(57)【要約】【課題】製造コストを抑えながらも、起動運転中に脱硫触媒の劣化が比較的早く進行してしまう事態を回避しやすい燃料電池システムを提供する。【解決手段】運転制御部は、起動運転中には燃料ガス帰還路１３の流通抵抗を相対的に小さい状態に調節し且つ燃料電池部５で発電させない状態で、脱硫部６での脱硫処理と改質部３での改質処理と燃焼部８での燃焼処理とを行い、起動運転後の発電運転中には燃料ガス帰還路１３の流通抵抗を相対的に大きい状態に調節し且つ燃料電池部５で発電させる状態で、脱硫部６での脱硫処理と改質部３での改質処理と燃焼部８での燃焼処理とを行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される原燃料に対する脱硫処理を行う脱硫部と、
前記脱硫部で脱硫処理された前記原燃料を改質して燃料ガスを生成する改質処理を行う改質部と、
前記改質部で生成された前記燃料ガスが供給されるアノード、及び、発電用酸素ガスが供給されるカソードを有する燃料電池部と、
前記燃料電池部の前記アノードから排出される排出燃料ガス中の燃料成分を燃焼させて、その燃焼熱を前記改質部に提供する燃焼処理を行う燃焼部と、
前記脱硫部を経由して前記改質部に供給される前記原燃料が通る原燃料流路と、
前記改質部で生成された前記燃料ガスが前記燃料電池部に至る間に通る燃料ガス流路と、
前記燃料ガス流路の途中の分岐部から分岐して、前記改質部で生成された前記燃料ガスの一部を前記脱硫部よりも上流側の前記原燃料流路に混入させるための燃料ガス帰還路と、
運転制御部とを備える燃料電池システムであって、
前記運転制御部は、
起動運転中には前記燃料ガス帰還路の流通抵抗を相対的に小さい状態に調節し且つ前記燃料電池部で発電させない状態で、前記脱硫部での前記脱硫処理と前記改質部での前記改質処理と前記燃焼部での前記燃焼処理とを行い、
前記起動運転後の発電運転中には前記燃料ガス帰還路の流通抵抗を相対的に大きい状態に調節し且つ前記燃料電池部で発電させる状態で、前記脱硫部での前記脱硫処理と前記改質部での前記改質処理と前記燃焼部での前記燃焼処理とを行う燃料電池システム。
【請求項２】
前記運転制御部は、前記改質部の温度が目標改質温度以上になると、前記起動運転から前記発電運転に切り替える請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料ガス帰還路は、その途中で、流通抵抗が相対的に大きい大抵抗流路と、流通抵抗が相対的に小さく且つ開閉弁が設けられる小抵抗流路とを並行に有し、
前記運転制御部は、前記起動運転中には前記開閉弁を開き、前記発電運転中には前記開閉弁を閉じる請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記大抵抗流路にはオリフィスが設けられ、前記小抵抗流路には前記開閉弁が設けられている請求項３に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、脱硫部と、改質部と、燃料電池部と、燃焼部と、を備える燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化水素を含む原燃料に水素を添加した上で、当該原燃料に含まれる硫黄成分の脱硫処理を行うことで、脱硫触媒の長寿命化を図ることのできる脱硫器がある。特許文献１には、このような脱硫器を有する燃料電池システムが記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の燃料電池システムにおいては、脱硫部（特許文献１では「脱硫器」）で原燃料の脱硫処理が行われる。また、この燃料電池システムにおいては、脱硫処理された原燃料が、改質部（特許文献１では「改質器」）で改質される。これにより、水素を含む燃料ガス（特許文献１では「水素含有ガス」）が生成される。そして、この燃料ガスは、燃料電池部（特許文献１では「燃料電池」）におけるアノードに供給される。
【０００４】
