(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料が供給源から改質されて供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有し、前記燃料と前記酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
前記燃料を前記燃料電池に供給する燃料供給装置と、
前記燃料電池の前記燃料極から導出される可燃性ガスを前記酸化剤ガスで燃焼させる燃焼部と、
前記燃焼部に導入された前記可燃性ガスを点火することにより、前記燃焼部を着火する点火装置と、
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、
前記制御装置は、
前記燃料電池システムの発電運転中において、前記燃料電池に供給される前記燃料の目標流量を、前記燃料電池の発電量に基づいて前記燃料の基準となる流量である燃料基準流量に設定する燃料基準流量設定部と、
前記燃焼部の一部または全部の燃焼状態が解消されている吹き消えが発生しているか否かを判定する吹き消え判定部と、
前記燃料電池システムの発電運転中において、前記吹き消え判定部によって前記吹き消えが発生していると判定された場合、前記燃料の目標流量を、前記燃料基準流量設定部によって設定された前記燃料基準流量から段階的に増加させて、前記点火装置によって前記可燃性ガスの点火を行う第一点火部と、
前記第一点火部による前記可燃性ガスの点火によっても、前記燃焼部が着火されない場合、前記燃料の目標流量を、前記燃料基準流量設定部によって設定された前記燃料基準流量から段階的に減少させて、前記点火装置によって前記可燃性ガスの点火を行う第二点火部と、を備えている燃料電池システム。
【請求項２】
前記第二点火部は、前記第一点火部による前記可燃性ガスの点火によっても、前記燃焼部が着火されずに前記燃料の目標流量が所定の上限流量に達した場合、前記燃料の目標流量を、前記燃料基準流量設定部によって設定された前記燃料基準流量から段階的に減少させて、前記点火装置によって前記可燃性ガスの点火を行い、
前記制御装置は、前記第二点火部による前記可燃性ガスの点火によっても、前記燃焼部が着火されずに前記燃料の目標流量が所定の下限流量に達した場合、前記燃料電池システムに異常があると検出する異常検出部をさらに備えている請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第一点火部による前記可燃性ガスの点火によっても、前記燃焼部が着火されずに前記燃料の目標流量が所定の上限流量に達した場合、前記燃料の目標流量と前記燃料供給装置への制御指令値とに基づいて、前記燃料供給装置に異常があるか否かを判定する異常判定部を備え、
前記第二点火部は、前記異常判定部が前記燃料供給装置に異常がないと判定した場合に、前記燃料の目標流量を、前記燃料基準流量設定部によって設定された前記燃料基準流量から段階的に減少させて、前記点火装置によって前記可燃性ガスの点火を行う請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記燃料電池システムの発電運転中において、前記燃焼部の着火と前記燃焼部の前記吹き消えとが所定時間内に所定回数繰り返して行われた場合、前記燃料基準流量を補正する燃料流量補正部をさらに備えている請求項１〜３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に示されているものが知られている。燃料電池システムは、特許文献１の図１および図２に示すように、燃料電池セル１を収容する燃料電池モジュール２５、燃料電池モジュール２５内の温度を検出するモジュール内温度センサ２４、燃料電池セル１で利用されなかった燃焼ガス（可燃性ガス）を燃焼させるための着火装置２３および着火装置２３の動作を制御する制御装置１４を備えている。制御装置１４は、燃料電池モジュール２５内の温度が所定の温度よりも低くなったことをモジュール内温度センサ２４によって検出した場合、可燃性ガスの一部または全部の燃焼状態が解消される吹き消えが発生したことにより、可燃性ガスの不完全燃焼が発生していると判定して、着火装置２３を作動させて可燃性ガスを燃焼させる。これにより、可燃性ガスの不完全燃焼による一酸化炭素等の発生を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５３０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１に記載されている燃料電池システムにおいては、燃料電池セル１の発電量が少ないことにより、燃料電池セル１に供給される燃料の流量が比較的少ない場合、燃料電池セル１で利用されなかった可燃性ガスの流量も少なくなっている。このときに吹き消えが発生して、制御装置１４が着火装置２３を作動させた場合、可燃性ガスの流量が少ないため、可燃性ガスが確実に再着火されないときがある。
【０００５】
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、燃料電池に供給される燃料の流量が比較的少ないときに燃焼部が吹き消えた場合においても、燃焼部を確実に再着火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】
【０００６】
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、燃料が供給源から改質されて供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有し、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、燃料を燃料電池に供給する燃料供給装置と、燃料電池の燃料極から導出される可燃性ガスを酸化剤ガスで燃焼させる燃焼部と、燃焼部に導入された可燃性ガスを点火することにより、燃焼部を着火する点火装置と、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、制御装置は、燃料電池システムの発電運転中において、燃料電池に供給される燃料の目標流量を、燃料電池の発電量に基づいて燃料の基準となる流量である燃料基準流量に設定する燃料基準流量設定部と、燃焼部の一部または全部の燃焼状態が解消されている吹き消えが発生しているか否かを判定する吹き消え判定部と、燃料電池システムの発電運転中において、吹き消え判定部によって吹き消えが発生していると判定された場合、燃料の目標流量を、燃料基準流量設定部によって設定された燃料基準流量から段階的に増加させて、点火装置によって可燃性ガスの点火を行う第一点火部と、第一点火部による可燃性ガスの点火によっても、燃焼部が着火されない場合、燃料の目標流量を、燃料基準流量設定部によって設定された燃料基準流量から段階的に減少させて、点火装置によって可燃性ガスの点火を行う第二点火部と、を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
これによれば、燃料電池システムの発電運転中において、燃料電池の発電量が少なく、燃料電池に供給される燃料の流量が比較的少ないときに燃焼部が吹き消えた場合、吹き消え判定部によって燃焼部の吹き消えが発生したと判定され、第一点火部が燃料の流量を段階的に増加させて可燃性ガスの流量を増加させる。よって、燃焼部を点火し易い状態にすることができる。したがって、燃料電池に供給される燃料の流量が比較的少ないときに燃焼部が吹き消えた場合においても、燃焼部を確実に再着火することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明による燃料電池システムの第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に示す制御装置にて実行されるフローチャートである。
【図４】図３に示すフローチャートの続き示すフローチャートである。
【図５】図３に示すフローチャートにおける燃料電池システムの作動を示すタイムチャートである。
【図６】本発明による第二実施形態に係る燃料電池システムのブロック図である。
【図７】図６に示す制御装置にて実行されるフローチャートの一部である。
【図８】本発明による第二実施形態の変形例に係る燃料電池システムのブロック図である。
【図９】図８に示す制御装置にて実行されるフローチャートの一部である。
【図１０】本発明による第三実施形態に係る燃料電池システムのブロック図である。
【図１１】図１０に示す制御装置にて実行されるフローチャートの一部である。
【図１２】本発明による第三実施形態の第一変形例に係る燃料電池システムのブロック図である。
【図１３】図１２に示す制御装置にて実行されるフローチャートである。
【図１４】図１３に示すフローチャートの続き示すフローチャートである。
【図１５】本発明による第一実施形態の変形例に係る燃料電池システムの制御装置にて実行されるフローチャートの一部である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第一実施形態）
以下、本発明による燃料電池システムの第一実施形態について説明する。図１に示すように、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。
【００１０】
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、燃料、改質水および酸化剤ガスが供給されている。燃料電池３４は、燃料が供給源Ｇｓから改質されて供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有し、燃料と酸化剤ガスとにより発電するものである。本実施形態において、燃料は、改質されて燃料極に供給される改質用原料である。
【００１１】
