(57)【要約】【課題】燃料電池システムにおいて、一酸化炭素シフト反応部内の触媒の耐久性を低下させることなく同触媒を短時間にて活性温度域まで加熱して、改質装置の起動時間を短縮する。【解決手段】燃料電池システムは、改質部２１と、改質部２１を加熱するバーナ２１ｄと、水蒸気を改質部に供給する蒸発部５５と、改質部２１から供給された改質ガス中の一酸化炭素を低減するＣＯシフト部２２と、このＣＯシフト部２２から供給された改質ガス中の一酸化炭素をさらに低減して燃料電池１０に供給するＣＯ選択酸化部２３とから構成される改質装置２０を備えている。改質装置２０の起動時にＣＯ選択酸化部２３から供給される改質ガスを導入して燃焼し、該燃焼ガスをＣＯシフト部２２の改質ガスの導入口に設けた熱交換部３０に供給する燃焼器２５を備えてなり、熱交換部３０にて燃焼ガスにより改質ガスが加熱される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から供給された燃料および水蒸気から改質ガスを生成して導出する改質部と、外部から供給された燃焼用燃料を燃焼用空気で燃焼させて前記改質部を加熱するバーナと、外部から供給された水から前記水蒸気を生成して前記改質部に供給する蒸発部と、前記改質部から供給された前記改質ガス中の一酸化炭素を低減する一酸化炭素シフト反応部と、該一酸化炭素シフト反応部から供給された前記改質ガス中の一酸化炭素をさらに低減して燃料電池に供給する一酸化炭素選択酸化部とから構成される改質装置を備えた燃料電池システムにおいて、
前記改質装置の起動時に前記一酸化炭素選択酸化部から供給される前記改質ガスを導入して燃焼し、該燃焼ガスを前記一酸化炭素シフト反応部に設けた熱交換部に供給する燃焼器を備えてなり、前記熱交換部にて前記燃焼ガスにより前記改質ガスが加熱されることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１において、前記一酸化炭素選択酸化部から供給される改質ガスの一部を燃焼させ、残りの未燃焼の改質ガスを前記バーナに供給して燃焼し前記改質部を加熱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または請求項２において、前記熱交換部を前記一酸化炭素シフト反応部の改質ガスの導入口に設けた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、供給された燃料ガスおよび水蒸気から改質ガスを生成して該改質ガスを燃料電池に供給する改質装置を備えた燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池システムは、供給された水素と酸素との化学反応によって発電する燃料電池と、供給された燃料ガス（例えば天然ガス）および水蒸気からいわゆる水素リッチな改質ガスを生成してこの改質ガスを燃料電池に供給する改質装置とから構成されている。かかる燃料電池システムは、毎日起動および停止を必要とするので、起動後できるだけ早く発電した電気を利用できるように起動時間の短縮が求められている。特に熱容量の大きい一酸化炭素シフト反応部は触媒の活性温度域まで上昇させるための暖気時間がかかっている。そこで、これを解決するために、起動時に一酸化炭素シフト反応部の入口にエアを導入し、自ら生成した改質ガス（水素）と燃焼させてこの燃焼ガスによって加熱する方法が提案されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−４３３０３号公報（第４，５頁、第１図〜第３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した加熱方法においては、一酸化炭素シフト反応部の触媒を短時間にて触媒の活性温度域まで上昇させることができるものの、高温（５００度以上）の燃焼ガスが一酸化炭素シフト反応部内の触媒を直接加熱するので、この熱により触媒の劣化が急激に進行し同触媒の耐久性を著しく低下させるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した各問題を解消するためになされたもので、一酸化炭素シフト反応部内の触媒の耐久性を低下させることなく同触媒を短時間にて活性温度域まで加熱して、改質装置の起動時間を短縮することを目的とする。
【０００６】
