ３１を設けてある。
【００２６】
また、ＰＥＦＣスタック４は、改質ガス供給ラインＬ４を介してＦＰＳ３の選択酸化器１１に接続し、ＰＥＦＣスタック４は、選択酸化器１１を通過した改質ガスを、改質ガス供給ラインＬ４を介して導入する。
また、ＰＥＦＣスタック４には、発電反応に寄与しなかった水素を含むオフガスを排出させるためのオフガス供給ラインＬ５を連結してあり、このオフガス供給ラインＬ５の下流側を、バーナ燃焼器８に連結し、オフガスをバーナ燃料としてバーナ燃焼器８に供給できるようになっている。
【００２７】
更に、改質ガス供給ラインＬ４の途中から分岐し、オフガス供給ラインＬ５の途中に接続するバイパスラインＬ１４を設けてある。
そして、バイパスラインＬ１４に設けた電磁バルブ（バイパス弁）２６と、バイパスラインＬ１４の分岐部よりも下流側の改質ガス供給ラインＬ４に設けた電磁バルブ（改質ガス供給弁）２７とを制御することで、ＦＰＳ３が生成した改質ガスを、バーナ燃焼器８に供給する状態と、ＰＥＦＣスタック４に供給する状態とに切り替えることができるようになっている。
【００２８】
即ち、電磁バルブ２７を閉じ、電磁バルブ２６を開けると、選択酸化器１１を通過した改質ガスは、ＰＥＦＣスタック４をバイパスしてバーナ燃焼器８に供給される。一方、電磁バルブ２７を開け、電磁バルブ２６を閉じると、選択酸化器１１を通過した改質ガスはＰＥＦＣスタック４に供給され、ＰＥＦＣスタック４から排出されるオフガスが、バーナ燃焼器８に燃料として供給される
また、筐体６の外部に設けた空気供給ブロワ４２からの空気をＰＥＦＣスタック４に供給するためのスタック用空気ラインＬ３２を設けてあり、更に、筐体６の外部に設けた空気供給ブロワ４３からの空気（選択酸化用空気）を選択酸化器１１に供給するための選択酸化用空気ラインＬ３３を、選択酸化器１１に連結してある。
【００２９】
尚、選択酸化部１１から導出した改質ガス及びＰＥＦＣスタック４からのオフガスは、炭化水素ガスであるメタンを含有する場合があるが、炭化水素を含有しているガスであっても、Ｌ１４又はＬ５からバーナ燃焼器８が導入するガスは水素含有の改質ガスであるものとする。また、改質ガスを燃料としてバーナ燃焼器８（燃焼部）に供給する場合に、主成分としての改質ガスと共に、少量の炭化水素系燃料を同時にバーナ燃焼器８（燃焼部）に供給してもよい。
マイクロプロセッサを内蔵した制御装置（制御部）３０は、上記の各電磁バルブ１２，１３，１４，２６，２７及び各ブロワ４１，４２，４３、更に、後述するイグナイタ２２などを制御して、燃料電池システムの動作を制御する。
【００３０】
次に、ＦＰＳ３の構造を詳細に説明する。
図２は、ＦＰＳ３の断面図であり、この図２に示すように、バーナ燃焼器（燃焼部）８は、バーナ燃料（炭化水素系燃料、改質ガス、オフガス）を空気で燃焼するバーナ部１９、及び、バーナ火炎を保炎する燃焼筒２１を有している。
【００３１】
前記バーナ部１９には、燃料ラインＬ１２、バーナ用空気ラインＬ３１、オフガス供給ラインＬ５とバイパスラインＬ１４とが合流したラインを連結してあり、また、連続して点火動作を行える点火装置であるイグナイタ２２を備え、バーナ燃料は、イグナイタ２２の火花点火によって着火燃焼する。
灯油などの液体の炭化水素系燃料を用いる場合、燃料ラインＬ１２又はバーナ燃焼器８の内部に気化器（図示省略）を配置し、灯油などの液体の炭化水素系燃料を気化器で気化させてから、燃焼筒２１に供給するようにする。
【００３２】
燃焼筒２１は、バーナ燃焼空間Ｓを画定し、この燃焼筒２１で火炎が保炎される。また、この燃焼筒２１には、該燃焼筒２１内の温度ＴＢ（燃焼部の温度）を検出する燃焼温度センサ２３を設けてある。
一方、燃焼筒２１の外側を囲むように、円筒状の改質器筐体２４を配置し、燃焼筒２１の外周面と、改質器筐体２４の内周面との間に、環状の触媒収容空間ＳＣを形成する。
【００３３】
触媒収容空間ＳＣには、改質器筐体２４の内周面及び燃焼筒２１の外周面に対してそれぞれに隙間ＳＲ１，ＳＲ２を有して環状の改質触媒容器２５を挿置し、かつ、改質触媒容器２５のバーナ燃焼器８側の端面と、改質器筐体２４のバーナ燃焼器８側の端面との間に隙間ＳＲＥを設けてある。
