(57)【要約】【課題】  燃焼器の内部に凝縮水が残存することにより発生する不具合を防止する。【解決手段】  本発明は、燃料及び酸化剤を燃料電池１に供給することによって燃料電池１を発電させ、燃料電池１から排出されたアノードオフガスを、触媒等の燃焼部１２を備えた燃焼器５によって燃焼して排出する燃料電池システムであって、システムの停止時に、システムの運転状態に応じた燃焼器５内の凝縮水の滞留量を推定する。そして、コントローラ２では、推定した凝縮水の滞留量に基づいて、燃焼器５に酸化剤を導入して酸化剤流量及び酸化剤導入時間を制御する動作、燃焼器５に燃料を導入して燃料流量及び燃料導入時間を制御する動作、触媒の発熱量及び発熱時間を制御する動作を組み合わせて行って燃焼器内の凝縮水を除去する。【選択図】      図１
2005166263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料及び酸化剤を用いて燃料電池を発電させ、前記燃料電池から排出された燃料を、触媒を備えた燃焼器によって燃焼して排出する燃料電池システムにおいて、
システムの停止時に、システムの運転状態に応じた前記燃焼器内の凝縮水の滞留量を推定し、当該推定した凝縮水の滞留量に基づいて前記燃焼器に導入する酸化剤流量及び酸化剤導入時間を制御し、前記燃焼器内の酸化剤の流量変化及び圧力変化を発生させて前記燃焼器内の凝縮水を除去することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
燃料及び酸化剤を用いて燃料電池を発電させ、前記燃料電池から排出された燃料を、触媒を備えた燃焼器によって燃焼して排出する燃料電池システムにおいて、
システムの停止時に、システムの運転状態に応じた前記燃焼器内の凝縮水の滞留量を推定し、当該推定した凝縮水の滞留量に基づいて前記燃焼器に導入する燃料流量及び燃料導入時間を制御し、前記燃焼器内の燃料の燃焼によって前記燃焼器内の凝縮水を除去することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
燃料及び酸化剤を用いて燃料電池を発電させ、前記燃料電池から排出された燃料を、触媒を備えた燃焼器によって燃焼して排出する燃料電池システムにおいて、
システムの停止時に、システムの運転状態に応じた前記燃焼器内の凝縮水の滞留量を推定し、当該推定した凝縮水の滞留量に基づいて前記触媒の発熱量及び発熱時間を制御し、前記触媒の発熱によって前記燃焼器内の凝縮水を除去することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
燃料及び酸化剤を用いて燃料電池を発電させ、前記燃料電池から排出された燃料を、触媒を備えた燃焼器によって燃焼して排出する燃料電池システムにおいて、
システムの停止時に、システムの運転状態に応じた前記燃焼器内の凝縮水の滞留量を推定し、当該推定した凝縮水の滞留量に基づいて、前記燃焼器に酸化剤を導入して酸化剤流量及び酸化剤導入時間を制御する動作、前記燃焼器に燃料を導入して燃料流量及び燃料導入時間を制御する動作、前記触媒の発熱量及び発熱時間を制御する動作を組み合わせて行って前記燃焼器内の凝縮水を除去することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
前記燃焼器は、前記触媒のガス下流側に設けられ外部に排出されるガスに圧損を与える圧損要素と、前記触媒を収容する筐体の下部と前記圧損要素のガス下流側の配管とを接続する液水配管とを備え、前記筐体内部に残存した凝縮水を前記液水配管を介して前記圧損要素よりもガス下流に導くことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記燃焼器は、前記触媒を収容する筐体の下部に設けられ、前記筐体内部に残存した凝縮水を貯蔵する貯蔵タンクを備えることを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れかに記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記燃焼器は、前記触媒のガス下流側に設けられ外部に排出されるガスに圧損を与える圧損要素と、前記触媒を収容する筐体の下部に設けられ前記筐体内部に残存した凝縮水を貯蔵する貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクと前記圧損要素のガス下流側の配管とを接続する液水配管とを備え、前記貯蔵タンクに貯蔵した凝縮水を前記液水配管を介して前記圧損要素よりもガス下流に導くことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか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、燃料電池スタックに酸化剤ガス及び燃料ガスを導入して発電させ、燃料電池スタックから排出されたガスを燃焼して外部に放出する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃料電池スタックに酸化剤ガスとしての空気及び燃料ガスとしての水素ガスを導入して発電させ、燃料電池スタックから排出されたガスを燃焼して外部に放出する燃料電池システムが知られている。このような燃料電池システムにおいては、燃焼触媒を有し、当該燃焼触媒に電流を供給して燃焼触媒の電気抵抗による損失によって発熱させる自己加熱機能を備えた燃焼器を備えたものが知られている。
【特許文献１】特開２００１−２１１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した従来の燃料電池システムにおいて、燃料電池スタックのカソード極から排出されたカソードオフガスを酸化剤として用いる燃焼器では、燃料電池スタックの運転時に、内部で燃焼を行わない場合や水素ガス濃度が低い場合など、内部の燃焼温度が低いときには、燃料電池スタックを通過することにより飽和水蒸気状態となっているカソードオフガスが供給されると、当該カソードオフガスに含まれている水分が凝縮することがある。
【０００４】
このような現象が発生すると、燃焼器では、凝縮水が触媒の表面を覆ってしまい、触媒の電気から熱への転換率が低下したり、下部に凝縮水が溜まって燃焼熱が奪われたりすることによって、効率的な燃焼が行なえなかったり、水素の不完全燃焼が発生したりする問題が発生する。
【０００５】
これに対し、従来の燃料電池システムでは、燃料電池スタックの通常運転時において、ある程度高温（１００℃以上）の燃焼を定期的に行なうため、上述した問題の発生率は低い。しかし、従来の燃料電池システムでは、システム停止時に燃焼器内の水分が凝縮して滞留すると、システムの再起動時に、燃焼器内部に滞留した凝縮水によって、効率的な燃焼を行えないという問題が発生する。
