(57)【要約】【課題】長期間使用しなかった燃料電池システムの改質器用バーナを確実に着火させる。【解決手段】燃焼用空気の供給を開始し、燃焼用空気の供給を開始した時点から第１の短時間だけ経過した時点から第１の短時間だけ点火トランスによって放電させ、放電開始の直後から第３の短時間だけ燃焼用燃料ガスを供給し、第３の短時間だけ経過した時点にて燃焼用燃料ガスが未着火であるか否かを判定し、未着火である場合には燃焼用空気のみの供給、点火トランスによる放電、燃焼用燃料ガスの供給、および未着火の判定を予め設定された回数を上限として繰り返し実行する。起動当初しばらくの間希釈された燃焼用燃料ガスがバーナに供給されるものの、やがてバーナ内に燃焼用燃料ガスが供給され満たされる。したがって、バーナ内の燃焼用燃料ガスを着火させることができる。【選択図】　図４
2004116934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池に改質ガスを供給する改質器のバーナに燃焼用燃料ガスおよび燃焼用空気を供給し、前記バーナ内に設けた着火手段により前記燃焼用燃料ガスに着火する着火方法であって、
前記燃焼用空気のみを供給し、前記着火手段による着火動作と前記燃焼用燃料ガスの供給を同時または前後させて行い、前記燃焼用燃料ガスが未着火であるか否かを判定し、未着火である場合には、前記燃焼用燃料ガスの供給を停止した後に前記燃焼用空気のみの供給、前記着火手段による着火動作、前記燃焼用燃料ガスの供給、および未着火の判定を繰り返し実行することを特徴とする燃料電池用改質器バーナの着火方法。
【請求項２】
請求項１において、前記燃焼用空気のみの供給、前記着火手段による着火動作、前記燃焼用燃料ガスの供給、および未着火の判定を繰り返し実行する一連の着火動作によって前記燃焼用燃料ガスが着火しなかった場合には、前記一連の着火動作の終了時点から所定時間だけ前記燃焼用燃料ガスの供給および前記着火手段による着火動作を停止し前記燃焼用空気のみを供給し、前記所定時間経過後再び前記一連の着火動作を行うことを特徴とする燃料電池用改質器バーナの着火方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記未着火であるか否かの判定は、検出した前記改質器内の温度が所定値未満であるか否かを判定することにより行われることを特徴とする燃料電池用改質器バーナの着火方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項において、前記着火手段を点火トランスによる放電とすることを特徴とする燃料電池用改質器バーナの着火方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のうちいずれか一項において、前記燃焼用空気のみの供給、前記着火手段による着火動作、前記燃焼用燃料ガスの供給、および未着火の判定の繰り返し回数の上限を設定したことを特徴とする燃料電池用改質器バーナの着火方法。
【請求項６】
供給された燃料と水蒸気から改質ガスを生成して燃料電池に供給する改質器と、該改質器に設けられて供給された燃焼用燃料ガスと燃焼用空気を燃焼させて前記改質器を加熱するバーナと、該バーナ内に設けられた着火手段と、前記バーナ内に前記燃焼用燃料ガスおよび燃焼用空気を供給し前記着火手段による着火動作を制御して該燃焼用燃料ガスを着火させる制御装置を備えた燃料電池システムにおいて、
前記制御装置は、前記燃焼用空気のみを供給し、前記着火手段による着火動作と前記燃焼用燃料ガスの供給を同時または前後させて行い、前記燃焼用燃料ガスが未着火であるか否かを判定し、未着火である場合には、前記燃焼用燃料ガスの供給を停止した後に前記燃焼用空気のみの供給、前記着火手段による着火動作、前記燃焼用燃料ガスの供給、および未着火の判定を繰り返し実行するように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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池用改質器のバーナに供給された燃焼用燃料ガスに着火する着火方法、およびこの着火方法による燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、このような着火方法としては燃料電池に改質ガスを供給する改質器のバーナに燃焼用燃料ガスおよび燃焼用空気を供給し、バーナ内に設けた電極に点火トランスによって電圧をかけて放電することにより燃焼用燃料ガスに着火する方法が行われている。