(57)【要約】【課題】原料ガスの組成に応じた最適な制御パラメータで、長時間安定した運転が可能な燃料電池システムを提供する。【解決手段】原料ガスと水蒸気とから水素を含有する燃料ガスを生成する燃料処理器１と、燃料処理器１から供給される燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池２と、燃料処理器１に燃焼熱を供給する燃焼器４と、燃料処理器１に原料ガスを供給する原料ガス供給器５と、燃焼器４に空気を供給する燃焼空気供給器９と、燃焼器４より排出された燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス経路１０と、燃焼排ガス経路１０に設けられた、可燃ガス検知器１１と、制御パラメータを設定するパラメータ設定器とを備え、パラメータ設定器は、原料ガス供給器５から所定量の原料が供給されている際の可燃ガス検知器１１の検出値に基づいて制御パラメータを設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスと水蒸気とから水素を含有する燃料ガスを生成する燃料処理器と、前記燃料処理器から供給される前記燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、前記燃料処理器に燃焼熱を供給する燃焼器と、前記燃料処理器に前記原料ガスを供給する原料ガス供給器と、前記燃焼器に空気を供給する燃焼空気供給器と、前記燃焼器より排出された燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス経路と、前記燃焼排ガス経路に設けられた、可燃ガス検知器と、制御パラメータを設定するパラメータ設定器とを備え、前記パラメータ設定器は、前記燃焼器に所定濃度の原料ガスが供給されている際の前記可燃ガス検知器の検出値に基づいて前記制御パラメータを設定することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料処理器に前記水蒸気発生用の水を供給する水供給器を備え、前記制御パラメータは、前記原料ガス供給器から前記燃料処理器に供給される原料供給量と前記水供給器より前記燃料処理器に供給される水供給量との比率であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御パラメータは、前記燃焼器に供給される可燃ガス供給量と前記燃焼空気供給器より供給される燃焼空気量との比率であることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記可燃ガス検知器は、前記燃焼排ガスに含まれる一酸化炭素を検知することを特徴とする請求項１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、都市ガス、ＬＰガス等の少なくとも炭素及び水素から構成される有機化合物を含む原料と水蒸気とを用いて、水素リッチな燃料ガスを生成する燃料処理器と、水素リッチな燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池とを備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、水素リッチな燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電を行う燃料電池を備え、燃料電池から電力を得ると共に、発電時に生じる熱エネルギーを利用できることから、エネルギー効率が高く、地球温暖化の原因である二酸化炭素の削減に有効なコージェネレーションシステムとして期待されている。
【０００３】
燃料電池の燃料ガスは、そのインフラ設備が整備されていないため、燃料電池システムは、インフラから供給されるメタン等の含水素有機化合物を含む原料ガスを、水蒸気と反応させて水素を含む燃料ガスを生成する改質器（図示せず）を含む燃料処理器を備え、その生成された燃料ガスを燃料電池に供給し、発電を行う。インフラから供給される原料ガスには、主にメタンが主成分である都市ガスや、主にプロパンが主成分であるＬＰＧなどがある。
【０００４】
図４は、従来の燃料電池システムの構成図である。
【０００５】