【０００６】
また、従来の燃料電池システムでは、システム停止後に氷点下に放置される可能性がある場合、燃焼器内部の凝縮水が凍結する恐れがある。このように燃焼器内部の凝縮水が凍結すると、触媒の表面上の水分が触媒表面を覆うように凍結したり、凍結した水が触媒担体・ウォッシュコート等を傷つけたりすることで触媒機能を劣化させる恐れがある。また、燃焼器の劣化が発生しなくても、システムの再起動時に凝縮水が残っている場合よりも、凝縮水が凍結した場合の方が触媒効率が低下してしまう恐れがある。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、燃焼器の内部に凝縮水が残存することにより発生する不具合を防止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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、燃料及び酸化剤を用いて燃料電池を発電させ、前記燃料電池から排出された燃料を、触媒を備えた燃焼器によって燃焼して排出する燃料電池システムであって、システムの停止時に、システムの運転状態に応じた前記燃焼器内の凝縮水の滞留量を推定し、当該推定した滞留量の凝縮水を除去する。
【０００９】
このとき、本発明に係る燃料電池システムは、推定した凝縮水の滞留量に基づいて燃焼器に導入する酸化剤流量及び酸化剤導入時間を制御し、燃焼器内の酸化剤の流量変化及び圧力変化を発生させて燃焼器内の凝縮水を除去することにより、上述の課題を解決する。
【００１０】
また、本発明に係る他の燃料電池システムは、推定した凝縮水の滞留量に基づいて、燃焼器に燃料を導入して燃料流量及び燃料導入時間を制御し、燃焼熱によって燃焼器内の凝縮水を除去することにより、上述の課題を解決する。
【００１１】
また、本発明に係る他の燃料電池システムは、推定した凝縮水の滞留量に基づいて触媒の発熱量及び発熱時間を制御し、触媒の発熱によって燃焼器内の凝縮水を除去することにより、上述の課題を解決する。
【００１２】
更に、本発明に係る他の燃料電池システムでは、推定した凝縮水の滞留量に基づいて、燃焼器に酸化剤を導入して酸化剤流量及び酸化剤導入時間を制御する動作、燃焼器に燃料を導入して燃料流量及び燃料導入時間を制御する動作、触媒の発熱量及び発熱時間を制御する動作を組み合わせて行って燃焼器内の凝縮水を除去することにより、上述の課題を解決する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る燃料電池システムによれば、システム停止時に、システムの運転状態に応じた凝縮水の滞留量を推定して凝縮水の除去するときに、推定した凝縮水の滞留量に基づいて、燃焼器に酸化剤を導入して酸化剤流量及び酸化剤導入時間を制御する動作、燃焼器に燃料を導入して燃料流量及び燃料導入時間を制御する動作、触媒の発熱量及び発熱時間を制御する動作の何れかを行うことができるので、燃焼器の内部に凝縮水が残存することにより発生する不具合を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
本発明は、例えば図１に示すように構成された第１実施形態に係る燃料電池システムに適用される。
【００１６】
［燃料電池システムの構成］
第１実施形態に係る燃料電池システムは、例えば車両に搭載され、燃料電池スタック１に発電反応を行わせ、当該燃料電池スタック１にて発電した発電電力を負荷に供給することにより、車両の走行トルクを発生させる。
【００１７】
燃料電池スタック１は、発電反応を発生させるための水素を多量に含む燃料ガスと酸素を含む酸化剤ガスとが供給されることによって発電する。この燃料電池スタック１は、例えば、固体高分子電解質膜を挟んで、燃料ガスとして水素が供給されるアノード極（水素極）と酸化剤ガスとして空気が供給されるカソード極（空気極）とを対設した燃料電池セルを備え、当該燃料電池セルを複数積層することによって構成されている。すなわち、この燃料電池スタック１による発電は、アノード極にて水素が電子を放出してイオン化し、生成された水素イオン（Ｈ＋）が高分子電解質膜を通過してカソード極に到達し、この水素イオンがカソード極にて酸素と結合して水（Ｈ２Ｏ）を生成することによって行われる。
【００１８】
このような燃料電池スタック１を発電させるに際して、燃料電池システムでは、燃料電池スタック１に導入する空気及び水素ガスの流量や圧力をコントローラ２によって制御する。このコントローラ２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）等で構成され、ＲＯＭ等に記憶しておいたプログラムを実行することにより、燃料電池システムを構成する各部の動作を制御する。
【００１９】
また、この燃料電池システムは、燃料電池スタック１に空気を導入するためのコンプレッサ３、空気供給配管Ｌ１及び空気排出配管Ｌ２を有する空気導入系と、燃料電池スタック１に水素ガスを供給するための水素供給配管Ｌ３、水素循環配管Ｌ４、水素排出配管Ｌ５及びパージ弁４を有する水素循環系と、燃料電池スタック１からの排出ガスを燃焼する燃焼器５とを備える。
【００２０】
このような燃料電池システムにおいて、コントローラ２は、燃料電池スタック１を発電させる場合、コンプレッサ３を駆動して外気を取り込むことにより圧縮した空気を空気供給配管Ｌ１を介して燃料電池スタック１のカソード極に供給する。このとき、燃料電池システムでは、図示しない空気供給配管Ｌ１に設けた加湿装置によってコンプレッサ３から燃料電池スタック１に供給する空気を加湿して、水分を含んだ状態の空気を燃料電池スタック１に導入する。
【００２１】
そして、燃料電池スタック１の発電に使用されなかった空気は、空気排出配管Ｌ２を介してカソードオフガスとして燃焼器５に導入される。このとき、燃料電池システムでは、燃料電池スタック１から排出されたカソードオフガスに含まれる水分を除去させたり、暖機させて燃焼器５に導入する。
【００２２】
また、コントローラ２は、燃料電池スタック１を発電させる場合、図示しない水素タンクや水素圧力調整弁等の水素供給装置を制御することにより、水素供給配管Ｌ３を介して燃料電池スタック１のアノード極に水素ガスを供給する。なお、水素供給装置としては、水素ガスを直接燃料電池スタック１に供給するものに限らず、炭化水素燃料等の原燃料を改質する改質器等を備え、水素リッチな改質ガスを供給するものであっても良い。
【００２３】
また、燃料電池スタック１の発電に使用されなかった水素ガス（アノードオフガス）は、通常水素循環配管Ｌ４を介して再度燃料電池スタック１に導入され、水素循環配管Ｌ４や燃料電池スタック１内の不純物を排出する場合には水素排出配管Ｌ５に設けたパージ弁４がコントローラ２によって開状態にされることにより、燃料電池スタック１から燃焼器５に導入される。