改質触媒容器２５には、例えば、ニッケル若しくはルテニウムを主成分とする改質触媒２５ａを充填してあり、脱硫処理後の炭化水素系燃料と水蒸気とからなる原料ガスを改質触媒２５ａで水蒸気改質反応させて、水素を含有する水蒸気改質ガスを生成する。
【００３４】
改質触媒容器２５は、下方端から原料ガスを導入し、改質触媒２５ａで水蒸気改質反応して生成された水蒸気改質ガスは、改質触媒容器２５の上端側外周から改質触媒容器２５を囲む環状空間ＳＣ１に導出され、改質触媒容器２５の外側を下方に向けて流れ、改質触媒容器２５の下方に配置した変成器（変成部）９に導入される。
一方、燃焼筒２１で発生した燃焼ガスは、燃焼筒２１の外周面と改質触媒容器２５の内周面とで挟まれる環状空間ＳＲ１を通って、バーナ燃焼器８側の端部に向けて移動した後、前記改質触媒容器２５のバーナ燃焼器８側の端面を回り込むようにして、改質器筐体２４の内周面と改質触媒容器２５の外周面とで挟まれる環状空間ＳＲ２に入り、前記環状空間ＳＲ２をバーナ燃焼器８から離れる方向（図２で下方）に移動した後、前記変成器９の外側の囲む環状空間ＳＲＥ１を介して外部に排出される。
【００３５】
更に、前記環状空間ＳＲＥ１の外側を囲むようにして、水タンク１５から供給される水を蒸発させる水蒸気発生器１６を設けてあり、この水蒸気発生器１６で発生した水蒸気を、改質触媒２５ａに導入される脱硫処理後の炭化水素系燃料に混入させるようになっている。
変成器（変成部）９を通過した改質ガスは、途中で選択酸化用の空気を加えられた後、前記水蒸気発生器１６の外側を囲むようにして設けられた選択酸化器１１に導入され、ここで、一酸化炭素濃度が低減された後、後段（燃料電池スタック４又はバーナ燃焼器８）に供給される。
尚、水タンク１５から供給される水は、選択酸化器１１から導出された直後の改質ガスとの間で熱交換を行った後、水蒸気発生器１６に供給されるようにしてある。
【００３６】
上記のようにして、燃焼筒２１（燃焼部）で発生した高温の燃焼ガスが、改質触媒容器２５の内周面及び外周面に沿って流れることで、改質触媒容器２５内の改質触媒２５ａ及び原料ガスが、前記改質触媒２５ａにおける吸熱反応に必要な温度（例えば４００℃〜８００℃）に加熱される。また、燃焼筒２１（燃焼部）で発生した燃焼ガスの熱は、変成器９のシフト触媒及び選択酸化器１１の選択酸化触媒の加熱に用いられ、更に、水蒸気発生器１６における熱源として用いられる。即ち、前記バーナ燃焼器８は、燃焼ガスによって触媒加熱を行う燃焼部である。
制御装置３０は、起動スイッチ３１のオン・オフ信号、燃焼温度センサ２３が出力する燃焼温度信号ＴＢ、更に、選択酸化器１１の選択酸化触媒の温度ＴＣを検出する触媒温度センサ３２が出力する選択触媒温度信号ＴＣを入力する一方、電磁バルブ１２，１３，１４，２６，２７及び各ブロワ４１，４２，４３、更に、イグナイタ２２に対して操作信号を出力することで、バーナ燃焼器８に対する燃料及び空気の供給、改質器７に対する炭化水素系燃料及び原料水の供給、イグナイタ２２による点火動作、ＰＥＦＣスタック４への改質ガスの供給などを制御する。
【００３７】
図３は、燃料電池システム１の起動時に、制御装置３０が実行する制御処理手順を示すフローチャートである。制御装置３０は、例えば、起動スイッチ３１のオン操作信号を入力したときに図３のフローチャートに示す処理を開始する。
まず、電磁バルブ１３及び空気供給ブロワ４１を制御して、バーナ燃焼器８に炭化水素系燃料及び空気を供給し（Ｓ１１１）、イグナイタ２２によって着火燃焼させる。これにより、バーナ燃焼器８の燃焼排ガスが改質触媒２５ａを加熱する。
【００３８】
ＦＰＳ３で改質ガスを生成するようになるまでは、バーナ燃焼器８に燃料として供給できる改質ガスが発生しないので、起動時はバーナ燃料として、改質処理の原燃料である灯油などの炭化水素系燃料を用い、改質熱を発生させる。
