(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を有する燃料電池システムにおける動作方法であって、
前記燃料電池システムは、
液体燃料が上流側から供給されて該液体燃料を気化した燃料ガスを生成する気化器と、
前記気化器の下流側に設けられて前記燃料ガスが供給され、該燃料ガスを改質して水素を含む改質ガスを生成する改質器と、
前記改質器の下流側から前記改質ガスが供給されるとともに空気が供給されて、電気化学反応によって発電する発電状態にされる燃料電池と、
を備え、
前記燃料電池を前記発電状態から停止させるステップは、
前記気化器への前記液体燃料の供給を停止するステップと、
前記気化器への前記液体燃料の供給を停止した後に、前記気化器内及び前記改質器内に残留する前記燃料ガス及び前記改質ガスを前記改質器の下流側から前記気化器の上流側に逆流させて、前記気化器の上流側から該気化器の外部へ送り出すステップと、
前記発電状態を停止させるステップは、
前記逆流により前記気化器の上流側から該気化器の外部へ送り出した前記燃料ガス及び前記改質ガスを触媒燃焼器で燃焼させるステップと、
前記逆流により前記気化器の上流側から該気化器外に送り出した燃料を前記気化器と前記触媒燃焼器との間に一旦滞留させるステップと、
を含み、
前記燃料電池を、前記発電状態を停止した状態から前記発電状態にする際に、その滞留させた前記燃料ガス及び前記改質ガスを前記触媒燃焼器に送り出して前記触媒燃焼器で燃焼させるステップを含むことを特徴とする燃料電池システムの動作方法。
【請求項２】
前記燃料ガスを逆流させるステップは、前記改質器の下流側から空気を送り込むステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システムの動作方法。
【請求項３】
前記燃料電池システムは、更に、前記改質ガスと空気が供給され、該改質ガスに含まれる一酸化炭素を酸化させて除去し、該一酸化炭素を除去した前記改質ガスを前記燃料電池に供給する一酸化炭素除去器を備え、
前記改質器の下流側から空気を送り込むステップは、前記一酸化炭素除去器から前記燃料電池までの経路を閉じることによって、前記一酸化炭素除去器に供給されていた空気を前記改質器の下流側から送り込むようにするステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システムの動作方法。
【請求項４】
液体燃料が上流側から供給されて、該液体燃料を気化した燃料ガスを生成する気化器と、
前記気化器の下流側に設けられて前記燃料ガスが供給され、前記燃料ガスを改質して水素を含む改質ガスを生成する改質器と、
前記改質器の下流側に設けられ、前記改質器から前記改質ガスが供給されるとともに空気が供給され、前記改質ガス中の水素と空気中の酸素との電気化学反応によって発電する発電状態とされる燃料電池と、
前記液体燃料を前記気化器に供給する燃料供給器と、
前記燃料電池を前記発電状態から停止させる際に、前記燃料供給器の燃料供給動作を停止させる燃料供給停止手段と、
前記燃料供給停止手段による前記液体燃料の供給停止後に前記気化器内及び前記改質器内に残留する前記燃料ガス及び前記改質ガスを前記改質器の下流側から前記気化器の上流側に逆流させて、前記気化器の上流側から該気化器の外部へ送り出す逆流手段と、
前記逆流手段により前記気化器の上流側から該気化器の外部へ送り出された前記燃料ガス及び前記改質ガスを燃焼させる触媒燃焼器と、
前記逆流手段により前記気化器の上流側から該気化器の外部へ送り出された前記燃料ガスを、前記気化器の下流側と前記触媒燃焼器との間に一旦滞留させる手段と、
前記燃料電池を、前記発電状態を停止した状態から前記発電状態にする際に、再び逆流を開始して滞留させた前記燃料ガス及び前記改質ガスを前記触媒燃焼器に送り出す手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
前記改質器の下流側に設けられ、前記改質ガスと空気が供給され、該改質ガスに含まれる一酸化炭素を酸化させて除去し、該一酸化炭素を除去した前記改質ガスを前記燃料電池に供給する一酸化炭素除去器を更に備え、
前記逆流手段は、前記一酸化炭素除去器に供給されていた空気を、前記燃料供給停止手段による前記液体燃料の供給停止後に前記改質器の下流側から送り込んで、前記気化器内及び前記改質器内に残留する前記燃料ガス及び前記改質ガスを逆流させるように、空気の流路を切り替える手段を有することを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記一酸化炭素除去器の下流側と前記燃料電池との間の経路を開閉する開閉バルブを備え、
前記開閉バルブは、前記一酸化炭素除去器に空気を供給している際に開くように制御され、
前記逆流手段は、前記開閉バルブを閉じることによって、空気を前記改質器の下流側から送り込むように空気の流路を切り替えることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
液体燃料が上流側から供給されて、該液体燃料を気化した燃料ガスを生成する気化器と、
前記気化器の下流側に設けられて前記燃料ガスが供給され、前記燃料ガスを改質して水素を含む改質ガスを生成する改質器と、
前記改質器の下流側に設けられ、前記改質器から前記改質ガスが供給されるとともに空気が供給され、前記改質ガス中の水素と空気中の酸素との電気化学反応によって発電する発電状態とされる燃料電池と、
前記液体燃料を前記気化器に供給する燃料供給器と、
空気を前記燃料電池に供給する第１の空気供給器と、
前記改質器と前記燃料電池との間に空気を送り込む第２の空気供給器と、
前記燃料供給器から前記気化器までの経路から分岐した側流路と、
前記側流路に設けられた第１の開閉バルブと、
前記燃料供給器、前記第１の空気供給器、前記第２の空気供給器及び前記第１の開閉バルブを制御する制御部と、
前記側流路に接続され、前記逆流ステップによって前記気化器の外部へ送り出された前記燃料ガス及び前記改質ガスを燃焼する触媒燃焼器と、
を備え、
前記制御部は、
前記燃料供給器の燃料供給動作及び前記第１の空気供給器の空気供給動作を行わせ且つ前記第１の開閉バルブを閉じる発電動作ステップを実行して前記燃料電池を前記発電状態とし、
前記燃料供給器の燃料供給動作を停止する燃料供給停止ステップと、前記燃料供給停止ステップの実行後に、前記第２の空気供給器の空気供給動作を行わせ且つ前記第１の開閉バルブを開く逆流ステップと、を実行して、前記気化器内及び前記改質器内に残留する前記燃料ガス及び前記改質ガスを前記気化器の外部へ送り出し、前記燃料電池を前記発電状態から停止させ、
前記燃料電池を前記発電状態から停止させる際に、前記逆流ステップ後に、前記第２の空気供給器の空気供給動作を停止する滞留ステップを実行し、
前記燃料電池を、前記発電状態を停止した状態から発電状態にする際に、前記滞留ステップ後に、前記第１の開閉バルブを開いた状態で前記第２の空気供給器の空気供給動作を行わせる再逆流ステップを実行することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項８】
前記改質器の下流側に設けられ、前記改質ガスと空気が供給され、該改質ガスに含まれる一酸化炭素を酸化させて除去し、該一酸化炭素を除去した前記改質ガスを前記燃料電池に供給する一酸化炭素除去器を更に備え、
前記第２の空気供給器は、前記改質器の下流側と前記一酸化炭素除去器との間に空気を送り込むよう設けられ、
前記制御部は、前記発電動作ステップにおいて、前記第２の空気供給器の空気供給動作を行わせ、前記逆流ステップにおいても、引き続き前記第２の空気供給器の空気供給動作を行わせることを特徴とする請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
少なくとも前記改質器を収容した断熱パッケージを更に備え、
前記触媒燃焼器が前記断熱パッケージの外に配置されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記改質器の下流側と前記燃料電池との間において、前記第２の空気供給器の送り先よりも前記燃料電池寄りに設けられ、前記燃料電池までの経路を開閉する第２の開閉バルブを更に備え、
前記制御部は、前記発電動作ステップにおいて前記第２の開閉バルブを開き、前記逆流ステップにおいて前記第２の開閉バルブを閉じることを特徴とする請求項７乃至９の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
液体燃料が上流側から供給されて、該液体燃料を気化した燃料ガスを生成する気化器と、
前記気化器の下流側に設けられて前記燃料ガスが供給され、前記燃料ガスを改質して水素を含む改質ガスを生成する改質器と、
前記改質器の下流側に設けられ、前記改質器から前記改質ガスが供給されるとともに空気が供給され、前記改質ガス中の水素と空気中の酸素との電気化学反応によって発電する発電状態とされる燃料電池と、
前記液体燃料を前記気化器に供給する燃料供給器と、
空気を前記燃料電池に供給する第１の空気供給器と、
前記改質器と前記燃料電池との間に空気を送り込む第２の空気供給器と、
前記燃料供給器から前記気化器までの経路から分岐した側流路と、
前記側流路に設けられた第１の開閉バルブと、
を備える燃料電池システムを制御する方法であって、
