(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器、前記改質器により生成された水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するＣＯ低減器、及び、前記ＣＯ低減器の温度を検知するＣＯ低減器温度検知器、を備えた水素生成装置と、
前記水素生成装置からの水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、
外部からの入力に基づく手動起動を設定する設定器と、
制御器と、
を備えた燃料電池システムであって、
前記制御器は、通常起動時に、前記ＣＯ低減器の温度が第１下限温度以上となった場合に、前記水素生成装置から前記燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御し、
前記手動起動時に、前記ＣＯ低減器の温度が前記第１下限温度より低い第２下限温度以上となった場合に、前記水素生成装置から前記燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御し、
前記手動起動の回数が第１回数を上回った場合、または、前記燃料電池の通常運転時の最大発電量が第１発電量以下となった場合、または、前記燃料電池システムの累積運転時間が第１時間以上となった場合のいずれかの場合に、前記手動起動を行わず、前記通常起動を行うよう制御する、燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御器は、前記通常起動時に、前記ＣＯ低減器の温度が前記第１下限温度より高い第１上限温度以下となった場合に、前記水素生成装置から前記燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御し、
前記手動起動時に、前記ＣＯ低減器の温度が前記第１上限温度より高い第２上限温度以下となった場合に、前記水素生成装置から前記燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記ＣＯ低減器は、変成器及び選択酸化器を備え、
前記水素生成装置は、前記変成器の温度を検知する変成器温度検知器をさらに備え、
前記ＣＯ低減器温度検知器は、前記選択酸化器の温度を検知する選択酸化器温度検知器であり、
前記制御器は、前記通常起動時に、前記変成器の温度が第３下限温度以上となり、かつ
、前記選択酸化器の温度が前記第１下限温度以上となった場合に、前記水素生成装置から前記燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御し、
前記手動起動時に、前記変成器の温度が前記第３下限温度より低い第４下限温度以上となった場合、又は、前記選択酸化器の温度が前記第２下限温度以上となった場合に、前記水素生成装置から燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御する、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御器は、前記通常起動時に、前記変成器の温度が第３下限温度より高い第３上限温度以下となり、かつ、前記選択酸化器の温度が前記第１上限温度以下となった場合に、前記水素生成装置から前記燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御し、
前記手動起動時に、前記変成器の温度が前記第３上限温度より高い第４上限温度以下となった場合、又は、前記選択酸化器の温度が前記第２上限温度以下となった場合に、前記水素生成装置から燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御する、請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記水素生成装置は、前記原料及び前記水素含有ガスのうちの少なくとも一方を燃焼し、前記改質器又は前記ＣＯ低減器を加熱する燃焼器を備え、
前記制御器は、前記通常起動時に、前記燃焼器が第１加熱量で前記改質器又は前記ＣＯ低減器を加熱するよう制御し、
前記手動起動時に、前記燃焼器が第１加熱量より大きい第２加熱量で前記改質器又は前記ＣＯ低減器を加熱するよう制御する、請求項１〜４のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項６】
炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器、前記改質器により生成された水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するＣＯ低減器、及び、前記ＣＯ低減器の温度を検知するＣＯ低減器温度検知器、を備えた水素生成装置と、
前記水素生成装置からの水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、
外部からの入力に基づく手動起動を設定する設定器と、
を備えた燃料電池システムの運転方法であって、
通常起動時に、前記ＣＯ低減器の温度が第１下限温度以上となった場合に、前記水素生成装置から前記燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するステップと、
前記手動起動時に、前記ＣＯ低減器の温度が前記第１下限温度より低い第２下限温度以上となった場合に、前記水素生成装置から前記燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するステップと、
前記手動起動の回数が第１回数を上回った場合、または、前記燃料電池の通常運転時の最大発電量が第１発電量以下となった場合、または、前記燃料電池システムの累積運転時間が第１時間以上となった場合のいずれかの場合に、前記手動起動を行わず、前記通常起動を行うステップと、を備えた、燃料電池システムの運転方法。
【請求項７】
前記制御器は、前記通常起動時に、前記ＣＯ低減器の温度が前記第１下限温度より高い第１上限温度以下となった場合に、前記水素生成装置から前記燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御するステップと、
前記手動起動時に、前記ＣＯ低減器の温度が前記第１上限温度より高い第２上限温度以下となった場合に、前記水素生成装置から前記燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御するステップと、を備えた、請求項６に記載の燃料電池システムの運転方法。
【請求項８】
前記ＣＯ低減器は、変成器及び選択酸化器を備え、
前記水素生成装置は、前記変成器の温度を検知する変成器温度検知器をさらに備え、
前記ＣＯ低減器温度検知器は、前記選択酸化器の温度を検知する選択酸化器温度検知器であり、
前記通常起動時に、前記変成器の温度が第３下限温度以上となり、かつ、前記選択酸化器の温度が前記第１下限温度以上となった場合に、前記水素生成装置から前記燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するステップと、
前記手動起動時に、前記変成器の温度が前記第３下限温度より低い第４下限温度以上となり、かつ、前記選択酸化器の温度が前記第２下限温度以上となった場合に、前記水素生成装置から燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するステップと、を備えた、請求項６又は７に記載の燃料電池システムの運転方法。
【請求項９】
前記制御器は、前記通常起動時に、前記変成器の温度が第３下限温度より高い第３上限温度以下となり、かつ、前記選択酸化器の温度が前記第１上限温度以下となった場合に、前記水素生成装置から前記燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御するステップと、
前記手動起動時に、前記変成器の温度が前記第３上限温度より高い第４上限温度以下となった場合、又は、前記選択酸化器の温度が前記第２上限温度以下となった場合に、前記水素生成装置から燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御するステップと、を備えた、請求項８に記載の燃料電池システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システム及びその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エネルギーを有効に利用することが可能である分散型の発電装置として、発電効率及び総合効率が共に高い燃料電池コージェネレーションシステム（以下、単に「燃料電池システム」という）が注目されている。
【０００３】
この燃料電池システムは、発電部の本体として、燃料電池を備えている。この燃料電池としては、例えば、リン酸形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池、アルカリ水溶液形燃料電池、固体高分子形燃料電池、或いは、固体電解質形燃料電池等が挙げられる。
【０００４】
これらの燃料電池の内で、リン酸形燃料電池や固体高分子形燃料電池（略称、「ＰＥＦＣ」）は、発電運転の際の動作温度が比較的低いため、燃料電池システムを構成する燃料電池として好適に用いられる。特に、固体高分子形燃料電池は、リン酸形燃料電池と比べて、電極触媒の劣化が少なく、且つ電解質の逸散が発生しないため、携帯用電子機器や電気自動車等の用途において、特に好適に用いられる。
【０００５】
さて、燃料電池の多くは、例えば、リン酸形燃料電池や固体高分子形燃料電池は、発電運転の際に水素を燃料として用いる。しかし、それらの燃料電池において、発電運転の際に必要となる水素の供給手段は、通常、インフラストラクチャーとして整備されてはいない。
【０００６】
従って、リン酸形燃料電池や固体高分子形燃料電池を備える燃料電池システムにより電力を得るためには、その燃料電池システムの設置場所において、燃料としての水素を生成する必要がある。
【０００７】
燃料電池に供給する水素を生成する方法として、改質反応を行う改質器が、一般的に用いられている。改質反応は、例えば、原料となる都市ガスと水蒸気とを、Ｎｉ系やＲｕ系の改質触媒を用いて、６００℃〜７００℃程度の高温で反応させることにより、水素を主成分とした水素含有ガスを生成する。
