(57)【要約】【課題】燃料電池の経時的な変化に対処するのに有利な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、燃料電池と、燃料電池の累積運転回数を求める累積運転回数決定手段と、累積運転回数決定手段で求められた燃料電池の累積運転回数に基づいて、燃料電池の発電制御を行う制御部５００とを備えている。制御部５００は、燃料電池の累積運転回数に基づいて、燃料電池の発電制御を行うため、燃料電池の経時変化に対応することができる。【選択図】図１
2008103278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）燃料電池と、
（ｂ）前記燃料電池の累積運転回数を求める累積運転回数決定手段と、
（ｃ）前記累積運転回数決定手段で求められた燃料電池の累積運転回数に基づいて、前記燃料電池の発電制御を行う制御部とを具備することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
（ａ）燃料電池と、
（ｂ）前記燃料電池の累積運転回数を求める累積運転回数決定手段と、
（ｃ）前記燃料電池の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段と、
（ｄ）前記累積運転回数決定手段で求められた前記燃料電池の累積運転回数と、前記累積運転時間決定手段で求められた前記燃料電池の累積運転時間とに基づいて、前記燃料電池の発電制御を行う制御部とを具備することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１または２において、前記制御部は、アノードガスおよびカソードガスのうちの少なくとも一つの単位時間あたりの供給量を制御することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの一項において、改質用燃料から改質ガスを生成する改質装置が設けられており、
前記制御部は、前記燃料電池の発電制御、前記改質装置の制御、改質用燃料の単位時間あたりの供給量の制御を行うことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
請求項４において、前記改質装置は、改質用燃料から改質ガスを生成する改質部と、前記改質部を加熱する加熱部と、前記改質ガスに含まれる一酸化炭素を酸化して低減させるＣＯ除去部と、前記ＣＯ除去部に酸素成分を供給する酸素供給部とを備えていることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項６】
請求項５において、前記制御部は、前記ＣＯ除去部に送る単位時間あたりの供給量を制御することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項７】
請求項５または６において、前記改質装置の累積運転回数を求める改質装置累積運転回数決定手段が設けられており、
前記制御部は、前記改質装置累積運転回数決定手段で求められた前記改質装置の累積運転回数に基づいて、前記燃料電池の発電制御および／または前記改質装置の制御を行うことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項８】
請求項５〜７において、前記改質装置の累積運転時間を求める改質装置累積運転時間決定手段が設けられており、
前記制御部は、前記改質装置累積運転回数決定手段で求められた前記改質装置の累積運転回数と、前記改質装置累積運転時間決定手段で求められた前記改質装置の累積運転時間とに基づいて、前記燃料電池の発電制御および／または前記改質装置の制御を行うことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項９】
請求項１〜８のうちの一項において、前記制御部は、前記燃料電池に供給されるアノードガスとなる改質用燃料、アノードガスおよびカソードガスのうちの少なくとも一つの単位時間あたりの供給量について、基準供給量と補正供給量との和、または、基準供給量と補正係数との積に基づいて制御することを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池を搭載する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムでは、運転に伴い経時的な触媒活性の低下により改質率が低下していく。そこで、改質器における改質率がほぼ一定となるように、改質器の設定温度と燃料電池発電装置の累積運転時間との予め定めた相関に基づいて、改質器の設定温度を補正する燃料電池システムの運転方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１２６７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した燃料電池システムの運転に伴い低下する経時的な触媒活性等の低下に対処することができる。しかしながら、燃料電池の経時的な変化に充分に対処するには必ずしも充分ではない。
【０００４】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、燃料電池の経時的な変化に対処するのに有利な燃料電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
様相１に係る燃料電池システムは、（ａ）燃料電池と、（ｂ）燃料電池の累積運転回数を求める累積運転回数決定手段と、（ｃ）累積運転回数決定手段で求められた燃料電池の累積運転回数に基づいて、燃料電池の発電制御を行う制御部とを具備することを特徴とする。累積運転回数決定手段は燃料電池の累積運転回数を求める。燃料電池の累積運転回数は燃料電池の構成要素の経時変化に対応する。制御部は、燃料電池の累積運転回数に基づいて、燃料電池の発電制御を行うため、燃料電池の経時変化に対応することができる。
【０００６】
様相２に係る燃料電池システムは、（ａ）燃料電池と、（ｂ）燃料電池の累積運転回数を求める累積運転回数決定手段と、（ｃ）燃料電池の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段と、（ｄ）累積運転回数決定手段で求められた燃料電池の累積運転回数と、累積運転時間決定手段で求められた燃料電池の累積運転時間とに基づいて、燃料電池の発電制御を行う制御部とを具備することを特徴とする。累積運転回数決定手段は燃料電池の累積運転回数を求める。累積運転時間決定手段は燃料電池の累積運転時間を求める。燃料電池の累積運転回数および累積運転時間は、燃料電池の構成要素の経時変化に対応する。制御部は、燃料電池の累積運転回数および燃料電池の累積運転時間の双方に基づいて、燃料電池の発電制御を行うため、燃料電池の経時変化に対応することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、経時的な変化に対処するのに有利な燃料電池システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
燃料電池は、シート型のセルを厚み方向に積層したタイプでも、チューブ型の複数のセルを搭載するタイプでも良い。累積運転回数決定手段は燃料電池の累積運転回数（燃料電池の起動回数に相当）を求める。様相１によれば、制御部は、累積運転回数決定手段で求められた燃料電池の累積運転回数に基づいて、燃料電池の発電制御を行う。様相２によれば、累積運転回数決定手段で求められた燃料電池の累積運転回数と、累積運転時間決定手段で求められた燃料電池の累積運転時間との双方に基づいて、制御部は、燃料電池の発電制御を行う。
