JP2011096595A - 燃焼装置、燃料電池システム及び燃焼部の着火判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バーナ燃料の炭化水素系燃料から水素含有ガスへの移行時における着火判定を、高応答・高精度、かつ、低コストで行える燃焼装置、燃料電池システム及び燃焼部の着火判定方法を提供する。
【解決手段】燃焼部に供給する燃料を炭化水素系燃料から水素含有ガス（オフガス又は水素リッチ改質ガス）へ移行させるときに、移行時から周期的な着火判定タイミングまでの間における燃焼部の最低温度Ｔｍｉｎを求める（Ｓ２０７）。そして、着火判定タイミングでの温度Ｔから最低温度Ｔｍｉｎを減算した値が閾値ΔＴを上回ったときに着火成功を判定する（Ｓ２０８→Ｓ２０９）。また、着火判定の検出開始から最大判定時間が経過した時点である判定終了タイミングにおいて（Ｓ２０４）、最低温度Ｔｍｉｎが、水素含有ガスの供給状態での下限燃焼温度Ｔｈよりも高い場合には、着火成功を判定する（Ｓ２１０→Ｓ２０９）。
【選択図】図４

Description

本発明は、燃焼装置、燃料電池システム及び燃焼部の着火判定方法に関し、特に、炭化水素系燃料と水素含有ガスとが燃料として選択的に供給される燃焼部を備えた燃焼装置、該燃焼装置を備えた燃料電池システム、並びに、前記燃焼部における着火判定方法に関する。

特許文献１には、都市ガス（炭化水素系燃料）又は燃料電池から排出されるオフガス（水素含有ガス）又は都市ガスとオフガスとを混合したガス体を燃焼する燃焼部の下流側の温度変化と火炎の形成状態（燃焼状態）による温度変化を検知する複数個の温度検知手段を備え、予め記憶された火炎不形成時の温度検知データまで燃焼ガスの温度が低下した場合に、失火が起こったことを判定する燃焼装置が開示されている。

また、特許文献２には、改質熱を発生させる燃焼装置において、熱電対で検出される燃焼部の温度の上昇率・低下率（単位時間当たりの上昇・低下）に基づいて、着火及び着火後の失火の有無を検知する燃焼装置が開示されている。

特開２００６−００２９９１号公報 特開２００７−１８７４２６号公報

ところで、特許文献１のように、複数の温度検知手段を備える構成では、燃焼装置のコストが上がり、また、燃焼装置が大型化してしまうという問題があり、また、予め設定した閾値まで温度変化したか否かに基づいて燃焼状態の判定を行うから、最終的な判定が下されるまでに時間を要するという問題があった。
また、特許文献２のように、温度の上昇率・低下率に基づいて着火・失火の判定を行う場合、外因による温度変動の影響を受け易いため、誤検知の可能性があった。

特に、燃焼部に供給する燃料を、炭化水素系燃料から水素含有ガス（オフガスや水素リッチ改質ガスなど）に移行させる場合、混焼状態（炭化水素系燃料及び水素含有ガス双方の供給状態）を長くすれば、失火の発生を抑制できるものの、混焼状態が長くなると、温度が過剰上昇してしまう可能性があり、混焼状態を短く制限する必要がある。
しかし、混焼状態を短くすると、移行直後は水素含有ガスの供給が不安定であるため、失火することがあり、更に、失火中に一時的に着火し直ぐに失火してしまう場合もある。
従って、燃焼部に供給する燃料を、炭化水素系燃料から水素含有ガスに移行させる場合には、温度が一様に変化せず、増減を繰り返すことになってしまい、温度上昇率・低下率（変化速度）に基づく着火判定では、高精度に着火判定を行わせることは難しかった。

そこで本発明では、炭化水素系燃料から水素含有ガスへの移行時における着火判定を、高応答・高精度、かつ、低コストで行える燃焼装置、燃料電池システム及び燃焼部の着火判定方法を提供することを目的とする。

そのため、請求項１の燃焼装置は、燃料として炭化水素系燃料と水素含有ガスとが選択的に供給される燃焼部と、燃焼部の温度を検出する温度センサと、温度センサの検出信号を受けて前記燃焼部における着火判定を行う着火判定部と、を含み、着火判定部が、炭化水素系燃料から水素含有ガスへの移行時から周期的な着火判定タイミングまでの間における燃焼部の温度の最低値を、温度センサの検出信号に基づいて検出し、着火判定タイミングにおいて温度センサで検出された燃焼部の温度が最低値よりも閾値を超えて高い場合に、水素含有ガスの供給状態での着火成功を判定する構成とした。
かかる構成では、炭化水素系燃料から水素含有ガスへの移行時から周期的な着火判定タイミングまでの間における燃焼部の温度の最低値を求め、周期的な着火判定タイミング毎に、そのときの温度とそれまでの最低値とを比較し、着火判定タイミングにおける温度が最低値よりも閾値を超えて高い場合、換言すれば、着火判定タイミングにおける温度が最低値よりも高く、かつ、その差が閾値を超えている場合に、水素含有ガスの着火に成功したものと判定する。

請求項１の構成において、請求項２のように、着火判定部が、炭化水素系燃料から水素含有ガスへの移行後に設定した判定終了タイミングまでの間に着火成功を判定しなかった場合に、水素含有ガスの供給状態での着火失敗を判定するとよい。
かかる構成では、判定終了タイミングに至るまでの間に着火成功の判定がなされなかった場合には、所定の最大時間だけ着火動作を継続させても着火成功に至らなかったものと判断し、着火失敗（タイムアウト）を判定する。

上記請求項２の構成において、請求項３のように、着火判定部が、前記判定終了タイミングに達したときの最低値が、水素含有ガスの供給状態での下限燃焼温度よりも高い場合に、水素含有ガスの供給状態での着火成功を判定する構成とすることができる。
かかる構成では、判定終了タイミングまでの間に、最低値と検出温度との比較に基づいて着火成功が判定されなかったとしても、判定終了タイミングに達したときの最低値が、水素含有ガスの供給状態での下限燃焼温度よりも高い場合、即ち、炭化水素系燃料から水素含有ガスへの移行時から判定終了タイミングに達するまでの間において、検出温度が下限燃焼温度よりも低くなることがなかった場合には、水素含有ガスの供給状態での着火成功を判定する。

また、請求項１又は２の構成において、請求項４のように、着火判定部が、燃焼部の温度が水素含有ガスの供給状態での下限燃焼温度よりも高い状態が、所定時間を越えて連続した場合に、水素含有ガスの供給状態での着火成功を判定することができる。
かかる構成では、燃焼部の温度が最低値よりも閾値を超えて高いと判断されなくても、水素含有ガスの供給状態での下限燃焼温度よりも高い状態が所定時間を越えて連続すれば、水素含有ガスの供給状態での着火成功を判定する。

また、請求項１〜４のいずれか１つの構成において、請求項５のように、着火判定部が、燃焼部の温度が最低値よりも閾値を超えて高い状態が、所定時間を越えて連続した場合に、水素含有ガスの供給状態での着火成功を判定する構成とすることができる。
かかる構成では、着火判定タイミングにおいてそのときの温度が最低値よりも閾値を超えて高いと判断されるようになっても直ちに着火成功を判定せず、その後も所定時間を越えて、温度が最低値よりも閾値を超えて高いと判断され続けた場合、換言すれば、所定回以上連続して、温度が最低値よりも閾値を超えて高いと判断され続けた場合に、着火成功を判定する。