燃料電池モジュール１１は、一端が供給源Ｇｓに接続されて改質用原料が供給される改質用原料供給管１１ａの他端が接続されている。改質用原料供給管１１ａは、原料ポンプ１１ａ１（本発明の燃料供給装置に相当）が設けられている。原料ポンプ１１ａ１は、燃料電池モジュール１１に改質用原料を供給する改質用原料供給装置であり、制御装置１５からの制御指令値にしたがって供給源Ｇｓから供給される改質用原料の流量（単位時間あたりの流量）を調整するものである。この原料ポンプ１１ａ１は、改質用原料を吸入し燃料電池モジュール１１に圧送する圧送装置である。なお、原料ポンプ１１ａ１は、ＰＷＭ制御されているため、制御指令値は、デューティ比にて算出される。
【００１２】
また、燃料電池モジュール１１は、一端が水タンク１４に接続されて改質水が供給される水供給管１１ｂの他端が接続されている。水供給管１１ｂは、改質水ポンプ１１ｂ１が設けられている。改質水ポンプ１１ｂ１は、燃料電池モジュール１１に改質水を供給する改質水供給装置であり、制御装置１５からの制御指令値にしたがって水タンク１４からの改質水の流量（単位時間あたりの流量）を調整するものである。この改質水ポンプ１１ｂ１は、改質水を吸入し燃料電池モジュール１１に圧送する圧送装置である。
【００１３】
さらに、燃料電池モジュール１１は、一端がカソードエアブロワ１１ｃ１（本発明の酸化剤ガス供給装置に相当）に接続されて酸化剤ガスである空気（カソードエア）が供給されるカソードエア供給管１１ｃの他端が接続されている。カソードエアブロワ１１ｃ１は、燃料電池モジュール１１に空気を供給する空気供給装置であり、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）を調整するものである。このカソードエアブロワ１１ｃ１は、筐体１０ａ内の空気を吸入し燃料電池モジュール１１に圧送する圧送装置である。
【００１４】
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。貯湯水循環ライン２２上には、貯湯槽２１の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の排気口３１ａが接続されている。また、熱交換器１２は、発電ユニット１０の外部に開口する排気管１１ｄ、および、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。
【００１５】
熱交換器１２において、燃料電池モジュール１１から排出される燃焼排ガスは、排気口３１ａを介して熱交換器１２内に導入され、貯湯水との間で熱交換が行われ凝縮されるとともに冷却される。凝縮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するようになっている。
【００１６】
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。
【００１７】
さらに、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、補機を駆動して燃料電池システム１の運転を制御する。
【００１８】
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。
【００１９】
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、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱する。蒸発部３２は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料を混合して改質部３３に供給するものである。改質用原料としては、天然ガス（メタンガス）を主成分とする都市ガス、プロパンを主成分とする液化石油ガス（ＬＰガス）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る。本実施形態においては、都市ガスにて説明する。
【００２０】
蒸発部３２には、一端（下端）が水タンク１４に接続された水供給管１１ｂの他端が接続されている。また、蒸発部３２には、一端が供給源Ｇｓに接続された改質用原料供給管１１ａが接続されている。供給源Ｇｓは、例えば都市ガスのガス供給管、ＬＰガスのガスボンベである。
【００２１】
改質部３３は、改質用原料と水蒸気とから改質ガスを生成して燃料電池３４に供給するものである。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、水蒸気）から改質ガスを生成して導出する。改質部３３内には、改質触媒（例えば、ＲｕやＮｉ系、ＰｔやＲｈ系の触媒）が充填されており、混合ガスが改質触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素などを含んだガスが生成されている（いわゆる水蒸気改質反応）。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る。また、改質部３３内には、改質部温度センサ３３ａが配設されている。改質部温度センサ３３ａは、改質部３３内の温度を検出する。具体的には、改質部温度センサ３３ａは、改質部３３内において配設された位置の温度を検出している。改質部温度センサ３３ａは、改質部３３内において混合ガスが導入される導入口側に配設されている。改質部温度センサ３３ａは、その検出結果を制御装置１５に送信する。
【００２２】
燃料電池３４は、改質ガスと酸化剤ガスにより発電するものである。燃料電池３４は、燃料極、空気極（酸化剤極）、およ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３４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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。カソードエアブロワ１１ｃ１によって送出された空気はカソードエア供給管１１ｃ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。
【００２５】
第一燃焼部３６（本発明の燃焼部に相当）は、燃料電池３４と蒸発部３２および改質部３３との間に設けられている。第一燃焼部３６は、燃料電池３４の燃料極から導出される可燃性ガスを酸化剤ガスで燃焼させるものである。第一燃焼部３６は、可燃性ガスを燃焼させる燃焼空間である。可燃性ガスは、燃料電池３４の発電に使用されなかった改質ガスであるアノードオフガスである。酸化剤ガスは、燃料電池３４の発電に使用されなかった空気（カソードエア）であるカソードオフガスである。第一燃焼部３６は、アノードオフガスとカソードオフガスとを燃焼させて蒸発部３２および改質部３３を加熱する。第一燃焼部３６では、アノードオフガスが燃焼されて燃焼ガス（火炎３７）が発生している。第一燃焼部３６では、アノードオフガスが燃焼されてその燃焼排ガスが発生している。そして、その燃焼排ガスは排気口３１ａを介して燃料電池モジュール３０から排気される。
【００２６】
第一燃焼部３６には、一対の点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２（本発明の点火装置に相当）が設けられている。点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２は、第一燃焼部３６に導入されたアノードオフガスを点火することにより第一燃焼部３６を着火するものである。点火は、対象（アノードオフガス）に火をつけることである。着火は、火が継続してついている状態（燃焼状態）に、対象（第一燃焼部３６）がなっていることである。点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２は、制御装置１５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。第一点火ヒータ３６ａ１は、燃料電池３４と蒸発部３２との間に配設されている。第二点火ヒータ３６ａ２は、燃料電池３４と改質部３３との間に配設されている。
【００２７】
また、第一燃焼部３６には、第一燃焼部温度センサ３６ｂが配設されている。第一燃焼部温度センサ３６ｂは、第一燃焼部３６の温度を検出するものである。具体的には、第一燃焼部温度センサ３６ｂは、第一燃焼部３６において配設された位置の温度を検出している。第一燃焼部温度センサ３６ｂは、第一燃焼部３６において燃料電池３４と第一点火ヒータ３６ａ１との間に配設されている。第一燃焼部温度センサ３６ｂは、その検出結果を制御装置１５に送信する。
【００２８】
さらに、ケーシング３１は、排気口３１ａに第二燃焼部３９を備えている。第二燃焼部３９は、第一燃焼部３６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。第二燃焼部３９は、未燃焼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。
【００２９】
第二燃焼部３９には、燃焼触媒ヒータ３９ａおよび第二燃焼部温度センサ３９ｂが設けられている。燃焼触媒ヒータ３９ａ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３９ａ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３９ａは、制御装置１５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。
第二燃焼部温度センサ３９ｂは、第二燃焼部３９の温度を検出するものである。具体的には、第二燃焼部温度センサ３９ｂは、第二燃焼部３９において配設された位置の温度を検出している。第二燃焼部温度センサ３９ｂは、その検出結果を制御装置１５に送信する。
【００３０】
制御装置１５は、燃料電池３４を少なくとも制御するものである。制御装置１５は、図２に示すように、上述した各温度センサ３３ａ，３６ｂ，３９ｂ、各ポンプ１１ａ１，１１ｂ１，２２ａ、カソードエアブロワ１１ｃ１、点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２および燃焼触媒ヒータ３９ａが接続されている。また、制御装置１５は、記憶部１５ａ、燃料基準流量設定部１５ｂ、空気基準流量設定部１５ｃ（本発明における酸化剤ガス流量設定部に相当）、吹き消え判定部１５ｄ、第一点火部１５ｅ、異常検出部１５ｆ、燃料流量補正部１５ｇおよび着火判定部１５ｈを備えている。
