(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
改質用原料と改質水とから前記燃料を生成して前記燃料電池に供給する改質部と、
前記燃料電池からの未使用の前記燃料を含む可燃性ガスを導入し酸化剤ガスで燃焼して燃焼ガスを導出する燃焼部と、
前記改質用原料を供給する原料供給装置と、
前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
を備えた燃料電池システムであって、
前記改質部に供給される前記改質用原料の流量を検出する流量検出センサと、
前記改質部の温度を検出する第１温度センサと、
前記燃焼部の温度を検出する第２温度センサと、
前記流量検出センサで検出された前記改質用原料の流量が第１所定範囲内で、かつ前記第１温度センサで検出された前記改質部の温度、および前記第２温度センサで検出された前記燃焼部の温度が、それぞれ第２所定範囲以下および第３所定範囲以下となった場合に、前記改質用原料のガス成分が変動したと判定して、前記燃料電池システムの運転条件を変更する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記第１温度センサで検出された前記改質部の温度の前記第２所定範囲および前記第２温度センサで検出された前記燃焼部の温度の前記第３所定範囲を規定する閾値を、それぞれ低下させるように、前記燃料電池システムの運転条件を変更する燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記改質部に供給する前記改質用原料を増加するように、前記燃料電池システムの運転条件を変更する請求項１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ものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、収納容器１０内に、改質器４と燃料電池部Ｇと、発電に使用されなかった燃料（オフガス）を燃焼させる燃焼部６とが設けられ、燃焼部６の燃焼不良を検出する温度センサからなる燃焼不良検出手段２４を備えた燃料電池発電装置（燃料電池システム）が記載されている。特許文献１に記載のものでは、燃焼部６の温度が所定温度以下となった場合に、燃焼不良検出手段２４によって燃焼不良を検出し、改質器４への改質用原料および水蒸気、ならびに燃料電池部Ｇへの空気の供給量それぞれは変更せずに、発電出力を低下させて、運転を維持するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２１０６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、燃焼部の温度低下は、燃焼不良に至らずとも、改質用原料のガス成分が変動した場合にも起り得る。例えば、改質用原料中に不活性ガスが混入した場合には、改質用原料の単位体積当たりの熱量が減少するため、燃焼部の温度が低下することになる。このため、特許文献１に記載のように、燃焼部の温度が所定温度以下となった場合に、燃焼不良検出手段によって燃焼不良を検出する構成のものでは、ガス成分の変動によって燃焼部の温度が低下した場合にも、燃焼不良と誤判定しまうといった課題がある。しかも、特許文献１に記載のものでは、燃焼不良を検出すると、発電出力が低下されるため、燃料電池システムの発電効率が低下することになる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、改質用原料のガス成分の変動を的確に検出し、運転を停止することなく継続することができる燃料電池システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、改質用原料と改質水とから前記燃料を生成して前記燃料電池に供給する改質部と、前記燃料電池からの未使用の前記燃料を含む可燃性ガスを導入し酸化剤ガスで燃焼して燃焼ガスを導出する燃焼部と、前記改質用原料を供給する原料供給装置と、前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置とを備えた燃料電池システムであって、前記改質部に供給される前記改質用原料の流量を検出する流量検出センサと、前記改質部の温度を検出する第１温度センサと、前記燃焼部の温度を検出する第２温度センサと、前記流量検出センサで検出された前記改質用原料の流量が第１所定範囲内で、かつ前記第１温度センサで検出された前記改質部の温度、および前記第２温度センサで検出された前記燃焼部の温度が、それぞれ第２所定範囲以下および第３所定範囲以下となった場合に、前記改質用原料のガス成分が変動したと判定して、前記燃料電池システムの運転条件を変更する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記第１温度センサで検出された前記改質部の温度の前記第２所定範囲および前記第２温度センサで検出された前記燃焼部の温度の前記第３所定範囲を規定する閾値を、それぞれ低下させるように、前記燃料電池システムの運転条件を変更する燃料電池システムである。
【０００７】