前記燃料電池システムが、前記側流路に接続された触媒燃焼器を備え、
前記燃料電池を前記発電状態とする際に、前記燃料供給器の燃料供給動作及び前記第１の空気供給器の空気供給動作を行わせ且つ前記第１の開閉バルブを閉じる発電動作ステップを実行し、
前記燃料電池を前記発電状態から停止させる際に、前記燃料供給器の燃料供給動作を停止する燃料供給停止ステップと、前記燃料供給停止ステップの実行後に、前記第２の空気供給器の空気供給動作を行わせ且つ前記第１の開閉バルブを開く逆流ステップと、を実行し、
前記燃料電池を前記発電状態から停止させる際に実行される、前記逆流ステップ後に、前記第２の空気供給器の空気供給動作を停止する滞留ステップと、
前記燃料電池を、前記発電状態を停止した状態から発電状態にする際に実行される、前記滞留ステップの実行後に、前記第１の開閉バルブを開いた状態で前記第２の空気供給器の空気供給動作を行わせる再逆流ステップと、
を含むことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
【請求項１２】
前記燃料電池システムは、前記改質器の下流側に設けられ、前記改質ガスと空気が供給され、該改質ガスに含まれる一酸化炭素を酸化させて除去し、該一酸化炭素を除去した前記改質ガスを前記燃料電池に供給する一酸化炭素除去器を更に備え、
前記第２の空気供給器は、前記改質器と前記一酸化炭素除去器との間に空気を送り込むよう設けられ、
前記発電動作ステップにおいて、前記第２の空気供給器の空気供給動作を行わせ、前記逆流ステップにおいても、引き続き前記第２の空気供給器の空気供給動作を行わせることを特徴とする請求項１１に記載の燃料電池システムの制御方法。
【請求項１３】
前記燃料電池システムは、前記改質器の下流側と前記燃料電池との間において、前記第２の空気供給器の送り先よりも前記燃料電池寄りに設けられ、前記燃料電池までの経路を開閉する第２の開閉バルブを更に備え、
前記発電動作ステップにおいて前記第２の開閉バルブを開き、前記逆流ステップにおいて前記第２の開閉バルブを閉じることを特徴とする請求項１２に記載の燃料電池システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システム及びその制御装置並びに燃料電池システムの動作方法及び制御方法に関し、特に、液体燃料を気化器及び改質器を経て水素に改質して燃料電池に供給する燃料電池システム並びにその動作方法及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、腕時計、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、電子手帳等といった小型電子機器がめざましい進歩・発展を遂げている。上記のような電子機器の電源として、アルカリ乾電池、マンガン乾電池といった一次電池又はニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池、リチウムイオン電池といった二次電池が用いられている。ところが、一次電池及び二次電池は、エネルギーの利用効率の観点から検証すると、必ずしもエネルギーの有効利用が図られているとは言えない。そのため、今日では、一次電池及び二次電池を燃料電池に代替すべく、燃料電池を電子機器に応用するための研究・開発が行われている。燃料電池は水素と酸素の電気化学反応により発電するものである。
【０００３】
ところが、水素は常温で気体であるために貯蔵・取扱いに問題がある。そこで、メタノール等の液体燃料を貯蔵し、貯留された液体燃料から水素を生成するようにしたものがある。この場合、貯蔵した液体燃料から水素を生成すべく、燃料電池の上流に一酸化炭素除去器、改質器及び気化器が設けられている（例えば、特許文献１参照）。液体燃料は気化器で気化され、気化した燃料が改質器によって水素に改質され、改質器で生成された微量な一酸化炭素が一酸化炭素除去器で除去される。こうして、気化器、改質器及び一酸化炭素除去器を経て得られた水素が燃料電池に送られ、燃料電池で発電が起こる。
【特許文献１】特開２００３−２２９１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料電池での発電を停止するためには、まず気化器への燃料供給を停止する必要がある。しかし、気化器には燃料が残留しているため、燃料供給を停止したものとしても、気化器内の燃料が引き続き気化し、気化した燃料が継続して改質器に流れて水素が生成され、燃料電池で発電が起こる。このように気化器への燃料供給を停止した後であっても、改質器や燃料電池等の運転状態が継続するため、燃料電池システム全体の運転を止めるまでに時間を要する。
そこで、本発明は、燃料電池システム全体の運転を止めるまでの時間を短縮できるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために、請求項１に係る発明によれば、
燃料電池を有する燃料電池システムにおける動作方法であって、
前記燃料電池システムは、
液体燃料が上流側から供給されて該液体燃料を気化した燃料ガスを生成する気化器と、
前記気化器の下流側に設けられて前記燃料ガスが供給され、該燃料ガスを改質して水素を含む改質ガスを生成する改質器と、
前記改質器の下流側から前記改質ガスが供給されるとともに空気が供給されて、電気化学反応によって発電する発電状態にされる燃料電池と、
を備え、
前記燃料電池を前記発電状態から停止させるステップは、
前記気化器への前記液体燃料の供給を停止するステップと、
前記気化器への前記液体燃料の供給を停止した後に、前記気化器内及び前記改質器内に残留する前記燃料ガス及び前記改質ガスを前記改質器の下流側から前記気化器の上流側に逆流させて、前記気化器の上流側から該気化器の外部へ送り出すステップと、
前記発電状態を停止させるステップは、
前記逆流により前記気化器の上流側から該気化器の外部へ送り出した前記燃料ガス及び前記改質ガスを触媒燃焼器で燃焼させるステップと、
前記逆流により前記気化器の上流側から該気化器外に送り出した燃料を前記気化器と前記触媒燃焼器との間に一旦滞留させるステップと、
を含み、
前記燃料電池を、前記発電状態を停止した状態から前記発電状態にする際に、その滞留させた前記燃料ガス及び前記改質ガスを前記触媒燃焼器に送り出して前記触媒燃焼器で燃焼させるステップを含むことを特徴とする燃料電池システムの動作方法が提供される。
【０００８】
請求項２に係る発明によれば、
前記燃料ガスを逆流させるステップは、前記改質器の下流側から空気を送り込むステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システムの動作方法が提供される。
【０００９】
請求項３に係る発明によれば、
前記燃料電池システムは、更に、前記改質ガスと空気が供給され、該改質ガスに含まれる一酸化炭素を酸化させて除去し、該一酸化炭素を除去した前記改質ガスを前記燃料電池に供給する一酸化炭素除去器を備え、
前記改質器の下流側から空気を送り込むステップは、前記一酸化炭素除去器から前記燃料電池までの経路を閉じることによって、前記一酸化炭素除去器に供給されていた空気を前記改質器の下流側から送り込むようにするステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システムの動作方法が提供される。
【００１０】
請求項４に係る発明によれば、
液体燃料が上流側から供給されて、該液体燃料を気化した燃料ガスを生成する気化器と、
前記気化器の下流側に設けられて前記燃料ガスが供給され、前記燃料ガスを改質して水素を含む改質ガスを生成する改質器と、
前記改質器の下流側に設けられ、前記改質器から前記改質ガスが供給されるとともに空気が供給され、前記改質ガス中の水素と空気中の酸素との電気化学反応によって発電する発電状態とされる燃料電池と、
前記液体燃料を前記気化器に供給する燃料供給器と、
前記燃料電池を前記発電状態から停止させる際に、前記燃料供給器の燃料供給動作を停止させる燃料供給停止手段と、前記燃料供給停止手段による前記液体燃料の供給停止後に前記気化器内及び前記改質器内に残留する前記燃料ガス及び前記改質ガスを前記改質器の下流側から前記気化器の上流側に逆流させて、前記気化器の上流側から該気化器の外部へ送り出す逆流手段と、 前記燃料供給停止手段による前記液体燃料の供給停止後に前記気化器内及び前記改質器内に残留する前記燃料ガス及び前記改質ガスを前記改質器の下流側から前記気化器の上流側に逆流させて、前記気化器の上流側から該気化器の外部へ送り出す逆流手段と、
前記逆流手段により前記気化器の上流側から該気化器の外部へ送り出された前記燃料ガス及び前記改質ガスを燃焼させる触媒燃焼器と、
前記逆流手段により前記気化器の上流側から該気化器の外部へ送り出された前記燃料ガスを、前記気化器の下流側と前記触媒燃焼器との間に一旦滞留させる手段と、
前記燃料電池を、前記発電状態を停止した状態から前記発電状態にする際に、再び逆流を開始して滞留させた前記燃料ガス及び前記改質ガスを前記触媒燃焼器に送り出す手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池システムが提供される。
【００１３】
請求項５に係る発明によれば、
