WO2015016049A1 - 燃料電池システム - Google Patents

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WO2015016049A1
WO2015016049A1 PCT/JP2014/068642 JP2014068642W WO2015016049A1 WO 2015016049 A1 WO2015016049 A1 WO 2015016049A1 JP 2014068642 W JP2014068642 W JP 2014068642W WO 2015016049 A1 WO2015016049 A1 WO 2015016049A1
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WO
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combustion
unit
fuel cell
gas
fuel
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PCT/JP2014/068642
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Inventor
恒一 山室
翔 横山
Original Assignee
Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社
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Publication date
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    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04664—Failure or abnormal function
    • H01M8/04686—Failure or abnormal function of auxiliary devices, e.g. batteries, capacitors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell system, and more particularly to a fuel cell system with improved detection accuracy of a combustion state defect.
  • a fuel cell that generates power by introducing a hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas does not use all of the introduced hydrogen for power generation, but generates a predetermined proportion of the hydrogen that is introduced. The remaining hydrogen is discharged from the fuel cell.
  • Some fuel cells include a combustion device that combusts hydrogen discharged from the fuel cell without being used for power generation, and an exhaust gas treatment device that purifies exhaust gas after combustion using a combustion catalyst. At this time, if misfire occurs in the combustion apparatus, the treatment reaction in the exhaust gas treatment apparatus may increase, and the combustion catalyst may deteriorate.
  • the temperature of the treated exhaust gas after being treated by the exhaust gas treatment device is measured, and is used in the fuel cell when the temperature of the treated exhaust gas to be measured exceeds a predetermined temperature. It was determined that the exhaust gas treatment in the exhaust gas treatment device increased and the temperature of the treated exhaust gas increased due to the misfiring of the fuel gas that was not present, and the ignition device was activated and used for power generation of the fuel cell.
  • a fuel cell device that suppresses an increase in the exhaust gas treatment reaction in the exhaust gas treatment device by burning the fuel gas that has not been produced, lowers the temperature of the treated exhaust gas, and suppresses the deterioration of the exhaust gas treatment device ( For example, see Patent Document 1.)
  • an object of the present invention is to provide a fuel cell system with improved detection accuracy of a combustion state defect.
  • the fuel cell system introduces a fuel gas E containing hydrogen and an oxidant gas A containing oxygen as shown in FIG.
  • the temperature of the reformer or off-gas combustion unit is detected in addition to the temperature of the exhaust gas purification unit, where the increase or decrease in combustible substances tends to appear in the temperature, and the presence or absence of a malfunction in the combustion state is determined.
  • the fuel cell system according to the second aspect of the present invention is, for example, as shown in FIG. 1, in the fuel cell system 1 according to the first aspect of the present invention described above, the combustion defect detection unit 91 has a defect in the combustion state.
  • the second temperature detection unit 38 is equal to or less than the first predetermined value, it is determined that the lean problem is relatively low in combustible substances, and the second temperature detection unit 38 is detected.
  • a determination unit 92 is provided that determines that the rich defect is relatively rich in combustible substances.
  • Combustion state defects occur at an inappropriate air-fuel ratio, and appropriate responses differ depending on whether there are too few combustible substances or too many combustible substances.
  • it is possible to grasp the contents of the malfunction in the combustion state and appropriately take measures to eliminate the malfunction.
  • the fuel cell system according to the third aspect of the present invention is, as shown in FIG. 1, for example, in the fuel cell system 1 according to the second aspect of the present invention, the lean defect eliminating means 16 for eliminating the lean defect. , 13; and a first control unit 94 that activates the lean defect elimination means 16, 13 when the determination unit 92 determines a lean defect.
  • the fuel cell system according to the fourth aspect of the present invention eliminates the rich problem in the fuel cell system 1 according to the second aspect or the third aspect of the present invention as shown in FIG. A rich defect eliminating means 26; and a second control unit 95 that operates the rich defect eliminating means 26 when the determination unit 92 determines the rich defect.
  • the fuel cell system according to the fifth aspect of the present invention is, for example, as shown in FIG. 1, in the fuel cell system 1 according to any one of the second to fourth aspects of the present invention.
  • the cumulative number determined by the determination unit 92 as a lean failure or the cumulative number determined as a rich failure reaches a predetermined number
  • the amount of fuel used for power generation in the fuel cell 20 per unit time is reduced.
  • Adjusters 93 and 28 are provided for adjusting the ratio to the amount of fuel introduced or the ratio of the amount of oxygen used for power generation in the fuel cell 20 per unit time to the amount of oxygen introduced into the fuel cell 20.
  • Such a configuration can suppress the occurrence of a malfunction in the combustion state.
  • the fuel cell system according to the sixth aspect of the present invention is, for example, referring to FIG. 1, and the fuel cell system according to any one of the first to fifth aspects of the present invention described above.
  • the combustion failure detection unit 91 satisfies one of the requirements for determining that a failure in the combustion state has occurred when the value detected by the first temperature detection unit 48 indicates a predetermined amount of change. It is comprised so that.
  • one of the requirements for determining the malfunction of the combustion state is the amount of change in the temperature of the exhaust gas purification unit, so that the malfunction of the combustion state can be detected regardless of the change in the ambient environment temperature.
  • the fuel cell system according to the seventh aspect of the present invention is, for example, referring to FIG. 1, and the fuel cell system according to any one of the first to fifth aspects of the present invention described above.
  • the combustion failure detection unit 91 satisfies one of the requirements for determining that a combustion state failure has occurred when the value detected by the first temperature detection unit 48 is equal to or greater than a third predetermined value. It is configured to be.
  • the fuel cell system according to the eighth aspect of the present invention is, for example, as shown in FIG. 1, in the fuel cell system 1 according to the seventh aspect of the present invention, the ambient temperature around the exhaust gas purification unit 40 is set.
  • An ambient temperature detector 58 (see, for example, FIG. 4A) to detect is provided; the combustion defect detector 91 corrects the third predetermined value according to the value detected by the ambient temperature detector 58. It is configured as follows.
  • the temperature of the reformer or the off-gas combustion unit is detected to determine whether or not a malfunction in the combustion state has occurred. In addition, it is possible to suppress the influence from the external environment and improve the detection accuracy of the malfunction in the combustion state.
  • FIG. 1 is a schematic system diagram of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention. It is a flowchart of the control which detects and eliminates the malfunction of the combustion in the off gas combustion part of the fuel cell system concerning a 1st embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic system diagram of a fuel cell system according to a second embodiment of the present invention.
  • A) is a systematic diagram of a fuel cell system provided with an environmental thermometer
  • (B) is a conceptual diagram showing a modification of the control device.
  • FIG. 1 is a schematic system diagram of the fuel cell system 1.
  • the fuel cell system 1 includes a reformer 10 that reforms a raw material D into a fuel gas E rich in hydrogen, a fuel cell 20, and an off-gas combustion that burns a fuel off-gas Fe that is a kind of off-gas discharged from the fuel cell 20.
  • a combustion unit 30 as a unit, an exhaust gas purification unit 40 that purifies the exhaust gas G discharged from the combustion unit 30, and a control device 90.
  • the raw material D can be made into a gas rich in hydrogen (hydrogen-rich gas) that can be used for power generation in the fuel cell 20 by reforming, and typically a hydrocarbon-based fuel is used.
  • hydrocarbon fuels those derived from fossil fuels such as petroleum and coal, those derived from synthetic fuels such as synthesis gas, those derived from biomass, and the like can be used as appropriate.
  • hydrocarbons include methane, ethane, propane, butane, natural gas, LPG, city gas, town gas, gasoline, naphtha, kerosene, and light oil.
  • Examples of alcohols include methanol and ethanol.
  • ethers include dimethyl ether.
  • biofuels include biogas, bioethanol, biodiesel, and biojet.
  • the reformer 10 has a reforming catalyst that promotes reforming of the raw material D inside.
  • a reforming catalyst for example, a partial oxidation reforming catalyst, a steam reforming catalyst, an autothermal reforming catalyst, or the like can be used alone or in combination.
