JP7345066B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

この発明は、燃料電池システムに関する。

ＵＳ２０１２／００３４５３８Ａは、直列配置された第１燃料電池、第２燃料電池を備える燃料電池システムにおいて、第２燃料電池の温度が上昇したときはカソードに供給する空気流量を増加させ、第１燃料電池の温度が上昇したときはカソードに供給する空気流量を増加させるか第２燃料電池を迂回して第１燃料電池に接続するバイパス流路における空気流量を増加させることで、第１燃料電池及び第２燃料電池の温度を調整する構成を開示している。

しかし、上記構成を実施する場合、第１燃料電池の温度の検出と第２燃料電池の温度の検出が必要となる。一般的に燃料電池の温度を検出する場合は、燃料電池のカソードの出口温度を検出するが、第２燃料電池のカソードの出口、すなわち第１燃料電池と第２燃料電池の間にセンサを配置することはシステムの大型化あるいはコストの増加を招くことになる。

そこで、本発明は、直列配置された燃料電池を含む燃料電池システムであって、簡易な構成で燃料電池の温度調整が可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、直列配置された第１の燃料電池及び第２の燃料電池を含むとともに、燃料ガスの流通方向が第１の燃料電池から第２の燃料電池に向かう方向であり、酸化剤ガスの流通方向が第２の燃料電池から第１の燃料電池に向かう方向となっている燃料電池モジュールと、燃料電池モジュールに供給する酸化剤ガスの温度を調整する酸化剤ガス温度調整装置と、を含み、少なくとも、第１の燃料電池が燃料ガスを改質可能な燃料電池システムにおいて、第１の燃料電池の温度及び第２の燃料電池の温度が所定の上限温度を超えないように、燃料電池モジュールに供給する酸化剤ガスの目標温度を設定し、当該目標温度に基づいて酸化剤ガス温度調整装置を制御する温度制御手段を含み、温度制御手段は、目標温度をＴ、上限温度をＴｍａｘ、第１の燃料電池の出口温度から入口温度を減算した差分をΔＴ１、第２の燃料電池の出口温度から入口温度を減算した差分をΔＴ２としたとき目標温度ＴをＴ＝Ｔｍａｘ－ΔＴ１－ΔＴ２（ΔＴ１＞０）、Ｔ＝Ｔｍａｘ－ΔＴ２（ΔＴ１≦０）、Ｔ＝Ｔｍａｘ（ΔＴ２＜０、且つΔＴ１＋ΔＴ２＜０）として算出する。

図１は、本発明を簡易に説明するためのブロック図と、燃料電池スタック内の温度分布を示す図である。 図２は、本実施形態の燃料電池システムの主要構成を示すブロック図である。 図３は、目標空気流量と目標取り出し電力との関係を示すマップである。 図４は、目標燃料流量と目標取り出し電力との関係を示すマップである。 図５は、目標部分酸化反応用空気流量と目標取り出し電力との関係を示すマップである。 図６は、空気温度制御部の制御フロー図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

＜本発明の基本動作＞
図１は、本発明を簡易に説明するためのブロック図と、燃料電池スタック内の温度分布を示す図である。

図１に示すように、本発明の燃料電池システムは、２つの燃料電池スタック、すなわち第１燃料電池スタック１１（第１燃料電池、ＳＴＫ１）と第２燃料電池スタック１２（第２燃料電池、ＳＴＫ２）がガス流路について直列となるように配置され、アノードガス（燃料ガス）が第１燃料電池スタック１１から第２燃料電池スタック１２に流れるように構成され、カソードガス（酸化剤ガス）が第２燃料電池スタック１２から第１燃料電池スタック１１に流れるように構成された燃料電池モジュール１を備えている。すなわち、燃料電池モジュール１では、２つのスタックである第１燃料電池スタック１１と第２燃料電池スタック１２間の、アノードガスの流通方向とカソードガスの流通方向が互いに逆向きとなっている。

燃料電池モジュール１において、第１燃料電池スタック１１のアノードの入口がアノードガスの入口となっており、第２燃料電池スタック１２のカソードの入口がカソードガスの入口となっている。第１燃料電池スタック１１のアノードの出口と第２燃料電池スタック１２のアノードの入口とが互いに接続され、第２燃料電池スタック１２のカソードの出口と第１燃料電池スタック１１のカソードの入口とが互いに接続されている。

また本発明の燃料電池システムは、燃料電池モジュール１に供給するカソードガスの温度を調整する温度調整装置３８（酸化剤ガス温度調整装置）を備えるが、詳細は後述する。

本発明の燃料電池システムにおいて、第１燃料電池スタック１１（及び第２燃料電池スタック１２）には、燃料ガスを改質可能な触媒が配置されている。第１燃料電池スタック１１は、燃料ガスを、水素を包含するアノードガス（改質燃料）に改質し、改質したアノードガスと第２燃料電池スタック１２から供給されたカソードガスにより発電するとともに、余剰のアノードガスを第２燃料電池スタック１２に供給する。また、発電反応に用いたカソードガスはカソードオフガスとして温度調整装置３８を構成する燃焼器４に排出する。

第２燃料電池スタック１２は、第１燃料電池スタック１１から供給されたアノードガスと温度調整装置３８から供給されたカソードガスにより発電する。そして、第２燃料電池スタック１２は、発電で使用したカソードガスを第１燃料電池スタック１１に供給し、発電で用いたアノードガスをアノードオフガスとして燃焼器４に供給する。

第１燃料電池スタック１１及び第２燃料電池スタック１２は、温度を上昇させるほど発電効率が向上する。しかし、第１燃料電池スタック１１及び第２燃料電池スタック１２には耐熱等の理由により上限温度（例えば８００℃）が設定されている。

よって、第１燃料電池スタック１１の温度（第１燃料電池スタック１１のカソードの出口温度）、及び第２燃料電池スタック１２の温度（第２燃料電池スタック１２のカソードの出口温度）が、当該上限温度を超えないように、且つ発電反応を十分に行えるようにカソードガスの温度を調整する必要がある。

本願発明では、例えば第２燃料電池スタック１２のカソードの入口温度（当該カソードの入口におけるカソードガスの温度）を目標温度とし、当該目標温度により、第１燃料電池スタック１１及び第２燃料電池スタック１２の温度が上限温度を超えないように温度調整装置３８を制御する。これにより、温度検知手段（図２の温度センサ５１）の数を削減してシステムを小型化することができる。なお、目標温度は、後述の目標温度演算部７５３（図２）が演算する。

