(57)【要約】【課題】  長時間の連続運転を行なうに際して発電効率の低下を抑制する燃料電池発電システムを提供すること。【解決手段】  水素に富む燃料ガスｇを導入する燃料極２１と酸素を含有する酸化剤ガスａ１を導入する空気極２２とを有し、燃料ガスｇ中の水素と酸化剤ガスａ１中の酸素との電気化学的反応により発電する燃料電池２０と、発電された電圧を計測する電圧計測手段２４、２５と、計測した電圧が所定の値以下になったときに、燃料極２１への燃料ガスｇの導入を継続しつつ空気極２２への酸化剤ガスａ１の導入を停止することにより燃料電池２０の発電を停止する制御装置４０とを備える燃料電池発電システム。【選択図】  図１
2006120421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素に富む燃料ガスを導入する燃料極と酸素を含有する酸化剤ガスを導入する空気極とを有し、該燃料ガス中の水素と該酸化剤ガス中の酸素との電気化学的反応により発電する燃料電池と；
前記発電された電圧を計測する電圧計測手段と；
前記計測した電圧が所定の値以下になったときに、前記燃料極への燃料ガスの導入を継続しつつ前記空気極への酸化剤ガスの導入を停止することにより前記燃料電池の発電を停止する制御装置とを備える；
燃料電池発電システム。
【請求項２】
水素に富む燃料ガスを導入する燃料極と酸素を含有する酸化剤ガスを導入する空気極とを有し、該燃料ガス中の水素と該酸化剤ガス中の酸素との電気化学的反応により発電する燃料電池と；
前記燃料電池で発電された累積時間を計測し、該累積時間が第１の所定の時間に達したときに、前記燃料極への燃料ガスの導入を継続しつつ前記空気極への酸化剤ガスの導入を停止することにより前記燃料電池の発電を停止する制御装置とを備える；
燃料電池発電システム。
【請求項３】
前記制御装置が、前記燃料極への燃料ガスの導入を継続しつつ前記空気極への酸化剤ガスの導入を停止する制御を所定回数行った後、前記空気極への酸素の導入を許しつつ前記燃料極への燃料ガスの導入を停止することにより前記燃料電池の発電を停止する制御を行なう；
請求項１又は請求項２に記載の燃料電池発電システム。
【請求項４】
前記燃料電池で発生した熱を、水を媒体として蓄える貯湯タンクと；
前記貯湯タンクに蓄えられた蓄熱量を検知する蓄熱量検知手段と；
前記燃料電池で発電された電力のうち外部の電力負荷へ供給する電力を検知する外部電力負荷検知手段と；
前記燃料電池の発電を停止する条件に加え、前記蓄熱量検知手段で検知された蓄熱量が所定の熱量以上で、かつ、前記外部電力負荷検知手段で検知された消費電力が所定の電力以下のときに、前記燃料電池での発電を停止する制御装置とを備える；
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池発電システム。
【請求項５】
前記燃料電池で発生した熱を、水を媒体として蓄える貯湯タンクと；
前記貯湯タンクに蓄えられた蓄熱量を検知する蓄熱量検知手段と；
前記燃料電池で発電された電力のうち外部の電力負荷へ供給する電力を検知する外部電力負荷検知手段と；
前記蓄熱量検知手段で検知された蓄熱量に基いて一日のうちの蓄熱量の変動を記録し、前記外部電力負荷検知手段で検知された消費電力に基いて一日のうちの消費電力の変動を記録し、該蓄熱量及び消費電力の記録に基いて、一日のうちで蓄熱量が所定の熱量以上、かつ、消費電力が所定の電力以下になると予想される時間帯に、前記燃料電池の発電を停止する条件を具備したときに、前記燃料電池での発電を停止する制御装置とを備える；
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池発電システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記燃料電池の発電の停止後、第２の所定時間が経過した後に、前記燃料電池の発電を再開する；
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の燃料電池発電システム。
【請求項７】
原料燃料を導入し改質して水素と一酸化炭素とを含む混合ガスを生成する改質部と、該改質に必要な熱を該改質部に供給する燃焼部と、酸素含有ガスと該混合ガスとを導入して該混合ガス中の一酸化炭素を低減し前記燃料ガスを生成する一酸化炭素低減部とを有する燃料処理装置と；
前記燃料極への燃料ガスの導入を停止したときに、前記燃料処理装置で生成された燃料ガスを前記燃料極をバイパスして前記燃焼部に導入すると共に、前記一酸化炭素低減部への酸素含有ガスの導入を停止するように制御する制御装置とを備える；
請求項１乃至請求項６のいずれか１項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】
本発明は燃料電池発電システムに関し、特に長時間の連続運転を行なうに際して発電効率の低下を抑制する燃料電池発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池発電システムとして、水素と酸素との電気化学的反応により発電し発熱する燃料電池と、燃料電池に供給する水素に富む燃料ガスを生成する燃料処理装置と、燃料電池で発生した熱を水を媒体として蓄える貯湯タンクとを備えるものが知られている。燃料電池は、電解質を燃料極と空気極とで挟んで構成されており、燃料極に水素に富む燃料ガスを導入し、空気極に酸素を含有する酸化剤ガスを導入して電気化学的反応を起こさせる。燃料極及び空気極には、電気化学的反応を促進させるために、それぞれ種類の異なる触媒が付着されている。また、燃料処理装置は、原料燃料を改質する改質部と、改質部で生成された水素と一酸化炭素とを含有する混合ガスから一酸化炭素を低減する、一酸化炭素低減部とを有している。一酸化炭素低減部では、混合ガスに酸素含有ガスを加えて一酸化炭素を酸化反応させることにより一酸化炭素を低減する。一酸化炭素低減部には触媒が充填されており、酸化反応を促進させている。
【０００３】
一般的に、燃料電池で発電した電力はシステム外の電灯や電気機器等の電力負荷に使用され、発電の際に燃料電池から発生する熱は貯湯タンク等に蓄えられてシステム外の熱需要に使用される。従来の燃料電池発電システムは、システム外の電力負荷や熱需要が存在する場合には、できる限り燃料電池発電システムで発生した電力や熱で需要を賄うように、燃料電池発電システムの運転を継続していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、燃料電池発電システムを長時間にわたって連続運転すると、燃料電池の空気極及び燃料極の触媒活性、並びに燃料処理装置の一酸化炭素低減部の触媒活性が低下してしまうことが経験的に認められる。つまり、燃料電池発電システムを長時間にわたって連続運転すると、燃料電池及び燃料処理装置の性能が低下することとなり、効率が低い状態で運転することとなっていた。
