(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池の劣化やシステム効率の悪化を招くことなく、ＣＯセンサのゼロ点を校正することができる燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システムは、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池２４と、燃料電池２４から導出されるアノードオフガスを燃焼させる第１燃焼部２６と、第１燃焼部２６から排出される排気ガスの一酸化炭素濃度Ｄを検出するＣＯセンサ４５ａと、燃料電池２４の発電を少なくとも制御する制御装置６０と、を備えている。制御装置６０は、燃料電池２４の発電中において、ＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖの低下量（変化量）が第１所定時間Ｔ１継続して所定値Ｓ以上である場合に、ＣＯセンサ４５ａのゼロ点の第２校正を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
前記燃料電池から導出されるアノードオフガスを燃焼させる燃焼部と、
前記燃焼部から排出される排気ガスの一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭素センサと、
前記燃料電池の発電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、
前記制御装置は、前記燃料電池の発電中において、前記一酸化炭素センサの出力値の変化量が所定時間継続して所定値以上である場合に、前記一酸化炭素センサのゼロ点の校正を行う燃料電池システム。
【請求項２】
前記一酸化炭素センサは、通電により加熱するコイルと、前記コイルの周囲に配設され、一酸化炭素に対して活性を示す触媒を有する検知素子と、を備え、前記コイルによって加熱された前記検知素子の表面にて前記排気ガスに含まれる一酸化炭素が燃焼することにより、前記排気ガスの一酸化炭素濃度を検出する接触燃焼式センサである請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池は、固体酸化物形燃料電池である請求項１または請求項２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】
燃焼装置の一形式として、特許文献１に示されているものが知られている。燃焼装置は、排気ガス中の一酸化炭素（以下、ＣＯとする。）の濃度を検出する一酸化炭素センサ（以下、ＣＯセンサとする。）２２を備えている。燃焼装置は、ＣＯセンサ２２の検出結果により燃焼状態が異常であると判定したときに、燃料の供給を遮断している。また、燃焼装置は、燃焼状態にないときのＣＯセンサ２２の出力値をゼロ点（基準値）とし、燃焼状態にあるときのＣＯセンサ２２の出力値とゼロ点との偏差に基づいて、一酸化炭素濃度（以下、ＣＯ濃度とする。）を検出している。
【０００３】
このように構成された燃焼装置においては、燃焼装置が燃焼状態にあるときに、ＣＯセンサ２２のゼロ点を校正できない。これにより、例えば、寒冷地で長時間継続して燃焼装置を燃焼状態で運転させる場合に、ＣＯセンサ２２が経年変化等により劣化したときは、燃焼装置がＣＯ濃度を正確に検出できない場合があった。そこで、特許文献１に記載の燃焼装置は、燃焼時間が所定時間に達した場合に、燃焼を一時停止させて、ＣＯセンサ２２のゼロ点の校正を行っている。これにより、燃焼装置は、ＣＯ濃度の検出精度を維持することができる。
【０００４】
また、燃料電池システムの一形式として、特許文献２に示されているものが知られている。燃料電池システムは、炭化水素系原料の改質反応により水素を含む改質ガスを生成する水素生成器１、水素生成器１の加熱用バーナ５および加熱用バーナ５の排気ガスのＣＯ濃度を検出するＣＯセンサ３６を備えている。燃料電池システムは、ＣＯセンサ３６の検出結果により燃焼状態が異常であると判定したときは、加熱用バーナ５による燃焼を停止させ、システムの安全性を確保している。
【０００５】
そして、特許文献２の燃料電池システムにおけるＣＯセンサ３６のゼロ点の校正は、燃料電池の発電を停止させ、加熱用バーナ５の燃焼を停止させたときに行われる。また、燃料電池システムは、ゼロ点の校正の前に、ＣＯセンサ３６の検知部分の温度を上昇させて検知部分に付着したゴミを除去することにより、ゴミの付着によるＣＯセンサ３６の検知感度の低下やゼロ点の変動を改善することにより、センサ寿命を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−４７６１７号公報
【特許文献２】特開２００６−２１３５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献２に記載の燃料電池システムにおいて、特許文献１の燃焼装置のように、ＣＯセンサのゼロ点を校正するために所定時間毎に発電を停止させ、燃焼を停止させることは、燃料電池の起動および停止の回数を増加させるため、燃料電池の劣化を招く恐れがある。さらに、起動および停止に長時間を要する燃料電池システムにおいて、所定時間毎に燃料電池の発電を停止させることは、システム効率に影響を及ぼす。また、特許文献２のように、センサ寿命の向上をさせている場合であっても、システムの発電中にＣＯセンサのゼロ点が変動するときは、ＣＯ濃度の検出精度に影響を及ぼす。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した問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、燃料電池の劣化やシステム効率の悪化を招くことなく、ＣＯセンサのゼロ点を校正することができる燃料電池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】
【０００９】
