(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成する蒸発部と、
前記蒸発部において生成された水蒸気と改質用原料から燃料を生成する改質部と、
前記改質部によって生成された前記燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
前記燃料電池からの未使用の前記燃料を含む可燃ガスを導入し酸化剤ガスで燃焼して前記蒸発部及び前記改質部を加熱する第一燃焼部と、
前記第一燃焼部から排気される未使用の可燃ガスが導入されて、前記可燃ガスを燃焼させる第二燃焼部と、
前記第二燃焼部の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部によって検出された前記第二燃焼部の温度が、判定温度よりも高くなった場合に、前記第一燃焼部における燃焼が停止した完全吹き消えが発生したと判定する吹き消え判定部と、
前記燃料電池及び前記蒸発部のいずれにも前記第一燃焼部において一時的な部分吹き消えが発生し得る変化が生じない場合には、前記判定温度を第一判定温度に設定し、前記燃料電池及び前記蒸発部の少なくとも一方に前記変化が生じた場合には、前記判定温度を前記第一判定温度よりも高い第二判定温度に設定する判定温度設定部と、
を有する燃料電池システム。
【請求項２】
前記判定温度設定部は、
前記第二判定温度が設定されている場合において、
前記温度検出部によって検出された前記第二燃焼部の温度が、前記第一判定温度よりも低くなった場合、又は、
前記燃料電池及び前記蒸発部のいずれにも前記第一燃焼部において一時的な部分吹き消えが発生し得る前記変化が、前記第二判定温度が設定されてから規定時間を経過して生じていない場合には、
前記判定温度を前記第一判定温度に設定する請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池の発電電力又は発電電流を検出する発電検出部と、
前記発電検出部によって検出された前記燃料電池の発電電力又は発電電流の変動が判定閾値より大きくなった場合に、前記第一燃焼部において一時的な部分吹き消えが発生し得る前記変化が前記燃料電池に生じたと判定する第一変化判定部と、
を有する請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記蒸発部において突沸したか否かを判定する突沸判定部と、
前記突沸判定部によって前記蒸発部での突沸の発生が判定された場合に、前記第一燃焼部において一時的な部分吹き消えが発生し得る前記変化が前記蒸発部に生じたと判定する第二変化判定部と、
を有する請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記改質用原料を前記改質部に供給するポンプと、
前記改質用原料の前記改質部への流量を検出する流量検出部と、
前記流量検出部によって検出された前記改質用原料の前記改質部への流量に基づいて、前記ポンプを駆動して前記ポンプが前記蒸発部に供給する前記改質用原料の流量をフィードバック制御するポンプ制御部と、を有し、
前記突沸判定部は、前記流量検出部によって検出された前記改質用原料の前記改質部への流量と前記ポンプへの指示流量との偏差が偏差閾値を越えた場合に、前記蒸発部において突沸が発生したと判定する請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記改質用原料を前記改質部に供給するポンプと、
前記改質用原料の前記改質部への流量を検出する流量検出部と、
前記流量検出部によって検出された前記改質用原料の前記改質部への流量に基づいて、前記ポンプを駆動して前記ポンプが前記改質部に供給する前記改質用原料の流量をフィードバック制御するポンプ制御部と、を有し、
前記突沸判定部は、前記ポンプ制御部が前記ポンプに指令する制御指令値の変化量が制御指令閾値を越えた場合に、前記蒸発部において突沸が発生したと判定する請求項４に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムの一形式として、特許文献１に示されているものが知られている。特許文献１の図１や図２に示されているように、燃料電池システムにおいては、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、改質用原料を予熱する蒸発部（２０ａ）と、水蒸気及び改質用原料から水素を含む改質ガスを生成する改質部（２２ｂ）と、改質ガスと空気とを用いて発電する燃料電池セルスタック（１４）と、燃料電池セルスタックから排出される排ガスを燃焼して蒸発部及び改質部を加熱する燃焼部（１８）とを備えている。
【０００３】
特許文献１に示された燃料電池システムでは、燃焼部から排気された排気ガスの温度が、所定の判定時間において所定の温度降下量以上に降下した場合に、燃焼部における燃焼が停止した（以下、適宜「完全吹き消え」と略す）と判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４６９２９３８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料電池システムでは、燃料電池セルスタックにおける発電量が変動した場合に、燃焼部において一時的に部分的な吹き消え（以下、適宜「部分吹き消え」と略す）が発生する場合がある。この場合には、燃焼部から排気された排気ガスの温度が、所定の判定時間において所定の温度降下量以上に降下して、燃焼部において完全吹き消えが発生していないにも関わらず、燃焼部において完全吹き消えが発生したと誤判定されてしまう場合がある。また、蒸発部内において水が短時間に急激に蒸発する突沸が発生して、蒸発部内の圧力が急激に上昇し、一時的に部分吹き消えが発生した場合にも、燃焼部から排気された排気ガスの温度が、所定の判定時間において所定の温度降下量以上に降下して、燃焼部において完全吹き消えが発生していないのにも関わらず、燃焼部において完全吹き消えが発生したと誤判定されてしまう場合がある。
【０００６】
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、燃料電池システムにおいて、燃料電池からの未使用の燃料が燃焼される燃焼部における完全吹き消えの誤判定を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するためになされた、請求項１に係る燃料電池システムの発明は、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成する蒸発部と、前記蒸発部において生成された水蒸気と改質用原料から燃料を生成する改質部と、前記改質部によって生成された前記燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、前記燃料電池からの未使用の前記燃料を含む可燃ガスを導入し酸化剤ガスで燃焼して前記蒸発部及び前記改質部を加熱する第一燃焼部と、前記第一燃焼部から排気される未使用の可燃ガスが導入されて、前記可燃ガスを燃焼させる第二燃焼部と、前記第二燃焼部の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部によって検出された前記第二燃焼部の温度が、判定温度よりも高くなった場合に、前記第一燃焼部における燃焼が停止した完全吹き消えが発生したと判定する吹き消え判定部と、前記燃料電池及び前記蒸発部のいずれにも前記第一燃焼部において一時的な部分吹き消えが発生し得る変化が生じない場合には、前記判定温度を第一判定温度に設定し、前記燃料電池及び前記蒸発部の少なくとも一方に前記変化が生じた場合には、前記判定温度を前記第一判定温度よりも高い第二判定温度に設定する判定温度設定部と、を有する。
【０００８】