また、請求項１〜５のいずれか１つの構成において、請求項６のように、燃焼装置が、燃焼部に設けた点火装置と、炭化水素系燃料から水素含有ガスへの移行開始前に、点火装置の点火動作を開始させ、かつ、着火判定部が着火成功を判定した後に、点火装置の点火動作を停止させる点火制御部と、を更に備えるようにするとよい。
かかる構成では、炭化水素系燃料から水素含有ガスへの移行開始前に予め点火装置の点火動作を開始させておき、着火判定部が着火成功を判定した後に遅れて点火装置の点火動作を停止させる。

請求項７の燃料電池システムは、請求項１〜６のいずれか１つに記載の燃焼装置における燃焼部を、改質装置に設けた触媒の加熱用として備え、燃焼部に供給する水素含有ガスとして、燃料電池から排出されるオフガスを用いる構成とした。
かかる構成によると、改質装置に設けた触媒の加熱用としての燃焼部に対する燃料として、炭化水素系燃料から、燃料電池から排出されるオフガスへの移行がなされ、このオフガスの供給状態での着火判定を、前記最低値に基づいて行わせる。

また、請求項８の燃料電池システムは、請求項１〜６のいずれか１つに記載の燃焼装置における燃焼部を、改質装置に設けた触媒の加熱用として備え、燃焼部に供給する水素含有ガスとして、改質装置が炭化水素系燃料を改質して生成した水素リッチ改質ガスを用いる構成とした。
かかる構成によると、改質装置に設けた触媒の加熱用としての燃焼部に対する燃料として、炭化水素系燃料から、炭化水素系燃料を改質装置で改質して生成した水素リッチ改質ガスへの移行がなされ、この水素リッチ改質ガスの供給状態での着火判定を、前記最低値に基づいて行わせる。

請求項９の燃焼部の着火判定方法は、燃料として炭化水素系燃料と水素含有ガスとが選択的に供給される燃焼部における着火判定を行う着火判定方法であって、炭化水素系燃料から水素含有ガスへの移行時から周期的な着火判定タイミングまでの間における燃焼部の最低温度を求め、着火判定タイミングにおける燃焼部の温度が前記最低温度よりも閾値を超えて高い場合に水素含有ガスの供給状態における着火成功を判定するようにした。
かかる構成では、炭化水素系燃料から水素含有ガスへの移行時から周期的な着火判定タイミングまでの間における燃焼部の最低温度を求め、周期的な着火判定タイミング毎に、そのときの温度とそれまでの最低温度とを比較し、着火判定タイミングにおける温度が最低温度よりも閾値を超えて高い場合、換言すれば、着火判定タイミングにおける温度が最低温度よりも高く、かつ、その差が閾値を超えている場合に、水素含有ガスの着火に成功したものと判定する。

上記発明によると、温度の最低値を基準に、燃焼部における温度上昇を判断するので、着火成功による温度上昇を高応答・高精度に判定でき、また、複数の温度センサを必要とせず、コストを抑えることができる。

実施形態における燃料電池システムの概略構成図である。 実施形態におけるバーナ燃焼器及び改質器を示す一部断面図である。 実施形態においてオフガスをバーナ燃料として用いる場合の燃料電池システムの起動処理を示すフローチャートである。 実施形態において水素リッチ改質ガスをバーナ燃料として用いる場合の燃料電池システムの起動処理を示すフローチャートである。 バーナ燃料の移行時における着火判定処理の第１実施形態を示すフローチャートである。 実施形態におけるバーナ燃料の移行処理及び着火判定処理を、燃焼部の温度変化と共に示すタイムチャートである。 実施形態におけるバーナ燃料の移行処理及び着火判定処理を、燃焼部の温度変化と共に示すタイムチャートである。 バーナ燃料の移行時における着火判定処理の第２実施形態を示すフローチャートである。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る燃焼装置を含む燃料電池システムを示す構成ブロック図である。
本実施形態における燃料電池システムは、原燃料として灯油などの炭化水素系燃料を用いて発電を行なうものである。

図１に示すように、燃料電池システム１は、脱硫器２、改質装置として燃料処理システム（以下「ＦＰＳ」とする）３、固体高分子形燃料電池（以下「ＰＥＦＣ」とする）スタック４、インバータ５、及び、これらを収容する筐体６を備えている。
脱硫器２は、外部から供給される炭化水素系燃料から硫黄分を除去するものである。この脱硫器２は、脱硫触媒及びヒータを備え、脱硫触媒は、ヒータによって例えば２２０℃〜２３０℃に加熱され、炭化水素系燃料の脱硫処理に用いられる。

ＦＰＳ３は、炭化水素系燃料を改質して改質ガス（水素リッチ改質ガス）を生成するものであり、改質器（水素生成器）７，バーナ燃焼器（燃焼部）８，変成器９及び選択酸化器１１を有している。
改質器７は、脱硫処理後の炭化水素系燃料と水蒸気とを改質触媒で水蒸気改質反応させて、水素を含有する水蒸気改質ガスを生成する。
バーナ燃焼器８は、改質器７の改質触媒を加熱することで、水蒸気改質反応に必要な熱量を供給する。

変成器９は、改質器７が生成した水蒸気改質ガスを水性シフト反応させて、一酸化炭素ＣＯの濃度を低下させたシフト改質ガスを生成する。
また、選択酸化器１１は、変成器９が生成したシフト改質ガスを、空気の供給によって選択酸化反応させて一酸化炭素ＣＯの濃度を更に低下させ、ＰＥＦＣスタック４における発電反応に用いる改質ガス（水素リッチ改質ガス）を生成する。

ＰＥＦＣスタック４は、複数の電池セル（単セル）が複数直列接続されており、ＦＰＳ３が生成した改質ガス（水素リッチ改質ガス）を用いて発電する。ＰＥＦＣスタック４を構成する各電池セルは、アノードと、カソードと、アノード及びカソード間に配置した固体酸化物である電解質とを有しており、アノードに改質ガスを供給させると共に、カソードに空気を供給させることで、発電反応が行われる。
インバータ５は、前記ＰＥＦＣスタック４が出力するＤＣ電流をＡＣ電流に変換する。
筐体６は、その内部に、前述の脱硫器２、ＦＰＳ３、ＰＥＦＣスタック４及びインバータ５をモジュール化して収容する。

また、燃料電池システム１は、筐体６の外部からＦＰＳ３に炭化水素系燃料（ＬＰＧや都市ガスなどの気体燃料、又は、灯油などの液体燃料）を供給するための燃料ラインＬ１を備えている。
尚、本実施形態においては、前記炭化水素系燃料として灯油を用いる。
燃料ラインＬ１は、脱硫器２の下流側において、炭化水素系燃料を改質器７に供給する燃料ラインＬ１１と、炭化水素系燃料をバーナ燃焼器８に供給する燃料ラインＬ１２とに分岐する。
また、燃料ラインＬ１１及び燃料ラインＬ１２には、改質器７及びバーナ燃焼器８への炭化水素系燃料の供給量を調整する電磁バルブ１２，１３を設けてある。

