(57)【要約】【課題】燃料電池の温度を発電運転において安定的に維持でき、燃料電池の耐久性を高めて燃料電池の長寿命化を図り得る燃料電池システムを提供する。【解決手段】システムは、燃料電池１の熱で沸騰させて液相および気相が共存する高圧の気液共存状態とさせつつ流し、燃料電池を１００℃以上の温度領域に冷却させる冷却通路２と、改質剤で改質させてアノード流体を形成させる改質装置３と、冷却通路２を流れる水のうち少なくとも気相状態の水を改質剤として改質装置３に供給させる供給通路４２をもつ改質剤供給系４とを備える。改質剤供給系４は、冷却通路２を流れる水をこれが気液共存状態となるように、冷却通路２の水の圧力を目標圧力Ｐtargetプラスマイナスα（Ｐ＞α）の範囲内に維持させる。これにより供給通路４２および／または冷却通路２の水の温度を目標温度ＴtargetプラスマイナスΔＴ（Ｔtarget＞ΔＴ）以内の温度領域に維持させる。【選択図】図１
2012195089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード流体およびカソード流体により発電すると共に発電運転時の温度が１００℃以上となる燃料電池と、
前記燃料電池に設けられ、前記燃料電池を冷却させる水を前記燃料電池の熱で沸騰させて液相および気相が共存する高圧の気液共存状態とさせつつ流し、前記燃料電池を１００℃以上の温度領域に冷却させる冷却通路と、
燃料原料を改質剤で改質させて前記アノード流体を形成させる改質装置と、
前記冷却通路を流れる気液共存状態の水のうち少なくとも気相状態の水を改質剤として前記改質装置に供給させる供給通路をもち、前記冷却通路を流れる水をこれが気液共存状態となるように前記供給通路および／または前記冷却通路の水の圧力を目標圧力Ｐtargetプラスマイナスα（Ｐ＞α）の範囲内に維持させることにより、前記供給通路および／または前記冷却通路の水の温度を１００℃以上で且つ目標温度ＴtargetプラスマイナスΔＴ（Ｔtarget＞ΔＴ）以内の温度領域に維持させる改質剤供給系とを具備する燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１において、目標圧力Ｐtargetは０．５〜０．７ＭＰａの範囲内の任意値であり、αは０．０５〜０．１５ＭＰａの範囲内の任意値である燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１または２において、前記改質剤供給系は、
前記供給通路または前記冷却通路に設けられ前記供給通路の水の圧力または前記冷却通路の水の圧力を検知する圧力センサと、
前記供給通路または前記冷却通路に設けられ前記供給通路または前記冷却通路の水の温度を検知する温度センサと、
前記供給通路に設けられ前記冷却通路から前記改質装置に供給される水の流量を調整できるように水供給量を調整可能な水供給部と、
前記圧力センサが検知する圧力と前記温度センサが検知する温度とに基づいて前記水供給部の単位時間あたりの水供給量を調整して前記供給通路および／または前記冷却通路の圧力を目標圧力Ｐtargetプラスマイナスαの範囲内に維持させることにより、前記供給通路および／または前記冷却通路の水の温度を１００℃以上で且つ目標温度ＴtargetプラスマイナスΔＴ（Ｔtarget＞ΔＴ）以内の温度領域に維持させる制御部とを具備する燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１または２において、前記改質剤供給系は、前記供給通路に設けられ前記冷却通路から前記供給通路を介して前記改質装置に供給される水の流量を前記冷却通路の気液共存状態の水の圧力に応じて調整可能な圧力応答式のリリーフバルブをもち、
前記リリーフバルブの解放により前記冷却通路の圧力を目標圧力Ｐtargetプラスマイナスαの範囲内に維持させることにより、前記冷却通路の水の温度を１００℃以上で且つ目標温度ＴtargetプラスマイナスΔＴ（Ｔtarget＞ΔＴ）以内の温度領域に維持させる燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池の発電運転における温度が１００℃以上である燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、セルスタック内に分散積層した冷却板に冷却管を配管し、冷却管へ外部より水を加圧して沸騰水冷却法によりセルスタックを冷却する燃料電池の冷却装置が開示されている。このものによれば、冷却管をセラミックスのパイプで構成している。このものによれば、リン酸形燃料電池(温度が約１８０℃)を対象に、冷却媒体に純水を用いて沸騰水冷却を行うには、水圧を８〜１０ｋｇ/ｃｍ２程度に圧力にして高温の水を系内に流すようにしている。
【０００３】
特許文献２には、タンクで形成され液相状の水と気相状の水（水蒸気）とを分離させる水蒸気分離器と、水蒸気分離器の圧力を一定に保つように熱出力系の流量制御弁の開度を制御して気相状の水を水蒸気分離器から吐出させる冷却制御糸と、水蒸気分離器内に溜まっている液相状の水を加熱させるヒータをもつ補助加熱装置と、冷却制御系の出力開度指令値が熱出力系の最小熱出力に必要な下限値を下回ったとき、この下限値を保持するように補助加熱装置のヒータを制御する加熱制御系とを備えている燃料電池発電装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２１５２５６号公報
【特許文献２】特開平８−２５０１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１，２に係る技術は、燃料電池の温度を発電運転において安定的に維持させるには限界がある。更に、特許文献１では、冷却通路と改質水通路とは互いには連通しておらず独立しており、従って冷却通路を流れる水は、燃料原料を改質させてアノードガスを生成させる改質水（改質剤）として使用されるものではない。
【０００６】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、燃料電池の温度を発電運転において安定的に維持でき、これにより燃料電池の耐久性を高めて燃料電池の長寿命化を図り得、更に、冷却通路を流れる気液共存状態のうち少なくとも気相状の水を改質剤として改質装置に供給でき、液相状の水を気相状の水とさせる専用の蒸発器を省略でき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】
【０００７】
本発明者は、燃料電池システムについて長年にわたり燃料電池について鋭意開発を進めている。そして本発明者は、液相および気相が共存する気液共存状態の水については、大気圧（０．１ＭＰａ）以上の高圧化では、沸点が１００℃以上と高く、且つ、気液共存状態において液相状の全部の水が気化するまで、蒸発潜熱の影響で気液共存状態の水の温度が安定的に維持され易いこと、更に、気液共存状態の水の圧力を規定圧の領域内に維持させれば、気液共存状態の水の沸点を更に安定的に維持させ易いことに着目し、本発明を完成させた。
【０００８】
（１）すなわち、様相１に係る燃料電池システムは、（ｉ）アノード流体およびカソード流体により発電すると共に発電運転時の温度が１００℃以上となる燃料電池と、（ｉｉ）燃料電池に設けられ、燃料電池を冷却させる水を燃料電池の熱で沸騰させて液相および気相が共存する高圧の気液共存状態とさせつつ流し、燃料電池を１００℃以上の温度領域に冷却させる冷却通路と、（ｉｉｉ）燃料原料を改質剤で改質させて前記アノード流体を形成させる改質装置と、（ｉｖ）冷却通路を流れる気液共存状態の水のうち少なくとも気相状態の水を改質剤として改質装置に供給させる供給通路をもち、冷却通路を流れる水をこれが気液共存状態となるように供給通路および／または冷却通路の水の圧力を目標圧力Ｐtargetプラスマイナスα（Ｐ＞α）の範囲内に維持させることにより、供給通路および／または冷却通路の水の温度を１００℃以上で且つ目標温度ＴtargetプラスマイナスΔＴ（Ｔtarget＞ΔＴ）以内の温度領域に維持させる改質剤供給系とを具備する。
【０００９】
冷却通路は燃料電池に設けられており、水を燃料電池の熱で沸騰させ、液相および気相が共存する高圧の気液共存状態とさせつつ流し、燃料電池から受熱して燃料電池を冷却させる。改質剤供給系は、冷却通路を流れる気液共存状態の水のうち少なくとも気相状態の水を改質剤として改質装置に供給させる供給通路をもつ。改質剤供給系は、供給通路および／または冷却通路を流れる水をこれが気液共存状態となるように、供給通路および／または冷却通路の水の圧力を目標圧力Ｐtargetプラスマイナスα（Ｐ＞α）の範囲内に維持させる。これにより供給通路および／または冷却通路の水の温度（沸点）を１００℃以上で且つ目標温度ＴtargetプラスマイナスΔＴ（Ｔtarget＞ΔＴ）以内の温度領域に安定的に維持させる。このため、燃料電池の発電運転において、冷却通路を流れる気液共存状態の水の温度（沸点）を目標温度ＴtargetプラスマイナスΔＴ（Ｔtarget＞ΔＴ）の温度領域に安定的に維持できる。従って、燃料電池の発電運転が長時間にわたったとしても、発電運転中における燃料電池の温度を安定的に維持させることができる。このため燃料電池の膜電極接合体等の耐久性を高め、長寿命化を図ることができる。