【０００８】
また、改質器では、副反応として一酸化炭素（ＣＯ）を生成するため、ＣＯが燃料電池を被毒して電圧を低下させる場合（例えば、固体高分子型燃料電池等の場合）は、ＣＯ除去器を、改質器の下流側に備える。
【０００９】
ＣＯ除去器には、ＣＯと水蒸気を反応させてＣＯを低減するＣＯ変成触媒や、ＣＯに微量に加えた酸素を反応させてＣＯを酸化除去する選択酸化触媒が用いられ、それぞれの触媒をＣＯ除去反応に適した温度範囲にすることで、ＣＯ除去器として機能する。
【００１０】
改質反応やＣＯ除去反応に必要な熱エネルギーは、一般に、燃料電池からの燃料オフガスをバーナーで燃焼させることにより得られるが、さらに、改質器、ＣＯ除去器等で構成される水素生成装置を加熱する電気ヒーターを有しており、起動時において、バーナーを作動させると共にヒーターを作動させることにより、水素生成装置を昇温する。
【００１１】
水素生成装置は、上記のように高温で作動させる必要があるため、水素生成装置を所定の温度まで上昇させるのに時間が掛かり、それが燃料電池システムの起動時間の大きな割
合を占めている。
【００１２】
燃料電池システムの起動を効率的に行うための手段として、燃料電池システムの電力負荷情報を蓄積し、この蓄積された電力負荷情報に基づいて燃料電池システムの起動パターンを決定し、電力使用タイミングに合わせて電力が供給できるよう自動で起動する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１３】
しかし、起動パターンを自動的に決めた場合、使用者が起動させたいと思ったときに起動しておらず不満を生じるという問題があった。これに対して自動運転と手動運転を備えた燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−４４７１４号公報
【特許文献２】特開２０１２−８４３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記従来の構成では、手動で起動させた場合には、使用者が起動時間を意識するようになり、起動に要する時間が長いと不満を生じるという課題を有していた。また、メンテマンが試運転のため手動で起動させる際に時間が掛かり、メンテマンの拘束時間が長くなるという課題を有していた。
【００１６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、手動起動時の起動時間を短く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】
【００１７】
上記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器、前記改質器により生成された水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するＣＯ低減器、及び、前記ＣＯ低減器の温度を検知するＣＯ低減器温度検知器、を備えた水素生成装置と、前記水素生成装置からの水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、外部からの入力に基づく手動起動を設定する設定器と、制御器と、を備えた燃料電池システムであって、前記制御器は、通常起動時に、前記ＣＯ低減器の温度が第１下限温度以上となった場合に、前記水素生成装置から前記燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御し、前記手動起動時に、前記ＣＯ低減器の温度が前記第１下
限温度より低い第２下限温度以上となった場合に、前記水素生成装置から前記燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御し、前記手動起動の回数が第１回数を上回った場合、または、前記燃料電池の通常運転時の最大発電量が第１発電量以下となった場合、または、前記燃料電池システムの累積運転時間が第１時間以上となった場合のいずれかの場合に、前記手動起動を行わず、前記通常起動を行うよう制御する。
【００１８】
これにより、手動起動時に水素含有ガス供給開始可能なＣＯ低減器の温度下限条件が通常起動より低くなるため、手動起動開始からの水素含有ガス供給までの時間を通常起動時の温度条件を用いたときと比べて短縮することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の燃料電池システムは、手動起動時の起動時間を短くできるため、使用者の起動に時間が掛かるという不満を解消できる上に、メンテマンが試運転させる際の拘束時間を短くすることができる。さらに手動起動をしていない場合の起動は燃料電池に負荷がかからない起動になるため商品の耐久性も維持できる。さらに、制御器は、場合によって、手動起動を行わずに通常起動を行うよう制御する構成であり、手動起動の回数が所定の回数を上回る場合に、手動起動を行わずに通常起動を行うよう制御器を構成すれば、手動起動を繰り返すことによる燃料電池への一酸化炭素による蓄積負荷が、燃料電池の許容負荷を超えることを防げるため、燃料電池の劣化を抑制できる。また、燃料電池の通常運転時の最大発電量が第１発電量以下となった場合、または、燃料電池システムの累積運転時間が
第１時間以上となった場合のどちらかの場合に、手動起動を行わずに通常起動を行うよう制御器を構成すれば、劣化度合が一定量を超えたと推定される燃料電池に一酸化炭素濃度の高いガスを送らないことで、燃料電池システムの信頼性を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１および２の燃料電池システムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における燃料電池システムの水素含有ガス供給開始判定に関するフローチャート
【図３】本発明の実施の形態２における燃料電池システムの水素含有ガス供給開始判定に関するフローチャート
【図４】本発明の実施の形態３〜６における燃料電池システムの構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態３における燃料電池システムの水素含有ガス供給開始判定に関するフローチャート
【図６】本発明の実施の形態４における燃料電池システムの水素含有ガス供給開始判定に関するフローチャート
【図７】本発明の実施の形態５における燃料電池システムの水素含有ガス供給開始判定に関するフローチャート
【図８】本発明の実施の形態６における燃料電池システムの水素含有ガス供給開始判定に関するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２１】
第１の発明の燃料電池システムは、炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器、改質器により生成された水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するＣＯ低減器、及び、ＣＯ低減器の温度を検知するＣＯ低減器温度検知器、を備えた水素生成装置と、水素生成装置からの水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、外部からの入力に基づく手動起動を設定する設定器と、制御器と、を備えた燃料電池システムであって、制御器は、通常起動時に、前記ＣＯ低減器の温度が第１下限温度以上となった場合に、水素生成装置から燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御し、手動起動時にＣＯ低減器の温度が前記第１下限温度より低い第２下限温度以上となった場合に、水素生成装置から燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御し、前記手動起動の回数が第１回数を上回った場合、または、前記燃料電池の通常運転時の最大発電量が第１発電量以下となった場合、または、前記燃料電池システムの累積運転時間が第１時間以上となった場合のいずれかの場合に、前記手動起動を行わず、前記通常起動を行うよう制御する。
【００２２】
これにより、手動起動時に水素含有ガス供給開始可能なＣＯ低減器の温度下限条件が通常起動より低くなるため、手動起動開始からの水素含有ガス供給までの時間を通常起動時の温度条件を用いたときと比べて短縮することができる。そのため、使用者の起動に時間が掛かるという不満を解消できる上に、メンテマンが試運転させる際の拘束時間を短くすることができる。さらに手動起動をしていない場合の起動は燃料電池に負荷がかからない起動になるため商品の耐久性も維持できる。さらに、制御器は、場合によって、手動起動を行わずに通常起動を行うよう制御する構成であり、手動起動の回数が所定の回数を上回る場合に、手動起動を行わずに通常起動を行うよう制御器を構成すれば、手動起動を繰り返すことによる燃料電池への一酸化炭素による蓄積負荷が、燃料電池の許容負荷を超えることを防げるため、燃料電池の劣化を抑制できる。また、燃料電池の発電量や燃料電池システムの運転時間から燃料電池の劣化度合を推定できるので、燃料電池の通常運転時の最大発電量が第１発電量以下となった場合、または、燃料電池システムの累積運転時間が第１時間以上となった場合のどちらかの場合に、手動起動を行わずに通常起動を行うよう制御器を構成すれば、劣化度合が一定量を超えたと推定される燃料電池に一酸化炭素濃度の高いガスを送らないことで、燃料電池システムの信頼性を維持できる。
【００２３】
第２の発明は、特に、第１の発明における制御器が、通常起動時に、ＣＯ低減器の温度が第１下限温度より高い第１上限温度以下となった場合に、水素生成装置から燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御し、手動起動時に、ＣＯ低減器の温度が第１上限温度より高い第２上限温度以下となった場合に、水素生成装置から燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御する。
【００２４】
これにより、手動起動時に水素含有ガス供給開始可能なＣＯ低減器の温度上限条件が通常起動より高くなるため、手動起動開始からの水素含有ガス供給までの時間を通常起動時の温度条件を用いたときと比べて短縮することができる上に、上限値を設けることで、ＣＯ低減器においてさらに適正な触媒温度範囲での一酸化炭素低減反応を行えるため、より適正な一酸化炭素濃度のガスを供給することができる。
