(57)【要約】【課題】燃料電池と並列に触媒燃焼器を備えると共に、触媒燃焼後に、触媒燃焼器の温度を低下させる燃料電池システムを提供する。【解決手段】水素と空気とが供給されることで発電する燃料電池１０と、燃料電池１０と並列に配置されると共に、水素と空気とが混合してなる燃料混合ガスを触媒燃焼させる触媒燃焼器５１と、触媒燃焼器５１への水素の供給を制御する流量調整弁５３と、触媒燃焼器５１への空気の供給を制御する開閉弁５４と、流量調整弁５３を介して触媒燃焼器５１への水素の供給を停止した後、所定時間ｔ１が経過するまで、開閉弁５４を開いて触媒燃焼器５１への空気の供給を継続する制御部８１と、を備えた燃料電池システム１である。【選択図】図１
2007234560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとが供給されることで発電する燃料電池と、
前記燃料電池と並列に配置されると共に、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとが混合してなる燃料混合ガスを触媒燃焼させる触媒燃焼器と、
前記触媒燃焼器への前記燃料ガスの供給を制御する燃料ガス制御手段と、
前記触媒燃焼器への前記酸化剤ガスの供給を制御する酸化剤ガス制御手段と、
前記燃料ガス制御手段を介して前記触媒燃焼器への燃料ガスの供給を停止した後、所定条件が成立するまで、前記酸化剤ガス制御手段を介して前記触媒燃焼器への酸化剤ガスの供給を継続する酸化剤ガス供給継続手段と、
を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記所定条件が成立する場合は、前記触媒燃焼器が備える触媒が所定温度以下となった場合であることを特徴とする請求項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、触媒燃焼器を備える燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水素（燃料ガス）がアノードに、酸素（酸化剤ガス）がカソードに、それぞれ供給されることで、電気化学反応が生じ発電する固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）等の燃料電池の開発が盛んである。燃料電池は、その発電電力によって走行する燃料電池自動車や、家庭用電源等広範囲で適用されつつあり、今後もその適用範囲の拡大が期待されている。
【０００３】
このような燃料電池は、好適に発電するための安定発電温度を固有している。この安定発電温度は、アノード及びカソードに含まれる触媒の活性温度等に関係するものである。したがって、例えば、低温環境下（０℃未満等）で燃料電池を起動させる場合や、アイドルストップによって燃料電池の温度が下がった場合、燃料電池を速やかに暖めることが望ましい。
【０００４】
そこで、燃料電池の下流側に触媒燃焼器を設け、この触媒燃焼器で水素と空気とを、触媒下で燃焼（触媒燃焼という）させ、この触媒燃焼で発生した熱によって、燃料電池を暖める技術が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−９５２５８号公報（段落番号００１０〜００２９、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のシステムでは、燃料電池と触媒燃焼器とが直列に配置されるため、燃料電池を暖める必要がない場合も、触媒燃焼器に水素及び空気が供給されてしまう。
そこで、本願発明者らは、燃料電池と触媒燃焼器とを並列に配置し、燃料電池を暖める必要がある場合のみ、燃料電池に供給される水素及び空気の一部を取り出す（サンプリングする）ようにして、触媒燃焼器に供給するシステムを提案している。
【０００６】
