(57)【要約】【課題】燃料電池発電システムにおいて、改質器のバーナを安定的に燃焼させつづけられる技術を提供すること。【解決手段】本発明は、改質器と、改質器用バーナと、ファンと、改質器が生成した水素ガスを燃料電池に送るとともにオフガスをバーナに送る第１経路と、改質器が生成した水素ガスを燃料電池をバイパスしてバーナに送る第２経路と、制御部と、記憶部と、調整手段を備えている。制御部は、バーナが改質器を加熱する過程で、改質器にプロパンを供給しない第１状態から、改質器にプロパンを供給するとともに第２経路のみを開ける第２状態を経て、改質器にプロパンを供給するとともに第１経路のみを開ける第３状態に順に切換える。記憶部は、各状態で供給するプロパン量と空気量を記憶している。調整手段は、記憶部の記憶内容に基づいて、バーナに供給するプロパン量と空気量を調整する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素系物質から水素ガスを生成する改質器と、
改質器に炭化水素系物質を供給する炭化水素系物質供給手段と、
改質器を加熱するバーナと、
バーナに燃焼用燃料を供給する燃焼用燃料供給手段と、
バーナに燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段と、
改質器が生成した水素ガスを水素ガス消費部に送るとともに水素ガス消費部で消費されなかった水素ガスをバーナに送る第１経路と、
改質器が生成した水素ガスを水素ガス消費部をバイパスしてバーナに送る第２経路と、
バーナが改質器を加熱する過程で、炭化水素系物質供給手段が炭化水素系物質を供給しない第１状態から、炭化水素系物質供給手段が炭化水素系物質を供給するとともに第１経路を閉じて第２経路を開いている第２状態を経て、炭化水素系物質供給手段が炭化水素系物質を供給するとともに第１経路を開いて第２経路を閉じている第３状態に順に切換える制御装置と、
それぞれの状態毎に、当該状態で供給する「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を記憶している記憶手段と、
記憶手段の記憶内容に基づいて、燃焼用燃料供給手段が供給する燃焼用燃料量と燃焼用空気供給手段が供給する燃焼用空気量を調整する調整手段と、
を備える改質器を利用するシステム。
【請求項２】
前記改質器で水素ガス生成反応を実現する触媒の温度を検出する触媒温度センサをさらに備え、
前記記憶手段は、第１状態に対応して「センサ検出温度と燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を記憶していることを特徴とする請求項１に記載の改質器を利用するシステム。
【請求項３】
前記記憶手段は、第１状態から第２状態に切換わる第１遷移状態で用いる「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」と、第２状態から第３状態に切換わる第２遷移状態で用いる「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を記憶していることを特徴とする請求項１又は２に記載の改質器を利用するシステム。
【請求項４】
前記改質器で水素ガス生成反応を実現する触媒の温度を検出する触媒温度センサをさらに備え、
前記制御装置は、センサ検出温度が所定値に達すると第１状態から第２状態へ移行させるとともに、センサ検出温度が前記所定値付近に安定すると第２状態から第３状態へ移行させるものであり、
前記調整手段は、第３状態の間のセンサ検出温度が前記所定値から離れるシステムについて、センサ検出温度が前記所定値に近づくように燃焼用燃料供給手段が供給する燃焼用燃料量及び／又は燃焼用空気供給手段が供給する燃焼用空気量を変更する変更手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の改質器を利用するシステム。
【請求項５】
前記変更手段は、センサ検出温度と前記所定値との差に基づいて、燃焼用燃料供給手段が供給する燃焼用燃料量及び／又は燃焼用空気供給手段が供給する燃焼用空気量を変更する程度を決定することを特徴とする請求項４に記載の改質器を利用するシステム。
【請求項６】
燃焼用燃料供給手段が供給する燃焼用燃料量及び／又は燃焼用空気供給手段が供給する燃焼用空気量が所定範囲を超えて変更された場合に、異常の報知及び／又はシステム動作の停止を実行する手段をさらに備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の改質器を利用するシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素ガスを生成する改質器を利用するシステム（改質器システム）に関する。特に、改質器を加熱するバーナの燃焼制御技術に関する。本発明の改質器システムの典型例には、改質器が生成した水素ガスと空気中の酸素を反応させて発電する燃料電池を用いる発電システムを挙げることができる。
【０００２】
【従来の技術】特許文献１（特開２００１−１７６５２８号公報）に燃料電池発電システムが開示されている。このシステムは、炭化水素系物質から水素ガスを生成する改質器と、改質器に炭化水素系物質を供給する炭化水素系物質供給手段と、改質器（特に改質器内の触媒）を加熱するバーナと、バーナに燃焼用燃料を供給する燃焼用燃料供給手段と、バーナに燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段を備えている。さらに、改質器が生成した水素ガスを燃料電池に送るとともに燃料電池で消費されなかった水素ガス（オフガス）をバーナに送る第１経路と、改質器が生成した水素ガスを燃料電池をバイパスしてバーナに送る第２経路を備えている。バーナに送られた水素ガスはバーナで燃焼されて改質器の加熱に用いられる。
上記の構成を有する燃料電池発電システムでは、バーナが改質器を加熱する過程において、以下の各状態が順に実現されていく。
第１状態：炭化水素系物質供給手段が炭化水素系物質を改質器に供給しない状態で、バーナの燃焼熱によって改質器内の触媒を加熱する。第１状態によって、触媒が約７００℃まで昇温される。触媒温度が約７００℃に達すると、第２状態へ移行する。
第２状態：炭化水素系物質供給手段が炭化水素系物質を改質器に供給しはじめる。改質器内で水素生成反応が開始する。第２状態では、触媒温度が安定していない可能性があるために、改質器が生成した水素ガスを燃料電池に送らない。即ち、第１経路を閉じて第２経路を開き、燃料電池をバイパスして水素ガスをバーナに送る。第２状態によって触媒温度が安定すると、第３状態へ移行する。
第３状態：第１経路を開いて第２経路を閉じて第３状態へ移行する。改質器が生成した水素ガスが燃料電池に送られる。燃料電池は、送られてくる水素ガスと空気中の酸素を用いて発電する。燃料電池で発電反応に消費されなかった水素ガス（オフガス）は、バーナに送られて燃焼用燃料の一部とされる。