【００２４】
燃焼器５は、カソードオフガス及びアノードオフガスが導入され、当該カソードオフガス及びアノードオフガスを用いて燃焼動作を行って、水素濃度を十分に低下させた燃焼ガスにして排出する。なお、この燃焼器５は、アノードオフガスを用いずに直接原燃料を燃焼させるものであっても良い。具体的には、燃焼器５は、下流に設置した熱交換器を用いて燃焼熱を改質器に供給するシステムにおいて、改質に使用される原燃料が直接供給されて燃焼動作を行う。
【００２５】
このような燃料電池システムでは、空気を加湿して燃料電池スタック１に導入し、燃料電池スタック１から排出されたカソードオフガスを燃焼器５に導入させているため、カソードオフガスに含まれる水分が空気排出配管Ｌ２や燃焼器５内で凝縮する可能性がある。このような凝縮水分は、燃料電池スタック１の発電時において、燃焼器５で十分な熱を発生させている場合には、当該燃焼熱によって蒸発して燃焼ガスと共に外部に放出される。また、この凝縮水分は、燃焼器５の燃焼熱が水分を蒸発させるのに不十分な場合であっても、燃焼器５に導入されるガス流量が高い場合や燃焼器５内のガス圧力が高い場合には燃焼器５内のガス流動及びガス圧力によって、燃焼器５外に排出される。
【００２６】
つぎに、上述した燃料電池システムにおける燃焼器５の具体的な構成について説明する。
【００２７】
燃焼器５は、例えば円筒形状の配管である筐体に、アノードオフガス導入口及びカソードオフガス導入口が設けられる。また、この燃焼器５は、内部に、アノードオフガスとカソードオフガスとが混合する混合気形成部１１と、当該混合気形成部１１にて形成された混合ガスを燃焼する燃焼部１２とが備えられている。
【００２８】
混合気形成部１１は、スワラー、複数枚の多孔板からなり、カソードオフガスに対してアノードオフガスを均等に混合することができるように構成されている。燃焼部１２は、水素を燃焼させる触媒を備える。この触媒は、例えばメタルハニカムやセラミックハニカム等の担体に白金等の貴金属を担持して構成されている。また、燃焼部１２は、電流が供給されることにより、電気抵抗によって自己発熱する電熱触媒を備えていても良い。このような電流供給されることによって自己発熱機能を備えた燃焼部１２は、ガスの燃焼時に供給される電流値がコントローラ２によって制御される。
【００２９】
燃料供給経路であるアノードオフガス導入口は、例えばカソードオフガス導入口からのカソードオフガス流路に対して直角にアノードオフガスを導入する位置に設けられている。
【００３０】
この燃焼器５の筐体としては、燃焼時の温度及び圧力に耐えられる物質であって、例えばＳＵＳ３０４等の材質によって構成される。また、この燃焼器５の筐体形状や容量は、要求されるガス流量、発熱量等の要求を満足できるように設計されている。
【００３１】
燃焼部１２の触媒で燃焼されたガスは、下流の排気管へ排出される。
【００３２】
［システム停止動作］
つぎに、上述したように構成された燃料電池システムにおいて、燃料電池スタック１の発電を停止させるときのシステム停止動作について説明する。
【００３３】
この燃料電池システムでは、図２に示すように、先ずステップＳ１において、コントローラ２により、例えばＩＧＮスイッチがオフ状態となされた信号を入力したことに応じて、燃料電池スタック１の発電を停止することを認識して、ステップＳ２に処理を進める。
【００３４】
ステップＳ２においては、コントローラ２により、燃焼器５に液水である凝縮水が滞留しているか否かを判定することにより、凝縮水を燃焼器５から除去する必要が有るか否かを判定する。なお、このコントローラ２による判定処理の内容については後述する。
【００３５】
そして、コントローラ２では、燃焼器５内に凝縮水が滞留しておらず凝縮水を燃焼器５から除去する必要がないと判定した場合には、ステップＳ３にて燃料電池スタック１に対する空気及び水素ガスの供給を停止する制御等を行い、ステップＳ４にて上述した各部への電源供給を停止させる制御等を行って処理を終了する。一方、コントローラ２は、燃焼器５内に凝縮水が滞留しており、凝縮水を燃焼器５から除去する必要があると判定した場合には、ステップＳ５に処理を進める。
【００３６】
ステップＳ５においては、コントローラ２により、ステップＳ２にて滞留していると判定した凝縮水がシステム停止後に凍結する可能性があるか否かを判定する。このとき、コントローラ２では、ステップＳ２にて演算された凝縮水の滞留量や、図示しない温度センサからの信号に応じて凝縮水がシステム停止後に凍結する可能性があるか否かを判定する。また、このコントローラ２は、燃焼器５内の凝縮水を除去することを指示する図示しない操作スイッチが運転者に操作されたことを検出して燃焼器５内の凝縮水が凍結する可能性があると判定しても良い。この操作スイッチは、燃料電池システムの周囲温度が氷点下となって凝縮水が凍結する可能性があると運転者によって判断された場合に操作されるものである。
【００３７】
そして、コントローラ２は、燃焼器５内の凝縮水が凍結する可能性がないと判定した場合にはステップＳ６に処理を進め、燃焼器５内の凝縮水が凍結する可能性があると判定した場合にはステップＳ９に処理を進める。
【００３８】
コントローラ２は、ステップＳ６において、燃焼器５内に滞留した凝縮水を吹き飛ばしたり、蒸発させたりして燃焼器５外に放出するように各部を制御することにより凝縮水対策を行ってシステムを停止させる処理を開始し、ステップＳ７においてはステップＳ２にて演算された凝縮水の滞留量に応じた動作を行うように各部を制御し、その後のステップＳ８において上述した各部への電源供給を停止させる制御等を行って処理を終了する。
【００３９】
一方、コントローラ２は、ステップＳ９においては、燃焼器５内に滞留した凝縮水を吹き飛ばしたり、蒸発させたりして燃焼器５外に放出するように各部を制御する凍結防止動作を行わせてシステムを停止させる処理を開始し、ステップＳ１０においてはステップＳ２にて演算された凝縮水の滞留量に応じた動作を行うように各部を制御し、その後のステップＳ１１において上述した各部への電源供給を停止させる制御等を行って処理を終了する。
【００４０】
つぎに、上述したステップＳ２にて燃焼器５内に凝縮水が滞留しているか否かを判定する処理を図３のフローチャートを参照して説明する。
【００４１】
この処理では、コントローラ２は、先ずシステム停止直前の燃焼器５の運転条件を求める。すなわち、コントローラ２は、ステップＳ２１において、最近の燃焼は数秒前か否かを判定することにより、最近の燃焼時刻を判定する。ここで、コントローラ２では、以前のコンプレッサ３やパージ弁４の制御タイミングや制御状態を保持しておき、最近の燃焼時刻を判定する。そして、コントローラ２では、最近の燃焼時刻が数秒前であると判定した場合にはステップＳ２２に処理を進め、最近の燃焼時刻が数秒前ではなく数分前であると判定した場合にはステップＳ２５に処理を進める。
