(57)【要約】【課題】燃料電池システムにおいて、燃料の組成が変動する場合においても、比較的低コストにて、燃焼部を着火する前に吸着質の吸着部の吸着量を飽和状態にする。【解決手段】燃料電池システム１の制御装置１５は、吸着質を吸着する吸着部４２ｂ１の温度と吸着部４２ｂ１に吸着可能な吸着質の飽和量との関係を示す複数の相関関係Ｃ１〜Ｃ５のうち一つの相関関係を選定し、一つの相関関係における第一温度センサ３４ｄの現時点の検出温度に対応する現飽和量と、基準飽和量との差を、吸着部４２ｂ１が吸着可能な吸着質の吸着可能量として導出する導出制御を実行する。制御装置１５は、この吸着可能量だけ、吸着質を吸着部４２ｂ１に吸着させても燃焼部３６が着火しない場合、一つの相関関係に対して吸着質の所定成分の割合が異なるために現飽和量が増加した他の相関関係を選定し、かつ前回の導出制御の現飽和量を基準飽和量に設定して、導出制御を繰返し実行する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給源から直接供給され、かつ、付臭剤が添加された直接燃料、または、前記供給源から供給され、かつ、前記付臭剤が添加された改質用原料が改質された改質燃料である燃料と、酸化剤ガスとにより発電を行う燃料電池と、
前記供給源から前記燃料電池に向けて前記直接燃料または前記改質用原料を流通させる燃料供給管に配置され、前記直接燃料または前記改質用原料の供給を行う燃料供給装置と、
前記燃料電池から導出された燃料オフガスと酸化剤オフガスとの燃焼を行う燃焼部と、
前記燃料供給管に配置され、吸着質を脱離可能に吸着し、かつ、前記燃料電池の温度と相関を有して温度変化する吸着部を有する吸着装置と、
前記吸着部の温度を検出する温度センサと、
前記燃料電池を少なくとも制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、
前記吸着質は、前記付臭剤、前記直接燃料および前記改質用原料であり、
前記制御装置は、
前記吸着部の温度と前記吸着部に吸着可能な前記吸着質の飽和量である吸着飽和量との関係を示す複数の相関関係であって、前記吸着質の所定成分の割合が互いに異なる前記複数の相関関係を記憶する記憶部と、
前記燃料電池の前記発電の準備を行う起動運転が開始された場合、前記複数の相関関係のうち一つの相関関係を選定し、前記一つの相関関係における前記温度センサの現時点の検出温度に対応する前記吸着飽和量である現飽和量と、基準となる前記吸着飽和量である基準飽和量との差を、前記吸着部が吸着可能な前記吸着質の量である吸着可能量として導出する導出制御を実行する吸着可能量導出部と、
前記吸着可能量導出部の前記導出制御によって導出された前記吸着可能量だけ、前記燃料供給装置による前記供給を行うことにより、前記吸着質を前記吸着部に吸着させる吸着制御を実行する吸着制御部と、
前記吸着制御部によって前記吸着制御が実行された後、前記燃料供給装置による前記供給を行い、かつ、前記燃焼部を点火する点火制御を実行する点火制御部と、
前記点火制御部によって前記点火制御が実行された場合、前記燃焼部が着火したか否かを判定する判定制御を実行する判定制御部と、
前記判定制御部の前記判定制御によって前記燃焼部が着火していないと判定された場合、前記導出制御、前記吸着制御、前記点火制御および前記判定制御を繰返し実行させる繰返し制御を実行する繰返し制御部と、を備え、
前記吸着可能量導出部は、
前記繰返し制御部の前記繰返し制御によって前記導出制御を実行するときに、
前記一つの相関関係を、前回実行された前記導出制御にて用いられた前記一つの相関関係に対して、前記吸着質の所定成分の割合が異なることにより前記現飽和量が増加した、前記複数の相関関係のうち他の相関関係を選定し、かつ、
前記基準飽和量を、前記前回実行された前記導出制御にて導出された前記現飽和量に設定して、前記導出制御を実行する燃料電池システム。
【請求項２】
前記吸着質の所定成分は、ブタンである請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記吸着可能量導出部は、
前記繰返し制御部の前記繰返し制御によって前記導出制御を実行するときに、
前記点火制御にて前記燃料供給装置による前記供給によって吸着した前記吸着質の量を考慮して、前記吸着可能量を導出する請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記繰返し制御部の前記繰返し制御によって前記導出制御が所定回数以上実行された場合、前記起動運転を停止する運転停止部をさらに備えている請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記起動運転、および前記燃焼部の前記燃焼をさせて前記燃料電池の前記発電を行う発電運転を少なくとも行う運転モードと、前記運転モードが停止され、前記燃焼部の前記燃焼がされず、かつ前記発電が行われずに前記運転モードの開始を待機している待機モードと、を有し、
前記吸着可能量導出部は、
現在の前記運転モードにおいて前記導出制御を最初に実行する場合、
前記基準飽和量を、前記一つの相関関係において、前記現在の前記運転モードの直前の前記運転モードの停止時点の前記検出温度に対応する前記吸着飽和量とする請求項１乃至請求項４の何れか一項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、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムの一形式として特許文献１に示されている燃料電池システムが知られている。特許文献１の燃料電池システムは、起動運転において燃焼部を着火する前に、吸着装置の吸着部の温度に基づいて、吸着部に吸着可能な燃料電池の燃料やその燃料に含まれる硫黄などの吸着質の量（吸着可能量）を導出し、その吸着可能量だけ燃料を吸着部に供給して吸着させて、吸着部に吸着した吸着質の総量（吸着量）を飽和状態にするように原料ポンプを駆動している。
【０００３】