【００２５】
第３の発明は、特に、第１又は第２の発明におけるＣＯ低減器が、変成器及び選択酸化器を備え、水素生成装置は、変成器の温度を検知する変成器温度検知器をさらに備え、ＣＯ低減器温度検知器は、選択酸化器の温度を検知する選択酸化器温度検知器であり、制御器は、通常起動時に、変成器の温度が第３下限温度以上となり、かつ、選択酸化器の温度が第１下限温度以上となった場合に、水素生成装置から前記燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御し、手動起動時に、変成器の温度が第３下限温度より低い第４下限温度以上となった場合、又は、選択酸化器の温度が第２下限温度以上となった場合に、水素生成装置から燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御する。
【００２６】
これにより、手動起動時に水素含有ガス供給開始可能な変成器と選択酸化器の温度下限条件が通常起動より低くなるため、手動起動開始からの水素含有ガス供給までの時間を通常起動時の温度条件を用いたときと比べて短縮することができる上に、変成器および選択酸化器の両方の温度に基づいて制御を行うため、より精度よく一酸化炭素濃度を制御することができる。
【００２７】
第４の発明は、特に、第３の発明における制御器が、通常起動時に、変成器の温度が第３下限温度より高い第３上限温度以下となり、かつ、選択酸化器の温度が第１上限温度以下となった場合に、水素生成装置から燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御し、手動起動時に、変成器の温度が第３上限温度より高い第４上限温度以下となった場合、又は、選択酸化器の温度が第２上限温度以下となった場合に、水素生成装置から燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御する。
【００２８】
これにより、手動起動時に水素含有ガス供給開始可能な変成器と選択酸化器の温度上限条件が通常起動より高くなるため、手動起動開始からの水素含有ガス供給までの時間を通常起動時の温度条件を用いたときと比べて短縮することができる上に、上限値を設けることで、変成器および選択酸化器においてさらに適正な触媒温度範囲での一酸化炭素低減反応を行えるため、より適正な一酸化炭素濃度のガスを供給することができる。
【００３５】
第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明における水素生成装置が、原料及び水素含有ガスのうちの少なくとも一方を燃焼し、改質器又はＣＯ低減器を加熱する燃焼器を備え、制御器が、通常起動時に、燃焼器が第１加熱量で改質器又はＣＯ低減器を加熱するよう制御し、手動起動時に、燃焼器が第１加熱量より大きい第２加熱量で改質器又はＣＯ低減器を加熱するよう制御する。
【００３６】
これにより、手動起動時は通常起動時より大きい加熱量で加熱し、ＣＯ低減器の温度上
昇速度を増加させることができるため、起動時間を短くすることができる。
【００３７】
第６の発明の燃料電池システムの運転方法は、炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器、改質器により生成された水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するＣＯ低減器、及び、ＣＯ低減器の温度を検知するＣＯ低減器温度検知器、を備えた水素生成装置と、水素生成装置からの水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、外部からの入力に基づく手動起動を設定する設定器と、を備えた燃料電池システムの運転方法であって、通常起動時に、ＣＯ低減器の温度が第１下限温度以上となった場合に、水素生成装置から燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するステップと、手動起動時に、ＣＯ低減器の温度が第１下限温度より低い第２下限温度以上となった場合に、水素生成装置から燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するステップと、手動起動の回数が第１回数を上回った場合、または、燃料電池の通常運転時の最大発電量が第１発電量以下となった場合、または、燃料電池システムの累積運転時間が第１時間以上となった場合のいずれかの場合に、手動起動を行わず、通常起動を行うステップと、を備える。
【００３８】
これにより、手動起動時に水素含有ガス供給開始可能なＣＯ低減器の温度下限条件が通常起動より低くなるため、手動起動開始からの水素含有ガス供給までの時間を通常起動時の温度条件を用いたときと比べて短縮することができる。そのため、使用者の起動に時間が掛かるという不満を解消できる上に、メンテマンが試運転させる際の拘束時間を短くすることができる。さらに手動起動をしていない場合の起動は燃料電池に負荷がかからない起動になるため商品の耐久性も維持できる。さらに、場合によって、手動起動を行わずに通常起動を行うようにしており、手動起動の回数が所定の回数を上回る場合に、手動起動を行わずに通常起動を行うようにすれば、手動起動を繰り返すことによる燃料電池への一酸化炭素による蓄積負荷が、燃料電池の許容負荷を超えることを防げるため、燃料電池の劣化を抑制できる。また、燃料電池の発電量や燃料電池システムの運転時間から燃料電池の劣化度合を推定できるので、燃料電池の通常運転時の最大発電量が第１発電量以下となった場合、または、燃料電池システムの累積運転時間が第１時間以上となった場合のどちらかの場合に、手動起動を行わずに通常起動を行うようにすれば、劣化度合が一定量を超えたと推定される燃料電池に一酸化炭素濃度の高いガスを送らないことで、燃料電池システムの信頼性を維持できる。
【００３９】
第７の発明は、特に、第６の発明において、通常起動時に、ＣＯ低減器の温度が第１下限温度より高い第１上限温度以下となった場合に、水素生成装置から燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御するステップと、手動起動時に、ＣＯ低減器の温度が第１上限温度より高い第２上限温度以下となった場合に、水素生成装置から燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御するステップと、を備える。
【００４０】
これにより、手動起動時に水素含有ガス供給開始可能なＣＯ低減器の温度上限条件が通常起動より高くなるため、手動起動開始からの水素含有ガス供給までの時間を通常起動時の温度条件を用いたときと比べて短縮することができる上に、上限値を設けることで、ＣＯ低減器においてさらに適正な触媒温度範囲での一酸化炭素低減反応を行えるため、より適正な一酸化炭素濃度のガスを供給することができる。
【００４１】
第８の発明は、特に、第６又は第７のいずれか１つの発明におけるＣＯ低減器が、変成器及び選択酸化器を備え、水素生成装置が、変成器の温度を検知する変成器温度検知器をさらに備え、ＣＯ低減器温度検知器は、選択酸化器の温度を検知する選択酸化器温度検知器であり、通常起動時に、変成器の温度が第３下限温度以上となり、かつ、選択酸化器の温度が第１下限温度以上となった場合に、水素生成装置から燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するステップと、手動起動時に、変成器の温度が第３下限温度より低い第４下限温度以上となり、かつ、選択酸化器の温度が第２下限温度以上となった場合に、水素生成装置から燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するステップと、を備える。
【００４２】
これにより、手動起動時に水素含有ガス供給開始可能な変成器と選択酸化器の温度下限条件が通常起動より低くなるため、手動起動開始からの水素含有ガス供給までの時間を通常起動時の温度条件を用いたときと比べて短縮することができる上に、変成器および選択酸化器の両方の温度に基づいて制御を行うため、より精度よく一酸化炭素濃度を制御することができる。
【００４３】
第９の発明は、特に、第８の発明において、通常起動時に、変成器の温度が第３下限温度より高い第３上限温度以下となり、かつ、選択酸化器の温度が第１上限温度以下となった場合に、水素生成装置から燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御するス
テップと、手動起動時に、変成器の温度が第３上限温度より高い第４上限温度以下となった場合、又は、選択酸化器の温度が第２上限温度以下となった場合に、水素生成装置から燃料電池への水素含有ガスの供給を開始するよう制御するステップと、を備える。
【００４４】
これにより、手動起動時に水素含有ガス供給開始可能な変成器と選択酸化器の温度上限条件が通常起動より高くなるため、手動起動開始からの水素含有ガス供給までの時間を通常起動時の温度条件を用いたときと比べて短縮することができる上に、上限値を設けることで、変成器および選択酸化器においてさらに適正な触媒温度範囲での一酸化炭素低減反応を行えるため、より適正な一酸化炭素濃度のガスを供給することができる。
【００４５】
以下、本発明を、実施の形態でさらに詳しく説明するが、本発明が、これら実施の形態により制限されないことは勿論である。
【００４６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における燃料電池システムの構成の一例を示すブロック図である。
【００４７】
図１において、改質器１は、原料及び水蒸気を用いて、改質反応により水素含有ガスを生成する。原料は、都市ガスとする。ここで、都市ガスとは、ガス会社から配管を通じて各家庭等に供給されるガスをいう。改質反応は、水蒸気改質反応とする。
【００４８】
原料供給器２は、原料を改質器１に供給する。原料供給器２は、昇圧器によって構成される。水供給器３は、水を改質器１に供給する。水供給器３はポンプによって構成され、水の流量を調整する。水量の調整は水流量検知器によって行う。なお、水量調整は、ポンプの操作量に基づいて行ってもよい。
【００４９】
