(57)【要約】【課題】運転時間の経過に伴う総合発電効率の低下を抑制し得る燃料電池発電装置を提供する。【解決手段】燃料電池発電装置の運転を制御する制御手段１１が、改質器１８を備えた燃料ガス生成部Ｓに供給される原燃料の熱量と改質器バーナ１８ｂに供給される燃焼用燃料の熱量とを合わせた総供給熱量に対する燃料電池６において発電反応に消費される水素ガスの熱量である水素消費熱量の比にて示される燃料ガス生成効率と、水素消費熱量に対する燃料電池６から出力される直流電力の比にて示される電池効率とを求めて、燃料ガス生成効率及び電池効率について異常を判別するように構成されている。【選択図】        図１
2004342402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される炭化水素系の原燃料と水蒸気とを改質器バーナの加熱により改質反応させて水素ガスを主成分とするガスを生成する改質器を備えて、水素ガスを主成分とする燃料ガスを生成する燃料ガス生成部と、
その燃料ガス生成部にて生成された燃料ガスが燃料極に供給されて直流電力を発電する燃料電池と、
運転を制御する制御手段とが設けられ、
前記改質器バーナが、前記燃料電池の前記燃料極から排出される燃料極排ガスと外部から供給される燃焼用燃料とを燃焼させるように構成された燃料電池発電装置であって、
前記制御手段が、
前記燃料ガス生成部に供給される原燃料の熱量と前記改質器バーナに供給される燃焼用燃料の熱量とを合わせた総供給熱量に対する前記燃料電池において発電反応に消費される水素ガスの熱量である水素消費熱量の比にて示される燃料ガス生成効率と、前記水素消費熱量に対する前記燃料電池から出力される直流電力の比にて示される電池効率とを求めて、燃料ガス生成効率及び電池効率について異常を判別するように構成されている燃料電池発電装置。
【請求項２】
前記制御手段は、異常診断運転を実行するタイミングになると、前記燃料電池からの出力直流電流を複数段階に異ならせて運転し、各段階の出力直流電流での運転状態の夫々において得られる複数の燃料ガス生成効率の夫々について及び複数の電池効率の夫々について異常を判別するように構成されている請求項１記載の燃料電池発電装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
燃料ガス生成効率について異常を判別したときは、前記燃料ガス生成部の運転条件を変更して運転し、その運転条件を変更した運転にて得られる燃料ガス生成効率と運転条件を変更する前の運転にて得られた燃料ガス生成効率とを比較して、燃料ガス生成効率の向上を図るべく前記燃料ガス生成部の運転条件を修正し、
電池効率について異常を判別したときは、前記燃料電池の運転条件を変更して運転し、その運転条件を変更した運転にて得られる電池効率と運転条件を変更する前の運転にて得られた電池効率とを比較して、電池効率の向上を図るべく前記燃料電池の運転条件を修正するように構成されている請求項１又は２記載の燃料電池発電装置
【請求項４】
前記燃料電池から出力される直流電力を交流電力に変換して、外部電気負荷が接続される外部出力部に供給するインバータと、
そのインバータから前記外部出力部に供給される交流電力の一部を消費する補機とが設けられ、
前記制御手段は、前記燃料電池から出力される直流電力に対する前記インバータから出力される交流電力の比であるインバータ効率と、前記インバータから出力される交流電力に対する前記外部出力部から出力される交流電力の比である補機効率とを求めて、インバータ効率及び補機効率についての異常を判別するように構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃焼電池発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、供給される炭化水素系の原燃料と水蒸気とを改質器バーナの加熱により改質反応させて水素ガスを主成分とするガスを生成する改質器を備えて、水素ガスを主成分とする燃料ガスを生成する燃料ガス生成部と、
その燃料ガス生成部にて生成された燃料ガスが燃料極に供給されて直流電力を発電する燃料電池と、
運転を制御する制御手段とが設けられ、
前記改質器バーナが、前記燃料電池の前記燃料極から排出される燃料極排ガスと外部から供給される燃焼用燃料とを燃焼させるように構成された燃料電池発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる燃料電池発電装置は、供給される炭化水素系の原燃料と水蒸気とを改質器バーナの加熱により改質反応させて水素ガスを主成分とするガスを生成する改質器を備えて、燃料ガス生成部を構成して、その燃料ガス生成部にて水素ガスを主成分とする燃料ガスを生成し、その燃料ガス生成部にて生成された燃料ガスを燃料電池の燃料極に供給して、燃料電池にて直流電力を発電するものであり、改質器バーナにて、燃料電池の燃料極から水素ガスを含有した状態で排出される燃料極排ガスと外部から供給される燃焼用燃料とを燃焼させて、改質器を改質反応が可能なように加熱するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
このような燃料電池発電装置では、燃料ガス生成部の運転条件や燃料電池の運転条件を予め設定して、その設定運転条件を制御手段に記憶させておいて、制御手段により、記憶している設定運転条件に基づいて燃料ガス生成部及び燃料電池を運転して、燃料電池発電装置を運転するようになっている。
従来では、運転時間が経過しても、制御手段に記憶させてある燃料ガス生成部や燃料電池の設定運転条件を変更することはなかった。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−８０２０４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、燃料ガス生成部を構成する各部材及び燃料電池を構成する各部材の特性は、運転時間の経過と共に変化するのが通常であるので、燃料ガス生成部及び燃料電池夫々を適正な状態にて運転するための運転条件は、運転時間の経過と共に変化するのが通常である。
しかしながら、従来では、運転時間が経過しても、制御手段に記憶させてある燃料ガス生成部や燃料電池の設定運転条件を変更することはないので、運転時間の経過に伴って、燃料ガス生成部を構成する各部材や燃料電池を構成する各部材の特性が変化すると、燃料ガス生成部や燃料電池を適正な状態で運転させることができなくなり、延いては、燃料電池発電装置の総合発電効率が低下することになる。