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、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、燃料電池から導出されるアノードオフガスを燃焼させる燃焼部と、燃焼部から排出される排気ガスの一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭素センサと、燃料電池の発電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、制御装置は、燃料電池の発電中において、一酸化炭素センサの出力値の変化量が所定時間継続して所定値以上である場合に、一酸化炭素センサのゼロ点の校正を行う。
【００１０】
これによれば、制御装置は、燃料電池の発電中において、一酸化炭素センサのゼロ点の校正を行う。よって、燃料電池システムを停止させなくても、一酸化炭素センサを校正することができるため、燃料電池システムの停止の回数（ひいては起動の回数）を増加させずに、一酸化炭素センサのゼロ点の校正を行うことができる。したがって、燃料電池の劣化およびシステム効率の低下を抑制することができる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る燃料電池システムにおいて、一酸化炭素センサは、通電により加熱するコイルと、コイルの周囲に配設され、一酸化炭素に対して活性を示す触媒を有する検知素子と、を備え、コイルによって加熱された検知素子の表面にて排気ガスに含まれる一酸化炭素が燃焼することにより、排気ガスの一酸化炭素濃度を検出する接触燃焼式センサである。
【００１２】
これによれば、一酸化炭素センサの検知素子が、検出時にて触媒の活性温度に加熱されているため、センサ周囲の温度および湿度によるセンサの検出精度への影響が抑制される。よって、制御装置は、排気ガスの一酸化炭素濃度をより精度よく検出することができる。
【００１３】
また、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係る燃料電池システムにおいて、燃料電池は、固体酸化物形燃料電池である。
【００１４】
これによれば、燃料電池が長期連続運転を行う固体酸化物形燃料電池である場合に、制御装置が発電中に一酸化炭素センサのゼロ点の校正を行うため、長期連続運転中においても排気ガスの一酸化炭素濃度を精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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に示す制御装置と補機との関係を示す図である。
【図３】図１に示す一酸化炭素センサの構成を示す概要図である。
【図４】図１に示す制御装置にて実行される制御プログラムのフローチャートである。
【図５】図１に示す一酸化炭素センサの出力値と一酸化炭素濃度との関係を示す図である。
【図６】本発明による燃料電池システムの制御例の動作を示すタイムチャートである。
【図７】本発明による燃料電池システムの他の実施形態における燃料電池の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１を用いて、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。なお、図１に示す燃料電池システムは、固体酸化物形の燃料電池システムである。燃料電池システムは、箱状の筐体１１、燃料電池モジュール２０、排熱回収システム３０、電力変換装置５０、および制御装置６０を備えている。
【００１７】
筐体１１は、筐体１１内を区画して第１室Ｒ１及び第２室Ｒ２を形成する仕切部材１２を備えている。第１室Ｒ１は第１空間を形成し、第２室Ｒ２は第２空間を形成する。仕切部材１２は、筐体１１を上下に区画する（仕切る）板状部材である。筐体１１内には、仕切部材１２により上方及び下方に第１室Ｒ１及び第２室Ｒ２が形成される。
【００１８】
燃料電池モジュール２０は、第１室Ｒ１内に当該第１室Ｒ１の内壁面から空間をおいて収納されている。燃料電池モジュール２０は、モジュール用ケーシング２１（以下、ケーシング２１とする。）、燃料電池２４を少なくとも含んで構成されるものである。本実施形態では、燃料電池モジュール２０は、ケーシング２１、蒸発部２２、改質部２３及び燃料電池２４を備えている。
【００１９】
ケーシング２１は、断熱性材料で箱状に形成されている。ケーシング２１は、第１室Ｒ１内に該第１室Ｒ１の内壁面から空間をおいて支持構造（図示なし）により支持されている。ケーシング２１内には、蒸発部２２、改質部２３、燃料電池２４、および第１燃焼部２６（特許請求の範囲の燃焼部に相当）である燃焼空間Ｒ３が配設されている。このとき、蒸発部２２、改質部２３が燃料電池２４の上方に位置するように配設されている。また、第１燃焼部２６は、改質部２３と燃料電池２４との間に配設されている。
【００２０】
蒸発部２２は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、後述する凝縮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ものである。また、蒸発部２２は、供給された改質用原料を予熱するものである。そして、蒸発部２２は、凝縮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２３へ導出するものである。改質用原料としては天然ガス、ＬＰＧなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態においては天然ガスにて説明する。
【００２１】
この蒸発部２２には、一端（下端）が水タンク１３内に配設された給水管４１の他端が接続されている。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２２に凝縮水を供給するとともに、制御装置６０からの制御指令値にしたがって、その改質水供給量（供給流量（単位時間あたりの流量））を調整するものである。
【００２２】
また、蒸発部２２には、燃料供給源Ｇｓからの改質用原料が改質用原料供給管４２を介して供給されている。改質用原料供給管４２には、原料ポンプ４２ａが設けられている。原料ポンプ４２ａは、蒸発部２２に燃料（改質用原料）を供給する供給装置であり、制御装置６０からの制御指令値にしたがって燃料供給源Ｇｓからの燃料供給量（供給流量（単位時間あたりの流量））を調整するものである。
【００２３】