ところで、第１燃料電池スタック１１及び第２燃料電池スタック１２で発生する発電反応は発熱反応であるが、第１燃料電池スタック１１で発生する改質反応は吸熱反応である。また、カソードガスは上記の温度調整装置３８で加熱されるものであるが、発電反応、改質反応の大きさ等により、第１燃料電池スタック１１及び第２燃料電池スタック１２において加熱される場合のみならず、冷却される場合もある。したがって、図１に示すように、カソードガスの温度分布は、以下のようにＡ－Ｄのようになる場合がある。

Ａは、第１燃料電池スタック１１及び第２燃料電池スタック１２への負荷（発電量）が大きく、第１燃料電池スタック１１において改質反応による吸熱量よりも発電反応による発熱量の方が十分に大きくなっており、さらに第１燃料電池スタック１１及び第２燃料電池スタック１２の温度（カソードの出口温度）が温度調整装置３８から供給されるカソードガスの温度よりも高くなっている場合である。この場合、温度調整装置３８から供給されたカソードガスの温度は、カソードガスの流路を下流に向かうにつれて上昇し、第１燃料電池スタック１１のカソードの出口で最も高い温度となる。

ここで、第１燃料電池スタック１１の出口温度から入口温度を減算した差分をΔＴ１、第２燃料電池スタック１２の出口温度から入口温度を減算した差分をΔＴ２とすると、Ａの場合は、ΔＴ１＞０、ΔＴ２＞０となる。

したがって、目標温度をＴ、上限温度をＴｍａｘとすると、目標温度演算部７５３（図２）は、目標温度Ｔを、Ｔ＝Ｔｍａｘ－ΔＴ１－ΔＴ２により算出することで、最高温度となる第１燃料電池スタック１１のカソードの出口温度を上限温度Ｔｍａｘに設定できる。

Ｂは、第１燃料電池スタック１１及び第２燃料電池スタック１２への負荷（発電量）がＡの場合よりも小さくなっており、例えば第１燃料電池スタック１１における改質反応による吸熱量と発電反応による発熱量が同程度となっている場合である。このとき、第２燃料電池スタック１２の温度は温度調整装置３８から供給されるカソードガスの温度よりも高い状態であるが、第１燃料電池スタック１１の温度が第２燃料電池スタック１２から排出されたカソードガスの温度以下となる。よって、カソードガスの温度は、第２燃料電池スタック１２のカソードの出口で最も高い温度となる。なお、この場合、ΔＴ１≦０、Ｔ２＞０となっている。

したがって、目標温度演算部７５３（図２）は、目標温度Ｔを、Ｔ＝Ｔｍａｘ－ΔＴ２により算出することで、最高温度となる第２燃料電池スタック１２のカソードの出口温度（すなわち、第１燃料電池スタック１１のカソードの入口温度）を上限温度Ｔｍａｘに設定できる。

Ｃは、第１燃料電池スタック１１及び第２燃料電池スタック１２への負荷（発電量）が急激に小さくなり、第２燃料電池スタック１２の温度が温度調整装置３８から供給されるカソードガスの温度よりも低くなる場合である。このとき、ΔＴ２＜０、且つΔＴ１＋ΔＴ２＜０となる温度分布が発生し得る。ここで、ΔＴ１は、ΔＴ１＜０となる場合、またはΔＴ１＞０であってその絶対値がΔＴ２よりも小さい場合を包含する。この場合、カソードガスの温度は、第２燃料電池スタック１２のカソードの入口が最も高い温度となる。

したがって、目標温度演算部７５３（図２）は、目標温度Ｔを、Ｔ＝Ｔｍａｘにより算出することで、最高温度となる第２燃料電池スタック１２のカソードの入口温度を上限温度Ｔｍａｘに設定できる。

Ｄは、Ｃと同様の場面であるが、例えば第１燃料電池スタック１１の熱容量が第２燃料電池スタック１２の熱容量よりも大きく、第１燃料電池スタック１１の温度低下が小さい場合に発生する。このとき、ΔＴ２＜０であるが、ΔＴ１＋ΔＴ２≧０となる温度分布が発生する。この場合、第１燃料電池スタック１１のカソードの出口温度が最も高い温度となる。

したがって、目標温度演算部７５３（図２）は、目標温度Ｔを、Ｔ＝Ｔｍａｘ－ΔＴ１－ΔＴ２により算出することで、最高温度となる第１燃料電池スタック１１のカソードの出口温度を上限温度Ｔｍａｘに設定できる。ここでΔＴ１＞０であるので、Ｄにおける目標温度Ｔの設定条件は、Ａと同様となる。

後述のように、ΔＴ１及びΔＴ２は算出することができる。したがって、第１燃料電池スタック１１及び第２燃料電池スタック１２に対する負荷等に応じてΔＴ１及びΔＴ２を算出することで第１燃料電池スタック１１及び第２燃料電池スタック１２において最高温度となる位置がどの位置になるかを判断し、当該位置の温度が上限温度Ｔｍａｘに設定できるように目標温度Ｔの演算式を切り替えるようにしている。これにより、第１燃料電池スタック１１及び第２燃料電池スタック１２の過温度防止と高温化を実現することができる。

以上のように、目標温度演算部７５３（図２）は、目標温度Ｔを以下の数式１のように場合分けして算出することができる。

なお、目標温度Ｔを第１燃料電池スタック１１のカソードの出口温度（当該カソードにおけるカソードガスの温度）とすることも可能である。この場合、目標温度演算部７５３（図２）は、図１を参照すると、目標温度Ｔを以下の数式２のように場合分けして算出することができる。

＜本実施形態の構成＞
図２は、本実施形態の燃料電池システムの主要構成を示すブロック図である。

本実施系形態の燃料電池システムは、燃料電池モジュール１にアノードガスを供給する燃料供給系統と、燃料電池モジュール１に空気（カソードガス）を供給する空気供給系統と、燃料電池モジュール１から排出されたアノードオフガス（アノードガス）、カソードオフガス（カソードガス）を燃焼する燃焼系統と、燃料電池モジュール１から電力を取り出して動力を得る駆動系統と、システム全体を制御する制御系統から構成され、主に車両（電動車両）に搭載される。