【０００５】
本発明は上述の課題に鑑み、長時間の連続運転を行なうに際して発電効率の低下を抑制する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】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る燃料電池発電システムは、例えば図１に示すように、水素に富む燃料ガスｇを導入する燃料極２１と酸素を含有する酸化剤ガスａ１を導入する空気極２２とを有し、燃料ガスｇ中の水素と酸化剤ガスａ１中の酸素との電気化学的反応により発電する燃料電池２０と；発電された電圧を計測する電圧計測手段２４、２５と；計測した電圧が所定の値以下になったときに、燃料極２１への燃料ガスｇの導入を継続しつつ空気極２２への酸化剤ガスａ１の導入を停止することにより燃料電池２０の発電を停止する制御装置４０とを備える。
【０００７】
このように構成すると、計測した電圧が所定の値以下になったときに、燃料極への燃料ガスの導入を継続しつつ空気極への酸化剤ガスの導入を停止するので、燃料電池発電システムの効率が低くなる前に空気極に残留している酸素を消費してさらに空気極を還元雰囲気におくことで空気極の触媒活性を復元させることができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明に係る燃料電池発電システムは、例えば図１に示すように、水素に富む燃料ガスｇを導入する燃料極２１と酸素を含有する酸化剤ガスａ１を導入する空気極２２とを有し、燃料ガスｇ中の水素と酸化剤ガスａ１中の酸素との電気化学的反応により発電する燃料電池２０と；燃料電池２０で発電された累積時間を計測し、その累積時間が第１の所定の時間に達したときに、燃料極２１への燃料ガスｇの導入を継続しつつ空気極２２への酸化剤ガスａ１の導入を停止することにより燃料電池２０の発電を停止する制御装置４０とを備える。
【０００９】
このように構成すると、燃料電池で発電された累積時間が第１の所定の時間に達したときに、燃料極への燃料ガスの導入を継続しつつ空気極への酸化剤ガスの導入を停止するので、燃料電池発電システムの効率が低くなる前に空気極に残留している酸素を消費してさらに空気極を還元雰囲気におくことで空気極の触媒活性を復元させることができる。なお「第１の所定時間」は、典型的には、燃料電池を連続運転した際に、燃料電池の電極触媒活性の低下又は燃料処理装置における一酸化炭素低減部の触媒活性の低下が許容できる範囲の運転時間である。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明に係る燃料電池発電システムは、例えば図１に示すように、請求項１又は請求項２に記載の燃料電池発電システム１において、制御装置４０が、燃料極２１への燃料ガスｇの導入を継続しつつ空気極２２への酸化剤ガスａ１の導入を停止する制御を所定回数行った後、空気極２２への酸素の導入を許しつつ燃料極２１への燃料ガスｇの導入を停止することにより燃料電池２０の発電を停止する制御を行なう。
【００１１】
このように構成すると、空気極への酸素の導入を許しつつ燃料極への燃料ガスの導入を停止するので、燃料極の触媒活性を復元させることができる。なお、「所定回数」は、空気極及び燃料極の触媒活性の低下の進行の程度を考慮して決定される。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明に係る燃料電池発電システムは、例えば図１に示すように、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システム１において、燃料電池２０で発生した熱を、水を媒体として蓄える貯湯タンク３１と；貯湯タンク３１に蓄えられた蓄熱量を検知する蓄熱量検知手段３２と；燃料電池２０で発電された電力のうち外部の電力負荷へ供給する電力を検知する外部電力負荷検知手段２８と；前述の燃料電池２０の発電を停止する条件に加え、蓄熱量検知手段３２で検知された蓄熱量が所定の熱量以上で、かつ、外部電力負荷検知手段２８で検知された消費電力が所定の電力以下のときに、燃料電池２０での発電を停止する制御装置４０とを備える。
【００１３】
このように構成すると、前述の燃料電池の発電を停止する条件に加え、蓄熱量が所定の熱量以上で、かつ、消費電力が所定の電力以下のときに、燃料電池での発電を停止するので、燃料電池での発熱及び発電の要求が少ないときに燃料電池を停止することができる。なお、「外部の電力負荷」とは、燃料電池発電システム外の電力負荷であり、したがって、システム内の補器類は含まれない。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明に係る燃料電池発電システムは、例えば図１に示すように、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システム１において、燃料電池２０で発生した熱を、水を媒体として蓄える貯湯タンク３１と；貯湯タンク３１に蓄えられた蓄熱量を検知する蓄熱量検知手段３２と；燃料電池２０で発電された電力のうち外部の電力負荷へ供給する電力を検知する外部電力負荷検知手段２８と；蓄熱量検知手段３２で検知された蓄熱量に基いて一日のうちの蓄熱量の変動を記録し、外部電力負荷検知手段２８で検知された消費電力に基いて一日のうちの消費電力の変動を記録し、蓄熱量及び消費電力の記録に基いて、一日のうちで蓄熱量が所定の熱量以上、かつ、消費電力が所定の電力以下になると予想される時間帯に、前述の燃料電池２０の発電を停止する条件を具備したときに、燃料電池２０での発電を停止する制御装置４０とを備える。
【００１５】