改質部２３は、改質用原料と水蒸気（改質用水蒸気）とから改質ガスを生成するものである。具体的には、改質部２３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２２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ものである。改質部２３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（いわゆる改質ガス）は燃料電池２４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、未改質の天然ガス（メタンガス）、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。
【００２４】
燃料電池２４は、燃料と酸化剤ガスとにより発電するものである。燃料電池２４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２４ａが積層されて構成されている。本実施形態の燃料電池は、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２４の燃料極には、燃料として水素、一酸化炭素、メタンガスなどが供給される。動作温度は４００〜１０００℃程度である。水素だけではなく天然ガスや石炭ガスなども直接燃料として用いることが可能である。この場合は、改質部２３を省略することができる。
【００２５】
セル２４ａ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２４ｂが形成されている。セル２４ａの空気極側には、酸化剤ガスである空気（カソードエア）が流通する空気流路２４ｃが形成されている。
【００２６】
燃料電池２４は、マニホールド２５上に設けられている。マニホールド２５には、改質部２３からの改質ガスが改質ガス供給管４３を介して供給される。燃料流路２４ｂは、その下端（一端）がマニホールド２５の燃料導出口に接続されており、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４４ａによって送出されたカソードエアは、カソードエア供給管４４を介して供給され、空気流路２４ｃ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。
【００２７】
カソードエアブロワ４４ａは、第２室Ｒ２内に配設されている。カソードエアブロワ４４ａは、第２室Ｒ２内の空気を吸入し燃料電池２４の空気極に吐出するものであり、その吐出量は制御装置６０により調整制御（例えば燃料電池２４の負荷電力量（消費電力量）に応じて制御）されるものである。
【００２８】
燃料電池２４においては、燃料極に供給された燃料と空気極に供給された酸化剤ガス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２４ｂ及び空気流路２４ｃからは、発電に使用されなかった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−
【００２９】
そして、燃料流路２４ｂ及び空気流路２４ｃから導出した、発電に使用されなかった改質ガス（アノードオフガス）は、燃焼空間Ｒ３にて、発電に使用されなかった酸化剤ガス（カソードオフガス）によって燃焼され、その燃焼ガス（火炎２７）によって蒸発部２２及び改質部２３が加熱される。さらに、燃焼ガスは、燃料電池モジュール２０内を動作温度に加熱している。このように、燃焼空間Ｒ３が、燃料電池２４からのアノードオフガスと燃料電池２４からのカソードオフガスとを燃焼して改質部２３を加熱する第１燃焼部２６である。第１燃焼部２６は、可燃性ガスと酸化剤ガスとを燃焼するものである。可燃性ガスは、燃えるガスであり、本実施形態では改質用燃料、アノードオフガス、一酸化炭素などである。すなわち、第１燃焼部２６は、燃料電池２４から導出されるアノードオフガスを燃焼させるものである。そして、その燃焼ガスは排気口２１ａを介して燃料電池モジュール２０から排気ガスとして排気される。
【００３０】
第１燃焼部２６（燃焼空間Ｒ３）では、アノードオフガスが燃焼されて火炎２７が発生している。第１燃焼部２６には、一対の着火ヒータ２６ａ１，２６ａ２が設けられている。着火ヒータ２６ａ１，２６ａ２は、第１燃焼部２６を着火するものである。着火ヒータ２６ａ１，２６ａ２は、アノードオフガスを着火している。着火ヒータ２６ａ１，２６ａ２は、制御装置６０の指示によって交流電流により加熱する交流ヒータ（ＡＣヒータ：交流補機）である。
【００３１】
さらに、ケーシング２１は、排気口２１ａに第２燃焼部２８を備えている。第２燃焼部２８は、第１燃焼部２６で燃焼されなかった可燃性ガス（以下、未燃焼可燃性ガスとする）を導入し燃焼して導出するものである。未燃焼可燃性ガスは、例えば、水素、メタンガス、一酸化炭素などである。第２燃焼部２８は、可燃性ガスを燃焼する触媒である燃焼触媒（例えばセラミックハニカムまたは、メタルハニカムと貴金属の触媒である。）で構成されている。第２燃焼部２８には、燃焼触媒ヒータ２８ａが設けられている。燃焼触媒ヒータ２８ａは、未燃焼可燃性ガスを燃焼させる燃焼触媒を加熱するものである。燃焼触媒ヒータ２８ａは、燃焼触媒を触媒の活性温度まで加熱する。燃焼触媒ヒータ２８ａは、制御装置６０の指示によって交流電流により加熱する交流ヒータ（ＡＣヒータ：交流補機）である。
【００３２】
排熱回収システム３０は、燃料電池２４および改質部２３の少なくともいずれか一方の排熱と貯湯水との間で熱交換することで排熱を貯湯水に回収して蓄える排熱回収系である。排熱回収システム３０は、貯湯水を貯湯する貯湯槽３１、貯湯水が循環する貯湯水循環回路３２および燃料電池モジュール２０からの排熱と貯湯水との間で熱交換が行われる熱交換器３３が備えられている。
【００３３】
貯湯槽３１は、１つの柱状容器を備えており、その内部に温水が層状に、すなわち上部の温度が最も高温であり下部にいくにしたがって低温となり下部の温度が最も低温であるように貯留されるようになっている。貯湯槽３１に貯留された高温の温水が、貯湯槽３１の柱状容器の上部から、例えば開閉バルブにより構成されている排水装置（図示なし）によって導出されるようになっている。導出された温水は、浴槽、シャワなどの湯利用機器や、浴室暖房、床暖房などの熱利用機器などに利用される。
【００３４】