【００４２】
ステップＳ２２においては、コントローラ２により、数秒前に行われた燃焼器５の燃焼動作の燃焼温度及び燃焼時間が、燃焼器５内の凝縮水を除去するために十分な値か否かを判定する。このとき、コントローラ２では、予め設定した所定温度（例えば２００℃）以上の燃焼動作を、所定時間（例えば２分間）以上行ったと判定した場合に、十分な燃焼温度及び燃焼時間であると判定してステップＳ２３に処理を進め、そうでない場合にはステップＳ２４に処理を進める。なお、この十分な燃焼温度及び燃焼時間は、燃焼器５の容量にも依存するが、予めシステムの設計時等の実験により、燃焼器５内に滞留する可能性がある最大の滞留量が蒸発する燃焼温度及び燃焼時間が設定されている。
【００４３】
ステップＳ２３においては、コントローラ２により、燃焼温度及び燃焼時間が十分な燃焼動作が数秒前に行われて、燃焼器５内の凝縮水が蒸発していると判定し、燃焼器５内の凝縮水の滞留による次回のシステム起動時に不都合を与えないので、ステップＳ３に処理を進める。
【００４４】
一方、ステップＳ２４においては、コントローラ２により、ステップＳ２２にて最近の燃焼動作が不十分なものであると判定されたので、最近の燃焼動作よりも以前に行われた十分な燃焼動作の時刻を判定する。このとき、コントローラ２では、ステップＳ２１と同様に過去のコンプレッサ３やパージ弁４の制御タイミングや制御状態を参照して、十分な燃焼温度及び燃焼時間で燃焼動作が行われた時刻が数秒前であると判定した場合にはステップＳ２３に処理を進めてステップＳ２の判定を終了し、十分な燃焼温度及び燃焼時間で燃焼動作が行われた時刻が数分以上前であると判定した場合にはステップＳ２５に処理を進める。
【００４５】
ステップＳ２５においては、コントローラ２により、燃焼器５内の凝縮水が滞留している可能性があると判定して、ステップＳ２６に処理を進める。そして、コントローラ２では、ステップＳ２６において、ステップＳ２１にて判定した最近の燃焼時刻以降の燃焼器５に関するデータを確認する。このとき、コントローラ２では、最近の燃焼時刻以降の燃焼器５に関するデータとして、図示しない内部メモリに記憶しておいた燃料電池スタック１から排出されるカソードオフガス温度やカソードオフガス流量、燃料電池スタック１の発電量、コンプレッサ３による燃料電池スタック１への空気供給状態等の燃料電池スタック１の運転条件や燃焼器５内の温度を読み出す。
【００４６】
次のステップＳ２７においては、コントローラ２により、ステップＳ２６にて読み出した最近の燃焼時刻以降の燃焼器５に関するデータを用いて、燃焼器５内の凝縮水の滞留量を推定する演算を行う。このとき、コントローラ２では、例えばカソードオフガス温度やカソードオフガス流量が少ないほど凝縮水の滞留量を多くし、燃料電池スタック１の発電量が少ないほど凝縮水の滞留量を多くし、コンプレッサ３による燃料電池スタック１への空気供給状態によって燃料電池スタック１への空気供給量が少ない場合には凝縮水の滞留量を多くし、燃焼器５内の温度が低いほど凝縮水の滞留量を多くするような演算を行って、現在の燃焼器５内の凝縮水の滞留量を推定する。
【００４７】
次のステップＳ２８においては、コントローラ２により、ステップＳ２７にて推定された燃焼器５内の凝縮水の滞留量が所定の滞留量よりも多いか否かを判定する。この所定の滞留量は、次回のシステム起動時において不都合を与えないような値が実験等によって予め設定されている。そして、コントローラ２では、推定した凝縮水の滞留量が所定の滞留量よりも多いと判定した場合にはステップＳ２９に処理を進めて燃焼器５内に凝縮水が滞留しているとしてステップＳ５に処理を進め、そうでない場合にはステップＳ２３に処理を進める。
【００４８】
このように、コントローラ２では、ステップＳ２１〜ステップＳ２９の処理を行うことにより、ステップＳ３以降の通常のシステム停止動作を行うか、ステップＳ５以降の凝縮水の滞留を解消するシステム停止動作を行うかの判定を行う。
【００４９】
つぎに、上述したステップＳ９及びステップＳ１０にて燃焼器５内に滞留している凝縮水を除去する処理を図４のフローチャートを参照して説明する。
【００５０】
この処理では、コントローラ２は、先ずステップＳ３１において、燃焼器５の燃焼部１２である触媒の凍結を防止するように各部を制御する処理を開始し、ステップＳ３２において、酸化剤ガスとしての空気を燃焼器５に流すようにコンプレッサ３を制御する。これにより、燃焼器５では、カソードオフガスが空気排出配管Ｌ２を介して混合気形成部１１及び燃焼部１２に導入される。
【００５１】
次のステップＳ３３においては、コントローラ２により、ステップＳ３２にて供給している燃焼器５内でのカソードオフガスの流量が十分な値か否かを判定する。ここで、コントローラ２は、図３の処理を行うことにより推定した凝縮水の滞留量に応じて、燃焼器５内の凝縮水を外部に吹き飛ばすことができるカソードオフガス流量の十分な流量とし、当該十分な流量と、現在のカソードオフガス流量とを比較する。
【００５２】
具体的には、コントローラ２では、空気によって吹き飛ばせる燃焼器５内の凝縮水の滞留量が燃焼器５内での圧力変化幅によって決まり、当該圧力変化幅を発生させるようなカソードオフガスの流量とする。なお、この燃焼器５内の凝縮水の滞留量と、当該凝縮水を吹き飛ばすことができる圧力変化幅とは、燃焼器５内部の形状によって変化するものである。したがって、コントローラ２では、システムの設計時に決定した燃焼器５の形状に応じて、凝縮水の滞留量に対する圧力変化幅やカソードオフガスの流量を決定しておくことになる。また、コントローラ２では、カソードオフガスの流量に対する凝縮水を吹き飛ばす効率が、凝縮水の滞留量が少ないほど低下することを考慮して、カソードオフガスの流量の決定している。更に、コントローラ２では、カソードオフガスの温度が高温であるほど、凝縮水の蒸発が発生するので、当該凝縮水の蒸発分を考慮して、カソードオフガスの流量を調整しても良い。
【００５３】
そして、コントローラ２では、カソードオフガスの流量が十分な値ではないと判定した場合にはステップＳ３６に処理を進めて、カソードオフガスの流量を増加させるようにコンプレッサ３の回転数を増加させて、ステップＳ３３に処理を戻す。一方、コントローラ２では、燃焼器５内でのカソードオフガスの流量が十分な値であると判定した場合にはステップＳ３４に処理を進めて、十分な流量のカソードオフガスを供給した時間が十分な時間か否かを判定する。ここで、コントローラ２では、カソードオフガスを供給することに対する効率がカソードオフガスの温度に影響するために、カソードオフガスが高温であるほど当該カソードオフガスによる凝縮水の蒸発が発生するので、カソードオフガスの供給時間を短く設定して、現在のカソードオフガスの供給時間と比較する。
【００５４】
