(57)【要約】【課題】触媒燃焼器に対する反応ガスの供給を、燃料ガスの消費効率を良好に維持すると共に、触媒の劣化を抑制して行う燃料電池発電システムを提供することを目的とする。【解決手段】触媒燃焼器２１への水素ガスの供給量を調節する水素流量調節弁２５と、触媒燃焼器２１への空気の供給量を調節するエアポンプ４と、触媒燃焼器２１の温度を検出する触媒温度センサ２２と、触媒燃焼器２１の起動時は、触媒燃焼器２１に供給される反応ガス中の水素濃度をエアポンプ４及び水素流量調節弁２５により第１の濃度に制御し、触媒燃焼器２１の起動後、触媒温度センサ２２の検出温度Ｔcatが所定温度以上となったときに、触媒燃焼器２１に供給される反応ガス中の水素濃度をエアポンプ４及び水素流量調節弁２５により前記第１の濃度よりも低い第２の濃度に制御する燃料ガス濃度制御手段５１とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、該燃料電池と熱交換する熱交換媒体の循環路と、該循環路中の途中に設けられて該循環路を循環する熱交換媒体との間で熱交換する熱交換器と、含酸素ガスと燃料ガスとを触媒燃焼させて該熱交換器を加熱する触媒燃焼器と、該触媒燃焼器に含酸素ガスを供給する含酸素ガス供給手段と、該触媒燃焼器に燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、前記燃料電池の温度を検出する燃料電池温度検出手段と、前記燃料電池を始動する際の該燃料電池温度検出手段の検出温度が所定の下限温度以下であるときに、前記触媒燃焼器を作動させて前記熱交換媒体を介して前記燃料電池を予熱する燃料電池予熱制御手段とを備えた燃料電池発電システムにおいて、
前記含酸素ガス供給手段による前記触媒燃焼器への含酸素ガスの供給量と、該燃料ガス供給手段による前記触媒燃焼器への燃料ガスの供給量とのうちの少なくともいずれか一方を調節するガス供給量調節手段と、
前記触媒燃焼器の温度を検出する触媒温度検出手段と、
前記触媒燃焼器の起動時は、前記触媒燃焼器に供給されるガス中の燃料ガスの濃度を前記ガス供給量調節手段を介して第１の濃度に制御し、前記触媒燃焼器の起動後、前記触媒温度検出手段の検出温度が所定温度以上となったときに、前記触媒燃焼器に供給される燃料ガスの濃度を前記ガス供給量調節手段を介して前記第１の濃度よりも低く設定された第２の濃度に制御する燃料ガス濃度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】
前記燃料ガス濃度制御手段は、前記触媒燃焼器の起動時における前記触媒温度検出手段の検出温度に応じて、前記第１の濃度を変更す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】
燃料電池と、該燃料電池の温度を検出する燃料電池温度検出手段と、該燃料電池を加熱するための熱交換媒体を循環させる循環路と、該循環路中に設けられた熱交換器と、含酸素ガスと燃料ガスとを触媒燃焼させて該熱交換器を加熱する触媒燃焼器と、該触媒燃焼器に含酸素ガスを供給する含酸素ガス供給手段と、該触媒燃焼器に燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、前記燃料電池を始動する際の前記燃料電池温度検出手段の検出温度が所定の下限温度以下であるときに、前記触媒燃焼器を作動させて前記熱交換媒体を介して前記燃料電池を予熱する燃料電池予熱制御手段とを備えた燃料電池発電システムにおいて、
前記含酸素ガス供給手段による前記触媒燃焼器への含酸素ガスの供給量と該燃料ガス供給手段による前記触媒燃焼器への燃料ガスの供給量とのうちの少なくともいずれか一方を調節するガス供給量調節手段と、
