(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素含有ガスを吸引して燃料電池に圧送する圧送手段と、
燃料タンクの原燃料から改質ガスを生成する改質器とを備え、
これら酸素含有ガスと改質ガスを前記燃料電池で反応させて発電を行う燃料電池システムにおいて、
前記燃料タンクの燃料蒸気を吸着するキャニスタと、
このキャニスタと前記圧送手段の吸込側とを選択的に接続する切替手段とを備え、
前記キャニスタに吸着した燃料蒸気をパージするときにキャニスタを前記圧送手段の吸込側に接続するようにしたことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記圧送手段の吸込流路のキャニスタ接続部よりも上流側に介装した絞り手段と、
前記圧送手段の下流側で圧送されるガスを前記燃料電池と前記改質器に振り分ける振分手段と、をさらに備え、
燃料蒸気のパージ時に前記絞り手段により前記吸込流路を縮小すると共に、パージ燃料を含む酸素含有ガスを前記振分手段により前記改質器に導くようにした請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記改質器が改質反応可能な所定の温度になっているときのみに、前記キャニスタに吸着した燃料蒸気をパージする請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記圧送手段の吸込流路のキャニスタ接続部よりも上流側に介装した絞り手段と、
前記改質器における改質反応に必要な熱を生成する燃焼器と、
前記圧送手段の下流側で圧送されるガスを前記燃料電池と前記燃焼器に振り分ける振分手段と、をさらに備え、
燃料蒸気のパージ時に前記絞り手段により前記吸込流路を縮小すると供に、パージ燃料を含む酸素含有ガスを前記振分手段により前記燃焼器に導くようにした請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
燃料電池システムが暖機されている状態かどうかを判断する暖機判断手段を備え、
燃料電池システムが暖機されていないときに、前記キャニスタに吸着した燃料蒸気を前記燃焼器にパージして暖機を行う請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記圧送手段の吸込流路のキャニスタ接続部よりも上流側に介装した絞り手段と、
前記改質器における改質反応に必要な熱を生成する燃焼器と、
前記圧送手段の下流側で圧送されるガスを前記燃料電池と前記改質器と前記燃焼器に振り分ける振分手段と、
前記改質器が暖機されている状態かどうかを判断する改質器暖機判断手段と、をさらに備え、
燃料蒸気のパージ時に前記絞り手段により前記吸込流路を縮小すると供に、前記振分手段により、前記改質器が充分に暖機されていない時には前記燃焼器に、充分に暖機されている時には前記改質器にパージ燃料を含む酸素含有ガスを導くようにした請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記キャニスタに吸着した燃料蒸気量が多い時ほど、前記絞り手段により前記吸込流路を縮小する請求項２から６のいずれか一つに記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記キャニスタに吸着した燃料蒸気量が所定の量に達した時にパージを行う請求項１から７のいずれか一つに記載の燃料電池システム。
【請求項９】
燃料電池システムに要求される負荷が低負荷のときのみに前記キャニスタに吸着した燃料蒸気のパージを行う請求項１から８のいずれか一つに記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、燃料電池システムに関する。特に燃料タンクに発生する燃料蒸気を有効に利用することのできる燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池システムの燃料タンクに発生する燃料蒸気を、燃料電池の燃料ガスとして有効に利用するために、特開２０００−１９２８６３号公報のような自動車用燃料蒸気処理装置が提案されている。これは、燃料タンク内で発生した燃料蒸気を吸着するキャニスタを設け、このキャニスタに吸着された燃料蒸気を離脱させ、燃料蒸気改質器により水素と二酸化炭素に変換して、この変換された水素を燃料電池の燃料ガスとして有効利用している。
