(57)【要約】【課題】この発明は、同一の空気供給源から燃料電池および燃料処理装置に正確な空気流量を供給できる燃料電池発電システムを得る。【解決手段】開閉弁１２が第１空気供給ライン２の分岐点Ｂの下流側の経路上に配設され、流量調整弁１８が第２空気供給ライン８の経路上に配設されている。そして、流量調整弁１８は、圧力測定手段１１による測定値が設定値になるように流量長先鞭制御手段２４により制御され、ブロワ１０は、燃料電池１および燃料処理装置４のそれぞれに供給される空気流量の設定値の合計流量を送出させるように空気供給源制御手段２５により制御される。【選択図】        図１
2005025961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード側に燃料ガスを、カソード側に空気を供給して発電が行われる燃料電池と、原燃料から水素リッチな上記燃料ガスを生成するための燃料処理装置とを有し、同一の空気供給源から上記燃料電池および上記燃料処理装置に空気を供給する燃料電池発電システムにおいて、
上記空気供給源から上記燃料電池のカソード側に空気を供給するための第１空気供給ラインと、
上記第１空気供給ラインから分岐して上記燃料処理装置に空気を供給するための第２空気供給ラインと、
上記第１空気供給ラインの上記第２空気供給ラインとの分岐点の下流側の経路上に配設された開閉弁と、
上記第２空気供給ラインの経路上に配設された流量調整弁と、
上記第１空気供給ラインの燃料電池上流側圧力を測定する圧力測定手段と、
上記圧力測定手段による測定値が設定値になるように上記流量調整弁の弁開度を制御する流量調整弁制御手段と、
上記燃料電池および上記燃料処理装置のそれぞれに供給される空気流量の設定値の合計流量を送出させるように上記空気供給源を制御する空気供給源制御手段とを備えたことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項２】
上記圧力測定手段は、上記第１空気供給ラインと上記第２空気供給ラインとの分岐点の圧力を測定するものであることを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電システム。
【請求項３】
上記空気供給源制御手段は、上記空気供給源の操作量に対する圧力及び流量特性を利用して制御を行うものであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の燃料電池発電システム。
【請求項４】
上記流量調整弁の弁開度情報をもとに上記空気供給源の操作量を補正することを特徴とする請求項３記載の燃料電池発電システム。
【請求項５】
アノード側に燃料ガスを、カソード側に空気を供給して発電が行われる燃料電池と、原燃料から水素リッチな上記燃料ガスを生成するための燃料処理装置とを有し、同一の空気供給源から上記燃料電池および上記燃料処理装置に空気を供給する燃料電池発電システムにおいて、
上記空気供給源から上記燃料電池のカソード側に空気を供給するための第１空気供給ラインと、
上記第１空気供給ラインから分岐して上記燃料処理装置に空気を供給するための第２空気供給ラインと、
上記第１空気供給ラインの上記第２空気供給ラインとの分岐点の下流側の経路上に配設された開閉弁と、
上記第２空気供給ラインの経路上に配設された流量調整弁と、
上記分岐点の圧力を測定する圧力測定手段と、
上記圧力測定手段による測定値が設定値になるように上記空気供給源の出力を制御する空気供給源制御手段と、
上記燃料処理装置の温度と上記燃料処理装置に供給する空気流量設定値とから上記流量調整弁の二次圧を推定する二次圧推定手段と、
上記二次圧推定手段により推定された二次圧と上記流量調整弁の一次圧との差圧から弁開度を設定する流量調整弁制御手段とを備えたことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項６】
アノード側に燃料ガスを、カソード側に空気を供給して発電が行われる燃料電池と、原燃料から水素リッチな上記燃料ガスを生成するための燃料処理装置とを有し、同一の空気供給源から上記燃料電池および上記燃料処理装置に空気を供給する燃料電池発電システムにおいて、
上記空気供給源から上記燃料電池のカソード側に空気を供給するための第１空気供給ラインと、
上記第１空気供給ラインから分岐して上記燃料処理装置に空気を供給するための第２空気供給ラインと、
上記第１空気供給ラインの上記第２空気供給ラインとの分岐点の下流側の経路上に配設された開閉弁と、
上記第２空気供給ラインの経路上に配設された流量調整弁と、
上記分岐点の圧力を測定する圧力測定手段と、
上記圧力測定手段による測定値が設定値になるように上記空気供給源の出力を制御する空気供給源制御手段と、
上記流量調整弁の二次圧を測定する二次圧測定手段と、
上記流量調整弁の一次圧と二次圧との差圧から上記流量調整弁の弁開度を設定する流量調整弁制御手段とを備えたことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項７】
アノード側に燃料ガスを、カソード側に空気を供給して発電が行われる燃料電池と、原燃料から水素リッチな上記燃料ガスを生成するための燃料処理装置とを有し、同一の空気供給源から上記燃料電池および上記燃料処理装置に空気を供給する燃料電池発電システムにおいて、
上記空気供給源から上記燃料電池のカソード側に空気を供給するための第１空気供給ラインと、
上記第１空気供給ラインから分岐して上記燃料処理装置に空気を供給するための第２空気供給ラインと、
上記第１空気供給ラインの上記第２空気供給ラインとの分岐点の下流側の経路上に配設された開閉弁と、
上記第２空気供給ラインの経路上に配設された流量調整弁と、
上記分岐点の圧力を測定する圧力測定手段と、
上記圧力測定手段による測定値が設定値になるように上記空気供給源の出力を制御する空気供給源制御手段と、
上記燃料処理装置に供給される空気流量を測定する流量測定手段と、
上記流量測定手段による測定値が設定値となるように上記流量調整弁の弁開度を制御する流量調整弁制御手段とを備えたことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項８】
上記燃料処理装置の起動後、上記燃料電池への空気供給を開始する時点で上記流量調整弁がほぼ全開状態にあることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の燃料電池発電システム。
【請求項９】
上記燃料処理装置の起動中、常に上記流量調整弁がほぼ全開状態にあることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の燃料電池発電システム。
【請求項１０】
上記開閉弁は、非通電時開型の電磁弁であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の燃料電池発電システム。
【請求項１１】
上記分岐点の圧力の設定値を、上記燃料電池の発電中の時間経過に応じて補正することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の燃料電池発電システム。
【請求項１２】