貯湯水循環回路３２の一端は貯湯槽３１の下部に、他端は貯湯槽３１の上部に接続されている。貯湯水循環回路３２上には、一端から他端に向かって順番に貯湯水循環手段である貯湯水循環ポンプ３２ａ、第１温度センサ３２ｂ、熱交換器３３、及び第２温度センサ３２ｃが配設されている。貯湯水循環ポンプ３２ａは、貯湯槽３１の下部にある貯湯水の導出口から貯湯水を吸い込んで貯湯水循環回路３２を図示矢印方向へ通水させて貯湯槽３１の上部に吐出するものであり、制御装置６０によって流量（送出量）が制御されるようになっている。貯湯水循環ポンプ３２ａは、第２温度センサ３２ｃの検出温度（貯湯水の貯湯槽３１の入口温度）が所定の温度または温度範囲となるように、制御装置６０によって送出量が制御されるようになっている。
【００３５】
第１温度センサ３２ｂは、貯湯水循環回路３２上であって貯湯槽３１の貯湯水の導出口と熱交換器３３の貯湯水の導入口との間に配設されて貯湯水の温度を検出するものである。具体的には、第１温度センサ３２ｂが配設された位置の貯湯水の温度を検出している。第１温度センサ３２ｂは、その検出結果を制御装置６０に送信するようになっている。
【００３６】
第２温度センサ３２ｃは、貯湯水循環回路３２上であって熱交換器３３の貯湯水の導出口と貯湯槽３１と貯湯水の導入口との間に配設されて貯湯水の温度を検出するものである。具体的には、第２温度センサ３２ｃが配設された位置の貯湯水の温度を検出している。第２温度センサ３２ｃは、その検出結果を制御装置６０に送信するようになっている。
【００３７】
熱交換器３３は、貯湯水循環回路３２上に配設されて燃料電池２４および改質部２３の少なくともいずれか一方からの排熱を貯湯水に回収するものである。ここで本実施形態における排熱は、燃料電池モジュール２０から排出される排気ガスに含まれる排熱である。この排熱は、燃料電池２４および改質部２３の排熱だけでなく、蒸発部２２、第１燃焼部２６および第２燃焼部２８の排熱も含まれる。すなわち、熱交換器３３は、燃料電池２４および改質部２３の排熱を含む燃料電池モジュール２０から排気される排気ガスが供給されるとともに貯湯槽３１からの貯湯水が供給され、排気ガスと貯湯水が熱交換する熱交換器である。
【００３８】
この熱交換器３３は、筐体１１内に配設されている。本実施形態では、熱交換器３３は、燃料電池モジュール２０の下部に設けられており、少なくとも熱交換器３３の下部は仕切部材１２を貫通して第２室Ｒ２に突出されて配設されている。
【００３９】
熱交換器３３は、ケーシング３３ａを備えている。ケーシング３３ａの上部は、燃料電池モジュール２０のケーシング２１の下部に設けられ排気ガスが導出される排気口２１ａに連通している。ケーシング３３ａの下部には、排気口１１ａに接続されている排気管４５が接続されている。ケーシング３３ａの底部には、純水器１４に接続されている凝縮水供給管４６が接続されている。ケーシング３３ａ内には、貯湯水循環回路３２に接続されている熱交換部（凝縮器）３３ｂが配設されている。凝縮器３３ｂは、燃料電池２４および改質部２３の少なくともいずれか一方を流通する高温かつ水蒸気を含むガスから熱量を回収して水蒸気を凝縮して凝縮水を生成するものである。
【００４０】
このように構成された熱交換器３３においては、燃料電池モジュール２０からの排気ガスは、排気口２１ａからケーシング３３ａ内に導入され、貯湯水が流通する熱交換部（凝縮器）３３ｂを通る際に貯湯水との間で熱交換が行われ冷却されるとともに凝縮される。凝縮後の排気ガスは排気管４５を通って排気口１１ａから外部に排出される。
【００４１】
また、熱交換部（凝縮器）３３ｂによって凝縮された凝縮水は、凝縮水供給管４６を通って純水器１４に供給される（自重で落水する）。一方、熱交換部（凝縮器）３３ｂに流入した貯湯水は、加熱されて貯湯槽３１に流出される。また、燃料電池システムは、水タンク１３及び純水器１４を備えている。水タンク１３及び純水器１４は第２室Ｒ２内に配設されている。水タンク１３は、純水器１４から導出された純水を貯めておくものである。
【００４２】
純水器１４は、イオン交換樹脂を内蔵しており、粒状のイオン交換樹脂を充填している。純水器１４は、熱交換器３３からの凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化するものである。純水器１４は、配管４７を介して水タンク１３に連通しており、純水器１４内の純水は配管４７を通って水タンク１３に導出される。よって、水タンク１３は、凝縮器３３ｂで生成されて導出された凝縮水を貯めるものである。
【００４３】
また、燃料電池システムは、一酸化炭素センサ（以下、ＣＯセンサとする。）４５ａを備えている。ＣＯセンサ４５ａは、排気管４５に配設されている。ＣＯセンサ４５ａは、燃焼部２６，２８から排出される排気ガスの一酸化炭素濃度（以下、ＣＯ濃度とする。）Ｄを検出するものである。ＣＯセンサ４５ａは、例えば、接触燃焼式センサ、定電位電解式センサである。本実施形態において、ＣＯセンサ４５ａは、接触燃焼式センサである。
【００４４】
ＣＯセンサ４５ａは、図３に示すように、通電により加熱するコイル４５ａ１と、コイル４５ａ１の周囲に配設され、一酸化炭素（以下、ＣＯとする。）に対して活性を示す触媒Ｃを有する検知素子４５ａ２と、を備え、コイル４５ａ１によって加熱された検知素子４５ａ２の表面にて排気ガスに含まれるＣＯが燃焼することにより、排気ガスのＣＯ濃度Ｄを検出する。検知素子４５ａ２は、具体的には、触媒Ｃを例えばアルミナなどの担体とともに焼結させたものである。また、一般的に、接触燃焼式センサの検知対象ガスは、可燃性ガスである。本実施形態において、検知対象ガスである可燃性ガスは、排気ガスに含まれるＣＯである。
【００４５】
そして、ＣＯセンサ４５ａは、その検出結果を制御装置６０に送信するようになっている。具体的には、はじめに、コイル４５ａ１が通電されることにより、検知素子４５ａ２が、触媒Ｃの活性温度（およそ４００℃）に加熱される。そして、排気ガスに含まれるＣＯが、検知素子４５ａ２の表面で燃焼することにより、検知素子４５ａ２の温度が上昇する。このとき、検知素子の温度が、ＣＯ濃度Ｄに応じて変化する。そして、この検知素子の温度に応じて、コイル４５ａ１の温度が変化するため、コイル４５ａ１の抵抗値が変化する。よって、ＣＯセンサ４５ａは、コイル４５ａ１の抵抗値の変化によりＣＯ濃度Ｄを検出する。ここで、コイル４５ａ１の抵抗値は、例えばブリッジ回路によって電圧値として取り出され、ＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖとして制御装置６０に送信されている。