【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、外部から供給された燃料および水蒸気から改質ガスを生成して導出する改質部と、外部から供給された燃焼用燃料を燃焼用空気で燃焼させて改質部を加熱するバーナと、外部から供給された水から水蒸気を生成して改質部に供給する蒸発部と、改質部から供給された改質ガス中の一酸化炭素を低減する一酸化炭素シフト反応部と、この一酸化炭素シフト反応部から供給された改質ガス中の一酸化炭素をさらに低減して燃料電池に供給する一酸化炭素選択酸化部とから構成される改質装置を備えた燃料電池システムにおいて、改質装置の起動時に一酸化炭素選択酸化部から供給される改質ガスを導入して燃焼し、該燃焼ガスを一酸化炭素シフト反応部の改質ガスの導入口に設けた熱交換部に供給する燃焼器を備えてなり、熱交換部にて燃焼ガスにより改質ガスが加熱されることである。
【０００７】
また、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、一酸化炭素選択酸化部から供給される改質ガスの一部を燃焼させ、残りの改質ガスをバーナに供給して燃焼し改質部を加熱することである。
【０００８】
また、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、熱交換部を一酸化炭素シフト反応部の改質ガスの導入口に設けたことである。
【０００９】
【発明の作用および効果】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、改質装置の起動時に、一酸化炭素選択酸化部から供給される改質ガスは燃焼器に供給され燃焼され、その燃焼ガスが一酸化炭素シフト反応部に設けた熱交換部に供給されて一酸化炭素シフト反応部の改質ガスを加熱する。これによれば、一酸化炭素シフト反応部に導入された改質ガスは熱交換部を介して間接的に加熱されて高温となるものの触媒を劣化させるほどの高温にはならない。したがって、適度に高温となった改質ガスにより触媒が加熱されるので、触媒の耐久性を低下させることなく同触媒を短時間にて活性温度域まで加熱して、改質装置の起動時間を短縮することができる。
【００１０】
上記のように構成した請求項２に係る発明においては、一酸化炭素選択酸化部から供給される改質ガスの一部を燃焼させ、残りの未燃焼の改質ガスをバーナに供給して燃焼し改質部を加熱するので、外部から供給される燃焼用燃料が不要となり、起動時の供給エネルギーを低減して節約することができる。
【００１１】
上記のように構成した請求項２に係る発明においては、熱交換部を一酸化炭素シフト反応部の改質ガスの導入口に設けたので、一酸化炭素シフト反応部の改質ガスの導入口を通過する改質ガスを加熱し、この加熱された改質ガスによって一酸化炭素シフト反応部の全体を導入口から効率よく加熱することができる。
【００１２】
【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。
【００１３】
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して供給する改質装置２０を備えている。改質装置２０は、図１に示すように、天然ガス、ＬＰＧ、灯油などの燃料を水素ガスに改質する改質部２１と、改質部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部（以下、ＣＯシフト部という）２２と、ＣＯシフト部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部２３（以下、ＣＯ選択酸化部という）から構成されている。この改質装置２０により生成された水素ガスいわゆる水素リッチな改質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。
【００１４】
改質部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。
【００１５】