上記分岐点の圧力の設定値を、負荷率に応じて補正することを特徴とする請求項１１記載の燃料電池発電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料処理装置および燃料電池を有する燃料電池発電システムに関し、特に、同一の空気供給源から空気を燃料処理装置および燃料電池に供給する燃料電池発電システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の燃料電池発電システムにおいては、一般的に、燃料電池および燃料処理装置に対して独立した空気供給源から個別に空気を供給するようにしていた。しかしながら、空気供給源が複数必要となり、コストアップをもたらしてしまう、という不具合があった。
そこで、上述の不具合を解決するために、単一の空気供給源から燃料電池および燃料処理装置にそれぞれ空気を供給するようにする際に、空気供給源から燃料電池への空気供給ラインには流量調整弁を設置し、空気供給源から燃料処理装置への空気供給ラインには電磁弁を設置し、電磁弁の開閉時間幅により流量制御するようにしていた。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−５６８７３号公報（第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の燃料電池発電システムにおいては、電磁弁の開閉によるパルス幅制御により流量制御を行っているので、空気流量の安定した供給ができないとともに、正確な流量分配ができないという課題があった。
【０００５】
この発明は、上記の課題を解消するためになされたもので、空気を同一の空気供給源から燃料電池および燃料処理装置に正確な空気流量を供給できる燃料電池発電システムを得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明では、アノード側に燃料ガスを、カソード側に空気を供給して発電が行われる燃料電池と、原燃料から水素リッチな上記燃料ガスを生成するための燃料処理装置とを有し、同一の空気供給源から上記燃料電池および上記燃料処理装置に空気を供給する燃料電池発電システムにおいて、上記空気供給源から上記燃料電池のカソード側に空気を供給するための第１空気供給ラインと、上記第１空気供給ラインから分岐して上記燃料処理装置に空気を供給するための第２空気供給ラインと、上記第１空気供給ラインの上記第２空気供給ラインとの分岐点の下流側の経路上に配設された開閉弁と、上記第２空気供給ラインの経路上に配設された流量調整弁と、上記第１空気供給ラインの燃料電池上流側圧力を測定する圧力測定手段と、上記圧力測定手段による測定値が設定値になるように上記流量調整弁の弁開度を制御する流量調整弁制御手段と、上記燃料電池および上記燃料処理装置のそれぞれに供給される空気流量の設定値の合計流量を送出させるように上記空気供給源を制御する空気供給源制御手段とを備えたものである。
【０００７】
また、アノード側に燃料ガスを、カソード側に空気を供給して発電が行われる燃料電池と、原燃料から水素リッチな上記燃料ガスを生成するための燃料処理装置とを有し、同一の空気供給源から上記燃料電池および上記燃料処理装置に空気を供給する燃料電池発電システムにおいて、上記空気供給源から上記燃料電池のカソード側に空気を供給するための第１空気供給ラインと、上記第１空気供給ラインから分岐して上記燃料処理装置に空気を供給するための第２空気供給ラインと、上記第１空気供給ラインの上記第２空気供給ラインとの分岐点の下流側の経路上に配設された開閉弁と、上記第２空気供給ラインの経路上に配設された流量調整弁と、上記分岐点の圧力を測定する圧力測定手段と、上記圧力測定手段による測定値が設定値になるように上記空気供給源の出力を制御する空気供給源制御手段と、上記燃料処理装置の温度と上記燃料処理装置に供給する空気流量設定値とから上記流量調整弁の二次圧を推定する二次圧推定手段と、上記二次圧推定手段により推定された二次圧と上記流量調整弁の一次圧との差圧から弁開度を設定する流量調整弁制御手段とを備えたものである。
【０００８】
また、アノード側に燃料ガスを、カソード側に空気を供給して発電が行われる燃料電池と、原燃料から水素リッチな上記燃料ガスを生成するための燃料処理装置とを有し、同一の空気供給源から上記燃料電池および上記燃料処理装置に空気を供給する燃料電池発電システムにおいて、上記空気供給源から上記燃料電池のカソード側に空気を供給するための第１空気供給ラインと、上記第１空気供給ラインから分岐して上記燃料処理装置に空気を供給するための第２空気供給ラインと、上記第１空気供給ラインの上記第２空気供給ラインとの分岐点の下流側の経路上に配設された開閉弁と、上記第２空気供給ラインの経路上に配設された流量調整弁と、上記分岐点の圧力を測定する圧力測定手段と、上記圧力測定手段による測定値が設定値になるように上記空気供給源の出力を制御する空気供給源制御手段と、上記流量調整弁の二次圧を測定する二次圧測定手段と、上記流量調整弁の一次圧と二次圧との差圧から上記流量調整弁の弁開度を設定する流量調整弁制御手段とを備えたものである。
【０００９】
また、アノード側に燃料ガスを、カソード側に空気を供給して発電が行われる燃料電池と、原燃料から水素リッチな上記燃料ガスを生成するための燃料処理装置とを有し、同一の空気供給源から上記燃料電池および上記燃料処理装置に空気を供給する燃料電池発電システムにおいて、上記空気供給源から上記燃料電池のカソード側に空気を供給するための第１空気供給ラインと、上記第１空気供給ラインから分岐して上記燃料処理装置に空気を供給するための第２空気供給ラインと、上記第１空気供給ラインの上記第２空気供給ラインとの分岐点の下流側の経路上に配設された開閉弁と、上記第２空気供給ラインの経路上に配設された流量調整弁と、上記分岐点の圧力を測定する圧力測定手段と、上記圧力測定手段による測定値が設定値になるように上記空気供給源の出力を制御する空気供給源制御手段と、上記燃料処理装置に供給される空気流量を測定する流量測定手段と、上記流量測定手段による測定値が設定値となるように上記流量調整弁の弁開度を制御する流量調整弁制御手段とを備えたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る燃料電池発電システムを示す系統図である。
図１において、燃料電池発電システムは、燃料電池１と、燃料処理装置４と、空気供給源としてのブロワ１０と、制御手段２３とを備えている。
【００１１】
燃料電池１は、空気が第１空気供給ライン２を介してカソードに供給され、水素リッチな燃料ガスが燃料ガス供給ライン３を介してアノードに供給され、電気化学反応によって電気エネルギーを発生する。
【００１２】
燃料処理装置４は、炭化水素あるいはアルコール類などの原燃料が原燃料供給ライン５を介して供給され、さらに図示しない原料水が付加され、触媒反応によって水蒸気改質反応、シフト反応およびＣＯ除去反応が行われて水素リッチな燃料ガスを生成する。そして、燃料処理装置４で生成された水素リッチな燃料ガスが燃料ガス供給ライン３を介して燃料電池１のアノードに供給される。この燃料処理装置４における反応に必要な熱は、原燃料の一部を燃焼用燃料供給ライン６を介して燃料処理装置４に供給して燃焼させることにより得ている。また、燃料処理装置４が燃料ガスを生成しているときには、燃料電池１で消費されずに残った燃料ガスが燃焼用の燃料としてオフガスライン７を介して燃料処理装置４に供給される。そして、これらの燃焼反応に必要な空気が、第２空気供給ライン８を介して燃料処理装置４に供給される。
