(57)【要約】【課題】起動時間を短くすることができる燃料処理装置を提供する。【解決手段】炭化水素系燃料ｈを、水素を主成分とする改質ガスｇに改質する改質触媒を充填する改質触媒部２１と、改質ガス中の一酸化炭素を変成する変成触媒を充填する変成触媒部２２と、変成後に改質ガス中の一酸化炭素を選択酸化する選択酸化触媒を充填する選択酸化触媒部２３と、燃料の供給を受け、燃料を燃焼して改質触媒部を加熱し、燃焼排ガスｑを排出するバーナー部２５と、燃焼排ガスまたはバーナー部で燃焼されなかった燃料ｎが流れる燃焼排ガス通路２８と、燃焼排ガス通路中に形成され、燃焼触媒が充填された燃焼触媒部２６とを備え、燃焼触媒部が、変成触媒部２２または選択酸化触媒部の近傍に配置されている燃料処理装置とする。【選択図】  図１
2004168630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素系燃料を、水素を主成分とする改質ガスに改質する改質触媒を充填する改質触媒部と；
前記改質ガス中の一酸化炭素を変成する変成触媒を充填する変成触媒部と、
前記変成後に前記改質ガス中の一酸化炭素を選択酸化する選択酸化触媒を充填する選択酸化触媒部と；
燃焼燃料の供給を受け、前記燃焼燃料を燃焼して前記改質触媒部を加熱し、燃焼排ガスを排出するバーナー部と；
前記燃焼排ガスまたは前記バーナー部で燃焼されなかった前記燃焼燃料が流れる燃焼排ガス通路と；
前記燃焼排ガス通路中に形成され、前記燃焼燃料を燃焼させる燃焼触媒が充填された燃焼触媒部とを備え；
前記燃焼触媒部が、前記変成触媒部または前記選択酸化触媒部の近傍に配置された；
燃料処理装置。
【請求項２】
前記燃焼燃料が、炭化水素系燃料および前記選択酸化触媒部を出た改質ガスであり；
前記燃焼触媒が、前記炭化水素系燃料または水素を燃焼させることが可能である；
請求項１に記載の燃料処理装置。
【請求項３】
前記燃焼排ガス通路中の燃焼触媒部の上流側に燃焼触媒用の燃焼空気を供給する、触媒燃焼用空気供給部を備える；
請求項１または請求項２に記載の燃料処理装置。
【請求項４】
前記燃焼触媒部が前記燃焼排ガスが出る出口を有し、前記出口に設置した、前記燃焼触媒の温度を検出する燃焼触媒温度検出部を備える；
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の燃料処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の燃料処理装置と；
前記選択酸化触媒部を通過した前記改質ガスを用いて発電する燃料電池スタックとを備える；
燃料電池発電システム。
【請求項６】
炭化水素系燃料を、水素を主成分とする改質ガスに改質する改質工程と；
前記改質ガス中の一酸化炭素を変成する変成工程と；
前記変成工程後に、前記改質ガス中の一酸化炭素を選択酸化する選択酸化工程と；
燃焼燃料をバーナー部に供給し、燃焼空気を用い前記燃焼燃料を前記バーナー部で燃焼させ、前記改質工程に必要な熱を供給する第１燃焼工程と；
前記バーナー部を通過し該バーナー部で燃焼されなかった前記燃焼燃料を、燃焼空気を用い燃焼させ、前記変成工程または前記選択酸化工程に必要な熱を供給する第２燃焼工程とを備える；
燃料処理方法。
【請求項７】
前記第１燃焼工程で、空気比が１よりも小さくなるよう燃焼空気を供給し、前記燃料の不完全燃焼を起こさせ；
前記第２燃焼工程で、完全燃焼を起こすことができる空気比となるよう燃焼空気を供給し、前記第１燃焼工程で不完全燃焼した燃料を完全燃焼させる；
請求項６に記載の燃料処理方法。
【請求項８】
前記第１燃焼工程で、前記選択酸化工程を経た改質ガスを用いて発電する発電工程で発生するアノードオフガス、または前記選択酸化工程を経た改質ガス、または炭化水素系燃料のうち少なくとも一つの流体を含む燃焼燃料を供給し、燃焼空気の流量を増加し、あるいは前記少なくとも一つの流体を含む燃焼燃料の流量を減少させて、前記第１燃焼工程に失火を生じさせ、前記第１燃焼工程を終了させて前記第２燃焼工程を開始させ、前記第２燃焼工程で、前記少なくとも一つの流体を含む燃焼燃料の燃焼触媒による燃焼を起こさせ；
次に前記燃焼燃料の供給を中断し、前記燃焼空気の供給を維持し、次に前記少なくとも一つの流体を含む燃焼燃料の供給を再開し、前記第１燃焼工程を開始させる；
請求項６に記載の燃料処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料処理装置、燃料処理方法、および燃料処理装置を備える燃料電池発電システムに関し、特に起動時間を短縮するように制御が行われる燃料処理装置、燃料処理方法、および燃料処理装置を備える燃料電池発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の燃料電池発電システムは、炭化水素系燃料を処理し改質ガスを生成する燃料処理装置と、改質ガスを用いて発電を行う燃料電池スタックと、システム全体を制御する制御部とを備えている。燃料処理装置は、炭化水素系燃料の改質反応が行われる改質触媒部と、改質ガスの変成反応が行われる変成触媒部と、改質ガス中の一酸化炭素の選択酸化反応が行われる選択酸化触媒部と、燃焼用原料を燃焼させ、改質触媒部等を加熱して改質反応等に必要な熱を供給するバーナー部とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
改質反応が行われるには改質触媒部の温度が所定の温度に達する必要があり、変成反応、選択酸化反応が行われるためには、変成触媒部、選択酸化触媒部の温度がそれぞれ所定の温度に達する必要がある。燃料電池発電システムの起動に際して、燃料処理装置の構造上、改質触媒部はバーナー部の燃焼により温度を短時間に上昇させることができるが、変成触媒部、選択酸化触媒部の温度上昇が、起動時間の短縮上のネックとなることが多かった。
【０００４】
変成触媒部の温度と選択酸化触媒部の温度がある所定の温度に達するまで、バーナー部において改質ガスにより燃焼を発生させるいわゆるホットホールド状態を起こして待機するのが通常であった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１８７７０５号公報（段落００３５から００３９、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ホットホールド状態では燃料電池スタックからの電力出力が全く得られないばかりでなく、改質触媒部で発生する改質ガスの量は少なく、変成触媒部、選択酸化触媒部での改質ガス流量は少ない。このため、変成触媒部、選択酸化触媒部を、改質触媒部から与えられた熱で加熱する熱媒体の流量が少なく、変成触媒部、選択酸化触媒部に与えられる熱量が少ないため、変成触媒部、選択酸化触媒部の昇温が遅く、結果として起動時間が長くかかっていた。電気ヒーターを用い、起動工程中に変成触媒部、選択酸化触媒部の少なくとも一方を加熱する方法もある。ただし、起動時間は短くなるものの、起動時消費電力が大きくなり、起動にかかるコストが大きくなるというデメリットがあった。
【０００７】
そこで本発明は、起動時間を短くし、起動消費エネルギーを小さくすることができる燃料処理装置、燃料処理方法、燃料電池発電システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による燃料処理装置２は、例えば図１に示すように、炭化水素系燃料ｈを、水素を主成分とする改質ガスｇに改質する改質触媒を充填する改質触媒部２１と；改質ガスｇ中の一酸化炭素を変成する変成触媒を充填する変成触媒部２２と；前記変成後に前記改質ガスｇ中の一酸化炭素を選択酸化する選択酸化触媒を充填する選択酸化触媒部２３と；燃焼燃料ｎの供給を受け、燃焼燃料ｎを燃焼して改質触媒部２１を加熱し、燃焼排ガスｑを排出するバーナー部２５と；燃焼排ガスｑまたはバーナー部２５で燃焼されなかった燃焼燃料ｎが流れる燃焼排ガス通路２８と；燃焼排ガス通路２８中に形成され、燃焼燃料ｎを燃焼させる燃焼触媒が充填された燃焼触媒部２６とを備え；燃焼触媒部２６が、変成触媒部２２または選択酸化触媒部２３の近傍に配置されている。
【０００９】