図４に示すように、燃料電池システムは、原料ガスより水素を含む燃料ガスを生成する燃料処理器４１と、水素を含む燃料ガスと酸素を含む酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池４５と、燃料電池４５に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給器４８と、原料ガス経路４４上に原料ガス流量を調整する原料ガス流量調整器４３と、燃料処理器１８に燃焼熱を供給する燃焼器２３とを備える。
【０００６】
このような燃料電池システムでは、原料ガスとして都市ガスや、ＬＰＧ、ナフサなどが利用され、改質触媒を備えた燃料処理器４１における改質反応により、水素を含む燃料ガスが生成される。改質反応が生じる改質器は、燃焼器４２で加熱されており、改質反応に最適な温度（例えば、７００℃程度）に保たれる。燃料電池４５のアノード４６には燃料処理器４１で生成された水素を含む燃料ガスが供給され、カソード４７には酸化剤ガス供給器４８から酸化剤ガスが供給され、発電が行われる。また、燃焼器４２では、原料ガスである都市ガスやＬＰＧの一部、あるいは燃料電池１９から排出される未反応の水素ガスが燃焼ガスとして利用され、この燃焼ガスを燃焼して燃焼器４２より排出された燃焼排ガスが燃焼排ガス経路４９から排出される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−３６３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述の燃料処理器において、効率よく安定して改質反応を促進させるには、供給される原料ガス中に含まれる炭素原子数と水蒸気中の水分子との比（以下、Ｓ/Ｃ）を所定値に安定的に維持する必要がある。例えば、原料ガスが、メタンを主成分とする都市ガスである場合、式１に示すように理論的に、１モルのメタンに対して、少なくとも２モルの水（水蒸気）、つまりＳ／Ｃ＝２以上が必要となる。
【０００８】
ＣＨ４  ＋  ２Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ２  ＋  ４Ｈ２  ・・・（式１）
また、原料ガスが、プロパンを主成分とするＬＰＧである場合、式２に示すように理論的に１モルのプロパンに対して、少なくとも６モルの水（水蒸気）、つまりＳ／Ｃ＝６以上が必要となる。
【０００９】
Ｃ３Ｈ８  ＋  ６Ｈ２Ｏ  →  ３ＣＯ２  ＋  １０Ｈ２  ・・・（式２）
このように、原料ガスの組成に応じて最適なＳ／Ｃ値は異なるため原料の組成を把握した上で、燃料処理器に供給する原料ガス流量と水流量との比率である制御パラメータを設定しないと、例えば、水の供給量が不足して、最適なＳ／Ｃ値を下回った場合、改質触媒に原料ガスに含まれる炭素が析出して、触媒劣化を招き、耐久性が著しく低下する。
【００１０】
ここで、原料ガス組成を把握した上でのＳ／Ｃ値等の制御パラメータの設定が求められるが、原料ガスが都市ガスであっても設置されるエリア（例：東京ガスエリア、西部ガスエリア等）により都市ガス中に含まれる各炭化水素（メタン、プロパン、ブタン等）の成分比率が異なるにも拘わらず、制御パラメータを同じ値に設定していると、設定値によっては、上述のような改質触媒の劣化し、燃料電池システムの耐久性が低下する設置エリアが生じてしまう可能性がある。又、炭素数の多い炭化水素の含有率が最も高いエリアに合わせてＳ／Ｃ値を一律に設定すると、炭素数の多い炭化水素の含有率が低いエリアにおいては水蒸気が過剰になり、システムの効率が低下してしまう。さらに、どのエリアに設置されるかを予測することは製造段階では困難であり、燃料電池システムの製造メーカが製造段階で最適な制御パラメータを設定することは困難である。
【００１１】
また、原料としてＬＰＧを用いる場合、現状では、燃料電池システムを設置するエリアが分かったとしても、ＬＰＧ会社によっては複数の元売会社から卸している場合があり、設置した燃料電池システムに、どこの産出ガスのＬＰＧが供給されるかはＬＰＧ会社でないと分からず、燃料電池システムの製造メーカの方で予め最適な制御パラメータを設定することは不可能であるという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであって、設置エリア固有の原料ガス組成に最適な制御パラメータの設定を可能にすることで、長期間に渡り安定して運転可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような課題を解決するために、第１の本発明の燃料電池システムは、原料ガスと水蒸気とから水素を含有する燃料ガスを生成する燃料処理器と、前記燃料処理器から供給される前記燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