(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
改質燃料と酸化剤との供給を受けて発電する燃料電池スタック（１６０）と、
原燃料を改質して前記改質燃料を生成する改質器（１５０）と、
前記改質器に前記原燃料を送り込むブロア（１２０）と、
前記ブロアと前記改質器とを繋ぐ流路であって、前記原燃料が通る第１流路（１８０）と、
前記燃料電池スタックから排出された前記改質燃料の一部を、再び前記第１流路に戻すための流路である第２流路（１９０）と、
前記第１流路に配置されており、前記第１流路を通る前記原燃料の流れにより前記第２流路から前記改質燃料を引き込むエジェクタ（１４０）と、を備え、
前記第１流路のうち前記エジェクタよりも上流側の部分には、前記原燃料を加熱する加熱部（１３０，１３２）が設けられており、
前記第１流路において炭素析出が生じることのないように、前記加熱部による加熱量を調整する制御部（４００）を更に備えており、
前記制御部は、
前記第１流路において炭素析出が生じるか否かの判定を行う判定部（４２０）を有しており、
前記判定部により炭素析出が生じると判定された場合には、前記加熱部から前記エジェクタに供給される前記原燃料の温度を低下させる燃料電池装置。
【請求項２】
前記加熱部（１３０）は、
前記第１流路を通る前記原燃料と、前記第２流路を通る前記改質燃料と、の熱交換により、前記原燃料を加熱するものである、請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項３】
前記第１流路には、前記加熱部を迂回する加熱バイパス流路（１７１）が設けられており、
前記加熱バイパス流路を通る前記原燃料の流量を調整する加熱調整機構（１７０）を更に備えた、請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項４】
前記加熱部によって加熱された前記原燃料の温度は、炭素析出が生じる温度よりも低い温度である、請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項５】
前記第２流路のうち前記エジェクタよりも上流側の部分には、前記改質燃料を冷却する冷却部（１３０，２４０）が設けられている、請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項６】
前記冷却部（２４０）は、
前記第１流路を通る前記原燃料と、前記第２流路を通る前記改質燃料と、の熱交換により、前記改質燃料を冷却するものである、請求項５に記載の燃料電池装置。
【請求項７】
前記燃料電池スタックに前記酸化剤を供給する第３流路（２８０）を更に備えており、
前記冷却部（２４０）は、
前記第３流路を通る前記酸化剤と、前記第２流路を通る前記改質燃料と、の熱交換により、前記改質燃料を冷却するものである、請求項５に記載の燃料電池装置。
【請求項８】
前記第３流路には、前記冷却部を迂回する冷却バイパス流路（２７１）が設けられており、
前記冷却バイパス流路を通る前記酸化剤の流量を調整する冷却調整機構（２７０）を更に備えた、請求項７に記載の燃料電池装置。
【請求項９】
前記冷却部によって冷却された前記改質燃料の温度は、水の凝縮が生じる温度よりも高い温度である、請求項５に記載の燃料電池装置。
【請求項１０】
前記燃料電池スタックから排出された前記改質燃料の一部を燃焼させる燃焼器（３００）を更に備え、
前記加熱部（１３２）は、前記燃焼器で生じた燃焼熱により前記原燃料を加熱するものである、請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項１１】
前記判定部による判定は、前記加熱部から前記エジェクタに供給される前記原燃料の温度、に基づいて行われる、請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項１２】
前記第１流路には、前記加熱部を迂回する加熱バイパス流路（１７１）が設けられており、
前記制御部は、前記加熱バイパス流路を通る前記原燃料の流量を調整することにより、前記加熱部による加熱量を調整する、請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項１３】
改質燃料と酸化剤との供給を受けて発電する燃料電池スタック（１６０）と、
原燃料を改質して前記改質燃料を生成する改質器（１５０）と、
前記改質器に前記原燃料を送り込むブロア（１２０）と、
前記ブロアと前記改質器とを繋ぐ流路であって、前記原燃料が通る第１流路（１８０）と、
前記燃料電池スタックから排出された前記改質燃料の一部を、再び前記第１流路に戻すための流路である第２流路（１９０）と、
前記第１流路に配置されており、前記第１流路を通る前記原燃料の流れにより前記第２流路から前記改質燃料を引き込むエジェクタ（１４０）と、を備え、
前記第１流路のうち前記エジェクタよりも上流側の部分には、前記原燃料を加熱する加熱部（１３０，１３２）が設けられており、
前記第２流路のうち前記エジェクタよりも上流側の部分には、前記改質燃料を冷却する冷却部（１３０，２４０）が設けられており、
前記第１流路において炭素析出が生じることのないように、前記冷却部（２４０）による冷却量を調整する制御部（４００）を更に備えており、
前記制御部は、
前記第１流路において炭素析出が生じるか否かの判定を行う判定部（４２０）を有しており、
前記判定部により炭素析出が生じると判定された場合には、前記エジェクタから前記改質器に供給される混合燃料の温度を上昇させる燃料電池装置。
【請求項１４】
前記判定部による判定は、
前記ブロアを通過する前記原燃料の流量と、
前記第２流路を通り前記エジェクタに引き込まれる前記改質燃料の流量と、
前記燃料電池スタックから取り出される電流と、
前記前記エジェクタから前記改質器に供給される混合燃料の温度と、に基づいて行われる、請求項１３に記載の燃料電池装置。
【請求項１５】
前記燃料電池スタックに前記酸化剤を供給する第３流路（２８０）を更に備えており、
前記冷却部は、前記第３流路を通る前記酸化剤と、前記第２流路を通る前記改質燃料と、の熱交換により、前記改質燃料を冷却するものであって、
前記第３流路には、前記冷却部を迂回する冷却バイパス流路（２７１）が設けられており、