ちなみに、総合発電効率は、燃料ガス生成部に供給される原燃料の熱量と改質器バーナに供給される燃焼用燃料の熱量とを合わせた総供給熱量に対する燃料電池発電装置から外部に出力される電力の比にて示される。
従って、従来では、運転時間の経過に伴って、総合発電効率が低下し易いという問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転時間の経過に伴う総合発電効率の低下を抑制し得る燃料電池発電装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１記載の発明〕
請求項１に記載の燃料電池発電装置は、供給される炭化水素系の原燃料と水蒸気とを改質器バーナの加熱により改質反応させて水素ガスを主成分とするガスを生成する改質器を備えて、水素ガスを主成分とする燃料ガスを生成する燃料ガス生成部と、
その燃料ガス生成部にて生成された燃料ガスが燃料極に供給されて直流電力を発電する燃料電池と、
運転を制御する制御手段とが設けられ、
前記改質器バーナが、前記燃料電池の前記燃料極から排出される燃料極排ガスと外部から供給される燃焼用燃料とを燃焼させるように構成されたものであって、
前記制御手段が、
前記燃料ガス生成部に供給される原燃料の熱量と前記改質器バーナに供給される燃焼用燃料の熱量とを合わせた総供給熱量に対する前記燃料電池において発電反応に消費される水素ガスの熱量である水素消費熱量の比にて示される燃料ガス生成効率と、前記水素消費熱量に対する前記燃料電池から出力される直流電力の比にて示される電池効率とを求めて、燃料ガス生成効率及び電池効率について異常を判別するように構成されている点を特徴構成とする。
即ち、制御手段は、燃料ガス生成効率と電池効率とを求めて、燃料ガス生成効率及び電池効率について異常を判別する。
つまり、燃料ガス生成効率は、燃料ガス生成部に供給される原燃料の熱量と改質器バーナに供給される燃焼用燃料の熱量とを合わせた総供給熱量（以下、単に総供給熱量と称する場合がある）に対する燃料電池において発電反応に消費される水素ガスの熱量である水素消費熱量（以下、単に水素消費熱量と称する場合がある）の比にて示されるものであって、燃料ガス生成部における燃料ガス生成の効率を表すものであるので、求めた燃料ガス生成効率は、その燃料ガス生成効率を求めたときの燃料ガス生成部の運転条件に基づいたものである。つまり、燃料ガス生成部の運転条件が不適正である状態を、燃料ガス生成効率の異常により知ることが可能である。
又、電池効率は、水素消費熱量に対する燃料電池から出力される直流電力の比にて示されるものであって、燃料電池における発電の効率を表すものであるので、求めた電池効率は、その電池効率を求めたときの燃料電池の運転条件に基づいたものである。つまり、燃料電池の運転条件が不適正である状態を、電池効率の異常により知ることが可能である。
そして、制御手段により燃料ガス生成効率について異常が判別されたときには、燃料ガス生成効率の向上を図るべく、燃料ガス生成部の運転条件を修正することが可能となり、又、制御手段により電池効率について異常が判別されたときには、電池効率の向上を図るべく、燃料電池の運転条件を修正することが可能となる。
例えば、燃料ガス生成効率及び電池効率のそれぞれについての異常の判別結果を夫々出力するように構成し、その出力情報に基づいて、作業員により、燃料ガス生成効率が向上するように燃料ガス生成部の運転条件を修正したり、電池効率が向上するように燃料電池の運転条件を修正するようにすることが可能となる。
そして、燃料ガス生成効率や電池効率を向上すると、総合発電効率が向上することになる。
従って、運転時間の経過に伴う総合発電効率の低下を抑制し得る燃料電池発電装置を提供することができるようになった。
【０００７】
〔請求項２記載の発明〕
請求項２に記載の燃料電池発電装置は、請求項１において、前記制御手段は、異常診断運転を実行するタイミングになると、前記燃料電池からの出力直流電流を複数段階に異ならせて運転し、各段階の出力直流電流での運転状態の夫々において得られる複数の燃料ガス生成効率の夫々について及び複数の電池効率の夫々について異常を判別するように構成されている点を特徴構成とする。
即ち、異常診断運転を実行するタイミングになると、制御手段は、燃料電池からの出力直流電流を複数段階に異ならせて運転し、各段階の出力直流電流での運転状態の夫々において得られる複数の燃料ガス生成効率の夫々について及び複数の電池効率の夫々について異常を判別する。
つまり、かかる燃料電池発電装置では、外部電気負荷に供給する電力が定格電力になるように運転する定格運転時は、出力電力が定格電力になるように燃料ガス生成部への原燃料の供給量を調整し、外部電気負荷の消費電力が定格電力よりも小さくて外部電気負荷にて消費される電力を出力するように運転する負荷追従運転時は、外部電気負荷にて消費される電力を出力するように燃料ガス生成部への原燃料の供給量を調整する形態で運転するようになっている。
そして、燃料ガス生成部及び燃料電池夫々の設定運転条件として、燃料電池から出力される直流電流（以下、単に出力直流電流と称する場合がある）に応じて設定して、それら設定運転条件を、制御手段に出力直流電流に対応させて記憶させておくと共に、出力直流電流を検出する電池電流検出部を設けて、定格運転及び負荷追従運転の夫々において、制御手段により、出力直流電流に対応した設定運転条件の記憶情報、及び、電池電流検出部の検出出力直流電流に基づいて、その出力直流電流に対応する設定運転条件を得て、燃料ガス生成部及び燃料電池夫々を運転するようになっている。
従って、上述のように、燃料電池からの出力直流電流を複数段階に異ならせて運転し、各段階の出力直流電流での運転状態の夫々において得られる複数の燃料ガス生成効率の夫々について及び複数の電池効率の夫々について異常を判別するように構成すると、その判別結果に基づいて、複数段階の出力直流電流での運転状態のうちの極力多くの運転状態において燃料ガス生成効率を向上させるべく、出力直流電流に対応させて記憶させてある燃料ガス生成部の設定運転条件を修正することが可能となり、又、複数段階の出力直流電流での運転状態のうちの極力多くの運転状態において電池効率を向上させるべく、出力直流電流に対応させて記憶させてある燃料電池の設定運転条件を修正することが可能となる。
要するに、外部への出力電力を変更して運転する場合でも、運転時間の経過に伴う総合発電効率の低下を抑制することができるようになった。
【０００８】
〔請求項３記載の発明〕
請求項３に記載の燃料電池発電装置は、請求項１又は２において、前記制御手段は、