これによれば、燃料電池及び蒸発部の少なくとも一方に、第一燃焼部において一時的な部分吹き消えが発生し得る変化が生じた場合には、吹き消え判定部は第一判定温度よりも高い第二判定温度に基づいて第一燃焼部における完全吹き消えの発生の有無を判定し、そうでない場合には、吹き消え判定部は第一判定温度に基づいて第一燃焼部における完全吹き消えの発生の有無を判定する。このため、第一燃焼部において一時的な部分吹き消えが発生し、第二燃焼部に導入される未使用の可燃ガスの量が増大することに起因して、第二燃焼部の温度が一時的に上昇した場合であっても、吹き消え判定部は、第一判定温度よりも高い第二判定温度に基づいて第一燃焼部における完全吹き消えの発生の有無を判定することができる。よって、第一燃焼部で完全吹き消えが発生していないのにも関わらず、第一燃焼部で完全吹き消えが発生したと誤判定されることを抑制することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記判定温度設定部は、前記第二判定温度が設定されている場合において、前記温度検出部によって検出された前記第二燃焼部の温度が、前記第一判定温度よりも低くなった場合、又は、前記燃料電池及び前記蒸発部のいずれにも前記第一燃焼部において一時的な部分吹き消えが発生し得る変化が、前記第二判定温度が設定されてから規定時間を経過して生じていない場合には、前記判定温度を前記第一判定温度に設定する。これによれば、第二判定温度が設定されたままとならない。このため、判定温度設定部は、燃料電池及び蒸発部の少なくとも一方に、第一燃焼部において一時的な部分吹き消えが発生し得る変化が生じたか否かに基づいて、第一判定温度及び第二判定温度のいずれかを再設定することができる。よって、第一燃焼部における完全吹き消えの発生の有無が適切に判定される。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記燃料電池の発電電力又は発電電流を検出する発電検出部と、前記発電検出部によって検出された前記燃料電池の発電電力又は発電電流の変動が判定閾値より大きくなった場合に、前記第一燃焼部において一時的な部分吹き消えが発生し得る前記変化が前記燃料電池に生じたと判定する第一変化判定部と、を有する。燃料電池における発電電力又は発電電流に変動があると、それに伴い第一燃料部の燃焼状態が不安定となることで、第一燃焼部において一時的な部分吹き消えが発生し得る。変化判定部は、燃料電池の発電電力又は発電電流の変動が判定閾値より大きくなった場合に、第一燃焼部において一時的な部分吹き消えが発生し得る変化が燃料電池に生じたと判定する。このため、燃料電池の発電電力の変動に起因する第一燃焼部における一時的な部分吹き消えの発生が確実に検出される。よって、判定温度として適切な温度が設定されるので、吹き消え判定部は、第一燃焼部における完全吹き消えの発生の有無を適切に判定することができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記蒸発部において突沸したか否かを判定する突沸判定部と、前記突沸判定部によって前記蒸発部での突沸の発生が判定された場合に、前記第一燃焼部において一時的な部分吹き消えが発生し得る前記変化が前記蒸発部に生じたと判定する第二変化判定部と、を有する。蒸発部において突沸が発生すると、蒸発部内の水蒸気圧が急激に上昇するので、第一燃焼部に供給される水蒸気及び改質用原料の流速が一時的に上昇して、第一燃焼部において一時的な部分吹き消えが発生し得る。変化判定部は、突沸判定部によって蒸発部での突沸の発生が判定された場合に、第一燃焼部において一時的な部分吹き消えが発生し得る変化が蒸発部に生じたと判定する。このため、蒸発部内において突沸が発生したことに起因する第一燃焼部における一時的な部分吹き消えの発生が確実に検出される。よって、判定温度として適切な温度が設定されるので、吹き消え判定部は、第一燃焼部における完全吹き消えの発生の有無を適切に判定することができる。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の発明において、前記改質用原料を前記改質部に供給するポンプと、前記改質用原料の前記改質部への流量を検出する流量検出部と、前記流量検出部によって検出された前記改質用原料の前記改質部への流量に基づいて、前記ポンプを駆動して前記ポンプが前記改質部に供給する前記改質用原料の流量をフィードバック制御するポンプ制御部と、を有し、前記突沸判定部は、前記流量検出部によって検出された前記改質用原料の前記改質部への流量と前記ポンプへの指示流量との偏差が偏差閾値を越えた場合に、前記蒸発部において突沸が発生したと判定する。これによれば、突沸判定部は、流量検出部によって検出された改質用原料の改質部への流量とポンプへの指示流量との偏差が偏差閾値を越えた場合に、蒸発部において突沸が発生したと判定することができる。これは、次の理由による。蒸発部において突沸が発生すると、蒸発部内の水蒸気圧が急激に上昇した後に急激に減少する。すると、蒸発部の下流側の背圧が急激に増減するので、蒸発部に供給される改質用原料の流量も増減するからである。従って、蒸発部における突沸の発生を確実に検出することができる。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項４に記載の発明において、前記改質用原料を前記改質部に供給するポンプと、前記改質用原料の前記改質部への流量を検出する流量検出部と、前記流量検出部によって検出された前記改質用原料の前記改質部への流量に基づいて、前記ポンプを駆動して前記ポンプが前記改質部に供給する前記改質用原料の流量をフィードバック制御するポンプ制御部と、を有し、前記突沸判定部は、前記ポンプ制御部が前記ポンプに指令する制御指令値の変化量が制御指令閾値を越えた場合に、前記蒸発部において突沸が発生したと判定する。これによれば、突沸判定部は、ポンプ制御部がポンプに指令する制御指令値の変化量が制御指令閾値を越えた場合に、蒸発部において突沸が発生したと判定することができる。これは、次の理由による。蒸発部において突沸が発生すると、蒸発部内の水蒸気圧が急激に上昇した後に急激に減少する。すると、蒸発部の下流側の背圧が急激に増減するので、改質用原料の流量がフィートバックされているポンプへの制御指令値は変化するからである。従って、蒸発部における突沸の発生を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による燃料電池システムの一実施形態の概要を示す概要図である。
【図２】図１に示す制御装置で実行される「第一完全吹き消え判定処理」のフローチャートである。
【図３】時間と第二燃焼部の温度Ｔとの関係を表したグラフであり、「第一完全吹き消え判定処理」が実行されている時のタイムチャートである。
【図４】図１に示す制御装置で実行される「第二完全吹き消え判定処理」のフローチャートである。
【図５】図１に示す制御装置で実行される「第三完全吹き消え判定処理」のフローチャートである。
【図６】時間と第二燃焼部の温度Ｔとの関係を表したグラフであり、「第三完全吹き消え判定処理」が実行されている時のタイムチャートである。
【図７】時間と第二燃焼部の温度Ｔとの関係を表したグラフであり、「第四完全吹き消え判定処理」が実行されている時のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明による燃料電池システム１００の一実施形態について説明する。図１に示すように、燃料電池システム１００は、発電ユニット１０及び貯湯槽２１を備えている。発電ユニット１０は、筐体１０ａ、燃料電池モジュール１１、熱交換器１２、インバータ装置１３、水タンク１４、及び制御装置１５を備えている。
【００１６】