更に、改質器７付近の燃料ラインＬ１１には、水蒸気改質に用いる水（原料水）を改質器７に供給するための水ラインＬ２が連結されている。
この水ラインＬ２は水タンク１５に連結し、また、水ラインＬ２には、改質器７への水の供給量を調整する電磁バルブ１４を設けてある。
また、水タンク１５には、筐体６の外部から水タンク１５に水を供給する水ラインＬ２１、及び、ＰＥＦＣスタック４で反応により生成したプロセス水を回収する回収水ラインＬ２２が連結されている。

更に、水タンク１５には、バーナ燃焼器８から排出された燃焼ガス（排出ガス）に含まれる水を回収する回収水ラインＬ２３が連結されている。
前記回収水ラインＬ２３を介した燃焼ガスからの水の回収は、バーナ燃焼器８において水素含有ガス（オフガス又は水素リッチ改質ガス）が燃焼される場合に行われるようになっている。
これは、バーナ燃焼器８において炭化水素系燃料を燃焼させた場合の燃焼ガスに比べて、水素含有ガスを燃焼させた場合の燃焼ガスには油成分が少なく、不純物の少ない水を回収できるためである。
尚、オフガスは、前記ＰＥＦＣスタック４から排出される未反応水素を含む水素含有ガスであり、水素リッチ改質ガスは、前記ＦＰＳ３で炭化水素系燃料を改質して生成された水素含有ガスである。

また、バーナ燃焼器８には、筐体６の外部から空気をバーナ燃焼器８に供給するためのバーナ用空気ラインＬ３１が連結されており、このバーナ用空気ラインＬ３１には、バーナ燃焼器８への空気の供給量を調整する電磁バルブ１６を設けてある。
また、ＰＥＦＣスタック４は、改質ガス供給ラインＬ４を介してＦＰＳ３と接続されており、ＰＥＦＣスタック４に対し、前記改質ガス供給ラインＬ４を介して改質ガス（水素リッチ改質ガス）が供給される。

また、前記改質ガス供給ラインＬ４の途中から分岐し、前記バーナ燃焼器８に接続されるバーナ用改質ガス供給ラインＬ１４が設けられ、このバーナ用改質ガス供給ラインＬ１４に設けた電磁バルブ２６と、前記バーナ用改質ガス供給ラインＬ１４の分岐部よりも下流側の改質ガス供給ラインＬ４に設けた電磁バルブ２７とを制御することで、ＦＰＳ３が生成した改質ガス（水素リッチ改質ガス）を直接バーナ燃焼器８に供給できるようになっている。
また、ＰＥＦＣスタック４には、筐体６の外部から空気を導入するための空気導入ラインＬ３２が接続され、この空気導入ラインＬ３２には、ＰＥＦＣスタック４への空気の供給量を調整する電磁バルブ１７を設けてある。

更に、ＰＥＦＣスタック４には、発電反応に寄与しなかった水素を含むオフガスを排出させるためのオフガスラインＬ５が連結され、このオフガスラインＬ５の下流側は、バーナ燃焼器８に連結され、バーナ燃料としてオフガスがバーナ燃焼器８に供給されるようになっている。また、オフガスラインＬ５には、バーナ燃焼器８へのオフガスの供給量を調整する電磁バルブ１８を設けてある。
上記のように、バーナ燃焼器８（燃焼部）には、炭化水素系燃料、オフガス（水素含有ガス）、水素リッチ改質ガス（水素含有ガス）のいずれかを、電磁バルブ１３，１８，２６，２７を制御することで、選択的に供給できるようになっている。
尚、バーナ用改質ガス供給ラインＬ１４及び電磁バルブ２６，２７を備えないシステムであってもよく、この場合、炭化水素系燃料とオフガス（水素含有ガス）とのいずれかを選択的にバーナ燃焼器８（燃焼部）に供給することになる。
また、水素含有ガスの供給ラインとして、Ｌ１４又はＬ５の少なくともいずれか一方を有していればよく、炭化水素系燃料と水素リッチ改質ガスとのいずれかを選択的にバーナ燃焼器８（燃焼部）に供給する構成とすることができる。
また、オフガスや改質ガスには炭化水素ガスであるメタンが含有される場合があるが、炭化水素を含有しているガスであっても、Ｌ１４又はＬ５からバーナ燃焼器８に導入されるガスは水素含有ガスであるものとする。
また、炭化水素系燃料から水素含有ガス（オフガス及び／又は水素リッチ改質ガス）への移行は、主燃料が炭化水素系燃料から水素含有ガスに移行する構成であればよく、例えば、水素含油ガスに移行した後も、炭化水素燃料が量を減じて継続的にバーナ燃焼器８に供給される場合も、炭化水素系燃料から水素含有ガスへの移行に含まれるものとする。

ここで、前記改質器７及びバーナ燃焼器（燃焼部）８の構造を詳細に説明する。
図２は、図１に示した改質器７及びバーナ燃焼器８の一部断面図である。
この図２に示すように、バーナ燃焼器（燃焼部）８は、バーナ燃料（炭化水素系燃料、オフガス、水素リッチ改質ガス）を空気と共に噴射するバーナ部１９、及び、バーナ燃焼を行うための燃焼筒２１を有している。

前記バーナ部１９には、前記燃料ラインＬ１２、オフガスラインＬ５、バーナ用空気ラインＬ３１、バーナ用改質ガス供給ラインＬ１４が連結され、また、連続して点火動作を行える点火装置としてイグナイタ２２が設けられており、バーナ燃料は、前記イグナイタ２２の火花点火によって着火燃焼する。
灯油などの液体の炭化水素系燃料を用いる場合、燃料ラインＬ１２又はバーナ燃焼器内部に気化器（図示省略）を配置してあり、灯油などの液体の炭化水素系燃料は、この気化器による気化後に燃焼筒２１に供給される。
燃焼筒２１は、バーナ燃焼空間Ｓを画定し、この燃焼筒２１内で燃焼が行われる。また、この燃焼筒２１には、該燃焼筒２１内の温度Ｔ（燃焼部の温度）を検出する温度センサ（熱電対）２３が備えられている。

一方、燃焼筒２１の外側を囲むように、円筒状の改質器筐体２４が配置され、燃焼筒２１の外周面と、改質器筐体２４の内周面との間に、環状の触媒収容空間ＳＣが形成される。
触媒収容空間ＳＣには、環状に形成された改質触媒容器２５が、改質器筐体２４の内周面及び燃焼筒２１の外周面に対してそれぞれに隙間ＳＲ１，ＳＲ２を有して挿置され、かつ、改質触媒容器２５のバーナ燃焼器８側の端面と、改質器筐体２４のバーナ燃焼器８側の端面との間にも隙間ＳＲＥが形成される。

改質触媒容器２５には、例えば、ニッケル若しくはルテニウムを主成分とする触媒（改質触媒）２５ａが充填され、脱硫された炭化水素系燃料と水蒸気とからなる原料ガスを前記改質触媒２５ａで水蒸気改質反応させて、水素を含有する水蒸気改質ガスを生成する。
改質触媒容器２５内には、改質触媒容器２５内の環状空間を内外に隔成する仕切り壁２５ｂが形成され、原料ガスは、改質触媒容器２５の下方端から仕切り壁２５ｂの内側に導入され、仕切り壁２５ｂの内側の改質触媒２５ａ中を下方から上方に向けて通過した後、バーナ燃焼器８側の端部で方向を転じて仕切り壁２５ａの外側の改質触媒２５ａ中を上方から下方に向けて通過し、最終的に、改質触媒容器２５の下方端から水蒸気改質ガスとして取り出される。