【０００３】
特許文献１に記載の燃料電池発電システムでは、バーナに供給される燃焼用燃料量や水素ガス量からバーナで必要な燃焼用空気量を計算し、その計算された燃焼用空気量となるように燃焼用空気供給手段が調整される。
また、特許文献２には、バーナに供給している燃焼用空気量や燃焼用燃料量を測定し、その測定結果に基づいて燃焼用空気量や燃焼用燃料量をフィードバック制御する装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１７６５２８号公報
【特許文献２】
特開２００１−１６５４３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】燃料電池発電システムでは、第１状態から第２状態へ移行すると、バーナが必要とする燃焼用空気量が変わる。あるいは、燃焼用燃料量と燃焼用空気量の比率が変化する。第１状態では送られてこなかった水素ガスがバーナに送られたり、バーナに供給される燃焼用燃料量が変化するためである。また、第２状態から第３状態へ移行するときにも、バーナに送られてくる水素ガス量が変化したり、バーナに供給される燃焼用燃料量が変化したりするために、バーナが必要とする燃焼用空気量が変わる。あるいは、燃焼用燃料量と燃焼用空気量の比率が変化する。
特許文献１のシステムでは、状態が移行したときに燃焼用空気量を計算し直す時間が必要である。また、特許文献２のシステムでは、フィードバック制御による応答遅れがどうしても生じる。従って、これらのシステムでは、バーナに供給される燃焼用燃料量や水素ガス量が変化すると、その変化に対応して燃焼用空気量や燃焼用燃料量を調整するのが遅れる可能性がある。このため、状態移行時に、燃焼用空気量が多くなりすぎてバーナが失火したり、燃焼用空気量が少なくなりすぎてバーナで逆火現象が生じたりする可能性がある。
【０００６】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、改質器のバーナを安定的に燃焼させつづけられる技術を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段と作用と効果】本発明で創作された請求項１の発明は、改質器を利用するシステム（改質器システム）に関する。典型的には燃料電池発電システムに具体化されるが、水素を燃料とする燃焼システムや水素を燃料とするエンジンシステムにも具象化される。
このシステムは、炭化水素系物質から水素ガスを生成する改質器と、改質器に炭化水素系物質を供給する炭化水素系物質供給手段と、改質器を加熱するバーナと、バーナに燃焼用燃料を供給する燃焼用燃料供給手段と、バーナに燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段と、改質器が生成した水素ガスを水素ガス消費部に送るとともに水素ガス消費部で消費されなかった水素ガスをバーナに送る第１経路と、改質器が生成した水素ガスを水素ガス消費部をバイパスしてバーナに送る第２経路とを備えている。同システムは、さらに、制御装置と記憶手段と調整手段を備えている。
制御装置は、バーナが改質器を加熱する過程で、炭化水素系物質供給手段が炭化水素系物質を供給しない第１状態から、炭化水素系物質供給手段が炭化水素系物質を供給するとともに第１経路を閉じて第２経路を開いている第２状態を経て、炭化水素系物質供給手段が炭化水素系物質を供給するとともに第１経路を開いて第２経路を閉じている第３状態に順に切換える。記憶手段は、それぞれの状態で供給する「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を記憶している。記憶手段に記憶されている「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」は、第１状態と第２状態と第３状態に応じてそれぞれ固有に設定されている。調整手段は、記憶手段の記憶内容に基づいて、燃焼用燃料供給手段が供給する燃焼用燃料量と燃焼用空気供給手段が供給する燃焼用空気量を調整する。
【０００８】
ここでいう燃料量と空気量は単位時間あたりの量を言い、流量に相当する。上記記憶手段では、燃料量を質量の単位で記憶していてもよい。あるいは通電する電流に比例して開度を変える比例弁によって燃料量が調整される場合には、比例弁に通電する電流の単位で燃料量を記憶していてもよい。同様に、空気量を質量の単位で記憶していてもよいし、燃焼用空気供給手段がファンである場合は、ファン回転数の単位で空気量を記憶していてもよい。
状態毎に「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を記憶しておくと、いずれの状態でも、バーナで失火や逆火が生じない関係を記憶しておくことができる。状態が移行したときには、その移行タイミングに合わせて、移行後の状態で失火や逆火が生じない燃焼用燃料量と燃焼用空気量に調整されることになる。このため、状態が移行しても、空気過多状態又は燃料過多状態にならず、バーナにおいて安定的な燃焼を継続できる。
【０００９】
上記したシステムに、改質器で水素ガス生成反応を実現する触媒の温度を検出する触媒温度センサを付加することが好ましい。この場合、記憶手段には、第１状態に対応して「センサ検出温度と燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を記憶しておくことが好ましい（請求項２）。
このシステムによると、第１状態では、触媒温度に応じて燃焼用燃料量と燃焼用空気量を変化させることができる。例えば、第１状態で用いる「センサ検出温度と燃焼用燃料量と燃焼用空気量」に、触媒温度が高くなるにつれて燃焼用燃料量と燃焼用空気量が少なくなる関係が記憶されている場合には、触媒温度が高くなるにつれてバーナに供給される燃焼用燃料量と燃焼用空気量が少なくなっていく。この場合、触媒温度が上がるにつれて、触媒温度の上昇速度が減少していくことになる。このために、触媒温度が目的とする温度を大きくオーバーしまうことを防止でき、触媒の劣化を防止することができる。
【００１０】
また、記憶手段に、第１状態から第２状態に切換わる第１遷移状態で用いる「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」と、第２状態から第３状態に切換わる第２遷移状態で用いる「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を記憶しておくことが好ましい（請求項３）。