前記制御部は、前記冷却バイパス流路を通る前記酸化剤の流量を調整することにより、前記冷却部による冷却量を調整する、請求項１３に記載の燃料電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池装置は、燃料及び酸化剤が持つ化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する発電装置である。その発電効率は非常に高く、また排出されるガスも比較的クリーンであることから、次世代の発電装置として注目されている。
【０００３】
燃料としては水素が用いられるのであるが、現状では水素インフラが十分に整備されていない。このため、燃料電池装置は、既存インフラから得られる原燃料（都市ガス、ＬＰＧ等）を改質して水素を生成する改質器を備えるのが一般的となっている。改質器の内部には改質触媒が配置されている。改質器では、供給された原燃料及び水蒸気が高温の改質触媒に触れることで水蒸気改質反応が生じ、水素が生成される。当該水素を含有するガス（以下、「改質燃料」とも称する）が、燃料として改質器から燃料電池スタックへと供給される。
【０００４】
発電に寄与することなく燃料電池スタックから排出される残余の燃料（以下、「残余燃料」とも称する）には、水素及び水蒸気が含まれている。そこで、残余燃料を再び改質器に戻すような流路を設けて、残余燃料に含まれる水素及び水蒸気を水蒸気改質のために再利用することが行われている（下記特許文献１を参照）。このような構成の燃料電池装置では、水素を無駄なく有効に利用できることに加えて、外部から水の供給を受けることなく水蒸気改質を行うことも可能となる。つまり、所謂「水自立運転」を行うことが可能となる。
【０００５】
残余燃料を再び改質器に戻すために、下記特許文献１に記載の燃料電池装置では、改質器（水蒸気改質器）に原燃料を供給するための流路（燃料供給経路）の途中にエジェクタが配置されている。当該エジェクタには、燃料電池スタックから排出された残余燃料の一部が通る流路（リサイクル用燃料極排出ガス経路）の下流側端部が接続されている。エジェクタの内部では、改質器に向かう原燃料の流れによって残余燃料が引き込まれ、原燃料の流れに合流する。その後、残余燃料は原燃料と共に改質器に供給され、再び水蒸気改質反応に供される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−７６２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
エジェクタは、ノズルの先端に形成された微小な径の開口から原燃料を噴出し、原燃料の高速な流れによって残余燃料を引き込むような構成となっている。このため、エジェクタを通過する際において原燃料が受ける流路抵抗は比較的大きく、エジェクタに原燃料を送り込むブロアの負荷も大きい。
【０００８】
特に、上記のような水自立運転を実現しようとすると、ノズルの開口径を更に小さくし、エジェクタにおいて多量の残余燃料が引き込まれるような構成とする必要がある。その結果、エジェクタにおいて原燃料が受ける流路抵抗は更に大きくなり、ブロアの負荷は更に大きくなる。ブロアを駆動させるために必要な電力が大きくなってしまうので、燃料電池装置の運転効率が低下してしまうことが懸念される。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、エジェクタを通る原燃料の流れによって残余燃料を引き込み、当該残余燃料を改質器に戻すような構成としながらも、エジェクタに原燃料を送り込むブロアの負荷を抑制することのできる燃料電池装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池装置は、改質燃料と酸化剤との供給を受けて発電する燃料電池スタック（１６０）と、原燃料を改質して改質燃料を生成する改質器（１５０）と、改質器に原燃料を送り込むブロア（１２０）と、ブロアと改質器とを繋ぐ流路であって、原燃料が通る第１流路（１８０）と、燃料電池スタックから排出された改質燃料の一部を、再び第１流路に戻すための流路である第２流路（１９０）と、第１流路に配置されており、第１流路を通る原燃料の流れにより第２流路から改質燃料を引き込むエジェクタ（１４０）と、を備えている。第１流路のうちエジェクタよりも上流側の部分には、原燃料を加熱する加熱部（１３０，１３２）が設けられており、第１流路において炭素析出が生じることのないように、加熱部による加熱量を調整する制御部（４００）を更に備えており、制御部は、第１流路において炭素析出が生じるか否かの判定を行う判定部（４２０）を有しており、判定部により炭素析出が生じると判定された場合には、加熱部からエジェクタに供給される原燃料の温度を低下させる。
【００１１】
本発明に係る燃料電池装置では、第１流路を通る原燃料が、エジェクタに到達する前において加熱部により加熱される。第１流路のうちブロアとエジェクタとの間の空間で原燃料が膨張するので、ブロアの回転数は比較的小さいままでも、エジェクタを通過する原燃料の流速は大きくなる。その結果、エジェクタにおいて多量の改質燃料が第２流路から引き込まれる。このように、本発明によれば、ブロアの負荷を増加させることなく、十分な量の改質燃料を改質器に戻して再利用することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、エジェクタを通る原燃料の流れによって残余燃料を引き込み、当該残余燃料を改質器に戻すような構成としながらも、エジェクタに原燃料を送り込むブロアの負荷を抑制することのできる燃料電池装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料電池装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る燃料電池装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る燃料電池装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る燃料電池装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図５】制御部によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】炭素析出が生じるか否かを判定する方法を説明するための三角相図である。
【図７】制御部によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１５】