【００１０】
本発明によれば、改質剤供給系の供給通路は、冷却通路を流れる気液共存状態の水のうち少なくとも気相状態の水を改質剤として改質装置に供給させる。このため液相状の水を気相状の水（水蒸気、以下では液相状の水および気相状の水ともに、「水」とする）とさせるために液相状の水を加熱させるために従来必要とされていた専用の蒸発器を省略できる。
【００１１】
（２）様相２に係る燃料電池システムによれば、様相１において、目標圧力Ｐtargetは０．５〜０．７ＭＰａの範囲内の任意値（設定値）であり、αは０．０５〜０．１５ＭＰａの範囲内の任意値（設定値）である。このように供給通路および／または冷却通路における気液共存状態の水の圧力を安定的に維持させるため、冷却通路を流れる気液共存状態の水の沸点を安定化させることができる。このため、冷却通路内の気液共存状態の水で冷却させる燃料電池を目標温度Ｔtarget付近の温度領域において安定的に維持させることができる。このため燃料電池の膜電極接合体等の耐久性を高め、長寿命化を図ることができる。
【００１２】
（３）様相３に係る燃料電池システムによれば、上記した様相において、前記改質剤供給系は、供給通路または冷却通路に設けられ供給通路の水の圧力または冷却通路の水の圧力を検知する圧力センサと、供給通路または冷却通路に設けられ供給通路または冷却通路の水の温度を検知する温度センサと、供給通路に設けられ冷却通路から改質装置に供給される水の流量を調整できるように単位時間あたりの水供給量を調整可能な水供給部と、圧力センサが検知する圧力と温度センサが検知する温度とに基づいて水供給部の水供給量を調整して供給通路および／または冷却通路の圧力を目標圧力Ｐtargetプラスマイナスαの範囲内に維持させることにより、供給通路および／または冷却通路の水の温度を１００℃以上で且つ目標温度ＴtargetプラスマイナスΔＴ（Ｔtarget＞ΔＴ）以内の温度領域に維持させる制御部とを具備する。目標圧力Ｐtargetは０．５〜０．７ＭＰａの範囲内の任意値（設定値）が好ましい。αは（Ｐ×０．４）以下、（Ｐ×０．３）以下が好ましい。
【００１３】
水供給部は、供給通路に設けられており、供給通路から改質装置に向かう水の単位時間あたりの水の搬送流量を調整できるように、単位時間あたりの水供給量を調整可能なものである。水供給部としては、モータバルブ等のバルブ、ポンプ等を例示できる。圧力センサは、供給通路の水の圧力または冷却通路の水の圧力を検知する。温度センサは、供給通路または冷却通路に設けられており、供給通路または冷却通路の水の温度を検知する。制御部は、温度センサが検知する温度と圧力センサが検知する圧力とに基づいて、供給通路の水の温度、ひいて冷却通路の水の温度を１００℃以上の温度領域内に、即ち、温度ＴtargetプラスマイナスΔＴ（Ｔtarget＞ΔＴ）の温度定領域内に安定的に維持させる。これにより燃料電池の温度を規定温度領域以内に安定的に維持させる。Ｔtargetは１５０〜１７０℃が好ましい。ΔＴはＴtarget×０．１以下、Ｔtarget×０．０５以下が好ましい。
【００１４】
（４）様相４に係る燃料電池システムによれば、上記した様相において、改質剤供給系は、供給通路に設けられ冷却通路から供給通路を介して改質装置に供給される水の流量を冷却通路の気液共存状態の水の圧力に応じて調整可能な圧力応答式のリリーフバルブをもち、リリーフバルブの解放により冷却通路の圧力を目標圧力Ｐtargetプラスマイナスαの範囲内に維持させることにより、冷却通路の水の温度を１００℃以上で且つ目標温度ＴtargetプラスマイナスΔＴ（Ｔtarget＞ΔＴ）以内の温度領域に維持させる。冷却通路の気液共存状態の水の圧力が過剰になると、リリーフバルブは解放し、冷却通路の過剰な圧力を逃がす。冷却通路の気液共存状態の水の圧力が適圧になると、リリーフバルブは閉鎖し、冷却通路を閉鎖させる。これにより冷却通路の気液共存状態の水の圧力を目標圧力Ｐtargetプラスマイナスαの範囲内に維持させることにより、冷却通路の水の温度を１００℃以上で且つ目標温度ＴtargetプラスマイナスΔＴ（Ｔtarget＞ΔＴ）以内の温度領域に維持させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、改質剤供給系は、冷却通路を流れる水をこれが気液共存状態となるように冷却通路の水の圧力を目標圧力Ｐtargetプラスマイナスα（Ｐtarget＞α）の範囲内に安定的に維持させつつ、冷却通路の気液共存状態の水のうち少なくとも気相状態の水を、改質剤として供給通路を介して改質装置に供給させる。このように冷却通路の水の圧力を目標圧力Ｐtargetプラスマイナスα（Ｐtarget＞α）の範囲内に安定的に維持させると、冷却通路の気液共存状態の水の沸点は安定的に維持される。このため、冷却通路の気液共存状態の水の温度を、１００℃以上の目標温度ＴtargetプラスマイナスΔＴの温度領域に安定的に維持できる。従って、燃料電池の発電運転が長時間にわたったとしても、燃料電池の温度を１００℃以上の温度領域に安定的に維持させることができる。このため燃料電池の膜電極接合体等の耐久性を高め、長寿命化を図ることができる。
【００１６】
本発明によれば、改質剤供給系の供給通路は、冷却通路を流れる水のうち少なくとも気相状態の水を改質剤として改質装置に供給させる。このため改質水を蒸気化させるために加熱させる専用の蒸発器を省略できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態１に係り、燃料電池システムを示すシステム図である。
【図２】実施形態１Ｂに係り、コントローラが実行するフローチャートである。
【図３】実施形態２に係り、燃料電池システムを示すシステム図である。
【図４】実施形態２Ｂに係り、コントローラが実行するフローチャートである。
【図５】実施形態３に係り、燃料電池システムを示すシステム図である。
【図６】実施形態３Ｂに係り、コントローラが実行するフローチャートである。
【図７】実施形態４に係り、燃料電池システムを示すシステム図である。
【図８】実施形態４Ｂに係り、コントローラが実行するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施形態によれば、燃料電池の発電運転時において冷却通路の水の温度を１００℃以上で且つ目標温度ＴtargetプラスマイナスΔＴ（Ｔtarget＞ΔＴ）以内の温度領域に維持させ、燃料電池をそれに対応する温度に維持させる。１００℃以上の水は沸騰状態であり、気液共存状態である。このように水が沸騰状態であり気液共存状態であれば、気液共存状態のうち液相状の全部の水が気相化されるまで、蒸発潜熱の影響で、水は気液共存状態のまま温度が安定しており、水の過剰な温度変動は抑制される。本実施形態はかかる点に着目されて開発されている。
目標温度Ｔtargetは、燃料電池の種類、殊に膜電極接合体におけるイオン伝導膜等のイオン伝導材の材質に応じて相違する。このように燃料電池の種類に応じて、その燃料電池の長寿命化を最も図り得るように、発電運転時における燃料電池の目標温度Ｔtargetは１００℃〜２００℃の温度領域から選択される。従って、燃料電池の種類に応じて目標温度Ｔtargetが１２０℃、１４０℃、１６０℃、１８０℃、２００℃のときがある。
【００１９】
（実施形態１）
以下、請求項１に係る本発明の実施形態１について図１を参照して説明する。本実施形態のスタック１は、リン酸型の燃料電池で形成されており、長寿命化を図るためには、発電運転中において目標温度Ｔtarget（１５０〜１７０℃、望ましくは１６０℃）付近の温度領域に安定的に維持させることが好ましい。そこで、本発明者は、０．５〜０．７ＭＰａ程度の高圧状態の水（気液共存状態）については沸点が１５０〜１７０℃付近で安定するため、スタック１を１５０〜１７０℃の温度領域（好ましくは１６０℃プラスマイナス３℃以内または６℃以内の温度領域）に安定的に維持させ易いことに着目している。なお、水が沸騰状態であり気液共存状態であれば、気液共存状態のうち液相状の全部の水が気相化されるまで、蒸発潜熱の影響で気液共存状態の水の温度は安定しており、水の過剰な温度変動は抑制される。本実施形態はかかる点に着目されて開発されている。
【００２０】
図１において、燃料電池システムは、一般家庭、または業務店やビル等に設置される定置用であり、燃料電池のスタック１と、スタック１を冷却させる水として機能できる水が流れる冷却通路２と、改質水（改質剤）に基づいて燃料原料を水蒸気改質させる改質装置３と、改質装置３に改質水を供給させる改質剤供給系４と、これらを収容する筐体１ｘとを有する。本実施形態では、スタック１の冷却通路２を流れる水が改質水として使用される。
【００２１】