かかる着火方法においては、放電は短時間の間に行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した着火方法においては、通常通り例えば毎日稼動させる場合には、バーナと燃料ガス供給源（例えばガス管）との間に残った燃焼用燃料ガスは空気によって希釈されることはないので、燃料電池システムを起動させても、起動当初の短時間の間の放電によっても確実に着火させることはできる。一方、燃料電池システムを長期間使用しない場合には、バーナと燃料ガス供給源（例えばガス管）との間に残った燃焼用燃料ガスは空気によって希釈されるので、燃料電池システムを起動させても、起動当初しばらくの間希釈された燃焼用燃料ガスがバーナに供給され、起動当初の短時間の間の放電によっては着火しにくいという問題があった。
【０００４】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、長期間使用しなかった燃料電池システムをも確実に起動させる改質器用バーナの着火方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、燃料電池に改質ガスを供給する改質器のバーナに燃焼用燃料ガスおよび燃焼用空気を供給し、バーナ内に設けた着火手段により燃焼用燃料ガスに着火する着火方法であって、燃焼用空気のみを供給し、着火手段による着火動作と燃焼用燃料ガスの供給を同時または前後させて行い、燃焼用燃料ガスが未着火であるか否かを判定し、未着火である場合には、燃焼用燃料ガスの供給を停止した後に燃焼用空気のみの供給、着火手段による着火動作、燃焼用燃料ガスの供給、および未着火の判定を繰り返し実行することである。
【０００６】
請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、燃焼用空気のみの供給、着火手段による着火動作、燃焼用燃料ガスの供給、および未着火の判定を繰り返し実行する一連の着火動作によって燃焼用燃料ガスが着火しなかった場合には、一連の着火動作の終了時点から所定時間だけ燃焼用燃料ガスの供給および着火手段による着火動作を停止し燃焼用空気のみを供給し、所定時間経過後再び一連の着火動作を行うことである。
【０００７】
請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１または請求項２において、未着火であるか否かの判定は、検出した改質器内の温度が所定値未満であるか否かを判定することにより行われることである。
【０００８】
請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項において、着火手段を点火トランスによる放電とすることである。
【０００９】
請求項５に係る発明の構成上の特徴は、燃焼用空気のみの供給、着火手段による着火動作、燃焼用燃料ガスの供給、および未着火の判定の繰り返し回数の上限を設定したことである。
【００１０】
請求項６に係る発明の構成上の特徴は、供給された燃料と水蒸気から改質ガスを生成して燃料電池に供給する改質器と、この改質器に設けられて供給された燃焼用燃料ガスと燃焼用空気を燃焼させて改質器を加熱するバーナと、このバーナ内に設けられた着火手段と、バーナ内に燃焼用燃料ガスおよび燃焼用空気を供給し着火手段による着火動作を制御してこの燃焼用燃料ガスを着火させる制御装置を備えた燃料電池システムにおいて、制御装置は、燃焼用空気のみを供給し、着火手段による着火動作と燃焼用燃料ガスの供給を同時または前後させて行い、燃焼用燃料ガスが未着火であるか否かを判定し、未着火である場合には、燃焼用燃料ガスの供給を停止した後に燃焼用空気のみの供給、着火手段による着火動作、燃焼用燃料ガスの供給、および未着火の判定を繰り返し実行するように制御することである。
【００１１】