ところが、本願発明者らが提案する前記システムでは、燃料電池を暖める必要がなくなった場合、触媒燃焼を停止させると、触媒燃焼器が高温（例えば７００〜８００℃）のまま放置されることになる。そうすると、触媒燃焼器の温度が下がるまで、燃料電池システムを構成する他のデバイス（制御装置、燃料電池、加湿器等）が、触媒燃焼器の熱に曝されることになり、前記デバイスが正常に作動しない可能性がある。また、触媒燃焼器に内蔵される触媒の劣化を促進してしまう可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明は、燃料電池と並列に触媒燃焼器を備えると共に、触媒燃焼後に、触媒燃焼器の温度を低下させる燃料電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとが供給されることで発電する燃料電池と、前記燃料電池と並列に配置されると共に、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとが混合してなる燃料混合ガスを触媒燃焼させる触媒燃焼器と、前記触媒燃焼器への前記燃料ガスの供給を制御する燃料ガス制御手段と、前記触媒燃焼器への前記酸化剤ガスの供給を制御する酸化剤ガス制御手段と、前記燃料ガス制御手段を介して前記触媒燃焼器への燃料ガスの供給を停止した後、所定条件が成立するまで、前記酸化剤ガス制御手段を介して前記触媒燃焼器への酸化剤ガスの供給を継続する酸化剤ガス供給継続手段と、を備えたことを特徴とする燃料電池システムである。
【０００９】
ここで、燃料電池と触媒燃焼器とが並列に配置されるとは、１つの燃料ガス供給源から燃料ガスが分岐して燃料電池と触媒燃焼器とに供給され、１つの酸化剤ガス供給源から酸化剤ガスが分岐して燃料電池と触媒燃焼器とに供給されることを意味する。すなわち、燃料電池及び触媒燃焼器の一方を通過したガス（燃料ガス、酸化剤ガス）が、他方を経由しないことを意味する。
【００１０】
このような燃料電池システムによれば、燃料電池と触媒燃焼器とが並列であり、燃料ガス制御手段及び酸化剤ガス制御手段を備えたことにより、触媒燃焼器の非作動時には、この触媒燃焼器への燃料ガス及び酸化剤ガスの供給を停止させることができる。
そして、酸化剤ガス供給継続手段が、燃料ガス制御手段を介して触媒燃焼器への燃料ガスの供給を停止した後、所定条件が成立するまで、酸化剤ガス制御手段を介して触媒燃焼器への酸化剤ガスの供給を継続する。このように継続して供給される酸化剤ガスによって、触媒燃焼器の温度を低下させることができる。これにより、制御装置等の他のデバイスは、触媒燃焼器の熱の影響を受けにくくなり、燃料電池システムは正常に作動することができる。これに加えて、触媒燃焼器に内蔵される触媒の温度も低下するので、触媒の劣化を抑制することもできる。
また、このように触媒燃焼の停止後、酸化剤ガスの供給を継続することにより、触媒燃焼によって生成し、触媒燃焼器に残留した水分を、触媒燃焼器の外に押し出すことができる。
【００１１】
また、前記所定条件が成立する場合は、前記触媒燃焼器が備える触媒が所定温度以下となった場合であることを特徴とする。
【００１２】
このような燃料電池システムによれば、酸化剤ガス供給継続手段は、触媒燃焼器が備える触媒が所定温度以下となるまで、触媒燃焼器への酸化剤ガスの供給を継続することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、燃料電池と並列に触媒燃焼器を備えると共に、触媒燃焼後に、触媒燃焼器の温度を低下させる燃料電池システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照して説明する。
【００１５】
≪燃料電池システムの構成≫
