JP6379564B2 - 燃料電池システム - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池システムに関する。
燃料電池システムの一形式として、特許文献１に示されているものが知られている。燃料電池システムは、特許文献１の図１に示すように、原料ガスを改質器２Ａに供給するための原料ガス通路６に、上流から順番に、原料ガスの脱硫を行う第一脱硫器１００および第二脱硫器２００並びに原料ガスの流量を計測する流量計３００が配設されている。脱硫器１００，２００の脱硫剤は、原料ガスに含まれる硫黄だけでなく原料ガスそのもの（主として炭化水素（メタンやブタン等））をも吸着する性質を有する。また、原料ガスの吸着量が脱硫剤温度によって異なるため、脱硫剤温度の変化に伴って、原料ガスが脱硫剤に対して吸着または脱離する。よって、脱硫器１００，２００に供給された原料ガス流量と脱硫器１００，２００から導出された原料ガス流量とが脱硫剤温度の変化に伴って変動することにより、改質器２Ａに供給される原料ガス流量が変動する場合がある。そこで、燃料電池システムは、流量計３００を脱硫器１００，２００よりも下流に配設して、その部位の原料ガス流量に基づいて原料ガス流量を制御することにより、改質器２Ａに供給される原料ガス流量の制御を精度よく行っている。
特開２０１２−１６９０４５号公報
しかしながら、上述した特許文献１に記載の燃料電池システムにおいて、燃料電池システムの起動運転においては、改質器２Ａの温度を作動温度まで上昇させるため、燃料を燃焼させている。燃料を燃焼させるには、燃料を燃焼させるために必要な流量（単位時間あたりの流量）の燃料が燃料電池に供給されている必要がある。ここで、脱硫剤は硫黄だけでなく燃料をも吸着する。よって、供給源から供給された燃料の一部が脱硫剤に吸着されることにより、燃料電池に供給される燃料の流量が燃料を燃焼させるために必要な流量よりも少なくなる場合がある。また、脱硫剤に対する燃料の吸着量は、脱硫剤温度や燃料の種類によっても異なる。よって、燃料の供給が開始されてから、脱硫剤に対する燃料の吸着量が所定量以上となり、燃料電池システムの起動運転を開始させるために必要な燃料流量以上が確保されるまでの時間は、脱硫剤温度や燃料の種類によって異なる。一方、燃料電池システムの起動運転を開始するまでの時間を短縮したいという要請がある。
そこで、本発明は、上述した課題を解消するためになされたもので、吸着部の温度や燃料の種類にかかわらず燃料電池システムの起動運転を早期かつ安定的に開始することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、請求項１に係る燃料電池システムは、付臭剤が添加された燃料が供給源から直接または改質されて供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有し、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、供給源と燃料極との間に配設され、付臭剤を吸着するだけでなく燃料をも吸着可能である吸着部を有する吸着装置と、供給源と燃料極との間に配設され、燃料を供給する燃料供給装置と、吸着装置と燃料極との間に配設され、燃料の流量を検出する流量検出装置と、燃料電池の制御を少なくとも行う制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、制御装置は、流量検出装置によって検出される流量が燃料の目標流量となるように、燃料供給装置に対する制御指令値を算出して、制御指令値を燃料供給装置に出力するフィードバック制御を行うフィードバック制御部と、燃料電池システムの起動運転が開始される前に、燃料の供給を行い、燃料の供給が開始された時点から第一所定時間毎に、吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する吸着状態判定部と、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であると判定された場合、燃料電池システムの起動運転を開始する起動運転開始部と、燃料の供給が開始された時点から第一所定時間よりも長い第二所定時間が経過した時点に、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態でないと判定された場合、使用者への警告を行う警告部と、を備え、吸着状態判定部は、燃料の目標流量を所定目標流量に設定して燃料の供給を行い、流量検出装置によって検出される流量と所定目標流量との差が第一所定流量以下となった場合、吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であると判定する。
これによれば、制御装置は、燃料電池システムの起動運転が開始される前に、燃料の供給を行い、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する。ここで、吸着部における燃料の吸着状態は、吸着部に対する燃料の吸着量によって表され、燃料の吸着状態が所定状態である場合は、吸着部に対する燃料の吸着量が所定量以上になっている。この場合、吸着部の吸着可能量が比較的少ないため、吸着部に吸着されずに燃料極に供給される燃料が比較的多い。よって、燃料を安定的に燃焼させるのに必要な流量で供給できる。したがって、制御装置は、燃料を安定的に燃焼させることができるため、燃料電池システムの起動運転を安定的に開始することができる。
また、一般的に、燃料の供給が開始されてから吸着部における燃料の吸着状態が所定状態になるまでの時間は、吸着部温度や燃料の種類によって異なる。これに対して、制御装置は、燃料電池システムの起動運転が開始される前において、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する。よって、吸着部温度や燃料の種類にかかわらず、燃料電池システムの起動運転を早期かつ安定的に開始することができる。
これによれば、制御装置は、燃料電池システムの起動運転が開始される前において、簡易的な方法によって、吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを確実に判定することができるため、燃料電池システムの起動運転を早期かつ安定的に開始することができる。
また、例えば燃料の漏れ等の不具合により、燃料極に供給される燃料の流量が十分に増加しないため、制御装置が、吸着部における吸着状態が所定状態でないと判定し続ける場合がある。これに対して、制御装置は、燃料の供給が開始された時点から第二所定時間が経過した時点に、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態でないと判定された場合、例えば燃料の漏れ等の異常が発生していると判定して、警告部によって使用者へ警告を行う。よって、制御装置は、例えば燃料の漏れ等の不具合が発生していることを、燃料電池システムの起動運転前に、使用者へ知らせることができる。
また、請求項２に係る燃料電池システムは、付臭剤が添加された燃料が供給源から直接または改質されて供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有し、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、供給源と燃料極との間に配設され、付臭剤を吸着するだけでなく燃料をも吸着可能である吸着部を有する吸着装置と、供給源と燃料極との間に配設され、燃料を供給する燃料供給装置と、吸着装置と燃料極との間に配設され、燃料の流量を検出する流量検出装置と、燃料電池の制御を少なくとも行う制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、制御装置は、流量検出装置によって検出される流量が燃料の目標流量となるように、燃料供給装置に対する制御指令値を算出して、制御指令値を燃料供給装置に出力するフィードバック制御を行うフィードバック制御部と、燃料電池システムの起動運転が開始される前に、燃料の供給を行い、燃料の供給が開始された時点から第一所定時間毎に、吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する吸着状態判定部と、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であると判定された場合、燃料電池システムの起動運転を開始する起動運転開始部と、燃料の供給が開始された時点から第一所定時間よりも長い第二所定時間が経過した時点に、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態でないと判定された場合、使用者への警告を行う警告部と、を備え、吸着状態判定部は、燃料の目標流量を所定目標流量に設定して燃料の供給を行い、流量検出装置によって検出される流量が第二所定流量以上となった場合、吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であると判定する。
これによれば、制御装置は、燃料電池システムの起動運転が開始される前において、簡易的な方法によって、吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを確実に判定することができるため、燃料電池システムの起動運転を早期かつ安定的に開始することができる。
これによれば、制御装置は、燃料電池システムの起動運転が開始される前に、燃料の供給を行い、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する。ここで、吸着部における燃料の吸着状態は、吸着部に対する燃料の吸着量によって表され、燃料の吸着状態が所定状態である場合は、吸着部に対する燃料の吸着量が所定量以上になっている。この場合、吸着部の吸着可能量が比較的少ないため、吸着部に吸着されずに燃料極に供給される燃料が比較的多い。よって、燃料を安定的に燃焼させるのに必要な流量で供給できる。したがって、制御装置は、燃料を安定的に燃焼させることができるため、燃料電池システムの起動運転を安定的に開始することができる。
また、一般的に、燃料の供給が開始されてから吸着部における燃料の吸着状態が所定状態になるまでの時間は、吸着部温度や燃料の種類によって異なる。これに対して、制御装置は、燃料電池システムの起動運転が開始される前において、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する。よって、吸着部温度や燃料の種類にかかわらず、燃料電池システムの起動運転を早期かつ安定的に開始することができる。
また、例えば燃料の漏れ等の不具合により、燃料極に供給される燃料の流量が十分に増加しないため、制御装置が、吸着部における吸着状態が所定状態でないと判定し続ける場合がある。これに対して、制御装置は、燃料の供給が開始された時点から第二所定時間が経過した時点に、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態でないと判定された場合、例えば燃料の漏れ等の異常が発生していると判定して、警告部によって使用者へ警告を行う。よって、制御装置は、例えば燃料の漏れ等の不具合が発生していることを、燃料電池システムの起動運転前に、使用者へ知らせることができる。