また、特許文献１に記載の燃料電池システムにおいては、原燃料が、原燃料供給路を通して脱硫部に供給される。また、原燃料は、原燃料供給路の途中の原燃料分岐箇所から分岐した原燃料分流路を通して、燃焼部（特許文献１では「燃焼器」）にも供給される。燃焼部は、供給された原燃料を燃焼することによって、改質器を加熱するための燃焼熱を生じる。
【０００５】
また、特許文献１に記載の燃料電池システムにおいては、改質部で生成された燃料ガスが、水素含有ガス供給路を通してアノードに供給される。また、燃料ガスは、水素含有ガス供給路の途中の水素含有ガス分流箇所から分岐したリサイクルガス供給路を通して、原燃料供給路にも供給される。これにより、脱硫部には、水素が添加された原燃料が供給されることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１９５３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許文献１に記載の燃料電池システムにおいて、原燃料分流路の途中には、流路を開閉する開閉弁が設けられている。そして、この燃料電池システムにおいては、起動運転中には、この開閉弁が開弁される。これにより、脱硫部に原燃料が供給されることを抑制すると共に、燃焼部に原燃料を供給することができる。即ち、これにより、起動運転中に、水素含有量の少ない原燃料が低温状態の脱硫部へ供給される事態は回避される。
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の燃料電池システムにおいては、上述の原燃料分流路及び開閉弁を設けるためのコストがかかる。
【０００９】
ここで、上記の特許文献１に記載の燃料電池システムにおいて、単に、上述の原燃料分流路及び開閉弁を備えない構成とした場合、起動運転中に、水素含有量の少ない原燃料が低温状態の脱硫部へ供給される事態が想定される。これにより、脱硫部における脱硫触媒の劣化が比較的早く進行してしまう場合がある。
【００１０】
本発明の目的は、製造コストを抑えながらも、起動運転中に脱硫触媒の劣化が比較的早く進行してしまう事態を回避しやすい燃料電池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の特徴は、
供給される原燃料に対する脱硫処理を行う脱硫部と、
前記脱硫部で脱硫処理された前記原燃料を改質して燃料ガスを生成する改質処理を行う改質部と、
前記改質部で生成された前記燃料ガスが供給されるアノード、及び、発電用酸素ガスが供給されるカソードを有する燃料電池部と、
前記燃料電池部の前記アノードから排出される排出燃料ガス中の燃料成分を燃焼させて、その燃焼熱を前記改質部に提供する燃焼処理を行う燃焼部と、
前記脱硫部を経由して前記改質部に供給される前記原燃料が通る原燃料流路と、
前記改質部で生成された前記燃料ガスが前記燃料電池部に至る間に通る燃料ガス流路と、
前記燃料ガス流路の途中の分岐部から分岐して、前記改質部で生成された前記燃料ガスの一部を前記脱硫部よりも上流側の前記原燃料流路に混入させるための燃料ガス帰還路と、
運転制御部とを備える燃料電池システムであって、
前記運転制御部は、
起動運転中には前記燃料ガス帰還路の流通抵抗を相対的に小さい状態に調節し且つ前記燃料電池部で発電させない状態で、前記脱硫部での前記脱硫処理と前記改質部での前記改質処理と前記燃焼部での前記燃焼処理とを行い、
前記起動運転後の発電運転中には前記燃料ガス帰還路の流通抵抗を相対的に大きい状態に調節し且つ前記燃料電池部で発電させる状態で、前記脱硫部での前記脱硫処理と前記改質部での前記改質処理と前記燃焼部での前記燃焼処理とを行うことにある。
【００１２】
本発明であれば、起動運転中には、燃料ガス帰還路の流通抵抗が相対的に小さい状態となる。そのため、起動運転中には、比較的多くの燃料ガスが原燃料流路に混入される。燃料ガスには水素が含まれているため、起動運転中には、比較的多くの水素が原燃料流路に混入されることとなる。
【００１３】
従って、本発明であれば、起動運転中に、水素含有量の少ない原燃料が低温状態の脱硫部へ供給される事態を回避しやすくなる。これにより、脱硫部における脱硫触媒の劣化が比較的早く進行してしまうことを回避しやすい。