前記改質器の下流側に設けられ、前記改質ガスと空気が供給され、該改質ガスに含まれる一酸化炭素を酸化させて除去し、該一酸化炭素を除去した前記改質ガスを前記燃料電池に供給する一酸化炭素除去器を更に備え、
前記逆流手段は、前記一酸化炭素除去器に供給されていた空気を、前記燃料供給停止手段による前記液体燃料の供給停止後に前記改質器の下流側から送り込んで、前記気化器内及び前記改質器内に残留する前記燃料ガス及び前記改質ガスを逆流させるように、空気の流路を切り替える手段を有することを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システムが提供される。
【００１４】
請求項６に係る発明によれば、
前記一酸化炭素除去器の下流側と前記燃料電池との間の経路を開閉する開閉バルブを備え、
前記開閉バルブは、前記一酸化炭素除去器に空気を供給している際に開くように制御差され、
前記逆流手段は、前記開閉バルブを閉じることによって、空気を前記改質器の下流側から送り込むように空気の流路を切り替えることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システムが提供される。
【００１５】
請求項７に係る発明によれば、
液体燃料が上流側から供給されて、該液体燃料を気化した燃料ガスを生成する気化器と、
前記気化器の下流側に設けられて前記燃料ガスが供給され、前記燃料ガスを改質して水素を含む改質ガスを生成する改質器と、
前記改質器の下流側に設けられ、前記改質器から前記改質ガスが供給されるとともに空気が供給され、前記改質ガス中の水素と空気中の酸素との電気化学反応によって発電する発電状態とされる燃料電池と、
前記液体燃料を前記気化器に供給する燃料供給器と、
空気を前記燃料電池に供給する第１の空気供給器と、
前記改質器と前記燃料電池との間に空気を送り込む第２の空気供給器と、
前記燃料供給器から前記気化器までの経路から分岐した側流路と、
前記側流路に設けられた第１の開閉バルブと、
前記燃料供給器、前記第１の空気供給器、前記第２の空気供給器及び前記第１の開閉バルブを制御する制御部と、
前記側流路に接続され、前記逆流ステップによって前記気化器の外部へ送り出された前記燃料ガス及び前記改質ガスを燃焼する触媒燃焼器と、
を備え、
前記制御部は、
前記燃料供給器の燃料供給動作及び前記第１の空気供給器の空気供給動作を行わせ且つ前記第１の開閉バルブを閉じる発電動作ステップを実行して前記燃料電池を前記発電状態とし、
前記燃料供給器の燃料供給動作を停止する燃料供給停止ステップと、前記燃料供給停止ステップの実行後に、前記第２の空気供給器の空気供給動作を行わせ且つ前記第１の開閉バルブを開く逆流ステップと、を実行して、前記気化器内及び前記改質器内に残留する前記燃料ガス及び前記改質ガスを前記気化器の外部へ送り出し、前記燃料電池を前記発電状態から停止させ、
前記燃料電池を前記発電状態から停止させる際に、前記逆流ステップ後に、前記第２の空気供給器の空気供給動作を停止する滞留ステップを実行し、
前記燃料電池を、前記発電状態を停止した状態から発電状態にする際に、前記滞留ステップ後に、前記第１の開閉バルブを開いた状態で前記第２の空気供給器の空気供給動作を行わせる再逆流ステップを実行することを特徴とする燃料電池システムが提供される。
【００１６】
請求項８に係る発明によれば、
前記改質器の下流側に設けられ、前記改質ガスと空気が供給され、該改質ガスに含まれる一酸化炭素を酸化させて除去し、該一酸化炭素を除去した前記改質ガスを前記燃料電池に供給する一酸化炭素除去器を更に備え、
前記第２の空気供給器は、前記改質器の下流側と前記一酸化炭素除去器との間に空気を送り込むよう設けられ、
前記制御部は、前記発電動作ステップにおいて、前記第２の空気供給器の空気供給動作を行わせ、前記逆流ステップにおいても、引き続き前記第２の空気供給器の空気供給動作を行わせることを特徴とする請求項７に記載の燃料電池システムが提供される。
【００１９】
請求項９に係る発明によれば、
少なくとも前記改質器を収容した断熱パッケージを更に備え、
前記触媒燃焼器が前記断熱パッケージの外に配置されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の燃料電池システムが提供される。
【００２０】
請求項１０に係る発明によれば、
前記改質器の下流側と前記燃料電池との間において、前記第２の空気供給器の送り先よりも前記燃料電池寄りに設けられ、前記燃料電池までの経路を開閉する第２の開閉バルブを更に備え、
前記制御部は、前記発電動作ステップにおいて前記第２の開閉バルブを開き、前記逆流ステップにおいて前記第２の開閉バルブを閉じることを特徴とする請求項７乃至９の何れか一項に記載の燃料電池システムが提供される。
【００２１】
請求項１１に係る発明によれば、
液体燃料が上流側から供給されて、該液体燃料を気化した燃料ガスを生成する気化器と、
前記気化器の下流側に設けられて前記燃料ガスが供給され、前記燃料ガスを改質して水素を含む改質ガスを生成する改質器と、
前記改質器の下流側に設けられ、前記改質器から前記改質ガスが供給されるとともに空気が供給され、前記改質ガス中の水素と空気中の酸素との電気化学反応によって発電する発電状態とされる燃料電池と、
前記液体燃料を前記気化器に供給する燃料供給器と、
空気を前記燃料電池に供給する第１の空気供給器と、
前記改質器と前記燃料電池との間に空気を送り込む第２の空気供給器と、
前記燃料供給器から前記気化器までの経路から分岐した側流路と、
前記側流路に設けられた第１の開閉バルブと、
を備える燃料電池システムを制御する方法であって、
前記燃料電池システムが、前記側流路に接続された触媒燃焼器を備え、
前記燃料電池を前記発電状態とする際に、前記燃料供給器の燃料供給動作及び前記第１の空気供給器の空気供給動作を行わせ且つ前記第１の開閉バルブを閉じる発電動作ステップを実行し、
前記燃料電池を前記発電状態から停止させる際に、前記燃料供給器の燃料供給動作を停止する燃料供給停止ステップと、前記燃料供給停止ステップの実行後に、前記第２の空気供給器の空気供給動作を行わせ且つ前記第１の開閉バルブを開く逆流ステップと、を実行し、
前記燃料電池を前記発電状態から停止させる際に実行される、前記逆流ステップ後に、前記第２の空気供給器の空気供給動作を停止する滞留ステップと、
前記燃料電池を、前記発電状態を停止した状態から発電状態にする際に実行される、前記滞留ステップの実行後に、前記第１の開閉バルブを開いた状態で前記第２の空気供給器の空気供給動作を行わせる再逆流ステップと、
を含むことを特徴とする燃料電池システムの制御方法が提供される。
【００２２】
請求項１２に係る発明によれば、
前記燃料電池システムは、前記改質器の下流側に設けられ、前記改質ガスと空気が供給され、該改質ガスに含まれる一酸化炭素を酸化させて除去し、該一酸化炭素を除去した前記改質ガスを前記燃料電池に供給する一酸化炭素除去器を更に備え、
前記第２の空気供給器は、前記改質器と前記一酸化炭素除去器との間に空気を送り込むよう設けられ、
前記発電動作ステップにおいて、前記第２の空気供給器の空気供給動作を行わせ、前記逆流ステップにおいても、引き続き前記第２の空気供給器の空気供給動作を行わせることを特徴とする請求項１１に記載の燃料電池システムの制御方法が提供される。
【００２３】
請求項１９に係る発明によれば、
前記燃料電池システムが、前記側流路に接続された触媒燃焼器を更に備え、
前記燃料電池を前記発電状態から停止させる祭に実行される、前記逆流ステップ後に、前記第２の空気供給器の空気供給動作を停止する滞留ステップと、
前記燃料電池を、前記発電状態を停止した状態から発電状態にする祭に実行される、前記滞留ステップの実行後に、前記第１の開閉バルブを開いた状態で前記第２の空気供給器の空気供給動作を行わせる再逆流ステップと、を含むことを特徴とする請求項１７又は１８に記載の燃料電池システムの制御方法が提供される。
【００２４】
請求項１３に係る発明によれば、
前記燃料電池システムは、前記改質器の下流側と前記燃料電池との間において、前記第２の空気供給器の送り先よりも前記燃料電池寄りに設けられ、前記燃料電池までの経路を開閉する第２の開閉バルブを更に備え、
前記発電動作ステップにおいて前記第２の開閉バルブを開き、前記逆流ステップにおいて前記第２の開閉バルブを閉じることを特徴とする請求項１２に記載の燃料電池システムの制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、気化器への液体燃料の供給が停止した後、気化器内の燃料を逆流させて前記気化器から送り出しているので、気化器の下流側の改質器や燃料電池の運転が止まる。そのため、燃料電池システム全体の運転を止めるまでの時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００２７】
〔第１の実施の形態〕
図１は、第１実施形態における燃料電池システム１のブロック図である。この燃料電池システム１は、燃料カートリッジ２、気化器３、改質器４、一酸化炭素除去器５、燃料電池６、触媒燃焼器７、燃料供給ポンプ８、空気ポンプ９、開閉バルブ１１〜１４、流量制御バルブ１５〜１７、流量センサ１８〜２０、ヒータ兼温度センサ２１〜２２及び制御部９９等を備える。
【００２８】