【発明の作用・効果】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、燃料電池システムを長期間使用しなかった場合に燃料電池システムを起動させた際には、燃焼用空気のみを供給し、着火手段による着火動作と燃焼用燃料ガスの供給を同時または前後させて行い、燃焼用燃料ガスが未着火であるか否かを判定し、未着火である場合には、燃焼用燃料ガスの供給を停止した後に燃焼用空気のみの供給、着火手段による着火動作、燃焼用燃料ガスの供給、および未着火の判定を繰り返し実行するので、起動当初しばらくの間希釈された燃焼用燃料ガスがバーナに供給されるものの、やがてバーナ内に燃焼用燃料ガスが供給され満たされる。したがって、バーナ内の燃焼用燃料ガスを着火させることができる。
【００１２】
上記のように構成した請求項２に係る発明においては、請求項１において、燃焼用空気のみの供給、着火手段による着火動作、燃焼用燃料ガスの供給、および未着火の判定を繰り返し実行する一連の着火動作によって燃焼用燃料ガスが着火しなかった場合には、一連の着火動作の終了時点から所定時間だけ燃焼用燃料ガスの供給および着火手段による着火動作を停止し燃焼用空気のみを供給し、所定時間経過後再び一連の着火動作を行うので、より確実にバーナ内の燃焼用燃料ガスを着火させることができる。
【００１３】
上記のように構成した請求項３に係る発明においては、請求項１または請求項２において、未着火であるか否かの判定は、検出した改質器内の温度が所定値未満であるか否かを判定することにより行われるので、確実に未着火であるか否かを判定することができる。
【００１４】
上記のように構成した請求項４に係る発明においては、着火手段を点火トランスによる放電とするので、着火手段の取付構造を簡単にすることができる。
【００１５】
上記のように構成した請求項５に係る発明においては、燃焼用空気のみの供給、着火手段による着火、燃焼用燃料ガスの供給、および未着火の判定の繰り返し回数の上限を設定したので、必要以上に着火動作を繰り返すことを防止し、点火トランスへの負荷を低減して同点火トランスの劣化を防止して寿命を延ばすことができる。また、点火トランスの発熱による出力電圧の低下を防ぐことができる。
【００１６】
上記のように構成した請求項６に係る発明においては、燃料電池システムを長期間使用しなかった場合に燃料電池システムを起動させた際には、制御装置が、燃焼用空気のみを供給し、着火手段により着火し、燃焼用燃料ガスを供給し、その後この燃焼用燃料ガスの供給を停止するとともに燃焼用燃料ガスが未着火であるか否かを判定し、未着火である場合には燃焼用空気のみの供給、着火手段による着火、燃焼用燃料ガスの供給、および未着火の判定を繰り返し実行するように制御するので、起動当初しばらくの間希釈された燃焼用燃料ガスがバーナに供給されるものの、やがてバーナ内に燃焼用燃料ガスが供給され満たされる。したがって、バーナ内の燃焼用燃料ガスを着火させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による燃料電池システムの一実施の形態について説明する。図１はこの燃料電池システムの概要を示す概要図である。
【００１８】
この燃料電池システムは燃料電池１０と燃料電池１０に必要な水素ガスを生成する燃料生成系２０を備えている。燃料生成系２０は、図１に示すように、都市ガス、ＬＰＧなどの燃料を水素ガスに改質する改質装置２１と、改質装置２１から導出された水素ガスに含まれる一酸化炭素を除去する一酸化炭素シフト反応装置２２と、一酸化炭素シフト反応装置２２から導出された水素ガスに含まれる一酸化炭素をさらに除去する一酸化炭素選択酸化反応装置２３から構成されている。この燃料生成系２０により生成された水素ガスいわゆる水素リッチガスを供給された燃料電池１０は、この水素ガスと酸素ガスとの反応により発電するようになっている。
【００１９】
改質装置２１は、触媒２１ａが充填された反応室２１ｂと、この反応室２１ｂに密接して設けられて反応室２１ｂを加熱する加熱室２１ｃと、加熱室２１ｃに高温の燃焼ガスを供給するバーナ２１ｄから構成されている。
【００２０】
反応室２１ｂには燃料供給源Ｓｆ（例えば都市ガス管）に接続された燃料供給管４１が接続されており、燃料供給源Ｓｆから燃料が供給されている。燃料供給管４１には、上流から順番に２つの燃料バルブ４２、燃料ポンプ４３、脱硫器４４、逆止弁４５および熱交換器４６が設けられている。燃料バルブ４２は制御装置８０により燃料供給管４１を開閉するものであり、燃料ポンプ４３は燃料供給源Ｓｆから供給される燃料ガスを吸い込み改質装置２１の反応室２１ｂに吐出するものであり、脱硫器４４は燃料中のイオウ分を除去するものであり、逆止弁４５は水蒸気を含んだ燃料ガスが逆流するのを防止するものであり、熱交換器４６は改質装置２１からの高温の水素ガス（改質ガス）との間で熱交換が行われて予熱された燃料を改質装置２１の反応室２１ｂに供給するものである。これにより、燃料はイオウ分が除去され予熱されて反応室２１ｂに供給される。