改質器筐体２４の下端側の周壁には、バーナ燃焼により発生する燃焼ガスを排出するため開口部２４ａが形成されており、燃焼筒２１で発生した燃焼ガスは、前記燃焼筒２１の外周面と改質触媒容器２５の内周面とで挟まれる環状空間ＳＲ１を通って、バーナ燃焼器８側の端部に向けて移動した後、前記改質触媒容器２５のバーナ燃焼器８側の端面を回り込むようにして、改質器筐体２４の内周面と改質触媒容器２５の外周面とで挟まれる環状空間ＳＲ２に入り、前記環状空間ＳＲ２をバーナ燃焼器８から離れる方向に移動した後、前記開口部２４ａを介して外部に排出される。
上記のようにして、燃焼筒２１（燃焼部）で発生した高温の燃焼ガスが、改質触媒容器２５の内周面及び外周面に沿って流れることで、改質触媒容器２５内の改質触媒２５ａ及び原料ガスが、前記改質触媒２５ａにおける吸熱反応に必要な温度（例えば７００℃〜８００℃）に加熱される。

また、前記燃料電池システム１は、図２に示すように、運転時にシステム全体を制御する制御装置３０を備えている。
前記制御装置３０は、マイクロプロセッサを含んで構成され、電磁バルブ１３，１６，１８，２６，２７を制御することで、バーナ燃焼器８に対する燃料（炭化水素系燃料、オフガス、水素リッチ改質ガス）及び空気の供給をそれぞれ制御し、また、電磁バルブ１２，１４を制御することで、改質器７に対する炭化水素系燃料及び原料水の供給量をそれぞれ制御する。

図３は、燃料電池システム１の起動時に、制御装置３０により実行される制御処理手順を示すフローチャートである。
尚、図３のフローチャートに示す処理手順は、バーナ燃焼器８に対して供給する燃料として、炭化水素系燃料とオフガス（水素含有ガス）とのいずれかを選択的に用いる場合を示す。
図３のフローチャートに示す制御処理は、例えば、起動スイッチ３１のオン操作信号が制御装置３０に入力されることで開始される。
まず、電磁バルブ１３，１６を制御して、バーナ燃焼器８に炭化水素系燃料及び空気を供給し（Ｓ１０１）、イグナイタ２２によって着火燃焼させる。これにより、バーナ燃焼器８の燃焼排ガスが改質触媒２５ａを加熱するようになる。

ＦＰＳ３で改質ガスが生成されるようになるまでは、バーナ燃焼器８に供給できるオフガスが発生しないので、起動時はバーナ燃料として灯油などの炭化水素系燃料を用い、改質熱を発生させる。
燃料電池システム１の起動時には、炭化水素系燃料が燃焼することで、燃焼部の温度Ｔが常温から急激に上昇し、かつ、燃料としての炭化水素系燃料を安定して供給できるので、着火判定は、燃焼部温度の上昇速度が判定速度を超えたことや、燃焼部温度が着火判定温度を超えたことなどに基づいて高精度に行える。

バーナ燃焼器８における炭化水素系燃料の燃焼によって改質触媒２５ａの温度が高まると、ＦＰＳ３における改質ガス（水素リッチ改質ガス）の生成を開始させるべく、電磁バルブ１２，１４を制御して、改質器７に向けて炭化水素系燃料及び原料水（原料ガス）を供給する（Ｓ１０２）。
前記原料ガスの供給によって、ＦＰＳ３により改質ガス（水素リッチ改質ガス）が生成され、生成された改質ガス（水素リッチ改質ガス）を、改質ガス供給ラインＬ４を介してＰＥＦＣスタック４に供給させる。

また、電磁バルブ１７を制御して、ＰＥＦＣスタック４のカソードに空気を供給する（Ｓ１０３）。
ＰＥＦＣスタック４への発電用空気の供給の開始は、改質器７に対する原料ガスの供給開始前、又は、改質器７に対する原料ガスの供給開始と同時であってもよい。
その後、ＰＥＦＣスタック４が所定の温度まで昇温された後、ＰＥＦＣスタック４から電流を取り出すことにより、ＰＥＦＣスタック４による発電が開始される。このとき、ＰＥＦＣスタック４からはオフガスが排出される。

ＰＥＦＣスタック４からオフガスが排出されるようになると、バーナ燃料を炭化水素系燃料からオフガス（水素含有ガス）に移行させるために、まず、電磁バルブ１３を制御して、バーナ燃焼器８への炭化水素系燃料の供給を停止し（Ｓ１０４）、続いて電磁バルブ１８を制御してバーナ燃焼器８にオフガスを供給させる（Ｓ１０５）。このとき、電磁バルブ１６を制御して、オフガスの燃焼に最適な空気の供給量に制御する。
尚、電磁バルブ１８を制御してオフガスの供給を開始し、続いて電磁バルブ１３を制御して炭化水素系燃料の供給を停止させてもよい。

上記のように、バーナ燃焼器８へ供給されるバーナ燃料として、起動直後は炭化水素系燃料を用いるが、ＰＥＦＣスタック４による発電が開始され、ＰＥＦＣスタック４からオフガス（水素含有ガス）が排出されるようになると、バーナ燃焼器８へ供給するバーナ燃料を、炭化水素系燃料からオフガス（水素含有ガス）に移行させるようになっている。
また、制御装置３０（点火制御部）は、バーナ燃料の炭化水素系燃料からオフガスへの移行時は、移行開始前から、イグナイタ２２による短周期での火花点火動作を開始させ、オフガス（水素含有ガス）をバーナ燃料とする状態で着火成功を判定すると、その後にイグナイタ２２による短周期での火花点火動作を停止させるようになっている。

尚、前記炭化水素系燃料からオフガスへの移行処理においては、炭化水素系燃料の供給停止とオフガスの供給開始とを略同時に行っても良いし、また、炭化水素系燃料の供給停止に先立ってオフガスの供給を開始させ、その後、炭化水素系燃料の供給を停止させることで、炭化水素系燃料とオフガスとの双方をバーナ燃焼器８に供給させる混焼工程を、炭化水素系燃料を燃焼させる工程とオフガスを燃焼させる行程との間に設定することができる。
また、前記炭化水素系燃料から水素リッチ改質ガス（水素含有ガス）へ移行させることもでき、係るバーナ燃料の移行処理を行わせる場合の処理手順を、図４のフローチャートに従って説明する。

図４のフローチャートに示す制御処理は、図３に示した処理と同様に、例えば、起動スイッチ３１のオン操作信号が制御装置３０に入力されることで開始される。
そして、まず、電磁バルブ１３，１６を制御して、バーナ燃焼器８に炭化水素系燃料及び空気を供給し（Ｓ１１１）、イグナイタ２２によって着火燃焼させる。これにより、バーナ燃焼器８の燃焼排ガスが改質触媒２５ａを加熱するようになる。

ＦＰＳ３で改質ガスが生成されるようになるまでは、改質ガスをバーナとして用いることができないので、起動時はバーナ燃料として灯油などの炭化水素系燃料を用い、改質熱を発生させる。
燃料電池システム１の起動時には、炭化水素系燃料が着火燃焼することで、燃焼部の温度Ｔが常温から急激に上昇し、かつ、燃料としての炭化水素系燃料を安定して供給できるので、着火判定は、燃焼部温度の上昇速度が判定速度を超えたことや、燃焼部温度が着火判定温度を超えたことなどに基づいて高精度に行える。

