(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、この燃料電池に対し改質ガスを供給する改質器と、この改質器での改質反応のために改質用触媒を加熱する改質器用バーナ装置とを備え、上記改質器に対し改質対象の原燃料ガスが流量調整可能に導入されるようにする一方、上記バーナ装置に対し上記燃料電池から排出される水素リッチの未反応排ガスが燃料として導入されるようにしてなる燃料電池システムにおいて、
上記燃料電池からバーナ装置に対し導入過程にある未反応排ガスの温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段により検出される上記未反応排ガスの検出温度に応じて上記改質器に導入される原燃料ガス流量を補正する流量補正手段と
を備え、
上記流量補正手段は、上記未反応排ガスの検出温度が、上記燃料電池から排出される未反応排ガスの露点温度に設定した設定温度よりも低いとき、上記原燃料ガス流量を原燃料ガス流量が低減されるように補正するように構成されている
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
燃料電池と、この燃料電池に対し改質ガスを供給する改質器と、この改質器に対し改質対象の原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給管と、上記改質器に導入される原燃料ガス流量を変更可能に調整する流量調整手段と、上記改質器での改質反応のために改質用触媒を加熱する改質器用バーナ装置と、このバーナ装置に対し上記燃料電池から排出される水素リッチの未反応排ガスを燃料として供給する排ガス供給管とを備えた燃料電池システムにおいて、
上記排ガス供給管内の未反応排ガスの温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段により検出される上記未反応排ガスの検出温度に応じて上記流量調整手段により設定される原燃料ガス流量を補正する流量補正手段と
を備え、
上記流量補正手段は、上記未反応排ガスの検出温度が、上記燃料電池から排出される未反応排ガスの露点温度に設定した設定温度よりも低いとき、上記流量調整手段により設定される原燃料ガス流量を原燃料ガス流量が低減されるように補正するように構成されている
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
燃料電池と、この燃料電池に対し改質ガスを供給する改質器と、流量調整機能を有し上記改質器に対し改質対象の原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給管と、上記改質器での改質反応のために改質用触媒を加熱する改質器用バーナ装置と、このバーナ装置に対し上記燃料電池から排出される水素リッチの未反応排ガスを燃料として供給する排ガス供給管とを備えた燃料電池システムにおいて、
上記排ガス供給管の温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段により検出される上記排ガス供給管の検出温度に応じて上記原燃料ガス供給管により改質器に供給する原燃料ガス流量を補正する流量補正手段と
を備え、
上記流量補正手段は、上記排ガス供給管の検出温度により把握される未反応排ガスの温度が、上記燃料電池から排出される未反応排ガスの露点温度に設定した設定温度よりも低いとき、上記原燃料ガス供給管により改質器に供給する原燃料ガス流量を原燃料ガス流量が低減されるように補正するように構成されている
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の燃料電池システムであって、
設定温度の値を変更設定して流量補正手段に出力する温度設定手段を備え、
上記温度設定手段は上記流量補正手段により補正された原燃料ガス流量値に応じて上記設定温度の値を変更設定するように構成されている、燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池を用いた発電システムやコジェネレーション（熱電併給）システム等で用いられる燃料電池システムに関し、特に改質器により生成される改質ガスを燃料電池に対し安定供給させることにより燃料電池の運転状態を一定に維持させるようにした燃料電池システムに係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、発電及び／又は排熱回収等の用途に燃料電池を用いた燃料電池システムが種々提案されている。この燃料電池システムは、図４に例示するように燃料電池１００を構成するアノード１０２に水素を含むアノードガスを供給する一方、カソード１０１に酸素を含むカソードガスを供給し、水素と酸素とを電気化学的に反応させて発電を行うものである。