【００２１】
また、燃料供給管４１の逆止弁４５と熱交換器４６との間には蒸発器５５に接続された水蒸気供給管５２が接続され、蒸発器５５から供給された水蒸気が燃料ガスに混合されて改質装置２１の反応室２１ｂに供給されている。蒸発器５５には水供給源である水タンクＳｗに接続された給水管５１が接続されている。給水管５１には、上流から順番に水ポンプ５３および水バルブ５４が設けられている。水ポンプ５３は水タンクＳｗから供給される水を吸い込み蒸発器５５に吐出するものであり、水バルブ５４は制御装置８０により給水管５１を開閉するものである。給水管５１は加熱室２１ｃの外周に巻きつけられており、給水管５１内の流水が加熱室２１ｃにより予熱される。これにより、水は予熱されて蒸発器５５に供給され、水蒸気となって反応室２１ｂに供給される。
【００２２】
反応室２１ｂ内に供給された燃料（メタンガス）は、触媒２１ａにより反応室２１ｂ内に供給された水蒸気と反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素ガスが生成されている（いわゆる水蒸気改質反応）。これと同時に反応室２１ｂ内では、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素が水蒸気と反応して水素ガスと二酸化炭素とに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これら生成されたガスは熱交換器４６を介して一酸化炭素シフト反応装置に導出される。なお、触媒２１ａ内には触媒２１ａの温度を検出する温度センサ２１ａ１が設けられている。
【００２３】
バーナ２１ｄには燃料電池１０に接続されたオフガス供給管７５が接続されており、燃料電池１０にて反応に使われなかった水素ガス（オフガス）が供給されて燃焼される。また、バーナ２１ｄには燃料ポンプ４３の手前で燃料供給管４１から分岐した燃焼用燃料供給管４７が接続されており、燃焼用燃料が供給されるようになっている。燃焼用燃料供給管４７には燃焼用燃料ポンプ４８が設けられており、燃焼用燃料ポンプ４８は燃料供給源Ｓｆから供給される燃料を吸い込みバーナ２１ｄに吐出するものであり制御装置８０により制御されている。さらにバーナ２１ｄには空気ポンプ６３の手前で第１空気供給管６１から分岐した燃焼用空気供給管６５が接続されており、オフガスまたは燃焼用燃料を燃焼させるための燃焼用空気が供給されている。燃焼用空気供給管６５には燃焼用空気ポンプ６６が設けられており、燃焼用空気ポンプ６６は空気供給源Ｓａから供給される空気を吸い込みバーナ２１ｄに吐出するものであり制御装置８０により制御されている。これにより、バーナ２１ｄに燃焼用燃料および燃焼用空気が供給され燃焼される。いずれの場合にもバーナ２１ｄから高温の燃焼ガスが発生し、この燃焼ガスが加熱室３２に供給されて反応室３１が加熱されることにより触媒３１ａが加熱される。
【００２４】
かかるバーナ２１ｄは、図２に示すように、いわゆるセンタープラグタイプのバーナであり、箱状のバーナ本体２１ｄ１とバーナ本体２１ｄ１の上面に立設されて同バーナ本体２１ｄ１と連通する筒状の燃焼部２１ｄ２と燃焼部２１ｄ２内に支持棒２１ｄ３により支持された電極２１ｄ４からなる。バーナ本体２１ｄ１の側壁にはオフガス供給管７５が接続されている。さらにバーナ本体２１ｄ１の側壁には燃焼用燃料供給管４７と燃焼用空気供給管６５が合流されて接続されている。バーナ本体２１ｄ１内に供給されたオフガスまたは燃料と空気は、燃焼部２１ｄ２を通って流出する。電極２１ｄ４はバーナ本体２１ｄ１および燃焼部２１ｄ２から絶縁されている。電極２１ｄ４と燃焼部２１ｄ２は、電極２１ｄ４と燃焼部２１ｄ２との間に電圧を印加する着火手段としての点火トランス２１ｅに接続されており、点火トランス２１ｅは制御装置８０により制御されている。
【００２５】