燃料ガス生成効率について異常を判別したときは、前記燃料ガス生成部の運転条件を変更して運転し、その運転条件を変更した運転にて得られる燃料ガス生成効率と運転条件を変更する前の運転にて得られた燃料ガス生成効率とを比較して、燃料ガス生成効率の向上を図るべく前記燃料ガス生成部の運転条件を修正し、
電池効率について異常を判別したときは、前記燃料電池の運転条件を変更して運転し、その運転条件を変更した運転にて得られる電池効率と運転条件を変更する前の運転にて得られた電池効率とを比較して、電池効率の向上を図るべく前記燃料電池の運転条件を修正するように構成されている点を特徴構成とする。
即ち、制御手段は、燃料ガス生成効率について異常を判別したときは、燃料ガス生成部の運転条件を変更して運転し、その運転条件を変更した運転にて得られる燃料ガス生成効率と運転条件を変更する前の運転にて得られた燃料ガス生成効率とを比較して、燃料ガス生成効率の向上を図るべく燃料ガス生成部の運転条件を修正し、電池効率について異常を判別したときは、燃料電池の運転条件を変更して運転し、その運転条件を変更した運転にて得られる電池効率と運転条件を変更する前の運転にて得られた電池効率とを比較して、電池効率の向上を図るべく燃料電池の運転条件を修正する。
つまり、燃料ガス生成効率について異常を判別したときは、燃料ガス生成部の運転条件を変更して運転し、その運転条件の変更前後の夫々の運転にて得られる燃料ガス生成効率を比較して、運転条件の変更後の燃料ガス生成効率が変更前の燃料ガス生成効率に比べて高いときは、運転条件を変更し、一方、変化しなかったり低くなったときは、運転条件を変更しないようにするように構成することにより、燃料ガス生成効率の向上を図るべく燃料ガス生成部の運転条件を修正することを自動的に行うようにすることが可能となる。
又、電池効率について異常を判別したときは、燃料電池の運転条件を変更して運転し、その運転条件の変更前後の夫々の運転にて得られる電池効率を比較して、運転条件の変更後の電池効率が変更前の電池効率に比べて高いときは、運転条件を変更し、一方、変化しなかったり低くなったときは、運転条件を変更しないようにするように構成することにより、電池効率の向上を図るべく燃料電池の運転条件を修正することを自動的に行うようにすることが可能となる。
従って、運転時間の経過に伴う総合発電効率の低下を抑制すべく運転条件が自動的に修正されて運転されるようにすることができるようになった。
【０００９】
〔請求項４記載の発明〕
請求項４に記載の燃料電池発電装置は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記燃料電池から出力される直流電力を交流電力に変換して、外部電気負荷が接続される外部出力部に供給するインバータと、
そのインバータから前記外部出力部に供給される交流電力の一部を消費する補機とが設けられ、
前記制御手段は、前記燃料電池から出力される直流電力に対する前記インバータから出力される交流電力の比であるインバータ効率と、前記インバータから出力される交流電力に対する前記外部出力部から出力される交流電力の比である補機効率とを求めて、インバータ効率及び補機効率についての異常を判別するように構成されている点を特徴構成とする。
即ち、インバータにより、燃料電池から出力される直流電力が交流電力に変換され、その交流電力の一部が、燃料電池発電装置を運転するための補機の駆動用として消費され、残部が、外部出力部から外部電気負荷に供給される。
そして、制御手段は、インバータ効率と補機効率とを求めて、インバータ効率及び補機効率についての異常を判別する。
つまり、インバータ効率は、燃料電池から出力される直流電力に対するインバータから出力される交流電力の比にて示されるものであるので、そのインバータ効率により、インバータが燃料電池からの出力直流電力を所期の効率にて交流電力に変換するように作動しているか否かを判別することが可能となる。つまり、インバータの性能が低下しているのを、インバータ効率により知ることが可能である。
そして、制御手段によりインバータ効率について異常が判別されたときには、例えば、インバータの点検及び保守を行って、インバータ効率を向上するようにしたり、インバータの故障を未然に防止するようにすることが可能となる。
又、補機効率は、インバータから出力される交流電力に対する外部出力部から出力される交流電力の比にて示されるものであって、補機の消費電力が増加傾向にあると補機効率が低下する傾向になるので、その補機効率により、補機が所期の消費電力にて所期通りに作動しているか否かを判別することが可能となる。つまり、補機の性能が低下しているのを、補機効率により知ることが可能である。
そして、制御手段により補機効率について異常が判別されたときには、補機の点検及び保守を行って、補機効率を向上するようにしたり、補機の故障を未然に防止するようにすることが可能となる。
ちなみに、総合発電効率は、燃料ガス生成効率と電池効率とインバータ効率と補機効率との積になるので、インバータ効率や補機効率を向上すると、総合発電効率が向上することになる。
従って、インバータにて燃料電池の出力直流電力を交流電力に変換して外部に出力すると共に、そのインバータにて変換された交流電力の一部を補機駆動用の電力として賄うように構成した場合において、運転時間の経過に伴う総合発電効率の低下を抑制したり、インバータや補機の故障を未然に防止して信頼性を向上したりすることができるようになった。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
燃料電池発電装置は、供給される水を加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成器１、原燃料ガス路２を通じて供給される炭化水素系の原燃料ガスと水蒸気生成器１から水蒸気路３を通じて供給される水蒸気とを用いて水素ガスを主成分とする燃料ガスを生成する燃料ガス生成部Ｓ、その燃料ガス生成部Ｓにて生成された燃料ガスが燃料極（図示省略）に供給され且つ送風機４から反応用空気が反応用空気路５を通じて酸素極（図示省略）供給されて直流電力を発電する燃料電池６、その燃料電池６から電池出力路７を通じて出力される直流電力を交流電力に変換して、外部電気負荷Ｒが接続される外部出力部８にインバータ出力路１０を通じて供給するインバータ９、そのインバータ９から前記インバータ出力路１０を通じて前記外部出力部８に供給される交流電力の一部を消費する補機Ｈ、及び、燃料電池発電装置の運転を制御する制御手段としての制御部１１等を備えて構成してある。
【００１１】