【００１４】
また、本発明であれば、原燃料を燃焼部に供給するための流路を設けずとも、起動運転中に、水素含有量の少ない原燃料が低温状態の脱硫部へ供給される事態を回避しやすい。これにより、製造コストを抑えることができる。
【００１５】
即ち、本発明であれば、製造コストを抑えながらも、起動運転中に脱硫触媒の劣化が比較的早く進行してしまう事態を回避しやすくなる。
【００１６】
しかも、本発明であれば、起動運転後の発電運転中には燃料ガス帰還路の流通抵抗が相対的に大きい状態となる。これにより、発電運転中に、必要以上に多くの量の燃料ガスを原燃料流路に帰還させてしまう事態を回避できる。
【００１７】
即ち、本発明であれば、発電運転中に、燃料ガスをアノードへ効率良く供給できる。
【００１８】
さらに、本発明において、
前記運転制御部は、前記改質部の温度が目標改質温度以上になると、前記起動運転から前記発電運転に切り替えると好適である。
【００１９】
本発明において、脱硫部が低温状態であるときに、起動運転から発電運転に切り替えられると、発電運転の開始直後であって、脱硫部の温度が上昇して高温となるまでの期間は、水素含有量の少ない原燃料が低温状態の脱硫部へ供給される事態が想定される。この場合、発電運転の開始直後に、脱硫触媒の劣化が比較的早く進行してしまう。
【００２０】
ここで、上記の構成によれば、改質部の温度が目標改質温度以上になると、起動運転から発電運転に切り替えられる。改質部の温度が目標改質温度以上であれば、脱硫部の温度は比較的高い状態である。
【００２１】
即ち、上記の構成によれば、脱硫部の温度が比較的高い状態となった後で、起動運転から発電運転に切り替えられる。従って、発電運転の開始直後に、水素含有量の少ない原燃料が低温状態の脱硫部へ供給される事態を回避しやすくなる。これにより、発電運転の開始直後に、脱硫触媒の劣化が比較的早く進行してしまうことを回避しやすくなる。
【００２２】
さらに、本発明において、
前記燃料ガス帰還路は、その途中で、流通抵抗が相対的に大きい大抵抗流路と、流通抵抗が相対的に小さく且つ開閉弁が設けられる小抵抗流路とを並行に有し、
前記運転制御部は、前記起動運転中には前記開閉弁を開き、前記発電運転中には前記開閉弁を閉じると好適である。
【００２３】
この構成によれば、起動運転中には燃料ガス帰還路の流通抵抗を相対的に小さい状態に調節すると共に、起動運転後の発電運転中には燃料ガス帰還路の流通抵抗を相対的に大きい状態に調節することを、比較的簡素な構成で実現することが可能となる。
【００２４】
さらに、本発明において、
前記大抵抗流路にはオリフィスが設けられ、前記小抵抗流路には前記開閉弁が設けられていると好適である。
【００２５】
この構成によれば、大抵抗流路の流通抵抗を相対的に大きく設定することを、オリフィスによって、比較的簡素な構成で実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】運転制御部に関する構成を示すブロック図である。
【図３】燃料電池部が接続されている電気回路の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
〔燃料電池システムの全体構成〕
図１に示すように、燃料電池システム１は、原燃料流路２と、燃料改質装置Ａと、燃料ガス流路４と、燃料電池部５と、を備えている。また、燃料改質装置Ａは、脱硫部６と、改質部３と、燃焼部８と、を有している。尚、本実施形態において、燃料電池部５は、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）である。ただし、本発明はこれに限定されず、燃料電池部５は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）であっても良い。
【００２８】
原燃料流路２の途中には、脱硫部６が設けられている。また、原燃料流路２には、原燃料が供給される。そして、原燃料は、原燃料流路２を通って、脱硫部６を経由し、改質部３に到達する。
【００２９】