なお、バーナ本体２１ｄ１、燃焼部２１ｄ２、電極２１ｄ４は耐酸化性の優れた材料（例えば、ステンレス材（ＳＵＳ３１０Ｓ）、インコネル材、ハステロイ材など）で形成されている。また、バーナ本体２１ｄ１、燃焼部２１ｄ２、電極２１ｄ４を耐酸化性の優れた表面処理剤（例えば、アルミナ剤）で表面処理するようにしもよい。これによれば、オフガスに含まれる水蒸気、水素ガスによる水蒸気酸化によってバーナ２１ｄが劣化するのを防ぐことができる。
【００２６】
バーナ２１ｄが制御装置８０により着火されると、バーナ２１ｄに供給されたオフガスまたは燃焼用燃料は燃焼されて高温の燃焼ガスが発生し、この燃焼ガスが加熱室２１ｃに供給されて反応室２１ｂが加熱されることにより触媒２１ａが加熱される。加熱室２１ｃを通過した燃焼ガスは排気管８１および蒸発器５５を通って排気ガスとして外部に排気される。なお、蒸発器５５には通過する燃焼ガスの温度を検出する第１温度センサ５５ａ（図３参照）が設けられている。
【００２７】
上述した改質装置２１から導出された一酸化炭素ガスを含む水素ガス（改質ガス）は、一酸化炭素シフト反応装置２２に供給される。供給された改質ガスに含まれる一酸化炭素は、一酸化炭素シフト反応装置２２内に充填された触媒により水蒸気と反応して水素ガスと二酸化炭素ガスとに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これにより、改質ガスは前述した一酸化炭素シフト反応によって一酸化炭素濃度が低減されて導出される。
【００２８】
一酸化炭素シフト反応装置２２から導出された一酸化炭素濃度が低減された改質ガスは、一酸化炭素選択酸化反応装置２３に供給される。一方、一酸化炭素選択酸化反応装置２３には、空気供給源Ｓａに接続された第１空気供給管６１が接続されており、空気供給源Ｓａ（例えば大気）から空気が供給されている。第１空気供給管６１には、上流から順番にフィルタ６２、空気ポンプ６３および空気バルブ６４が設けられている。フィルタ６２は空気を濾過するものであり、空気ポンプ６３は空気供給源Ｓａから供給される空気を吸い込み一酸化炭素選択酸化反応装置２３に吐出するものであり、空気バルブ６４は制御装置８０により第１空気供給管６１を開閉するものである。これにより、空気が一酸化炭素選択酸化反応装置２３に供給される。
【００２９】
一酸化炭素選択酸化反応装置２３に供給された改質ガスに残留している一酸化炭素は、一酸化炭素選択酸化反応装置２３に充填された触媒により別に供給された空気中の酸素と反応して二酸化炭素になる。これにより、改質ガスは酸化反応によって一酸化炭素濃度がさらに低減されて（１０ｐｐｍ以下）導出される。また、一酸化炭素選択酸化反応装置２３には充填された触媒の温度を検出する第２温度センサ２３ａ（図３参照）が設けられている。
【００３０】
一酸化炭素選択酸化反応装置２３は水素ガス供給管７１を介して燃料電池１０の燃料極に接続されている。水素ガス供給管７１には、燃料ガス第１バルブ７３が設けられている。燃料ガス第１バルブ７３は制御装置８０により起動時に水素ガス供給管７１を閉じ定常時に開くものである。これにより、定常時には一酸化炭素選択酸化反応装置２３から導出された水素ガスが燃料電池１０の燃料極に供給される。また、燃料電池１０の空気極には第２空気供給管７６が接続され、定常時には空気が燃料電池１０の空気極に供給されるようになっている。燃料電池１０はその燃料極および空気極にそれぞれ水素ガスおよび空気が供給されると、所定の反応を起こして発電する。このとき、燃料電池１０の燃料極および空気極からはそれぞれオフガスおよび水（気体）が導出される。
【００３１】
なお、水素ガス供給管７１には、オフガス燃焼器（図示省略）に接続された排気ガス導出管７２が接続されている。排気ガス導出管７２には、燃料ガス第２バルブ７４が設けられている。燃料ガス第２バルブ７４は制御装置８０により起動時に排気ガス導出管７２を開き定常時に閉じるものである。これにより、起動時には一酸化炭素選択酸化反応装置２３から導出された水素ガスがオフガス燃焼器に供給される。
【００３２】
また、上述した温度センサ２１ａ１、点火トランス２１ｅ、各ポンプ４３，４８，５３，６３，６６、および各バルブ４２，５４，６４，７３，７４は制御装置８０に接続されている（図３参照）。制御装置８０はマイクロコンピュータ（図示省略）を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示省略）を備えている。ＣＰＵは、図４のフローチャートに対応したプログラムを実行して、バーナ２１ｄ内に燃焼用燃料ガスおよび燃焼用空気を供給し、温度センサ２１ａ１の検出結果に基づいて点火トランス２１ｅを制御して燃焼用燃料ガスを着火させる。ＲＡＭは同プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ＲＯＭは前記プログラムを記憶するものである。