、前記燃料処理器に燃焼熱を供給する燃焼器と、前記燃料処理器、及び前記燃焼器に前記原料ガスを供給する原料ガス供給器と、前記燃焼器に空気を供給する燃焼空気供給器と、前記燃焼器より排出された燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス経路と、前記燃焼排ガス経路に設けられた、可燃ガス検知器と、制御パラメータを設定するパラメータ設定器とを備え、前記パラメータ設定器は、前記燃焼器に所定濃度の原料が供給されている際の前記可燃ガス検知器の検出値に基づいて前記制御パラメータを設定することを特徴とする。
【００１４】
かかる構成により、原料ガスの組成に応じた制御パラメータが設定されるため、燃料電池を長期間に渡り安定した運転が可能になる。
【００１５】
また、第２の本発明の燃料電池システムは、前記燃料処理器に前記水蒸気発生用の水を供給する水供給器を備え、前記制御パラメータは、前記原料ガス供給器から前記燃料処理器に供給される原料供給量と前記水供給器より前記燃料処理器に供給される水供給量との比率であることを特徴とする。
【００１６】
これにより、原料ガスの組成に応じたＳ／Ｃ比になるよう原料ガス供給量と水供給量との比率が設定されるため、燃料処理器の耐久性を確保し、長期間に渡り安定した運転が可能になる。
【００１７】
また、第３の本発明の燃料電池システムは、前記制御パラメータは、前記燃焼器に供給される可燃ガス供給量と前記燃焼空気供給器より供給される燃焼空気量との比率であることを特徴とする。
【００１８】
かかる構成により、原料ガスの組成に応じて、燃焼器に供給される可燃ガス供給量に対する燃焼空気量との比率が設定されるため、燃焼器の安定燃焼を確保することができ、一酸化炭素が発生するといった不安全事象を回避でき、燃料電池システムの安全性向上が図れる。
【００１９】
これにより、第４の本発明の燃料電池システムは、可燃ガス検知器は、前記燃焼排ガスに含まれる一酸化炭素を検知することを特徴とする。
【００２０】
かかる構成により、燃焼器で燃焼している場合、燃焼排ガス中に含まれる一酸化炭素ガス濃度も検知可能となる。一つのセンサで、原料ガスの組成判定の基になる検出信号の出力と燃焼排ガス中の一酸化炭素の検知が可能となり、燃料電池システムの信頼性の向上と燃料電池システムの安全性向上の両立図れる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の燃料電池システムによれば、設置エリア固有の原料ガス組成に最適な制御パラメータの設定を可能にすることで、長期間に渡り安定した運転が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における燃料電池システムの構成図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施の形態における燃料電池システムは、少なくとも水素元素を含む含水素有機化合物を含む原料ガスと水蒸気とから水素を含む燃料ガスを生成する改質器（図示せず）を含む燃料処理器１と、燃料処理器１から供給される燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池２と、燃料電池２に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給器３と、改質器に燃焼熱を供給する燃焼器４と、燃料処理器１、及び燃焼器４に原料ガスを供給する原料ガス供給器５と、原料ガス供給器５と燃料処理器１とを接続する原料ガス供給経路６と、原料ガス供給経路６上に原料ガス流量を検知する原料ガス流量検知器７と、燃料処理器１に水蒸気発生用の水を供給する水供給器８と、燃焼器４に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給器９と、燃焼器４の燃焼排ガスを排出する燃焼排ガス経路１０と、燃焼排ガス経路１０に設けられた、可燃ガス検知器１１と、制御器１２とを備える。
【００２５】
次に、本実施の形態における燃料電池システムの動作を説明する。
【００２６】