【０００３】
上記アノードガスとしては、通常、改質器２００により改質・生成された水素リッチな改質ガスが用いられる。この改質器２００は改質用触媒２０１と、この改質用触媒を燃焼ガスにより加熱するバーナ３００′とを備えたものである。そして、上記改質器２００では、例えば都市ガス、ＬＰＧ等の軽質炭化水素もしくはメタノール等のアルコール類の燃料を原燃料ガスとして、水蒸気改質反応等の改質反応により水素リッチな改質ガスが生成されるようになっている。
【０００４】
上記の改質器用バーナ３００においては、上記燃料電池での電気化学反応により排出される水素リッチな未反応排ガス（未利用改質ガス）を燃料ガスの一部もしくは全部として利用し、これを燃焼させることにより上記改質用触媒２０１を加熱させることが一般に行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記燃料電池システムにおいては、通常、改質器２００に対し流量調整弁２０２を介して一定流量の原燃料ガスを供給し、燃料電池１００に対し一定流量の改質ガスを供給することにより、燃料電池１００での発電出力等の運転状態を一定に維持するように設定されている。
【０００６】
ところが、上記の如く改質器用バーナ３００′の燃料として燃料電池１００から排出される未反応排ガスを利用する場合には、バーナに供給される未反応排ガスの温度条件の変動に起因して燃料電池１００の運転状態を一定に維持し得ない場合が生じることがある。
【０００７】
すなわち、例えば起動初期に燃料電池１００から未反応排ガスを排ガス供給管３０１に通してバーナ３００′に供給させると、未反応排ガスがバーナ３００′に到達するまでの間に上記排ガス供給管３０１の吸熱等により未反応排ガスの温度が変化してしまうことがある。燃料電池１００から排出される未反応排ガスは、燃料電池１００での電気化学反応で未利用の水素と水蒸気とを主成分とし露点温度も数十℃という高い値を有している。このため、未反応排ガスが上記の温度変化を受けて露点温度よりも下回ると、結露による凝結水（ドレン）を生じさせてしまうことになる。すると、このドレン発生により上記未反応排ガスの水蒸気分圧が変動し、この変動に伴いシステムの配管内の流通抵抗も変動してしまうことになる。この結果、上記流量調整弁２０２を同一開度に維持していたとしても上述の変動発生前の通過流量とは異なる流量に変動してしまい、燃料電池１００での反応条件が変動してその出力に変動が生じてしまうことになる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、改質器の触媒加熱用の燃料ガスとして燃料電池からの未反応排ガスを利用しつつも、未反応排ガスの温度条件の変動に起因する燃料電池での出力変動を防止して燃料電池による出力を一定に維持し得る燃料電池システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、燃料電池と、この燃料電池に対し改質ガスを供給する改質器と、この改質器での改質反応のために改質用触媒を加熱する改質器用バーナ装置とを備え、上記改質器に対し改質対象の原燃料ガスが流量調整可能に導入されるようにする一方、上記バーナ装置に対し上記燃料電池から排出される水素リッチの未反応排ガスが燃料として導入されるようにしてなる燃料電池システムを対象として、以下の特定事項を備えるようにしたものである。すなわち、上記燃料電池からバーナ装置に対し導入過程にある未反応排ガスの温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段により検出される上記未反応排ガスの検出温度に応じて上記改質器に導入される原燃料ガス流量を補正する流量補正手段とを備える。そして、上記流量補正手段として、上記未反応排ガスの検出温度が、上記燃料電池から排出される未反応排ガスの露点温度に設定した設定温度よりも低いとき、上記原燃料ガス流量を原燃料ガス流量が低減されるように補正する構成とした。
【００１０】