燃料供給系統は、タンク２１（ＴＡＮＫ）、インジェクタ２３（ＩＮＪ１）、インジェクタ２４（ＩＮＪ２）を含む。空気供給系統は、ブロワ３２（ＢＬＷ）、バイパスバルブ３３（ＢＹＰＶＡＬ）、熱交換器３５（ＨＥＸ）、可変バルブ３７（ＶＡＬ）を含む。燃焼系統は燃焼器４（ＣＭＢ）を含む。そして、バイパスバルブ３３、熱交換器３５、燃焼器４、インジェクタ２４が温度調整装置３８を構成する。

駆動系統は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１（ＣＯＮＶ）、バッテリ６２（ＢＡＴＴ）、駆動モータ６３（Ｍ）を含む。制御系統は、システム全体を制御する制御部７（ＣＯＮＴ）を含む。

燃料電池モジュール１を構成する第１燃料電池スタック１１及び第２燃料電池スタック１２は、固体酸化物型の燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）であり、セラミック等の固体酸化物で形成された電解質層を備え、アノードガス（改質ガス）が供給されるアノード（燃料極）と、カソードガス（酸化剤ガス）として酸素を含む空気が供給されるカソード（空気極）により挟み込んで得られるセルを積層したものである。

ここで、第１燃料電池スタック１１（及び第２燃料電池スタック１２）の電解質層には、インジェクタ２３側から供給された改質用燃料を、水素を含むアノードガス（改質後の燃料ガス）に改質する触媒が配置されている。

第１燃料電池スタック１１は、アノードガス中に含まれる水素とカソードガス中の酸素とを反応させて発電を行うとともに、余剰のアノードガスを第２燃料電池スタック１２に供給し、カソードオフガスを燃焼器４に排出する。

第２燃料電池スタック１２は、第１燃料電池スタック１１から供給されたアノードガスと、温度調整装置３８を介してブロワ３２から供給されたカソードガスと、を反応させて発電を行うとともに、余剰のカソードガスを第１燃料電池スタック１１に供給し、アノードオフガスを燃焼器４に排出する。

ここで、アノードとは、第１燃料電池スタック１１及び第２燃料電池スタック１２において、アノード電極のみならず、アノード電極にアノードガスを供給する内部流路、及びアノード電極で反応後のアノードオフガスを排出させる内部流路も含むものとする。同様に、カソードとは、第１燃料電池スタック１１及び第２燃料電池スタック１２において、カソード電極のみならず、カソード電極にカソードガスを供給する内部流路、及びカソード電極で反応後のカソードオフガスを排出させる内部流路も含むものとする。

燃料供給系統において、タンク２１は、例えばメタン、またはメタンを主成分とする天然ガスからなる燃料（ガス）を高圧で蓄えるものであり、インジェクタ２３に対して燃料を改質用燃料として供給し、インジェクタ２４に対して燃料を燃焼用の追加燃料として供給する。

燃料供給系統は、タンク２１からインジェクタ２３を介して改質用燃料を第１燃料電池スタック１１のアノードに供給する燃料流路２２（メイン流路）を有する。

また、燃料流路２２からはサブ流路（不図示）が分岐しており、サブ流路はインジェクタ２４に接続されている。

インジェクタ２３，２４は、燃料が圧入されるノズルボディ（不図示）と、ノズルボディの先端にある燃料噴射孔（不図示）を閉止する方向に付勢されたプランジャロッド（不図示）と、プランジャロッドを当該付勢の方向とは逆方向に移動させるソレノイド（不図示）を備える。

インジェクタ２３，２４において、ソレノイドに指令信号（電流）を印加することでソレノイドがプランジャロッドを当該逆方向に移動させるように駆動し、これによりプランジャロッドが燃料噴射孔を開放して燃料を噴射する。また、指令信号（電流）を停止することでソレノイドの駆動を停止させ、プランジャロッドが付勢力により移動して燃料噴射孔を閉止して燃料の噴射を停止させる。

インジェクタ２３，２４において、燃料噴射孔の開放・閉止のデューティー比は、指令信号（電流）のオン・オフのデューティー比に依存する。よって、インジェクタ２３，２４は、指令信号（電流）のデューティー比を調整することで噴射する燃料の流量を調整することができる。

空気供給系統は、カソードガス（空気）を第２燃料電池スタック１２のカソードに供給する空気流路３１を有する。そして、この空気流路３１に上流からブロワ３２、バイパスバルブ３３、熱交換器３５が配置されている。

ブロワ３２（酸化剤ガス供給源）は、外気を取り入れて空気（カソードガス）を空気流路３１等に供給するものである。

熱交換器３５は、空気流路３１を介して第２燃料電池スタック１２のカソードに連通しており、カソードガスを燃焼器４から排出された燃焼ガスにより熱交換（加熱）して第２燃料電池スタック１２のカソードに供給するものである。なお、熱交換後の燃焼ガスは外部に排出される。

バイパスバルブ３３（流量調整手段）は、空気流路３１において熱交換器３５よりも上流となる位置に配置されている。バイパスバルブ３３は、上流側がブロワ３２に接続され、下流側が空気流路３１（熱交換器３５）及びバイパス流路３４に接続され、開度を調整することにより、空気流路３１とバイパス流路３４におけるカソードガス（空気）の流量の割合を調整するものである。バイパス流路３４は熱交換器３５を迂回し、空気流路３１において熱交換器３５と第２燃料電池スタック１２のカソードとの間となる位置で空気流路３１に合流する。

また空気流路３１のバイパスバルブ３３よりも上流となる位置から供給路３６が分岐しており、供給路３６は燃料流路２２において第１燃料電池スタック１１とインジェクタ２３の間となる位置で燃料流路２２に合流する。

可変バルブ３７は、供給路３６に配置され、供給路３６を流通する空気（酸素）の流量を調整するものである。第１燃料電池スタック１１のアノードに空気（酸素）を供給すると第１燃料電池スタック１１に配置された触媒（改質反応を行う触媒と同じでもよい）を介してアノードガスと酸素で部分酸化反応（発熱反応）を発生させ、第１燃料電池スタック１１の温度を上昇させることができる。これにより、後述の部分酸化反応用空気流量制御部７３は、第１燃料電池スタック１１の温度を改質反応可能な温度の下限値よりも低下させることを回避できる。このとき、ブロワ３２は酸素供給源として機能する。