また、請求項３に係る燃料電池システムは、付臭剤が添加された燃料が供給源から直接または改質されて供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有し、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、供給源と燃料極との間に配設され、付臭剤を吸着するだけでなく燃料をも吸着可能である吸着部を有する吸着装置と、供給源と燃料極との間に配設され、燃料を供給する燃料供給装置と、吸着装置と燃料極との間に配設され、燃料の流量を検出する流量検出装置と、燃料電池の制御を少なくとも行う制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、制御装置は、流量検出装置によって検出される流量が燃料の目標流量となるように、燃料供給装置に対する制御指令値を算出して、制御指令値を燃料供給装置に出力するフィードバック制御を行うフィードバック制御部と、燃料電池システムの起動運転が開始される前に、燃料の供給を行い、燃料の供給が開始された時点から第一所定時間毎に、吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する吸着状態判定部と、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であると判定された場合、燃料電池システムの起動運転を開始する起動運転開始部と、燃料の供給が開始された時点から第一所定時間よりも長い第二所定時間が経過した時点に、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態でないと判定された場合、使用者への警告を行う警告部と、を備え、吸着状態判定部は、燃料の目標流量を所定目標流量に設定して燃料の供給を行い、制御指令値と所定制御指令値とを比較して、制御指令値が所定制御指令値以下となった場合、吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であると判定する燃料電池システム。
これによれば、制御装置は、燃料電池システムの起動運転が開始される前において、簡易的な方法によって、吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを確実に判定することができるため、燃料電池システムの起動運転を早期かつ安定的に開始することができる。
これによれば、制御装置は、燃料電池システムの起動運転が開始される前に、燃料の供給を行い、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する。ここで、吸着部における燃料の吸着状態は、吸着部に対する燃料の吸着量によって表され、燃料の吸着状態が所定状態である場合は、吸着部に対する燃料の吸着量が所定量以上になっている。この場合、吸着部の吸着可能量が比較的少ないため、吸着部に吸着されずに燃料極に供給される燃料が比較的多い。よって、燃料を安定的に燃焼させるのに必要な流量で供給できる。したがって、制御装置は、燃料を安定的に燃焼させることができるため、燃料電池システムの起動運転を安定的に開始することができる。
また、一般的に、燃料の供給が開始されてから吸着部における燃料の吸着状態が所定状態になるまでの時間は、吸着部温度や燃料の種類によって異なる。これに対して、制御装置は、燃料電池システムの起動運転が開始される前において、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する。よって、吸着部温度や燃料の種類にかかわらず、燃料電池システムの起動運転を早期かつ安定的に開始することができる。
また、例えば燃料の漏れ等の不具合により、燃料極に供給される燃料の流量が十分に増加しないため、制御装置が、吸着部における吸着状態が所定状態でないと判定し続ける場合がある。これに対して、制御装置は、燃料の供給が開始された時点から第二所定時間が経過した時点に、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態でないと判定された場合、例えば燃料の漏れ等の異常が発生していると判定して、警告部によって使用者へ警告を行う。よって、制御装置は、例えば燃料の漏れ等の不具合が発生していることを、燃料電池システムの起動運転前に、使用者へ知らせることができる。
また、請求項４に係る燃料電池システムは、付臭剤が添加された燃料が供給源から直接または改質されて供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有し、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、供給源と燃料極との間に配設され、付臭剤を吸着するだけでなく燃料をも吸着可能である吸着部を有する吸着装置と、供給源と燃料極との間に配設され、燃料を供給する燃料供給装置と、吸着装置と燃料極との間に配設され、燃料の流量を検出する流量検出装置と、燃料電池の制御を少なくとも行う制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、制御装置は、流量検出装置によって検出される流量が燃料の目標流量となるように、燃料供給装置に対する制御指令値を算出して、制御指令値を燃料供給装置に出力するフィードバック制御を行うフィードバック制御部と、燃料電池システムの起動運転が開始される前に、燃料の供給を行い、燃料の供給が開始された時点から第一所定時間毎に、吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する吸着状態判定部と、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であると判定された場合、燃料電池システムの起動運転を開始する起動運転開始部と、燃料の供給が開始された時点から第一所定時間よりも長い第二所定時間が経過した時点に、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態でないと判定された場合、使用者への警告を行う警告部と、を備え、吸着状態判定部は、燃料供給装置に対する制御指令値を所定制御指令値に設定して燃料供給装置によって燃料の供給を行い、流量検出装置によって検出される流量が第二所定流量以上となった場合、吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であると判定する燃料電池システム。
これによれば、制御装置は、燃料電池システムの起動運転が開始される前において、簡易的な方法によって、吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを確実に判定することができるため、燃料電池システムの起動運転を早期かつ安定的に開始することができる。
これによれば、制御装置は、燃料電池システムの起動運転が開始される前に、燃料の供給を行い、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する。ここで、吸着部における燃料の吸着状態は、吸着部に対する燃料の吸着量によって表され、燃料の吸着状態が所定状態である場合は、吸着部に対する燃料の吸着量が所定量以上になっている。この場合、吸着部の吸着可能量が比較的少ないため、吸着部に吸着されずに燃料極に供給される燃料が比較的多い。よって、燃料を安定的に燃焼させるのに必要な流量で供給できる。したがって、制御装置は、燃料を安定的に燃焼させることができるため、燃料電池システムの起動運転を安定的に開始することができる。
また、一般的に、燃料の供給が開始されてから吸着部における燃料の吸着状態が所定状態になるまでの時間は、吸着部温度や燃料の種類によって異なる。これに対して、制御装置は、燃料電池システムの起動運転が開始される前において、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する。よって、吸着部温度や燃料の種類にかかわらず、燃料電池システムの起動運転を早期かつ安定的に開始することができる。
また、例えば燃料の漏れ等の不具合により、燃料極に供給される燃料の流量が十分に増加しないため、制御装置が、吸着部における吸着状態が所定状態でないと判定し続ける場合がある。これに対して、制御装置は、燃料の供給が開始された時点から第二所定時間が経過した時点に、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態でないと判定された場合、例えば燃料の漏れ等の異常が発生していると判定して、警告部によって使用者へ警告を行う。よって、制御装置は、例えば燃料の漏れ等の不具合が発生していることを、燃料電池システムの起動運転前に、使用者へ知らせることができる。
また、請求項５に係る燃料電池システムは、付臭剤が添加された燃料が供給源から直接または改質されて供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有し、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、供給源と燃料極との間に配設され、付臭剤を吸着するだけでなく燃料をも吸着可能である吸着部を有する吸着装置と、供給源と吸着装置との間に配設され、開路または閉路にすることにより燃料を流通または遮断する第一燃料弁と、吸着装置と燃料極との間に配設され、開路または閉路にすることにより燃料を流通または遮断する第二燃料弁と、第一燃料弁と第二燃料弁との間に配設され、その配設された部位の燃料の圧力値を検出する圧力検出装置と、燃料電池の制御を少なくとも行う制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、制御装置は、燃料電池システムの起動運転が開始される前に、第一燃料弁を開路かつ第二燃料弁を閉路にして燃料の供給を行った後、第一燃料弁を閉路にして燃料の供給を停止した時点に、圧力検出装置によって第一圧力値を検出し、燃料の供給を停止した時点から第一所定時間経過した時点に、圧力検出装置によって第二圧力値を検出し、第一圧力値と第二圧力値との差を、燃料の供給を行った後、燃料の供給を停止した時点から第一所定時間経過した時点毎に算出し、差に基づいて、吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する吸着状態判定部と、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であると判定された場合、燃料電池システムの起動運転を開始する起動運転開始部と、吸着状態判定部によって、差を算出した回数が所定値になった時点に、吸着部における燃料の吸着状態が所定状態でないと判定された場合、使用者への警告を行う警告部と、を備え、吸着状態判定部は、差が所定圧力値以下になった場合、吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であると判定する。
これによれば、制御装置は、燃料電池システムの起動運転が開始される前において、簡易的な方法によって、吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを確実に判定することができるため、燃料電池システムの起動運転を早期かつ安定的に開始することができる。
これによれば、制御装置は、燃料電池システムの起動運転が開始される前に、燃料の供給を行い、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する。ここで、吸着部における燃料の吸着状態は、吸着部に対する燃料の吸着量によって表され、燃料の吸着状態が所定状態である場合は、吸着部に対する燃料の吸着量が所定量以上になっている。この場合、吸着部の吸着可能量が比較的少ないため、吸着部に吸着されずに燃料極に供給される燃料が比較的多い。よって、燃料を安定的に燃焼させるのに必要な流量で供給できる。したがって、制御装置は、燃料を安定的に燃焼させることができるため、燃料電池システムの起動運転を安定的に開始することができる。
また、一般的に、燃料の供給が開始されてから吸着部における燃料の吸着状態が所定状態になるまでの時間は、吸着部温度や燃料の種類によって異なる。これに対して、制御装置は、燃料電池システムの起動運転が開始される前において、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する。よって、吸着部温度や燃料の種類にかかわらず、燃料電池システムの起動運転を早期かつ安定的に開始することができる。