【０００３】
【発明が解決しようとしている問題点】
しかしながら、特開２０００−１９２８６３号公報においては、キャニスタにより分離された燃料を改質器に送るために、キャニスタと燃料蒸気改質器との間にポンプを設置する必要があった。
【０００５】
そこで本発明は、ポンプを設けずにキャニスタから燃料蒸気をパージすることを目的とする。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】
第１の発明は、酸素含有ガスを吸引して燃料電池に圧送する圧送手段と、燃料タンクの原燃料から改質ガスを生成する改質器とを備え、これら酸素含有ガスと改質ガスを前記燃料電池で反応させて発電を行う燃料電池システムにおいて、前記燃料タンクの燃料蒸気を吸着するキャニスタと、このキャニスタと前記圧送手段の吸込側とを選択的に接続する切替手段とを備え、前記キャニスタに吸着した燃料蒸気をパージするときにキャニスタを前記圧送手段の吸込側に接続するようにした。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、前記圧送手段の吸込流路のキャニスタ接続部よりも上流側に介装した絞り手段と、前記圧送手段の下流側で圧送されるガスを前記燃料電池と前記改質器に振り分ける振分手段と、をさらに備え、燃料蒸気のパージ時に前記絞り手段により前記吸込流路を縮小すると共に、パージ燃料を含む酸素含有ガスを前記振分手段により前記改質器に導くようにした。
【０００８】
第３の発明は、第２の発明において、前記改質器が改質反応可能な所定の温度になっているときのみに、前記キャニスタに吸着した燃料蒸気をパージする。
【０００９】
第４の発明は、第１の発明において、前記圧送手段の吸込流路のキャニスタ接続部よりも上流側に介装した絞り手段と、前記改質器における改質反応に必要な熱を生成する燃焼器と、前記圧送手段の下流側で圧送されるガスを前記燃料電池と前記燃焼器に振り分ける振分手段と、をさらに備え、燃料蒸気のパージ時に前記絞り手段により前記吸込流路を縮小すると供に、パージ燃料を含む酸素含有ガスを前記振分手段により前記燃焼器に導くようにした。
【００１０】
第５の発明は、第４の発明において、燃料電池システムが暖機されている状態かどうかを判断する暖機判断手段を備え、燃料電池システムが暖機されていないときに、前記キャニスタに吸着した燃料蒸気を前記燃焼器にパージして暖機を行う。
【００１１】
第６の発明は、第１の発明において、前記圧送手段の吸込流路のキャニスタ接続部よりも上流側に介装した絞り手段と、前記改質器における改質反応に必要な熱を生成する燃焼器と、前記圧送手段の下流側で圧送されるガスを前記燃料電池と前記改質器と前記燃焼器に振り分ける振分手段と、前記改質器が暖機されている状態かどうかを判断する改質器暖機判断手段と、をさらに備え、燃料蒸気のパージ時に前記絞り手段により前記吸込流路を縮小すると供に、前記振分手段により、前記改質器が充分に暖機されていない時には前記燃焼器に、充分に暖機されている時には前記改質器にパージ燃料を含む酸素含有ガスを導くようにした。
【００１２】
第７の発明は、第２から６のいずれか一つの発明において、前記キャニスタに吸着した燃料蒸気量が多い時ほど、前記絞り手段により前記吸込流路を縮小する。
【００１３】
第８の発明は、第１から７のいずれか一つにおいて、前記キャニスタに吸着した燃料蒸気量が所定の量に達した時にパージを行う。
【００１４】
第９の発明は、第１から８のいずれか一つの発明において、燃料電池システムに要求される負荷が低負荷のときのみに前記キャニスタに吸着した燃料蒸気のパージを行う。
【００１５】
【作用及び効果】
第１の発明によれば、燃料蒸気をパージするときに、キャニスタをその内部圧力より低圧の圧送手段の吸込側へ接続することで、ポンプ等の排出手段を設けずに燃料蒸気をパージすることができる。
【００１６】