燃料電池モジュール１１は、ケーシング３１、蒸発部３２、改質部３３、及び燃料電池３４を備えている。ケーシング３１は、断熱性材料で箱状に形成されている。蒸発部３２は、後述する第一燃焼部３６によって燃焼された燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱するものである。蒸発部３２は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料を混合して改質部３３に供給するものである。
【００１７】
蒸発部３２には、改質用原料供給管１１ａの一端が接続されている。改質用原料供給管１１ａの他端には、供給源Ｇｓが接続されている。供給源Ｇｓは、改質用原料を供給するものである。改質用原料としては天然ガス、ＬＰガスなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料がある。改質用原料として天然ガスを用いた実施形態について、本実施形態の燃料電池システム１００を説明する。
【００１８】
改質用原料供給管１１ａには、上流から順番に遮断弁１１ａ１、脱硫器１１ａ２、流量センサ１１ａ３、バッファタンク１１ａ４、ポンプ１１ａ５、及び逆止弁１１ａ６が設けられている。遮断弁１１ａ１は改質用原料供給管１１ａを制御装置１５の指令によって開閉自在に遮断する弁（２連弁）である。脱硫器１１ａ２は改質用原料中の硫黄分（例えば、硫黄化合物）を除去するものである。流量センサ１１ａ３（流量検出部）は、蒸発部３２に供給されている改質用原料の流量、すなわち単位時間あたりの流量を検出するものであり、その検出結果を制御装置１５に送信している。バッファタンク１１ａ４は、ポンプ１１ａ５の脈動により流量センサ１１ａ３の精度低下や真値からの逸脱を抑制するものである。
【００１９】
ポンプ１１ａ５は、改質用原料を蒸発部３２に供給することにより、燃料電池３４に燃料（改質用原料）を供給する供給装置であり、制御装置１５からの制御指令値によって供給源Ｇｓからの燃料供給量（供給流量（単位時間あたりの流量））を調整するものである。このポンプ１１ａ５は、改質用原料を吸入し蒸発部３２（改質部３３）に圧送する圧送装置である。制御装置１５は、流量センサ１１ａ３によって検出された改質用原料の蒸発部３２（改質部３３）への流量に基づいて、ポンプ１１ａ５が蒸発部３２（改質部３３）に供給する改質用原料の流量をフィードバック制御する。なお、制御装置１５は、リニア電流制御によって、ポンプ１１ａ５を駆動するモータ（不図示）に供給する電流量を調整する。ここでいうリニア電流制御とは、ポンプ１１ａ５を駆動する電圧デューティー比を変更し、実効電流を除変させるＰＷＭ制御が含まれる。逆止弁１１ａ６は、ポンプ１１ａ５と燃料電池モジュール１１（蒸発部３２）との間に配設されており、ポンプ１１ａ５から燃料電池モジュール１１への流れを許容するがその反対方向の流れを禁止するものである。
【００２０】
蒸発部３２には、水供給管１１ｂの一端が接続されている。水供給管１１ｂの他端には、水タンク１４に接続されている。水供給管１１ｂは、改質水ポンプ１１ｂ１が設けられている。このような構成によって、水タンク１４から改質水が蒸発部３２に供給される。燃料電池３４には、カソードエア供給管１１ｃの一端が接続されている。カソードエア供給管１１ｃの他端には、カソードエアブロワ１１ｃ１が接続されている。このような構成によって、カソードエアが燃料電池３４に供給される。
【００２１】
改質部３３は、後述する第一燃焼部３６によって燃焼された燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部３２から供給された混合ガス（改質用原料、水蒸気）から改質ガスを生成して導出するものである。改質部３３内には、触媒（例えば、ＲｕまたはＮｉ系の触媒）が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素などを含んだガスが生成されている（いわゆる水蒸気改質反応）。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス（メタンガス）、改質に使用されなかった改質水（水蒸気）を含んでいる。このように、改質部３３は、改質用原料（原燃料）と改質水とから改質ガス（燃料）を生成して燃料電池３４に供給する。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応である。
【００２２】
燃料電池３４は、改質部３３によって生成された燃料とカソードエアブロワ１１ｃ１によって供給されたカソードエア（酸化剤ガス）によって発電するものである。燃料電池３４は、燃料極、空気極（酸化剤極）、及び両極の間に介装された電解質からなる複数のセル３４ａが積層されて構成されている。本実施形態の燃料電池は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池３４の燃料極には、燃料として水素、一酸化炭素、メタンガスなどが供給される。動作温度は４００〜１０００℃程度である。水素だけではなく天然ガスや石炭ガスなども直接燃料として用いることが可能である。この場合、改質部３３は省略することができる。
【００２３】
セル３４ａの燃料極側には、燃料である改質ガスが流通する燃料流路３４ｂが形成されている。セル３４ａの空気極側には、酸化剤ガスである空気（カソードエア）が流通する空気流路３４ｃが形成されている。
【００２４】
燃料電池３４は、マニホールド３５上に設けられている。マニホールド３５には、改質部３３からの改質ガスが改質ガス供給管３８を介して供給される。燃料流路３４ｂは、その下端（一端）がマニホールド３５の燃料導出口に接続されており、その燃料導出口から導出される改質ガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。カソードエアブロワ１１ｃ１によって送出されたカソードエアはカソードエア供給管１１ｃを介して供給され、空気流路３４ｃの下端から導入され上端から導出されるようになっている。
【００２５】
第一燃焼部３６は、燃料電池３４と蒸発部３２及び改質部３３との間に設けられている。第一燃焼部３６は、燃料電池３４からのアノードオフガス（燃料オフガス、未使用の燃料を含む可燃ガス）と燃料電池３４からのカソードオフガス（酸化剤オフガス）とを燃焼させて、燃焼後に発生する燃焼ガスによって蒸発部３２及び改質部３３を加熱する。
【００２６】
第一燃焼部３６では、アノードオフガスが燃焼されて火炎３７が発生している。第一燃焼部３６には、アノードオフガスを着火させるための一対の着火ヒータ３６ａ１，３６ａ２が設けられている。
【００２７】
熱交換器１２は、燃料電池モジュール１１から排気される燃焼排ガスが供給されるとともに貯湯槽２１からの貯湯水が供給され、燃焼排ガスと貯湯水とを熱交換させる装置である。貯湯槽２１は、貯湯水を貯湯するものであり、貯湯水が循環する（図１にて矢印の方向に循環する）貯湯水循環ライン２２が接続されている。貯湯水循環ライン２２上には、貯湯槽２１の下端から上端に向かって順番に循環ポンプ２２ａ及び熱交換器１２が配設されている。熱交換器１２は、水タンク１４に接続されている凝縮水供給管１２ａが接続されている。
【００２８】
熱交換器１２において、燃料電池モジュール１１からの燃焼排ガスは、燃焼排ガス導入部１２ｂを通って熱交換器１２内に導入され、貯湯水との間で熱交換が行われて冷却される。これにより、排気ガスに含まれる水蒸気が凝縮され凝縮水が生成される。熱交換後の燃焼排ガスは排気管１２ｃを通り、筐体１０ａに設けられた第一排気口１０ｂを通って、筐体１０ａの外部に排出される。また、凝縮された凝縮水は、凝縮水供給管１２ａを通って水タンク１４に供給される。なお、水タンク１４は、凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化するようになっている。
【００２９】
上述した熱交換器１２、貯湯槽２１及び貯湯水循環ライン２２から、排熱回収システム２０が構成されている。排熱回収システム２０は、燃料電池モジュール１１の排熱を貯湯水に回収して蓄える。