また、例えば燃料の漏れ等の不具合により、燃料極に供給される燃料の圧力が十分に増加しないため、制御装置が、吸着部における吸着状態が所定状態でないと判定し続ける場合がある。これに対して、制御装置は、吸着状態判定部によって、差を算出した回数が所定値になった時点に、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態でないと判定された場合、例えば燃料の漏れ等の異常が発生していると判定して、警告部によって使用者へ警告を行う。よって、制御装置は、例えば燃料の漏れ等の不具合が発生していることを、燃料電池システムの起動運転前に、使用者へ知らせることができる。
また、請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５の何れか一項に係る燃料電池システムにおいて、制御装置は、燃料の供給が開始された時点以降に、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態でないと判定されて、警告が行われる前の時点において、燃料の流量を増加させる。
また、請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項６の何れか一項に係る燃料電池システムにおいて、燃料は、炭素数３以上の炭化水素を主成分とするガスである。
一般的に、炭素数が大きいガスにおいては、吸着部温度によって吸着部における吸着状態が大きく変化する。これに対して、制御装置は、燃料電池システムの起動運転が開始される前において、吸着部温度や燃料の種類にかかわらず、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する。よって、燃料が、炭素数３以上の炭化水素を主成分とするガスにおいても、燃料電池システムの起動運転をより早期かつ安定的に開始することができる。
本発明による燃料電池システムの第一実施形態を示す概要図である。 図１に示す吸着装置に流入する燃料の流入量と流出する燃料の流出量との関係を示すタイムチャートである。 図１に示す制御装置のフィードバック制御部のブロック線図である。 図１に示す制御装置にて実行される制御プログラムのフローチャートである。 図４に示すフローチャートにおける燃料電池システムの作動を示すタイムチャートである。 本発明による燃料電池システムの第二実施形態における制御プログラムのフローチャートである。 本発明による燃料電池システムの第三実施形態における制御プログラムのフローチャートである。 本発明による燃料電池システムの第四実施形態における制御プログラムのフローチャートである。 本発明による燃料電池システムの第五実施形態を示す部分概要図である。 本発明による燃料電池システムの第五実施形態における制御プログラムのフローチャートである。
以下、本発明による燃料電池システムの第一実施形態について説明する。図１はこの燃料電池システムの概要を示す概要図である。この燃料電池システムは、発電ユニット１０および貯湯槽２１を備えている。
発電ユニット１０は、燃料電池モジュール１１（３０）、熱交換器１２、インバータ装置１３、水タンク１４、制御装置１５（５０）を備えている。
燃料電池モジュール１１は、後述するように燃料電池３４ａを少なくとも含んで構成されるものである。燃料電池モジュール１１は、燃料（改質用原料）、改質水および酸化剤ガス（カソードエア）が供給されている。燃料電池３４ａは、燃料が供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有し、燃料と酸化剤ガスとにより発電するものである。
熱交換器１２は、燃料電池モジュール１１から排気される燃焼排ガスが供給されるとともに貯湯槽２１からの貯湯水が供給され、燃焼排ガスと貯湯水とが熱交換する熱交換器である。具体的には、貯湯槽２１は、貯湯水を貯湯するものであり、貯湯水が循環する（図にて矢印の方向に循環する）貯湯水循環ライン２２が接続されている。貯湯水循環ライン２２上には、下端から上端に向かって順番に貯湯水循環ポンプ２２ａおよび熱交換器１２が配設されている。熱交換器１２は、燃料電池モジュール１１からの排気管１１ｄが接続（貫設）されている。熱交換器１２は、水タンク１４に接続されている凝縮水供給管１２ａが接続されている。
熱交換器１２において、燃料電池モジュール１１からの燃焼排ガスは、排気管１１ｄを通って熱交換器１２内に導入され、貯湯水との間で熱交換が行われ凝縮されるとともに冷却される。凝縮後の燃焼排ガスは排気管１１ｄを通って外部に排出される。また、凝縮された凝縮水は、凝縮水供給管１２ａを通って水タンク１４に供給される。なお、水タンク１４は、凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化するようになっている。
上述した熱交換器１２、貯湯槽２１および貯湯水循環ライン２２から、排熱回収システム２０が構成されている。排熱回収システム２０は、燃料電池モジュール１１の排熱を貯湯水に回収して蓄える。
さらに、インバータ装置１３は、燃料電池３４ａから出力される直流電圧を入力し所定の交流電圧に変換して、交流の系統電源１６ａおよび外部電力負荷１６ｃ（例えば電化製品）に接続されている電源ライン１６ｂに出力する。また、インバータ装置１３は、系統電源１６ａからの交流電圧を電源ライン１６ｂを介して入力し所定の直流電圧に変換して補機（各ポンプ、ブロワなど）や制御装置１５に出力する。なお、制御装置１５は、補機を駆動して燃料電池システムの運転を制御する。
燃料電池モジュール３０は、固体酸化物形の燃料電池モジュールである。燃料電池モジュール３０は、モジュール用ケーシング３１（以下、ケーシング３１とする。）、燃料電池３４ａを少なくとも含んで構成されるものである。本実施形態では、燃料電池モジュール３０は、ケーシング３１、蒸発部３２、改質部３３および燃料電池装置３４を備えている。
ケーシング３１は、断熱性材料で箱状に形成されている。ケーシング３１内には、蒸発部３２、改質部３３、燃料電池装置３４および燃焼部３５である燃焼空間Ｒが配設されている。このとき、蒸発部３２、改質部３３が燃料電池装置３４の上方に位置するように配設されている。また、燃焼部３５は、改質部３３と燃料電池装置３４との間に配設されている。
蒸発部３２は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、凝縮水を蒸発させて水蒸気（改質用水蒸気）を生成して導出するものである。また、蒸発部３２は、供給された燃料（改質用原料）を予熱するものである。そして、蒸発部３２は、凝縮水を蒸発させて生成された水蒸気（改質用水蒸気）と予熱された燃料（改質用原料）を混合して改質部３３へ導出するものである。燃料としては天然ガス（メタンガス）、都市ガス、ＬＰＧ（液化石油ガス）などの改質用気体燃料があり、本実施形態においては、炭素数３以上の炭化水素（プロパン、ブタン等）を主成分とするガスであるＬＰＧにて説明する。なお、燃料には、例えば燃料が漏れたことを臭いによって感知しやすくするために、付臭剤が添加されている。付臭剤は、有機硫黄化合物であり、例えばターシャリーブチルメルカプタンやジメチルサルファイドである。
この蒸発部３２には、一端（下端）が水タンク１４内に配設された給水管４１の他端が接続されている。給水管４１には、改質水ポンプ４１ａが設けられている。改質水ポンプ４１ａは、蒸発部３２に改質水（凝縮水）を供給するとともに、制御装置１５からの制御指令値にしたがって、その改質水の流量（単位時間あたりの流量）を調整するものである。
また、蒸発部３２には、燃料供給源（以下、供給源という。）Ｇｓからの燃料が燃料供給管４２を介して供給されている。供給源Ｇｓは、例えばＬＰＧのガスボンベである。燃料供給管４２には、上流から順番に、第一遮断弁４２ａ（特許請求の範囲の第一燃料弁に相当）、第一脱硫器４２ｂ（特許請求の範囲の吸着装置に相当）、第二脱硫器４２ｃ、流量センサ４２ｄ（特許請求の範囲の流量検出装置に相当）、バッファタンク４２ｅ、燃料ポンプ４２ｆ（特許請求の範囲の燃料供給装置に相当）および逆止弁４２ｇが設けられている。
第一遮断弁４２ａは、供給源Ｇｓと第一脱硫器４２ｂとの間に配設され、燃料供給管４２を開路または閉路にすることにより燃料を流通または遮断するものである。
第一脱硫器４２ｂは、供給源と燃料極との間に配設され、燃料に添加されている付臭剤（有機硫黄化合物）を吸着（脱硫）する第一吸着部４２ｂ１（特許請求の範囲の吸着部に相当）を有している。具体的には、第一脱硫器４２ｂは、第一遮断弁４２ａと第二脱硫器４２ｃとの間に配設されている。第一吸着部４２ｂ１には、付臭剤を吸着する第一吸着剤が収容されている。第一吸着剤は、例えば銀や銅等の金属を担持したゼオライト等の多孔質材料である。一般的に、吸着剤は、水蒸気を吸着する。よって、燃料が水蒸気を比較的多く含有する比較的高露点の燃料である場合、吸着剤は、水蒸気を吸着するため、その燃料の付臭剤に対する吸着性能が低下する。しかし、吸着剤は、吸着剤の温度を比較的高温（およそ５０℃以上）にした場合、水蒸気の吸着量が低減するため、比較的高露点の燃料の付臭剤に対しても良好な吸着性能が確保される。よって、第一脱硫器４２ｂは、比較的高露点の燃料の付臭剤に対する吸着性能を確保するため、第一吸着剤の温度を比較的高温（およそ５０℃以上）にするように配設されている。具体的には、第一脱硫器４２ｂは、燃料電池モジュール３０から受熱するように、ケーシング３１の外壁面に接触または近接させて配設されている。
第二脱硫器４２ｃは、第一脱硫器４２ｂと流量センサ４２ｄとの間に配設され、燃料に添加されている付臭剤（有機硫黄化合物）を吸着（脱硫）する第二吸着部４２ｃ１を有する。第二吸着部４２ｃ１には、付臭剤を吸着する第二吸着剤が収容されている。第二吸着剤は、例えばゼオライト等の多孔質材料である。一般的に、吸着剤は、吸着剤の温度を比較的高温（およそ５０℃以上）にした場合、比較的低露点の燃料の付臭剤に対する吸着性能が低下する。よって、第一脱硫器４２ｂの比較的高温に保たれた第一吸着部４２ｂ１に比較的低露点の燃料の付臭剤を吸着させる場合、第一吸着剤の量を増加させる等を行って付臭剤の吸着量を増加させる必要がある。しかしながら、第一吸着剤の量を増加させることは、スペースの問題や、燃料電池モジュール３０からの熱回収効率が低下することにより第一吸着剤が十分に加熱されない可能性がある。そこで、第二吸着剤は、比較的低露点の燃料の付臭剤に対する吸着性能を確保するために、第二吸着剤の温度が相対的に第一吸着剤の温度よりも低温（およそ外気温度と同一）になるように、第二脱硫器４２ｃが配設されている。具体的には、第二脱硫器４２ｃは、燃料電池モジュール３０から隔てて配設されている。
また、第一吸着剤および第二吸着剤は、燃料に含有される付臭剤を吸着するだけでなく燃料そのもの（主として炭化水素）をも吸着可能である。ここで、各吸着剤における燃料の吸着量について、図２に示すタイムチャートに沿って説明する。また、燃料が、各吸着剤に全く吸着していない状態にて、第一脱硫器４２ｂに流入する燃料の流量である流入量Ｑｉｎにて供給が開始された時点から説明する。燃料が供給され始めたときは（時刻ｔ０）、各吸着剤に燃料が吸着していないことにより、燃料が各吸着剤に比較的多く吸着するため、各吸着剤に吸着されずに第二脱硫器４２ｃから流出する燃料の流量である流出量Ｑｏｕｔが比較的小さい。具体的には、このときの流出量Ｑｏｕｔは、流入量Ｑｉｎのおよそ１０％になっている。その後、各吸着剤における燃料の吸着量が増加することにより、各吸着剤に吸着されない燃料の量が増加するため、流出量Ｑｏｕｔが増加する。そして、各吸着剤に対する燃料の吸着量が飽和状態に近づくことにより、流入量Ｑｉｎと流出量Ｑｏｕｔとの差が比較的小さくなる（時刻ｔ１）。ここで、時刻ｔ１における燃料の各吸着剤における吸着量は、時刻ｔ０と時刻ｔ１との間における流入量Ｑｉｎと流出量Ｑｏｕｔとの間の面積Ｓに相当する。よって、各吸着剤に対する燃料の飽和状態での吸着量（以下、飽和吸着量とする。）を予め把握しておくことにより、時刻ｔ１における各吸着剤に対する燃料の吸着量の飽和吸着量に対する比率を把握することができる。さらに、流入量Ｑｉｎに対する流出量Ｑｏｕｔの時系列を予め把握しておくことにより、ある時刻における流出量Ｑｏｕｔから、その時刻における各吸着剤に対する燃料の吸着量の飽和吸着量に対する比率を把握することができる。なお、燃料に含まれる付臭剤の量が、極めて少ない（およそ１０ｐｐｍ）ため、各吸着剤に対する燃料の吸着量が飽和状態に近づいた場合においても、各吸着剤の燃料が吸着していない部分にて、付臭剤が吸着される。