スタック１の膜電極接合体は、アノード（燃料極）およびカソード（酸化剤極）で挟持されたイオン（プロトン）伝導性をもつイオン伝導膜を有する。イオン伝導膜は、例えば、イミダゾール環を有する高分子化合物に、フェニル基を有する官能基で無機酸の水素原子を置換した酸をドープしてなる固体高分子電解質材料で形成できる。この場合、イミダゾール環を有する高分子化合物がポリベンゾイミダゾールであり、かつ無機酸がリン酸である。このようなリン酸型のイオン伝導膜を備えるスタック１の発電運転時における温度は、１５０〜１７０℃程度、好ましくは１６０℃程度の中温である。このようなスタック１では、スタック１の温度は目標温度Ｔtarget（１５０〜１７０℃、望ましくは１６０℃）プラスマイナスΔＴ（３℃以内または６℃以内の数値）に安定的に維持されることが好ましい。ここで、スタック１の温度が目標温度Ｔtargetよりも過剰に高いと、スタック１の膜電極接合体のイオン伝導膜の劣化が促進される。また、スタック１の温度の目標温度Ｔtargetよりも過剰に低いと、スタック１の発電性能が低下する。このためスタック１の温度は目標温度Ｔtarget（約１６０℃）プラスマイナスΔＴ（３℃以内または６℃以内の数値）に維持させることが好ましい。このようにすれば、スタック１の膜電極接合体の劣化を抑制させて長寿命化を図りつつ、スタック１の発電出力を長期間にわたり良好に維持できる。冷却通路２には、スタック１における冷却通路２（配管）を流れる水である水（改質水）の温度を検知するスタック温度センサ１３が設けられている。
【００２２】
改質装置３について説明する。改質装置３は、燃料原料（例えば都市ガス等）を水蒸気改質させることによりアノードガス（アノード流体，例えば水素含有ガス）を生成させる改質部３０と、水蒸気改質に適する温度領域に改質部３０を加熱させるバーナ３２とを有する。改質部３０の燃料ポート３０ｆに燃料原料（例えば天然ガス等の炭化水素系ガス）を供給する燃料原料通路３３が設けられている。燃料原料通路３３は、バルブ３３ａと、燃料原料ポンプ３５（燃料原料搬送源）とをもつ。ここで、改質装置３の改質部３０で生成された水素を主要成分とするアノードガス（アノード流体）は、アノードガス通路３６を介してスタック１のアノード入口１ａｉからアノード（燃料極）に供給される。
【００２３】
改質剤供給系４について説明する。改質剤供給系４は、スタック１の発電運転においてシステムに発生する凝縮水を溜める凝縮水タンク４０と、凝縮水タンク４０と冷却通路２の冷却入口２ｉを繋ぐ改質水通路４１（配管）と、冷却通路２の冷却出口２ｐと改質装置３の蒸気ポート３０ｖとを繋ぐ供給通路４２（配管）とをもつ。改質水通路４１は、凝縮水タンク４０側から改質水ポンプ４３（改質水搬送源）と、水精製機能を有するイオン交換樹脂（水精製材）を有するイオン交換器で形成された水精製器４５と、バルブ４５ｖと、電気ヒータ４６とを直列にもつ。なお、ヒータ４６は、スタック１の起動時等のように冷却通路２を流れる水の温度が過剰に低いときに、水を暖めるものである。スタック１の定常運転時には、基本的には、ヒータ４６はオフとされている。供給通路４２は、冷却通路２の冷却出口２ｐから改質装置３の改質部３０の蒸気ポート３０ｖに向けて延設されており、供給通路４２の水の圧力を検知する圧力センサ４７と、供給通路４２の改質水の温度を検知する改質剤温度センサ４８（温度センサ）と、改質装置３の改質部３０の蒸気ポート３０ｖに向かう水の流量を調整できるように単位時間あたりの水供給量を調整可能なモータバルブ４９（バルブ，水供給部）とをもつ。
【００２４】
コントローラ５（制御部）が設けられている。コントローラ５は、圧力センサ４７が検知する圧力Ｐと、改質剤温度センサ４８が検知する供給通路４２の温度Ｔとに基づいて、モータバルブ４９の単位時間あたりの水の水供給量を調整し、供給通路４２および冷却通路２の圧力を、目標圧力Ｐtargetプラスマイナスαの範囲内に維持させる。この場合、モータバルブ４９の単位時間あたりの水供給量を増加させれば、供給通路４２および冷却通路２の水の量が減少するため、供給通路４２および冷却通路２の水の圧力を低下させ得、水の沸点を低下させ得る。これに対して、モータバルブ４９の単位時間あたりの水供給量を減少させれば、供給通路４２および冷却通路２の圧力を高め得、水の沸点を高め得る。
【００２５】
本実施形態によれば、圧力センサ４７が検知する供給通路４２の目標圧力Ｐtargetは０．５〜０．７ＭＰａの範囲内の任意値とされており、０．６ＭＰａが好ましい。αは０．０５〜０．１５ＭＰａの範囲内の任意値とされており、０．１ＭＰａが好ましい。
【００２６】
スタック１を冷却させる冷却通路２の水、即ち、凝縮水タンク４０から冷却通路２に供給された水の圧力を目標圧力Ｐtargetプラスマイナスαの範囲内に維持させれば、冷却通路２に供給された水の沸点をこれが変動しないように安定的に維持でき、その水を冷却通路２および供給通路４２において液相および気相が目標比率で共存する気液共存状態とさせることができる。このように圧力が一定領域内の状態では、沸騰状態の水の沸点は安定化され易いため、スタック１の温度をＴtargetプラスマイナスΔＴ以内の温度領域に維持できる。ここで、Ｔtargetは１５０〜１７０℃の温度領域であり、１６０℃が好ましい。ΔＴは３℃または６℃が好ましい。このように本実施形態では、スタック１の温度をＴtargetプラスマイナスΔＴ以内の温度領域に安定的に維持できる。なお、この改質水は水精製器４５で生成されているため純水であり、電気伝導度が0.1μＳ/cm程度以下とかなり低い。
【００２７】
供給通路４２のうち圧力センサ４７と冷却通路２の冷却出口２ｐとの間には、リリーフバルブ２９が設けられている。供給通路４２の沸騰状態の水の圧力が過剰に高くなるときには、圧力応答式のリリーフバルブ２９が自動的に解放し、過剰な圧力を外部に逃がす。供給通路４２の沸騰状態の水の圧力が適切になれば、リリーフバルブ２９が自動的に閉鎖し、供給通路４２の圧力を維持させることができ、沸点を安定化させ得る。
【００２８】
アノードオフガス排出系７０について説明する。オフガスとは、スタック１において発電反応を経たガスという意味である。図１に示すように、アノードオフガス排出系７０は、スタック１のアノードのアノード出口１ａｐと改質装置３のバーナ３２のアノードオフガス入口３２ｉとを繋ぐアノードオフガス通路７１を有する。アノードオフガス通路７１は、アノードオフガス凝縮器７２およびバルブ７３を有する。ここで、スタック１のアノード出口１ａｐから排出されたアノードオフガスは未反応の可燃成分を含むため、アノードオフガス凝縮器７２で冷却されて凝縮水を生成させて水分を低下させた後、アノードオフガス入口３２ｉからバーナ３２に供給され、燃焼される。バーナ３２から排出された燃焼排気ガスは燃焼排気通路７５を介して燃焼排気熱交換器７６で熱回収された後、システム外に排気される。
【００２９】
カソードガス供給系８０について説明する。カソードガス供給系８０はスタック１の酸化剤極であるカソードにカソードガス（例えば空気に代表される酸素含有ガス等の酸化剤ガス）を供給するものである。カソードガス供給系８０は、スタック１のカソードのカソード入口１ｃｉに繋がるカソードガス通路８１（酸化剤通路）と、カソードガス通路８１に設けられたカソードポンプ８２（カソードガス搬送源）と、熱交換器８３とを有する。カソードポンプ８２が作動すると、空気であるカソードガスは熱交換器８３で熱交換されて加熱された後、スタック１のカソード入口１ｃｉからカソード（酸化剤極）のカソードに供給される。
【００３０】
カソードオフガス排出系８５について説明する。図１に示すように、カソードオフガス排出系８５はカソードオフガス通路８６を有する。ここで、スタック１１のカソード出口１ｃｐから排出されたカソードオフガスは、未反応の酸素を含んだ状態で、カソードオフガス通路８６を流れ、熱交換器８３を通過し、カソードガス通路８１のカソードガスを熱交換で加熱させた後、入口３２ｃからバーナ３２に供給され、燃焼に使用される。
【００３１】
図１に示すように、貯湯系９は、吐水口９ｓおよび帰還口９ｒをもつと共に筐体１ｘ外方に配置された貯湯槽９０と、貯湯槽９０に繋がるエンドレス状の循環通路９１とをもつ。循環通路９１は、貯湯槽９０の吐水口９ｓ側から延設されており、水ポンプ９２（水搬送源）、アノードオフガス凝縮器７２、燃焼排気熱交換器７６、水温センサ９３を経て貯湯槽９０の帰還口９ｒに帰還する。水ポンプ９２が作動すると、貯湯槽９０の底側の水が循環通路９１を循環し、アノードオフガス凝縮器７２、燃焼排気熱交換器７６の熱を回収させて加熱された後、貯湯槽９０の上側の帰還口９ｒに戻る。これにより循環通路９１を流れる水が加熱され、温水として回収される。アノードオフガス凝縮器７２、燃焼排気熱交換器７６で生成された凝縮水は、図略の配管を介して凝縮水タンク４０に溜まり、水蒸気改質用の改質水（改質剤）として利用される。なお、改質水の不足を考慮して循環通路９１の水をバルブ４０ｅを介して凝縮水タンク４０に供給できる。
【００３２】