前記触媒燃焼器の起動時は、前記ガス供給量調節手段により前記触媒燃焼器に供給されるガス中の燃料ガスの濃度を第１の濃度とし、前記触媒燃焼器の起動後、前記触媒燃焼器の温度が所定温度上昇するのに要する時間を想定して予め設定された所定時間が経過したときに、前記ガス供給量調節手段により前記触媒燃焼器に供給される燃料ガスの濃度を前記第１の濃度よりも低く設定された第２の濃度とする燃料ガス濃度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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温度下において燃料電池を始動する際に、燃料電池の予熱を行う燃料電池発電システムに関し、特に熱交換媒体を循環させて燃料電池と熱交換媒体との間で熱交換を行うことによって、燃料電池を予熱する燃料電池発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池においては、燃料となる水素等の還元性ガスと空気等の含酸素ガスとを電気化学反応させて電子を取り出す際に、反応生成水が生じる。そして、この反応生成水が反応ガスの供給路内で結露した状態で燃料電池の作動を停止したときに、燃料電池の温度が氷点下まで低下したときには、反応ガスの供給路に結露した水が凍結して反応ガスの供給が妨げられ、燃料電池が始動し難くなる。
【０００３】
ここで、図４（ａ）に示したように、燃料電池発電システムにおいては、一般に、燃料電池１００の作動時に燃料電池１００を冷却するために、燃料電池１００と接続されて熱交換媒体である水をポンプ１０２により循環させる循環路１０１と、循環路１０１中の水を冷却するための放熱器１０３とが備えられている。
【０００４】
そこで、循環路１０１の途中に熱交換器１０４を設け、また、水の循環径路を放熱器１０３側の１０１ａと放熱器１０３をバイパスする１０１ｂ側とに切替える切替え弁１０５，１０６を設けて、低温時に燃料電池１００を始動させるときには、触媒燃焼器１０７を作動させて熱交換器１０４により循環路１０１中の水を加熱することによって、燃料電池１００を予熱するようにした燃料電池発電システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
なお、触媒燃焼器１０７は、空気供給手段１０８から供給される空気と水素供給手段１０９により供給される水素とを触媒燃焼させるものである。また、燃料電池１００の予熱時には、切替え弁１０５，１０６により、放熱器１０３側の循環路１０３ａが閉じられて、循環路１０１ｂを経由して水が循環する。
【特許文献１】特開２００３−２４３００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図４（ａ）に示した触媒燃焼器１０７に用いられる触媒（例えばＰt系の貴金属触媒）は、常温域では十分な活性を示すが、低温域（特に氷点下環境）においては活性が低下し、触媒燃焼反応が進行し難くなる。そのため、氷点下環境における触媒燃焼の状況を踏まえて触媒燃焼器に供給する燃料ガスの量を設定しないと、触媒燃焼が速やかに進行せず未反応の燃料ガスが無駄に排出されることになって、触媒燃焼器における燃料ガスの消費効率が悪化する。
【０００７】
また、図４（ｂ）は、縦軸を触媒燃焼器１０７における触媒燃焼温度（Ｔ）に設定し、横軸を触媒燃焼器１０７に供給される反応ガス中の水素濃度（Ｄ）に設定したグラフであり、水素濃度が高いほど触媒燃焼温度が高くなることを示している。そして、触媒燃焼により耐熱温度を超える高温まで触媒が加熱されると、触媒の劣化を生じる場合がある。そのため、触媒が耐熱温度を超えることを抑制して、触媒燃焼器１０７を作動させる必要がある。
【０００８】
本発明は、かかる背景を鑑みてなされたものであり、触媒燃焼器に対する反応ガスの供給を、燃料ガスの消費効率を良好に維持すると共に、触媒の劣化を抑制して行う燃料電池発電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】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、燃料電池と、該燃料電池と熱交換する熱交換媒体の循環路と、該循環路中の途中に設けられて該循環路を循環する熱交換媒体との間で熱交換する熱交換器と、含酸素ガスと燃料ガスとを触媒燃焼させて該熱交換器を加熱する触媒燃焼器と、該触媒燃焼器に含酸素ガスを供給する含酸素ガス供給手段と、該触媒燃焼器に燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、前記燃料電池の温度を検出する燃料電池温度検出手段と、前記燃料電池を始動する際の該燃料電池温度検出手段の検出温度が所定の下限温度以下であるときに、前記触媒燃焼器を作動させて前記熱交換媒体を介して前記燃料電池を予熱する燃料電池予熱制御手段とを備えた燃料電池発電システムの改良に関する。