このように構成すると、一日のうちで蓄熱量が所定の熱量以上、かつ、消費電力が所定の電力以下になると予想される時間帯に、前述の燃料電池の発電を停止する条件を具備したときに、燃料電池での発電を停止するので、燃料電池での発熱及び発電の要求が少ないと予想される時間帯に燃料電池を停止することができる。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明に係る燃料電池発電システムは、例えば図１に示すように、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の燃料電池発電システム１において、制御装置４０は、燃料電池２０の発電の停止後、第２の所定時間が経過した後に、燃料電池２０の発電を再開する。ここで、燃料電池の発電の再開は、空気極への酸化剤ガスの導入が停止されているときは空気極への酸化剤ガスの導入の再開により、燃料極への燃料ガスの導入が停止されているときは燃料極への燃料ガスの導入の再開により行なわれ、燃料極への燃料ガスの導入の再開には、空気極への酸化剤ガスの導入を一旦止めた後に、燃料極への燃料ガスの導入、空気極への酸化剤ガスの導入の順に再開される場合も含まれる。
【００１７】
このように構成すると、燃料電池２０の発電の停止後、第２の所定時間が経過した後に、燃料電池の発電を再開するので、燃料電池の性能を低下させる要因がなくなった後に燃料電池での発電を再開させることとなり、燃料電池の発電性能の低下を抑制することができる。なお、「第２の所定時間」は、典型的には、燃料電池の触媒活性が復元するまでに必要な時間である。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明に係る燃料電池発電システムは、例えば図１に示すように、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池発電システム１において、原料燃料ｍを導入し改質して水素と一酸化炭素とを含む混合ガスｒを生成する改質部１３と、改質に必要な熱を改質部１３に供給する燃焼部１１と、酸素含有ガスａ２と混合ガスｒとを導入して混合ガスｒ中の一酸化炭素を低減し燃料ガスｇを生成する一酸化炭素低減部１４とを有する燃料処理装置１０と；燃料極２１への燃料ガスｇの導入を停止したときに、燃料処理装置１０で生成された燃料ガスｇを燃料極２１をバイパスして燃焼部１１に導入すると共に、一酸化炭素低減部１４への酸素含有ガスａ２の導入を停止するように制御する制御装置４０とを備える。
【００１９】
このように構成すると、燃料処理装置で生成された燃料ガスを燃料極をバイパスして燃焼部に導入すると共に一酸化炭素低減部への酸素含有ガスの導入を停止するので、燃料処理装置での水素を含有する混合ガスの生成を継続してその混合ガスで一酸化炭素低減部の触媒活性を復元させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、計測した電圧が所定の値以下になったとき、若しくは燃料電池で発電された累積時間が第１の所定の時間に達したときに、燃料極への燃料ガスの導入を継続しつつ空気極への酸化剤ガスの導入を停止するので、燃料電池の空気極の触媒活性を復元させ、長時間の連続運転を行なうに際して発電効率の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システムについて説明する。図１中、破線は制御信号を表す。
まず、図１を参照して、本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システム１の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システム１を説明する模式的系統図である。燃料電池発電システム１は、燃料処理装置１０と、燃料電池２０と、貯湯タンク３１と、制御装置４０とを備えている。以下、これらの構成を順に説明する。
【００２２】
燃料処理装置１０は、原料燃料ｍと改質用水ｓとを導入し、原料燃料ｍを改質して水素に富む燃料ガスｇを生成する装置である。燃料処理装置１０は、燃焼部１１と、水蒸気発生部１２と、改質部１３と、一酸化炭素低減部１４とを有している。
【００２３】
燃焼部１１は、原料燃料ｍを改質するために必要な改質熱を発生するように構成されている。燃焼部１１は、典型的にはバーナーを有しており、燃焼用の燃料ｍ１と燃焼用の空気ａ３とを導入し、燃焼用の燃料ｍ１を燃焼させて改質熱を発生するように構成されている。燃焼用の燃料ｍ１には、原料燃料ｍを用いてもよいし、他の燃料を用いてもよい。また、燃焼用の燃料ｍ１の代わりに、燃料電池２０の燃料極２１から導出されるアノードオフガスｐを導入して燃焼させてもよく、燃料処理装置１０で生成した燃料ガスｇを導入して燃焼させてもよい。なお、アノードオフガスｐとは、燃料電池２０の燃料極２１に導入された燃料ガスのうち電気化学的反応に使用されずに排出された、水素を含むガスである。燃焼部１１で燃焼された燃焼用の燃料ｍ１又はアノードオフガスｐ又は燃料ガスｇは、排ガスｅとして燃焼部１１から排出される。燃焼部１１と燃料電池２０の燃料極２１とは、流路５３を介して接続されている。
【００２４】
水蒸気発生部１２は、改質用水ｓを導入し加熱して、原料燃料ｍを改質するために必要な水蒸気を作り出すように構成されている。水蒸気発生部１２には、改質用水ｓを導入するための流路５０が接続されている。流路５０には、改質用水制御弁１７が配設されている。改質用水制御弁１７が開閉動作をすることにより、水蒸気発生部１２への改質用水ｓの導入量を調整し、又は停止することができる。改質用水制御弁１７と制御装置４０との間には信号ケーブルが敷設されており、改質用水制御弁１７は制御装置４０からの信号を受信して弁の開度を調整することができるように構成されている。水蒸気発生部１２は、燃焼部１１及び一酸化炭素低減部１４と隣接するように設置され、燃焼部１１及び一酸化炭素低減部１４から放出される熱を改質用水ｓの気化熱に利用することが好ましい。
【００２５】
改質部１３は、原料燃料ｍを導入し改質して、水素を主成分とし一酸化炭素を含む混合ガスｒを生成するように構成されている。改質部１３は、原料燃料ｍの他に水蒸気発生部１２で生成された水蒸気を導入し、燃焼部１１から改質熱を得て、原料燃料ｍを水蒸気改質反応させるように構成されている。また、改質部１３には、改質反応を促進させるための改質触媒が充填されている。改質触媒は、典型的には、ニッケル系改質触媒やルテニウム系改質触媒が用いられる。
【００２６】
改質部１３に導入される原料燃料ｍは、典型的には、都市ガス、ＬＰＧ、消化ガス、メタノール等の気体の原料燃料や、ＧＴＬ（Ｇａｓ ｔｏ Ｌｉｑｕｉｄ）や灯油等の液体の原料燃料が用いられる。原料燃料ｍは、改質触媒の硫黄被毒を回避するために、脱硫器（不図示）により脱硫された後に改質部１３に導入されることが好ましい。気体の原料燃料ｍは、ブロワ１８により改質部１３に圧送されるように構成されている。原料燃料ｍが液体の場合は、ブロワ１８に代えてポンプが用いられる。また、原料燃料ｍが液体の場合は、改質部１３の上流側に気化器を設けることが好ましい。液体の原料燃料ｍを気化するための気化熱は、燃焼部１１の熱を利用するとよい。