次に作用について説明する。バーナ３２により改質部３０が水蒸気反応に適するように高温に加熱される。この状態で、改質水ポンプ４３が作動して凝縮水タンク４０の水を改質水通路４１を経てスタック１の冷却通路２に供給させる。スタック１の起動時には電気ヒータ４６を作動させて改質水通路４１の水を加熱させる。この場合、水を１００℃以上とし、気液共存状態に加熱させることが好ましい。冷却通路２を経た水（気液共存状態）は、モータバルブ４９により、供給通路４２を経て水の改質部３０の蒸気ポート３０ｖに改質剤として供給される。このとき燃料原料ポンプ３５が作動するので、燃料原料が燃料ポート３０ｆから改質部３０に供給される。これにより燃料原料が水蒸気改質されてアノードガスとなり、アノードガスはアノードガス通路３６を介してアノード入口１ａｉからスタック１のアノードに供給される。カソードポンプ８２も作動してカソードガスがカソード入口１ｃｉからスタック１のカソードに供給される。これによりスタック１が発電運転する。スタック１の運転が継続すれば、スタック１は発電反応により加熱されるため、電気ヒータ４６をオフさせる。この場合、改質水ポンプ４３により凝縮水タンク４０から改質水通路４１を経てスタック１の冷却通路２に供給された水は、スタック１を冷却させる水として機能する。このため冷却通路２の水はスタック１で加熱されて気液共存状態となる。圧力センサ４７は、供給通路４２の気液共存状態の水の圧力を検知する。改質剤温度センサ４８（温度センサ）は、供給通路４２の気液共存状態の水の温度を検知する。圧力センサ４７が検知する圧力Ｐと、改質剤温度センサ４８が検知する温度Ｔ１とに基づいて、コントローラ５は、モータバルブ４９の単位時間あたりの水供給量を調整し、供給通路４２の圧力を目標圧力Ｐtargetプラスマイナスαの範囲内に維持させる。この場合、圧力Ｐが高いときには、モータバルブ４９の単位時間あたりの水供給量を増加させて供給通路４２の圧力を低下させる。これに対して圧力Ｐが低いときには、モータバルブ４９の単位時間あたりの水供給量を減少させて供給通路４２の圧力を高める。また、温度Ｔ１が高いときには、モータバルブ４９の単位時間あたりの水供給量を増加させて供給通路４２の圧力を低下させ、水の沸点を低下させる。温度Ｔ１が低いときには、モータバルブ４９の単位時間あたりの水供給量を減少させて供給通路４２の圧力を高めて水の沸点を高める。
【００３３】
このようにして供給通路４２に連通する冷却通路２の圧力を目標圧力Ｐtargetプラスマイナスαの範囲内に維持させる。ここで、スタック１のイオン伝導膜（リン酸型）の材質を考慮すると、供給通路４２の目標圧力Ｐtargetは０．５〜０．７ＭＰａの範囲内の任意値が好ましく、特に０．６ＭＰａが好ましい。αは０．０５〜０．１５ＭＰａの範囲内の任意値が好ましく、０．１ＭＰａが好ましい。この場合、供給通路４２の改質水の沸点は、目標温度ＴtargetプラスマイナスΔＴ以内の温度領域に安定的に維持され易い。目標温度Ｔtargetは、例えば約１５０〜１７０℃の任意値が好ましく、殊に１６０℃が好ましい。ΔＴは３℃以内または６℃以内の数値であることが好ましい。
【００３４】
従って、スタック１の発電運転において、スタック１の温度は、目標温度Ｔtarget（例えば約１５０〜１７０℃の任意値、殊に１６０℃が好ましい）プラスマイナスΔＴ（３℃または６℃以内の数値）に安定的に維持され易い。このためスタック１の膜電極接合体の劣化を抑制させて長寿命化を図りつつ、スタック１の発電出力を維持できる。ここで、仮に、圧力センサ４７の検知圧力が上記した圧力範囲よりも高い場合には、水の沸点が過剰に高温となり、改質剤温度センサ４８が検知する温度Ｔ１が目標温度Ｔtargetよりも過剰に高くなる。ひいては、スタック１の温度が１６０℃よりも大幅に高くなり、スタック１の膜電極接合体の劣化が促進され、スタック１の耐久性が低下する。これに対して、仮に、圧力センサ４７の検知圧力が上記した圧力範囲よりも低い場合には、水の沸点が低下し、改質剤温度センサ４８が検知する温度Ｔ１がその目標温度Ｔtargetよりも過剰に低くなり、ひいては、スタック１の発電性能が低下するため、好ましくない。更に本実施形態では、スタック１の冷却通路２を流れる水は１６０℃付近の気液共存状態であるため、少なくとも気相状態の水を改質水（改質剤）として供給通路４２を介して改質装置３の改質部３０に効果的に供給させることができる。従って液相状態の改質水を気相状に変換させて改質剤とさせる専用の蒸発部を省略できる利点が得られる。すなわち、冷却通路２は蒸発部を兼用することができる。
【００３５】
（実施形態１Ｂ）
図２は実施形態１Ｂを示す。本実施形態は前記した実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１を準用する。図２はコントローラ５が実行する制御のフローチャートを示す。この制御はシステムの起動と共にスタートする。図２に示すように、システムの停止指令があるときには（ステップＳ２０２のＮＯ）、システムを停止させる（ステップＳ２０４）。システムの停止指令がないときには（ステップＳ２０２ＹＥＳ）、スタック温度センサ１３の検知温度Ｔ２が（１６０℃−３℃＝１５７℃）未満か判定する（ステップＳ２０６）。未満であれば（ステップＳ２０６のＹＥＳ）、スタック１が低温領域であるため、電気ヒータ４６をオンさせて改質水通路４１の水を加熱させる（ステップＳ２０８）。次に、スタック温度センサ１３が検知する冷却通路２の検知温度Ｔ２が（１６０℃＋３℃＝１６３℃）を高温側に超えているか判定する（ステップＳ２１０）。スタック温度センサ１３が（１６０℃＋３℃＝１６３℃）を高温が超えていれば（ステップＳ２１０のＹＥＳ）、冷却通路２の水が高温過ぎるため、電気ヒータ４６をオフさせる（ステップＳ２１２）。ステップＳ２０２〜ステップＳ２１０により、スタック１の冷却通路２を流れる気液共存状態の水（改質水，冷却水）を、基本的には１６０℃プラスマイナス３℃の温度領域内に安定的に維持させることができる。
【００３６】
次に、改質剤温度センサ４８の検知温度Ｔ１が（１６０℃−３℃＝１５７℃）を高温側に超えているか判定する（ステップＳ２１４）。改質剤温度センサ４８の検知温度Ｔ１が（１６０℃−３℃＝１５７℃）以下であれば（ステップＳ２１４のＮＯ）、供給通路４２の気液共存状態の水の温度が１５７℃よりも低いと考えられるため、モータバルブ４９の単位時間あたりの水供給量を所定量（例えば１％）減少させ（ステップＳ２２６）、供給通路４２から改質装置３の改質部３０に供給される気液共存状態の改質水の単位時間あたりの流量を減少させる。これにより供給通路４２および冷却通路２の圧力を高め、供給通路４２および冷却通路２の水の沸点を高め、ステップＳ２２０に進む。
【００３７】
これに対して、ステップＳ２１４において、改質剤温度センサ４８の検知温度Ｔ１が（１６０℃−３℃＝１５７℃）を高温側に超えていれば（ステップＳ２１４のＹＥＳ）、次に、改質剤温度センサ４８が検知する供給通路４２の改質水の検知温度が（１６０℃＋３℃＝１６３℃）未満であるか判定する（ステップＳ２１６）。ここで、改質剤温度センサ４８の検知温度Ｔ１が（１６０℃−３℃＝１５７℃）を高温側に超えており（ステップＳ２１４のＹＥＳ）、且つ、（１６０℃＋３℃＝１６３℃）未満であれば（ステップＳ２１６のＹＥＳ）、供給通路４２および冷却通路２の水の温度は基本的には１６０℃プラスマイナス３℃の温度領域に維持されており、適温領域であると考えられる。この場合、スタック１の長寿命化を図り得る。
【００３８】
その後、圧力センサ４７が検知する供給通路４２の気液共存状態の改質水の圧力Ｐが適圧領域であるか否か、つまり、０．５５ＭＰａ≦Ｐ≦０．６５ＭＰａが成立するか判定する（ステップＳ２２０）。成立すれば（ステップＳ２２０のＹＥＳ）、供給通路４２の水の温度は基本的には１６０℃プラスマイナス３℃の温度領域に維持されて適温領域であり、且つ、供給通路４２の水の圧力は適圧領域である。この場合、供給通路４２および冷却通路２における水の沸点を基本的には１６０℃プラスマイナス３℃の温度領域に安定的に維持でき、気相および液相の比率を安定化させ得る。ひいては、スタック１の温度を基本的には１６０℃プラスマイナス３℃の適温領域に維持でき、スタック１の出力を確保させつつ長寿命化を図り得る。このため、ステップＳ２２０からステップＳ２０２に戻り、制御を継続させる。
【００３９】
ここで、０．５５ＭＰａ≦Ｐ≦０．６５ＭＰａが成立しなければ（ステップＳ２２０のＮＯ）、Ｐ＞０．６５ＭＰａが成立するか判定する（ステップＳ２２２）。Ｐ＞０．６５ＭＰａが成立するときには（ステップＳ２２２のＹＥＳ）、供給通路４２の水の圧力は過剰に高い領域であるため、供給通路４２および冷却通路２の水の沸点が過剰に高温となる。そこで、モータバルブ４９の単位時間あたりの水供給量を所定量（例えば１％）増加させ（ステップＳ２２４）、供給通路４２から改質装置３の改質部３０に供給させる水（気液共存状態）の単位時間あたりの流量を増加させ、供給通路４２および冷却通路２の水の圧力を低下させて適圧化を図り、水の沸点の適正化を図り、ステップＳ２２０に戻る。この場合、改質装置３に供給される余剰の改質水を、改質装置３の入口または内部においてトラップ部によりトラップさせることが好ましい。