図１に示されるように、本発明の第１実施形態に係る燃料電池装置１０は、燃料電池スタック１６０と、改質器１５０とを備えている。
【００１６】
燃料電池スタック１６０は、複数の燃料電池セル（不図示）の集合体である。各燃料電池セルは、固体酸化物形の燃料電池セル（Solid Oxide Fuel Cell：ＳＯＦＣ）であって、平板状の固体電解質の一方側の面に燃料極（アノード）が形成され、他方側の面に空気極（カソード）が形成された構成となっている。これら燃料極及び空気極は、いずれも導電性のセラミックスで形成された多孔質体である。
【００１７】
燃料電池スタック１６０には、燃料供給配管１５１と、空気供給配管２８０とが接続されている。燃料供給配管１５１は、後述の改質器１５０において生成された水素含有ガス（以下、「改質燃料」とも称する）を燃料電池スタック１６０に供給するための配管である。燃料供給配管１５１を通って燃料電池スタック１６０に供給された改質燃料は、それぞれの燃料電池セルの燃料極に到達し、発電に供される。
【００１８】
空気供給配管２８０は、後述の空気ブロア２２０から送り込まれた発電用の空気（酸化剤）を燃料電池スタック１６０に供給するための配管である。空気供給配管２８０を通って燃料電池スタック１６０に供給された空気は、それぞれの燃料電池セルの空気極に到達し、発電に供される。
【００１９】
改質器１５０は、水蒸気改質反応によって原燃料である都市ガスを改質し、改質燃料を生成するためのものである。改質器１５０には、燃料供給配管１５１の上流側端部が接続されている。また、改質器１５０には、原燃料供給配管１８０の下流側端部も接続されている。原燃料供給配管１８０は、改質器１５０に都市ガス及び水蒸気を供給するための配管である。
【００２０】
改質器１５０の内部には、アルミナの球体表面にニッケル等の触媒金属を担持させてなる改質触媒が多数充填されている。原燃料供給配管１８０を通った都市ガス及び水蒸気が改質器１５０に供給されると、これらが改質触媒に触れることによって水蒸気改質反応が生じ、改質燃料が生成される。既に述べたように、改質燃料は、燃料供給配管１５１を通って燃料電池スタック１６０に供給される。
【００２１】
尚、改質器１５０において水蒸気改質反応が生じるためには、改質器１５０及び内部の改質触媒が高温（約７００℃）となっている必要がある。また、水蒸気改質反応は吸熱反応であるため、反応を維持するためには、外部から改質器１５０に対して継続的に熱が加えられる必要がある。本実施形態では、燃焼器３００から排出される高温の燃焼排ガスにより、改質器１５０が加熱される構成となっている。
【００２２】
燃焼器３００は、発電に寄与することなく燃料電池スタック１６０から排出された残余の改質燃料（以下、「残余燃料」とも称する）を燃焼させるためのバーナーである。燃焼器３００には、燃料排出配管１６１と、空気排出配管２６１と、燃焼排ガス配管３１０とが接続されている。
【００２３】
燃料排出配管１６１は、燃料電池スタック１６０から排出された残余燃料を燃焼器３００に供給するための配管である。燃料排出配管１６１は、一端が燃料電池スタック１６０に接続されており、他端が燃焼器３００に接続されている。
【００２４】
空気排出配管２６１は、発電に寄与することなく燃料電池スタック１６０から排出された残余の空気（以下、「残余空気」とも称する）を、燃焼器３００に供給するための配管である。空気排出配管２６１は、一端が燃料電池スタック１６０に接続されており、他端が燃焼器３００に接続されている。
【００２５】
燃焼器３００では、燃料排出配管１６１を通った残余燃料と、空気排出配管２６１を通った残余空気との混合気体が燃焼し、高温の燃焼排ガスが生じる。
【００２６】
燃焼排ガス配管３１０は、一端が燃焼器３００に接続され、他端が不図示の排熱回収器に接続された配管である。燃焼器３００で生じた燃焼排ガスは、燃焼排ガス配管３１０を通って排熱回収器に供給される。排熱回収器は、燃焼排ガスと水と熱交換させることにより湯を生成するものである。このように、燃料電池装置１０は発電を行うことに加えて湯を生成することも可能となっており、高い効率でエネルギーを利用するコジェネレーションシステムとなっている。
【００２７】
燃焼排ガス配管３１０は、その一部が改質器１５０の近傍に配置されている。具体的には、燃焼排ガス配管３１０の一部が改質器１５０の外壁面に接しており、燃焼排ガス配管３１０を通る燃焼排ガスの熱が改質器１５０に伝達されるような構成となっている。燃焼排ガスの熱によって改質器１５０及び改質触媒が高温となり、既に説明したように改質器１５０の内部では水蒸気改質反応が生じる。また、燃焼排ガスの熱が継続的に改質器１５０に加えられるため、吸熱反応である水蒸気改質反応が維持される。燃焼排ガス配管３１０の途中であり、改質器１５０よりも下流側となる位置には、後述の熱交換器２３０が配置されている。
【００２８】
以下の説明においては、燃焼排ガス配管３１０のうち燃焼器３００と改質器１５０との間の部分を「配管３１１」とも表記する。燃焼排ガス配管３１０のうち改質器１５０と熱交換器２３０との間の部分を「配管３１２」とも表記する。燃焼排ガス配管３１０のうち熱交換器２３０よりも下流側の部分（つまり、熱交換器２３０と排熱回収器との間の部分）を「配管３１３」とも表記する。
【００２９】
都市ガス及び改質燃料が流れる経路について説明する。都市ガスは、都市ガス供給源１１０から都市ガス配管１１１を通って燃料電池装置１０に供給され、燃料ブロア１２０によって改質器１５０に送り込まれる。都市ガス配管１１１は、都市ガス供給源１１０と燃料ブロア１２０とを繋ぐ配管である。本実施形態においては、都市ガス供給源１１０はガスメータである。
【００３０】
燃料ブロア１２０と改質器１５０とは、原燃料供給配管１８０によって接続されている。また、原燃料供給配管１８０の途中には、上流側から順に、熱交換器１３０と、エジェクタ１４０とが配置されている。以下の説明においては、原燃料供給配管１８０のうち燃料ブロア１２０と熱交換器１３０との間の部分を「配管１８１」とも表記する。原燃料供給配管１８０のうち熱交換器１３０とエジェクタ１４０との間の部分を「配管１８２」とも表記する。原燃料供給配管１８０のうちエジェクタ１４０と改質器１５０との間の部分を「配管１８３」とも表記する。
【００３１】