図１に示す本実施形態に係る燃料電池システム１は、図示しない燃料電池自動車に搭載されている。燃料電池システム１は、燃料電池１０の出力端子（図示しない）に接続された走行モータ４１を備えている。走行モータ４１は燃料電池１０の発電電力によって駆動し、これにより、燃料電池自動車が走行するようになっている。
【００１６】
燃料電池システム１は、燃料電池１０と、燃料電池１０のアノード対して水素（燃料ガス）を供給及び排出するアノード系と、燃料電池１０のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス）を供給及び排出するカソード系と、燃料電池１０の発電電力を消費する電力消費系と、燃料電池１０に供給される水素及び空気の一部を取り出し、触媒燃焼させる触媒燃焼系と、ラジエータ液（熱交換流体）を流通させるラジエータ液流通系（熱交換流体流通手段）と、燃料電池システム１の起動スイッチであるＩＧ７０（イグニッション）と、これらを電子制御するＥＣＵ８０（Electronic Control Unit、電子制御装置）と、を主に備えている。
【００１７】
＜燃料電池＞
燃料電池１０（燃料電池スタック）は、単セルが複数積層されることによって構成された固体高分子型燃料電池である。単セルは、電解質膜（固体高分子膜）の両面をアノード（燃料極）及びカソード（空気極）で挟んでなるＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）と、ＭＥＡを挟む一対のセパレータと、を主に備えている。各セパレータには、各単セルを構成するＭＥＡの全面に水素又は酸素を供給するための溝や、全単セルに水素、酸素を導くための貫通孔等が形成されており、これら溝等がアノード流路１１、カソード流路１２として機能している。
【００１８】
そして、アノード流路１１を介して各アノードに水素が供給され、カソード流路１２を介して各カソードに酸素を含む空気が供給されると、アノード、カソードに含まれる触媒（Ｐｔ等）上で電気化学反応が起こり、各単セルで電位差（いわゆるＯＣＶ（Open Circuit Voltage：開回路電圧））が発生するようになっている。次いで、このように各単セルで電位差が発生した燃料電池１０に対して、走行モータ４１等の外部負荷から発電要求があると、燃料電池１０が発電するようになっている。
【００１９】
また、燃料電池１０は、暖機完了燃料電池温度Ｔ４２を固有している。暖機完了燃料電池温度Ｔ４２とは、燃料電池１０の暖機が完了したとされる温度である。そして、暖機完了燃料電池温度Ｔ４２では、アノード及びカソードに含まれる触媒が所定の触媒活性となるため、前記電気化学反応が速やかに進行し、燃料電池１０が好適に発電可能となる。
さらに、前記セパレータには、ラジエータ液流通系から送られ、燃料電池１０と熱交換するラジエータ液が流通するラジエータ液流路１３が形成されている。
【００２０】
＜アノード系＞
アノード系は、水素が貯蔵された水素タンク２１と、遮断弁２２と、減圧弁２３とを主に備えている。そして、水素タンク２１から下流側に向かって、配管２１ａと、遮断弁２２と、配管２２ａと、減圧弁２３と、配管２３ａと、アノード流路１１とが順に接続されており、後記する制御部８１によって遮断弁２２が開かれると、減圧弁２３で所定圧力に減圧された水素が、アノード流路１１に供給されるようになっている。
アノード流路１１の下流側には、配管２３ｂが接続されており、アノードから排出されたアノードオフガスが、配管２３ｂを介して外部に排出されるようになっている。
【００２１】
＜カソード系＞
カソード系は、コンプレッサ３１（酸化剤ガス供給手段）を主に備えている。コンプレッサ３１は、配管３１ａを介して、カソード流路１２に接続されており、制御部８１の指令によりコンプレッサ３１が作動すると、酸素を含む空気がカソード流路１２に供給されるようになっている。また、配管３１ａには、加湿器（図示しない）が設けられており、カソードに送られる空気が適宜に加湿されるようになっている。