【００３１】
記憶部１５ａは、制御プログラムを実行する際に用いられるデータ等を記憶するものである。記憶部１５ａには、第一マップおよび第二マップが記憶されている。
第一マップは、燃料電池３４の発電量と、燃料基準流量Ｑｆｋとの第一相関関係を示したものである。燃料基準流量Ｑｆｋは、燃料電池３４の発電量に応じた改質用原料の基準となる流量である。第一相関関係は、発電量が大きくなるにしたがって、燃料電池３４の発電に必要な改質ガスが供給されるように、燃料基準流量Ｑｆｋが大きくなる関係である。第一相関関係は、予め実験等により実測されて導出されている。
【００３２】
第二マップは、燃料電池３４の発電量と、空気基準流量Ｑａｋとの第二相関関係を示したものである。空気基準流量Ｑａｋは、燃料電池３４の発電量に応じた空気（カソードエア）の基準となる流量である。第二相関関係は、発電量が大きくなるにしたがって、燃料電池３４の発電に必要な空気が供給されるように、空気基準流量Ｑａｋが大きくなる関係である。第二相関関係は、予め実験等により実測されて導出されている。
【００３３】
燃料基準流量設定部１５ｂは、燃料電池システム１の発電運転中において、燃料電池３４に供給される改質用原料の目標流量（以下、燃料目標流量Ｑｆｔとする。）を、燃料電池３４の発電量に基づいて燃料基準流量Ｑｆｋに設定するものである。燃料基準流量設定部１５ｂは、第一マップに基づいて、燃料電池３４の発電量から燃料基準流量Ｑｆｋを導出する。
【００３４】
空気基準流量設定部１５ｃは、燃料電池システム１の発電運転中において、燃料電池３４に供給される空気の目標流量（以下、空気目標流量Ｑａｔとする。）を、燃料電池３４の発電量に基づいて空気基準流量Ｑａｋに設定するものである。空気基準流量設定部１５ｃは、第二マップに基づいて、燃料電池３４の発電量から空気基準流量Ｑａｋを導出する。
吹き消え判定部１５ｄは、第一燃焼部３６の一部または全部の燃焼状態が解消される吹き消えが発生したか否かを判定するものである（後述する）。
【００３５】
第一点火部１５ｅは、燃料電池システム１の発電運転中において、吹き消え判定部１５ｄによって第一燃焼部３６の吹き消えが発生していると判定された場合、燃料目標流量Ｑｆｔを、燃料基準流量設定部１５ｂによって設定された燃料基準流量Ｑｆｋから段階的に増加させて、点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２によって可燃性ガス（アノードオフガス）の点火を行うものである（後述する）。
【００３６】
異常検出部１５ｆは、燃料電池システム１の発電運転中において、吹き消え判定部１５ｄによって第一燃焼部３６の吹き消えが発生したと判定された後、第一点火部１５ｅによる可燃性ガス（アノードオフガス）の点火によっても、第一燃焼部３６が着火されずに燃料目標流量Ｑｆｔが所定流量に達した場合、燃料電池システム１に異常があると検出する。所定流量は、本実施形態において、燃料上限流量ＱｆＵである（後述する）。また、燃料電池システム１の異常は、例えば、原料ポンプ１１ａ１の経年変化による異常、温度センサの異常や、改質用原料供給管１１ａからの改質用原料の漏れ等である。
【００３７】
燃料流量補正部１５ｇは、燃料電池システム１の発電運転中において、第一燃焼部３６の着火と第一燃焼部３６の吹き消えとが第二所定時間Ｔｓ２（本発明の所定時間に相当）内に所定回数ｎ繰り返して行われた場合、燃料基準流量Ｑｆｋを補正するものである（後述する）。
【００３８】
着火判定部１５ｈは、第一燃焼部３６が着火されていない状態にて点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２によって可燃性ガス（アノードオフガス）が点火された場合、第一燃焼部３６が着火したか否かを判定するものである（後述する）。
【００３９】
次に、上述した燃料電池システム１の系統電源１６ａ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１５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。
【００４０】
起動運転が開始されるときは、制御装置１５は、補機を作動させる。具体的には、制御装置１５は、ポンプ１１ａ１，１１ｂ１を作動させ、蒸発部３２に改質用原料および改質水の供給を開始する。上述したように、蒸発部３２では混合ガスが生成されて、混合ガスは改質部３３に供給される。改質部３３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３４に供給される。そして、制御装置１５が点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２をオンすることにより、点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２が加熱される。これにより、燃料電池３４から導出されたアノードオフガスが点火されて、第一燃焼部３６が着火される。また、制御装置１５が燃焼触媒ヒータ３９ａをオンすることにより、燃焼触媒ヒータ３９ａが加熱される。これにより、第二燃焼部３９にて燃焼触媒が加熱される。改質部３３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。
【００４１】
発電運転中では、制御装置１５は、燃料電池３４の発電する電力が、外部電力負荷１６ｃの消費電力となるように補機を制御して、改質用原料およびカソードエア（空気）を燃料電池モジュール３０ひいては燃料電池３４に供給する。このとき、燃料目標流量Ｑｆｔは、燃料基準流量設定部１５ｂによって燃料電池３４の発電量に応じた燃料基準流量Ｑｆｋに設定される。また、空気目標流量Ｑａｔは、空気基準流量設定部１５ｃによって燃料電池３４の発電量に応じた空気基準流量Ｑａｋに設定される。燃料電池３４の発電する電力より外部電力負荷１６ｃの消費電力が上回った場合、その不足電力が系統電源１６ａから受電して補われるようになっている。
【００４２】
次に、上述した燃料電池システム１の発電運転中において、着火している第一燃焼部３６が吹き消えた場合、制御装置１５（吹き消え判定部１５ｄ）によって第一燃焼部３６の吹き消えが発生したと判定される動作について説明する。はじめに、第一燃焼部３６が全体的に吹き消えた場合について説明する。第一燃焼部３６が全体的に吹き消えた場合、改質部３３内部および第一燃焼部３６の温度が低下するため、改質部温度センサ３３ａおよび第一燃焼部温度センサ３６ｂによって検出される温度が低下する。改質部温度センサ３３ａの検出温度が第一判定温度以下となった場合、あるいは、第一燃焼部温度センサ３６ｂの検出温度が第二判定温度以下となった場合、制御装置１５は、第一燃焼部３６の吹き消えが発生したと判定する。また、第一燃焼部３６が全体的に吹き消えた場合、第一燃焼部３６にて発生する未燃焼可燃性ガスの量が増加するため、第二燃焼部３９によって燃焼される未燃焼可燃性ガスの量が増加する。よって、この場合、第二燃焼部温度センサ３９ｂの検出温度が上昇する。第二燃焼部温度センサ３９ｂの検出温度が第三判定温度以上となった場合、制御装置１５は、第一燃焼部３６の吹き消えが発生したと判定する。各判定温度は、予め実験等により実測されて導出されている。
【００４３】
次に、第一燃焼部３６が部分的に吹き消えた場合について説明する。第一燃焼部３６のうち改質部３３を加熱する部位が部分的に吹き消えた場合、改質部３３内の温度が低下するため、改質部温度センサ３３ａの検出温度が低下する。改質部温度センサ３３ａの検出温度が第一判定温度以下となった場合、制御装置１５は、第一燃焼部３６の吹き消えが発生したと判定する。
【００４４】
また、第一燃焼部３６のうち第一燃焼部温度センサ３６ｂによって第一燃焼部３６の温度を検出可能な部位が部分的に吹き消えた場合、第一燃焼部３６のその部位の温度が低下するため、改質部温度センサ３３ａの検出温度が低下する。第一燃焼部温度センサ３６ｂによって検出される温度が第二判定温度以下となった場合、制御装置１５は、第一燃焼部３６の吹き消えが発生したと判定する。
【００４５】
また、第一燃焼部３６が部分的に吹き消えた場合、上述したように、第二燃焼部温度センサ３９ｂの検出温度が上昇する。第二燃焼部温度センサ３９ｂの検出温度が第三判定温度以上となった場合、制御装置１５は、第一燃焼部３６の吹き消えが発生したと判定する。
【００４６】
一方、制御装置１５は、改質部温度センサ３３ａの検出温度が第一判定温度より高く、第一燃焼部温度センサ３６ｂの検出温度が第二判定温度より高く、かつ、第二燃焼部温度センサ３９ｂの検出温度が第三判定温度より低い場合、第一燃焼部３６が吹き消えていないと判定する。
【００４７】
次に、上述した燃料電池システム１の発電運転中において、着火している第一燃焼部３６が吹き消えた場合に、制御装置１５が第一燃焼部３６を再度着火させる再着火制御について、図３および図４に示すフローチャートに沿って説明する。なお、本第一実施形態においては、図３に示す結合子「１」は、図４に示す結合子「１ａ」とのみ結合されている。
【００４８】
燃料電池システム１が発電運転中であり、第一燃焼部３６が着火している状態から説明する。制御装置１５は、燃料目標流量Ｑｆｔを燃料基準流量Ｑｆｋにして発電運転を継続する（ステップＳ１０２）。制御装置１５は、ステップＳ１０４にて、第一燃焼部３６が吹き消えたか否かを判定する（吹き消え判定部１５ｄ）。制御装置１５は、上述したように、改質部温度センサ３３ａの検出温度が第一判定温度より高く、第一燃焼部温度センサ３６ｂの検出温度が第二判定温度より高く、かつ、第二燃焼部温度センサ３９ｂの検出温度が第三判定温度より低い場合、第一燃焼部３６が吹き消えていないと判定する。この場合、制御装置１５は、ステップＳ１０４にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１０４を繰り返し実行する。
【００４９】