なお、供給路３６は、さらに第２燃料電池スタック１２のアノードの入口にも接続して、第２燃料電池スタック１２でも部分酸化反応が可能となるようにしてもよい。また、第１燃料電池スタック１１及び第２燃料電池スタック１２において、部分酸化反応が不要な場合は、供給路３６及び可変バルブ３７（及び後述の部分酸化反応用空気流量制御部７３）は省略してもよい。

燃焼系統において、燃焼器４は、第１燃料電池スタック１１のアノードの出口と第２燃料電池スタック１２のカソードの出口に連通している。燃焼器４にはアノードオフガスとカソードオフガスとの混合ガスが導入される。燃焼器４は当該混合ガスを触媒燃焼して燃焼ガスを生成する。燃焼器４には、前記の触媒燃焼を行うための触媒（不図示）と、燃料が燃焼可能な温度になるまで触媒（不図示）を昇温するヒータ（不図示）と、を備える。また、燃焼器４には、インジェクタ２４から追加燃料が供給される。よって燃焼器４は、混合ガスを燃焼して燃焼ガスを燃焼しつつも追加燃料を燃焼させることで、燃焼ガスの温度をさらに増加させることが可能である。

温度調整装置３８（バイパスバルブ３３、熱交換器３５、燃焼器４、インジェクタ２４）においては、燃焼器４に追加燃料を供給して燃焼ガスの温度を上昇させることで、熱交換器３５を通過するカソードガスの温度を上昇させ、またはバイパス流路３４を流通するカソードガスの流量を増加／減少させることで燃料電池モジュール１に供給するカソードガスの温度を低下／上昇させることができる。

温度センサ５１は、第２燃料電池スタック１２のカソードの入口温度を検出するものである。なお、温度センサ５１は、第１燃料電池スタック１１のカソードの出口に配置してもよい。

流量センサ５２は、ブロワ３２が取り込む空気（カソードガス）の流量を検出するものである。

第１電圧センサ５３は、第１燃料電池スタック１１の出力電圧を検出するものである。

第２電圧センサ５４は、第２燃料電池スタック１２の出力電圧を検出するものである。

ここで、第１燃料電池スタック１１と第２燃料電池スタック１２は電気的にも直列に接続されている。

電流センサ５５は、直列接続された第１燃料電池スタック１１及び第２燃料電池スタック１２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１との間を流れる出力電流を検出するものである。

ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は、第１燃料電池スタック１１及び第２燃料電池スタック１２の直列回路に接続され、当該直列回路の出力電圧を昇圧してバッテリ６２または駆動モータ６３に電力を供給するものである。

第１燃料電池スタック１１と第２燃料電池スタック１２を電気的に接続せず、個別に電力を取り出すことも可能である。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１を２個用意し、一方のＤＣ／ＤＣコンバータ６１が第１燃料電池スタック１１に接続され、他方のＤＣ／ＤＣコンバータ６１が第２燃料電池スタック１２に接続され、さらに２つのＤＣ／ＤＣコンバータ６１がバッテリ６２、及び駆動モータ６３に接続された構成とすることができる。

バッテリ６２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１から供給された電力を充電するとともに、駆動モータ６３に電力を供給することができる。

駆動モータ６３は、インバータ（不図示）を介してバッテリ６２及びＤＣ／ＤＣコンバータ６１に接続され、車両の動力源となっている。また、駆動モータ６３は、車両の減速時において、駆動モータ６３は回生電力を発生させるが、これをバッテリ６２に充電させることができる。

制御部７は、マイクロコンピュータ、マイクロプロセッサ、ＣＰＵを含む汎用の電子回路と周辺機器から構成され、特定のプログラムを実行することにより燃料電池システムを制御するための処理を実行する。

制御部７は、取り出し電力制御部７１（ＰＯＷＥＲＣＯＮＴ）、空気流量制御部７２（ＡＩＲＦＬＯＷＣＯＮＴ）、部分酸化反応用空気流量制御部７３（ＰＯＸＡＩＲＦＬＯＷＣＯＮＴ）、燃料流量制御部７４（ＦＵＥＬＦＬＯＷＣＯＮＴ）、空気温度制御部７５（ＡＩＲＴＥＭＰＣＯＮＴ）を含む。また、制御部７は、バッテリ６２の充電率（ＳＯＣ）や、ドライバの駆動要求（アクセル開度）に基づいて目標取り出し電力（ＰＯＷＥＲ）を算出する演算部（不図示）を備えている。

なお、制御部７は、燃料電池システムの起動制御、及び停止制御を行うことができるが、これらの制御は従来技術なので説明を省略する。

取り出し電力制御部７１は、目標取り出し電力の情報が入力されると、燃料電池モジュール１から取り出す電力が当該目標取り出し電力となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ６１に指令信号を出力する。燃料電池モジュール１から取り出された電力はバッテリ６２または駆動モータ６３に供給される。

図３は、目標空気流量と目標取り出し電力との関係を示すマップである。図４は、目標燃料流量と目標取り出し電力との関係を示すマップである。図５は、目標部分酸化反応用空気流量と目標取り出し電力との関係を示すマップである。

空気流量制御部７２は、目標取り出し電力の情報が入力されると、目標空気流量を達成するための指令信号をブロワ３２に出力する。ここで、目標空気流量は、燃料電池モジュール１が目標取り出し電力を発電するのに必要な酸素量と、燃料電池モジュール１から排出されるアノードオフガスを燃焼器４で燃焼させるのに必要な酸素量を確保できる空気流量である。

目標取り出し電力と目標空気流量との関係は、予め実験や机上検討により設定する。これにより、図３に示すように、空気流量制御部７２は、目標取り出し電力（ＰＯＷＥＲ）を入力値とし、目標空気流量（ＡＩＲＦＬＯＷ）を出力値とするマップを備えることができる。これにより、空気流量制御部７２は、目標取り出し電力に対応する目標空気流量を決定することができる。

燃料流量制御部７４は、目標取り出し電力の情報が入力されると、目標燃料流量を達成するための指令信号をインジェクタ２３に出力する。目標燃料流量は、目標取り出し電力を発電するために、燃料電池モジュール１において安定して発電できる燃料利用率を確保した燃料流量である。