カソード流路１２の下流側は、配管３１ｂが接続されており、カソードから排出されたカソードオフガスが、配管３１ｂを介して外部に排出されるようになっている。
【００２２】
＜電力消費系＞
電力消費系は、走行モータ４１（外部負荷）を主に備えている。この他、コンプレッサ３１やポンプ６１のモータも、電力消費系に含まれる。走行モータ４１は、燃料電池自動車を走行させるモータであり、燃料電池１０の出力端子に接続されている。また、走行モータ４１には、燃料電池１０と走行モータ４１との電気的接続をＯＮ／ＯＦＦするコンタクタや、ＤＣ−ＤＣコンバータ等が設けられており、走行モータ４１は、制御部８１の指令を受けて、燃料電池１０の出力電流や出力電圧を制御する電流電圧制御機能を有している。すなわち、運転者等の出力要求を検知した制御部８１から走行モータ４１に出力指令が送られると、走行モータ４１は、その出力指令に従って、燃料電池１０から電流を適宜に取り出す。
【００２３】
＜触媒燃焼系＞
触媒燃焼系は、水素及び空気を触媒燃焼させることで熱エネルギを取得し、この熱エネルギによって、前記したラジエータ液流通系のラジエータ液を加熱する系である。そして、触媒燃焼系は、触媒燃焼器５１と、熱交換器５２と、流量調整弁５３（燃料ガス制御手段）と、開閉弁５４（酸化剤ガス制御手段）と、温度センサ５６、５７、５８（温度検出手段）とを主に備えている。
【００２４】
［触媒燃焼器］
触媒燃焼器５１は、その内部に、上流側の混合部５１Ａと、下流側の触媒燃焼部５１Ｂとを主に備えている。
【００２５】
混合部５１Ａは、その内部に、水素と空気とを混合し、燃料混合ガスを生成する混合室を有している。さらに説明すると、混合部５１Ａは、配管５１ａを介して所定圧力に減圧された水素が流通する配管２３ａと、配管５１ｂを介して空気が流通する配管３１ａとに接続されている。すなわち、触媒燃焼器５１と燃料電池１０とは、並列に配置されている。そして、この燃料混合ガスは、触媒燃焼部５１Ｂに流れるようになっている。
【００２６】
触媒燃焼部５１Ｂは、混合部５１Ａから流れ込んだ燃料混合ガスを、触媒下で触媒燃焼させて、高温の排気ガスを生成させるものである。このような触媒燃焼部５１Ｂは、燃料混合ガスが導入される複数の細孔を有するハニカム体を備えている。そして、各細孔を取り囲む内壁面には触媒（Ｐｔ等）が担持されており、細孔に燃料混合ガスが導入されると、この触媒下で、触媒燃焼反応が起こり、高温の排気ガスが生成するようになっている。因みに、この排気ガスは、配管５１ｃを通って、熱交換器５２に供給されるようになっている。
【００２７】
また、触媒燃焼部５１Ｂに内蔵される触媒は、良好な触媒活性となる所定触媒温度Ｔ３２を固有している。さらに説明すると、燃料電池自動車の始動直後等、触媒の実際の温度（実測触媒温度Ｔ３１）が所定触媒温度Ｔ３２よりも低い場合、触媒は所定触媒温度Ｔ３２に対応した所定触媒活性を有しないが、燃料混合ガスを触媒燃焼させることができ、この燃焼熱によって、触媒が加熱されるようになっている。
【００２８】
［熱交換器］
熱交換器５２は、触媒燃焼部５１Ｂから送られた高温の排気ガスと、ラジエータ液との間で熱交換し、ラジエータ液を加熱する機器である。そして、熱交換後の排気ガスは、配管５２ａを介して外部に排出されるようになっている。
【００２９】
［流量調整弁］
流量調整弁５３は、バタフライ弁、ニードル弁等であって、その内部を流れるガスの流量を調整する弁である。このような流量調整弁５３は、配管５１ａに設けられており、混合部５１Ａに供給される水素の流量が調整（制御）されるようになっている。また、流量調整弁５３は制御部８１と接続されており、制御部８１によって、その開度等が適宜に調整され、混合部５１Ａへの水素の流量が制御される。