一方、制御装置１５は、上述したように、改質部温度センサ３３ａの検出温度が第一判定温度以下である場合、第一燃焼部温度センサ３６ｂの検出温度が第二判定温度以下である場合、あるいは、第二燃焼部温度センサ３９ｂの検出温度が第三判定温度以上である場合、第一燃焼部３６が吹き消えたと判定する。この場合、制御装置１５は、ステップＳ１０４にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ１０６に進める。
【００５０】
制御装置１５は、ステップＳ１０６にて第一燃焼部３６が吹き消えた時刻を記憶し（記憶部１５ａ）、ステップＳ１０８〜１１６にて、燃料目標流量Ｑｆｔを段階的に増加させてアノードオフガスの点火を行い（第一点火部１５ｅ）、第一燃焼部３６が着火したか否かを判定する（着火判定部１５ｈ）。具体的には、制御装置１５は、ステップＳ１０８にて点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２をオンすることにより（第一点火部１５ｅ）、点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２が加熱される。そして、制御装置１５は、ステップＳ１１０にて第一所定時間Ｔｓ１経過したか否かを判定する。第一所定時間Ｔｓ１は、例えば１分である。第一所定時間Ｔｓ１が経過していない場合、制御装置１５は、ステップＳ１１０にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１１０を繰り返し実行する。一方、第一所定時間Ｔｓ１が経過した場合、制御装置１５は、ステップＳ１１０にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ１１２へ進める。
【００５１】
制御装置１５は、ステップＳ１１２にて第一燃焼部３６が着火したか否かを判定する（着火判定部１５ｈ）。制御装置１５は、改質部温度センサ３３ａの検出温度が第四判定温度より低い場合、あるいは、第一燃焼部温度センサ３６ｂの検出温度が第五判定温度より低い場合、第一燃焼部３６が着火されていないと判定する。なお、第四判定温度および第五判定温度は、予め実験等により実測されて導出されている。この場合、制御装置１５は、ステップＳ１１２にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１１４にて燃料目標流量Ｑｆｔを燃料増加量Ｑｆｚ増加する（第一点火部１５ｅ）。燃料増加量Ｑｆｚは、改質用原料の空燃比に基づいて設定されている。燃料増加量Ｑｆｚは、例えば燃料基準流量Ｑｆｋの５％に設定されている。
【００５２】
制御装置１５は、ステップＳ１１６にて燃料目標流量Ｑｆｔが燃料上限流量ＱｆＵ以上であるか否かを判定する。燃料上限流量ＱｆＵは、燃料電池３４の最大出力に相当する改質用原料の流量より大きい流量に設定されている。燃料目標流量Ｑｆｔが燃料上限流量ＱｆＵ以上である場合、制御装置１５は、ステップＳ１１６にて「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳ１１８（図４参照）にて燃料電池システム１に異常ありと検出する（異常検出部１５ｆ）。この場合における燃料電池システム１の異常は、原料ポンプ１１ａ１の経年変化による異常、温度センサ３３ａ，３６ｂ，３９ｂの異常や改質用原料の漏れ等が考えられる。
【００５３】
一方、燃料目標流量Ｑｆｔが燃料上限流量ＱｆＵより少ない場合、制御装置１５は、ステップＳ１１６にて「ＮＯ」と判定し、プログラムをステップＳ１１０に戻す。このように、制御装置１５は、第一燃焼部３６が着火しない場合、燃料目標流量Ｑｆｔが燃料上限流量ＱｆＵ以上となるまで、燃料目標流量Ｑｆｔを段階的に増加させてアノードオフガスの点火を行う。
【００５４】
そして、制御装置１５は、改質部温度センサ３３ａの検出温度が第四判定温度以上であり、かつ、第一燃焼部温度センサ３６ｂの検出温度が第五判定温度以上である場合、第一燃焼部３６が着火したと判定する。この場合、制御装置１５は、ステップＳ１１２にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ１２０に進める。
【００５５】
制御装置１５は、ステップＳ１２０にて点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２をオフし、ステップＳ１２２にて燃料目標流量Ｑｆｔを燃料基準流量Ｑｆｋとする。すなわち、制御装置１５は、燃料目標流量Ｑｆｔを段階的に増加させる前の燃料目標流量Ｑｆｔに戻す。そして、制御装置１５は、ステップＳ１２４にて、第二所定時間Ｔｓ２内の吹き消え回数が所定回数ｎ以上であるか否かを判定する。第二所定時間Ｔｓ２は、例えば３時間である。吹き消え回数は、着火している第一燃焼部３６が吹き消えた回数である。所定回数ｎは、例えば５である。具体的には、制御装置１５は、記憶部１５ａに記憶された第一燃焼部３６が吹き消えた時刻に基づいて、現時点と、現時点から第二所定時間Ｔｓ２前の時点との間にて、吹き消え回数を導出する。吹き消え回数が所定回数ｎより少ない場合、制御装置１５は、ステップＳ１２４にて「ＮＯ」と判定し、プログラムをステップＳ１０４に戻す。
【００５６】
一方、制御装置１５は、吹き消え回数が所定回数ｎ以上である場合、ステップＳ１２４にて「ＹＥＳ」と判定する。この場合、第一点火部１５ｅによる第一燃焼部３６の着火と第一燃焼部３６の吹き消えとが頻繁に繰り返されたため、アノードオフガスの実際の流量ひいては改質用原料の実際の流量が不足していることが考えられる。よって、制御装置１５は、ステップＳ１２６にて、燃料基準流量Ｑｆｋを燃料補正量Ｑｆｈ増加補正する（燃料流量補正部１５ｇ）。燃料補正量Ｑｆｈは、改質用原料の空燃比に基づいて設定されている。燃料補正量Ｑｆｈは、例えば燃料基準流量Ｑｆｋの１％に設定されている。このように、制御装置１５は、第一点火部１５ｅによる第一燃焼部３６の着火と第一燃焼部３６の吹き消えとが頻繁に繰り返された場合、燃料基準流量Ｑｆｋを増加する補正を行う。
【００５７】
そして、制御装置１５は、ステップＳ１２８にて燃料目標流量Ｑｆｔが燃料上限流量ＱｆＵ以上であるか否かを判定する。燃料目標流量Ｑｆｔが燃料上限流量ＱｆＵ以上である場合、制御装置１５は、ステップＳ１２８にて「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳ１１８（図４参照）にて燃料電池システム１に異常ありと検出する（異常検出部１５ｆ）。一方、燃料目標流量Ｑｆｔが燃料上限流量ＱｆＵより少ない場合、制御装置１５は、ステップＳ１２８にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１３０にて第一燃焼部３６が吹き消えたか否かを判定する（吹き消え判定部１５ｄ）。第一燃焼部３６が吹き消えた場合、制御装置１５は、ステップＳ１３０にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ１０６に戻して、上述したように、燃料目標流量Ｑｆｔを段階的に増加させてアノードオフガスの点火を行う（ステップＳ１０６〜１１６）。
【００５８】
一方、第一燃焼部３６が吹き消えていない場合、制御装置１５は、ステップＳ１３０にて「ＮＯ」と判定し、第三所定時間Ｔｓ３が経過したか否かを判定する。第三所定時間Ｔｓ３は、例えば１５分である。そして、第三所定時間Ｔｓ３が経過していない場合、制御装置１５は、ステップＳ１３２にて「ＮＯ」と判定し、プログラムをステップＳ１３０に戻す。このように、制御装置１５は、第三所定時間Ｔｓ３が経過するまで、ステップＳ１３０，１３２を繰り返し実行する。そして、第三所定時間Ｔｓ３が経過した場合、制御装置１５は、ステップＳ１３２にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ１３４に進める。
【００５９】
制御装置１５は、ステップＳ１３４にて、燃料基準流量Ｑｆｋを燃料補正量Ｑｆｈ減少補正する（燃料流量補正部１５ｇ）。すなわち、制御装置１５は、ステップＳ１２６にて燃料基準流量Ｑｆｋを燃料補正量Ｑｆｈ増加補正した後、第三所定時間Ｔｓ３継続して第一燃焼部３６が吹き消えしていない場合には、ステップＳ１３４にて燃料基準流量Ｑｆｋを燃料補正量Ｑｆｈ減少補正して、燃料基準流量Ｑｆｋを増加補正する前の燃料基準流量Ｑｆｋに戻す。そして、制御装置１５は、プログラムをステップＳ１０４に戻す。
【００６０】
また、ステップＳ１２６にて燃料基準流量Ｑｆｋが増加補正された場合においても、さらに、第一点火部１５ｅによる第一燃焼部３６の着火と第一燃焼部３６の吹き消えとが頻繁に繰り返された場合、第二所定時間Ｔｓ２内の吹き消え回数が所定回数ｎ以上と再度なるため、制御装置１５は、ステップＳ１２４にて「ＹＥＳ」と再度判定し、ステップＳ１２６にて燃料基準流量Ｑｆｋを再度増加補正する。すなわち、第一点火部１５ｅによる第一燃焼部３６の着火と第一燃焼部３６の吹き消えとが頻繁に繰り返された場合、制御装置１５は、燃料目標流量Ｑｆｔが燃料上限流量ＱｆＵ以上となるまで、燃料基準流量Ｑｆｋを段階的に増加補正する。
【００６１】
次に、燃料電池システム１が上述したフローチャートに沿って動作した場合について説明する。第一点火部１５ｅによる第一燃焼部３６の着火と第一燃焼部３６の吹き消えとが頻繁に発生して燃料基準流量Ｑｆｋが増加補正される場合について、図５に示すタイムチャートを用いて説明する。
【００６２】
燃料目標流量Ｑｆｔが燃料基準流量Ｑｆｋに設定されて、燃料電池システム１の発電運転が行われている場合おいて、第一燃焼部３６が吹き消えしたとき（時刻ｔ１）、点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２がオンされる（ステップＳ１０８）。そして、第一所定時間Ｔｓ１が経過したときにおいても第一燃焼部３６が着火されない場合、燃料目標流量Ｑｆｔが燃料増加量Ｑｆｚ増加される（時刻ｔ２；ステップＳ１１４）。さらに、第一所定時間Ｔｓ１が経過したときにおいても第一燃焼部３６が着火されない場合、燃料目標流量Ｑｆｔが燃料増加量Ｑｆｚさらに増加される（時刻ｔ３；ステップＳ１１４）。そして、さらに第一所定時間Ｔｓ１が経過して第一燃焼部３６が着火したとき、点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２がオフされ、燃料目標流量Ｑｆｔが燃料基準流量Ｑｆｋに戻される（時刻ｔ４；ステップＳ１１２，１２０，１２２）。