【００１０】
そして、本発明の第１の態様は、前記含酸素ガス供給手段による前記触媒燃焼器への含酸素ガスの供給量と、該燃料ガス供給手段による前記触媒燃焼器への燃料ガスの供給量とのうちの少なくともいずれか一方を調節するガス供給量調節手段と、前記触媒燃焼器の温度を検出する触媒温度検出手段と、前記触媒燃焼器の起動時は、前記触媒燃焼器に供給されるガス中の燃料ガスの濃度を前記ガス供給量調節手段を介して第１の濃度に制御し、前記触媒燃焼器の起動後、前記触媒温度検出手段の検出温度が所定温度以上となったときに、前記触媒燃焼器に供給される燃料ガスの濃度を前記ガス供給量調節手段を介して前記第１の濃度よりも低く設定された第２の濃度に制御する燃料ガス濃度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
かかる本発明によれば、前記燃料ガス濃度制御手段は、前記触媒燃焼器の起動時は前記触媒燃焼器に供給される燃料ガスの濃度を第１の濃度に制御すると共に、前記触媒燃焼器の起動後、前記触媒温度検出手段の検出温度が前記所定温度以上となったときに、前記触媒燃焼器に供給される燃料ガスの濃度を該第１の濃度よりも低い第２の濃度に制御する。
【００１２】
この場合、前記触媒燃焼器の起動時は、前記触媒燃焼器に供給される燃料ガスの濃度が高く設定され、これにより、前記触媒燃焼器の燃焼開始を容易にすると共に、前記触媒燃焼機器の燃焼温度を速やかに上昇させて触媒の活性を促すことができる。そのため、前記触媒燃焼器の燃料開始の遅れや触媒の活性の遅れにより、未反応の燃料ガスが排出されること抑制して、前記触媒燃焼器における燃料ガスの消費効率を高めることができる。また、前記触媒温度検出手段の検出温度が所定温度以上となったときには、前記触媒燃焼器に供給される燃料ガスの濃度が低下して触媒燃焼温度の上昇が抑制されるため、過熱により前記触媒燃焼器の劣化が生じることを抑制することができる。
【００１３】
また、前記燃料ガス濃度制御手段は、前記触媒燃焼器の起動時における前記触媒温度検出手段の検出温度に応じて、前記第１の濃度を変更することを特徴とする。
【００１４】
かかる本発明において、前記触媒燃焼器の温度が変化し、それに応じて触媒の活性度合が変化すると、ある濃度で前記触媒燃焼器に燃料ガスを供給したときに、触媒燃焼で消費される燃料ガスの割合が変化する。そのため、前記触媒温度検出手段の検出温度に応じて、前記第１の濃度を変更することによって、触媒燃焼に供しない無駄な燃料ガスが前記触媒燃焼器に供給されることを抑制して、前記触媒燃焼器における燃料ガスの消費効率を高めることができる。
【００１５】
また、本発明の第２の態様は、前記含酸素ガス供給手段による前記触媒燃焼器への含酸素ガスの供給量と該燃料ガス供給手段による前記触媒燃焼器への燃料ガスの供給量とのうちの少なくともいずれか一方を調節するガス供給量調節手段と、前記触媒燃焼器の起動時は、前記ガス供給量調節手段により前記触媒燃焼器に供給されるガス中の燃料ガスの濃度を第１の濃度とし、前記触媒燃焼器の起動後、前記触媒燃焼器の温度が所定温度上昇するのに要する時間を想定して予め設定された所定時間が経過したときに、前記ガス供給量調節手段により前記触媒燃焼器に供給される燃料ガスの濃度を前記第１の濃度よりも低く設定された第２の濃度とする燃料ガス濃度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
かかる本発明によれば、前記第２の態様と同様に、前記触媒燃焼器の起動時における燃料ガスの消費効率を高めることができる。そして、前記燃料ガス濃度制御手段は、前記触媒燃焼器の起動後、前記触媒燃焼器の温度が所定温度上昇するのに要する時間を想定して予め設定された所定時間が経過したときに、前記触媒燃焼器に供給される燃料ガスの濃度を前記第２の濃度に低下させる。そのため、前記触媒燃焼器の温度検出する手段を備えることなく、コストダウンを図って過熱による前記触媒燃焼器の劣化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態について、図１〜図６を参照して説明する。図１は本発明の燃料電池発電システムの全体構成図、図２は図１に示した燃料電池発電システムにおける燃料電池の予熱処理のフローチャート、図３は予熱処理実行時の触媒温度、反応ガス中の水素濃度、排気ガス中の未燃水素濃度、空気の供給流量、及び水素の供給流量の時間推移を示したグラフである。