第２の発明によれば、吸込流路を絞ることにより、効率よく燃料蒸気をパージすることができ、また、燃料蒸気を改質器に供給することで、燃料蒸気の有効利用ができるとともに、改質反応のための燃料の気化行程を省略できるので燃料の利用効率を向上させることができる。
【００１７】
第３の発明によれば、改質器が改質反応可能な温度の時のみに燃料蒸気を改質器にパージするので、燃料蒸気がそのまま排出されることはないので、燃料の利用効率を向上できるとともに、大気に悪影響を及ぼすのを避けることができる。
【００１８】
第４の発明によれば、吸込流路を絞ることで効率的に燃料蒸気をパージすることができる。また、燃料蒸気を燃焼器に供給することで、燃料効率を向上させることができる。
【００１９】
第５の発明によれば、燃料電池システムが充分に暖機されていない状態のときに燃焼器に燃料蒸気を供給することで、燃料電池システムの暖機に必要な燃料量を低減することができる。
【００２０】
第６の発明によれば、燃料電池システムが充分に暖機されていない状態の時には燃焼器に燃料蒸気をパージして燃料電池システムを暖機することができ、暖機されている時には改質器に供給することにより燃料の利用効率を向上することができる。
【００２１】
第７の発明によれば、キャニスタに吸着した燃料蒸気量が多いときに吸込流路を縮小することにより、キャニスタ内部との圧力差が大きくなるので、燃料蒸気のパージが促進されてパージ時間を短縮することができる。
【００２２】
第８の発明によれば、キャニスタに吸着した燃料蒸気量が所定量に達したらパージを行うことで、燃料蒸気がオーバーフローして大気に放出されて悪影響を与えたり、吸着した燃料蒸気量が少ないのに無駄に処理モードに入ったりするのを防ぐことができる。
【００２３】
第９の発明によれば、燃料電池システムが低負荷状態のときのみに燃料蒸気のパージを行うことで、燃料電池システムの運転性の悪化を防ぐことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態における燃料電池システムの構成を図１に示す。
【００２５】
燃料電池１のカソード極１ａには空気供給系２２より酸素を含む空気を、アノード極１ｂには燃料供給系２４により水素リッチな燃料ガスを供給し、水素イオンを電極間で移動させることにより電気エネルギと水を生成する。このとき熱エネルギも発生するが、効率的な発電を行うために冷却系２１を流れる冷却水により燃料電池１を適温に保っている。
【００２６】
空気供給系２２には、上流側から空気中のゴミを除去するためのフィルタ２、供給される空気量を測定する流量計３、供給する空気量を調整する流路面積制御手段としての絞り弁４、流量を調整された空気を圧送する圧力調整手段としてのコンプレッサ５、燃料電池１への空気の供給を制御する遮断弁７、コンプレッサ５における圧縮時に上昇した温度を適温に調整するクーラ９が設置され、流量・温度を調整された空気をカソード極１ａに供給する。また、後述する改質器１２における改質反応でも酸素を使うため、コンプレッサ５の下流から改質器１２に分岐する分岐路２３を設け、分岐路２３上に遮断弁８を設けることにより改質器１２に供給する空気量を調整している。なお、前記遮断弁７、８が本発明の振り分け手段に相当する。
【００２７】
一方、燃料電池１のアノード極１ｂに供給される燃料供給系２４には、上流側からメタノール等の原燃料を貯蓄する燃料タンク１０、燃料タンク１０からの原燃料を水素リッチな改質ガスに変換する改質器１２、燃料電池１の電極に充填した白金の劣化原因となる改質ガス中の一酸化炭素を除去するためのＣＯ変換器１４を設置し、これらにより燃料電池１のアノード極１ｂに水素ガスを供給する。
【００２８】
また改質器１２で行われる燃料改質反応では熱エネルギを必要とするので、改質器１２に隣接して燃焼器１３を設け、燃料電池１からの排ガスと、必要に応じて燃料タンク１からの原燃料を用いて熱エネルギを生成している。
【００２９】
このような燃料電池システムにおいて、燃料タンク１０内に発生した燃料蒸気を有効利用するために、以下の燃料蒸気供給系２５を構成する。燃料タンク１０内の燃料蒸気を捕集するためのキャニスタ１１を燃料タンク１０に連通させて配置する。キャニスタ１１の下流を、キャニスタ１１で捕集した燃料蒸気を放出させるかどうかを制御する遮断弁６を介して、空気供給系２２の絞り弁４とコンプレッサ５の間に接続する。