目標取り出し電力と目標燃料流量との関係は、予め実験や机上検討により設定する。これにより、図４に示すように、燃料流量制御部７４は、目標取り出し電力（ＰＯＷＥＲ）を入力値とし、目標燃料流量（ＦＵＥＬＦＬＯＷ）を出力値とするマップを備えることができる。これにより、燃料流量制御部７４は、目標取り出し電力に対応する目標燃料流量を決定することができる。

部分酸化反応用空気流量制御部７３は、目標取り出し電力の情報が入力されると、目標部分酸化反応用空気流量を達成する可変バルブ３７の開度になる指令信号を可変バルブ３７に出力する。目標部分酸化反応用空気流量は、目標取り出し電力に基づき、第１燃料電池スタック１１の温度が低くなりすぎないように（例えば、触媒による改質反応が可能な下限温度よりも低くならないように）第１燃料電池スタック１１に供給する空気流量である。

目標取り出し電力と目標部分酸化反応用空気流量との関係は、予め実験や机上検討により設定する。これにより、部分酸化反応用空気流量制御部７３は、図５に示すように目標取り出し電力（ＰＯＷＥＲ）を入力値とし、目標部分酸化反応用空気流量（ＰＯＸＡＩＲＦＬＯＷ）を出力値とするマップを備えることができる。これにより、部分酸化反応用空気流量制御部７３は、目標取り出し電力に対応する目標部分酸化反応用空気流量を決定することができる。

空気温度制御部７５（温度制御手段）は、第１温度差演算部７５１（ＳＴＫ１ΔＴ１ＣＯＭＰ）、第２温度差演算部７５２（ＳＴＫ２ΔＴ２ＣＯＭＰ）、目標温度演算部７５３（ＡＩＲＴＥＭＰＣＯＭＰ）、駆動制御部７５４（ＤＲＩＶＥＣＯＮＴ）を含む。

第１温度差演算部７５１は、目標燃料流量、目標部分酸化反応用空気流量、流量センサ５２が検出した空気の流量、第１電圧センサ５３が検知した電圧、第２電圧センサ５４が検知した電圧、電流センサ５５が検出した電流の各情報が入力されると、第１燃料電池スタック１１のカソードの出口温度から入口温度を減算した差分ΔＴ１を以下の数式３のように算出する。

ここで、Ｐｐ１［Ｗ］は第１燃料電池スタック１１の発電による発熱量である。Ｐｐ１は、第１燃料電池スタック１１の発電電力に対応する発熱量を、予め実験や机上検討によって得たもの（発電量を入力値とし、発熱量を出力値とするマップ）を用いて算出する。なお第１燃料電池スタック１１の発電量は、第１電圧センサ５３が検知した電圧（より厳密には第１燃料電池スタック１１の開放電圧からの低下量）と電流センサ５５が検出した電流とを掛け合わせることにより得られる。

Ｐｒ１［Ｗ］は、第１燃料電池スタック１１で発生する改質反応による吸熱量である。改質反応の反応式は、ＣＨ_４＋２Ｈ_２Ｏ→４Ｈ_２＋ＣＯ_２－１６５［ｋＪ／ｍｏｌ］となり、ＣＨ_４の流量［ｍｏｌ／ｓ］に比例する。また部分酸化反応では、酸素１モルに対してＣＨ_４が２モル消費される。よって、部分酸化反応後のＣＨ_４の流量は、部分酸化反応前のＣＨ_４の流量から目標部分酸化用空気流量中の酸素の流量の２倍の流量（部分酸化反応で消費されるＣＨ_４の流量）を減算した差分となる。

したがって、第１温度差演算部７５１は、Ｐｒ１を、例えば、（改質用燃料の１モルあたりの改質反応の吸熱量（１６５［ｋＪ］））×（目標燃料流量［ｍｏｌ／ｓ］－目標部分酸化用空気流量中の酸素の流量［ｍｏｌ／ｓ］×２）により算出する。酸素の流量は、空気流量の２１％であることから演算する。

ただし、すべての改質用燃料が改質されるとは限らず、改質反応の反応速度に依存して変化し得る。よって、改質用燃料の圧力や流速に応じて改質量も変わり得るので、それらを検出してそれによりＰｒを補正しても良いし、第１燃料電池スタック１１のアノードの入口と出口のアノードガスの組成を検出してそれによりＰｒを補正してもよい。

Ｐｄ１［Ｗ］は、第１燃料電池スタック１１において、アノードガスやカソードガス以外から外部に放出される固定の放熱量であり、予め実験や机上検討によって得たものを用いて算出する。

Ｐｏ１は、第１燃料電池スタック１１において部分酸化反応を発生させた場合の発熱量である。部分酸化反応の反応式は、２ＣＨ_４＋Ｏ_２→ＣＯ＋４Ｈ_２＋７０［ｋＪ／ｍｏｌ］となり、酸素の流量［ｍｏｌ／ｓ］に比例する。よって、第１温度差演算部７５１は、Ｐｏ１を、例えば、（消費される酸素１モルあたりの部分酸化反応の発熱量（７０［ｋＪ］））×（目標部分酸化反応用空気流量中の酸素の流量［ｍｏｌ／ｓ］）により算出する。

σ［ｋｇ／ｍ^３］は空気の密度、ｃ［ｋＪ／ｋｇ・℃］は空気の比熱であり、燃料電池モジュール１に供給される空気について、予め実験や机上検討によって求めた固定値を用いる。また、当該空気の圧力と温度を検出して、推定演算することも可能である。

Ｑ［ｍ^３／ｓ］はブロワ３２が取り込む空気の流量であり、流量センサ５２が検知した値を用いる。

第１温度差演算部７５１は、ΔＴ１を算出すると、これを目標温度演算部７５３に出力する。

第２温度差演算部７５２は、第１温度差演算部７５１と同様の情報が入力されると、ΔＴ１と同様に第２燃料電池スタック１２のカソードの出口温度から入口温度を減算した差分ΔＴ２を以下の数式４のように算出する。

ここで、Ｐｐ２［Ｗ］は第２燃料電池スタック１２の発電による発熱量であり、Ｐｐ１と同様の方法で算出される。また、Ｐｄ２［Ｗ］は、第２燃料電池スタック１２において、アノードガスやカソードガス以外から外部に放出される固定の放熱量であり、Ｐｄ１と同様の方法で算出される。