燃料排出配管１６１は途中で分岐しており、分岐した配管（以下、「再利用配管１９０」と表記する）の端部がエジェクタ１４０に接続されている。再利用配管１９０によって、燃料排出配管１６１とエジェクタ１４０とが接続されているといってもよい。このような構成により、燃料電池スタック１６０から排出された残余燃料（改質燃料）の一部は、再利用配管１９０を通ってエジェクタ１４０に到達する。その後、エジェクタ１４０において都市ガスの流れに合流し、都市ガスと共に配管１８３を通って改質器１５０に供給される。尚、再利用配管１９０の途中には熱交換器１３０が配置されている。つまり、再利用配管１９０を通る残余燃料が、エジェクタ１４０に到達する前に熱交換器１３０を通るような構成となっている。
【００３２】
ところで、燃料電池スタック１６０を構成する各燃料電池セルの燃料極においては、発電に伴って水が生成される。生成された水は、残余燃料と共に燃料電池スタックから排出される。このため、再利用配管１９０を通る残余燃料には水蒸気が含まれている。当該水蒸気も配管１８３を通じて改質器１５０に供給され、水蒸気改質反応に供される。
【００３３】
以下の説明においては、再利用配管１９０のうち燃料排出配管１６１と熱交換器１３０の間の部分を「配管１９１」とも表記する。再利用配管１９０のうち熱交換器１３０とエジェクタ１４０との間の部分を「配管１９２」とも表記する。
【００３４】
燃料ブロア１２０によって送り込まれる都市ガスは、配管１８１を通って熱交換器１３０に到達する。熱交換器１３０では、原燃料供給配管１８０を通る都市ガスと、再利用配管１９０を通る残余燃料との間で熱交換が行われ、都市ガスが加熱される。当該加熱により、都市ガスはその温度を上昇させた状態でエジェクタ１４０に到達する。
【００３５】
尚、熱交換器１３０から排出された直後における都市ガスの温度が、炭素析出が生じる温度（３００℃）よりも低くなるように、熱交換器１３０の構成や配管１９１の長さ等が調整されている。
【００３６】
エジェクタ１４０の内部にはノズル（不図示）が配置されている。当該ノズルの先端には微小な径の開口が形成されている。配管１８２を通ってエジェクタ１４０に到達した都市ガスは、エジェクタ１４０の内部においてノズル先端の開口から噴出される。
【００３７】
ノズルの先端から都市ガスが噴出されると、これにより高速の都市ガスの流れが形成される。配管１９２内の残余燃料及び水蒸気は、この都市ガスの流れによってエジェクタ１４０内に引き込まれて、都市ガスに合流する。エジェクタ１４０内に引き込まれる残余燃料及び水蒸気の流量は、ノズルの先端から噴出される都市ガスの流速に略比例する。
【００３８】
本実施形態においては、燃料ブロア１２０から送り込まれた都市ガスが、エジェクタ１４０に到達する前において熱交換器１３０によって加熱されるため、配管１８２の内部において膨張する。その結果、配管１８２の内部における都市ガスの流速は大きくなり、燃料ブロア１２０によって送り込まれる流速よりも速い速度でエジェクタ１４０を通過する。
【００３９】
このため、単位時間あたりに配管１９２からエジェクタ１４０に引き込まれる残余燃料及び水蒸気の量は、熱交換器１３０が設けられていない場合に比べて多くなっている。換言すれば、本実施形態では、燃料ブロア１２０の回転数が小さいままであっても、十分な量（水自立運転に必要な量）の水蒸気を、残余燃料及び都市ガスと共に改質器１５０に供給することが可能となっている。
【００４０】
再利用配管１９０を通る高温の残余燃料は、熱交換器１３０を通る際において冷却され、その温度を低下させた後にエジェクタ１４０に供給される。配管１９２を通る残余燃料は、温度の低下に伴ってその体積が減少しているので、これに含まれる水蒸気の密度が比較的高い状態となっている。その結果、エジェクタ１４０に引き込まれる水蒸気の量は更に増加している。
【００４１】
尚、熱交換器１３０から排出された直後における残余燃料の温度が、水の凝縮が生じる温度（１００℃）よりも高くなるように、熱交換器１３０の構成や配管１９１の長さ等が調整されている。
【００４２】
発電用の空気（酸化剤）が流れる経路について説明する。空気は、空気供給源２１０から空気配管２１１を通って燃料電池装置１０に供給され、空気ブロア２２０によって燃料電池スタック１６０に送り込まれる。空気配管２１１は、空気供給源２１０と空気ブロア２２０とを繋ぐ配管である。本実施形態においては、空気供給源２１０は大気である。
【００４３】
空気ブロア２２０と燃料電池スタック１６０とは、空気供給配管２８０によって接続されている。また、空気供給配管２８０の途中には熱交換器２３０が配置されている。以下の説明においては、空気供給配管２８０のうち空気ブロア２２０と熱交換器２３０との間の部分を「配管２８１」とも表記する。空気供給配管２８０のうち熱交換器２３０と燃料電池スタック１６０との間の部分を「配管２８２」とも表記する。
【００４４】
空気ブロア２２０によって送り込まれる空気は、配管２８１を通って熱交換器２３０に到達する。熱交換器２３０では、空気供給配管２８０を通る空気と、燃焼排ガス配管３１０を通る燃焼排ガスとの間で熱交換が行われ、空気が加熱される。当該加熱により、空気はその温度を上昇させた状態で燃料電池スタック１６０に到達する。このため、空気の供給によって燃料電池スタック１６０の温度が低下してしまうことはない。
【００４５】
図２を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る燃料電池装置１０Ａについて説明する。以下では、既に説明した燃料電池装置１０と共通する構成については説明を省略する。
【００４６】
燃料電池装置１０Ａにおいては、配管２８１の途中であり且つ配管１９２の途中となる位置に、熱交換器２４０が配置されている。熱交換器２４０では、空気供給配管２８０を通る空気と、再利用配管１９０を通る残余燃料との間で熱交換が行われ、空気が加熱される。
【００４７】
つまり、発電用の空気は熱交換器２４０において加熱された後、熱交換器２３０において更に加熱される。また、再利用配管１９０を通る残余燃料は、熱交換器１３０において冷却された後、熱交換器２４０において更に冷却される。
【００４８】
本実施形態においては、水自立運転のために十分な量の残余燃料が再利用されるように、熱交換器１３０を通過する都市ガスの流量に比べて、熱交換器１３０を通過する残余燃料の流量が非常に大きくなっている。このため、熱交換器１３０においては、原燃料供給配管１８０を通る都市ガスの加熱は十分に行われるのであるが、再利用配管１９０を通る残余燃料の冷却は十分には行われない。つまり、残余燃料の温度は僅かしか低下しない。
【００４９】