  • the steam reforming catalyst is accommodated in the reformer 10.
  • the steam reforming catalyst is a reforming catalyst in which an endothermic reaction becomes dominant.
  • the steam reforming catalyst is configured so that heat necessary for the endothermic reaction can be obtained also from the combustion unit 30.
  • a reforming water pipe 12 as a reforming water flow path for introducing reforming water W used for steam reforming
  • a raw material pipe 15 as a raw material flow path for introducing the raw material D.
  • the reforming water pump 13 as a reforming water supply device that pumps the reforming water W toward the reformer 10
  • the reforming water W pumped by the reforming water pump 13 is vaporized.
  • the vaporizer 11 is disposed.
  • a raw material blower 16 is disposed in the raw material pipe 15 as a raw material supply device that pumps the raw material D toward the reformer 10.
  • the reformer 10 is configured to introduce the raw material D and the vaporized reforming water W to generate the fuel gas E.
  • the reformer 10 is also connected with a fuel gas pipe 24 as a fuel gas flow path for deriving the generated fuel gas E.
  • the fuel cell 20 is a solid oxide fuel cell (SOFC) in the present embodiment.
  • SOFC solid oxide fuel cell
  • the solid oxide fuel cell can use hydrogen or carbon monoxide as a fuel.
  • the fuel gas E in the present embodiment is mainly composed of hydrogen, but may contain carbon monoxide.
  • hydrogen etc.” means that carbon monoxide can be contained in addition to hydrogen.
  • the fuel cell 20 includes an anode 21, a cathode 22, and an electrolyte 23.
  • the anode 21 is connected to the reformer 10 via the fuel gas pipe 24.
  • An oxidant gas pipe 25 is connected to the cathode 22 as an oxidant gas flow path for introducing an oxidant gas A containing oxygen.
  • the oxidant gas A is typically air.
  • the oxidant gas pipe 25 is provided with an oxidant gas blower 26 as an oxidant gas supply device that pumps the oxidant gas A toward the cathode 22.
  • the fuel cell 20 is configured to introduce a fuel gas E and an oxidant gas A, and to generate DC power by an electrochemical reaction between hydrogen or the like in the fuel gas E and oxygen in the oxidant gas A. Yes.
  • the DC power generated in the fuel cell 20 is boosted by the power conditioner 28, converted into AC, and supplied to an external load (not shown) such as a home appliance.
  • the fuel cell 20 is configured to be able to adjust the DC power generated by the fuel cell 20 by setting the output of AC power from the power conditioner 28. In FIG.
  • the fuel gas pipe 24 is actually branched at its downstream end (most upstream as viewed from the fuel cell 20), and distributes the fuel gas E to the anodes 21 of the fuel cells 20 constituting one or a plurality of groups. It is comprised so that it can supply.
  • the solid oxide fuel cell in the present embodiment is a cylindrical type (including a flat plate cylindrical type).
  • the fuel gas E and the oxidant gas A supplied to the fuel cell 20 for power generation in the fuel cell 20 are not all used for power generation, but the amount corresponding to the power generation current of the fuel cell 20 is used.
  • the oxidant gas A supplied to the fuel cell 20 for power generation in the fuel cell 20 the portion not used for power generation is discharged from the fuel cell 20 as the oxidant off-gas Fa.
  • the combustion unit 30 communicates with the anode 21 via the fuel off-gas flow path 34.
  • the combustor 30 is also in communication with the cathode 22 via the oxidant off-gas flow path 35.
  • the combustion unit 30 is configured to burn the fuel offgas Fe introduced through the fuel offgas passage 34.
  • the oxidant necessary for the combustion of the fuel offgas Fe the oxidant offgas Fa introduced through the oxidant offgas flow path 35 is used.
  • the combustion unit 30 includes an ignition device 36 that ignites the fuel off-gas Fe.
  • a heater or an igniter is typically used.
  • the combustion unit 30 is disposed adjacent to the reformer 10 and the vaporizer 11 so that heat can be applied to the reforming catalyst and the vaporizer 11 in the reformer 10.
  • the reformer 10 and the vaporizer are disposed above the portion where the fuel off-gas Fe and the oxidant off-gas Fa are discharged.
  • 11 and the fuel off gas Fe may be burned in the space between the reformer 10 and the vaporizer 11 and the fuel cell 20.
  • the space between the reformer 10 and the vaporizer 11 and the fuel cell 20 corresponds to the combustion unit 30, and the fuel off-gas channel 34, the oxidant off-gas channel 35, and the combustion unit 30 are extremely close to each other. It becomes the structure.
  • the combustion section 30 is provided with a combustion section thermometer 38 that detects the temperature in the combustion section 30.
  • the combustion section thermometer 38 corresponds to a second temperature detection section.
  • the combustion section thermometer 38 is provided at a position where it can detect the temperature at a location where combustion of the fuel off-gas Fe is likely to be unstable. Examples of the location where the combustion of the fuel off-gas Fe is likely to be unstable include, for example, a location near the vaporizer 11 or a location far from the portion of the fuel gas pipe 24 before branching toward the anodes 21 of the plurality of fuel cells 20.
  • the combustion unit 30 is configured to discharge the exhaust gas G generated by the combustion of the fuel off gas Fe.
  • An exhaust gas pipe 45 serving as an exhaust gas flow channel through which the exhaust gas G flows is connected to the combustion unit 30.
  • the exhaust gas purification unit 40 communicates with the combustion unit 30 via the exhaust gas pipe 45.
  • the exhaust gas purifying unit 40 burns the combustible substance in the exhaust gas G by burning the combustible substance in the exhaust gas G when the combustible part in the fuel off-gas Fe is not completely burned in the combustion unit 30 and the exhaust gas G contains the combustible substance. This is the site that purifies G.
  • the exhaust gas purification unit 40 has a combustion catalyst 41 that burns combustible substances in the exhaust gas G.
  • the combustion catalyst 41 is made of a substance that promotes oxidation of the combustible substance in the exhaust gas G.
  • combustion catalyst 41 for example, a noble metal catalyst such as platinum or palladium, a base metal catalyst such as manganese or iron, or the like can be used.
  • the combustion catalyst 41 is configured such that a combustible substance in the exhaust gas G burns and generates heat.
  • the exhaust gas purification unit 40 is provided with a purification unit thermometer 48 that detects the temperature in the exhaust gas purification unit 40.
  • the purification unit thermometer 48 corresponds to a first temperature detection unit.
  • the purification unit thermometer 48 is preferably disposed so as to detect the temperature of the combustion catalyst 41. With this arrangement, it is possible to detect the increase or decrease of the combustible substance in the exhaust gas G that can be estimated through the increase or decrease in the amount of heat generated in the combustion catalyst 41 with relatively high accuracy.
  • the exhaust gas purification unit 40 is configured to discharge the purified gas P generated by purifying the exhaust gas G.
  • a purified gas pipe 46 is connected to the exhaust gas purification unit 40 as a purified gas passage through which the purified gas P flows.
  • a heat exchange unit 50 is disposed in the purified gas pipe 46.
  • the heat exchanging unit 50 is a part that recovers the heat held by the purified gas P.
  • the heat exchanging unit 50 includes a heat recovery fluid channel 56 through which the heat recovery fluid C flows.
  • the heat exchange unit 50 introduces the purified gas P, and performs heat exchange between the introduced purified gas P and the heat recovery fluid C flowing in the heat recovery fluid flow path 56, so that the enthalpy of the heat recovery fluid C is obtained. Is increased, and the enthalpy of the purified gas P is decreased.
  • the control device 90 is a device that controls the operation of the fuel cell system 1.
  • the control device 90 includes a combustion defect detection unit 91, a determination unit 92, an adjustment unit 93, a first control unit 94, and a second control unit 95.
  • the combustion failure detection unit 91 is connected to the combustion unit thermometer 38 and the purification unit thermometer 48 through signal cables, respectively, and is configured to receive values detected by the thermometers 38 and 48 as signals. Has been.