前記燃料電池６は、周知であるので詳述はしないが、例えば、固体高分子膜を電解質層とするセルの複数を積層状態に設けた固体高分子型に構成し、各セルの前記燃料極に燃料ガスを供給し、各セルの前記酸素極に空気を供給して、水素と酸素との電気化学的な反応により発電を行うように構成してあり、図示は省略するが、セルの積層体（セルスタック）は、冷却水ポンプにより冷却水が循環されて冷却されるようになっている。
【００１２】
前記燃料電池６から直流電力が出力される前記電池出力路７には、燃料電池６からの出力直流電圧を検出する電池電圧検出部１２、及び、燃料電池６からの出力直流電流を検出する電池電流検出部１３を設けてあり、前記インバータ９から交流電力が出力されるインバータ出力路１０には、インバータ９からの出力交流電力（以下、インバータ出力電力と称する場合がある）を検出するインバータ電力検出部１４を設けてある。
前記補機Ｈは、反応用空気、選択酸化用空気等を供給する前記送風機４、前記冷却水ポンプ等を含み、それら補機Ｈには、前記インバータ出力路１０に接続した送電路１５を通じて駆動用の電力を供給するように構成してある。
外部電気負荷Ｒには、インバータ出力電力のうち、前記補機Ｈにて消費された残りの全量が、前記外部出力部８に接続された送電路１６を通じて供給されるように構成してあり、その送電路１６には、外部電気負荷Ｒに供給される交流電力（以下、外部出力電力と称する場合がある）を検出する外部出力電力検出部１７を設けてある。
【００１３】
前記燃料ガス生成部Ｓについて説明を加える。
燃料ガス生成部Ｓは、前記原燃料ガス路２を通じて供給される原燃料ガスと前記水蒸気路３を通じて供給される水蒸気とを改質器バーナ１８ｂの加熱により改質処理して水素ガスを主成分とするガスを生成する改質器１８と、その改質器１８から供給される改質処理ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理する変成器１９と、その変成器１９から供給される改質処理ガス中の一酸化炭素ガスを選択酸化用空気路２０を通じて供給される選択酸化用空気にて選択酸化処理する選択酸化器２１を備えて構成し、その選択酸化器２１にて選択酸化処理された改質処理ガスを燃料ガスとして燃料ガス路２２を通じて燃料電池６の燃料極（図示省略）に供給するように構成してある。
【００１４】
前記改質器１８を改質反応可能なように加熱する改質器バーナ１８ｂには、燃料電池６の前記燃料極から排出されるオフガス（燃料極排ガスに相当する）をオフガス路２３を通じて供給し、都市ガスを燃焼用ガス燃料（燃焼用燃料に相当する）として燃焼用ガス燃料路２４を通じて供給し、送風機４から燃焼用空気を燃焼用空気路２５を通じて供給して、その改質器バーナ１８ｂは、燃料電池６の前記燃料極から排出されるオフガスと外部から供給される燃焼用ガス燃料とを燃焼させるように構成してある。
そして、前記改質器１８には、改質器バーナ１８ｂにて加熱される温度（以下、改質器温度と称する場合がある）を検出する改質器温度センサ２６を設けてある。
【００１５】
前記改質器１８には、ニッケル系、ルテニウム等の貴金属系の触媒をボール状体やハニカム状体等の担体に担持させた改質触媒を通気可能なように充填してある。
そして、改質器１８においては、メタンガスを主成分とする都市ガスが原燃料ガスである場合は、例えば６５０〜７５０°Ｃ程度の改質処理温度の下で、改質触媒の触媒作用により、メタンガスと水蒸気とが下記の反応式にて改質反応して、水素ガスと一酸化炭素ガスを含むガスに改質処理される。
【００１６】
【化１】
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２＋ＣＯ
【００１７】
変成器１９には、銅−亜鉛系、鉄−クロム系等の酸化物触媒をボール状体やハニカム状体等の担体に担持させた一酸化炭素変成触媒を通気可能なように充填してある。
そして、変成器１９においては、２００〜３００°Ｃの範囲、例えば２５０°Ｃ程度の変成処理温度の下で、改質処理ガス中の一酸化炭素ガスと水蒸気とが、一酸化炭素変成触媒の触媒作用により下記の反応式にて変成反応して、一酸化炭素ガスが二酸化炭素ガスに変成処理される。
【００１８】
【化２】
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２
【００１９】
選択酸化器２１には、白金、ルテニウム、ロジウム等の貴金属系の触媒をボール状体やハニカム状体等の担体に担持させた選択酸化触媒を通気可能なように充填してある。
そして、選択酸化器２１においては、７０〜１２０°Ｃの範囲、例えば、１００°Ｃ程度の選択酸化処理温度の下で、選択酸化触媒の触媒作用によって、改質処理ガス中に残っている一酸化炭素ガスが選択酸化される。
そして、燃料ガス生成部Ｓにて、水素を主成分として一酸化炭素濃度の低い燃料ガスを生成するように構成してある。
【００２０】
前記原燃料ガス路２には、前記改質器１８への原料ガスの供給流量を調節する原燃料ガス調整弁Ｖ１と、その供給流量を検出する原燃料ガス流量センサＦ１とを設けてあり、前記水蒸気路３には、改質器１８への水蒸気の供給流量を調節する水蒸気調整弁Ｖ２と、その供給流量を検出する水蒸気流量センサＦ２とを設けてある。
前記燃焼用ガス燃料路２４には、前記改質器バーナ１８ｂへの燃焼用ガス燃料の供給流量を調節する燃焼用ガス燃料調整弁Ｖ３と、その供給流量を検出する燃焼用ガス燃料流量センサＦ３とを設け、前記燃焼用空気路２５には、前記改質器バーナ１８ｂへの燃焼用空気の供給流量を調節する燃焼用空気調整弁Ｖ４、その供給流量を検出する燃焼用空気流量センサＦ４を設けてある。
尚、燃料電池６の前記燃料極から排出されるオフガスの全量が、前記オフガス路２３を通じて改質器バーナ１８ｂに供給されるように構成してある。
【００２１】
前記選択酸化用空気路２０には、前記選択酸化器２１に供給される選択酸化用空気の供給流量を調整する選択酸化用空気調整弁Ｖ５と、その供給流量を検出する選択酸化用空気流量センサＦ５とを設けてある。
前記燃料電池６には前記燃料ガス生成部Ｓにて生成された燃料ガスの全量が供給されるように構成してあり、前記反応用空気路５には、前記燃料電池６への反応用空気の供給流量を調整する反応用空気調整弁Ｖ６と、その供給流量を検出する反応用空気流量センサＦ６を設けてある。
【００２２】
次に、制御部１１について説明を加える。
制御部１１は、各流量センサＦ１〜Ｆ６、改質器温度センサ２６、電池電圧検出部１２、電池電流検出部１３、インバータ電力検出部１４及び外部出力電力検出部１７夫々の検出情報が入力され、各調整弁Ｖ１〜Ｖ６の作動を制御するように構成してある。