そこで、本実施形態では、熱交換器１３０のみならず熱交換器２４０においても残余燃料の冷却が行われる構成としている。その結果、再利用配管１９０を通る残余燃料は、エジェクタ１４０に到達するまでの間に十分に冷却され、水蒸気の密度が高くなった状態でエジェクタ１４０に引き込まれる。
【００５０】
また、熱交換器２４０において、残余燃料から奪われた熱は空気の加熱のために有効に利用されるので、燃料電池装置１０Ａ全体の運転効率が更に高くなっている。
【００５１】
尚、熱交換器２４０から排出された直後における残余燃料の温度が、水の凝縮が生じる温度（１００℃）よりも高くなるように、熱交換器２４０の構成や配管１９２の長さ等が調整されている。
【００５２】
原燃料供給配管１８０には、熱交換器１３０を迂回するようにバイパス配管１７１が設けられている。また、バイパス配管１７１の途中には流量調整バルブ１７０が配置されている。流量調整バルブ１７０の開度、すなわち、バイパス配管１７１を通る都市ガスの流量は、不図示の制御装置によって制御される。
【００５３】
このような構成により、燃料ブロア１２０から送り込まれる都市ガスのうち、一部は熱交換器１３０によって加熱され、配管１８２に流入する。また、他部はバイパス配管１７１を通って、加熱されることなく配管１８２に流入する。流量調整バルブ１７０の開度によって、熱交換器１３０において都市ガスに加えられる熱量が調整される。つまり、本実施形態では、エジェクタ１４０に到達する都市ガスの温度を調整することが可能となっている。
【００５４】
上記と同様に、空気供給配管２８０には、熱交換器２４０を迂回するようにバイパス配管２７１が設けられている。また、バイパス配管２７１の途中には流量調整バルブ２７０が配置されている。流量調整バルブ２７０の開度、すなわち、バイパス配管２７１を通る空気の流量は、不図示の制御装置によって制御される。
【００５５】
このような構成により、空気ブロア２２０から送り込まれる空気のうち、一部は熱交換器２４０によって加熱され、熱交換器２３０に向かって流れる。また、他部はバイパス配管２７１を通って、加熱されることなく熱交換器２３０に向かって流れる。流量調整バルブ２７０の開度によって、熱交換器２４０において空気に加えられる熱量が調整される。つまり、本実施形態では、燃料電池スタック１６０に到達する空気の温度を調整することも可能となっている。また、熱交換器２４０における熱交換を流量調整バルブ２７０の開度によって調整し、エジェクタ１４０に供給される残余燃料の温度を調整することも可能である。
【００５６】
図３を参照しながら、本発明の第３実施形態に係る燃料電池装置１０Ｂについて説明する。以下では、既に説明した燃料電池装置１０と共通する構成については説明を省略する。
【００５７】
燃料電池装置１０Ｂにおいても、燃料電池装置１０Ａと同様に、配管２８１の途中であり且つ再利用配管１９０の途中となる位置に、熱交換器２４０が配置されている。熱交換器２４０では、空気供給配管２８０を通る空気と、再利用配管１９０を通る残余燃料との間で熱交換が行われ、空気が加熱される。
【００５８】
ただし、本実施形態では、再利用配管１９０によって燃料排出配管１６１と熱交換器２４０とが直接繋がれており、再利用配管１９０の途中に熱交換器１３０は配置されていない。そこで、本実施形態の説明においては、再利用配管１９０のうち燃料排出配管１６１と熱交換器２４０の間の部分を「配管１９１」と表記することとする。また、再利用配管１９０のうち熱交換器２４０とエジェクタ１４０との間の部分を「配管１９２」と表記することとする。
【００５９】
本実施形態では、原燃料供給配管１８０の途中に熱交換器１３０が配置されておらず、代わりに熱交換器１３２が配置されている。燃焼排ガス配管３１０は、改質器１５０よりも上流側の部分（図３の符号ＢＰ）から分岐しており、分岐した配管の途中に上記の熱交換器１３２が配置されている。熱交換器１３２では、原燃料供給配管１８０を通る都市ガスと、燃焼排ガス配管３１０を通る燃焼排ガスとの間で熱交換が行われ、都市ガスが加熱される。
【００６０】
以下の説明においては、燃焼排ガス配管３１０のうち、分岐した部分（符号ＢＰ）と熱交換器１３２との間の部分を「配管３１４」とも表記する。燃焼排ガス配管３１０のうち熱交換器１３２よりも下流側の部分を「配管３１５」とも表記する。尚、配管３１５の下流側の端部は、配管３１３と同様に、不図示の排熱回収器に接続されている。
【００６１】
このような構成により、燃焼器３００から排出された燃焼排ガスの一部は、配管３１４を通って熱交換器１３２に到達する。熱交換器１３２では、原燃料供給配管１８０を通る都市ガスと、燃焼排ガス配管３１０を通る燃焼排ガスとの間で熱交換が行われ、都市ガスが加熱される。つまり、燃料ブロア１２０から送り込まれた都市ガスが、エジェクタ１４０に到達する前において熱交換器１３２によって（燃焼器３００で生じた燃焼熱によって）加熱される。これにより、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６２】
図４を参照しながら、本発明の第４実施形態に係る燃料電池装置１０Ｃについて説明する。燃料電池装置１０Ｃの構成は、図２に示される燃料電池装置１０Ａの構成と概ね同一である。以下では、燃料電池装置１０Ｃの構成のうち燃料電池装置１０Ａと相違する点についてのみ説明することとし、燃料電池装置１０Ａと共通する点については説明を省略する。
【００６３】
配管１８２のうち、バイパス配管１７１との接続部より下流側となる位置には、温度センサ５０１が設けられている。温度センサ５０１は、配管１８２を通る都市ガスの温度、つまり、熱交換器１３０からエジェクタ１４０に供給される温度を測定するためのセンサである。温度センサ５０１によって測定された都市ガスの温度は、後述の制御部４００へと入力される。
【００６４】
配管１８３の途中には、温度センサ５０２が設けられている。温度センサ５０２は、エジェクタ１４０から改質器１５０に供給される都市ガスの温度を測定するためのセンサである。尚、エジェクタ１４０から改質器１５０に供給される都市ガスには、再利用配管１９０を経由してエジェクタ１４０に到達した残余燃料が混合されている。以下の説明においては、エジェクタ１４０から改質器１５０に供給される都市ガスのことを「混合燃料」とも表記する。温度センサ５０２によって測定された混合燃料の温度は、制御部４００へと入力される。
【００６５】