【００４０】
ステップＳ２２２において、Ｐ＞０．６５ＭＰａが成立しないときには（ステップＳ２２２のＮＯ）、供給通路４２の水の圧力は０．５５ＭＰａ未満であり、過剰に低い領域であるため、水の沸点が過剰に低下する。このため、モータバルブ４９の単位時間あたりの水供給量を所定量（例えば１％）減少させ（ステップＳ２２６）、供給通路４２から改質部３０に供給させる水の単位時間あたりの流量を減少させる。これにより水の沸点を上昇させるべく冷却通路２および供給通路４２の圧力を上昇させ、ステップＳ２２０に戻る。このようにモータバルブ４９の単位時間あたりの水の水供給量の調整により、圧力センサ４７が検知する供給通路４２の気液共存状態の水の圧力Ｐを適圧領域、即ち、０．５５ＭＰａ≦Ｐ≦０．６５ＭＰａが成立するように維持させる。
【００４１】
このように本実施形態では、圧力センサ４７が検知する供給通路４２および冷却通路２における気液共存状態の水の圧力Ｐが適圧領域、すなわち、０．５５ＭＰａ≦Ｐ≦０．６５ＭＰａに維持される。このように供給通路４２の水の圧力Ｐを上記適圧領域に維持させれば、水の沸点の変動が抑制され、水の沸点の目標温度Ｔtargetが１６０℃付近において安定化される。よって、改質剤温度センサ４８が検知する供給通路４２の水の温度が１６０プラスマイナス３℃の温度領域に安定的に維持され易い。同様に、スタック温度センサ１３が検知するスタック１の冷却通路２の水の温度が１６０℃プラスマイナス３℃の温度領域に維持され易い。これによりスタック１の発電過運転においてスタック１の温度が１６０℃プラスマイナス３℃の適温領域に安定的に維持され易くなる。従って、スタック１の膜電極接合体の劣化を抑制させてスタック１の長寿命化を図りつつ、スタック１の発電出力を長期にわたり安定的に維持できる。
【００４２】
（実施形態２）
図３は実施形態２を示す。本実施形態は前記した実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。本実施形態において、スタック１を冷却させるエンドレス状の冷却通路２Ｂを流れる水の一部が改質水（改質剤）として改質装置３の改質部３０に供給される。以下、相違する部分を中心として説明する。図３に示すように、スタック１を冷却する冷却通路２Ｂはエンドレス状とされている。冷却通路２Ｂは、スタック１の冷却出口２ｐｏから吐出された水の出口温度Ｔｏを検知する出口温度センサ１４と、水・水熱交換器２３と、冷却水流量ポンプ２４（水搬送源）と、電気ヒータ４６と、スタック１の冷却入口２ｉｏに供給される水の入口温度Ｔｉを検知する入口温度センサ１５とを有する。
【００４３】
図３に示すように、改質剤供給系４は、発電運転で発生する凝縮水を溜める凝縮水タンク４０と、凝縮水タンク４０と冷却通路２Ｂの中間入口２ｍとを繋ぐ改質水通路４１と、冷却通路２Ｂの中間出口２ｋと改質装置３の蒸気ポート３０ｖとを繋ぐ供給通路４２とをもつ。改質水通路４１は、凝縮水タンク４０側から改質水ポンプ４３と、水精製器４５と、バルブ４５ｖとを直列にもつ。図３に示すように、改質水通路４１の終端４１ｅは冷却通路２Ｂの中間入口２ｍに繋がる。すなわち、改質水通路４１の終端４１ｅは冷却通路２Ｂのうち冷却入口２ｉｏ側に繋がる。具体的には、改質水通路４１の終端４１ｅは冷却通路２Ｂのうち冷却水流量ポンプ２４の吸込口と水・水熱交換器２３の出口との間の通路部分に繋がる。図３に示すように、供給通路４２の始端４２ｓは冷却通路２Ｂのうち冷却出口２ｐｏ側に繋がる。すなわち、供給通路４２の始端４２ｓは冷却通路２Ｂのうち冷却出口２ｐｏと水・水熱交換器２３との間の通路部分に繋がる。当該通路部分において、通路断面で見た場合、底側を液相が流れ、天(上)側を気相が流れる。冷却出口２ｐｏと水・水熱交換器２３との間の通路配の天側に４２ｓを連結させることにより、冷却通路２Ｂを流れる気液共存状態の水のうち主として気相が改質水（改質剤）として供給通路４２から改質装置３に供給される。
【００４４】
本実施形態では、図３から理解できるように、改質水ポンプ４３の作動により改質水通路４１を介してその終端４１ｅからエンドレス状の冷却通路２Ｂの中間入口２ｍに供給される相当分が、エンドレス状の冷却通路２Ｂにおいて余剰分となるため、その余剰分が始端４２ｓから供給通路４２を介して改質装置３に改質剤として供給される。
【００４５】
図３に示すように、貯湯系９は、吐水口９ｓおよび帰還口９ｒをもつ貯湯槽９０と、貯湯槽９０に繋がる循環通路９１とをもつ。循環通路９１は、貯湯槽９０の吐水口９ｓ側から延設されており、水ポンプ９２（水搬送源）、アノードオフガス凝縮器７２、カソードオフガス凝縮器８７、燃焼排気熱交換器７６、水・水熱交換器２３、水温センサ９３を経て貯湯槽９０の帰還口９ｒに帰還する。水ポンプ９２が作動すると、貯湯槽９０の底側の水が循環通路９１を循環し、アノードオフガス凝縮器７２、カソードオフガス凝縮器８７、燃焼排気熱交換器７６の熱を回収させて加熱された後、貯湯槽９０の上側の帰還口９ｒに戻る。これにより循環通路９１を流れる水が加熱されて温水として回収される。図３から理解できるように、水・水熱交換器２３は、エンドレス状の冷却通路２Ｂの水と循環通路９１の水とを熱交換させるため、スタック１の熱は冷却通路２Ｂの水を介して貯湯槽９０に温水として回収される。
【００４６】
アノードオフガス凝縮器７２、カソードオフガス凝縮器、燃焼排気熱交換器７６で生成された凝縮水は、凝縮水タンク４０に溜まり、改質水（改質剤）として利用される。
【００４７】
図３に示すように、供給通路４２は冷却通路２Ｂの中間出口２ｋから改質装置３の改質部３０の蒸気ポート３０ｖに向けて延設されており、供給通路４２の気相状の改質水（水の一部）の圧力を検知する圧力センサ４７と、改質装置３の改質部３０の蒸気ポート３０ｖに向かう水の流量を調整できるように単位時間あたりの水の水供給量を調整可能なモータバルブ４９（水供給部）とをもつ。制御部として機能できるコントローラ５は、圧力センサ４７が検知する供給通路４２内の圧力Ｐと、出口温度センサ１４が検知する冷却通路２Ｂの冷却出口２ｐｏ側の水の温度Ｔｏと、入口温度センサ１５が検知する冷却通路２Ｂの冷却入口２ｉｏ側の水の温度Ｔｉとに基づいて、モータバルブ４９の単位時間あたりの水供給量を調整して、供給通路４２の改質水の圧力を目標圧力Ｐtargetプラスマイナスαの範囲内に維持させる。本実施形態によれば、目標圧力Ｐtargetは０．５〜０．７ＭＰａ内の任意値，０．６ＭＰａが好ましい。αは０．０５〜０．１５ＭＰａ内の任意値，０．１ＭＰａが好ましい。
【００４８】
このようにスタック１を冷却させる冷却通路２Ｂから分岐する供給通路４２の水の圧力を目標圧力Ｐtargetプラスマイナスαの範囲内に維持させれば、供給通路４２および冷却通路２Ｂ内の水の温度をＴtargetプラスマイナスΔＴ以内の温度領域に安定的に維持させ易い。このため、水を液相および気相が共存する良好な気液共存状態とさせることができる。ひいては、スタック１の温度をＴtargetプラスマイナスΔＴの温度領域に安定的に維持させ易い。Ｔtargetは１５０〜１７０度の温度範囲内であり、１６０℃が好ましい。ΔＴは３〜６℃の温度範囲内であり、３℃が好ましい。
【００４９】
上記したようにスタック１を冷却させる冷却通路２Ｂから分岐する供給通路４２の水、即ち、凝縮水タンク４０から冷却通路２Ｂに供給された水の圧力を目標圧力Ｐtargetプラスマイナスαの範囲内に維持させれば、供給通路４２および冷却通路２Ｂ内の水を沸騰状態に維持させ、水を液相および気相が共存する気液共存状態とさせることができる。なお図３に示すように、冷却通路２Ｂのうち出口温度センサ１４と水・水熱交換器２３との間の通路部分には、圧力応答式のリリーフバルブ２９が設けられている。供給通路４２に連通する冷却通路２Ｂの沸騰状態の水（改質水）の圧力が過剰になるときにはリリーフバルブ２９が解放し、冷却通路２Ｂ内の過剰な圧力を逃がす。なお本実施形態によれば、図３に示すように、バーナ３２の入口３２ｃに燃焼空気を供給させるポンプ３９（燃焼空気搬送源）が設けられています。更に本実施形態においても、スタック１の冷却通路２Ｂを流れる水は１６０℃付近の気液共存状態であるため、少なくとも気相状態の水を改質水（改質剤）として改質装置３の改質部３０に供給させることができる。従って液相状態の改質水を気相状に変換させて改質剤とさせる専用の蒸発部を省略できる利点が得られる。すなわち、冷却通路２Ｂは蒸発部を兼用することができる。
【００５０】
（実施形態２Ｂ）