この請求項１によれば、上記流量補正手段により、原燃料ガス流量がバーナ装置への導入過程にある未反応排ガスの検出温度に応じて補正されることになる。つまり、バーナ装置への導入過程にある未反応排ガスの検出温度が燃料電池のセルから排出される際の露点温度よりも低い場合には、ドレン発生により上記未反応排ガス中の水蒸気分圧が低下して配管内の流通抵抗が変動する結果、燃料電池システムの最上流側の原燃料ガス流量も増大傾向となるため、改質器に導入される原燃料ガス流量を低減側に補正することにより、燃料電池での出力をそれまでと同じ出力に維持させることが可能になる。これにより、燃料電池からの発電等の出力として一定の出力要求がある場合に、未反応排ガスの温度変動に基づいて原燃料ガス流量を補正することにより上記燃料電池の出力を一定に維持させることが可能になり、上記一定出力要求を満足させることが可能になる。この際、温度検出手段により検出される検出温度が予め定めた設定温度よりも低いとき原燃料ガス流量を所定量減少補正する構成とすればよい。つまり、検出温度が設定温度よりも低いときにその低下分に応じて原燃料ガス流量の減少補正を行えばよいことになる。これにより、変動分に応じた原燃料ガス流量の補正が行われて燃料電池での一定出力の維持が確実に図られる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、燃料電池と、この燃料電池に対し改質ガスを供給する改質器と、この改質器に対し改質対象の原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給管と、上記改質器に導入される原燃料ガス流量を変更可能に調整する流量調整手段と、上記改質器での改質反応のために改質用触媒を加熱する改質器用バーナ装置と、このバーナ装置に対し上記燃料電池から排出される水素リッチの未反応排ガスを燃料として供給する排ガス供給管とを備えた燃料電池システムを対象として、以下の特定事項を備えるようにしたものである。すなわち、上記排ガス供給管内の未反応排ガスの温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段により検出される検出温度に応じて上記流量調整手段により設定される原燃料ガス流量を補正する流量補正手段とを備える。そして、上記流量補正手段として、上記未反応排ガスの検出温度が、上記燃料電池から排出される未反応排ガスの露点温度に設定した設定温度よりも低いとき、上記流量調整手段により設定される原燃料ガス流量を原燃料ガス流量が低減されるように補正する構成としたものである。
【００１２】
この請求項２によれば、上記流量補正手段により、原燃料ガス流量が排ガス供給管内の未反応排ガスの検出温度に応じて補正されることになる。つまり、排ガス供給管内の未反応排ガスの検出温度が燃料電池のセルから排出される際の露点温度よりも低い場合には、ドレン発生により上記未反応排ガス中の水蒸気分圧が低下して配管内の流通抵抗が変動する結果、燃料電池システムの最上流側の原燃料ガス流量も増大傾向となるため、流量調整手段に対し原燃料ガス流量を低減側に補正する指令を出力して原燃料ガス流量を補正することにより、燃料電池での出力をそれまでと同じ出力に維持させることが可能になる。従って、上記の請求項２によっても、燃料電池からの発電等の出力として一定の出力要求がある場合に、未反応排ガスの温度変動に基づいて原燃料ガス流量を補正することにより上記燃料電池の出力を一定に維持させることが可能になり、上記一定出力要求を満足させることが可能になる。この際、温度検出手段により検出される検出温度が予め定めた設定温度よりも低いとき原燃料ガス流量を所定量減少補正する構成とすればよい。つまり、検出温度が設定温度よりも低いときにその低下分に応じて原燃料ガス流量の減少補正を行えばよいことになる。これにより、変動分に応じた原燃料ガス流量の補正が行われて燃料電池での一定出力の維持が確実に図られる。なお、上記の流量調整手段は、例えば原燃料ガスの供給源がボンベである場合にはその供給源であるボンベ側の流量調整器、原燃料ガス供給管の途中に介装した流量調整弁、あるいは、改質器の原燃料ガス導入口側の導入流量調整器により構成すればよい。
【００１３】