この燃料電池システム１はノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、レジスタ及びプロジェクタ等といった電子機器に搭載されている。燃料電池システム１の構成要素のうち燃料カートリッジ２が電子機器本体に対して着脱可能とされ、他の構成要素は電子機器本体に内蔵されている。燃料カートリッジ２が電子機器本体に装着されると、燃料カートリッジ２と燃料供給ポンプ８が接続される。
【００２９】
燃料カートリッジ２には、液体燃料（例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル）と水が混合した状態又は別々に貯留されている。
【００３０】
燃料供給ポンプ８は、燃料カートリッジ２内の液体燃料と水を吸引して、液体燃料と水の混合液を気化器３に送液するものである。燃料供給ポンプ８は電気駆動式ポンプであり、燃料供給ポンプ８の駆動速度は電動により増減することができ、これにより燃料供給ポンプ８の供給流量は増減することができる。燃料供給ポンプ８の供給流量の制御は、制御部９９によって行われる。
【００３１】
燃料供給ポンプ８から気化器３までの経路には、開閉バルブ１１が設けられている。
【００３２】
開閉バルブ１１の下流に気化器３が設けられ、気化器３の下流に改質器４が設けられ、改質器４の下流に一酸化炭素除去器５が設けられ、一酸化炭素除去器５の下流に燃料電池６の燃料極が設けられ、燃料電池６の燃料極の下流に触媒燃焼器７が設けられている。触媒燃焼器７の下流は排気口を通じて外部に開放している。
【００３３】
一酸化炭素除去器５から燃料電池６のアノードまでの経路には開閉バルブ１２が設けられている。その開閉バルブ１２と一酸化炭素除去器５との間において、一酸化炭素除去器５と燃料電池６のアノードとの経路から側流路２６が分岐し、その側流路２６が燃料電池６のアノードから触媒燃焼器７までの経路に接続している。側流路２６には、開閉バルブ１３が設けられている。
【００３４】
空気ポンプ９は、外部の空気を燃料電池６のカソード、一酸化炭素除去器５及び触媒燃焼器７に供給するものである。空気ポンプ９から燃料電池６のカソードまでの空気供給路２４には、流量制御バルブ１６及び流量センサ１９が設けられている。流量制御バルブ１５は、空気ポンプ９から流れてきた空気の流量を制御する。空気ポンプ９が動作している状態で流量制御バルブ１６が全閉すると、燃料電池６のカソードへの空気供給が止まり、空気ポンプ９が動作している状態で流量制御バルブ１６が開いていると、燃料電池６のカソードへの空気供給が行われる。そのため、空気ポンプ９及び流量制御バルブ１６の組み合わせが、第１の空気供給器である。
【００３５】
空気ポンプ９から一酸化炭素除去器５までの空気供給路２３は、改質器４と一酸化炭素除去器５との間に経路に接続している。この空気供給路２３には、流量制御バルブ１５及び流量センサ１８が設けられている。流量制御バルブ１５は、空気ポンプ９から流れてきた空気の流量を制御する。空気ポンプ９が動作している状態で流量制御バルブ１５が全閉すると、改質器４と一酸化炭素除去器５との間に経路への空気供給が止まり、空気ポンプ９が動作している状態で流量制御バルブ１５が開いていると、改質器４と一酸化炭素除去器５との間に経路への空気供給が行われる。そのため、空気ポンプ９及び流量制御バルブ１５の組み合わせが、第２の空気供給器である。
【００３６】
空気ポンプ９から触媒燃焼器７までの空気供給路２５には、流量制御バルブ１７及び流量センサ２０が設けられている。流量制御バルブ１７は、空気ポンプ９から流れてきた空気の流量を制御する。
【００３７】
開閉バルブ１１から気化器３までの経路から側流路２７が分岐しており、その側流路２７が燃料電池６のアノードから触媒燃焼器７までの経路に接続している。側流路２７には開閉バルブ１４が設けられている。側流路２７、側流路２６及び空気供給路２５の中では、側流路２６が最も燃料電池６のアノード寄りで燃料電池６のアノードから触媒燃焼器７までの経路に接続し、側流路２７が最も触媒燃焼器７寄りで燃料電池６のアノードから触媒燃焼器７までの経路に接続している。
【００３８】
開閉バルブ１１〜１４は電気駆動式バルブであり、開閉バルブ１１〜１４の開閉動作は制御部９９によって行われる。流量制御バルブ１５〜１７は電気駆動式バルブであり、流量制御バルブ１５〜１７の流量制御動作は制御部９９によって行われる。流量センサ１８〜２０は、それぞれの空気供給路２３〜２５に流れる空気の流量を電気信号に変換し、その流量を表した電気信号を制御部９９に出力する。なお、開閉バルブ１１〜１４の代わりに、流量制御可能な電気駆動式流量制御バルブを開閉バルブとして用いてもよい。
【００３９】
燃料電池６において発電が行われる時には、空気ポンプ９及び燃料供給ポンプ８が制御部９９によって駆動され、開閉バルブ１１〜１２及び流量制御バルブ１５〜１７が開いた状態であり、開閉バルブ１３〜１４が閉じた状態である。
【００４０】
気化器３には、燃料と水の混合液が燃料供給ポンプ８によって送り込まれる。気化器３は、燃料供給ポンプ８により送液される混合液を気化させるものである。気化器３はヒータ兼温度センサ２１，２２や触媒燃焼器７によって加熱され、ヒータ兼温度センサ２１，２２の電熱や触媒燃焼器７における燃焼熱等が混合液の蒸発に利用される。熱エネルギーの利用効率を高めるために、気化器３、改質器４、一酸化炭素除去器５、触媒燃焼器７及びヒータ兼温度センサ２１，２２がユニット化され、更にそのユニットが断熱パッケージ２８に収容されている。断熱パッケージ２８の内側の空間は真空圧とされている。なお、気化器３にヒータ兼温度センサ又は電熱線が設けられ、気化器３がそのヒータ兼温度センサ又は電熱線によって直接加熱されるものとしてもよい。
【００４１】
気化器３で気化した燃料と水は改質器４に送り込まれる。改質器４は、気化器３から送られてきた燃料を触媒（例えば、Ｃｕ／ＺｎＯ系触媒）によって主に水素を含む改質ガスに改質するものである。具体的には、改質器４では、気化した燃料と水から水素ガス等が触媒反応により生成され、更に微量ながら一酸化炭素ガスが生成される。燃料がメタノールの場合には、次式（１）、（２）のような化学反応が改質器４で起こる。
【００４２】
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2  …（１）
Ｈ2＋ＣＯ2→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ  …（２）
【００４３】
改質器４における改質反応は吸熱反応であり、その改質反応に適した温度は室温よりも高く、約２８０℃である。改質器４にはヒータ兼温度センサ２１が設けられ、改質器４がヒータ兼温度センサ２１によって加熱される。更に、改質器４は、触媒燃焼器７によっても加熱される。そのため、触媒燃焼器７における燃焼熱やヒータ兼温度センサ２１の電熱が改質器４の改質反応に用いられる。
【００４４】
ヒータ兼温度センサ２１には制御部９９によって電力が供給され、ヒータ兼温度センサ２１が発熱して改質器４等を加熱し、ヒータ兼温度センサ２１がヒータとして機能する。また、温度に依存して抵抗値が変化する特性を有する。そのため、ヒータ兼温度センサ２１は温度センサとしても機能し、改質器４の温度がヒータ兼温度センサ２１によって電気信号に変換され、その電気信号が制御部９９に出力される。
【００４５】
改質器４で生成された改質ガスは一酸化炭素除去器５へ送出される。改質器４で生成された改質ガスには一酸化炭素、二酸化炭素等も混合されており、それらの生成物も一酸化炭素除去器５に送出される。空気ポンプ９及び流量制御バルブ１５によって空気供給路２３を流れる空気が改質器４と一酸化炭素除去器５との間で水素ガス等と混合され、その混合気が一酸化炭素除去器５に送り込まれる。
【００４６】
一酸化炭素除去器５は、改質器４から送られてきた改質ガス中の一酸化炭素を触媒（例えば、白金）によって優先的に酸化させることで、一酸化炭素を選択的に除去する（次式（３）参照）。
２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2  …（３）
【００４７】
一酸化炭素除去器５には、ヒータ兼温度センサ２２が設けられている。ヒータ兼温度センサ２２は、一酸化炭素除去器５の温度を検出して、その検出温度を電気信号に変換する温度センサとしての機能と、一酸化炭素除去器５を加熱するヒータとしての機能とを併せ持つ。ヒータ兼温度センサ２２には制御部９９によって電力が供給され、これによりヒータ兼温度センサ２２が発熱する。一方、ヒータ兼温度センサ２２による検出温度は、制御部９９に出力される。
【００４８】
一酸化炭素除去器５を経たガスは燃料電池６のアノードに送り込まれる。一方、空気ポンプ９及び流量制御バルブ１６によって空気供給路２４を流れる空気は、燃料電池６のカソードに送り込まれる。
【００４９】
燃料電池６は、電解質膜と、その電解質膜の一方の面に設けられたアノードと、その電解質膜の他方の面に設けられたカソードと、を備える。アノードに送り込まれたガス中の水素と、カソードに送り込まれた空気中の酸素が電解質膜を介して電気化学反応する。これにより、起電力が発生する。なお、燃料電池の電解質膜が水素イオン透過性の電解質膜（例えば、固体高分子電解質膜）の場合には、アノードでは次式（４）のような反応が起き、アノードで生成された水素イオンが電解質膜を透過し、酸素極では次式（５）のような反応が起こる。
Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-  …（４）