図４は実施形態２Ｂを示す。本実施形態は前記した実施形態２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図３を準用する。図４はコントローラ５が実行する制御のフローチャートを示す。システムが起動されると、図４に示す制御が開始される。図４に示すように、システムの停止指令があるときには（ステップＳ３０２のＮＯ）、システムを停止させる（ステップＳ３０４）。システムの停止指令がないときには（ステップＳ３０２のＹＥＳ）、出口温度センサ１４の検知温度Ｔｏが（１６０℃−３℃＝１５７℃）未満か判定する（ステップＳ３０６）。未満であれば（ステップＳ３０６のＹＥＳ）、スタック１が適温領域未満であり、低温であるため、電気ヒータ４６をオンさせる（ステップＳ３０８）。次に、出口温度センサ１４の検知温度Ｔｏが（１６０℃＋３℃＝１６３℃）を高温側に超えているか判定する（ステップＳ３１０）。スタック温度センサ１３が（１６０℃＋３℃＝１６３℃）を高温が超えていれば（ステップＳ３１０のＹＥＳ）、スタック１が適温よりも高温であるため、電気ヒータ４６をオフさせる（ステップＳ３１２）。
【００５１】
次に、入口温度センサ１５の検知温度Ｔｉが（１６０℃−３℃＝１５７℃）を高温側に超えているか判定する（ステップＳ３１４）。入口温度センサ１５の検知温度Ｔｉが（１６０℃−３℃＝１５７℃）以下であれば（ステップＳ３１４のＮＯ）、冷却通路２Ｂに供給される水、ひいてはスタック１の温度が１５７℃よりも過剰に低いため、スタック１から水への受熱を抑えるべく、冷却水流量ポンプ２４の回転数を所定値（γ％）減少させ（ステップＳ３１８）、スタック１内部の冷却通路２Ｂを循環する水の単位時間あたりの流量を減少させ、ステップＳ３２０に進む。
【００５２】
これに対して、入口温度センサ１５の検知温度Ｔｉが（１６０℃−３℃＝１５７℃）を高温側に超えていれば（ステップＳ３１４のＹＥＳ）、次に、入口温度センサ１５が検知する冷却通路２に供給される水の温度が（１６０℃＋３℃＝１６３℃）未満であるか判定する（ステップＳ３１６）。ここで、入口温度センサ１５の検知温度Ｔｉが（１６０℃−３℃＝１５７℃）を高温側に超えており、且つ、（１６０℃＋３℃＝１６３℃）未満であれば（ステップＳ３１６のＹＥＳ）、冷却通路２Ｂの水の温度は基本的には１６０℃プラスマイナス３℃の温度領域内であり、適温領域であり、ステップＳ３１６からステップＳ３２０に進む。ここで、ステップＳ３１６の判定の結果、入口温度センサ１５の検知温度Ｔｉが（１６０℃＋３℃＝１６３℃）以上であれば（ステップＳ３１６のＮｏ）、スタック１の温度は過剰に高いため、スタック１から冷却通路２Ｂの水への熱伝達量を増加させるべく、冷却水流量ポンプ２４の回転数を所定値（γ％）増加させ（ステップＳ３１９）、スタック１内部の冷却通路２Ｂを循環する水の単位時間あたりの流量を増加させ、スタック１の温度を低下させ、ステップＳ３２０に進む。
【００５３】
冷却通路２Ｂの水の温度が適温領域であれば（ステップＳ３１６のＹＥＳ）、次に、圧力センサ４７が検知する供給通路４２の改質水の検知圧力Ｐが適圧領域であるか否か、つまり、０．５５ＭＰａ≦Ｐ≦０．６５ＭＰａが成立するか判定する（ステップＳ３２０）。成立すれば（ステップＳ３２０のＹＥＳ）、供給通路４２の水の圧力は適切領域であるため、水の沸点を適切にでき、供給通路４２および冷却通路２Ｂの温度を適温領域に維持させ易いため、ステップＳ３２０からステップＳ３０２に戻る。もし、０．５５ＭＰａ≦Ｐ≦０．６５ＭＰａが成立しなければ（ステップＳ３２０のＮＯ）、次に、Ｐ＞０．６５ＭＰａが成立するか判定する（ステップＳ３２２）。ここで、Ｐ＞０．６５ＭＰａが成立するときには（ステップＳ３２２のＹＥＳ）、供給通路４２の水の圧力は過剰に高い領域であるため、モータバルブ４９の単位時間あたりの水供給量を所定値（例えば１％）増加させ（ステップＳ３２４）、供給通路４２から改質部３０に供給させる改質水の単位時間あたりの流量を増加させ、ステップＳ３２４からステップＳ２２０に戻る。このとき冷却通路２Ｂ内の圧力Ｐは配管４２と同様、減圧される。また、ステップＳ３２２において、Ｐ＞０．６５ＭＰａが成立しないときには（ステップＳ３２２のＮＯ）、供給通路４２の改質水の圧力は基本的には０．５５ＭＰａ未満であり、過剰に低い領域であるため、モータバルブ４９の単位時間あたりの水供給量を所定値（例えば１％）減少させ（ステップＳ３２６）、供給通路４２から改質部３０に供給させる改質水の単位時間あたりの流量を減少させて供給通路４２の圧力を高め、ステップＳ３２６からステップＳ３２０に戻る。このとき冷却通路２Ｂ内の圧力Ｐは配管４２と同様、昇圧される。このようにモータバルブ４９の単位時間あたりの水供給量を調整すれば、圧力センサ４７が検知する供給通路４２の水の圧力Ｐが適圧領域、すなわち、０．５５ＭＰａ≦Ｐ≦０．６５ＭＰａに維持される。
【００５４】
このように供給通路４２の水の圧力Ｐを上記した適圧領域に維持させれば、改質剤温度センサ４８が検知する供給通路４２の水の温度（沸点）が１６０℃プラスマイナス３℃以内の温度領域に安定的に維持され易い。同様に、スタック１の冷却通路２Ｂの水の温度（沸点）が１６０℃プラスマイナス３℃以内の温度領域に維持され易い。これによりスタック１の発電運転においてスタック１の温度が１６０℃プラスマイナス３℃以内の適温領域に維持され易くなり、スタック１の膜電極接合体の劣化を抑制させてスタック１の長寿命化を図りつつ、スタック１の発電出力を維持できる。
【００５５】
（実施形態３）
図５は実施形態３を示す。本実施形態は前記した実施形態１，２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。図５に示すように、スタック１を冷却する冷却通路２Ｂはエンドレス状とされている。冷却通路２Ｂは、スタック１の冷却出口２ｐｏ側から、冷却出口２ｐｏから吐出された水の出口温度を検知する出口温度センサ１４と、水・水熱交換器２３と、冷却水流量ポンプ２４と、電気ヒータ４６と、スタック１の冷却入口２ｉｏに供給される水の入口温度を検知する入口温度センサ１５とを有する。図５に示すように、改質剤供給系４は、発電運転で発生する凝縮水を溜める凝縮水タンク４０と、凝縮水タンク４０と冷却通路２Ｂの中間入口２ｍとを繋ぐ改質水通路４１と、冷却通路２の中間出口２ｋと改質装置３の蒸気ポート３０ｖとを繋ぐ供給通路４２とをもつ。改質水通路４１は、凝縮水タンク４０側から改質水ポンプ４３と、水精製器４５と、バルブ４５ｖとを直列にもつ。図５に示すように、供給通路４２の始端４２ｓは、冷却通路２Ｂの中間出口２ｋから分岐されている。
【００５６】
供給通路４２の始端４２ｓは冷却通路２Ｂに繋がる。具体的には、始端４２ｓは冷却通路２Ｂのうち冷却出口２ｐｏと水・水熱交換器２３との間の通路部分に繋がる。当該通路部分において、通路断面で見た場合、底側を液相が流れ、天(上)側を気相が流れる。冷却出口２ｐｏと水・水熱交換器２３との間の通路配の天側に４２ｓを連結させることにより、冷却通路２Ｂを流れる気液共存状態の水のうち主として気相が改質水（改質剤）として供給通路４２から改質装置３に供給される。
【００５７】
供給通路４２は改質装置３の改質部３０の蒸気ポート３０ｖに向けて延設されており、始端４２ｓ側から、圧力応答式のリリーフバルブ２９（水供給部）と、供給通路４２の水の圧力を検知する圧力センサ４７とをもつ。冷却通路２Ｂのうちスタック１の冷却出口２ｐｏ側の気液共存状態の水の圧力が過剰に高圧であると、リリーフバルブ２９が自動的に解放し、冷却通路２Ｂのうちスタック１の冷却出口２ｐｏ側を流れる気液共存状態の水のうち主として気相を供給通路４２に流し、供給通路４２を介して改質装置３の改質部３０の蒸気ポート３０ｖに供給させて、燃料原料の改質反応を発生させる。この場合、改質水ポンプ４３の作動により改質水通路４１を介してその終端４１ｅからエンドレス状の冷却通路２Ｂに供給される相当分が、エンドレス状の冷却通路２Ｂにおいて余剰分となるため、その余剰分が供給通路４２を介して改質装置３に改質剤として供給される。これに対して、冷却通路２Ｂのうちスタック１の冷却出口２ｐｏ側の気液共存状態の水の圧力が低下して適圧になると、リリーフバルブ２９が自動的に閉鎖する。
【００５８】
本実施形態によれば、圧力センサ４７が検知する供給通路４２の目標圧力Ｐtargetは０．５〜０．７ＭＰａの範囲内の任意値が好ましく、特に０．６ＭＰａが好ましい。αは０．０５〜０．１５ＭＰａの範囲内の任意値が好ましく、特に０．１ＭＰａが好ましい。このようにスタック１を冷却させる冷却通路２Ｂから分岐する供給通路４２の水の圧力を、リリーフバルブ２９の解放により、目標圧力Ｐtargetプラスマイナスαの範囲内に安定的に維持させれば、冷却通路２Ｂ内の圧力を安定でき、ひいては冷却通路２Ｂを流れる水の沸点を安定的に維持させることができる。この場合、スタック１の温度を規定温度ＴtargetプラスマイナスΔＴの温度領域に安定的に維持させ易い。Ｔtargetは１５０〜１７０度の温度範囲内であり、１６０℃が好ましい。ΔＴは３〜６℃の温度範囲内であり、３℃が好ましい。
【００５９】
更に本実施形態においても、スタック１の冷却通路２Ｂを流れる水は１６０℃付近の気液共存状態であるため、少なくとも気相状態の水を改質水（改質剤）として改質装置３の改質部３０に供給させることができる。従って液相状態の改質水を気相状に変換させて改質剤とさせる専用の蒸発部を省略できる利点が得られる。すなわち、冷却通路２Ｂは蒸発部を兼用することができる。
【００６０】
（実施形態３Ｂ）