また、各吸着剤に対する燃料の吸着量は、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１の温度によって変化する。吸着部４２ｂ１，４２ｃ１の温度は、外気の温度や、燃料電池モジュール３０の排熱温度等によって変化する。すなわち、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１の温度が変化することにより、燃料が各吸着剤より吸着したり脱離したりする。これにより、各脱硫器４２ｂ，４２ｃにおける上流側の燃料の流量に対し下流側の燃料の流量が変動する場合がある。
また、燃料の種類により燃料を構成する炭化水素の種類や成分量が異なる。よって、例えば、ＬＰＧと都市ガスとを、それぞれの定格流量にて比較した場合、各吸着剤における燃料の吸着量が飽和吸着量になる時間は、ＬＰＧが都市ガスに対して２倍より長い。
流量センサ４２ｄは、第一脱硫器４２ｂと燃料極との間に配設され、燃料の流量（単位時間あたりの流量）を検出するものである。具体的には、流量センサ４２ｄは、第二脱硫器４２ｃとバッファタンク４２ｅとの間に配設されている。流量センサ４２ｄは、その配設された位置において燃料供給管４２を流通する燃料の流量を検出するものである。また、流量センサ４２ｄは、脱硫器４２ｂ，４２ｃの下流に配設されているため、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１を通過した後の燃料の流量を検出する。すなわち、流量センサ４２ｄによって検出される流量である実流量Ｑｒが燃料電池モジュール３０（蒸発部３２）に供給される燃料の流量である。流量センサ４２ｄによって検出される実流量Ｑｒは、検出信号として制御装置１５に送信される。
バッファタンク４２ｅは、燃料ポンプ４２ｆの振動（脈動）を吸収して、燃料ポンプ４２ｆの脈動により流量センサ４２ｄの精度低下や真値からの逸脱を抑制するものである。
燃料ポンプ４２ｆは、供給源Ｇｓと燃料極との間に配設され、燃料を供給するものである。具体的には、燃料ポンプ４２ｆは、バッファタンク４２ｅと逆止弁４２ｇとの間に配設され、蒸発部３２に燃料（改質用原料）を供給する。燃料ポンプ４２ｆは、制御装置１５からの制御指令値にしたがって供給源Ｇｓからの燃料の流量（単位時間あたりの流量）を調整するものである。
逆止弁４２ｇは、燃料ポンプ４２ｆと燃料電池モジュール３０（蒸発部３２）との間に配設されている。逆止弁４２ｇは、その配設された位置において供給源Ｇｓから燃料電池モジュール３０への流れを許容するがその反対方向の流れを抑制するものである。
改質部３３は、改質用原料と水蒸気（改質用水蒸気）とから改質ガスを生成するものである。具体的には、改質部３３は、後述する燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部３２から供給された混合ガス（改質用原料、改質用水蒸気）から改質ガスを生成して導出するものである。改質部３３内には、触媒（例えば、ＲｕまたはＮｉ系の触媒）が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素ガスが生成されている（いわゆる水蒸気改質反応）。これと同時に、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気が反応して、水素ガスと二酸化炭素とに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これら生成されたガス（いわゆる改質ガス）は燃料電池３４ａの燃料極に導出されるようになっている。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質のプロパン、改質に使用されなかった改質水（水蒸気）を含んでいる。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応であり、一酸化炭素シフト反応は発熱反応である。
燃料電池装置３４は、燃料電池３４ａおよびマニホールド３４ｂを備えている。燃料電池３４ａは、改質ガス（アノードガス）と酸化剤ガス（カソードガス）とにより発電するものである。酸化剤ガスは、空気である。燃料電池３４ａは、燃料極、空気極（酸化剤極）、及び両極の間に介装された電解質からなる複数のセル３４ａ１が図１における左右方向に沿って積層されて構成されている。本実施形態の燃料電池は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池３４ａの燃料極には、燃料として水素、一酸化炭素、プロパンガスなどが供給される。動作温度は４００〜１０００℃程度である。また、燃料には、水素だけではなく天然ガスや石炭ガスなども直接燃料として用いることが可能である。この場合は、改質部３３を省略することができる。すなわち、燃料極には、燃料が供給源から直接供給される。このように、燃料極には、付臭剤が添加された燃料が供給源から直接または改質されて供給される。
セル３４ａ１の燃料極側には、燃料である改質ガスが流通する燃料流路３４ａ２が形成されている。セル３４ａ１の空気極側には、酸化剤ガスである空気（カソードエア）が流通する空気流路３４ａ３が形成されている。
燃料電池３４ａは、マニホールド３４ｂ上に設けられている。マニホールド３４ｂには、改質部３３からの改質ガスが改質ガス供給管３３ｃを介して供給される。燃料流路３４ａ２は、その下端（一端）がマニホールド３４ｂの燃料導出口に接続されており、その燃料導出口から導出される改質ガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。一方、カソードエアブロワ４３ａによって送出されたカソードエアは、カソードエア供給管４３を介して供給され、空気流路３４ａ３の下端から導入され上端から導出されるようになっている。
カソードエアブロワ４３ａは、発電ユニット１０内に配設されている。カソードエアブロワ４３ａは、発電ユニット１０内の空気を吸入し燃料電池３４ａの空気極に吐出するものであり、その吐出量は制御装置１５により調整制御（外部電力負荷１６ｃの消費電力量（燃料電池３４ａの負荷電力量）に応じて制御）されるものである。
燃料電池３４ａにおいては、燃料極に供給された改質ガスと空気極に供給された酸化剤ガスによって発電が行われる。すなわち、燃料極では、下記化１及び化２に示す反応が生じ、空気極では、下記化３に示す反応が生じている。すなわち、空気極で生成した酸化物イオン（Ｏ２−）が、電解質を透過し、燃料極で水素と反応することにより電気エネルギーを発生させている。したがって、燃料流路３４ａ２及び空気流路３４ａ３からは、発電に使用されなかった改質ガス及び酸化剤ガス（空気）が導出する。
（化１）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
（化２）
ＣＯ＋Ｏ２−→ＣＯ２＋２ｅ−
（化３）
１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−
そして、燃料流路３４ａ２及び空気流路３４ａ３から導出した、発電に使用されなかった改質ガス（アノードオフガス）は、燃焼空間Ｒにて、発電に使用されなかった酸化剤ガス（カソードオフガス）によって燃焼され、その燃焼ガス（火炎３６）によって蒸発部３２及び改質部３３が加熱される。さらに、燃焼ガスは、燃料電池モジュール３０内を動作温度に加熱している。このように、燃焼空間Ｒが、燃料電池３４ａからのアノードオフガスと燃料電池３４ａからのカソードオフガスとを燃焼して蒸発部３２および改質部３３を加熱する燃焼部３５である。
燃焼部３５（燃焼空間Ｒ）は、可燃性ガスと酸化剤ガスとを燃焼するものである。可燃性ガスは、燃えるガスであり、本実施形態では改質用燃料、アノードオフガス、一酸化炭素などである。すなわち、燃焼部３５は、燃料電池３４ａから導出されるアノードオフガスを燃焼させるものである。そして、燃焼部３５は、アノードオフガスを燃焼させ、燃焼排ガスを発生する。その燃焼排ガスは排気管１１ｄを介して燃料電池モジュール３０から排気される。
制御装置５０は、燃料電池３４ａの制御を少なくとも行うものである。制御装置５０は、燃料電池システムの発電運転中において、燃料電池３４ａの発電電力を外部電力負荷１６ｃの消費電力となるように制御する。
また、制御装置５０は、流量センサ４２ｄによって検出される流量である実流量Ｑｒが燃料の目標流量Ｑｔとなるように、燃料ポンプ４２ｆに対する制御指令値を算出して、制御指令値を燃料ポンプ４２ｆに出力するフィードバック制御を行うフィードバック制御部５１を備えている。フィードバック制御部５１は、図３に示すように、減算部５１ａおよび制御指令値演算部５１ｂを備えている。目標流量Ｑｔは、外部電力負荷１６ｃの消費電力と、制御装置５０に予め記憶されている燃料供給マップとに基づいて導出される。燃料供給マップは、外部電力負荷１６ｃの消費電力と改質用原料、改質水およびカソードエアの各供給量（目標流量Ｑｔ）との相関関係を示すものである。
減算部５１ａは、目標流量Ｑｔと実流量Ｑｒとが入力される。減算部５１ａは、目標流量Ｑｔから実流量Ｑｒを減算して両流量の偏差（＝目標流量Ｑｔ−実流量Ｑｒ）ｅｔを算出し、その算出値を制御指令値演算部５１ｂに出力する。制御指令値演算部５１ｂは、入力された偏差に基づいて燃料ポンプ４２ｆの制御指令値（回転数）を算出する。ここで、燃料ポンプ４２ｆがＰＷＭ制御されているため、制御指令値は、ＰＷＭ制御のデューティ比で算出される。そして、その制御指令値が、デューティ比にて燃料ポンプ４２ｆのドライバ回路（図示なし）に出力される。これにより、外部電力負荷１６ｃの消費電力量（燃料電池３４ａの負荷電力量）に応じて、実流量Ｑｒが目標流量Ｑｔとなるようにフィードバック制御される。
次に、上述した燃料電池システムおいて、制御装置５０が燃料電池システムの起動運転を開始するまでの作動について、図４に示すフローチャートに沿って説明する。ここで、燃料電池システムの起動運転は、はじめに、燃焼部３５が着火ヒータ（図示なし）により着火されて可燃ガス（燃料）が燃焼される。よって、燃料が燃焼部３５にて燃焼するために必要な燃料の流量（以下、必要流量とする。）Ｑｎが確保された後に、燃料電池システムの起動運転が開始される。なお、必要流量Ｑｎが確保されない場合、燃焼部３５を着火できない、または、着火できてもすぐ吹き消えるなど、燃焼が不安定である。
制御装置５０は、スタートスイッチ（図示なし）が押されて運転が開始される場合、または計画運転にしたがって運転が開始される場合には、図４に示すステップＳ１００にてプログラムを起動し、カソードエアブロワ４３ａによってカソードエアを所定エア流量（例えば１ｍ３／分）にて供給を開始する（ステップＳ１０２）。燃料電池３４ａから導出される燃料の濃度を低下させるためである。そして、制御装置５０は、燃料の目標流量Ｑｔを所定目標流量Ｑｔ１に設定して燃料の供給を開始する（ステップＳ１０４）。所定目標流量Ｑｔ１は、必要流量Ｑｎよりも大きい流量に設定されている。そして、制御装置５０は、ステップＳ１０６にて、燃料の供給が開始された時点から第一所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定する。第一所定時間Ｔ１は、各吸着剤に燃料が全く吸着していいない状態にて、燃料の供給が開始された時点から、各吸着剤に対する燃料の吸着量が飽和吸着量に対して第一所定比率に達する時点までの時間に設定されている。第一所定比率は、例えば３０％に設定されている。制御装置５０は、第一所定時間Ｔ１が経過していない場合、ステップＳ１０６にて「ＮＯ」の判定を繰り返し実行する。一方、制御装置５０は、第一所定時間Ｔ１が経過した場合、ステップＳ１０６にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ１０８に進める。