２Ｈ+＋１／２ Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ  …（５）
【００５０】
燃料電池６のアノードとカソードとの間で生じた電力はＤＣ／ＤＣコンバータに供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータは燃料電池６により生成された電気を適切な電圧に変換したのちに燃料電池システム１の各部に供給する機能の他に、燃料電池６により生成された電気を二次電池に充電する機能を有する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、制御部９９により制御される。
【００５１】
燃料電池６のアノードでは全ての水素が反応するのではなく、未反応の水素もある。燃料電池６のアノードで反応せずに残った水素ガス等が触媒燃焼器７に送出される。一方、空気ポンプ９及び流量制御バルブ１７によって空気供給路２５を流れる空気が燃料電池６のアノードと触媒燃焼器７との間で未反応水素ガス等と混合され、その混合気が触媒燃焼器７に送り込まれる。
【００５２】
触媒燃焼器７は、燃料電池６のアノードから送られてきたガス中の水素を触媒（例えば、白金）によって燃焼させる。なお、触媒燃焼器７は、水素の他、メタノール等の燃料や一酸化炭素も燃焼することができる。
【００５３】
制御部９９は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及び内部メモリ（ＲＯＭ）等を有する制御装置である。制御部９９は、ＲＯＭに記録されたプログラムに従って燃料供給ポンプ８、空気ポンプ９、開閉バルブ１１〜１４、流量制御バルブ１５〜１７及びヒータ兼温度センサ２１〜２２の制御を行う。燃料供給ポンプ８、空気ポンプ９、開閉バルブ１１〜１４、流量制御バルブ１５〜１７及びヒータ兼温度センサ２１〜２２の制御に際して、制御部９９はヒータ兼温度センサ２１〜２２による検知温度、流量センサ１８〜２０による検知流量を用いる。以下に、制御部９９による制御とそれに伴う燃料電池システム１全体の動作について説明する。
【００５４】
まず、発電時の制御及び動作について説明する。発電時においては、制御部９９が発電動作ステップを実行する。即ち、制御部９９が開閉バルブ１１及び開閉バルブ１２を開くとともに開閉バルブ１３及び開閉バルブ１４を閉じ、その状態を維持する。更に、制御部９９が流量制御バルブ１５〜１７を開いた状態で燃料供給ポンプ８及び空気ポンプ９を動作させる。
【００５５】
これにより、水素ガス等が燃料電池６のアノードに連続的又は断続的に送られ、空気が燃料電池６のカソードに連続的又は断続的に送られ、燃料電池６において電力が取り出される。具体的には、燃料カートリッジ２内の燃料と水が気化器３に送られ、気化器３で気化した燃料と水が改質器４に送られ、改質器４で生成された水素ガス等が空気と混合されて一酸化炭素除去器５に送られ、一酸化炭素除去器５を経た水素ガス等が燃料電池６のアノードに送られ、空気が燃料電池６のカソードに送られる。燃料電池６のアノードから送出された水素ガス等は空気と混合されて触媒燃焼器７に送られ、触媒燃焼器７では水素ガスが燃焼され、触媒燃焼器７を経た排ガスが外部に排出される。
【００５６】
制御部９９は、発電動作ステップの実行時に、ヒータ兼温度センサ２１，２２の検出温度をフィードバックしてヒータ兼温度センサ２１，２２への供給電力を制御することで、改質器４や一酸化炭素除去器５の温度制御を行う。更に、制御部９９は、燃料供給ポンプ８を制御することで燃料と水の供給流量を制御する。更に、制御部９９は、流量センサ１８〜２０の検出流量をフィードバックして流量制御バルブ１５〜１７を制御することで、空気の供給流量を制御する。これにより、気化器３、改質器４、一酸化炭素除去器５、燃料電池６、触媒燃焼器７が安定して動作する。
【００５７】
次に、停止時のシーケンス制御及び動作について説明する。図２は、本実施形態において燃料電池システム１の制御部９９が行う停止時のシーケンス制御の流れを示したフローチャートである。制御部９９は、停止時において、上述の発電動作ステップから、以下に説明するシーケンス制御に移行する。移行するタイミングは、制御部９９が電子機器本体の制御部から停止指令を受けた時、二次電池の充電が満たされてその旨の信号がＤＣ／ＤＣコンバータから制御部９９に入力された時等である。なお、制御部９９は上記発電動作ステップからシーケンス制御に移行した時には、制御部９９は開閉バルブ１１〜１４の開閉状態を維持しているとともに、流量制御バルブ１５〜１７を引き続き開き、燃料供給ポンプ８及び空気ポンプ９を引き続き動作させている。
【００５８】
まず、制御部９９が開閉バルブ１３を開くとともに開閉バルブ１２を閉じる（ステップＳ１、ステップＳ２）。これにより、生成された水素が燃料電池６のアノードには流れ込まず、側流路２６を経由して触媒燃焼器７に流れ込むようになる。
【００５９】
続いて、制御部９９が燃料供給停止ステップを実行する。即ち、制御部９９が燃料供給ポンプ８を停止し（ステップＳ３）、開閉バルブ１１を閉じる（ステップＳ４）。燃料供給ポンプ８が止まって気化器３に燃料と水が供給されなくなっても、気化器３に残留した燃料と水が引き続き気化し、気化した燃料と水が引き続き改質器４に送出される。そのため、改質器４、一酸化炭素除去器５において反応が引き続き行われる。なお、制御部９９は、燃料供給停止ステップを実行すると、燃料供給停止手段として機能する。
【００６０】
続いて、制御部９９が流量制御バルブ１６を全閉することで、燃料電池６のカソードへの空気供給が停止され、燃料電池６の運転が終了する（ステップＳ５）。
続いて、制御部９９がヒータ兼温度センサ２１，２２の出力を停止し、ヒータ兼温度センサ２１，２２による加熱が停止される（ステップＳ６）。
【００６１】
続いて、制御部９９が流量センサ１８の検出流量から流量制御バルブ１５をフィードバック制御し、空気供給路２３に流れる空気の流量を所定の初期設定値に設定する。同様にして、制御部９９が流量センサ２０の検出流量から流量制御バルブ１７をフィードバック制御することによって、空気供給路２５に流れる空気の流量を所定の初期設定値に設定する（ステップＳ７）。
【００６２】
ここで、初期設定値は以下のように設定する。
前述したとおり触媒燃焼器７は気化器３、改質器４及び一酸化炭素除去器５とともに断熱パッケージ２８内に配設されているため、触媒燃焼器７での燃焼熱量は内部温度が過度に上昇しないように制御しなければならない。そのために、改質器４の温度を温度指標とし、改質器４が過熱せず、安全に燃焼が行うことができる定格温度ＴＰを維持するために必要な熱量の供給を触媒燃焼器７にて行う。詳細には後述するが、開閉バルブ１１〜１３が閉じ且つ開閉バルブ１４が開いた状態では、空気供給路２３内を流れる空気によって改質器４や気化器３内の残留物が逆流して、改質器４や気化器３から側流路２７へ送り出される。そして、残留物が側流路２７を通って触媒燃焼器７へ送り込まれるので、空気供給路２３を流れる空気の流量を制御することによって、燃焼させる燃料や水素の供給速度を制御することができる。一方、空気供給路２５を流れる空気は、触媒燃焼器７での燃焼に利用される酸素供給を担っている。ここで、改質器４の温度が定格温度ＴＰで維持されるためには、そのときの断熱パッケージ２８外への放熱量Ｗeに等しい燃焼熱となるようにすればよい。側流路２７を通る残留物のうち液体燃料（例えば、メタノール）が最も体積当たりの燃焼熱量が大きいので、ステップＳ５において設定する空気供給路２３の空気流量の初期設定値は液体燃料の燃焼熱（メタノールの場合、７３５〔ｋＪ／ｍｏｌ〕）から得られる単位時間当たりの燃焼熱が、改質器４が定格温度ＴＰのときの放熱量Ｗeと等しくなる流量に設定すればよい。また、液体燃料とともに改質器４で生成された水素や一酸化炭素等が触媒燃焼器７に送り出されるが、これらは気体の状態であるので、これらの燃焼で得られる単位体積当たりの熱量は液体燃料のそれよりも少ない。よって燃焼させる残留物が液体燃料の中に水素や一酸化炭素が混入したとしても、触媒燃焼器７、改質器４等の温度が上昇することはない。
一方、空気供給路２５への空気流量の初期設定値は触媒燃焼器７で発熱量Ｗｅを得る為に必要な空気流量よりも十分多く設定すればよい。液体燃料がメタノールである場合、（６）式の化学量論比の２倍の流量を空気供給路２５への空気流量の初期設定値とする。
【００６３】
空気供給路２３，２５に流れる空気の流量を上述の初期設定値に設定した後、制御部９９が逆流ステップを実行する。即ち、制御部９９が開閉バルブ１４を開く（ステップＳ８）ことによって、空気供給路２３を通る空気が改質器４に送られるようになり、改質器４や気化器３内の残留物が逆流して側流路２７に送り出される。更に、この逆流ステップにおいて制御部９９が開閉バルブ１３を閉じ（ステップＳ９）、開閉バルブ１２が継続して閉じられているので、空気供給路２３を通る空気は一酸化炭素除去器５へ送られなくなる。そのため、逆流が確実に起こる。そのため、空気ポンプ９、流量制御バルブ１５、開閉バルブ１２〜１４及び制御部９９の組み合わせが逆流手段である。
【００６４】
逆流により、改質器４や気化器３内の残留物が側流路２７を通って触媒燃焼器７へ送られる。一方、空気供給路２５を通る空気も触媒燃焼器７へ送られ、残留物と空気が混合される。そして、触媒燃焼器７内においては残留物中の液体燃料、水素、一酸化炭素が燃焼する。そのため、気化器３、改質器４及び一酸化炭素除去器５が加熱されるが、制御部９９によって以下のような温度制御が行われる。