【００６３】
さらに、その後、第一点火部１５ｅによる第一燃焼部３６の着火と吹き消えが繰り返され（時刻ｔ５，ｔ６，ｔ７，ｔ８にて第一燃焼部３６が吹き消えた。）、第二所定時間Ｔｓ２内の吹き消え回数が所定回数ｎとなったとき（時刻ｔ９）、燃料基準流量Ｑｆｋが燃料補正量Ｑｆｈ増加補正されることにより（ステップＳ１２４，１２６）、燃料目標流量Ｑｆｔが増加する。
【００６４】
本第一実施形態によれば、燃料電池システム１は、燃料（改質用原料）が供給源から改質されて供給される燃料極と、酸化剤ガス（空気）が供給される酸化剤極とを有し、改質ガスと空気とにより発電する燃料電池３４と、改質用原料を燃料電池３４に供給する原料ポンプ１１ａ１と、燃料電池３４の燃料極から導出される可燃性ガス（アノードオフガス）を空気で燃焼させる第一燃焼部３６と、第一燃焼部３６に導入されたアノードオフガスを点火することにより、第一燃焼部３６を着火する点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２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。制御装置１５は、燃料電池システム１の発電運転中において、燃料電池３４に供給される改質用原料の目標流量である燃料目標流量Ｑｆｔを、燃料電池３４の発電量に基づいて改質用原料の基準となる流量である燃料基準流量Ｑｆｋに設定する燃料基準流量設定部１５ｂと、第一燃焼部３６の一部または全部の燃焼状態が解消されている吹き消えが発生しているか否かを判定する吹き消え判定部１５ｄと、燃料電池システム１の発電運転中において、吹き消え判定部１５ｄによって吹き消えが発生していると判定された場合、燃料目標流量Ｑｆｔを、燃料基準流量設定部１５ｂによって設定された燃料基準流量Ｑｆｋから段階的に増加させて、点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２によってアノードオフガスの点火を行う第一点火部１５ｅと、を備えている。
これによれば、燃料電池システム１の発電運転中において、燃料電池３４の発電量が少なく、燃料電池３４に供給される改質用原料の流量が比較的少ないときに第一燃焼部３６が吹き消えた場合、吹き消え判定部１５ｄによって第一燃焼部３６の吹き消えが発生したと判定され、第一点火部１５ｅが改質用原料の流量を段階的に増加させてアノードオフガスの流量を増加させる。よって、第一燃焼部３６を点火し易い状態にすることができる。したがって、燃料電池３４に供給される改質用原料の流量が比較的少ないときに第一燃焼部３６が吹き消えた場合においても、第一燃焼部３６を確実に再着火することができる。
また、吹き消え判定部１５ｄによって第一燃焼部３６の吹き消えが発生したと判定された場合、第一点火部１５ｅが改質用原料の流量を段階的に増加させてアノードオフガスの流量を増加させるため、第一燃焼部３６を点火し易い状態に比較的早期にすることができる。よって、第一燃焼部３６の吹き消え状態を比較的早期に解消することができるため、第一燃焼部３６の吹き消えによる燃料電池３４の温度の低下を抑制することができる。したがって、燃料電池３４の温度の低下による燃料電池３４の発電の停止を抑制することができる。さらに、第一燃焼部３６の吹き消え状態を比較的早期に解消することにより、燃焼触媒による未燃焼可燃性ガスの処理量を抑制することができるため、燃焼触媒の劣化を抑制することができる。
【００６５】
また、制御装置１５は、第一点火部１５ｅによるアノードオフガスの点火によっても、第一燃焼部３６が着火されずに燃料目標流量Ｑｆｔが燃料上限流量ＱｆＵに達した場合、燃料電池システム１に異常があると検出する異常検出部１５ｆをさらに備えている。
これによれば、第一点火部１５ｅが改質用原料の流量を段階的に増加させて、燃料目標流量Ｑｆｔが燃料上限流量ＱｆＵに達した場合、異常検出部１５ｆは、例えば原料ポンプ１１ａ１の経年変化や温度センサ３３ａ，３６ｂ，３９ｂの異常等の燃料電池システム１の異常を検出する。この場合、例えば燃料電池システム１の運転を停止することができる。
【００６６】
また、制御装置１５は、燃料電池システム１の発電運転中において、第一点火部１５ｅによる第一燃焼部３６の着火と第一燃焼部３６の吹き消えとが第二所定時間Ｔｓ２内に所定回数ｎ繰り返して行われた場合、燃料基準流量Ｑｆｋを増加する補正を行う燃料流量補正部１５ｇをさらに備えている。
これによれば、燃料電池システム１の発電運転中において、第一点火部１５ｅによる第一燃焼部３６の着火と第一燃焼部３６の吹き消えとが頻繁に行われた場合、例えば原料ポンプ１１ａ１の経年変化等によって改質用原料の実際の流量ひいてはアノードオフガスの流量が比較的少なくなっていることが考えられる。この場合、燃料流量補正部１５ｇが燃料基準流量Ｑｆｋを増加する補正を行う。これにより、改質用原料の流量ひいてはアノードオフガスの流量が増加するため、第一燃焼部３６の燃焼状態を安定させることができる。
【００６７】
（第二実施形態）
次に、本発明に係る燃料電池システム１の第二実施形態について、主として上述した第一実施形態と異なる部分について説明する。制御装置１５は、図６に示すように、本第二実施形態において、第二点火部１１５ｉをさらに備えている。第二点火部１１５ｉは、第一点火部１５ｅによる可燃性ガス（アノードオフガス）の点火によっても、第一燃焼部３６が着火されない場合、燃料目標流量Ｑｆｔを、燃料基準流量設定部１５ｂによって設定された燃料基準流量Ｑｆｋから段階的に減少させて、点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２によって可燃性ガス（アノードオフガス）の点火を行うものである。また、本第二実施形態において、燃料流量補正部１５ｇは、第二点火部１１５ｉによる第一燃焼部３６の着火と第一燃焼部３６の吹き消えとが繰り返され、第二所定時間Ｔｓ２内の吹き消え回数が所定回数ｎ以上となった場合、燃料基準流量Ｑｆｋを燃料補正量Ｑｆｈ減少する補正を行う。
【００６８】
また、上述した第一実施形態において、制御装置１５の再着火制御については、図３および図４のフローチャートに沿って実行されるが、これに対し、本第二実施形態の再着火制御は、図３および図７のフローチャートに沿って実行される。なお、本第二実施形態においては、図３に示す結合子「１」は、図７に示す結合子「１ｂ」とのみ結合されている。
【００６９】
上述した第一実施形態においては、ステップＳ１１６（図３参照）にて制御装置１５が「ＹＥＳ」と判定した場合、プログラムがステップＳ１１８（図４参照）に進められるが、これに代えて、本第二実施形態においては、プログラムがステップＳ２０２（図７参照）に進められる。この場合、第一燃焼部３６の吹き消えた状態が継続しており、燃料目標流量Ｑｆｔが燃料上限流量ＱｆＵ以上となった状態である。この場合、例えば原料ポンプ１１ａ１の経年変化等により、改質用原料の実際の流量が制御指令値に相当する改質用原料の流量に対して増加して、アノードオフガスの流量に対して空気の流量が不足しているため、第一燃焼部３６が着火されないと考えられる。よって、制御装置１５は、プログラムを図７に示すステップＳ２０２に進めて、燃料目標流量Ｑｆｔを段階的に減少させて再着火制御を継続する。なお、図７に示すフローチャートは、第一燃焼部３６を着火させる場合に燃料目標流量Ｑｆｔを段階的に減少させる制御および燃料基準流量Ｑｆｋが補正される制御以外の制御については、図３に示すフローチャートと同様である。
【００７０】
制御装置１５は、ステップＳ２０２にて、燃料目標流量Ｑｆｔを燃料基準流量Ｑｆｋとする。すなわち、燃料目標流量Ｑｆｔが第一点火部１５ｅによって段階的に増加される前の燃料目標流量Ｑｆｔに戻される。そして、制御装置１５は、上述した第一実施形態におけるステップＳ１０４〜１１２と同様に、ステップＳ２０４〜２１２を実行する。制御装置１５は、第一燃焼部３６が着火されない場合、ステップＳ２１２にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ２１４にて燃料目標流量Ｑｆｔを燃料減少量Ｑｆｇ減少する（第二点火部１１５ｉ）。燃料減少量Ｑｆｇは、改質用原料の空燃比に基づいて設定されている。燃料減少量Ｑｆｇは、例えば燃料基準流量Ｑｆｋの５％に設定されている。
【００７１】
そして、制御装置１５は、ステップＳ２１６にて、燃料目標流量Ｑｆｔが燃料下限流量ＱｆＬ以下であるか否かを判定する。燃料下限流量ＱｆＬは、燃料電池３４の温度を燃料電池３４が作動可能な温度とする第一燃焼部３６にて燃焼されるアノードオフガスの下限の流量に相当する改質用原料の流量に設定されている。制御装置１５は、燃料目標流量Ｑｆｔが燃料下限流量ＱｆＬ以下である場合、ステップＳ２１６にて「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳ２１８にて燃料電池システム１に異常ありと検出する（異常検出部１５ｆ）。
【００７２】
一方、制御装置１５は、燃料目標流量Ｑｆｔが燃料下限流量ＱｆＬより多い場合、ステップＳ２１６にて「ＮＯ」と判定し、プログラムをステップＳ２１０に戻す。このように、本第二実施形態においては、制御装置１５は、第一点火部１５ｅによっても第一燃焼部３６が着火しない場合、第二点火部１１５ｉにより燃料目標流量Ｑｆｔが燃料下限流量ＱｆＬ以下となるまで、燃料目標流量Ｑｆｔを段階的に減少させてアノードオフガスの点火を行う。
【００７３】
そして、燃料目標流量Ｑｆｔが減少することで、第一燃焼部３６が着火した場合、制御装置１５は、ステップＳ２１２にて「ＹＥＳ」と判定し、上述した第一実施形態におけるステップＳ１２０〜１２４と同様に、ステップＳ２２０〜２２４を実行する。
【００７４】