さらに、請求項３に係る発明は、燃料電池と、この燃料電池に対し改質ガスを供給する改質器と、流量調整機能を有し上記改質器に対し改質対象の原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給管と、上記改質器での改質反応のために改質用触媒を加熱する改質器用バーナ装置と、このバーナ装置に対し上記燃料電池から排出される水素リッチの未反応排ガスを燃料として供給する排ガス供給管とを備えた燃料電池システムを対象として、以下の特定事項を備えるようにしたものである。すなわち、上記排ガス供給管の温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段により検出される上記排ガス供給管の検出温度に応じて上記原燃料ガス供給管により改質器に供給する原燃料ガス流量を補正する流量補正手段とを備える。そして、上記流量補正手段として、上記排ガス供給管の検出温度により把握される未反応排ガスの温度が、上記燃料電池から排出される未反応排ガスの露点温度に設定した設定温度よりも低いとき、上記原燃料ガス供給管により改質器に供給する原燃料ガス流量を原燃料ガス流量が低減されるように補正する構成としたものである。
【００１４】
この請求項３によれば、上記流量補正手段により、原燃料ガス流量が排ガス供給管の検出温度に応じて補正されることになる。つまり、排ガス供給管の温度を検出することにより内部の未反応排ガスの温度が把握されるため、上記検出温度により把握される未反応排ガスの温度が燃料電池のセルから排出される際の露点温度よりも低い場合には、ドレン発生により上記未反応排ガス中の水蒸気分圧が低下して配管内の流通抵抗が変動する結果、燃料電池システムの最上流側の原燃料ガス流量も増大傾向となるため、原燃料ガス供給管による流量調整機能を利用して原燃料ガス流量を低減側に補正することにより、燃料電池での出力をそれまでと同じ出力に維持させることが可能になる。従って、上記の請求項３によっても、燃料電池からの発電等の出力として一定の出力要求がある場合に、未反応排ガスの温度変動に基づいて原燃料ガス流量を補正することにより上記燃料電池の出力を一定に維持させることが可能になり、上記一定出力要求を満足させることが可能になる。この際、温度検出手段により検出される検出温度が予め定めた設定温度よりも低いとき原燃料ガス流量を所定量減少補正する構成とすればよい。つまり、検出温度が設定温度よりも低いときにその低下分に応じて原燃料ガス流量の減少補正を行えばよいことになる。これにより、変動分に応じた原燃料ガス流量の補正が行われて燃料電池での一定出力の維持が確実に図られる。なお、原燃料ガス供給管に備えられる流量調整機能としては、例えば流量調整弁を原燃料ガス供給管に介装させるようにすればよい。
【００１５】
以上の請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、設定温度の値を変更設定して流量補正手段に出力する温度設定手段を備えるようにし、この温度設定手段として、上記流量補正手段により補正された原燃料ガス流量値に応じて上記設定温度の値を変更設定する構成としてもよい（請求項４）。つまり、流量補正手段による原燃料ガス流量の補正により配管内の圧力が変動し、未反応排ガスの露点温度も変化することになるため、その露点温度の変化に応じて温度設定手段により設定温度の値を変更設定することにより、原燃料ガス流量の補正を未反応排ガスの温度条件の変動に追従して行うことが可能になる。これにより、燃料電池での一定出力の維持がより確実に図られることになる。
【００１６】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１〜請求項３のいずれかの燃料電池システムによれば、改質器用バーナ装置の燃料として燃料電池から排出される未反応排ガスを利用しつつも、未反応排ガスの温度条件の変動に起因する燃料電池での出力変動を防止して燃料電池による出力を一定に維持することができるようになる。
【００１８】
また、請求項４によれば、上記請求項１〜請求項３のいずれかによる効果に加え、流量補正手段で用いる設定温度として、原燃料ガス流量の補正による配管圧力の変動に追従した適切な値を温度設定手段によって変更設定することができ、上記流量補正手段による原燃料ガス流量の補正を未反応排ガスの温度条件の変動に追従させてより的確に行うことができるようになる。これにより、燃料電池での一定出力の維持をより確実に図ることができるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムを示す。この固体高分子形等の燃料電池１００で必要な水素として、所定の原燃料ガスを改質器２００で改質することにより生成した水素リッチの改質ガスを用いるようにする一方、上記改質器２００の改質用触媒２０１を加熱するためのバーナ装置３００において上記燃料電池１００から排出される未反応排ガスを燃料の一部又は全部として用いるようにしたものである。