都市ガス配管１１１の途中には、流量センサ５０３が設けられている。流量センサ５０３は、都市ガス配管１１１を流れる都市ガスの流量、すなわち、燃料ブロア１２０を通過する都市ガスの流量を測定するためのセンサである。流量センサ５０３によって測定された都市ガスの流量は制御部４００へと入力される。
【００６６】
配管１９１の途中には、流量センサ５０４が設けられている。流量センサ５０４は、配管１９１を流れる残余燃料の流量、すなわち、再利用配管１９０を通りエジェクタ１４０に引き込まれる残余燃料の流量を測定するためのセンサである。流量センサ５０４によって測定された残余燃料の流量は制御部４００へと入力される。
【００６７】
燃料電池スタック１６０には電流センサ５０５が設けられている。電流センサ５０５は、燃料電池スタック１６０から取り出される電流の値を測定するためのセンサである。電流センサ５０５によって測定された電流値は制御部４００へと入力される。
【００６８】
図４においては、燃料電池装置１０Ｃの全体の動作を制御する制御部４００が図示されている。制御部４００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータシステムとして構成されている。制御部４００は、機能的な制御ブロックとして、取得部４１０と、判定部４２０と、調整部４３０と、を有している。
【００６９】
取得部４１０は、燃料電池装置１０Ｃの各部に設けられたセンサから、測定値を取得する部分である。温度センサ５０１、５０２、流量センサ５０３、５０４、及び電流センサ５０５で測定されたそれぞれの測定値は、いずれも制御部４００に入力され、取得部４１０により取得される。
【００７０】
判定部４２０は、燃料電池装置１０Ｃの内部、特に原燃料供給配管１８０の内部（エジェクタ１４０の内部も含む）において、炭素析出が生じるか否かを判定する部分である。判定部４２０は、取得部４１０で取得された各種測定値に基づいて、現在の状態が、炭素析出が生じ得る状態であるか否かを判定する。判定部４２０によって行われる判定の具体的な態様については、後に説明する。
【００７１】
調整部４３０は、流量調整バルブ１７０の開度を調整し、これにより熱交換器１３０において都市ガスに加えられる熱量（熱交換器１３０による加熱量ともいえる）を調整する部分である。後に説明するように、判定部４２０によって炭素析出が生じるとの判定がなされた場合には、調整部４３０は、流量調整バルブ１７０の開度を大きくし、熱交換器１３０からエジェクタ１４０に供給される都市ガスの温度を低下させる。
【００７２】
また、調整部４３０は、流量調整バルブ２７０の開度を調整し、これにより熱交換器２４０において残余燃料から奪われる熱量（熱交換器２４０による冷却量ともいえる）を調整する部分でもある。後に説明するように、判定部４２０によって炭素析出が生じるとの判定がなされた場合には、調整部４３０は、流量調整バルブ２７０の開度を大きくし、熱交換器２４０からエジェクタ１４０に供給される残余燃料の温度を上昇させる。これに伴い、配管１８３を通る混合燃料の温度も上昇する。
【００７３】
このように、本実施形態における制御部４００は、原燃料供給配管１８０において炭素析出が生じることの無いように、熱交換器１３０における都市ガスへの加熱量、及び、熱交換器２４０における残余燃料への冷却量、の両方を調整するものとして構成されている。
【００７４】
制御部４００によって実行される処理の流れについて、図５を参照しながら説明する。図５に示される一連の処理は、所定の周期が経過する毎に繰り返し実行されている。
【００７５】
最初のステップＳ０１では、温度センサ５０１によって測定された都市ガスの温度が、取得部４１０により取得される。ステップＳ０１に続くステップＳ０２では、ステップＳ０１で取得された測定値に基づいて、炭素析出が生じるか否かの判定が行われる。既に述べたように、かかる判定は判定部４２０により行われる。
【００７６】
ここでは、配管１８３及びエジェクタ１４０の内部において、炭素析出が生じるか否かが判定される。配管１８３からエジェクタ１４０に至るまでの部分は、メタンを主成分とする都市ガスが通る部分である。このような都市ガスは、その温度が上昇し過ぎたときにおいて熱分解のギブス自由エネルギーが負となり、炭素析出が生じやすくなることが知られている。
【００７７】
そこで、ステップＳ０２では、温度センサ５０１の測定値に基づいて炭素析出が生じるか否かの判定がなされる。具体的には、温度センサ５０１の測定値が所定の閾温度を超えていれば、炭素析出が生じるとの判定がなされる。一方、温度センサの測定値が上記閾温度以下であれば、炭素析出が生じないとの判定がなされる。
【００７８】
炭素析出が生じるとの判定がなされた場合には、ステップＳ０３を経てステップＳ０４へと移行する。炭素析出が生じないとの判定がなされた場合には、ステップＳ０４の処理を行うことなく、図５に示される一連の処理を終了する。
【００７９】
ステップＳ０４では、調整部４３０により、流量調整バルブ１７０の開度が大きくなるように調整される。これに伴い、熱交換器１３０を通過することなくエジェクタ１４０へと到達する都市ガスの流量が増加する。その結果、熱交換器１３０からエジェクタ１４０に供給される都市ガスの温度が低下する。
【００８０】
つまり、制御部４００が行う制御によって熱交換器１３０における加熱量が減少し、これによりエジェクタ１４０に供給される都市ガスの温度が低下する。このような処理が繰り返される結果、配管１８２を通りエジェクタ１４０に到達する都市ガスの温度が閾温度以下まで低下するので、配管１８２等の内部における炭素析出の発生が抑制される。
【００８１】
ところで、炭化水素を含む気体における炭素析出の生じやすさは、当該気体に含まれる炭素原子の量、水素原子の量、及び酸素原子の量の比率に応じて変化することが知られている。
【００８２】
図６に示されるのは、気体の成分を示す上記比率と、当該気体における炭素析出の生じやすさと、の関係を示す三角相図である。図６のうち、符号「Ｃ」が付された上方側の頂点から、符号「Ｈ」が付された左下側の頂点に至る軸には、気体に含まれる原子の個数のうち、水素原子の個数が占める比率が示されている。また、符号「Ｈ」が付された左下側の頂点から、符号「Ｏ」が付された右下側の頂点に至る軸には、気体に含まれる原子の個数のうち、酸素原子の個数が占める比率が示されている。更に、符号「Ｏ」が付された右下側の頂点から、符号「Ｃ」が付された上方側の頂点に至る軸には、気体に含まれる原子の個数のうち、炭素原子の個数が占める比率が示されている。
【００８３】