図６は実施形態３Ｂを示す。本実施形態は前記した実施形態３と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図５を準用する。図６はコントローラ５が実行する制御のフローチャートを示す。図６に示すように、システムの停止指令があるときには（ステップＳ４０２のＮＯ）、システムを停止させる（ステップＳ４０４）。システムの停止指令がないときには（ステップＳ４０２のＹＥＳ）、出口温度センサ１４の検知温度Ｔｏが（１６０℃−３℃＝１５７℃）未満か判定する（ステップＳ４０６）。未満であれば（ステップＳ４０６のＹＥＳ）、スタック１が適温領域未満であり低いため、電気ヒータ４６をオンさせる（ステップＳ４０８）。次に、出口温度センサ１４の検知温度Ｔｏが（１６０℃＋３℃＝１６３℃）を高温側に超えているか判定する（ステップＳ４１０）。出口温度センサ１４の検知温度Ｔｏが（１６０℃＋３℃＝１６３℃）を高温側に超えていれば（ステップＳ４１０のＹＥＳ）、冷却通路２の水が過剰に高温であるため、電気ヒータ４６をオフさせる（ステップＳ４１２）。このようにして冷却通路２Ｂおよび供給通路４２の水の適温化を図る。
【００６１】
次に、入口温度センサ１５の検知温度Ｔｉが（１６０℃−３℃＝１５７℃）を高温側に超えているか判定する（ステップＳ４１４）。入口温度センサ１５の検知温度Ｔｉが（１６０℃−３℃＝１５７℃）以下であれば（ステップＳ４１４のＮＯ）、冷却通路２Ｂに供給される水の温度が１５７℃よりも低いため、スタック１から水への熱伝達量を抑えるべく、冷却水流量ポンプ２４の回転数を所定値（γ％）減少させ（ステップＳ４２６）、冷却通路２Ｂを循環する水の単位時間あたり流量を減少させ、ステップＳ４２６からステップＳ４２０に進む。
【００６２】
また、入口温度センサ１５の検知温度Ｔｉが（１６０℃−３℃＝１５７℃）を高温側に超えていれば（ステップＳ４１４のＹＥＳ）、次に、入口温度センサ１５が検知する冷却通路２Ｂに供給される水の検知温度が（１６０℃＋３℃＝１６３℃）未満であるか判定する（ステップＳ４１６）。入口温度センサ１５の検知温度Ｔｉが（１６０℃−３℃＝１５７℃）を高温側に超えており、且つ、（１６０℃＋３℃＝１６３℃）未満であれば（ステップＳ４１６のＹＥＳ）、スタック１の冷却通路２の水の温度は基本的には１６０℃プラスマイナス３℃であり、適温領域である。またステップＳ４１６における判定の結果、入口温度センサ１５の検知温度Ｔｉが（１６０℃＋３℃＝１６３℃）以上であれば（ステップＳ４１６のＮＯ）、冷却通路２の水の温度およびスタック１の温度は過剰に高いため、スタック１から水への熱伝達量を増加させるべく、冷却水流量ポンプ２４の回転数を所定値（γ％）増加させ（ステップＳ４２４）、冷却通路２を循環する水の単位時間あたり流量を増加させる。
【００６３】
次に、圧力センサ４７が検知する供給通路４２の水の圧力Ｐが適圧領域であるか否か判定する（ステップＳ４２０）。つまり、０．５５ＭＰａ≦Ｐ≦０．６５ＭＰａが成立するか判定する。成立すれば（ステップＳ４２０のＹＥＳ）、供給通路４２の水の圧力は適切領域であるため、ステップＳ４２０からステップＳ４０２に戻る。０．５５ＭＰａ≦Ｐ≦０．６５ＭＰａが成立しなければ（ステップＳ４２０のＮＯ）、Ｐ＞０．６５ＭＰａが成立するか判定する（ステップＳ４２２）。Ｐ＞０．６５ＭＰａが成立するときには（ステップＳ４２２のＹＥＳ）、供給通路４２の水の圧力は過剰に高い領域であるため、水の沸点およびスタック１の温度が過剰に高くなっている。このため、冷却水流量バルブ２４の回転数を所定値（γ％）増加させる（ステップＳ４２４）。これにより冷却通路２Ｂを循環する単位時間あたりの水量を増加させ、冷却通路２Ｂの水の温度（沸点）を低下させ、ステップＳ４２４からステップＳ４２０に戻る。
【００６４】
ステップＳ４２２において、Ｐ＞０．６５ＭＰａが成立しないときには（ステップＳ４２２のＮＯ）、供給通路４２の水の圧力は過剰に低い領域であるため、供給通路４２および冷却通路２の水の沸点が低下しており、スタック１の温度が低下しているため、冷却水流量バルブ２４の回転数を所定値（γ％）減少させる（ステップＳ４２６）。これにより冷却通路２Ｂを循環させる水の単位時間あたりの流量を減少させてスタック１の温度を高め、ステップＳ４２０に戻る。
【００６５】
上記したように本実施形態では、圧力センサ４７が検知する供給通路４２の水の圧力Ｐが適圧領域、すなわち、０．５５ＭＰａ≦Ｐ≦０．６５ＭＰａに維持される。このように供給通路４２の水の圧力Ｐを上記適圧領域に維持させれば、供給通路４２の水の温度（沸点）が１６０プラスマイナス３℃の温度領域に安定的に維持され易い。同様に、入口温度センサ１５および出口温度センサ１４の温度が１６０℃プラスマイナス３℃の温度領域に維持され易い。これによりスタック１の発電運転においてスタック１の温度が１６０℃プラスマイナス３℃の適温領域に維持され易くなり、スタック１の膜電極接合体の劣化を抑制させてスタック１の長寿命化を図りつつ、スタック１の発電出力を維持できる。
【００６６】
（実施形態４）
図７は実施形態４を示す。本実施形態は前記した実施形態１，２，３と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。図７に示すように、スタック１を冷却するために、エンドレス状の冷却通路２Ｂと非エンドレス状の冷却通路２とが互いに独立して並設されている。この場合、エンドレス状の冷却通路２Ｂの水の温度と、冷却通路２Ｂの水の温度とを独立して制御できるため、スタック１の温度制御を容易に実行させ易い利点が得られる。ここで、スタック１の温度は、冷却水流量ポンプ２４を有するエンドレス状の冷却通路２Ｂにより制御できる。改質装置３における気相状と燃料原料のモル比であるＳ／Ｃの比率は、モータバルブ４９をもつ供給通路４２および非エンドレス状の冷却通路２とにより制御できる。
【００６７】
図７に示すように、エンドレス状の冷却通路２Ｂは、スタック１の冷却出口２ｐから、冷却出口２ｐｏから吐出された水の出口温度を検知する出口温度センサ１４（温度センサ）と、水・水熱交換器２３と、冷却水流量ポンプ２４と、電気ヒータ４６と、スタック１の冷却入口２ｉｏに供給される水の入口温度を検知する入口温度センサ１５（温度センサ）とを有する。
【００６８】
図７に示すように、改質剤供給系４は、発電運転で発生する凝縮水を溜める凝縮水タンク４０と、凝縮水タンク４０と非エンドレス状の冷却通路２の冷却入口２ｉとを繋ぐ改質水通路４１と、非エンドレス状の冷却通路２の出口２ｐと改質装置３の蒸気ポート３０ｖとを繋ぐ供給通路４２とをもつ。ここで、改質水通路４１は、凝縮水タンク４０側から改質水ポンプ４３と、水精製器４５と、バルブ４５ｖとを直列にもつ。供給通路４２は、非エンドレス状の冷却通路２の冷却出口２ｐから改質装置３の改質部３０の蒸気ポート３０ｖに向けて延設されており、改質剤温度センサ４８（温度センサ）と、圧力センサ４７と、単位時間あたりの水供給量が調整可能なモータバルブ４９（水供給部）とをもつ。改質剤温度センサ４８（温度センサ）は、供給通路４２の気液共存状態の水の温度を検知する。圧力センサ４７は、供給通路４２の水の圧力を検知する。圧力センサ４７が検知する圧力と、改質剤温度センサ４８が検知する温度とに基づいて、コントローラ５は、モータバルブ４９の単位時間あたりの水供給量を調整し、冷却通路２の圧力を目標圧力Ｐtargetプラスマイナスαの範囲内に維持させる。圧力センサ４７が検知する圧力が高い場合、および／または、改質剤温度センサ４８が検知する温度が高い場合には、コントローラ５は、モータバルブ４９の単位時間あたりの水供給量を増加させ、供給通路４２および冷却通路２の水の圧力を減少させて水の沸点を低下させる。これに対して、圧力センサ４７が検知する圧力が低い場合、および／または、改質剤温度センサ４８が検知する温度が低い場合には、コントローラ５は、モータバルブ４９の単位時間あたりの水供給量を減少させ、供給通路４２および冷却通路２の水の圧力を増加させて水の沸点を高める。これにより供給通路４２および冷却通路２の水の圧力を目標圧力Ｐtargetプラスマイナスαの範囲内に維持させる。この結果、供給通路４２および冷却通路２の水の温度は、目標温度Ｔtarget（１５０〜１７０℃の範囲内、好ましくは約１６０℃）プラスマイナスΔＴ（３〜６℃以内の数値）に維持される。従って本実施形態によれば、スタック１の温度は目標温度Ｔtarget（１５０〜１７０℃の範囲内、好ましくは約１６０℃）プラスマイナスΔＴ（３〜６℃以内の数値）に維持される。ここで、目標温度Ｔtargetよりも過剰に高いと、スタック１の膜電極接合体の劣化が促進される。その目標温度Ｔtargetよりも過剰に低いと、スタック１の発電性能が低下する。このため膜電極接合体の劣化を抑制させて長寿命化を図りつつ、スタック１の発電出力を長期間にわたり維持できる。
【００６９】