その後、燃料を燃料電池に供給して燃焼部を着火する場合には、吸着部の吸着量が飽和状態となっていることにより、燃料が吸着部に吸着しないため、燃焼部が着火するための燃料の流量が十分に確保される。このように、燃焼部が着火される前に、吸着部の吸着量を飽和状態にするために必要な吸着可能量だけ燃料を供給するため、燃料電池システムの運転において低コスト化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１５２２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、燃料の成分の割合が変動する場合においては、飽和状態となる吸着部の吸着量が変動することが考えられる。燃料の成分の割合は、例えば、燃料が天然ガスである場合には地域によって変動し、燃料がガスボンベから供給されているＬＰＧである場合にはＬＰＧの使用量によって変動する。上述した特許文献１の燃料電池システムにおいて、燃料の成分の割合が変動したことにより、吸着部の温度に基づいて導出された吸着可能量だけ吸着質が吸着部に吸着したとしても、吸着部の吸着量が飽和状態とならないことがあると考えられる。この場合、燃料を燃料電池に供給して燃焼部を着火しようとしても、燃料が吸着部に吸着するため、燃焼部が着火するための燃料の流量が不足して、燃焼部が着火されないと考えられる。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した課題を解消するためになされたもので、燃料電池システムにおいて、燃料の組成が変動する場合においても、比較的低コストにて、起動運転において燃焼部を着火する前に吸着装置の吸着部に吸着した吸着質の量を飽和状態にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る燃料電池システムは、供給源から直接供給され、かつ、付臭剤が添加された直接燃料、または、供給源から供給され、かつ、付臭剤が添加された改質用原料が改質された改質燃料である燃料と、酸化剤ガスとにより発電を行う燃料電池と、供給源から燃料電池に向けて直接燃料または改質用原料を流通させる燃料供給管に配置され、直接燃料または改質用原料の供給を行う燃料供給装置と、燃料電池から導出された燃料オフガスと酸化剤オフガスとの燃焼を行う燃焼部と、燃料供給管に配置され、吸着質を脱離可能に吸着し、かつ、燃料電池の温度と相関を有して温度変化する吸着部を有する吸着装置と、吸着部の温度を検出する温度センサと、燃料電池を少なくとも制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、吸着質は、付臭剤、直接燃料および改質用原料であり、制御装置は、吸着部の温度と吸着部に吸着可能な吸着質の飽和量である吸着飽和量との関係を示す複数の相関関係であって、吸着質の所定成分の割合が互いに異なる複数の相関関係を記憶する記憶部と、燃料電池の発電の準備を行う起動運転が開始された場合、複数の相関関係のうち一つの相関関係を選定し、一つの相関関係における温度センサの現時点の検出温度に対応する吸着飽和量である現飽和量と、基準となる吸着飽和量である基準飽和量との差を、吸着部が吸着可能な吸着質の量である吸着可能量として導出する導出制御を実行する吸着可能量導出部と、吸着可能量導出部の導出制御によって導出された吸着可能量だけ、燃料供給装置による供給を行うことにより、吸着質を吸着部に吸着させる吸着制御を実行する吸着制御部と、吸着制御部によって吸着制御が実行された後、燃料供給装置による供給を行い、かつ、燃焼部を点火する点火制御を実行する点火制御部と、点火制御部によって点火制御が実行された場合、燃焼部が着火したか否かを判定する判定制御を実行する判定制御部と、判定制御部の判定制御によって燃焼部が着火していないと判定された場合、導出制御、吸着制御、点火制御および判定制御を繰返し実行させる繰返し制御を実行する繰返し制御部と、を備え、吸着可能量導出部は、繰返し制御部の繰返し制御によって導出制御を実行するときに、一つの相関関係を、前回実行された導出制御にて用いられた一つの相関関係に対して、吸着質の所定成分の割合が異なることにより現飽和量が増加した、複数の相関関係のうち他の相関関係を選定し、かつ、基準飽和量を、前回実行された導出制御にて導出された現飽和量に設定して、導出制御を実行する。
【発明の効果】
【０００８】
起動運転が開始されて、導出制御、吸着制御および着火制御が実行された後においても、燃焼部が着火されていない場合、吸着質の所定成分の割合が変動したことにより、吸着部の吸着量が飽和状態となっていないため、供給源から供給された直接燃料または改質用原料が吸着部に吸着して、燃料電池から燃焼部に導出される直接燃料または改質用原料の流量が不足していることが考えられる。これに対して、本発明の燃料電池システムは、燃焼部が着火されていない場合、導出制御、吸着制御、点火制御および判定制御が判定制御によって繰返し実行され、導出制御が実行されるときに、一つの相関関係が、前回の導出制御にて使用された相関関係より現飽和量が増加した他の相関関係に選定され、かつ基準飽和量が、前回の導出制御にて用いられた現飽和量に設定される。これにより、今回の導出制御によって導出される吸着可能量は、吸着部の実際の吸着飽和量に対する、前回の導出制御によって導出された現飽和量の不足分として導出される。よって、燃料電池システムは、吸着部の実際の吸着飽和量の不足分だけ直接または改質用原料を再度供給することができる。したがって、燃料電池システムにおいて、直接燃料または改質用原料の組成が変動する場合においても、比較的低コストにて、起動運転において燃焼部を着火する前に吸着部の吸着量を飽和状態にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による燃料電池システムの一実施形態を示す概要図である。
【図２】図１に示す燃料電池システムのブロック図である。
【図３】図２に示す記憶部に記憶されたマップである。
【図４】図２に示す制御装置が実行するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明による燃料電池システムの一実施形態について説明する。燃料電池システム１は、発電ユニット１０および貯湯槽２１を備えている。発電ユニット１０は、筐体１０ａ、燃料電池モジュール１１（３０）、熱交換器１２、インバータ装置１３、水タンク１４、および制御装置１５を備えている。
【００１１】
燃料電池モジュール１１は、後述するように燃料電池３４を少なくとも含んで構成されるものである。燃料電池モジュール１１は、改質用原料、改質水およびカソードエアが供給されている（後述する）。
【００１２】
熱交換器１２は、燃料電池モジュール１１から排気される燃焼排ガスが供給されるとともに貯湯槽２１からの貯湯水が供給され、燃焼排ガスと貯湯水とが熱交換する熱交換器である。具体的には、貯湯槽２１は、貯湯水を貯湯するものであり、貯湯水が循環する（図にて矢印の方向に循環する）貯湯水循環ライン２２が接続されている。
【００１３】
貯湯水循環ライン２２上には、下端から上端に向かって順番に貯湯水循環ポンプ２２ａおよび熱交換器１２が配設されている。熱交換器１２は、燃料電池モジュール１１からの排気管１１ｄが接続（貫設）されている。熱交換器１２は、水タンク１４に接続されている凝縮水供給管１２ａが接続されている。
【００１４】
熱交換器１２において、燃料電池モジュール１１からの燃焼排ガスは、排気管１１ｄを通って熱交換器１２内に導入され、貯湯水との間で熱交換が行われ冷却されるとともに燃焼排ガス中の水蒸気が凝縮される。冷却後の燃焼排ガスは排気管１１ｄを通って外部に排出される。また、凝縮された凝縮水は、凝縮水供給管１２ａを通って水タンク１４に供給される。なお、水タンク１４は、凝縮水を、イオン交換樹脂によって純水化し、かつ、改質水として貯留する。上述した熱交換器１２、貯湯槽２１および貯湯水循環ライン２２から、排熱回収システム２０が構成されている。排熱回収システム２０は、燃料電池モジュール１１の排熱を貯湯水に回収して蓄える。
【００１５】