【００１３】
第１空気供給ライン２は、ブロワ１０から送出される空気を燃料電池１のカソードに供給する。そして、第２空気供給ライン８は、第１空気供給ライン２から分岐し、ブロワ１０から送出される空気の一部を燃料処理装置４に供給する。圧力測定手段１１は、圧力センサが用いられ、第１空気供給ライン２と第２空気供給ライン８との分岐点Ｂ近傍に設置されて、分岐点Ｂの圧力を測定する。開閉弁１２は、例えばノーマリーオープン（非通電時：開）タイプの電磁弁が用いられ、第１空気供給ライン２の分岐点Ｂから燃料電池１までの経路上に設けられている。流量調整弁１８は、例えばステッピングモータにより弁開度が可変されるタイプの調整弁が用いられ、第２空気供給ライン８の分岐点Ｂから燃料処理装置４までの経路上に設けられている。また、燃料電池１で酸素の一部が消費された空気は、その排熱が熱交換器（図示せず）により回収された後、排出口２１から排気される。また、燃料処理装置４で燃焼反応に供せられた空気は、排出口２２から排気される。
【００１４】
制御手段２３は、燃料電池発電システムの制御を行うもので、例えばシーケンサやマイコンなどが用いられる。そして、この制御手段２３は、流量調整弁１８の弁開度を制御する流量調整弁制御手段２４、ブロワ１０の駆動を制御する空気供給源制御手段２５などから構成されている。
【００１５】
次に、このように構成された燃料電池発電システムの動作について説明する。
まず、燃料電池１の発電電流、即ち負荷が決まると、燃料電池１に必要な空気量も自動的に決まる。ここで、図２は燃料電池１の運転温度をパラメータとしたときの空気流量に対する分岐点Ｂから排出口２１までの圧力損失を示したものであり、該圧力損失は空気流量に対して１〜２乗の関係がある。
燃料電池１は、空気が必要な発電中では通常一定温度で運転されるため、空気流量が決まると、分岐点Ｂ以降の圧力損失が決定される。実際、空気流量を一定にし、燃料電池１を温度一定で数時間運転したところ、分岐点Ｂ以降の圧力損失は、水分の影響などで僅かに上昇するものの、ほぼ（実質的に）一定と考えられる範囲となることが確認された。仮に、発電電流、即ち負荷によって運転温度が変わる場合でも、同じ負荷の間は一定温度で運転されるため、分岐点Ｂ以降の圧力損失が負荷に対して一対一で決定されることになる。このように、分岐点Ｂの圧力を負荷に対する設定値に制御することにより、必要な空気流量が燃料電池１に供給されていることになる。この時、開閉弁１２は開状態である。
【００１６】
燃料処理装置４においては、負荷が一定のときでも、燃料処理装置４の温度を制御する必要があることから、燃料処理装置４に供給される空気流量は変化することになり、さらに、空気流量（本願では、流量は、全てノルマル流量、即ち温度に影響されない０℃１気圧換算の流量とする）が一定であっても、燃料処理装置４の温度が一定でない（特に起動中）ので、第２空気供給ライン８の分岐点Ｂから排出口２２までの圧力損失は変化する。このように、燃料処理装置４に関しては、燃料電池１と同様な考え方は成立しない。
【００１７】
ここで、図３はブロワ特性を示す図であり、横軸に操作量（以下、ＭＶという）を、縦軸に空気流量をとっており、送出圧力を一定としたときのＭＶ（入力信号電圧あるいは回転数など）に対する空気流量を示している。従って、図３から、送出圧力が決まれば、流したい空気流量に対するＭＶが決定される。
【００１８】
例えば、定格負荷のとき、燃料電池１への空気流量を８０ＮＬ／ｍｉｎ（ノルマルＬ／ｍｉｎ）および燃料処理装置４への空気流量を４０ＮＬ／ｍｉｎとしたいとすれば、即ち燃料電池１および燃料処理装置４に供給する空気流量設定値がそれぞれ８０ＮＬ／ｍｉｎ、４０ＮＬ／ｍｉｎとすれば、図２から分岐点Ｂの圧力が５ｋＰａと決定される。（ここでは、燃料電池１の運転温度を８０℃とした。）
ここで、制御手段２３の記憶手段２６に図３に示されるブロワ特性のデータが格納されている。そして、燃料電池１および燃料処理装置４に供給する空気流量設定値（８０ＮＬ／ｍｉｎ、４０ＮＬ／ｍｉｎ）が制御手段２３に入力される。
そこで、空気供給源制御手段２５は、記憶手段２６に格納されているデータに基づいて、５ｋＰａの圧力で、１２０ＮＬ／ｍｉｎの流量が送出できるＭＶ、即ち３Ｖでブロワ１０を駆動する。
このとき、流量調整弁１８が閉じ過ぎていると、燃料電池１側に空気流量設定値（８０ＮＬ／ｍｉｎ）より大きな空気流量が流れ、分岐点Ｂの圧力が設定値（５ｋＰａ）より高くなる。一方、流量調整弁１８が開き過ぎていると、燃料電池１側に空気流量設定値（８０ＮＬ／ｍｉｎ）より小さな空気流量が流れ、分岐点Ｂの圧力が設定値（５ｋＰａ）より低くなる。そこで、流量調整弁制御手段２４が圧力測定手段１１の出力をモニターし、分岐点Ｂの圧力が設定値（５ｋＰａ）となるように流量調整弁１８の弁開度を制御することにより、燃料電池１および燃料処理装置４に供給される空気流量はそれぞれの空気流量設定値（８０ＮＬ／ｍｉｎおよび４０ＮＬ／ｍｉｎ）に制御される。
【００１９】
燃料処理装置４への空気流量を４３ＮＬ／ｍｉｎ（合計１２３ＮＬ／ｍｉｎ）へ変化させる場合は、ブロワ１０のＭＶを３．２Ｖに増加させ、このままだと分岐点Ｂの圧力が上昇するため、分岐点Ｂの圧力を５ｋＰａに保つように流量調整弁１８をやや開くように制御する。燃料電池１側の流量を変化させる場合も同様で、このような制御により、燃料電池１および燃料処理装置４への空気流量を任意に分配可能である。
【００２０】
ついで、システムの起動時の制御について説明する。燃料電池１の発電前においては、通常、燃料電池１側には空気は必要なく、燃料処理装置４側へのみ空気の供給が必要となる。そして、開閉弁１２は、ノーマリーオープン弁であることから、停止中（電源が入っていないとする）は開状態である。そこで、電源が補機系統に供給された後、燃料処理装置４が起動される前に、開閉弁１２を閉とする。また、起動時は、流量調整弁１８は全開状態とし、分岐点Ｂの圧力をモニターしながら、図３の特性により、燃料処理装置４への空気流量が空気流量設定値となるように、ブロワ１０を駆動する。続いて、燃料が燃焼用燃料供給ライン６から燃料処理装置４に供給され、燃料処理装置４の燃焼部（図示せず）において燃焼され、燃料処理装置４の昇温が行われる。
【００２１】