このように構成すると、改質触媒部２１と、変成触媒部２２と、選択酸化触媒部２３と、バーナー部２５と、燃焼排ガス通路２８と、燃焼触媒部２６とを備えるので、起動運転時にバーナー部２５での燃焼燃料ｎの燃焼だけでなく、バーナー部２５に供給され燃焼されなかった燃焼燃料ｎにより、燃焼触媒部２６で燃焼触媒による燃焼を起こさせることができる。バーナー部２５での燃焼による燃焼熱によって改質触媒部２１を加熱することに加えて、燃焼触媒部２６が、変成触媒部２２または選択酸化触媒部２３の近傍に配置されているので、燃焼触媒部２６での燃焼による燃焼熱によって変成触媒部２２または選択酸化触媒部２３を加熱することができる。よって、改質触媒部２１の温度（改質触媒の温度と同じ意味。以下同様）を上昇させるだけでなく、短時間で変成触媒部２２の温度（変成触媒の温度と同じ意味。以下同様）または選択酸化触媒部２３の温度（選択酸化触媒の温度と同じ意味。以下同様）を上昇させることができる。また、改質触媒部２１だけなく、変成触媒部２２または選択酸化触媒部２３を加熱するので、バーナー部２５、改質触媒部２１の偏った加熱を起こすことを防ぎ、バーナー部２５、改質触媒部２１の過度な温度上昇を回避でき、変成触媒部２２または選択酸化触媒部２３の温度を短時間に上昇させることができる。よって、燃料処理装置２の起動時間を短くすることができ、起動消費エネルギーを小さくすることができる。
【００１０】
燃焼燃料ｎは、典型的には、選択酸化触媒部２３を出た改質ガスｇ（Ａ１）、改質触媒部２１に供給される炭化水素系燃料と同源の炭化水素系燃料ｈ（Ｂ１）、改質触媒部２１に供給される炭化水素系燃料ｈとは別源の炭化水素系燃料ｎ（Ｃ１）、燃料処理装置２から供給された改質ガスｇを用いて発電を行なう燃料電池スタック２で発生するアノードオフガスｆ（Ｄ１）の少なくともいずれかである。例えば、Ａ１だけ（バーナー部２５で改質ガスｇ専焼）、Ａ１とＣ１とが混合したもの（バーナー部２５で改質ガスｇと炭化水素系燃料ｎとの混焼）、Ｃ１とＤ１とが混合したもの（バーナー部２５でアノードオフガスｆと炭化水素系燃料ｎとの混焼）であってもよい。
【００１１】
請求項２に係る発明による燃料処理装置２は、請求項１に記載の燃料処理装置において、例えば図４に示すように、燃焼燃料が、炭化水素系燃料および選択酸化触媒部２３を出た改質ガスｇであり；燃焼触媒が、水素または炭化水素系燃料を燃焼させることが可能である。
【００１２】
このように構成すると、バーナー部２５に炭化水素系燃料ｎと、選択酸化触媒部２３を出た改質ガスｇとを供給して燃焼させ、バーナー部２５で燃焼されなかった炭化水素系燃料ｎまたは改質ガスｇを燃焼触媒部２６で燃焼させることができる。燃焼触媒部２６は炭化水素系燃料および改質ガスｇを燃焼させることができることが望ましい。例えば、燃焼触媒部２６に供給される燃焼用空気ｋ４の流量に対する、バーナー部２５に供給する炭化水素系原料または改質ガスｇの流量を増すことにより、バーナー部２５で空気比過少を起こさせ、バーナー部２５での不完全燃焼状態を起こすことが可能であり、未燃の炭化水素系原料または改質ガスｇを燃焼触媒部２６で燃焼させることができる。例えば、燃焼用空気ｋ４の流量に対する、バーナー部２５に供給する炭化水素系燃料または改質ガスｇの流量を減じることにより、バーナー部２５で空気比過剰により失火を起こさせ、全炭化水素系原料と全改質ガスｇとを燃焼触媒部２６で燃焼させることが可能である。燃焼触媒部２６で前述のように燃焼を起こさせることにより、炭化水素系原料または改質ガスｇを、変成触媒部２２、選択酸化触媒部２３の加熱熱源として使用することが可能である。
【００１３】
炭化水素系燃料ｎ、改質ガスｇによる燃焼熱量をバーナー部２５と改質触媒部２１の加熱だけでなく、変成触媒部２２または選択酸化触媒部２３の加熱に利用することができ、バーナー部２５、改質触媒部２１の過度の温度上昇を回避することができ、変成触媒部２２または選択酸化触媒部２３の温度を短時間に上昇させることができる。よって、燃料処理装置２の起動時間を短くすることができ、起動消費エネルギーを小さくすることができる。
【００１４】
請求項３に係る発明による燃料処理装置２は、請求項１または請求項２に記載の燃料処理装置において、例えば図６に示すように、燃焼排ガス通路２８中の燃焼触媒部２６の上流側に燃焼触媒用の燃焼空気ｋ５を供給する、触媒燃焼用空気供給部９を備える。
【００１５】
このように構成すると、触媒燃焼用空気供給部９を備えるので、燃焼触媒部２６の上流側に燃焼触媒用の燃焼空気ｋ５を供給して、燃焼空気ｋ５を燃焼触媒部２６に送り込み、燃焼触媒部２６に燃焼燃料の燃焼、あるいは改質ガスまたは炭化水素系燃料の燃焼を起こすことができ、バーナー部２５と燃焼触媒部２６で同時に燃焼を起こすことが可能である。これにより起動時間をさらに短縮できる。
【００１６】
請求項４に係る発明による燃料処理装置２は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の燃料処理装置において、例えば図１に示すように、前記燃焼触媒部２６が燃焼排ガスｑが出る出口２６Ａを有し、出口２６Ａに設置した、前記燃焼触媒の温度を検出する燃焼触媒温度検出部３２を備える。
【００１７】
このように構成すると、燃焼触媒温度検出部３２を備えるので、燃焼触媒の燃焼触媒部２６の出口２６Ａにおける燃焼触媒の温度を検出することができる。燃焼触媒の温度を検出するので、燃焼触媒部２６の温度が過上昇し、燃焼触媒自体が劣化すること、あるいは燃焼触媒部２６近傍の変成触媒部２２、選択酸化触媒部２３の過昇温により変成触媒、選択酸化触媒が劣化することを防止するように制御を行うことが可能となる。
【００１８】
上記目的を達成するために、請求項５に係る発明による燃料電池発電システム１は、例えば図１に示すように、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の燃料処理装置２と；選択酸化触媒部２３を通過した改質ガスｇを用いて発電する燃料電池スタック３とを備える。
【００１９】
このように構成すると、燃料処理装置２と燃料電池スタック３とを備えるので、燃料電池発電システム１を短時間で、少ない起動時消費エネルギーで安定して起動し、発電をすることができる。
【００２０】
上記目的を達成するために、請求項６に係る発明による燃料処理方法は、炭化水素系燃料を、水素を主成分とする改質ガスに改質する改質工程と；前記改質ガス中の一酸化炭素を変成する変成工程と；前記変成工程後に、前記改質ガス中の一酸化炭素を選択酸化する選択酸化工程と；燃焼燃料をバーナー部に供給し、燃焼空気を用い前記燃焼燃料をバーナー部で燃焼させ、前記改質工程に必要な熱を供給する第１燃焼工程と；前記バーナー部を通過し該バーナー部で燃焼されなかった前記燃焼燃料を、燃焼空気を用い燃焼させ、前記変成工程または前記選択酸化工程に必要な熱を供給する第２燃焼工程とを備える。
【００２１】
このように構成すると、主に燃料処理装置の起動時において改質工程に必要な熱として改質触媒部２１に第１燃焼工程で与えられる燃焼熱量と、変成工程に必要な熱として変成触媒部２２に第２燃焼工程で与えられる燃焼熱量または選択酸化工程に必要な熱として選択酸化触媒部２３に第２燃焼工程で与えられる燃焼熱量とを調節することにより、改質触媒部２１の偏った加熱を起こすことを防ぎ、改質触媒部２１の過度な温度上昇を回避でき、変成触媒部２２または選択酸化触媒部２３の温度を短時間に上昇させることができる。よって、燃料処理装置２の起動時間を短くすることができ、起動消費エネルギーを小さくすることができる。
【００２２】
請求項７に係る発明による燃料処理方法は、請求項６に記載の燃料処理方法において、前記第１燃焼工程で、空気比が１よりも小さくなるよう燃焼空気を供給し、前記燃料の不完全燃焼を起こさせ；前記第２燃焼工程で、完全燃焼を起こすことができる空気比となるよう燃焼空気を供給し、前記第１燃焼工程で不完全燃焼した燃料を完全燃焼させる。
【００２３】
このように構成すると、主に燃料処理装置起動時において第１燃焼工程および第２燃焼工程で、それぞれ１よりも小さい空気比、完全燃焼を起こす空気比に設定することにより、第１燃焼工程だけでなく第２燃焼工程でも十分に大きい熱量を発生させることができ、改質触媒部２１の偏った加熱を起こすことを防ぎ、改質触媒部２１の過度な温度上昇を回避でき、変成触媒部２２または選択酸化触媒部２３の温度を短時間に上昇させることができる。また、本構成では第１燃焼行程と第２燃焼行程を同時に実施可能であり、起動時に改質触媒部２１と変成触媒部２２、選択酸化触媒部２３をバランスよく同時に加熱し、短時間内に燃料処理装置全体を昇温し、起動時間を短くすることが可能となる。
【００２４】