例えば、図６に示される点Ｐ１は、水素原子の個数が占める割合が８０％であり、炭素原子の個数が占める割合が２０％であり、酸素原子の個数が占める割合が０％であるような気体を示す点となっている。気体がメタン（ＣＨ4）である場合には、当該気体の成分は点Ｐ１で表されることとなる。
【００８４】
また、例えば図６に示される点Ｐ２は、水素原子の個数が占める割合が０％であり、炭素原子の個数が占める割合が０％であり、酸素原子の個数が占める割合が１００％であるような気体を示す点となっている。気体が酸素（０2）である場合には、当該気体の成分は点Ｐ２で表されることとなる。
【００８５】
図６に示される線Ｌ４００は、気体の温度が４００℃であるときにおいて、炭素析出が生じる領域と生じない領域との境界を示す線である。線Ｌ４００よりも上方側となる点で示される気体においては、当該気体の温度が４００℃であるときに炭素析出が生じる。換言すれば、線Ｌ４００よりも下方側となる点で示される気体においては、当該気体の温度が４００℃であるときには炭素析出が生じない。
【００８６】
図６に示される線Ｌ６００は、気体の温度が６００℃であるときにおいて、炭素析出が生じる領域と生じない領域との境界を示す線である。線Ｌ６００よりも上方側となる点で示される気体においては、当該気体の温度が６００℃であるときに炭素析出が生じる。換言すれば、線Ｌ６００よりも下方側となる点で示される気体においては、当該気体の温度が６００℃であるときには炭素析出が生じない。
【００８７】
図６に示される線Ｌ７００は、気体の温度が７００℃であるときにおいて、炭素析出が生じる領域と生じない領域との境界を示す線である。線Ｌ７００よりも上方側となる点で示される気体においては、当該気体の温度が７００℃であるときに炭素析出が生じる。換言すれば、線Ｌ７００よりも下方側となる点で示される気体においては、当該気体の温度が７００℃であるときには炭素析出が生じない。
【００８８】
図６に示される線Ｌ９００は、気体の温度が９００℃であるときにおいて、炭素析出が生じる領域と生じない領域との境界を示す線である。線Ｌ９００よりも上方側となる点で示される気体においては、当該気体の温度が９００℃であるときに炭素析出が生じる。換言すれば、線Ｌ９００よりも下方側となる点で示される気体においては、当該気体の温度が９００℃であるときには炭素析出が生じない。
【００８９】
以上に説明した線Ｌ４００等のような、炭素析出が生じる領域と生じない領域との境界を示す線のことを、以下では単に「境界線」とも表記する。
【００９０】
尚、気体の温度が他の温度であるときの境界線も、線Ｌ４００等と同様に描かれる。そのような境界線は、気体の温度に対応して無数に描かれるのであるが、図６においてはその図示が省略されている。
【００９１】
符号「Ｃ」が付された左下側の頂点から、符号「Ｈ」が付された右下側の頂点に至る軸の近傍部分、すなわち、酸素の含有量が０またはそれに近い気体を示す部分においては、気体の温度が低くなるほど、境界線は上方側に移動する傾向がある。
【００９２】
例えば、点Ｐ１で示されるメタンの場合、境界線である線Ｌ４００よりも上方側となっている。このため、メタンの温度が４００℃であるときには炭素析出が生じるということになる。ただし、メタンの温度が低下して例えば３００℃となった場合には、境界線は線Ｌ４００よりも上方側となり、点Ｐ１は当該境界線よりも下方側となる。このため、メタンの温度が３００℃であるときには、炭素析出が生じない。
【００９３】
このように、メタンは高温になるほど炭素析出が生じやすく、低温になるほど炭素析出が生じにくい。図５のステップＳ０２における判定に用いられる閾温度は、境界線が点Ｐ１を通るような温度、として予め設定されている。
【００９４】
尚、原燃料として供給される都市ガスに、メタン以外の成分が含まれる場合もある。この場合、当該都市ガスの成分を示す点を境界線が通るような温度が、ステップＳ０２の判定に用いられる閾温度として設定されることとなる。
【００９５】
炭素析出は、エジェクタ１４０の上流側においてのみならず、エジェクタ１４０の下流側（つまり、エジェクタ１４０や配管１８３の内部）においても生じ得る。配管１８３の内部を流れる混合燃料には、再利用配管１９０を流れる残余燃料に含まれる水蒸気、一酸化炭素、及び二酸化炭素が含まれる。つまり、配管１８３の内部を流れる混合燃料には、水素原子や炭素原子に加えて、酸素原子も含まれている。
【００９６】
残余燃料や混合燃料に含まれる酸素原子は、燃料電池スタック１６０で発電が行われた際において、空気極側から固体電解質層を通過して燃料極側へと移動したものである。このため、残余燃料や混合燃料に含まれる酸素原子の量は、燃料電池スタック１６０から取り出される電流の値に概ね比例する。
【００９７】
図６には、メタンを示す点Ｐ１と、酸素を示す点Ｐ２とが点線ＤＬで繋がれている。配管１８３を通る混合燃料を示す点は、混合燃料に含まれる酸素原子の量に応じて、この点線ＤＬ上を移動することとなる。
【００９８】
つまり、燃料電池スタック１６０から取り出される電流が０のときには、混合燃料に含まれる酸素原子もほぼ０となるので、混合燃料を示す点は点Ｐ１となる。また、燃料電池スタック１６０から取り出される電流が増加すると、混合燃料に含まれる酸素原子はそれに伴って増加するので、混合燃料を示す点は点線ＤＬに沿って点Ｐ２側に移動することとなる。
【００９９】
一例として、混合燃料を示す点が図６の点Ｐ３である場合について説明する。点Ｐ３は点線ＤＬ上の点であって、線Ｌ９００よりも下方側であり、線Ｌ７００よりも上方側の点となっている。従って、この場合の混合燃料は、その温度が７００℃であるときには炭素析出が生じる一方、その温度が９００℃であるときには炭素析出が生じない。このように、酸素原子の比率がある程度大きな気体においては、その温度が低温になるほど炭素析出が生じやすく、高温になるほど炭素析出が生じにくい。
【０１００】
従って、配管１８３の内部における炭素析出の発生を抑制するには、配管１８２の場合とは逆に、配管内を通る混合燃料の温度を高温に保つ必要がある。
【０１０１】
配管１８３における炭素析出の発生を抑制するために、制御部４００によって行われる処理について、図７を参照しながら説明する。図７に示される一連の処理は、図５に示される一連の処理と並行して、所定の周期が経過する毎に繰り返し実行されている。
【０１０２】