制御装置５０は、ステップＳ１０８において、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する（吸着状態判定部）。具体的には、制御装置５０は、所定目標流量Ｑｔ１と実流量Ｑｒとの差が第一所定流量Ｑ１以下であるか否かを判定する。第一所定流量Ｑ１は、所定目標流量Ｑｔ１と実流量Ｑｒとの差が第一所定流量Ｑ１以下となる場合に、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態であるように設定されている。ここで、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態は、各吸着剤に対する燃料の吸着量によって表される。所定状態は、各吸着剤に対する燃料の吸着量が飽和吸着量に対して第二所定比率以上であるときの状態である。第二所定比率は、所定目標流量Ｑｔ１（図２の流入量Ｑｉｎに相当）にて燃料を供給した場合において、各吸着剤への燃料の吸着量が増加し、実流量Ｑｒ（図２の流出量Ｑｏｕｔに相当）が必要流量Ｑｎよりも大きくなったときの比率である。第二所定比率は、例えば８０％に設定されている。すなわち、所定目標流量Ｑｔ１と実流量Ｑｒとの差が第一所定流量Ｑ１以下となった場合、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着量が飽和吸着量の第二所定比率以上であるとともに、実流量Ｑｒが必要流量Ｑｎよりも大きい。この場合、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態であるため、制御装置５０は、ステップＳ１０８にて「ＹＥＳ」と判定する。そして、制御装置５０は、燃料電池システムの起動運転を開始する（起動運転開始部；ステップＳ１１０）。
起動運転が開始されるときは、制御装置５０は、補機を作動させる。具体的には、制御装置５０は、ポンプ４１ａ，４２ｆを作動させ、燃料電池モジュール３０（蒸発部３２）に燃料（改質用原料）および改質水の供給を開始する。上述したように、蒸発部３２では混合ガスが生成されて、混合ガスは改質部３３に供給される。改質部３３では、供給された混合ガスから改質ガスが生成されて、改質ガスが燃料電池３４ａに供給される。そして、燃焼部３５において、燃料電池３４ａから導出された改質用原料および改質ガスが燃焼される。改質部３３が燃料電池３４ａの動作温度（例えば４００℃）になれば、起動運転が終了し、発電運転を開始する。
一方、所定目標流量Ｑｔ１と実流量Ｑｒとの差が第一所定流量Ｑ１より大きい場合、制御装置５０は、ステップＳ１０８にて「ＮＯ」と判定し、カウンタＣのカウント数Ｃｎを１つ増加する（ステップＳ１１２）。カウンタＣは、ステップＳ１０８にて「ＮＯ」と判定された回数をカウントするものである。また、カウント数Ｃｎは、プログラムが起動されたときに、ゼロに設定される。そして、制御装置５０は、燃料の供給が開始されてから第二所定時間Ｔ２が経過しているか否かを判定する（ステップＳ１１４）。具体的には、制御装置５０は、カウンタＣのカウント数Ｃｎが所定値Ｎ以上であるか否かを判定する。カウント数Ｃｎが所定値Ｎに達した時点が、燃料の供給が開始された時点から第二所定時間Ｔ２が経過した時点に相当する。すなわち、第二所定時間Ｔ２＝（第一所定時間Ｔ１×所定値Ｎ）である。また、第二所定時間Ｔ２は、燃料の漏れ等の不具合がない場合に、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１に燃料が全く吸着していない状態にて、燃料の供給が開始されてから、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態になるまでの時間より長い時間に設定されている。カウント数Ｃｎが所定値Ｎより小さい場合、制御装置５０は、ステップＳ１１４にて「ＮＯ」と判定し、プログラムをステップＳ１０６に戻す。すなわち、燃料の供給が継続され、制御装置５０がステップＳ１１４にて判定を行った時点から第一所定時間Ｔ１が経過した時点に（ステップＳ１０６）、制御装置５０が吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを再度判定する（ステップＳ１０８；吸着状態判定部）。このように、制御装置５０は、第二所定時間Ｔ２が経過するまで、第一所定時間Ｔ１毎に、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを繰り返し判定する。
ここで、燃料の供給が継続されて、各吸着剤への燃料の吸着量が増加することにより、第二所定時間Ｔ２が経過する前に、所定目標流量Ｑｔ１と実流量Ｑｒとの差が第一所定流量Ｑ１以下になった場合、制御装置５０は、ステップＳ１０８にて「ＹＥＳ」と判定する。この場合、制御装置５０は、燃料電池システムの起動運転を開始する（起動運転開始部；ステップＳ１１０）。
一方、燃料の供給が開始されてから第二所定時間Ｔ２が経過した場合、カウント数Ｃｎが所定値Ｎ以上になっている。この場合、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態になっているはずの時間が経過したにもかかわらず、所定目標流量Ｑｔ１と実流量Ｑｒとの差が第一所定流量Ｑ１より大きいままである。よって、制御装置５０は、例えば燃料漏れ等の不具合が生じていると判定する。すなわち、制御装置５０は、ステップＳ１１４にて「ＹＥＳ」と判定し、使用者への警告を行う（警告部；ステップＳ１１６）。警告方法は、表示器（ＬＥＤ画面、ランプなど）に表示させるようにしてもよいし、スピーカなどにより音声で知らせるようにしてもよい。この場合、制御装置５０は、燃料電池システムの起動運転を開始しない。なお、制御装置５０は、ステップＳ１１６の警告を行った場合、燃料の供給を停止する。
次に、上述したフローチャートに沿って、燃料電池システムが作動した場合の実流量Ｑｒの変化について、図５に示すタイムチャートを用いて説明する。例えば燃料漏れ等の不具合がない場合について、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態に達していない状態（非所定状態）から説明する。また、所定値Ｎは、所定値Ｎ＝４に設定されている。なお、この場合、実流量Ｑｒは図５に実線にて示されている。
制御装置５０は、スタートスイッチ（図示なし）が押されて運転が開始される場合、または計画運転にしたがって運転が開始される場合には、カソードエアの供給を開始する（ステップＳ１０２）とともに、燃料の目標流量Ｑｔを所定目標流量Ｑｔ１に設定して、燃料ポンプ４２ｆを駆動させて燃料の供給を開始する（時刻ｔ１；ステップＳ１０４）。このとき、各吸着剤に対する燃料の吸着量が比較的少ないため、脱硫器４２ｂ，４２ｃを流通する燃料が各吸着剤に比較的多く吸着する。よって、各吸着剤に吸着されずに蒸発部３２に供給される実流量Ｑｒが比較的小さい。その後、各吸着剤に対する燃料の吸着量が増加することにより、実流量Ｑｒが増加する。しかしながら、燃料の供給を開始してから第一所定時間Ｔ１が経過した時点においては（時刻ｔ２；ステップＳ１０６）、所定目標流量Ｑｔ１と実流量Ｑｒとの差が第一所定流量Ｑ１よりも大きい。すなわち、各吸着剤に対する燃料の吸着量が飽和吸着量に対して第二所定比率以下であるため、制御装置５０は、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態でないと判定する（吸着状態判定部；ステップＳ１０８）。このとき、カウント数Ｃｎ＝１であるため（ステップＳ１１２，Ｓ１１４）、制御装置５０は、燃料の供給を継続する（ステップＳ１０６）。
そして、燃料の供給を開始した時点から第一所定時間Ｔ１が経過した後（時刻ｔ２）、さらに第一所定時間Ｔ１が経過した時点においては、所定目標流量Ｑｔ１と実流量Ｑｒとの差が第一所定流量Ｑ１以下になっている（時刻ｔ３）。すなわち、各吸着剤への燃料の吸着量が増加したことにより、その吸着量が飽和吸着量に対して第二所定比率以上になっている。この場合、制御装置５０は、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態であるため（吸着状態判定部；ステップＳ１０８）、燃料電池システムの起動運転を開始する（起動運転開始部；ステップＳ１１０）。また、このとき、実流量Ｑｒが必要流量Ｑｎよりも大きい。よって、燃焼部３５にて燃料の燃焼を安定的に開始することができる。
さらに、燃料漏れ等の不具合が発生している場合について、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態に達していない状態（非所定状態）から説明する。なお、この場合、実流量Ｑｒは図５に破線にて示されている。この場合、燃料漏れ等の不具合が発生しているため、実流量Ｑｒが十分に増加せずに、所定目標流量Ｑｔ１と実流量Ｑｒとの差が第一所定流量Ｑ１以上のままである。この状態のまま、燃料の供給が開始された時点から、第二所定時間Ｔ２が経過している（時刻ｔ４）。このとき、カウント数Ｃｎが所定値Ｎ（＝４）に達している。よって、制御装置５０は、燃料漏れ等の不具合が発生しているとして、使用者に警告を行う（ステップＳ１１４，Ｓ１１６）。
本実施形態によれば、燃料電池システムは、付臭剤が添加された燃料が供給源Ｇｓから直接または改質されて供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有し、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池３４ａと、供給源Ｇｓと燃料極との間に配設され、付臭剤を吸着するだけでなく燃料をも吸着可能である第一吸着部４２ｂ１を有する第一脱硫器４２ｂと、燃料電池３４ａの制御を少なくとも行う制御装置５０と、を備えた燃料電池システムであって、制御装置５０は、燃料電池システムの起動運転が開始される前に、燃料の供給を行い、第一吸着部４２ｂ１における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する吸着状態判定部（ステップＳ１０８）と、吸着状態判定部によって第一吸着部４２ｂ１における燃料の吸着状態が所定状態であると判定された場合、燃料電池システムの起動運転を開始する起動運転開始部（ステップＳ１１０）と、を有する。
これによれば、制御装置５０は、燃料電池システムの起動運転が開始される前に、燃料の供給を行い、吸着状態判定部によって第一吸着部４２ｂ１における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する。ここで、第一吸着部４２ｂ１における燃料の吸着状態は、第一吸着部４２ｂ１に対する燃料の吸着量によって表され、燃料の吸着状態が所定状態である場合は、第一吸着部４２ｂ１に対する燃料の吸着量が所定量以上になっている。この場合、第一吸着部４２ｂ１の吸着可能量が比較的少ないため、第一吸着部４２ｂ１に吸着されずに燃料極に供給される燃料が比較的多い。よって、燃料を安定的に燃焼させるのに必要な流量で供給できる。したがって、制御装置５０は、燃料を安定的に燃焼させることができるため、燃料電池システムの起動運転を安定的に開始することができる。
また、一般的に、燃料の供給が開始されてから第一吸着部４２ｂ１における燃料の吸着状態が所定状態になるまでの時間は、吸着部温度や燃料の種類によって異なる。これに対して、制御装置５０は、燃料電池システムの起動運転が開始される前において、吸着状態判定部によって第一吸着部４２ｂ１における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する。よって、吸着部温度や燃料の種類にかかわらず、燃料電池システムの起動運転を早期かつ安定的に開始することができる。