第１状態では、水素ガスが生成されないために、第２経路は空気（又は空気リッチなガス）で満たされている。このために、第２状態に移行した直後には、水素に代えて空気（又は空気リッチなガス）がバーナに供給される。第１状態から第２状態の切換わる第１遷移状態で用いる「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を別に記憶しておき、そこに第２経路から空気（又は空気リッチなガス）がバーナに供給されることを織り込んでおくと、状態切換えに伴う遷移状態でバーナは良好に燃焼しつづける。
第２状態では、第１経路は空気（又は空気リッチなガス）で満たされている。このために、第３状態に移行した直後には、水素に代えて空気（又は空気リッチなガス）がバーナに供給される。第２状態から第３状態の切換わる第２遷移状態で用いる「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を別に記憶しておき、そこに第１経路から空気（又は空気リッチなガス）がバーナに供給されることを織り込んでおくと、状態切換えに伴う遷移状態でバーナは良好に燃焼しつづける。
遷移状態の持続期間は予め時間で設定してもよい。この場合、第２経路（第１経路）の長さや口径等に応じて時間を設定しておくことが好ましい。
【００１１】
また、改質器で水素ガス生成反応を実現する触媒の温度を検出する触媒温度センサを備えており、制御装置が、センサ検出温度が所定値に達すると第１状態から第２状態へ移行させるとともに、センサ検出温度が前記所定値付近に安定すると第２状態から第３状態へ移行させるものである場合、第３状態の間のセンサ検出温度が前記した所定値から離れるシステムについて、調整手段に、センサ検出温度が所定値に近づくように燃焼用燃料供給手段が供給する燃焼用燃料量及び／又は燃焼用空気供給手段が供給する燃焼用空気量を変更する変更手段を設けておくことが好ましい（請求項４）。
工場出荷時に、第３状態で用いる「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を記憶手段に記憶しておくと、多くの場合には、改質反応に適した触媒温度に調整される。しかしながら、用いる燃焼用燃料の質や、システムがおかれている環境によって意図した触媒温度に調整されない場合がある。このような場合に、燃焼用燃料供給手段が供給する燃焼用燃料量や燃焼用空気供給手段が供給する燃焼用空気量を変更する手段が設けられていると、改質反応に適した触媒温度が得られるように調整することができる。
【００１２】
請求項４の改質器システムの場合、センサ検出温度と前記所定値との差に基づいて、燃焼用燃料供給手段が供給する燃焼用燃料量及び／又は燃焼用空気供給手段が供給する燃焼用空気量を変更する程度を決定することが好ましい（請求項５）。
変更の程度が決定されると、改質反応に適した触媒温度が得られるように調整する作業が簡単化される。
【００１３】
また、請求項４又は５の改質器システムにおいて、燃焼用燃料供給手段が供給する燃焼用燃料量及び／又は燃焼用空気供給手段が供給する燃焼用空気量が所定範囲を超えて変更された場合に、異常の報知及び／又はシステム動作の停止を実行する手段を設けておくようにしてもよい（請求項６）。
用いる燃焼用燃料の質等によって意図した触媒温度に調整されないことはあるが、大抵の場合、上記した所定範囲内で燃焼用燃料量や燃焼用空気量を変更すれば意図した触媒温度に調整できる。所定範囲を超えて燃焼用燃料量や燃焼用空気量が変更される場合は、システムにおいてなんらかの異常が発生している可能性が高い。本発明は、異常を報知したり、システム動作を停止したりすることによって、異常が発生しているシステムが動作し続けることを防止する。
【００１４】
【発明の実施の形態】上記した各請求項に記載の発明は、以下に示す形態で好適に実施することができる。
（形態１）請求項に記載の水素ガス消費部は燃料電池であり、改質器システムは燃料電池発電システムである。
（形態２）請求項に記載の改質器は、炭化水素系物質（例えばプロパン）と水蒸気を高温の触媒の下で反応させることによって水素ガスを生成する。
（形態３）請求項に記載の炭化水素系物質と燃焼用燃料はプロパンである。炭化水素系物質供給手段は、容器に収容されているプロパンを改質器に供給する。燃焼用燃料供給手段は、容器に収容されているプロパンをバーナに供給する。
（形態４）請求項に記載の燃焼用空気供給手段はファンである。ファンの回転数が大きくなるにつれてバーナに供給される燃焼用空気量は大きくなる。
（形態５）請求項に記載の燃焼用燃料供給手段は、比例弁とその比例弁に通電する電流を制御する装置とによって構成される。比例弁に通電する電流が大きくなるにつれて弁の開度が大きくなり、これによりバーナに供給される燃焼用燃料量が大きくなる。
（形態６）請求項に記載の記憶手段は、横軸にファン回転数をとるとともに縦軸に比例弁電流をとった座標平面上に描かれた線分を第１状態に対応づけて記憶しており、同座標平面上に描かれた点を第２状態に対応づけて記憶しており、同座標平面上に描かれた点を第３状態に対応づけて記憶している。第３状態の点は、燃料電池の発電量に応じて同座標平面上での位置を変える。第１状態に対応する線分は触媒温度に対応して伸びており、触媒温度が低温であれば線分のうちの大きなファン回転数と比例弁電流が採用され、触媒温度が高温であれば線分のうちの小さなファン回転数と比例弁電流が採用される。
（形態７）請求項に記載の記憶手段は、第１状態に対応付けて、触媒温度が第１所定温度以下の場合にはファン回転数が第１所定数であることを記憶しており、触媒温度が第２所定温度以上の場合にはファン回転数が第２所定数であることを記憶しており、触媒温度が第１所定温度以上で第２所定温度以下の場合には、ファン回転数が第１所定数から第２所定数に変化する関係を記憶している。
（形態８）第３状態の間のセンサ検出温度が所定値から大きく離れるシステムについては、センサ検出温度が所定値に近づくように、記憶手段に記憶されていて第３状態で参照する「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を記憶しなおす手段が設けられている。
【００１５】
（形態９）燃料電池発電システムの場合、燃料電池の発電量を複数段階のいずれかから選択できる。例えば、燃料電池の発電量は、５００、１０００、１５００（Ｗ）のいずれかから選択される。燃料電池で発電運転をしている最中に発電量が変えられることもある。燃料電池の発電量が複数段階存在する場合、記憶手段は、第３状態に対応づけて、燃料電池の発電量の段階毎に「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を記憶している。例えば、燃料電池が上記した３つの発電量のいずれかに設定される場合、第１記憶手段は、３段階の発電量のそれぞれに対応した「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を記憶している。