バーナ燃焼器８における炭化水素系燃料の燃焼によって改質触媒２５ａの温度が高まると、ＦＰＳ３における改質ガス（水素リッチ改質ガス）の生成を開始させるべく、電磁バルブ１２，１４を制御して、改質器７に向けて炭化水素系燃料及び原料水（原料ガス）を供給する（Ｓ１１２）。
前記原料ガスの供給によって、ＦＰＳ３により改質ガス（水素リッチ改質ガス）が生成されるようになると、バーナ燃料を炭化水素系燃料から改質ガス（水素リッチ改質ガス）に移行させるために、まず、電磁バルブ１３を制御して、バーナ燃焼器８への炭化水素系燃料の供給を停止し（Ｓ１１３）、続いて電磁バルブ２６，２７を制御してバーナ燃焼器８に改質ガス（水素リッチ改質ガス）を供給させる（Ｓ１１４）。
尚、電磁バルブ２６、２７を制御してオフガスの供給を開始し、続いて電磁バルブ１３を制御して炭化水素系燃料の供給を停止させてもよい。

このとき、電磁バルブ１６を制御して、改質ガス（水素リッチ改質ガス）の燃焼に最適な空気の供給量に制御し、また、改質ガス（水素リッチ改質ガス）をバーナ燃焼器８と共にＰＥＦＣスタック４に対しても十分に供給できるようになると、前記電磁バルブ２６，２７を制御して、バーナ燃焼器８とＰＥＦＣスタック４との双方に改質ガス（水素リッチ改質ガス）供給させる。
次いで、電磁バルブ１７を制御して、ＰＥＦＣスタック４のカソードに空気を供給する（Ｓ１１５）。ＰＥＦＣスタック４への発電用空気の供給の開始は、改質器７に対する原料ガスの供給開始前、又は、改質器７に対する原料ガスの供給開始と同時であってもよい。

その後、ＰＥＦＣスタック４が所定の温度まで昇温された後、ＰＥＦＣスタック４から電流を取り出すことにより、ＰＥＦＣスタック４による発電が開始される。このとき、ＰＥＦＣスタック４からはオフガスが排出されるが、ここで、バーナ燃焼器８に供給する燃料を改質ガス（水素リッチ改質ガス）からオフガスに移行させても良い。
尚、前記炭化水素系燃料から改質ガス（水素リッチ改質ガス）への移行処理においても炭化水素系燃料の供給停止に先立って改質ガス（水素リッチ改質ガス）の供給を開始させ、その後、炭化水素系燃料の供給を停止させることで、炭化水素系燃料と改質ガス（水素リッチ改質ガス）との双方をバーナ燃焼器８に供給させる混焼工程を、炭化水素系燃料を燃焼させる工程とオフガスを燃焼させる行程との間に設定することができる。

ここで、制御装置３０による炭化水素系燃料から水素含有ガス（オフガス又は水素リッチ改質ガス）への移行時における着火判定処理の様子、換言すれば、制御装置３０の着火判定部としての機能（着火判定方法）を、図５のフローチャートを用いて説明する。
まず、バーナ燃料の移行処理に伴う温度変化の検出を開始させるタイミング（炭化水素系燃料から水素含有ガスへの移行時）であるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。

前記温度変化の検出開始タイミングは、例えば、炭化水素系燃料から水素含有ガスへの移行条件が成立した時点（例えば、オフガスや水素リッチ改質ガスの発生判定時点）や、バーナ燃料の移行処理に先立ってイグナイタ２２による点火動作を開始した時点や、移行開始から所定時間だけ前の時点や、炭化水素系燃料の供給遮断時点や、水素含有ガスの供給開始時点や、炭化水素系燃料の供給遮断時点又は水素含有ガスの供給開始時点から所定時間後に設定することができる。
温度変化の検出開始タイミングになると（換言すれば、炭化水素系燃料から水素含有ガスへの移行時であると判断されると）、そのときに前記温度センサ２３で検出された燃焼筒２１内の温度（燃焼部の温度）Ｔを読み込む（ステップＳ２０２）。

次いで、温度変化の検出開始タイミングにおいて読み込んだ温度Ｔを、初期値として最低温度Ｔminにセットする（ステップＳ２０３）。
次いで、前記検出開始タイミングからの経過時間が最大判定時間（例えば４分〜１０分程度）に達しているか否か、換言すれば、炭化水素系燃料から水素含有ガスへの移行後に設定した判定終了タイミングに達しているか否かを判断する（ステップＳ２０４）。
前記検出開始タイミングから最大判定時間が経過した時点を、着火判定の終了タイミングとするものであり、前記検出開始タイミングからの経過時間が最大判定時間に達していなければ、水素含有ガス（オフガス又は水素リッチ改質ガス）の供給状態で着火に成功したか否かを判断させるべく、前記温度センサ２３で検出された（最新の）燃焼筒２１内の温度（燃焼部の温度）Ｔを読み込む（ステップＳ２０５）。

そして、前回までの最低温度Ｔminと、今回検出した燃焼部の温度Ｔとを比較し（ステップＳ２０６）、前回までの最低温度Ｔminよりも今回検出した燃焼部の温度Ｔが低ければ、今回検出した燃焼部の温度Ｔを最低温度Ｔminにセットする（ステップＳ２０７）。
これにより、失火による温度降下中であれば、最低温度Ｔminは周期的に最新の検出温度に更新されることになる。

一方、今回検出した燃焼部の温度Ｔが前回までの最低温度Ｔmin以上であれば、最低温度Ｔminの更新は行わず、今回検出した燃焼部の温度Ｔから前回までの最低温度Ｔminを減算した温度（最低温度Ｔminからの最新温度の上昇分）が、閾値ΔＴ（例えば５℃〜１０℃程度）以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０８）。
換言すれば、今回の着火判定タイミングにおいて温度センサ２３で検出された燃焼部の温度Ｔがそれまでの最低温度（最低値）Ｔminよりも閾値ΔＴ以上に高いか否かを判断する。

前記最低温度Ｔminを更新した場合（Ｔmin＞Ｔであった場合）、及び、Ｔmin≦Ｔであって、かつ、今回検出した燃焼部の温度Ｔから前回までの最低温度Ｔminを減算した温度が閾値ΔＴ未満であると判断された場合には、再度、最大判定時間に達したか否かを判断する処理（ステップＳ２０４）に戻る。
これにより、最大判定時間に達するまでは、微小時間間隔（一定周期）の着火判定タイミング毎に、前回までの最低温度Ｔminと今回検出した燃焼部の温度Ｔとを比較して、最低温度Ｔminの更新処理、更に、Ｔmin≦Ｔであった場合には最低温度Ｔminと今回検出した燃焼部の温度Ｔとの比較が繰り返される。

このため、前記最低温度Ｔminは、温度変化の検出開始タイミング（炭化水素系燃料から水素含有ガスへの移行時）から今回の着火判定タイミングまでの間における燃焼部の温度Ｔの最低値を示すことになる。
そして、今回検出した燃焼部の温度Ｔから前回までの最低温度Ｔminを減算した温度（最低温度Ｔminからの最新温度の上昇分）が、閾値ΔＴ以上であると判断された場合には、水素含有ガス（オフガス又は水素リッチ改質ガス）の供給状態での着火成功を判定する（ステップＳ２０９）。