【００３３】
次に、上述した燃料電池システムの作動について説明する。制御装置８０は図示しない起動スイッチがオンされると、燃料ガス第１バルブ７３を閉じ燃料ガス第２バルブ７４を開いて一酸化炭素選択酸化反応装置２３をオフガス燃焼器に接続し、燃料バルブ４２を開いて燃焼用燃料ポンプ４８および燃焼用空気ポンプ６６を駆動して燃焼用燃料および空気を改質装置２１のバーナ２１ｄに供給してバーナ２１ｄを着火する。これにより、燃焼用燃料が燃焼され、燃焼ガスにより改質装置２１内の触媒２１ａおよび蒸発器５５が加熱される。
【００３４】
かかるバーナ２１ｄの点火について図４を参照して詳細に説明する。制御装置８０は図示しない起動スイッチがオンされると、図４に示すプログラムを実行する。まず１回の着火動作にて着火する場合について説明する。制御装置８０は、一連の着火動作の回数Ｎｃを０にリセットし（ステップ１０２）、燃焼用空気ポンプ６６を駆動させてバーナ２１ｄに燃焼用空気の供給を開始する（ステップ１０４）。
【００３５】
制御装置８０は点火回数Ｎを０にリセットした後に点火回数Ｎに１を加算し（ステップ１０６，１０８）、その後燃焼用空気の供給開始時点から第１の短時間Ｔ１（例えば２０秒）経過後に点火トランス２１ｅをオンさせて電極２１ｄ４と燃焼部２１ｄ２の間に電圧をかけて放電させる（ステップ１１０，１１２）。
【００３６】
制御装置８０は点火トランスによる電圧印加開始時点から所定時間（例えば１秒）経過後に燃料バルブ４２を開いてバーナ２１ｄに燃焼用燃料の供給を開始する（ステップ１１４，１１６）。制御装置８０は燃焼用燃料の供給開始時点から所定時間（例えば５秒）経過後に点火トランス２１ｅをオフさせて電極２１ｄ４と燃焼部２１ｄ２の間への電圧印加を停止する（ステップ１１８，１２０）。
【００３７】
制御装置８０は点火トランス２１ｅをオフした時点から所定時間（例えば１０秒）経過後に燃焼用燃料ガスが未着火であるか否かを判定する（ステップ１２４）。具体的には、温度センサ２１ａ１により検出した改質装置２１の触媒２１ａの温度が着火判定温度より高ければ燃焼用燃料ガスが着火していると判定し、低ければ未着火であると判定する。制御装置８０は燃焼用燃料ガスが着火していればプログラムをステップ１２６に進め、燃焼用燃料ガスへの着火を完了する（ステップ１２４，１２６）。
【００３８】
次に２回目以降の着火動作にて着火する場合について説明する。１回目の点火処理にて着火しなかったので、制御装置８０はステップ１２４にてプログラムをステップ１２８に進め、燃料バルブ４２を閉じ（ステップ１２８）、点火回数Ｎが予め設定されたトライ回数Ｎｘ（本実施例においては５回）に達していないので、プログラムをステップ１０８に進める。そして制御装置８０は、点火回数Ｎに１を加算し（ステップ１０８）、その後燃料バルブ４２を閉じた時点から所定時間（例えば２０秒）経過後に点火トランス２１ｅを再びオンさせて電極２１ｄ４と燃焼部２１ｄ２の間に電圧をかけて放電させる（ステップ１１０，１１２）。
【００３９】
そして制御装置８０は、上述したステップ１１４〜１２２の処理を行った後でステップ１２４にて着火していると判定すれば、プログラムをステップ１２６に進め燃焼用燃料ガスへの着火を完了し、着火していないと判定すれば、燃焼用燃料ガスが着火するまで、予め設定されたトライ回数Ｎｘ（本実施例においては５回）を上限として、燃焼用空気のみの供給、点火トランス２１ｅによる放電、燃焼用燃料ガスの供給、および未着火の判定（ステップ１０８〜１２８の循環処理）を繰り返し実行する。
【００４０】
上述した処理を、図５に示すタイムチャートを参照して説明する。図５は着火動作を２回実施して着火しなかった場合のタイムチャートである。時刻ｔ１にて燃焼用空気の供給を開始し、時刻ｔ１から第１の短時間Ｔ１（２０秒）経過した時刻ｔ２から第２の短時間Ｔ２（６秒）だけ点火トランス２１ｅをオンして放電させ、放電開始の直後（１秒後の時刻ｔ３）から第３の短時間Ｔ３（１５秒）だけ燃焼用燃料ガスを供給し、第３の短時間Ｔ３経過した時点（時刻ｔ４）にて燃焼用燃料ガスが未着火であるか否かを判定する。この時点ｔ４では未着火であるので燃料バルブ４２を閉じ、時刻ｔ４から第１の短時間Ｔ１（２０秒）経過した時刻ｔ５まで空気のみを供給し、時刻ｔ５から第２の短時間Ｔ２（６秒）だけ点火トランス２１ｅをオンして放電させ、放電開始の直後（１秒後の時刻ｔ６）から第３の短時間Ｔ３（１５秒）だけ再び燃焼用燃料ガスを供給し、第３の短時間Ｔ３経過した時点（時刻ｔ７）にて燃焼用燃料ガスが未着火であるか否かを再び判定する。