反応室２１ｂには、燃料供給源Ｓｆ（例えば都市ガス管）からの燃料が燃料供給管４１を介して供給される。燃料供給管４１には、上流から順番に第１燃料バルブ４２、燃料ポンプ４３、脱硫器４４、第２燃料バルブ４５および熱交換部４６が設けられている。第１および第２燃料バルブ４２，４５は制御装置８０（後述する）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は制御装置８０により燃料供給源Ｓｆから供給される燃料を吸い込み改質部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、熱交換部４６は改質部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部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。
【００１６】
また、反応室２１ｂには、蒸発器５５からの水蒸気が水蒸気供給管５２を介して燃料供給管４１の第２燃料バルブ４５と熱交換部４６との間に供給され燃料と混合されて供給される。蒸発器５５には水供給源である水タンクＳｗから水が給水管５１を介して供給される。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は制御装置８０により水タンク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の熱により予熱される。蒸発器５５は供給された予熱された水を内部を通過する排気ガスによって加熱して水蒸気にし、反応室２１ｂに供給するものである。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。なお、蒸発器５５には内部温度を検出する温度センサ５５ａが設けられている。この検出結果は制御装置８０に送られている。
【００１７】
反応室２１ｂ内に供給された燃料は、反応室２１ｂ内に供給された水蒸気と触媒２１ａにより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（いわゆる改質ガス）は熱交換部４６を介してＣＯシフト反応部２２に導出される。
【００１８】
バーナ２１ｄには、定常時に燃料電池１０からの同燃料電池１０にて反応に使われなかった水素ガス（オフガス）がオフガス供給管７２を介して供給され、起動直後時に燃料供給源Ｓｆからの燃料（燃焼用燃料）が燃料供給管４１から分岐した燃焼用燃料供給管４７を介して供給されるとともに空気供給源Ｓａからの空気（燃焼用空気）が第１空気供給管６１から分岐した燃焼用空気供給管６５を介して供給される。さらにバーナ２１ｄには、起動後しばらくしてＣＯシフト部２２の熱交換部３０からの未燃焼の改質ガスが燃焼ガス供給管９２を介して供給される。バーナ２１ｄは、起動直後に燃焼用燃料を燃焼用空気で燃焼させ、起動後しばらくして未燃焼の改質ガスを燃焼させ、定常時にオフガスを燃焼させて、その燃焼ガスを改質部２１の加熱室２１ｃに供給して加熱する。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。
【００１９】
なお、オフガス供給管７２にはオフガスバルブ７４が設けられており、オフガスバルブ７４は制御装置８０によりオフガス供給管７２を開閉するものである。また、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は制御装置８０により燃料供給源Ｓｆから燃料を吸い込みバーナ２１ｄに吐出するものである。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は制御装置８０により空気供給源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る。燃焼ガス供給管９２は、一端が燃焼器２５に接続され他端がオフガス供給管７２に合流しており、燃焼ガスバルブ９３が設けられており、燃焼ガスバルブ９３は制御装置８０により燃焼ガス供給管９２を開閉するものである。
【００２０】
上述した改質部２１から導出された改質ガスは、熱交換部４６を通ってＣＯシフト部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、ＣＯシフト部２２内に充填された触媒２２ｈ（例えば、Ｃｕ、Ｚｎ系の触媒）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。なお、触媒２２ｈの耐熱温度はほぼ３００℃である。
【００２１】