このように、燃料電池システム１は、脱硫部６を経由して改質部３に供給される原燃料が通る原燃料流路２を備えている。
【００３０】
改質部３に到達した原燃料は、改質部３において改質処理される。これにより、水素を主成分とする燃料ガスが生成される。そして、生成された燃料ガスは、燃料ガス流路４を通して燃料電池部５に供給される。即ち、燃料ガス流路４は、燃料ガスが燃料電池部５に至る間に通る流路である。
【００３１】
このように、燃料電池システム１は、改質部３で生成された燃料ガスが燃料電池部５に至る間に通る燃料ガス流路４を備えている。
【００３２】
また、図１に示すように、原燃料流路２において、脱硫部６の上流側には、流量計２ａ及び原燃料用ブロアー２ｂが設けられている。原燃料用ブロアー２ｂにより、原燃料が原燃料流路２を通って流される。また、流量計２ａにより、原燃料流路２を通る原燃料の流量が計測される。
【００３３】
脱硫部６には、脱硫触媒が充填されている。そして、原燃料流路２を通して脱硫部６に供給された炭化水素やアルコール等の原燃料は、脱硫部６において脱硫処理される。本実施形態において、原燃料は、メタンやプロパンなどの炭化水素を主成分とする原燃料ガスである。これら原燃料として用いられるメタンやプロパンなどは一般に都市ガスやＬＰＧであり、例えばジメチルスルフィド（ＤＭＳ）などの硫黄化合物が付臭剤として含まれている。よって、改質部３に充填されている改質触媒や燃料電池部５のセルを構成するアノード５ａなどが硫黄化合物によって劣化することを避けるために、脱硫部６によってその硫黄化合物を除去する。
【００３４】
尚、本実施形態において、脱硫部６に充填されている脱硫触媒は、水素の添加された原燃料を脱硫処理する水添脱硫触媒である。
【００３５】
このように、燃料電池システム１は、供給される原燃料に対する脱硫処理を行う脱硫部６を備えている。
【００３６】
上述の通り、改質部３には、改質触媒が充填されている。改質部３において、水蒸気の存在下で脱硫処理後の原燃料の水蒸気改質が行われる。これにより、水素を主成分とする燃料ガスが生成される。
【００３７】
このように、燃料電池システム１は、脱硫部６で脱硫処理された原燃料を改質して燃料ガスを生成する改質処理を行う改質部３を備えている。
【００３８】
また、図１に示すように、燃料電池部５は、アノード５ａ、カソード５ｂ、電解質５ｃを有している。改質部３で生成された燃料ガスは、燃料ガス流路４を通して燃料電池部５におけるアノード５ａに供給される。
【００３９】
また、燃料電池システム１は、酸素ガス流路９を備えている。そして、発電用酸素ガスとしての空気が、酸素ガス流路９を通してカソード５ｂに供給される。カソード５ｂを通過した空気は、排空気として燃料電池部５の外部へ排出される。
【００４０】
このように、燃料電池システム１は、改質部３で生成された燃料ガスが供給されるアノード５ａ、及び、発電用酸素ガスが供給されるカソード５ｂを有する燃料電池部５を備えている。
【００４１】
酸素ガス流路９の途中には、流量計９ａ及び発電酸素用ブロアー９ｂが設けられている。発電酸素用ブロアー９ｂにより、空気が酸素ガス流路９を通って流される。また、流量計９ａにより、酸素ガス流路９を通る空気の流量が計測される。
【００４２】
図２に示すように、燃料電池システム１は、運転制御部１０を備えている。また、図３に示すように、燃料電池部５は、電気回路１１に電気的に接続されている。電気回路１１には、インバータ１１ａ、電力負荷１１ｂ、スイッチ１２が含まれている。そして、図２に示すように、運転制御部１０は、スイッチ１２の切替制御を行う。
【００４３】
燃料電池部５で発電させない状態においては、スイッチ１２は切断状態となっている。また、燃料電池部５で発電させる状態においては、スイッチ１２は接続状態となっている。
【００４４】
アノード５ａに燃料ガスが供給され、且つ、カソード５ｂに空気が供給されている状態において、スイッチ１２が切断状態であれば燃料電池部５で発電は行われず、スイッチ１２が接続状態であれば燃料電池部５で発電が行われる。
【００４５】
また、図１に示すように、燃料電池システム１においては、燃焼部８が改質部３に併設されている。