インバータ装置１３は、燃料電池３４から出力される直流電圧を入力し所定の交流電圧に変換して、交流の系統電源１６ａおよび外部電力負荷１６ｃ（例えば電化製品）に接続されている電源ライン１６ｂに出力する。また、インバータ装置１３は、系統電源１６ａからの交流電圧を電源ライン１６ｂを介して入力し所定の直流電圧に変換して補機（各ポンプ、ブロワなど）や制御装置１５に出力する。制御装置１５は、燃料電池３４を少なくとも制御する。
【００１６】
燃料電池モジュール１１（３０）は、ケーシング３１、蒸発部３２、改質部３３および燃料電池３４を備えている。ケーシング３１は、断熱性材料で箱状に形成されている。
【００１７】
蒸発部３２は、改質水から水蒸気を生成するものである。蒸発部３２は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、改質水を蒸発させて水蒸気（改質用水蒸気）を生成して導出する。また、蒸発部３２は、供給された改質用原料を予熱する。蒸発部３２は、改質水を蒸発させて生成された水蒸気（改質用水蒸気）と予熱された改質用原料を混合して改質部３３へ導出する。
【００１８】
改質用原料としては天然ガス（メタンガス）、都市ガス、ＬＰＧ（液化石油ガス）などの改質用気体燃料があり、本実施形態においては、プロパンやブタン（本発明の所定成分に相当）などを成分に有するガスであるＬＰＧにて説明する。なお、改質用原料には、例えば改質用原料が漏れたことを臭いによって感知しやすくするために、付臭剤が添加されている。付臭剤は、有機硫黄化合物であり、例えばターシャリーブチルメルカプタンやジメチルサルファイドである。
【００１９】
蒸発部３２には、水タンク１４からの改質水が給水管４１を介して供給されている。給水管４１には、改質水ポンプ４１ａが設けられている。改質水ポンプ４１ａは、蒸発部３２に改質水を供給する。改質水ポンプ４１ａは、制御装置１５からの制御指令値にしたがって、改質水の流量（単位時間あたりの流量）を調整する。
【００２０】
また、蒸発部３２には、供給源Ｇｓからの改質用原料が原料供給管４２（本発明の燃料供給管に相当）を介して供給されている。供給源Ｇｓは、例えばＬＰＧのガスボンベである。原料供給管４２は、供給源Ｇｓから蒸発部３２ひいては燃料電池３４に向けて改質用原料を流通させる。原料供給管４２には、上流から順番に、原料ポンプ４２ａ（本発明の燃料供給装置に相当）および脱硫器４２ｂ（本発明の吸着装置に相当）が配置されている。
【００２１】
原料ポンプ４２ａは、供給源Ｇｓから改質用原料の供給を行うものである。原料ポンプ４２ａは、具体的には、供給源Ｇｓと脱硫器４２ｂとの間に配置され、供給源Ｇｓから改質用原料を脱硫器４２ｂ、蒸発部３２ひいては燃料電池３４に供給する。原料ポンプ４２ａは、制御装置１５からの制御指令値にしたがって、改質用原料の流量（単位時間あたりの流量）を調整する。
【００２２】
脱硫器４２ｂは、原料供給管４２に配設され、改質用原料が流通するときに、吸着質を脱離可能に吸着する吸着部４２ｂ１を有している。脱硫器４２ｂは、具体的には、原料供給管４２における原料ポンプ４２ａと、蒸発部３２との間に配置されている。吸着質は、改質用原料に添加されている付臭剤（有機硫黄化合物）である。
【００２３】
吸着部４２ｂ１には、吸着質を吸着する吸着剤が収容されている。吸着剤は、例えば銀や銅等の金属を担持したゼオライト等の多孔質材料である。脱硫器４２ｂは、改質用原料に添加された付臭剤に対する吸着（脱硫）性能を確保するため、吸着部４２ｂ１の温度を比較的高温（およそ５０℃以上）にするように配設されている。
【００２４】
脱硫器４２ｂは、具体的には、吸着部４２ｂ１が燃料電池モジュール３０から受熱するように、ケーシング３１の外壁面に接触または近接させて配置されている。燃料電池モジュール３０の温度は、燃料電池３４の発電により生じる熱によって燃料電池３４の温度とともに上昇する。よって、燃料電池モジュール３０から受熱する脱硫器４２ｂの吸着部４２ｂ１の温度は、燃料電池３４の温度が高くなるにしたがって高くなる。したがって、吸着部４２ｂ１の温度は、燃料電池３４の温度と相関を有して変化する。このように、脱硫器４２ｂは、燃料電池３４の温度と相関を有して温度変化する部位（ケーシング３１）に配設されている。
【００２５】
また、吸着部４２ｂ１は、改質用原料に含有される付臭剤を吸着するだけでなく改質用原料そのもの（主として炭化水素）をも吸着可能である。すなわち、付臭剤だけでなく改質用原料も、吸着質に相当する。
【００２６】
吸着部４２ｂ１に吸着可能な吸着質の飽和量である吸着飽和量は、吸着部４２ｂ１の温度によって変化する。具体的には、吸着部４２ｂ１の温度が低下するにしたがって、吸着飽和量が増加する。吸着飽和量は、吸着部４２ｂ１の温度が変化することにより、吸着質が吸着部４２ｂ１より吸着したり脱離したりする平衡状態（飽和状態）における吸着質の量である。
【００２７】
なお、改質用原料に含まれる付臭剤の量が、極めて少ない（およそ１０ｐｐｍ）ため、吸着剤に付着した吸着質の総量（吸着量）が吸着飽和量に近づいた場合においても、吸着剤の吸着質が吸着していない部分にて、付臭剤が吸着される。
【００２８】
さらに、吸着飽和量は、改質用原料の組成によっても変化する。例えば改質用原料に含まれるブタンは、他の成分に比べて吸着部４２ｂ１に吸着し易い。よって、任意の吸着部４２ｂ１の温度においては、改質用原料におけるブタンの割合が大きくなるにしたがって、吸着飽和量が多くなる。
【００２９】
改質部３３は、蒸発部３２からの水蒸気を用いて改質用原料を改質（水蒸気改質）するものである。改質部３３は、改質用原料と水蒸気とから改質ガス（本発明の改質燃料に相当）を生成する。具体的には、改質部３３は、後述する燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部３２から供給された混合ガス（改質用原料、改質用水蒸気）から改質ガスを生成して導出する。
【００３０】
改質部３３内には、触媒（例えば、ＲｕまたはＮｉ系の触媒）が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素ガスが生成されている（いわゆる水蒸気改質反応）。これと同時に、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気が反応して、水素ガスと二酸化炭素とに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これら生成されたガス（改質ガス）は燃料電池３４の燃料極に導出されるようになっている。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質のプロパン、改質に使用されなかった改質水（水蒸気）を含んでいる。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応であり、一酸化炭素シフト反応は発熱反応である。
【００３１】