請求項８に係る発明による燃料処理方法は、請求項６に記載の燃料処理方法において、前記第１燃焼工程で、前記選択酸化工程を経た改質ガスを用いて発電する発電工程で発生するアノードオフガス、または前記選択酸化工程を経た改質ガス、または炭化水素系燃料のうち少なくとも一つの流体を含む燃焼燃料を供給し、燃焼空気の流量を増加し、あるいは前記少なくとも一つの流体を含む燃焼燃料の流量を減少させて、前記第１燃焼工程に失火を生じさせ、前記第１燃焼工程を終了させて前記第２燃焼工程を開始させ、前記第２燃焼工程で、前記少なくとも一つの流体を含む燃焼燃料の燃焼触媒による燃焼を起こさせ；次に前記燃焼燃料の供給を中断し、前記燃焼空気の供給を維持し、次に前記少なくとも一つの流体を含む燃焼燃料の供給を再開し、前記第１燃焼工程を開始させる。以後前述の内容を繰り返して行なってもよい。
【００２５】
このように構成すると、第１燃焼工程と第２燃焼行程を時系列で切り替えを行い、第１燃焼工程と第２燃焼行程において同時に燃焼反応を起こすことがないため、１つの燃焼用空気供給系で２つの燃焼行程を実施することができる。そのため、システム構成はシンプルなまま、改質触媒部と、変成触媒部と、選択酸化触媒部とをバランスよく加熱し、起動時間を短くすることができ、起動消費エネルギーを小さくすることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２７】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池発電システム１の構成を示すブロック図である。燃料電池発電システム１は、燃料処理装置２と、固体高分子電解質型燃料電池である燃料電池スタック３と、制御装置４と、炭化水素系燃料としての改質用原料ｈを供給する改質用原料供給部１１と、選択酸化用空気ｋ１を供給する選択酸化用空気供給部１２と、燃焼燃料としての、あるいは炭化水素系燃料としての燃焼用原料ｎを供給する燃焼用原料供給部１４と、燃焼空気としての燃焼用空気ｋ４を供給する燃焼用空気供給部１０と、改質ガスｇを搬送する第１改質ガス搬送ライン１６と、アノードオフガスとしてのオフガスｆを搬送する第１オフガス搬送ライン１７と、スタック用空気ｋ３を供給するスタック用空気供給部１９と、燃焼排ガスｑを搬送する燃焼排ガス搬送ライン２９とを含んで構成される。なお、改質用原料ｈ、選択酸化用空気ｋ１、燃焼用原料ｎ、燃焼用空気ｋ４、スタック用空気ｋ３を総称して以下用役流体という。なお、炭化水素系燃料は、典型的には都市ガスｇ（メタン、エタン、プロパン、ブタン等を主成分とする１３Ａ）である。
【００２８】
図２に示すように、改質用原料供給部１１（図１）、選択酸化用空気供給部１２（図１）、燃焼用原料供給部１４（図１）、燃焼用空気供給部１０（図１）、後述の触媒燃焼用空気供給部９（図６）、スタック用空気供給部１９（図１）は、用役流体Ｌを供給する供給源４０に接続され、用役流体Ｌを昇圧する流体昇圧装置としてのブロワ４１Ａ（気体の場合）、ポンプ４１Ｂ（液体の場合）と、用役流体Ｌの流量を調節する流体流量調節装置としての調節弁４２と、用役流体Ｌの流量を測定する流量測定装置としての流量計４３と、これらを結ぶ配管４４とを含んでそれぞれ構成される。それぞれの調節弁４２には個別に制御部４（図１）から調節弁４２の流量を制御する流量制御信号ｉ１が送られる。それぞれの流量計４３からは、測定した流量を表す流量信号ｉ５が制御部４へ送られる。空気の供給源４０は、通常は大気である。
【００２９】
図１に戻って説明を続ける。燃料処理装置２は、改質触媒を充填する改質触媒部２１と、改質ガスｇ中の一酸化炭素を変成する変成触媒を充填する変成触媒部２２と、変成後に改質ガスｇ中の一酸化炭素を選択酸化する選択酸化触媒を充填する選択酸化触媒部２３と、バーナー部２５と、燃焼排ガス通路２８と、燃焼排ガス通路２８内部に設置され、燃焼触媒が充填された燃焼触媒部２６と、バーナー部２５内に設置された点火装置としてのイグナイタ３６とを備える。イグナイタ３６によって燃焼用原料ｎと燃焼用空気ｋ４が供給されたバーナー部２５内に燃焼を起こすことができる。
【００３０】
改質触媒部２１には、改質用原料供給部１１が接続され、改質用原料供給部１１は、改質触媒部２１に改質用原料ｈを供給する。改質触媒部２１では、供給された改質用原料ｈを改質し水素を主成分（例えば、水素の成分がモル％で約７０〜７５％）とする改質ガスｇにする改質反応が、改質触媒を用いて行われる。変成触媒部２２では、改質ガスｇのＣＯ変成反応が変成触媒を用いて行われる。選択酸化触媒部２３には、選択酸化用空気供給部１２が接続され、選択酸化用空気供給部１２は、選択酸化触媒部２３に選択酸化用空気ｋ１を供給する。選択酸化触媒部２３では、改質ガスｇ中に残存する一酸化炭素ガスの選択酸化が選択酸化触媒により行われる。バーナー部２５には、燃焼用原料供給部１４と燃焼用空気供給部１０とが接続され、バーナー部２５に燃焼用原料ｎ、および燃焼用空気ｋ４をそれぞれ供給する。バーナー部２５は、燃焼用原料ｎ、さらに後述のオフガスｆを燃焼用空気ｋ４と混合させて燃焼し、改質反応、変成反応に必要な熱を供給する。バーナー部２５には、起動時には主として燃焼用原料ｎが供給され、通常発電時には、主としてオフガスｆが供給される。なお、改質用原料ｈ、燃焼用原料ｎは気体であっても液体であってもよい。
【００３１】
バーナー部２５は、燃焼排ガス通路２８に接続される。燃焼排ガス通路２８は、燃焼用原料ｎ、またはオフガスｆの燃焼によりバーナー部２５で生じる燃焼排ガスｑを燃料処理装置２の外部へと導き、燃料処理装置２の外部を出た後は、燃焼排ガス通路２８に接続されている排ガス搬送ライン２９によって搬送される。
【００３２】
燃焼触媒部２６は、水素および炭化水素系燃料を燃焼させることが可能であり、燃焼排ガス通路２８内部に設けられている。バーナー部２５で燃焼されなかった燃焼用原料ｎ、またはオフガスｆが燃焼排ガス通路２８によって燃焼触媒部２６に導かれ、燃焼触媒部２６で燃焼用触媒により燃焼される。
【００３３】
バーナー部２５には、バーナー部２５の温度を検出する温度検出器３１が、改質触媒部２１には、改質触媒部２１の温度を検出する温度検出器３３が、変成触媒部２２には、変成触媒部２２の温度を検出する温度検出器３４が、選択酸化触媒部２３には、選択酸化触媒部２３の温度を検出する温度検出器３５が設置されている。また、燃焼触媒部２６の出口部２６Ａには、燃焼触媒部２６の温度（燃焼触媒の温度と同じ意味。以下同様）を検出する燃焼触媒温度検出部としての温度検出器３２が設置されている。各温度検出器３１、３２、３３、３４、３５、によって検出された温度は、それぞれ温度信号ｉ２として制御部４に送られる。
【００３４】
第１改質ガス搬送ライン１６は、燃料処理装置２の選択酸化触媒部２３と燃料電池スタック３を繋ぎ、選択酸化触媒部２３から燃料電池スタック３に改質ガスｇを搬送する。第１オフガス搬送ライン１７は、燃料電池スタック３とバーナー部２５とを繋ぎ、後述のオフガスｆを燃料電池スタック３からバーナー部２５へ搬送する。
【００３５】
燃料電池スタック３は、不図示の固定高分子膜と不図示のセパレータとが交互に重ねられた多重構造であり、供給された改質ガスｇとスタック用空気ｋ３とを電気化学的に反応させて発電を行うと共に、オフガスｆ（未利用改質ガス）を発生する。ここでオフガスｆは、燃料電池スタック３において、水素が発電に利用された後の余剰改質ガスであり、改質ガスｇに含まれる水素のうち、例えば８０パーセント（モルパーセント）が発電に使用された場合、残り２０パーセント（モルパーセント）相当量の水素を含むいわゆる水素リッチガスである。燃料電池スタック３は、負荷５（何らかの電気機器）に電気的に接続されている。
【００３６】
スタック用空気供給部１９は、燃料電池スタック３に接続され、スタック用空気ｋ３を燃料電池スタック３に供給する。
【００３７】
次に、図１、図２を参照して燃料電池発電システム１の作用を説明する。以下の作用は制御部４による制御により行われる。バーナー部２５には、起動時、通常運転中の助燃時に燃焼用原料用のブロワ４１Ａにより搬送された燃焼用原料ｎが燃焼用原料供給部１４から供給される。燃焼用原料供給部１４に設置された燃焼用原料用の調節弁４２は、制御部４からの流量制御信号ｉ１を受け、流量制御信号ｉ１に対応する流量の燃焼用ガスｎを流すよう所定の開度に制御される。燃焼用ガスｎの流量は燃焼用原料用の流量計４３により計測され、計測された流量は、流量信号ｉ５として制御部４に送られる。通常運転時にはバーナー部２５には、第１オフガス搬送ライン１７を介して燃料電池スタック３からオフガスｆが供給される。
【００３８】