第２燃料電池スタック１２で改質反応を行わない場合、Ｐｒ２［Ｗ］はゼロとなるが、改質反応を行う場合、Ｐｒ２はＰｒ１と同様の方法で算出される。第２燃料電池スタック１２で部分酸化反応を行わない場合、Ｐｏ２［Ｗ］はゼロとなるが、部分酸化反応を行う場合、Ｐｏ２はＰｏ１と同様の方法で算出される。

第２温度差演算部７５２は、ΔＴ２を算出すると、これを目標温度演算部７５３に出力する。

なお、上記の数式３及び数式４は、目標取り出し電力に依存する。したがって、第１温度差演算部７５１は、目標取り出し電力を入力値としてΔＴ１を出力値とするマップを備えてもよく、これにより目標取り出し電力に対応するΔＴ１を算出しても良い。同様に第２温度差演算部７５２は、目標取り出し電力を入力値としてΔＴ２を出力値とするマップを備えてもよく、これにより目標取り出し電力に対応するΔＴ２を算出しても良い。

目標温度演算部７５３は、ΔＴ１及びΔＴ２の情報が入力されると、上記の数式１（または数式２）にしたがって空気（カソードガス）の目標温度Ｔを算出し、これを駆動制御部７５４に出力する。

駆動制御部７５４には、目標温度Ｔの情報と、温度センサ５１が検知した温度の情報が入力される。そして、駆動制御部７５４は、例えば目標温度Ｔから検知温度を減算した差分を用いて例えばＰＩ制御によりカソードガスの温度が目標温度Ｔとなるようにインジェクタ２４及びバイパスバルブ３３に指令信号を出力する。例えば、検知温度が目標温度Ｔよりも低い場合には、カソードガスの温度を上昇させるためインジェクタ２４（追加燃料供給手段）に対して追加燃料を増量するため（デューティー比を高くするため）の指令信号を出力する。逆に、検知温度が目標温度Ｔよりも高い場合は、熱交換器３５をバイパスするカソードガスの流量を増加させてカソードガスの温度を低下させるために、バイパスバルブ３３に対して開度を制御する指令信号を出力する。インジェクタ２４への指令信号、及びバイパスバルブ３３への指令信号は、いずれか一方のみを出力する場合も、両方同時に出力する場合もある。

＜制御フロー＞
図６は、空気温度制御部７５の制御フロー図である。次に空気温度制御部７５における制御フローについて説明する。

まず、ステップＳ１において、第１温度差演算部７５１は、第１燃料電池スタック１１のカソードの出口温度から入口温度を減算した差分ΔＴ１を算出する。

ステップＳ２において、第２温度差演算部７５２は、第２燃料電池スタック１２のカソードの出口温度から入口温度を減算した差分ΔＴ２を算出する。なお、ステップＳ１とステップＳ２の工程は逆の順に行っても良く、また同時に行っても良い。

ステップＳ３において、目標温度演算部７５３は、ΔＴ２＜０、且つΔＴ１＋ΔＴ２＜０であるか否か判断し、ＹＥＳであればステップＳ４に移行し、ＮＯであればステップＳ５に移行する。

ステップＳ４において、目標温度演算部７５３は、燃料電池モジュール１において第２燃料電池スタック１２のカソードの入口（当該入口におけるカソードガスの温度）が最高温度となる位置と判断し、目標温度ＴをＴ＝Ｔｍａｘにより算出して駆動制御部７５４に出力する。

ステップＳ５において、目標温度演算部７５３は、ΔＴ１＞０であるか否かを判断し、ＹＥＳであればステップＳ６に移行し、ＮＯであればステップＳ７に移行する。

ステップＳ６において、目標温度演算部７５３は、燃料電池モジュール１において第１燃料電池スタック１１のカソードの出口（当該出口におけるカソードガスの温度）が最高温度となる位置と判断し、目標温度ＴをＴ＝Ｔｍａｘ－ΔＴ１－ΔＴ２により算出して駆動制御部７５４に出力する。

ステップＳ７において、目標温度演算部７５３は、燃料電池モジュール１において第２燃料電池スタック１２のカソードの出口（当該出口におけるカソードガスの温度）が最高温度となる位置と判断し、目標温度ＴをＴ＝Ｔｍａｘ－ΔＴ２により算出して駆動制御部７５４に出力する。

空気温度制御部７５は、燃料電池モジュール１が発電を継続している限り、上記のステップＳ１－Ｓ７の工程を繰り返す。

上記のように、温度センサ５１を第１燃料電池スタック１１のカソードの出口に配置し、当該カソードの出口温度を目標温度とした場合であっても上記同様の制御フローにより目標温度を算出することができる。ただし、目標温度演算部７５３は数式２にしたがって目標温度を算出する。

すなわち、ステップＳ４において、目標温度演算部７５３は、目標温度ＴをＴ＝Ｔｍａｘ＋ΔＴ１＋ΔＴ２により算出する。また、ステップＳ６において、目標温度演算部７５３は、目標温度ＴをＴ＝Ｔｍａｘにより算出する。さらに、ステップＳ７において、目標温度演算部７５３は、目標温度ＴをＴ＝Ｔｍａｘ＋ΔＴ１により算出する。

＜本実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態の燃料電池システムによれば、直列配置された第１燃料電池（第１燃料電池スタック１１）及び第２燃料電池（第２燃料電池スタック１２）を含むとともに、燃料ガス（アノードガス）の流通方向が第１燃料電池から第２燃料電池に向かう方向であり、酸化剤ガス（カソードガス）の流通方向が第２燃料電池（第２燃料電池スタック１２）から第１燃料電池（第１燃料電池スタック１１）に向かう方向となっている燃料電池モジュール１と、燃料電池モジュール１に供給する酸化剤ガス（カソードガス）の温度を調整する酸化剤ガス温度調整装置（温度調整装置３８）と、を含み、少なくとも、第１燃料電池（第１燃料電池スタック１１）が燃料ガス（アノードガス）を改質可能な燃料電池システムにおいて、第１燃料電池（第１燃料電池スタック１１）の温度及び第２燃料電池（第２燃料電池スタック１２）の温度が所定の上限温度を超えないように、燃料電池モジュール１に供給する酸化剤ガス（カソードガス）の目標温度を設定し、当該目標温度に基づいて酸化剤ガス温度調整装置（温度調整装置３８）を制御する温度制御手段（空気温度制御部７５）を含み、温度制御手段（空気温度制御部７５）は、目標温度をＴ、上限温度をＴｍａｘ、第１燃料電池（第１燃料電池スタック１１）の出口温度から入口温度を減算した差分をΔＴ１、第２燃料電池（第２燃料電池スタック１２）の出口温度から入口温度を減算した差分をΔＴ２としたとき、目標温度ＴをＴ＝Ｔｍａｘ－ΔＴ１－ΔＴ２（ΔＴ１＞０）、Ｔ＝Ｔｍａｘ－ΔＴ２（ΔＴ１≦０）、Ｔ＝Ｔｍａｘ（ΔＴ２＜０、且つΔＴ１＋ΔＴ２＜０）として算出する。