【０００９】
本明細書では、発電制御としては、燃料電池に供給されるアノードガスとなる改質用燃料の単位時間あたりの流量、アノードガスおよびカソードガスのうちの少なくとも一つの単位時間あたりの流量、燃料電池に供給されるアノードガスおよび／またはカソードガスの圧力、燃料電池の電流制御、燃料電池の電圧制御、燃料電池の電力制御、改質用燃料の単位時間あたりの供給量の制御等が例示される。この場合、制御部は、燃料電池のアノード極に供給されるアノードガスとなる改質用燃料の単位時間あたりの流量、アノードガス、カソードガスのうちの少なくとも一つの単位時間あたりの供給量について、基準供給量と補正供給量との和に基づいて、または、基準供給量と補正係数との積に基づいて制御する形態が例示される。
【００１０】
また制御部は、燃料電池で発電される電流値について、基準電流値と補正電流値との和、または、基準電流値と補正係数との積に基づいて制御する形態が例示される。アノードガスとしては、水素ガス、水素含有ガスが例示される。カソードガスとしては、酸素ガス、酸素含有ガス、空気が例示される。
【００１１】
本発明によれば、改質用燃料から改質ガスを生成する改質装置が設けられており、制御部は、燃料電池の発電制御および改質装置の制御を行う形態が例示される。改質装置は、改質用燃料から改質ガスを生成する改質部と、改質部を加熱する加熱部と、改質ガスに含まれる一酸化炭素を酸化して低減させるＣＯ除去部と、ＣＯ除去部に酸素成分を供給する酸素供給部とを備えている形態が例示される。この場合、燃料電池の累積運転回数および／または燃料電池の累積運転時間に基づいて、制御部が行う改質装置の制御は、ＣＯ除去部に供給される単位時間あたりの酸素成分の供給量を制御する。具体的には、燃料電池の累積運転回数およびまたは累積運転時間が増加すれば、ＣＯ除去部の触媒が劣化していると推定されるため、ＣＯ除去部に供給される単位時間あたりの酸素成分の供給量を増加させる形態が好ましい。
【００１２】
制御部が行う改質装置の制御は、ＣＯ除去部に担持されている触媒を再生させる触媒再生処理である形態が例示される。この場合、触媒再生処理の時間、温度が挙げられる。具体的には、燃料電池の累積運転回数およびまたは累積運転時間が増加すれば、触媒再生処理の時間を長くすること、再生温度を高くする形態が例示される。
【００１３】
本発明によれば、改質装置の累積運転回数を求める改質装置累積運転回数決定手段が設けられており、制御部は、改質装置累積運転回数決定手段で求められた改質装置の累積運転回数に基づいて、燃料電池の発電制御および／または改質装置の制御を行う形態が例示される。
【００１４】
本発明によれば、改質装置の累積運転時間を求める改質装置累積運転時間決定手段が設けられており、制御部は、改質装置累積運転回数決定手段で求められた改質装置の累積運転回数と、改質装置累積運転時間決定手段で求められた改質装置の累積運転時間とに基づいて、燃料電池の発電制御および／または改質装置の制御を行う形態が例示される。
【００１５】
この場合、改質装置の累積運転回数および／または改質装置の累積運転時間に基づいて、制御部が行う改質装置の制御は、ＣＯ除去部に供給される単位時間あたりの酸素成分の供給量を制御する形態が例示される。具体的には、改質装置の累積運転回数および／または改質装置の累積運転時間が増加すれば、ＣＯ除去部の触媒が劣化していると推定されるため、ＣＯ除去部に供給される単位時間あたりの酸素成分の供給量を増加させる形態が好ましい。
【実施例１】
【００１６】
（実施例の全体説明）
以下、本発明の実施例１について図１〜図８を参照して具体的に説明する。本実施例に係る改質装置は燃料電池システムに適用したものである。図１に示すように、燃料電池１は、プロトン伝導性をもつ固体高分子膜１０をアノード極１１（燃料極）とカソード極１２（酸化剤極）とで厚み方向に挟持する膜電極接合体１３を複数組み付けて形成されている。固体高分子膜１０の材質としては、炭化フッ素系樹脂（例えばパーフルオロスルホン酸樹脂）または炭化水素系樹脂が例示される。燃料電池１としては、シート状の膜電極接合体１３を厚み方向に複数積層する方式でも良いし、チューブ状の膜電極接合体１３を複数配置する方式でも良い。
【００１７】
図１に示すように、改質装置２は、燃焼バーナで形成された燃焼部３０と、燃焼部３０により加熱される改質部３４と、燃焼部３０に対面する筒状の燃焼通路３２と、燃焼通路３２に連通する燃焼通路３３と、燃焼通路３３に連通する筒状の燃焼通路３５と、原料水を蒸発させる筒状の蒸発部３６と、筒状のＣＯ酸化除去部３７（ＣＯ除去部）とを備えている。
【００１８】
図１および図２に示すように、改質部３４は燃焼通路３２と燃焼通路３３との間に配置されており、内通路３４ｉと外通路３４ｐと折返部３４ｍとをもつ。改質部３４の回りを包囲するように、筒状の燃焼通路３３が配置されている。燃焼通路３５は、燃焼通路３３から折り返した筒状通路である。筒状の燃焼通路３３，３５の間には、筒状の断熱部３１が配置されている。更に燃焼通路３５の回りを包囲するように、筒状の蒸発部３６が配置されている。燃焼通路３５は蒸発部３６の内周側に配置されている。蒸発部３６は、燃焼通路３５を通過する燃焼ガスにより加熱される。蒸発部３６の回りを包囲するように、ＣＯ酸化除去部３７が配置されている。従って、蒸発部３６とＣＯ酸化除去部３７とは互いに熱交換される。
【００１９】
改質装置２の定常運転時には、蒸発部３６の温度よりもＣＯ酸化除去部３７の温度が高いため、ＣＯ酸化除去部３７は蒸発部３６に熱を与える。なお、起動運転時においてＣＯ酸化除去部３７の温度が約１００℃に達するまでと、停止操作時に蒸発部３６の蒸発部３６の水分が全て蒸気化した後には、蒸発部３６からＣＯ酸化除去部３７に熱が与えられる。ＣＯ酸化除去部３７の外周には、保温用の筒状の断熱層３９が配置されている。
【００２０】
改質部３４は、改質反応を促進させる改質触媒３４ｅを担持するセラミックス担体を有する。改質触媒３４ｅの活性温度域は一般的には５００〜８００℃であるが、これに限定されるものではない。改質部３４の温度がこれの活性温度域から大きく外れると、改質部３４の改質反応が損なわれるおそれがある。改質部３４は下記の式（１）に基づいて、改質用燃料と水蒸気とに基づいて水蒸気改質を行い、水素を主要成分とする改質ガスを生成する。改質ガスは一酸化炭素を含む。改質部３４では式（２）に基づく反応も発生している。
【００２１】
更に、図１に示すように、改質装置２は、改質部３４の下方に配置された熱交換部４と、熱交換部４の下方に配置されたＣＯシフト部５と、ＣＯシフト部５と熱交換部４との間に配置された暖機部４７とを備えている。ここで、蒸発部３６の下流に熱交換部４が設けられ、熱交換部４の下流にＣＯシフト部５が設けられている。
【００２２】
ＣＯシフト部５は、下記の式（２）に基づいて、水蒸気を利用するシフト反応を促進させ、改質ガスに含まれているＣＯを低減させる。ＣＯシフト部５はシフト触媒５ｅ（例えば銅−亜鉛系触媒）を担持するセラミックス担体を有する。シフト触媒５ｅの活性温度域は一般的には２００〜３００℃であるが、これに限定されるものではない。ＣＯシフト部５の温度がこれの活性温度域から大きく外れると、ＣＯシフト部５のシフト反応が損なわれ、一酸化炭素が充分に浄化されないおそれがある。ＣＯシフト部５で浄化された改質ガスに含まれているＣＯの濃度は、改質用燃料にもよるが、一般的にはモル比で０．２〜１％であるが、これに限られるものではない。ＣＯシフト部５は通路５ｉと通路５ｖと折返部５ｍとをもつ。ＣＯシフト部５の出口５ｐと酸化用空気配管７５とは、第２合流域Ｍ２を介して浄化配管４００により接続されている。