燃料電池システム１の起動時に、バーナ燃焼器８において炭化水素系燃料を燃焼させれば、バーナ燃焼器８の温度ＴＢが常温から急激に上昇し、かつ、燃料としての炭化水素系燃料を安定して供給できるので、燃焼温度ＴＢの上昇速度が判定速度を超えていることや、燃焼温度ＴＢが着火判定温度を超えたことなどに基づいて、炭化水素系燃料の着火成功を高精度に判定できる。
【００３９】
そして、炭化水素系燃料の着火成功を判定すると、イグナイタ２２による火花点火を停止させる。
バーナ燃焼器８における炭化水素系燃料の燃焼によって改質触媒２５ａの温度が吸熱反応に必要な温度にまで高まり、水蒸気発生器１６で水蒸気が発生できる温度まで高まると、ＦＰＳ３において改質ガスの生成を開始させるために、電磁バルブ１２，１４を制御して、改質器７に炭化水素系燃料及び原料水を供給する（Ｓ１１２）。
【００４０】
但し、改質器７に対する炭化水素系燃料及び原料水の供給を開始させるときには、選択酸化器１１に対する選択酸化用空気の供給を開始させず、後述するように、バーナ燃焼器８における改質ガスの着火成功を判定してから、選択酸化用空気の供給を開始させるようにしてある。
従って、バーナ燃焼器８における改質ガスの着火成功を判定するまでは、選択酸化器１１における一酸化炭素の選択酸化は行われず、選択酸化の実行時よりも一酸化炭素濃度が高い改質ガスが選択酸化器１１から導出される。
【００４１】
炭化水素系燃料及び原料水の供給によって、ＦＰＳ３が改質ガスを生成するようになると、バーナ燃料を炭化水素系燃料から改質ガスに移行させるために、まず、電磁バルブ１３を制御して、バーナ燃焼器８への炭化水素系燃料の供給を停止する（Ｓ１１３）。続いて、電磁バルブ２７を閉制御し、電磁バルブ２６を開制御し、選択酸化器１１を通過した改質ガスを、バイパスラインＬ１４を介して直接バーナ燃焼器８に供給する（Ｓ１１４）。
また、空気供給ブロワ４１を制御して、改質ガスの燃焼に最適な空気の供給量に制御し、イグナイタ２２による連続した火花点火によって改質ガスを着火させる。
【００４２】
ここで、図５に示すように、改質ガスのバーナ燃焼器８への供給開始に先立って、イグナイタ２２による点火動作を開始させておくことが好ましい。
尚、電磁バルブ２６，２７を制御して、改質ガスのバーナ燃焼器８への供給を開始し、続いて電磁バルブ１３を制御してバーナ燃焼器８への炭化水素系燃料の供給を停止させてもよく、この場合、炭化水素系燃料のみをバーナ燃焼器８に供給する状態から、炭化水素系燃料及び改質ガスをバーナ燃焼器８に供給する状態を過渡的に経て、改質ガスのみをバーナ燃焼器８に供給する状態に移行することになる。
【００４３】
ここで、電磁バルブ２６を開いて改質ガスのバーナ燃焼器８への供給を開始してからも、電磁バルブ２７を閉状態に保持するので、選択酸化器１１を通過した改質ガスは、ＰＥＦＣスタック４に供給されず、バーナ燃焼器８に供給されることになる。
バーナ燃焼器８に対する改質ガスの供給を開始すると、バーナ燃焼器８において改質ガスの着火に成功したか否かの判定を行う（Ｓ１１５）。
【００４４】
係る着火判定の詳細は、図４のフローチャートに示してある。
図４のフローチャートに示すルーチンは、燃焼温度のサンプリング周期毎（一定時間毎）に実行され、まず、燃焼温度変化の検出を開始させるタイミングであるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。
燃焼温度変化の検出開始タイミングは、例えば、炭化水素系燃料から改質ガスへの移行条件が成立した時点や、バーナ燃料の切替え処理に先立ってイグナイタ２２による点火動作を開始した時点や、バーナ燃料の切替え時から所定時間だけ前の時点や、炭化水素系燃料の供給遮断時点や、改質ガスの供給開始時点や、炭化水素系燃料の供給遮断時点又は改質ガスの供給開始時点から所定時間後に設定することができる。
【００４５】
燃焼温度変化の検出開始タイミングになると、そのときに温度センサ２３が検出した燃焼筒２１内の温度（燃焼部の温度）ＴＢを読み込む（ステップＳ２０２）。
次いで、燃焼温度変化の検出開始タイミングにおいて読み込んだ温度ＴＢを、初期値として最低温度Ｔminにセットする（ステップＳ２０３）。