バーナー部２５には、燃焼用空気用のブロワ４１Ａにより搬送された燃焼用空気ｋ４が燃焼用空気供給部１０から供給される。燃焼用空気供給部１０に設置された燃焼用空気用の調節弁４２は、制御部４からの流量制御信号ｉ１を受け、流量制御信号ｉ１に対応する流量の燃焼用空気ｋ４を流すよう所定の開度に制御される。燃焼用空気ｋ４の流量は燃焼用空気用の流量計４３により計測され、計測された流量は、流量信号ｉ５として制御部４に送られる。燃焼用原料ｎ、オフガスｆは、燃焼用空気ｋ４の供給のもとバーナー部２５で燃焼される。
【００３９】
バーナー部２５で発生する燃焼熱は、改質触媒部２１の温度を上昇させるため、あるいは改質触媒部２１での改質反応熱に利用され、改質触媒部２１に充填された改質触媒（不図示）を反応に適した所定の温度に上昇させるため、さらに当該所定の温度に維持するために利用される。改質触媒を加熱した熱は、さらに燃料処理装置内を伝わり、あるいは改質触媒を経て加熱された改質ガスｇにより、変成触媒部２２に充填された変成触媒（不図示）、選択酸化触媒部２３に充填された選択酸化触媒（不図示）に与えられる。しかし、変成触媒、選択酸化触媒のバーナー部２５の燃焼による温度上昇は、改質触媒の温度上昇と比較すると僅かである。
【００４０】
改質用原料ｈは、改質用原料用のブロワ４１Ａにより搬送され改質用原料供給部１１から改質触媒部２１に供給される。改質用原料供給部１１に設置された改質用原料の調節弁４２は、制御部４からの流量制御信号ｉ１を受け、流量制御信号ｉ１に対応する流量の改質用原料ｈを流すよう所定の開度に制御される。改質用原料ｈの流量は改質用原料用の流量計４３により計測され、計測された流量は、流量信号ｉ５として制御部４に送られる。
【００４１】
改質触媒部２１では、改質用原料ｈが例えばメタンの場合は、改質触媒によりＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２  で表せる水蒸気改質反応が行われ、改質ガスｇとなる。
【００４２】
改質ガスｇは、改質触媒部２１から変成触媒部２２に送られ、変成触媒部２２で、変成触媒によりＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２  で表せる変成反応が行われる。さらに、改質ガスｇは、変成触媒部２２から選択酸化触媒部２３に送られる。選択酸化用空気ｋ１は、選択酸化用空気用のブロワ４１Ａにより搬送され選択酸化用空気供給部１２から選択酸化触媒部２３に供給される。選択酸化用空気供給部１２に設置された選択酸化用空気用の調節弁４２は、制御部４からの流量制御信号ｉ１を受け、流量制御信号ｉ１に対応する流量の選択酸化用空気ｋ１を流すよう所定の開度に制御される。選択酸化用空気ｋ１の流量は選択酸化用空気用の流量計４３により計測され、計測された流量は、流量信号ｉ５として制御部４に送られる。
【００４３】
改質ガスｇ中に残留するＣＯガスは、選択酸化触媒部２３で選択酸化用空気ｋ１により選択的に酸化され、ＣＯ＋（１／２）Ｏ２→ＣＯ２  で表される反応が行われる。ＣＯガスが除去された改質ガスｇは、第１改質ガス搬送ライン１６を通って燃料電池スタック３に向けて供給される。
【００４４】
バーナー部２５では燃焼用原料ｎ、またはオフガスｆの燃焼により燃焼排ガスｑが発生し、燃焼排ガスｑは燃焼排ガス通路２８を通り燃料処理装置２の外部に排出され燃焼排ガス搬送ライン２９で搬送される。バーナー部２５に送られた燃焼用原料ｎの流量、オフガスｆの流量と比べて燃焼用空気ｋ４の流量を過大にすることにより、バーナー部２５で失火し、燃焼されなかった燃焼用原料ｎ、オフガスｆは燃焼排ガスｑと共に燃焼排ガス通路２８を通り、燃焼排ガス通路２８の通過中に燃焼触媒部２６を通り、燃焼触媒部２６で燃焼触媒を用いて燃焼され、燃焼排ガスｑとなって、さらに燃焼排ガス通路２８を通って燃料処理装置２の外部に排出され、燃焼排ガス搬送ライン２９で搬送される。燃焼触媒部２６が、変成触媒部２２および選択酸化触媒部２３の近傍に配置されているため燃焼触媒部２６での燃焼熱により、変成触媒部２２、選択酸化触媒部２３を効率よく昇温できる。
【００４５】
燃料電池スタック３には、スタック用空気用のブロワ４１Ａにより搬送されたスタック用空気ｋ３がスタック用空気供給部１９を通って供給される。スタック用空気供給部１９に設置されたスタック用空気用の調節弁４２は、制御部４からの流量制御信号ｉ１を受け、流量制御信号ｉ１に対応する流量のスタック用空気ｋ３を流すよう所定の開度に制御される。スタック用空気ｋ３の流量はスタック用空気用の流量計４３により計測され、計測された流量は、流量信号ｉ５として制御部４に送られる。
【００４６】
燃料電池スタック３は、改質ガスｇとスタック用空気ｋ３とを電気化学的に反応させ、発電が行われ、負荷５に電力が供給される。
【００４７】
図３を参照し、適宜図１を参照して燃料電池発電システム１の制御部４による起動運転方法について説明する。図３中、縦軸は、燃焼用原料ｎの流量、燃焼用空気ｋ４の流量、燃料処理装置内の温度（変成触媒部２２の温度、改質触媒部２１の温度）を表し、横軸は、時間の経過を表す。また、図３中、折れ線Ｒ１は、燃焼用原料用の流量計４３（図２参照）により検出された燃焼用原料ｎの流量の時間的変化、直線Ｒ２は、燃焼用空気用の流量計４３（図２参照）により検出された燃焼用空気ｋ４の流量の時間的変化、曲線Ｒ３は、温度検出器３４により検出された変成触媒部２２の温度の時間的変化、曲線Ｒ４は、温度検出器３３により検出された改質触媒部２１の温度の時間的変化を表す。制御部４は、例えばシステム冷起時に以下の制御を行う。
【００４８】
燃焼用原料ｎと、燃焼用空気ｋ４とをバーナー部２５に供給し、時間ｔ０に燃焼用原料ｎと、燃焼用空気ｋ４との供給量が定常値、すなわち燃焼用原料ｎがＱ１［ＮＬ／ｍｉｎ］、燃焼用空気ｋ４がＱ２［ＮＬ／ｍｉｎ］に達する。また、時間ｔ０に、イグナイタ３６を点火しバーナー部２５に燃焼を起こさせる。Ｑ１［ＮＬ／ｍｉｎ］、Ｑ２［ＮＬ／ｍｉｎ］は、典型的には燃焼空気比を１．２とする流量である。本実施の形態のように、起動時に改質用原料ｈが改質触媒部２１に供給されていない場合は、燃焼空気比を１．２とする可燃性ガスの流量は、バーナー部２５へ供給された燃焼用原料ｎの流量のみから求める。しかし、さらに改質用原料ｈが改質触媒部２１に供給される場合は、流量Ｑ１［ＮＬ／ｍｉｎ］は、燃焼用原料ｎの流量と改質用原料ｈの流量の合計である。改質用原料ｈを供給する場合は、選択酸化用空気ｋ１も同時に供給する。
【００４９】
バーナー部２５に燃焼が発生することにより、燃焼加熱により改質触媒部２１の温度が急速に上昇し、一方変成触媒部２２の温度はゆっくり上昇する。時間ｔ０’（例えば、ｔ０より１０分経過）に改質触媒部２１の温度が、改質触媒部下限値（例えば、典型的には６００℃）に達する。改質触媒部下限値とは、改質用原料ｈと改質用プロセス水（不図示）とを改質触媒部２１へ供給開始した時に短時間で発電に必要な水素量を含んだ改質ガスｇを製造できるような改質温度をいう。なお、燃焼空気比を１．２としたのは、流れの不均一による不完全燃焼を生じることがないように十分に大きい空気比とするためである。
【００５０】
時間ｔ１（例えば、ｔ０’より２分経過）に、改質触媒部２１の温度が、改質触媒部上限値（例えば、典型的には７５０℃）に達する。改質触媒部上限値とは、改質触媒にダメージ（触媒のシンタリング）を与えてしまう温度をいう。変成触媒部２２の温度は引き続きゆっくり上昇している。
時間ｔ１に、改質触媒部２１の温度が上限値に達したことが検出され、燃焼用原料ｎの流量の減少が開始される。一方燃焼用空気ｋ４の流量は変化させず、流量Ｑ２［ＮＬ／ｍｉｎ］を維持する。
【００５１】
時間ｔ２（例えば、ｔ１より１分経過）に、空気比の過小によるバーナー部２５での失火が発生する。
【００５２】
時間ｔ３（例えば、ｔ２より１０秒経過後）に、燃焼用原料ｎの流量が０になる。流量が０になったと同時に、燃焼用原料ｎの流量をＱ３［ＮＬ／ｍｉｎ］（Ｑ１の約半分））まで再び上昇させる。燃焼用空気ｋ４の流量は、変化せずＱ２［ＮＬ／ｍｉｎ］に維持されている。流量Ｑ３［ＮＬ／ｍｉｎ］は、前述のように典型的には空気比が２．０となるような流量である。燃焼用原料ｎがバーナー部２５で燃焼されず、燃焼用空気ｋ４と共にバーナー部２５から燃焼排ガス通路２８を通り燃焼触媒部２６を通過し、燃焼触媒部２６で燃焼用原料ｎの燃焼触媒を用いた燃焼反応が始まる。燃焼触媒部２６が変成触媒部２２の近傍に配置されているため、変成触媒部２２の温度が急速に上昇する。時間ｔ２に、バーナー部２５での燃焼が中断されたので、改質触媒部２１の温度の減少が始まる。変成触媒部２２の温度は、急速に上昇し、改質触媒部２１の温度は徐々に低下する。なお、空気比を２．０としたのは、燃焼触媒部２６での触媒燃焼を完全に行い、未燃ガスを環境に放出しないために必要な空気比とするためである。