そして、燃料処理装置４が昇温するにつれ、燃料処理装置４内の圧力損失が増大し、分岐点Ｂの圧力が増大する。その結果、例えば一定量の空気を燃料処理装置４に送りたい場合は、ブロワ１０のＭＶを増加させる必要がある。このように、燃料処理装置４に必要な空気流量設定値を常に与え、燃料処理装置４が所定温度まで昇温した後、原料水と原燃料とが燃料処理装置４に供給され、水素リッチな燃料ガスが生成される。発生直後の燃料ガスは排気ライン（図示せず）で排気されるが、ＣＯ濃度が十分低下すると、燃料ガス供給ライン３を介して燃料電池１に供給される。続いて、開閉弁１２が開かれ、燃料電池１にも空気が供給される。この開閉弁１２が開かれる直前の分岐点Ｂの圧力は２．０ｋＰａであった（流量調整弁１８は全開状態を維持している）。そして、開閉弁１２が開かれると同時に、開閉弁１２が開かれる直前に、あるいは開閉弁１２が開かれた直後に、上述の制御方式に切り換えられる。つまり、分岐点Ｂの圧力が設定値となるように流量調整弁１８の弁開度を調整し、図３から得られるＭＶでブロワ１０を駆動する。すると、開閉弁１２が開かれることにより、分岐点Ｂの圧力は一瞬低下するが、ブロワ１０の送出空気流量の設定値が燃料電池１側に必要な空気流量分増加することにより、ＭＶが増加するため、分岐点Ｂの圧力は直ぐに回復する。例えば、開閉弁１２を開とした後、燃料電池１側の空気流量の空気流設定値が８０ＮＬ／ｍｉｎだった場合、分岐点Ｂの圧力は５ｋＰａに設定され、ＭＶはさらに増加するとともに、流量調整弁１８の弁開度が閉方向に動き、燃料電池１および燃料処理装置４の両空気流量が空気流量設定値に安定する。以下、システムの停止までは燃料電池１および燃料処理装置４への空気の供給が必要であることから、この制御方式が続けられる。
【００２２】
このように、この実施の形態１によれば、流量調整弁制御手段２４が第１空気供給ライン２の燃料電池上流側の圧力が設定値となるように流量調整弁１８の弁開度を調整し、かつ、空気供給源制御手段２５がブロワ１０からの送出空気流量が燃料電池１および燃料処理装置４の空気流量設定値の総和流量となるようにブロワ１０を駆動制御しているので、単一のブロワ１０から燃料電池１および燃料処理装置４に空気を供給するという簡単なシステム構成においても、燃料電池１および燃料処理装置４に適正な空気流量を正確に供給することができる。
また、圧力測定手段１１に比べて構成が複雑で高価な流量測定手段を用いる必要がなく、低コスト化が図られる。
【００２３】
また、開閉弁１２を開とする際に、流量調整弁１８をほぼ（実質的に）全開状態にしているので、開閉弁１２を開いたときの燃料処理装置４側の空気流量の瞬時的な減少が最低限に抑えられる。
また、システムの起動中、流量調整弁１８を全開状態としているので、起動中のブロワ送出圧、ひいてはブロワ消費電力を最小にすることができる。
さらに、開閉弁１２をノーマリーオープン弁としているので、燃料電池１に空気を供給中、即ち燃料電池１の運転中は、常に開閉弁１２の消費電力がゼロとなり、システムの低消費電力化が図られる。
【００２４】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、システムの起動中と発電中とで異なる制御方式をとるものとして説明しているが、この実施の形態２では、システムの起動中の制御方式を発電中と同様の制御方式とするものとしている。
【００２５】
この実施の形態２では、起動中は、分岐点Ｂの圧力を常に一定値に設定し、ブロワ１０には設定された一定値の圧力で燃料処理装置４の空気流量設定値の空気流量を流せるＭＶを与え、さらに分岐点Ｂの圧力が設定された一定値となるように流量調整弁１８を制御する。この設定される一定値は、燃料処理装置４の昇温が完了し、開閉弁１２を開く直前に流量調整弁１８の弁開度がほぼ全開に近くなるような圧力（例えば、２．０ｋＰａ）にすることが望ましい。もし、起動中、燃料処理装置４に供給される空気流量の空気流量設定値が一定であれば、流量調整弁１８の弁開度は、ある初期値から燃料処理装置４が昇温するにつれて徐々に全開方向に単調増加することになる。そして、燃料処理装置４が所定温度まで昇温した後、原料水と原燃料とが燃料処理装置４に供給され、水素リッチな燃料ガスが生成されることになる。以降、上記実施の形態１と同様に制御される。
【００２６】
そこで、この実施の形態２によれば、システムの起動中および発電中における制御方式が同一ですむという効果が得られる。さらに、ブロワ１０の送出圧を動作初期から必要以上に高くする必要がないため、ブロワ１０の消費電力を低減できる。
【００２７】
なお、上記実施の形態２では、燃料処理装置４の空気流量設定値を一定に制御するものとして説明しているが、該空気流量設定値を可変としてもよい。
【００２８】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、システムの起動中、分岐点Ｂの圧力を一定値に設定して制御するものとして説明しているが、この実施の形態３では、システムの起動中、分岐点Ｂの圧力の設定値を変化させて制御するものとしている。
【００２９】
この実施の形態３では、燃料処理装置４の空気流量設定値が一定とした場合、起動中、分岐点Ｂの圧力を初期的に１．０ｋＰａに設定し、分岐点Ｂの圧力が１．０ｋＰａとなるように流量調整弁１８の弁開度を制御する。この時、燃料処理装置４の温度が上昇するとともに、流量調整弁４の弁開度が開かれる。そして、流量調整弁１８の弁開度がほぼ全開に達したら（このままでは、流量調整弁１８の制御がきかなくなるため）、分岐点Ｂの圧力の設定値を１．５ｋＰａに変更する。そして、分岐点Ｂの圧力が１．５ｋＰａとなるように流量調整弁１８の弁開度を制御する。さらに、流量調整弁１８がほぼ全開に達したら、分岐点Ｂの圧力の設定値を２．０ｋＰａに変更する。そして、燃料処理装置４が所定温度まで昇温した後、原料水と原燃料とが燃料処理装置４に供給され、水素リッチな燃料ガスが生成されることになる。以降、上記実施の形態１と同様に制御される。
【００３０】
そこで、この実施の形態３においても、システムの起動中および発電中における制御方式が同一ですむという効果が得られる。さらに、ブロワ１０の送出圧を動作初期から必要以上に高くする必要がないため、ブロワ１０の消費電力を低減できる。
【００３１】
なお、上記実施の形態３では、燃料処理装置４の空気流量設定値を一定に制御するものとして説明しているが、該空気流量設定値を可変としてもよい。
また、上記実施の形態３では、分岐点Ｂの圧力の設定値をステップ的に変化させるものとして説明しているが、分岐点Ｂの圧力の設定値をランプ的に変化させるようにしてもよいし、これらの組み合わせなど他のパターンでもよい。
さらに、燃料処理装置４の空気流量設定値や分岐点Ｂの圧力の設定値を変化させるパターンを、起動条件（暖起動・冷起動など）により適宜変更してもよい。
【００３２】
なお、上記実施の形態１〜３では、ブロワ１０から分岐点Ｂまでの第１空気供給ライン２にはほとんど圧力損失がないことを前提にして説明しているが、この間の圧力損失を考慮するには、図３における送出圧力を分岐点Ｂの圧力として特性をとればよい。この場合、第１空気供給ライン２におけるブロワ１０から分岐点Ｂまでの間の圧力損失が考慮され、燃料電池１および燃料処理装置４に適正な空気流量をより正確に供給することができる。
【００３３】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４に係る燃料電池発電システムを示す系統図である。
図４において、流量測定手段４０が第１空気供給ライン２の分岐点Ｂの上流側に設けられている。この流量測定手段４０は、ブロワ１０から送出される空気流量を測定するもので、例えば質量流量測定タイプの流量センサ（マスフローセンサ）が用いられる。そして、空気供給源制御手段４１が流量測定手段４０の出力をモニターし、ブロワ１０の送出空気流量が空気流量設定値となるようにブロワ１０を駆動制御する。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００３４】