【００３０】
熱交換器１２の燃焼排ガス導入部１２ｂの入口がケーシング３１に接続されている部分、すなわちケーシング３１の導出口３１ａには、第二燃焼部２８が設けられている。第二燃焼部２８は、第一燃焼部３６から排気されるガスである第一燃焼部オフガス、すなわち、第一燃焼部３６から排気される未使用の可燃ガス（例えば、水素、メタンガス、一酸化炭素など）を導入し燃焼して導出するものである。第二燃焼部２８は、可燃ガスを燃焼する触媒である燃焼触媒で構成されている。燃焼触媒には、プラチナやパラジウムなどの貴金属がセラミックの単体などに担持させたものが含まれる。
【００３１】
なお、燃焼触媒は、水素、メタンガス、一酸化炭素などの可燃ガスを火炎燃焼でなく触媒によって燃焼するため、燃焼速度が大きく、大量の可燃ガスを燃焼することができ、かつ、燃焼効率も高いため未燃焼ガスの排出を抑制することができる。
【００３２】
第二燃焼部２８には、燃焼触媒を触媒の活性温度まで加熱して可燃ガスを燃焼させるための燃焼触媒ヒータ２８ａが設けられている。燃焼触媒ヒータ２８ａは制御装置１５の指示によって加熱され、燃料電池システム１００の起動前に燃焼触媒２８を活性温度まで上昇させるために使用されるものである。また、第二燃焼部２８には、第二燃焼部２８の温度Ｔを検出するための温度センサ２８ｂ（温度検出部）が設けられている。温度センサ２８ｂの検出結果（出力信号）は制御装置１５に送信されている。温度センサ２８ｂの代わりに、第二燃焼部２８から排出される燃焼排気ガスの温度を検出する温度センサを第二燃焼部２８の直下流位置に設けるようにしてもよい。
【００３３】
インバータ装置１３には、燃料電池３４から出力される直流電圧が入力される。そして、インバータ装置１３は、入力された直流電圧を所定の交流電圧に変換して、交流の系統電源１６ａ及び外部電力負荷１６ｃ（例えば電化製品）に接続されている電源ライン１６ｂに出力する。インバータ装置１３には、系統電源１６ａからの交流電圧が電源ライン１６ｂを介して入力される。そして、インバータ装置１３は、入力された交流電圧を所定の直流電圧に変換して補機（各ポンプ、ブロワなど）や制御装置１５に出力する。制御装置１５は、補機を駆動して燃料電池システム１００の運転を制御する。インバータ装置１３（発電電力検知部）は、燃料電池３４の発電電力を検知する。
【００３４】
制御装置１５は、燃料電池システム１００を統括制御するものである。制御装置１５は、ポンプ１１ａ５によって蒸発部３２（改質部３３）に供給される改質用原料の流量を調整するとともに、改質水ポンプ１１ｂ１によって蒸発部３２に供給される改質水の流量を調整し、更に、カソードエアブロワ１１ｃ１によって燃料電池３４に供給されるカソードエアの流量を調整することによって、燃料電池３４で発電される発電電力を調整する。
【００３５】
（第一完全吹き消え判定処理）
以下に図２に示すフローチャートを用いて、「第一完全吹き消え判定処理」について説明する。図２に示す「第一完全吹き消え判定処理」は、燃料電池３４の発電電力の変動によって、第一燃焼部３６において完全吹き消えが発生したか否かを判定するための判定温度を変更する実施形態である。燃料電池システムが起動すると、制御装置１５は、プログラムをステップＳ１１に進める。
【００３６】
ステップＳ１１において、制御装置１５（判定温度設定部）は、第一燃焼部３６においてアノードオフガスとカソードオフガスが完全燃焼している場合の判定温度である第一判定温度Ｔ１を設定して、プログラムをステップＳ１２に進める。なお、なお、完全燃焼とは、第一燃焼部３６の全てで火炎が形成されている状態を指す。また、第一判定温度Ｔ１は、燃料電池３４の発電電力の変動が電力判定閾値Ｐａ以下である場合に、つまり、第一燃焼部３６での部分吹き消えが発生し得ない場合に、第一燃焼部３６で完全吹き消えが発生したと検出できる温度（例えば３５０℃）に設定されている。ここで、部分吹き消えとは、第一燃焼部３６で完全に火炎が消えていない（燃焼が停止していない）が、第一燃焼部３６の一部で火炎が消えている状態をいう。
【００３７】
部分吹き消えの発生理由を以下に詳述する。燃料電池３４における発電電力に変動があると、第一燃焼部３６に供給されるアノードオフガスの流量変化と、第一燃焼部３６に供給されるカソードオフガスの流量変化とのタイムラグによって、第一燃焼部３６において一時的な部分吹き消えが発生し得る。また、燃料電池３４における発電電力に変動があると、当該変動に伴う第一燃焼部３６が蒸発部３２に供給する熱量の変化に伴い、蒸発部３２内において改質水の水面が変化することにより、蒸発部３２内において突沸が発生する場合がある。そして、蒸発部３２内において突沸が発生すると、蒸発部３２内の水蒸気圧が急激に上昇するので、第一燃焼部３６に供給されるアノードオフガス及びカソードオフガスの流速が一時的に上昇して、第一燃焼部３６において一時的な部分吹き消えが発生し得る。
【００３８】
このように、第一燃焼部３６で部分吹き消えが発生すると、第一燃焼部３６から第二燃焼部２８に導入される可燃ガスの量が増える。この結果、第二燃焼部２８の温度Ｔは、部分吹き消えが発生する前と比べて上昇する。その後、第一燃焼部３６では、吹き消えていない火炎によって、一旦消えた火炎が復活する。つまり、第一燃焼部３６における部分吹き消えが解消し、第一燃焼部３６が完全燃焼状態に戻る。なお、第二燃焼部２８の温度、もしくは第一燃焼部３６の温度に基づいて、点火ヒータ３６ａ１，ａ２に通電させることで、第一燃焼部３６の部分吹き消えの解消を確実に行うことも可能である。
【００３９】
再びフローチャートに説明を戻す。ステップＳ１２において、制御装置１５は、温度センサ２８ｂによって検出された第二燃焼部２８の温度Ｔが第一判定温度Ｔ１より高いと判断した場合には（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、プログラムをステップＳ１３に進める。一方で、制御装置１５は、温度Ｔが第一判定温度Ｔ１以下であると判断した場合には（ステップＳ１２：ＮＯ）、ステップＳ１２の処理を繰り返す。
【００４０】
ステップＳ１３において、制御装置１５（第一変化判定部）は、インバータ装置１３からの信号に基づいて、ステップＳ１３の判断時から規定時間Ｔｍ１（例えば２０〜３０分）だけ過去に遡った時間の間において、電力判定閾値Ｐａより大きい燃料電池３４の発電電力の変動が有ったと判断した場合には（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、プログラムをステップＳ１４に進める。一方で、制御装置１５は、インバータ装置１３からの信号に基づいて、ステップＳ１３の判断時から規定時間Ｔｍ１だけ過去に遡った時間の間において、電力判定閾値Ｐａより大きい燃料電池３４の発電電力の変動が無かったと判断した場合には（ステップＳ１３：ＮＯ）、プログラムをステップＳ１６に進める。なお、電力判定閾値Ｐａは、第一燃焼部３６で部分吹き消えが発生し得る発電電力の変動量に設定されている。また、規定時間Ｔｍ１は、燃料電池３４の発電電力の変動が電力判定閾値Ｐａよりも大きくなった場合に、つまり、第一燃焼部３６において部分吹き消えが発生した場合に、第二燃焼部２８の温度Ｔが第一判定温度Ｔ１より高くなり得る時間に設定されている。
【００４１】
ステップＳ１４において、制御装置１５（判定温度設定部）は、第一燃焼部３６において部分吹き消え又は完全吹き消えが発生している場合の判定温度である第二判定温度Ｔ２を設定して、プログラムをステップＳ１５に進める。なお、第二判定温度Ｔ２は、燃料電池３４の発電電力の変動が電力判定閾値Ｐａより大きい場合に、第一燃焼部３６で完全吹き消えが発生したと検出できる温度に設定されている。また、第二判定温度Ｔ２は、第一燃焼部３６において部分吹き消えが発生した場合に、第二燃焼部２８の温度Ｔが第二判定温度Ｔ２を越えない温度に設定されている。更に、第二判定温度Ｔ２は、第二燃焼部２８の触媒の耐熱温度や、第二燃焼部２８の周辺部品（例えばガスケット）の耐熱温度、熱交換器１２の耐熱温度より低い温度（例えば４００〜５００℃）に設定されている。