都市ガス等の含水素有機化合物を含む原料ガスは、原料ガス供給器５により、原料ガス供給経路６を介して燃料処理器１に供給される。原料ガスと、水蒸気とから水素を含有する燃料ガスを生成する燃料処理器１は、原料ガスと水蒸気とから水蒸気改質反応によって改質ガスを生成する改質器（図示せず）と、水蒸気と一酸化炭素ガスを水素ガスと二酸化炭素ガスにシフト反応させる変成器（図示せず）と、一酸化炭素選択酸化で一酸化炭素濃度を低濃度化させるＣＯ除去器（図示せず）とを内蔵している。燃料処理器１に供給された原料ガスは、まず、改質器に供給される。そこで、燃焼器４の燃焼熱によって加熱され、水供給器８から水供給経路１３を介して改質器に供給された水蒸気と改質反応を起こし、燃料ガスに改質される。ここで、改質器の温度は、供給される原料ガスのうち８５〜９０％程度が水蒸気改質可能となる温度、例えば、７００℃程度となるように燃焼器４の燃焼量が制御されている。
【００２７】
燃料ガスには、一酸化炭素ガスが１０％程度含まれる。この一酸化炭素ガスが、燃料電池２に供給されると、燃料電池の触媒が劣化し、電圧が低下するため、一酸化炭素ガスを低減する必要がある。そこで、改質器から送出された燃料ガスは、次に変成器に供給され、一酸化炭素ガスをシフト反応により水素ガスと二酸化炭素ガスとに変成することで一酸化炭素を低減し、更に、ＣＯ除去器において、一酸化炭素を酸化反応させることで、二酸化炭素ガスに変える。その結果、燃料電池２に供給される燃料ガス中の一酸化炭素濃度は約１０ｐｐｍ以下に下げられる。また、燃料ガスには、改質反応で供給された水蒸気が一定量含まれているが、燃料処理器１から送出された燃料ガスに、更に一定量の水蒸気を加え、加湿する加湿器（図示せず）を設けても構わない。
【００２８】
燃料処理器１で生成された燃料ガスは、燃料供給経路１４を介して、燃料電池２のアノード（図示せず）に供給される。一方、燃料電池２のカソード（図示せず）には、酸化剤ガス供給器３から送出され、酸化剤ガス供給経路１５上に設けられた、加湿器（図示せず）により加湿された酸化剤ガスが供給される。酸化剤ガス供給器３は、ここでは、吸入口が大気開放されている空気ブロワで構成されている。なお、酸化剤ガス供給器３は、シロッコファンなどのファン類を用いる構成としてもよい。燃料電池２では、燃料ガス中の水素と空気中の酸素との電気化学反応により、電気と熱が発生する。発生した電気は、家庭などへの供給電力として利用され、また、熱は温水として貯えられ、給湯や床暖房等に利用される。
【００２９】
燃料電池２の内部で消費されなかった未反応のオフ酸化剤ガスは、排酸化剤ガス経路１６からシステム外へ排出される。また、燃料電池２の内部で消費されなかった未反応のオフ燃料ガスは、オフガス供給経路１７を介して燃焼器４に供給される。燃焼器４では、オフ燃料ガスと燃焼空気供給器９から供給された空気とを混合し燃料させ、燃料処理器１に熱を供給する。そして、燃焼器４で生じる燃焼排ガスは燃焼排ガス経路１０からシステム外へ排出される。
【００３０】
燃料電池システムは、制御器１２からの運転開始の制御信号により起動する。具体的には、制御器１２は原料ガス供給器５、水供給器８、燃焼空気供給器９、酸化剤ガス供給器３に作動指令を出す。制御器１２は、原料ガス流量検知器７の検知信号に基づき原料ガス供給器５の操作量を制御する。燃料処理器１及び酸化剤ガス供給器３から燃料ガス及び酸化剤ガスがそれぞれ燃料電池２に供給され、燃料電池２では、これらの供給されたガスが反応し、電気と熱が発生する。そして、制御器１２からの運転停止の制御信号が出力されて停止動作を行い、停止動作が完了すると、燃料電池システムは停止する。なお、制御器１２とは、単独の制御器だけでなく、複数の制御器が協働して燃料電池システムの制御を実行する制御器群をも意味する。このため、制御器１２は、単独の制御器から構成される必要はなく、複数の制御器が分散配置され、それらが協働して燃料電池システムを制御するように構成されていてもよい。
【００３１】
次に、本発明の実施の形態における原料ガス組成の判定方法について説明する。
【００３２】
本発明の実施の形態における燃料電池システムは、燃焼器４からの燃焼排ガス経路１０に、燃焼排ガス経路内を流れるガス中の可燃ガスを検知可能な可燃ガス検知器１１を備える。可燃ガス検知器１１として、例えば、接触燃焼式による可燃ガスセンサを利用する。ここで、接触燃焼式の可燃ガスセンサは、触媒表面での可燃性ガスの接触燃焼による白金線コイルの温度上昇値から可燃性ガスを検知するものであり、表１に示すように炭素数の多い炭化水素ほど発熱量は多くなるため、
【００３３】
【表１】
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【００３４】