【００２７】
一酸化炭素低減部１４は、混合ガスｒを導入し、これに酸素含有ガスａ２を加え、混合ガスｒ中の一酸化炭素を低減して水素に富む燃料ガスｇを生成するように構成されている。酸素含有ガスａ２は、典型的には空気である。また、「水素に富む燃料ガス」とは、水素を４０％以上、典型的には７５％程度含むガスである。一酸化炭素低減部１４は、さらに、変成部１５と選択酸化部１６とに分けられて、混合ガスｒから効率的に一酸化炭素を低減するように構成されていることが好ましい。
【００２８】
変成部１５は、変成触媒が充填されており、混合ガスｒを導入して混合ガスｒ中の一酸化炭素を低減した、水素に富む変成ガスｈを生成するように構成されている。変成触媒としては、典型的には、鉄−クロム系変成触媒、銅−亜鉛系変成触媒、白金系変成触媒等が用いられる。
【００２９】
選択酸化部１６は、選択酸化触媒が充填されており、変成ガスｈを導入してこれに酸素含有ガスａ２を加え、変成ガスｈからさらに一酸化炭素を低減して水素に富む燃料ガスｇを生成するように構成されている。選択酸化触媒としては、典型的には、白金系選択酸化触媒、ルテニウム系選択酸化触媒、白金−ルテニウム系選択酸化触媒等が用いられる。また、選択酸化部１６には、酸素含有ガスａ２を導入するための流路５１が接続されている。流路５１には、酸素含有ガス制御弁１９が配設されている。酸素含有ガス制御弁１９が開閉動作をすることにより、選択酸化部１６への酸素含有ガスａ２の導入量を調整し、又は停止することができる。酸素含有ガス制御弁１９と制御装置４０との間には信号ケーブルが敷設されており、酸素含有ガス制御弁１９は制御装置４０からの信号を受信して弁の開度を調整することができるように構成されている。また、選択酸化部１６と燃料電池２０の燃料極２１とは、流路５２を介して接続されている。また、流路５２と流路５３との間にバイパス流路５４が設けられており、選択酸化部１６で生成された燃料ガスｇを、燃料電池２０の燃料極２１に導入させずに、直接燃焼部１１に導くことができるように構成されている。バイパス流路５４にはバイパス制御弁４１が配設されており、バイパス流路５４内を流れる燃料ガスｇの流量を調整できるように構成されている。バイパス制御弁４１と制御装置４０との間には信号ケーブルが敷設されており、バイパス制御弁４１は制御装置４０からの信号を受信して弁の開度を調整することができるように構成されている。
【００３０】
燃料電池２０は、水素に富む燃料ガスｇと酸素を含有する酸化剤ガスａ１とを導入し、燃料ガスｇ中の水素と酸化剤ガスａ１中の酸素との電気化学的反応により発電し熱と水分とを発生する装置である。燃料電池２０は、典型的には固体高分子型燃料電池である。燃料電池２０は、燃料極２１と空気極２２との間に電解質（不図示）を挟んで構成されるセルが複数積層されて構成されている。複数積層されたセルの間の適切な箇所に冷却部２３が設けられている。
【００３１】
燃料極２１は、燃料ガスｇを導入し、アノードオフガスｐを排出するように構成されている。アノードオフガスｐとは、前述の通り、燃料ガスｇのうちの電気化学的反応に使われなかった水素を含むオフガスである。燃料極２１は、典型的には、カーボン担体に白金−ルテニウム触媒を付着させて構成されている。燃料極２１には、燃料ガスｇを導入する流路５２と、アノードオフガスｐを排出する流路５３とが接続されている。流路５２には燃料ガス制御弁４２が配設されている。燃料ガス制御弁４２と制御装置４０との間には信号ケーブルが敷設されている。燃料ガス制御弁４２は、制御装置４０からの信号を受信して弁の開度を調整し、燃料極２１に導入する燃料ガスｇの流量を調整することができるように構成されている。他方、流路５３にはアノードオフガス開閉弁４３が配設されている。アノードオフガス開閉弁４３と制御装置４０との間には信号ケーブルが敷設されている。アノードオフガス開閉弁４３は、制御装置４０からの信号を受信して弁の開閉動作をすることができるように構成されている。
【００３２】
空気極２２は、酸化剤ガスａ１を導入し、カソードオフガスｑを排出するように構成されている。カソードオフガスｑとは、酸化剤ガスａ１のうちの電気化学的反応に使われなかったガスと、電気化学的反応により生じた水分とが混合したオフガスである。空気極２２は、典型的には、カーボン担体に白金触媒を付着させて構成されている。空気極２２には、酸化剤ガスａ１を導入する流路５５と、カソードオフガスｑを排出する流路５６とが接続されている。流路５５には酸化剤ガス制御弁４４が配設されている。酸化剤ガス制御弁４４と制御装置４０との間には信号ケーブルが敷設されている。酸化剤ガス制御弁４４は、制御装置４０からの信号を受信して弁の開度を調整し、空気極２２に導入する酸化剤ガスａ１の流量を調整することができるように構成されている。また、流路５５にはブロワ（不図示）が配設されており、酸化剤ガスａ１を空気極２２に圧送することができるように構成されている。他方、流路５６にはカソードオフガス開閉弁４５が配設されている。カソードオフガス開閉弁４５と制御装置４０との間には信号ケーブルが敷設されている。カソードオフガス開閉弁４５は、制御装置４０からの信号を受信して弁の開閉動作をすることができるように構成されている。
【００３３】
冷却部２３は、冷却水ｃを媒体として、燃料電池２０から電気化学的反応によって生じた熱を搬出するように構成されている。冷却部２３には循環流路５８が接続されている。循環流路５８には熱交換器３３と冷却水ポンプ３５が設けられており、冷却部２３から導出された冷却水ｃの温度を熱交換器３３で下げ、温度の下がった冷却水ｃを冷却水ポンプ３５で冷却部２３に圧送することができるように構成されている。
【００３４】
燃料電池２０には、複数積層されたセルのうち、個別のセルの電圧を計測することができるセル電圧計測器２４が接続されている。なお、図１中の燃料電池２０は、実際には複数積層されたセルを簡略化して観念的に示している。セル電圧計測器２４と制御装置４０との間には信号ケーブルが敷設されており、セル電圧計測器２４で計測した各セルの電圧を信号として随時制御装置４０に送信することができるように構成されている。セル電圧計測器２４で電圧を計測するセルは、典型的には、燃料電池２０のすべてのセルであるが、適当なセルをいくつか選ぶようにしてもよい。また、一つのセル毎に限らず複数のセル毎に電圧を計測するようにしてもよい。
【００３５】