（形態１０）請求項に記載の制御装置は、第１状態から第２状態へ移行するとき及び／又は第２状態から第３状態へ移行するときにバーナを点火動作させる。
このようにすると、状態が移行するときに、万が一バーナが失火したとしてもすぐに再点火できる。
【００１６】
【実施例】
（第１実施例）以下、本発明を具体化した燃料電池発電システムについて説明する。
図１は、燃料電池発電システム１０の概略システム図を示したものである。燃料電池発電システム１０は、改質器２０と、バーナ２２と、ファン２４と、原燃料ガス収容部３０と、燃料電池４０と、制御部５０等から構成されている。
改質器２０は、原燃料ガス収容部３０から供給された炭化水素系の原燃料（プロパン）と水蒸気を高温の触媒の下で反応させて水素を生成する。改質器２０内には、水素生成反応を促す触媒が収納されている。触媒温度が約７００℃以下であると水素生成反応が充分に起こらないために、改質器加熱用のバーナ２２によって触媒が約７００℃まで加熱される。改質器２０の動作は制御部５０が制御する。図１の破線は、各種装置と制御部５０とを接続する信号線を表している。
改質器２０の内部には、触媒の温度を検出する触媒温度センサ２６が設置されている。触媒温度センサ２６は制御部５０と接続されている。触媒温度センサ２６は、検出した温度を制御部５０に出力する。これにより制御部５０は触媒温度を監視できる。触媒温度センサ２６は、触媒の温度を直接に検出するものであってもよいが、改質器の容器温度等にように、触媒温度に連動して変動する部分の温度から間接的に触媒温度を検出するものであってもよい。
ファン２４は、羽根を回転させるモータを有している。このモータは、制御部５０から出力される制御信号に応じた回転数で羽根を回転させる。ファン２４が駆動することによってバーナ２２に燃焼用空気が供給される。ファン２４の回転数が大きいとバーナ２２に供給される燃焼用空気量が多くなり、回転数が小さいとバーナ２２に供給される燃焼用空気量は少なくなる。
【００１７】
原燃料ガス収容部３０はプロパンを収納している。原燃料ガス収容部３０には、経路７０ａが接続されている。経路７０ａは、原燃料ガス収容部３０からプロパンを送る。経路７０ａは途中で二手に分かれている。その一方は、改質器２０側に伸びる経路７０ｂであり、他方は、バーナ２２側に伸びる経路７０ｃである。経路７０ｂには弁８６が挿入されている。弁８６を開けると、原燃料ガス収容部３０のプロパンが改質器２０に送られる。弁８６は、制御部５０から出力される制御信号に基づいて開度が調整される。経路７０ｃには、比例弁８２と大小２つの径をもつノズル８４が配置されている。比例弁８２を開けると、原燃料ガス収容部３０のプロパンがバーナ２２に送られる。比例弁８２は、制御部５０から出力される制御信号に基づいて電流を流し、その電流量に比例して開度が変化する。比例弁８２の開度が大きいとバーナ２２に送られるプロパン量が多くなり、開度が小さいとバーナ２２に送られるプロパン量が少なくなる。
ノズル８４は大径又は小径のいずれかが選択される。ノズル８４の径は、制御部５０からの制御信号に基づいて選択される。このシステム１０では、比例弁８２とノズル８４の径（大又は小）とを組合せることによって、バーナ２２に供給可能なプロパン量のレンジを広く確保している。
バーナ２２は、送られてくるプロパンを燃焼して改質器２０内の触媒を加熱する。バーナ２２は、プロパンのみならず改質器２０が生成した水素ガスも燃焼する。この点は後述する。バーナ２２は、制御部５０から出力される制御信号に基づいて点火動作や消火動作を行なう。
【００１８】
改質器２０には、改質器２０に水（水蒸気）を送る経路９０と、改質器２０が生成した水素ガス（改質ガス）を送る経路６０ａとが接続されている。改質器２０は、経路９０から送られてくる水蒸気と、経路７０ｂによって送られてくるプロパンとを用いて水素生成反応を起こす。改質ガス経路６０ａには弁８８が設置されている。弁８８には、燃料電池４０側に伸びる経路６０ｂと、燃料電池４０をバイパスしてバーナ２２側に伸びる経路６０ｃが接続されている。弁８８は、制御部５０から出力される制御信号に基づいて経路６０ｂ，６０ｃのいずれかを開口する。
経路６０ｂは燃料電池４０と接続されている。経路６０ｂ内を流れる水素ガスは燃料電池４０に取り込まれる。燃料電池４０は、この水素ガスを消費して発電する（請求項で言う水素ガス消費部）。具体的には、水素ガスと空気中の酸素とを反応させて電気を発生させる。燃料電池４０は、送られてくる水素ガスのすべてを発電反応に消費することができない。発電反応に消費されなかった水素ガス（オフガス）は、経路６２（請求項で言う第１経路）によってバーナ２２に送られる。バーナ２２は、送られてきた水素ガスを燃焼する。本システム１０では、プロパンだけでなく水素ガスもバーナ２２において燃料として使用される。燃料電池４０は、制御部５０から出力される制御信号に基づいて駆動する。なお、燃料電池４０の発電量は多段階に調整でき、本実施例では３段階のいずれかに調整できる。本実施例の燃料電池４０において、最も小さい発電量は５００（Ｗ）であり、最も大きい発電量は１５００（Ｗ）である。そして、それらの間の１０００（Ｗ）でも発電できる。
弁８６の開度が変えられると改質器２０に供給されるプロパン量が変わり、改質器２０に供給されるプロパン量が変わると改質器２０で生成される水素ガス量が変わり、改質器２０で生成される水素ガス量が変わると燃料電池４０に供給される水素ガス量が変わり、燃料電池４０に供給される水素ガス量が変わると燃料電池４０で発電される電力が変わる。燃料電池４０の発電量が変わると燃料電池４０からバーナ２２に送られるオフガス量も変わる。
経路６０ｃ（請求項の第２経路）は、燃料電池４０（水素ガス消費部）をバイパスして水素ガスをバーナ２２に送る。第１経路６０ｂが閉じられて第２経路６０ｃが開かれるのは、改質器２０内の触媒温度が安定しておらず、水素ガスを安定して生成できないときである。この点は後で詳しく説明する。
【００１９】
続いて図２を参照して、制御部５０の構成について説明する。制御部５０は、処理部１２０と、記憶部１２２と、入力ポート１２４と、出力ポート１２６とを備えている。処理部１２０は、図示省略の信号線によって入力ポート１２４や出力ポート１２６と接続されている。また処理部１２０は、記憶部１２２の記憶内容を参照できるように構成されている。処理部１２０は、予め設定されたプログラムに従って燃料電池発電システム１０の動作を統括的に制御する。記憶部１２２は、種々のデータを記憶している。記憶部１２２の記憶内容については後で詳しく説明する。入力ポート１２４には、触媒温度センサ２６が接続されており、温度センサ２６が検出する触媒温度が常時入力されている。また、図示していないリモコンから出力される発電運転開始信号や発電運転停止信号を入力する。リモコンの操作は本システム１０の使用者が行なう。入力ポート１２４に入力される触媒温度や発電運転開始（停止）信号等は、処理部１２０に取り込まれる。出力ポート１２６は、各機器２０，２２，２４，４０，８２，８４，８６，８８等と接続されている。処理部１２０は、出力ポート１２６を介して各機器に対して制御信号を出力する。なお、制御部５０は、上記した他にもいわゆるＦＲ信号やファン回転数検知信号等を取り込んだり、他の機器に対して制御信号を出力しているが、これらは公知の燃料電池発電システムと同様であり、詳しい説明は省略する。