【００２３】
図１に示すように、ＣＯ酸化除去部３７は、ＣＯシフト部５の下流に配置されており、ＣＯシフト部５を通過した改質ガスに含まれているＣＯを二酸化炭素に下記の式（３）に基づいて、酸化させて低減させる酸化反応を促進させるものである。ＣＯ酸化除去部３７は、選択酸化触媒３７ｅ（例えばルテニウム系）を担持するセラミックス担体を有する。選択酸化触媒３７ｅの活性温度域は一般的には１００〜２００℃である。但しこれに限られるものではない。ＣＯ酸化除去部３７の温度がこれの活性温度域から大きく外れると、ＣＯ酸化除去部３７における酸化反応が損なわれるおそれがある。ＣＯ酸化除去部３７で浄化された改質ガスに含まれているＣＯの濃度はモル比で一般的には１０ｐｐｍ以下である。但しこれに限られるものではない。
式（１）…ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２＋ＣＯ
式（２）…ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２＋ＣＯ２
式（３）…ＣＯ＋１／２Ｏ２→ＣＯ２
【００２４】
本実施例によれば、ＣＯシフト部５はＣＯ酸化除去部３７の上流に配置されているため、式（２）→式（３）の順に実行される。
【００２５】
次に配管系について説明する。図１に示すように、燃料供給源６１に弁２５ａを介して繋がる燃料配管６２が設けられている。燃料供給源６１の燃料としては気体燃料でも、液体燃料でも、粉化燃料でも良い。具体的には、炭化水素系燃料、アルコール系燃料が例示される。例えば都市ガス、ＬＰＧ、灯油、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、バイオガスが例示される。燃料配管６２は、弁２５ａ，ポンプ２７ａを介して改質部３４の燃焼部３０に繋がる燃焼用燃料配管６２と、熱交換部４の入口４ｉにポンプ２７ｂ、脱硫器６２ｘおよび弁２５ｂを介して繋がる改質用燃料配管６２（改質用燃料供給部）とをもつ。空気供給源７１に繋がる空気配管７２（酸素供給部）が設けられている。空気配管７２は、ポンプ２７ｃを介して改質部３４の燃焼部３０に繋がる燃焼用空気配管７３と、ポンプ２７ｄおよび弁２５ｄを介してＣＯ酸化除去部３７の入口３７ｉに繋がる酸化用空気配管７５とをもつ。
【００２６】
図１に示すように、水タンク８１と蒸発部３６の入口３６ｉとを、ポンプ２７ｍおよび弁２５ｍを介して繋ぐ改質水配管８２（改質水供給部）が設けられている。ＣＯ酸化除去部３７の出口３７ｐと燃料電池１のアノード極１１の入口１１ｉとを弁２５ｅを介して繋ぐアノードガス配管１００が設けられている。ＣＯ酸化除去部３７の出口３７ｐはＣＯ酸化除去部３７の高さ方向の上部側に形成されている。燃料電池１のアノード極１１の出口１１ｐと燃焼部３０とを弁２５ｆを介して繋ぐオフガス配管１１０が設けられている。オフガス配管１１０は発電反応後のアノードオフガスを燃焼部３０に排出させる。オフガス配管１１０とアノードガス配管１００とを弁２５ｈを介して繋ぐバイパス配管１５０が設けられている。
【００２７】
図１に示すように、空気供給源７１と燃料電池１のカソード極１２の入口１２ｉにポンプ２７ｋおよび弁２５ｋを介して連通するカソードガス配管２００が設けられている。改質部３４で燃焼された燃焼排ガスを外部に放出させる燃焼排ガス配管２５０が設けられている。蒸発部３６の出口３６ｐと改質用燃料配管６２とを第１合流域Ｍ１を介して繋ぐ水蒸気配管３００が設けられている。水蒸気配管３００の上端部３００ｅは出口３６ｐに繋がる。水蒸気配管３００の下端部３００ｆは合流域Ｍ１に繋がる。
【００２８】
図１に示すように、ＣＯシフト部５の出口５ｐとＣＯ酸化除去部３７の入口３７ｉとは、浄化配管４００で接続されている。ＣＯシフト部５の出口５ｐから吐出された改質ガス（水素および一酸化炭素を含有）は、浄化配管４００を上向きに矢印Ｗ２方向に流れ、第２合流域Ｍ２を経てＣＯ酸化除去部３７の入口３７ｉに供給される。なお、入口３７ｉは、ＣＯ酸化除去部３７の高さ方向の下部側に形成されている。
【００２９】
次に燃料電池システムを起動させるときについて説明する。この場合、ポンプ２７ｃにより燃焼用空気配管７３を介して燃焼用空気を燃焼部３０に供給する。また、弁２５ａおよびポンプ２７ａにより燃焼用燃料配管６２を介して燃焼用燃料を燃焼部３０に供給する。これにより燃焼部３０が着火されて加熱され、ひいては改質部３４が改質反応に適するように加熱される。改質部３４および蒸発部３６も高温に加熱される。
【００３０】
その後、水タンク８１および改質水配管８２からポンプ２７ｍおよび弁２５ｍを介して、改質水が高温の蒸発部３６の入口３６ｉに供給される。改質水は高温の蒸発部３６において水蒸気化される。生成された水蒸気は、蒸発部３６の出口３６ｐから水蒸気配管３００を経て第１合流域Ｍ１に到達する。第１合流域Ｍ１は、水蒸気配管３００を流れる水蒸気または凝縮水と、改質用燃料配管６２を流れる改質用燃料とが合流する領域である。これに対して、改質用燃料は弁２５ａ,ポンプ２７ｂ,弁２５ｂにより、改質用燃料配管６２および第１合流域Ｍ１を経て熱交換部４の入口４ｉに供給される。従って、第１合流域Ｍ１において、改質用燃料配管６２の改質用燃料と水蒸気配管３００の水蒸気とが合流して混合される。合流した混合流体が熱交換部４の入口４ｉに供給される。混合流体は熱交換部４の低温側の第１通路４ａを通過する。このとき熱交換部４の高温側の第２通路４ｃを流れる高温の改質ガスと熱交換する。このため、改質反応前の混合流体が加熱される。混合流体は改質部３４の外通路３４ｐに流入し、矢印Ａ１方向に流れ、折返部３４ｍを経て内通路３４ｉに流入し、矢印Ａ２方向に流れる。このとき水蒸気（または凝縮水）および改質用燃料が混合した混合流体は、上記した（１）に示す改質反応により、水素リッチな改質ガスとなる。この改質ガスは一酸化炭素を含む。
【００３１】
更に、改質反応を経た高温の改質ガスは、改質部３４から熱交換部４に流入する。即ち、高温の改質ガスは、改質部３４から熱交換部４の高温側の第２通路４ｃを通過することにより、低温側の第１通路４ａの混合流体を加熱する。更に、改質ガスは、暖機部４７を経て、ＣＯシフト部５の入口５ｉからＣＯシフト部５の内部に流入する。ＣＯシフト部５においては、上記した式（２）に示すように、水蒸気を利用したシフト反応が行われる。これにより改質ガスに含まれている一酸化炭素が低減されて、改質ガスは浄化される。
【００３２】
更に、ＣＯシフト部５において一酸化炭素が低減された改質ガスは、ＣＯシフト部５の出口５ｐから浄化配管４００を経て矢印Ｗ２方向に流れ、第２合流域Ｍ２に至る。更にこの改質ガスは、酸化用空気配管７５（酸素供給部）の酸化用空気（酸素成分，ＣＯ酸化除去部３７における選択反応に使用される選択酸化用空気）と第２合流域Ｍ２において合流する。第２合流域Ｍ２は、浄化配管４００を流れる改質ガスと、酸化用空気配管７５を流れる酸化用空気とが合流する領域である。そして、合流した改質ガスは、入口３７ｉからＣＯ酸化除去部３７に流入する。ＣＯ酸化除去部３７においては、上記した式（３）に示すように、酸素を利用した酸化反応（ＣＯ＋１／２Ｏ２→ＣＯ２）が行われる。この結果、改質ガスに含まれている一酸化炭素が更に低減される。酸化反応は発熱を伴う。