燃料電池３４は、燃料（燃料ガス）と酸化剤ガス（カソードガス）とにより発電を行うものである。燃料（燃料ガス）は、供給源Ｇｓから供給され、かつ、付臭剤が添加された改質用原料が改質された改質ガスである。酸化剤ガス（カソードガス）は、空気（カソードエア）である。燃料電池３４は、燃料極、空気極（酸化剤極）、及び両極の間に介装された電解質からなる複数のセル３４ａが図１における左右方向に沿って積層されて構成されている。
【００３２】
本実施形態の燃料電池３４は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池３４の燃料極には、燃料として水素、一酸化炭素、プロパンガスなどが供給される。動作温度は４００〜１０００℃程度である。
【００３３】
セル３４ａの燃料極側には、燃料である改質ガスが流通する燃料流路３４ｂが形成されている。セル３４ａの空気極側には、空気（カソードエア）が流通する空気流路３４ｃが形成されている。
【００３４】
燃料電池３４は、マニホールド３５上に設けられている。マニホールド３５には、改質部３３からの改質ガスが改質ガス供給管３８を介して供給される。燃料流路３４ｂは、その下端（一端）がマニホールド３５の燃料導出口（図示なし）に接続されており、その燃料導出口から導出される改質ガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。一方、カソードエアブロワ４３ａによって送出された空気は、カソードエア供給管４３を介して供給され、空気流路３４ｃの下端から導入され上端から導出されるようになっている。
【００３５】
カソードエアブロワ４３ａは、燃料電池３４に空気（カソードエア）を供給するものである。カソードエアブロワ４３ａは、発電ユニット１０内に配設され、発電ユニット１０内の空気を吸入し燃料電池３４の空気極に吐出する。カソードエアブロワ４３ａは、制御装置１５からの制御指令値にしたがって、空気の流量（単位時間あたりの流量）を調整する。
【００３６】
燃料電池３４においては、燃料極に供給された改質ガスと空気極に供給された酸化剤ガス（空気）によって発電が行われる。すなわち、燃料極では、下記化１及び化２に示す反応が生じ、空気極では、下記化３に示す反応が生じている。すなわち、空気極で生成した酸化物イオン（Ｏ２−）が、電解質を透過し、燃料極で水素と反応することにより電気エネルギーを発生させている。したがって、燃料流路３４ｂ及び空気流路３４ｃからは、発電に使用されなかった燃料（改質ガス）及び酸化剤ガス（空気）が導出する。
（化１）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
（化２）
ＣＯ＋Ｏ２−→ＣＯ２＋２ｅ−
（化３）
１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−
【００３７】
また、燃料電池３４には、燃料電池３４の温度を検出する第一温度センサ３４ｄ（本発明の温度センサに相当）が設けられている。第一温度センサ３４ｄは、配置された位置の燃料電池３４の温度を検出する。上述したように、吸着部４２ｂ１の温度は、燃料電池３４の温度と相関を有する。よって、第一温度センサ３４ｄは、吸着部４２ｂ１の温度を間接的に検出する。
【００３８】
また、燃料電池３４と蒸発部３２および改質部３３との間には、燃焼部３６が設けられている。燃焼部３６は、燃料電池３４から導出されたアノードオフガス（本発明の燃料オフガスに相当）とカソードオフガス（本発明の酸化剤オフガスに相当）との燃焼を行うものである。アノードオフガスは、発電に使用されなかった燃料（改質ガス）である。カソードオフガスは、発電に使用されなかった酸化剤ガス（空気）である。
【００３９】
燃焼部３６は、アノードオフガスとカソードオフガスとが燃焼されて燃焼ガス（火炎３７）が発生している。その燃焼ガスが蒸発部３２および改質部３３を加熱する。さらに、燃焼ガスは、燃料電池モジュール３０内の温度を燃料電池３４の動作温度にする。燃焼部３６には、アノードオフガスを点火させるための一対の点火ヒータ３６ａが設けられている。
【００４０】
また、燃焼部３６では、アノードオフガスが点火されて燃焼することにより、比較的高温の燃焼排ガスが発生している。その燃焼排ガスは排気管１１ｄを介して燃料電池モジュール３０から排気される。また、燃焼部３６には、燃焼部３６の温度を検出する第二温度センサ３６ｂが設けられている。第二温度センサ３６ｂは、配置された位置の燃焼部３６の温度を検出する。
【００４１】
制御装置１５は、補機を駆動して燃料電池システム１の運転を制御する。燃料電池システム１の運転は、運転モードおよび待機モードを有している。運転モードは、起動運転、発電運転および停止運転の順に燃料電池システム１の運転が行われるモードである。
【００４２】
起動運転は、燃料電池３４の発電の準備を行う運転である。起動運転は、燃焼部３６を点火することにより燃焼させて、燃料電池３４の温度を動作温度まで上昇させる（詳細は後述する）。起動運転が終了した場合、発電運転が開始される。
【００４３】
発電運転は、燃焼部３６の燃焼をさせて燃料電池３４の発電を行う運転である。発電運転においては、制御装置１５は、燃料電池３４の発電電力を外部電力負荷１６ｃの消費電力となるように補機を制御する（負荷追従運転）。
【００４４】
停止運転は、燃料電池３４の発電を停止する運転である。発電運転中に、ストップスイッチ（図示なし）が押されて発電運転が停止される場合、または運転計画にしたがって発電運転が停止される場合に停止運転が開始される。停止運転においては、制御装置１５は、改質用原料および改質水の蒸発部３２への供給を停止し、改質ガスおよび空気の燃料電池３４への供給を停止する。燃焼部３６の燃焼が終了して、残原料による燃料電池３４の発電が終了すれば、停止運転は終了する。
【００４５】
このように、運転モードは、起動運転、および燃焼部３６の燃焼をさせて燃料電池３４の発電を行う発電運転を少なくとも行うモードである。停止運転が終了した場合、運転モードが停止して、待機モードが開始される。
【００４６】
待機モードは、運転モードが停止され、燃焼部３６の燃焼がされず、かつ燃料電池３４による発電が行われずに運転モードの開始を待機しているモードである。燃料電池システム１が待機モードである場合、例えば起動スイッチ（図示なし）がオンされて運転モードを開始するとき、待機モードが終了し、運転モードが開始される。
【００４７】
制御装置１５は、図２に示すように、記憶部１５ａ、温度取得部１５ｂ、吸着可能量導出部１５ｃ、吸着時間算出部１５ｄ、吸着制御部１５ｅ、点火制御部１５ｆ、判定制御部１５ｇ、発電運転開始部１５ｈ、カウント部１５ｉ、運転停止部１５ｊおよび繰返し制御部１５ｋを備えている。
【００４８】
記憶部１５ａは、複数（本実施形態においては５つ）の相関関係Ｃ１〜Ｃ５を記憶するものである。複数の相関関係Ｃ１〜Ｃ５は、吸着部４２ｂ１の温度と吸着部４２ｂ１に吸着可能な吸着質の飽和量である吸着飽和量との関係を示すものである（図３参照）。本実施形態において、吸着部４２ｂ１の温度は、燃料電池３４に配置された第一温度センサ３４ｄの検出温度（以下、第一検出温度とする。）に相当する。上述したように、複数の相関関係Ｃ１〜Ｃ５は、吸着部４２ｂ１の温度が低下するにしたがって、吸着飽和量が増加する関係である。