そして、このように水素の流量が制御されることで、混合部５１Ａで生成され、触媒燃焼部５１Ｂに供給される燃料混合ガスにおける燃空比が制御されるようになっている。なお、燃空比（水素／空気）は、燃料混合ガスにおける水素と空気との体積比であって、燃空比が高いことは水素濃度が高いことに対応する。
【００３０】
因みに、流量調整弁５３の制御に際しては、混合部５１Ａへの水素の目標流量と、事前試験等により所定圧力下における流量調整弁５３の開度と混合部５１Ａへの水素の流量とが関連付けられたマップと、に基づいて算出される。なお、本実施形態では、流量調整弁５３の上流側の圧力は、減圧弁２３によって、前記所定圧力に設定されている。
【００３１】
［開閉弁］
開閉弁５４は、本実施形態では、触媒燃焼器５１への空気の供給を制御する弁であり、配管５１ｂに設けられている。また、開閉弁５４は制御部８１と接続されており、制御部８１によって適宜に開／閉される。
そして、本実施形態では、コンプレッサ３１は、燃料電池システム１の運転中、一定の回転速度で稼動するので、開閉弁５４の上流側には、一定の圧力が作用し、開閉弁５４が開かれると、空気が空気流量Ｑ２１で混合部５１Ａに供給されるようになっている。
【００３２】
［温度センサ］
温度センサ５６は、触媒燃焼部５１Ｂに内蔵された触媒の実測触媒温度Ｔ３１を検出するセンサであり、適所に設けられている。また、温度センサ５６は制御部８１と接続されており、制御部８１は実測触媒温度Ｔ３１を監視している。
【００３３】
温度センサ５７は、混合部５１Ａに供給される水素の実際の温度（実測水素温度Ｔ１１）を検出するセンサであり、流量調整弁５３の下流側の配管５１ａに設けられている。また、温度センサ５７は制御部８１と接続されており、制御部８１は実測水素温度Ｔ１１を監視している。
【００３４】
温度センサ５８は、混合部５１Ａに供給される空気の実際の温度（実測空気温度Ｔ２１）を検出するセンサであり、流量計５５の下流側の配管５１ｂに設けられている。また、温度センサ５８は制御部８１と接続されており、制御部８１は実測空気温度Ｔ２１を監視している。
【００３５】
＜ラジエータ液流通系＞
ラジエータ液流通系は、燃料電池１０と熱交換器５２とを経由するように、ラジエータ液を循環（流通）させる系であり、ポンプ６１と、配管６１ａ、６１ｂ、６１ｃと、温度センサ６２（熱交換流体温度検出手段、燃料電池温度検出手段）と、を主に備えている。因みに、ラジエータ液は、例えば、エチレングリコール等を主成分とする不凍液から構成される。
【００３６】
これらの接続状態について説明すると、燃料電池１０のラジエータ液流路１３、配管６１ａ、ポンプ６１、配管６１ｂ、熱交換器５２、配管６１ｃ、燃料電池１０のラジエータ液流路１３の順に接続されている。そして、制御部８１に制御されてポンプ６１が作動すると、ラジエータ液が、燃料電池１０、熱交換器５２を経由して循環するように設計されている。これにより、熱交換器５２における前記高温の排気ガスとの熱交換によって昇温したラジエータ液が、燃料電池１０に供給され、その結果として、燃料電池１０が暖機（加熱）されるようになっている。
【００３７】
温度センサ６２は、配管６１ａに設けられており、燃料電池１０から排出されたラジエータ液の温度を、燃料電池１０の実際の温度（実測燃料電池温度Ｔ４１）として検出するようになっている。温度センサ６２は制御部８１と接続されており、制御部８１は実測燃料電池温度Ｔ４１を監視している。
【００３８】
＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ８０は、燃料電池システム１を電子制御する制御装置である。このようなＥＣＵ８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路等を含んで構成され、制御部８１（制御手段）と、制御データ記憶部８２（記憶手段）と、を主に備えている。
【００３９】
［制御部−燃空比制御機能］