次いで、検出開始タイミングからの経過時間が最大判定時間（例えば４分〜１０分程度）に達しているか否か、換言すれば、炭化水素系燃料から改質ガスへの移行後の時期に設定した判定終了タイミングに達しているか否かを判断する（ステップＳ２０４）。
【００４６】
前記検出開始タイミングから最大判定時間が経過した時点を、着火判定の終了タイミングとするものであり、前記検出開始タイミングからの経過時間が最大判定時間に達していなければ、改質ガスの供給状態で着火に成功したか否かを判断させるべく、前記温度センサ２３が検出した燃焼筒２１内の温度（燃焼部の温度）ＴＢを読み込む（ステップＳ２０５）。
そして、前回までの最低温度Ｔminと、今回のサンプリングタイミングで検出した燃焼部の温度ＴＢとを比較し（ステップＳ２０６）、前回までの最低温度Ｔminよりも今回検出した燃焼部の温度ＴＢが低ければ、今回検出した燃焼部の温度ＴＢを最低温度Ｔminにセットする（ステップＳ２０７）。これにより、失火による温度降下中であれば、最低温度Ｔminを、サンプリング周期毎に最新の検出温度に更新することになる。
【００４７】
一方、今回検出した燃焼部の温度ＴＢが前回までの最低温度Ｔmin以上であれば、最低温度Ｔminの更新は行わず、今回検出した燃焼部の温度ＴＢから前回までの最低温度Ｔminを減算した温度（最低温度Ｔminからの最新温度の上昇幅）が、閾値ΔＴ（例えば５℃〜１０℃程度）以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０８）。換言すれば、今回の着火判定タイミング（サンプリングタイミング）において温度センサ２３が検出した燃焼部の温度ＴＢがそれまでの最低温度（最低値）Ｔminよりも閾値ΔＴ以上に高いか否かを判断する。
【００４８】
前記最低温度Ｔminを更新した場合（Ｔmin＞Ｔであった場合）、及び、Ｔmin≦Ｔであって、かつ、今回検出した燃焼部の温度ＴＢから前回までの最低温度Ｔminを減算した温度が閾値ΔＴ未満であると判断された場合には、再度、最大判定時間に達したか否かを判断する処理（ステップＳ２０４）に戻る。
これにより、最大判定時間に達するまでは、微小時間間隔（一定周期）の着火判定タイミング毎に、前回までの最低温度Ｔminと今回検出した燃焼部の温度ＴＢとを比較して、最低温度Ｔminの更新処理を行い、また、Ｔmin≦Ｔであった場合には最低温度Ｔminと今回検出した燃焼部の温度ＴＢとの比較を繰り返す。
【００４９】
このため、前記最低温度Ｔminは、温度変化の検出開始タイミングから今回の着火判定タイミング（サンプリングタイミング）までの間における燃焼部の温度ＴＢの最低値を示すことになる。
そして、今回検出した燃焼部の温度ＴＢから前回までの最低温度Ｔminを減算した温度（最低温度Ｔminからの最新温度の上昇幅）が、閾値ΔＴ以上であると判断した場合には、改質ガスの着火成功を判定する（ステップＳ２０９）。
【００５０】
換言すれば、今回の着火判定タイミングにおいて温度センサ２３が検出した燃焼部の温度ＴＢが、検出開始タイミング（炭化水素系燃料から改質ガスへの切り替え時）から今回（現時点）までの間における最低温度（最低値）Ｔminよりも閾値ΔＴ以上に高いと判断すると、改質ガスの着火成功を判定する。
着火成功を判定すると、その後遅れてイグナイタ２２の点火動作を停止させる。
【００５１】
一方、着火判定を開始してからの経過時間が前記最大判定時間に達するまでの間に（着火判定の終了タイミングになるまでの間に）、一定周期毎に最低温度Ｔminと検出温度ＴＢとの比較を繰り返しても、改質ガスの着火成功を判定しなかった場合には、最大判定時間に達するまでの間の最低温度Ｔminと、改質ガスの供給状態での下限燃焼温度Ｔｈとを比較する（ステップＳ２１０）。
前記下限燃焼温度Ｔｈは、改質ガスを燃焼させたときの燃焼部温度ＴＢの下限値であり、改質ガスが継続して燃焼していれば、燃焼部の温度ＴＢが下回ることがない温度である。
【００５２】
最大判定時間に達した時点、即ち、判定終了タイミングにおける最低温度Ｔminが、下限燃焼温度Ｔｈ以上である場合には、燃料を炭化水素系燃料から改質ガスに切替えてから最大判定時間が経過するまでの間、燃焼部の温度ＴＢが一度も下限燃焼温度Ｔｈを下回らず、下限燃焼温度Ｔｈ以上の温度を維持したことを示す。