【００３０】
このような燃料電池システムを制御するコントローラ２０の燃料蒸気利用時の運転制御を図２のフローチャートを用いて説明する。
【００３１】
ステップＳ１において、キャニスタ１１の燃料蒸気吸着量ＥＢを推定する。これは、例えば、特開平８−２８３７０号公報にあるように燃料温度から燃料蒸気発生量を積算する方法や、センサによる測定から推定する方法、または、特開平１０−１９６４６７号公報にあるようにキャニスタ１１に温度センサを配置して温度変化により推定する方法により行う。
【００３２】
次にステップＳ２において、キャニスタ１１に吸着した燃料蒸気をパージするかどうかを判断する。ステップＳ１で求めた吸着量ＥＢが燃料蒸気判断所定値α、例えば全容量の８０％の値等よりも大きければ、燃料蒸気をパージする必要があると判断してステップＳ３に進む。一方、吸着量ＥＢが燃料蒸気判断所定値αより小さければ、パージは必要ないと判断してフローを終了する。このようにパージするかどうかの判断をキャニスタ１１への燃料蒸気吸着量ＥＢの推定量により行うことにより、吸着量ＥＢがオーバーフローして燃料蒸気が大気に放出されることにより大気に悪影響を及ぼしたり、吸着量ＥＢが少ないのに無駄に処理モードに入ったりすること無く燃料蒸気を処理することができる。
【００３３】
ステップＳ３において、燃料蒸気の改質器１２へのパージを開始するためのパージ開始制御Iを行う。ここで、パージ開始制御Iを図３に示したフローチャートを用いて説明する。
【００３４】
ステップＳ３−１において、遮断弁８を開いて、コンプレッサ５により圧送される空気を改質器１２に供給する。次にステップＳ３−２において、コンプレッサ５から圧送される空気が燃料電池１に供給されないように遮断弁７を閉じる。ステップＳ３−３に進み、キャニスタ１１に吸着した燃料蒸気をコンプレッサ５により改質器１２へパージするために、遮断弁６を開く。これにより、キャニスタ１１から改質器１２への燃料蒸気の流路が確保される。
【００３５】
ステップ３−４において図１５に示したマップ等により絞り弁４の絞り量の増加分を決定する。ここで、図１５では、吸着量ＥＢが大きいと、絞り弁４の絞り量の増加分も大きくなるように、すなわち流路面積が小さくなるように絞り量を設定している。これにより、吸着量ＥＢが大きいほど絞り弁４の下流の圧力が低くなり、キャニスタ１１の内部圧力との差が大きくなるので、燃料蒸気の絞り弁４の下流への放出を促進することができる。吸着量ＥＢに応じて絞り量を決定したら、ステップＳ３−５に進み絞り弁４を絞り、同時に要求空気量を送るためにコンプレッサ５の回転を上昇させる。
【００３６】
このように遮断弁６、８を開き、遮断弁７を閉じて、絞り弁４を絞りコンプレッサ５の回転数を増加させることで、ポンプ等を設置しなくてもキャニスタ１１中の燃料蒸気が改質器１２へ流れ出すのでパージが開始される。
【００３７】
このとき改質器１２では燃料蒸気を処理するために改質反応が行われて燃料電池１の燃料ガスが生成されるので、燃料蒸気が無駄に捨てられることなく、燃費を悪化させることなく燃料蒸気を処理することができる。また、燃料蒸気は気体の状態で改質器１２に導入されるため、改質反応を行うために燃料を気化させる行程が不要となる。これにより、最初から改質しやすい状態で改質器へ容易に供給することができ、気化に要する燃料を低減できる。
【００３８】
次に、図２のステップＳ４に進み、燃料蒸気のパージ終了判断制御Iを行う。このパージ終了判断制御Iを図４に示したフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ４−１においてパージ終了時間Ｔｎを設定する。これは、キャニスタ１１への燃料蒸気吸着量ＥＢにより決定することができる。ステップＳ４−２において、コントロールユニット２０に備えたタイマーによってパージ終了時間Ｔｎになったかどうかを判断する。もしなっていなければステップＳ４−３に進み、タイマーのカウントアップを行う。これを繰り返して、ステップＳ４−２において、タイマーのカウント時間がパージ終了時間を過ぎたところで、ステップＳ４−４に進みタイマーをクリアしてパージ終了と判断する。ここでは、時間によりパージ終了を判断したが、放出通路に濃度検出センサを配置して、このセンサ値によりパージの終了を判断してもよい。このようにパージの終了判断を行うことで、キャニスタ１１のパージを充分に行うことができる。