そして、コントローラ２では、十分な流量のカソードオフガスを供給した時間が十分な時間ではないと判定した場合には、ステップＳ３７に処理を進めて、十分な時間となるまで十分な流量のカソードオフガスを供給するようにコンプレッサ３を継続して回転させて、ステップＳ３３の判定及びステップＳ３４の制御を繰り返して、ステップＳ３５に処理を進める。
【００５５】
ステップＳ３５においては、コントローラ２により、十分な流量のカソードオフガスを十分な時間継続して燃焼器５内に供給したので、触媒である燃焼部１２から水分を除去したと判定して、処理を終了する。
【００５６】
なお、上述したステップＳ６及びステップＳ７の処理も、上述したステップＳ３１〜ステップＳ３７の処理を行うことにより実現される。
【００５７】
［第１実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本発明を適用した第１実施形態に係る燃料電池システムによれば、燃焼器５内を通過するカソードオフガスの流動及びカソードオフガスの圧力を用いて、触媒表面を覆った凝縮水分や燃焼器５内に滞留した凝縮水を吹き飛ばすことができるので、次回のシステム起動時に凝縮水による不具合を防止することができる。
【００５８】
また、この燃料電池システムによれば、システムを停止させる時の運転条件に応じて、凝縮水の滞留量を推定して、カソードオフガスの流量及びカソードオフガスの供給時間を調整することができるので、システム停止前の運転状態に拘わらず、効率的且つ確実に燃焼器５内の凝縮水分を外部に排出させることができる。
【００５９】
［第２実施形態］
つぎに、第２実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。なお、上述の第１実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。また、この第２実施形態の説明においては、燃料電池システムの構成が第１実施形態と同様であるので、当該燃料電池システムの構成の説明を省略する。
【００６０】
この第２実施形態に係る燃料電池システムでは、システム停止時に、燃料としてアノードオフガスを燃焼器５内に導入する点で、上述の第１実施形態に係る燃料電池システムとは異なる。このような燃料電池システムにおけるシステム停止動作は、上述の図４に示した処理に代えて、図５に示すような処理をコントローラ２によって実行する。
【００６１】
すなわち、上述したステップＳ９及びステップＳ１０にて燃焼器５内に滞留している凝縮水を除去する処理において、先ずコントローラ２は、ステップＳ４１でステップＳ３１と同様の処理を行った後のステップＳ４２において、燃料であるアノードオフガスやその他の燃料を燃焼器５に導入する。ここで、燃料電池システムでは、アノードオフガスのみならず、カソードオフガスも燃焼器５内に導入して、燃焼部１２による水素ガスの燃料動作を行わせる。
【００６２】
次のステップＳ４３においては、コントローラ２により、ステップＳ４２にて供給している燃焼器５内でのアノードオフガスの流量が十分な値か否かを判定する。ここで、コントローラ２は、図３の処理を行うことにより推定した凝縮水の滞留量に応じて、燃焼器５内の凝縮水を除去することができるアノードオフガスの十分な流量とする。
【００６３】
すなわち、コントローラ２では、燃焼部１２の燃焼熱によって蒸発させる必要がある凝縮水の滞留量に応じて、アノードオフガスの流量を調整する。具体的には、コントローラ２では、凝縮水の滞留量が少なく、カソードオフガスの流量を増加させても凝縮水を吹き飛ばせないような場合には、燃焼器５内の残存しているカソードオフガス量及び燃焼器５の容量によってアノードオフガスの流量を決定する。例えば、コントローラ２では、ガス容量が１Ｌの燃焼器５である場合には、カソードオフガス量に応じた残留酸素量にも依存するが、燃料として水素ガスを使用している場合には４４０ｃｃ、燃料としてメタンを使用している場合には１１０ｃｃと設定して、ステップＳ４３での判定を行う。
【００６４】
そして、コントローラ２では、アノードオフガスの流量が十分な値ではないと判定した場合には、ステップＳ４４に処理を進めて、ステップＳ４２にてアノードオフガスの供給を開始したことに応じた燃焼器５内の温度が異常であるか否かを判定する。そして、コントローラ２では、アノードオフガスを導入したにも拘わらず温度が予め設定されている異常燃焼温度以上に上昇した場合には燃焼器５内の温度が異常であると判定し、異常処理であるステップＳ５１にて燃料供給を停止して処理を終了する一方、燃焼器５内の温度が異常でないと判定した場合にはステップＳ４５に処理を進めて、アノードオフガスの流量を増加させて、ステップＳ４３に処理を戻す。これにより、コントローラ２では、燃焼器５内の燃焼動作が正常に行われている場合には、燃焼器５に導入するアノードオフガス流量が十分な値になるまで増加させて、燃焼器５内の温度を上昇させる。
【００６５】
一方、コントローラ２では、燃焼器５内でのアノードオフガスの流量が十分な値であると判定した場合にはステップＳ４７に処理を進めて、燃焼器５内の温度が異常であるか否かを判定する。そして、コントローラ２では、燃焼器５内の温度が異常であると判定した場合には異常処理であるステップＳ５１に処理を進めて処理を終了する一方、燃焼器５内の温度が異常ではないと判定した場合にはステップＳ４８に処理を進める。
【００６６】
ステップＳ４８においては、コントローラ２により、アノードオフガスを供給した時間が十分な時間か否かを判定する。ここで、コントローラ２では、燃焼器５内の凝縮水を十分に蒸発する所定時間を予め設定しておき、当該所定時間を超えていない場合にはステップＳ４９に処理を進め、ステップＳ４９にて燃焼器５内の温度が異常であるか否かを判定する。そして、コントローラ２では、燃焼器５内の温度が異常であると判定した場合には、異常処理であるステップＳ５１にて燃料供給を停止して処理を終了する一方、燃焼器５内の温度が異常でないと判定した場合にはステップＳ５０に処理を進めて、アノードオフガスの導入を継続して、ステップＳ４８に処理を戻す。これにより、コントローラ２では、燃焼器５内の燃焼動作が正常に行われている場合には、アノードオフガスの導入が所定時間となるまでステップＳ４８〜ステップＳ５０の処理を繰り返す。
【００６７】
そして、コントローラ２では、燃焼器５が正常な燃焼動作を行っている状態で、十分な流量のアノードオフガスを供給した時間が十分な時間であると判定した場合には、ステップＳ５２に処理を進めて、燃焼器５内の温度が異常であるか否かを判定し、異常でない場合にはステップＳ４６に処理を進めて燃焼器５内の触媒に付着した凝縮水の除去が終了したと判定して処理を終了し、異常であると判定した場合には異常処理であるステップＳ５１に処理を進めて処理を終了する。
【００６８】
なお、上述したステップＳ６及びステップＳ７の処理も、上述したステップＳ４１〜ステップＳ５２の処理を行うことにより実現される。