換言すれば、今回の着火判定タイミングにおいて温度センサ２３で検出された燃焼部の温度Ｔが、検出開始タイミング（炭化水素系燃料から水素含有ガスへの移行時）から今回までの間における最低温度（最低値）Ｔminよりも閾値ΔＴ以上に高いと判断すると、水素含有ガス（オフガス又は水素リッチ改質ガス）の供給状態での着火成功を判定する。
着火成功を判定すると、その後遅れてイグナイタ２２の点火動作を停止させ、停止指令が発生するまで燃料電池システムの運転を継続させる。

一方、着火判定を開始してからの経過時間が前記最大判定時間に達するまでの間に（着火判定の終了タイミングになるまでの間に）、一定周期毎に最低温度Ｔminと検出温度Ｔとの比較（着火判定処理）を繰り返しても、着火成功が判定されなかった場合には、最大判定時間に達するまでの間の最低温度Ｔminと、水素含有ガス（オフガス又は水素リッチ改質ガス）の供給状態での下限燃焼温度Ｔｈとを比較する（ステップＳ２１０）。
前記下限燃焼温度Ｔｈは、水素含有ガス（オフガス又は水素リッチ改質ガス）を燃焼させたときの燃焼部温度Ｔの下限値であり、水素含有ガスが継続して燃焼していれば、燃焼部の温度Ｔが下回ることがない温度である。

最大判定時間に達した時点、即ち、判定終了タイミングにおける最低温度Ｔminが、下限燃焼温度Ｔｈ以上である場合には、燃料を炭化水素系燃料から水素含有ガス（オフガス又は水素リッチ改質ガス）に移行させてから最大判定時間が経過するまでの間、燃焼部の温度Ｔが一度も下限燃焼温度Ｔｈを下回らず、下限燃焼温度Ｔｈ以上の温度を維持したことを示す。
ここで、前述のように、下限燃焼温度Ｔｈは、水素含有ガスが継続して燃焼していれば、燃焼部の温度Ｔが下回ることがない温度であるから、最大判定時間だけ下限燃焼温度Ｔｈ以上の温度を維持していた場合には、水素含有ガスの供給状態で着火に成功し、安定した燃焼状態を維持しているものと推定されるので、水素含有ガス（オフガス又は水素リッチ改質ガス）の供給状態での着火成功を判定する（ステップＳ２０９）。

一方、判定終了タイミングにおける最低温度Ｔminが下限燃焼温度Ｔｈ未満であった場合には、最大判定時間が経過するまでの間に、燃焼部温度Ｔが下限燃焼温度Ｔｈ未満になったことがあること、換言すれば、一時的であったとしても失火が発生したことを示すから、着火に成功したとは判定できず、しかも、最低温度（最低値）Ｔminから閾値ΔＴ以上の温度上昇が最大判定時間内で発生しなかったので、既定時間内で着火状態に至らなかった着火失敗（タイムアウト：着火処理の時間切れ）を判定する（ステップＳ２１１）。
着火失敗（タイムアウト）を判定すると、アラーム（警告）を発し、空気・炭化水素系燃料・原料水などの供給を停止させて燃料電池システムをリセットする。

次に、上記の着火判定処理の作用・効果を、図６のタイムチャートを参照しつつ説明する。
図６のタイムチャートは、バーナ燃料を、炭化水素系燃料から水素含有ガスに移行させたときの温度変化の一例を示す。
尚、図６では、バーナ燃料を炭化水素系燃料（灯油）とする工程を工程１とし、その後のバーナ燃料を水素含有ガス（オフガス又は水素リッチ改質ガス）とする工程を工程２として示してある。

図６に示す例では、時刻ｔ２において、バーナ燃料を炭化水素系燃料から水素含有ガスに移行させるが、該移行時点（切り替え時点）ｔ２よりも前の時刻ｔ１から、イグナイタ２２による点火動作を開始させ、水素含有ガスの着火性能を確保できるようにしている。
時刻ｔ２において、炭化水素系燃料の供給を停止させ、略同時に水素含有ガスの供給を開始させ、炭化水素系燃料から水素含有ガスへ移行させる（切り替える）と、直後は、炭化水素系燃料と水素含有ガスとの混焼状態となり、燃焼部の温度は、切り替え以前の炭化水素系燃料の燃焼時における温度（例えば７５０℃程度）よりも一時的に上昇する場合がある。図６に示す例では、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間が、混焼による温度上昇期間である。

但し、水素含有ガスへの移行直後（バーナ燃焼器８への水素含有ガスの供給開始直後）は、バーナ燃焼器８に対する水素含有ガスの供給が安定せず、水素含有ガスの供給が一時的に滞ったりすることでバーナ燃焼器８が失火し、燃焼部の温度Ｔが降下することがある。図６に示す例では、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間が、水素含有ガスの供給が一時的に滞ったことなどによる燃焼部の温度降下期間である。
炭化水素系燃料の供給停止に先立って水素含有ガスの供給を開始させ、水素含有ガスの燃焼が安定化するのを待って、炭化水素系燃料の供給停止を行えば、過渡的な失火を回避してバーナ燃料の切り替えを行えるが、この場合、混焼時間が長くなることで、過剰な温度上昇を招くことになってしまう。

そこで、温度の過剰上昇を回避すべく、混焼時間を短くすると、水素含有ガスの供給が不安定な状態で水素含有ガス単独の燃焼に移行することになり、失火を生じさせることになってしまい、温度の過剰上昇を避けようとすると、図６の時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間に示されるような温度降下が発生することがある。
上記のような失火による温度降下の間も、イグナイタ２２による点火動作は継続され、また、時間経過に伴って水素含有ガスの供給安定性が改善されるため、途中で着火に成功し、そのまま水素含有ガスの安定燃焼状態に移行する場合があるが、一時的に着火したものの直ぐに失火状態に戻ってしまう場合もあり、図６に示す例では、時刻ｔ４で着火による温度上昇に転じたものの直ぐに失火し、時刻ｔ５から再度温度が降下し始める場合を示す。

また、図６に示す例では、時刻ｔ６の時点で着火しその後安定的な水素含有ガスの燃焼状態を保持したため、燃焼部の温度Ｔが漸増し、最終的に、水素含有ガスの燃焼状態での安定温度付近（例えば７３０℃程度）に収束している。
本実施形態の着火判定では、最低温度Ｔminに対する上昇分が閾値ΔＴ以上の場合に着火判定を行う構成であり、例えば、図６に示す例では、前記最低温度Ｔminは、時刻ｔ３までは、炭化水素系燃料をバーナ燃料とする場合の燃焼部の温度（例えば７５０℃程度）に保持されることになり、バーナ燃料の移行に伴う混焼状態で温度上昇すると、燃焼部の温度Ｔは最低温度Ｔminを超える温度になる。