そして、制御装置５０は、燃料電池システムの起動運転が開始される前において、吸着状態判定部によって第一吸着部４２ｂ１における燃料の吸着状態が所定状態であるときを判定して、燃料電池システムの起動運転を開始するため、起動運転が開始される前における発電に利用されない燃料の燃料電池３４ａからの導出を抑制することができる。
また、燃料電池システムは、供給源Ｇｓと燃料極との間に配設され、燃料を供給する燃料ポンプ４２ｆと、第一脱硫器４２ｂと燃料極との間に配設され、燃料の流量を検出する流量センサ４２ｄと、をさらに備え、制御装置５０は、実流量Ｑｒと燃料の目標流量Ｑｔとに基づいて、燃料ポンプ４２ｆに対する制御指令値を算出するフィードバック制御を行うフィードバック制御部５１をさらに備え、吸着状態判定部（ステップＳ１０８）は、燃料の目標流量Ｑｔを所定目標流量Ｑｔ１に設定して燃料の供給を行い、燃料の供給が開始された時点から第一所定時間Ｔ１毎に流量センサ４２ｄによって検出される流量である実流量Ｑｒと、所定目標流量Ｑｔ１との差が第一所定流量Ｑ１以下となった場合、第一吸着部４２ｂ１における燃料の吸着状態が所定状態であると判定する。
これによれば、制御装置５０は、燃料電池システムの起動運転が開始される前において、簡易的な方法によって、第一吸着部４２ｂ１における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを確実に判定することができるため、燃料電池システムの起動運転を早期かつ安定的に開始することができる。
また、制御装置５０は、燃料の供給が開始された時点から第一所定時間Ｔ１よりも長い第二所定時間Ｔ２が経過した時点に、第一吸着部４２ｂ１における燃料の吸着状態が所定状態でないと吸着状態判定部（ステップＳ１０８）によって判定された場合、使用者への警告を行う警告部（ステップＳ１１６）をさらに備えている。
これによれば、燃料の供給が開始された時点から第一所定時間Ｔ１よりも長い第二所定時間Ｔ２が経過した時点に、吸着状態判定部によって第一吸着部４２ｂ１における燃料の吸着状態が所定状態でないと判定された場合、例えば燃料の漏れ等の異常が発生していると判定して、警告部によって使用者へ警告を行う。よって、制御装置５０は、例えば燃料の漏れ等の不具合が発生していることを、燃料電池システムの起動運転前に、使用者へ知らせることができる。
また、燃料は、炭素数３以上の炭化水素を主成分とするガスである。
一般的に、炭素数が大きいガスにおいては、吸着部温度によって第一吸着部４２ｂ１における吸着状態が大きく変化する。これに対して、制御装置５０は、燃料電池システムの起動運転が開始される前において、吸着部温度や燃料の種類にかかわらず、吸着状態判定部によって第一吸着部４２ｂ１における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する。よって、燃料が、炭素数３以上の炭化水素を主成分とするガスにおいても、燃料電池システムの起動運転をより早期かつ安定的に開始することができる。
次に、本発明による燃料電池システムの第二実施形態について、主に第一実施形態と異なる部分について説明する。なお、第一実施形態と同一内容については、第一実施形態と同一符号が付されている。第二実施形態は、第一実施形態における制御装置５０にて実行される図４に示すプログラムに代えて、図６に示すプログラムを実行する。
第一実施形態において、制御装置５０は、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定するために、所定目標流量Ｑｔ１と実流量Ｑｒとの差が第一所定流量Ｑ１以下か否かを判定する（吸着状態判定部；ステップＳ１０８）。これに対し、第二実施形態においては、実流量Ｑｒが第二所定流量Ｑ２以上であるか否かを判定する（吸着状態判定部；ステップＳ２０８）。第二所定流量Ｑ２は、所定目標流量Ｑｔ１より小さく設定されている。また、第二所定流量Ｑ２は、実流量Ｑｒが第二所定流量Ｑ２以上となった場合に、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態であるように設定されている。すなわち、燃料の供給が開始され、燃料が各吸着剤に吸着されて各吸着剤における燃料の吸着量が増加することにより、実流量Ｑｒが第二所定流量Ｑ２以上となった場合、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着量が飽和吸着量の第二所定比率以上であるとともに、実流量Ｑｒが必要流量Ｑｎよりも大きい。この場合、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態であるため、制御装置５０は、ステップＳ２０８にて「ＹＥＳ」と判定する。そして、制御装置５０は、燃料電池システムの起動運転を開始する（起動運転開始部；ステップＳ１１０）。
本実施形態によれば、吸着状態判定部は、燃料の目標流量Ｑｔを所定目標流量Ｑｔ１に設定して燃料の供給を行い、燃料の供給が開始された時点から第一所定時間Ｔ１毎に流量センサ４２ｄによって検出される流量である実流量Ｑｒが第二所定流量Ｑ２以上となった場合、第一吸着部４２ｂ１における燃料の吸着状態が所定状態であると判定する。
これによれば、制御装置５０は、燃料電池システムの起動運転が開始される前において、簡易的な方法によって、第一吸着部４２ｂ１における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを確実に判定することができるため、燃料電池システムの起動運転を早期かつ安定的に開始することができる。
次に、本発明による燃料電池システムの第三実施形態について、主に第一実施形態と異なる部分について説明する。なお、第一実施形態と同一内容については、第一実施形態と同一符号が付されている。第三実施形態は、第一実施形態における制御装置５０にて実行される図４に示すプログラムに代えて、図７に示すプログラムを実行する。
第三実施形態においては、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定するために、フィードバック制御されている燃料ポンプ４２ｆに対する制御指令値であるＰＷＭ制御のデューティ比が、所定デューティ比Ｄａ以下であるか否かを判定する（吸着状態判定部；ステップＳ３０８）。所定デューティ比Ｄａ（特許請求の範囲の所定制御指令値に相当）は、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態である場合における所定目標流量Ｑｔ１に応じたデューティ比よりも大きく設定されている。また、所定デューティ比Ｄａは、燃料ポンプ４２ｆがフィードバック制御されている場合において、デューティ比が所定デューティ比Ｄａ以下となった場合には、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態であるように設定されている。ここで、目標流量Ｑｔを所定目標流量Ｑｔ１にして燃料の供給を燃料ポンプ４２ｆによって開始した場合、燃料の供給を開始した時点においては、燃料が各吸着剤に比較的多く吸着するため、実流量Ｑｒが比較的小さくなっている。これにより、実流量Ｑｒと所定目標流量Ｑｔ１との差が比較的大きいため、デューティ比が比較的大きい。その後、燃料が各吸着剤に吸着されて各吸着剤における燃料の吸着量が増加することにより、実流量Ｑｒが増加して所定目標流量Ｑｔ１との差が小さくなるため、燃料の供給を開始した時点よりもデューティ比が小さくなる。そして、デューティ比が所定デューティ比Ｄａ以下になった場合、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着量が飽和吸着量の第二所定比率以上であるとともに、実流量Ｑｒが必要流量Ｑｎよりも大きい。この場合、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態であるため、制御装置５０は、ステップＳ３０８にて「ＹＥＳ」と判定する。そして、制御装置５０は、燃料電池システムの起動運転を開始する（起動運転開始部；ステップＳ１１０）。
本実施形態によれば、吸着状態判定部は、燃料の目標流量Ｑｔを所定目標流量Ｑｔ１に設定して燃料の供給を行い、燃料の供給が開始された時点から第一所定時間Ｔ１毎に燃料ポンプ４２ｆに対するデューティ比と所定デューティ比Ｄａとを比較するとともに、燃料ポンプ４２ｆに対するデューティ比が所定デューティ比Ｄａ以下となった場合、第一吸着部４２ｂ１における燃料の吸着状態が所定状態であると判定する。
これによれば、制御装置５０は、燃料電池システムの起動運転が開始される前において、簡易的な方法によって、第一吸着部４２ｂ１における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを確実に判定することができるため、燃料電池システムの起動運転を早期かつ安定的に開始することができる。
次に、本発明による燃料電池システムの第四実施形態について、主に第一実施形態と異なる部分について説明する。なお、第一実施形態と同一内容については、第一実施形態と同一符号が付されている。第四実施形態は、第一実施形態における制御装置５０にて実行される図４に示すプログラムに代えて、図８に示すプログラムを実行する。
第一実施形態において、制御装置５０は、目標流量Ｑｔを所定目標流量Ｑｔ１に設定して燃料の供給を開始する（ステップＳ１０４）。これに対して、第四実施形態においては、制御装置５０は、燃料ポンプ４２ｆに対する制御指令値であるＰＷＭ制御のデューティ比を所定デューティ比Ｄａにして燃料の供給を開始する（ステップＳ４０４）。このとき、制御装置５０は、燃料ポンプ４２ｆのフィードバック制御を行わずに、燃料ポンプ４２ｆを所定デューティ比Ｄａにて駆動する。そして、第四実施形態においては、制御装置５０は、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定するために、実流量Ｑｒが第二所定流量Ｑ２以上であるか否かを判定する（吸着状態判定部；ステップＳ４０８）。ここで、制御装置５０が燃料ポンプ４２ｆのフィードバック制御を行わずに、燃料ポンプ４２ｆを所定デューティ比Ｄａにて駆動して燃料の供給を行ったときに、実流量Ｑｒが第二所定流量Ｑ２以上となった場合、各吸着剤における燃料の吸着状態が所定状態であるように設定されている。
制御装置５０が燃料ポンプ４２ｆのフィードバック制御を行わずに、燃料ポンプ４２ｆを所定デューティ比Ｄａにて駆動して燃料の供給を行った場合、燃料の供給を開始した時点においては、燃料が各吸着剤に比較的多く吸着するため、実流量Ｑｒが第二所定流量Ｑ２より小さい。その後、燃料が各吸着剤に吸着されて各吸着剤における燃料の吸着量が増加することにより、実流量Ｑｒが増加して第二所定流量Ｑ２以上となった場合、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着量が飽和吸着量の第二所定比率以上であるとともに、実流量Ｑｒが必要流量Ｑｎよりも大きい。この場合、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態であるため、制御装置５０は、ステップＳ４０８にて「ＹＥＳ」と判定する。そして、制御装置５０は、燃料電池システムの起動運転を開始する（起動運転開始部；ステップＳ１１０）。
本実施形態によれば、吸着状態判定部は、燃料ポンプ４２ｆに対する制御指令値を所定デューティ比Ｄａに設定して燃料ポンプ４２ｆによって燃料の供給を行い、燃料の供給が開始された時点から第一所定時間Ｔ１毎に流量センサ４２ｄによって検出される流量である実流量Ｑｒが第二所定流量Ｑ２以上となった場合、第一吸着部４２ｂ１における燃料の吸着状態が所定状態であると判定する。