前述のように、下限燃焼温度Ｔｈは、改質ガスが継続して燃焼していれば、燃焼部の温度ＴＢが下回ることがない温度であるから、最大判定時間だけ下限燃焼温度Ｔｈ以上の温度を維持していた場合には、改質ガスの着火に成功し、安定した改質ガスの燃焼状態を維持しているものと推定できるので、改質ガスの着火成功を判定する（ステップＳ２０９）。
【００５３】
一方、判定終了タイミングにおける最低温度Ｔminが下限燃焼温度Ｔｈ未満であった場合には、最大判定時間が経過するまでの間に、燃焼部温度ＴＢが下限燃焼温度Ｔｈ未満になったことがあること、換言すれば、一時的であったとしても失火が発生したことを示すから、着火に成功したとは判定できず、しかも、最低温度（最低値）Ｔminから閾値ΔＴ以上の温度上昇が最大判定時間内で発生しなかったので、既定時間内で着火状態に至らなかった着火失敗（タイムアウト：着火処理の時間切れ）を判定する（ステップＳ２１１）。
着火失敗（タイムアウト）を判定すると、アラーム（警告）を発し、脱硫器２・ＦＰＳ３への空気・炭化水素系燃料・原料水の供給を停止させ、燃料電池システムをリセットする。
【００５４】
次に、上記の着火判定処理の作用を、図５のタイムチャートを参照しつつ説明する。
図５のタイムチャートは、バーナ燃焼器８に供給するバーナ燃料を、炭化水素系燃料から改質ガスに移行させたときの温度変化の一例を示す。
尚、図５では、バーナ燃料を炭化水素系燃料（灯油）とする工程を工程１とし、その後のバーナ燃料を改質ガス（オフガスを含む）とする工程を工程２として示してある。
【００５５】
図５に示す例では、時刻ｔ２において、バーナ燃料を炭化水素系燃料から改質ガスに切り替えるが、該移行時点（切り替え時点）ｔ２よりも前の時刻ｔ１から、イグナイタ２２による点火動作を開始させ、改質ガスの着火性能を確保できるようにしている。
時刻ｔ２において、炭化水素系燃料の供給を停止させ、略同時に改質ガスの供給を開始させ、バーナ燃料を、炭化水素系燃料から改質ガスに切り替えると、直後は、炭化水素系燃料と改質ガスとの混焼状態となり、燃焼部の温度ＴＢは、切り替え以前の炭化水素系燃料の燃焼時における温度（例えば７５０℃程度）よりも一時的に上昇する場合がある。図５に示す例では、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間が、混焼による温度上昇期間である。
【００５６】
但し、改質ガスへの切り替え直後は、バーナ燃焼器８に対する改質ガスの供給が安定せず、改質ガスの供給が一時的に滞ったりすることでバーナ燃焼器８が失火し、燃焼部の温度ＴＢが降下することがある。図５に示す例では、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間が、改質ガスの供給が一時的に滞ったことなどによる燃焼部の温度降下期間である。
炭化水素系燃料の供給停止に先立って改質ガスの供給を開始させ、改質ガスの燃焼が安定化するのを待って、炭化水素系燃料の供給停止を行えば、過渡的な失火を抑制してバーナ燃料の切り替えを行えるが、この場合、混焼時間が長くなることで、過剰な温度上昇を招くことがある。
【００５７】
そこで、温度の過剰上昇を回避すべく、混焼時間を短くすると、改質ガスの供給が不安定な状態で改質ガス単独の燃焼に移行することになり、これによって失火が生じ、図５の時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間に示されるような温度降下が発生することがある。
上記のような失火による温度降下の間も、イグナイタ２２による点火動作を継続する一方で、時間経過に伴って改質ガスの供給安定性が改善されるため、着火に成功し、そのまま改質ガスの安定燃焼状態に移行する場合があるが、一時的に着火したものの直ぐに失火状態に戻ってしまう場合もあり、図５に示す例では、時刻ｔ４で着火による温度上昇に転じたものの直ぐに失火し、時刻ｔ５から再度温度が降下し始める場合を示す。
【００５８】