但し、前記閾値ΔＴとして、前記混焼状態による温度上昇分を上回るような値を予め設定し、前記混焼状態による温度上昇に対しては、着火判定がなされないようにしてある。換言すれば、混焼状態による温度上昇が、閾値ΔＴ以上になることがないように、バーナ燃料の移行が行われるようにしてある。
前記混焼状態の後で、水素含有ガスの供給が滞ることで、燃焼部の温度Ｔが降下すると、これに応じて最低温度Ｔminもより低い温度に更新され、一時的な着火による温度上昇が発生する直前の時刻ｔ４の時点では、この時刻ｔ４での検出温度が最低温度Ｔminにセットされることになる。

一時的な着火による温度上昇が発生すると、時刻ｔ４での検出温度である最低温度Ｔminよりも温度が高くなるが、係る一時的な温度上昇に対しても着火判定されないように、前記閾値ΔＴが予め設定されており、一時的な着火によって温度がピーク値を示す時刻ｔ５における温度Ｔでも、時刻ｔ４での検出温度である最低温度Ｔminに対する相対比較に基づいて着火成功が判定されることはない。
そして、前記一時的な着火状態から失火状態に戻り、温度Ｔが漸減すると、これに応じて最低温度Ｔminをより低い温度に更新し、時刻ｔ６の時点では、そのときの検出温度Ｔを最低温度Ｔminに設定する。

前記時刻ｔ６の後の温度上昇過程で、周期的に最低温度Ｔmin（時刻ｔ６での検出温度）と最新の検出温度Ｔとを比較し、最終的に、時刻ｔ６での温度Ｔよりも閾値ΔＴ以上に高くなった時点（時刻ｔ７）において着火成功を判定する。
換言すれば、前記閾値ΔＴは、混焼や一時的な着火による温度上昇で着火成功を判定することがなく、かつ、失火状態から安定した燃焼状態に移行し順調に温度上昇して初めて着火成功を判定するように、予め適合してある。

そして、着火成功を判定した時刻ｔ７から予め設定した遅延時間が経過した時点である時刻ｔ８において、イグナイタ２２による点火動作を停止する。
このように、最低温度Ｔminからの上昇分に基づいて着火判定する構成であるから、例えば、時刻ｔ２，時刻ｔ４，時刻ｔ６直後の温度上昇率（温度上昇速度）が同程度であったとしても、時刻ｔ２，時刻ｔ４からの温度上昇では、最終的に到達する最高温度と時刻ｔ２，時刻ｔ４での温度Ｔとの偏差が閾値ΔＴ未満であり、着火成功は判定されない。

一方、時刻ｔ６からの温度上昇では、時刻ｔ６での温度Ｔを起点として、実際に着火に成功したことに基づいて順調に温度上昇することで、時刻ｔ６での温度Ｔよりも閾値ΔＴ以上に高い温度Ｔにまで上昇し、閾値ΔＴ以上の温度上昇を判定した時点（時刻ｔ７）において、着火成功を判定する。
換言すれば、実際に着火に成功したことに基づいて順調に温度上昇すれば、仮に、温度上昇勾配が、混焼による温度上昇や一時的な着火による温度上昇時よりも緩やかであったとしても、着火成功を判定することができる。

このように、本実施形態の着火判定処理によれば、混焼による温度上昇や一時的な着火による温度上昇に基づいて着火成功を誤検出することがなく、また、水素含有ガスの燃焼時の安定温度（到達目標温度）に達する前に着火成功を判断でき、かつ、複数の温度センサを必要としないので、着火成功を高応答・高精度に判定でき、燃焼装置のコストを抑えることができる。
一方、炭化水素系燃料から水素含有ガスへの移行時に、失火することなく水素含有ガスの安定燃焼状態になった場合には、図６中に一点鎖線で示すように、下限燃焼温度Ｔｈ以上の温度域で燃焼部の温度Ｔが変化し、判定終了タイミングにおける最低温度Ｔminが、下限燃焼温度Ｔｈ以上であると判断することで、着火成功を判定する。

尚、図６のタイムチャートでは、炭化水素系燃料の供給遮断と略同時に、水素含有ガス（オフガス又は水素リッチ改質ガス）のバーナ燃焼器（燃焼部）８への供給開始を行わせる例を示したが、図７のタイムチャートに示すように、炭化水素系燃料の供給遮断に先立って水素含有ガス（オフガス又は水素リッチ改質ガス）の供給を開始させ、水素含有ガスの供給開始後に炭化水素系燃料の供給を遮断させる構成においても、上記同様の作用・効果を得ることができる。

ところで、図５のフローチャートに示した実施形態では、温度変化の検出開始タイミングから今回の着火判定タイミングまでの間における最低温度（最低値）Ｔminよりも現時点の温度Ｔが閾値ΔＴ以上に高いと判断した時点で、直ちに着火成功を判定したが、ΔＴ≦Ｔ−Ｔminである状態が所定時間以上継続していることを条件に着火成功を判定させることができ、係る構成とした第２実施形態を、図８のフローチャートを用いて説明する。
図８のフローチャートにおいて、ステップＳ２２１〜２２７の各ステップでは、図５のフローチャートのステップＳ２０１〜２０７と同様な処理を実行するので、詳細な説明は省略する。

第２実施形態では、最低温度（最低値）Ｔminの更新を行った（ステップＳ２２７）場合、次いで、今回検出した燃焼部の温度Ｔが前記下限燃焼温度Ｔｈ以上であるか否かを判断する（ステップＳ２２８）。
そして、今回検出した燃焼部の温度Ｔが前記下限燃焼温度Ｔｈ以上の場合には、このＴ≧Ｔｈの状態が所定時間以上継続しているか否かを判断し（ステップＳ２３０）、Ｔ≧Ｔｈの状態が所定時間以上継続していれば、水素含有ガス（オフガス又は水素リッチ改質ガス）をバーナ燃料とする燃焼における着火成功を判定する（ステップＳ２３１）。

失火によって温度Ｔが降下する場合には、直ぐに下限燃焼温度Ｔｈを下回るようになり、Ｔ≧Ｔｈの状態が所定時間以上継続することはないので、最低温度（最低値）Ｔminの更新を行うような温度Ｔの降下状態であっても、温度Ｔが継続して下限燃焼温度Ｔｈを上回っている場合には、水素含有ガスの安定燃焼状態であって、炭化水素系燃料での燃焼温度から水素含有ガスでの燃焼温度に向けて漸減している状態であるものと推定されるので、着火成功を判定する。

一方、Ｔ＜Ｔｈである場合、又は、Ｔ≧Ｔｈであってもその継続時間が所定時間未満である場合には、判定終了タイミングに達しているか否かを判断する処理（ステップＳ２２４）に戻る。
また、最大判定時間（判定終了タイミング）に達していない状態であると判断され（ステップＳ２２４）、前記温度センサ２３で検出された燃焼筒２１内の温度（燃焼部の温度）Ｔを読み込み（ステップＳ２２５）、Ｔmin＞Ｔであると判断すると（ステップＳ２２６）、今回検出した燃焼部の温度Ｔから前回までの最低温度Ｔminを減算した温度（最低温度Ｔminからの最新温度の上昇分）が、閾値ΔＴ（例えば５℃〜１０℃程度）以上であるか否か（ΔＴ≦Ｔ−Ｔminが成立するか否か）を判断する（ステップＳ２２９）。