【００４６】
電力変換装置５０は、燃料電池２４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５１および負荷装置５３に接続されている電源ライン５２に電線５４を介して出力する第１機能を有している。また、電力変換装置５０は、系統電源５１からの交流電圧を電源ライン５２および電線５４を介して入力し所定の直流電圧に変換して制御装置６０および補機に出力する第２機能を有している。
【００４７】
系統電源（または商用電源）５１は、系統電源５１に接続された電源ライン５２を介して負荷装置５３に電力を供給するものである。負荷装置５３は、交流電源で駆動される負荷であり、例えばドライヤ、冷蔵庫、テレビなどの電化製品である。
【００４８】
補機は、燃料電池モジュール２０に改質用原料、水、空気を供給するためのモータ駆動のポンプ４１ａ，４２ａ及びカソードエアブロワ４４ａなどから構成されている。この補機は直流電圧にて駆動されるものである。
【００４９】
制御装置６０は、燃料電池２４の発電を少なくとも制御するものである。図２に示すように、制御装置６０には、上述した温度センサ３２ｂ，３２ｃ、ＣＯセンサ４５ａが接続されている。また、制御装置６０には、上述した補機である各ポンプ３２ａ，４１ａ，４２ａ、およびブロワ４４ａが接続されている。制御装置６０は、電力変換装置５０から直流電圧が供給されて駆動している。そして、制御装置６０は、それぞれの補機が必要に応じた出力となるように、電力変換装置５０から供給された直流電圧を所定の直流電圧に変換して、それぞれの補機に出力するように制御する。さらに、制御装置６０には、着火ヒータ２６ａ１，２６ａ２および燃焼触媒ヒータ２８ａが接続されている。制御装置６０は、各ヒータ２６ａ１，２６ａ２，２８ａを制御する。
【００５０】
次に、上述した燃料電池システムの系統電源５１から送電がある場合の基本的動作の一例について説明する。制御装置６０は、スタートスイッチ（図示なし）が押されて運転が開始される場合、または計画運転にしたがって運転が開始される場合には、起動運転を開始する。
【００５１】
起動運転が開始されるときは、制御装置６０は、補機を作動させる。具体的には、制御装置６０は、ポンプ４１ａ、４２ａを作動させ、蒸発部２２に改質用原料および凝縮水（改質水）の供給を開始する。上述したように、蒸発部２２では混合ガスが生成されて、混合ガスは改質部２３に供給される。改質部２３では、供給された混合ガスから改質ガスが生成されて、改質ガスが燃料電池２４に供給される。そして、制御装置６０が交流電圧を着火ヒータ２６ａ１，２６ａ２に出力し、着火ヒータ２６ａ１，２６ａ２が加熱される。これにより、第１燃焼部２６において、燃料電池２４から導出された改質用原料および改質ガスが着火される。また、制御装置６０が交流電圧を燃焼触媒ヒータ２８ａに出力し、第２燃焼部２８において、燃焼触媒が加熱される。改質部２３が所定温度以上となれば、起動運転が終了し、発電運転を開始する。本実施形態において、所定温度は、例えば４００℃である。
【００５２】
発電運転中では、制御装置６０は、燃料電池２４の発電する電力が、負荷装置５３の消費電力となるように補機を制御して、改質ガスおよびカソードエアを燃料電池２４に供給する。燃料電池２４の発電する電力より負荷装置５３の消費電力が上回った場合、その不足電力が系統電源５１から受電して補われるようになっている。
【００５３】
また、発電運転中は、熱交換器３３において、燃料電池２４および改質部２３の少なくともいずれか一方からの排熱を含む燃料電池モジュール２０からの排気ガスが冷却されるとともに凝縮されて、その排熱が貯湯水に回収される。これにより貯湯水が加熱され、加熱された貯湯水は貯湯槽３１に貯められる。また、凝縮された凝縮水は水タンク１３に貯められ、蒸発部２２に供給される。
【００５４】
このような発電運転中に、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運転が停止される場合には、制御装置６０は、燃料電池システムの停止運転（停止処理）を実施する。制御装置６０は、改質用原料および凝縮水の蒸発部２２への供給を停止し、改質ガスおよび空気の燃料電池２４への供給を停止する。このとき、燃料電池２４が残原料によって発電している場合には、その出力電力は各ヒータ２６ａ１、２６ａ２および２８ａなどへ供給されて消費される。残原料による燃料電池２４の発電が終了すれば、停止運転は終了する。
【００５５】
このような停止運転が終了すると、燃料電池システムは待機状態（待機時）となる。待機時は、燃料電池システムの発電停止状態（すなわち、起動運転、発電運転、停止運転のいずれの運転中でない状態である。）のことであり、発電指示（スタートスイッチのオンなど）を待っている状態のことである。すなわち、停止運転状態終了時点の状態が維持される。
【００５６】
次に、燃料電池システムにおいて、ＣＯセンサ４５ａの一般的な作動について説明する。各運転状態において、燃料電池システムが正常に運転している場合には、可燃性ガスは、第１燃焼部２６および第２燃焼部２８で完全燃焼されるため、排気ガスのＣＯ濃度Ｄは、極めて低い。具体的には、本実施形態において、完全燃焼された排気ガスのＣＯ濃度Ｄは、１０ｐｐｍ以下である。一方、燃料電池システムの運転状態に異常が発生し、第１燃焼部２６および第２燃焼部２８の少なくとも一方にて、不完全燃焼が発生した場合は、排気ガスのＣＯ濃度Ｄが増加する。そして、ＣＯセンサ４５ａによって検出されるＣＯ濃度Ｄがしきい値Ｔｈ１以上になったときは、制御装置６０は、例えばブザー音による警告を行うか、あるいは、警告後に燃料電池システムの停止を行うか、あるいは、燃料電池システムの停止を行う。本実施形態において、しきい値Ｔｈ１は、例えば４００ｐｐｍである。
【００５７】
さらに、上述した燃料電池システムのＣＯセンサ４５ａのゼロ点を校正する場合の作動について、図４に示すフローチャートに沿って説明する。燃料電池システムが待機状態であるときから説明する。
【００５８】