ＣＯシフト部２２は、図２に示すように、外筒２２ａと、外筒２２ａより軸方向が短く形成されて外筒２２ａと同軸に配置された内筒２２ｂから構成されている。外筒２２ａおよび内筒２２ｂの各下端縁には環状に形成された底板２２ｃの外周縁および内周縁が一体的に取り付け固定されている。外筒２２ａの上端縁には円板状に形成された天板２２ｄの外周縁が一体的に取り付け固定され、天板２２ｄと内筒２２ｂの上端との間には隙間が形成されている。外筒２２ａの外周下部には導出口２２ｅが径方向外方に延ばして設けられている。これにより、導入口である底板２２ｃの開口２２ｆは内筒２２ｂ内部、および内筒２２ｂと外筒２２ａとの間の空間を通じて導出口２２ｅに連通している。なお、ＣＯシフト部２２は金属材（例えばステンレス材）で一体的に形成されている。
【００２２】
また、ＣＯシフト部２２の導入口２２ｆには、円板状に形成されて多数の孔を有する第１支持部材２２ｇが取り付けられ、この第１支持部材２２ｇにより内筒２２ｂに充填された触媒２２ｈが支持されている。また、外筒２２ａと内筒２２ｂの間の下方にも底板２２ｃから距離を置いて環状円板に形成されて多数の孔を有する第２支持部材２２ｉが取り付けられ、この第２支持部材２２ｉにより外筒２２ａと内筒２２ｂとの間に充填された触媒２２ｈが支持されている。さらに、ＣＯシフト部２２の内筒２２ｂ内下部には触媒２２ｈの温度を検出する温度センサ２２ｊが設けられている。
【００２３】
ＣＯシフト部２２はさらに熱交換部３０を備えている。熱交換部３０は中央部が断面四角状に形成され上部および下部が断面円形に形成された筐体３１を備えており、筐体３１の上端および下端はＣＯシフト部２２の導入口２２ｆおよび改質装置２０の熱交換部４６の導出口にそれぞれ気密に固定されている。互いに対向する筒体３１の左右側壁３１ａ，３１ｂの外壁面には気密な左右側室３２，３３がそれぞれ設けられている。左右側室３２，３３は、ほぼ水平方向に延在させて左端および右端が左右側室３２，３３に気密に固定された複数の熱交換パイプ３４によって連通している。右側室３３には一端が燃焼器２５に接続されている燃焼ガス供給管９２の他端が接続され、左側室３２には一端がバーナ２１ｄに接続されている燃焼ガス供給管９２の他端が接続されている。燃焼器２５から供給された燃焼ガスは、右側室３３、熱交換パイプ３４、左側室３２を通ってバーナ２１ｄに供給され、改質装置２０の熱交換部４６から供給された改質ガスは、筐体３１の下方から流入して筐体３１内を熱交換パイプ３４の間を通ってＣＯシフト部２２の導入口２２ｆから内筒２２ｂ内部に供給される。なお、熱交換パイプ３４内部および熱交換パイプ３４間には図示しないフィンが設けられており、熱交換の効率を向上させることができる。また、熱交換部３０はステンレス材で形成されており、耐久性を向上させることができる。
【００２４】
ＣＯ選択酸化部２３には、図１に示すように、ＣＯシフト部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が接続管２４を通って供給されるとともに、空気供給源Ｓａ（例えば大気）からの空気が第１空気供給管６１を通って供給される。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は制御装置８０により空気供給源Ｓａから供給される空気を吸い込みＣＯ選択酸化部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。
【００２５】
ＣＯ選択酸化部２３においては、供給された改質ガスに残留している一酸化炭素がＣＯ選択酸化部２３に充填された触媒（例えば、ＲｕまたはＰｔ系の触媒）により上述のよう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。
【００２６】
燃料電池１０の燃料極には、ＣＯ選択酸化部２３から導出された改質ガスが第１改質ガス供給管７１を介して供給され、燃料電池１０の空気極には、外部からの空気が第３空気供給管８８を介して供給され、燃料電池１０において改質ガス中の水素ガスと空気中の酸素ガスとが反応して発電するようになっている。なお、第１改質ガス供給管７１には第１改質ガスバルブ７３が設けられ、第１改質ガスバルブ７３は制御装置８０により第１改質ガス供給管７１を開閉するものである。
【００２７】