ＣＯ低減器１１は、ここでは、改質器１から出た水素含有ガス中のＣＯを選択酸化反応により低減させる選択酸化反応器とするが、シフト反応により一酸化炭素を低減する変成器であってもよい。ＣＯ低減器温度検知器１２は、サーミスタによって構成され、ＣＯ低減器１１の触媒温度を検知する。選択酸化用空気供給器６は、ＣＯ低減器１１へ選択酸化用空気を供給するブロアである。
【００５０】
水素生成装置１００で生成された水素含有ガスは、水素供給路８を介して燃料電池１５０に供給される。水素供給路８はＣＯ低減器１１から燃料電池１５０まで繋がっている。水素供給路８中に電磁弁で構成される封止器７がある。燃料電池１５０は、ここでは固体高分子型燃料電池とするが、リン酸型燃料電池やアルカリ燃料電池であってもよい。
【００５１】
加熱器４は、改質器１を加熱する燃焼器とする。加熱器４の燃焼に用いる燃料には、少なくとも改質器１より排出される水素含有ガスが用いられる。加熱器４に供給される水素含有ガスは、ＣＯ低減器１１と封止器７との間で水素供給路８から分岐して加熱器４に接続された燃料供給路１０を介して加熱器４に直接供給される。
【００５２】
なお、水素含有ガスの加熱器４への供給は、燃料電池１５０を経由し、燃料電池１５０から排出されたものを加熱器４に供給してもよいし、加熱器４において、燃料供給器９から水素含有ガスに燃料を追加して燃焼されてもよい。燃料供給器９はポンプによって構成される。空気供給器５は、ファンにより構成され、加熱器４に燃焼空気を供給する。
【００５３】
手動起動設定器５１は、ボタンで構成される。手動起動設定器５１は、燃料電池システム２００の発電量や蓄熱量などの状態情報を表示する操作画面と共に、燃料電池システム２００の初期設定や各種運転モードなどをユーザーが選択・変更し設定する入力部を備えたリモコンや、燃料電池システム２００本体に設置された入力操作パネルとしてもよい。
【００５４】
制御器５０は、燃料電池システム２００全体を制御可能な制御装置であって、演算処理部（図示せず）であるＣＰＵと、制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）であるメ
モリとを備える。制御器５０は、ここでは集中制御を行う単独の制御器で構成されているが、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成されていてもよい。この点は、後述の他の実施の形態の制御器においても同様である。
【００５５】
以上のように構成された本実施の形態の燃料電池システム２００について、以下その動作、作用を説明する。なお、以下の動作は、制御器５０が燃料電池システム２００を制御することによって、行われる。
【００５６】
手動起動は、使用者が手動起動設定器５１において、手動起動を選択することで、開始する。
【００５７】
手動起動が選択されていない場合は、通常起動モードでの運転が行われ、使用者の電力の需要に応じて自動で起動する。なお、燃料電池システム２００の過去の運転パターンに基づいて需要が増加すると想定される時間に電力が供給できるよう自動的に前もって起動させてもよい。また、手動起動は、試運転やメンテナンス時にも設定することができる。通常起動は、水素生成装置１００の耐久性を維持させるのに最適な起動方法である。
【００５８】
水素生成装置１００が起動すると、加熱器４における燃焼を開始する。このとき、封止器７を閉止しているが、水素供給路８から分岐して延び、加熱器４に至る燃焼用の燃料供給路１０が、ガス通気状態となっている。
【００５９】
よって、原料供給器２の動作開始により、原料が改質器１に供給されると、改質器１を通過した原料は、上記燃焼用の燃料供給路１０を通って加熱器４に供給される。同時に、空気供給器５の動作開始により、燃焼用の空気が加熱器４に供給される。そして、加熱器４において、点火電極（図示せず）により着火動作が行われ、燃焼用の空気を用いて、燃料の燃焼が起こる。
【００６０】
このようにして、加熱器４から供給される燃焼熱により、改質器１が第１加熱量で加熱される。第１加熱量をＱ１とし、Ｑ１を５００Ｗとする。
【００６１】
なお、系統電源からの電力が得られない停電起動の場合は、自立起動用電源（図示せず）から電力供給して起動する。
【００６２】
次いで、水供給器３の動作開始により、改質器１に水が供給される。水の供給開始後、改質器１で生成された水素含有ガスの組成が、燃料電池１５０への供給に適した組成になった段階で、燃料電池１５０に水素含有ガスが供給される。
【００６３】
燃料電池システム２００を停止させる場合は、原料供給器２と水供給器３とを停止させる。
【００６４】
以下、水素含有ガスが供給開始される条件について、詳しく説明する。
【００６５】
図２は、本発明の実施の形態１の燃料電池システム２００における水素含有ガス供給開始判定に関するフローチャートである。
【００６６】
水素含有ガスの供給開始判定は、図２のフローチャートに従って行われる。
【００６７】
まず、水素含有ガス供給開始判定スタート（Ｓ１００）後、手動起動かどうかを判定する（Ｓ１０１）。判定の結果、通常起動の場合には、改質器１をＱ１で加熱する（Ｓ１２２）。そして、ＣＯ低減器温度が第１下限温度以上であれば（Ｓ１１１をＹｅｓ側に分岐
）、水素含有ガスの供給を開始する（Ｓ１０４）。ＣＯ低減器温度をＴＣＯ、第１下限温度をＴ１とし、Ｔ１は１５０℃とする。Ｓ１１１で、ＴＣＯがＴ１より低い場合はＳ１０１に戻る。
【００６８】
Ｓ１０１で判定の結果、手動起動の場合には、Ｓ１２１で加熱器４による加熱量を第２加熱量に変更する（改質器１を加熱器４により第２加熱量で加熱する）。第２加熱量をＱ２とし、Ｑ２はＱ１の５００Ｗより大きい７００Ｗとする。
【００６９】
その後、Ｓ１０２に移行し、ＴＣＯがＴ１より低い第２下限温度以上であれば、Ｓ１０３に移行する。第２下限温度をＴ２とし、Ｔ２は１３０℃とする。
【００７０】
Ｓ１０２で、ＴＣＯがＴ２より低い場合はＳ１０２に戻る。
【００７１】
Ｓ１０２からＳ１０３に移行した場合、手動起動での起動回数が第１回数以下かどうかを判定する。手動起動回数をｘ、第１回数をＡとし、Ａは３０とする。
【００７２】
ｘ≦Ａのとき、水素含有ガスの供給を開始する（Ｓ１０４）。ｘ＞Ａのとき、Ｓ１２２に移行する。
【００７３】
また、Ｓ１０３では、燃料電池システム２００の手動起動回数に基づいて燃料電池１５０への劣化を推定しているが、燃料電池１５０の累積運転時間から燃料電池１５０への劣化が推定できるので、累積運転時間が所定の時間以下であった場合にＳ１２２に移行するようにしても構わない。
【００７４】
なお、本実施の形態では、加熱器４を燃焼器とした場合を説明したが、加熱器４はヒーターであっても、同様の効果が得られる。
【００７５】
また、本実施の形態では、手動起動の場合、加熱器４による加熱量を通常起動時より増加させているが、通常起動時より加熱量を増加させない場合でも、ＣＯ低減器１１の温度下限条件が通常起動より低くなるため、手動起動開始からの水素含有ガス供給までの時間を、通常起動時の温度条件を用いたときと比べて短縮することができる。
【００７６】
以上のように、実施の形態１における燃料電池システム２００は、手動起動時に加熱器４による加熱量が増加して、ＣＯ低減器１１の温度上昇速度を増加させることができる上に、水素含有ガス供給開始可能なＣＯ低減器１１の温度下限条件が、通常起動より低くなるため、手動起動開始からの水素含有ガス供給までの時間を、通常起動時の温度条件を用いたときと比べて、短縮することができる。また、手動起動回数上限を設けることで、燃料電池１５０への一酸化炭素による蓄積負荷が、燃料電池１５０の許容負荷を超えることを防げるため、燃料電池１５０の劣化を抑制できる。
【００７７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における燃料電池システムの構成は、図１に示された実施の形態１と同様である。
【００７８】
実施の形態１と異なるのは、ＣＯ低減器１１の水素含有ガス供給開始温度条件に上限を設けた点であり、ＣＯ低減器１１の水素含有ガス供給開始温度条件に上限値を設けることで、ＣＯ低減器１１において、さらに適正な触媒温度範囲での一酸化炭素低減反応を行えるため、より適正な一酸化炭素濃度のガスを供給することができる。その他の構成要素については、実施の形態１と同様であるので、同一の符号及び用語を用いる。
【００７９】
図１において、改質器１は、原料及び水蒸気を用いて、改質反応により水素含有ガスを生成する。原料は、都市ガスとする。ここで、都市ガスとは、ガス会社から配管を通じて各家庭等に供給されるガスをいう。改質反応は、水蒸気改質反応とする。
【００８０】
原料供給器２は、原料を改質器１に供給する。原料供給器２は、昇圧器によって構成される。水供給器３は、水を改質器１に供給する。水供給器３はポンプによって構成され、水の流量を調整する。水量の調整は水流量検知器によって行う。なお、水量調整は、ポンプの操作量に基づいて行ってもよい。
【００８１】
ＣＯ低減器１１は、ここでは、改質器１から出た水素含有ガス中のＣＯを選択酸化反応により低減させる選択酸化反応器とするが、シフト反応により一酸化炭素を低減する変成器であってもよい。ＣＯ低減器温度検知器１２は、サーミスタによって構成され、ＣＯ低減器１１の触媒温度を検知する。選択酸化用空気供給器６は、ＣＯ低減器１１へ選択酸化用空気を供給するブロアである。
【００８２】
水素生成装置１００で生成された水素含有ガスは、水素供給路８を介して燃料電池１５０に供給される。水素供給路８はＣＯ低減器１１から燃料電池１５０まで繋がっている。水素供給路８中に電磁弁で構成される封止器７がある。燃料電池１５０は、ここでは固体高分子型燃料電池とするが、リン酸型燃料電池やアルカリ燃料電池であってもよい。
【００８３】
加熱器４は、改質器１を加熱する燃焼器とする。加熱器４の燃焼に用いる燃料には、少なくとも改質器１より排出される水素含有ガスが用いられる。加熱器４に供給される水素含有ガスは、ＣＯ低減器１１と封止器７との間で水素供給路８から分岐して加熱器４に接続された燃料供給路１０を介して加熱器４に直接供給される。
【００８４】
なお、水素含有ガスの加熱器４への供給は、燃料電池１５０を経由し、燃料電池１５０から排出されたものを加熱器４に供給してもよいし、加熱器４において、燃料供給器９から水素含有ガスに燃料を追加して燃焼されてもよい。燃料供給器９はポンプによって構成される。空気供給器５は、ファンにより構成され、加熱器４に燃焼空気を供給する。
【００８５】