【００５３】
時間ｔ４に、改質触媒部２１の温度が下限値（６００℃）まで下がる。改質触媒部２１の温度が下限値に到達したことが検出され、燃焼用原料ｎの流量が０になるよう制御される。燃焼用空気ｋ４は、Ｑ２［ＮＬ／ｍｉｎ］に維持される。燃焼排ガス通路２８を流れる燃焼用原料等は燃焼触媒部２６で燃焼される。
【００５４】
時間ｔ４から所定時間（例えば、３０秒）経過した時間ｔ５に、すなわちバーナー部２５の可燃性ガスのパージが行なわれた後に、イグナイタ３６を点火し、流量Ｑ１［ＮＬ／ｍｉｎ］の燃焼用原料ｎをバーナー部２５に供給する。バーナー部２５に供給される燃焼用空気ｋ４の流量は、Ｑ２［ＮＬ／ｍｉｎ］に維持される。
【００５５】
時間ｔ５以降は、時間ｔ１から時間ｔ５まで行われた制御を、変成触媒部２２の温度が所定の温度（例えば、２５０℃）以上に上昇するまで繰り返す。その後は、起動運転から通常運転に切り替わり、燃焼用原料ｎの供給をやめ、燃焼用原料ｎの替わりに改質用原料ｈが供給される。なお、ここでいう所定の温度とは、改質用原料ｈを供給した場合に、変成触媒が十分に機能し、発電に必要な量の改質ガスｇに対しＣＯ濃度を十分に低減する活性が得られる温度をいう。
【００５６】
本第１の実施の形態の燃料電池発電システム１によれば、改質触媒部２１の温度が上限値に達したときに燃焼用原料ｎの流量を減少させて０とし、バーナー部２５に空気比過大による失火を起こさせた後、改質触媒部２１の温度が下限値に達するまで、燃焼用原料ｎを供給し、燃焼触媒部２６での燃焼用原料ｎの燃焼を起こさせ、変成触媒部２２を加熱して変成触媒部２２の温度を上昇させ、改質触媒部２１の温度が下限値に達した後は、バーナー部２５に着火して燃焼用原料ｎの燃焼を起こさせ、変成触媒部２２の温度が所定の値（例えば、２５０℃）に達するまで前述の制御を繰り返す。よって、改質触媒部２１、バーナー部２５の温度上昇が、変成触媒部２２の温度上昇と比較して過度となることを回避でき、変成触媒部２２の温度上昇を短時間で行うことができ、燃料処理装置内各部２１、２２、２３の温度を燃料電池スタック３において発電可能な改質ガスｇを生成可能な温度まで短時間で昇温することができ、起動運転時間を短縮することができ、起動消費エネルギーを小さくすることができる。また、昇温用に電気ヒータを用いないので、起動時消費電力を少なくすることができる。
【００５７】
また、従来の燃料処理装置では、変成触媒部の温度と選択酸化触媒部の温度がある所定の温度に達するまで、バーナー部において改質ガスあるいは燃焼用原料によって小流量での燃焼を維持する運転が行われていた。この運転による変成触媒、選択酸化触媒の昇温方法では、バーナー部と改質触媒部の過度の温度上昇を防ぐ必要があり、燃焼用ガスあるいは改質用原料ガスのターンダウン比（定格時流量（最大流量）に対する最小流量の比）を小さくせざるを得なかった（定格流量に対し１０〜２０％程度）。ターンダウン比が小さい領域での燃焼用ガス、改質用原料ガスの流量制御は、小さな誤差が大きな燃焼空気比のずれにつながるため、失火防止のために精度のよい制御が求められ、困難な制御を強いられてきた。
【００５８】
本実施の形態の燃料処理装置２では、燃焼用原料ｎの流量を、主として改質触媒部２１の加熱昇温中にＱ１［ＮＬ／ｍｉｎ］とし、改質触媒部２１の昇温が終了し主として変成触媒部２２の昇温中にＱ３［ＮＬ／ｍｉｎ］として、ターンダウン比（Ｑ３／Ｑ１）を３０％とし、ターンダウン比を高くすることができ、流量の制御範囲を狭くできるので流量制御を安定化させることができ、安定した起動運転とすることができる。
【００５９】
以上、改質触媒部２１の温度を監視し、改質触媒部２１の温度が上限値に達したときにバーナー部２５の失火を起こさせ、バーナー部２５で燃焼用原料ｎの燃焼が起きないようにし燃焼触媒部２６で燃焼用原料ｎの燃焼が起きるようにし、改質触媒部２１の温度が下限値に達したときに、バーナー部２５を着火しバーナー部２５で燃焼用原料ｎの燃焼を起こさせるように制御している。しかしながら、改質触媒部２１の温度を監視する代わりに、バーナー部２５の温度を監視し、バーナー部２５の温度を温度信号に変換し制御部４に送り、改質触媒部２１の温度の上限値の代わりにバーナー部２５の温度の上限値を用い、改質触媒部２１の温度の下限値の代わりにバーナー部２５の温度の下限値を用いて、前述の実施の形態と同様の制御を行ってもよく、同様の効果を得ることができる。また、バーナー部２５の温度と改質触媒部２１の温度に開きがある場合、材料保護の観点から改質温度よりもバーナー部温度の上限による制約がきつい場合がある。このような場合に、改質触媒部２１の温度の代わりにバーナー部２５の温度を用いた制御を行うことが有効である。また、燃焼温度上限、改質温度上限双方を制約として適用することも可能である。
【００６０】
以上、変成触媒部２２の温度を検出し、変成触媒部２２の温度が所定の値に達するまで前述の制御を行っているが、温度検出器３５によって選択酸化触媒部２３の温度を検出し、選択酸化触媒部２３の温度が所定の値（例えば、１４０℃）に達するまで前述の制御を行うようにしてもよい。このようにすると、前述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。ここでいう所定の値とは、選択酸化触媒に改質ガスと選択酸化用空気ｋ１を供給した場合に速やかに選択酸化反応が始まり、ＣＯを確実に除去できるような触媒活性を維持できる温度をいう。なお、燃焼触媒部２６が、選択酸化触媒部２３の近傍に配置されているので、燃焼触媒部２６における燃焼により選択酸化触媒部２３の温度を急速に上昇させることができる。
【００６１】
以上、改質触媒部２１の温度が上限値に達したときにバーナー部２５の失火を起こさせているが、改質触媒部２１の温度が上限値に達したとき、または温度検出器３２によって検出された燃焼触媒部２６の温度が下限値に達したときのいずれか一方のときに、バーナー部２５の失火を起こさせるようにしてもよい。また、その後に、改質触媒部２１の温度が下限値に達したときにバーナー部２５の着火を起こさせているが、改質触媒部２１の温度が下限値に達したとき、あるいは燃焼触媒部２６の温度が上限値に達したときのいずれか一方のときに、バーナー部２５の着火を起こさせるようにしてもよい。ここで、燃焼触媒部２６の温度の上限値とは、燃焼触媒の劣化を起こさない使用上限温度であり、その値は６００℃程度である。燃焼触媒部２６の温度の下限値とは、燃焼触媒に可燃性ガスと空気が供給されたときに速やかに触媒燃焼反応が開始できる温度であり、その値は３００℃程度である。
【００６２】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池発電システム１０１の構成を示すブロック図である。以下、前述の第１の実施の形態に係る燃料電池発電システム１の構成との相違点のみ説明する。
【００６３】
燃料電池発電システム１０１は、バーナー部２５に燃焼用原料を供給する燃焼用原料供給部を備えていない。燃料電池発電システム１０１は、第１改質ガス搬送ライン１１６と、第１オフガス搬送ライン１１７と、改質ガスバイパス部１５を備える。改質ガスバイパス部１５は、第１改質ガス搬送ライン１１６と、第１オフガス搬送ライン１１７とを接続し、改質ガスｇの全部または一部が、第１改質ガス搬送ライン１１６から第１オフガス搬送ライン１１７へ燃料電池スタック３をバイパスして流れることを可能にする。
【００６４】
図５に示すように、改質ガスバイパス部１５は、三方弁６８が設置された、改質ガスｇを搬送する第２改質ガス搬送ライン１１６Ａと、チェッキ弁６９が設置された、オフガスｆを搬送する第２オフガス搬送ライン１１７Ａと、三方弁６８を介して第２改質ガス搬送ライン１１６Ａから分岐し第２オフガス搬送ライン１１７Ａに接続された、改質ガスｇを搬送する改質ガス搬送バイパスライン８とを備える。
【００６５】
第２改質ガス搬送ライン１１６Ａはその両端が、第１改質ガス搬送ライン１１６に接続され、燃料処理装置２から第１改質ガス搬送ライン１１６を通って流れてきた改質ガスｇを、燃料電池スタック３をバイパスしない場合は、再び第１改質ガス搬送ライン１１６を通って燃料電池スタック２へ流すことができる。第２オフガス搬送ライン１１７Ａはその両端が、第１オフガス搬送ライン１１７に接続され、燃料電池スタック３から第１オフガス搬送ライン１１７を通って流れてきたオフガスｆを、再び第１オフガス搬送ライン１１７を通って燃料電池スタック３へ流すことができる。改質ガス搬送バイパスライン８は、チェッキ弁６９の下流側で、第２オフガス搬送ライン１１７Ａに接続される。