これ以降において、第二点火部１１５ｉによる第一燃焼部３６の着火と第一燃焼部３６の吹き消えとが繰り返され、第二所定時間Ｔｓ２内の吹き消え回数が所定回数ｎ以上となった場合、制御装置１５は、ステップＳ２２４にて「ＹＥＳ」と判定する。そして、制御装置１５は、ステップＳ２２６にて、燃料基準流量Ｑｆｋを燃料補正量Ｑｆｈ減少する補正を行う（燃料流量補正部１５ｇ）。このように、制御装置１５は、第二点火部１１５ｉによる第一燃焼部３６の着火と第一燃焼部３６の吹き消えとが頻繁に繰り返された場合、燃料基準流量Ｑｆｋを減少する補正を行う。
【００７５】
そして、制御装置１５は、ステップＳ２２８において、燃料目標流量Ｑｆｔが燃料下限流量ＱｆＬ以下であるか否かを判定する。燃料目標流量Ｑｆｔが燃料下限流量ＱｆＬ以下である場合、制御装置１５は、ステップＳ２２８にて「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳ２１８にて燃料電池システム１に異常ありと検出する（異常検出部１５ｆ）。
【００７６】
一方、燃料目標流量Ｑｆｔが燃料下限流量ＱｆＬより多い場合、制御装置１５は、ステップＳ２２８にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ２３０にて第一燃焼部３６が吹き消えたか否かを判定する（吹き消え判定部１５ｄ）。第一燃焼部３６が吹き消えた場合、制御装置１５は、ステップＳ２３０にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ２０６に戻して、上述したように、燃料目標流量Ｑｆｔを段階的に減少させてアノードオフガスの点火を行う（ステップＳ２０６〜２１６）。
【００７７】
一方、第一燃焼部３６が吹き消えていない場合、制御装置１５は、ステップＳ２３０にて「ＮＯ」と判定し、上述した第一実施形態のステップＳ１３０，１３２と同様に、第三所定時間Ｔｓ３が経過するまで、ステップＳ２３０，２３２を繰り返し実行する。そして、第三所定時間Ｔｓ３が経過した場合、制御装置１５は、ステップＳ２３２にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ２３４に進める。
【００７８】
制御装置１５は、ステップＳ２３４にて、燃料基準流量Ｑｆｋを燃料補正量Ｑｆｈ増加補正する（燃料流量補正部１５ｇ）。すなわち、制御装置１５は、ステップＳ２２６にて燃料基準流量Ｑｆｋを燃料補正量Ｑｆｈ減少補正した後、第三所定時間Ｔｓ３継続して第一燃焼部３６が吹き消えしていない場合には、ステップＳ２３４にて燃料基準流量Ｑｆｋを燃料補正量Ｑｆｈ増加補正して、燃料基準流量Ｑｆｋを減少補正する前の燃料基準流量Ｑｆｋに戻す。そして、制御装置１５は、プログラムをステップＳ２０４に戻す。このように、第二点火部１１５ｉによる第一燃焼部３６の着火と第一燃焼部３６の吹き消えとが頻繁に繰り返された場合、制御装置１５は、燃料目標流量Ｑｆｔが燃料下限流量ＱｆＬ以下となるまで、燃料基準流量Ｑｆｋを段階的に減少補正する。
【００７９】
本第二実施形態によれば、制御装置１５は、第一点火部１５ｅによるアノードオフガスの点火によっても、第一燃焼部３６が着火されない場合、燃料目標流量Ｑｆｔを、燃料基準流量設定部１５ｂによって設定された燃料基準流量Ｑｆｋから段階的に減少させて、点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２によってアノードオフガスの点火を行う第二点火部１１５ｉをさらに備えている。
燃料電池システム１の発電運転中において第一燃焼部３６が吹き消えたときに、第一点火部１５ｅによるアノードオフガスの点火によっても、第一燃焼部３６が着火されない場合、上述したようにアノードオフガスの流量に対して空気の流量が不足していることが考えられる。この場合、第二点火部１１５ｉが改質用原料の流量を段階的に減少させてアノードオフガスの流量を減少させる。これにより、アノードオフガスの流量に対する空気の流量が増加して、第一燃焼部３６を点火し易い状態にすることができる。よって、アノードオフガスの流量が比較的多いため、アノードオフガスの流量に対して空気の流量が不足していることにより第一燃焼部３６が吹き消えた場合においても、第一燃焼部３６を確実に再着火することができる。
【００８０】
また、燃料流量補正部１５ｇは、第二点火部１１５ｉによる第一燃焼部３６の着火と第一燃焼部３６の吹き消えとが繰り返され、第二所定時間Ｔｓ２内の吹き消え回数が所定回数ｎ以上となった場合、燃料基準流量Ｑｆｋを燃料補正量Ｑｆｈ減少する補正を行う。このように、燃料流量補正部１５ｇは、燃料電池システム１の発電運転中において、第一燃焼部３６の着火と第一燃焼部３６の吹き消えとが第二所定時間Ｔｓ２内に所定回数ｎ繰り返して行われた場合、燃料基準流量Ｑｆｋを補正する。
【００８１】
次に、上述した第二実施形態の変形例について説明する。本変形例においては、図８に示すように、燃料電池システム１は、燃料流量検出装置１１ａ２をさらに備えている。また、制御装置１５は、フィードバック制御部１１５ｊ、第三マップおよび原料ポンプ異常判定部１１５ｋをさらに備え、上述した第二実施形態における図７に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２０２の直前にステップＳ２００（図９参照）がさらに実行される。
【００８２】
燃料流量検出装置１１ａ２は、改質用原料供給管１１ａに配設され、燃料電池モジュール３０に供給される改質用原料の流量を検出する流量センサである。燃料流量検出装置１１ａ２の検出結果は、制御装置１５に送信される。
フィードバック制御部１１５ｊは、燃料流量検出装置１１ａ２によって検出される改質用原料の流量が燃料目標流量Ｑｆｔとなるように、原料ポンプ１１ａ１を制御するものである。フィードバック制御部１１５ｊは、燃料流量検出装置１１ａ２によって検出された改質用原料の流量と、燃料目標流量Ｑｆｔとの偏差に基づいて、原料ポンプ１１ａ１に対するフィードバック量（原料ポンプ１１ａ１の操作量（回転数））を制御指令値として算出して、制御指令値を原料ポンプ１１ａ１に出力する。
【００８３】
第三マップは、記憶部１５ａに記憶され、燃料目標流量Ｑｆｔと原料ポンプ１１ａ１に対する制御指令値の範囲との第三相関関係を示すものである。この制御指令値の範囲は、原料ポンプ１１ａ１が正常である場合における燃料目標流量Ｑｆｔに応じた原料ポンプ１１ａ１に対するデューティ比である正常デューティ比の範囲である。第三相関関係は、実験等により実測されて導出されている。
原料ポンプ異常判定部１１５ｋは、原料ポンプ１１ａ１に異常があるか否かを判定するものである。原料ポンプ異常判定部１１５ｋは、具体的には、燃料目標流量Ｑｆｔに応じてフィードバック制御部１１５ｊによって原料ポンプ１１ａ１に対して出力されたデューティ比である出力デューティ比が、第三マップに示された正常デューティ比の範囲内にあるか否かを判定する（後述する）。
【００８４】
制御装置１５は、図３のフローチャートに示すステップＳ１１６にて「ＹＥＳ」と判定した場合（燃料目標流量Ｑｆｔが燃料上限流量ＱｆＵ以上となった場合）、ステップＳ２００にて、原料ポンプ１１ａ１に異常があるか否かを判定する（原料ポンプ異常判定部１１５ｋ）。出力デューティ比が、正常デューティ比の範囲内にない場合、制御装置１５は、原料ポンプ１１ａ１に異常があると判定する。この場合、制御装置１５は、ステップＳ２００にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ２１８（図７参照）に進める。一方、出力デューティ比が、正常デューティ比の範囲内にある場合、制御装置１５は、原料ポンプ１１ａ１に異常がないと判定する。この場合、制御装置１５は、ステップＳ２００にて「ＮＯ」と判定し、プログラムをステップＳ２０２に進める。そして、制御装置１５は、上述したように、燃料目標流量Ｑｆｔを段階的に減少させてアノードオフガスの点火を行う（ステップＳ２０８〜２１６；第二点火部１１５ｉ）。
【００８５】
本変形例によれば、制御装置１５は、燃料目標流量Ｑｆｔを段階的に減少させてアノードオフガスの点火を行う前に原料ポンプ１１ａ１に異常があるか否かを判定する（原料ポンプ異常判定部１１５ｋ）。よって、第一燃焼部３６の吹き消えの発生原因が原料ポンプ１１ａ１の異常である場合、制御装置１５は、原料ポンプ１１ａ１の異常を、燃料目標流量Ｑｆｔを段階的に減少する前に早期に検出することができる。
【００８６】
（第三実施形態）
次に、本発明に係る燃料電池システム１の第三実施形態について、主として上述した第一実施形態と異なる部分について説明する。制御装置１５は、図１０に示すように、本第三実施形態においては、第三点火部２１５ｍおよび空気流量補正部２１５ｎをさらに備えている。
【００８７】
第三点火部２１５ｍは、第一点火部１５ｅによる可燃性ガス（アノードオフガス）の点火によっても、第一燃焼部３６が着火されない場合、空気目標流量Ｑａｔを、空気基準流量設定部１５ｃによって設定された空気基準流量Ｑａｋから段階的に増加させて、点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２によって可燃性ガス（アノードオフガス）の点火を行うものである。
空気流量補正部２１５ｎは、燃料電池システム１の発電運転中において、第三点火部２１５ｍによる第一燃焼部３６の着火と第一燃焼部３６の吹き消えとが第二所定時間Ｔｓ２内に所定回数ｎ繰り返して行われた場合、空気基準流量設定部１５ｃによって設定された空気基準流量Ｑａｋを補正するものである。
【００８８】
上述した第一実施形態において、制御装置１５の再着火制御については、図３および図４のフローチャートに沿って実行されるが、これに対し、本第三実施形態の再着火制御は、図３および図１１のフローチャートに沿って実行される。なお、本第二実施形態においては、図３に示す結合子「１」は、図１１に示す結合子「１ｃ」とのみ結合されている。
【００８９】