【００４６】
アノード５ａからは、排出燃料ガスが排出される。この排出燃料ガスは、排ガス流路７を通って、燃焼部８に流入する。排出燃料ガスには、燃料電池部５における発電反応に用いられなかった水素などの燃料成分が含まれている。この燃料成分が、燃焼部８で燃焼に用いられる。そして、この燃焼により生じた燃焼熱は、改質部３に提供される。
【００４７】
このように、燃料電池システム１は、燃料電池部５のアノード５ａから排出される排出燃料ガス中の燃料成分を燃焼させて、その燃焼熱を改質部３に提供する燃焼処理を行う燃焼部８を備えている。
【００４８】
図２に示すように、燃焼部８における燃焼処理は、運転制御部１０によって制御される。また、図１に示すように、燃焼部８における燃焼で生じた排気ガスは、燃料改質装置Ａの外部へ排出される。
【００４９】
〔燃料ガス帰還路に関する構成〕
図１に示すように、燃料電池システム１は、燃料ガス帰還路１３を備えている。燃料ガス帰還路１３は、燃料ガス流路４の途中の分岐部４ａから分岐して、脱硫部６よりも上流側の原燃料流路２に接続している。より具体的には、燃料ガス帰還路１３は、原燃料流路２における流量計２ａと原燃料用ブロアー２ｂとの間に接続している。尚、図１に示すように、流量計２ａは原燃料用ブロアー２ｂよりも上流側に位置している。即ち、燃料ガス帰還路１３は、原燃料用ブロアー２ｂよりも上流側の原燃料流路２に接続している。
【００５０】
この構成により、改質部３で生成された燃料ガスの一部は、燃料ガス帰還路１３を通り、脱硫部６よりも上流側の原燃料流路２に混入することとなる。より具体的には、改質部３で生成された燃料ガスの一部は、燃料ガス帰還路１３を通り、原燃料流路２における流量計２ａと原燃料用ブロアー２ｂとの間に混入することとなる。
【００５１】
このように、燃料電池システム１は、燃料ガス流路４の途中の分岐部４ａから分岐して、改質部３で生成された燃料ガスの一部を脱硫部６よりも上流側の原燃料流路２に混入させるための燃料ガス帰還路１３を備えている。
【００５２】
燃料ガス帰還路１３は、その途中で、小抵抗流路１４と大抵抗流路１５とを並行に有している。大抵抗流路１５にはオリフィス１５ａが設けられている。これにより、大抵抗流路１５の流通抵抗は相対的に大きくなっている。また、小抵抗流路１４は、流通抵抗が相対的に小さくなるように構成されている。そして、小抵抗流路１４には、開閉弁１４ａが設けられている。図２に示すように、開閉弁１４ａは、運転制御部１０によって開閉制御される。
【００５３】
このように、燃料ガス帰還路１３は、その途中で、流通抵抗が相対的に大きい大抵抗流路１５と、流通抵抗が相対的に小さく且つ開閉弁１４ａが設けられる小抵抗流路１４とを並行に有している。また、大抵抗流路１５にはオリフィス１５ａが設けられ、小抵抗流路１４には開閉弁１４ａが設けられている。
【００５４】
図１及び図２に示すように、燃料電池システム１は、温度センサ１６を備えている。温度センサ１６は、改質部３に取り付けられており、改質部３の温度を測定するように構成されている。
【００５５】
図２に示すように、温度センサ１６による測定値は、運転制御部１０に入力される。運転制御部１０は、入力された測定値に基づいて、開閉弁１４ａ、スイッチ１２、燃焼部８を制御するように構成されている。これにより、運転制御部１０は、燃料電池システム１の運転状態を、起動運転と発電運転との間で切り替える。
【００５６】
より具体的には、運転制御部１０は、起動運転において、入力された測定値が目標改質温度以上であるか否かを判定する。そして、入力された測定値が目標改質温度以上ではないと判定した場合、起動運転を継続させる。また、入力された測定値が目標改質温度以上であると判定した場合、起動運転から発電運転に切り替える。
【００５７】
このように、運転制御部１０は、改質部３の温度が目標改質温度以上になると、起動運転から発電運転に切り替える。
【００５８】
また、運転制御部１０は、起動運転中には開閉弁１４ａを開き、発電運転中には開閉弁１４ａを閉じるように構成されている。さらに、運転制御部１０は、起動運転中にはスイッチ１２を切断状態として、発電運転中にはスイッチ１２を接続状態とするように構成されている。