請求項１に係る発明によれば、燃料電池システムは、流量検出センサで検出された改質用原料の流量が第１所定範囲内で、かつ第１温度センサで検出された改質部の温度、および第２温度センサで検出された燃焼部の温度が、それぞれ第２および第３所定範囲以下となった場合に、改質用原料のガス成分が変動したと判定して、燃料電池システムの運転条件を変更する制御装置を備える。そして、制御装置は、第２所定範囲および第３所定範囲を規定する閾値を、それぞれ低下させるように、燃料電池システムの運転条件を変更する。
【０００８】
これにより、改質用原料のガス成分の変動による燃焼部の温度低下を、燃焼不良と誤判定することを抑制し得、改質用原料のガス成分の変動に適した運転条件に変更することによって、燃料電池システムの運転を継続することができる。又、制御装置は、第１温度センサおよび第２温度センサの所定範囲を規定する閾値を、それぞれ低下させるように、燃料電池システムの運転条件を変更するので、改質温度および燃焼温度がそれぞれ所定範囲内に収まり、燃料電池システムの運転を継続することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明の特徴は、前記制御装置は、前記改質部に供給する前記改質用原料を増加するように、前記燃料電池システムの運転条件を変更する請求項１に記載の燃料電池システムである。
【００１０】
請求項２に係る発明によれば、制御装置は、改質部に供給する改質用原料を増加するように、燃料電池システムの運転条件を変更するので、改質用原料の増加によって燃焼部の温度を上昇させることができ、燃料電池システムのより効率的な運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す燃料電池システム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制御プログラムのフローチャートである。
【図３】改質部の温度と改質ガスの組成との関係を表す線図である。
【図４】本発明の変形例を示す図２に対応する制御プログラムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る燃料電池システムの実施の形態について説明する。図１に示すように、燃料電池システムは、発電ユニット１０および貯湯槽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、および制御装置１５を備えている。
【００１５】
燃料電池モジュール１１は、後述するように燃料電池３４を少なくとも含んで構成されるものである。燃料電池モジュール１１には、改質用原料、改質水およびカソードエアが供給されるようになっている。具体的には、燃料電池モジュール１１には、一端が供給源Ｇｓに接続されて改質用原料が供給される改質用原料供給管１１ａ（燃料供給管）の他端が接続されている。さらに、燃料電池モジュール１１には、一端が水タンク１４に接続されて改質水が供給される水供給管１１ｂの他端が接続されている。水供給管１１ｂには、改質水ポンプ１１ｂ１が設けられている。さらに、燃料電池モジュール１１には、一端が酸化剤ガス供給装置としてのカソードエアブロワ１１ｃ１に接続されてカソードエアが供給されるカソードエア供給管１１ｃの他端が接続されている。カソードエア供給管１１ｃには、燃料電池３４に供給されるカソードエアの流量すなわち単位時間あたりの流量を検出する流量センサ１１ｃ２が設けられている。
【００１６】
改質用原料供給管１１ａに関して詳述する。改質用原料供給管１１ａには、上流から順番に燃料遮断弁１１ａ１、脱硫器１１ａ２、流量検出センサ１１ａ３、圧力センサ１１ａ４、バッファタンク１１ａ５、および原料供給装置としての原料ポンプ１１ａ６が設けられている。燃料遮断弁１１ａ１、脱硫器１１ａ２、流量検出センサ１１ａ３、圧力センサ１１ａ４、バッファタンク１１ａ５、および原料ポンプ１１ａ６は、筐体１０ａ内に収納されている。
【００１７】
燃料遮断弁１１ａ１は、制御装置１５の指令によって、改質用原料供給管１１ａを開閉自在に遮断する弁（２連弁）である。具体的には、燃料遮断弁１１ａ１は、それぞれ開閉自在に遮断する第１燃料遮断弁１１ａ１ａおよび第２燃料遮断弁１１ａ１ｂから構成されている。
【００１８】
第１燃料遮断弁１１ａ１ａは、制御装置１５からの制御信号に応じて開閉される。第２燃料遮断弁１１ａ１ｂは、制御装置１５からの制御信号に応じて開閉される。なお、補機は、燃料電池３４を発電させるために使用されるものである。例えば、補機は、本明細書に記載されている、第１および第２燃料遮断弁１１ａ１ａ，１１ａ１ｂ、各ポンプ１１ａ６，１１ｂ１、２２ａ、カソードエアブロワ１１ｃ１、各センサ１１ａ３，１１ａ４，１１ｃ２，３４ｄ，３６ｂである。
【００１９】
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。流量検出センサ１１ａ３は、改質部３３に供給され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。圧力センサ１１ａ４は、改質用原料の圧力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１１ａ５は、原料ポンプ１１ａ６の気体流れを整流するものである。原料ポンプ１１ａ６は、改質部３３に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したがって供給源Ｇｓからの改質用原料の供給量（供給流量（単位時間あたりの流量））を調整するものである。