【００３３】
このように浄化された改質ガスは、ＣＯ酸化除去部３７の出口３７ｐからアノードガスとして、アノードガス配管１００,弁２５ｅを経て燃料電池１のアノード極１１の入口１１ｉに供給される。カソードガスとして機能する空気は、ポンプ２７ｋ,弁２５ｋによりカソ−ドガス配管２００を経て燃料電池１のカソード極１２の入口１２ｉに供給される。これにより燃料電池１において発電反応が発生し、電気エネルギが生成される。アノードガスの発電反応後のオフガスは、発電反応が行われなかった水素を含むことがある。このためオフガスはオフガス配管１１０を経て改質部３４の燃焼部３０に供給されて燃焼され、燃焼部３０の熱源となる。
【００３４】
なお、改質装置２の起動開始時では、改質ガスの組成の安定性が必ずしも充分でないときがある。このため、改質装置２の起動開始時では、弁２５ｅ，弁２５ｆが閉鎖されている。この状態で、ＣＯ酸化除去部３７の出口３７ｐから吐出される改質ガスは、弁２５ｈを通過しバイパス配管１５０およびオフガス配管１１０を介して燃焼部３０に送られ、燃焼部３０の熱源となる。改質装置２の起動開始から時間が経過すると、改質ガスの組成が安定する。この場合、弁２５ｈが閉鎖され、弁２５ｅ，弁２５ｈが開放される。このため、ＣＯ酸化除去部３７の出口３７ｐから吐出される改質ガスは、アノードガスとして、アノードガス配管１００,弁２５ｅを経て燃料電池１のアノード極１１の入口１１ｉに供給され、発電反応に使用される。  
【００３５】
図１に示すように、ＣＯシフト部５のうち上流側（通路５ｉの入口側）の温度Ｔ１１を検知するＣＯシフト部温度検知器５５が設けられている。ＣＯシフト部５の温度Ｔ３１を検知する温度検知器３９が設けられている。ＣＯ酸化除去部３７のうち上流側の温度Ｔ１２を検知するＣＯ酸化除去部温度検知器３８が設けられている。更に、改質部３４の内側部３４の出口側の温度Ｔ１を検知する改質部温度検知器３１ｔが設けられている。温度Ｔ１は、改質部３４の温度を制御するものであり、かつ、燃焼部３０の燃焼を制御に利用される。水蒸気と改質用燃料とが合流する第１合流域Ｍ１の温度Ｔ２を検知する温度検知器６５が設けられている。
【００３６】
本実施例によれば、図３に示すように、制御部５００は、入力処理回路５００ａと、ＣＰＵ５００ｂと、書き込みおよび読み込み可能な不揮発メモリで形成されたメモリ５００ｃと、読み込み可能なメモリ５００ｄと、出力処理回路５００ｅとを備えている。燃料電池システムを起動させる起動スイッチ５０４が設けられている。燃料電池システムの発電運転を停止させる停止スイッチ５０５が設けられている。ＣＯ酸化除去部３７７の触媒３７ｅを再生処理を開始する再生スイッチ５０６が設けられている。
【００３７】
起動スイッチ５０４、停止スイッチ５０５、再生スイッチ５０６、改質部温度検知器３１ｔ、ＣＯ酸化除去部温度検知器３８、ＣＯシフト部温度検知器５５、温度検知器６５の信号は、制御部５００に入力される。更に、制御部５００は弁２５ａ、２５ｂ、２５ｄ、２５ｅ、２５ｆ、２５ｈ、２５ｋ、２５ｍ、ポンプ２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、２７ｍ、２７ｋを制御する。ポンプ２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、２７ｍ、２７ｋは搬送源として機能する。
【００３８】
さて本実施例によれば、ＣＯシフト部５の温度Ｔ１１が低く、これの活性温度域よりも低い場合には、ＣＯシフト部５を昇温させることによりＣＯシフト部５を活性温度域に維持させるべく、制御部５００が働く。制御部５００は、ＣＯシフト部５の温度を調整してＣＯシフト部５の温度をこれの活性温度域に維持する温度調整手段として機能する。
【００３９】
ＣＯシフト部温度検知器５５が検知したＣＯシフト部５の温度Ｔ１１の信号と、ＣＯ酸化除去部温度検知器３８が検知したＣＯ酸化除去部３７の温度Ｔ１２の信号と、改質部温度検知器３１ｔが検知した改質部３４の内側部３４の温度Ｔ１の信号と、温度検知器６５が検知した第１合流域Ｍ１の温度Ｔ２の信号が、それぞれ、制御部５００に入力される。制御部５００は、酸化用空気配管７５（酸素供給部）からＣＯ酸化除去部３７に供給される空気（酸素含有ガス，酸素成分）の流量を制御する。これにより、ＣＯ酸化除去部３７の上流に配設されているＣＯシフト部５の温度が制御される。
【００４０】
具体的には、ＣＯシフト部５の温度Ｔ１１が低くてこれの活性温度域よりも低い場合には、制御部５００は、酸化用空気配管７５からＣＯ酸化除去部３７に供給される空気（酸素成分、酸素含有ガス）の流量を増加させるように制御する。これにより、ＣＯ酸化除去部３７における反応が促進される。この反応は酸化反応であり、発熱を伴う反応であるため、ＣＯ酸化除去部３７における発熱量が増加する。従って、相対的に高温のＣＯ酸化除去部３７から、相対的に低温の蒸発部３６へ伝達される伝熱量が制御される。図１に示すように、ＣＯ酸化除去部３７が蒸発部３６の外側に位置するように、ＣＯ酸化除去部３７および蒸発部３６が互いに隣設しているためである。
【００４１】
改質装置２の通常運転時には、蒸発部３６は改質水を蒸発させるため、改質水の蒸発潜熱の影響で、蒸発部３６は、一般的には１００℃程度の温度領域に維持される。そして、ＣＯシフト部５を経た高温の改質ガスが、入口３７ｉからＣＯ酸化除去部３７に供給されるため、ＣＯ酸化除去部３７の温度は高くなる。このため、ＣＯ酸化除去部３７は相対的に高温側となり、蒸発部３６は相対的に低温側となる。故に、ＣＯ酸化除去部３７が蒸発部３６に与える熱量が増加する。この結果、蒸発部３６において改質水へ与えられる熱量が増加する。故に蒸発部３６おいて蒸気化が促進され、液相の水分比率が相対的に減少し、気相の水分の比率が相対的に増加する。
【００４２】
ここで熱交換部４においては、第２通路４ｃを流れる高温の改質ガスと、第１通路４ａを流れる混合流体とは、前述同様に互いに熱交換する。混合流体に含まれている気相状の水分の比率が相対的に増加している場合には、液相状の水分を蒸気化させる蒸発潜熱量が少なくなり、高温側の改質ガスから低温側の混合流体に伝達される伝熱量が減少し、結果として、熱交換部４の温度が相対的に上昇する。よって、熱交換部４の第２通路４ｃを経てＣＯシフト部５に向かう改質ガスの温度が相対的に上昇する。従って、ＣＯシフト部５の温度Ｔ１１が相対的に上昇する。
【００４３】
これに対して第１通路４ａを流れる混合流体に含まれている液相状の水分の比率が相対的に増加している場合には、液相状の水分を蒸気化させる蒸発潜熱量が多くなり、熱交換部４において、高温側の第２通路４ｃの改質ガスから低温側の第１通路４ａの混合流体に伝達される伝熱量が増加し、結果として、熱交換部４の温度が相対的に低下する。よって、熱交換部４の第２通路４ｃを経てＣＯシフト部５に向かう改質ガスの温度が相対的に低下する。従って、ＣＯシフト部５の温度Ｔ１１が相対的に低下する。
【００４４】