  • the combustion failure detection unit 91 is configured to detect whether or not a combustion failure has occurred in the combustion unit 30 based on the value detected by the combustion unit thermometer 38 and the value detected by the purification unit thermometer 48. ing. Specific examples of combustion failures here include the disappearance of a flame (hereinafter referred to as “misfire”), an increase in the amount of unburned gas before a complete misfire, or a state in which combustion has become unstable. It is done.
  • the logic by which the combustion failure detection unit 91 detects a combustion failure in the combustion unit 30 is based on the following events.
  • a combustion defect occurs in the combustion unit 30
  • the combustible substance in the fuel off-gas Fe is not completely burned, and the unburned combustible substance is contained in the exhaust gas G.
  • the amount of combustion in the exhaust gas purification unit 40 increases. For this reason, when the malfunction of the combustion in the combustion part 30 arises, the temperature which the purification
  • the ratio of the combustible substance (fuel offgas Fe) and oxygen (oxidant offgas Fa) in the combustion section 30 is appropriate for continuing combustion. Departing from the ratio. If the fuel off-gas Fe introduced into the combustion unit 30 becomes excessive, the amount of combustion in the combustion unit 30 increases, and the temperature detected by the combustion unit thermometer 38 increases. When the oxidant off-gas Fa introduced into the combustion unit 30 becomes too small, the oxidant off-gas Fa that acts as a cooling medium is relatively low and the temperature detected by the combustion unit thermometer 38 increases. Become.
  • the combustion failure detection unit 91 increases the value detected by the purification unit thermometer 48 by a predetermined amount, and the value detected by the combustion unit thermometer 38 It is configured to determine that a combustion failure has occurred in the combustor 30 when it rises or falls by a predetermined amount.
  • the determination unit 92 is configured to determine the content of the failure when the combustion failure detection unit 91 detects that a combustion failure has occurred in the combustion unit 30.
  • the determination unit 92 determines whether the failure detected by the combustion failure detection unit 91 is a lean failure or a rich failure.
  • the lean failure is a failure that occurs when the amount of combustible material is relatively small, and is typically a failure that occurs when the oxidant off-gas Fa introduced into the combustion unit 30 is excessive.
  • the rich failure is a failure that occurs when there is a relatively large amount of combustible material, and is typically a failure that occurs when the fuel off-gas Fe introduced into the combustion unit 30 is excessive or the oxidant off-gas Fa is excessive. is there.
  • the determination unit 92 obtains information on the value detected by the combustion unit thermometer 38 from the combustion defect detection unit 91 and determines the content of the defect. It is configured as follows. Specifically, the determination unit 92 determines a lean failure when the value detected by the combustion unit thermometer 38 is equal to or less than a first predetermined value, and the value detected by the combustion unit thermometer 38 is the second value. When the value is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the rich defect has occurred.
  • the first predetermined value is a value smaller than the value detected by the combustion unit thermometer 38 when there is no combustion failure in the combustion unit 30, and it can be estimated in advance that a lean failure has occurred. It is a defined value.
  • the second predetermined value is a predetermined value that is larger than the value detected by the combustion unit thermometer 38 when no combustion failure occurs in the combustion unit 30 and can be estimated that a rich failure has occurred. Value.
  • the adjustment unit 93 is configured to issue a command for adjusting the fuel utilization rate and / or the oxygen utilization rate in the fuel cell 20.
  • the fuel utilization rate is the ratio of the amount of fuel used for power generation per unit time in the fuel cell 20 to the amount of fuel introduced (“fuel amount used for power generation” / “fuel introduced Amount ").
  • the fuel is mainly hydrogen, but may contain other components such as carbon monoxide.
  • the fuel utilization rate can be regarded as the hydrogen utilization rate.
  • the oxygen utilization rate is the ratio of the amount of oxygen used for power generation to the amount of oxygen introduced per unit time in the fuel cell 20 (“amount of oxygen used for power generation” / “amount of oxygen introduced”). It is.
  • the adjustment unit 93 obtains information on the lean failure and / or the rich failure from the determination unit 92, and adjusts the fuel utilization rate and / or the oxygen utilization rate in the fuel cell 20 when a predetermined condition described later is satisfied. It is configured to issue a command.
  • the first control unit 94 and the second control unit 95 are connected to devices constituting the fuel cell system 1 through signal cables, and are configured to be able to control the operation of each device. .
  • the first control unit 94 and the second control unit 95 particularly control the operation of the reforming water pump 13, the raw material blower 16, and the oxidant gas blower 26, and supply the reforming water W supplied to the reformer 10.
  • the flow rate, the flow rate of the raw material D supplied to the reformer 10, and the flow rate of the oxidant gas A supplied to the cathode 22 can be adjusted.
  • the first control unit 94 and the second control unit 95 are configured to control the power conditioner 28 and adjust the generated power in the fuel cell 20.
  • the 1st control part 94 and the 2nd control part 95 are comprised so that the ignition device 36 can be operated by controlling the ignition device 36.
  • FIG. The first control unit 94 mainly controls a predetermined device in order to eliminate the lean problem
  • the second control unit 95 mainly controls the predetermined device in order to eliminate the rich problem.
  • the combustion failure detection unit 91, the determination unit 92, the adjustment unit 93, the first control unit 94, and the second control unit 95 are illustrated as being configured separately. From the viewpoint of the above, they are conceptually expressed separately, and a part or all of them may be physically integrated.
  • the first control unit 94 and the second control unit 95 often have a common device to be controlled, and even if they are conceptually distinguished, they are often physically combined. When the two are not particularly distinguished, they are collectively referred to as “control unit 96”.
  • the combustion malfunction detection unit 91, the determination unit 92, the adjustment unit 93, the first control unit 94, and the second control unit 95 are housed in one housing to constitute the control device 90. However, this is a conceptual illustration and may be physically arranged separately.
  • the raw material D and the vaporized reforming water W are supplied to the reformer 10, whereby the reformer 10 performs steam reforming of the raw material D and generates a fuel gas E.
  • the generated fuel gas E is supplied to the anode 21 of the fuel cell 20.
  • the oxidant gas A is supplied to the cathode 22 of the fuel cell 20.
  • power generation is performed by an electrochemical reaction between hydrogen or the like in the fuel gas E and oxygen in the oxidant gas A.
  • the fuel gas E and the oxidant gas A introduced into the fuel cell 20 are discharged as fuel offgas Fe and oxidant offgas Fa after being used for power generation and reach the combustion unit 30.
  • the fuel off-gas Fe is burned in the combustion unit 30 using the oxidant off-gas Fa as an oxidant.
  • the heat generated by the combustion of the fuel off-gas Fe and the oxidant off-gas Fa in the combustion unit 30 is used for the steam reforming reaction in the reformer 10 and the vaporization of the reforming water W in the vaporizer 11.
  • the exhaust gas G generated by the combustion of the fuel off gas Fe and the oxidant off gas Fa in the combustion unit 30 is guided to the exhaust gas purification unit 40.
  • the combustible substance When an unburned combustible substance exists in the exhaust gas G, the combustible substance is burned by the combustion catalyst 41 in the exhaust gas purification unit 40.
  • the purified gas P generated by being purified by the exhaust gas purification unit 40 flows through the purified gas pipe 46, is appropriately heat-recovered by the heat exchange unit 50, and is then discharged out of the fuel cell system 1.
  • the power requested by the power conditioner 28 is generated.
  • a fuel cell is supplied with hydrogen or the like having a flow rate higher than the flow rate of hydrogen or the like and oxygen used when the requested power is generated by the fuel cell.
  • the control device 90 adjusts the rotational speed of the raw material blower 16, the rotational speed of the reforming water pump 13, and the rotational speed of the oxidant gas blower 26, respectively.
  • the rotation speed of the raw material blower 16 is adjusted so that the raw material D having a predetermined flow rate is supplied to the reformer 10.
  • the raw material D having a predetermined flow rate is a flow rate at which a fuel gas E having a predetermined flow rate can be generated by the reformer 10.