上記したようにスタック１を冷却させる冷却通路２に繋がる供給通路４２の改質水の圧力を目標圧力Ｐtargetプラスマイナスαの範囲内に維持させれば、供給通路４２および冷却通路２内の水を沸騰状態に維持させ、水を液相および気相が共存する気液共存状態とさせることができる。更に本実施形態においても、スタック１の冷却通路２を流れる水は１６０℃付近の気液共存状態であるため、少なくとも気相状態の水を改質水（改質剤）として改質装置３の改質部３０に供給させることができる。従って液相状態の改質水を気相状に変換させて改質剤とさせる専用の蒸発部を省略できる利点が得られる。すなわち、冷却通路２は蒸発部を兼用することができる。
【００７０】
（実施形態４Ｂ）
図８は実施形態４Ｂを示す。本実施形態は前記した実施形態４と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図７を準用する。図８はコントローラ５が実行する制御のフローチャートを示す。図８に示すように、システムの停止指令があるときには（ステップＳ５０２のＮＯ）、システムを停止させる（ステップＳ５０４）。システムの停止指令がないときには（ステップＳ５０２のＹＥＳ）、出口温度センサ１４の検知温度Ｔｏが（１６０℃−３℃＝１５７℃）未満か判定する（ステップＳ５０６）。未満であれば（ステップＳ５０６のＹＥＳ）、スタック１が適温領域未満であり低温であるため、電気ヒータ４６をオンさせる（ステップＳ５０８）。次に、出口温度センサ１４の検知温度Ｔｏが（１６０℃＋３℃＝１６３℃）を高温側に超えているか判定する（ステップＳ５１０）。スタック温度センサ１３が（１６０℃＋３℃＝１６３℃）を高温側に超えていれば（ステップＳ５１０のＹＥＳ）、電気ヒータ４６をオフさせる（ステップＳ５１２）。このようにしてエンドレス状の冷却通路２Ｂを流れる水の適温化を図る。
【００７１】
次に、入口温度センサ１５の検知温度Ｔｉが（１６０℃−３℃＝１５７℃）を高温側に超えているか判定する（ステップＳ５１４）。入口温度センサ１５の検知温度Ｔｉが（１６０℃−３℃＝１５７℃）以下であれば（ステップＳ５１４のＮＯ）、冷却通路２Ｂに供給させる水の温度が１５７℃よりも低いため、冷却水流量ポンプ２４の回転数を所定値（γ％）増加させ（ステップＳ５２６）、冷却通路２Ｂを循環する水の単位時間あたり流量を増加させ、スタック１から水への熱伝達量を増加させ、ステップＳ５３０に進む。これに対して、ステップＳ５１４において入口温度センサ１５の検知温度Ｔｉが（１６０℃＋３℃＝１６３℃）以上であれば（ステップＳ５１６のＮＯ）、冷却通路２Ｂに供給させる水の温度が１６３℃よりも高いため、冷却水流量ポンプ２４の回転数を所定値（γ％）減少させ（ステップＳ５２４）、冷却通路２Ｂを循環する水の単位時間あたり流量を減少させ、スタック１から冷却通路２Ｂの水への熱伝達量を減少させ、ステップＳ５３０に進む。
【００７２】
また、入口温度センサ１５の検知温度Ｔｉが（１６０℃−３℃＝１５７℃）を高温側に超えており（ステップＳ５１４のＹＥＳ）、且つ、入口温度センサ１５の検知温度Ｔｉが（１６０℃＋３℃＝１６３℃）未満であれば（ステップＳ５１６のＹＥＳ）、次に、ステップＳ５１８に進み、改質剤温度センサ４８が検知する供給通路４２の検知温度Ｔ１が（１６０℃−３℃＝１５７℃）を高温側に超えているか判定する（ステップＳ５１８）。改質剤温度センサ４８の検知温度Ｔ１が（１６０℃−３℃＝１５７℃）を高温側に超えており、且つ、（１６０℃＋３℃＝１６３℃）未満であれば（ステップＳ５２０のＹＥＳ）、スタック１の冷却通路２Ｂの水の温度は基本的には１６０℃プラスマイナス３℃であり、適温領域であり、ステップＳ５２０からステップＳ５３０に進む。
【００７３】
ステップＳ５１８において、改質剤温度センサ４８が検知する供給通路４２の温度Ｔ１が（１６０℃−３℃＝１５７℃）以下であれば（ステップＳ５１８のＮＯ）、供給通路４２の水の温度が低いため、モータバルブ４９の単位時間あたりの水供給量を所定量（例えば１％）減少させる。ステップＳ５３６）これにより供給通路４２から改質装置３に供給される改質水（水）の単位時間当たりの流量を減少させ、供給通路４２およびこれと連通する非エンドレス状の冷却通路２の圧力を高めにし、水の沸点を高める。またステップＳ５２０において、改質剤温度センサ４８が検知する供給通路４２の温度Ｔ１が（１６０℃＋３℃＝１６３℃）以上であれば（ステップＳ５１８のＮＯ）、供給通路４２の水の温度が高すぎるため、モータバルブ４９の単位時間あたりの水供給量を所定量（例えば１％）増加させ（ステップＳ５３４）、供給通路４２から改質装置３に供給される改質水（水）の単位時間当たりの流量を増加させる。これにより供給通路４２およびこれと連通する非エンドレス状の冷却通路２の圧力を低めにし、供給通路４２およびこれと連通する非エンドレス状の冷却通路２の水の沸点を低め、ステップＳ５３０に進む。
【００７４】
ステップＳ５３０においては、圧力センサ４７が検知する供給通路４２の改質水の検知圧力Ｐが適圧領域であるか否か判定する。つまり、０．５５ＭＰａ≦Ｐ≦０．６５ＭＰａが成立するか判定する（ステップＳ５３０）。成立すれば（ステップＳ５３０のＹＥＳ）、供給通路４２の水の圧力は適切領域であるため、ステップＳ５３０からステップＳ５０２に戻る。０．５５ＭＰａ≦Ｐ≦０．６５ＭＰａが成立しなければ（ステップＳ５３０のＮＯ）、Ｐ＞０．６５ＭＰａが成立するか判定する（ステップＳ５３２）。Ｐ＞０．６５ＭＰａが成立するときには（ステップＳ５３２のＹＥＳ）、供給通路４２の水の圧力Ｐは過剰に高いため、モータバルブ４９の回転数を所定値（例えば１％）増加させ（ステップＳ５３４）、供給通路４２から改質部３０に供給させる水の単位時間あたりの流量を増加させ、供給通路４２ひいては冷却通路２の圧力を低下させ、ステップＳ５３０に戻る。
【００７５】
ステップＳ５３２において、Ｐ＞０．６５ＭＰａが成立しないときには（ステップＳ５３２のＮＯ）、供給通路４２の水の圧力は低い領域であるため、モータバルブ４９の回転数を所定量（例えば１％）減少させ（ステップＳ５３６）、供給通路４２から改質部３０に供給させる水の単位時間あたりの流量を減少させ、供給通路４２およびこれと連通する非エンドレス状の冷却通路２の圧力を高め、ステップＳ５３０に戻る。
【００７６】
これにより本実施形態では、スタック１の発電運転において、圧力センサ４７が検知する供給通路４２の水の圧力Ｐが適圧領域、すなわち、０．５５ＭＰａ≦Ｐ≦０．６５ＭＰａに維持される。このように供給通路４２の水の圧力Ｐを上記適圧領域に維持させれば、供給通路４２（配管）の改質水の検知温度が１６０プラスマイナス３℃の温度領域に安定的に維持され易い。同様に、入口温度センサ１５および出口温度センサ１４の検知温度が１６０℃プラスマイナス３℃の温度領域に維持され易い。これによりスタック１の発電運転においてスタック１の温度が１６０℃プラスマイナス３℃の適温領域に維持され易くなり、スタック１の膜電極接合体の劣化を抑制させてスタック１の長寿命化を図りつつ、スタック１の発電出力を維持できる。
【００７７】
（その他）
上記した実施形態１によれば、スタック１の膜電極接合体を構成するイオン伝導膜は、イミダゾール環を有する高分子化合物に、フェニル基を有する官能基で無機酸の水素原子を置換した酸をドープしてなる固体高分子電解質材料で形成されている。このようなスタック１の温度の目標温度は一般的には１２０〜１９０℃の範囲内、または、１４０〜１８０℃の範囲内である。このような膜電極接合体を構成するイオン伝導膜の材質は有機系に限らず、無機系でも良い。本発明によれば、膜電極接合体を構成するイオン伝導膜の材質が相違すれば、スタック１の発電運転時における作動温度は１４０℃プラスマイナスΔＴとしても良い。あるいは、スタック１の作動温度は１５０℃プラスマイナスΔＴとしても良い。更に、膜電極接合体を構成するイオン伝導膜の材質が相違すれば、スタック１の作動温度は１８０℃プラスマイナスΔＴとしても良い。あるいは、スタック１の作動温度は１９０℃プラスマイナスΔＴとしても良い。いずれもしても本発明によれば、冷却通路２，２Ｂの水の圧力を適切に調整できるため、冷却通路２，２Ｂの水の沸点を適切に調整できる。このため、膜電極接合体を構成するイオン伝導膜の材質に応じて、スタック１の作動温度はＴtargetプラスマイナスΔＴ以内の温度領域に維持させ易い。このため、イオン伝導膜の耐久性を高めて長寿命化を図るのに有利である。イオン伝導膜としては、プロトン伝導性を示すリン酸系ガラス、炭酸カルシウム系等の無機系とすることもできる。
【符号の説明】
【００７８】
１は燃料電池のスタック、２は冷却通路、３は改質装置、３０は改質部、３２はバーナ、４は改質剤供給系、４０は凝縮水タンク、４１は改質水通路、４２は供給通路、４３は改質水ポンプ、４５は水精製器、４６は電気ヒータ、４７は圧力センサ、４８は改質剤温度センサ（温度センサ）、４９はモータバルブ（水供給部）、５はコントローラ（制御部）、９は貯湯系を示す。
【図１】
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【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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