【００６９】
［第２実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本発明を適用した第２実施形態に係る燃料電池システムによれば、燃焼器５内に凝縮水が滞留していると判定した場合に、燃焼器５に燃料を導入して燃焼器５内の温度を上昇させることにより凝縮水を蒸発して除去することができ、更には、アノードオフガスの流動及びアノードオフガスの圧力を用いて、触媒表面を覆った凝縮水分や燃焼器５内に滞留した凝縮水を燃焼圧によって燃焼器５の出口側に排出することができるので、次回のシステム起動時に凝縮水による不具合を防止することができる。
【００７０】
また、この燃料電池システムによれば、システムを停止させる時の運転条件に応じて、凝縮水の滞留量を推定して、燃料の流量及び燃料の供給時間を調整することができるので、システム停止前の運転状態に拘わらず、効率的且つ確実に燃焼器５内の凝縮水分を外部に排出させることができ、更には燃焼器５での異常燃焼の発生を防止することができる。
【００７１】
［第３実施形態］
つぎに、第３実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００７２】
この第３実施形態に係る燃料電池システムは、図６に示すように、燃焼部１２の触媒に電流を供給するバッテリ回路２１を備える点で、第１実施形態に係る燃料電池システムの構成とは異なる。このバッテリ回路２１は、燃焼部１２の触媒と回路制御装置２３を介して接地端子２２と接続され、燃焼部１２内に電流供給するように構成されている。
【００７３】
このような燃料電池システムは、燃焼器５内の凝縮水を除去する場合に、バッテリ回路２１から燃焼部１２に電流を供給するようにコントローラ２によって回路制御装置２３を制御する。これにより、燃料電池システムは、燃焼部１２の触媒に自己発熱機能を付与して、燃焼器５内の温度を上昇させることができる。
【００７４】
このような燃料電池システムでは、システム停止時に、上述の図４及び図５に示した処理に代えて、図７に示すような処理をコントローラ２によって実行する。
【００７５】
すなわち、コントローラ２では、先ずステップＳ６１において、燃焼器５の燃焼部１２である触媒の凍結を防止するように各部を制御する処理を開始し、ステップＳ６２において、燃焼部１２に電流供給するようにバッテリ回路２１を制御する。これにより、燃焼器５では、燃焼部１２が自己発熱し、内部温度が上昇する。
【００７６】
次のステップＳ６３においては、コントローラ２により、ステップＳ６２にて燃焼部１２への電流供給を開始したことによって、燃焼部１２の加熱が、燃焼器５内の凝縮水を蒸発させるのに十分な熱量であるか否かを判定する。このとき、コントローラ２では、燃焼部１２の温度を検出し、当該燃焼部１２の温度が所定値（例えば１００℃）以上であるか否かを判定する。そして、コントローラ２では、燃焼部１２の加熱が十分であると判定した場合にはステップＳ６４に処理を進める一方、燃焼部１２の加熱が十分でないと判定した場合にはステップＳ６５に処理を進めて、燃焼部１２への電流量を高くするようにバッテリ回路２１を制御してステップＳ６３に処理を戻す。
【００７７】
ステップＳ６４においては、コントローラ２により、燃焼部１２の加熱が十分な状態を、十分な時間継続したか否かを判定する。ここで、十分な時間とは、燃焼器５の容量や、凝縮水の滞留量によって異なる値を設定しておく。そして、コントローラ２では、燃焼部１２の加熱が十分な状態を、十分な時間継続していないと判定した場合にはステップＳ６６にて燃焼部１２への加熱を継続するようにバッテリ回路２１を制御し、燃焼部１２の加熱が十分な状態を、十分な時間継続したと判定した場合にはステップＳ６７に処理を進めて、処理を終了する。
【００７８】
なお、上述したステップＳ６及びステップＳ７の処理も、上述したステップＳ６１〜ステップＳ６７の処理を行うことにより実現される。
【００７９】
［第３実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本発明を適用した第３実施形態に係る燃料電池システムによれば、燃焼器５内に凝縮水が滞留していると判定した場合に、燃焼部１２に電流供給をして自己発熱させ、触媒表面を覆った凝縮水分や燃焼器５内に滞留した凝縮水を蒸発させると共に、蒸発による燃焼器５内圧の上昇によって凝縮水分を燃焼器５下流へと排出することができ、次回のシステム起動時に凝縮水による不具合を防止することができる。
【００８０】
また、この燃料電池システムによれば、システムを停止させる時の運転条件に応じて、凝縮水の滞留量を推定して、燃焼部１２の発熱量及び発熱時間を調整することができるので、システム停止前の運転状態に拘わらず、効率的且つ確実に燃焼器５内の凝縮水分を外部に排出させることができる。
【００８１】
［第４実施形態］
つぎに、第４実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。この第４実施形態の説明においては、燃料電池システムの構成が第３実施形態と同様であるので、当該燃料電池システムの構成の説明を省略する。
【００８２】
この第４実施形態に係る燃料電池システムは、システム停止時に、燃焼器５内にカソードオフガス等の酸化剤ガスを導入する動作と、燃焼器５内に燃料を導入する動作と、燃焼部１２を自己発熱させる動作とを組み合わせて行うことにより、燃焼器５内の凝縮水を除去することを特徴とするものである。
【００８３】
このような燃料電池システムでは、システム停止時に、上述の図４、図５及び図７に示した処理に代えて、図８に示すような処理をコントローラ２によって実行する。
【００８４】
すなわち、コントローラ２では、先ずステップＳ７１において、燃焼器５の燃焼部１２である触媒の凍結を防止するように各部を制御する処理を開始し、ステップＳ７２において、燃焼器５内の凝縮水を除去する動作を選択する。このとき、コントローラ２では、推定された凝縮水の滞留量が多い（例えば１００ｃｃ以上）場合には当該凝縮水を燃焼器５から押し出す動作を選択してステップＳ７３に処理を進め、推定された凝縮水の滞留量が少ない（例えば１００ｃｃ未満）場合には凝縮水を蒸発させる動作を選択してステップＳ７６に処理を進める。
【００８５】
ステップＳ７３においては、コントローラ２により、上述したステップＳ３１〜ステップＳ３７の処理を行うことにより、酸化剤ガスを燃焼器５内に導入して燃焼器５内に圧力変化を発生させて凝縮水を吹き飛ばす動作をさせて、ステップＳ７４に処理を進めて、ステップＳ７３にて行った凝縮水の凍結対策が十分であるか否かを判定する。そして、コントローラ２では、凝縮水の凍結対策が十分であると判定した場合にはステップＳ７５に処理を進めて処理を終了し、凝縮水の凍結対策が十分でないと判定した場合にはステップＳ７６に処理を進める。
【００８６】