【００３９】
このようにパージ終了判断を行ったら図２において、ステップＳ４からステップＳ５に進み改質器１２へのパージ制御から通常制御に切り替えるパージ終了制御Ｉを行う。このパージ終了制御Ｉのフローチャートを図５に示す。
ステップＳ５−１において、絞り弁４の開度を通常運転の開度に戻す。これにより燃料電池システムの要求空気流量に対応してコンプレッサ５の回転数を低下させる。ステップＳ５−２において、キャニスタ１１からの燃料蒸気の空気供給系２２への放出を停止するために遮断弁６を閉じる。ステップＳ５−３において、キャニスタ１１からの燃料蒸気が遮断弁８を通過した後に、遮断弁７を開いてコンプレッサ５からの空気を燃料電池１に送る。ここで、燃料蒸気がすべて遮断弁８を通過したかどうかは、所定時間を過ぎたかどうかで判断したり、遮断弁８の上流に濃度検出センサを設けてその測定結果より判断したりすることができる。次にステップＳ５−４において、改質器１２の上流側の遮断弁８を閉じる、または改質器１２へ空気を供給するときにはその供給量に応じてその開度を減少する。
【００４０】
このようにパージ終了制御Iを行うことで、コンプレッサ５からの空気は燃料蒸気が混じることなく、燃料電池１のカソード極１ａおよび必要に応じて改質器１２に供給されて、通常の運転を開始することができる。
【００４１】
このように燃料蒸気のパージ時には、遮断弁７を閉じ遮断弁８・遮断弁６を開き、絞り弁４の絞り量を増加することにより、空気供給系２２の燃料蒸気供給系２５が接続する部分の圧力がキャニスタ１１の内部圧力より低くなるので、キャニスタ１１内の燃料蒸気は空気供給系２２に放出されて絞り弁４を介して供給された空気と共に改質器１２に送ることができる。そのため、特にキャニスタ１１から改質器１２へ燃料蒸気を送るための装置を設けずに、燃料蒸気をパージすることができる。また、燃料蒸気を原料として改質器１２において改質ガスを生成し、これを燃料電池１の燃料ガスとして利用するので、燃料蒸気が無駄に消費されることがなく燃費を向上することができる。また、吸着量ＥＢの推定量に応じて絞り弁４の絞り量を増加するので、吸着量ＥＢが多い時には絞り弁４とコンプレッサ５間の圧力低下量が大きくなり、キャニスタ１１内部圧力との差が大きくなるので、燃料蒸気の放出が促進されて迅速に燃料蒸気をパージすることができる。なお、燃料蒸気のパージ時には、燃料電池１の発電が一時的に減少または停止するが、これによる不足分は二次電池などを利用してカバーする。
【００４２】
次に第２の実施形態に用いる燃料電池システムの構成を図６に示す。
【００４３】
第１の実施形態における分岐路２３の替わりに、第２の実施形態ではコンプレッサ５の下流から遮断弁１６を介して燃焼器１３に接続する分岐路２６を配置する。また、改質器１２に改質器温度センサ３０、燃焼器１３に燃焼器温度センサ３１、ＣＯ除去器１４にＣＯ除去器温度センサ３２、燃料電池１に燃料電池温度センサ３３をそれぞれ配置して、それらで測定された結果をコントロールユニット２０に入力する。
【００４４】
次にこのような燃料電池システムにおける制御を図７のフローチャートを用いて説明する。ここでは、パージされた燃料蒸気を燃焼器１３において燃焼することによりシステム起動時などの暖機を行う。
【００４５】
まず、ステップＳ１１において、改質器温度センサ３０、燃焼器温度センサ３１、ＣＯ除去器温度センサ３２、燃料電池温度センサ３３によりシステムが充分に暖機されているかどうかを判断する。システムが充分に暖機されていればフローを終了し、されていなければステップＳ１２に進む。
【００４６】
ステップＳ１２、１３において、第１の実施形態のステップＳ１、２と同様に吸着量ＥＢを推定し、燃料蒸気をパージするかどうかを判断する。
【００４７】
パージすると判断されたらステップＳ１４に進み、燃焼器１３へ燃料蒸気をパージするためのパージ開始制御IIを行う。ここで、パージ開始制御IIのフローチャートを図８に示す。