逆に、ＣＯシフト部５の温度Ｔ１１が過剰に高くこれの活性温度域を越えている場合、あるいは活性温度域の上限に近い温度の場合においても、温度Ｔ１１を相対的に低下させるように制御部５００が働く。即ち、ＣＯシフト部５の温度Ｔ１１が過剰に高い場合、制御部５００は、ポンプ２７ｄを制御し、酸化用空気配管７５からＣＯ酸化除去部３７の入口３７ｉに供給される空気の流量を減少させる。このため、ＣＯ酸化除去部３７における酸化反応が抑制され、発熱量が抑制される。従って、ＣＯ酸化除去部３７が蒸発部３６に与える熱量が減少する。この結果、蒸発部３６において改質水へ与えられる熱量が減少する。故に蒸発部３６おいて、液相状の水分の比率が相対的に増加し、気相状の水分の比率が相対的に減少する。この場合、熱交換部４において、第２通路４ｃを流れる高温側の改質ガスから、第１通路４ａを流れる低温側の混合流体に伝達される伝熱量が増加する。この結果、熱交換部４の温度が相対的に低下する。よって、熱交換部４を経てＣＯシフト部５に向かう改質ガスの温度が相対的に低下し、ＣＯシフト部５の温度Ｔ１１が相対的に低下する。
【００４５】
以上説明したように本実施例によれば、ＣＯシフト部５の温度Ｔ１１が低いときには、酸化用空気配管７５からＣＯ酸化除去部３７に供給される空気（酸素含有ガス）の流量を増加させることにより、ＣＯシフト部５の温度Ｔ１１は上昇し、ＣＯシフト部５はこれの活性温度域に適する温度に良好に維持される。またＣＯシフト部５の温度Ｔ１１が高いときには、酸化用空気配管７５からＣＯ酸化除去部３７に供給される空気（酸素含有ガス）の流量を減少させることにより、ＣＯシフト部５の温度Ｔ１１は低下し、ＣＯシフト部５はこれの活性温度域に適する温度に良好に維持される。なお、空気の流量を制御するにあたり、酸化用空気配管７５におけるポンプ２７ｄの搬送能力および／または弁２５ｄの開度を制御する。
【００４６】
（実施例の要部）
さて本実施例によれば、制御部５００は、燃料電池１の累積運転回数を求める累積運転回数決定手段として機能する。更に、制御部５００は、燃料電池１の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池１の累積運転回数に基づいて、制御部５００は、燃料電池１の発電制御を行う。具体的には、制御部５００は、改質装置２の入口４ｉに供給される単位時間あたり改質用燃料の流量を制御し、ひいては燃料電池１のアノード極１１に供給されるアノードガスの流量を制御する。
【００４７】
図４は、改質装置２に供給される改質用燃料の単位時間あたりの供給流量（供給量）について、基準供給流量Ｖα１（相対表示）を概念的に示す。基準供給流量Ｖα１は、燃料電池１の発電出力に関係しており、燃料電池１の発電運転の発電出力（２５０Ｗ、５００Ｗ、７５０Ｗ、１ｋＷ）に応じて求められており、燃料電池１の累積運転回数および燃料電池１の累積運転時間に無関係で設定される。なお、発電出力が２５０Ｗ、５００Ｗ、７５０Ｗ、１ｋＷのときには直線補完する値を使用する。
【００４８】
図５は、燃料電池１の累積起動回数（累積運転回数に相当，相対表示）と補正供給流量Ｖβ１（補正供給量，相対表示）を概念的に示す。図６は、燃料電池１の累積運転時間（相対表示）と補正供給流量Ｖβ２（補正供給量，相対表示）との関係を模式的に概念的に示す。改質装置２に供給される改質用燃料の目標供給流量Ｖは、基準供給流量Ｖα１と補正供給流量Ｖβ１と補正供給流量Ｖβ２との和に基づいて設定される（Ｖ＝Ｖα１＋Ｖβ１＋Ｖβ２）。ひいては改質用燃料が改質されたアノードガスの流量を制御する。
【００４９】
ところで、図７は、燃料電池１の累積起動回数および累積運転時間を計測するにあたり、更に改質装置２の累積起動回数および累積運転時間を計測するにあたり制御部５００が実行するフローチャートの一例を示す。図７に示すように、制御部５００は、燃料電池１の発電運転を開始する燃料電池システムの起動スイッチ５０４を読み込み（ステップＳ２）、起動スイッチ５０４が起動側に操作されているか判定する（ステップＳ４）。起動スイッチ５０４が起動側に操作されるまで制御部５００は待機する。制御部５００は、起動スイッチ５０４が起動側に起動されていれば（ステップＳ４のＹＥＳ）、改質装置２用の累積回数カウンタＮＡを１回増加させ（ステップＳ６）、メモリ５００ｃの所定のエリア（改質装置２用の累積回数記憶部）に書き込む（ステップＳ８）。
【００５０】
更に、制御部５００は、メモリ５００ｃに書き込まれている現在までの改質装置２用の累積運転時間の累積タイマーを読み込む（ステップＳ１０）と共に、改質装置２用の累積運転時間に累積させるように、累積運転時間の計測を開始する（ステップＳ１２）。
【００５１】
更に制御部５００は、燃料電池１のしきい値以上の発電電流を読み込むまで待機する（ステップＳ１４、Ｓ１６）。燃料電池１の発電電流がしきい値以上検知されたら、発電運転が行われたため、燃料電池１用の累積回数カウンタＮＢを１回増加させ（ステップＳ１８）、メモリ５００ｃの所定のエリア（燃料電池１用の累積回数記憶部）に書き込む（ステップＳ２０）。
【００５２】
なお所定時間経過しても、燃料電池１の発電電流がしきい値以上検知されないときには、燃料電池１の発電運転が実行されないため、プログラムはステップＳ３４に進むように設定されている。
【００５３】
更に、制御部５００は、メモリ５００ｃに書き込まれている現在までの燃料電池１用の累積運転時間の累積タイマーを読み込む（ステップＳ２２）と共に、燃料電池２用の累積運転時間に運転時間を累積させるように、累積運転時間の計測を開始する（ステップＳ２４）。更に、制御部５００は、燃料電池システムの停止スイッチ５０５の操作状況を読み込む（ステップＳ２６）。燃料電池システムの停止スイッチ５０５が停止側に操作されているか否か判定する（ステップＳ２８）。停止スイッチ５０５が停止側に操作されていなければ、操作されるまで待機する。
【００５４】
停止スイッチ５０５が停止側に操作されていると（ステップＳ２８のＹＥＳ）、燃料電池システムの発電運転は終了するため、制御部５００は、改質装置２用の累積運転時間の計測を終了すると共に、燃料電池１用の累積運転時間の計測を終了する（ステップＳ３０）。次に、制御部５００は、改質装置２用の累積運転時間をメモリ５００ｃの所定のエリア（改質装置２用の累積運転時間記憶部）に書き込むと共に、燃料電池１用の累積運転時間をメモリ５００ｃの所定のエリア（燃料電池１用の累積運転時間記憶部）に書き込む（ステップＳ３２）。制御部５００はその他の制御を行い（ステップＳ３４）、メインルーチンにリターンする。
【００５５】
ステップＳ２〜ステップＳ８は改質装置２に関する累積起動回数決定手段（累積運転回数決定手段）として機能する。ステップＳ１４〜ステップＳ２０は燃料電池１に関する累積起動回数決定手段（累積運転回数決定手段）として機能する。ステップＳ１０〜ステップＳ３２は改質装置２に関する累積運転時間決定手段として機能する。ステップＳ１２〜ステップＳ３２は燃料電池１に関する累積運転時間決定手段として機能する。なおフローチャートはこれに限定されるものではない。
【００５６】
上記した累積回数カウンタＮＡ，ＮＢは、所定の操作を実行しない限り、リセットされないため、改質装置２の累積起動回数、燃料電池１の累積起動回数を計測できる。同様に、上記した累積タイマーは、所定の操作を実行しない限り、リセットされないため、改質装置２の累積運転時間、燃料電池１の累積運転時間を計測できる。
【００５７】
上記したように本実施例によれば、改質装置２の累積起動回数、燃料電池１の累積起動回数は互いに独立して計測される。また改質装置２の累積運転時間、燃料電池１の累積運転時間は互いに独立して計測される。
【００５８】