制御部８１（燃空比制御手段）は、実測水素温度Ｔ１１、実測空気温度Ｔ２１及び実測触媒温度Ｔ３１に基づいて、流量調整弁５３を制御し、触媒燃焼部５１Ｂに供給される燃料混合ガスの目標燃空比Ｋを制御する機能を備えている。具体的な制御については後記する。
【００４０】
［制御部−暖機完了判定機能］
制御部８１は、実測燃料電池温度Ｔ４１と、その内部に記憶された暖機完了燃料電池温度Ｔ４２とを比較して、燃料電池１０の暖機が完了したか否かを判定する機能を備えている。
【００４１】
［制御部−酸化剤ガス供給継続機能］
制御部８１（酸化剤ガス供給継続手段）は、燃料電池１０の暖機完了により、触媒燃焼器５１への水素の供給を停止した後も、所定時間ｔ１が経過（所定条件が成立）するまで、触媒燃焼器５１に継続して空気を供給する機能を備えている。ここで、所定時間ｔ１とは、触媒燃焼により高温（例えば７００℃）となった触媒が、所定触媒温度Ｔ３２に低下するための時間である。なお、所定触媒温度Ｔ３２（例えば８０〜９０℃）は、例えば、燃料電池システム１の他のデバイスが触媒燃焼器５１の熱の影響を受けない温度である。
【００４２】
［制御部−その他機能］
制御部８１は、遮断弁２２、コンプレッサ３１、開閉弁５４及びポンプ６１と接続されており、これらを適宜に制御するようになっている。また、制御部８１は、ＩＧ７０と接続されており、そのＯＮ／ＯＦＦ信号を検知するようになっている。
【００４３】
［制御データ記憶部］
制御データ記憶部８２には、触媒燃焼時に燃空比を補正するために参照する補正マップ（図２参照）が記憶されている。
【００４４】
（補正マップ）
図２に示す補正マップは、触媒燃焼される燃料混合ガスについて、実測水素温度Ｔ１１、実測空気温度Ｔ２１及び実測触媒温度Ｔ３１に対応した目標燃空比Ｋとするために、基準（ベース）となる基準燃空比Ｋ１を補正する補正係数Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３を算出するためのマップである。なお、基準燃空比Ｋ１は、事前試験等により求められ、制御部８１に記憶されている。
【００４５】
補正係数Ｃ１１は実測水素温度Ｔ１１に関連付けられた補正係数であり、補正係数Ｃ１２は実測空気温度Ｔ２１に関連付けられた補正係数であり、補正係数Ｃ１３は実測触媒温度Ｔ３１に関連付けられた補正係数である。また、補正係数Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３は、各温度が低いほど大きくなる傾向を有しており、その結果として、各温度が低いほど燃空比が大きくなるように補正される設定となっている。なお、このような補正マップは、事前試験や各種シミュレーションによって求められる。
【００４６】
≪燃料電池システムの動作≫
次に、燃料電池システム１の運転開始時の動作と共に、本実施形態に係る燃料電池システム１の運転方法について、図１及び図２に加えて、図３に示すフローチャートを参照して説明する。本実施形態に係る燃料電池システム１の運転方法は、燃料電池１０の暖機完了により、触媒燃焼器５１への水素の供給を停止した後、所定時間ｔ１が経過するまで、触媒燃焼器５１への空気の供給を継続することを特徴とする。
なお、以下の説明は、燃料電池自動車（燃料電池システム１）の起動時が低温環境下（例えば０℃未満）であるため、触媒燃焼器５１によって燃料電池１０を暖機する場合を例示する。
【００４７】
燃料電池自動車のＩＧ７０がＯＮされると、図３に示すフローチャートがスタートし、制御部８１は、遮断弁２２を開いて燃料電池１０のアノード流路１１に水素を供給し、コンプレッサ３１を作動して燃料電池１０のカソード流路１２に酸素を含む空気を供給し、ポンプ６１を作動してラジエータ液を循環させる。そして、制御部８１は、外部からの発電要求等に応じて、燃料電池１０を発電させる。
【００４８】