手動起動設定器５１は、ボタンで構成される。手動起動設定器５１は、燃料電池システム２００の発電量や蓄熱量などの状態情報を表示する操作画面と共に、燃料電池システム２００の初期設定や各種運転モードなどをユーザーが選択・変更し設定する入力部を備えたリモコンや、燃料電池システム２００本体に設置された入力操作パネルとしてもよい。
【００８６】
制御器５０は、燃料電池システム２００全体を制御可能な制御装置であって、演算処理部（図示せず）であるＣＰＵと、制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）であるメモリとを備える。制御器５０は、ここでは集中制御を行う単独の制御器で構成されているが、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成されていてもよい。この点は、後述の他の実施の形態の制御器においても同様である。
【００８７】
以上のように構成された本実施の形態の燃料電池システム２００について、以下その動作、作用を説明する。なお、以下の動作は、制御器５０が燃料電池システム２００を制御することによって、行われる。
【００８８】
手動起動は、使用者が手動起動設定器５１において、手動起動を選択することで、開始する。
【００８９】
手動起動が選択されていない場合は、通常起動モードでの運転が行われ、使用者の電力の需要に応じて自動で起動する。なお、燃料電池システム２００の過去の運転パターンに
基づいて需要が増加すると想定される時間に電力が供給できるよう自動的に前もって起動させてもよい。また、手動起動は、試運転やメンテナンス時にも設定することができる。通常起動は、水素生成装置１００の耐久性を維持させるのに最適な起動方法である。
【００９０】
水素生成装置１００が起動すると、加熱器４における燃焼を開始する。このとき、封止器７を閉止しているが、水素供給路８から分岐して延び、加熱器４に至る燃焼用の燃料供給路１０が、ガス通気状態となっている。
【００９１】
よって、原料供給器２の動作開始により、原料が改質器１に供給されると、改質器１を通過した原料は、上記燃焼用の燃料供給路１０を通って加熱器４に供給される。同時に、空気供給器５の動作開始により、燃焼用の空気が加熱器４に供給される。そして、加熱器４において、点火電極（図示せず）により着火動作が行われ、燃焼用の空気を用いて、燃料の燃焼が起こる。
【００９２】
このようにして、加熱器４から供給される燃焼熱により、改質器１が第１加熱量で加熱される。第１加熱量をＱ１とし、Ｑ１を５００Ｗとする。
【００９３】
なお、系統電源からの電力が得られない停電起動の場合は、自立起動用電源（図示せず）から電力供給して起動する。
【００９４】
次いで、水供給器３の動作開始により、改質器１に水が供給される。水の供給開始後、改質器１で生成された水素含有ガスの組成が、燃料電池１５０への供給に適した組成になった段階で、燃料電池１５０に水素含有ガスが供給される。
【００９５】
燃料電池システム２００を停止させる場合は、原料供給器２と水供給器３とを停止させる。
【００９６】
以下、水素含有ガスが供給開始される条件について、詳しく説明する。
【００９７】
図３は、本発明の実施の形態２の燃料電池システム２００における水素含有ガス供給開始判定に関するフローチャートである。
【００９８】
水素含有ガスの供給開始判定は、図３のフローチャートに従って行われる。
【００９９】
まず、水素含有ガス供給開始判定スタート（Ｓ２００）後、手動起動かどうかを判定する（Ｓ２０１）。判定の結果、通常起動の場合には、ＣＯ低減器温度が第１下限温度以上で第１上限温度以下であれば（Ｓ２１１をＹｅｓ側に分岐）、水素含有ガスの供給を開始する（Ｓ２０４）。ＣＯ低減器温度をＴＣＯ、第１下限温度をＴ１とし、Ｔ１は１５５℃、第１上限温度をＴ１１とし、Ｔ１１は２００℃とする。
【０１００】
通常起動は、水素生成装置１００の耐久性を維持させるのに最適な起動方法である。Ｓ２１１で、ＴＣＯがＴ１より低い、又は、Ｔ１１より高い場合は、Ｓ２０１に戻る。
【０１０１】
Ｓ２０１で判定の結果、手動起動の場合には、Ｓ２０３に移行し、前回運転時の燃料電池の最大発電量が第１発電量以下かどうかを判定する。燃料電池の最大発電量をＷＭＡＸ、第１発電量をＷ１とし、Ｗ１は６００Ｗとする。そして、ＷＭＡＸ≦Ｗ１のときは、Ｓ２１１に移行する。
【０１０２】
ＷＭＡＸ＞Ｗ１のときは、Ｓ２０２に移行し、ＴＣＯが第２下限温度以上、Ｔ１１より高い第２上限温度以下の場合、水素含有ガスの供給を開始する。第２下限温度をＴ２とし
、Ｔ２を１３５℃、第２上限温度をＴ１２とし、Ｔ１２は２２０℃とする。
【０１０３】
Ｓ２０２で、ＴＣＯがＴ２より低い、又は、Ｔ１２より高い場合は、Ｓ２０１に戻る。
【０１０４】
以上のように、実施の形態２における燃料電池システム２００は、手動起動時に、水素含有ガス供給開始可能なＣＯ低減器１１の温度条件の幅が通常起動より大きくなるため、手動起動開始からの水素含有ガス供給までの時間を、通常起動時の温度条件を用いたときと比べて、短縮することができ、水素含有ガス供給開始の下限と上限の条件を設けることで、一酸化炭素濃度をより適正な範囲に抑えることができるため、実施の形態１と比べて燃料電池１５０への負荷を軽減できる。また、燃料電池１５０の発電量から燃料電池１５０の劣化度合を推定でき、燃料電池１５０の劣化度合が一定量を超えた場合には、一酸化炭素濃度の高いガスを燃料電池１５０へ送らないことで、燃料電池システム２００の信頼性を維持できる
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３における燃料電池システムの構成の一例を示すブロック図である。
【０１０５】
実施の形態３の燃料電池システム２００は、ＣＯ低減器１１を、水素含有ガス中のＣＯをシフト反応で低減する変成器１３と、選択酸化反応で低減する選択酸化器１５とで構成した点で、図１に示す実施の形態１の燃料電池システム２００と大きく異なる。
【０１０６】
それに伴い、選択酸化用空気供給器６が選択酸化器１５に選択酸化用空気を供給し、変成器温度検知器１４によって変成器１３の温度を検知し、選択酸化器温度検知器１６によって選択酸化器１５の温度を検知するように構成している。その他の構成については、実施の形態１と同様であるので、同一の符号及び用語を用いる。
【０１０７】
図４において、改質器１は、原料及び水蒸気を用いて、改質反応により水素含有ガスを生成する。原料は、都市ガスとする。ここで、都市ガスとは、ガス会社から配管を通じて各家庭等に供給されるガスをいう。改質反応は、水蒸気改質反応とする。
【０１０８】
原料供給器２は、原料を改質器１に供給する。原料供給器２は、昇圧器によって構成される。水供給器３は、水を改質器１に供給する。水供給器３はポンプによって構成され、水の流量を調整する。水量の調整は水流量検知器によって行う。なお、水量調整は、ポンプの操作量に基づいて行ってもよい。
【０１０９】
変成器１３は、改質器１から出た水素含有ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）をシフト反応により低減させる。変成器温度検知器１４は、熱電対によって構成され、変成器１３の触媒温度を検知する。
【０１１０】
選択酸化器１５は、変成器１３の下流に設置され、選択酸化反応により一酸化炭素（ＣＯ）をさらに低減させる。選択酸化器温度検知器１６は、サーミスタによって構成され、選択酸化器１５の触媒温度を検知する。選択酸化用空気供給器６は、選択酸化器１５へ選択酸化用空気を供給するブロアである。
【０１１１】
水素生成装置１００で生成された水素含有ガスは、水素供給路８を介して燃料電池１５０に供給される。水素供給路８は選択酸化器１５から燃料電池１５０まで繋がっている。水素供給路８中に電磁弁で構成される封止器７がある。燃料電池１５０は、ここでは固体高分子型燃料電池とするが、リン酸型燃料電池やアルカリ燃料電池であってもよい。
【０１１２】
加熱器４は、改質器１を加熱する燃焼器とする。加熱器４の燃焼に用いる燃料には、少
なくとも改質器１より排出される水素含有ガスが用いられる。加熱器４に供給される水素含有ガスは、選択酸化器１５と封止器７との間で水素供給路８から分岐して加熱器４に接続された燃料供給路１０を介して加熱器４に直接供給される。
【０１１３】
なお、水素含有ガスの加熱器４への供給は、燃料電池１５０を経由し、燃料電池１５０から排出されたものを加熱器４に供給してもよいし、加熱器４において、燃料供給器９から水素含有ガスに燃料を追加して燃焼されてもよい。燃料供給器９はポンプによって構成される。空気供給器５は、ファンにより構成され、加熱器４に燃焼空気を供給する。
【０１１４】
手動起動設定器５１は、ボタンで構成される。手動起動設定器５１は、燃料電池システム２００の発電量や蓄熱量などの状態情報を表示する操作画面と共に、燃料電池システム２００の初期設定や各種運転モードなどをユーザーが選択・変更し設定する入力部を備えたリモコンや、燃料電池システム２００本体に設置された入力操作パネルとしてもよい。
【０１１５】
制御器５０は、燃料電池システム２００全体を制御可能な制御装置であって、演算処理部（図示せず）であるＣＰＵと、制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）であるメモリとを備える。制御器５０は、ここでは集中制御を行う単独の制御器で構成されているが、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成されていてもよい。この点は、後述の他の実施の形態の制御器においても同様である。
【０１１６】
以上のように構成された本実施の形態の燃料電池システム２００について、以下その動作、作用を説明する。なお、以下の動作は、制御器５０が燃料電池システム２００を制御することによって、行われる。
【０１１７】
手動起動は、使用者が手動起動設定器５１において、手動起動を選択することで、開始する。
【０１１８】
手動起動が選択されていない場合は、通常起動モードでの運転が行われ、使用者の電力の需要に応じて自動で起動する。なお、燃料電池システム２００の過去の運転パターンに基づいて需要が増加すると想定される時間に電力が供給できるよう自動的に前もって起動させてもよい。また、手動起動は、試運転やメンテナンス時にも設定することができる。通常起動は、水素生成装置１００の耐久性を維持させるのに最適な起動方法である。
【０１１９】
水素生成装置１００が起動すると、加熱器４における燃焼を開始する。このとき、封止器７を閉止しているが、水素供給路８から分岐して延び、加熱器４に至る燃焼用の燃料供給路１０が、ガス通気状態となっている。