図２に示すように、接触燃焼式の可燃ガス検知センサに供給される原料ガス濃度が同じであっても、原料ガス中に含まれる炭化水素の組成が異なれば、発熱量が異なり、出力信号も異なってくる。例えば、同一濃度Ａ（ｐｐｍ）の原料ガスであっても、プロパンとメタンとでは、その検知出力信号はそれぞれ、Ｂ、Ｃに示すように、検知出力信号値が異なる。
【００３５】
そこで、本実施の形態の燃料電池システムでは、起動処理において燃焼器４の着火動作を開始する前に、切替器１８を燃料電池をバイパスするバイパス経路１９側に切替えた状態で、燃焼器４に、原料ガス供給器５から送出された微量の原料ガスが、原料ガス供給経路６、燃料処理器１、燃料供給経路１４、バイパス経路１９、オフガス供給経路１７の順に流れ、燃焼器４に供給されるとともに、燃焼空気供給器９から燃焼器４に空気が供給される。例えば、原料ガス０．１（ＮＬ／ｍｉｎ）と空気２０（ＮＬ／ｍｉｎ）を供給することで、濃度５０００ｐｐｍの原料ガスが燃焼器２に供給されることになる。そして、この混合ガスを燃焼器２で燃焼させず、未燃焼のまま排出して、接触式の可燃ガス検知センサに供給される。この場合、上記のように、同一の所定濃度の原料ガスでも原料ガスの組成、つまり原料ガスに含まれる各炭化水素成分の比率によって可燃ガス検知器１１の検知信号の出力が異なるため、予め制御器１２に内蔵された記憶器（図示せず）に記憶されている原料ガスの組成と可燃ガス検知器の検知信号の出力値との対応関係を示すテーブルを参照して、燃料処理器１に供給される原料ガス組成を判定することが可能となる。
【００３６】
さらに、制御器１２に内蔵されたパラメータ設定器（図示せず）により、原料ガスの組成に応じたＳ／Ｃ値及び燃焼器での燃焼動作を行う際の燃焼器に供給される可燃ガス量に対する燃焼空気量の比率等が設定される。また、パラメータ設定器は、上記Ｓ／Ｃ値に代えてＳ／Ｃ値に間接的に関係する制御パラメータである原料ガス供給量と水供給量との比率を設定しても構わない。また、パラメータ設定器は、上記燃焼器に供給される可燃ガス量に対する燃焼空気量の比率に代えて本比率に間接的に関係する原料ガス供給量と燃焼空気量との比率を設定しても構わない。
【００３７】
なお、可燃ガス検知器１１として、上述の実施の形態の燃料電池システムでは、接触燃焼式の可燃ガスセンサを利用したが、金属酸化物半導体の表面で可燃性ガスが吸着、反応することにより生じる電気抵抗変化から可燃ガスを検知する半導体式の可燃ガスセンサを用いてもよい。なお、この場合、上記燃焼器４の着火動作に入る前に、切替器１８をバイパス経路１９に切替えた状態で、所定量の原料ガスを供給し、燃焼空気供給器９から燃焼器４には燃焼空気を供給しないよう制御し、半導体式の可燃ガスセンサには原料ガスのみが供給されるようにする。この場合、半導体式の可燃ガスセンサは、炭素数の多いガスほど吸着反応が起こりやすいため、同一の所定濃度（本例の場合は濃度１００％）の原料ガスでも原料ガスの組成によって、検知信号の出力が異なり、これにより、制御器１２は原料ガスの組成を判定することが可能となる。
【００３８】
また、上述の可燃ガス検知器１１が、接触燃焼式の可燃ガスセンサである場合に、一酸化炭素濃度も検知可能であることから、制御器１２は、本センサの出力に基づき、原料ガス組成の判定と燃焼排ガス中の一酸化炭素検知が可能となるように構成してもよい。これにより、一つのセンサで、燃料電池システムの信頼性の向上と燃料電池システムの安定性の向上の両立が図れる。
【００３９】
次に、本発明の実施の形態における制御器１２による原料ガス組成の判定方法、及び判定された原料ガスの組成に基づく制御パラメータの設定方法ついて、図３のフローチャートに基づき説明する。
【００４０】
図３において、制御器１２は、まず、運転指令がＯＮであるかどうかを判定し（ステップＳ１）、運転指令がＯＮである場合は、原料ガスの組成の判定動作に移行する（ステップＳ２〜Ｓ５）。原料ガス組成の判定動作として、制御器１２は、燃焼空気供給器９、及び原料ガス供給器５を作動させ（ステップＳ２、ステップＳ３）、可燃ガス検知器１１での出力をモニタする（ステップＳ４）。ステップＳ４で得られた検知出力信号値と、予め制御器１２に記憶されている原料ガスの組成と検知信号の出力値との対応を示すテーブルを参照し、その結果から、原料ガスの組成を判定する（ステップＳ５）。
【００４１】