  • the fuel gas E having a predetermined flow rate is a flow rate that can supply the fuel cell 20 with hydrogen or the like having a flow rate that is higher by a predetermined ratio than the flow rate of hydrogen or the like used when the fuel cell 20 generates the required power. It is.
  • the rotation speed of the reforming water pump 13 is adjusted so as to supply the reforming water W to the reformer 10 in accordance with the flow rate of the fuel gas E generated in the reformer 10.
  • the rotational speed of the oxidant gas blower 26 is adjusted so that the oxidant gas A having a predetermined flow rate is supplied to the fuel cell 20.
  • the oxidant gas A at a predetermined flow rate is a flow rate that can supply the fuel cell 20 with oxygen at a flow rate that is higher by a predetermined ratio than the flow rate of oxygen used when the fuel cell 20 generates the required power. is there.
  • the DC power generated by the fuel cell 20 is boosted by the power conditioner 28, converted into AC power, and supplied to an external load (not shown).
  • FIG. 2 is a flowchart of control for detecting and eliminating a combustion defect in the combustion unit 30.
  • FIG. 1 is referred suitably.
  • step (S1) When the fuel cell system 1 enters a steady operation and starts control for detecting a combustion failure in the combustion unit 30, it is first determined whether or not the amount of change in the value detected by the purification unit thermometer 48 is equal to or greater than a predetermined value.
  • the predetermined value here is a temperature that rises when combustible substances that are not combusted in the combustion unit 30 due to combustion failure in the combustion unit 30 are combusted by the combustion catalyst 41 of the exhaust gas purification unit 40. It is a width and corresponds to a predetermined amount of change.
  • step (S1) when it is less than the predetermined value, the process returns to step (S1) again.
  • step (S2) when it is not less than the first predetermined value, it is determined whether or not the value detected by the combustion section thermometer 38 is equal to or greater than a second predetermined value (S3).
  • step (S3) when it is not greater than or equal to the second predetermined value, the process returns to step (S1) for determining whether or not the amount of change in the value detected by purification unit thermometer 48 is greater than or equal to the predetermined value.
  • step (S2) of determining whether or not the value detected by the combustion section thermometer 38 is equal to or less than the first predetermined value if the value is equal to or less than the first predetermined value, the combustion defect detection section 91 is in the combustion section 30. It is determined that a combustion failure has occurred, and the determination unit 92 determines that the content of the failure is a lean failure (S11). In addition, in the step (S11), the determination unit 92 sets a value obtained by adding “1” to the cumulative number of times that a lean failure has occurred (hereinafter referred to as “lean number NL”). Next, the control part 96 act
  • the lean failure is a failure that occurs when the amount of the combustible material is relatively small. Therefore, in order to eliminate the lean failure, it is sufficient to eliminate the state where the combustible material is relatively small.
  • the control unit 96 controls the raw material blower 16 and the reforming water pump 13 so that the flow rates of the raw material D and the reforming water W supplied to the reformer 10 are increased.
  • the flow rates of the raw material D and the reforming water W supplied to the reformer 10 are increased, the flow rate of the fuel gas E generated in the reformer 10 is increased, and the flow rate of the fuel gas E introduced into the anode 21 is increased. Will increase.
  • the amount of the fuel off gas Fe that reaches the combustion unit 30 may have individual differences or may change over time depending on each fuel cell 20 constituting one or a plurality of groups.
  • the robustness of the fuel cell system 1 is controlled by controlling the increase in the combustible substance introduced into the combustion unit 30 by increasing the raw material D and the like supplied to the reformer 10). Can be improved.
  • an error may be issued when the changed setting value of the lean defect eliminating means reaches a predetermined upper limit value or lower limit value. .
  • the combustion defect detecting unit 91 determines whether or not the value detected by the purification unit thermometer 48 is equal to or less than the defect eliminating value (S13).
  • the defect elimination value is a value detected by the purification unit thermometer 48 when the combustion defect in the combustion unit 30 is eliminated. That is, when the combustion problem in the combustion unit 30 is resolved, the combustible substance in the exhaust gas G is reduced, and the combustion amount of the combustible substance in the combustion catalyst 41 of the exhaust gas purification unit 40 is reduced. The temperature detected by 48 decreases.
  • step (S13) if it is not less than or equal to the defect elimination value, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed after the lean defect elimination means is activated (S12) (S14).
  • the predetermined time here is a time obtained by adding a margin to the time estimated to be required until the lean defect is eliminated by operating the lean defect eliminating means. If the predetermined time has not elapsed, the process returns to step (S13). On the other hand, when the predetermined time has elapsed, it is estimated that the possibility of eliminating the lean problem is low, and an error is issued (S15).
  • the determination unit 92 determines that the lean count NL is a predetermined number of times. It is determined whether or not it has reached (S16).
  • the predetermined number of times is such that the cause of the lean failure is not a temporary one, but it should be determined that it is better to change the ratio of the combustible substance and the oxidizer in the combustion section 30. Is the number of times If the predetermined number of times has not been reached in the step (S16), the control unit 96 stops the lean defect elimination means (S17), that is, the raw material D and the reforming water W increased in the step (S12).
  • the adjustment unit 93 determines that the combustible substance in the fuel off-gas Fe is the combustion unit.
  • the set value of the fuel utilization rate in the fuel cell 20 is changed so as to increase to a level that does not cause a lean failure at 30 (S18).
  • the set value of the fuel utilization rate is changed so that the fuel utilization rate is reduced, as in the case where the lean failure is eliminated.
  • the control unit 96 controls the devices constituting the fuel cell system 1 so that the fuel usage rate is reduced.
  • the control unit 96 sets the rotation speeds of the raw material blower 16 and the reforming water pump 13 so as to increase the flow rates of the raw material D and the reforming water W introduced into the reformer 10. You can change the value. In addition, after repeating the change of the setting value of the fuel utilization rate, an error may be issued when the changed setting value of the fuel utilization rate reaches a predetermined upper limit value or lower limit value.
  • the determination unit 92 sets the lean number NL to 0 (S19), and whether the change amount of the value detected by the purification unit thermometer 48 is a predetermined value or more. It returns to the process (S1) which judges whether or not.
  • the individual difference of each fuel cell 20 constituting one or a plurality of groups, the change with time, and the like are estimated from the numerical value of the number of leans NL, and the lean defect elimination means (in this embodiment, the reformer).
  • the robustness of the fuel cell system 1 can be improved by changing the set value of increasing the combustible substance introduced into the combustion unit 30 by increasing the raw material D and the like supplied to 10. .
  • the combustion defect detection section 91 is in the combustion section 30. It is determined that a combustion failure has occurred, and the determination unit 92 determines that the content of the failure is a rich failure (S21). In addition, in the step (S21), the determination unit 92 sets a value obtained by adding “1” to the cumulative number of times that the rich defect has occurred (hereinafter referred to as “rich number NR”).
  • the control part 96 act operates the means to eliminate a rich malfunction (S22).
  • the control unit 96 controls the oxidant gas blower 26 so that the flow rate of the oxidant gas A supplied to the cathode 22 of the fuel cell 20 increases. While the flow rate of the oxidant gas A supplied to the cathode 22 increases, if the power generation amount in the fuel cell 20 does not change, the oxygen utilization rate decreases, and the oxidant offgas Fa introduced into the combustion unit 30 decreases.
  • the degree to which the flow rate of the oxidant gas A is increased is a flow rate that is determined in advance according to the characteristics of the combustion unit 30 and is sufficient to eliminate the malfunction of the combustion state.
  • an error may be issued when the changed setting value of the rich defect eliminating means reaches a predetermined upper limit value or lower limit value. .
  • the combustion defect detecting unit 91 determines whether or not the value detected by the purification unit thermometer 48 is equal to or less than the defect eliminating value (S23).
  • the defect elimination value is typically the same as the value in the determination (S13) made after operating the lean malfunction elimination means.
  • step (S23) if it is not less than or equal to the defect elimination value, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the rich defect elimination means was activated (S22) (S24).