【００４２】
このように、第二燃焼部２８の温度Ｔが第一判定温度Ｔ１よりも高くなり（ステップＳ１２でＹＥＳと判断）、ステップＳ１３の判断時から規定時間Ｔｍ１だけ過去に遡った時間の間において、電力判定閾値Ｐａより大きい燃料電池３４の発電電力の変動が有った場合には（ステップＳ１３でＹＥＳと判断）、第一燃焼部３６において完全吹き消えが発生したか否かを判定するための判定温度は、第二判定温度Ｔ２に変更される（ステップＳ１４）。
【００４３】
一方で、ステップＳ１３の判断時から規定時間Ｔｍ１だけ過去に遡った時間の間において、電力判定閾値Ｐａより大きい燃料電池３４の発電電力の変動が無かった場合には（ステップＳ１３でＮＯと判断）、第一燃焼部３６において完全吹き消えが発生したか否かを判定するための判定温度は、第一判定温度Ｔ１に維持される。
【００４４】
また、第二判定温度Ｔ２が設定されている場合において、第二燃焼部２８の温度Ｔが第一判定温度Ｔ１よりも低くなった場合には、第二燃焼部２８の温度Ｔは第二判定温度Ｔ２よりも低いので（ステップＳ１５でＮＯと判断）、第一判定温度Ｔ１が設定され（ステップＳ１１）、設定された第一判定温度が維持される（ステップＳ１２でＮＯと判断）。つまり、第二判定温度Ｔ２が設定されている場合において、第二燃焼部２８の温度Ｔが第一判定温度Ｔ１よりも低くなった場合には、第一判定温度Ｔ１が設定される。
【００４５】
再び図２に示すフローチャートに戻って説明する。
ステップＳ１５において、制御装置１５は、温度センサ２８ｂによって検出された第二燃焼部２８の温度Ｔが第二判定温度Ｔ２より高いと判断した場合には（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、プログラムをステップＳ１６に進める。一方で、制御装置１５は、温度Ｔが第二判定温度Ｔ２以下であると判断した場合には（ステップＳ１５：ＮＯ）、プログラムをステップＳ１１に戻す。
【００４６】
ステップＳ１６において、制御装置１５（吹き消え判定部）は、第一燃焼部３６において完全吹き消えが発生していると判定する。なお、第一燃焼部３６において完全吹き消えが発生する要因として、改質用原料や改質水の供給系統の故障が含まれる。このように、第二燃焼部２８の温度Ｔが第一判定温度Ｔ１より高くなったとしても（ステップＳ１２でＹＥＳと判断）、ステップＳ１３の判断時から規定時間Ｔｍ１だけ過去に遡った時間の間において、燃料電池３４の発電電力の変動が電力判定閾値Ｐａより大きい場合（ステップＳ１３でＹＥＳと判断）、つまり、第一燃焼部３６において部分吹き消えが発生し得る場合には、ステップＳ１４において、第二判定温度Ｔ２が設定される。そして、第二燃焼部２８の温度Ｔが第二判定温度Ｔ２を越えなければ、ステップＳ１６において、第一燃焼部３６において完全吹き消えが発生していると判定されない。制御装置１５は、プログラムはステップＳ１７に進める。
【００４７】
ステップＳ１７において、制御装置１５は、ポンプ１１ａ５、改質水ポンプ１１ｂ１、及びカソードエアブロワ１１ｃ１の駆動を停止して、燃料電池３４への改質用原料、改質水、及びカソードエアの供給を停止する停止運転処理を実行する。ステップＳ１７が終了すると、「第一完全吹き消え判定処理」が終了する。
【００４８】
（タイムチャートの説明）
以下に、部分吹き消えが発生した場合及び完全吹き消えが発生した場合について、図３に示すタイムチャートを参照して説明する。燃料電池システム１００の運転中において、時刻ｔ１において、電力判定閾値Ｐａより大きい燃料電池３４の発電電力の変動が発生し、第一燃焼部３６で部分吹き消えや完全吹き消えが発生すると、第二燃焼部２８の温度Ｔが上昇し、時刻ｔ２において、温度Ｔは第一判定温度Ｔ１を越える。すると、時刻ｔ２から規定時間Ｔｍ１だけ過去に遡った時間の間に、電力判定閾値Ｐａより大きい燃料電池３４の発電電力の変動が発生しているので（図２のステップＳ１３でＹＥＳと判断）、時刻ｔ２において、第二判定温度Ｔ２が設定される（ステップＳ１４）。そして、第一燃焼部３６において部分吹き消えが発生していた場合には、第二燃焼部２８の温度Ｔは第二判定温度Ｔ２を越えないので（時刻ｔ２〜時刻ｔ４の間で示される実線、ステップＳ１５でＮＯと判断）、第一燃焼部３６で完全吹き消えが発生したと判定されない。このように、電力判定閾値Ｐａより大きい燃料電池３４の発電電力の変動が発生すると、第一燃焼部３６で完全吹き消えが発生しているか否かを判定するための判定温度が、第一判定温度Ｔ１から第二判定温度Ｔ２に変更される。この場合において、第一燃焼部３６で、完全吹き消えで無く、部分吹き消えが発生していた場合には、第二燃焼部２８の温度Ｔは第二判定温度Ｔ２を越えない。このため、第一燃焼部３６で完全吹き消えが発生していないのにも関わらず、第一燃焼部３６で完全吹き消えが発生していると誤判定されない。
【００４９】
第一燃焼部３６での部分吹き消えの発生後、第一燃焼部３６では、吹き消えていない火炎によって、一旦消えた火炎が復活する。すると、第二燃焼部２８に導入される第一燃焼部オフガスに含まれる可燃ガスの量が減少するので、第二燃焼部２８の温度Ｔが低下し、時刻ｔ４において、温度Ｔが第一判定温度Ｔ１以下となると、第一判定温度Ｔ１が設定される（ステップＳ１１）。
【００５０】
一方、燃料電池システム１００の運転中において、時刻ｔ１において、電力判定閾値Ｐａより大きい燃料電池３４の発電電力の変動が発生し、第一燃焼部３６で完全吹き消えが発生していた場合には、図３の破線で示すように、時刻ｔ３において、第二燃焼部２８の温度Ｔは第二判定温度Ｔ２を越え（ステップＳ１５でＹＥＳと判断）、第一燃焼部３６で完全吹き消えが発生したと判定される（ステップＳ１６）。
【００５１】
また、燃料電池システム１００の運転中において、電力判定閾値Ｐａより大きい燃料電池３４の発電電力の変動が発生すること無く、ｔ２において、温度Ｔが第一判定温度Ｔ１を越えると（ステップＳ１２でＹＥＳと判断、ステップＳ１３でＮＯと判断）、第一燃焼部３６で完全吹き消えが発生したと判定される（ステップＳ１６）。このように、第二判定温度Ｔ２よりも低い温度である第一判定温度Ｔ１で、第一燃焼部３６での完全吹き消えの発生の有無が判定される。このため、第一燃焼部３６での完全吹き消えの発生が、より早期に判定される。
【００５２】
（本実施形態の効果）
以上の説明から明らかなように、制御装置１５（判定温度設定部）は、燃料電池３４に、第一燃焼部３６において一時的な部分吹き消えが発生し得る変化が生じない場合には、第一判定温度Ｔ１を設定する（図２のステップＳ１１）。一方で、制御装置１５（判定温度設定部）は、燃料電池３４に第一燃焼部３６において一時的な部分吹き消えが発生し得る変化が生じた場合には、第一判定温度Ｔ１よりも高い第二判定温度Ｔ２を設定する（図２のステップＳ１４）。これによれば、燃料電池３４に、第一燃焼部３６において一時的な部分吹き消えが発生し得る変化が生じた場合には、制御装置１５（吹き消え判定部）は第一判定温度Ｔ１よりも高い第二判定温度Ｔ２に基づいて第一燃焼部３６における完全吹き消えの発生の有無を判定し（図２のステップＳ１５）、そうでない場合には、制御装置１５（吹き消え判定部）は第一判定温度Ｔ１に基づいて第一燃焼部３６における完全吹き消えの発生の有無を判定する（図２のステップＳ１２、ステップＳ１３）。
【００５３】
このため、第一燃焼部３６において一時的な部分吹き消えが発生し、第二燃焼部２８に導入される未使用の可燃ガスの量が増大することに起因して、第二燃焼部２８の温度が一時的に上昇した場合であっても（図３の時刻ｔ２〜時刻ｔ４の間の実線示）、制御装置１５（吹き消え判定部）は、図２のステップＳ１５の判定において、第一判定温度Ｔ１よりも高い第二判定温度Ｔ２に基づいて第一燃焼部３６における完全吹き消えの発生の有無を判定することができる。よって、第一燃焼部３６で完全吹き消えが発生していないのにも関わらず、第一燃焼部３６で完全吹き消えが発生したと誤判定されることを抑制することができる。