また、図５に示す例では、時刻ｔ６の時点で着火しその後安定的な改質ガスの燃焼状態を保持するため、燃焼部の温度ＴＢが時刻ｔ６の時点から漸増し、最終的に、改質ガスの燃焼状態での安定温度付近（例えば７３０℃程度）に収束している。
本実施形態の着火判定では、最低温度Ｔminに対する上昇幅が閾値ΔＴ以上の場合に着火の成功を判定する構成であり、例えば、図５に示す例では、前記最低温度Ｔminは、時刻ｔ３までは、炭化水素系燃料をバーナ燃料とする場合の燃焼部の温度（例えば７５０℃程度）に保持されることになり、バーナ燃料の切り替えに伴う混焼状態で温度上昇すると、燃焼部の温度ＴＢは最低温度Ｔminを超える温度になる。
【００５９】
但し、閾値ΔＴとして、混焼状態による温度上昇分を上回るような値を予め設定し、混焼による温度上昇に対しては、着火成功を判定しないようにしてある。換言すれば、混焼による温度上昇が、閾値ΔＴ以上になることがないように、バーナ燃料の切り替えが行われるようにしてある。
混焼状態の後で、改質ガスの供給が滞ることで、燃焼部の温度ＴＢが降下すると、これに応じて最低温度Ｔminをより低い温度に更新し、一時的な着火による温度上昇が発生する直前の時刻ｔ４の時点では、この時刻ｔ４での検出温度ＴＢを最低温度Ｔminにセットすることになる。
【００６０】
一時的な着火による温度上昇が発生すると、時刻ｔ４での検出温度ＴＢである最低温度Ｔminよりも温度が高くなるが、係る一時的な温度上昇に対しても着火成功を判定しないように、前記閾値ΔＴを予め設定してあり、一時的な着火によって温度がピーク値を示す時刻ｔ５における温度ＴＢでも、時刻ｔ４での検出温度である最低温度Ｔminに対する相対比較に基づいて着火成功を判定することはない。
そして、一時的な着火状態から失火状態に戻り、温度ＴＢが漸減すると、これに応じて最低温度Ｔminをより低い温度に更新し、時刻ｔ６の時点では、そのときの検出温度ＴＢを最低温度Ｔminに設定する。
【００６１】
前記時刻ｔ６の後の温度上昇過程で、周期的に最低温度Ｔmin（時刻ｔ６での検出温度）と最新の検出温度ＴＢとを比較し、最終的に、時刻ｔ６での温度ＴＢよりも閾値ΔＴ以上に高くなった時点（時刻ｔ７）において着火成功を判定する。
換言すれば、前記閾値ΔＴは、混焼や一時的な着火による温度上昇で着火成功を判定することがなく、かつ、失火状態から安定した燃焼状態に移行し順調に温度上昇して初めて着火成功を判定するように、予め適合してある。
【００６２】
そして、着火成功を判定した時刻ｔ７から予め設定した遅延時間が経過した時点である時刻ｔ８において、イグナイタ２２による点火動作を停止する。
このように、最低温度Ｔminからの上昇幅に基づいて着火成功を判定する構成であるから、例えば、時刻ｔ２，時刻ｔ４，時刻ｔ６直後の温度上昇率（温度上昇速度）が同程度であったとしても、時刻ｔ２，時刻ｔ４からの温度上昇では、最終的に到達する最高温度と時刻ｔ２，時刻ｔ４での温度ＴＢとの偏差が閾値ΔＴ未満であり、着火成功を判定しない。
【００６３】
一方、時刻ｔ６からの温度上昇では、時刻ｔ６での温度ＴＢを起点として、実際に着火に成功したことに基づいて順調に温度上昇することで、時刻ｔ６での温度ＴＢよりも閾値ΔＴ以上に高い温度ＴＢにまで上昇し、閾値ΔＴ以上の温度上昇を判定した時点（時刻ｔ７）において、着火成功を判定する。
換言すれば、実際に着火に成功したことに基づいて順調に温度上昇すれば、仮に、温度上昇勾配が、混焼による温度上昇や一時的な着火による温度上昇時よりも緩やかであったとしても、着火成功を判定することができる。
【００６４】
尚、今回検出した燃焼部の温度ＴＢから前回までの最低温度Ｔminを減算した温度（最低温度Ｔminからの最新温度の上昇幅）が、閾値ΔＴ以上である状態が、予め設定した時間を超えて継続したときに、最終的に着火成功を判定するようにしてもよい。