【０１２０】
よって、原料供給器２の動作開始により、原料が改質器１に供給されると、改質器１を通過した原料は、上記燃焼用の燃料供給路１０を通って加熱器４に供給される。同時に、空気供給器５の動作開始により、燃焼用の空気が加熱器４に供給される。そして、加熱器４において、点火電極（図示せず）により着火動作が行われ、燃焼用の空気を用いて、燃料の燃焼が起こる。
【０１２１】
このようにして、加熱器４から供給される燃焼熱により、改質器１が第１加熱量で加熱される。第１加熱量をＱ１とし、Ｑ１を５００Ｗとする。
【０１２２】
なお、系統電源からの電力が得られない停電起動の場合は、自立起動用電源（図示せず）から電力供給して起動する。
【０１２３】
次いで、水供給器３の動作開始により、改質器１に水が供給される。水の供給開始後、
改質器１で生成された水素含有ガスの組成が、燃料電池１５０への供給に適した組成になった段階で、燃料電池１５０に水素含有ガスが供給される。
【０１２４】
燃料電池システム２００を停止させる場合は、原料供給器２と水供給器３とを停止させる。
【０１２５】
以下、水素含有ガスが供給開始される条件について、詳しく説明する。
【０１２６】
図５は、本発明の実施の形態３の燃料電池システム２００における水素含有ガス供給開始判定に関するフローチャートである。
【０１２７】
水素含有ガスの供給開始判定は、図５のフローチャートに従って行われる。
【０１２８】
まず、水素含有ガス供給開始判定スタート（Ｓ３００）後、手動起動かどうかを判定する（Ｓ３０１）。判定の結果、通常起動の場合には、選択酸化器温度が第１下限温度以上で、かつ、変成器温度が第３下限温度以上の条件を満たしていれば（Ｓ３１１をＹｅｓ側に分岐）、水素含有ガスの供給を開始する（Ｓ３０４）。
【０１２９】
選択酸化器温度をＴＰ、変成器温度をＴＳ、第１下限温度をＴ１とし、Ｔ１を１４５℃、第３下限温度をＴ３とし、Ｔ３は２００℃とする。Ｓ３１１で、ＴＰがＴ１より低い、又は、ＴＳがＴ３より低い場合は、Ｓ３１１に戻る。
【０１３０】
Ｓ３０１で手動起動の場合は、Ｓ３０３に移行し、燃料電池１５０の累積運転時間が第１時間以下かどうかを判定する。燃料電池１５０の累積運転時間をｔＴＯＴＡＬ、第１時間をｔ１とし、ｔ１は５００００時間とする。
【０１３１】
ｔＴＯＴＡＬ≦ｔ１のとき、Ｓ３０２に移行し、ＴＰが第２下限温度以上で、かつＴＳがＴ３より低い第４下限温度以上の場合は、水素含有ガスの供給を開始する（Ｓ３０４）。ここで、第２下限温度をＴ２とし、Ｔ２を１３０℃、第４下限温度をＴ４とし、Ｔ４は１８０℃とする。Ｓ３０２で、ＴＰがＴ２より低い、又は、ＴＳがＴ４より低い場合は、Ｓ３０１に戻る。Ｓ３０３で、ｔＴＯＴＡＬ＞ｔ１のとき、Ｓ３１１に移行する。
【０１３２】
これにより、燃料電池システム２００の運転時間から水素生成装置１００の劣化度合を推定でき、水素生成装置１００の劣化により一酸化炭素濃度が高くなった場合に、手動起動時に、燃料電池１５０が許容できない一酸化炭素濃度のガスが流れ込むことを防げるため、燃料電池１５０の劣化を抑制できる。
【０１３３】
また、Ｓ３０３では、燃料電池システム２００の運転時間に基づいて燃料電池１５０への劣化を推定しているが、手動起動の回数が所定の回数を上回った場合にＳ３１１に移行するようにしても、手動起動の回数により燃料電池１５０の劣化度合を推定でき同様の効果が得られる。
【０１３４】
以上のように、実施の形態３における燃料電池システム２００は、手動起動時に水素含有ガス供給開始可能な変成器１３と選択酸化器１５の温度条件の幅が、通常起動より大きくなるため、手動起動開始からの水素含有ガス供給までの時間を、通常起動時の温度条件を用いたときと比べて、短縮することができる上に、変成器１３および選択酸化器１５の両方の温度が所定の温度範囲に入った場合に、水素含有ガスを供給するため、燃料電池１５０の劣化をより抑えることができる。
【０１３５】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４における燃料電池システムの構成は、図４に示された実施の形態３と同様である。
【０１３６】
実施の形態３と異なるのは、変成器温度および選択酸化器温度について、少なくとも、どちらか一方が条件を満たせば、水素含有ガス供給開始が可能とする点であり、これにより、より早く燃料電池システム２００を起動できる。
【０１３７】
図４において、改質器１は、原料及び水蒸気を用いて、改質反応により水素含有ガスを生成する。原料は、都市ガスとする。ここで、都市ガスとは、ガス会社から配管を通じて各家庭等に供給されるガスをいう。改質反応は、水蒸気改質反応とする。
【０１３８】
原料供給器２は、原料を改質器１に供給する。原料供給器２は、昇圧器によって構成される。水供給器３は、水を改質器１に供給する。水供給器３はポンプによって構成され、水の流量を調整する。水量の調整は水流量検知器によって行う。なお、水量調整は、ポンプの操作量に基づいて行ってもよい。
【０１３９】
変成器１３は、改質器１から出た水素含有ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）をシフト反応により低減させる。変成器温度検知器１４は、熱電対によって構成され、変成器１３の触媒温度を検知する。
【０１４０】
選択酸化器１５は、変成器１３の下流に設置され、選択酸化反応により一酸化炭素（ＣＯ）をさらに低減させる。選択酸化器温度検知器１６は、サーミスタによって構成され、選択酸化器１５の触媒温度を検知する。選択酸化用空気供給器６は、選択酸化器１５へ選択酸化用空気を供給するブロアである。
【０１４１】
水素生成装置１００で生成された水素含有ガスは、水素供給路８を介して燃料電池１５０に供給される。水素供給路８は選択酸化器１５から燃料電池１５０まで繋がっている。水素供給路８中に電磁弁で構成される封止器７がある。燃料電池１５０は、ここでは固体高分子型燃料電池とするが、リン酸型燃料電池やアルカリ燃料電池であってもよい。
【０１４２】
加熱器４は、改質器１を加熱する燃焼器とする。加熱器４の燃焼に用いる燃料には、少なくとも改質器１より排出される水素含有ガスが用いられる。加熱器４に供給される水素含有ガスは、選択酸化器１５と封止器７との間で水素供給路８から分岐して加熱器４に接続された燃料供給路１０を介して加熱器４に直接供給される。
【０１４３】
なお、水素含有ガスの加熱器４への供給は、燃料電池１５０を経由し、燃料電池１５０から排出されたものを加熱器４に供給してもよいし、加熱器４において、燃料供給器９から水素含有ガスに燃料を追加して燃焼されてもよい。燃料供給器９はポンプによって構成される。空気供給器５は、ファンにより構成され、加熱器４に燃焼空気を供給する。
【０１４４】
手動起動設定器５１は、ボタンで構成される。手動起動設定器５１は、燃料電池システム２００の発電量や蓄熱量などの状態情報を表示する操作画面と共に、燃料電池システム２００の初期設定や各種運転モードなどをユーザーが選択・変更し設定する入力部を備えたリモコンや、燃料電池システム２００本体に設置された入力操作パネルとしてもよい。
【０１４５】
制御器５０は、燃料電池システム２００全体を制御可能な制御装置であって、演算処理部（図示せず）であるＣＰＵと、制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）であるメモリとを備える。制御器５０は、ここでは集中制御を行う単独の制御器で構成されているが、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成されていてもよい。この点は、後述の他の実施の形態の制御器においても同様である。
【０１４６】
以上のように構成された本実施の形態の燃料電池システム２００について、以下その動作、作用を説明する。なお、以下の動作は、制御器５０が燃料電池システム２００を制御することによって、行われる。
【０１４７】
手動起動は、使用者が手動起動設定器５１において、手動起動を選択することで、開始する。
【０１４８】
手動起動が選択されていない場合は、通常起動モードでの運転が行われ、使用者の電力の需要に応じて自動で起動する。なお、燃料電池システム２００の過去の運転パターンに基づいて需要が増加すると想定される時間に電力が供給できるよう自動的に前もって起動させてもよい。また、手動起動は、試運転やメンテナンス時にも設定することができる。通常起動は、水素生成装置１００の耐久性を維持させるのに最適な起動方法である。
【０１４９】
水素生成装置１００が起動すると、加熱器４における燃焼を開始する。このとき、封止器７を閉止しているが、水素供給路８から分岐して延び、加熱器４に至る燃焼用の燃料供給路１０が、ガス通気状態となっている。
【０１５０】
よって、原料供給器２の動作開始により、原料が改質器１に供給されると、改質器１を通過した原料は、上記燃焼用の燃料供給路１０を通って加熱器４に供給される。同時に、空気供給器５の動作開始により、燃焼用の空気が加熱器４に供給される。そして、加熱器４において、点火電極（図示せず）により着火動作が行われ、燃焼用の空気を用いて、燃料の燃焼が起こる。
【０１５１】
このようにして、加熱器４から供給される燃焼熱により、改質器１が第１加熱量で加熱される。第１加熱量をＱ１とし、Ｑ１を５００Ｗとする。
【０１５２】
なお、系統電源からの電力が得られない停電起動の場合は、自立起動用電源（図示せず）から電力供給して起動する。
【０１５３】
次いで、水供給器３の動作開始により、改質器１に水が供給される。水の供給開始後、改質器１で生成された水素含有ガスの組成が、燃料電池１５０への供給に適した組成になった段階で、燃料電池１５０に水素含有ガスが供給される。
【０１５４】
燃料電池システム２００を停止させる場合は、原料供給器２と水供給器３とを停止させる。
【０１５５】
以下、水素含有ガスが供給開始される条件について、詳しく説明する。
【０１５６】
図６は、本発明の実施の形態４の燃料電池システム２００における水素含有ガス供給開始判定に関するフローチャートである。
【０１５７】
水素含有ガスの供給開始判定は、図６のフローチャートに従って行われる。
【０１５８】
まず、水素含有ガス供給開始判定スタート（Ｓ４００）後、手動起動かどうかを判定する（Ｓ４０１）。判定の結果、通常起動の場合には、選択酸化器温度が第１下限温度以上で、かつ、変成器温度が第３下限温度以上の条件を満たしていれば（Ｓ４１１をＹｅｓ側に分岐）、水素含有ガスの供給を開始する（Ｓ４０４）。