【００２０】
なお、改質用原料供給管１１ａには、原料ポンプ１１ａ６と燃料電池モジュール１１（蒸発部３２）との間に逆止弁（図示省略）を配設するようにしてもよい。また、燃料遮断弁１１ａ１、脱硫器１１ａ２、流量検出センサ１１ａ３、圧力センサ１１ａ４、バッファタンク１１ａ５、および原料ポンプ１１ａ６の配置は、上述した順番に限定されない。
【００２１】
燃料電池モジュール１１（３０）は、ケーシング３１、蒸発部３２、改質部３３および燃料電池３４を備えている。ケーシング３１は、金属材料で形成されている。蒸発部３２は、後述する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。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り、本実施形態においては天然ガスにて説明する。
【００２２】
蒸発部３２には、一端（下端）が水タンク１４に接続された水供給管１１ｂの他端が接続されている。また、蒸発部３２には、一端が供給源Ｇｓに接続された改質用原料供給管１１ａが接続されている。供給源Ｇｓは、例えば都市ガスのガス供給管、ＬＰガスのガスボンベである。
【００２３】
改質部３３は、上述し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。改質部３３には、改質部３３の温度Ｔｋを検出する第１温度センサ３３ａが設けられている。第１温度センサ３３ａの検出結果（出力信号）は、制御装置１５に送信される。
【００２４】
燃料電池３４は、燃料極、空気極（酸化剤極）、およ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。
【００２５】
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。燃料電池３４は、燃料電池３４の温度を検出する温度センサ３４ｄを備えている。温度センサ３４ｄは、その検出結果を制御装置１５に送信するようになっている。
【００２６】
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。
【００２７】
燃焼部３６は、燃料電池３４と蒸発部３２および改質部３３との間に設けられている。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）と燃料電池３４からのカソードオフガス（酸化剤オフガス）とが燃焼されて改質部３３を加熱する。
【００２８】
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。燃焼部３６では、アノードオフガスが燃焼されてその燃焼排ガスが発生している。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装置３６ａ１，３６ａ２が設けられている。また、燃焼部３６には、燃焼部３６の温度Ｔｎを検出する第２温度センサ３６ｂが設けられている。第２温度センサ３６ｂの検出結果（出力信号）は、制御装置１５に送信される。
【００２９】
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が熱交換する熱交換器である。具体的には、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貯湯水循環ポンプ２２ａおよび熱交換器１２が配設されている。熱交換器１２は、燃料電池モジュール１１からの排気管１１ｄが接続（貫設）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。
【００３０】
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、排気管１１ｄ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凝縮されるとともに冷却される。凝縮後の燃焼排ガスは排気管１１ｄを通って外部に排出される。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。
【００３１】
上述した熱交換器１２、貯湯槽２１およ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。
【００３２】
さらに、インバータ装置１３は、燃料電池３４から出力される直流電圧を入力し所定の交流電圧に変換して、交流の系統電源１６ａおよび外部電力負荷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。また、インバータ装置１３は、系統電源１６ａからの交流電圧を電源ライン１６ｂを介して入力し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の運転を制御する。