これによれば、制御装置５０は、燃料電池システムの起動運転が開始される前において、簡易的な方法によって、第一吸着部４２ｂ１における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを確実に判定することができるため、燃料電池システムの起動運転を早期かつ安定的に開始することができる。
次に、本発明による燃料電池システムの第五実施形態について、主に第一実施形態と異なる部分について説明する。なお、第一実施形態と同一内容については、第一実施形態と同一符号が付されている。第五実施形態は、図９に示すように、第一実施形態に対して、燃料電池システムが圧力センサ４２ｈ（特許請求の範囲の圧力検出装置に相当）および第二遮断弁４２ｉ（特許請求の範囲の第二燃料弁）をさらに備えている。圧力センサ４２ｈは、燃料供給管４２に第一遮断弁４２ａと第二遮断弁４２ｉとの間に配設されている。具体的には、圧力センサ４２ｈは、第一遮断弁４２ａと第一脱硫器４２ｂとの間に配設されている。また、圧力センサ４２ｈは、その配設された部位の燃料の圧力値を検出するものである。圧力センサ４２ｈによって検出される圧力値である実圧力値Ｐｒは、検出信号として制御装置５０に送信される。第二遮断弁４２ｉは、第一脱硫器４２ｂと燃料極との間に配設されている。具体的には、第二遮断弁４２ｉは、燃料ポンプ４２ｆと逆止弁４２ｇとの間に配設されている。第二遮断弁４２ｉは、燃料供給管４２を開路または閉路にすることにより燃料を流通または遮断するものである。また、第五実施形態は、第一実施形態における制御装置５０にて実行される図４に示すプログラムに代えて、図１０に示すプログラムを実行する。
第一実施形態において、制御装置５０は、カソードエアの供給を開始するとともに（ステップＳ１０２）、目標流量Ｑｔを所定目標流量Ｑｔ１に設定して燃料の供給を開始する（ステップＳ１０４）。これに対して、第五実施形態においては、制御装置５０は、カソードエアの供給を行わずに、第一遮断弁４２ａを開路かつ第二遮断弁４２ｉを閉路にして燃料の供給を開始する（ステップＳ５０１）。具体的には、制御装置５０が第一遮断弁４２ａを開路にすることにより、供給源Ｇｓの圧力により燃料が燃料供給管４２に導入する。このとき、第二遮断弁４２ｉが閉路にされているため、実圧力値Ｐｒが上昇する。そして、制御装置５０は、実圧力値Ｐｒが第一所定圧力値Ｐｓ１以上となったか否かを判定する（ステップＳ５０２）。第一所定圧力値Ｐｓ１は、供給源Ｇｓの圧力に対して第三所定比率以上の実圧力値Ｐｒである。第三所定比率は、例えば９０％である。
制御装置５０は、実圧力値Ｐｒが第一所定圧力値Ｐｓ１より小さい場合は、ステップＳ５０２にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ５０２の判定を繰り返し実行する。一方、制御装置５０は、実圧力値Ｐｒが第一所定圧力値Ｐｓ１に達した場合に、ステップＳ５０２にて「ＹＥＳ」と判定し、第一遮断弁４２ａを閉路にして燃料の供給を停止する（ステップＳ５０３）。そして、制御装置５０は、第一遮断弁４２ａを閉路にして燃料の供給を停止した時点における実圧力値Ｐｒである第一圧力値Ｐ１を検出する（ステップＳ５０４）。
そして、第五実施形態においては、制御装置５０は、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定するために、燃料の供給を停止した時点から第一所定時間Ｔ１が経過した時点における実圧力値Ｐｒである第二圧力値Ｐ２を検出し（ステップＳ５０７）、第一圧力値Ｐ１と第二圧力値Ｐ２との差が第二所定圧力値Ｐｓ２（特許請求の範囲の所定圧力値に相当）以下であるか否かを判定する（吸着状態判定部；ステップＳ５０８）。第二所定圧力値Ｐｓ２は、第一圧力値Ｐ１と第二圧力値Ｐ２との差が第二所定圧力値Ｐｓ２以下になった場合に、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態であるように設定されている。ここで、ステップＳ５０３にて第一遮断弁４２ａが閉路にされ、燃料の供給が停止された後、燃料が各吸着剤に吸着されるため、実圧力値Ｐｒが低下する。そして、燃料の供給が停止された時点から第一所定時間Ｔ１が経過した場合に、各吸着剤に対する燃料の吸着量が比較的少ないときは、第一圧力値Ｐ１と第二圧力値Ｐ２との差は、第二所定圧力値Ｐｓ２より大きい。この場合において、カウント数Ｃｎが所定値Ｎより小さいときは（ステップＳ５０８，Ｓ１１２，Ｓ１１４）、プログラムをステップＳ５０１に戻して燃料の供給を再度行う。
その後、第一遮断弁４２ａが再度閉路にされて、燃料の供給が再度停止された後（ステップＳ５０２，Ｓ５０３）、第一所定時間Ｔ１が経過した時点に、制御装置５０が吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを再度判定する（ステップＳ５０８；吸着状態判定部）。このように、制御装置５０は、カウント数Ｃｎが所定値Ｎになるまで、燃料を繰り返し供給するとともに、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを繰り返し判定する。ここで、燃料の供給が継続されて、各吸着剤への燃料の吸着量が増加することにより、カウント数Ｃｎが所定値Ｎになる前に、第一圧力値Ｐ１と第二圧力値Ｐ２との差が第二所定圧力値Ｐｓ２以下になった場合、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着量が飽和吸着量の第二所定比率以上になっている。この場合、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態であるため、制御装置５０は、ステップＳ５０８にて「ＹＥＳ」と判定する。そして、制御装置５０は、燃料電池システムの起動運転を開始する（起動運転開始部；ステップＳ１１０）。
一方、カウント数Ｃｎが所定値Ｎ以上になった場合、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態になるまで、制御装置５０が燃料を繰り返し供給したにもかかわらず、第一圧力値Ｐ１と第二圧力値Ｐ２との差が第二所定圧力値Ｐｓ２より大きいままである。よって、制御装置５０は、例えば燃料漏れ等の不具合が生じていると判定する。すなわち、制御装置５０は、ステップＳ１１４にて「ＹＥＳ」と判定し、使用者への警告を行う（警告部；ステップＳ１１６）。
本実施形態によれば、燃料電池システムは、第二脱硫器４２ｃと燃料極との間に配設され、開路または閉路にすることにより燃料を流通または遮断する第二遮断弁４２ｉと、第一遮断弁４２ａと第二遮断弁４２ｉとの間に配設され、その配設された部位の燃料の圧力値を検出する圧力センサ４２ｈと、をさらに備え、吸着状態判定部は、第一遮断弁４２ａを開路かつ第二遮断弁４２ｉを閉路にして燃料の供給を行った後、第一遮断弁４２ａを閉路にして燃料の供給を停止した時点に、圧力センサ４２ｈによって第一圧力値Ｐ１を検出し、燃料の供給を停止した時点から第一所定時間Ｔ１経過した時点に、圧力センサ４２ｈによって第二圧力値Ｐ２を検出し、第一圧力値Ｐ１と第二圧力値Ｐ２との差を、燃料の供給を行った後、燃料の供給を停止した時点から第一所定時間Ｔ１経過した時点毎に算出し、差が第二所定圧力値Ｐｓ２以下となった場合、第一吸着部４２ｂ１における燃料の吸着状態が所定状態であると判定する。
これによれば、制御装置５０は、燃料電池システムの起動運転が開始される前において、簡易的な方法によって、第一吸着部４２ｂ１における燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを確実に判定することができるため、燃料電池システムの起動運転を早期かつ安定的に開始することができる。
また、制御装置５０は、吸着状態判定部によって、差を算出した回数が所定値Ｎになった時点に、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態でないと判定された場合、使用者への警告を行う警告部をさらに備えている。
これによれば、制御装置５０は、吸着状態判定部によって、差を算出した回数（すなわちカウント数Ｃｎ）が所定値Ｎになった時点に、吸着状態判定部によって吸着部における燃料の吸着状態が所定状態でないと判定された場合、例えば燃料の漏れ等の異常が発生していると判定して、警告部によって使用者へ警告を行う。よって、制御装置５０は、例えば燃料の漏れ等の不具合が発生していることを、燃料電池システムの起動運転前に、使用者へ知らせることができる。
なお、上述した実施形態において、燃料電池システムの一例を示したが、本発明はこれに限定されず、他の構成を採用することもできる。例えば、上述した第一実施形態乃至第四実施形態において、吸着状態判定部によって吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態が所定状態でないと判定され、かつ、カウント数Ｃｎが所定値Ｎよりも小さい場合（ステップＳ１１４）、制御装置５０は、燃料の流量を変更せずに燃料の供給を継続するが、これに代えて、燃料の流量を増加するように制御するようにしても良い。これによれば、各吸着剤における燃料の吸着量がより短時間にて増加するため、吸着部４２ｂ１，４２ｃ１における燃料の吸着状態がより短時間にて所定状態になる。よって、プログラムが実行されてからより短時間にて燃料電池システムの起動運転を開始することができる。
また、上述した第五実施形態において、制御装置５０は、ステップＳ５０２において、実圧力値Ｐｒが第一所定圧力値Ｐｓ１以上であるか否かを判定しているが、これに代えて、第三所定時間が経過したか否かを判定するようにしても良い。第三所定時間は、例えば１分である。
また、上述した第五実施形態において、制御装置５０は、ステップＳ５０１において、供給源Ｇｓの圧力によって燃料を燃料供給管４２に供給しているが、これに代えて、燃料ポンプ４２ｆによって燃料を供給するようにしても良い。この場合、カウント数Ｃｎが所定値Ｎよりも小さいため（ステップＳ１１４）、燃料の供給を再度開始する場合（ステップＳ５０１）、制御装置５０が、燃料の流量を増加するように燃料ポンプ４２ｆを制御するようにしても良い。
また、上述した第五実施形態において、第二遮断弁４２ｉが特許請求の範囲の第二燃料弁に相当するが、これに代えて、第二遮断弁４２ｉを省略し、逆止弁４２ｇを特許請求の範囲の第二燃料弁に相当するようにしても良い。
また、上述した各実施形態において、第一脱硫器４２ｂのみが特許請求の範囲の吸着装置に相当するが、これに代えて、第二脱硫器４２ｃのみ、または、第一脱硫器４２ｂおよび第二脱硫器４２ｃの両方を特許請求の範囲の吸着装置に相当するようにしても良い。
また、上述した各実施形態において、燃料電池システムは、脱硫器として第一脱硫器４２ｂおよび第二脱硫器４２ｃを備えているが、これに代えて、第一脱硫器４２ｂおよび第二脱硫器４２ｃのいずれか一方のみを備えるようにしても良い。
また、上述した各実施形態において、燃料電池３４ａは、固体酸化物形燃料電池であるが、これに代えて、固体高分子形燃料電池にしても良い。
１１（３０）…燃料電池モジュール、１５（５０）…制御装置、３４ａ…燃料電池、４２ａ…第一遮断弁（第一燃料弁）、４２ｂ…第一脱硫器（吸着装置）、４２ｂ１…第一吸着部（吸着部）、４２ｃ…第二脱硫器、４２ｃ１…第二吸着部、４２ｄ…流量センサ（流量検出装置）、４２ｅ…バッファタンク、４２ｆ…燃料ポンプ（燃料供給装置）、４２ｇ…逆止弁、４２ｈ…圧力センサ（圧力検出装置）、４２ｉ…第二遮断弁（第二燃料弁）、５１…フィードバック制御部、Ｄａ…所定デューティ比（所定制御指令値）、Ｇｓ…供給源、Ｐ１…第一圧力値、Ｐ２…第二圧力値、Ｐｒ…実圧力値（圧力検出装置によって検出される圧力値）、Ｐｓ１…第一所定圧力値、Ｐｓ２…第二所定圧力値（所定圧力値）、Ｑ１…第一所定流量、Ｑ２…第二所定流量、Ｑｒ…実流量（流量検出装置によって検出される流量）、Ｑｔ…目標流量、Ｑｔ１…所定目標流量、Ｔ１…第一所定時間、Ｔ２…第二所定時間。

Claims (7)