燃焼器２５には、ＣＯ選択酸化部２３から導出された改質ガスが第１改質ガス供給管７１、および第１改質ガス供給管７１の第１改質ガスバルブ７３の手前から分岐した第２改質ガス供給管９１を介して供給され、空気供給源Ｓａからの空気が第１空気供給管６１の空気ポンプ６３および空気バルブ６４の間から分岐した第２空気供給管６７を介して供給される。なお、第２改質ガス供給管９１には第２改質ガスバルブ７５が設けられ、第２改質ガスバルブ７５は制御装置８０により第２改質ガス供給管９１を開閉するものであり、第２空気供給管６７には第２空気バルブ６８が設けられ、第２空気バルブ６８は制御装置８０により第２空気供給管６７を開閉するものである。
【００２８】
この燃焼器２５は触媒（パラジウムをアルミナ粒に担持させたもの）を内蔵しており、この触媒は水素と酸素を反応させて燃焼させている。導出された燃焼ガスの温度は３００〜３８０℃である。この燃焼器２５においては、供給された改質ガスの約１０％を燃焼させるように設定するのが好ましい。これにより、この燃焼エネルギーをＣＯシフト部２２の熱交換部３０の熱交換に利用し、残りの未燃焼の改質ガスをバーナ２１ｄに供給することができる。
【００２９】
また、上述した各温度センサ２２ｊ，５５ａ、バーナ２１ｄ、燃焼器２５，各バルブ４２，４５，５４，６４，６８，７３，７４，７５，９３、および各ポンプ４３，４８，５３，６３，６６は、図２に示すように制御装置８０に接続されている。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、燃料電池システムの起動運転を行っている。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。
【００３０】
次に、上述した燃料電池システムの起動について図４を参照して説明する。制御装置８０は図示しない起動スイッチがオンされると、図４に示すプログラムを実行する。制御装置８０は、ステップ１０２にて、第１燃料バルブ４２を開き第２燃料バルブ４５を閉じ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燃焼空気を改質部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部２１内の触媒２１ａおよび蒸発器５５が加熱される。
【００３１】
制御装置８０は、温度センサ５５ａにより蒸発器５５の温度を検出し、この検出した温度が所定温度Ｔｈａ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に供給するとともに、第２改質ガスバルブ７５および燃焼ガスバルブ９３を開き、第１改質ガスバルブ７３およびオフガスバルブ７４を閉じる（ステップ１０４，１０６）。これにより、水タンクＳｗからの水が蒸発器５５に供給されて蒸発し、その水蒸気が改質部２１、熱交換部４６、ＣＯシフト部２２、ＣＯ選択酸化部２３、燃焼器２５、ＣＯシフト部２２の熱交換部３０、バーナ２１ｄ、および蒸発器５５を通って外部に排気される。この際、これらのものは水蒸気によって加熱される。
【００３２】
制御装置８０は、ステップ１１０，１１２においては、蒸発器５５の温度が所定温度Ｔｈａ以上となった時点からタイマのカウントを開始し、タイマが所定時間（例えば３分）以上となれば、第２燃料バルブ４５を開いて燃料ポンプ４３を駆動させ燃料供給源Ｓｆの燃料を改質部２１の反応室２１ｂに供給し、第２空気バルブ６８を開いて空気ポンプ６３を駆動させ空気供給源Ｓａの空気を燃焼器２５に供給する。これにより、改質部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、改質部２１から導出された改質ガスはＣＯシフト部２２およびＣＯ選択酸化部２３を通って燃焼器２５に供給され空気と反応して燃焼される。その燃焼ガス（未燃焼の改質ガスを含む）は、ＣＯシフト部２２の熱交換部３０の熱交換パイプ３４の内部を通ってバーナ２１ｄに供給され、バーナ２１ｄにて燃焼される。このとき、ＣＯシフト部２２の熱交換部３０を通過する改質ガスは、起動直後は３０℃前後であり、熱交換パイプ３４の内部を通る燃焼ガスは３００〜３８０℃であるので、熱交換部３０において燃焼ガスによって改質ガスが加熱される。ちなみに、２００℃まで上昇するのにかかる時間は１０〜１３分であり、同仕様のＣＯシフト部２２をヒータで加熱するのにかかる時間２０分より短縮することができる。なお、燃焼用燃料ポンプ４８および燃焼用空気ポンプ６６の駆動が停止されてバーナ２１ｄへの燃焼用燃料および空気の供給が停止される。
【００３３】