【００４１】
なお、第１の短時間Ｔ１はバーナ２１ｄに空気のみを供給する時間であり、第２の短時間Ｔ２は点火トランス２１ｅのオン時間であり、第３の時間Ｔ３は燃焼用燃料ガスを供給する時間である。また、第３の短時間Ｔ３は、燃料供給源Ｓｆ（例えば都市ガス管）からバーナ２１ｄまでの燃料供給管４１および燃焼用燃料供給管４７の長さ、これら管４１，４７の燃料の流量によって決定される。第３の短時間が短いと燃料供給源Ｓｆからの燃料がバーナ２１ｄに到達せず、また長いと燃料供給源Ｓｆからの燃料はバーナ２１ｄに到達するものの、バーナ２１ｄを満した上に外部に流れ出す。
【００４２】
再びバーナ２１ｄの点火について図４を参照して説明する。制御装置８０は、バーナ２１ｄが着火せずに点火回数が予め設定されたトライ回数Ｎｘとなった場合には、プログラムをステップ１３２以降に進め、点火を上限であるトライ回数Ｎｘだけ繰り返す一連の着火動作（ステップ１０８〜１３０）を１回または複数回実行する。制御装置８０は一連の着火動作の回数Ｎｃに１を加算し（ステップ１３２）、回数Ｎｃが予め設定されたトライ回数Ｎｙ（本実施例においては２回）に達していないので、所定時間（例えば２００秒）だけ空気のみ供給して（ステップ１３４，１３６）、その後上述した一連の着火動作（ステップ１０８〜１３０）を再び繰り返し実行する。所定時間点火トランス２１ｅへの通電を中止することで点火トランス２１ｅの電圧低下を防ぐことができる。この一連の着火動作は、一連の着火動作の回数Ｎｃがトライ回数Ｎｙに達するまで実行され、達するとプログラムをステップ１３８以降に進める。制御装置８０は、ステップ１３８，１４０にて所定時間Ｔ４（例えば１２０秒）だけ空気のみ供給した後に燃料電池システムの運転を停止する。
【００４３】
上述した処理を、図６に示すタイムチャートを参照して説明する。図６は一連の着火動作を２回実施しても最終的に着火しなかった場合のタイムチャートである。１回目の一連の着火動作を実施し、実施終了直後から所定時間Ｔ４だけ空気のみを供給するとともに点火トランス２１ｅを停止し、２回目の一連の着火動作を実施した。
【００４４】
上述したバーナ２１ｄの点火の制御によってバーナ２１ｄが着火されると、燃焼用燃料が燃焼され、燃焼ガスにより改質装置２１内の触媒２１ａおよび蒸発器５５が加熱される。そして制御装置８０は、蒸発器５５の温度が所定温度Ｔｈ１以上となれば、水バルブ５４を開き、水ポンプ５３を駆動させ水タンクＳｗの水を蒸発器５５に供給する。蒸発器５５の温度が所定温度Ｔｈ１以上となった時点から所定時間が経過すれば、燃料ポンプ４３を駆動させ燃料供給源Ｓｆの燃料を改質装置２１の反応室２１ｂに供給する。これにより、水蒸気と燃料の混合ガスが改質装置２１に供給され改質装置２１では上述した水蒸気改質反応および一酸化炭素シフト反応が生じる。そして、改質装置２１から導出された改質ガスは一酸化炭素シフト反応装置２２および一酸化炭素選択酸化反応装置２３を通って一酸化炭素ガスを低減されて一酸化炭素選択酸化反応装置２３から導出される。
【００４５】
このように改質ガスの生成中において、制御装置８０は、一酸化炭素選択酸化反応装置２３の触媒の温度が所定温度Ｔｈ２以上となれば、空気第１バルブ６４を開いて所定の流量とし、空気ポンプ６３を駆動させ空気供給源Ｓａの空気を一酸化炭素選択酸化反応装置２３に供給する。そして、制御装置８０は、燃料ガス第１バルブ７３を開き燃料ガス第２バルブ７４を閉じて一酸化炭素選択酸化反応装置２３を燃料電池１０に接続し、燃焼用燃料ポンプ４８および燃焼用空気ポンプ６６の駆動を停止してオフガスをバーナ２１ｄに供給し起動運転を終了し、燃料ポンプ４３、水ポンプ５３および空気ポンプ６３の駆動を継続させて改質ガスを燃料電池１０に供給する定常運転を開始する。
【００４６】