また、燃料電池２０には電気化学的反応により発電した電流が流れるケーブル２９ａ、２９ｂが接続されている。空気極２２にはケーブル２９ａが、燃料極２１にはケーブル２９ｂが接続されており、ケーブル２９ａ、２９ｂによって燃料電池２０とパワーコンディショナー２８とが接続されている。燃料電池２０で発電される電力は直流電力であり、電流は空気極２２からケーブル２９ａ、パワーコンディショナー２８、ケーブル２９ｂを介して燃料極２１に向かって流れる。ケーブル２９ａには、燃料電池２０からの電流を計測する電流計２６が配設されている。電流計２６と制御装置４０との間には信号ケーブルが敷設されており、電流計２６で計測した電流を信号として随時制御装置４０に送信することができるように構成されている。また、ケーブル２９ａ、２９ｂには燃料電池２０全体の電圧を計測する電圧計２５が配設されている。電圧計２５と制御装置４０との間には信号ケーブルが敷設されており、電圧計２５で計測した燃料電池２０全体の電圧を信号として随時制御装置４０に送信することができるように構成されている。
【００３６】
燃料電池２０とケーブル２９ａ、２９ｂで接続されたパワーコンディショナー２８は、直流電力を交流電力に変換する装置である。パワーコンディショナー２８は、システム外の外部電力負荷へ送電される電力源を、燃料電池２０での発電電力とするかシステム外の系統電力（典型的には商用電力）とするかの切換え及び両電力の比率の変更をすることができるように構成されている。パワーコンディショナー２８には、ケーブル６８が接続されており、変換した交流電力を、電灯や電気機器等の外部電力負荷に供給することができるように構成されている。また、パワーコンディショナー２８は、外部電力負荷へ供給する電力を検知することができ、外部電力負荷検知手段としても機能している。厳密にいえば、外部電力負荷へ供給する電力は、外部電力負荷が消費する電力に送電ロスを加えた電力となるが、ここでは便宜上送電ロスを無視して、外部電力負荷へ供給する電力と外部電力負荷が消費する電力とが同じであるとして説明する。パワーコンディショナー２８と制御装置４０との間には信号ケーブルが敷設されており、検知した外部電力負荷を信号として随時制御装置４０に送信することができるように構成されている。なお、パワーコンディショナー２８に外部電力負荷検知手段としての機能を持たせずに、外部電力負荷検知器を別途ケーブル６８に設けてもよい。また、パワーコンディショナー２８は、電圧降下用の抵抗を備えていてもよい。
【００３７】
貯湯タンク３１は、燃料電池２０で発生した熱を、水を媒体として蓄えるタンクである。貯湯タンク３１で蓄えられた熱は、典型的には、システム外の給湯や暖房等の熱需要にて消費される。貯湯タンク３１には循環流路５９が接続されており、循環流路５９には熱交換器３３と循環ポンプ３４とが設けられている。循環流路５９は、貯湯タンク３１の上部と下部とを結んで構成されており、貯湯タンク３１の下部から温度が低い水が流出し、貯湯タンク３１の上部に温度が高い水が流入するように構成されている。なお、ここで説明した「水」は、温度を考慮しておらず、温度を考慮すると、貯湯タンク３１に出入りする水は、いわゆる「温水」である。貯湯タンク３１内の温度分布は、上部の温度が高く、下部に行くにしたがって温度が低くなる、いわゆる温度成層が形成されている。また、貯湯タンク３１には、温度が高い水をシステム外の熱需要に向けて導出する外部流路６１と、システム外の熱需要で熱が消費されて温度が下がった水を外部流路６１よりも下部に導入する外部流路６２とが接続されている。
【００３８】
貯湯タンク３１は、典型的には、密閉型のタンクである。貯湯タンク３１には、貯湯タンク３１内の蓄熱量を検知することができる、蓄熱量検知手段としての蓄熱量検知器３２が設けられている。蓄熱量検知器３２は、複数の温度計３２ａ〜３２ｅを有している。温度計３２ａ〜３２ｅを貯湯タンク３１の鉛直方向に配置することにより、蓄熱量検知器３２は、貯湯タンク３１の鉛直方向の温度分布から蓄熱量を検知することができるように構成されている。蓄熱量検知器３２と制御装置４０との間には信号ケーブルが敷設されており、蓄熱量検知器３２で検知した貯湯タンク３１の蓄熱量を信号として制御装置４０に随時送信することができるように構成されている。
【００３９】
制御装置４０は、セル電圧計測器２４、電圧計２５及び電流計２６からの信号を受信し、次のような判断をして、酸化剤ガス制御弁４４に、又はバイパス制御弁４１及び燃料ガス制御弁４２並びに酸素含有ガス制御弁１９に信号を送信することができるように構成されている。制御装置４０における判断は、セル電圧計測器２４で計測したセル電圧のうち最も低いもの又は電圧計２５で計測した燃料電池２０の電圧が、電流計２６で計測した電流値に応じた所定の電圧以下になったときに、酸化剤ガス制御弁４４を全閉にするか、又はバイパス制御弁４１を開にすると共に燃料ガス制御弁４２及び酸素含有ガス制御弁１９を全閉にする。このように制御弁を動作させるきっかけとなる、電流計２６で計測した電流値に応じた所定の電圧の値は、対象が、セル電圧計測器２４で計測したセル電圧か、電圧計２５で計測した燃料電池２０の電圧かで異なる。以下、セル電圧計測器２４で計測したセル電圧と比較する際の電流計２６で計測した電流値に応じた所定の電圧値を「第１の所定の値」と、電圧計２５で計測した燃料電池２０の電圧と比較する際の電流計２６で計測した電流値に応じた所定の電圧値を「第２の所定の値」ということとする。
【００４０】
ここで図２を参照して、電流計２６で計測した電流値と所定の電圧との関係について説明する。図２は、燃料電池２０の電流と電圧との関係を示すグラフである。グラフの縦軸は電圧（グラフの左側に燃料電池全体の電圧（スタック電圧）の目盛を、右側にセル電圧の目盛を示す）、横軸は電流である。図中、曲線ＳＴＮは、定常運転時（燃料電池２０の触媒活性が低下していない時）の発電電流に対する燃料電池全体の電圧を表している。曲線ＳＴＤは、電流計２６で計測した電流値に応じた第２の所定の電圧値を表している。
【００４１】
曲線ＣＬＮは、ある運転時（燃料電池２０の触媒活性には無関係）の発電電流に対し、燃料電池２０を構成する各セルが受け持つ電圧を（平均セル電圧）を表している。曲線ＣＬＮは、燃料電池２０の触媒活性が低下してくると低い電圧値を示すようになり、他方、触媒活性を回復した直後は高い電圧値を示すようになる。曲線ＣＬＤは、曲線ＣＬＮ（平均セル電圧）よりある一定の電圧が低下した電圧を表している。曲線ＣＬＤで示される電圧値が、第１の所定の電圧値に相当する。
【００４２】