このように改質ガスの生成中において、制御装置８０は、温度センサ２２ｊによりＣＯシフト部２２の触媒の温度を検出し、この検出した温度が所定温度Ｔｈｂ以上となれば、第２空気バルブ６８を閉じて第１空気バルブ６４を開き、これと同時にタイマのカウントを開始し、タイマが所定時間（例えば３分）以上となれば、第１改質ガスバルブ７３およびオフガスバルブ７４を開き第２改質ガスバルブ７５および燃焼ガスバルブ９３を閉じてＣＯ選択酸化部２３を燃料電池１０に接続するとともに燃料電池１０をバーナ２１ｄに接続することにより、改質ガスは燃料電池１０に供給されて発電に寄与し未反応のオフガスがバーナ２１ｄに供給されるようになり起動運転を終了する（ステップ１１２〜１１８）。そして、制御装置８０は定常運転を開始する（ステップ１２０）。
【００３４】
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、改質装置２０の起動時に、ＣＯ選択酸化部２３から供給される改質ガスは燃焼器２５に供給され燃焼され、その燃焼ガスがＣＯシフト部２２に設けた熱交換部３０に供給されて同熱交換部３０を通過する改質ガスを加熱する。これによれば、ＣＯシフト部２２に導入された改質ガスは熱交換パイプ３４を介して間接的に加熱されて高温となるものの触媒を劣化させるほどの高温にはならない。したがって、適度に高温となった改質ガスにより触媒が加熱されるので、触媒の耐久性を低下させることなく同触媒を短時間にて活性温度域まで加熱して、改質装置２０の起動時間を短縮することができる。
【００３５】
また、ＣＯ選択酸化部２３から供給される改質ガスの一部を燃焼させ、残りの未燃焼の改質ガスをバーナ２１ｄに供給して燃焼し改質部２１を加熱するので、外部から供給される燃焼用燃料が不要となり、起動時の供給エネルギーを低減して節約することができる。
【００３６】
また、熱交換部３０をＣＯシフト部２２の導入口２２ｆに設けたので、ＣＯシフト部２２の導入口２２ｆを通過する改質ガスを加熱し、この加熱された改質ガスによってＣＯシフト部２２の全体を導入口２２ｆから効率よく加熱することができる。
【００３７】
なお、本発明は、起動時であっても改質ガスを燃料電池１０に供給する場合にも適用できる。この場合には、ＣＯ選択酸化部２３から導出された改質ガスの一部を燃焼器２５に残りを燃料電池１０にそれぞれ供給するようにすればよい。
【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】（ａ）は図１に示すＣＯシフト部を示す側断面図であり、（ｂ）は図２（ａ）の２ｂ−２ｂ線に沿った断面図である。
【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。
【符号の説明】
１０…燃料電池、２０…改質装置、２１…改質部、２１ａ…触媒、２１ｂ…反応室、２１ｃ…加熱室、２１ｄ…バーナ、２２…一酸化炭素シフト反応部（ＣＯシフト部）、２２ａ…外筒、２２ｂ…内筒、２２ｃ…底板、２２ｄ…天板、２２ｅ…導出口、２２ｆ…開口、２２ｇ…第１支持部材、２２ｈ…触媒、２２ｉ…第２支持部材、２２ｊ…温度センサ、２３…一酸化炭素選択酸化部（ＣＯ選択酸化部）、２４…接続管、２５…燃焼器、３０…ＣＯシフト部の熱交換部、３１…筐体、３１ａ，３１ｂ…左右側壁、３２，３３…左右側室、３４…熱交換パイプ、４１…燃料供給管、４２…第１燃料バルブ、４３…燃料ポンプ４４…脱硫器、４５…第２燃料バルブ、４６…熱交換部、４７…燃焼用燃料供給管、４８…燃焼用燃料ポンプ、５１…給水管、５２…水蒸気供給管、５３…水ポンプ、５４…水バルブ、５５…蒸発器、５５ａ…温度センサ、６１…第１空気供給管、６２…フィルタ、６３…空気ポンプ、６４…空気バルブ、６５…燃焼用空気供給管、６６…燃焼用空気ポンプ、６７…第２空気供給管、６８…第２空気バルブ、７１…第１改質ガス供給管、７２…オフガス供給管、７３…第１改質ガスバルブ、７４…オフガスバルブ、７５…第２改質ガスバルブ、８０…制御装置、８１…排気管、８８…第３空気供給管、９１…第２改質ガス供給管、９２…燃焼ガス供給管、９３…燃焼ガスバルブ、Ｓａ…空気供給源、Ｓｆ…燃料供給源、Ｓｗ…水タンク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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