【００４９】
また、複数の相関関係Ｃ１〜Ｃ５は、吸着質の所定成分（ブタン）の割合が互いに異なるように設定されている。複数の相関関係Ｃ１〜Ｃ５におけるブタンの割合は、第一の相関関係Ｃ１、第二の相関関係Ｃ２、第三の相関関係Ｃ３、第四の相関関係Ｃ４および第五の相関関係Ｃ５の順に、０、５、１０、１５、２０％に設定されている。上述したように、ブタンの割合が多くなるにしたがって、任意の吸着部４２ｂ１の温度に対応する吸着飽和量が増加する。
【００５０】
また、記憶部１５ａは、燃料電池システム１の運転モードが停止した時点（停止運転が終了した時点）における第一温度センサ３４ｄの第一検出温度を記憶する。
【００５１】
温度取得部１５ｂは、第一温度センサ３４ｄの第一検出温度、第二温度センサ３６ｂの検出温度（以下、第二検出温度とする。）、および、記憶部１５ａに記憶された運転モードが停止した時点の第一検出温度を取得する。
【００５２】
吸着可能量導出部１５ｃは、起動運転が開始された場合、導出制御を実行するものである。導出制御は、複数の相関関係Ｃ１〜Ｃ５のうち一つの相関関係を選定し、一つの相関関係における第一温度センサ３４ｄの現時点の第一検出温度に対応する吸着飽和量である現飽和量と、基準となる吸着飽和量である基準飽和量との差を、吸着部４２ｂ１が吸着可能な吸着質の量である吸着可能量として導出する制御である。
【００５３】
現在の運転モードにおいて起動運転が開始されて、導出制御が最初に実行される場合、一つの相関関係として、ブタンの割合が最も少ない相関関係に相当する第一の相関関係Ｃ１が選定される。また、この場合、基準飽和量を、一つの相関関係において、現在の運転モードの直前の運転モードの停止時点の第一検出温度（以下、停止時温度Ｔ０とする。）に対応する吸着飽和量とする。具体的には、図３において、第一の相関関係Ｃ１における、停止時温度Ｔ０に対応する吸着飽和量である停止時飽和量Ｓ０が基準飽和量として設定される。
【００５４】
さらに、現時点の第一検出温度が第一温度Ｔ１である場合、第一の相関関係Ｃ１において第一温度Ｔ１に対応する吸着飽和量である第一飽和量Ｓ１が現飽和量として導出される。よって、現在の運転モードにおいて導出制御が最初に実行される場合、第一飽和量Ｓ１と停止時飽和量Ｓ０との差に相当する第一吸着量Ｑ１が吸着可能量として導出される。現在の運転モードにおいて導出制御が繰返して実行される場合については後述する。
【００５５】
吸着時間算出部１５ｄは、吸着部４２ｂ１に吸着質を吸着させる吸着時間を算出するものである。吸着時間は、原料ポンプ４２ａによる改質用原料の供給を第一所定流量にて行った場合に、原料ポンプ４２ａによる改質用原料の供給の開始時点から、吸着部４２ｂ１に供給される改質用原料の総量が吸着可能量となる時点までの時間である。すなわち、吸着時間は、導出制御によって導出された吸着可能量が第一所定流量にて除算されることにより算出される（吸着時間＝吸着可能量／第一所定流量）。
【００５６】
第一所定流量は、改質用原料が燃料電池３４および燃焼部３６を通って排気管１１ｄから外部に排気された場合において、改質用原料の濃度が改質用原料の爆発下限界（ＬＥＬ）に所定の安全率（例えば２倍）を考慮した濃度以下となる流量に設定されている。
【００５７】
吸着制御部１５ｅは、吸着制御を実行するものである。吸着制御は、吸着可能量導出部１５ｃの導出制御によって導出された吸着可能量だけ、原料ポンプ４２ａによる供給を行うことにより、吸着質を吸着部４２ｂ１に吸着させる制御である。吸着制御は、具体的には、改質用原料が第一所定流量にて吸着時間だけ導出されるように、原料ポンプ４２ａを駆動する。
【００５８】
点火制御部１５ｆは、吸着制御が実行された後、原料ポンプ４２ａによる供給を行い、かつ、燃焼部３６を点火する点火制御を実行するものである。点火制御は、具体的には、改質用原料が第二所定流量にて所定時間だけ導出されるように、原料ポンプ４２ａを駆動するとともに、点火ヒータ３６ａをオンする。第二所定流量は、第一所定流量より少なく、かつ、点火ヒータ３６ａによって改質用原料ひいては燃焼部３６が点火可能な流量に設定されている。所定時間は、例えば１０秒である。
【００５９】
判定制御部１５ｇは、点火制御部１５ｆによって点火制御が実行された場合、燃焼部３６が着火したか否かを判定するものである。判定制御部１５ｇは、第二温度センサ３６ｂの第二検出温度が判定温度（例えば７００℃）以上である場合、燃焼部３６が着火したと判定する。
【００６０】
発電運転開始部１５ｈは、判定制御によって燃焼部３６が着火したと判定された場合、起動運転を終了して発電運転を開始するものである。
【００６１】
カウント部１５ｉは、判定制御によって燃焼部３６が着火していないと判定された場合、現在の運転モードにおいて起動運転が開始されてから、導出制御、吸着制御、点火制御および判定制御が実行された回数をカウントするものである。
【００６２】
運転停止部１５ｊは、繰返し制御部１５ｋの後述する繰返し制御によって導出制御が所定回数以上実行された場合、起動運転を停止するものである。運転停止部１５ｊは、具体的には、カウント部１５ｉによってカウントされた回数が所定回数（例えば５回）以上となった場合、燃料電池システム１の運転を停止（シャットダウン）するものである。
【００６３】
繰返し制御部１５ｋは、判定制御部１５ｇの判定制御によって燃焼部３６が着火していないと判定された場合、導出制御、吸着制御、点火制御および判定制御を繰返し実行させる繰返し制御を実行するものである。なお、繰返し制御は、カウント部１５ｉのカウントが行われた後に実行される。
【００６４】
また、吸着可能量導出部１５ｃは、繰返し制御部１５ｋの繰返し制御によって導出制御を実行するときに、一つの相関関係を、前回実行された導出制御にて用いられた一つの相関関係に対して、吸着質の所定成分の割合が異なることにより現飽和量が増加した、複数の相関関係Ｃ１〜Ｃ５のうち他の相関関係を選定し、かつ、基準飽和量を、前回実行された導出制御にて導出された現飽和量に設定して、導出制御を実行する（詳細は後述する）。なお、繰返し制御部１５ｋの繰返し制御によって導出制御を実行するときとは、後述するカウント数ｎが１以上である場合に導出制御が実行されるときである。
【００６５】
さらに、吸着可能量導出部１５ｃは、繰返し制御部１５ｋの繰返し制御によって導出制御を実行するときに、点火制御にて、原料ポンプ４２ａによる供給によって吸着した吸着質の量を考慮して、吸着可能量を導出する。具体的には、繰返し制御部１５ｋの繰返し制御によって導出制御が実行されたとき、吸着可能量は、今回の導出制御にて選定された他の相関関係において現時点の第一検出温度の対応する現飽和量と、前回実行された導出制御にて導出された現飽和量との差から、さらに、前回の導出制御と今回の導出制御との間に実行された点火制御にて供給された改質用原料の量（総量＝第二所定流量×所定時間）が減算されて導出される（詳細は後述する）。