【００２０】
次に、図３を参照して、本システム１０の動作を簡単に説明する。図３には、燃料電池発電システム１０の動作タイムチャートを簡単に示している。
（状態１：モードI）
改質器２０内の触媒温度を上げるためにバーナ２２によって触媒を加熱する。この状態１では、プロパンガスをバーナ２２に送る。弁８２が開かれている。弁８２の開度がどのようにされるか、そしてノズル８４の径がどのように選択されるかは後で詳しく説明する。状態１では、弁８６は閉じられており、プロパンが改質器２０に供給されないようになっている。状態１によって、改質器２０内の触媒が約７００℃まで加熱される。
【００２１】
（状態２：モードII）
弁８６を開けて改質器２０にプロパンを供給する。経路９０から改質器２０に水を送る。これにより、改質器２０内で水素生成反応が起こって水素が生成される。水素生成反応はかなりの吸熱反応である。このために、水素を生成すると触媒温度が下がる。この状態２では、水素を連続して生成し続けても、触媒温度が約７００℃に維持されるようにする。即ち、触媒温度を安定させて、それにより水素ガスを安定して生成させるためのモードである。
状態２では、弁８８によって第２経路６０ｃが開放されている（第１経路６０ｂは閉じられている）。このために、改質器２０で生成された水素ガスは、燃料電池４０をバイパスしてバーナ２２に送られる。
【００２２】
なお、状態１のときは水素ガスを生成しないために、状態２の移行時には経路６０ａ，６０ｃ，６２内に空気リッチなガスが充填されている。このため、状態２に移行してからしばらくは、経路６０ａ，６０ｃ，６２内の空気リッチなガスがバーナ２２に供給される。従って、状態２に移行した時に第２経路から水素が送られてくるものとしてファン２４を駆動すると、バーナ２２では空気過多状態になる。この場合、バーナ２４の炎が安定せず（炎がリフトする現象が起こる）失火する可能性もある。本システム１０では、状態２への移行直後には経路６０ａ，６０ｃ，６２内の空気リッチなガスが送られてくることを考慮して、ファン２４の回転数（ファン２４がバーナ２２に供給する燃焼用空気量）や比例弁８２の電流量（バーナ２２に供給するプロパン量）を制御する。以下では、このようにしてバーナ２２に供給する燃焼用空気量やプロパン量を調整することを「エアーかみ対策」と記載する。エアーかみ対策は、請求項でいう遷移状態で実行される。
【００２３】
（状態３：モードIII）
本モードでは、触媒温度が安定した下で水素ガスが生成される。弁８８によって第１経路６０ｂが開かれている（第２経路６０ｃが閉じられる）。改質器２０で生成された水素ガスは、経路６０ａ，６０ｂを介して燃料電池４０に送られる。燃料電池４０は発電運転を行なう。燃料電池４０で消費されなかった水素ガス（余った水素ガス；オフガス）は、経路６２によってバーナ２２に送られる。
状態２への切換え時と同様に、状態３へ移行してからしばらくは「エアーかみ対策」を行なう。状態２の状態では経路６０ｂには空気リッチなガスが充填されている。このために、状態３へ移行してからしばらくは、経路６０ｂ内の空気リッチなガスがバーナ２２に供給される。この空気リッチなガスを考慮してバーナ２２に供給する燃焼用空気量やプロパン量を調整する。
【００２４】
続いて制御部５０の記憶部１２２で記憶されているデータについて説明する。図４から図１０に記憶部１２２に記憶されている複数のデータが示されている。図４に示すように、記憶部１２２は、モード毎のノズル径を記憶している。状態１のときは大径であり、状態２と状態３のときは小径である。
【００２５】
図５に示すように、記憶部１２２は、触媒温度に対するファン回転数の関係を記憶している。この図５の記憶内容は状態１のときに参照されるものである。触媒温度が５００℃未満の場合は、ファン回転数が高く（３００Ｈｚ）指定されている。触媒温度が５００℃から６８０℃までの間は、触媒温度が上昇する程ファン回転数が減少している。また、触媒温度が６８０℃を超えると、ファン回転数が低く（１２０Ｈｚ）指定される。
【００２６】
図６〜図８に示すように、記憶部１２２は、ファン回転数と比例弁電流量を記憶している。図６の記憶内容は状態１のときに参照されるものである。図７の記憶内容は状態２のときに参照されるものである。また図８の記憶内容は状態３のときに参照されるものである。
図６には、点Ａと点Ｂを結ぶ線分が示されている。ファン回転数がｘ１（Ｈｚ）のときは比例弁電流がｙ１（ｍＡ）である（点Ａ）。ｘ１の具体的な数値は３００（Ｈｚ）である。比例弁電流がｘ２（Ｈｚ）のときは比例弁電流がｙ２（ｍＡ）である（点Ｂ）。ｘ２の具体的な数値は１２０Ｈｚである。なお、図６における座標の右側に記載した数値（単位はＷ）は、その点におけるプロパン量をバーナ２２の加熱量として表現したものである。例えば、点Ａでは（比例弁電流がｙ１（ｍＡ）のときは）、バーナ２２の加熱量が３５００（Ｗ）になる量のプロパンがバーナ２２に供給されることを示している。また、点Ｂでは（比例弁電流がｙ２（ｍＡ）のときは）、バーナ２２の加熱量が１１００（Ｗ）になる量のプロパンがバーナ２２に供給されることを示している。
なお、図６のようにファン回転数と比例弁電流の関係を線分として記憶せずに、この線分の傾き（ｙ１−ｙ２）／（ｘ１−ｘ２）を記憶しておくだけでもよい（即ち空燃比を記憶しておく）。図５の記憶内容と触媒温度によってファン回転数が決まるので、線分の傾きさえあればファン回転数から比例弁電流量を特定することができる。
【００２７】
図７に示されるように、状態２のときに参照されるデータには、点Ｃのみが記憶されている。点Ｃは、ファン回転数がｘ３（Ｈｚ）であって、比例弁電流がｙ３（ｍＡ）である。なお、状態２の間は、バーナ２２の加熱量が９００（Ｗ）になる。その加熱量の内訳としては、プロパンを燃焼することによる加熱量が３００（Ｗ）であり、水素ガス（経路６０ａ，６０ｃ，６２から送られてくる水素ガス）を燃焼することによる加熱量が６００（Ｗ）である。状態２の間は、３００（Ｗ）の加熱量になる量のプロパンがバーナ２２に供給されるとともに、６００（Ｗ）の加熱量になる量の水素ガスが改質器２０で生成される。「６００（Ｗ）」という数値は、本実施例の改質器２０を駆動した実験によって予め求められたものである。
【００２８】