上記実施の形態１では、ブロワ特性を用いてブロワ１０の送出圧力と空気流量（燃料電池１および燃料処理装置４の空気流量設定値の総和流量）とからＭＶを決定し、そのＭＶを与えてブロワ１０を駆動制御するものとしているが、この実施の形態４では、流量測定装置４０の測定値が空気流量（燃料電池１および燃料処理装置４の空気流量設定値の総和流量）となるようにブロワ１０を駆動制御するものである。なお、他の動作は、上記実施の形態１と同様である。
【００３５】
ここで、実施の形態４の特徴部分の動作を説明する。
例えば、定格負荷のとき、燃料電池１への空気流量設定値が８０ＮＬ／ｍｉｎ、燃料処理装置４への空気流量設定値が４０ＮＬ／ｍｉｎとする。そして、空気供給源制御手段４１が流量測定装置４０の出力をモニターし、ブロワ１０の送出空気流量が１２０ＮＬ／ｍｉｎとなるようにブロワ１０を駆動制御する。また、上述の燃料電池１側のラインの圧損特性（図２）より分岐点Ｂの圧力設定値が５ｋＰａとなるため、流量調整弁制御手段２４が圧力測定手段１１の出力をモニターし、分岐点Ｂの圧力が５ｋＰａとなるように流量調整弁１８の弁開度を制御する。これにより、燃料電池１には８０ＮＬ／ｍｉｎの空気流量が供給され、燃料処理装置４には４０ＮＬ／ｍｉｎの空気流量が供給される。
また、起動に関しては、開閉弁１２を閉とし、流量調整弁１８を全開状態としたまま、空気供給源制御手段４１が流量測定手段４０の出力をモニターし、燃料処理装置４に必要な空気流量設定値となるようにブロワ１０を駆動制御すればよいが、特にこれに限ったものではない。
【００３６】
このように、この実施の形態４においても、上記実施の形態１と同様に、単一のブロワ１０から燃料電池１および燃料処理装置４に空気を供給するという簡単なシステム構成で、燃料電池１および燃料処理装置４に適正な空気流量を正確に供給することができる。
また、この実施の形態４によれば、ブロワ１０から送出される空気流量を測定し、その測定値が設定値となるようにブロワ１０を駆動制御しているので、経年変化によりブロワ特性が変化しても、常にブロワ１０から送出される空気流量を正確に制御することができる。
【００３７】
なお、上記実施の形態１〜４においては、燃料電池１側の流量を（言い換えれば、燃料電池１側の流量を決定する圧力を）燃料処理装置４側の流量調整弁１８を制御して設定値に保つというところに最大の特徴がある。ゆえに、上記各実施の形態においては、圧力測定手段１１は、分岐点Ｂの圧力を測定するために分岐点Ｂ近傍に設けられているが、燃料電池１の上流側の圧力であればどこの圧力でもよく、必ずしも分岐点Ｂの圧力でなくても成立する。即ち、開閉弁１２の下流側圧力でもよく、燃料電池１の直上流に加湿器（図示せず）が設けられている場合は、当該加湿器の下流圧力でもよい。従って、圧力測定手段１１も相応の場所に設置すればよい。このような位置に圧力測定手段１１を設置した場合、実施の形態１〜３においては、分岐点Ｂの圧力あるいはブロワ１０の送出圧力を推定するなどの工夫が必要となるが、上記実施の形態４においては何ら変わりなく同様の効果が得られる。
【００３８】
実施の形態５．
図５はこの発明の実施の形態５に係る燃料電池発電システムを示す系統図である。
図５において、温度測定手段５０が、燃料処理装置４内の燃焼系流路内に設けられている。この温度測定手段５０には、例えば熱電対が用いられている。また、制御手段２３は、ブロワ１０の駆動を制御する空気供給源制御手段５１、流量調整弁１８の二次圧を推定する二次圧推定手段５２、流量調整弁制御手段としての弁開度制御手段５３などから構成されている。そして、空気供給源制御手段５１は、圧力測定手段１１からの出力をモニターし、圧力測定手段１１からの出力が設定値となるようにブロワ１０を駆動制御する。二次圧推定手段５２は、温度測定手段５０により測定された燃料処理装置４内の燃焼系流路の温度と、燃料処理装置４に供給する空気流量設定値とから流量調整弁１８の二次圧を推定・出力する。弁開度制御手段５３は、圧力測定手段１１からの出力と、二次圧推定手段５２の出力とから流量調整弁１８の一次側圧力と二次側圧力との差圧を算出し、該差圧に基づいて流量調整弁１８の弁開度を設定する。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００３９】
ここで、実施の形態５による動作の特徴部分について説明する。
まず、発電状態（空気が燃料電池１および燃料処理装置４の両方に供給されている状態）について説明する。
図６は温度測定手段５０により測定された燃料処理装置４の温度をパラメータとして流量調整弁１８の二次圧（背圧）と空気流量との関係を示す図である。図６から、燃料処理装置の温度と空気流量とが与えられると、流量調整弁１８の二次圧が推定される。
図７は流量調整弁１８の弁特性を示した図であり、空気流量をパラメータとして流量調整弁の弁開度と流量調整弁の一次圧と二次圧との差圧との関係を示している。図７から、空気流量と差圧とが与えられると、弁開度が決定される。即ち、差圧が決まれば、所定の空気流量を流す弁開度が決定される。
なお、図６に示される二次圧特性データと図７に示される弁特性データは、制御手段２３の記憶手段２７、２８に格納されている。
【００４０】
ここで、例えば定格負荷のときに、燃料電池１に供給される空気流量設定値が８０ＮＬ／ｍｉｎ、燃料処理装置４に供給される空気流量設定値が４０ＮＬ／ｍｉｎとすると、上述の燃料電池１側のラインの圧損特性（図２）より分岐点Ｂの圧力（設定値）が５ｋＰａと決定される。そこで、空気供給源制御手段５１は、圧力測定手段１１からの出力が５ｋＰａとなるようにブロワ１０を駆動制御する。
一方、温度測定手段５０により燃料処理装置４の温度（例えば、１５０℃）が測定される。そこで、二次圧推定手段５２は、記憶手段２７に格納されている二次圧特性データ（図６に示される特性図）に基づいて、燃料処理装置４の温度（１５０℃）と、燃料処理装置４に供給される空気流量設定値（４０ＮＬ／ｍｉｎ）とから、流量調整弁１８の二次圧（２．５ｋＰａ）を推定する。ついで、弁開度制御手段５３は、二次圧推定手段５２の出力（２．５ｋＰａ）と圧力測定手段１１の出力（５ｋＰａ）とから差圧（２．５ｋＰａ）を算出する。そして、弁開度制御手段５３は、記憶手段２８に格納されている弁特性データ（図７に示される特性図）に基づいて、差圧（２．５ｋＰａ）と、燃料処理装置４に供給される空気流量設定値（４０ＮＬ／ｍｉｎ）とから、弁開度（５０％）を設定し、オープンループで流量調整弁１８の弁開度５０％を与える。これにより、ブロワ１０から送出された空気流量（１２０ＮＬ／ｍｉｎ）が、燃料電池１側に８０ＮＬ／ｍｉｎに、燃料処理装置４に４０ＮＬ／ｍｉｎに正確に分配される。
なお、燃料処理装置４の温度が変化した場合、燃料電池１あるいは燃料処理装置４に供給される空気流量設定値を変化させる場合も、同様に制御すれば任意の割合で分配が可能となる。
【００４１】
このように、この実施の形態５においても、上記実施の形態１と同様に、単一のブロワ１０から燃料電池１および燃料処理装置４に空気を供給するという簡単なシステム構成で、燃料電池１および燃料処理装置４に適正な空気流量を正確に供給することができる。