上述した第一実施形態においては、ステップＳ１１６（図３参照）にて、制御装置１５が「ＹＥＳ」と判定した場合、プログラムがステップＳ１１８（図４参照）に進められるが、これに代えて、本第三実施形態においては、プログラムがステップＳ３００（図１１参照）に進められる。この場合、第一燃焼部３６の吹き消えた状態が継続しており、燃料目標流量Ｑｆｔが燃料上限流量ＱｆＵ以上となった状態である。この場合、例えば原料ポンプ１１ａ１の経年変化等によって改質用原料の実際の流量が制御指令値に相当する改質用原料の流量に対して増加していることや、カソードエアブロワ１１ｃ１の経年変化によって空気の実際の流量が制御指令流量に相当する空気の流量に対して不足していることで、第一燃焼部３６が着火されないと考えられる。よって、制御装置１５は、空気目標流量Ｑａｔを段階的に増加させて再着火制御を継続する。なお、図１１に示すフローチャートは、第一燃焼部３６を着火させる場合に空気目標流量Ｑａｔを段階的に増加させる制御および空気基準流量Ｑａｋが補正される制御以外の制御については、図３に示すフローチャートと同様である。
【００９０】
制御装置１５は、ステップＳ３００にて、空気目標流量Ｑａｔを空気基準流量Ｑａｋとして発電運転を継続する。制御装置１５は、ステップＳ３０２にて、燃料目標流量Ｑｆｔを燃料基準流量Ｑｆｋとする。すなわち、燃料目標流量Ｑｆｔが第一点火部１５ｅによって段階的に増加される前の燃料目標流量Ｑｆｔに戻される。そして、制御装置１５は、上述した第一実施形態におけるステップＳ１０４〜１１２と同様に、ステップＳ３０４〜３１２を実行する。制御装置１５は、第一燃焼部３６が着火されない場合、ステップＳ３１２にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ３１４にて空気目標流量Ｑａｔを空気増加量Ｑａｚ増加する（第三点火部２１５ｍ）。空気増加量Ｑａｚは、改質用原料の空燃比に基づいて設定されている。空気増加量Ｑａｚは、例えば空気基準流量Ｑａｋの５％に設定されている。
【００９１】
そして、制御装置１５は、ステップＳ３１６にて、空気目標流量Ｑａｔが空気上限流量ＱａＵ以上であるか否かを判定する。空気上限流量ＱａＵは、燃料電池３４の最大出力に相当する空気の流量より大きい流量に設定されている。制御装置１５は、空気目標流量Ｑａｔが空気上限流量ＱａＵ以上である場合、ステップＳ３１６にて「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳ３１８にて燃料電池システム１に異常ありと検出する（異常検出部１５ｆ）。
【００９２】
一方、制御装置１５は、空気目標流量Ｑａｔが空気上限流量ＱａＵより少ない場合、ステップＳ３１６にて「ＮＯ」と判定し、プログラムをステップＳ３１０に戻す。このように、本第三実施形態においては、制御装置１５は、第一点火部１５ｅによっても第一燃焼部３６が着火しない場合、第三点火部２１５ｍにより空気目標流量Ｑａｔが空気上限流量ＱａＵ以上となるまで、空気目標流量Ｑａｔを段階的に増加させてアノードオフガスの点火を行う。
【００９３】
そして、空気目標流量Ｑａｔが増加することで、第一燃焼部３６が着火した場合、制御装置１５は、ステップＳ３１２にて「ＹＥＳ」と判定し、上述した第一実施形態におけるステップＳ１２０〜１２４と同様に、ステップＳ３２０〜３２４を実行する。
【００９４】
これ以降において、第三点火部２１５ｍによる第一燃焼部３６の着火と第一燃焼部３６の吹き消えとが繰り返され、第二所定時間Ｔｓ２内の吹き消え回数が所定回数ｎ以上となった場合、制御装置１５は、ステップＳ３２４にて「ＹＥＳ」と判定する。そして、制御装置１５は、ステップＳ３２６にて、空気基準流量Ｑａｋを空気補正量Ｑａｈ増加する補正を行う（空気流量補正部２１５ｎ）。空気補正量Ｑａｈは、例えば空気基準流量Ｑａｋの１％に設定されている。このように、制御装置１５は、第三点火部２１５ｍによる第一燃焼部３６の着火と第一燃焼部３６の吹き消えとが頻繁に繰り返された場合、空気基準流量Ｑａｋを増加する補正を行う。
【００９５】
そして、制御装置１５は、ステップＳ３２８において、空気目標流量Ｑａｔが空気上限流量ＱａＵ以上であるか否かを判定する。空気目標流量Ｑａｔが空気上限流量ＱａＵ以上である場合、制御装置１５は、ステップＳ３２８にて「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳ３１８にて燃料電池システム１に異常ありと検出する（異常検出部１５ｆ）。
【００９６】
一方、空気目標流量Ｑａｔが空気上限流量ＱａＵより少ない場合、制御装置１５は、ステップＳ３２８にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ３３０にて第一燃焼部３６が吹き消えたか否かを判定する（吹き消え判定部１５ｄ）。第一燃焼部３６が吹き消えた場合、制御装置１５は、ステップＳ３３０にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ３０６に戻して、上述したように、空気目標流量Ｑａｔを段階的に増加させてアノードオフガスの点火を行う（ステップＳ３０６〜３１６）。
【００９７】
一方、第一燃焼部３６が吹き消えていない場合、制御装置１５は、ステップＳ３３０にて「ＮＯ」と判定し、上述した第一実施形態のステップＳ１３０，１３２と同様に、第三所定時間Ｔｓ３が経過するまで、ステップＳ３３０，３３２を繰り返し実行する。そして、第三所定時間Ｔｓ３が経過した場合、制御装置１５は、ステップＳ３３２にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ３３４に進める。
【００９８】
制御装置１５は、ステップＳ３３４にて、空気基準流量Ｑａｋを空気補正量Ｑａｈ減少補正する（空気流量補正部２１５ｎ）。すなわち、制御装置１５は、ステップＳ３２６にて空気基準流量Ｑａｋを空気補正量Ｑａｈ増加補正した後、第三所定時間Ｔｓ３継続して第一燃焼部３６が吹き消えしていない場合には、ステップＳ３３４にて空気基準流量Ｑａｋを空気補正量Ｑａｈ減少補正して、空気基準流量Ｑａｋを増加補正する前の空気基準流量Ｑａｋに戻す。そして、制御装置１５は、プログラムをステップＳ３０４に戻す。このように、第三点火部２１５ｍによる第一燃焼部３６の着火と第一燃焼部３６の吹き消えとが頻繁に繰り返された場合、制御装置１５は、空気目標流量Ｑａｔが空気上限流量ＱａＵ以上となるまで、空気基準流量Ｑａｋを段階的に増加補正する。
【００９９】
本第三実施形態によれば、燃料電池システム１は、酸化剤ガス（空気）を燃料電池３４に供給するカソードエアブロワ１１ｃ１をさらに備え、制御装置１５は、燃料電池システム１の発電運転中において、燃料電池３４に供給される空気の目標流量である空気目標流量Ｑａｔを、燃料電池３４の発電量に基づいて空気の基準となる流量である空気基準流量Ｑａｋに設定する空気基準流量設定部１５ｃと、第一点火部１５ｅによるアノードオフガスの点火によっても、第一燃焼部３６が着火されない場合、空気目標流量Ｑａｔを、空気基準流量設定部１５ｃによって設定された空気基準流量Ｑａｋから段階的に増加させて、点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２によってアノードオフガスの点火を行う第三点火部２１５ｍをさらに備えている。
これによれば、燃料電池システム１の発電運転中において第一燃焼部３６が吹き消えしたときに、第一点火部１５ｅによる点火によっても、第一燃焼部３６が着火されない場合、空気の流量が比較的少ないことにより、アノードオフガスの流量に対して空気の流量が不足していることが考えられる。この場合、第三点火部２１５ｍが空気の流量を段階的に増加させる。これにより、アノードオフガスの流量に対する空気の流量が増加して、第一燃焼部３６を点火し易い状態にすることができる。よって、空気の流量が比較的少ないため、アノードオフガスの流量に対して空気の流量が不足していることにより第一燃焼部３６が吹き消えた場合においても、第一燃焼部３６を確実に再着火することができる。
【０１００】
次に、上述した第三実施形態の第一変形例について説明する。本変形例においては、上述した第三実施形態の第一点火部１５ｅおよび第三点火部２１５ｍ（図１０参照）に代えて、図１２に示すように、第四点火部３１５ｐおよび第五点火部３１５ｑを備えている。
第四点火部３１５ｐは、燃料電池システム１の発電運転中において、吹き消え判定部１５ｄによって第一燃焼部３６の吹き消えが発生している判定された場合、空気目標流量Ｑａｔを、空気基準流量設定部１５ｃによって設定された空気基準流量Ｑａｋから段階的に減少させて、点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２によって可燃性ガス（アノードオフガス）の点火を行うものである。
第五点火部３１５ｑは、第四点火部３１５ｐによる可燃性ガス（アノードオフガス）の点火によっても、第一燃焼部３６が着火されない場合、燃料目標流量Ｑｆｔを、燃料基準流量設定部１５ｂによって設定された燃料基準流量Ｑｆｋから段階的に増加させて、点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２によって可燃性ガス（アノードオフガス）の点火を行うものである。
【０１０１】
また、上述した第三実施形態において、制御装置１５の再着火制御については、図３および図１１のフローチャートに沿って実行されるが、これに対し、本第一変形例の再着火制御は、図１３および図１４のフローチャートに沿って実行される。
制御装置１５は、図１３のフローチャートに示すように、ステップＳ４０２にて、空気目標流量Ｑａｔを空気基準流量Ｑａｋとして発電運転を継続する。
【０１０２】
ここからは、本第一変形例において、上述した第三実施形態のステップＳ１０４〜１３４と異なる部分について説明する。
制御装置１５は、上述した第三実施形態のステップＳ１１４に代えて、ステップＳ４１４にて、空気目標流量Ｑａｔを空気減少量Ｑａｇ減少する（第四点火部３１５ｐ）。空気減少量Ｑａｇは、改質用原料の空燃比に基づいて設定されている。空気減少量Ｑａｇは、例えば空気基準流量Ｑａｋの５％に設定されている。
さらに、制御装置１５は、上述した第三実施形態のステップＳ１１６に代えて、ステップＳ４１６にて、空気目標流量Ｑａｔが空気下限流量ＱａＬ以下であるか否かを判定する。空気下限流量ＱａＬは、改質用原料の燃料下限流量ＱｆＬに相当する流量のアノードオフガスを完全燃焼させる空気の流量に設定されている。このように、制御装置１５は、第一燃焼部３６が着火しない場合、空気目標流量Ｑａｔが空気下限流量ＱａＬ以下となるまで、空気目標流量Ｑａｔを段階的に減少させてアノードオフガスの点火を行う。