【００６５】
即ち、改質器４の温度がヒータ兼温度センサ２１によって検出され、制御部９９がその検出温度をフィードバックして流量制御バルブ１５による空気の流量を制御する（ステップＳ１０〜ステップＳ１４）。具体的には、検出温度が定格温度ＴＰ以上である場合には（ステップＳ１１：Ｎｏ）、制御部９９が流量制御バルブ１５の開度を下げて、空気流量を減少させる（ステップＳ１２）。そのため、残留物が触媒燃焼器７に送られる流量が減少するので、触媒燃焼器７の燃焼熱量が減少する。一方、検出温度が定格温度ＴＰ未満であって下限値ＴＬ以上である場合には（ステップＳ１１：Ｙｅｓ、ステップＳ１３：Ｎｏ）、制御部９９が流量制御バルブ１５の開度を上げて、空気流量を増加させる（ステップＳ１４）。これにより、残留物が触媒燃焼器７に送られる流量が増加するので、触媒燃焼器７の燃焼熱量が増加する。以上の温度制御により、気化器３、改質器４及び一酸化炭素除去器５が過熱されない範囲で最も効率よく残留物を燃焼させることができる。なお、ＴＬ＜ＴＰである。
【００６６】
制御部９９がステップＳ１０〜ステップＳ１４の処理を繰り返していると、気化器３や改質器４内の残留物が全て触媒燃焼器７に送り出されて、残留物が全て燃焼する。残留物が全て燃焼されると、側流路２７から触媒燃焼器７にはもはや空気しか送られない。そのため、気化器３、改質器４及び一酸化炭素除去器５の温度が低下していき、ヒータ兼温度センサ２１の検出温度が下限値ＴＬ未満になる。その旨が制御部９９にて認識されると（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、制御部９９が空気ポンプ９を停止する（ステップＳ１５）。続いて、制御部９９が流量制御バルブ１５，１７を全閉する（ステップＳ１６）。以上をもって制御部９９による停止時のシーケンス制御が終了する。
【００６７】
以上のように、本実施形態によれば、逆流ステップでは、つまり、ステップＳ８〜ステップＳ１５では、空気供給路２３を流れる空気によって気化器３や改質器４内の残留物が逆流して、触媒燃焼器７に送り込まれる。そのため、改質器４や燃料電池６には燃料や水素が送り込まれず、改質器４や燃料電池６等の運転が早く止まる。従って、燃料供給ポンプ８が停止した時（ステップＳ３）から改質器４や燃料電池６等の運転が止まるまでに要する時間を短縮することができ、燃料電池システム１全体の運転停止までの時間を短縮することができる。
【００６８】
また、発電動作ステップでは、空気供給路２３、流量センサ１８及び流量制御バルブ１５が一酸化炭素除去器５への空気供給用に用いられ、逆流ステップでは、空気供給路２３、流量センサ１８及び流量制御バルブ１５が気化器３や改質器４内の残留物を逆流させて触媒燃焼器７に送り出すために用いられる。空気供給路２３、流量センサ１８及び流量制御バルブ１５がこれらの用途に共用されているので、燃料電池システム１の構成をシンプルにすることができる。なお、逆流ステップにおいて気化器３内の残留物を逆流させるために、空気供給路（以下、逆流用空気供給路という。）を別途設けてもよい。その場合、その逆流用空気供給路の一端が空気ポンプ９に接続され、他端が気化器３と改質器４との間の経路又は一酸化炭素除去器５と開閉バルブ１２の間の経路に接続され、その逆流用空気供給路には流量制御バルブ（以下、逆流用流量制御バルブという。）と流量センサが設けられている。そして、発電動作ステップでは、その逆流用流量制御バルブが全閉するが、逆流ステップ（ステップＳ８〜ステップＳ１５）では、上述の流量制御バルブ１５に対する制御がその逆流用制御バルブに対して行われる。その場合、流量制御バルブ１５は、発電動作ステップでは上述の場合と同様に制御部９９によって制御されるが、逆流ステップでは制御部９９によって全閉されることになる。
【００６９】
また、逆流ステップでは、気化器３や改質器４内の残留物が触媒燃焼器７に送り込まれて燃焼されるため、残留物を無害化することができる。更には、燃料供給ポンプ８等の仕様によって残留物を燃料カートリッジ２に戻せない場合でも、残留物を処理することができる。
【００７０】
また、発電動作ステップでは、触媒燃焼器７が気化器３、改質器４及び一酸化炭素除去器５の加熱用に用いられ、逆流ステップでは、触媒燃焼器７が残留物の燃焼用に用いられる。触媒燃焼器７がこれらの用途に共用されているので、燃料電池システム１の構成をシンプルにすることができる。
【００７１】
〔第２の実施の形態〕
図３は、第２実施形態における燃料電池システム１Ａのブロック図である。なお、図３に示された燃料電池システム１Ａと図１に示された燃料電池システム１との間で互いに対応する構成要素には、同一の符号を付す。
【００７２】
この燃料電池システム１Ａは、図１に示された燃料電池システム１の構成に加えて、触媒燃焼器５１と、開閉バルブ５２〜５３と、温度センサ５４と、を備える。触媒燃焼器５１は、触媒燃焼器７と同様に、触媒（例えば、白金）により水素や燃料を燃焼させるものである。触媒燃焼器５１は、断熱パッケージ２８の内側ではなく、断熱パッケージ２８の外側に設けられている。触媒燃焼器５１のインレットは開閉バルブ５３及び開閉バルブ５２を介して触媒燃焼器７のインレットに連結されている。なお、この触媒燃焼器５１は、発電時には使用されない。
【００７３】
触媒燃焼器５１には温度センサ５４が設けられている。温度センサ５４は、触媒燃焼器５１の温度を検出し、その検出温度を電気信号に変換するものである。温度センサ５４による検出温度は制御部９９に出力される。
【００７４】
開閉バルブ５２は、触媒燃焼器７のインレットに設けられている。開閉バルブ５３は、触媒燃焼器５１のインレットに設けられている。開閉バルブ５２，５３は電気駆動式バルブであり、開閉バルブ５２，５３の開閉動作は制御部９９によって行われる。なお、開閉バルブ５２，５３の代わりに１インレットポート・２アウトレットポートの方向切替バルブを用いてもよい。その方向切替バルブのインレットポートは、燃料電池６の燃料極、空気供給路２５及び側流路２６，２７に通じ、一方のアウトレットポートは触媒燃焼器７のインレットに通じ、他方のアウトレットポートは触媒燃焼器５１のインレットに通じている。この方向切替バルブは、流体の送り先を触媒燃焼器７から触媒燃焼器５１又はその逆に切り替えるものである。
【００７５】
以上に説明したことを除いて、図３に示された燃料電池システム１Ａの各構成要素は、それに対応する燃料電池システム１の構成要素と同様に設けられている。
【００７６】
以下に、制御部９９による制御とそれに伴う燃料電池システム１Ａ全体の動作について説明する。まず、発電時の制御及び動作について説明する。発電時においては、制御部９９が発電動作ステップを実行する。つまり、制御部９９が開閉バルブ５２を開くとともに、開閉バルブ５３を閉じる。また、発電時では、開閉バルブ１１〜１４、流量制御バルブ１５〜１７、燃料供給ポンプ８、空気ポンプ９及びヒータ兼温度センサ２１，２２は、第１実施形態の場合の発電動作ステップと同様に、制御部９９によって制御されることで動作する。そのため、気化器３では燃料と水の気化が起き、改質器４では燃料の改質反応が起き、一酸化炭素除去器５では一酸化炭素が酸化により除去され、燃料電池６では水素と酸素の電気化学反応により発電が起き、触媒燃焼器７では水素の燃焼が起きる。一方、触媒燃焼器５１には反応物が送られないので、触媒燃焼器５１では燃焼が起きない。
【００７７】
次に、停止時のシーケンス制御及び動作について説明する。図４は、本実施形態において燃料電池システム１Ａの制御部９９が行う停止時のシーケンス制御の流れを示したフローチャートである。制御部９９は、停止時において、上述の発電動作ステップから、以下に説明するシーケンス制御に移行する。まず、制御部９９が開閉バルブ１３を開くとともに開閉バルブ１２を閉じる（ステップＳ２１、ステップＳ２２）。続いて、制御部９９が燃料供給停止ステップを実行する。つまり、制御部９９が燃料供給ポンプ８を停止し（ステップＳ２３）、開閉バルブ１１を閉じる（ステップＳ２４）。燃料供給ポンプ８が止まっても、気化器３に残留した燃料と水が引き続き気化し、気化した燃料と水が引き続き改質器４に送出される。
【００７８】
続いて、制御部９９が流量制御バルブ１６を全閉することで、燃料電池６のカソードへの空気供給が停止され、燃料電池６の運転が終了する（ステップＳ２５）。続いて、制御部９９がヒータ兼温度センサ２１，２２の出力を停止する（ステップＳ２６）。続いて、制御部９９は、開閉バルブ５２を閉じるとともに開閉バルブ５３を開く。これにより、触媒燃焼器７では燃焼が起こらなくなり、触媒燃焼器５１では燃焼が起きるようになる。
【００７９】
続いて、制御部９９が流量センサ１８の検出流量から流量制御バルブ１５をフィードバック制御し、空気供給路２３に流れる空気の流量を所定の初期設定値に設定する。同様にして、制御部９９が流量センサ２０の検出流量から流量制御バルブ１７をフィードバック制御することによって、空気供給路２５に流れる空気の流量を所定の初期設定値に設定する（ステップＳ２９）。空気供給路２３の空気流量の初期設定値は、液体燃料の燃焼熱から得られる単位時間当たりの燃焼熱が触媒燃焼器５１の定格温度ＴＰ2のときの放熱量Ｗe2と等しくなる流量に設定すればよい。空気供給路２５の空気流量の初期設定値は触媒燃焼器５１で発熱量Ｗｅ2を得る為に必要な空気流量よりも十分多く設定すればよい。