また、圧力測定手段と比較して構成が複雑で高価な流量測定装置を用いる必要がなく、低コスト化が図られる。
さらに、燃料処理装置４の温度と燃料処理装置４に供給する空気流量設定値とから流量調整弁１８の二次圧を推定しているので、流量調整弁１８の二次圧を測定するセンサが不要となり、低コスト化が図られる。
さらにまた、ブロワ特性に経年変化があったとしても、影響を受けることがない。
【００４２】
ここで、この実施の形態５において、起動時、即ち燃料処理装置４側にのみ空気を供給する場合は、上記実施の形態１〜３から類推できるように、起動中、分岐点Ｂの圧力の設定値を一定にしてもよいし、ステップ的にあるいは他のパターンで変化させてもよい。この場合、発電中と同様な制御方式をとることができる。
また、起動時、流量調整弁１８の弁開度を一定（例えば、全開）とし、図７に示される特性図を逆に利用して弁開度と空気流量とから差圧を求め、分岐点Ｂの圧力の設定値を決めてもよいし、流量調整弁１８の弁開度を一定（例えば、全開）とした後、ブロワ１０にＭＶを与えてもよい。この場合、ブロワ１０の消費電力を起動中最小にすることができる。
【００４３】
なお、上記実施の形態５では、流量調整弁１８の一次圧として圧力測定装置１１の測定値を用いるものとして説明しているが、流量調整弁１８の一次圧として分岐点Ｂの圧力の設定値を用いても基本的に同じである。さらに、圧力測定手段を流量調整弁１８の直上流側に別途設け、その圧力測定手段の測定値を一次圧として用いるようにしてもよい。
また、上記実施の形態５では、温度測定手段５０として熱電対を用いるものとして説明しているが、温度測定手段５０は、熱電対に限らず温度計測できるものであればよく、例えばサーミスタや測温抵抗体を用いてもよい。
また、上記実施の形態５では、温度測定手段５０を燃料処理装置４の燃焼系流路内に設けるものとしているが、温度測定手段５０は燃料処理装置４の燃焼系流路外に設けてもよいし、プロセス系（燃料処理系）流路や他の部位に設けてもよい。さらに、温度測定手段５０を複数箇所に設置し、それらの測定結果から燃料処理装置４の温度を算出するようにすれば、燃料調整弁１８の二次圧の推定精度が高められる。
【００４４】
実施の形態６．
この実施の形態６による燃料電池発電システムは、上記実施の形態１による燃料電池発電システムに温度測定手段５０を設けるものである。
そして、この実施の形態６における制御方式は、上記実施の形態１と同様の分岐点Ｂの圧力による流量調整弁１８のフィードバック制御および分岐点Ｂの圧力と空気流量設定値とからブロワ１０にＭＶを与えるオープンループ制御からなる基本部分に加えて、上記実施の形態５と同様の方法で流量調整弁１８の弁開度計算値を算出している。そして、フィードバック制御による現状の弁開度の弁開度計算値に対する偏差が所定値（例えば５％）に達すると、ブロワ１０の制御に補正を加えるようにしている。
【００４５】
ここで、この実施の形態６による動作の特徴部分について説明する。
例えば、燃料電池１に供給する空気流量設定値を４０ＮＬ／ｍｉｎ、分岐点Ｂの圧力の設定値を５ｋＰａとしたとき、フィードバック制御による弁開度が４５％、弁開度計算値が５０％であったとする。この場合、計算上、分岐点Ｂの圧力が５ｋＰａのとき、弁開度５０％で４０ＮＬ／ｍｉｎになるところ、実際は弁開度が４５％となっていることにより、燃料処理装置４に連結されている第２空気供給ライン８に流れている空気流量は４０ＮＬ／ｍｉｎより少ない可能性が高い。従って、ブロワ１０から送出される空気流量が１２０ＮＬ／ｍｉｎより少ない可能性が高く、ブロワ１０の経年変化と考え、ブロワ１０に与えるＭＶを弁開度が５０％となるまで増加させる。この時、初期のブロワ特性によると、１２６ＮＬ／ｍｉｎ（１２０ＮＬ／ｍｉｎに対して５％増）流している計算であったとすると、その後は常にブロワ１０の制御において、送出される空気流量を５％増加させる補正を行う。これにより、流量調整弁１８の弁開度の計算値と実際の弁開度との偏差は当面５％未満となり、次に偏差が５％を超えるまでは補正量を変えない。
【００４６】
このように、この実施の形態６によれば、上記実施の形態１の効果に加え、ブロワ１０の経年変化に対応することができるという効果が得られる。また、上記実施の形態５に比べて、複雑な弁開度の計算の頻度が少なくなるので、応答性を気にせず、計算速度を向上させる必要がないという効果が得られる。
【００４７】
なお、上記実施の形態６において、補正を開始する偏差量は５％に限定されるものではなく、適宜設定されるものである。また、補正方法も、ＭＶに補正係数を乗じる、あるいは分岐点Ｂの圧力の設定値を補正するようにしてもよい。
また、上記実施の形態６では、流量調整弁１８の二次圧を推定するものとしているが、流量調整弁１８の下流側に圧力測定手段を設け、その測定値を二次圧として用いるようにしてもよい。
また、上記実施の形態６では、流量調整弁１８の弁開度の適正値を計算により求めて補正していたが、弁開度の適正値の求め方はこの方法に限定されるものではなく、例えば、ブロワ１０が経年変化を生じる前に、起動後３時間以上経過し、負荷が１００％（定格）のとき、弁開度が通常いくらであるかを統計的に記憶させ、これを適正値とする方法でもよい。この場合、なるべく同一負荷で長時間運転して定常状態となったときの値を記憶することが望ましい。また、燃料処理装置４への空気流量をパラメータとして導入してもよい。これらの場合、弁開度の計算が不要となる利点がある。
【００４８】
実施の形態７．
図８はこの発明の実施の形態７に係る燃料電池発電システムを示す系統図である。
図８において、制御手段２３は、ブロワ１０の駆動を制御する空気供給源制御手段５１、流量調整弁制御手段としての弁開度制御手段５３などから構成されている。また、二次圧測定手段８０は、圧力測定手段１１と同種のセンサが用いられ、流量調整弁１８と燃料処理装置４との間の第２空気供給ライン８の部位に設けられている。
なお、他の構成は上記実施の形態５と同様に構成されている。
【００４９】
この実施の形態７では、流量調整弁１８の二次圧が二次圧測定手段８０により直接測定される。そして、弁開度制御手段５３が、二次圧測定手段８０の出力と圧力測定手段１１の出力とから差圧を算出する。ついで、弁開度制御手段５３が、記憶手段２８に格納されている弁特性データ（図７に示される特性図）に基づいて、差圧と、燃料処理装置４に供給される空気流量設定値とから、弁開度を設定し、オープンループで流量調整弁１８の弁開度の設定値を与える。
【００５０】
即ち、上記実施の形態５において、二次圧推定手段５２により推定していた流量調整弁１８の二次圧を、二次圧測定手段８０により実際に測定するものである。
従って、この実施の形態７においても、上記実施の形態５と同様の効果が得られる。
【００５１】
実施の形態８．
図９はこの発明の実施の形態８に係る燃料電池発電システムを示す系統図である。
図９において、流量測定手段９０は、流量測定手段４０と同種の流量センサが用いられ、流量調整弁１８と燃料処理装置４との間の第２空気供給ライン８の部位に設けられている。制御手段２３は、ブロワ１０の駆動を制御する空気供給源制御手段５１、流量調整弁１８の弁開度を制御する流量調整弁制御手段９１などから構成されている。この流量調整弁制御手段９１は、流量測定手段９０の測定値が空気流量設定値となるように流量調整弁１８の弁開度を制御する。