制御装置４０は、セル電圧計測器２４で計測したセル電圧のうち最も低い電圧値を示すセル（ある複数のセル毎に電圧を計測している場合はそのまとまったセル）の電圧が曲線ＣＬＮより算出された曲線ＣＬＤ以下になるか、電圧計２５で計測した燃料電池２０の電圧が曲線ＳＴＤ以下になったときに、上述のように制御弁を動作させるように構成されている（段落００３９参照）。例えば、電流計２６で計測した電流値が１５Ａのとき、セル電圧計測器２４で計測した単一のセル電圧のうち最も低い電圧値を示すセルの電圧が平均セル電圧を示す曲線ＣＬＮより０．１５Ｖ低下したときに（複数のセル毎に電圧を計測している場合はそのまとまったセルの電圧（例えばセル３枚毎に電圧を計測している場合はセル３枚の合計の電圧）から０．１５Ｖ低下したとき）、上述のような制御を行なう。又は電流計２６で計測した電流値が１５Ａのとき、電圧計２５で計測した燃料電池２０全体の電圧が３８Ｖ以下になったときに、上述のような制御を行なう。
【００４３】
再び図１に戻って、燃料電池発電システム１の構成について説明する。制御装置４０は、また、電流計２６から受信する信号に基き燃料電池２０が発電した累積の時間を計測し、累積時間が第１の所定時間に達したときに、酸化剤ガス制御弁４４に信号を送信して酸化剤ガス制御弁４４を全閉にすることができるように構成されている。又は、累積時間が第１の所定時間に達したときに、バイパス制御弁４１及び燃料ガス制御弁４２並びに酸素含有ガス制御弁１９に信号を送信してバイパス制御弁４１を開にすると共に燃料ガス制御弁４２及び酸素含有ガス制御弁１９を全閉にすることができるように構成されている。ここで、「第１の所定時間」とは、燃料電池２０を連続運転した際に、燃料電池２０の電極触媒活性の低下又は燃料処理装置１０の選択酸化部１６の触媒活性の低下が許容できる範囲の運転時間である。第１の所定時間は、発電電流の大小には無関係に計測されるため、安全側を見て、最大電流を基準に決定される。
【００４４】
また、制御装置４０は、パワーコンディショナー２８及び蓄熱量検知器３２からの信号を受信して、上述の電圧の低下又は第１の所定の累積時間の経過に加えて、貯湯タンク３１の蓄熱量が所定の蓄熱量以上で、かつ、外部電力負荷の消費電力が所定の電力以下のときに、酸化剤ガス制御弁４４に、又はバイパス制御弁４１及び燃料ガス制御弁４２並びに酸素含有ガス制御弁１９に信号を送信することができるように構成されている。このとき、信号を受信した酸化剤ガス制御弁４４は全閉となる。また、バイパス制御弁４１は開になると共に燃料ガス制御弁４２及び酸素含有ガス制御弁１９は全閉となる。
【００４５】
また、制御装置４０は、随時受信するパワーコンディショナー２８及び蓄熱量検知器３２からの信号に基き、一日のうちの蓄熱量及び消費電力の変動を記録することができるように構成されている。制御装置４０は、上述の電圧の低下又は第１の所定の累積時間の経過に加えて、記録された蓄熱量及び消費電力の変動に基き、一日のうちで蓄熱量が所定の熱量以上、かつ、消費電力が所定の電力以下になると予想される時間帯に、酸化剤ガス制御弁４４に、又はバイパス制御弁４１及び燃料ガス制御弁４２並びに酸素含有ガス制御弁１９に信号を送信することができるように構成されていてもよい。このとき、信号を受信した酸化剤ガス制御弁４４は全閉となる。また、バイパス制御弁４１は開になると共に燃料ガス制御弁４２及び酸素含有ガス制御弁１９は全閉となる。
【００４６】
続いて図１に加え、図３、図４を参照して、本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システム１の作用について説明する。図３は本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システム１の動作を説明するフローチャートである。また、図４は、本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システム１の各制御弁の状態を図３のフローチャートにおける各工程毎に示す図である。なお、図４中、「開」は内部を流れるガスの必要量に応じて弁開度が調整されて開いている状態であり、「全閉」はガスの流通を遮断している状態である。
【００４７】
燃料処理装置１０では、以下のように燃料ガスｇが生成される（Ｓ２０１）。燃焼部１１に燃焼用の燃料ｍ１としての原料燃料ｍと燃焼用の空気ａ３とが導入され、原料燃料ｍが燃やされる。水蒸気発生部１２には改質用水ｓが導入され、燃焼部１１から受熱して水蒸気が生成される。生成された水蒸気と原料燃料ｍとが改質部１３に導入され、改質熱を得て原料燃料ｍが水蒸気改質反応により改質されて、水素と一酸化炭素とが混合した混合ガスｒが生成される。例えば、原料燃料ｍがメタンの場合は、次の（１）式に示す水蒸気改質反応が行なわれる。
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２＋ＣＯ  ・・・（１）
混合ガスｒは改質部１３から変成部１５に導かれ、次の（２）式に示す水蒸気との変成反応が行なわれ、変成ガスｈが生成される。なお、（２）式には表れないが、変成ガスｈは変成反応が行なわれなかった一酸化炭素を含んでいる。
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２＋ＣＯ２  ・・・（２）
変成ガスｈは変成部１５から選択酸化部１６に導かれ、酸素含有ガスａ２を導入して選択酸化反応が行なわれる。選択酸化反応により、変成ガスｈは一酸化炭素をほとんど含まない、水素に富む燃料ガスｇとなる。選択酸化反応は次の（３）式で表される。
２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２  ・・・（３）
以上のように、燃料処理装置１０で燃料ガスｇが生成される（Ｓ２０１）。このとき、図４に示すように、酸素含有ガス制御弁１９は開となっている。
【００４８】
燃料処理装置１０で生成された燃料ガスｇは、燃料電池２０の燃料極２１に導入される。他方、空気極２２には酸化剤ガスａ１が導入される（Ｓ２０２）。燃料ガスｇと酸化剤ガスａ１とが導入された燃料電池２０では、燃料ガスｇ中の水素と酸化剤ガスａ１中の酸素との電気化学的反応により発電し、発熱する（Ｓ２０３）。電気化学的反応後は、燃料極２１からアノードオフガスｐが排出され、空気極２２からカソードオフガスｑが排出される。アノードオフガスｐは水素を含んでおり、燃料処理装置１０の燃焼部１１に導かれ、燃やされて、改質熱を発生させる。燃焼部１１にアノードオフガスｐが導入されると、燃焼用の燃料ｍ１及び燃焼用の空気ａ３の導入は停止される。燃料電池２０で発電された直流電力はパワーコンディショナー２８で交流電力に変換され、システム外の外部電力負荷に送電されて消費される。なお、燃料電池発電システム１が停止しているとき又は起動し始めのときで、燃料電池２０での発電電力だけでは必要な電力が不足する場合は、システム外の系統電力から必要な電力を賄う。燃料電池２０での発電電力及び系統電力の外部電力負荷への接続の切換は、パワーコンディショナー２８が行なう。