【００１８】
図１を参照して、本発明の燃料電池発電システム１には、水素と空気を反応ガスとした電気化学反応を生じさせて電流を出力する燃料電池２、燃料電池２に水素（本発明の燃料ガスに相当する）を供給する水素タンク３（本発明の燃料ガス供給手段に相当する）、燃料電池１に空気（本発明の含酸素ガスに相当する）を供給するエアポンプ４（本発明の含酸素ガス供給手段に相当する）、未反応の水素を燃料電池１の水素極に戻す水素ポンプ５、燃料電池１と接続されて熱交換媒体としての水が流通する循環路６、循環路６中に水を循環させるための水ポンプ７、水の循環径路を６ａ側と６ｂ側とに切替える切替え弁８ａ，８ｂ、循環路６ａの途中に設けられて流通する水から吸熱する放熱器９、及び燃料電池１の温度（Ｔstk）を検出する燃料電池温度センサ１０が備えられている。
【００１９】
さらに、燃料発電システム１には、循環路６の途中に設けられて流通する水との間で熱交換を行う熱交換器２０、熱交換器２０を加熱する触媒燃焼器２１、触媒燃焼器２１の温度を検出する触媒温度センサ２２、水素タンク３から触媒燃焼器２１への水素の供給／遮断を切替える水素遮断弁２３、触媒燃焼器２１に供給される水素の流量を検出する水素流量計２４、触媒燃焼器２１に供給される水素の流量を調節する水素流量調節弁２５（本発明のガス供給量調節手段に相当する）、及び燃料電池システム１の全体的な作動を制御する電子ユニットであるコントローラ３０が備えられている。
【００２０】
そして、コントローラ３０から出力される制御信号により、エアポンプ４のモータ４０、水素ポンプ５のモータ４１、水ポンプ７のモータ４２、切替え弁８ａ，８ｂ、水素遮断弁２３、及び水素流量調節弁２５の作動が制御される。また、燃料電池温度センサ１０の検出温度Ｔstk、触媒温度センサ２２の検出温度Ｔcat、水素流量計２４の検出流量、及びエアポンプ４のモータ４０に備えられた回転数センサ４５の検出回転数の各検出信号が、コントローラ３０に入力される。
【００２１】
触媒燃焼器２１は、低温時に燃料電池２を始動させる際に、燃料電池２の予熱するためのものであり、触媒（例えばＰt系の貴金属触媒）を用いて水素と酸素の触媒反応を生じさせ、このとき発生する熱により熱交換器２０を加熱する。
【００２２】
そして、このように燃料電池２を予熱することにより、燃料電池２の反応ガス（水素及びは空気）の流路中で生じ得る結露の凍結を除去して燃料電池２への反応ガスの供給を良好な状態に回復させ、燃料電池２の始動を容易にすることができる。そこで、コントローラ３０に備えられた燃料電池予熱制御手段５０は、低温時に燃料電池２を始動させるときには、触媒燃焼器２１を作動させて燃料電池２の予熱処理を行う。
【００２３】
なお、コントローラ３０は、燃料電池２の予熱処理を行うときには、切替え弁８ａ，８ｂにより放熱器９をバイパスする６ｂ側に水の循環径路を設定する。また、通常の燃料電池２の運転時には、コントローラ３０は、水素遮断弁２３を閉弁して触媒燃焼器２１の作動を停止し、切替え弁８ａ，８ｂにより放熱器９が設けられた６ａ側に水の循環径路を設定して、循環路６中の水を放熱器９を経由して循環させる。そして、これにより、電気化学反応に伴って発熱する燃料電池２を冷却する。
【００２４】
以下、図２に示したフローチャートに従って、燃料電池予熱制御手段５０による燃料電池２の予熱処理の実行手順について説明する。
【００２５】
燃料電池予熱制御手段５０は、先ず、ＳＴＥＰ１で燃料電池温度センサ１０により燃料電池２の温度Ｔstkを検出する。そして、次のＳＴＥＰ２で燃料電池２の温度Ｔstkが所定の下限温度Ｔ1（例えば０℃，燃料電池２の性能に応じて設定される）以下であるか否かを判断し、ＴstkがＴ1以下であるときはＳＴＥＰ３に進む。一方、ＴstkがＴ1を超えているときには、ＳＴＥＰ１３に進んで燃料電池２の予熱は行わない。
【００２６】