【００５９】
〔起動運転及び発電運転について〕
以下では、運転制御部１０による運転状態の切り替えについて説明するため、燃料電池システム１が起動され、起動運転が行われた後に、発電運転に切り替えられ、燃料電池部５での発電が行われるようになるまでの過程を説明する。
【００６０】
燃料電池システム１が起動されると、起動運転が開始される。起動運転中には、運転制御部１０により、開閉弁１４ａは開かれている。これにより、燃料ガス帰還路１３の流通抵抗は相対的に小さい状態に調節されている。
【００６１】
また、起動運転中には、運転制御部１０により、スイッチ１２が切断状態とされている。これにより、起動運転中における燃料電池システム１は、燃料電池部５で発電させない状態となっている。
【００６２】
尚、起動運転の開始直後においては、改質部３及び脱硫部６は低温状態である。
【００６３】
また、起動運転中には、原燃料用ブロアー２ｂ及び発電酸素用ブロアー９ｂが駆動されている。これにより、原燃料が原燃料流路２を通って流されると共に、空気が酸素ガス流路９を通って流される。
【００６４】
そして、原燃料は、脱硫部６において脱硫処理され、改質部３において改質処理される。改質処理により生成された燃料ガスのうち、一部は燃料ガス帰還路１３に流入し、残りはアノード５ａ及び排ガス流路７を通過して、燃焼部８に流入する。
【００６５】
ここで、燃料ガス帰還路１３の流通抵抗は相対的に小さい状態になっているため、比較的多くの燃料ガスが、燃料ガス帰還路１３を通って原燃料流路２に流入する。燃料ガスには水素が含まれているため、起動運転中には、比較的多くの水素が原燃料流路２に混入され、脱硫部６に提供されることとなる。
【００６６】
また、燃焼部８に流入した燃料ガスは燃焼処理される。この燃焼により生じた燃焼熱は、改質部３に提供される。これにより、改質部３の温度が上昇していく。
【００６７】
このように、運転制御部１０は、起動運転中には燃料ガス帰還路１３の流通抵抗を相対的に小さい状態に調節し且つ燃料電池部５で発電させない状態で、脱硫部６での脱硫処理と改質部３での改質処理と燃焼部８での燃焼処理とを行うように構成されている。
【００６８】
また、上述の通り、運転制御部１０は、起動運転において、温度センサ１６より入力された測定値が目標改質温度以上であるか否かを判定する。起動運転の開始直後においては、改質部３は低温状態であるため、目標改質温度に達するまでの期間は、温度センサ１６より入力された測定値が目標改質温度以上ではないと判定される。
【００６９】
これにより、改質部３の温度が目標改質温度に達するまでの期間は、起動運転が継続することとなる。そして、起動運転の継続に伴い、改質部３及び脱硫部６の温度は上昇していく。
【００７０】
運転制御部１０において、温度センサ１６より入力された測定値が目標改質温度以上であると判定されると、起動運転から発電運転に切り替わる。
【００７１】
発電運転中には、運転制御部１０により、開閉弁１４ａは閉じられている。これにより、燃料ガス帰還路１３の流通抵抗は相対的に大きい状態に調節されている。
【００７２】
また、発電運転中には、運転制御部１０により、スイッチ１２が接続状態とされている。これにより、発電運転中における燃料電池システム１は、燃料電池部５で発電させる状態となっている。
【００７３】
また、発電運転中には、起動運転中と同様に、原燃料用ブロアー２ｂ及び発電酸素用ブロアー９ｂが駆動されている。これにより、原燃料が原燃料流路２を通って流されると共に、空気が酸素ガス流路９を通って流される。
【００７４】
そして、原燃料は、脱硫部６において脱硫処理され、改質部３において改質処理される。改質処理により生成された燃料ガスのうち、一部は燃料ガス帰還路１３に流入し、残りはアノード５ａに流入する。また、カソード５ｂには、空気が供給されている。
【００７５】
ここで、発電運転中には、スイッチ１２が接続状態であるため、燃料電池部５で発電が行われることとなる。
【００７６】