  • the predetermined time here is a time obtained by adding a margin to the time estimated to be required until the rich defect is eliminated by operating the rich defect eliminating means. If the predetermined time has not elapsed, the process returns to step (S23). On the other hand, when the predetermined time has elapsed, it is estimated that the possibility of eliminating the rich defect is low, and an error is issued (S25).
  • the determination unit 92 determines that the rich count NR is a predetermined number of times. Is determined whether or not (S26).
  • the predetermined number of times is that the cause of the rich failure is not transient, and the rich failure should be determined so that it is better to change the ratio of the combustible substance and the oxidizer in the combustion section 30. Is the number of times If the predetermined number of times has not been reached in the step (S26), the control unit 96 stops the rich defect eliminating means (S27), that is, increases the flow rate of the oxidant gas A increased in the step (S22). The oxidant gas blower 26 is controlled so as to return to the previous flow rate, and the process returns to the step of determining whether or not the change amount of the value detected by the purification unit thermometer 48 is equal to or greater than a predetermined value (S1).
  • the adjustment unit 93 determines that the oxygen introduced into the combustion unit 30 is oxygen in the combustion unit.
  • the set value of the oxygen utilization rate in the fuel cell 20 is changed so as to increase so as not to cause the rich malfunction at 30 (S28).
  • the set value of the oxygen utilization rate is changed so that the oxygen utilization rate is reduced as in the case where the rich defect is eliminated.
  • the control unit 96 controls the devices constituting the fuel cell system 1 so that the oxygen utilization rate is reduced.
  • control unit 96 can change the set value of the rotational speed of the oxidant gas blower 26 so as to increase the flow rate of the oxidant gas A supplied to the cathode 22 of the fuel cell 20 as in the step (S22). .
  • an error may be issued when the changed setting value of the oxygen utilization rate reaches a predetermined upper limit value or lower limit value.
  • the determination unit 92 sets the rich count NR to 0 (S29), and whether the amount of change in the value detected by the purification unit thermometer 48 is equal to or greater than a predetermined value. It returns to the process (S1) which judges whether or not. Thereafter, the above-described flow is repeated until the fuel cell system 1 stops.
  • the set value of the fuel utilization rate or the oxygen utilization rate may be changed.
  • the raw material D supplied to the fuel cell system 1 may have a different composition depending on the place of production. For example, when the raw material D is supplied by a general gas company (who operates a business that supplies gas through a conduit according to general demand), the variation in the composition of the raw material D due to the production area is typically several weeks. Can occur on a monthly basis. Therefore, the composition fluctuation of the raw material D can be estimated from the lean number NL or the rich number NR.
  • the predetermined period may be determined as a period during which the composition of the raw material D may vary. As described above, even when the composition of the raw material D supplied to the fuel cell system 1 fluctuates, when the lean number NL or the rich number NR reaches a predetermined number within a predetermined period, the fuel utilization rate is reduced. By changing the set value or the set value of the oxygen utilization rate, the flow rate of the raw material D supplied to the fuel cell system 1 can be adjusted, and power generation in the fuel cell 20 can be continued stably.
  • the lean failure and / or the rich failure may occur due to internal factors such as individual differences and changes with time of each device (fuel cell 20, each blower 16, 26, etc.) constituting the fuel cell system 1. It can also occur due to external factors.
  • the external factor when the raw material D is supplied by a general gas company, for example, air is added to adjust the supply pressure. Adjustment of supply pressure by a general gas operator typically appears as a relatively short-term fluctuation of hours to days.
  • the fuel cell system 1 performs the operation of the lean defect elimination means (S12) or the operation of the rich malfunction elimination means (S22).
  • power generation in the fuel cell 20 can be stably continued.
  • combustion is performed based on both the value detected by the purification unit thermometer 48 and the value detected by the combustion unit thermometer 38. Since the presence or absence of the occurrence of the combustion defect in the unit 30 is detected, the detection error can be reduced and the detection accuracy can be improved. In addition, when the occurrence of a combustion failure in the combustion unit 30 is detected, the content of the failure is determined as to whether the failure is a lean failure or a rich failure. It becomes possible to promote the resolution of the problem.
  • FIG. 3 is a schematic system diagram of the fuel cell system 2.
  • the fuel cell system 2 includes a reformer thermometer 18 that detects the temperature of the reformer 10 in place of the combustion section thermometer 38 (see FIG. 1) provided in the fuel cell system 1 (see FIG. 1). ing.
  • the reformer thermometer 18 corresponds to a second temperature detection unit.
  • the fuel cell system 2 is the same as the fuel cell system 1 (see FIG. 1) except that it includes a reformer thermometer 18 instead of the combustion section thermometer 38 (see FIG. 1).
  • the fuel cell system 2 is provided such that the reformer thermometer 18 detects the temperature at the outlet of the reformer 10 (the temperature of the fuel gas E that exits from the reformer 10).
  • the reformer thermometer 18 detects the temperature at the outlet of the reformer 10 (the temperature of the fuel gas E that exits from the reformer 10).
  • the fuel cell system 2 configured as described above can perform control for detecting malfunctions in operation and combustion in the combustion unit 30 as in the fuel cell system 1 (see FIG. 1).
  • the control shown in the flowchart of FIG. 2 is performed, but the combustion unit thermometer 38 in FIG. 2 is replaced with the reformer thermometer 18.
  • the fuel cell system 2 it is detected whether or not a combustion defect has occurred in the combustion unit 30 based on both the value detected by the purification unit thermometer 48 and the value detected by the reformer thermometer 18. Therefore, detection errors can be reduced and detection accuracy can be improved.
  • the content of the failure is determined as to whether the failure is a lean failure or a rich failure. As in the fuel cell system 1 (see FIG. 1), it is possible to promote the elimination of problems.
  • the lean failure elimination means is to increase the combustible material introduced into the combustion unit 30 by the control of the raw material blower 16 and the reforming water pump 13, but instead of this measure,
  • the oxygen introduced into the combustion section 30 is reduced by controlling the oxidant gas blower 26 so as to eliminate the state in which the combustible substance in the combustion section 30 is relatively low and / or the ignition device 36. It may be a response to be activated.
  • the rich defect eliminating means is to increase the oxygen introduced into the combustion unit 30 by the control of the oxidant gas blower 26.
  • the raw material blower 16 And the control of the reforming water pump 13 to reduce the combustible material introduced into the combustion unit 30 to eliminate the relatively large amount of combustible material in the combustion unit 30 and / or the ignition device 36. It may be a response to be activated.
  • the third predetermined value is a value larger than the value detected by the purification unit thermometer 48 when there is no combustion failure in the combustion unit 30, and there is a failure in the combustion state in the combustion unit 30. It is a predetermined value that can be estimated to have occurred. As described above, when the determination of the occurrence of the combustion state malfunction in the combustion unit 30 by the purification unit thermometer 48 is performed based on the absolute value of whether or not it is greater than or equal to the third predetermined value, FIG. As shown in FIG.
  • an environmental thermometer 58 is provided as an ambient temperature detector that detects the ambient temperature around the fuel cell systems 1 and 2 (and thus around the exhaust gas purification unit 40).
  • the third predetermined value may be corrected according to the value. If it does in this way, the influence which the change of ambient environmental temperature has on the judgment of the presence or absence of the malfunction of the combustion state in the combustion part 30 can be reduced, and the precision of judgment can be improved. In particular, since the ambient environment temperature affects the temperature of the oxidant gas A, the temperature of the combustion unit 30 can also be affected by the temperature of the oxidant gas A. Therefore, the third predetermined value may be corrected according to the ambient environment temperature.
  • the values detected by the combustion section thermometer 38 or the reformer thermometer 18 (second temperature detection section) in the steps (S2) and (S3) of the flowchart of FIG. The temperature detected by the combustor thermometer 38 or the reformer thermometer 18 (second temperature detector) is recorded as shown in FIG. 4 (B).
  • the temperature recording unit 98 is provided, and the value that is the basis of the determination in the step (S2) and the step (S3) of the flowchart in FIG.