【００２２】
すなわち、上記燃料電池１００はカソード（空気極）１０１と、アノード（水素極）１０２と、電解質１０３とを備えており、空気が上記カソード１０１に、水素リッチの改質ガスが上記アノード１０２にそれぞれ供給されるようになっている。そして、上記燃料電池１００では、水の電気分解とは逆の電気化学的原理に基づき、上記空気中の酸素と改質ガス中の水素との電気化学反応により発電される。そして、この反応により生成された水と、未反応排ガス（未利用改質ガス）とが排出されることになる。
【００２３】
上記改質器２００での水素リッチの改質ガスの生成は次のようにして行われる。すなわち、流量調整手段としての第１流量調整弁２０２が介装された原燃料ガス供給管２０３を通して原燃料ガス（例えば都市ガス等）が改質器２００に導入される。なお、この導入前に、上記原燃料ガス中の硫黄分が図示省略の脱硫器により脱硫されると共に、その原燃料ガスに対し水蒸気供給源からの水蒸気が水蒸気供給管２０４を通して混入される。そして、改質器２００内において、改質用触媒２０１がバーナ装置３００からの燃焼熱により加熱され、その改質用触媒２０１の吸熱反応に基づき上記の導入された原燃料ガスが水蒸気改質されて水素リッチの改質ガスが生成されることになる。生成された改質ガスはＣＯ処理器２０５により改質ガス中のＣＯ（一酸化炭素）が変性・除去された後に上記燃料電池１００のアノード１０２に供給される。
【００２４】
一方、上記バーナ装置３００は、燃料電池システムの運転状態に応じて上記原燃料ガス（以下、都市ガスとして説明する）のみ、この都市ガスに未反応排ガスを混合したもの、あるいは、未反応排ガスのみを燃料ガスとするものである。また、本実施形態のバーナ装置３００は、上記燃料ガスに対し燃焼用空気を予め混合し、混合後の混合ガスを燃焼するという予混合燃焼方式を採用したものである。すなわち、燃料電池１００から排ガス供給管３０１を通して供給される未反応排ガスと、上記第１流量調整弁２０２の上流側の原燃料ガス供給管２０３から分岐され途中に第２流量調整弁３０２が介装された分岐供給管３０３を通して供給される都市ガスとが合流部３０５で合流され、都市ガスのみ、未反応排ガスのみもしくは双方からなる燃料ガスがバーナ装置３００に導入される。そして、導入された燃料ガスに対し空気供給管３０４からの空気が後述の如く予め混合され、この空気が予め混合された混合ガスが燃焼される。そして、この燃焼により生じる燃焼排ガスを例えば円筒状の改質用触媒２０１の内外周に通過させることにより、改質用触媒２０１が加熱されるようになっている。
【００２５】
なお、上記バーナ装置３００に供給される都市ガス量は第２流量調整弁３０２の開度調整により変更調整され、これにより、上記燃料ガス中の都市ガス混合比（０％の状態を含む）が変更調整されるようになっている。
【００２６】
上記のバーナ装置３００について図２を参照しつつさらに説明する。上記バーナ装置３００は、略円筒状のバーナケース２と、炎孔部３１が形成された厚肉円板状のバーナプレート３と、有底で円筒状のバーナカバー４と、複数の連通管５，５，…と、共に円板状の第１及び第２バッフル板６，７と、分流管８とを主要構成要素として備え、予混合燃焼でかつ濃淡燃焼という燃焼方式により燃焼させるものである。
【００２７】
上記バーナケース２は、上筒部２１及び取付フランジ部２２と、外筒部２３及び内筒部２４と、上下を区画する区画壁部２５とが熱伝導率の高い素材、例えばアルミニウムや銅等の高熱伝導素材により一体に形成されたものである。そして、上記取付フランジ部２２が後述のバーナカバー４と共に改質器２００に対し取り付けられることにより、バーナ装置３００が改質器２００に固定されている。
【００２８】
上記上筒部２１の内部にはバーナプレート３保持され、このバーナプレート３と上筒部２１とにより区画されて改質器２００に連通する燃焼室９が形成されている。また、上記上筒部２１の外周面にはバーナカバー４が密嵌されている。
【００２９】