【００６６】
三方弁６８に、切替信号ｉ６が制御部４から送られ、切替信号は、三方弁６８を、燃料処理装置２から送られた改質ガスｇを燃料電池スタック３側（ａ１側）に流すように、あるいは第１オフガス搬送ライン１１７側（バーナー部側）（ｂ１側）に流すように切り替える。チェッキ弁６９は、オフガスｆが燃料電池スタック３からバーナー部２５側に流れるのを許容し、逆の方向に流れるのを阻止する。また、チェッキ弁６９は、第１オフガス搬送ライン１１７に流れ込んだ改質ガスｇが、燃料電池スタック３に流れ込むのを阻止し、バーナー部２５にのみ流れるようにする。改質用原料ｈの流量を制御することにより、改質ガスｇの流量が付随的に制御され、改質用原料ｈの流量が増加すれば、改質ガスｇの流量が増加し、改質用原料ｈの流量が減少すれば、改質ガスｇの流量が減少する。
【００６７】
次に、図４、図５を参照して、燃料電池発電システム１０１の制御部４による作用について、前述の燃料電池発電システム１の作用との相違点のみ述べる。
起動運転を始める前に、制御部４からの切替信号ｉ６により三方弁６８は、ｂ１側に流体が流れ、ａ１側には流れないポジションに切り替えられている。ｂ１側に流れた流体は、バーナー部２５に流れるが、チェッキ弁６９に阻止されて燃料電池スタック３には流れない。改質触媒部２１の温度が、改質触媒により改質反応が行なわれる温度の下限値（例えば、６００℃）より低い温度のときに、燃料電池システム１０１が起動された場合は、改質用原料ｈが改質用原料供給部１１により燃料処理装置２に供給されても、改質触媒部２１において改質用原料ｈから改質ガスｇは製造されず、改質用原料ｈがそのままバーナー部２５に送られ、バーナー部２５で改質用原料ｈが燃焼される。バーナー部２５で燃焼が発生することにより改質触媒部２１の温度が上昇し、改質触媒により改質反応が行なわれる温度以上になったとき改質用原料ｈから改質ガスｇが製造され、改質ガスｇがバーナー部２５に送られ、燃焼される。
【００６８】
起動運転時から通常運転時に移行するときに、三方弁６８は、典型的には流体がａ１側に流れ、ｂ１側には流れないポジションに切り替わり、改質ガスｇは、燃料電池スタック３にのみ発電のために供給される。通常運転時に、バーナー部２５の助燃が必要なときは、改質用原料ｈの供給量を増加させて、改質ガスｇの流量を増やし、さらに三方弁６８を部分開とし、改質ガスｇの一部がａ１側に、残り（増加分）がｂ１側に流れるようにする。
【００６９】
バーナー部２５では改質用原料ｈ、または改質ガスｇ、オフガスｆの燃焼により燃焼排ガスｑが発生し、燃焼排ガスｑは燃焼排ガス通路２８を通り燃料処理装置２の外部に排出され燃焼排ガス搬送ライン２９で搬送される。バーナー部２５に燃焼用原料として送られた改質用原料ｈの流量、または改質ガスｇ、オフガスｆの流量と比べて燃焼用空気ｋ４の流量が過剰となる場合（空気比が過大の場合）、バーナー部２５で、改質用原料ｈ、または改質ガスｇ、オフガスｆの失火が発生し、バーナー部２５で燃焼されなかった改質用原料ｈ、または改質ガスｇ、オフガスｆは燃焼排ガス通路２８を通り、燃焼排ガス通路２８の通過中に燃焼触媒部２６を通り、燃焼触媒部２６で燃焼触媒を用いて燃焼され、燃焼排ガスｑとなって、さらに燃焼排ガス通路２８を通って燃料処理装置２の外部に排出され、燃焼排ガス搬送ライン２９で搬送される。燃焼触媒部２６が、変成触媒部２２および選択酸化触媒部２３の近傍に配置されているため燃焼触媒部２６での燃焼熱により、変成触媒部２２、選択酸化触媒部２３を効率よく昇温できる。
【００７０】
次に、燃料電池発電システム１０１の制御部４による起動運転方法について述べる。燃料電池発電システム１０１の起動運転方法の説明は、図３を一部読み変えて参照し、さらに前述の燃料電池発電システム１の起動運転方法の説明を、燃焼用原料ｎをバーナー部２５に流量制御して供給する替わりに、改質用原料ｈを流量制御して燃料処理装置２に供給し、改質ガスｇ（改質触媒部２１の温度が改質反応に適した温度の下限値（６００℃）より低いときは改質用原料ｈ）をバーナー部２５に供給するとして読み替えて適用することにより行うことができる。以下、その読み替えに関する主要な点について説明する。
【００７１】
前述の燃料電池発電システム１の起動運転方法の説明において、図３の縦軸は「燃焼用原料ｎ」の流量を表していると説明しているが、「燃焼用原料として供給する改質用原料ｈ」の流量を表していると読み変える。折れ線Ｒ１は、「燃焼用原料用の」流量計４３（図２参照）により検出された「燃焼用原料ｎ」の流量の時間的変化を表すと説明しているが、「改質用原料用の」流量計４３（図２参照）により検出された「改質用原料ｈ」の流量の時間的変化を表すと読み替える。バーナー部２５に、「燃焼用原料ｎ」と、燃焼用空気ｋ４を供給すると説明しているが、バーナー部２５に、「改質用原料ｈ、または改質ガスｇ、オフガスｆ」と、燃焼用空気ｋ４を供給すると読み替える。
【００７２】
時間ｔ０に「燃焼用原料ｎ」と、燃焼用空気ｋ４との供給量が定常値、すなわち「燃焼用原料ｎ」が「Ｑ１」［ＮＬ／ｍｉｎ］、燃焼用空気ｋ４が「Ｑ２」［ＮＬ／ｍｉｎ］に達すると説明しているが、時間ｔ０に「改質用原料ｈ」と、燃焼用空気ｋ４との供給量が定常値、すなわち「改質用原料ｈ」が「Ｑ１’」［ＮＬ／ｍｉｎ］、燃焼用空気ｋ４が「Ｑ２’」［ＮＬ／ｍｉｎ］に達すると読み替え、以下「Ｑ１」を「Ｑ１’」に、「Ｑ２」を「Ｑ２’」に読み替える。改質用原料ｈが供給されていない場合は、空気比は燃焼用原料ｎのみから求めるという説明は適用しない。なお、改質用原料ｈの流量がＱ１’［ＮＬ／ｍｉｎ］で、燃焼用空気ｋ４の流量Ｑ２’［ＮＬ／ｍｉｎ］の場合は、燃焼空気比は１．２であり、改質用原料ｈの流量がＱ３’［ＮＬ／ｍｉｎ］で、燃焼用空気ｋ４の流量Ｑ２’［ＮＬ／ｍｉｎ］の場合は、燃焼空気比は２．０である。
【００７３】
時間ｔ１に、「燃焼用原料ｎ」の流量の減少が開始されるという説明は、時間ｔ１に、「改質用原料ｈ」の流量の減少が開始されると読み替える。時間ｔ３に、「燃焼用原料ｎ」の流量が０になるという説明は、時間ｔ３に、「改質用原料ｈ」の流量が０になると読み替える。
【００７４】
時間ｔ３と時間ｔ４の間の現象に関する説明で、「燃焼用原料ｎ」がバーナー部２５で燃焼されず、燃焼用空気ｋ４と共にバーナー部２５から燃焼排ガス通路２８を通り燃焼触媒部２６を通過し、燃焼触媒部２６で「燃焼用原料ｎ」の燃焼触媒を用いた燃焼反応が始まるという説明では、「燃焼用原料ｎ」を「改質用原料ｈ」に読み替える。
【００７５】
時間ｔ４に関する説明で、「燃焼用原料ｎ」の流量が０になるように制御されるとあるのは、「改質用原料ｎ」の流量が０になるように制御されると読み替える。「燃焼用原料等」は燃焼触媒部２６で燃焼されるとあるのは、「改質ガス等」は燃焼触媒部２６で燃焼されると読み替える。「燃焼用原料ｎ」をバーナー部２５に供給するとあるのは、「改質用原料ｈ」をバーナー部２５に供給すると読み替える。
【００７６】
以上のべた本第２の実施の形態の燃料電池発電システム１０１によれば、起動時にバーナー部２５で失火を起こし、失火前には、バーナー部２５で改質用原料ｈまたは改質ガスｇを燃焼させ改質触媒部２１を加熱して温度を上昇させ、失火後には、バーナー部２５で燃焼しなかった改質用原料ｈまたは改質ガスｇを燃焼触媒部２６で燃焼させ、変成触媒部２２を加熱して温度を上昇させるので、改質触媒部２１の過度な温度上昇を回避することができ、多量の改質用原料ｈを供給することができるので、安定した起動を行ない、起動運転時間を短縮し、起動消費エネルギーを小さくすることができる。
【００７７】
また、改質用原料ｈから製造した改質ガスｇを燃焼用原料としてバーナー部２５に供給するので、燃焼用原料供給部が不要となり、都市ガス等の単一の原料を利用する場合に、シンプルな構造とすることができる。変成触媒部２２を加熱する熱媒体として改質ガスｇを用いることができるので、起動運転時間をさらに短縮し、起動消費エネルギーをさらに小さくすることができる。
【００７８】
改質用原料ｈを起動時から供給するので、起動時から改質ガスｇを燃料電池スタックに送ることも可能であり、この場合燃料電池スタック３による早い段階での部分負荷発電が可能となる。発電中（通常運転中）に何らかの要因で変成触媒部２２、選択酸化触媒部２３の温度が下がった場合に、燃焼用空気ｋ４を過剰に短時間供給しバーナー部２５の短時間の失火を起こさせることにより、触媒燃焼を用いてオフガスｆを燃焼させ、あるいはこの操作を繰り返し行ない変成触媒部２２、選択酸化触媒部２３の再昇温が可能である。