制御装置６０は、起動指示があるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。制御装置６０は、起動指示がなければ、ステップＳ１０２にて「ＮＯ」と判定し、待機状態を継続する。一方、制御装置６０は、起動指示があったときに、ステップＳ１０２にて「ＹＥＳ」と判定し、ＣＯセンサ４５ａのゼロ点の第１校正を行った後（ステップＳ１０４）、燃料電池システムの起動運転を行う（ステップＳ１０６）。第１校正は、起動運転開始時における燃焼が開始される前のＣＯセンサ４５ａの出力値ＶをＣＯセンサ４５ａのゼロ点（基準値）とするものである。すなわち、制御装置６０は、第１校正によってＣＯセンサ４５ａのゼロ点におけるＣＯ濃度Ｄを０ｐｐｍとし、ゼロ点からの出力値Ｖの変化量に基づいて、ＣＯ濃度Ｄを導出する。
【００５９】
次に、制御装置６０は、燃料電池システムが発電開始の条件を満たしたか否かを判定する（ステップＳ１０８）。制御装置６０は、改質部２３の温度が所定温度よりも低い場合には、発電開始の条件を満たしていないとして、ステップＳ１０８にて「ＮＯ」と判定し、起動運転を継続する。一方、制御装置６０は、改質部２３の温度が所定温度以上になった場合には、発電開始の条件を満たしたとして、ステップＳ１０８にて「ＹＥＳ」と判定し、発電運転を行う（ステップＳ１１０）。
【００６０】
そして、制御装置６０は、ＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖ（電圧値）の低下量（変化量）が第１所定時間Ｔ１（特許請求の範囲の所定時間に相当）継続して所定値Ｓ以上か否かを判定する（ステップＳ１１２）。本実施形態において、ＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖ（電圧値）の変化量は、直近のＣＯセンサ４５ａのゼロ点の校正を行った時点からのゼロ点の変化量である。第１所定時間Ｔ１は、例えば１０分である。また、所定値Ｓは、例えば０．５ｍＶである。そして、所定値Ｓは、ＣＯ濃度Ｄに換算された場合には、例えば１００ｐｐｍに相当する。ここで、制御装置６０は、ＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖの低下量が第１所定時間Ｔ１継続して所定値Ｓ以上となった場合には、各燃焼部２６，２８における瞬間的な失火や燃焼状態の変化等による不完全燃焼が瞬間的に発生しておらず、燃焼状態が安定しており、ＣＯ濃度Ｄが１０ｐｐｍ以下であると判定する。換言すれば、制御装置６０は、実際のＣＯ濃度Ｄに変化が無いにもかかわらず、ＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖが変動したと判定する。このとき、ＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖの変動は、例えば、ＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖのドリフトによって生じている。
【００６１】
ここで、本実施形態におけるＣＯセンサ４５ａは、接触燃焼式センサである。よって、検知素子４５ａ２が、検出時にて触媒Ｃの活性温度に加熱されているため、センサ周囲の温度および湿度によるセンサの検出精度への影響が抑制される。しかし、接触燃焼式センサの場合は、ＣＯ濃度Ｄが変化していない場合であっても、初期なじみによって、ＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖが変動する場合がある。初期なじみは、接触燃焼式センサにおいて、最初に使用される場合に発生する。一般的に、接触燃焼式センサの検知素子の触媒密度は、使用される前においては比較的低い。そして、接触燃焼式センサが最初に使用される場合においては、検知素子がコイルによって加熱されて焼き固められるため、検知素子の触媒密度が高くなる。これにより、検知素子の放熱量が低下するため、センサの特性が変化する。したがって、ＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖが変動するため、ＣＯセンサ４５ａのゼロ点が変動する。
【００６２】
具体的には、図５に示すように、初期なじみによって、ＣＯセンサ４５ａの特性が初期特性である特性ＣＨ１から特性ＣＨ２に変化した場合に、第１校正によってゼロ点とされた出力値Ｖ１が、出力値Ｖ２にΔＶだけ変動する。そして、ＣＯセンサ４５ａのゼロ点の校正が行わなければ、制御装置６０は、実際にはＣＯ濃度Ｄが変化していないにもかかわらず、出力値Ｖが出力値ΔＶだけ変動したため、ＣＯ濃度Ｄが０ｐｐｍからＣＯ濃度Ｄａまで変化したと認識する。
【００６３】
ここで、図４に示すフローチャートに戻って説明を続ける。制御装置６０は、ＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖの低下量が第１所定時間Ｔ１継続して所定値Ｓ以上となった場合には、実際のＣＯ濃度Ｄに変化が無く、ＣＯセンサ４５ａのゼロ点が変動したとして、ステップＳ１１２にて「ＹＥＳ」と判定し、ＣＯセンサ４５ａのゼロ点の第２校正（特許請求の範囲の校正に相当）を行う（ステップＳ１１４）。本実施形態において、第２校正は、第１所定時間Ｔ１が経過した時点から第２所定時間Ｔ２の間における出力値Ｖの平均値を新たなＣＯセンサ４５ａのゼロ点にするものである。第２所定時間Ｔ２は、例えば１０秒である。
【００６４】
一方、制御装置６０は、ＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖの低下量が所定値Ｓより小さい場合、または、ＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖの低下量が所定値Ｓ以上であっても、この状態が第１所定時間Ｔ１継続されない場合は、ステップＳ１１２にて「ＮＯ」と判定する。そして、制御装置６０は、停止指示（ストップスイッチのオンなど）があるか否かを確認する（ステップＳ１１６）。そして、制御装置６０は、停止指示が無い場合は、ステップＳ１１６にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１１２の判定を行う。一方、制御装置６０は、停止指示がある場合は、ステップＳ１１６にて「ＹＥＳ」と判定し、停止運転を行う（ステップＳ１１８）。
【００６５】