【００３３】
次に、燃料電池システムの動作について説明する。燃料電池システムが、待機モードである場合には、原料ポンプ１１ａ６およびカソードエアブロワ１１ｃ１は、それぞれ停止されている。
【００３４】
燃料電池システムの図略の起動スイッチがオンされると、燃料電池システムが起動され、暖機モード（燃料電池システムが発電運転しないものの改質部３３および燃料電池３４を発電運転温度まで昇温させる）による運転を開始する。
【００３５】
暖機モードによる運転が開始されると、制御装置１５は、補機を作動させる。具体的には、制御装置１５は、原料ポンプ１１ａ６，改質水ポンプ１１ｂ１を作動させ、蒸発部３２に改質用原料および凝縮水（改質水）の供給を開始する。また、カソードエアブロワ１１ｃ１を作動させ、燃料電池３４にカソードエアの供給を開始する。そして、燃焼部３６において、燃料電池３４から導出されたアノードオフガスが着火装置３６ａ１，３６ａ２によって着火される。改質部３３や燃料電池３４などの温度が所定温度以上となれば、暖気モードによる運転が終了し、発電モード運転を開始する。発電モード運転では、制御装置１５は、燃料電池３４の発電する電力が、外部電力負荷１６ｃの消費電力となるように補機を制御して、改質ガスおよびカソードエアを燃料電池３４に供給する。
【００３６】
また、制御装置１５は、一定時間毎に、図２に示すフローチャートに対応するプログラムを実行する。制御装置１５は、ステップＳ１０２において、改質用原料供給管１１ａ中に設けられた流量検出センサ１１ａ３によって検出された改質用原料の流量Ｑｎを取り込む。ステップＳ１０４においては、取り込んだ改質用原料の流量Ｑｎが、予め定められた第１所定範囲内か否かが判断される。改質用原料の流量Ｑｎが、第１所定範囲内と判断された場合、すなわち、ステップＳ１０４の判断結果がＹの場合には、ステップＳ１０６に移行する。ステップＳ１０６において、制御装置１５は、改質部３３に設けられた第１温度センサ３３ａおよび燃焼部３６に設けられた第２温度センサ３６ｂによって検出された改質温度Ｔｋおよび燃焼温度Ｔｎをそれぞれ取り込む。
【００３７】
ステップＳ１０８において、制御装置１５は、取り込んだ改質温度Ｔｋが予め定められた第２所定範囲内で、かつ燃焼温度Ｔｎが予め定められた第３所定範囲内であると判断された場合（判別結果がＹ（イエス）の場合）には、ステップＳ１１０に移行し、燃料電池システムの運転状態が正常であると判定する。次いで、ステップＳ１１２において、燃料電池システムの運転が継続される。なお、第２所定範囲および第３所定範囲は、同一の閾値によって規定しても、あるいは異なる閾値によって規定してもよい。
【００３８】
これに対して、上記ステップＳ１０８における判別結果がＮ（ノー）の場合には、ステップＳ１１４に移行し、同ステップＳ１１４において、改質温度Ｔｋが第２所定範囲内であり、かつ燃焼温度Ｔｎが第３所定範囲より以下であるか否かが判断される。改質温度Ｔｋが第２所定範囲内であるにも拘らず、燃焼温度Ｔｎが第３所定範囲以下、すなわち、第３所定範囲の下限値以下の場合には、燃料電池システムの運転状態が異常であるので、ステップＳ１１４の判別結果がＹとなり、続くステップＳ１１６において、異常であると判定する。次いで、ステップＳ１１８において、燃料電池システムの運転が停止され、再起動される。
【００３９】
ステップＳ１１４の判別結果がＮの場合には、ステップＳ１２０に移行し、同ステップＳ１２０において、改質温度Ｔｋおよび燃焼温度Ｔｎがそれぞれ第２所定範囲以下および第３所定範囲以下であるか否かが判断される。ステップＳ１２０の判別結果がＹの場合には、ステップＳ１２２に移行する。
【００４０】
ステップＳ１２２においては、改質温度Ｔｋおよび燃焼温度Ｔｎが共に所定範囲以下であるため、燃焼部３６の燃焼不良ではなく、改質用原料中に不活性ガスが混入するなどしたガス成分の変動であると判定する。そして、続くステップＳ１２４において、供給源Ｇｓより供給する改質用原料を増加するように、燃料電池システムの運転条件の変更を指令する。
【００４１】
すなわち、制御装置１５は、ステップＳ１２２において、供給された一定流量の改質用原料中に不活性ガスが混入するなどしたガス成分の変動によって、改質用原料の単位体積当たりの熱量（可燃ガスの量）が減少し、改質温度Ｔｋおよび燃焼温度Ｔｎが低下していると判断する。このようなガス成分の変動によって燃焼温度Ｔｎが低下している場合には、燃焼部３６での燃焼が維持されているので、改質用原料を増加させることにより、燃料電池システムの運転を停止させることなく、継続することが可能となる。
【００４２】
改質用原料の増加によって、改質用原料の単位体積当たりの熱量（可燃ガスの量）が増加するので、不活性ガスの混入によってガス成分が変動している場合でも、改質用原料の増加後は、改質温度Ｔｋおよび燃焼温度Ｔｎがそれぞれ第２および第３所定範囲内に収まり、燃料電池システムの運転状態は正常であると判定されるようになる。
【００４３】
なお、改質用原料の増加によって、例えば、改質温度Ｔｋおよび燃焼温度Ｔｎの少なくとも一方が、第２、第３所定範囲以上となった場合には、ガス成分の変動がなくなったものと判断し、改質用原料の供給量を元の一定流量に戻せばよい。
【００４４】