【０１５９】
選択酸化器温度をＴＰ、変成器温度をＴＳ、第１下限温度をＴ１とし、Ｔ１を１４５℃
、第３下限温度をＴ３とし、Ｔ３は２００℃とする。Ｓ４１１で、ＴＰがＴ１より低い、又は、ＴＳがＴ３より低い場合は、Ｓ４１１に戻る。通常起動は、水素生成装置１００の耐久性を維持させるのに最適な起動方法である。
【０１６０】
Ｓ４０１で手動起動の場合は、Ｓ４０２に移行し、ＴＰが第２下限温度以上、又は、ＴＳがＴ３より低い第４下限温度以上のうち少なくとも一方の条件を満たしていれば、水素含有ガスの供給を開始する（Ｓ４０４）。ここで、第２下限温度をＴ２とし、Ｔ２を１３０℃、第４下限温度をＴ４とし、Ｔ４は１８０℃とする。Ｓ４０２において、ＴＰがＴ２より低い、かつ、ＴＳがＴ４より低い場合は、Ｓ４０１に戻る。
【０１６１】
以上のように、実施の形態４における燃料電池システム２００は、手動起動時に、水素含有ガス供給開始可能な温度下限条件が、通常起動より低くなるため、手動起動開始からの水素含有ガス供給までの時間を、通常起動時の温度条件を用いたときと比べて、短縮することができる上に、変成器１３および選択酸化器１５のどちらか一方の温度が所定の温度範囲に入った場合に、水素含有ガスを供給するため、燃料電池システム２００の起動時間を、実施の形態３と比べて短くすることができる。
【０１６２】
また、燃料電池システム２００の運転時間から燃料電池１５０の劣化度合を推定でき、燃料電池１５０の劣化度合が一定量を超えた場合には、一酸化炭素濃度の高いガスを燃料電池１５０へ送らないことで、燃料電池システム２００の信頼性を維持できる。
【０１６３】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５における燃料電池システムの構成は、図４に示された実施の形態３と同様である。
【０１６４】
図４において、改質器１は、原料及び水蒸気を用いて、改質反応により水素含有ガスを生成する。原料は、都市ガスとする。ここで、都市ガスとは、ガス会社から配管を通じて各家庭等に供給されるガスをいう。改質反応は、水蒸気改質反応とする。
【０１６５】
原料供給器２は、原料を改質器１に供給する。原料供給器２は、昇圧器によって構成される。水供給器３は、水を改質器１に供給する。水供給器３はポンプによって構成され、水の流量を調整する。水量の調整は水流量検知器によって行う。なお、水量調整は、ポンプの操作量に基づいて行ってもよい。
【０１６６】
変成器１３は、改質器１から出た水素含有ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）をシフト反応により低減させる。変成器温度検知器１４は、熱電対によって構成され、変成器１３の触媒温度を検知する。
【０１６７】
選択酸化器１５は、変成器１３の下流に設置され、選択酸化反応により一酸化炭素（ＣＯ）をさらに低減させる。選択酸化器温度検知器１６は、サーミスタによって構成され、選択酸化器１５の触媒温度を検知する。選択酸化用空気供給器６は、選択酸化器１５へ選択酸化用空気を供給するブロアである。
【０１６８】
水素生成装置１００で生成された水素含有ガスは、水素供給路８を介して燃料電池１５０に供給される。水素供給路８は選択酸化器１５から燃料電池１５０まで繋がっている。水素供給路８中に電磁弁で構成される封止器７がある。燃料電池１５０は、ここでは固体高分子型燃料電池とするが、リン酸型燃料電池やアルカリ燃料電池であってもよい。
【０１６９】
加熱器４は、改質器１を加熱する燃焼器とする。加熱器４の燃焼に用いる燃料には、少なくとも改質器１より排出される水素含有ガスが用いられる。加熱器４に供給される水素
含有ガスは、選択酸化器１５と封止器７との間で水素供給路８から分岐して加熱器４に接続された燃料供給路１０を介して加熱器４に直接供給される。
【０１７０】
なお、水素含有ガスの加熱器４への供給は、燃料電池１５０を経由し、燃料電池１５０から排出されたものを加熱器４に供給してもよいし、加熱器４において、燃料供給器９から水素含有ガスに燃料を追加して燃焼されてもよい。燃料供給器９はポンプによって構成される。空気供給器５は、ファンにより構成され、加熱器４に燃焼空気を供給する。
【０１７１】
手動起動設定器５１は、ボタンで構成される。手動起動設定器５１は、燃料電池システム２００の発電量や蓄熱量などの状態情報を表示する操作画面と共に、燃料電池システム２００の初期設定や各種運転モードなどをユーザーが選択・変更し設定する入力部を備えたリモコンや、燃料電池システム２００本体に設置された入力操作パネルとしてもよい。
【０１７２】
制御器５０は、燃料電池システム２００全体を制御可能な制御装置であって、演算処理部（図示せず）であるＣＰＵと、制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）であるメモリとを備える。制御器５０は、ここでは集中制御を行う単独の制御器で構成されているが、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成されていてもよい。この点は、後述の他の実施の形態の制御器においても同様である。
【０１７３】
以上のように構成された本実施の形態の燃料電池システム２００について、以下その動作、作用を説明する。なお、以下の動作は、制御器５０が燃料電池システム２００を制御することによって、行われる。
【０１７４】
手動起動は、使用者が手動起動設定器５１において、手動起動を選択することで、開始する。
【０１７５】
手動起動が選択されていない場合は、通常起動モードでの運転が行われ、使用者の電力の需要に応じて自動で起動する。なお、燃料電池システム２００の過去の運転パターンに基づいて需要が増加すると想定される時間に電力が供給できるよう自動的に前もって起動させてもよい。また、手動起動は、試運転やメンテナンス時にも設定することができる。通常起動は、水素生成装置１００の耐久性を維持させるのに最適な起動方法である。
【０１７６】
水素生成装置１００が起動すると、加熱器４における燃焼を開始する。このとき、封止器７を閉止しているが、水素供給路８から分岐して延び、加熱器４に至る燃焼用の燃料供給路１０が、ガス通気状態となっている。
【０１７７】
よって、原料供給器２の動作開始により、原料が改質器１に供給されると、改質器１を通過した原料は、上記燃焼用の燃料供給路１０を通って加熱器４に供給される。同時に、空気供給器５の動作開始により、燃焼用の空気が加熱器４に供給される。そして、加熱器４において、点火電極（図示せず）により着火動作が行われ、燃焼用の空気を用いて、燃料の燃焼が起こる。
【０１７８】
このようにして、加熱器４から供給される燃焼熱により、改質器１が第１加熱量で加熱される。第１加熱量をＱ１とし、Ｑ１を５００Ｗとする。
【０１７９】
なお、系統電源からの電力が得られない停電起動の場合は、自立起動用電源（図示せず）から電力供給して起動する。
【０１８０】
次いで、水供給器３の動作開始により、改質器１に水が供給される。水の供給開始後、改質器１で生成された水素含有ガスの組成が、燃料電池１５０への供給に適した組成にな
った段階で、燃料電池１５０に水素含有ガスが供給される。
【０１８１】
燃料電池システム２００を停止させる場合は、原料供給器２と水供給器３とを停止させる。
【０１８２】
以下、水素含有ガスが供給開始される条件について、詳しく説明する。
【０１８３】
図７は、本発明の実施の形態５の燃料電池システム２００における水素含有ガス供給開始判定に関するフローチャートである。
【０１８４】
水素含有ガスの供給開始判定は、図７のフローチャートに従って行われる。
【０１８５】
まず、水素含有ガス供給開始判定スタート（Ｓ５００）後、手動起動かどうかを判定する（Ｓ５０１）。判定の結果、通常起動の場合には、選択酸化器温度が第１下限温度以上第１上限温度以下、かつ、変成器温度が第３下限温度以上かつ第３上限温度以下の条件を満たしていれば（Ｓ５１１をＹｅｓ側に分岐）、水素含有ガスの供給を開始する（Ｓ５０４）。
【０１８６】
選択酸化器温度をＴＰ、変成器温度をＴＳ、第１下限温度をＴ１とし、Ｔ１を１６０℃、第１上限温度をＴ１１とし、Ｔ１１を２００℃、第３下限温度をＴ３とし、Ｔ３を２２０℃、第３上限温度をＴ１３とし、Ｔ１３は２９０℃とする。
【０１８７】
Ｓ５１１で、ＴＰがＴ１より低い、又は、ＴＰがＴ１１より高い、又は、ＴＳがＴ３より低い、又は、ＴＳがＴ１３より高い場合は、Ｓ５０１に戻る。
【０１８８】
Ｓ５０１で手動起動の場合は、Ｓ５０２に移行し、ＴＰが第２下限温度以上第２上限温度以下、かつ、ＴＳが第４下限温度以上、Ｔ１３より高い第４上限温度以下の条件を満たしていれは、Ｓ５０３に移行する。
【０１８９】
第２下限温度をＴ２とし、Ｔ２を１３０℃、第２上限温度をＴ１２とし、Ｔ１２を２２０℃、第４下限温度をＴ４とし、Ｔ４を２３０℃、第４上限温度をＴ１４とし、Ｔ１４は３１０℃とする。
【０１９０】
Ｓ５０２で、ＴＰがＴ２より低い、又は、ＴＰがＴ１２より高い、又は、ＴＳがＴ４より低い、又は、ＴＳがＴ１４より高い場合は、Ｓ５０２に戻る。
【０１９１】
Ｓ５０２からＳ５０３に移行した場合、前回運転時の燃料電池１５０の最大発電量が第１発電量以下かどうかを判定する。燃料電池１５０の最大発電量をＷＭＡＸ、第１発電量をＷ１とし、Ｗ１は６００Ｗとする。ＷＭＡＸ＞Ｗ１のときは、水素含有ガスの供給を開始する（Ｓ５０４）。ＷＭＡＸ≦Ｗ１のときは、Ｓ５１１に移行する。
【０１９２】
以上のように、実施の形態５における燃料電池システム２００、手動起動時に、水素含有ガス供給開始可能な変成器１３と選択酸化器１５の温度条件の幅が、通常起動より大きくなるため、手動起動開始からの水素含有ガス供給までの時間を、通常起動時の温度条件を用いたときと比べて、短縮することができる上に、変成器１３および選択酸化器１５の両方の温度が所定の温度範囲に入った場合に水素含有ガスを供給するため、より精度よく一酸化炭素濃度を抑えたガスを燃料電池１５０に供給でき、温度条件において下限と上限の条件を設けることで、一酸化炭素濃度をより適正な範囲に抑えることができるため、燃料電池１５０への負荷をさらに軽減できる。また、燃料電池１５０の発電量から燃料電池１５０の劣化度合を推定でき、燃料電池１５０の劣化度合が一定量を超えた場合には、一
酸化炭素濃度の高いガスを燃料電池１５０へ送らないことで、燃料電池システム２００の信頼性を維持できる。