【００４９】
一方、燃料電池２０での電気化学的反応の際に発生した熱は、冷却部２３を通る冷却水ｃに奪われて燃料電池２０の外に搬出される。冷却水ｃに奪われた熱は熱交換器３３にて流路５９を流れる温水ｕに伝達される。冷却水ｃから受熱した温水ｕは貯湯タンク３１に導入され、熱が貯湯タンク３１に蓄えられる。貯湯タンク３１に蓄えられた熱は、システム外の給湯や暖房等の熱需要に供給されて消費される。なお、燃料電池２０で発生した熱を貯湯タンク３１に蓄えるに際し、熱交換器３３を介さなくてもよいが、熱交換器３３を設けることで冷却水ｃの水質管理が容易となる。
【００５０】
ところで、燃料電池発電システム１の運転を長時間にわたって継続していると、燃料電池２０の空気極２２及び燃料極２１の触媒活性、並びに燃料処理装置１０の選択酸化部１６の触媒活性が低下してしまうことが経験的に認められる。燃料電池２０及び燃料処理装置１０の性能が低下すると、効率が低い状態で運転することとなり不経済である。このような不都合を回避するために、燃料電池発電システム１は、制御装置４０により以下のように制御される。
【００５１】
燃料電池発電システム１の運転中に、制御装置４０は、セル電圧検知器２４及び電圧計２５から送信される発電電圧の信号、並びに電流計２６から送信される発電電流の信号に基き、セル電圧のうち最も低いものが第１の所定の値以下になったか、又は燃料電池２０の発電電圧が第２の所定の値以下になったか否かを判断している（Ｓ２０４）。セル電圧のうち最も低いものが第１の所定の値より大きいか、又は燃料電池２０の発電電圧が第２の所定の値より大きければ、燃料ガスｇ及び酸化剤ガスａ１の燃料電池２０への導入を継続する（Ｓ２０２）。セル電圧のうち最も低いものが第１の所定の値以下か、又は燃料電池２０の発電電圧が第２の所定の値以下であれば、蓄熱量検知器３２から送信される信号に基き、貯湯タンク３１内の蓄熱量が所定の熱量以上か否かを判断する（Ｓ２０５）。蓄熱量が所定の熱量未満であれば、燃料ガスｇ及び酸化剤ガスａ１の燃料電池２０への導入を継続する（Ｓ２０２）。蓄熱量が所定の熱量以上であれば、パワーコンディショナー２８から送信される信号に基き、外部電力負荷での消費電力が所定の電力以下か否かを判断する（Ｓ２０６）。消費電力が所定の電力より大きければ、燃料ガスｇ及び酸化剤ガスａ１の燃料電池２０への導入を継続する（Ｓ２０２）。消費電力が所定の電力以下であれば次の工程（Ｓ２０７）に進む。
【００５２】
消費電力が所定の値以下であれば、電流を絞ることで燃料電池２０での発電電力を降下させる（Ｓ２０７）。電流を絞るには、燃料ガス制御弁４２、酸化剤ガス制御弁４４、酸素含有ガス制御弁１９、改質用水制御弁１７を制御して、燃料ガスｇを生成するのに十分足りる温度に燃料処理装置１０の温度を保ちつつ、燃料ガスｇ、酸化剤ガスａ１、酸素含有ガスａ２、改質用水ｓの燃料電池発電システム１内への導入量を減らす。電流を絞って、燃料電池発電システム１内の補機類の電力を賄う状態まで発電電力を降下させる。
【００５３】
発電電力を降下させた後、燃料電池２０への燃料ガスｇ又は酸化剤ガスａ１の導入を停止して、燃料電池２０の電極触媒活性の低下を抑制するのであるが、空気極２２の触媒活性の低下が起こる頻度と燃料極２１の触媒活性の低下が起こる頻度とは同じではない。本発明では両者の起こる頻度を考慮して、空気極２２への酸化剤ガスａ１の導入の停止を３回行なううちに燃料極２１への燃料ガスｇの導入停止を１回行なうこととする。そして、ここでは、燃料ガスｇと酸化剤ガスａ１のどちらの導入を停止するか判断するために便宜的に用いる記号Ｎの値が３以下か否かを判断する（Ｓ２０８）。そして、まず、Ｎの値が３以下である場合の説明をする。なお、このＮの値が「所定回数」に相当する。
【００５４】
Ｎの値が３以下であるときは、そのときのＮの値に１を加えた値を新たにＮとする（Ｓ２３０）。この後、燃料電池システム１内の補機類のうち微小電力を消費する補機の動力のみを燃料電池２０で賄い、他の補機類の電力を燃料電池発電システム１外の系統電力から賄う状態とする。又は補機類の電力のすべてを系統電力から賄う状態とし、電圧降下用の抵抗（不図示）をあらかじめパワーコンディショナー２８に備えておき、燃料電池２０を、ケーブル２９ａ、２９ｂ、及びパワーコンディショナー２８内の電圧降下用の抵抗（不図示）に接続してもよい（Ｓ２３１）。
【００５５】
次に、酸化剤ガス制御弁４４及びカソードオフガス開閉弁４５を全閉にし（Ｓ２３２）、燃料電池２０の空気極２２への酸化剤ガスａ１の導入を停止する（Ｓ２３３）。このとき、燃料極２１への燃料ガスｇの導入は継続している。これにより、空気極２２の酸素濃度が低下し、また、燃料電池２０に残っていた電圧が、微小電力を消費する補機の動力、あるいは電圧降下用の抵抗（不図示）によって降圧され（Ｓ２３４）、燃料電池２０の発電が停止する。その後、第２の所定時間が経過するまで、燃料極２１に燃料ガスｇを流し続ける（Ｓ２３５）。これにより、燃料極２１から空気極２２に燃料ガスｇが少しずつ拡散移動して、空気極２２の触媒活性を復元させる。このようにして燃料電池２０の性能が回復する。なお、第２の所定時間とは、空気極２２の触媒活性が復元するまでに必要な時間である。第２の所定時間が経過したら（Ｓ２３５）、酸化剤ガス制御弁４４及びカソードオフガス開閉弁４５を開として（Ｓ２３６）、燃料電池２０への酸化剤ガスａ１の導入を再開して（Ｓ２０２）、発電を再開する（Ｓ２０３）。
【００５６】
次に、Ｎの値が３以下でない場合を説明する。この場合は、Ｎの値を０にする（Ｓ２５０）。この後、補機類の電力を系統電力から賄う状態として完全に電流値を０とする。次に、バイパス制御弁４１を開にして燃料ガス制御弁４２及びアノードオフガス開閉弁４３を閉にする（Ｓ２５１）。このとき、酸化剤ガス制御弁４４を開として酸化剤ガスａ１の導入を許し、燃料電池２０への燃料ガスｇの導入停止に伴う燃料電池２０の温度低下により、空気極２２が負圧になるのを防いでいる。燃料ガス制御弁４２及びアノードオフガス開閉弁４３を閉にすることにより、燃料電池２０への燃料ガスｇの導入が停止される（Ｓ２５２）。燃料電池２０への導入が停止された燃料ガスｇは、バイパス流路５４を通って、燃料処理装置１０の燃焼部１１に直接導入される。燃料処理装置１０では燃料ガスｇの生成が継続されている。次に、酸素含有ガス制御弁１９を閉にして選択酸化部１６への酸素含有ガスａ２の導入を停止する（Ｓ２５３）。選択酸化部１６に充填されている触媒の触媒活性は、継続して生成されている変成ガスｈにより復元され、燃料処理装置１０の性能が回復する。ここで、生成されているガスが変成ガスｈであるのは、選択酸化部１６への酸素含有ガスａ２の導入が停止されているため選択酸化反応が行なわれず、燃料ガスｇが生成されないからである。なお、ここで生成されるのが一酸化炭素を含む変成ガスｈであっても、これが燃料極２１に導入されることがないため、燃料極２１の電極触媒の被毒の問題は生じない。