【００５４】
制御装置１５（判定温度設定部）は、第二判定温度Ｔ２が設定されている場合において、温度センサ２８ｂによって検出された第二燃焼部２８の温度Ｔが、第一判定温度Ｔ１よりも低くなった場合には（図２のステップＳ１５及びステップＳ１２でＮＯと判断）、第一判定温度Ｔ１に設定する（ステップＳ１１）。これにより、第二判定温度Ｔ２が設定されたままとならない。このため、燃料電池３４に第一燃焼部３６において一時的な部分吹き消えが発生し得る変化が生じたか否かに基づいて、第一判定温度及び第二判定温度のいずれかが再設定される。よって、第一燃焼部３６における完全吹き消えの発生の有無が適切に判定される。
【００５５】
燃料電池３４における発電電力に変動があると、第一燃焼部３６に供給されるアノードオフガスの流量変化と、第一燃焼部３６に供給されるカソードオフガスの流量変化とのタイムラグによって、第一燃焼部３６において一時的な部分吹き消えが発生し得る。また、燃料電池３４における発電電力に変動があると、当該変動に伴う第一燃焼部３６が蒸発部３２に供給する熱量の変化に伴い、蒸発部３２内において改質水の水面が変化することにより、蒸発部３２内において突沸が発生する場合がある。そして、蒸発部３２内において突沸が発生すると、蒸発部３２内の水蒸気圧が急激に上昇するので、第一燃焼部３６に供給されるアノードオフガス及びカソードオフガスの流速が一時的に上昇して、第一燃焼部３６において一時的な部分吹き消えが発生し得る。この原理を利用して、図２のステップＳ１３において、制御装置１５（第一変化判定部）は、第一燃焼部３６において一時的な部分吹き消えが発生し得る燃料電池３４の変化を、インバータ装置１３（発電検出部）によって検出された燃料電池３４の発電電力の変動が電力判定閾値Ｐａより大きくなるか否かによって検出することにしている。これにより、燃料電池３４の発電電力の変動に起因する第一燃焼部３６における一時的な部分吹き消えの発生が確実に検出される。
【００５６】
燃焼触媒である第二燃焼部２８は、未使用の可燃ガス量に対する温度の応答性が良い。一方で、第一燃焼部３６は熱容量が大きいため、第一燃焼部３６で完全吹き消えが発生した場合において、第一燃焼部３６から排気された排気ガスの温度低下の応答速度は遅い。本実施形態では、燃焼触媒である第二燃焼部２８温度Ｔによって、第一燃焼部３６での完全吹き消えの発生の有無を判定しているので、第一燃焼部３６から排気された排気ガスの温度によって第一燃焼部３６での完全吹き消えの発生の有無を判定する実施形態と比べて、第一燃焼部３６での完全吹き消えの発生の有無を応答良く判定することができる。
【００５７】
図２に示す「第一完全吹き消え判定処理」では、ステップＳ１２において、第二燃焼部２８の温度Ｔが第一判定温度Ｔ１より高くなった場合に、ステップＳ１３において、制御装置１５は、ステップＳ１３の判断時から規定時間Ｔｍ１だけ過去に遡った時間の間において、電力判定閾値Ｐａより大きい燃料電池３４の発電電力の変動が有ったか否かを判断して、第二判定温度Ｔ２を設定するか否かを判断している。これにより、制御装置１５が、電力判定閾値Ｐａより大きい燃料電池３４の発電電力の変動が有ったか否かを常に判断して、第二判定温度Ｔ２を設定するか否かを判断する実施形態と比較して、制御装置１５が実行する処理が軽く、制御装置１５の記憶領域が占有されない。
【００５８】
（第二実施形態）
以下に図４に示すフローチャートを用いて、制御装置１５が「第二完全吹き消え判定処理」を実行する第二実施形態について、制御装置１５が上記説明した図２に示す「第一完全吹き消え判定処理」を実行する実施形態（第一実施形態）と異なる点について、説明する。なお、「第二完全吹き消え判定処理」について、「第一完全吹き消え判定処理」と同一の処理については、図４に示すフローチャートにおいて、図２に示すフローチャートと同じステップ番号を付して、その説明を省略する。「第二完全吹き消え判定処理」は、蒸発部３２における突沸の発生の有無によって、第一燃焼部３６において完全吹き消えが発生したか否かを判定するための判定温度を変更する実施形態（第二実施形態）である。なお、蒸発部３２において突沸が発生し、蒸発部３２下流側の背圧が増減すると、第一燃焼部３６に供給される燃料が、水蒸気リッチ状態（改質用原料リーン状態）となった後に、蒸発部３２において水蒸気リーン状態（改質用原料リッチ状態）となり、第一燃焼部３６において部分吹き消えが発生し得る。
【００５９】
ステップＳ１２において、制御装置１５は、温度センサ２８ｂによって検出された第二燃焼部２８の温度Ｔが第一判定温度Ｔ１より高いと判断した場合には（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、プログラムをステップＳ２１に進める。
【００６０】
ステップＳ２１において、制御装置１５（第二変化判定部）は、ステップＳ２１の判断時から規定時間Ｔｍ２（例えば２０〜３０分）だけ過去に遡った時間の間において、蒸発部３２において突沸が発生したと判断した場合には（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、プログラムをステップＳ１４に進める。一方で、制御装置１５は、ステップＳ２１の判断時から規定時間Ｔｍ２だけ過去に遡った時間の間において、蒸発部３２において突沸が発生していないと判断した場合には（ステップＳ２１：ＮＯ）、プログラムをステップＳ１６に進める。なお、規定時間Ｔｍ２は、蒸発部３２において突沸が発生した場合に、つまり、第一燃焼部３６で部分吹き消えが発生し得る場合に、第二燃焼部２８の温度Ｔが第一判定温度Ｔ１より高くなり得る時間に設定されている。具体的には、制御装置１５は、以下に示す（条件１）と（条件２）のいずれかに合致したと判断した場合には、蒸発部３２において突沸が発生したと判断する。
【００６１】
（条件１）｜ΔＱ｜≧ΔＱａ
ΔＱ：流量センサ１１ａ３によって検出された改質用原料の流量と、制御装置１５がポンプ１１ａ５に指示する改質用原料の指示流量との偏差
ΔＱａ： 偏差閾値
【００６２】
なお、蒸発部３２において突沸が発生すると、蒸発部３２において瞬間的に水蒸気量が増大し、蒸発部３２下流側の背圧が上昇し、その後反動によって、蒸発部３２下流側の背圧が減少する。すると、流量センサ１１ａ３によって検出された改質用原料の流量と、フィードバック制御によって制御装置１５がポンプ１１ａ５に指示する改質用原料の指示流量とが乖離する。この原理を利用して、条件１が成立した場合には、蒸発部３２において突沸が発生したと判断される。
【００６３】
（条件２）｜Δｍ｜≧Δｍａ
Δｍ：制御装置１５からポンプ１１ａ５を駆動するモータに供給される電流のデューティー比（制御指令値）の変化量
Δｍａ：規定デューティー閾値（制御指令閾値）
【００６４】
なお、蒸発部３２において突沸が発生すると、蒸発部３２下流側の背圧が上昇し、その後反動によって蒸発部３２下流側の背圧が減少して、ポンプ１１ａ５が吐出する改質用原料の流量が増減する。制御装置１５は、ポンプ１１ａ５が吐出する改質用原料の流量を突沸発生前の状態にするために、フィードバック制御によってポンプ１１ａ５のモータに供給される電流のデューティー比を変更する。この原理を利用して、条件２が成立した場合には、蒸発部３２において突沸が発生したと判断される。
【００６５】
このように、第二燃焼部２８の温度Ｔが第一判定温度Ｔ１より高くなったとしても（図４のステップＳ１２でＹＥＳと判断）、ステップＳ２１の判断時から規定時間Ｔｍ２だけ過去に遡った時間の間において、蒸発部３２において突沸が発生した場合（図４のステップＳ２１でＹＥＳと判断）、つまり、第一燃焼部３６において部分吹き消えが発生し得る場合には、図４のステップＳ１４において、第二判定温度Ｔ２が設定される。そして、第二燃焼部２８の温度Ｔが第二判定温度Ｔ２を越えなければ（図４のステップＳ１５でＹＥＳと判定）、図４のステップＳ１６において、第一燃焼部３６において完全吹き消えが発生していると判定されない。