  • the temperature (absolute value) recorded in the temperature recording unit 98 or a value based on a temperature change may be used.
  • step (S12) of operating the lean failure elimination means after taking measures such as increasing the flow rates of the raw material D and the reforming water W, the process continues to wait until the failure is eliminated for a predetermined time. If the problem is not resolved even after elapse of time, an error is issued. However, if the problem is not resolved, measures such as increasing the flow rates of the raw material D and the reforming water W may be taken step by step. . The same applies to the operation of the rich defect eliminating means (S22).
  • the adjustment unit 93 changes the set value of the fuel utilization rate in the fuel cell 20 when the cumulative number of times that the determination unit 92 determines that the lean failure has reached a predetermined number of times, and the determination unit 92 has a rich failure.
  • the adjustment unit 93 changes the setting value of the oxygen utilization rate in the fuel cell 20 when the accumulated number of times determined to have reached a predetermined number.
  • the setting value is changed based on the accumulated number of occurrences of these defects. It is good also as not performing. In this case, in the flowchart of FIG.
  • step (S11) the addition of the lean number NL in the step (S11) and the steps (S16), (S18), and (S19) are omitted, and the defect elimination value or less is obtained in the step (S13).
  • the process proceeds to step (S17), and the addition of rich number NR in step (S21) and steps (S26), step (S28), and step (S29) are omitted, and the defect elimination value in step (S23).
  • it becomes below it is good also as progressing to a process (S27).

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Abstract

　燃焼状態の不具合の検知精度を向上させた燃料電池システムを提供する。　燃料電池システム１は、水素を含有する燃料ガスＥと酸素を含有する酸化剤ガスＡとを導入して発電する燃料電池２０と、原料Ｄを導入し改質して燃料ガスＥを生成する改質器１０と、燃料電池２０から排出されたオフガスＦｅを燃焼させるオフガス燃焼部３０と、オフガス燃焼部３０から排出された排ガスＧ中の可燃性物質を燃焼させる排ガス浄化部４０と、排ガス浄化部４０の温度を検知する第１の温度検知部４８と、改質器１０又はオフガス燃焼部３０の温度を検知する第２の温度検知部３８と、オフガス燃焼部３０における燃焼状態の不具合を検知する燃焼不具合検知部９１とを備える。燃焼不具合検知部９１は、第１の温度検知部４８で検知された値及び第２の温度検知部３８で検知された値に基づいて、燃焼状態の不具合が生じたと判断する。

Description

燃料電池システム
　本発明は燃料電池システムに関し、特に燃焼状態の不具合の検知精度を向上させた燃料電池システムに関する。
　水素含有ガスと酸素含有ガスとを導入して発電する燃料電池は、一般に、導入される水素のすべてが発電に利用されるのではなく、導入される水素のうちの所定の割合の水素が発電に利用され、残りの水素は燃料電池から排出される。燃料電池には、発電に利用されずに燃料電池から排出される水素を燃焼させる燃焼装置と、燃焼触媒を用いて燃焼後の排ガスを浄化する排ガス処理装置とを併設するものがある。このとき、燃焼装置で失火が生じると、排ガス処理装置での処理反応が増加して、燃焼触媒の劣化が生じるおそれがある。このような不都合を解消するため、排ガス処理装置で処理された後の処理済み排ガスの温度を測定し、測定する処理済み排ガスの温度が所定温度以上となった場合に、燃料電池セルで利用されなかった燃料ガスの燃焼が失火したことによって、排ガス処理装置での排ガス処理が増大して、処理済み排ガスの温度が上昇したと判断して、着火装置を作動させ、燃料電池セルの発電で用いられなかった燃料ガスを燃焼させて、排ガス処理装置での排ガス処理反応が増大することを抑制し、処理済み排ガスの温度を低下させて、排ガス処理装置の劣化を抑制する燃料電池装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０１０－１５３０６４号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の燃料電池装置では、処理済み排ガスの温度で失火の有無を判断しているため、外部環境の影響を受けやすく、誤検知のおそれがある。
　本発明は上述の課題に鑑み、燃焼状態の不具合の検知精度を向上させた燃料電池システムを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る燃料電池システムは、例えば図１に示すように、水素を含有する燃料ガスＥと酸素を含有する酸化剤ガスＡとを導入して発電する燃料電池２０と；原料Ｄを導入し改質して燃料ガスＥを生成する改質器１０と；燃料電池２０から排出されたオフガスＦｅを燃焼させるオフガス燃焼部３０と；オフガス燃焼部３０から排出された排ガスＧ中の可燃性物質を燃焼させる排ガス浄化部４０と；排ガス浄化部４０の温度を検知する第１の温度検知部４８と；改質器１０又はオフガス燃焼部３０の温度を検知する第２の温度検知部３８と；オフガス燃焼部３０における燃焼状態の不具合を検知する燃焼不具合検知部９１とを備え；燃焼不具合検知部９１は、第１の温度検知部４８で検知された値及び第２の温度検知部３８で検知された値に基づいて、燃焼状態の不具合が生じたと判断するように構成されている。
　このように構成すると、可燃性物質の増減が温度に表れやすい排ガス浄化部の温度に加えて、改質器又はオフガス燃焼部の温度を検知して燃焼状態の不具合の発生の有無を判断するので、外部環境から受ける影響を抑制して、燃焼状態の不具合の検知精度を向上させることができる。
　また、本発明の第２の態様に係る燃料電池システムは、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様に係る燃料電池システム１において、燃焼不具合検知部９１が燃焼状態の不具合を検知したときに、第２の温度検知部３８で検知された値が第１の所定の値以下の場合は相対的に可燃性物質が少ないリーン不具合と判定し、第２の温度検知部３８で検知された値が第１の所定の値よりも大きい第２の所定の値以上の場合は相対的に可燃性物質が多いリッチ不具合と判定する判定部９２を備える。
　燃焼状態の不具合は、不適切な空燃比で生じ、可燃性物質が少なすぎる場合と多すぎる場合とで適切な対応が異なることとなる。本発明の第２の態様に係る燃料電池システムのように構成すると、燃焼状態の不具合の内容を把握することができ、不具合を解消する対策を適切に施すことができる。