図８に示すように、状態３のときに参照されるデータには、点Ｄと点Ｅと点Ｆが記憶されている。点Ｄは、燃料電池４０の発電量が５００（Ｗ）に設定されているときに参照される。また、点Ｅは発電量が１０００（Ｗ）のときに参照され、点Ｆは発電量が１５００（Ｗ）のときに参照される。点Ｄでは、ファン回転数がｘ４（Ｈｚ）のときに比例弁電流がｙ４（ｍＡ）である。点Ｆでは、ファン回転数がｘ５（Ｈｚ）のときに比例弁電流がｙ４（ｍＡ）である。本実施例では、いずれの点Ｄ，Ｅ，Ｆでも、比例弁電流量が同じになっている。
なお、比例弁電流量がｙ４（ｍＡ）のときは、バーナ２２の加熱量が４００（Ｗ）になる量のプロパンがバーナ２２に供給される。また、燃料電池４０の発電量が５００（Ｗ）のとき（点Ｄを採用するとき）は、バーナ２２の加熱量が４００（Ｗ）になる量のオフガスがバーナ２２に供給される。従って、燃料電池４０の発電量が５００（Ｗ）のときはバーナ２２の加熱量が８００（４００＋４００）（Ｗ）になる。オフガス量が４００（Ｗ）であるということは、本実施例の改質器２０を駆動した実験によって予め求められている。また、燃料電池４０の発電量が１５００（Ｗ）のとき（点Ｆを採用するとき）は、バーナ２２の加熱量が１１００（Ｗ）になる量のオフガスがバーナ２２に供給される。燃料電池４０の発電量が１５００（Ｗ）のときはバーナ２２の加熱量が１５００（４００＋１１００）（Ｗ）である。「１１００（Ｗ）」という数値も、本実施例の改質器２０を駆動した実験によって予め求められたものである。
本実施例では燃料電池４０の発電量が大きくなると、オフガス量が多くなる。そのために、バーナ２２に燃焼用燃料を供給する比例弁８２に通電する電流は、発電量によらないで一定に維持される。オフガスによる熱量と燃焼用燃料による熱量の総和は、発電量に応じて増減する必要があるところ、発電量に依存して変化するオフガスによる熱量が発電量に応じて増減する必要がある必要熱量に呼応して変化すれば、燃焼用燃料量については一定に維持することができる。図８のデータは、上記条件が得られる場合のものである。この場合、燃焼用燃料量は一定に維持しても、オフガス量が発電量に応じて増減するために、燃焼用空気量は発電量に応じて切換えられる。発電量に依存して変化するオフガスによる熱量が発電量に応じて増減する必要がある必要熱量に呼応して変化しない場合には、発電量に応じて燃焼用燃料量と燃焼用空気量の両者を変化させるデータを記憶しておく。
【００２９】
制御部５０は、状態２への移行時のエアーかみ対策用に、図９に示すデータを記憶している。このデータは、状態１から状態２に切換った直後の第１遷移状態で参照される。エアーかみ対策用としては点Ｃ’のみを記憶している。他の２つの点Ｂと点Ｃは、点Ｃ’の位置を図示するための参照として示しているだけであって、エアーかみ対策用として記憶されているデータではない。
点Ｃ’のときは、バーナ２２の加熱量が９００Ｗになる量のプロパンが供給される（そのように比例弁電流量が調整される。実際には、状態１ではノズル径が大きく、状態２ではノズル径が小さいので、図９の点Ｃ’でのプロパン量の方が図６の点Ｂでのプロパン量よりも小さいにもかかわらず、比例弁電流量は大きくされる）。
状態２に移行してからしばらくは（本実施例ではｔ１秒間）、ファン回転数と比例弁電流が点Ｃ’で示される値に調整される。そして、状態２に移行してからｔ１（秒）が経過すると、点Ｃの関係（図７）に調整される。このとき、点Ｃ’から点Ｃに向けてｔ１’秒をかけて徐々に変化させてもよい。
また、水素ガスをうまく燃焼させるためにはプロパンよりも多くの燃焼用空気が必要であることが、点Ｃ’と点Ｃを比べるとよくわかる。
【００３０】
制御部５０は、状態３への移行時のエアーかみ対策用に、図１０に示すデータを記憶している。このデータは状態２から状態３に切換った直後の第２遷移状態で参照される。このエアーかみ対策用としては点Ｄ’を記憶している。なお図１０の点Ｃと点Ｄは、点Ｄ’の位置を図示するための参照として示しているだけであって、エアーかみ対策用として記憶されているデータではない。
点Ｄ’のときは、バーナ２２の加熱量が８００Ｗになる量のプロパンが供給される。状態３に移行してからしばらくは（本実施例ではｔ２秒間）、ファン回転数と比例弁電流が点Ｄ’の関係になるように調整される。状態３に移行してからｔ２（秒）が経過すると点Ｄの関係（図８）に調整される。この場合、点Ｄ’から点Ｄに向けてｔ２’秒をかけて徐々に変化させてもよい。
【００３１】
次に、制御部５０が行なう発電運転処理について説明する。図１１と図１２には、制御部５０が行なう発電運転処理のフローチャートが示されている。
制御部５０は、発電運転開始命令があるか否かを常時監視している（ステップＳ２）。システム使用者によって発電運転を開始するようにリモコンが操作されて、その操作によってリモコンから出力された信号を入力すればＹＥＳとなる。なお、ある時刻になると自動的に発電運転開始命令が入力されるように設定しておくこともできる。
【００３２】
（状態１：モードI）
発電運転開始命令が入力されると（ステップＳ２でＹＥＳの場合）、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、比例弁８２を開けるとともにノズル８４の大径を選択する。これらの動作は、比例弁８２とノズル８４に信号を出力することによって行なう。これにより、プロパンがバーナ２２に供給される。ステップＳ４では弁８６が閉められた状態である。
続いて、ステップＳ６を実行する。ステップＳ６では、触媒温度と図５の記憶内容と図６の記憶内容に基づいて比例弁電流量とファン回転数を設定する。具体的には次のような処理を行なう。ステップＳ６を開始する時点では、改質器２０内の触媒温度が低いために（５００℃以下）、ファン回転数をｘ１（Ｈｚ）に設定し、比例弁電流量をｙ１（ｍＡ）に設定する（点Ａ）。そして、バーナ２２を点火する。その後は、監視している触媒温度の上昇に伴なってファン回転数を徐々に下げていくとともに（図５参照）、ファン回転数を下げていくにつれて比例弁電流量も下げていく（図６参照）。このように、触媒温度が上がるにつれてファン回転数と比例弁電流量とを下げていくことによって、設定したい温度（７００℃）よりも高温になり過ぎることを防止している。これにより、触媒が劣化することが防止される。
ステップＳ６によって触媒温度が６８０℃以上になると、ファン回転数をｘ２（Ｈｚ）に設定するとともに、比例弁電流量をｙ２（ｍＡ）に設定する（点Ｂ）。点Ｂの関係に設定すると、続いてステップＳ８に進む。
ステップＳ８では、触媒温度が７００℃以上に達したか否かを監視する。触媒温度が７００℃以上に達した場合（ステップＳ８でＹＥＳの場合）は、状態１を終了してステップＳ１０に進む（状態２）。触媒温度が７００℃に達していない場合（ステップＳ８でＮＯの場合）は、触媒温度が７００℃に達するまで待機する。
【００３３】
（状態２：モードII）