ステップＳ７６においては、コントローラ２により、凝縮水を蒸発させるために、燃焼部１２を加熱する動作又は燃焼器５に燃料を導入する動作の何れかの動作を選択し、燃焼部１２を加熱する動作を行う場合には、ステップＳ７９に処理を進めてステップＳ６１〜ステップＳ６７の処理を行い、燃料を導入する動作を行う場合には、ステップＳ７７に処理を進めてステップＳ４１〜ステップＳ５２の処理を行う。
【００８７】
次に、コントローラ２では、ステップＳ７８において、ステップＳ７７又はステップＳ７９の処理を行うことにより、凝縮水の滞留量が少なくなって凝縮水の凍結対策が十分になされたか否かを判定する。そして、コントローラ２では、凝縮水の凍結対策が十分になされた場合にはステップＳ７５に処理を進めてシステムを停止させ、凝縮水の凍結対策が十分でないと判定した場合にはステップＳ７６以降の処理を繰り返す。
【００８８】
なお、この第４実施形態においては、ステップＳ７２において凝縮水の滞留量が多い場合には先ず燃焼器５に酸化剤ガスを導入して、その後、凝縮水を蒸発させる場合について説明したが、ステップＳ７６において、先ず燃料の燃焼熱または燃焼部１２に電流供給によって燃焼器５内の温度を上昇させた後に燃焼部１２に酸化剤ガスを供給するようにしても良い。また、ステップＳ７８において凝縮水の凍結対策が十分でないと判定した場合にはステップＳ７２に処理を戻し、ステップＳ７２以降を繰り返しても良い。また、コントローラ２では、燃焼器５に導入した酸化剤ガスの温度、流量、供給時間等から酸化剤ガスによって吹き飛ばした凝縮水量を求め、当該凝縮水量をシステム停止前に推定した凝縮水の滞留量から減算して、蒸発によって除去する必要がある凝縮水の滞留量を求め、燃料供給量や燃焼部１２への電流供給量を調整しても良い。
【００８９】
［第４実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本発明を適用した第４実施形態に係る燃料電池システムによれば、酸化剤ガスにより凝縮水を吹き飛ばす動作と、燃料の燃焼熱によって凝縮水を蒸発させる動作と、燃焼部１２の加熱によって凝縮水を蒸発させる動作とを組み合わせて行うことにより、上述した第１〜第３実施形態に係る燃料電池システムと比較して、更に効率的且つ確実に凝縮水を燃焼器５外に排出することができ、触媒の凍結等を防止することができる。
【００９０】
［燃焼器の他の構成例］
つぎに、上述した第１〜第４実施形態に係る燃料電池システムを構成する燃焼器５の他の構成例について説明する。
【００９１】
「第１構成例」
第１構成例に係る燃焼器３０は、図９に示すように、燃焼部１２の下流側に圧損要素３１を設け、当該圧損要素３１の上流側の配管に液水ドレン配管３２を設け、更に、圧損要素３１の下流側の配管３３と液水ドレン配管３２とを接続して構成されている。また、この燃焼器３０において、液水ドレン配管３２としては、例えば燃焼器３０の筐体と同様にＳＵＳ等の容器や配管を用いる。
【００９２】
このような燃焼器３０では、筐体の下部に液水ドレン配管３２が接続され、当該液水ドレン配管３２が下流側の配管３３と接続されているので、燃焼部１２にて蒸発されない凝縮水を、液水ドレン配管３２を介して下流側の配管３３に送るようになっている。ここで、燃焼器３０では、酸化剤ガスや燃料が導入されたり、燃焼部１２の燃焼圧が内部に加わると、凝縮水を液水ドレン配管３２に押し出すように作用して、凝縮水を下流側の配管３３に導くことができる。
【００９３】
このような燃焼器３０を備えた燃料電池システムでは、ステップＳ２において凝縮水の滞留量を推定して、凝縮水の除去するか否かを判定するときに、液水ドレン配管３２の容量と、推定した凝縮水の滞留量とを比較する。そして、燃料電池システムでは、推定した凝縮水の滞留量が液水ドレン配管３２の容量よりも少ない場合には、燃焼部１２の触媒の凍結が発生しないために、凝縮水を除去する動作を行わずにシステムの停止を行うことができる。また、この燃料電池システムでは、推定した凝縮水の滞留量から液水ドレン配管３２の容量を減算した残留凝縮水量が少ない場合には、酸化剤ガスを燃焼器３０に導入する動作を行わずに、凝縮水を蒸発させる動作を行って、効率的に凝縮水を除去することができる。
【００９４】
なお、このような燃焼器３０において、液水ドレン配管３２の容量を、システム停止時に滞留する凝縮水量を考慮して長くすると共に、液水ドレン配管３２での圧損を考慮して短く設計することによって、凝縮水の除去を行う頻度等を低くすることもできる。また、液水ドレン配管３２を短くする場合において、圧損が低くなって必要以上の凝縮水及び燃焼ガスが液水ドレン配管３２に流通してしまう場合、液水ドレン配管３２内にオリフィス等の圧損要因を設置することが望ましい。
【００９５】
また、この燃料電池システムでは、燃焼部１２の下流側に圧損要素３１を設けることにより、当該圧損要素３１による圧損によって効率的に凝縮水を液水ドレン配管３２に導くことができ、確実に凝縮水を燃焼器３０外へ排出することが可能となる。
【００９６】
したがって、このような燃焼器３０を備えた燃料電池システムによれば、第１実施形態〜第４実施形態の何れかの動作を行った場合であっても、更に効率的且つ確実に凝縮水の除去して、次回のシステム起動時の不都合を防止することができる。
【００９７】
なお、この燃焼器３０においては、圧損要素３１として流量調整を行うオリフィスを設けても良く、更には、燃料電池スタック１の温度調整を行うための冷却媒体配管と接続された熱交換器を設けても良い。このように圧損要素３１として熱交換器を用いることにより、燃焼部１２での燃焼熱をＬＬＣや純水等の冷却媒体との間で熱交換させることができ、システム全体としての熱効率を向上させることができる。
【００９８】
「第２構成例」
第２構成例に係る燃焼器４０は、図１０に示すように、筐体の下部に液水貯蔵タンク４１を備えて構成されている。
【００９９】
このような燃焼器４０では、システム停止時に内部に凝縮水が発生した場合、当該凝縮水を液水貯蔵タンク４１に貯蔵する。また、この燃焼器４０において、液水貯蔵タンク４１は、例えば燃焼器４０の筐体と同様にＳＵＳ等の容器や配管を用いる。これにより、燃焼器４０では、システム停止時に燃焼部１２の触媒に付着する凝縮水を液水貯蔵タンク４１に貯蔵することができる。
【０１００】
このような燃焼器４０を備えた燃料電池システムでは、ステップＳ２において凝縮水の滞留量を推定して、凝縮水の除去するか否かを判定するときに、液水貯蔵タンク４１の容量と、推定した凝縮水の滞留量とを比較する。そして、燃料電池システムでは、推定した凝縮水の滞留量が液水貯蔵タンク４１の容量よりも少ない場合には、燃焼部１２の触媒の凍結が発生しないために、凝縮水を除去する動作を行わずにシステムの停止を行うことができる。また、この燃料電池システムでは、推定した凝縮水の滞留量から液水貯蔵タンク４１の容量を減算した残留凝縮水量が少ない場合には、酸化剤ガスを燃焼器４０に導入する動作を行わずに、凝縮水を蒸発させる動作を行って、効率的に凝縮水を除去することができる。