予め、燃料電池６の出力直流電流に応じて、燃料ガス生成部Ｓを運転するための運転条件、及び、燃料電池６を運転するための運転条件を夫々設定して、それら設定運転条件を出力直流電流に対応させて、制御部１１に記憶させてある。
説明を加えると、運転条件設定用の設定出力直流電流として、例えば５Ａ、１０Ａ、１５Ａ、２０Ａというように複数設定し、各設定出力直流電流について、燃料ガス生成部Ｓを運転するための運転条件及び燃料電池６を運転するための運転条件を夫々設定して、それら設定運転条件を設定出力直流電流に対応させて制御部１１に記憶させてある。ちなみに、隣接する設定出力直流電流同士の間の出力直流電流に対応する各運転条件は、所定の演算式にて補完するように構成してある。
【００２３】
ちなみに、燃料ガス生成部Ｓの運転条件としては、改質器温度、改質器１８に水蒸気として供給される水分子のモル数と原燃料ガスとして供給される炭素のモル数との比（以下、Ｓ／Ｃと記載する）、燃焼用空気流量等があり、燃料電池６の運転条件としては、選択酸化用空気流量、改質器温度、Ｓ／Ｃ、反応用空気流量等がある。
【００２４】
又、予め、燃料ガス生成効率ηＲｆ、電池効率ηＦＣ、インバータ効率ηｉｎｖ及び補機効率ηａｕｘの運転時間の経過による変動を考慮して、それら燃料ガス生成効率ηＲｆ、電池効率ηＦＣ、インバータ効率ηｉｎｖ及び補機効率ηａｕｘを積算運転時間に応じて設定して、それら各設定効率を運転時間に対応させて、制御部１１に記憶させてある。
【００２５】
そして、制御部１１は、通常運転時には、定格運転状態では外部出力電力が定格出力電力（例えば１ｋＷ）になるように、又は、外部電気負荷Ｒの消費電力が前記定格出力電力よりも小さい負荷追従運転状態では外部電気負荷Ｒの消費電力を出力するように、原燃料ガス調整弁Ｖ１により原燃料ガス流量を調節すると共に、燃料ガス生成部Ｓ及び燃料電池６夫々を電池電流検出部１３にて検出される検出出力直流電流に応じた設定運転条件にて運転すべく、各調整弁Ｖ２〜Ｖ６の作動を制御する。ちなみに、外部出力電力が異なると検出出力直流電流が異なるものであり、又、運転時間の経過に伴って燃料ガス生成効率ηＲｆ、電池効率ηＦＣ、インバータ効率ηｉｎｖ及び補機効率ηａｕｘの各効率が変動するので、外部出力電力が同じでも、運転時間の経過に伴って検出出力直流電流が変化することになる。
【００２６】
説明を加えると、改質器温度センサ２６の検出温度が検出出力直流電流に応じた設定改質器温度になるように、燃焼用ガス燃料調整弁Ｖ３を調整して燃焼用ガス流量を調整する共に、燃焼用空気調整弁Ｖ４を調整して燃焼用空気流量を調整する。
又、原燃料ガス流量センサＦ１にて検出される原燃料ガス流量と水蒸気流量センサＦ２にて検出される水蒸気流量とから求められるＳ／Ｃが、検出出力直流電流に応じた設定Ｓ／Ｃになるように、水蒸気調整弁Ｖ２を調整して水蒸気流量を調整する。
又、選択酸化用空気流量センサＦ５にて検出される選択酸化用空気流量が検出出力直流電流に応じた設定選択酸化用空気流量になるように、選択酸化用空気調整弁Ｖ５を調整する。
又、反応用空気流量センサＦ６にて検出される反応用空気流量が検出出力直流電流に応じた設定反応用空気流量になるように、反応用空気調整弁Ｖ６を調整する。
【００２７】
そして、制御部１１は、通常運転中は、運転時間を積算すると共に、下記のようにして燃料ガス生成効率ηＲｆ、電池効率ηＦＣ、インバータ効率ηｉｎｖ及び補機効率ηａｕｘを演算し、前記積算運転時間、演算した各効率及び設定効率の記憶情報に基づいて、燃料ガス生成効率ηＲｆ、電池効率ηＦＣ、インバータ効率ηｉｎｖ及び補機効率ηａｕｘについて異常を判別するように構成してある。
【００２８】
以下、制御部１１により燃料ガス生成効率ηＲｆ、電池効率ηＦＣ、インバータ効率ηｉｎｖ及び補機効率ηａｕｘを演算する演算式について説明する。
先ず、原燃料の熱量Ｑｐ、燃焼用燃料の熱量Ｑｂ、水素消費熱量ＱＨ２、電池出力直流電力ＷＤＣ、直流出力端発電効率ηＤＣ及び総合発電効率ηＡＣは、以下のように求める。尚、原燃料ガス流量センサＦ１にて検出される原燃料ガス流量をＦｐとし、燃焼用ガス燃料流量センサＦ３にて検出される燃焼用ガス燃料流量をＦｂとし、電池電圧検出部１２にて検出される出力直流電圧をＶＤＣとし、電池電流検出部１３にて検出される出力直流電流をＩＤＣとし、インバータ電力検出部１４にて検出されるインバータ出力電力をＷＩＮＶとし、外部出力電力検出部１７にて検出される外部出力電力をＷＡＣとする。
【００２９】
原燃料の熱量Ｑｐ：原燃料ガス流量Ｆｐに基づいて求める。
燃焼用燃料の熱量Ｑｂ：燃焼用ガス燃料流量Ｆｂに基づいて求める。
燃料電池１にて発電反応に消費される水素ガスの熱量である水素消費熱量ＱＨ２：出力直流電流ＩＤＣに基づいて求める。
電池出力直流電力ＷＤＣ：ＶＤＣ×ＩＤＣ
直流出力端発電効率ηＤＣ＝ＷＤＣ／（Ｑｐ＋Ｑｂ）
交流送電端発電効率、即ち、総合発電効率ηＡＣ＝ＷＡＣ／（Ｑｐ＋Ｑｂ）
尚、直流出力端は燃料電池６の出力部分に相当し、交流送電端は外部出力部８に相当する。
【００３０】
燃料ガス生成効率ηＲｆは、下記の式１にて求める。
【００３１】
【数１】
ηＲｆ＝ＱＨ２／（Ｑｐ＋Ｑｂ）……………（式１）
【００３２】
つまり、燃料ガス生成効率ηＲｆは、電池電流検出部１３にて検出される出力直流電流ＩＤＣに基づいて水素消費熱量ＱＨ２を求め、原燃料ガス流量センサＦ１にて検出される原燃料ガス流量Ｆｐに基づいて原燃料の熱量Ｑｐを求め、燃焼用ガス燃料流量センサＦ３にて検出される燃焼用ガス燃料流量Ｆｂに基づいて燃焼用燃料の熱量Ｑｂを求め、それら水素消費熱量ＱＨ２、原燃料の熱量Ｑｐ及び燃焼用燃料の熱量Ｑｂに基づいて、上記の式１により求めることができる。
【００３３】
電池効率は、電池の単セル電圧（ＶＤＣ／セル枚数）から求められ、この電池効率をηｃｅｌｌとすると、電池効率ηＦＣと電池効率ηｃｅｌと燃料ガス生成効率ηＲｆとの間には、下記の式２にて示す関係があるので、電池効率ηＦＣは、下記の式３にて求めることができる。
【００３４】
【数２】
2004342402.tif 000003
【００３５】
つまり、電池効率ηＦＣは、電池電圧検出部１２にて検出される出力直流電圧ＶＤＣと、電池電流検出部１３にて検出される出力直流電流ＩＤＣとに基づいて、電池出力直流電力ＷＤＣを求め、電池電流検出部１３にて検出される出力直流電流をＩＤＣに基づいて水素消費熱量ＱＨ２を求め、それら電池出力直流電力ＷＤＣ及び水素消費熱量ＱＨ２に基づいて、上記の式３により求めることができる。
【００３６】
インバータ効率ηｉｎｖは、下記の式４にて求めることができる。
【００３７】
【数３】
ηｉｎｖ＝ＷＩＮＶ／ＷＤＣ……………（式４）
【００３８】