  1. 付臭剤が添加された燃料が供給源から直接または改質されて供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有し、前記燃料と前記酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
    前記供給源と前記燃料極との間に配設され、前記付臭剤を吸着するだけでなく前記燃料をも吸着可能である吸着部を有する吸着装置と、
    前記供給源と前記燃料極との間に配設され、前記燃料を供給する燃料供給装置と、
    前記吸着装置と前記燃料極との間に配設され、前記燃料の流量を検出する流量検出装置と、
    前記燃料電池の制御を少なくとも行う制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、
    前記制御装置は、
    前記流量検出装置によって検出される流量が前記燃料の目標流量となるように、前記燃料供給装置に対する制御指令値を算出して、前記制御指令値を前記燃料供給装置に出力するフィードバック制御を行うフィードバック制御部と、
    前記燃料電池システムの起動運転が開始される前に、前記燃料の供給を行い、前記燃料の供給が開始された時点から第一所定時間毎に、前記吸着部における前記燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する吸着状態判定部と、
    前記吸着状態判定部によって前記吸着部における前記燃料の吸着状態が前記所定状態であると判定された場合、前記燃料電池システムの起動運転を開始する起動運転開始部と、
    前記燃料の供給が開始された時点から前記第一所定時間よりも長い第二所定時間が経過した時点に、前記吸着状態判定部によって前記吸着部における前記燃料の吸着状態が前記所定状態でないと判定された場合、使用者への警告を行う警告部と、を備え、
    前記吸着状態判定部は、前記燃料の目標流量を所定目標流量に設定して前記燃料の供給を行い、前記流量検出装置によって検出される流量と前記所定目標流量との差が第一所定流量以下となった場合、前記吸着部における前記燃料の吸着状態が前記所定状態であると判定する燃料電池システム。
  2. 付臭剤が添加された燃料が供給源から直接または改質されて供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有し、前記燃料と前記酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
    前記供給源と前記燃料極との間に配設され、前記付臭剤を吸着するだけでなく前記燃料をも吸着可能である吸着部を有する吸着装置と、
    前記供給源と前記燃料極との間に配設され、前記燃料を供給する燃料供給装置と、
    前記吸着装置と前記燃料極との間に配設され、前記燃料の流量を検出する流量検出装置と、
    前記燃料電池の制御を少なくとも行う制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、
    前記制御装置は、
    前記流量検出装置によって検出される流量が前記燃料の目標流量となるように、前記燃料供給装置に対する制御指令値を算出して、前記制御指令値を前記燃料供給装置に出力するフィードバック制御を行うフィードバック制御部と、
    前記燃料電池システムの起動運転が開始される前に、前記燃料の供給を行い、前記燃料の供給が開始された時点から第一所定時間毎に、前記吸着部における前記燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する吸着状態判定部と、
    前記吸着状態判定部によって前記吸着部における前記燃料の吸着状態が前記所定状態であると判定された場合、前記燃料電池システムの起動運転を開始する起動運転開始部と、
    前記燃料の供給が開始された時点から前記第一所定時間よりも長い第二所定時間が経過した時点に、前記吸着状態判定部によって前記吸着部における前記燃料の吸着状態が前記所定状態でないと判定された場合、使用者への警告を行う警告部と、を備え、
    前記吸着状態判定部は、前記燃料の目標流量を所定目標流量に設定して前記燃料の供給を行い、前記流量検出装置によって検出される流量が第二所定流量以上となった場合、前記吸着部における前記燃料の吸着状態が前記所定状態であると判定する燃料電池システム。
  3. 付臭剤が添加された燃料が供給源から直接または改質されて供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有し、前記燃料と前記酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
    前記供給源と前記燃料極との間に配設され、前記付臭剤を吸着するだけでなく前記燃料をも吸着可能である吸着部を有する吸着装置と、
    前記供給源と前記燃料極との間に配設され、前記燃料を供給する燃料供給装置と、
    前記吸着装置と前記燃料極との間に配設され、前記燃料の流量を検出する流量検出装置と、
    前記燃料電池の制御を少なくとも行う制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、
    前記制御装置は、
    前記流量検出装置によって検出される流量が前記燃料の目標流量となるように、前記燃料供給装置に対する制御指令値を算出して、前記制御指令値を前記燃料供給装置に出力するフィードバック制御を行うフィードバック制御部と、
    前記燃料電池システムの起動運転が開始される前に、前記燃料の供給を行い、前記燃料の供給が開始された時点から第一所定時間毎に、前記吸着部における前記燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する吸着状態判定部と、
    前記吸着状態判定部によって前記吸着部における前記燃料の吸着状態が前記所定状態であると判定された場合、前記燃料電池システムの起動運転を開始する起動運転開始部と、
    前記燃料の供給が開始された時点から前記第一所定時間よりも長い第二所定時間が経過した時点に、前記吸着状態判定部によって前記吸着部における前記燃料の吸着状態が前記所定状態でないと判定された場合、使用者への警告を行う警告部と、を備え、
    前記吸着状態判定部は、前記燃料の目標流量を所定目標流量に設定して前記燃料の供給を行い、前記制御指令値と所定制御指令値とを比較して、前記制御指令値が前記所定制御指令値以下となった場合、前記吸着部における前記燃料の吸着状態が前記所定状態であると判定する燃料電池システム。
  4. 付臭剤が添加された燃料が供給源から直接または改質されて供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有し、前記燃料と前記酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
    前記供給源と前記燃料極との間に配設され、前記付臭剤を吸着するだけでなく前記燃料をも吸着可能である吸着部を有する吸着装置と、
    前記供給源と前記燃料極との間に配設され、前記燃料を供給する燃料供給装置と、
    前記吸着装置と前記燃料極との間に配設され、前記燃料の流量を検出する流量検出装置と、
    前記燃料電池の制御を少なくとも行う制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、
    前記制御装置は、
    前記流量検出装置によって検出される流量が前記燃料の目標流量となるように、前記燃料供給装置に対する制御指令値を算出して、前記制御指令値を前記燃料供給装置に出力するフィードバック制御を行うフィードバック制御部と、
    前記燃料電池システムの起動運転が開始される前に、前記燃料の供給を行い、前記燃料の供給が開始された時点から第一所定時間毎に、前記吸着部における前記燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する吸着状態判定部と、
    前記吸着状態判定部によって前記吸着部における前記燃料の吸着状態が前記所定状態であると判定された場合、前記燃料電池システムの起動運転を開始する起動運転開始部と、
    前記燃料の供給が開始された時点から前記第一所定時間よりも長い第二所定時間が経過した時点に、前記吸着状態判定部によって前記吸着部における前記燃料の吸着状態が前記所定状態でないと判定された場合、使用者への警告を行う警告部と、を備え、
    前記吸着状態判定部は、前記燃料供給装置に対する前記制御指令値を所定制御指令値に設定して前記燃料供給装置によって前記燃料の供給を行い、前記流量検出装置によって検出される流量が第二所定流量以上となった場合、前記吸着部における前記燃料の吸着状態が前記所定状態であると判定する燃料電池システム。
  5. 付臭剤が添加された燃料が供給源から直接または改質されて供給される燃料極と、酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有し、前記燃料と前記酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
    前記供給源と前記燃料極との間に配設され、前記付臭剤を吸着するだけでなく前記燃料をも吸着可能である吸着部を有する吸着装置と、
    前記供給源と前記吸着装置との間に配設され、開路または閉路にすることにより前記燃料を流通または遮断する第一燃料弁と、
    前記吸着装置と前記燃料極との間に配設され、開路または閉路にすることにより前記燃料を流通または遮断する第二燃料弁と、
    前記第一燃料弁と前記第二燃料弁との間に配設され、その配設された部位の前記燃料の圧力値を検出する圧力検出装置と、
    前記燃料電池の制御を少なくとも行う制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、
    前記制御装置は、
    前記燃料電池システムの起動運転が開始される前に、前記第一燃料弁を開路かつ前記第二燃料弁を閉路にして前記燃料の供給を行った後、前記第一燃料弁を閉路にして前記燃料の供給を停止した時点に、前記圧力検出装置によって第一圧力値を検出し、前記燃料の供給を停止した時点から第一所定時間経過した時点に、前記圧力検出装置によって第二圧力値を検出し、前記第一圧力値と前記第二圧力値との差を、前記燃料の供給を行った後、前記燃料の供給を停止した時点から前記第一所定時間経過した時点毎に算出し、前記差に基づいて、前記吸着部における前記燃料の吸着状態が所定状態であるか否かを判定する吸着状態判定部と、
    前記吸着状態判定部によって前記吸着部における前記燃料の吸着状態が前記所定状態であると判定された場合、前記燃料電池システムの起動運転を開始する起動運転開始部と、
    前記吸着状態判定部によって、前記差を算出した回数が所定値になった時点に、前記吸着部における前記燃料の吸着状態が前記所定状態でないと判定された場合、使用者への警告を行う警告部と、を備え、
    前記吸着状態判定部は、前記差が所定圧力値以下になった場合、前記吸着部における前記燃料の吸着状態が前記所定状態であると判定する燃料電池システム。
  6. 前記制御装置は、前記燃料の供給が開始された時点以降に、前記吸着状態判定部によって前記吸着部における前記燃料の吸着状態が前記所定状態でないと判定されて、前記警告が行われる前の時点において、前記燃料の流量を増加させる請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の燃料電池システム。
  7. 前記燃料は、炭素数３以上の炭化水素を主成分とするガスである請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の燃料電池システム。
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