次に、上述したフローチャートに沿って、燃料電池システムが作動したときのＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖに基づいたＣＯ濃度Ｄの変化を、図６に示すタイムチャートを用いて説明する。なお、ＣＯセンサ４５ａが初めて使用され、第１燃焼部２６および第２燃焼部２８において、可燃性ガスが完全燃焼されている場合について説明する。
【００６６】
燃料電池システムの起動指示があったときに（ステップＳ１０２）、ＣＯセンサ４５ａのゼロ点の第１校正が行われるため（ステップＳ１０４）、ＣＯ濃度Ｄが０ｐｐｍに補正される（時刻ｔ１）。その後、燃料電池システムは、起動運転を開始する（ステップＳ１０６）。そして、各燃焼部２６，２８が着火され燃焼を開始したときは、燃焼状態が不安定であるため、少量のＣＯが排気ガスに含まれている。よって、ＣＯ濃度Ｄが増加しはじめる（時刻ｔ２）。そして、ＣＯ濃度Ｄが瞬間的に上昇する。その後、燃焼状態が安定するため、ＣＯ濃度Ｄが０ｐｐｍに戻る（時刻ｔ３）。そして、ＣＯセンサ４５ａの初期なじみによって、出力値Ｖが徐々に低下するため、これに伴って、ＣＯ濃度Ｄが徐々に低下する。
【００６７】
そして、発電開始の条件が満たされ、発電運転が開始される（ステップＳ１０８、Ｓ１１０；時刻ｔ４）。そして、燃料電池２４の発電中において、直近の校正である第１校正を行った時点（時刻ｔ１）からのＣＯ濃度Ｄ（出力値Ｖ）の低下量が所定値Ｓに達し（時刻ｔ５）、ＣＯ濃度Ｄの変化量が所定値Ｓに達した時点（時刻ｔ５）から第１所定時間Ｔ１継続して所定値Ｓ以上であるときは、制御装置６０は、ＣＯセンサ４５ａのゼロ点の第２校正を行う（ステップＳ１１４）。完全燃焼時には、ＣＯ濃度Ｄは、１０ｐｐｍ以下であるため、ゼロ点の校正を正確かつ確実に行うことができる。すなわち、ＣＯセンサ４５ａのゼロ点の校正用のガスとして、完全燃焼時の排気ガスを使用することができる。そして、制御装置６０は、第１所定時間Ｔ１が経過した時点（時刻ｔ６）から第２所定時間Ｔ２の間における出力値Ｖの平均値を新たなＣＯセンサ４５ａのゼロ点として、第２所定時間Ｔ２が経過した時点に、ＣＯ濃度Ｄを０ｐｐｍに補正する（時刻ｔ７）。
【００６８】
その後、停止指示があると（ステップＳ１１６）、制御装置６０は、燃料電池システムの停止運転を開始する（ステップＳ１１８；時刻ｔ８）。停止運転開始時は、燃焼状態が不安定であるため、少量のＣＯが排気ガスに含まれている。よって、ＣＯ濃度Ｄがわずかに増加しはじめる（時刻ｔ９）。そして、ＣＯ濃度Ｄが瞬間的に上昇する。その後、燃焼状態が安定するため、ＣＯ濃度Ｄが０ｐｐｍに戻る（時刻ｔ１０）。
【００６９】
なお、第１燃焼部２６または第２燃焼部２８にて不完全燃焼が発生し、ＣＯ濃度Ｄがしきい値Ｔｈ１以上となった場合には、制御装置６０は、上述したフローチャートにかかわらず、燃焼部２６，２８の燃焼を停止する。
【００７０】
なお、上述したタイムチャートにおいて、第２校正が行われない場合は、図６に一点破線にて示すように、燃焼部２６，２８が完全燃焼し、実際のＣＯ濃度Ｄが１０ｐｐｍ以下であるにもかかわらず、ＣＯ濃度Ｄが低下した状態のままとなる。すなわち、ＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖは、１０ｐｐｍから乖離した状態のままとなる。
【００７１】
本実施形態によれば、制御装置６０は、燃料電池２４の発電中において、ＣＯセンサ４５ａのゼロ点の第２校正を行う。よって、燃料電池システムを停止させなくても、ＣＯセンサ４５ａを校正することができるため、燃料電池システムの停止の回数（ひいては起動の回数）を増加させずに、ＣＯセンサ４５ａのゼロ点の校正を行うことができる。したがって、燃料電池２４の劣化およびシステム効率の低下を抑制することができる。
【００７２】
また、ＣＯセンサ４５ａの検知素子４５ａ２は、検出時にて活性温度に加熱されているため、センサ周囲の温度および湿度によるセンサの検出精度への影響が抑制される。よって、制御装置６０は、排気ガスのＣＯ濃度Ｄをより精度よく検出することができる。
【００７３】
また、燃料電池２４が長期連続運転を行う固体酸化物形燃料電池である場合に、制御装置６０が発電中にＣＯセンサ４５ａのゼロ点の第２校正を行うため、長期連続運転中においても排気ガスのＣＯ濃度Ｄを精度よく検出することができる。
【００７４】
なお、本発明による他の実施形態として、上述した実施形態においては、制御装置６０は、第２校正において、第１所定時間Ｔ１が経過した時点から第２所定時間Ｔ２の間における出力値Ｖの平均値を新たなＣＯセンサ４５ａのゼロ点にしているが、これに代えて、第１所定時間Ｔ１の間における出力値Ｖの平均値を新たなＣＯセンサ４５ａのゼロ点とするようにしても良い。また、第１所定時間Ｔ１が経過した時点の出力値ＶをＣＯセンサ４５ａのゼロ点とするようにしても良い。
【００７５】
また、上述した実施形態において、特許請求の範囲の燃焼部は、第１燃焼部２６のみによって構成されているが、これに代えて、特許請求の範囲の燃焼部を第１燃焼部２６および第２燃焼部２８によって構成するようにしても良い。
【００７６】
また、上述した実施形態において、第２校正を行う条件であるＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖの低下量は、直近のゼロ点の校正した時点の出力値Ｖを基準としているが、これに代えて、直近のゼロ点の校正した時点から第３所定時間Ｔ３が経過した時点における出力値Ｖを基準とするようにしても良い。第３所定時間Ｔ３は、例えば、３０分である。
【００７７】
また、上述した実施形態において、第２校正を行う条件として、ＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖの低下量が所定値Ｓに達した時点から第１所定時間Ｔ１継続して所定値Ｓ以上である場合としているが、これに代えて、ＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖの低下量が所定値Ｓに達した時点から第１所定時間Ｔ１継続して第１所定範囲内である場合としても良い。第１所定範囲内は、例えば０．５ｍＶ〜０．７ｍＶである。これによれば、実際のＣＯ濃度Ｄに変化がなく、第１所定時間Ｔ１の間は、燃焼部２６，２８が完全燃焼している状態であると、より精度よく判定できる。よって、燃焼状態がより安定した状態にて第２校正を行うことができる。
【００７８】