つまり、インバータ効率ηｉｎｖは、電池電圧検出部１２にて検出される出力直流電圧ＶＤＣと電池電流検出部１３にて検出される出力直流電流ＩＤＣとに基づいて、電池出力直流電力ＷＤＣを求め、その電池出力直流電力ＷＤＣと、インバータ電力検出部１４にて検出されるインバータ出力電力ＷＩＮＶとに基づいて、上記の式４により求めることができる。
【００３９】
補機効率ηａｕｘと総合発電効率ηＡＣとインバータ効率ηｉｎｖと直流出力端発電効率ηＤＣとの間には、下記の式５にて示す関係があるので、補機効率ηａｕｘは、下記の式６にて求めることができる。
【００４０】
【数４】
2004342402.tif 000004
【００４１】
つまり、補機効率ηａｕｘは、インバータ電力検出部１４にて検出されるインバータ出力電力ＷＩＮＶと、外部出力電力検出部１７にて検出される外部出力電力ＷＡＣとに基づいて、上記の式６にて求めることができる。
【００４２】
ちなみに、総合発電効率ηＡＣと燃料ガス生成効率ηＲｆと電池効率ηＦＣとインバータ効率ηｉｎｖと補機効率ηａｕｘとの間には、下記の式７にて示す関係がある。
【００４３】
【数５】
ηＡＣ＝ηＲｆ×ηＦＣ×ηｉｎｖ×ηａｕｘ……………（式７）
【００４４】
次に、制御部１１により、燃料ガス生成効率ηＲｆ、電池効率ηＦＣ、インバータ効率ηｉｎｖ及び補機効率ηａｕｘについて異常を判別するための制御構成について説明を加える。
積算運転時間に対応する設定燃料ガス生成効率ηＲｆに対する演算燃料ガス生成効率ηＲｆの低下率（即ち、（設定燃料ガス生成効率ηＲｆ−演算燃料ガス生成効率ηＲｆ）／設定燃料ガス生成効率ηＲｆにて求められ、以下、単に燃料ガス生成効率低下率と称する場合がある）が、２％以上、４％未満のときは、燃料ガス生成効率ηＲｆを向上すべく燃料ガス生成部Ｓの運転条件の変更が必要な異常状態であると判別して、後述のように異常診断運転並びに燃料ガス生成部運転条件適正化運転を実行して、燃料ガス生成部Ｓの運転条件を適正化し、燃料ガス生成効率低下率が４％以上のときは、燃料ガス生成部Ｓを点検する必要がある異常状態であると判別して、その異常情報を表示部２７に表示する。
又、積算運転時間に対応する設定電池効率ηＦＣに対する演算電池効率ηＦＣの低下率（以下、単に電池効率低下率と称する場合がる）が、２％以上、４％未満のときは、電池効率ηＦＣを向上すべく燃料電池６の運転条件の変更が必要な異常状態であると判別して、後述のように異常診断運転並びに燃料電池運転条件適正化運転を実行して、燃料電池６の運転条件を適正化し、電池効率低下率が４％以上のときは、燃料電池６を点検する必要がある異常状態であると判別して、その異常情報を表示部２７に表示する。
又、積算運転時間に対応する設定インバータ効率ηｉｎｖに対する演算インバータ効率ηｉｎｖの低下率（以下、単にインバータ効率低下率と称する場合がある）が４％以上のときは、インバータ９を点検する必要がある異常状態であると判別して、その異常情報を表示部２７に表示する。
又、積算運転時間に対応する設定補機効率ηａｕｘに対する演算補機効率ηａｕｘの低下率（以下、単に補機効率低下率と称する場合がある）が４％以上のときは、補機Ｈを点検する必要がある異常状態であると判別して、その異常情報を表示部２７に表示する。
【００４５】
又、制御部１１は、上述のように通常運転中に燃料ガス生成効率ηＲｆ又は電池効率ηＦＣについて異常を判別したときとは別に、積算運転時間が設定運転時間に達する毎に後述の異常診断運転を実行するように構成してある。ちなみに、前記設定運転時間としては、所定の時間間隔（例えば５００時間間隔）で複数設定してある。
そして、その異常診断運転では、燃料電池６からの出力直流電流ＩＤＣを複数段階に異ならせて運転し、各段階の出力直流電流ＩＤＣでの運転状態の夫々において得られる複数の燃料ガス生成効率ηＲｆの夫々について、複数の電池効率ηＦＣの夫々について、複数のインバータ効率ηｉｎｖの夫々について及び複数の補機効率ηａｕｘの夫々について異常を判別する。
つまり、通常運転中に燃料ガス生成効率ηＲｆ又は電池効率ηＦＣについて異常を判別したとき、積算運転時間が前記設定運転時間間隔に達したときが、異常診断運転を実行するタイミングに相当する。
【００４６】
前記異常診断運転について説明を加える。
上記の複数の設定出力直流電流の夫々について、電池電流検出部１３にて検出される検出出力直流電流ＩＤＣが設定出力直流電流になるように、原燃料ガス調整弁Ｖ１により原燃料ガス流量を調節すると共に、燃料ガス生成部Ｓ及び燃料電池６夫々を電池電流検出部１３にて検出される検出出力直流電流ＩＤＣに応じた設定運転条件にて運転すべく各調整弁Ｖ２〜Ｖ６の作動を制御し、その状態を異常診断運転用の設定運転時間（例えば、１時間）の間継続し、その運転中に、燃料ガス生成効率ηＲｆ、電池効率ηＦＣ、インバータ効率ηｉｎｖ及び補機効率ηａｕｘを演算し、その異常診断運転を実施しているときの積算運転時間、演算した各効率及び設定効率の記憶情報に基づいて、燃料ガス生成効率ηＲｆ、電池効率ηＦＣ、インバータ効率ηｉｎｖ及び補機効率ηａｕｘについて異常を判別する。
【００４７】
具体的には、燃料ガス生成効率低下率が２％以上、４％未満のときは、燃料ガス生成効率ηＲｆを向上すべく燃料ガス生成部Ｓの運転条件の変更が必要な異常状態であると判別して、後述のように燃料ガス生成部運転条件適正化運転を実行して、燃料ガス生成部Ｓの運転条件を適正化し、燃料ガス生成効率低下率が４％以上のときは、改質器１８を点検する必要があることを示す異常情報を表示部２７に表示する。
又、電池効率低下率が２％以上、４％未満のときは、電池効率ηＦＣを向上すべく燃料電池６の運転条件の変更が必要な異常状態であると判別して、後述のように燃料電池運転条件適正化運転を実行して、燃料電池６の運転条件を適正化し、電池効率低下率が４％以上のときは、燃料電池６を点検する必要があることを示す異常情報を表示部２７に表示する。
又、インバータ効率低下率が４％以上のときは、インバータ９を点検する必要があることを示す異常情報を表示部２７に表示し、補機効率低下率が４％以上のときは、補機Ｈを点検する必要があることを示す異常情報を表示部２７に表示する。
【００４８】
次に、前記燃料ガス生成部運転条件適正化運転及び燃料電池運転条件適正化運転について説明する。
燃料ガス生成部運転条件適正化運転では、燃料ガス生成効率ηＲｆについて異常を判別した出力直流電流ＩＤＣになるように原燃料ガス調整弁Ｖ１により原燃料ガス流量を調整して運転する状態で、燃料ガス生成部Ｓの運転条件を変更して運転し、その運転条件を変更した運転にて得られる燃料ガス生成効率ηＲｆと運転条件を変更する前の運転にて得られた燃料ガス生成効率ηＲｆとを比較して、燃料ガス生成効率ηＲｆの向上を図るべく燃料ガス生成部Ｓの運転条件を修正する。