上記内筒部２４はその上下寸法が外筒部２３よりも所定量短くされており、外筒部２３の下端開口には第１バッフル板６が固定され、また、内筒部２４の下端開口位置には第２バッフル板７が固定されている。そして、上記分流管８が上記バーナカバー４の底壁部４１の中心位置から上記第１バッフル板６の中心絞り通路６１及び第２バッフル板７の中心孔７１を上向きに貫通した状態で固定されている。これによって、第１淡混合室１０ａが分流管８と外筒部２３との間の環状空間として、第２淡混合室１０ｂが内・外の両筒部２３，２４間の環状空間としてそれぞれ形成されている。また、上記内筒部２４内には、濃混合室１１が分流管８の上部と区画壁部２５とにより区画形成されている。
【００３０】
上記バーナカバー４と外筒部２３との間の環状空間、及び、バーナカバー４の底壁部４１と第１バッフル板６との間の空間により空気予熱室１２が区画形成され、この空気予熱室１２は空気供給管３０４から供給される燃焼用空気を燃焼室９からの伝熱により予熱するようになっている。
【００３１】
また、上記バーナカバー４の底壁部４１には排ガス供給管３０１と分岐供給管３０３との合流部３０５が上記分流管８のみに連通するように固定され、合流部３０５からの燃料ガスが分流管８に供給されるようになっている。
【００３２】
一方、上記第２淡混合室１０ｂの上部は、周方向に所定間隔毎に固定された複数の連通管５，５，…により炎孔部３１の内周側範囲と互いに連通され、上記濃混合室１１の上部は上記炎孔部３１の外周側範囲と互いに連通されている。
【００３３】
そして、上記バーナ装置３００は、燃料電池システムの起動時には都市ガスのみを燃料ガスとして燃焼され、起動後に燃料電池１００から排出される未反応排ガスが上記都市ガスに混合され、さらには都市ガスの供給が停止されて未反応排ガスのみを燃料ガスとして燃焼される。
【００３４】
燃焼作動は次のようにして行われる。すなわち、上記空気予熱室１２に供給されて予熱された空気が第１バッフル板６の中心絞り通路６１を通過する際に、増速された空気流に対し分流管８の下部噴出孔から燃料ガスが混入されて淡混合ガスとなって上記第１淡混合室１０ａ内に流れ込む。この淡混合ガスの一部が中心孔７１から濃混合室１１に流入する際に上記分流管８の上部噴出孔から燃料ガスがさらに混入されて濃混合ガスとなり、この濃混合ガスが上記炎孔部３１の外周側範囲にある多数の小径炎孔に供給されてバーナプレート３の上面で濃火炎となって燃焼される。一方、上記第１淡混合室１０ａ内の淡混合ガスの他部が第２バッフル板７を通過して旋回流となって第２淡混合室１０ｂに流入した後に、上記炎孔部３１の内周側範囲にある多数の小径炎孔に供給されてバーナプレート３の上面で淡火炎となって燃焼される。
【００３５】
以上の燃料電池システムにおいて、排ガス供給管３０１（図１参照）には排ガス供給管３０１内を流れる未反応排ガスの温度を検出する温度検出手段４００が配設され、検出温度を制御装置５００に出力するようになっている。上記温度検出手段４００としては接触式もしくは非接触式の温度センサを用いればよい。また、上記温度検出手段４００は、上記排ガス供給管３０１に対し燃料電池１００の排出口から合流部３０５までの中間位置、好ましくは合流部３０５側の位置に配置され、本実施形態では上記合流部３０５にできるだけ近い位置（合流部近傍位置）に配置している。
【００３６】
上記制御装置５００は、図３に示すように燃料電池システム全体の作動を制御する図示省略の作動制御手段に加え、未反応排ガスの温度変動に応じて原燃料ガス流量を補正制御することにより燃料電池１００での出力を一定に維持するための流量制御部分を備えている。すなわち、上記検出温度の如何に基づいて第１流量調整弁２０２の弁開度を補正することにより改質器２００に導入される原燃料ガス流量を補正する流量補正手段５０１と、この流量補正手段５０１による補正処理で用いる設定温度の値を変更設定して上記流量補正手段５０１に出力する温度設定手段５０２とを備えている。
【００３７】
上記作動制御手段においては、燃料電池システムの起動に際し、第１流量調整弁２０２を所定の標準開度に開作動させて改質器２００に対しその標準開度に対応する標準流量の都市ガスを原燃料ガスとして供給させる一方、第２流量調整弁３０２を所定開度に開作動させてバーナ装置３００に対し所定量の都市ガスを燃料ガスとして供給しバーナ装置３００を燃焼作動させるようになっている。そして、燃料電池１００での電気化学的反応が開始されて未反応排ガスが排出されるようになると、上記第２流量調整弁３０２の開度を閉側に絞って都市ガス流量を上記未反応排ガス流量に対応して低減もしくはゼロにするようになっている。