【００４８】
パージ開始制御Iでは、ステップS３−１において改質器１２に燃料蒸気を供
給するために遮断弁８を開いたが、ここでは燃料蒸気を燃焼器１３に供給するためにステップＳ１４−１において遮断弁１６を開く。これにより燃焼器１３に燃料蒸気が供給されて燃焼が開始されるので、隣接する改質器１２の暖機を行うｌことができる。
【００４９】
このようなパージ開始制御IIによりパージを開始したら、図７のステップＳ１５において、第１の実施形態におけるステップＳ４と同様にパージ終了判断制御Iを実行する。
ステップＳ１５でパージ終了の判断がなされたら、ステップＳ１６に進み、燃焼器１３へのパージから通常運転へ移行するパージ終了制御IIによりパージを終了する。パージ終了制御IIの詳細を図９のフローチャートに示す。
パージ終了制御IではステップＳ５−４において改質器１２への酸素含有ガスの供給を停止するために遮断弁８を閉じるが、ここでは燃焼器１３への酸素含有ガスの供給を停止するために、ステップＳ１６−４において遮断弁１６を閉じる。
【００５０】
このように、システムが充分に暖機されていないときに燃料蒸気を燃焼器１３に供給することでシステムの暖機に利用することができ、燃費を悪化させることなく燃料蒸気を処理できる。また、燃料蒸気は気体なので、燃焼器１３で燃焼する際に気化する過程を必要としないので、燃料の消費を抑えることができる。
【００５１】
第３の実施形態に用いる燃料電池システムの構成を図１０に示す。ここでは第１の実施形態で用いた燃料電池システムの改質器１２に改質器温度センサ３０を配置したものを用いる。燃料電池システムにおいて、図１１のフローチャートに示すような制御を行う。
【００５２】
まず、ステップＳ２１、Ｓ２２において、吸着量ＥＢからパージが必要かどうかを判断する。パージが必要だと判断されたらステップＳ２３に進み、改質器温度センサ３０より改質器１２に充填した触媒が活性状態である暖機状態かどうかを判断する。ここで改質器１２に燃料蒸気を供給する場合は、改質器１２が冷機状態であれば改質反応が効率よくなされないのでフローを終了する。
【００５３】
一方、改質器１２が充分に暖機した状態であれば、ステップＳ２４に進み燃料電池システムの運転状態の検出を行い、ステップＳ２５においてその検出された運転状態が低負荷運転時のものかどうかを判断する。これは、例えば過去数分〜数十分の所定時間の取り出し電流値を燃料電池１に取り付けた電流計で測定し、その測定値が定格の３０％以下で運転されていたかどうか、あるいはアイドリング時を低負荷状態として判断する。
【００５４】
燃料蒸気処理時には、燃料電池１での発電が一時的に低下または停止するため、二次電池などで電力をカバーしなければならない。そこで、燃料電池システムに要求される電力負荷の大きくない低負荷時に燃料蒸気の処理を行う。低負荷運転時であればステップＳ２６に進み、低負荷運転時でなければフローを終了する。
【００５５】
ステップＳ２６において図３に示したようなパージ開始制御Iを行う。これにより、キャニスタ１１内の燃料蒸気は改質器１２に供給され、改質反応により燃料電池１の燃料ガスを生成する。
【００５６】
次にステップＳ２７に進み、図１２に示したパージ終了判断制御IIを行う。
ここでは、図４に示したパージ終了判断制御Iと同様に判断していくが、ステップＳ２７−３において、タイマーのカウントアップを行ってから、ステップＳ２７−４に進み燃料電池システムの運転状態を検出する。ステップＳ２７−５に進み、再び運転状態が低負荷運転かどうかを判断する。このように繰り返し運転状態を検出することで、二次電池等へ高負荷をかけるのを確実に避けることができる。低負荷運転時であれば、ステップＳ２７−２に戻りパージ終了時間に達したかどうかを判断する。低負荷運転時でなければ、二次電池等に大きな負荷をかけることになるのでパージを終了すると判断して、ステップＳ２７−６に進みタイマーをリセットする。
【００５７】
このようなパージ終了判断制御IIによりパージを終了すると判断されたら、図１１においてステップＳ２８に進みパージ終了制御IIにより通常運転へと切り替える。
【００５８】