ステップＳ１０では弁８６を開ける。これにより、改質器２０にプロパンが供給されることになる。さらには、経路９０によって水を改質器２０に供給する。ステップＳ１０の状態（状態２の状態）では、弁８８によって、経路６０ｃが開かれるとともに経路６０ｂが閉じられている。また、ステップＳ１０ではノズル８４が小径に変更される。ステップＳ１０とほぼ同時にステップＳ１２を実行する。ステップＳ１２ではエアーかみ対策が実行される。具体的には、図９の記憶内容に基づいて比例弁電流量とファン回転数を調整する。ファン回転数をｘ３’（Ｈｚ）に設定するとともに、比例弁電流量をｙ３’（ｍＡ）に設定する（点Ｃ’）。この状態でｔ１秒間待機すると、続いてステップＳ１４を実行する。このｔ１秒は、経路６０ａ，６０ｃ，６２の長さや口径に応じて設定される値である。例えば、経路６０ａ，６０ｃ，６２が長いと、状態２への移行時にバーナ２２に空気が長時間継続して送られるために、より大きい値がｔ１として設定される。
ステップＳ１４では、図７の記憶内容に基づいて比例弁電流量とファン回転数を設定する。具体的には、ファン回転数をｘ３（Ｈｚ）に設定するとともに、比例弁電流量をｙ３（ｍＡ）に設定する（点Ｃ）。そしてステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、触媒温度が６９０℃から７１０℃までの範囲に３０秒間収まったか否かを判定する。即ち、触媒温度が安定したか否かを判別する。ここでＹＥＳと判定されると、状態２を終了してステップＳ１８に進む（図１２参照；状態３）。
【００３４】
（状態３：モードIII）
ステップＳ１８では、弁８８に対して信号を出力して経路６０ｂを開けるとともに経路６０ｃを閉じる。この処理を行なうと、次のステップＳ２０に進む。
ステップＳ２０では、エアーかみ対策を行なう。具体的には、図１０の記憶内容に基づいて比例弁電流量とファン回転数を設定する。即ち、ファン回転数をｘ４’（Ｈｚ）に設定するとともに比例弁電流量をｙ４’（ｍＡ）に設定する（点Ｄ’）。点Ｄ’の関係に調整された状態でｔ２秒間待機した後にステップＳ２２を実行する。このｔ２秒は、経路６０ａ，６０ｂ，６２の長さや口径に応じて設定される値である。
ステップＳ２２では、図８の記憶内容に基づいて比例弁電流量とファン回転数を設定する。燃料電池４０の発電量が５００（Ｗ）に設定されている場合は、ファン回転数をｘ４（Ｈｚ）に設定するとともに、比例弁電流量をｙ４（ｍＡ）に設定する（点Ｄ）。また、燃料電池４０の発電量が１０００Ｗや１５００Ｗに設定された場合は、点Ｅや点Ｆの関係となるようにファン回転数と比例弁電流量を設定する。なお、状態３が実行されている間は、燃料電池４０の発電量を変更することができる。例えば、５００（Ｗ）から１５００（Ｗ）に変更されると、点Ｄの関係に調整されていたものを点Ｆの関係に調整し直す。この点はフローチャートに示していない。
ステップＳ２２を終了すると、発電運転停止命令があるか否かを監視する（ステップＳ２４）。システム使用者が発電運転を停止するようにリモコンを操作し、その操作によって出力された信号を入力するとＹＥＳとされる。なお、発電運転を開始してから所定時間経過後に発電運転を自動的に停止してもよい。発電運転停止命令があると（ステップＳ２４でＹＥＳの場合）、発電運転処理を終了する。このとき、バーナ２２を消火し、比例弁８２と弁８６を閉じ、改質器２０の動作をＯＦＦし、経路９０によって水が送られることを禁止し、ファン２４の回転を停止し、燃料電池４０の動作をＯＦＦする。
【００３５】
なお、上記のフローチャートでは示されていないが、制御部５０は次のような処理も行なう。制御部５０は、状態２への移行時と状態３への移行時にバーナ２２を連続して点火動作させる。このようにすると、状態が移行するときに、万が一バーナが失火したとしてもすぐに再点火できる。
【００３６】
図１３には、本システム１０を駆動する過程で、バーナ２２に供給される空気量とバーナに供給される燃料量（プロパン量＋水素ガス量）がどのように変化していくかを示している。図１３は、燃料電池４０の発電量が５００（Ｗ）に設定されている場合を例にしている。点Ａ→点Ｂ→点Ｃ’→点Ｃ→点Ｄ’→点Ｄと推移している。点Ａから点Ｂの間はプロパン量及び空気量が徐々に減っていく。このＡＢ間は、プロパン量と空気量との比（空燃比；線分ＡＢの傾き）が一定である。
点Ｃ’ではプロパン量が９００（Ｗ）である。点Ｃ’のときの空燃比は、点Ａや点Ｂと比べて燃料が多い。これは、エアーかみ対策が実施されているためである。即ち、状態１から状態２への移行時に、経路６０ａ，６０ｃ，６２内の空気がバーナ２２に供給されるために、プロパンを燃焼するときの理想的な空燃比（直線ＡＢ）よりも空気量を少なくしている。
点Ｃのときの空燃比は、点Ａや点Ｂの場合と比べて燃焼用空気が多い。これは、点Ｃのときは、水素ガスをうまく燃焼させるために多くの空気が必要だからである。（水素ガスが多く含まれると逆火しやすくなるために多くの空気量が必要になる。）
点Ｄ’のときの空燃比は、点Ａや点Ｂの場合と比べて燃料が多い。これは、エアーかみ対策が実施されているためである。点Ｄのときの空燃比は、点Ａや点Ｂと比べて空気量が多い。これは、水素ガスをうまく燃焼させるために多くの空気量が必要だからである。
【００３７】
上記した第１実施例のシステム１０では、状態毎の比例弁電流量とファン回転数が記憶部１２２にインプットされており、そのインプットされている記憶内容に基づいて、バーナ２２に供給されるプロパン量と空気量が調整される。状態が移行したときには、その移行タイミングに合わせて移行後の状態における最適なプロパン量と空気量に調整される。このため、状態が移行しても、バーナ２２において空気過多又は燃料過多といった現象が生じない。本システム１０によると、バーナ２２において安定的な燃焼を実現できる。
また、システム１０では、状態２や状態３へ移行してからしばらくは「エアーかみ対策」が実行される。このために、第２状態や第３状態へ移行したときにバーナにおいて空気過多になって失火することが防止される。
【００３８】
（第２実施例）ここでは、第１実施例と異なる点を説明する。本実施例では、状態３の間に、触媒温度が７００℃から大きくかけ離れると比例弁電流量を補正する。
図１４を参照して、具体的にどのように補正するかを説明する。制御部５０は、触媒温度センサ２６の検出温度が７１０℃より高くなったり、あるいは６９０℃より低くなったりすると、比例弁電流量（即ちプロパン量）を補正する。例えば、７１０〜７２０℃の間になると、バーナ２２の燃焼熱量が１０（Ｗ）小さくなるように比例弁電流量を下げる。例えば、状態３の点Ｄの関係に調整されている場合であれば、プロパン量が３９０Ｗになるように比例弁電流量が補正される。プロパン量を１０Ｗ小さくしたにもかかわらず触媒温度が上昇して７２０℃を越えると、そこから２０Ｗ小さくなるように比例弁電流量をさらに下げる。この場合、７００℃付近に安定しているときにバーナ２２に供給されるプロパン量よりも３０Ｗ小さくなる（図１４の表では「−３０」と示されている）。例えば、点Ｄの関係に調整されている場合であれば、３７０（Ｗ）になるように調整される。さらに触媒温度が上昇して７３０℃以上になると、そこから５０（Ｗ）小さくなるように比例弁電流量を下げる。この場合、７００℃付近に安定しているときにバーナ２２に供給されるプロパン量よりも５０（Ｗ）小さくなる（図１４の表では「−５０」と示されている）。触媒温度センサ２６の検出温度が６９０℃より小さくなった場合も、図１４に従って比例弁電流量が調整される。