また、着火判定手段・方法を、上記の最低温度からの上昇幅で判定する構成に限定するものではなく、公知の種々の着火判定手段・方法を適用でき、例えば、温度センサ２３が検出した燃焼部の温度ＴＢの時間微分値（温度の上昇速度）が閾値を超えたときに着火成功を判定することができ、また、複数の温度センサ２３によって複数個所で温度検出を行って着火成功を判定させることができ、更に、温度以外の状態量、例えば圧力や燃焼排気の成分濃度などに基づいて着火成功を判定させることもできる。
【００６５】
改質ガスの着火成功又はタイムアウト（着火失敗）を判定するまでは、着火判定を繰り返し、着火成功を判定すると、触媒温度センサ３２が検出した選択酸化器１１の選択酸化触媒の温度ＴＣが、選択酸化用空気の供給開始を許容する温度領域（許容温度領域）内であるか否かを判定する（Ｓ１１６）。
許容温度領域の最低温度は、選択酸化用空気の供給を開始させた場合に、選択酸化触媒の雰囲気中に酸素が残存して選択酸化触媒を酸化させてしまうことがない最低温度であり、許容温度領域の最高温度は、選択酸化用空気の供給開始に伴うメタネーション暴走の発生による触媒劣化を抑制できる最高温度であり、許容温度領域は、例えば、９０℃〜２１０℃程度とする。
【００６６】
即ち、選択酸化触媒の温度ＴＣが、許容温度領域を外れている状態（９０℃以下、又は、２１０℃以上）で、選択酸化器１１に対する選択酸化用空気の供給を開始させてしまうと、選択酸化触媒の酸化やメタネーション暴走を発生させることになる。
そこで、選択酸化触媒の温度ＴＣが、選択酸化用空気の供給開始を許容する温度領域内になるまでは温度判定を繰り返して、選択酸化用空気の供給開始を許容できる温度に上昇又は降下するまで待機する。
【００６７】
選択酸化触媒の温度ＴＣが、許容温度領域の最高温度よりも高い場合には、選択酸化触媒に配設した冷却管内に水を循環させて、選択酸化触媒を冷却し、選択酸化触媒の温度ＴＣを低下させるようにする。
また、選択酸化触媒の温度ＴＣが、許容温度領域の最低温度よりも低い場合には、選択酸化触媒の近傍に設けたヒータによる加熱を行って温度上昇させることができる他、バーナ燃焼器８の燃焼排ガスを選択酸化触媒の周囲に導いて選択酸化触媒を加熱させる構成であってもよい。
【００６８】
選択酸化触媒の温度ＴＣが、許容温度領域内であれば、それまで停止させていた選択酸化器１１に対する選択酸化用空気の供給を開始させ、選択酸化器１１における一酸化炭素ＣＯの選択酸化を開始させる（Ｓ１１７）。
選択酸化器１１に対する選択酸化用空気の供給を開始し、改質ガス中のＣＯ濃度が選択酸化で低下するようになると、選択酸化器１１から導出される改質ガスのＰＥＦＣスタック４のアノードへの供給を開始させ、また、空気供給ブロワ４２を制御して、ＰＥＦＣスタック４のカソードへの空気の供給を開始させる（Ｓ１１８）。
【００６９】
即ち、図５に示すように、バーナ燃焼器８における改質ガスの着火成功を時刻ｔ７において判定すると、この時刻ｔ７の時点で、選択酸化器１１に対する選択酸化用空気の供給を開始し、更に、時刻ｔ７の時点、若しくは、時刻ｔ７から予め設定された遅れ時間ＴＤが経過した時点で、バイパスラインＬ１４を閉じ、ＰＥＦＣスタック４のアノードへの改質ガスの供給を開始させる。前記遅れ時間ＴＤは、選択酸化用空気の供給開始から、選択酸化器１１におけるＣＯの選択酸化が充分に行われるようになるまでの時間に相当する。
換言すれば、選択酸化用空気の供給開始と略同時に、又は、選択酸化用空気の供給開始から一定時間後に、アノードへの改質ガスの供給を開始させる。
【００７０】
選択酸化用空気の供給開始前（改質ガスの着火成功の判定前）は、電磁バルブ２６を開き、電磁バルブ２７を閉じておくことで、選択酸化器１１を通過した改質ガスを直接バーナ燃焼器８に供給し、選択酸化用空気の供給開始後（改質ガスの着火成功の判定後）は、電磁バルブ２６を閉じ、電磁バルブ２７を開くことで、選択酸化器１１を通過した改質ガスをＰＥＦＣスタック４のアノードに供給し、アノードを通過したオフガスを、バーナ燃焼器８に供給する。
尚、ＰＥＦＣスタック４への発電用空気の供給の開始は、ＰＥＦＣスタック４への改質ガスの供給開始から遅らせてもよい。
その後、ＰＥＦＣスタック４が所定の温度まで昇温した後、ＰＥＦＣスタック４から電流を取り出すことにより、ＰＥＦＣスタック４による発電を開始する。