ステップＳ１０１において、制御部８１は開閉弁５４を開き、混合部５１Ａに空気流量Ｑ２１で空気を供給する。
【００４９】
ステップＳ１０２において、制御部８１は、ベースとなる基準燃空比Ｋ１を目標燃空比Ｋとする。そして、制御部８１は、燃料混合ガスが目標燃空比Ｋ（基準燃空比Ｋ１）となるように、次の式（１）に従って、混合部５１Ａへの水素流量を求める。次いで、この水素流量となるように、流量調整弁５３の開度を制御する。なお、水素流量から開度の算出に際しては、水素流量と開度とが関連付けられ、制御データ記憶部８２に記憶されたマップを参照する。
目標燃空比Ｋ＝水素流量／空気流量Ｑ２１  …（１）
【００５０】
そうすると、混合部５１Ａには水素と空気とが供給され、混合部５１Ａでは燃料混合ガスが生成される。燃料混合ガスは、触媒燃焼部５１Ｂで触媒燃焼され、高温の排気ガとなる。次いで、熱交換器５２において、この排気ガスとラジエータ液との間で熱交換される。そして、昇温したラジエータ液によって、燃料電池１０が加熱され始める。
【００５１】
ステップＳ１０３において、制御部８１は、実測水素温度Ｔ１１、実測空気温度Ｔ２１及び実測触媒温度Ｔ３１と、図２に示す補正マップとに基づいて、補正係数Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３を算出する。
【００５２】
ステップＳ１０４において、制御部８１は、次の式（２）に従って、目標燃空比Ｋを補正する。
Ｋ＝Ｋ１×Ｃ１１×Ｃ１２×Ｃ１３  …（２）
【００５３】
ステップＳ１０５において、制御部８１は、補正後の目標燃空比Ｋとなるように、前記した式（１）に従って、混合部５１Ａへの水素流量を補正する。次いで、この補正した水素流量となるように、流量調整弁５３の開度を制御する。すなわち、補正後の目標燃空比Ｋに基づいて、触媒燃焼器５１への水素流量が制御される。
【００５４】
ステップＳ１０６において、実測燃料電池温度Ｔ４１と暖機完了燃料電池温度Ｔ４２とを比較し、燃料電池１０の暖機が完了したか否かを判定する。
実測燃料電池温度Ｔ４１が暖機完了燃料電池温度Ｔ４２以上である場合（Ｓ１０６・Ｙｅｓ）、燃料電池１０の暖機は完了したと判定して、ステップＳ１０７に進む。一方、実測燃料電池温度Ｔ４１が暖機完了燃料電池温度Ｔ４２未満である場合（Ｓ１０６・Ｎｏ）、燃料電池１０の暖機は完了していないと判定して、ステップＳ１０３に戻る。
【００５５】
ステップＳ１０７において、制御部８１は、流量調整弁５３を閉じ、混合部５１Ａへの水素の供給を停止する。これと共に、制御部８１は内蔵するクロックを利用して、水素の供給停止後の時間を計測する。
【００５６】
ステップＳ１０８において、触媒燃焼器５１への水素の供給の停止後、所定時間ｔ１経過したか否かを判定する。
所定時間ｔ１が経過したと判定された場合（Ｓ１０８・Ｙｅｓ）、ステップＳ１０９に進む。この場合は、触媒燃焼器５１への水素の供給の停止後、所定時間ｔ１の間、空気が継続して供給されたので、実測触媒温度Ｔ３１が所定触媒温度Ｔ３２に低下したと推測される場合である。
一方、所定時間ｔ１が経過していないと判定された場合（Ｓ１０８・Ｎｏ）、ステップＳ１０８の判定を繰り返す。
【００５７】
ステップＳ１０９において、制御部８１は、開閉弁５４を閉じ、混合部５１Ａへの空気の供給を停止する。
そして、エンドに進み、起動時の触媒燃焼器５１の制御を終了する。
【００５８】
このような本実施形態に係る燃料電池システム１によれば、燃料電池１０の暖機完了後、直ちに触媒燃焼器５１への水素の供給が停止される。これにより、水素の消費を抑えると共に、燃料電池１０の暖機が不要な場合、触媒燃焼器５１が停止されるので、触媒燃焼器５１の耐久性を高めることができる。