図５のフローチャートに示した第１実施形態では、ΔＴ≦Ｔ−Ｔminであると判断された時点で直ちに着火成功を判定したが、図８のフローチャートに示す第２実施形態では、ΔＴ≦Ｔ−Ｔminと判断されると、更に、ΔＴ≦Ｔ−Ｔminが成立する状態が所定時間以上継続しているか（着火判定タイミングの所定回以上連続してΔＴ≦Ｔ−Ｔminであるか）否かを判断する（ステップＳ２３０）。
そして、今回ΔＴ≦Ｔ−Ｔminが成立していると判断されても、ΔＴ≦Ｔ−Ｔminの継続時間が前記所定時間に満たない場合（ΔＴ≦Ｔ−Ｔminであると判断された着火判定タイミングの連続回数が所定回に満たない場合）には、着火成功を判定することなく、最大判定時間が経過しているか否かを判断するステップ（ステップＳ２２４）に戻る。

一方、ΔＴ≦Ｔ−Ｔminの継続時間が前記所定時間に達すると、水素含有ガス（オフガス又は水素リッチ改質ガス）をバーナ燃料とする燃焼における着火成功を判断する（ステップＳ２３１）。また、着火成功を判定しないまま、最大判定時間が経過した場合には、着火失敗（タイムアウト）を判定する（ステップＳ２３２）。
上記構成によると最低温度Ｔminよりも閾値ΔＴ以上に高い温度を所定時間以上維持しないと着火成功を判定しないから、より着火判定の精度を向上させることができ、また、第１実施形態に比べて閾値ΔＴをより小さい値に設定しても判定精度を維持することが可能である。

尚、ΔＴ≦Ｔ−Ｔminの継続時間の判定に用いる所定時間は予め記憶された一定値であってもよいし、例えば、燃焼部温度Ｔの上昇変化速度が速いほど短い時間に設定して、判定応答を速めることができる。
燃焼部温度Ｔの上昇変化速度が遅い場合には、燃焼が不安定で失火に至る可能性が高いと推定できるため、判定精度を確保するために、前記所定時間を長くする。逆に、燃焼部温度Ｔの上昇変化が速い場合には、水素含有ガス（オフガス又は水素リッチ改質ガス）の安定した燃焼で順調に温度上昇しているものと推定できるため、前記所定時間を短くして判定処理の応答を高める。
また、第１実施形態を示す図５のフローチャートにおいて、Ｔ≧Ｔｈの状態が所定時間以上継続したときに着火成功を判定させることができ、逆に、第２実施形態を示す図８のフローチャートにおいて、判定終了タイミングにおける最低温度Ｔminが、下限燃焼温度Ｔｈ以上の場合に着火成功を判定させることができる。
尚、図７は、下限燃焼温度Ｔｈは炭化水素系燃料供給時の燃焼部温度より低い場合の例であるが、下限燃焼温度Ｔｈが炭化水素系燃料供給時の燃焼部温度よりも高い場合は、図８のステップＳ２３０で判定する所定時間を、混焼による一時的な温度上昇の時間よりも長くなるように設定することで同様の判定が可能である。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、バーナ燃焼器８（燃焼部）に用いる炭化水素系燃料として灯油を例示したが、この他、ガソリン、ナフサ、軽油、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、バイオマスを利用したバイオ燃料を用いてもよく、更に、炭化水素系燃料は液体燃料に限定されず、都市ガスなどの気体燃料であってもよい。
また、燃焼部の温度は、燃焼部に供給する燃料だけでなく温度センサ２３の取り付け位置（センシング位置）によっても異なるため、図６及び図７に記載の温度変遷傾向に限定されない。
また、上記実施形態では、ＰＥＦＣスタック４を備えた燃料電池システム１としたが、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）スタックを備えた燃料電池システムでもよい。

また、例えば、改質器７と変成器９とを一体的に形成したり、改質器７と変成器９と選択酸化部１１とを一体的に形成したり、脱硫器２と改質器７と変成器９とを一体的に形成したりすることができる。
また、バーナ燃焼器８が、変成器９に備えられるシフト触媒（例えばＦｅ−Ｃｒの混合酸化物）の加熱用として用いられるものであってもよい。

１…燃料電池システム１、３…燃料処理システム（ＦＰＳ）、４…固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）スタック、７…改質器、８…バーナ燃焼器（燃焼部）、９…変成器、１１…選択酸化器、２１…燃焼筒、２２…イグナイタ（点火装置）、２３…温度センサ、３０…制御装置（着火判定部、点火制御部）

Claims (9)

1. 燃料として炭化水素系燃料と水素含有ガスとが選択的に供給される燃焼部と、
   前記燃焼部の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサの検出信号を受けて前記燃焼部における着火判定を行う着火判定部と、
   を含み、
   前記着火判定部が、
   前記炭化水素系燃料から水素含有ガスへの移行時から周期的な着火判定タイミングまでの間における前記燃焼部の温度の最低値を、前記温度センサの検出信号に基づいて検出し、前記着火判定タイミングにおいて前記温度センサで検出された前記燃焼部の温度が前記最低値よりも閾値を超えて高い場合に、前記水素含有ガスの供給状態での着火成功を判定する燃焼装置。
2. 前記着火判定部が、前記炭化水素系燃料から水素含有ガスへの移行後に設定した判定終了タイミングまでの間に着火成功を判定しなかった場合に、前記水素含有ガスの供給状態での着火失敗を判定する請求項１記載の燃焼装置。
3. 前記着火判定部が、前記判定終了タイミングに達したときの前記最低値が、前記水素含有ガスの供給状態での下限燃焼温度よりも高い場合に、前記水素含有ガスの供給状態での着火成功を判定する請求項２記載の燃焼装置。
4. 前記着火判定部が、前記燃焼部の温度が前記水素含有ガスの供給状態での下限燃焼温度よりも高い状態が、所定時間を越えて連続した場合に、前記水素含有ガスの供給状態での着火成功を判定する請求項１又は２記載の燃焼装置。
5. 前記着火判定部が、前記燃焼部の温度が前記最低値よりも閾値を超えて高い状態が、所定時間を越えて連続した場合に、前記水素含有ガスの供給状態での着火成功を判定する請求項１〜４のいずれか１つに記載の燃焼装置。
6. 前記燃焼装置が、
   前記燃焼部に設けた点火装置と、
   前記炭化水素系燃料から水素含有ガスへの移行開始前に、前記点火装置の点火動作を開始させ、かつ、前記着火判定部が着火成功を判定した後に、前記点火装置の点火動作を停止させる点火制御部と、
   を更に備える請求項１〜５のいずれか１つに記載の燃焼装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の燃焼装置における燃焼部を、改質装置に設けた触媒の加熱用として備え、
   前記燃焼部に供給する水素含有ガスとして、燃料電池から排出されるオフガスを用いる燃料電池システム。
8. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の燃焼装置における燃焼部を、改質装置に設けた触媒の加熱用として備え、
   前記燃焼部に供給する水素含有ガスとして、前記改質装置が前記炭化水素系燃料を改質して生成した水素リッチ改質ガスを用いる燃料電池システム。
9. 燃料として炭化水素系燃料と水素含有ガスとが選択的に供給される燃焼部における着火判定を行う着火判定方法であって、
   前記炭化水素系燃料から水素含有ガスへの移行時から周期的な着火判定タイミングまでの間における前記燃焼部の最低温度を求め、
   前記着火判定タイミングにおける燃焼部の温度が前記最低温度よりも閾値を超えて高い場合に前記水素含有ガスの供給状態における着火成功を判定する燃焼部の着火判定方法。

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