本実施例によれば、燃料電池１の発電電流がしきい値以上検知される条件が満たされるとき（ステップＳ１４，１６）、燃料電池１の累積起動回数、燃料電池の累積運転時間がカウントされる。しかしながら改質装置２が運転されたとしても、燃料電池１の発電電流がしきい値以上検知されないときには、改質装置２の累積起動回数と改質装置２の累積運転時間との双方が計測される。しかし燃料電池１の累積起動回数と燃料電池１の累積運転時間とは、カウントされない。なお、所定時間経過しても、燃料電池１の発電電流がしきい値以上検知されないときには、システムの停止操作に移行する。
【００５９】
上記したように改質装置２が運転されたとしても、燃料電池１の発電電流がしきい値以上検知されない場合としては、改質装置２が運転されるものの発電運転に至るまでに、燃料供給源６１側の事情により改質用燃料の供給が停止される場合が挙げられる。あるいは、改質装置２が運転されるものの発電運転に至るまでに、燃料電池システムが停止する場合等が挙げられる。
【００６０】
図８は燃料電池１の通常の発電運転のときに実行するフローチャートを示す。図８に示すように、制御部５００は、燃料電池１の発電運転の状態を読み込み（ステップＳＢ２）、燃料電池１が通常の発電運転か否か判定する（ステップＳＢ４）。燃料電池１が通常の発電運転であれば（ステップＳＢ４のＹＥＳ）、制御部５００は、Ｖα１とＶβ１とＶβ２Ｖとを加算してＶ（Ｖ＝Ｖα１＋Ｖβ１＋Ｖβ２）を設定する（ステップＳＢ６）。具体的には、ポンプ２７ｂの改質用燃料の搬送能力および／または弁２５ａ、２５ｂの開度を制御する。
【００６１】
更に制御部５００はその流量指令信号をポンプ２７ｂ，弁２５ａ，２５ｂ等に出力し（ステップＳ８）、その他の処理を実行し（ステップＳＢ１０）、それに応じて、燃焼部３０に供給される燃焼用燃料の単位時間あたりの流量、燃焼部３０に供給される燃焼用空気の単位時間あたりの流量を制御し、メインルーチンにリターンする。なおフローチャートはこれに限定されるものではない。
【００６２】
本実施例によれば、改質水および改質用燃料に関するＳ／Ｃの値が規定されており、Ｓ／Ｃ＝３．０〜３．３となるように設定されている。ここで、Ｓ／Ｃの値は、（改質水に含まれるＨ２Ｏのモル数）／（改質用燃料に含まれる炭素成分のモル数）を意味する。Ｓ／Ｃの値は、蒸発部３６を介して改質部３４に供給されるＨ２Ｏの量に対応する。ここで、蒸発部３６に供給される改質水の流量が不足し、Ｓ／Ｃの値が適切でない場合には、改質部３４等においてカーボンが析出するコーキングが発生するおそれがあり、耐久性を損なうおそれがあり、好ましくない。従って、燃料電池１の累積起動回数および燃料電池１の累積運転時間が考慮されているため、改質装置２に供給される改質用燃料の単位時間あたりの流量Ｖが変化すれば、Ｓ／Ｃの値のうちのＣのパラメータが変化するため、改質装置２の蒸発部３６に供給される改質水の流量もこれに対応して設定される。なお、蒸発部３６に供給される改質水の流量を制御するには、ポンプ２７ｍの搬送能力および弁２５ｍの開度を制御する。
【００６３】
以上説明したように本実施例によれば、燃料電池１（触媒等）が経時的に変化するときであっても、改質装置２に供給される改質用燃料の単位時間あたりの流量Ｖについて、燃料電池１の累積起動回数および燃料電池１の累積運転時間を考慮し、Ｖ＝Ｖα１＋Ｖβ１＋Ｖβ２に設定する。このため燃料電池システムの発電性能が良好に得られる。このため燃料電池１または改質装置２の経時的な変化に対処することができる。なお、改質装置２に供給される改質用燃料の単位時間あたりの流量Ｖについて、累積運転時間に係る補正供給流量Ｖβ２を廃止し、Ｖ＝Ｖα１＋Ｖβ１としても良い。Ｖ＝Ｖα１＋Ｖβ２としても良い。
【実施例２】
【００６４】
図９〜図１１は実施例２を示す。本実施例は実施例１と基本的に同様の構成、作用効果を有するため、図１〜図３、図７および図８を準用する。さて本実施例においても、制御部５００は、燃料電池１の累積起動回数（累積運転回数）を求める累積起動回数決定手段（累積運転回数決定手段）として機能する。更に、制御部５００は、燃料電池１の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池１の累積運転回数に基づいて、制御部５００は燃料電池１の発電制御を行う。具体的には、制御部５００は、燃料電池１のカソード極に供給される単位時間あたりのカソードガスの流量を制御する。
【００６５】
図９は累積運転時間は、燃料電池１のカソード極に供給されるカソードガス（一般的には空気）の単位時間あたりの供給流量（供給量）について、基準供給流量Ｍα１（相対表示）を概念的に示す。基準供給流量Ｍα１は、燃料電池１の発電出力に関係しており、燃料電池１の発電運転の発電出力（２５０Ｗ、５００Ｗ、７５０Ｗ、１ｋＷ）に応じて求められており、燃料電池１の累積運転回数および燃料電池１の累積運転時間に無関係で設定される。
【００６６】
図１０は、燃料電池１の累積起動回数（累積運転回数に相当）と補正供給流量Ｍβ１（補正供給量，相対表示）を概念的に示す。図１１は、燃料電池１の累積運転時間と補正供給流量Ｍβ２（補正供給量，相対表示）との関係を概念的に示す。
【００６７】
燃料電池１のカソード極に供給されるカソードガスの目標供給流量Ｍは、基準供給流量Ｍα１と補正供給流量Ｍβ１と補正供給流量Ｍβ２との和に基づいて設定される（Ｍ＝Ｍα１＋Ｍβ１＋Ｍβ２）。具体的には、カソードガスの供給流量Ｍに応じて、カソードガス配管２００におけるポンプ２７ｋ、弁２７ｋが制御される。
【００６８】
このように燃料電池１のカソード極に供給されるカソードガスの供給流量Ｍが制御されると、これに対応するように、燃料電池１のアノード極に供給されるアノードガスの供給流量が制御部５００により制御される。つまり、改質装置２に供給される改質用燃料の単位時間あたりの流量、蒸発部３６に供給される単位時間あたりの改質水の流量が制御される。なお場合によっては、Ｍ＝Ｍα１＋Ｍβ１としても良い。またＭ＝Ｍα１＋Ｍβ２としても良い。
【実施例３】
【００６９】
図１２〜図１３は実施例３を示す。本実施例は実施例１と基本的に同様の構成、作用効果を有するため、図１〜図３、図７および図８を準用する。さて本実施例においても、制御部５００は、燃料電池１の累積起動回数（累積運転回数）を求める累積起動回数決定手段（累積運転回数決定手段）として機能する。更に、制御部５００は、燃料電池１の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池１の累積運転回数に基づいて、制御部５００は、燃料電池１の発電制御を行う。具体的には、制御部５００は、燃料電池１で発電される電流値を制御する。
【００７０】
図１２は、燃料電池１が発電する電流値（アンペア）について、発電出力と基準電流値Ｉα１との関係を概念的に示す。基準電流値Ｉα１は、燃料電池１の発電出力に関係するものの、燃料電池１の累積起動回数および累積運転時間に無関係で設定される。図１３は、燃料電池１の累積起動回数と補正電流値Ｉβ１（補正電流値、相対表示）との関係を概念的に示す。図１４は、燃料電池１の累積運転時間と補正電流値Ｉβ２（補正電流値、相対表示）との関係を概念的に示す。本実施例によれば、燃料電池１が発電する目標電流値Ｉは、基準電流値Ｉα１と補正電流値Ｉβ１と補正電流値Ｉβ２との和に基づいて設定される（Ｉ＝Ｉα１＋Ｉβ１＋Ｉβ２）。
【００７１】