【００６６】
次に、待機モードである燃料電池システム１が運転モードを開始され、起動運転を終了して発電運転を開始するまでの燃料電池システム１の動作について、図４に示すフローチャートに沿って説明する。
【００６７】
なお、燃料電池システム１の運転モードにおいて、改質用原料が供給源Ｇｓから供給されているときは、吸着部４２ｂ１の吸着量は飽和状態となっている。よって、運転モードの停止時における吸着部４２ｂ１の吸着量は、停止時の吸着部４２ｂ１の温度に応じた吸着飽和量となっている。そして、燃料電池システム１が待機モードである場合、改質用原料が供給されないため、吸着部４２ｂ１の吸着量が変動しない。またこの場合、燃料電池３４の発電が行われないことにより吸着部４２ｂ１の温度が低下するため、吸着飽和量が増加する。よってこの場合、吸着部４２ｂ１の吸着量が飽和状態でないため、吸着部４２ｂ１が吸着質を吸着可能な状態になっている。
【００６８】
制御装置１５は、ステップＳ１０２にて起動スイッチがオンされたか否かを確認する。起動スイッチがオンされていない場合、制御装置１５は、ステップＳ１０２にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１０２を繰り返し実行する。一方、起動スイッチがオンされた場合、制御装置１５は、ステップＳ１０２にて「ＹＥＳ」と判定し、待機モードを終了して運転モードおよび起動運転を開始する。
【００６９】
制御装置１５は、ステップＳ１０４にてカウント数ｎをゼロに設定する（カウント部１５ｉ）。カウント数ｎは、カウント部１５ｉによってカウントされる数である。続けて、制御装置１５は、ステップＳ１０６にて、導出制御を実行する（吸着可能量導出部１５ｃ）。このときの導出制御は、現在の運転モードにおいて実行される最初の導出制御であるため、上述したように、基準飽和量が、第一の相関関係Ｃ１において停止時温度Ｔ０に対応する停止時飽和量Ｓ０に設定される。そして、現時点の第一検出温度が第一温度Ｔ１である場合、第一の相関関係Ｃ１において第一温度Ｔ１に対応する第一飽和量Ｓ１と停止時飽和量Ｓ０の差である第一吸着量Ｑ１が吸着可能量として導出される（図３参照）。
【００７０】
さらに、制御装置１５は、ステップＳ１０８にて、吸着時間を算出する（吸着時間算出部１５ｄ）。吸着時間は、第一吸着量Ｑ１が第一所定流量にて除算されることにより算出される。そして、制御装置１５は、ステップＳ１１０にて吸着制御を実行する（吸着制御部１５ｅ）。これにより、改質用原料が第一所定流量にて吸着時間だけ導出されて、吸着部４２ｂ１に吸着質がおよそ第一吸着量Ｑ１だけ吸着して、吸着部４２ｂ１の吸着量がおよそ第一飽和量Ｓ１となる。
【００７１】
続けて、制御装置１５は、ステップＳ１１２にて、点火制御を実行する（点火制御部１５ｆ）。これにより、点火ヒータ３６ａがオンされ、改質用原料が供給源Ｇｓから燃料電池３４に向けて第二所定流量にて所定時間だけ供給される。このとき、点火ヒータ３６ａがオンされるため、燃焼部３６の温度が上昇する。そして、制御装置１５は、ステップＳ１１４にて燃焼部３６が着火したか否かを判定する。
【００７２】
吸着制御によって吸着部４２ｂ１の吸着量がおよそ第一飽和量Ｓ１となることにより、吸着部４２ｂ１の吸着量が飽和状態となった場合、改質用原料が吸着部４２ｂ１に吸着しないため、点火制御において燃料電池３４から導出されるガス（改質用原料）の流量が十分に確保されている。この場合、このガスひいては燃焼部３６が点火ヒータ３６ａによって点火されて、燃焼部３６が着火し、燃焼部３６の温度がさらに上昇する。そして、第二検出温度が判定温度以上となった場合、制御装置１５は、ステップＳ１１４にて「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳ１１６にて起動運転を終了して発電運転を開始する（発電運転開始部１５ｈ）。
【００７３】
一方、例えば改質用原料におけるブタンの割合が０％より多いことにより実際の吸着飽和量が、現時点における吸着部４２ｂ１の吸着量である第一飽和量Ｓ１より多い場合、吸着部４２ｂ１の吸着量が飽和状態となっていない。この場合、点火制御によって供給される改質用原料が吸着部４２ｂ１に吸着するため、燃料電池３４から導出されるガスの流量が十分に確保されない。よって、点火制御によってもガスが点火されずに燃焼部３６が着火せず、第二検出温度が判定温度より低いままである。この場合、制御装置１５は、ステップＳ１１４にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１１８にてカウント数ｎを一つ増やす（カウント部１５ｉ）。
【００７４】
続けて、制御装置１５は、ステップＳ１２０にてカウント数ｎが所定回数以上であるか否かを判定する。例えば、原料ポンプ４２ａの異常によって改質用原料が供給されないため、燃焼部３６が着火せずに、後述するように導出制御〜判定制御が繰返し実行されて、カウント数ｎが所定回数以上となった場合、制御装置１５は、ステップＳ１２０にて「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳ１２２にて燃料電池システム１の運転を停止する（運転停止部１５ｊ）。
【００７５】
一方、カウント数ｎが所定回数より少ない場合、制御装置１５は、ステップＳ１２０にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１２４にて繰返し制御を実行する（繰返し制御部１５ｋ）。制御装置１５は、具体的には、プログラムをステップＳ１０６に戻して導出制御を再度実行する。
【００７６】
繰返し制御によって導出制御が二回目として実行される場合、すなわち、カウント数ｎが１である場合に導出制御が実行される場合、前回の導出制御にて用いられた第一の相関関係Ｃ１に対して、ブタンの割合が増加することにより現飽和量が増加した第二の相関関係Ｃ２が選定される（図３参照）。さらに、基準飽和量が、前回実行された導出制御にて導出された現飽和量である第一飽和量Ｓ１に設定される。
【００７７】
また、上述したように点火制御によって燃焼部３６の温度が上昇したため、燃料電池３４ひいては吸着部４２ｂ１の温度が上昇している。これにより、現時点の第一検出温度が第一温度Ｔ１より高い第二温度Ｔ２となるため、今回の導出制御における現飽和量が、第二の相関関係Ｃ２において、第二温度Ｔ２に対応した吸着飽和量である第二飽和量Ｓ２として導出される。さらに、第二飽和量Ｓ２と第一飽和量Ｓ１との差である第二吸着量Ｑ２が吸着可能量として導出される。すなわち、繰返し制御によって実行された今回の導出制御により導出された吸着可能量は、前回の導出制御にて選定された一つの相関関係（第一の相関関係Ｃ１）において設定されているブタンの割合と、実際の改質用原料のブタンの割合と異なることにより生じる、実際の吸着飽和量に対する前回の導出制御によって導出された吸着飽和量（第一飽和量Ｓ１）の不足分として、導出される。
【００７８】