【００６６】
（第二実施形態の効果）
上述したように、蒸発部３２において突沸が発生すると、蒸発部３２内の水蒸気圧が急激に上昇するので、第一燃焼部３６に供給されるアノードオフガス及びカソードオフガスの流速が一時的に上昇して、第一燃焼部３６において一時的な部分吹き消えが発生し得る。この原理を利用して、図２のステップＳ２３において、制御装置１５（第二変化判定部）は、第一燃焼部３６において一時的な部分吹き消えが発生し得る蒸発部３２の変化を、蒸発部３２において突沸が発生したか否かによって検出している。これにより、蒸発部３２内において突沸が発生したことに起因する第一燃焼部３６における一時的な部分吹き消えの発生が確実に検出される。
【００６７】
上述したように、蒸発部３２において突沸が発生すると、蒸発部３２内の水蒸気圧が急激に上昇した後に急激に減少する。すると、蒸発部３２の下流側の背圧が急激に増減するので、蒸発部３２に供給される改質用原料の流量も増減する。この原理を利用して、図４のステップＳ２３において、制御装置１５（突沸判定部）は、流量センサ１１ａ３（流量検出部）によって検出された改質用原料の流量と、フィードバック制御によって制御装置１５がポンプ１１ａ５に指示する改質用原料の指示流量との偏差ΔＱが偏差閾値ΔＱａを越えた場合には、蒸発部３２において突沸が発生したと判定する（図４のステップＳ２３でＹＥＳと判定）。これにより、蒸発部３２における突沸の発生を確実に検出することができる。
【００６８】
上述したように、蒸発部３２において突沸が発生すると、蒸発部３２内の水蒸気圧が急激に上昇した後に急激に減少する。すると、蒸発部３２の下流側の背圧が急激に増減するので、改質用原料の流量がフィートバックされているポンプ１１ａ５を駆動するモータに供給される電流のデューティー比（ポンプ１１ａ５の制御指令値）は変化する。この原理を利用して、図４のステップＳ２３において、制御装置１５（突沸判定部）は、ポンプ１１ａ５を駆動するモータに供給される電流のデューティー比の変化量が規定デューティー閾値Δｍａ（制御指令閾値）を越えた場合に、前記蒸発部３２において突沸が発生したと判定する（図４のステップＳ２３でＹＥＳと判定）。これにより、蒸発部３２における突沸の発生を確実に検出することができる。
【００６９】
図４に示す「第二完全吹き消え判定処理」では、ステップＳ１２において、第二燃焼部２８の温度Ｔが第一判定温度Ｔ１より高くなった場合に、ステップＳ２１において、制御装置１５は、ステップＳ２１の判断時から規定時間Ｔｍ２だけ過去に遡った時間の間において、蒸発部３２において突沸が発生したか否かを判断して、第二判定温度Ｔ２を設定するか否かを判定している。これにより、制御装置１５が、蒸発部３２において突沸が発生したか否かを常に判断して、第二判定温度Ｔ２を設定するか否かを判断する実施形態と比較して、制御装置１５が実行する処理が軽く、制御装置１５の記憶領域が占有されない。
【００７０】
以上説明した図２に示す「第一完全吹き消え判定処理」及び図４に示す「第二完全吹き消え判定処理」の両方が実行される実施形態であっても差し支え無い。また、「第一完全吹き消え判定処理」及び「第二完全吹き消え判定処理」の一方のみが実行される実施形態であっても差し支え無い。
【００７１】
（第三実施形態）
以下に図５に示すフローチャートを用いて、制御装置１５が「第三完全吹き消え判定処理」を実行する第三実施形態について説明する。「第一完全吹き消え判定処理」では、第二燃焼部２８の温度Ｔが第一判定温度Ｔ１を越えてから（図２のステップＳ１２でＹＥＳと判断）、ステップＳ１３の判断時から規定時間Ｔｍ１だけ過去に遡った時間の間において、電力判定閾値Ｐａより大きい燃料電池３４の発電電力の変動が有った場合に（ステップＳ１３でＹＥＳと判断）、第二判定温度Ｔ２が設定される（ステップＳ１４）。それに対し、「第三完全吹き消え判定処理」では、燃料電池３４の発電電力の変動が電力判定閾値Ｐａより大きい場合には、第二判定温度Ｔ２が設定され、燃料電池３４の発電電力の変動が電力判定閾値Ｐａ以下の場合には、第一判定温度Ｔ１が設定される。以下に詳細に説明する。
【００７２】
燃料電池システム１００が起動すると、プログラムはステップＳ１１１に進む。
ステップＳ１１１において、制御装置１５は、インバータ装置１３からの信号に基づいて、燃料電池３４の発電電力の変動が、電力判定閾値Ｐａより大きいと判断した場合には（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、プログラムをステップＳ１１３に進める。一方で、制御装置１５は、燃料電池３４の発電電力の変動が、電力判定閾値Ｐａ以下であると判断した場合には（ステップＳ１１１：ＮＯ）、プログラムをステップＳ１１２に進める。
【００７３】
ステップＳ１１２において、制御装置１５（判定温度設定部）は、第一判定温度Ｔ１を設定して、プログラムをステップＳ１２１に進める。
ステップＳ１１３において、制御装置１５（判定温度設定部）は、第二判定温度Ｔ２を設定して、プログラムをステップＳ１３１に進める。
このように、燃料電池３４の発電電力の変動が、電力判定閾値Ｐａより大きい場合には、第二判定温度Ｔ２が設定される。一方で、燃料電池３４の発電電力の変動が、電力判定閾値Ｐａ以下の場合には、第一判定温度Ｔ１が設定される。
【００７４】
ステップＳ１２１において、制御装置１５は、温度センサ２８ｂにおいて検出された第二燃焼部２８の温度Ｔが第一判定温度Ｔ１より高いと判断した場合には（ステップＳ１２１：ＹＥＳ）、プログラムをステップＳ１２２に進める。一方で、制御装置１５は、温度Ｔが第一判定温度Ｔ１以下であると判断した場合には（ステップＳ１２１：ＮＯ）、プログラムをステップＳ１１１に戻す。
【００７５】
ステップＳ１２２において、制御装置１５は、第一燃焼部３６において完全吹き消えが発生していると判定し、プログラムをステップＳ１２３に進める。
【００７６】
ステップＳ１２３において、制御装置１５は、上述した停止運転処理を実行する。ステップＳ１２３が終了すると、図５に示す「第三完全吹き消え判定処理」が終了する。
【００７７】
ステップＳ１３１において、制御装置１５は、温度センサ２８ｂによって検出された第二燃焼部２８の温度Ｔが第二判定温度Ｔ２より高いと判断した場合には（ステップＳ１３１：ＹＥＳ）、プログラムをステップＳ１２２に進める。一方で、制御装置１５は、温度Ｔが第二判定温度Ｔ２以下であると判断した場合には（ステップＳ１３１：ＮＯ）、プログラムをステップＳ１３２に進める。
【００７８】
このように、燃料電池３４の発電電力の変動が電力判定閾値Ｐａより大きい場合（ステップＳ１１１でＹＥＳと判断）、つまり、第一燃焼部３６において部分吹き消えが発生し得る場合には、Ｓ１１３において、第二判定温度Ｔ２が設定される。そして、第二燃焼部２８の温度Ｔが第二判定温度Ｔ２を越えなければ、ステップＳ１２２において、第一燃焼部３６において完全吹き消えが発生していると判定されない。
【００７９】
ステップＳ１３２において、制御装置１５は、ステップＳ１１３において第二判定温度Ｔ２が設定されてから規定時間Ｔｍ３が経過したと判断した場合には（ステップＳ１３２：ＹＥＳ）、プログラムをステップＳ１１１に戻す。一方で、制御装置１５は、ステップＳ１１３において第二判定温度Ｔ２が設定されてから規定時間Ｔｍ３が経過していないと判断した場合には（ステップＳ１３２：ＮＯ）、プログラムをステップＳ１３１に戻す。なお、この規定時間Ｔｍ３は、燃料電池３４の発電電力の変動が電力判定閾値Ｐａより大きくなり、第一燃焼部３６において部分吹き消えが発生した場合において、部分吹き消えに起因して上昇した第二燃焼部２８の温度Ｔが、部分吹き消えが発生する前の温度に復帰する時間（例えば２０〜３０分）に設定されている。