上述の通り、アノード５ａからは、排出燃料ガスが排出される。この排出燃料ガスは、排ガス流路７を通って、燃焼部８に流入する。排出燃料ガスには、燃料電池部５における発電反応に用いられなかった水素などの燃料成分が含まれている。この燃料成分が、燃焼部８で燃焼に用いられる。そして、この燃焼により生じた燃焼熱は、改質部３に提供される。
【００７７】
また、発電運転中には、燃料ガス帰還路１３の流通抵抗は相対的に大きい状態になっているため、比較的少ない量の燃料ガスが、燃料ガス帰還路１３を通って原燃料流路２に流入する。
【００７８】
このように、運転制御部１０は、起動運転後の発電運転中には燃料ガス帰還路１３の流通抵抗を相対的に大きい状態に調節し且つ燃料電池部５で発電させる状態で、脱硫部６での脱硫処理と改質部３での改質処理と燃焼部８での燃焼処理とを行うように構成されている。
【００７９】
以上で説明した構成であれば、起動運転中には、燃料ガス帰還路１３の流通抵抗が相対的に小さい状態となる。そのため、起動運転中には、比較的多くの燃料ガスが原燃料流路２に混入される。燃料ガスには水素が含まれているため、起動運転中には、比較的多くの水素が原燃料流路２に混入されることとなる。
【００８０】
従って、以上で説明した構成であれば、起動運転中に、水素含有量の少ない原燃料が低温状態の脱硫部６へ供給される事態を回避しやすくなる。これにより、脱硫部６における脱硫触媒の劣化が比較的早く進行してしまうことを回避しやすい。
【００８１】
また、以上で説明した構成であれば、原燃料を燃焼部８に供給するための流路を設けずとも、起動運転中に、水素含有量の少ない原燃料が低温状態の脱硫部６へ供給される事態を回避しやすい。これにより、製造コストを抑えることができる。
【００８２】
即ち、以上で説明した構成であれば、製造コストを抑えながらも、起動運転中に脱硫触媒の劣化が比較的早く進行してしまう事態を回避しやすくなる。
【００８３】
しかも、以上で説明した構成であれば、起動運転後の発電運転中には燃料ガス帰還路１３の流通抵抗が相対的に大きい状態となる。これにより、発電運転中に、必要以上に多くの量の燃料ガスを原燃料流路２に帰還させてしまう事態を回避できる。
【００８４】
即ち、以上で説明した構成であれば、発電運転中に、燃料ガスをアノード５ａへ効率良く供給できる。
【００８５】
〔その他の実施形態〕
（１）起動運転中に、発電酸素用ブロアー９ｂが駆動されない構成であっても良い。
【００８６】
（２）温度センサ１６は設けられていなくても良い。
【００８７】
（３）オリフィス１５ａは設けられていなくても良い。その場合、オリフィス１５ａが設けられる代わりに、大抵抗流路１５が比較的細いパイプ部材で構成され、且つ、小抵抗流路１４が比較的太いパイプ部材で構成されることにより、大抵抗流路１５の流通抵抗が相対的に大きくなり、小抵抗流路１４の流通抵抗が相対的に小さくなるように構成されていても良い。
【００８８】
（４）開閉弁１４ａの代わりに、開度を多段階または無段階に調節可能なコントロール弁が小抵抗流路１４に設けられていても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）を備える燃料電池システムだけでなく、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を備える燃料電池システムにも利用可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１      燃料電池システム
２      原燃料流路
３      改質部
４      燃料ガス流路
４ａ    分岐部
５      燃料電池部
５ａ    アノード
５ｂ    カソード
６      脱硫部
８      燃焼部
１０    運転制御部
１３    燃料ガス帰還路
１４    小抵抗流路
１４ａ  開閉弁
１５    大抵抗流路
１５ａ  オリフィス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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