また、今回の導出制御によって導出される吸着可能量は、前回実行された点火制御にて供給された改質用原料の量（総量＝第二所定流量×所定時間）を考慮して導出される。具体的には、燃焼部３６が着火されなかった場合においては、上述したように、点火制御にて供給された改質用原料が吸着質として吸着部４２ｂ１に付着しているため、今回の導出制御によって導出される吸着可能量は、第二所定流量と所定時間とを乗算したものを、第二吸着量Ｑ２から減算されて導出される（吸着可能量＝第二吸着量Ｑ２−第二所定流量×所定時間）。
【００７９】
続けて、制御装置１５は、ステップＳ１０８にて繰返し制御により再度実行された導出制御によって再度導出された吸着可能量に対応する吸着時間を算出し、ステップＳ１１０にて、この吸着時間に基づいて吸着制御を再度実行する。これにより、吸着部４２ｂ１の吸着量は、およそ第一飽和量Ｓ１から今回の導出制御によって導出された吸着可能量が付着して、およそ第二飽和量Ｓ２となる。さらに、制御装置１５は、ステップＳ１１２にて着火制御を再度実行し、ステップＳ１１４にて判定制御を実行する。
【００８０】
繰返し制御によって導出制御〜吸着制御が繰返されて、吸着部４２ｂ１の吸着量がおよそ第二飽和量Ｓ２となった場合においても、吸着部４２ｂ１の吸着量が飽和状態でない場合、上述したように燃焼部３６が着火しないため、制御装置１５は、ステップＳ１１４にて「ＮＯ」と判定し、カウント数ｎをさらに１つ増やす（カウント部１５ｉ）。そして、カウント数が所定回数より少ない場合、制御装置１５は、ステップＳ１２４にてさらに繰返し制御を実行する。
【００８１】
繰返し制御によって導出制御が三回目として実行される場合（ステップＳ１０６）、前回の導出制御にて用いられた第二の相関関係Ｃ２に対して、ブタンの割合が増加することにより現飽和量が増加した第三の相関関係Ｃ３が選定される（図３参照）。さらに、基準飽和量が、前回実行された導出制御にて導出された現飽和量である第二飽和量Ｓ２に設定される。
【００８２】
また、点火制御によって燃焼部３６の温度が上昇したため、燃料電池３４ひいては吸着部４２ｂ１の温度が上昇したことにより、現時点の第一検出温度が第二温度Ｔ２より高い第三温度Ｔ３となるため、第三の相関関係Ｃ３における第三温度Ｔ３に対応した現飽和量である第三飽和量Ｓ３と、第二飽和量Ｓ２との差である第三吸着量Ｑ３が吸着可能量として導出される。
【００８３】
さらに、今回の導出制御によって導出される吸着可能量は、前回実行された点火制御にて供給された改質用原料の量を考慮して、第二所定流量と所定時間とを乗算したものを、第三吸着量Ｑ３から減算したものとして導出される（吸着可能量＝第三吸着量Ｑ３−第二所定流量×所定時間）。
【００８４】
このように、繰返し制御によって導出制御が実行された場合の吸着可能量は、今回の導出制御にて選定された相関関係において現時点の第一検出温度に対応する吸着飽和量である現飽和量と、前回の導出制御によって導出された現飽和量との差から、さらに、前回の点火制御によって供給された改質用原料の量（総量＝第二所定流量×所定時間）が減算されることにより導出される。
【００８５】
続けて、制御装置１５は、繰返し制御により実行された導出制御によって導出された吸着可能量に基づいて、吸着時間を算出して、吸着制御を実行する（ステップＳ１０８〜Ｓ１１０）。これにより、吸着部４２ｂ１の吸着量は、およそ第三飽和量Ｓ３となる。このとき、改質用原料における実際のブタンの割合が第三の相関関係Ｃ３にて設定されたブタンの割合に相当する１０％である場合には、吸着部４２ｂ１の吸着量が飽和状態となる。
【００８６】
この場合、制御装置１５が点火制御を実行した場合、改質用原料が吸着部４２ｂ１に吸着せずに、燃料電池３４ひいては燃焼部３６に供給されるため、改質用原料の流量が十分に確保される。よって、点火ヒータ３６ａによって改質用原料ひいては燃焼部３６が点火され、燃焼部３６が着火する。これにより、第二検出温度が判定温度以上となった場合、制御装置１５がステップＳ１１４にて「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳ１１６にて発電運転を開始する。このように、制御装置１５は、吸着部４２ｂ１の吸着量を飽和状態にして燃焼部３６が着火されるように、カウント数ｎが所定回数以上となるまで、導出制御〜判定制御を繰返し実行する。
【００８７】
本実施形態によれば、燃料電池システム１は、供給源Ｇｓから供給され、かつ、付臭剤が添加された改質用原料が改質された改質燃料である改質ガスと、酸化剤ガスとにより発電を行う燃料電池３４と、供給源Ｇｓから燃料電池３４に向けて改質用原料を流通させる原料供給管４２に配置され、改質用原料の供給を行う原料ポンプ４２ａと、燃料電池３４から導出されたアノードオフガスとカソードオフガスとの燃焼を行う燃焼部３６と、原料供給管４２に配置され、吸着質を脱離可能に吸着し、かつ、燃料電池３４の温度と相関を有して温度変化する吸着部４２ｂ１を有する脱硫器４２ｂと、吸着部４２ｂ１の温度を検出する第一温度センサ３４ｄと、燃料電池３４を少なくとも制御する制御装置１５と、を備えている。吸着質は、付臭剤および改質用原料である。制御装置１５は、吸着部４２ｂ１の温度と吸着部４２ｂ１に吸着可能な吸着質の飽和量である吸着飽和量との関係を示す複数の相関関係Ｃ１〜Ｃ５であって、吸着質の所定成分の割合が互いに異なる複数の相関関係Ｃ１〜Ｃ５を記憶する記憶部１５ａと、燃料電池３４の発電の準備を行う起動運転が開始された場合、複数の相関関係Ｃ１〜Ｃ５のうち一つの相関関係を選定し、一つの相関関係における第一温度センサ３４ｄの現時点の第一検出温度に対応する吸着飽和量である現飽和量と、基準となる吸着飽和量である基準飽和量との差を、吸着部４２ｂ１が吸着可能な吸着質の量である吸着可能量として導出する導出制御を実行する吸着可能量導出部１５ｃと、吸着可能量導出部１５ｃの導出制御によって導出された吸着可能量だけ、原料ポンプ４２ａによる供給を行うことにより、吸着質を吸着部４２ｂ１に吸着させる吸着制御を実行する吸着制御部１５ｅと、吸着制御部１５ｅによって吸着制御が実行された後、原料ポンプ４２ａによる供給を行い、かつ、燃焼部３６を点火する点火制御を実行する点火制御部１５ｆと、点火制御部１５ｆによって点火制御が実行された場合、燃焼部３６が着火したか否かを判定する判定制御を実行する判定制御部１５ｇと、判定制御部１５ｇの判定制御によって燃焼部３６が着火していないと判定された場合、導出制御、吸着制御、点火制御および判定制御を繰返し実行させる繰返し制御を実行する繰返し制御部１５ｋと、を備えている。吸着可能量導出部１５ｃは、繰返し制御部１５ｋの繰返し制御によって導出制御を実行するときに、一つの相関関係を、前回実行された導出制御にて用いられた一つの相関関係に対して、吸着質の所定成分の割合が異なることにより現飽和量が増加した、複数の相関関係Ｃ１〜Ｃ５のうち他の相関関係を選定し、かつ、基準飽和量を、前回実行された導出制御にて導出された現飽和量に設定して、導出制御を実行する。
【００８８】