なお、他の構成は上記実施の形態７と同様に構成されている。
【００５２】
ここで、この実施の形態８による動作の特徴部分について説明する。
まず、発電中の動作について説明する。
空気供給源制御手段５１が圧力測定手段１１の出力をモニターし、分岐点Ｂの圧力が設定値となるようにブロワ１０をフィードバック制御する。また、流量調整弁制御手段９１が流量測定手段９０の出力が空気流量設定値となるように流量調整弁１８の弁開度をフィードバック制御する。
そして、例えば定格負荷のとき、燃料電池１に供給される空気流量設定値が８０ＮＬ／ｍｉｎ、燃料処理装置４に供給される空気流量設定値が４０ＮＬ／ｍｉｎとすると、上述の燃料電池１側のラインの圧損特性（図２）から分岐点Ｂの圧力の設定値が５ｋＰａと決定される。そして、分岐点Ｂの圧力が５ｋＰａとなるように、ブロワ１０がフィードバック制御される。一方、流量測定手段９０の出力が４０ＮＬ／ｍｉｎとなるように、流量調整弁１８の弁開度がフィードバック制御される。これにより、ブロワ１０から送出された空気流量が、燃料電池１および燃料処理装置４に正確に分配される。
【００５３】
ついで、起動時の動作について説明する。
起動中は、分岐点Ｂの圧力の設定値を例えば２ｋＰａの一定値とし、ブロワ１０が分岐点Ｂの圧力を２ｋＰａとするように空気供給源制御手段５１によりフィードバック制御される。このとき、流量調整弁１８の弁開度が流量測定手段９０の測定値が設定値となるように流量調整弁制御手段９１によりフィードバック制御されるので、燃料処理装置４には空気流量設定値の空気流量が供給される。このように、起動中も、発電中と同様の制御方式となる。
なお、起動中の分岐点Ｂの圧力の設定値は一定値でなく、ステップ的あるいはランプ的に変化させてもよい。
【００５４】
このように、この実施の形態８によれば、単一のブロワ１０から燃料電池１および燃料処理装置４に空気を供給するという簡単なシステム構成で、空気流量を両者に正確に分配供給することができる。また、ブロワ１０の経年変化の影響を受けることもない。
【００５５】
実施の形態９．
上記実施の形態１〜８では、燃料電池１の運転温度および燃料電池１へ供給する空気流量が決まれば、図２の圧損特性により、分岐点Ｂの圧力設定値が決定されるものとしている。実際、ほとんどの燃料電池１ではこの傾向が見られた。しかし、燃料電池１あるいは加湿器の種類によっては、燃料電池１の運転温度が一定で燃料電池１へ供給する空気流量を一定としたときに、時間経過により分岐点Ｂ以降の圧力損失が変化する場合がある。
図１０はこのような例を示したもので、横軸に負荷が定格になってからの経過時間を示し、縦軸は分岐点Ｂの圧力設定値を一定（例えば、５ｋＰａ）としたときの燃料電池１へ供給される空気流量を示している。なお、この例では、燃料電池１の運転温度は８０℃の場合を示している。また、発電を開始してから定格負荷まではランプで直線的に負荷上昇を行っている。定格になった直後（経過時間が０に近いところ）では、加湿器あるいは燃料電池１内が比較的乾燥しており、分岐点Ｂ以降の圧力損失が低いため、燃料電池１への空気流量設定値である８０ＮＬ／ｍｉｎ以上の流量が流れてしまい、時間経過とともに定常値である８０ＮＬ／ｍｉｎへ漸近していく。この空気流量の漸減曲線は再現性があり、またほぼ指数関数的なものであった。
【００５６】
この実施の形態９では、上述の不具合を解消するために、上記実施の形態１〜８のいずれかの燃料電池発電システムにおいて、圧力設定値補正係数Ｃを導入するものである。この圧力設定値補正係数Ｃは下式で表される。
Ｃ＝１−（１−Ｃ０）ｅｘｐ（−ｔＬ／τ）
ｔＬ＝ΣΔｔ・Ｌ
なお、Ｃ０：初期値（ｔ＝０の時のＣの値）、τ：時定数、ｔ：定格到達からの経過時間（Δｔは計算上の微小分割時間）、Ｌ：負荷率である。
ここで、図１１は圧力設定値補正係数Ｃを表したものである。
【００５７】
この実施の形態９では、圧力設定値補正係数Ｃを本来の分岐点Ｂの圧力の設定値に乗ずることにより補正を行う。時定数あるいは初期値などのパラメータを最適化することにより、ほぼ設定値通りの空気流量を供給することができる。
なお、ここでの現象は、時間経過により乾燥状態が徐々に湿潤状態に移行し、燃料電池１あるいは加湿器内の圧力損失が増大して定常値になることにより生じているため、上式では負荷率によって湿潤状態への移行速度が変化することも考慮している。例えば、ある時間５０％の部分負荷での運転が行われた場合、その期間の時間経過は定格運転の場合の１／２となるようにカウントしている。
【００５８】
このように、この実施の形態９によれば、分岐点Ｂの圧力の補正を行っているので、燃料電池１側のラインの圧損特性（図２）が経時変化する場合にも正確な空気流量を供給することが可能となる。また、負荷率も考慮した補正方法としているので、負荷率が変化した場合においても、補正が有効である。
【００５９】
なお、上記実施の形態９では、補正を行う時間の基準を定格到達時点としているが、これに限るものではなく、例えば発電開始時点としてもよく、また運転可能な最小負荷（たとえば、負荷率３０％）としてもよい。
また、上記実施の形態９では、負荷率はそのまま時間に乗じ、５０％負荷の時に経過時間を１／２にカウントするようにしているが、係数（寄与率）を導入して、例えば、負荷率を緩和あるいは強調した形で経過時間に反映させてもよい。
さらに、上記実施の形態９において、前回の運転を停止してから運転を再開するまでの時間経過を考慮して上式のパラメータを変化させるようにすれば、より正確な補正が行える。
【００６０】
なお、上記各実施の形態では、空気供給源としてブロワ１０を用いるものとしているが、空気供給源はブロワ１０に限定されるものではなく、空気を送出できるものであればよく、例えばコンプレッサを用いることができる。
また、上記各実施の形態では、開閉弁１２は少なくとも開と閉の機能を有していればよく、従って流量調整弁を用いてもよい。
また、上記各実施の形態では、開閉弁１２が燃料電池１の上流側に設けられているものとしているが、開閉弁１２は燃料電池１の下流側に設けてもよい。この場合、開閉弁１２は熱交換器（図示せず）の下流に設けるのが好ましく、燃料電池１で酸素が消費された分だけ空気流量が減るので、開閉弁１２での圧力損失を低減できる効果が得られる。
また、上記各実施の形態では、燃料処理装置４に供給される空気が燃焼用に供せられるものとして説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば燃料処理装置４に供給される空気が部分酸化反応用に供せられる場合でもよい。
【００６１】
また、上記各実施の形態において、圧力測定手段１１は分岐点Ｂもしくはその近傍に配設されるのが望ましいが、配管以外に圧力損失要因がない範囲であれば必ずしも分岐点Ｂ若しくはその近傍に位置する必要はない。具体的には、分岐点Ｂからブロワ１０または流量調整弁１８または開閉弁１２までの範囲（流量測定手段が入る場合は流量測定手段まで、開閉弁１２が燃料電池１の下流にある場合は燃料電池１またはその直上流の加湿器まで）であればよく、その間で測定された圧力は分岐点Ｂの圧力とみなすものとする。また、燃料電池１の上流側圧力と言った場合も、同様に、燃料処理装置４への第２空気供給ライン８側での測定圧力としてもよい。