ＳＴＥＰ３で、燃料電池予熱制御手段５０は、予め設定された初期値で触媒燃焼器２１に空気が供給されるように、エアポンプ４のモータ４０の回転数を制御する。次のＳＴＥＰ４及びＳＴＥＰ５は、コントローラ３０に備えられた燃料ガス濃度制御手段５１による処理である。燃料ガス濃度制御手段５１は、ＳＴＥＰ４で、ＳＴＥＰ３における前記初期値に応じて、触媒燃焼器２１に供給されるガス中の水素濃度が第１の濃度（例えば１４％）となる水素の供給量を算出し、ＳＴＥＰ５で、水素遮断弁２３を開弁すると共に該供給量が得られるように水素流量調節弁２５の開度を制御する。これにより、触媒燃焼器２１には、水素の濃度が高い反応ガスが供給される。
【００２７】
ここで、触媒燃焼器２１の起動時には、水素の濃度が高い反応ガスを供給した方が、触媒燃焼器２１における触媒燃焼が進行し易く、燃焼せずに無駄に排出される水素の量が少なくなる。そのため、触媒燃焼器２１における水素の消費効率を向上させて、速やかに触媒燃焼を進行させることができる。
【００２８】
そして、燃料電池予熱制御手段５０は、ＳＴＥＰ６で触媒温度センサ２２により触媒燃焼器２１の温度Ｔcatを検出し、ＳＴＥＰ７でＴcatが予め定められた所定温度Ｔ2（例えば２５℃，触媒の性能に応じて、触媒の劣化が抑制される温度に設定される）以上となるまで、第１の濃度による反応ガスの供給を継続する。
【００２９】
ＳＴＥＰ７で、触媒燃焼器２１の温度Ｔcatが所定温度Ｔ2以上となったときに、ＳＴＥＰ８に進む。ＳＴＥＰ８〜ＳＴＥＰ１０は、燃料ガス濃度制御手段５１による処理である。燃料ガス濃度制御手段５１は、ＳＴＥＰ８で、エアポンプ４のモータ４０の回転数を上げて触媒燃焼器２１への空気の供給量を増加させる。そして、次のＳＴＥＰ９で、燃料ガス濃度制御手段５１は、増加した空気の供給量に応じて、触媒燃焼器２１に供給される反応ガス中の水素濃度が、前記第１の濃度よりも低く設定された第２の濃度（例えば８％）となる水素の供給量を算出し、ＳＴＥＰ１０で、該供給量が得られるように水素流量調節弁２５の開度を制御する。
【００３０】
これにより、触媒燃焼器２１に供給される反応ガス中の水素濃度が、前記第１の濃度よりも低い第２の濃度となるように制御される。そして、供給される反応ガス中の水素濃度を低くすると、触媒燃焼器１０７における燃焼温度が下がる（上述した図４（ｂ）のグラフ参照）ため、過熱による触媒の劣化を抑制することができる。
【００３１】
燃料電池予熱制御手段５０は、ＳＴＥＰ１１で、燃料電池温度センサ１０により燃料電池２の温度Ｔstkを検出し、次のＳＴＥＰ１２で、ＴstkがＴ1を超えるまでＳＴＥＰ８に戻る。そのため、燃料電池２の温度ＴstkがＴ1を超えるまで、ＳＴＥＰ８〜ＳＴＥＰ１１の処理が繰り返し実行され、これにより、触媒燃焼器２１に対する反応ガスの供給量が、反応ガス中の水素の濃度が第２の濃度に維持された状態で次第に増加する。その結果、触媒燃焼器２１における燃焼量が増加し、熱交換器２０に対する加熱量が増加するため、循環路６中の水を介して燃料電池２を速やかに予熱することができる。
【００３２】
以上説明した図２のフローチャートによる燃料電池２の予熱処理を行ったときの、触媒温度と反応ガス中の水素濃度の時間推移を図３（ａ）に示す。また、水素と空気の供給流量の時間推移を図３（ｂ）に示す。
【００３３】
図３（ａ）は、左側の縦軸を触媒温度（Ｔ）、右側の縦軸を触媒燃焼器２１に供給される反応ガス中の水素濃度、横軸を時間（ｔ）にそれぞれ設定したものであり、図中ａが触媒温度、ｂが反応ガス中の水素濃度、ｃが触媒燃焼器２１からの排気中の水素濃度である。
【００３４】
図中ｔ10で予熱が開始されると、先ず反応ガス中の水素濃度が第１の濃度（１４％）に制御される（図２のＳＴＥＰ３〜ＳＴＥＰ５の処理）。これにより、触媒燃焼器２１が起動して、触媒温度が次第に上昇する。そして、触媒温度Ｔcatが所定温度Ｔ2以上まで上昇したｔ11（図２のＳＴＥＰ７の判断処理）で、反応ガス中の濃度が第２の濃度（８％）に下げられる（図２のＳＴＥＰ８〜ＳＴＥＰ１０の処理）。
【００３５】
これにより、触媒温度Ｔcatは、若干のオーバーシュートを生じた後、Ｔs付近に維持され、過熱による触媒劣化が抑制される。また、触媒燃焼器２１からの排気中の水素濃度（ｃ）は、反応ガス中の水素濃度を第１の濃度とした初期段階で若干増加するものの、反応ガス中の水素濃度が第２の濃度に切替えられるｔ11以降はほぼ０％となり、触媒燃焼器２１における水素の消費効率が良好に保たれていることがわかる。