ここで、燃料電池１の累積起動回数および燃料電池１の累積運転時間が増加すれば、発電電圧が次第に低下し、発電される電力が低下する傾向がある。この点本実施例によれば、燃料電池１または改質装置２が経時的に変化するときであっても、燃料電池１が発電する目標電流値Ｉを設定するにあたり、燃料電池１の累積起動回数および燃料電池１の累積運転時間を考慮し、Ｉ＝Ｉα１＋Ｉβ１＋Ｉβ２に設定し、燃料電池１の発電電流を増加させるため、必要な電力が確保される。このため、燃料電池１または改質装置２の経時的な変化に対処することができる。なお、燃料電池１の累積運転時間に関する補正電流値Ｉβ２を廃止し、Ｉ＝Ｉα１＋Ｉβ１としても良い。またＩ＝Ｉα１＋Ｉβ２としても良い。
【実施例４】
【００７２】
図１５〜図１７は実施例４を示す。本実施例は実施例１と基本的に同様の構成、作用効果を有するため、図１〜図３、図７および図８を準用する。さて本実施例においても、制御部５００は、燃料電池１の累積起動回数を求める累積起動回数決定手段として機能する。更に、制御部５００は、燃料電池１の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池１の累積運転回数に基づいて、制御部５００は、燃料電池１の発電制御を行うと共に、制御部５００は、ＣＯ酸化除去部３７に単位時間あたり供給する空気の流量を制御する。具体的には、ポンプ２７ｄの搬送能力および弁２５ｄの開度を制御する。
【００７３】
ところで、アノードガスに含まれる一酸化炭素を低減させるためには、ＣＯ酸化除去部３７に単位時間あたり供給する空気の流量を増加する方が好ましい。しかし燃料電池システムの据え付け当初では、改質装置２や燃料電池１に担持されている触媒も充分に活性化されているため、空気量を増加させるまでもない。更に、当該空気の流量を増加させると、燃料電池システムの耐用期間の平均効率が低下するおそれがある。更に、当該空気の流量を増加させると、反応速度が速い改質ガスの酸化反応は局所的に生成し易く、局所的に高温となるため、触媒の凝集つまりシンタリングの要因となるおそれがある。このため本実施例によれば、ＣＯ酸化除去部３７に単位時間あたり供給する空気の流量を抑えるように設定されている。そして、改質装置２および／または燃料電池１の累積起動回数、累積運転時間が増加すると、それに応じて、ＣＯ酸化除去部３７に単位時間あたり供給する空気の流量を増加するように設定されている。この結果、シンタリング劣化の進行をできるだけ遅らせることができる。更に説明を加える。
【００７４】
図１５は、ＣＯ酸化除去部３７に単位時間あたり供給する空気の流量について、基準流量Ｕα（相対表示）と発電出力との関係をが慰問的に示す。基準流量Ｕαは、燃料電池１の発電出力に関係するものの、燃料電池１の累積起動回数および累積運転時間に無関係で設定される。図１６は、燃料電池１の累積起動回数と補正流量Ｕβ１（補正供給量、相対表示）との関係を概念的に示す。図１７は、燃料電池１の累積運転時間と補正流量Ｕβ２（補正供給量、相対表示）との関係を概念的に示す。
【００７５】
ＣＯ酸化除去部３７に単位時間あたり供給する空気の目標流量Ｕについては、燃料電池１の累積起動回数と燃料電池１の累積運転時間とを考慮する。即ち、空気の流量Ｕは、基準流量Ｕα２と補正流量Ｕβ２と補正流量Ｕβ３との和に基づいて設定される（Ｕ＝Ｕα２＋Ｕβ２＋Ｕβ３）。空気の目標流量Ｕに応じて、制御部５００はポンプ２７ｄの搬送能力および／または弁２５ｄの開度を制御する。
【００７６】
本実施例によれば、燃料電池１および／または改質装置２が経時的に変化するときであっても、ＣＯ酸化除去部３７に単位時間あたり供給する空気の目標流量Ｕとしては、Ｕ＝Ｕα２＋Ｕβ２＋Ｕβ３に設定されるため、燃料電池１または改質装置２の経時的な変化に対処することができる。なお、補正流量Ｕβ３を廃止し、Ｕ＝Ｕα２＋Ｕβ２に基づいて設定しても良い。
【実施例５】
【００７７】
図１８〜図２０は実施例５を示す。本実施例は実施例１と基本的に同様の構成、作用効果を有する。さて本実施例においても、制御部５００は、燃料電池１の累積起動回数（累積運転回数）を求める累積起動回数決定手段（累積運転回数決定手段）として機能する。更に、制御部５００は、燃料電池１の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池１の累積運転回数に基づいて、制御部５００は、燃料電池１の発電制御を行う。具体的には、制御部５００は温度Ｔ１を制御する。温度Ｔ１は、前記したように、改質部３４の内側部３４の出口側の温度である。この場合、温度Ｔ１により改質用燃料が水素に転化する転化率が変化し、生成される水素量が改質されたアノードガスの流量が制御される。
【００７８】
図１８は、温度Ｔ１について、発電出力と温度Ｔ１（℃）の基準値Ｔ１α１との関係を概念的に示す。基準値Ｔ１α１は、燃料電池１の発電出力に関係するものの、燃料電池１の累積起動回数および累積運転時間に無関係で設定される。図１９は、燃料電池１の累積起動回数と補正値Ｔ１β１（相対表示）との関係を概念的に示す。図２０は、燃料電池１の累積運転時間と補正値Ｔ１β２（相対表示）との関係を概念的に示す。本実施例によれば、温度Ｔ１は、基準値Ｔ１α１と補正値Ｔ１β１と補正値Ｔ１β２との和に基づいて設定される（Ｔ１＝Ｔ１α１＋Ｔ１β１＋Ｔ１β２）。なお、燃料電池１の累積運転時間に関する補正電流値Ｔ１β２を廃止し、Ｔ１＝Ｔ１α１＋Ｔ１β１としても良い。あるいはＴ１＝Ｔ１α１＋Ｔ１β２としても良い。
【実施例６】
【００７９】
図２１〜図２３は実施例６を示す。本実施例は実施例１と基本的に同様の構成、作用効果を有する。さて本実施例においても、制御部５００は、燃料電池１の累積起動回数（累積運転回数）を求める累積起動回数決定手段（累積運転回数決定手段）として機能する。更に、制御部５００は、燃料電池１の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池１の累積運転回数に基づいて、制御部５００は、燃料電池１の発電制御を行う。具体的には、制御部５００は温度Ｔ１１（℃）を制御する。
【００８０】
図２１は、温度Ｔ１１について、発電出力と温度Ｔ１１の基準値Ｔ１１α１との関係を概念的に示す。基準値Ｔ１１α１は、燃料電池１の発電出力に関係するものの、燃料電池１の累積起動回数および累積運転時間に無関係で設定される。図２２は、燃料電池１の累積起動回数と補正値Ｔ１１β１（相対表示）との関係を概念的に示す。図２３は、燃料電池１の累積運転時間と補正値Ｔ１１β２（相対表示）との関係を概念的に示す。本実施例によれば、温度Ｔ１１は、基準値Ｔ１１α１と補正値Ｔ１１β１と補正値Ｔ１１β２との和に基づいて設定される（Ｔ１１＝Ｔ１１α１＋Ｔ１１β１＋Ｔ１１β２）。なお、燃料電池１の累積運転時間に関する補正電流値Ｔ１１β２を廃止し、Ｔ１１＝Ｔ１１α１＋Ｔ１１β１としても良い。あるいはＴ１１＝Ｔ１１α１＋Ｔ１１β２としても良い。
【実施例７】
【００８１】
図２４〜図２６は実施例７を示す。本実施例は実施例１と基本的に同様の構成、作用効果を有する。さて本実施例においても、制御部５００は、燃料電池１の累積起動回数（累積運転回数）を求める累積起動回数決定手段（累積運転回数決定手段）として機能する。更に、制御部５００は、燃料電池１の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池１の累積運転回数に基づいて、制御部５００は、燃料電池１の発電制御を行う。具体的には、制御部５００は燃料電池のカソードエア利用率Ｍを制御する。より具体的には、カソードエア利用率Ｍ（％）を制御することにより、カソードガス（空気）の単位時間あたりの流量を制御する。