また、触媒燃焼器５１への水素の供給を停止した後も、空気を継続して供給することにより、触媒燃焼器５１を他のデバイスに熱害を及ぼさない所定触媒温度Ｔ３２に、速やかに低下させることができる。これにより、触媒が長時間にて高温であることは防止され、触媒の寿命を長くすることができる。加えて、触媒燃焼によって生成し、触媒燃焼部５１Ｂに残留した水分を、触媒燃焼器５１外に排出することができる。これにより、触媒が水分に長時間にて曝されにくくなり、その耐久性を高めることができる。
【００５９】
≪燃料電池システムの一動作例≫
次に、図４を参照して、燃料電池システム１の一動作例を説明する。
ＩＧ７０のＯＮに連動して、空気流量Ｑ２１で混合部５１Ａに空気が供給される（Ｓ１０１）。目標燃空比Ｋは、前記した式（２）に従って補正され、この補正後の目標燃空比Ｋとなるように水素流量が制御される（Ｓ１０３〜Ｓ１０５）。
そして、実測燃料電池温度Ｔ４１が暖機完了燃料電池温度Ｔ４２に到達し、燃料電池１０の暖機が完了すると（Ｓ１０６・Ｙｅｓ）、混合部５１Ａへの水素の供給は停止されるが（Ｓ１０７）、空気の供給は所定時間ｔ１が経過するまで継続される（Ｓ１０８、Ｓ１０９）。これにより、実測触媒温度Ｔ３１は速やかに所定触媒温度Ｔ３２に低下する。
【００６０】
以上、本発明の好適な一実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば以下のような変更をすることができる。
【００６１】
前記した実施形態では、本発明が、燃料電池自動車に搭載された燃料電池システム１に適用された場合について説明したが、これに限定されず、例えば、家庭用の据え置き型の燃料電池システムや、給湯システムに組み込まれた燃料電池システム等に本発明を適用してもよい。
【００６２】
前記した実施形態では、触媒燃焼器５１への空気の継続供給判定を、水素供給停止後に所定時間ｔ１が経過したか否かに基づいて行ったが、温度センサ５６により検出される実測触媒温度Ｔ３１と所定触媒温度Ｔ３２とを比較し、実測触媒温度Ｔ３１が所定触媒温度Ｔ３２以下となった場合に、所定条件が成立したとして、開閉弁５４を閉じ、空気の供給を停止させる構成としてもよい。
【００６３】
前記した実施形態では、触媒燃焼時において、実測水素温度Ｔ１１、実測空気温度Ｔ２１及び実測触媒温度Ｔ３１の全てに基づいて、補正係数Ｃ１１等を求め、目標燃空比Ｋを補正する構成としたが、例えば、実測空気温度Ｔ２１のみを検出し、これに基づいて、補正係数Ｃ１２のみを求め、目標燃空比Ｋを補正する構成としてもよい。
【００６４】
前記した実施形態では、温度センサ６２が燃料電池１０の実測燃料電池温度Ｔ４１を検出する場合を説明したが、温度センサ６２の位置はこれに限定されず、燃料電池１０の筐体等に設ける構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【図２】燃料混合ガスの燃空比を補正する補正係数を算出するための補正マップである
【図３】本実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態に係る燃料電池システムの一動作例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１      燃料電池システム
１０    燃料電池
５１    触媒燃焼器
５１Ａ  混合部
５１Ｂ  触媒燃焼部
５２    熱交換器
５３    流量調整弁（燃料ガス制御手段）
５４    開閉弁（酸化剤ガス制御手段）
５６、５７、５８  温度センサ（温度検出手段）
６２    温度センサ（燃料電池温度検出手段）
８０    ＥＣＵ
８１    制御部（酸化剤ガス供給継続手段）
Ｔ３１  実測触媒温度
Ｔ３２  所定触媒温度
ｔ１    所定時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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