【００３６】
また、図３（ｂ）は、縦軸を触媒燃焼器２１に供給されるガスの供給（Ｆ）、横軸を時間（ｔ）にそれぞれ設定したものであり、図中ｄが空気の供給、ｅが水素の供給である。
【００３７】
図中ｔ20で予熱が開始されると、先ず空気の供給流量が初期値に制御され（図２のＳＴＥＰ３の処理）、該初期値に応じて、触媒燃焼器２１に供給される反応ガス中の水素の濃度が第１の濃度となるように、水素の供給流量が制御される（図２のＳＴＥＰ４〜ＳＴＥＰ５の処理）。
【００３８】
そして、触媒燃焼器１０７の温度ＴcatがＴ2以上となるまで空気の供給流量が初期値に維持され、それに応じて水素の供給流量も一定に維持される（図中ｔ21〜ｔ22，図２のＳＴＥＰ６〜ＳＴＥＰ７の処理）。触媒燃焼器１０７の温度ＴcatがＴ2以上となったｔ22から、空気の供給流量が増加し、それに応じて、触媒燃焼器２１に供給される反応ガス中の水素濃度が第２の濃度となるように、水素の供給も次第に増加する（図２のＳＴＥＰ８〜ＳＴＥＰ１２のループ処理）。
【００３９】
これにより、触媒燃焼器２１に供給される反応ガス中の水素濃度を第２の濃度に維持して、触媒の過熱を抑制しつつ、反応ガスの供給流量を増加させて触媒燃焼器２１による発熱量を増大させることができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、図２のＳＴＥＰ４において、第１の濃度を固定値としたが、、触媒の活性度合は触媒の温度に依存して変化するため、触媒温度センサ２２の検出温度Ｔcatに応じて第１の濃度を変更するようにしてもよい。これにより、触媒燃焼器２１における水素の消費効率を一層高めることができる。この場合、触媒温度と第１の濃度との関係をマップ化したデータを予めコントローラ３０のメモリに記憶し、該マップを参照して触媒温度センサ２２の検出温度Ｔcatに応じた第１の濃度を決定するようにしてもよい。
【００４１】
また、本実施の形態では、図２のＳＴＥＰ７で触媒温度センサ２２の検出温度ＴcatがＴ2以上となったときに、触媒燃焼器２１に供給される反応ガス中の水素濃度を第２の濃度に切替えるようにしたが、触媒燃焼器２１の起動後、触媒温度が所定温度上昇してＴ2以上となる時間を予め想定し、該時間が経過したときに第２の濃度に切替えるようにしてもよい。
【００４２】
また、本実施の形態では、図２のＳＴＥＰ４〜ＳＴＥＰ５、及びＳＴＥＰ９〜ＳＴＥＰ１０において、水素の供給を調節することによって、触媒燃焼器２１に供給される反応ガス中の水素濃度を制御したが、水素の供給量を一定とし、空気の供給量を調節することによって、触媒燃焼器２１に供給される反応ガス中の水素濃度を制御するようにしてもよい。
【００４３】
また、本実施形態では、燃料ガスとして水素を使用した燃料電池発電システムを示したが、改質器を備えて炭化水素系の燃料ガス（メタンガス、ブタンガス等）から水素を生成する燃料電池発電システムにおいて、該炭化水素系の燃料ガスと含酸素ガスとを触媒燃焼器で触媒燃焼させる場合にも、本発明の適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の燃料電池発電システムの全体構成図。
【図２】燃料電池の予熱処理のフローチャート。
【図３】予熱処理実行時の触媒温度、反応ガス中の水素濃度、排気ガス中の未燃水素濃度、空気の供給流量、及び水素の供給流量の時間推移を示したグラフ。
【図４】従来の燃料電池発電システムの全体構成図。
【符号の説明】
【００４５】
１…燃料電池発電システム、２…燃料電池、３…水素タンク、４…エアポンプ、６…循環路、２０…熱交換器、２１…触媒燃焼器、２２…触媒温度センサ、３０…コントローラ、５０…燃料電池余熱制御手段、５１…燃料ガス濃度制御手段
【図１】
2005142100.tif 000003
【図２】
2005142100.tif 000004
【図３】
2005142100.tif 000005
【図４】
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