次に、原料組成の判定結果に基づき、パラメータ設定器が、燃料電池システムの運転に関係する制御パラメータの設定を行う（ステップＳ６、７）。具体的には、制御器１２により判定した原料ガスの組成に基づきパラメータ設定器により最適なＳ/Ｃ値を設定する（ステップＳ６）。また、制御器１２により判定した原料ガスの組成に基づきパラメータ設定器により最適な燃焼器に供給される可燃ガス量に対する燃焼空気量の比率を設定する（ステップＳ７）。このようにパラメータ設定器により設定された上記制御パラメータに基づき、制御器１２は、原料ガス供給器５、水供給器８、燃焼空気供給器９の操作量を制御し、燃料電池システムを起動、発電させる（ステップＳ８）。そして、停止指令がＯＮであるかどうかを判定し、停止指令がＯＮでない場合は、運転を継続し（ステップＳ９）、停止指令がＯＮである場合は、停止処理を行う（ステップＳ１０）。
【００４２】
なお、本発明の原料ガス供給器は、原料ガスの供給圧力を昇圧する昇圧器（図示せず）と、昇圧した原料ガス流量を調整する流量調整弁（図示せず）とを備え、昇圧器、流量調整弁のうち少なくとも一方を、制御器１２が制御することで原料ガス流量の調整を行う。
【００４３】
以上のように、本実施の形態の燃料電池システムによれば、原料ガス組成に応じた最適なＳ／Ｃを設定することが可能になるため、燃料処理器に供給される水が不足することで改質触媒が劣化したり、燃料処理器に供給される水が過剰なため効率が低下したりする可能性を低減し、信頼性が高く効率の高い状態で、長期間安定して燃料電池システムを運転することが可能になる。
【００４４】
また、本実施の形態の燃料電池システムによれば、原料ガスの組成に応じて、燃焼器に供給される可燃ガス量に対する燃焼空気量の比を設定することが可能になるため、燃焼器の安定燃焼を確保することができ、一酸化炭素が発生するといった不安全事象を回避でき、燃料電池システムの安全性向上が図れる。この点について詳細に説明すると、都市ガスの主成分であるメタン１モルを完全燃焼させるのに必要な燃焼空気のモル数と、ＬＰＧの主成分であるプロパンを完全燃焼させるのに必要な燃焼空気のモル数は異なる。つまり、原料ガスに含まれる各炭化水素（メタン、プロパン、ブタン等）の比率に応じて原料ガスを完全燃焼させるために必要な理論空気量が異なるため、原料ガスの組成に拘わらず、燃焼器に供給される可燃ガス量に対する燃焼空気量を同じ値に設定すると、空気量が足らずに不完全燃焼を起こし、有毒な一酸化炭素が発生したり、逆に空気量が過剰なため燃料処理器の効率が低下する可能性もある。しかしながら、上述の本実施の形態の燃料電池システムのように原料ガスの組成に応じて、燃焼器に供給される可燃ガス量に対する燃焼空気量の比を設定するよう構成することで、原料ガスの組成に応じた最適な燃焼空気量が供給され、システムの効率低下を抑制するとともに燃焼器からの一酸化炭素が発生が抑制される。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の燃料電池発電システムは、設置エリア固有の原料ガス組成に最適な制御パラメータの設定を可能にすることで、長期間に渡り安定した運転が可能になり、家庭用等で用いられる燃料電池システムに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態の燃料電池システムにおける構成図
【図２】本発明の実施の形態の燃料電池システムにおける各炭化水素毎の可燃ガス検知器の検知信号出力を示す図
【図３】本発明の実施の形態の燃料電池システムにおける原料ガス組成の判定方法、及び判定された原料ガス組成に基づく運転モード設定方法を示すフロー図
【図４】従来の技術における燃料電池システムを示す構成図
【符号の説明】
【００４７】
１    燃料処理器
２    燃料電池
３    酸化剤ガス供給器
４    燃焼器
５    原料ガス供給器
６    原料ガス供給経路
７    原料ガス流量検知器
８    水供給器
９    燃焼空気供給器
１０    燃焼排ガス経路
１１    可燃ガス検知器
１２    制御器
１３    水供給経路
１４    燃料供給経路
１５    酸化剤ガス供給経路
１６    排酸化剤ガス経路
１７    オフガス供給経路
１８    切替器
４１    燃料処理器
４２    燃焼器
４３    原料ガス流量調整器
４４    原料ガス経路
４５    燃料電池
４６    アノード
４７    カソード
４８    酸化剤ガス供給器
４９    燃焼排ガス経路
【図１】
2009212040.tif 000004
【図２】
2009212040.tif 000005
【図３】
2009212040.tif 000006
【図４】
2009212040.tif 000007