【００８０】
空気供給路２３，２５に流れる空気の流量を上述の初期設定値に設定した後、制御部９９が逆流ステップを実行する。即ち、制御部９９が開閉バルブ１４を開くとともに、開閉バルブ１３を閉じる（ステップＳ３０、ステップＳ３１）。これにより、空気供給路２３から改質器４へ送られる空気によって、改質器４や気化器３内の残留物が側流路２７へ送り出される。そして、改質器４や気化器３から送り出された残留物が側流路２７を通って触媒燃焼器７へ送られる。一方、空気供給路２５を通る空気も触媒燃焼器５１へ送られ、残留物と空気が混合される。そして、触媒燃焼器５１内においては残留物中の液体燃料、水素、一酸化炭素等が燃焼する。
【００８１】
そして、制御部９９によって以下のような温度制御が行われる。触媒燃焼器５１の温度が温度センサ５４によって検出され、制御部９９がその検出温度をフィードバックして流量制御バルブ１５による空気の流量を制御する（ステップＳ３２〜ステップＳ３６）。具体的には、温度センサ５４の検出温度が定格温度ＴＰ2以上である場合には（ステップＳ３３：Ｎｏ）、制御部９９が流量制御バルブ１５の開度を下げて、空気流量を減少させる（ステップＳ３４）。そのため、残留物が触媒燃焼器５１に送られる流量が減少するので、触媒燃焼器５１の燃焼熱量が減少する。一方、温度センサ５４の検出温度が定格温度ＴＰ2未満であって下限値ＴＬ2以上である場合には（ステップＳ３３：Ｙｅｓ、ステップＳ３５：Ｎｏ）、制御部９９が流量制御バルブ１５の開度を上げて、空気流量を増加させる（ステップＳ３６）。これにより、残留物が触媒燃焼器５１に送られる流量が増加するので、触媒燃焼器５１の燃焼熱量が増加する。なお、ＴＬ2＜ＴＰ2である。
【００８２】
制御部９９がステップＳ３３〜ステップＳ３６の処理を繰り返していると、気化器３や改質器４内の残留物が全て触媒燃焼器５１に送り出されて、残留物が全て燃焼する。そのため、触媒燃焼器５１の温度が低下していき、温度センサ５４の検出温度が下限値未満になる。その旨が制御部９９にて認識されると（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）、制御部９９が空気ポンプ９を停止する（ステップＳ３７）。続いて、制御部９９が流量制御バルブ１５，１７を全閉する（ステップＳ３９）。以上をもって制御部９９による停止時のシーケンス制御が終了する。
【００８３】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。更に、触媒燃焼器５１が断熱パッケージ２８の外に設けられているので、触媒燃焼器５１から外気への放熱量は、触媒燃焼器７から外気への放熱量よりも大きい。そして、逆流ステップでは、そのような放熱量の大きい触媒燃焼器５１が残留物の燃焼用に用いられる。そのため、残留物の燃焼処理を早く進行することができ、燃料電池システム１Ａ全体の運転停止までの時間を短縮することができる。
【００８４】
〔第３の実施の形態〕
図５は、第３実施形態における燃料電池システム１Ｂのブロック図である。なお、図５に示された燃料電池システム１Ｂと図１に示された燃料電池システム１との間で互いに対応する構成要素には、同一の符号を付す。
【００８５】
この燃料電池システム１Ｂは、図１に示された燃料電池システム１の構成に加えて、開閉バルブ６１を具備する。この開閉バルブ６１は、側流路２７に設けられている。開閉バルブ６１は、開閉バルブ１４よりも触媒燃焼器７寄りに設けられている。開閉バルブ６１を除いて、図５に示された燃料電池システム１Ｂの各構成要素は、それに対応する燃料電池システム１の構成要素と同様に設けられている。
【００８６】
以下に、制御部９９による制御とそれに伴う燃料電池システム１Ｂ全体の動作について説明する。発電時においては、制御部９９が開閉バルブ６１を閉じる。また、発電時では、開閉バルブ１１〜１４、流量制御バルブ１５〜１７、燃料供給ポンプ８、空気ポンプ９及びヒータ兼温度センサ２１，２２は、第１実施形態の場合の発電動作ステップと同様に、制御部９９によって制御されることで動作する。そのため、気化器３では燃料と水の気化が起き、改質器４では燃料の改質反応が起き、一酸化炭素除去器５では一酸化炭素が酸化により除去され、燃料電池６では水素と酸素の電気化学反応により発電が起き、触媒燃焼器７では水素の燃焼が起きる。
【００８７】
次に、停止時のシーケンス制御及び動作について説明する。図６は、本実施形態において燃料電池システム１Ｂの制御部９９が行う停止時のシーケンス制御の流れを示したフローチャートである。制御部９９は、停止時において、上述の発電動作ステップから、以下に説明する停止時のシーケンス制御に移行する。まず、制御部９９が開閉バルブ１３を開くとともに開閉バルブ１２を閉じる（ステップＳ４１、ステップＳ４２）。これにより、生成された水素が燃料電池６のアノードには流れ込まず、側流路２６を経由して触媒燃焼器７に流れ込むようになる。続いて、続いて、制御部９９が燃料供給停止ステップを実行する。即ち、制御部９９が燃料供給ポンプ８を停止し（ステップＳ４３）、開閉バルブ１１を閉じる（ステップＳ４４）。燃料供給ポンプ８が止まっても、気化器３に残留した燃料と水が引き続き気化し、気化した燃料と水が引き続き改質器４に送出される。
【００８８】
続いて、制御部９９が流量制御バルブ１６を全閉することで、燃料電池６のカソードへの空気供給が停止され、燃料電池６の運転が終了する（ステップＳ４５）。続いて、制御部９９がヒータ兼温度センサ２１，２２の出力を停止する（ステップＳ４６）。
【００８９】
続いて、制御部９９が流量センサ１８の検出流量から流量制御バルブ１５をフィードバック制御し、空気供給路２３に流れる空気の流量を所定の設定値ＱＰ1に設定する。同様にして、制御部９９が流量センサ２０の検出流量から流量制御バルブ１７をフィードバック制御することによって、空気供給路２５に流れる空気の流量を所定の設定値ＱＣ1に設定する（ステップＳ４７）。ここで、設定値ＱＰ1は、液体燃料の燃焼熱から得られる単位時間当たりの燃焼熱（メタノールの場合、７２６〔ｋＪ／ｍｏｌ〕）が改質器４の定格温度ＴＰ（例えば、３００℃）のときの放熱量Ｗeと等しくなる流量に設定すればよい。設定値ＱＣ1は触媒燃焼器７で発熱量Ｗｅを得る為に必要な空気流量よりも十分多く設定すればよい。液体燃料がメタノールである場合、（６）式の化学量論比の２倍の流量を設定値ＱＣ1とする。
【００９０】
空気供給路２３，２５に流れる空気の流量を設定した後、制御部９９が逆流ステップを実行する。つまり、制御部９９が現在の時刻をｔ0として記憶し（ステップＳ４８）、開閉バルブ１４を開き、開閉バルブ１３を閉じる（ステップＳ４９、ステップＳ５０）。これにより、空気供給路２３から改質器４へ送られる空気によって、改質器４や気化器３内の残留物が側流路２７へ送り出される。そして、改質器４や気化器３から送り出された残留物が側流路２７を通って触媒燃焼器７へ送られる。なお、ステップＳ４８からステップＳ５０のタイミングはほぼ同時である。
【００９１】
そして、残留物を押し出す空気が開閉バルブ１４に到達する時に、開閉バルブ６１が閉じられ、残留物が側流路２７に閉じ込められる。開閉バルブ６１が閉じるタイミングは、ステップＳ４８のタイミングから時間ｔpだけ経過したタイミングである。空気供給路２３から改質器４、気化器３を経て開閉バルブ１４までの経路の容積の合計をＶpとすると、ｔp＝Ｖp／ＱＰ1 である。
【００９２】
制御部９９は、ステップＳ４８のタイミングから時間ｔpだけ経過したことを認識すべく、以下のようなことを行う。つまり、制御部９９は、時刻ｔ0から現在の時刻までの時間差Δｔを算出する（ステップＳ５１）。制御部９９は時間差Δｔが時間ｔpになるまで、時間差Δｔの算出を所定周期毎に行う（ステップＳ５２：Ｎｏ、ステップＳ５１）。ステップＳ４８のタイミングから時間ｔpだけ経過すると、時間差Δｔが時間ｔpを超えるので（ステップＳ５２：Ｙｅｓ）、制御部９９が滞留ステップを実行する。つまり、滞留ステップでは、制御部９９が流量制御バルブ１５を全閉するとともに、開閉バルブ１４及び開閉バルブ６１を閉じる（ステップＳ５３、ステップＳ５４、ステップＳ５５）。これにより、空気供給路２３を通じた空気供給が止まり、残留物が側流路２７に滞留して開閉バルブ１４と開閉バルブ６１との間に閉じ込められる。
【００９３】
続いて、制御部９９は、ヒータ兼温度センサ２１による改質器４の検出温度を入力する。制御部９９は、検出温度が下限値ＴＬ（＝２００℃）未満になるまで、空気ポンプ９を作動し続ける（ステップＳ５７：Ｎｏ）。検出温度が下限値ＴＬ未満になると（ステップＳ５７：Ｙｅｓ）、制御部９９が空気ポンプ９を停止する（ステップＳ５８）。このように、触媒燃焼器７において燃焼が行われているか否かは、改質器４の温度に反映されるので、検出温度が下限値ＴＬ未満になると、触媒燃焼器７の燃焼が終了したものと考えられるので、空気ポンプ９を停止することとした。
【００９４】
続いて、制御部９９は、流量制御バルブ１７を全閉する（ステップＳ５９）。以上をもって制御部９９による停止時のシーケンス制御が終了する。
【００９５】