【００３９】
上記の場合は、プロパン量のみを補正しており、空気量を補正していない。本実施例のシステム１０では、触媒温度が７００℃付近になるように、状態３におけるプロパン量と空気量が記憶されている。従って、触媒温度に大きくズレが生じることは通常ありない。触媒温度が大きくずれるということは、比例弁８２のずれや、プロパンガスの特性に問題があること等が考えられる。この場合、プロパン量を補正することによって、意図した熱量に調整される。意図した熱量に調整されれば意図した空気量が必要とされるはずであり、燃焼空気量を調整する必要がない。従って、本実施例ではプロパン量のみを補正している。但し、本技術は、プロパン量のみを補正することに限定されることはなく、空気量のみを補正してもよいし、プロパン量と空気量を同時に補正するようにしてもよい。
【００４０】
また、上記のようにしてプロパン量を補正した場合には、その後にその補正を継続することが好ましい。例えば、燃料電池４０の発電量が５００（Ｗ）のときにプロパン量をプラス１０（Ｗ）補正することを学習した場合には、発電量を５００（Ｗ）から１０００（Ｗ）に変更しても、プラス１０（Ｗ）の補正を継続して行なう。このようにすると、発電量が変更されても７００℃付近に触媒温度を安定させることができる。
【００４１】
また、例えば、燃料電池４０の発電量が５００Ｗのときにプロパン量をプラス１０Ｗ補正することを学習した場合には、発電量を５００Ｗから１０００Ｗに変更すると、プラス２０Ｗの補正を行なうようにしてもよい。発電量を５００Ｗから１０００Ｗに２倍に変更したために、それに対応して補正量も２倍するのである。
【００４２】
なお、上記の図１４では、プロパン量の補正量の上限と下限をそれぞれプラス１００とマイナス５０に設定している。この設定によって、空燃比が極めて大きくズレてしまうことが防止されている。プロパン量の補正量を上限又は下限に設定しても、触媒温度が７００℃にならない場合はシステムの異常を報知することが好ましい。例えば、警告音を鳴らすようにしてもよい。また、この場合、システム１０の動作を停止させるようにしてもよい。なお、本実施例のように補正量の上限と下限を設定しないようにしてもよい。この場合、補正量がある限度を超えると、異常を報知したり、システム１０の動作を停止することが好ましい。
【００４３】
なお、触媒温度が６９０℃以下の場合におけるプロパン量の補正を次のように行なってもよい。補正を行なった後に、触媒温度の経時的変化を監視する。例えば、時間当りの上昇温度を算出する（例えば５秒間で５℃上昇）。そして、監視している触媒温度の経時的変化に基づいて補正量を変更する。例えば、補正量がプラス２０（Ｗ）のときに（図１４参照）、時間当りの上昇温度が大きければ（急激に触媒温度が上昇すれば）、補正量をプラス１０（Ｗ）に変更する。そうすれば、急激に触媒温度が上昇することが防止される。これにより、触媒温度が７００℃を大きく超えてしまうことが防止されて、触媒の劣化を防止できる。
【００４４】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
上記実施例では、状態２から状態３に切換った直後の第２遷移状態で参照されるデータ（図１０）として点Ｄ’のみを記憶しているが、点Ｄ’と点Ｅ’と点Ｆ’を記憶するようにしてもよい。そして、設定されている燃料電池４０の発電量（５００Ｗ、１０００Ｗ、１５００Ｗのいずれか）に基づいて、第２遷移状態で参照するデータ（点Ｄ’、点Ｅ’、点Ｆ’）を決定してもよい。例えば、発電量が５００Ｗのときは点Ｄ’を参照し、発電量が１０００Ｗのときは点Ｅ’を参照し、発電量が１５００Ｗのときは点Ｆ’を参照する。この場合は、状態３に移行してからｔ２（秒）が経過すると、点Ｄ、Ｅ、Ｆのいずれかの関係（図８）に調整するようにしてもよい。第２遷移状態で点Ｄ’に調整されている場合は点Ｄに調整し、第２遷移状態で点Ｅ’に調整されている場合は点Ｅに調整し、第２遷移状態で点Ｆ’に調整されている場合は点Ｆに調整する。
【００４５】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料電池発電システムの概略構成図である。
【図２】制御部の構成を簡単に示す。
【図３】燃料電池発電システムの動作を示すタイムチャートである。
【図４】記憶部の記憶内容を示す（モード毎のノズル径）。
【図５】記憶部の記憶内容を示す（触媒温度とファン回転数の関係；状態１）。
【図６】記憶部の記憶内容を示す（ファン回転数と比例弁電流量の関係；状態１）。
【図７】記憶部の記憶内容を示す（ファン回転数と比例弁電流量の関係；状態２）。
【図８】記憶部の記憶内容を示す（ファン回転数と比例弁電流量の関係；状態３）。
【図９】記憶部の記憶内容を示す（ファン回転数と比例弁電流量の関係；状態２への移行時：第１遷移状態）。
【図１０】記憶部の記憶内容を示す（ファン回転数と比例弁電流量の関係；状態３への移行時：第２遷移状態）。
【図１１】制御部が行なう処理のフローチャートである。
【図１２】制御部が行なう処理のフローチャートである（図１１の続き）。
【図１３】システム運転過程においてバーナに供給される燃焼用空気量と燃料量（プロパン＋水素ガス）の関係を示す。
【図１４】第２実施例における記憶部の記憶内容を示す。
【符号の説明】
１０・・燃料電池発電システム
２０・・改質器
２２・・バーナ
２４・・ファン
２６・・触媒温度センサ
３０・・原燃料ガス収容部
４０・・燃料電池
５０・・制御部
６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６２・・水素ガスを送る経路
７０ａ，７０ｂ，７０ｃ・・プロパンを送る経路
８２・・比例弁
８４・・ノズル
８６・・弁
８８・・弁
９０・・改質器に水を送る経路
１２０・・処理部
１２２・・記憶部
１２４・・入力ポート
１２６・・出力ポート
【図１】
2004196610.tif 000003
【図２】
2004196610.tif 000004
【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】
2004196610.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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