起動運転が開始されて、導出制御、吸着制御および着火制御が実行された後においても、燃焼部３６が着火されていない場合、吸着質の所定成分の割合が変動したことにより、吸着部４２ｂ１の吸着量が飽和状態となっていないため、供給源Ｇｓから供給された改質用原料が吸着部４２ｂ１に吸着して、燃料電池３４から燃焼部３６に導出される改質用原料の流量が不足していることが考えられる。これに対して、本実施形態の燃料電池システム１は、燃焼部３６が着火されていない場合、導出制御、吸着制御、点火制御および判定制御が判定制御によって繰返し実行され、導出制御が実行されるときに、一つの相関関係が、前回の導出制御にて使用された相関関係より現飽和量が増加した他の相関関係に選定され、かつ基準飽和量が、前回の導出制御にて用いられた現飽和量に設定される。これにより、今回の導出制御によって導出される吸着可能量は、吸着部４２ｂ１の実際の吸着飽和量に対する、前回の導出制御によって導出された現飽和量の不足分として導出される。よって、燃料電池システム１は、吸着部４２ｂ１の実際の吸着飽和量の不足分だけ改質用原料を再度供給することができる。したがって、燃料電池システム１において、改質用原料の組成が変動する場合においても、比較的低コストにて、起動運転において燃焼部３６を着火する前に吸着部４２ｂ１の吸着量を飽和状態にすることができる。
【００８９】
また、吸着質の所定成分は、ブタンである。
改質用原料がガスボンベから供給されるＬＰＧである場合、ＬＰＧの使用量によって吸着質の成分であるブタンの割合が変動する。よって、燃料がＬＰＧである場合においても、比較的低コストにて、吸着部４２ｂ１の吸着量を飽和状態にすることができる。
【００９０】
また、吸着可能量導出部１５ｃは、繰返し制御部１５ｋの繰返し制御によって導出制御を実行するときに、点火制御にて、原料ポンプ４２ａによる供給によって吸着した吸着質の量を考慮して、吸着可能量を導出する。
【００９１】
これによれば、導出制御が再度実行される場合において、点火制御にて吸着部４２ｂ１に吸着した吸着質の量だけ減算して吸着可能量を導出することができる。よって、より低コストにて、吸着部４２ｂ１の吸着量を飽和状態にすることができる。
【００９２】
また、制御装置１５は、繰返し制御部１５ｋの繰返し制御によって導出制御が所定回数以上実行された場合、起動運転を停止する運転停止部１５ｊをさらに備えている。
【００９３】
これによれば、導出制御が所定回数以上実行された場合、例えば原料ポンプ４２ａの故障によって、改質用原料の流量が不足していることが考えられる。この場合、起動運転ひいては燃料電池システム１の運転が停止されるため、燃料電池システム１の異常を確認することができる。
【００９４】
また、燃料電池システム１は、起動運転、および燃焼部３６の燃焼をさせて燃料電池３４の発電を行う発電運転を少なくとも行う運転モードと、運転モードが停止され、燃焼部３６の燃焼がされず、かつ燃料電池３４による発電が行われずに運転モードの開始を待機している待機モードと、を有している。吸着可能量導出部１５ｃは、現在の運転モードにおいて導出制御を最初に実行する場合、基準飽和量を、一つの相関関係において、現在の運転モードの直前の運転モードの停止時点の検出温度に対応する吸着飽和量とする。
【００９５】
これによれば、現在の運転モードにおいて最初に導出制御を実行する場合において、基準飽和量が比較的高い温度に基づいて設定されている場合に比べて、導出制御によって導出される吸着可能量を抑制することができる。よって、さらに低コストにて、吸着部４２ｂ１の吸着量を飽和状態にすることができる。
【００９６】
なお、上述した実施形態において、燃料電池システムの一例を示したが、本発明はこれに限定されず、他の構成を採用することもできる。例えば、上述した実施形態において、
燃料電池３４の燃料は、供給源Ｇｓから供給され、かつ、付臭剤が添加された改質用原料が改質されたものであるが、これに代えて、供給源Ｇｓから直接供給され、かつ、付臭剤が添加された直接燃料としても良い。直接燃料は、天然ガスや石炭ガスである。この場合、燃料電池システム１は、改質部３３を省略して構成される。また、この場合、原料供給管４２は、直接燃料を流通させ、原料ポンプ４２ａは、供給源Ｇｓから直接燃料を供給する。このとき、直接燃料とともに水蒸気を燃料電池３４に直接供給しても良い。このように、燃料電池３４は、供給源Ｇｓから直接供給され、かつ、付臭剤が添加された直接燃料、または、供給源Ｇｓから供給され、かつ、付臭剤が添加された改質用原料が改質された改質燃料である燃料と、酸化剤ガスとにより発電を行う。また、原料ポンプ４２ａは、供給源Ｇｓから燃料電池３４に向けて直接燃料または改質用原料を流通させる原料供給管４２に配置され、供給源Ｇｓから直接燃料または改質用原料の供給を行う。そして、吸着質は、付臭剤、直接燃料および改質用原料である。
【００９７】
また、上述した実施形態において、第一温度センサ３４ｄは燃料電池３４に配置されているが、これに代えて、ケーシング３１に配置しても良い。また、第一温度センサ３４ｄを、吸着部４２ｂ１に配置するようにしてもよい。この場合、第一温度センサ３４ｄは、吸着部４２ｂ１の温度を直接検出する。
【００９８】
また、上述した実施形態において所定成分は、ブタンであるが、これに代えて、所定成分をエタンや窒素としても良い。この場合、改質用原料が天然ガスであり、天然ガスの組成が例えば地域によって変動する場合においても、比較的低コストにて、起動運転において燃焼部３６を着火する前に吸着部４２ｂ１の吸着量を飽和状態にすることができる。
【００９９】
また、上述した実施形態において、繰返し制御によって導出制御が実行される場合において、前回の点火制御によって供給された改質用原料の量（総量）が考慮されているが、この総量を考慮しないようにしても良い。また、現在の運転モードにおいて最初に導出制御が実行される場合において、基準飽和量が、停止時温度Ｔ０を用いて設定されているが、これに代えて、例えば比較的少ない吸着飽和量に設定されても良い。
【０１００】
また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、導出制御における一つの相関関係および他の相関関係の選定方法、各温度センサ３４ｄ，３６ｂの位置、並びに、吸着制御および点火制御における直接燃料または改質用原料の流量を変更するようにしても良い。
【符号の説明】
【０１０１】
１…燃料電池システム、１１（３０）…燃料電池モジュール、１５…制御装置、１５ａ…記憶部、１５ｂ…温度取得部、１５ｃ…吸着可能量導出部、１５ｄ…吸着時間算出部、１５ｅ…吸着制御部、１５ｆ…点火制御部、１５ｇ…判定制御部、１５ｈ…発電運転開始部、１５ｉ…カウント部、１５ｊ…運転停止部、１５ｋ…制御部、３４…燃料電池、３４ｄ…第一温度センサ（温度センサ）、３６…燃焼部、４２…原料供給管（燃料供給管）、４２ａ…原料ポンプ（燃料供給装置）、４２ｂ…脱硫器（吸着装置）、４２ｂ１…吸着部、Ｃ１〜Ｃ５…複数の相関関係。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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