【０１０１】
なお、このような燃焼器４０において、液水貯蔵タンク４１の容量を、システム停止時に滞留する凝縮水量を考慮して、燃料電池スタック１の運転条件等に基づいて設計することによって凝縮水の除去を行う頻度等を低くすることもできる。
【０１０２】
したがって、このような燃焼器４０を備えた燃料電池システムによれば、第１実施形態〜第４実施形態の何れかの動作を行った場合であっても、更に効率的且つ確実に凝縮水の除去して、次回のシステム起動時の不都合を防止することができる。
【０１０３】
「第３構成例」
第３構成例に係る燃焼器５０は、図１１に示すように、筐体の下部に液水貯蔵タンク４１を備えると共に燃焼部１２の下流側に圧損要素３１を設け、更に、圧損要素３１の下流側の配管３３と液水貯蔵タンク４１とを液水ドレン配管３２で接続して構成されている。このような燃焼器５０では、筐体の下部に液水貯蔵タンク４１が設けられ、当該液水貯蔵タンク４１と下流側の配管３３とを液水ドレン配管３２を介して接続しているので、燃焼部１２にて蒸発されない凝縮水が液水貯蔵タンク４１に貯蔵され、液水ドレン配管３２を介して下流側の配管３３に送るようになっている。
【０１０４】
ここで、燃焼器５０では、酸化剤ガスや燃料が導入されたり、燃焼部１２の燃焼圧が内部に加わると、凝縮水を液水貯蔵タンク４１及び液水ドレン配管３２に押し出すように作用して、凝縮水を下流側の配管３３に導くことができる。
【０１０５】
このような燃焼器５０を備えた燃料電池システムでは、ステップＳ２において凝縮水の滞留量を推定して、凝縮水の除去するか否かを判定するときに、液水貯蔵タンク４１の容量と液水ドレン配管３２の容量とを加算した容量と、推定した凝縮水の滞留量とを比較する。そして、燃料電池システムでは、推定した凝縮水の滞留量が液水貯蔵タンク４１と液水ドレン配管３２とを加算した容量よりも少ない場合には、燃焼部１２の触媒の凍結が発生しないために、凝縮水を除去する動作を行わずにシステムの停止を行うことができる。また、この燃料電池システムでは、推定した凝縮水の滞留量から、液水貯蔵タンク４１及び液水ドレン配管３２とを加算した容量を減算した残留凝縮水量が少ない場合には、酸化剤ガスを燃焼器５０に導入する動作を行わずに、凝縮水を蒸発させる動作を行って、効率的に凝縮水を除去することができる。
【０１０６】
なお、このような燃焼器５０において、液水貯蔵タンク４１と液水ドレン配管３２とを加算した容量を、システム停止時に滞留する凝縮水量を考慮して設計することによって凝縮水の除去を行う頻度等を低くすることもできる。また、液水ドレン配管３２によっても凝縮水を除去することができるので、液水貯蔵タンク４１の容量を小さくして、燃焼器５０の小型化することができる。
【０１０７】
また、この燃料電池システムでは、燃焼部１２の下流側に圧損要素３１を設けることにより、当該圧損要素３１による圧損によって効率的に凝縮水を液水ドレン配管３２に導くことができ、確実に凝縮水を燃焼器５０外へ排出することが可能となる。
【０１０８】
したがって、このような燃焼器５０を備えた燃料電池システムによれば、第１実施形態〜第４実施形態の何れかの動作を行った場合であっても、更に効率的且つ確実に凝縮水の除去して、次回のシステム起動時の不都合を防止することができる。
【０１０９】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明を適用した第１実施形態に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用した第１実施形態に係る燃料電池システムによるシステム停止動作の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明を適用した第１実施形態に係る燃料電池システムによるシステム停止動作において、燃焼器内に凝縮水の滞留がしているか否かを判定するときの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明を適用した第１実施形態に係る燃料電池システムによるシステム停止動作において、燃焼器内の凝縮水を酸化剤ガスによって除去するときの処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明を適用した第２実施形態に係る燃料電池システムによるシステム停止動作において、燃焼器内の凝縮水を燃料の燃焼熱によって除去するときの処理手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明を適用した第３実施形態に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明を適用した第３実施形態に係る燃料電池システムによるシステム停止動作において、燃焼器内の凝縮水を触媒の加熱によって除去するときの処理手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明を適用した第４実施形態に係る燃料電池システムによるシステム停止動作において、燃焼器内の凝縮水を酸化剤ガス、燃料の燃焼熱及び触媒の加熱によって除去するときの処理手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明を適用した燃料電池システムにおける第１構成例に係る燃焼器の構成を示す図である。
【図１０】本発明を適用した燃料電池システムにおける第２構成例に係る燃焼器の構成を示す図である。
【図１１】本発明を適用した燃料電池システムにおける第３構成例に係る燃焼器の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１  燃料電池スタック
２  コントローラ
３  コンプレッサ
４  パージ弁
５，３０，４０，５０  燃焼器
１１  混合気形成部
１２  燃焼部
２１  バッテリ回路
２２  接地端子
２３  回路制御装置
３１  圧損要素
３２  液水ドレン配管
３３  配管
４１  液水貯蔵タンク
【図１】
2005166263.tif 000003
【図２】
2005166263.tif 000004
【図３】
2005166263.tif 000005
【図４】
2005166263.tif 000006
【図５】
2005166263.tif 000007
【図６】
2005166263.tif 000008
【図７】
2005166263.tif 000009
【図８】
2005166263.tif 000010
【図９】
2005166263.tif 000011
【図１０】
2005166263.tif 000012
【図１１】
2005166263.tif 000013