　また、本発明の第３の態様に係る燃料電池システムは、例えば図１に示すように、上記本発明の第２の態様に係る燃料電池システム１において、リーン不具合を解消するリーン不具合解消手段１６、１３と；判定部９２がリーン不具合の判定をしたときに、リーン不具合解消手段１６、１３を作動させる第１の制御部９４とを備える。
　このように構成すると、燃焼状態の不具合を検知したときに適切な対応をすることができる。
　また、本発明の第４の態様に係る燃料電池システムは、例えば図１に示すように、上記本発明の第２の態様又は第３の態様に係る燃料電池システム１において、リッチ不具合を解消するリッチ不具合解消手段２６と；判定部９２がリッチ不具合の判定をしたときに、リッチ不具合解消手段２６を作動させる第２の制御部９５とを備える。
　このように構成すると、燃焼状態の不具合を検知したときに適切な対応をすることができる。
　また、本発明の第５の態様に係る燃料電池システムは、例えば図１に示すように、上記本発明の第２の態様乃至第４の態様のいずれか１つの態様に係る燃料電池システム１において、判定部９２がリーン不具合と判定した累積回数又はリッチ不具合と判定した累積回数が所定の回数に到達したときに、単位時間あたりの燃料電池２０における発電に利用される燃料量の燃料電池２０に導入される燃料量に対する割合又は単位時間あたりの燃料電池２０における発電に利用される酸素量の燃料電池２０に導入される酸素量に対する割合を調節する調節部９３、２８を備える。
　このように構成すると、燃焼状態の不具合の発生を抑制することができる。
　また、本発明の第６の態様に係る燃料電池システムは、例えば図１を参照して示すと、上記本発明の第１の態様乃至第５の態様のいずれか１つの態様に係る燃料電池システム１において、燃焼不具合検知部９１が、第１の温度検知部４８で検知された値が所定の変化量を示したときに、燃焼状態の不具合が生じたと判断する要件の１つを充足したこととするように構成されている。
　このように構成すると、燃焼状態の不具合を判断する要件の１つを排ガス浄化部の温度の変化量とするので、周囲環境温度の変化にかかわらず燃焼状態の不具合を検知することができる。
　また、本発明の第７の態様に係る燃料電池システムは、例えば図１を参照して示すと、上記本発明の第１の態様乃至第５の態様のいずれか１つの態様に係る燃料電池システム１において、燃焼不具合検知部９１が、第１の温度検知部４８で検知された値が第３の所定の値以上のときに、燃焼状態の不具合が生じたと判断する要件の１つを充足したこととするように構成されている。
　このように構成すると、燃焼状態の不具合を判断する要件の１つを排ガス浄化部の温度の絶対値とするので、燃焼状態の不具合が徐々に進行した場合でも燃焼状態の不具合の発生を推定することができる。
　また、本発明の第８の態様に係る燃料電池システムは、例えば図１に示すように、上記本発明の第７の態様に係る燃料電池システム１において、排ガス浄化部４０の周囲の環境温度を検知する周囲環境温度検知部５８（例えば図４（Ａ）参照）を備え；燃焼不具合検知部９１が、周囲環境温度検知部５８で検知された値に応じて第３の所定の値を修正するように構成されている。
　このように構成すると、周囲の環境温度の影響を受けやすい排ガス浄化部の温度と、オフガス燃焼部における燃焼状態の不具合の発生との関係との判定精度を向上させることができる。
　本発明によれば、可燃性物質の増減が温度に表れやすい排ガス浄化部の温度に加えて、改質器又はオフガス燃焼部の温度を検知して燃焼状態の不具合の発生の有無を判断するので、外部環境から受ける影響を抑制して、燃焼状態の不具合の検知精度を向上させることができる。
本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池システムの模式的系統図である。 本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池システムのオフガス燃焼部における燃焼の不具合を検知・解消する制御のフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池システムの模式的系統図である。 （Ａ）は環境温度計を備える燃料電池システムの系統図、（Ｂ）は制御装置の変形例を示す概念図である。
　この出願は、日本国で２０１３年７月３１日に出願された特願２０１３－１５９５３０号に基づいており、その内容は本出願の内容として、その一部を形成する。
　また、本発明は以下の詳細な説明によりさらに完全に理解できるであろう。本発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明により明らかとなろう。しかしながら、詳細な説明及び特定の実例は、本発明の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、本発明の精神と範囲内で、当業者にとって明らかであるからである。
　出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、開示された改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
　まず図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池システム１を説明する。図１は、燃料電池システム１の模式的系統図である。燃料電池システム１は、原料Ｄを水素に富む燃料ガスＥに改質する改質器１０と、燃料電池２０と、燃料電池２０から排出されたオフガスの一種である燃料オフガスＦｅを燃焼させるオフガス燃焼部としての燃焼部３０と、燃焼部３０から排出された排ガスＧを浄化する排ガス浄化部４０と、制御装置９０とを備えている。
　原料Ｄは、改質することで燃料電池２０における発電に利用可能となる程度に水素に富むガス（水素リッチガス）にできるものであり、典型的には炭化水素系燃料が用いられる。具体例として、炭化水素類、アルコール類、エーテル類、バイオ燃料が挙げられる。これらの炭化水素系燃料は、石油・石炭等の化石燃料由来のもの、合成ガス等の合成系燃料由来のもの、バイオマス由来のもの等を適宜用いることができる。炭化水素類としては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、天然ガス、ＬＰＧ、都市ガス、タウンガス、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油が挙げられる。アルコール類として、メタノール、エタノールが挙げられる。エーテル類として、ジメチルエーテルが挙げられる。バイオ燃料として、バイオガス、バイオエタノール、バイオディーゼル、バイオジェットが挙げられる。
　改質器１０は、原料Ｄの改質を促進させる改質触媒を内部に有している。改質触媒は、例えば、部分酸化改質触媒、水蒸気改質触媒、自己熱改質触媒等を、これらのうちの一種、又は複数種を組み合わせて用いることができる。本実施の形態では、水蒸気改質触媒が改質器１０に収容されている。水蒸気改質触媒は吸熱反応が優勢となる改質触媒である。本実施の形態では、水蒸気改質触媒が、吸熱反応に必要な熱を燃焼部３０からも得ることができるように構成されている。改質器１０には、水蒸気改質に用いられる改質水Ｗを導入する改質水流路としての改質水管１２と、原料Ｄを導入する原料流路としての原料管１５とが接続されている。改質水管１２には、改質水Ｗを改質器１０に向けて圧送する改質水供給装置としての改質水ポンプ１３と、改質水ポンプ１３で圧送された改質水Ｗを気化させる気化器１１とが配設されている。原料管１５には、原料Ｄを改質器１０に向けて圧送する原料供給装置としての原料ブロワ１６が配設されている。改質器１０は、原料Ｄ及び気化した改質水Ｗを導入して燃料ガスＥを生成するように構成されている。改質器１０には、また、生成された燃料ガスＥを導出する燃料ガス流路としての燃料ガス管２４が接続されている。
　燃料電池２０は、本実施の形態では固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）が用いられている。固体酸化物形燃料電池は、水素あるいは一酸化炭素を燃料とすることができる。したがって、本実施の形態における燃料ガスＥは、主に水素で構成されているが、一酸化炭素を含んでいてもよい。以下、「水素等」というときは、水素のほかに一酸化炭素を含み得ることを意味する。燃料電池２０は、アノード２１と、カソード２２と、電解質２３とを有している。アノード２１は、燃料ガス管２４を介して改質器１０と接続されている。カソード２２には、酸素を含む酸化剤ガスＡを導入する酸化剤ガス流路としての酸化剤ガス管２５が接続されている。酸化剤ガスＡは、典型的には空気である。酸化剤ガス管２５には、酸化剤ガスＡをカソード２２に向けて圧送する酸化剤ガス供給装置としての酸化剤ガスブロワ２６が配設されている。燃料電池２０は、燃料ガスＥ及び酸化剤ガスＡを導入し、燃料ガスＥ中の水素等と酸化剤ガスＡ中の酸素との電気化学的反応により直流の電力を発生するように構成されている。燃料電池２０で発生した直流電力は、パワーコンディショナ２８で昇圧され及び交流に変換され、家電機器等の外部負荷（不図示）に供給される。燃料電池２０は、パワーコンディショナ２８の交流電力の出力を設定することにより、燃料電池２０で発生する直流電力を調節することができるように構成されている。なお、図１においては説明の簡略化のために、燃料電池２０を１つだけ図示しているが、典型的には、複数が直列に接続された燃料電池２０の群が、少なくとも１群設けられている。そして、燃料ガス管２４は、実際には、その下流末端（燃料電池２０から見て直近上流）において分岐し、１又は複数の群を構成する各燃料電池２０のアノード２１に燃料ガスＥを分配供給することができるように構成されている。