【０１９３】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６における燃料電池システムの構成は、図４に示された実施の形態３、実施の形態５と同様である。
【０１９４】
実施の形態５と異なるのは、変成器温度および選択酸化器温度について、少なくとも、どちらか一方が条件を満たせば、水素含有ガス供給開始が可能とする点であり、これにより、より多く燃料電池システム２００を起動でき、手動時の電力供給が可能となる。
【０１９５】
図４において、改質器１は、原料及び水蒸気を用いて、改質反応により水素含有ガスを生成する。原料は、都市ガスとする。ここで、都市ガスとは、ガス会社から配管を通じて各家庭等に供給されるガスをいう。改質反応は、水蒸気改質反応とする。
【０１９６】
原料供給器２は、原料を改質器１に供給する。原料供給器２は、昇圧器によって構成される。水供給器３は、水を改質器１に供給する。水供給器３はポンプによって構成され、水の流量を調整する。水量の調整は水流量検知器によって行う。なお、水量調整は、ポンプの操作量に基づいて行ってもよい。
【０１９７】
変成器１３は、改質器１から出た水素含有ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）をシフト反応により低減させる。変成器温度検知器１４は、熱電対によって構成され、変成器１３の触媒温度を検知する。
【０１９８】
選択酸化器１５は、変成器１３の下流に設置され、選択酸化反応により一酸化炭素（ＣＯ）をさらに低減させる。選択酸化器温度検知器１６は、サーミスタによって構成され、選択酸化器１５の触媒温度を検知する。選択酸化用空気供給器６は、選択酸化器１５へ選択酸化用空気を供給するブロアである。
【０１９９】
水素生成装置１００で生成された水素含有ガスは、水素供給路８を介して燃料電池１５０に供給される。水素供給路８は選択酸化器１５から燃料電池１５０まで繋がっている。水素供給路８中に電磁弁で構成される封止器７がある。燃料電池１５０は、ここでは固体高分子型燃料電池とするが、リン酸型燃料電池やアルカリ燃料電池であってもよい。
【０２００】
加熱器４は、改質器１を加熱する燃焼器とする。加熱器４の燃焼に用いる燃料には、少なくとも改質器１より排出される水素含有ガスが用いられる。加熱器４に供給される水素含有ガスは、選択酸化器１５と封止器７との間で水素供給路８から分岐して加熱器４に接続された燃料供給路１０を介して加熱器４に直接供給される。
【０２０１】
なお、水素含有ガスの加熱器４への供給は、燃料電池１５０を経由し、燃料電池１５０から排出されたものを加熱器４に供給してもよいし、加熱器４において、燃料供給器９から水素含有ガスに燃料を追加して燃焼されてもよい。燃料供給器９はポンプによって構成される。空気供給器５は、ファンにより構成され、加熱器４に燃焼空気を供給する。
【０２０２】
手動起動設定器５１は、ボタンで構成される。手動起動設定器５１は、燃料電池システム２００の発電量や蓄熱量などの状態情報を表示する操作画面と共に、燃料電池システム２００の初期設定や各種運転モードなどをユーザーが選択・変更し設定する入力部を備えたリモコンで構成され、パソコンやスマートフォンなどの端末の通信手段を介して遠隔で操作できる。
【０２０３】
制御器５０は、燃料電池システム２００全体を制御可能な制御装置であって、演算処理部（図示せず）であるＣＰＵと、制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）であるメモリとを備える。制御器５０は、ここでは集中制御を行う単独の制御器で構成されているが、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成されていてもよい。この点は、後述の他の実施の形態の制御器においても同様である。
【０２０４】
以上のように構成された本実施の形態の燃料電池システム２００について、以下その動作、作用を説明する。なお、以下の動作は、制御器５０が燃料電池システム２００を制御することによって、行われる。
【０２０５】
手動起動は、使用者が手動起動設定器５１において、手動起動を選択することで、開始する。
【０２０６】
手動起動が選択されていない場合は、通常起動モードでの運転が行われ、使用者の電力の需要に応じて自動で起動する。なお、燃料電池システム２００の過去の運転パターンに基づいて需要が増加すると想定される時間に電力が供給できるよう自動的に前もって起動させてもよい。また、手動起動は、試運転やメンテナンス時にも設定することができる。通常起動は、水素生成装置１００の耐久性を維持させるのに最適な起動方法である。
【０２０７】
水素生成装置１００が起動すると、加熱器４における燃焼を開始する。このとき、封止器７を閉止しているが、水素供給路８から分岐して延び、加熱器４に至る燃焼用の燃料供給路１０が、ガス通気状態となっている。
【０２０８】
よって、原料供給器２の動作開始により、原料が改質器１に供給されると、改質器１を通過した原料は、上記燃焼用の燃料供給路１０を通って加熱器４に供給される。同時に、空気供給器５の動作開始により、燃焼用の空気が加熱器４に供給される。そして、加熱器４において、点火電極（図示せず）により着火動作が行われ、燃焼用の空気を用いて、燃料の燃焼が起こる。
【０２０９】
このようにして、加熱器４から供給される燃焼熱により、改質器１が第１加熱量で加熱される。第１加熱量をＱ１とし、Ｑ１を５００Ｗとする。
【０２１０】
なお、系統電源からの電力が得られない停電起動の場合は、自立起動用電源（図示せず）から電力供給して起動する。
【０２１１】
次いで、水供給器３の動作開始により、改質器１に水が供給される。水の供給開始後、改質器１で生成された水素含有ガスの組成が、燃料電池１５０への供給に適した組成になった段階で、燃料電池１５０に水素含有ガスが供給される。
【０２１２】
燃料電池システム２００を停止させる場合は、原料供給器２と水供給器３とを停止させる。
【０２１３】
以下、水素含有ガスが供給開始される条件について、詳しく説明する。
【０２１４】
図８は、本発明の実施の形態６の燃料電池システム２００における水素含有ガス供給開始判定に関するフローチャートである。
【０２１５】
水素含有ガスの供給開始判定は、図８のフローチャートに従って行われる。
【０２１６】
まず、水素含有ガス供給開始判定スタート（Ｓ６００）後、手動起動かどうかを判定す
る（Ｓ６０１）。判定の結果、通常起動の場合には、選択酸化器温度が第１下限温度以上第１上限温度以下、かつ、変成器温度が第３下限温度以上かつ第３上限温度以下の条件を満たしていれば（Ｓ６１１をＹｅｓ側に分岐）、水素含有ガスの供給を開始する（Ｓ６０４）。
【０２１７】
選択酸化器温度をＴＰ、変成器温度をＴＳ、第１下限温度をＴ１とし、Ｔ１を１６０℃、第１上限温度をＴ１１とし、Ｔ１１を２００℃、第３下限温度をＴ３とし、Ｔ３を２２０℃、第３上限温度をＴ１３とし、Ｔ１３は２９０℃とする。
【０２１８】
Ｓ６１１で、ＴＰがＴ１より低い、又は、ＴＰがＴ１１より高い、又は、ＴＳがＴ３より低い、又は、ＴＳがＴ１３より高い場合は、Ｓ６０１に戻る。
【０２１９】
Ｓ６０１で手動起動の場合は、Ｓ６０２に移行し、ＴＰが第２下限温度以上第２上限温度以下、又は、ＴＳが第４下限温度以上第４上限温度以下のうち少なくとも一方の条件を満たしていれは、Ｓ６０３に移行する。
【０２２０】
第２下限温度をＴ２とし、Ｔ２を１３０℃、第２上限温度をＴ１２とし、Ｔ１２を２２０℃、第４下限温度をＴ４とし、Ｔ４を２３０℃、第４上限温度をＴ１４とし、Ｔ１４は３１０℃とする。
【０２２１】
Ｓ６０２で、ＴＰが、Ｔ２より低いか、Ｔ１２より高いのいずれかの場合で、かつ、ＴＳが、Ｔ４より低いか、Ｔ１４より高いのいずれかの場合は、Ｓ６０１に戻る。
【０２２２】
Ｓ６０２からＳ６０３に移行した場合、前回運転時の燃料電池１５０の最大発電量が第１発電量以下かどうかを判定する。燃料電池１５０の最大発電量をＷＭＡＸ、第１発電量をＷ１とし、Ｗ１は６００Ｗとする。ＷＭＡＸ＞Ｗ１のときは、水素含有ガスの供給を開始する（Ｓ６０４）。ＷＭＡＸ≦Ｗ１のときは、Ｓ６１１に移行する。
【０２２３】
以上のように、実施の形態６における燃料電池システム２００は、手動起動時に、水素含有ガス供給開始可能な温度条件の幅が、通常起動より大きくなるため、手動起動開始からの水素含有ガス供給までの時間を、通常起動時の温度条件を用いたときと比べて、短縮することができる上に、変成器１３および選択酸化器１５のどちらか一方の温度が所定の温度範囲に入った場合に水素含有ガスを供給するため、燃料電池システム２００の起動時間を、実施の形態５と比べて短くすることができる。
【０２２４】
また、燃料電池１５０の発電量から燃料電池１５０の劣化度合を推定でき、燃料電池１５０の劣化度合が一定量を超えた場合には、一酸化炭素濃度の高いガスを燃料電池１５０へ送らないことで、燃料電池システム２００の信頼性を維持できる。
【０２２５】
上記の説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施の形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０２２６】
本発明の燃料電池システムおよびその運転方法は、手動起動時において、起動時間を通常起動時よりも早めることができるため、ユーザーが起動したいときに早く起動できる上に、メンテマンが試運転で起動をかける際の起動時間を短くでき、メンテマンの拘束時間を短縮することができるため、家庭用コージェネレーションシステムに好適である。
【符号の説明】
【０２２７】
１  改質器
２  原料供給器
３  水供給器
４  加熱器
５  空気供給器
６  選択酸化用空気供給器
７  封止器
８  水素供給路
９  燃料供給器
１０  燃料供給路
１１  ＣＯ低減器
１２  ＣＯ低減器温度検知器
１３  変成器
１４  変成器温度検知器
１５  選択酸化器
１６  選択酸化器温度検知器
５０  制御器
５１  手動起動設定器
１００  水素生成装置
１５０  燃料電池
２００  燃料電池システム
【図１】
0006606665.tif 000002
【図２】
0006606665.tif 000003
【図３】
0006606665.tif 000004
【図４】
0006606665.tif 000005
【図５】
0006606665.tif 000006
【図６】
0006606665.tif 000007
【図７】
0006606665.tif 000008
【図８】
0006606665.tif 000009