燃料電池運転条件適正化運転では、電池効率ηＦＣについて異常を判別した出力直流電流ＩＤＣになるように原燃料ガス調整弁Ｖ１により原燃料ガス流量を調整して運転する状態で、燃料電池６の運転条件を変更して運転し、その運転条件を変更した運転にて得られる電池効率ηＦＣと運転条件を変更する前の運転にて得られた電池効率ηＦＣとを比較して、電池効率ηＦＣの向上を図るべく燃料電池６の運転条件を修正する。
【００４９】
以下、図２ないし図５に示すフローチャートに基づいて、燃料ガス生成部運転条件適正化運転における制御動作について説明する。
図２に示すように、燃料ガス生成部運転条件適正化運転では、改質器温度を適正化する改質器温度適正化制御、Ｓ／Ｃを適正化するＳ／Ｃ適正化制御、及び、燃焼用空気流量適正化制御を順次実行する。
【００５０】
図３に示すように、改質器温度適正化制御では、先ず、改質器温度センサ２６の検出温度が制御手段１１に出力直流電流に対応して記憶されている設定改質器温度になるように、燃焼用ガス燃料調整弁Ｖ３を調整して運転して、燃料ガス生成効率ηＲｆ及び電池効率ηＦＣを演算し、続いて、改質器温度センサ２６の検出温度が前記設定改質器温度よりも設定改質器温度低下幅（例えば、５°Ｃ）低くなるように、燃焼用ガス燃料調整弁Ｖ３を調整して燃焼用ガス流量を減少して運転して、電池効率ηＦＣを演算する。
そして、演算電池効率ηＦが改質器温度低下変更により低下したときは、制御手段１１に記憶されている設定改質器温度を修正せず、演算電池効率ηＦが改質器温度低下変更により低下しなかったとき、即ち、変化しなかったか又は上昇したときは、燃料ガス生成効率ηＲｆを演算して、その演算燃料ガス生成効率ηＲｆが改質器温度低下変更により低下したときは、制御手段１１に記憶されている設定改質器温度を修正せず、演算燃料ガス生成効率ηＲｆが改質器温度低下変更により低下しなかったとき、即ち、変化しなかったか又は上昇したときは、制御手段１１に記憶されている設定改質器温度をそれよりも前記設定改質器温度低下幅低い温度に修正する。
【００５１】
図４に示すように、Ｓ／Ｃ適正化制御では、先ず、Ｓ／Ｃが制御手段１１に出力直流電流に対応して記憶されている設定Ｓ／Ｃになるように水蒸気調整弁Ｖ２を調整して運転して、燃料ガス生成効率ηＲｆ及び電池効率ηＦＣを演算し、続いて、Ｓ／Ｃが前記設定Ｓ／Ｃよりも設定Ｓ／Ｃ低下幅（例えば、２％）低くなるように、水蒸気調整弁Ｖ２を調整して水蒸気流量を減量して運転する。以降、Ｓ／Ｃ低下変更前後で、上述の改質器温度適正化制御と同様の手順で、演算電池効率ηＦＣ及び演算燃料ガス生成効率ηＲｆを比較して、演算電池効率ηＦＣがＳ／Ｃ低下変更により低下したとき、及び、演算電池効率ηＦＣがＳ／Ｃ低下変更により低下せず且つ演算燃料ガス生成効率ηＲｆがＳ／Ｃ変更により低下したときは、制御手段１１に記憶されている設定Ｓ／Ｃを修正せず、演算電池効率ηＦＣがＳ／Ｃ低下変更により低下せず且つ演算燃料ガス生成効率ηＲｆがＳ／Ｃ低下変更により低下しなかったときは、制御手段１１に記憶されている設定Ｓ／Ｃをそれよりも前記設定Ｓ／Ｃ低下幅低い値に修正する。
【００５２】
図５に示すように、燃焼用空気流量適正化制御では、先ず、燃焼用空気流量が制御手段１１に出力直流電流に対応して記憶されている設定燃焼用空気流量になるように燃焼用空気調整弁Ｖ４を調整して運転して、燃料ガス生成効率ηＲｆ及び電池効率ηＦＣを演算し、続いて、燃焼用空気流量が前記燃焼用空気流量よりも設定燃焼用空気流量低下幅（例えば、２％）少なくなるように、燃焼用空気調整弁Ｖ４を調整して燃焼用空気流量を減少して運転する。以降、燃焼用空気流量減少変更前後で、上述の改質器温度適正化制御と同様の手順で、演算電池効率ηＦＣ及び演算燃料ガス生成効率ηＲｆを比較して、演算電池効率ηＦＣが燃焼用空気流量減少変更により低下したとき、及び、演算電池効率ηＦＣが燃焼用空気流量減少変更により低下せず且つ演算燃料ガス生成効率ηＲｆが燃焼用空気流量減少変更により低下したときは、制御手段１１に記憶されている設定燃焼用空気流量を修正せず、演算電池効率ηＦＣが燃焼用空気流量減少変更により低下せず且つ演算燃料ガス生成効率ηＲｆが燃焼用空気流量減少変更により低下しなかったときは、制御手段１１に記憶されている設定燃焼用空気流量をそれよりも前記設定燃焼用空気低下幅少ない流量に修正する。
【００５３】
以下、図６ないし図１０に示すフローチャートに基づいて、燃料電池運転条件適正化運転における制御動作について説明する。
図６に示すように、燃料電池運転条件適正化運転では、選択酸化用空気流量を適正化する選択酸化用空気流量適正化制御、改質器温度を適正化する改質器温度適正化制御、Ｓ／Ｃを適正化するＳ／Ｃ適正化制御、及び、反応用空気流量を適正化する反応用空気流量適正化制御を順次実行する。
【００５４】
図７に示すように、選択酸化用空気流量適正化制御では、先ず、選択酸化用空気流量センサＦ５の検出流量が制御手段１１に出力直流電流に対応して記憶されている設定選択酸化用空気流量になるように選択酸化用空気調整弁Ｖ５を調整して運転して、燃料ガス生成効率ηＲｆ及び電池効率ηＦＣを演算し、続いて、選択酸化用空気流量センサＦの検出流量が前記設定選択酸化用空気流量よりも設定選択酸化用空気増量幅（例えば、２％）多くなるように、選択酸化用空気調整弁Ｖ５を調整して運転して、燃料ガス生成効率ηＲｆを演算する。
そして、選択酸化用空気流量増量変更による演算燃料ガス生成効率ηＲｆの低下が許容値以上のときは、制御手段１１に記憶されている設定選択酸化用空気流量を修正せず、選択酸化用空気流量増量変更による演算燃料ガス生成効率ηＲｆの低下が前記許容値よりも小さいときは、電池効率ηＦＣを演算して、その演算電池効率ηＦＣが選択酸化用空気流量増量変更により上昇しなかったときは、制御手段１１に記憶されている設定選択酸化用空気流量を修正せず、演算電池効率ηＦＣが選択酸化用空気流量増量変更により上昇したときは、制御手段１１に記憶されている設定選択酸化用空気流量をそれよりも前記設定選択酸化用空気増量幅多い流量に修正する。
【００５５】