また、ガス成分の変動は、供給された改質用原料中に不活性ガスが混入することによって引き起こされる他に、改質部３３の温度変化によって改質ガスの組成が変化することによっても起こり得る。すなわち、図３に示すように、改質部３３の温度が高くなるに従って、改質ガス中に含まれるメタン（ＣＨ４）の割合は少なくなるが、逆に、改質ガス中に含まれる水素（Ｈ２）の割合は多くなる。また、改質部３３の温度が変化することによって、改質ガス中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）および二酸化炭素（ＣＯ２）の割合が変化する。
【００４５】
このように、改質部３３の温度Ｔｋが第２所定範囲以下に低下し、これによって、改質ガスの組成割合が変化することにより、燃焼部３６の温度Ｔｎが第３所定範囲以下になった場合にも、上記したステップＳ１２２によって、ガス成分が変動したと判定され、燃料電池モジュール１１に供給する改質用原料を増加するように、運転条件の変更が指令される。
【００４６】
これにより、燃焼温度Ｔｎの低下によって、燃焼不良と誤判定することがなくなり、燃料電池システムを停止させることなく、運転を継続できるので、燃料電池システムを効率的に運転することが可能となる。
【００４７】
上記した実施の形態によれば、燃料電池システムは、改質部３３に供給される改質用原料の流量を検出する流量検出センサ１１ａ３と、改質部３３の温度を検出する第１温度センサ３３ａと、燃焼部３６の温度を検出する第２温度センサ３６ｂと、流量検出センサ１１ａ３で検出された改質用原料の流量が第１所定範囲内で、かつ第１温度センサ３３ａで検出された改質部３３の温度、および第２温度センサ３６ｂで検出された燃焼部３６の温度が、それぞれ第２所定範囲以下および第３所定範囲以下となった場合に、改質用原料のガス成分が変動したと判定して、改質部３３に供給する改質用原料を増加するように、燃料電池システムの運転条件を変更する制御装置１５とを備えている。
【００４８】
これにより、制御装置１５は、第２温度センサ３６ｂで検出された燃焼部３６の温度が所定範囲以下であっても、燃焼不良と誤判定することなく、改質用原料のガス成分の変動と判定することができる。これにより、改質用原料のガス成分の変動に基づいて改質部３３に供給する改質用原料を増加することにより、燃料電池システムを停止させることなく、運転を継続することができる。
【００４９】
図４は、本発明の変形例を示すもので、上記した実施の形態と異なる点は、ガス成分の変動と判定された場合に、改質用原料を増加するのに代えて、改質温度Ｔｋおよび燃焼温度Ｔｎの第２および第３所定範囲を規定する閾値を、それぞれ低下させるように、燃料電池システムの運転条件を変更するものである。なお、その他の構成は実施の形態と同じであるので、実施の形態と同一の部分については同一の参照番号を付し、説明を省略する。
【００５０】
すなわち、図４のステップ１２２において、制御装置１５により、ガス成分の変動と判定された場合には、先に述べた実施の形態におけるステップＳ１２４に相当するステップＳ２２４において、改質温度Ｔｋおよび燃焼温度Ｔｎの第２および第３所定範囲を規定する閾値をそれぞれ所定量低下するように、燃料電池システムの運転条件の変更を指令する。
【００５１】
これにより、不活性ガスの混入などによってガス成分が変動した場合でも、改質温度Ｔｋおよび燃焼温度Ｔｎの第２および第３所定範囲を規定する閾値をそれぞれ低下させることによって、改質温度Ｔｋおよび燃焼温度Ｔｎがそれぞれ所定範囲内に収まり、燃料電池システムの運転状態は正常であると判定される。
【００５２】
なお、閾値の低下によって、例えば、改質温度Ｔｋおよび燃焼温度Ｔｎの少なくとも一方が、第２、第３所定範囲以上となった場合には、上記した実施の形態で述べたと同様に、ガス成分などの変動がなくなったものと判断し、改質用原料の供給量を元の一定流量に戻せばよい。
【００５３】
上記した変形例によれば、制御装置１５は、第１および第２温度センサ３３ａ、３６ｂで検出された改質部３３および燃焼部３６の温度がそれぞれ所定範囲以下であっても、燃焼不良と誤判定することなく、改質用原料のガス成分の変動と判定することができる。そして、改質用原料のガス成分の変動に基づいて改質温度Ｔｋおよび燃焼温度Ｔｎの所定範囲を規定する閾値を低下させることにより、燃料電池システムを停止させることなく、運転を継続することができる。
【００５４】
なお、上記した実施の形態で述べた具体的構成は、本発明の一例を示したものにすぎず、本発明はそのような具体的構成に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の態様を採り得るものである。
【符号の説明】
【００５５】
１１…燃料電池モジュール、１１ａ３…流量検出センサ、１１ａ６…原料供給装置、１１ｃ１…酸化剤ガス供給装置、１５…制御装置、３３…改質部、３３ａ…第１温度センサ、３４…燃料電池、３６…燃焼部、３６ｂ…第２温度センサ。
【図１】
0006424494.tif 000002
【図２】
0006424494.tif 000003
【図３】
0006424494.tif 000004
【図４】
0006424494.tif 000005