【０１０３】
そして、制御装置１５は、上述した第三実施形態のステップＳ１２２に代えて、ステップＳ４２２にて、空気目標流量Ｑａｔを空気基準流量Ｑａｋとする。すなわち、制御装置１５は、空気目標流量Ｑａｔを段階的に減少させる前の空気目標流量Ｑａｔに戻す。
また、制御装置１５は、上述した第三実施形態のステップＳ１２６に代えて、ステップＳ４２６にて、空気基準流量Ｑａｋを空気補正量Ｑａｈ減少する補正を行う（空気流量補正部２１５ｎ）。このように、第四点火部３１５ｐによる第一燃焼部３６の着火と第一燃焼部３６の吹き消えとが頻繁に繰り返された場合、制御装置１５は、空気基準流量Ｑａｋを減少する補正を行う。
【０１０４】
そして、制御装置１５は、上述した第三実施形態のステップＳ１２８に代えて、ステップＳ４２８にて、空気目標流量Ｑａｔが空気下限流量ＱａＬ以下であるか否かを判定する。
さらに、制御装置１５は、上述した第三実施形態のステップＳ１３４に代えて、ステップＳ４３４にて、空気基準流量Ｑａｋを空気補正量Ｑａｈ増加補正する（空気流量補正部２１５ｎ）。すなわち、制御装置１５は、ステップＳ４２６にて空気基準流量Ｑａｋを空気補正量Ｑａｈ減少補正した後、第三所定時間Ｔｓ３継続して第一燃焼部３６が吹き消えしていない場合には、ステップＳ４３４にて空気基準流量Ｑａｋを空気補正量Ｑａｈ増加補正して、空気基準流量Ｑａｋを減少補正する前の空気基準流量Ｑａｋに戻す。このように、第四点火部３１５ｐによる第一燃焼部３６の着火と第一燃焼部３６の吹き消えとが頻繁に繰り返された場合、制御装置１５は、空気目標流量Ｑａｔが空気下限流量ＱａＬ以下となるまで、空気基準流量Ｑａｋを段階的に減少補正する。
【０１０５】
上述したように、空気目標流量Ｑａｔが段階的に減少され、空気下限流量ＱａＬ以下となった場合、すなわち制御装置１５がステップＳ４１６またはステップＳ４２８にて「ＹＥＳ」と判定した場合、制御装置１５は、プログラムをステップＳ５００に進める。
制御装置１５は、図１４に示すように、ステップＳ５００にて、燃料目標流量Ｑｆｔを燃料基準流量Ｑｆｋとして発電運転を継続する。制御装置１５は、空気目標流量Ｑａｔを空気基準流量Ｑａｋとする。すなわち、空気目標流量Ｑａｔが第四点火部３１５ｐによって段階的に減少されている場合、空気目標流量Ｑａｔは、減少される前の空気目標流量Ｑａｔに戻される。
【０１０６】
ここからは、本第一変形例において、上述した第三実施形態のステップＳ３０４〜３３４と異なる部分について説明する。
制御装置１５は、上述した第三実施形態のステップＳ３１４に代えて、ステップＳ５１４にて、燃料目標流量Ｑｆｔを燃料増加量Ｑｆｚ増加する（第五点火部３１５ｑ）。さらに、制御装置１５は、上述した第三実施形態のステップＳ３１６に代えて、ステップＳ５１６にて、燃料目標流量Ｑｆｔが燃料上限流量ＱｆＵ以上であるか否かを判定する。このように、本第一変形例においては、制御装置１５は、第四点火部３１５ｐによっても第一燃焼部３６が着火しない場合、第五点火部３１５ｑにより燃料目標流量Ｑｆｔが燃料上限流量ＱｆＵ以上となるまで、燃料目標流量Ｑｆｔを段階的に増加させてアノードオフガスの点火を行う。
【０１０７】
そして、制御装置１５は、上述した第三実施形態のステップＳ３２２に代えて、ステップＳ５２２にて、燃料目標流量Ｑｆｔを燃料基準流量Ｑｆｋとする。すなわち、制御装置１５は、燃料目標流量Ｑｆｔを段階的に増加させる前の燃料目標流量Ｑｆｔに戻す。
また、制御装置１５は、上述した第三実施形態のステップＳ３２６に代えて、ステップＳ５２６にて、燃料基準流量Ｑｆｋを燃料補正量Ｑｆｈ増加する補正を行う（燃料流量補正部１５ｇ）。このように、制御装置１５は、第五点火部３１５ｑによる第一燃焼部３６の着火と第一燃焼部３６の吹き消えとが頻繁に繰り返された場合、燃料基準流量Ｑｆｋを増加する補正を行う。
【０１０８】
そして、制御装置１５は、上述した第三実施形態のステップＳ３２８に代えて、ステップＳ５２８にて、燃料目標流量Ｑｆｔが燃料上限流量ＱｆＵ以上であるか否かを判定する。
さらに、制御装置１５は、上述した第三実施形態のステップＳ３３４に代えて、ステップＳ５３４にて、燃料基準流量Ｑｆｋを燃料補正量Ｑｆｈ減少補正する（燃料流量補正部１５ｇ）。すなわち、制御装置１５は、ステップＳ５２６にて燃料基準流量Ｑｆｋを燃料補正量Ｑｆｈ増加補正した後、第三所定時間Ｔｓ３継続して第一燃焼部３６が吹き消えしていない場合には、ステップＳ５３４にて燃料基準流量Ｑｆｋを燃料補正量Ｑｆｈ減少補正して、燃料基準流量Ｑｆｋを増加補正する前の燃料基準流量Ｑｆｋに戻す。このように、第五点火部３１５ｑによる第一燃焼部３６の着火と第一燃焼部３６の吹き消えとが頻繁に繰り返された場合、制御装置１５は、燃料目標流量Ｑｆｔが燃料上限流量ＱｆＵ以上となるまで、燃料基準流量Ｑｆｋを段階的に増加補正する。
【０１０９】
なお、上述した実施形態において、燃料電池システム１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、吹き消え判定部１５ｄは、センサ３３ａ，３６ｂ，３９ｂの検出温度に基づいて第一燃焼部３６の吹き消えの発生を検出しているが、これに代えて、第二燃焼部温度センサ３９ｂの検出温度のみによって第一燃焼部３６の吹き消えの発生が発生したか否かを判定するようにしても良い。
【０１１０】
また、燃料電池システム１は、蒸発部３２内に、蒸発部温度センサ（図示なし）をさらに備えるようにしても良い。蒸発部温度センサは、蒸発部３２内の温度を検出する。具体的には、蒸発部温度センサは、蒸発部３２内において配設された位置の温度を検出している。蒸発部温度センサは、蒸発部３２内において混合ガスが導出される導出口側に配設されている。蒸発部温度センサは、その検出結果を制御装置１５に送信する。この場合、吹き消え判定部１５ｄは、蒸発部センサの検出温度に基づいて第一燃焼部３６の吹き消えが発生したか否かを判定するようにしても良い。具体的には、吹き消え判定部１５ｄは、蒸発部センサの検出温度が第七判定温度以下となった場合に、第一燃焼部３６の吹き消えが発生したと判定する。第七判定温度は、予め実験等により予め実測されて導出されている。
【０１１１】
また、上述した第三実施形態の第二変形例として、上述した第二実施形態の変形例と同様に、図３のフローチャートに示すステップＳ１１６にて制御装置１５が「ＹＥＳ」と判定した後、プログラムがステップＳ３００に進められる前に、原料ポンプ１１ａ１に異常があるか否かを判定するようにしても良い（原料ポンプ異常判定部１１５ｋ）。この場合、本第三実施形態の第二変形例においても、上述した第二実施形態の変形例と同様に、燃料流量検出装置１１ａ２、フィードバック制御部１１５ｊ、第三マップおよび原料ポンプ異常判定部１１５ｋを備えるようにすると良い。
【０１１２】
また、上述した各実施形態および各変形例において、制御装置１５は、第一燃焼部３６が吹き消えした時刻を記憶した直後に点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２をオンしているが（各点火部１５ｅ，１１５ｉ，２１５ｍ，３１５ｐ，３１５ｑ）、点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２をオンするタイミングを変更しても良い。例えば、第一実施形態において、制御装置１５は、ステップＳ１０６の直後にて点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２をオンしているが（ステップＳ１０８；図３参照）、これに代えて、図１５に示すように、ステップＳ１１４の直後に点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２をオンするようにしても良い（ステップＳ６１５）。この場合、制御装置１５は、ステップＳ１０６の直後にて、燃料目標流量Ｑｆｔを燃料増加量Ｑｆｚ増加するようにすると良い（ステップＳ６０８）。これによれば、点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２がオンされずに、吹き消えている第一燃焼部３６が点火した場合においては、点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２のオン回数を抑制することができるため、点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２の寿命を延ばすことができる。
【０１１３】
また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、蒸発部３２および改質部３３の配設位置や、各温度センサ３３ａ，３６ｂ，３９ｂの配設位置や個数、着火判定部１５ｈによる第一燃焼部３６の着火の判定方法、点火ヒータ３６ａ１，３６ａ２をオンするタイミング等を変更しても良い。
【符号の説明】
【０１１４】
１…燃料電池システム、１１（３０）…燃料電池モジュール、１１ａ１…原料ポンプ（燃料供給装置）、１１ｃ１…カソードエアブロワ（酸化剤ガス供給装置）、１５…制御装置、１５ｂ…燃料基準流量設定部、１５ｃ…空気流量設定部（酸化剤ガス流量設定部）、１５ｄ…吹き消え判定部、１５ｅ…第一点火部、１５ｆ…異常検出部、１５ｇ…燃料流量補正部、３２…蒸発部、３３…改質部、３３ａ…改質部温度センサ、３４…燃料電池、３６…第一燃焼部（燃焼部）、３６ａ１…第一点火ヒータ（点火装置）、３６ａ２…第二点火ヒータ（点火装置）、３６ｂ…第一燃焼部温度センサ、１１５ｉ…第二点火部、２１５ｍ…第三点火部、ｎ…所定回数、Ｑａｇ…空気減少量、Ｑａｈ…空気補正量、Ｑａｋ…空気基準流量、Ｑａｔ…空気目標流量、Ｑａｚ…空気増加量、Ｑｆｇ…燃料減少量、Ｑｆｈ…燃料補正量、Ｑｆｋ…燃料基準流量、Ｑｆｔ…燃料目標流量、ＱｆＵ…燃料上限流量（所定流量）、Ｑｆｚ…燃料増加量、Ｔｓ１…第一所定時間、Ｔｓ２…第二所定時間（所定時間）、Ｔｓ３…第三所定時間。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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