【００８０】
（第三完全吹き消え判定処理実行時のタイムチャートタイムチャートの説明）
以下に、「第三完全吹き消え判定処理」が実行されている時の、部分吹き消えが発生した場合及び完全吹き消えが発生した場合について、図６に示すタイムチャートを参照して説明する。燃料電池システム１００の運転中において、時刻ｔ１において、電力判定閾値Ｐａより大きい燃料電池３４の発電電力の変動が発生すると、第二判定温度Ｔ２が設定される（図５のステップＳ１１３）。電力判定閾値Ｐａより大きい燃料電池３４の発電電力の変動に伴って、第一燃焼部３６において部分吹き消え又は完全吹き消えが発生し、第二燃焼部２８の温度Ｔは上昇する。第一燃焼部３６において部分吹き消えが発生していた場合には、第二燃焼部２８の温度Ｔは第二判定温度Ｔ２を越えないので（時刻ｔ１〜時刻ｔ３の間で示される実線、ステップＳ１３１でＮＯと判断）、第一燃焼部３６で完全吹き消えが発生したと判定されない。
【００８１】
時刻ｔ３において、第二判定温度Ｔ２が設定されてから規定時間Ｔｍ３が経過し（ステップＳ１３２でＹＥＳと判断）、電力判定閾値Ｐａより大きい燃料電池３４の発電電力の変動が発生していない場合には（ステップＳ１１１でＮＯと判断）、第一判定温度Ｔ１が設定される（ステップＳ１１２）。
【００８２】
一方、燃料電池システム１００の運転中において、時刻ｔ１において、電力判定閾値Ｐａより大きい燃料電池３４の発電電力の変動が発生し、第一燃焼部３６で完全吹き消えが発生していた場合には、図６の破線で示すように、時刻ｔ２において、第二燃焼部２８の温度Ｔは第二判定温度Ｔ２を越え（ステップＳ１３１でＹＥＳと判断）、第一燃焼部３６で完全吹き消えが発生したと判定される（ステップＳ１２２）。
【００８３】
この「第三完全吹き消え判定処理」では、燃料電池３４の発電電力の変動が電力判定閾値Ｐａより大きい場合には、タイムラグ無く第二判定温度Ｔ２が設定される。これにより、第一燃焼部３６で部分吹き消えが発生し、第二燃焼部２８の温度Ｔが緩やかに上昇した場合に、第一燃焼部３６において完全吹き消えが発生したと誤判定されてしまうことが抑制される。つまり、第二燃焼部２８の温度Ｔが第一判定温度Ｔ１を越えてから規定時間Ｔｍ１だけ過去に遡った時間の間において、電力判定閾値Ｐａより大きい燃料電池３４の発電電力の変動が有った場合に第二判定温度Ｔ２を設定する方法では、以下の誤判定が生じ得る。第一燃焼部３６で部分吹き消えが発生し、第二燃焼部２８の温度Ｔが緩やかに上昇した場合に、電力判定閾値Ｐａより大きい燃料電池３４の発電電力の変動が発生してから、温度Ｔが規定時間Ｔｍ１よりも長い時間で第一判定温度Ｔ１を越えると、第一判定温度Ｔ１から第二判定温度Ｔ２に変更されず、第一燃焼部３６において完全吹き消えが発生したと誤判定されてしまう。
【００８４】
（第四実施形態）
以下に図７に示すフローチャートを用いて、制御装置１５が「第四完全吹き消え判定処理」を実行する第四実施形態について、制御装置１５が上記説明した図５に示す「第三完全吹き消え判定処理」を実行する実施形態（第三実施形態）と異なる点について、説明する。なお、「第四完全吹き消え判定処理」について、「第三完全吹き消え判定処理」と同一の処理については、図７に示すフローチャートにおいて、図５に示すフローチャートと同じステップ番号を付して、その説明を省略する。
【００８５】
図７に示す「第四完全吹き消え判定処理」では、ステップＳ１１１において、制御装置１５は、図４のステップＳ２１の処理のように、蒸発部３２で突沸が発生したか否かを判断し、この判断結果によって、第一判定温度Ｔ１及び第二判定温度Ｔ２のいずれかを設定する。つまり、ステップＳ１１１において、制御装置１５（第二変化判定部）は、蒸発部３２において突沸が発生したと判断した場合には（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、プログラムをステップＳ１１２に進める。一方で、制御装置１５は、蒸発部３２において突沸が発生していないと判断した場合には（ステップＳ１１１：ＮＯ）、プログラムをステップＳ１１２に進める。
【００８６】
以上説明した図５に示す「第三完全吹き消え判定処理」及び図７に示す「第四完全吹き消え判定処理」の両方が実行される実施形態であっても差し支え無い。また、「第三完全吹き消え判定処理」及び「第四完全吹き消え判定処理」の一方のみが実行される実施形態であっても差し支え無い。
【００８７】
（別の実施形態）
以上説明した「第一完全吹き消え判定処理」では、図２のステップＳ１３において、制御装置１５（第一変化判定部）は、ステップＳ１３の判断時から規定時間Ｔｍ１だけ過去に遡った時間の間において、電力判定閾値Ｐａより大きい燃料電池３４の発電電力の変動が有ったと判断した場合に、プログラムをステップＳ１４に進めている。しかし、制御装置１５が、電力判定閾値Ｐａより大きい燃料電池３４の発電電力の変動が、規定時間内で規定回数以上生じた場合に、プログラムを図２のステップＳ１４に進める実施形態であっても差し支え無い。
【００８８】
以上説明した「第一完全吹き消え判定処理」及び「第三完全吹き消え判定処理」では、図２のステップＳ１３や図５のステップＳ１１１において、制御装置１５は、インバータ装置１３からの信号に基づいて、燃料電池３４における発電電力の変動量を取得している。しかし、インバータ装置１３からの掃引電流や、燃料電池３４に供給される改質ガスやカソードエアの流量に基づいて、燃料電池３４における発電電力の変動量が演算される実施形態であっても差し支え無い。
【００８９】
以上説明した実施形態では、ステップＳ１３において、制御装置１５（第一変化判定部）は、インバータ装置１３からの信号に基づいて、ステップＳ１３の判断時から規定時間Ｔｍ１だけ過去に遡った時間の間において、電力判定閾値Ｐａより大きい燃料電池３４の発電電力の変動が有るか否かを判断している。しかし、制御装置１５（第一変化判定部）は、インバータ装置１３からの信号に基づいて、ステップＳ１３の判断時から規定時間Ｔｍ１だけ過去に遡った時間の間において、電流判定閾値Ｐｂより大きい燃料電池３４の発電電流変動が有るか否かを判断する実施形態であっても差し支え無い。この実施形態の場合には、インバータ装置１３は、燃料電池３４の発電電流を検出する。そして、制御装置１５（第一変化判定部）は、インバータ装置１３からの信号に基づいて、ステップＳ１３の判断時から規定時間Ｔｍ１だけ過去に遡った時間の間において、電流判定閾値Ｐｂより大きい燃料電池３４の発電電流変動が有ったと判断した場合には（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、プログラムをステップＳ１４に進める。一方で、制御装置１５は、インバータ装置１３からの信号に基づいて、ステップＳ１３の判断時から規定時間Ｔｍ１だけ過去に遡った時間の間において、電流判定閾値Ｐｂより大きい燃料電池３４の発電電流の変動が無かったと判断した場合には（ステップＳ１３：ＮＯ）、プログラムをステップＳ１６に進める。なお、電流判定閾値Ｐｂは、第一燃焼部３６で部分吹き消えが発生し得る発電電流の変動量に設定されている。
【符号の説明】
【００９０】
１１ａ３…流量センサ（流量検出部）、１１ａ５…ポンプ、１３…インバータ装置（発電検出部）、１５…制御装置（吹き消え判定部、判定温度設定部、第一変化判定部、第二変化判定部、突沸判定部、ポンプ制御部）、２８…第二燃焼部、２８ｂ…温度センサ（温度検出部）、３２…蒸発部、３３…改質部、３４…燃料電池、３６…第一燃焼部、１００…燃料電池システム。
【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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