このように改質器１２が充分に暖機された活性状態のときに燃料蒸気を供給することで、確実に改質反応により燃料蒸気を処理することができるので、燃料蒸気が処理されることなく外部に排出され、大気に悪影響を与えるのを避けることができる。
【００５９】
また、燃料蒸気のパージを行う条件に燃料電池システムの運転状態を加えることで、特にシステムの運転負荷が小さい時に燃料蒸気を処理することで、システムの運転性低下の影響を抑制することができる。
【００６０】
第４の実施形態に用いる燃料電池システムの構成を図１３に示す。
【００６１】
この実施形態では、コンプレッサ５の下流で分岐する流路を、遮断弁８を介して改質器１２に分岐する分岐路２３と、遮断弁１６を介して燃焼器１３に分岐する分岐路２６との両方とした。ここでは、分岐路２６の空気供給路２２との分岐点をコンプレッサ５側に、分岐路２３の空気供給路２２との分岐点をその下流の遮断弁７側に配置した。このように構成することで、システムの状態に応じて燃料蒸気の供給先を改質器１２と燃焼器１３のどちらかに切り替えることができる。
【００６２】
また、第２の実施形態と同様に改質器温度センサ３０、燃焼器温度センサ３１、ＣＯ除去器温度センサ３２、燃料電池センサ３３を配置する。このような燃料電池システムの制御を図１４に示したフローチャートを用いて説明する。
【００６３】
ステップＳ３１、Ｓ３２において、吸着量ＥＢより燃料蒸気のパージが必要かどうかを判断する。必要なければフローを終了し、必要であればステップＳ３３に進みシステムが冷機状態かどうかを判断する。システムが冷機時であると判断されたら、ステップＳ４２に進み、燃料蒸気を燃焼器１３で利用するパージ開始制御II、パージ終了判断制御I、パージ終了制御IIを行い通常運転に戻る。
一方、ステップＳ３３においてシステムが暖機状態であると判断されたら、ステップＳ３７、Ｓ３８においてシステムが低負荷運転時かどうかを判断する。低負荷運転時でなければフローを終了し、低負荷運転時ならパージ開始制御I、パージ終了判断制御II、パージ終了制御Iを行い、燃料蒸気を改質器１２で利用する。
【００６４】
このように制御することで、システム起動時等のシステム冷機時に燃料蒸気を燃焼器１３に利用し、また通常運転時には低負荷運転時に改質器１２で利用することにより、二次電池等にかかる負担を抑制して燃料の利用効率を向上することができる。
【００６５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載した技術思想の範囲以内で様々な変更が成されることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態における燃料電池システムの構成図である。
【図２】第１の実施形態における制御のフローチャートである。
【図３】パージ開始制御Iのフローチャートである。
【図４】パージ終了判断制御Iのフローチャートである。
【図５】パージ終了制御Iのフローチャートである。
【図６】第２の実施形態における燃料電池システムの構成図である。
【図７】第２の実施形態における制御のフローチャートである。
【図８】パージ開始制御IIのフローチャートである。
【図９】パージ終了制御IIのフローチャートである。
【図１０】第３の実施形態における燃料電池システムの構成図である。
【図１１】第３の実施形態における制御のフローチャートである。
【図１２】パージ終了判断制御IIのフローチャートである。
【図１３】第４の実施形態における燃料電池システムの構成図である。
【図１４】第４の実施形態の制御のフローチャートである。
【図１５】キャニスタの吸着した燃料蒸気量と絞り弁の絞り変化量の関係図である。
【符号の説明】
１    燃料電池
４    絞り弁（流路面積制御手段）
５    コンプレッサ（圧力制御手段）
６、７、８  遮断弁（振り分け手段）
１０  燃料タンク
１１  キャニスタ
１２  改質器
１３  燃焼器
２３、２６  分岐路
２５  燃料蒸気供給系
３０  改質器温度センサ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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