カソードガス（空気）の目標流量＝電流値×所定値（初期値８０００）÷カソードエア利用率
【００８２】
図２４は、燃料電池のカソードエア利用率Ｍについて、発電出力とカソードエア利用率Ｍの基準値Ｍα１との関係を概念的に示す。基準値Ｍα１は、燃料電池１の発電出力に関係するものの、燃料電池１の累積起動回数および累積運転時間に無関係で設定される。図２５は、燃料電池１の累積起動回数と補正値Ｍβ１（相対表示）との関係を概念的に示す。図２６は、燃料電池１の累積運転時間と補正値Ｍβ２（相対表示）との関係を概念的に示す。本実施例によれば、燃料電池のカソードエア利用率Ｍは、基準値Ｍα１と補正値Ｍβ１と補正値Ｍβ２との和に基づいて設定される（Ｍ＝Ｍα１＋Ｍβ１＋Ｍβ２）。なお、Ｍ＝Ｍα１＋Ｍβ１としても良い。あるいはＭ＝Ｍα１＋Ｍβ２としても良い。
【実施例８】
【００８３】
図２７〜図２９は実施例８を示す。本実施例は実施例１と基本的に同様の構成、作用効果を有する。さて本実施例においても、制御部５００は、燃料電池１の累積起動回数（累積運転回数）を求める累積起動回数決定手段（累積運転回数決定手段）として機能する。更に、制御部５００は、燃料電池１の累積運転時間を求める累積運転時間決定手段として機能する。累積運転回数決定手段で求められた燃料電池１の累積運転回数に基づいて、制御部５００は、燃料電池１の発電制御を行う。具体的には、制御部５００は燃料電池の出力側に繋がれているインバータに燃料電池から入力される入力電流最大値Ｋを制御する。入力電流最大値Ｋは所定値に対する比率とする（％）。
【００８４】
図２７は、入力電流最大値Ｋ（％）について、発電出力と入力電流最大値Ｋの基準値Ｋα１との関係を概念的に示す。基準値Ｋα１は、燃料電池１の発電出力に関係するものの、燃料電池１の累積起動回数および累積運転時間に無関係で設定される。図２８は、燃料電池１の累積起動回数と補正値Ｋβ１（相対表示）との関係を概念的に示す。図２９は、燃料電池１の累積運転時間と補正値Ｋβ２（相対表示）との関係を概念的に示す。本実施例によれば、入力電流最大値Ｋは、基準値Ｋα１と補正値Ｋβ１と補正値Ｋβ２との和に基づいて設定される（Ｋ＝Ｋα１＋Ｋβ１＋Ｋβ２）。なお、Ｋ＝Ｋα１＋Ｋβ１としても良い。あるいはＫ＝Ｋα１＋Ｋβ２としても良い。
【００８５】
（その他）
本発明は上記した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更可能である。制御部５００は、基準供給量と補正供給量との和に基づいて定めるが、これに限らず、基準供給量と補正係数との積に基づいて制御することにしても良い。上記した実施例では、図１に示すように、蒸発部３６およびＣＯ酸化除去部３７は、改質部３４と一体化されているが、改質部３４から距離的に分離されていても良い。ＣＯシフト部５は改質部３４から距離的に分離されていても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は例えば車両用、定置用、電子機器用、電気機器用、携帯用等の燃料電池システムに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】実施例１に係り、改質装置および燃料電池を有する燃料電池システムのシステム図である。
【図２】実施例１に係り、改質装置付近の拡大図である。
【図３】制御部の関係を概念的に示すブロック図である。
【図４】改質装置に供給される改質用燃料の単位時間あたりの供給流量について、基準供給流量Ｖα１（相対表示）を示すグラフである。
【図５】燃料電池の累積起動回数（相対表示）と補正供給流量Ｖβ１（相対表示）との関係を概念的に示すグラフである。
【図６】燃料電池の累積運転時間（相対表示）と補正供給流量Ｖβ２（相対表示）との関係を概念的に示すグラフである。
【図７】制御部が実行する処理１を示すフローチャートである。
【図８】制御部が実行する処理２を示すフローチャートである。
【図９】燃料電池のカソード極に供給されるカソードガスの単位時間あたりの供給流量について、基準供給流量Ｍα１（相対表示）を示すグラフである。
【図１０】燃料電池の累積起動回数（相対表示）と補正供給流量Ｍβ１（相対表示）との関係を概念的に示すグラフである。
【図１１】燃料電池の累積運転時間（相対表示）と補正供給流量Ｍβ２（相対表示）との関係を概念的に示すグラフである。
【図１２】燃料電池が発電する電流値について、発電出力と基準電流値（相対表示）との関係を概念的に示すグラフである。
【図１３】燃料電池の累積起動回数（相対表示）と補正電流値Ｉβ１（相対表示）との関係を概念的に示すグラフである。
【図１４】燃料電池の累積運転時間（相対表示）と補正電流値Ｉβ２（相対表示）との関係を概念的に示すグラフである。
【図１５】ＣＯ酸化除去部に単位時間あたり供給する空気の流量について、基準流量（相対表示）と発電出力との関係を概念的に示すグラフである。
【図１６】燃料電池の累積起動回数（相対表示）と補正流量Ｕβ１（相対表示）との関係を概念的に示すグラフである。
【図１７】燃料電池の累積運転時間（相対表示）と補正流量Ｕβ２（相対表示）との関係を概念的に示すグラフである。
【図１８】温度Ｔ１について、基準値Ｔ１α１（相対表示）を示すグラフである。
【図１９】燃料電池の累積起動回数（相対表示）と補正値Ｔ１β１（相対表示）との関係を概念的に示すグラフである。
【図２０】燃料電池の累積運転時間（相対表示）と補正値Ｔ１β２（相対表示）との関係を概念的に示すグラフである。
【図２１】温度Ｔ１１について、基準値Ｔ１１α１（相対表示）を示すグラフである。
【図２２】燃料電池の累積起動回数（相対表示）と補正値Ｔ１１β１（相対表示）との関係を概念的に示すグラフである。
【図２３】燃料電池の累積運転時間（相対表示）と補正値Ｔ１１β２（相対表示）との関係を概念的に示すグラフである。
【図２４】カソードエア利用率について、基準値Ｍα１（相対表示）を示すグラフである。
【図２５】燃料電池の累積起動回数（相対表示）とカソードエア利用率の補正値Ｍβ１（相対表示）との関係を概念的に示すグラフである。
【図２６】燃料電池の累積運転時間（相対表示）とカソードエア利用率の補正値Ｍβ２（相対表示）との関係を概念的に示すグラフである。
【図２７】入力電流最大値について、基準値Ｋα１（相対表示）を示すグラフである。
【図２８】燃料電池の累積起動回数（相対表示）と入力電流最大値の補正値Ｋβ１（相対表示）との関係を概念的に示すグラフである。
【図２９】燃料電池の累積運転時間（相対表示）と入力電流最大値の補正値Ｋβ２（相対表示）との関係を概念的に示すグラフである。
【符号の説明】
【００８８】
１は燃料電池、２は改質装置、３０は燃焼部、３１は断熱部、３４は改質部、３６は蒸発部、３７はＣＯ酸化除去部、４は熱交換部、５はＣＯシフト部、６２は燃料配管、７２は空気配管（酸素供給部）、８１は水タンク、８２は改質水配管（改質水供給部）、１００はアノードガス配管、２００はカソードガス配管、３００は水蒸気配管、４００は浄化配管、５００は制御部（累積運転回数決定手段、累積運転時間決定手段）、３１ｔは改質部温度検知器、３８はＣＯ酸化除去部温度検知器、５５はＣＯシフト部温度検知器、６５は温度検知器を示す。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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