上記構成により、燃料電池モジュール１において最高温度となる位置が第１燃料電池（第１燃料電池スタック１１）のカソードの出口、または第２燃料電池（第２燃料電池スタック１２）のカソードの出口となる場合であっても、ΔＴ１、及びΔＴ２を算出することで最高温度となる位置を特定し、これに対応して目標温度Ｔを算出することができる。したがって、改質反応が発生する第１燃料電池（第１燃料電池スタック１１）を少なくとも包含する燃料電池モジュール１であっても、上限温度を超えず且つ高温を維持して状態で発電する制御を簡易な構成で実現できる。

また、上記構成により、燃料電池モジュール１において最高温度となる位置が第２燃料電池（第２燃料電池スタック１２）のカソードの入口となる場合であっても、ΔＴ１、及びΔＴ２を算出することで最高温度となる位置が当該入口であることを特定し、これに対応して目標温度Ｔを算出することができる。したがって、改質反応が発生する第１燃料電池（第１燃料電池スタック１１）を少なくとも包含する燃料電池モジュール１であっても、上限温度を超えず且つ高温を維持して状態で発電する制御を簡易な構成で実現できる。

本実施形態において、温度制御手段（空気温度制御部７５）は、ΔＴ１を、第１燃料電池（第１燃料電池スタック１１）の発電に伴う発熱量と、第１燃料電池（第１燃料電池スタック１１）に供給される燃料ガス（アノードガス）の改質反応で発生する吸熱量と、第１燃料電池（第１燃料電池スタック１１）の外部への放熱量と、第１燃料電池（第１燃料電池スタック１１）に供給される酸化剤ガス（カソードガス）の流量と、に基づいて算出し、ΔＴ２を、第２燃料電池（第２燃料電池スタック１２）の発電に伴う発熱量と、第２燃料電池（第２燃料電池スタック１２）の外部への放熱量と、第２燃料電池（第２燃料電池スタック１２）に供給される酸化剤ガス（カソードガス）の流量と、に基づいて算出する。

上記構成により、ΔＴ１及びΔＴ２を、実際に温度を検出することなく算出することができる。

本実施形態において、第１燃料電池（第１燃料電池スタック１１）のアノードに酸素を供給する酸素供給源（ブロワ３２）を備え、少なくとも第１燃料電池（第１燃料電池スタック１１）は、酸素と燃料ガス（アノードガス）で部分酸化反応を発生可能とされ、温度制御手段（空気温度制御部７５）は、ΔＴ１を第１燃料電池（第１燃料電池スタック１１）の発電に伴う発熱量と、部分酸化反応による発熱量と、第１燃料電池（第１燃料電池スタック１１）に供給される燃料ガス（アノードガス）の流量から部分酸化反応により失われた燃料ガス（アノードガス）の流量を減算した差分による改質反応で発生する吸熱量と、第１燃料電池（第１燃料電池スタック１１）の外部への放熱量と、第１燃料電池（第１燃料電池スタック１１）に供給される酸化剤ガス（カソードガス）の流量と、に基づいて算出し、ΔＴ２を第２燃料電池（第２燃料電池スタック１２）の発電に伴う発熱量と、第２燃料電池（第２燃料電池スタック１２）の外部への放熱量と、第２燃料電池（第２燃料電池スタック１２）に供給される酸化剤ガス（カソードガス）の流量と、に基づいて算出する。

上記構成により、第１燃料電池（第１燃料電池スタック１１）で部分酸化反応を実行する場合であっても、ΔＴ１及びΔＴ２を、実際に温度を検出することなく算出することができる。

本実施形態において、酸化剤ガス温度調整装置（温度調整装置３８）は、燃料電池モジュール１から排出される燃料オフガス（アノードオフガス）と酸化剤オフガス（カソードオフガス）を混合して燃焼させる燃焼器４と、燃焼器４から排出される燃焼ガスと、燃料電池モジュール１に供給する酸化剤ガス（カソードガス）とを熱交換する熱交換器３５と、燃焼器４に追加燃料を供給する追加燃料供給手段（インジェクタ２４）と、を備え、温度制御手段（空気温度制御部７５）は、酸化剤ガス（カソードガス）が目標温度となるように追加燃料供給手段（インジェクタ２４）を制御する。

外部から取り込まれる空気の温度は外気温相当であり、燃料電池モジュール１（ＳＯＦＣ）にそのまま供給するには発電に支障をきたすほど低温であるので加熱が必要となる。一方、燃料電池モジュール１には発電に必要となる燃料よりも過剰に燃料を投入する必要があり、余りが発生する。そこで、酸化剤ガス温度調整装置（温度調整装置３８）は、燃料電池モジュール１から排出された高温の空気（カソードオフガス）と余った燃料（アノードオフガス）を燃焼器４で燃焼して得られた高熱の燃焼ガスを、燃料電池モジュール１に供給する空気（カソードガス）と熱交換させる。そして、酸化剤ガス温度調整装置（温度調整装置３８）が当該熱交換により加熱された当該空気（カソードガス）を燃料電池モジュール１に供給することで、高効率な燃料電池システムとなる。

その上で、加熱された空気（カソードガス）の温度が目標温度に到達しない場合に、燃焼器４に追加燃料を供給して燃焼ガスの温度を上昇させ、空気（カソードガス）の熱交換量を増加させることで、空気（カソードガス）の温度を目標温度に到達させることができる。