図８に示すように、改質器温度適正化制御では、先ず、改質器温度が制御手段１１に出力直流電流に対応して記憶されている設定改質器温度になるように運転して、燃料ガス生成効率ηＲｆ及び電池効率ηＦＣを演算し、続いて、改質器温度が前記設定改質器温度よりも設定改質器温度上昇幅（例えば、５°Ｃ）高くなるように、燃焼用ガス燃料調整弁Ｖ３を調整して燃焼用ガス流量を増量して運転する。以降、改質器温度上昇変更前後で、上述の選択酸化用空気流量適正化制御と同様の手順で、演算電池効率ηＦＣ及び演算燃料ガス生成効率ηＲｆを比較して、改質器温度上昇変更による演算燃料ガス生成効率ηＲｆの低下が前記許容値以上のとき、及び、改質器温度上昇変更による演算燃料ガス生成効率ηＲｆの低下が前記許容値よりも小さく且つ演算電池効率ηＦＣが改質器温度変更により上昇しなかったときは、制御手段１１に記憶されている設定改質器温度を変更せず、改質器温度上昇変更による演算燃料ガス生成効率ηＲｆの低下が前記許容値よりも小さく且つ演算電池効率ηＦＣが改質器温度上昇変更により上昇したときは、制御手段１１に記憶されている設定改質器温度をそれよりも前記設定改質器温度上昇幅高い温度に修正する。
【００５６】
図９に示すように、Ｓ／Ｃ適正化制御では、先ず、Ｓ／Ｃが制御手段１１に出力直流電流に対応して記憶されている設定Ｓ／Ｃになるように運転して、燃料ガス生成効率ηＲｆ及び電池効率ηＦＣを演算し、続いて、Ｓ／Ｃが前記設定Ｓ／Ｃよりも設定Ｓ／Ｃ上昇幅（例えば２％）高くなるように、水蒸気調整弁Ｖ２を調整して水蒸気流量を増量して運転する。以降、Ｓ／Ｃ上昇変更前後で、上述の選択酸化用空気流量適正化制御と同様の手順で、演算電池効率ηＦＣ及び演算燃料ガス生成効率ηＲｆを比較して、Ｓ／Ｃ上昇変更による演算燃料ガス生成効率ηＲｆの低下が前記許容値以上のとき、及び、Ｓ／Ｃ上昇変更による演算燃料ガス生成効率ηＲｆの低下が前記許容値よりも小さく且つ演算電池効率ηＦＣがＳ／Ｃ上昇変更により上昇しなかったときは、制御手段１１に記憶されている設定Ｓ／Ｃを変更せず、Ｓ／Ｃ上昇変更による演算燃料ガス生成効率ηＲｆの低下が前記許容値よりも小さく且つ演算電池効率ηＦＣがＳ／Ｃ上昇変更により上昇したときは、制御手段１１に記憶されている設定Ｓ／Ｃをそれよりも前記設定Ｓ／Ｃ上昇幅高い値に修正する。
【００５７】
図１０に示すように、反応用空気流量適正化制御では、先ず、反応用空気流量が制御手段１１に出力直流電流に対応して記憶されている設定反応用空気流量になるように反応用空気調整弁Ｖ６を調整して運転して、電池効率ηＦＣを演算し、続いて、反応用空気流量が前記設定反応用空気流量よりも設定反応用空気流量増量幅（例えば２％）多くなるように、反応用空気調整弁Ｖ６を調整して反応用空気流量を増量して運転して、その運転中に電池効率ηＦＣを演算する。
そして、反応用空気増量変更前後で、演算電池効率ηＦＣを比較して、反応用空気増量変更により演算電池効率ηＦＣが上昇しなかったときは、制御手段１１に記憶されている設定反応用空気流量を変更せず、反応用空気増量変更により演算電池効率ηＦＣが上昇したときは、制御手段１１に記憶されている設定反応用空気流量をそれよりも前記設定反応用空気流量増量幅多い流量に修正する。
【００５８】
上述の燃料ガス生成部運転条件適正化運転により、制御部１１に記憶されている燃料ガス生成部Ｓの設定運転条件が修正されたり、燃料電池運転条件適正化運転により、制御部１１に記憶されている燃料電池６の設定運転条件が修正されると、以降の通常運転においては、修正された設定運転条件にて運転されることになる。
【００５９】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ）  上記の実施形態においては、制御部１１により燃料ガス生成効率ηＲｆや電池効率ηＦＣについて異常が判別されると、制御部１１により燃料ガス生成部Ｓの運転条件や燃料電池６の運転条件を自動的に修正するように構成する場合について例示したが、制御部１１により燃料ガス生成効率ηＲｆや電池効率ηＦＣについて異常が判別されると、その判別結果を表示部２７に表示するように構成して、燃料ガス生成部Ｓの運転条件や燃料電池６の運転条件を人為的に修正するように構成しても良い。
【００６０】
（ロ）  異常診断運転の実行を人為的に指令する指令部を設けて、必要に応じて異常診断運転の実行を人為的に指令するように構成しても良い。
【００６１】
（ハ）  燃料ガス生成部Ｓの運転条件及び燃料電池６の運転条件夫々の具体例は、上記の実施形態において例示したものに限定されるものではなく、燃料ガス生成部Ｓの運転条件として、変成器１９の温度を含むようにしたり、燃料電池６の運転条件として、燃料電池６の温度を含むようにしても良い。ちなみに、変成器１９の温度や燃料電池６の温度は、冷却水の流量の調整により調整することになる。
【００６２】
（ニ）  燃料電池６の形式としては、上記の実施形態において例示した固体高分子型に限定されるものではなく、例えば、電解質としてリン酸を用いたリン酸型等、種々の型式のものを用いることが可能である。
【００６３】
（ホ）  燃料ガス生成部Ｓの具体構成としては、上記の実施形態のように、改質器１８、変成器１９及び選択酸化器２１を備えて構成する場合に限定されるものではない。例えば、燃料電池６の型式に応じて要求される燃料ガス中の一酸化炭素濃度のレベルに応じて、選択酸化器２１を省略したり、変成器１９及び選択酸化器２１を省略することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料電池発電装置の全体構成を示すブロック図
【図２】燃料電池発電装置の制御構成のフローチャートを示す図
【図３】燃料電池発電装置の制御構成のフローチャートを示す図
【図４】燃料電池発電装置の制御構成のフローチャートを示す図
【図５】燃料電池発電装置の制御構成のフローチャートを示す図
【図６】燃料電池発電装置の制御構成のフローチャートを示す図
【図７】燃料電池発電装置の制御構成のフローチャートを示す図
【図８】燃料電池発電装置の制御構成のフローチャートを示す図
【図９】燃料電池発電装置の制御構成のフローチャートを示す図
【図１０】燃料電池発電装置の制御構成のフローチャートを示す図
【符号の説明】
６      燃料電池
８      外部出力部
９      インバータ
１１    制御手段
１８    改質器
１８ｂ  改質器バーナ
Ｈ      補機
Ｓ      燃料ガス生成部
【図１】
2004342402.tif 000005
【図２】
2004342402.tif 000006
【図３】
2004342402.tif 000007
【図４】
2004342402.tif 000008
【図５】
2004342402.tif 000009
【図６】
2004342402.tif 000010
【図７】
2004342402.tif 000011
【図８】
2004342402.tif 000012
【図９】
2004342402.tif 000013
【図１０】
2004342402.tif 000014