【００５７】
燃料極２１への燃料ガスｇの導入が停止されると（Ｓ２５２）燃料電池２０の発電が停止する。その後、第２の所定時間が経過するまでその状態を維持する（Ｓ２５４）。第２の所定時間が経過するまでの間に、空気極２２に自然拡散により入り込んでくる酸化剤ガスａ１が空気極２２から燃料極２１に少しずつ拡散により移動して、酸化剤ガスａ１のうちの酸素分子により燃料極２１の触媒活性が復元され、燃料電池２０の性能が回復する。なお、この場合における第２の所定時間とは、燃料極２１の触媒活性が復元するまでに必要な時間である。
【００５８】
第２の所定時間が経過したら（Ｓ２５４）、酸化剤ガス制御弁４４及びカソードオフガス開閉弁４５を閉にする（Ｓ２５５）。その後、第３の所定時間が経過したら（Ｓ２５６）、酸素含有ガス制御弁１９を開にする（Ｓ２５７）。続いて、燃料ガス制御弁４２及びアノードオフガス開閉弁４３を開とし、バイパス制御弁４１を閉として（Ｓ２５８）、燃料電池２０への燃料ガスｇの導入を再開する。その後、酸化剤ガス制御弁４４及びカソードオフガス開閉弁４５を開にし（Ｓ２５９）、酸化剤ガスａ１の導入も再開して（Ｓ２０２）、発電を再開する（Ｓ２０３）。
【００５９】
ここで、燃料電池２０への燃料ガスｇの導入を停止してから再開するまでの間、燃料処理装置１０へ原料燃料ｍを供給する状態を維持して選択酸化触媒を復元しており、燃料処理装置１０が冷えることがないので、燃料処理装置１０の起動時の予熱に使うための熱を節約することができる。なお、このことは長時間にわたってシステム外の熱需要や電力負荷がない場合に、燃料処理装置１０の停止をすることを妨げる趣旨ではない。また、燃料電池２０の発電を再開する際に、燃料電池２０の燃料極２１へ燃料ガスｇを先に導入し、その後空気極２２に酸化剤ガスａ１を導入するようにして、空気極２２が瞬時に高電位になることを防止し、電極の劣化を防止するようにしている。
【００６０】
図３のフローチャートにおいて、セル電圧のうち最も低いものが第１の所定の値以下になったか、又は燃料電池２０の発電電圧が第２の所定の値以下になったか否かを判断する（Ｓ２０４）ことに代えて、電流計２６から送信される信号に基いて燃料電池２０で発電された累積時間を計測し、累積時間が第１の所定時間に達したか否かを判断してもよい。この場合、累積時間が第１の所定時間に達していない場合は、燃料ガスｇ及び酸化剤ガスａ１の燃料電池２０への導入を継続する（Ｓ２０２）。累積時間が第１の所定時間に達した場合は、貯湯タンク３１内の蓄熱量が所定の熱量以上か否かを判断する工程に進み（Ｓ２０５）、以下、フローにしたがって制御される。なお、第１の所定時間とは、燃料電池発電システム１を連続運転するときに、経験から把握される、燃料電池２０及び燃料処理装置１０の性能の低下が許容できる範囲の時間である。また、累積時間の計測は、燃料電池２０への酸化剤ガスａ１又は燃料ガスｇの導入を停止することにより、燃料電池２０の発電を停止する毎にリセットされる。
【００６１】
また、図３のフローチャートにおいて、貯湯タンク３１内の蓄熱量の判断（Ｓ２０５）及び外部電力負荷の消費電力の判断（Ｓ２０６）は、判断時の状況ではなく、制御装置４０に記憶されている過去の蓄熱量及び消費電力の変動に基き予想された状況でもよい。このとき、消費電力が所定の電力以下になる時間帯にあわせて蓄熱量が所定の熱量以上になるように燃料電池発電システム１を運転するとよい。
【００６２】
以上の説明では、一酸化炭素低減部１４は変成部１５と選択酸化部１６とを有することとして説明したが（段落００２７）、燃料電池２０の触媒を硫黄被毒させない程度に混合ガスｒ中の一酸化炭素を低減することができるときは、変成部１５を設けなくてもよい。その場合は、選択酸化部１６に直接混合ガスｒが導入される。
【００６３】
以上の説明では、燃料電池２０は固体高分子型燃料電池として説明したが、りん酸型燃料電池等の固体高分子型燃料電池以外の燃料電池であってもよい。
【００６４】
以上の説明では、Ｎの値が３以上であるか否かで燃料ガスｇ及び酸化剤ガスａ１のどちらの導入の停止を行なうかを判断したが（段落００５３）、用いる燃料電池の特性に応じて３以外の値を用いてもよい。
【００６５】
また、空気極２２への酸化剤ガスａ１の導入の停止を行なう方が燃料極２１への燃料ガスｇの導入停止を行なうよりも多いものとして説明したが（段落００５３）、空気極２２への酸化剤ガスａ１の導入の停止を行なうよりも燃料極２１への燃料ガスｇの導入停止を行なう方が多くてもよい。この場合、図３のフローチャートにおいて、工程Ｓ２３０がＮ＝０となり、工程Ｓ２５０がＮ＝Ｎ＋１となる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システムを説明する模式的系統図である。
【図２】燃料電池の発電電流と発電電圧との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システムの動作を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システムの各制御弁の状態を図３のフローチャートにおける各工程毎に示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１    燃料電池発電システム
１０  燃料処理装置
１１  燃焼部
１３  改質部
１４  一酸化炭素低減部
２０  燃料電池
２１  燃料極
２２  空気極
２４  セル電圧計測器（電圧計測手段）
２５  電圧計（電圧計測手段）
２８  パワーコンディショナー（外部電力負荷検知手段）
３１  貯湯タンク
３２  蓄熱量検知器（蓄熱量検知手段）
４０  制御装置
ａ１  酸化剤ガス
ａ２  酸素含有ガス
ｇ    燃料ガス
ｍ    原料燃料
ｒ    混合ガス
【図１】
2006120421.tif 000003
【図２】
2006120421.tif 000004
【図３】
2006120421.tif 000005
【図４】
2006120421.tif 000006