また、通常のシステムにおいては、燃料電池１が発電する前から燃料電池１に空気を供給する場合もあるが、ここでは、便宜上、燃料電池１および燃料処理装置４の両者に空気を供給している状態を発電中または発電状態と称している。
【００６２】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように、アノード側に燃料ガスを、カソード側に空気を供給して発電が行われる燃料電池と、原燃料から水素リッチな上記燃料ガスを生成するための燃料処理装置とを有し、同一の空気供給源から上記燃料電池および上記燃料処理装置に空気を供給する燃料電池発電システムにおいて、上記空気供給源から上記燃料電池のカソード側に空気を供給するための第１空気供給ラインと、上記第１空気供給ラインから分岐して上記燃料処理装置に空気を供給するための第２空気供給ラインと、上記第１空気供給ラインの上記第２空気供給ラインとの分岐点の下流側の経路上に配設された開閉弁と、上記第２空気供給ラインの経路上に配設された流量調整弁と、上記第１空気供給ラインの燃料電池上流側圧力を測定する圧力測定手段と、上記圧力測定手段による測定値が設定値になるように上記流量調整弁の弁開度を制御する流量調整弁制御手段と、上記燃料電池および上記燃料処理装置のそれぞれに供給される空気流量の設定値の合計流量を送出させるように上記空気供給源を制御する空気供給源制御手段とを備えているので、同一の空気供給源から燃料電池および燃料処理装置に正確な空気流量を供給できる。
【００６３】
また、アノード側に燃料ガスを、カソード側に空気を供給して発電が行われる燃料電池と、原燃料から水素リッチな上記燃料ガスを生成するための燃料処理装置とを有し、同一の空気供給源から上記燃料電池および上記燃料処理装置に空気を供給する燃料電池発電システムにおいて、上記空気供給源から上記燃料電池のカソード側に空気を供給するための第１空気供給ラインと、上記第１空気供給ラインから分岐して上記燃料処理装置に空気を供給するための第２空気供給ラインと、上記第１空気供給ラインの上記第２空気供給ラインとの分岐点の下流側の経路上に配設された開閉弁と、上記第２空気供給ラインの経路上に配設された流量調整弁と、上記分岐点の圧力を測定する圧力測定手段と、上記圧力測定手段による測定値が設定値になるように上記空気供給源の出力を制御する空気供給源制御手段と、上記燃料処理装置の温度と上記燃料処理装置に供給する空気流量設定値とから上記流量調整弁の二次圧を推定する二次圧推定手段と、上記二次圧推定手段により推定された二次圧と上記流量調整弁の一次圧との差圧から弁開度を設定する流量調整弁制御手段とを備えているので、同一の空気供給源から燃料電池および燃料処理装置に正確な空気流量を供給できる。
【００６４】
また、アノード側に燃料ガスを、カソード側に空気を供給して発電が行われる燃料電池と、原燃料から水素リッチな上記燃料ガスを生成するための燃料処理装置とを有し、同一の空気供給源から上記燃料電池および上記燃料処理装置に空気を供給する燃料電池発電システムにおいて、上記空気供給源から上記燃料電池のカソード側に空気を供給するための第１空気供給ラインと、上記第１空気供給ラインから分岐して上記燃料処理装置に空気を供給するための第２空気供給ラインと、上記第１空気供給ラインの上記第２空気供給ラインとの分岐点の下流側の経路上に配設された開閉弁と、上記第２空気供給ラインの経路上に配設された流量調整弁と、上記分岐点の圧力を測定する圧力測定手段と、上記圧力測定手段による測定値が設定値になるように上記空気供給源の出力を制御する空気供給源制御手段と、上記流量調整弁の二次圧を測定する二次圧測定手段と、上記流量調整弁の一次圧と二次圧との差圧から上記流量調整弁の弁開度を設定する流量調整弁制御手段とを備えているので、同一の空気供給源から燃料電池および燃料処理装置に正確な空気流量を供給できる。
【００６５】
また、アノード側に燃料ガスを、カソード側に空気を供給して発電が行われる燃料電池と、原燃料から水素リッチな上記燃料ガスを生成するための燃料処理装置とを有し、同一の空気供給源から上記燃料電池および上記燃料処理装置に空気を供給する燃料電池発電システムにおいて、上記空気供給源から上記燃料電池のカソード側に空気を供給するための第１空気供給ラインと、上記第１空気供給ラインから分岐して上記燃料処理装置に空気を供給するための第２空気供給ラインと、上記第１空気供給ラインの上記第２空気供給ラインとの分岐点の下流側の経路上に配設された開閉弁と、上記第２空気供給ラインの経路上に配設された流量調整弁と、上記分岐点の圧力を測定する圧力測定手段と、上記圧力測定手段による測定値が設定値になるように上記空気供給源の出力を制御する空気供給源制御手段と、上記燃料処理装置に供給される空気流量を測定する流量測定手段と、上記流量測定手段による測定値が設定値となるように上記流量調整弁の弁開度を制御する流量調整弁制御手段とを備えているので、同一の空気供給源から燃料電池および燃料処理装置に正確な空気流量を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る燃料電池発電システムを示す系統図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る燃料電池発電システムにおける第１空気供給ラインの圧力損失特性を説明するである。
【図３】この発明の実施の形態１に係る燃料電池発電システムにおけるブロワ特性を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態４に係る燃料電池発電システムを示す系統図である。
【図５】この発明の実施の形態５に係る燃料電池発電システムを示す系統図である。
【図６】この発明の実施の形態５に係る燃料電池発電システムにおける流量調整弁の二次圧特性を説明する図である。
【図７】この発明の実施の形態５に係る燃料電池発電システムにおける流量調整弁の弁特性を説明する図である。
【図８】この発明の実施の形態７に係る燃料電池発電システムを示す系統図である。
【図９】この発明の実施の形態８に係る燃料電池発電システムを示す系統図である。
【図１０】燃料電池発電システムにおける燃料電池へ供給される空気流量と経過時間との関係を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態９に係る燃料電池発電システムにおける圧力設定値補正係数を表す図である。
【符号の説明】
１  燃料電池、２  第１空気供給ライン、４  燃料処理装置、８  第２空気供給ライン、１０  ブロワ（空気供給源）、１１  圧力測定手段、１２  開閉弁、１８  流量調整弁、２４  流量調整弁制御手段、２５  空気供給源制御手段、４０  流量測定手段、４１  空気供給源制御手段、５０  温度測定手段、５１  空気供給源制御手段、５２  二次圧推定手段、５３  弁開度制御手段（流量調整弁制御手段）、８０  二次圧測定手段、９０  流量測定手段、９１  流量調整弁制御手段。
【図１】
2005025961.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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