また、上述した実施形態において、第２校正を行う条件を、ＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖの低下量が所定値Ｓに達した時点から第１所定時間Ｔ１継続して、変化量の勾配が一定である場合としても良い。この条件を満たす場合は、ＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖの変化量が所定値Ｓに達した時点から第１所定時間Ｔ１継続して所定値Ｓ以上となるため、実際のＣＯ濃度Ｄに変化がなく、第１所定時間Ｔ１の間は、燃焼部２６，２８が完全燃焼している状態であると判定できる。よって、第２校正を行う条件を満たしている。また、第２校正を行う条件を、ＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖの変化量が所定値Ｓに達した時点から第１所定時間Ｔ１継続して、変化量の勾配が第２所定範囲内である場合としても良い。ここで、変化量の勾配が第２所定範囲内である場合は、ＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖの変化量が第１所定範囲内となる。第２所定範囲は、例えば、０〜０．０２ｍＶ／分である。この場合においては、ＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖの変化量が所定値Ｓに達した時点から第１所定時間Ｔ１継続して第１所定範囲内となるため、上述したように、第２校正を行う条件を満たしている。
【００７９】
また、上述した実施形態においては、接触燃焼式センサの初期なじみが発生し、ＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖの低下量が第１所定時間Ｔ１継続して所定値Ｓ以上となった場合に、ＣＯセンサ４５ａのゼロ点が変動したとして、ＣＯセンサ４５ａのゼロ点の第２校正を行っているが、これに代えて、例えばセンサの経年変化等によってＣＯセンサ４５ａの出力値Ｖの上昇量が第１所定時間Ｔ１継続して所定値Ｓ以上となった場合に、ＣＯセンサ４５ａのゼロ点が変動したとして、ＣＯセンサ４５ａのゼロ点の第２校正を行うようにしても良い。
【００８０】
また、上述した実施形態におけるＣＯセンサ４５ａは、接触燃焼式センサであるが、これに代えて、定電位電解式センサとしても良い。ここで、定電位電解式センサは、接触燃焼式センサに比べ、初期なじみは発生しないが、センサ周囲の湿度に影響を受けやすいため、排気ガスの湿度により、出力値Ｖのドリフトや、センサの経年変化等による出力値Ｖの変化が発生する可能性がある。すなわち、実際のＣＯ濃度Ｄに変化がない場合に、出力値Ｖの変動が生じる可能性がある。しかしながら、ＣＯセンサ４５ａが定電位電解式センサの場合でも、出力値Ｖの変化量が所定値Ｓに達した時点から第１所定時間Ｔ１継続して所定値Ｓ以上である場合は、燃焼部２６，２８が完全燃焼している状態であると判定できる。よって、燃焼状態がより安定した状態にて第２校正を行うことができるため、ＣＯセンサ４５ａが定電位電解式センサの場合でも、制御装置６０は、排気ガスのＣＯ濃度Ｄを精度よく検出することができる。
【００８１】
また、上述した実施形態における燃料電池２４は固体酸化物燃料電池であったが、本発明を固体高分子形燃料電池に適用するようにしてもよい。この場合、燃料電池モジュール２０に代えて、図７に示すように、燃料電池８１ａおよび改質部８１ｂを含んで構成されている。
【００８２】
燃料電池８１ａは、燃料ガス（水素ガス）および酸化剤ガス（酸素を含む空気）が供給されて水素と酸素の化学反応により発電して直流電流（例えば４０Ｖ）を出力するものである。
【００８３】
改質部８１ｂは、燃料（改質用燃料）を水蒸気改質し、水素リッチな改質ガスを燃料電池８１ａに供給するものであり、バーナ（特許請求の範囲の燃焼部に相当）８１ｂ１、改質部８１ｂ２、一酸化炭素シフト反応部（以下、ＣＯシフト部とする。）８１ｂ３および一酸化炭素選択酸化反応部（以下、ＣＯ選択酸化部とする。）８１ｂ４から構成されている。燃料としては、天然ガス、ＬＰＧ、灯油、ガソリンおよびメタノールなどがある。
【００８４】
バーナ８１ｂ１は、起動運転時に外部から燃焼用燃料および燃焼用空気が供給され、または定常運転時に燃料電池８１ａの燃料極からアノードオフガス（燃料電池８１ａに供給されずに排出された改質ガス）が供給され、供給された各可燃性ガスを燃焼して燃焼ガスを改質部８１ｂ２に導出するものである。
【００８５】
改質部８１ｂ２は、外部から供給された燃料に蒸発器からの水蒸気（改質水）を混合した混合ガスを改質部８１ｂ２に充填された触媒により改質して水素ガスと一酸化炭素ガスを生成している（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を水素ガスと二酸化炭素とに変成している（いわゆる一酸化炭素シフト反応）。これら生成されたガス（いわゆる改質ガス）はＣＯシフト部８１ｂ３に導出される。
【００８６】
ＣＯシフト部８１ｂ３は、この改質ガスに含まれる一酸化炭素と水蒸気をその内部に充填された触媒により反応させて水素ガスと二酸化炭素とに変成している。これにより改質ガスはＣＯ濃度Ｄが低減されてＣＯ選択酸化部８１ｂ４に導出される。
【００８７】
ＣＯ選択酸化部８１ｂ４は、改質ガスに残留している一酸化炭素と外部からさらに供給されたＣＯ浄化用の空気とをその内部に充填された触媒により反応させて二酸化炭素を生成している。これにより、改質ガスはＣＯ濃度Ｄがさらに低減されて（１０ｐｐｍ以下）燃料電池８１ａの燃料極に導出される。
この場合、ＣＯセンサ４５ａは、燃焼部８１ｂ１からの排気ガスのＣＯ濃度Ｄを検出する。
【符号の説明】
【００８８】
２０…燃料電池モジュール、２２…蒸発部、２３…改質部、２４…燃料電池、２６…第１燃焼部（燃焼部）、２６ａ１、２６ａ２…着火ヒータ、２８…第２燃焼部、２８ａ…燃焼触媒ヒータ、３１…貯湯槽、３２…貯湯水循環回路、３３…熱交換器、４５ａ…ＣＯセンサ、５０…電力変換装置、６０…制御装置、Ｄ…ＣＯ濃度、Ｓ…所定値、Ｔ１…第１所定時間（所定時間）、Ｔ２…第２所定時間、Ｖ…出力値。
【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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