次に、起動時のシーケンス制御及び動作について説明する。図７は、本実施形態において燃料電池システム１Ｂの制御部９９が行う起動時のシーケンス制御の流れを示したフローチャートである。起動時のシーケンス制御は、上述の停止時のシーケンス制御の後に制御部９９によって行われるものである。まず、制御部９９が開閉バルブ１３を開く（ステップＳ６１）。これにより、気化器３から改質器４、一酸化炭素除去器５及び開閉バルブ１３を経由して触媒燃焼器７までの経路が大気に開放される。
【００９６】
続いて、制御部９９がヒータ兼温度センサ２１，２２の出力を開始し、ヒータ兼温度センサ２１，２２による加熱が開始される（ステップＳ６２）。これにより、気化器３、改質器４、一酸化炭素除去器５及び触媒燃焼器７が昇温する。
【００９７】
続いて、制御部９９はヒータ兼温度センサ２１により改質器４の温度を検出し（ステップＳ６３）、その検出温度を所定温度ＴＳと比較する（ステップＳ６４）。ここで、所定温度ＴＳとは、触媒燃焼器７において燃料が安定して燃焼する温度であり、燃料がメタノールの場合、所定温度ＴＳは１００℃である。
【００９８】
ヒータ兼温度センサ２１の検出温度が所定温度ＴＳを超えるまで、制御部９９がそのような温度検出と比較を繰り返す（ステップＳ６４：Ｎｏ）。ヒータ兼温度センサ２１の検出温度が所定温度ＴＳを超えたら（ステップＳ６４：Ｙｅｓ）、制御部９９が空気ポンプ９を作動させる（ステップＳ６５）。
【００９９】
続いて、制御部９９が流量センサ１８の検出流量から流量制御バルブ１５をフィードバック制御し、空気供給路２３に流れる空気の流量を所定の設定値ＱＰ1に設定する。同様にして、制御部９９が流量センサ２０の検出流量から流量制御バルブ１７をフィードバック制御することによって、空気供給路２５に流れる空気の流量を所定の設定値ＱＣ1に設定する（ステップＳ６６）。ここで、設定値ＱＰ1、設定値ＱＣ1は停止時における設定値ＱＰ1、設定値ＱＣ1と同じである。
【０１００】
続いて、制御部９９が再逆流ステップを実行する。即ち、制御部９９が開閉バルブ１４及び開閉バルブ６１を開き、開閉バルブ１３を閉じる（ステップＳ６７〜ステップＳ６９）。これにより、空気供給路２３を通る空気は改質器４へと逆流し、改質器４、気化器３及び開閉バルブ１４を経由して側流路２７へ流れ込む。そのため、側流路２７に閉じこめられた燃料等は、触媒燃焼器７に送られる。一方、空気供給路２５を通る空気も触媒燃焼器７へ送られ、燃料等と空気が混合される。そして、触媒燃焼器７内においては燃料等が燃焼する。そのため、気化器３、改質器４及び一酸化炭素除去器５が加熱される。
【０１０１】
続いて、制御部９９はヒータ兼温度センサ２１により改質器４の温度を検出し（ステップＳ７０）、その検出温度を所定温度ＴＲ1と比較する（ステップＳ７１）。所定温度ＴＲ1は所定温度ＴＳよりも高く、所定温度ＴＲ1は改質器４で効率よく改質反応が起こる目標温度である。所定温度ＴＲ1の具体的値は３００℃である。
【０１０２】
ヒータ兼温度センサ２１の検出温度が所定温度ＴＲ1を超えるまで、制御部９９がそのような温度検出と比較を繰り返す（ステップＳ７１：Ｎｏ）。ヒータ兼温度センサ２１の検出温度が所定温度ＴＲ1を超えたら（ステップＳ７１：Ｙｅｓ）、制御部９９が開閉バルブ１３を開くとともに開閉バルブ１４，６１を閉じる（ステップＳ７２〜ステップＳ７４）。これにより、側流路２７が閉鎖される。
【０１０３】
続いて、制御部９９が流量センサ１８の検出流量から流量制御バルブ１５をフィードバック制御し、空気供給路２３に流れる空気の流量を所定の設定値ＱＰ2に設定する。同様にして、制御部９９が流量センサ２０の検出流量から流量制御バルブ１７をフィードバック制御することによって、空気供給路２５に流れる空気の流量を所定の設定値ＱＣ2に設定する（ステップＳ６６）。ここで、設定値ＱＰ2は、燃料供給ポンプ８の流量が後述のように設定値ＱＬ2になった場合において（ステップＳ７８）、その流量に対して一酸化炭素除去器５における反応に最適な既定値である。設定値ＱＣ2は、燃料供給ポンプ８の流量が後述のように設定値ＱＬ2になった場合において（ステップＳ７８）、その流量に対して触媒燃焼器７における反応に最適な既定値である。
【０１０４】
続いて、制御部９９が開閉バルブ１１を開く（ステップＳ７６）、燃料供給ポンプ８を作動させる（ステップＳ７７）。そして、制御部９９は、燃料供給ポンプ８の駆動速度を制御し、燃料供給ポンプ８による流量を所定の設定値ＱＬ2にする（ステップＳ７８）。これにより、改質器４で生成された水素等は燃料電池６を経由せずに、側流路２６を経由して触媒燃焼器７に送られる。なお、燃料が改質器４に送られることで、改質器４では燃料が水素に改質し、その反応が吸熱反応であるため、改質器４等の温度は降下する。そのため、改質器４の温度が所定温度ＴＲ1未満となるが、その後、触媒燃焼器７における燃焼によって再び改質器４等の温度が上昇し始める。
【０１０５】
続いて、制御部９９が流量センサ１９の検出流量から流量制御バルブ１６をフィードバック制御することによって、空気供給路２４に流れる空気の流量を所定の設定値Ｑcellに設定する（ステップＳ７９）。
【０１０６】
続いて、制御部９９はヒータ兼温度センサ２１により改質器４の温度を検出し（ステップＳ８０）、その検出温度を所定温度ＴＲ1と比較する（ステップＳ８１）。ヒータ兼温度センサ２１の検出温度が所定温度ＴＲ1を超えるまで、制御部９９がそのような温度検出と比較を繰り返す（ステップＳ８１：Ｎｏ）。ヒータ兼温度センサ２１の検出温度が所定温度ＴＲ1を超えたら（ステップＳ８１：Ｙｅｓ）、制御部９９が開閉バルブ１２を開くとともに開閉バルブ１３を閉じる（ステップＳ８２〜ステップＳ８４）。これにより、側流路２７が閉鎖される。改質器４で生成された水素等は燃料電池６の燃料極へ送られ、燃料電池６で発電が起こる。
【０１０７】
続いて、制御部９９が流量センサ１８の検出流量から流量制御バルブ１５をフィードバック制御し、空気供給路２３に流れる空気の流量を所定の設定値ＱＰ3に設定する。同様にして、制御部９９が流量センサ２０の検出流量から流量制御バルブ１７をフィードバック制御することによって、空気供給路２５に流れる空気の流量を所定の設定値ＱＣ3に設定する（ステップＳ８４）。ここで、設定値ＱＰ3、設定値ＱＣ3は、燃料電池６の発電に最適な空気流量である。
【０１０８】
続いて、制御部９９は、燃料供給ポンプ８の駆動速度を制御し、燃料供給ポンプ８による流量を所定の設定値ＱＬ3にする（ステップＳ８５）。設定値ＱＬ3は燃料電池６において発電する際の水素流量に合わせた流量である。
【０１０９】
そして、制御部９９が各種アプリケーションを起動する（ステップＳ８６）。以上をもって制御部９９による起動時のシーケンス制御が終了する。
【０１１０】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。更に、残留物を側流路２７に一旦閉じ込めるので、停止時において残留物の燃焼を必要最小限に抑えることができる。一方、起動時において、その残留物を燃焼させて、気化器３、改質器４、一酸化炭素除去器５の暖機に用いているので、エネルギーの有効利用をすることができる。
【０１１１】
なお、本発明は上記第１〜第３の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記第１〜第３の実施形態に対して種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、上記実施形態では、空気ポンプ９が流量制御バルブ１５〜１７に共用されているが、流量制御バルブ１５〜１７それぞれに対して別個に空気ポンプを接続してもよい。また、空気ポンプの代わりにブロワ、ファンを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】図１は、本発明を適用した第１実施形態における燃料電池システムの構成を示したブロック図である。
【図２】図２は、第１実施形態において燃料電池システムの制御部が行う停止時のシーケンス制御の流れを示したフローチャートである。
【図３】図３は、本発明を適用した第１実施形態における燃料電池システムの構成を示したブロック図である。
【図４】図４は、第２実施形態において燃料電池システムの制御部が行う停止時のシーケンス制御の流れを示したフローチャートである。
【図５】図５は、本発明を適用した第１実施形態における燃料電池システムの構成を示したブロック図である。
【図６】図６は、第３実施形態において燃料電池システムの制御部が行う停止時のシーケンス制御の流れを示したフローチャートである。
【図７】図７は、第３実施形態において燃料電池システムの制御部が行う起動時のシーケンス制御の流れを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１３】
１、１Ａ、１Ｂ  燃料電池システム
３  気化器
４  改質器
５  一酸化炭素除去器
６  燃料電池
７、５１  触媒燃焼器
８  燃料供給ポンプ
９  空気ポンプ
１１〜１４、５２、５３、６１  開閉バルブ
１５〜１７  流量制御バルブ
２７  側流路
２８  断熱パッケージ
９９  制御部
【図１】
0005167746.tif 000002
【図２】
0005167746.tif 000003
【図３】
0005167746.tif 000004
【図４】
0005167746.tif 000005
【図５】
0005167746.tif 000006
【図６】
0005167746.tif 000007
【図７】
0005167746.tif 000008