本実施形態において、酸化剤ガス（カソードガス）を燃料電池モジュール１に供給する酸化剤ガス供給源（ブロワ３２）を含み、酸化剤ガス温度調整装置（温度調整装置３８）は、燃料電池モジュール１から排出される燃料オフガス（アノードオフガス）と酸化剤オフガス（カソードオフガス）を混合して燃焼させる燃焼器４と、酸化剤ガス供給源（ブロワ３２）と燃料電池モジュール１を接続するとともに、燃焼器４から排出される燃焼ガスと、燃料電池モジュール１に供給する酸化剤ガス（カソードガス）とを熱交換する熱交換器３５と、酸化剤ガス供給源（ブロワ３２）から熱交換器３５を迂回して燃料電池モジュール１に酸化剤ガス（カソードガス）を供給するバイパス流路３４と、熱交換器３５とバイパス流路３４における酸化剤ガス（カソードガス）の流量の割合を調整する流量調整手段（バイパスバルブ３３）と、燃焼器４に追加燃料を供給する追加燃料供給手段（インジェクタ２４）と、を備え、温度制御手段（空気温度制御部７５）は、酸化剤ガス（カソードガス）が目標温度となるように流量調整手段（バイパスバルブ３３）、及び／または、追加燃料供給手段（インジェクタ２４）を制御する。

上記構成により、加熱された空気（カソードガス）の温度が目標温度よりも高い場合には、バイパス流路３４を流通する空気の流量を増加させて熱交換器３５との熱交換量を減少させることで、空気（カソードガス）の温度を迅速に目標温度にまで低下させることができる。逆に加熱された空気（カソードガス）の温度が目標温度よりも低い場合には、バイパス流路３４を流通する空気の流量を減少させて熱交換器３５との熱交換量を増加させることで、空気（カソードガス）の温度を迅速に目標温度にまで上昇させることができる。

Claims (5)

1. 直列配置された第１燃料電池及び第２燃料電池を含むとともに、燃料ガスの流通方向が前記第１燃料電池から前記第２燃料電池に向かう方向であり、酸化剤ガスの流通方向が前記第２燃料電池から前記第１燃料電池に向かう方向となっている燃料電池モジュールと、
   前記燃料電池モジュールに供給する前記酸化剤ガスの温度を調整する酸化剤ガス温度調整装置と、を含み、
   少なくとも、前記第１燃料電池が前記燃料ガスを改質可能な燃料電池システムにおいて、
   前記第１燃料電池の温度及び前記第２燃料電池の温度が所定の上限温度を超えないように、前記燃料電池モジュールに供給する前記酸化剤ガスの目標温度を設定し、当該目標温度に基づいて前記酸化剤ガス温度調整装置を制御する温度制御手段を含み、
   前記温度制御手段は、
   前記目標温度をＴ、前記上限温度をＴｍａｘ、前記第１燃料電池の出口温度から入口温度を減算した差分をΔＴ１、前記第２燃料電池の出口温度から入口温度を減算した差分をΔＴ２としたとき、前記目標温度Ｔを
   Ｔ＝Ｔｍａｘ－ΔＴ１－ΔＴ２（ΔＴ１＞０）
   Ｔ＝Ｔｍａｘ－ΔＴ２（ΔＴ１≦０）
   Ｔ＝Ｔｍａｘ（ΔＴ２＜０、且つΔＴ１＋ΔＴ２＜０）
   として算出する燃料電池システム。
2. 前記温度制御手段は、
   前記ΔＴ１を、
   前記第１燃料電池の発電に伴う発熱量と、前記第１燃料電池に供給される前記燃料ガスの改質反応で発生する吸熱量と、前記第１燃料電池の外部への放熱量と、前記第１燃料電池に供給される前記酸化剤ガスの流量と、に基づいて算出し、
   前記ΔＴ２を、
   前記第２燃料電池の発電に伴う発熱量と、前記第２燃料電池の外部への放熱量と、前記第２燃料電池に供給される前記酸化剤ガスの流量と、に基づいて算出する請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記第１燃料電池のアノードに酸素を供給する酸素供給源を備え、
   少なくとも前記第１燃料電池は、前記酸素と前記燃料ガスで部分酸化反応を発生可能とされ、
   前記温度制御手段は、
   前記ΔＴ１を
   前記第１燃料電池の発電に伴う発熱量と、前記部分酸化反応による発熱量と、前記第１燃料電池に供給される前記燃料ガスの流量から前記部分酸化反応により失われた前記燃料ガスの流量を減算した差分による改質反応で発生する吸熱量と、前記第１燃料電池の外部への放熱量と、前記第１燃料電池に供給される前記酸化剤ガスの流量と、に基づいて算出し、
   前記ΔＴ２を
   前記第２燃料電池の発電に伴う発熱量と、前記第２燃料電池の外部への放熱量と、前記第２燃料電池に供給される前記酸化剤ガスの流量と、に基づいて算出する請求項１に記載の燃料電池システム。
4. 前記酸化剤ガス温度調整装置は、
   前記燃料電池モジュールから排出される燃料オフガスと酸化剤オフガスを混合して燃焼させる燃焼器と、
   前記燃焼器から排出される燃焼ガスと、前記燃料電池モジュールに供給する前記酸化剤ガスとを熱交換する熱交換器と、
   前記燃焼器に追加燃料を供給する追加燃料供給手段と、を備え、
   前記温度制御手段は、
   前記酸化剤ガスが前記目標温度となるように前記追加燃料供給手段を制御する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
5. 前記酸化剤ガスを前記燃料電池モジュールに供給する酸化剤ガス供給源を含み、
   前記酸化剤ガス温度調整装置は、
   前記燃料電池モジュールから排出される燃料オフガスと酸化剤オフガスを混合して燃焼させる燃焼器と、
   前記酸化剤ガス供給源と前記燃料電池モジュールを接続するとともに、前記燃焼器から排出される燃焼ガスと、前記燃料電池モジュールに供給する前記酸化剤ガスとを熱交換する熱交換器と、
   前記酸化剤ガス供給源から前記熱交換器を迂回して前記燃料電池モジュールに前記酸化剤ガスを供給するバイパス流路と、
   前記熱交換器と前記バイパス流路における前記酸化剤ガスの流量の割合を調整する流量調整手段と、
   前記燃焼器に追加燃料を供給する追加燃料供給手段と、を備え、
   前記温度制御手段は、
   前記酸化剤ガスが前記目標温度となるように前記流量調整手段、及び／または、前記追加燃料供給手段を制御する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。

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