上述した説明から理解できるように、この実施の形態においては、燃料電池システムを長期間使用しなかった場合に燃料電池システムを起動させた際には、時刻ｔ１にて燃焼用空気の供給を開始し、時刻ｔ１から第１の短時間Ｔ１（２０秒）経過した時刻ｔ２から第２の短時間Ｔ２（６秒）だけ点火トランス２１ｅをオンして放電させ、放電開始の直後（１秒後の時刻ｔ３）から第３の短時間Ｔ３（１５秒）だけ燃焼用燃料ガスを供給し、第３の短時間Ｔ３経過した時点（時刻ｔ４）にて燃焼用燃料ガスが未着火であるか否かを判定する。そして、燃焼用燃料ガスが着火するまで、予め設定されたトライ回数Ｎｘ（本実施例においては５回）を上限として、燃焼用空気のみの供給、点火トランス２１ｅによる放電、燃焼用燃料ガスの供給、および未着火の判定（ステップ１０８〜１２８の循環処理）を繰り返し実行する。これによれば、起動当初しばらくの間希釈された燃焼用燃料ガスがバーナ２１ｄに供給されるものの、やがてバーナ２１ｄ内に燃焼用燃料ガスが供給され満たされる。したがって、バーナ内の燃焼用燃料ガスを着火させることができる。
【００４７】
また、燃焼用空気のみの供給、点火トランス２１ｅによる放電、燃焼用燃料ガスの供給、および未着火の判定を繰り返し実行する一連の着火動作によって燃焼用燃料ガスが着火しなかった場合には、図６に示すように、１回目の一連の着火動作の終了時点から所定時間Ｔ４だけ燃焼用燃料ガスの供給および放電を停止し燃焼用空気のみを供給し、所定時間Ｔ４経過後再び２回目の一連の着火動作を行うので、より確実にバーナ２１ｄ内の燃焼用燃料ガスを着火させることができる。
【００４８】
また、未着火であるか否かの判定は、検出した改質器２１の触媒２１ａ内の温度が着火判定温度未満であるか否かを判定することにより行われるので、確実に未着火であるか否かを判定することができる。
【００４９】
また、着火手段を点火トランス２１ｅによる放電とすることにしたので、点火トランス２１ｅの取り付け構造を簡単にすることができる。
【００５０】
また、燃焼用空気のみの供給、点火トランス２１ｅによる放電、燃焼用燃料ガスの供給、および未着火の判定の繰り返し回数の上限を設定したので、必要以上に着火動作を繰り返すことを防止し、点火トランス２１ｅへの負荷を低減して同点火トランス２１ｅの劣化を防止して寿命を延ばすことができる。また、点火トランス２１ｅの発熱による出力電圧の低下を防ぐことができる。
【００５１】
また、燃焼用空気のみの供給により、バーナ２１ｄ内に燃焼用燃料ガスが残っていてもこの残存ガスは外部に排気される。これにより、その後燃焼ガスと燃焼用燃料ガスが供給された際にバーナ２１ｄ内は適切な空燃比となる。
【００５２】
なお、上述した実施の形態においては、着火手段による着火動作（点火トランス２１ｅによる放電）を開始した後に燃料用燃料ガスの供給を開始するようにしたが、着火動作と同時に燃料用燃料ガスの供給を開始するようにしてもよく、燃料用燃料ガスの供給開始後に着火手段による着火動作を開始するようにしてもよい。
【００５３】
また、上述した実施の形態においては、着火手段はバーナ内に供給された燃焼用燃料ガスを着火させるものであり、上述した点火トランス２１ｅによる放電に代えて、グロープラグによる着火を採用するようにしてもよい。
【００５４】
また、上述した実施の形態においては、未着火と判定され、その後着火を繰り返すごとに燃焼用空気を増加させたり、燃焼用燃料ガスを増減させたり、空燃比を変更させたり、着火時間を長くしたりしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による燃料電池システムの一実施の形態の概要を示す概要図である。
【図２】図１に示すバーナの断面と、同バーナと点火トランスとの関係を示す図である。
【図３】図１に示す燃料電池システムを示すブロック図である。
【図４】図３に示した制御装置にて実行される制御プログラムのフローチャートである。
【図５】着火動作を２回実施して着火しなかった場合のタイムチャートである。
【図６】一連の着火動作を２回実施しても最終的に着火しなかった場合のタイムチャートである。
【符号の説明】
１０…燃料電池、２０…燃料生成系、２１…改質装置、２１ｄ…バーナ、２１ｅ…点火トランス、２２…一酸化炭素シフト反応装置、２３…一酸化炭素選択酸化反応装置。
【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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