【００７９】
燃料処理装置１０１が、燃焼排ガス通路２８中の燃焼触媒部２６の上流側に燃焼触媒用の触媒燃焼用空気ｋ５を供給する、触媒燃焼用空気供給部９（図７参照）を備える場合には、燃焼用空気ｋ４を過小に供給しバーナー部２５に不完全燃焼を起こさせ、触媒燃焼用の触媒燃焼用空気ｋ５（図７参照）を供給し、触媒燃焼を用いてオフガスｆを燃焼させ、変成触媒部２２、選択酸化触媒部２３の再昇温が可能である。
【００８０】
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る燃料電池発電システム２０１の構成を示すブロック図である。以下、前述の第１の実施の形態に係る燃料電池発電システム１の構成との相違点のみ説明する。
【００８１】
燃料電池発電システム２０１は、燃料電池発電システム１が備えていない、燃焼空気としての触媒燃焼用空気ｋ５を供給する触媒燃焼用空気供給部９を備える。触媒燃焼用空気ｋ５は、用役流体の１種である。触媒燃焼用空気供給部９は、燃焼排ガス通路２８の燃焼触媒部２６の上流側に接続され、燃焼触媒部２６に触媒燃焼用空気ｋ５を供給する。
【００８２】
図２に示すように触媒燃焼用空気供給部９は、触媒燃焼用空気ｋ５を供給する供給源４０に接続され、触媒燃焼用空気ｋ５を昇圧する流体昇圧装置としてのブロワ４１Ａと、触媒燃焼用空気ｋ５の流量を調節する流体流量調節装置としての調節弁４２と、触媒燃焼用空気ｋ５の流量を測定する流量測定装置としての流量計４３と、これらを結ぶ配管４４とを含んで構成される。調節弁４２には制御部４（図６参照）から調節弁４２の流量を制御する流量制御信号ｉ１が送られる。流量計４３からは、測定した流量を表す流量信号ｉ５が制御部４へ送られる。
【００８３】
次に、図６を参照し、燃料電池発電システム２０１の作用について述べる。以下、前述の燃料電池発電システム１の作用との相違点のみ説明する。触媒燃焼用空気ｋ５は、燃料電池発電システム２０１の起動時にバーナー部２５で燃焼用原料の不完全燃焼を発生させたときに燃焼排ガス通路２８に供給され、バーナー部２５で燃焼されない燃焼用原料ｎの燃焼触媒部２６での燃焼を発生させる。触媒燃焼用空気供給部１０に設置された触媒燃焼用空気ｋ５の調節弁４２は、制御部４からの流量制御信号ｉ１を受け、流量制御信号ｉ１に対応する流量の触媒燃焼用空気ｋ５を流すよう所定の開度に制御される。触媒燃焼用空気ｋ５の流量は触媒燃焼用空気用の流量計４３により計測され、計測された流量は、流量信号ｉ５として制御部４に送られる。
【００８４】
次に、同じく図６を参照し、燃料電池発電システム２０１の制御部４による起動運転方法について説明する。バーナー部２５内に設置されたイグナイタ３６を点火し、燃焼用原料ｎの流量をＱ１［ＮＬ／ｍｉｎ］、燃焼用空気ｋ４の流量をＱ２［ＮＬ／ｍｉｎ］とし、バーナー部２５を着火させる。Ｑ１［ＮＬ／ｍｉｎ］、Ｑ２［ＮＬ／ｍｉｎ］は燃焼空気比が、１．２となるように決められている。
【００８５】
▲１▼触媒燃焼用空気ｋ５の流量をＱ４［ＮＬ／ｍｉｎ］とし、燃焼排ガス通路２８に供給する。▲２▼燃焼用空気ｋ４の流量を、バーナー部２５での燃焼空気比が、０．７５となるように、Ｑ５［ＮＬ／ｍｉｎ］まで減少させる。バーナー部２５で不完全燃焼が発生する。空気比が、０．７５であるので、バーナー部２５で失火を生じない状態で不完全燃焼が起こる。
【００８６】
▲３▼このとき燃焼触媒部２６の空気比は２．０になるように触媒燃焼用空気ｋ５の流量Ｑ４［ＮＬ／ｍｉｎ］を定める。▲４▼温度検出器３２によって検出された燃焼触媒部２６の出口２６Ａの温度がある上限値（例えば、６００℃）に達したときは、燃焼用空気ｋ４の流量をＱ２［ＮＬ／ｍｉｎ］まで増加しバーナー部２５で完全燃焼が起こるようにし、燃焼触媒部２６での燃焼は不要となるので触媒燃焼用空気ｋ５の流量を０とする。
【００８７】
▲５▼燃焼触媒部２６出口温度がある下限値（例えば、３００℃）まで下がったならば、触媒燃焼用空気ｋ５を流量Ｑ４［ＮＬ／ｍｉｎ］で供給し、バーナー部２５での空気比が、０．７５となるようにするため、燃焼用空気ｋ４の流量をＱ５［ＮＬ／ｍｉｎ］まで減少する。▲６▼前述の▲１▼から▲５▼を変成触媒部２２の温度が所定の値（例えば、２５０℃）に達するまで繰り返す。ここにいう所定の値は、第１の実施の形態で説明したものと同じである。
【００８８】
以上述べた本第３の実施の形態の燃料電池発電システム２０１によれば、起動時にバーナー部２５で不完全燃焼を起こし、バーナー部２５で燃焼用原料ｎの一部を燃焼させ改質触媒部２１を加熱して温度を上昇させ、触媒燃焼用空気ｋ５を燃焼部２６に供給し、バーナー部２５で燃焼しなかった燃焼用原料ｎを燃焼触媒部２６で燃焼させ、変成触媒部２２を加熱して温度を上昇させるので、改質触媒部２１の過度な温度上昇を回避することができ、多量の燃焼用原料ｎを供給することができるので、起動運転時間を短縮することができる。また、燃焼用原料ｎの流量のターンダウン比を大きくすることができる（例えば、５０％）ので、燃焼用原料ｎの流量制御を安定して行うことができる。
【００８９】
図７は、本発明の第４の実施の形態に係る燃料電池発電システム３０１の構成を示すブロック図である。以下、前述の第３の実施の形態に係る燃料電池発電システム２０１との相違点のみ説明する。
【００９０】
燃料電池発電システム３０１は、燃料電池発電システム２０１が備えていない、改質ガスバイパス部１５を備える。改質ガスバイパス部１５は、第１改質ガス搬送ライン１１６と、第１オフガス搬送ライン１１７とを接続し、改質ガスｇの全部または一部が、第１改質ガス搬送ライン１１６から第１オフガス搬送ライン１１７へ燃料電池スタック３をバイパスして流れることを可能にする。なお、燃料処理装置２により生成される改質ガスｇの流量制御は改質用原料供給部１１から供給される改質用原料ｈの流量を制御することにより行うことができる。
【００９１】
改質ガスバイパス部１５の詳細は、図５に示すものであり、その構成は第２の実施の形態で説明したのでここでは繰り返さない。
【００９２】
次に、図７、図５を参照し、燃料電池発電システム３０１の作用について述べる。以下、前述の燃料電池発電システム２０１の作用との相違点のみ説明する。
【００９３】
起動する前には、制御部４からの切替信号ｉ６により三方弁６８は、ｂ１側に改質ガスが流れ、ａ１側には流れないポジションに切り替えられている。
【００９４】
起動時には、燃焼用原料供給部１４からバーナー部２５に燃焼用原料ｎのみが供給される（燃料用原料ｎの専焼）。起動時に改質触媒の温度が改質反応に適した温度の下限値（６００℃）を超えた場合は、バーナー部２５にそのまま燃焼用原料ｎのみを供給してもよい（燃料用原料ｎの専焼）が、バーナー部２５に供給される燃焼用原料ｎに加えて、改質用原料ｈを燃料処理装置２に供給し、燃料処理装置２で生成された改質ガスｇを改質ガスバイパス部１５を介してバーナー部２５に送るようにしてもよい（燃料用原料ｎと改質ガスｇの混焼）。
【００９５】
起動時にバーナー部２５で燃焼用原料ｎ（専焼）、または燃料用原料ｎと改質ガスｇ（混焼）の不完全燃焼を発生させるために、燃焼用空気ｋ４の流量を減少させて空気比の過小を生じさせてもよいし（この場合、燃焼用原料ｎの流量（専焼）、燃焼用原料ｎと改質用原料ｈの合計流量（混焼）を一定としてもよい。）、あるいは燃焼用原料ｎの流量（専焼）、燃焼用原料ｎと改質用原料ｈとの合計流量（混焼）を増加させて空気比の過小を生じさせてもよい（この場合、燃焼用空気ｋ４の流量一定としてもよい。）。
【００９６】
バーナー部２５で空気比の過小をとし不完全燃焼を生じさせ、触媒燃焼用空気供給部９から触媒燃焼用空気ｋ５を燃焼触媒部６に供給し、バーナー部２５で、燃焼されなかった燃焼用原料ｎ（専焼）、または燃焼用原料ｎと改質ガスｇ（混焼）を、燃焼触媒部２６で燃焼させることができる。
【００９７】
なお、混焼の場合は、最初は燃焼用原料ｎの流量一定としバーナー部２５に燃焼用原料ｎのみを供給し、さらに燃焼用空気ｋ４の流量一定（燃焼空気比は１．２）とし、その後、改質触媒部２１の温度が改質反応に適した温度の下限値（６００℃）以上になった場合は、改質用原料ｈの供給を開始し、改質ガスバイパス部１５を介して燃料電池スタック３をバイパスして改質ガスｇをバーナー部２５に供給する。
【００９８】