最初のステップＳ１１では、温度センサ５０２によって測定された混合燃料の温度が、取得部４１０により取得される。ステップＳ１１に続くステップＳ１２では、流量センサ５０３によって測定された都市ガスの流量が、取得部４１０により取得される。ステップＳ１２に続くステップＳ１３では、電流センサ５０５によって測定された電流値が、取得部４１０により取得される。ステップＳ１３に続くステップＳ１４では、流量センサ５０４によって測定された残余燃料の流量（つまり、再利用配管１９０を通り原燃料供給配管１８０に循環される気体の流量）が、取得部４１０により取得される。
【０１０３】
ステップＳ１４に続くステップＳ１５では、ステップＳ１１乃至ステップＳ１４で取得された各測定値に基づいて、炭素析出が生じるか否かの判定が行われる。既に述べたように、かかる判定は判定部４２０により行われる。
【０１０４】
具体的な判定方法について説明する。燃料電池スタック１６０から燃料排出配管１６１へと排出される残余燃料には、既に述べたように、電流センサ５０５によって測定された電流値に概ね比例する量の酸素原子が含まれている。残余燃料に含まれる酸素原子の量、すなわち発電に伴って生じた酸素原子の量は、電流値をファラデー定数（９６４８５Ｃ／ｍｏｌ）で除した後、更に酸素イオンの電子数（つまり２）で除することによって得られる。
【０１０５】
尚、燃料排出配管１６１へと排出される残余燃料に含まれる炭素原子の量は、燃料供給配管１５１を介して供給された改質燃料に含まれる炭素原子の量と同じである。同様に、燃料排出配管１６１へと排出される残余燃料に含まれる水素原子の量は、燃料供給配管１５１を介して供給された改質燃料に含まれる水素原子の量と同じである。燃料排出配管１６１へと排出される残余燃料に含まれる酸素原子の量は、上記のように電流値に基づいて算出することができる。従って、残余燃料に含まれる炭素原子、水素原子、及び酸素原子のそれぞれの量の比率は、電流センサ５０５によって測定された電流値と、流量センサ５０３で測定された都市ガスの流量とに基づいて算出することができる。
【０１０６】
都市ガス配管１１１から配管１８２を経由してエジェクタ１４０に到達する都市ガスの流量は、流量センサ５０３によって測定されるので既知である。また、都市ガスの成分は既知であるから、当該都市ガスに含まれる炭素原子、水素原子、酸素原子のそれぞれの量の比率も既知である。従って、配管１８２からエジェクタ１４０に到達する都市ガス、に含まれる炭素原子、水素原子、酸素原子のそれぞれの量を算出することができる。
【０１０７】
再利用配管１９０からエジェクタ１４０に到達する残余燃料の流量は、流量センサ５０４によって測定されるので既知である。また、当該残余燃料に含まれる炭素原子、水素原子、及び酸素原子のそれぞれの量の比率は、既に述べたように、電流センサ５０５によって測定された電流値と、流量センサ５０３で測定された都市ガスの流量とに基づいて算出される。従って、再利用配管１９０からエジェクタ１４０に到達する残余燃料、に含まれる炭素原子、水素原子、酸素原子のそれぞれの量も算出することができる。
【０１０８】
配管１８３を流れる混合燃料は、配管１８２からエジェクタ１４０に到達する都市ガスと、再利用配管１９０からエジェクタ１４０に到達する残余燃料と、が合流したものである。従って、配管１８３を流れる混合燃料に含まれる炭素原子、水素原子、酸素原子のそれぞれの量（つまり、混合燃料の成分比率）も算出することができる。判定部４２０は、混合燃料の成分比率に対応する点が、図６の三角相図のうちどの領域に属するか、に基づいて、ステップＳ１５の判定を行う。図６の三角相図、すなわち、気体の成分比率と、炭素析出の生じやすさと、の関係を示すデータは、制御部４００が備えるＲＯＭに予め記憶されている。
【０１０９】
例えば、混合燃料の成分比率に対応する点が図６の点Ｐ３となっており、そのときの混合燃料の温度（温度センサ５０２の測定値）が９００℃であった場合には、炭素析出が生じないと判定される。一方、そのときの混合燃料の温度が７００℃であった場合には、炭素析出が生じると判定される。
【０１１０】
ステップＳ１５において、炭素析出が生じるとの判定がなされた場合には、ステップＳ１６を経てステップＳ１７へと移行する。炭素析出が生じないとの判定がなされた場合には、ステップＳ１７の処理を行うことなく、図７に示される一連の処理を終了する。
【０１１１】
ステップＳ１７では、調整部４３０により、流量調整バルブ２７０の開度が大きくなるように調整される。これに伴い、熱交換器２４０を通過することなく燃料電池スタック１６０へと到達する空気の流量が増加する。その結果、熱交換器２４０において残余燃料から奪われる熱量が小さくなるので、熱交換器２４０からエジェクタ１４０に供給される残余燃料の温度が上昇する。
【０１１２】
つまり、制御部４００が行う制御によって熱交換器２４０における冷却量が減少し、これによりエジェクタ１４０に供給される残余燃料の温度が上昇する。このような処理が繰り返される結果、配管１８３を通り改質器１５０に到達する混合燃料の温度が上昇する。混合燃料の温度に対応する境界線が図６の上方側に移動するので、混合燃料の成分比率に対応する点が、境界線よりも下方側となる。このため、配管１８３等の内部における炭素析出の発生が抑制される。
【０１１３】
尚、混合燃料において炭素析出が生じるか否かの判定は、本実施形態のように図６の三角相図に基づいて行われてもよいのであるが、他の態様で行われてもよい。例えば、温度センサ５０２で測定される混合燃料の温度が、所定の閾温度を下回った場合には炭素析出が生じるとの判定がなされることとしてもよい。この場合、上記閾温度は、ステップＳ１２乃至Ｓ１４で取得されたそれぞれのデータに基づいて都度設定されることとすればよい。例えば、ステップＳ１２乃至Ｓ１４で取得されたそれぞれのデータと、設定されるべき温度閾値との対応関係を示すマップが、制御部４００のＲＯＭに記憶されていてもよい。
【０１１４】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１１５】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ：燃料電池装置
１２０：燃料ブロア
１４０：エジェクタ
１５０：改質器
１６０：燃料電池スタック
１８０：原燃料供給配管
１９０：再利用配管
３００：燃焼器
３１０：燃焼排ガス配管
【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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