【００７１】
上記のように、上記起動処理では、バーナ燃焼器８における改質ガスの着火成功を判定してから、選択酸化器１１に対する選択酸化用空気の供給を開始する。
ここで、選択酸化器１１を通過した改質ガスをバーナ燃焼器８に供給するから、バーナ燃焼器８において改質ガスの着火成功を判定したことは、選択酸化器１１に改質ガスが到達し、かつ、安定的に供給されていることを示す。
従って、バーナ燃焼器８における改質ガスの着火成功を判定してから、選択酸化器１１に対する選択酸化用空気の供給を開始させれば、選択酸化器１１に改質ガスが到達する前に選択酸化用空気の供給を開始させてしまうことを回避できる。
【００７２】
選択酸化器１１に改質ガスが到達する前に選択酸化用空気の供給を開始させてしまうと、たとえ、選択酸化触媒の温度ＴＣが選択酸化用空気の供給開始を許容できる温度領域内であったとしても、選択酸化用空気が含む酸素によって選択酸化触媒の活性金属が酸化してしまう。
その後、選択酸化器１１に改質ガスが到達することで選択酸化反応が始まり、活性金属は還元されるが、酸化・還元を繰り返すことで活性金属が劣化する。
【００７３】
これに対し、本実施形態では、選択酸化器１１に改質ガスが到達する前に選択酸化用空気の供給を開始させてしまうことがないから、選択酸化用空気の供給によって選択酸化触媒の活性金属を酸化させることがなく、以って、酸化・還元を繰り返すことによる活性金属の劣化を防止し、選択酸化触媒の触媒作用を安定的に発揮させることができる。
また、本実施形態では、バーナ燃焼器８における改質ガスの着火成功を判定したことに加え、選択酸化触媒の温度が許容温度領域内であることを条件に、選択酸化用空気の供給を開始させるから、低温条件での選択酸化用空気の供給による活性金属の酸化、及び、高温条件での選択酸化用空気の供給による活性金属の過熱を防止できる。
【００７４】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、バーナ燃焼器８（燃焼部）に用いる炭化水素系燃料として灯油を例示したが、この他、ガソリン、ナフサ、軽油、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、バイオマスを利用したバイオ燃料を用いてもよく、更に、炭化水素系燃料は液体燃料に限定されず、都市ガスなどの気体燃料であってもよい。
【００７５】
また、燃焼部の温度ＴＢは、燃焼部に供給する燃料だけでなく温度センサ２３の取り付け位置（センシング位置）によっても異なるため、図５に記載の温度変遷傾向に限定されない。
また、上記実施形態では、ＰＥＦＣスタック４を備えた燃料電池システム１としたが、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）スタックを備えた燃料電池システムでもよい。
【００７６】
また、例えば、改質器７と変成器９とを一体的に形成したり、改質器７と変成器９と選択酸化部１１とを一体的に形成したり、脱硫器２と改質器７と変成器９とを一体的に形成したりすることができる。
また、バーナ燃焼器８を、変成器９が備えるシフト触媒（例えばＦｅ−Ｃｒの混合酸化物）の加熱用として用い、このバーナ燃焼器８に選択酸化器１１を通過した改質ガスを燃料として供給する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１…燃料電池システム１、３…燃料処理システム（ＦＰＳ）、４…固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）スタック、７…改質器（改質部）、８…バーナ燃焼器（燃焼部）、９…変成器（変成部）、１１…選択酸化器（選択酸化部）、２１…燃焼筒、２２…イグナイタ（点火装置）、２３…燃焼温度センサ、３０…制御装置（制御部）、３２…触媒温度センサ
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図２】
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