以上のべた本第４の実施の形態の燃料電池発電システム３０１によれば、起動時にバーナー部２５で不完全燃焼を起こし、バーナー部２５で改質用原料ｈまたは改質ガスｇの一部を燃焼させ改質触媒部２１を加熱して温度を上昇させ、触媒燃焼用空気ｋ５を燃焼触媒部２６に供給し、バーナー部２５で燃焼しなかった改質用原料ｈまたは改質ガスｇを燃焼触媒部２６で燃焼させ、燃焼触媒部２６が、変成触媒部２２および選択酸化触媒部２３の近傍に配置されているので、変成触媒部２２および選択酸化触媒部２３を加熱して温度を上昇させることができる。よって、改質触媒部２１の過度な温度上昇を回避することができ、多量の燃焼用原料ｎまたは改質用原料ｈを供給することができるので、安定した起動を行ない、起動運転時間を短縮し、起動消費エネルギーを小さくすることができる。変成触媒部２２および選択酸化触媒部２３を加熱する熱媒体として改質ガスｇを用いることができるので、起動運転時間をさらに短縮し、起動消費エネルギーをさらに小さくすることができる。
【００９９】
発電中（通常運転中）に何らかの要因で変成触媒部２２、選択酸化触媒部２３の温度が下がった生じた場合に、燃焼用空気ｋ４を過少に供給しバーナー部２５に不完全燃焼を起こさせることにより、触媒燃焼用空気ｋ５を燃焼触媒部２６に供給し、バーナー部２５で燃焼しなかった燃焼用原料ｎまたは改質ガスｇまたはオフガスｆを、触媒燃焼を用いて燃焼させ、変成触媒部２２および選択酸化触媒部２３の再昇温が可能である。
【０１００】
本実施の形態で、起動時のバーナー部２５での燃焼用原料ｎと改質ガスｇとの混焼の場合に、改質ガスｇを、改質ガスバイパス部１５を介して燃料電池スタック３をバイパスしてバーナー部２５に送ることで説明をしたが、改質ガスｇを改質ガスバイパス部１５を通さず、燃料電池スタック３に送ってもよい。この場合、改質用原料ｈを起動時から燃料電池スタック３に供給するので、燃料電池スタック３による早い段階での部分負荷発電が可能となる。
【０１０１】
次に、本発明の他の実施の形態に係る燃料処理方法を説明する。
例えば図４を参照して説明すると、燃料処理方法は、炭化水素系燃料ｈを、水素を主成分とする改質ガスｇに改質する改質工程と；改質ガスｇ中の一酸化炭素を変成する変成工程と；前記変成工程後に、改質ガスｇ中の一酸化炭素を選択酸化する選択酸化工程と；燃焼空気ｋ４を用い、燃焼燃料を燃焼させ、前記改質工程に必要な熱を供給する第１燃焼工程と；前記第１燃焼工程で燃焼されなかった前記燃焼燃料を、燃焼空気ｋ４を用い燃焼させ、前記変成工程または前記選択酸化工程に必要な熱を供給する第２燃焼工程とを備え；
（１）前記第１燃焼工程で、前記燃焼燃料を前記改質工程で炭化水素系燃料ｈから生成される改質ガスｇとし；
（２）前記第１燃焼工程で、燃焼空気ｋ４の流量を増加し、あるいは前記燃焼燃料の流量を減少させて、失火を起こさせ、前記第１燃焼工程を終了させて、その後前記第２燃焼工程を開始させ、前記第２燃焼工程で、前記燃焼燃料の燃焼触媒による燃焼を起こさせ；
（３）次に前記燃焼燃料の供給を中断し、燃焼空気ｋ４の供給を維持し、次に前記燃焼燃料の供給を再開し、前記第１燃焼工程を開始させる；
燃料処理方法としてもよい。
さらに、以後前述の（２）以降の内容を繰り返して行う燃料処理方法としてもよい。
【０１０２】
このように構成すると、第１燃焼工程で改質工程に必要な熱として改質工程に与えられる燃焼熱量と、第２燃焼工程で変成工程に必要な熱として変成工程に与えられる燃焼熱量または第２燃焼工程で選択酸化工程に必要な熱として選択酸化工程に与えられる燃焼熱量とを調節することにより、改質工程の過度な温度上昇を回避でき、変成工程または選択酸化工程の温度を短時間に上昇させることができる。
【０１０３】
さらに、燃焼燃料を改質ガスｇとするので、起動時に、改質工程に熱を供給する第１燃焼工程で改質ガスｇを供給すればよく、炭化水素系燃料ｈを第１燃焼工程に供給する必要がない。これは第１燃焼工程をバーナー部２５（図４）で行う燃料処理装置２（図４）の場合は、起動時に改質工程が行われる改質触媒部２１（図４）の昇温のために、バーナー部２５で燃焼する燃焼燃料をバーナー部２５へ供給する供給部を、改質ガスｇを生成するための炭化水素系燃料ｈを供給する供給部１１とすることができ、バーナー部２５へ外部から燃焼燃料を供給する供給ラインを省略することが可能である。
【０１０４】
燃焼燃料を改質ガスｇとするので、起動時に変成工程または選択酸化工程の温度を上昇させる熱媒体として改質ガスｇを用いることが可能である。このことは、変成工程が行われる変成触媒部２２（図４）、または選択酸化工程が行われる選択酸化触媒部２３を加熱する熱媒体として改質ガスｇを用いることが可能であることを意味する。
【０１０５】
改質用ガスｇの原料である炭化水素系原料ｈを早い段階から供給し、炭化水素系原料ｈから改質ガスｇを生成するので、改質ガスｇを用いて早い段階での部分負荷発電が可能である。また、発電中（通常運転中）になんらかの要因で変成工程、または選択酸化工程の温度が下がった場合に、第２燃焼工程を行い、変成工程、または選択酸化工程の再昇温が可能である。これは、変成触媒部２２、または選択酸化触媒部２３の温度が下がった場合に、第２燃焼工程が行われる燃焼触媒部２６での改質ガスの触媒燃焼により変成触媒部２２、または選択酸化触媒部２３を再昇温することが可能であることを意味する。
【０１０６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、改質触媒部と、変成触媒部、選択酸化触媒部、バーナー部と、燃焼排ガス通路と、燃焼触媒部とを設けたので、起動運転時にバーナー部での燃焼燃料の燃焼だけでなく、バーナー部に供給されバーナー部で燃焼されなかった燃焼用炭化水素系燃料により、燃焼触媒部で燃焼触媒による燃焼を起こさせることができる。バーナー部での燃焼による燃焼熱によって改質触媒部を加熱することに加えて、燃焼触媒部が、変成触媒部または選択酸化触媒部の近傍に配置されているので、燃焼触媒部での燃焼による燃焼熱によって変成触媒部または選択酸化触媒部を加熱することができる。よって、改質触媒部の温度を上昇させるだけでなく、変成触媒部または選択酸化触媒部２３の温度を上昇させることができる。したがって、燃料処理装置の起動時間を短縮し、起動消費エネルギーを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池発電システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１の改質原料供給部等の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の燃料電池発電システムの起動運転を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池発電システムの構成を示すブロック図である。
【図５】図４の改質ガスバイパス部の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る燃料電池発電システムの構成を示すブロック
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る燃料電池発電システムの構成を示すブロック
【符号の説明】
１、１０１、２０１、３０１  燃料電池発電システム
２  燃料処理装置
３  燃料電池スタック
４  制御部
５  負荷
８  改質ガス搬送バイパスライン
１０  燃焼用空気供給部
１１  触媒燃焼用空気供給部
１２  選択酸化用空気供給部
１４  燃焼用空気供給部
１５  改質ガスバイパス部
１６、１１６  第１改質ガス搬送ライン
１７、１１７  第１オフガス搬送ライン
１９  スタック用空気供給部
２１  改質触媒部
２２  変成触媒部
２３  選択酸化触媒部
２５  バーナー部
２６  燃焼触媒部
２８  燃焼排ガス通路
３１、３２、３３、３４、３５  温度検出器
４２  調節弁
４３  流量計
６８  三方弁
６９  チェッキ弁
ｆ  オフガス
ｈ  改質用原料
ｉ１  流量制御信号
ｉ２  温度信号
ｉ５  流量信号
ｇ  改質ガス
ｋ１  選択酸化用空気
ｋ３  スタック用空気
ｋ４  燃焼用空気
ｋ５  触媒燃焼用空気
ｎ  燃焼用原料
ｑ  燃焼排ガス
【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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