【００３８】
そして、バーナ装置３００に導入される未反応排ガスの温度が上記温度検出手段４００により検出され、その検出温度が流量補正手段５０１に出力される。この流量補正手段５０１には比較判定用の設定温度として上記燃料電池１００から排出される未反応排ガスの露点温度を基準として定められた温度値（例えば露点温度もしくは露点温度＋αの温度値）が初期設定されており、まず、上記流量補正手段５０１においてこの初期設定の設定温度と上記検出温度との比較判定が行われる。この比較判定の結果、検出温度が設定温度よりも低い場合には、排ガス供給管３０１内にドレンが発生して上記未反応排ガス中の水蒸気分圧が下がり配管内の流通抵抗（配管内圧力）がドレン発生前の標準状態よりも低減側に変動していると判断して、第１流量調整弁２０２に対しその開度を上記標準開度から上記変動に対応した分だけ原燃料ガス流量が低減されるように閉側に補正する補正指令を出力する。また、この補正指令の出力に併せて、補正後の開度に相当する補正後原燃料ガス流量値を流量補正手段５０１から温度設定手段５０２に出力する。
【００３９】
温度設定手段５０２においては、まず、補正後原燃料ガス流量値に対応する配管内圧力を演算等により推定し、この推定した配管内圧力下での未反応排ガスの露点温度の変化を推定する。次に、この推定された変化後の露点温度を基準として上記初期設定の設定温度の値を変更設定し、変更設定した設定温度を上記流量補正手段５０１に出力する。
【００４０】
以後、変更設定後の設定温度に基づいて流量補正手段５０１での原燃料ガス流量の補正と、この補正後の原燃料ガス流量に基づく設定温度の変更設定とが繰り返し行われることになる。
【００４１】
以上の原燃料ガス流量の補正制御によって、排ガス供給管３０１内で未反応排ガスの温度変化に伴うドレン発生に起因して燃料電池１００の上流側における原燃料ガス流量やバーナ装置３００に対する未反応排ガス流量が標準状態での予測値（設定値）以上に流れてしまうことを回避して、上記燃料電池１００での出力を一定に維持することができるようになる。
【００４２】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、温度検出手段４００を排ガス供給管３０１の合流部３０５近傍位置に配設しているが、これに限らず、例えば図２に一点鎖線で示すように温度検出手段４００を合流部３０５位置に配設するようにしてもよい。この場合には、分岐供給管３０３を通してバーナ装置３００への都市ガス供給が停止された場合に、上記の流量補正手段５０１や温度設定手段５０２による原燃料ガス流量の補正制御を実行させるようにすればよい。
【００４３】
上記実施形態では温度検出手段により未反応排ガスの温度を検出するようにしているが、これに限らず、排ガス供給管３０１の温度を温度検出手段により検出するようにしてもよい。つまり、上記排ガス供給管３０１は内部を通過する未反応排ガスからの熱を受けて未反応排ガスの温度変動と同じ傾向の温度変動を生じるため、排ガス供給管３０１自体の温度を検出すれば、内部の未反応排ガスの温度の把握が可能になる。そこで、排ガス供給管３０１の温度を温度検出手段により検出し、この検出温度により把握される未反応排ガスの温度に応じて流量補正手段５０１により第１流量調整弁２０２に対する補正制御を実行させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す模式図である。
【図２】改質器用バーナ装置の縦断面説明図である。
【図３】制御装置の一部の構成を示すブロック図である。
【図４】従来の燃料電池システムの一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１００        燃料電池
２００        改質器
２０１        改質用触媒
２０２        第１流量調整弁（流量調整手段）
２０３        原燃料ガス供給管
３００        改質器用バーナ装置
３０１        排ガス供給管
４００        温度検出手段
５０１        流量補正手段
５０２        第１流量調整弁（流量調整手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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