　本実施の形態における固体酸化物形燃料電池は、円筒型（平板円筒型を含む）が用いられている。燃料電池２０における発電のために燃料電池２０に供給された燃料ガスＥ及び酸化剤ガスＡは、そのすべてが発電に利用されるのではなく、燃料電池２０の発電電流に応じた分が利用される。燃料電池２０における発電のために燃料電池２０に供給された燃料ガスＥのうち、発電に利用されなかった分は、燃料オフガスＦｅとして燃料電池２０から排出される。また、燃料電池２０における発電のために燃料電池２０に供給された酸化剤ガスＡのうち、発電に利用されなかった分は、酸化剤オフガスＦａとして燃料電池２０から排出される。
　燃焼部３０は、燃料オフガス流路３４を介してアノード２１と連絡している。燃焼部３０は、また、酸化剤オフガス流路３５を介してカソード２２と連絡している。燃焼部３０は、燃料オフガス流路３４を介して導入した燃料オフガスＦｅを燃焼させるように構成されている。燃料オフガスＦｅの燃焼に必要な酸化剤は、酸化剤オフガス流路３５を介して導入した酸化剤オフガスＦａが用いられる。燃焼部３０は、燃料オフガスＦｅに着火する着火装置３６を有している。着火装置３６としては、典型的にはヒータやイグナイタが用いられる。
　燃焼部３０は、改質器１０内の改質触媒及び気化器１１に熱を与えることができるように、改質器１０及び気化器１１に隣接して配置されている。例えば、改質器１０、気化器１１及び燃料電池２０が収容された筐体（不図示）内において、燃料オフガスＦｅ及び酸化剤オフガスＦａが排出される部分の上部に改質器１０及び気化器１１を配置し、改質器１０及び気化器１１と、燃料電池２０との間の空間で燃料オフガスＦｅを燃焼させる構造としてもよい。この場合、改質器１０及び気化器１１と、燃料電池２０との間の空間が燃焼部３０に相当し、燃料オフガス流路３４及び酸化剤オフガス流路３５と、燃焼部３０とが極めて近接した構造となる。
　また、燃焼部３０には、燃焼部３０内の温度を検知する燃焼部温度計３８が配設されている。燃焼部温度計３８は、第２の温度検知部に相当する。燃焼部温度計３８は、燃料オフガスＦｅの燃焼が不安定になりやすい箇所の温度を検知することができる位置に設けられている。燃料オフガスＦｅの燃焼が不安定になりやすい箇所として、例えば、気化器１１の近傍や、燃料ガス管２４における複数の燃料電池２０のアノード２１に向けて分岐する前の部分から遠い箇所が挙げられる。燃焼部３０は、燃料オフガスＦｅの燃焼によって生じる排ガスＧを排出するように構成されている。燃焼部３０には、排ガスＧを流す排ガス流路としての排ガス管４５が接続されている。
　排ガス浄化部４０は、排ガス管４５を介して燃焼部３０と連絡している。排ガス浄化部４０は、燃焼部３０において燃料オフガスＦｅ中の可燃性物質が燃焼し切らずに排ガスＧ中に可燃性物質が含まれる場合に、排ガスＧ中の可燃性物質を燃焼させることで排ガスＧを浄化する部位である。排ガス浄化部４０は、排ガスＧ中の可燃性物質を燃焼させる燃焼触媒４１を有している。燃焼触媒４１は、排ガスＧ中の可燃性物質の酸化を促進させる物質で構成されている。燃焼触媒４１は、例えば、白金、パラジウム等の貴金属系触媒や、マンガン、鉄等の卑金属系触媒等を用いることができる。燃焼触媒４１は、排ガスＧ中の可燃性物質が燃焼して発熱するように構成されている。
　また、排ガス浄化部４０には、排ガス浄化部４０内の温度を検知する浄化部温度計４８が配設されている。浄化部温度計４８は、第１の温度検知部に相当する。浄化部温度計４８は、燃焼触媒４１の温度を検知するように配設されていることが好ましい。このように配置すると、燃焼触媒４１における発熱量の増減を介して推定することができる排ガスＧ中の可燃性物質の増減を、比較的正確に検知することが可能となる。排ガス浄化部４０は、排ガスＧが浄化されて生じる浄化ガスＰを排出するように構成されている。排ガス浄化部４０には、浄化ガスＰを流す浄化ガス流路としての浄化ガス管４６が接続されている。浄化ガス管４６には、熱交換部５０が配設されている。
　熱交換部５０は、浄化ガスＰが保有する熱を回収する部位である。熱交換部５０は、熱回収流体Ｃを流す熱回収流体流路５６を有している。熱交換部５０は、浄化ガスＰを導入し、導入した浄化ガスＰと熱回収流体流路５６内を流れる熱回収流体Ｃとの間で熱交換を行わせることで、熱回収流体Ｃのエンタルピを増加させ、浄化ガスＰのエンタルピを減少させるように構成されている。
　制御装置９０は、燃料電池システム１の動作を制御する機器である。制御装置９０は、燃焼不具合検知部９１と、判定部９２と、調節部９３と、第１の制御部９４と、第２の制御部９５とを有している。燃焼不具合検知部９１は、燃焼部温度計３８及び浄化部温度計４８とそれぞれ信号ケーブルで接続されており、各温度計３８、４８で検知された値を信号として受信することができるように構成されている。燃焼不具合検知部９１は、燃焼部温度計３８で検知された値及び浄化部温度計４８で検知された値に基づいて、燃焼部３０における燃焼の不具合の発生の有無を検知するように構成されている。ここでいう燃焼の不具合の具体例として、炎が消えること（以下「失火」という。）、あるいは完全な失火となる前の未燃ガスが増えた状態や燃焼が不安定になった状態が挙げられる。
　燃焼不具合検知部９１が燃焼部３０における燃焼の不具合を検知する論理は、以下の事象に基づいている。燃焼部３０における燃焼の不具合が生じると、燃料オフガスＦｅ中の可燃性物質が燃焼し切らず、未燃の可燃性物質が排ガスＧに含まれることとなる。排ガスＧ中の可燃性物質が増加するほど排ガス浄化部４０における燃焼量が増加する。このため、燃焼部３０における燃焼の不具合が生じると、浄化部温度計４８が検知する温度が上昇することとなる。他方、燃焼部３０における燃焼の不具合が生じる原因について考察すると、燃焼部３０内の可燃性物質（燃料オフガスＦｅ）と酸素（酸化剤オフガスＦａ）との比率が、燃焼を継続するのに適切な比率を逸脱することが挙げられる。燃焼部３０に導入される燃料オフガスＦｅが過多になると、燃焼部３０における燃焼量が増加するため、燃焼部温度計３８が検知する温度が上昇することとなる。燃焼部３０に導入される酸化剤オフガスＦａが過少になると、比較的温度が低く冷却媒体として作用する酸化剤オフガスＦａが少なくなることとなり、燃焼部温度計３８が検知する温度が上昇することとなる。燃焼部３０に導入される燃料オフガスＦｅが過少になると、燃焼部３０における燃焼量が減少するため、燃焼部温度計３８が検知する温度が低下することとなる。燃焼部３０に導入される酸化剤オフガスＦａが過多になると、冷却媒体として作用する酸化剤オフガスＦａが多くなることとなり、燃焼部温度計３８が検知する温度が低下することとなる。上記の事象を総合的に勘案して、燃焼不具合検知部９１は、浄化部温度計４８で検知された値があらかじめ定められた分上昇し、かつ、燃焼部温度計３８で検知された値があらかじめ定められた分上昇又は低下したときに、燃焼部３０における燃焼の不具合が発生したと判断するように構成されている。
　判定部９２は、燃焼不具合検知部９１が燃焼部３０における燃焼の不具合が発生したことを検知したときに、その不具合の内容を判定するように構成されている。判定部９２は、燃焼不具合検知部９１が検知した不具合が、リーン不具合かリッチ不具合かを判定する。リーン不具合は、相対的に可燃性物質が少ないときに生じる不具合であり、典型的には燃焼部３０に導入される酸化剤オフガスＦａが過多の状態で生じる不具合である。リッチ不具合は、相対的に可燃性物質が多いときに生じる不具合であり、典型的には燃焼部３０に導入される燃料オフガスＦｅが過多の状態あるいは酸化剤オフガスＦａが過少の状態で生じる不具合である。判定部９２は、燃焼不具合検知部９１が燃焼の不具合の発生を検知したときに、燃焼部温度計３８で検知された値の情報を燃焼不具合検知部９１から得て、不具合の内容を判定するように構成されている。具体的には、判定部９２は、燃焼部温度計３８で検知された値が第１の所定の値以下のときにリーン不具合と判定し、燃焼部温度計３８で検知された値が第２の所定の値以上のときにリッチ不具合と判定する。ここで、第１の所定の値は、燃焼部３０で燃焼の不具合が生じていないときに燃焼部温度計３８が検知する値よりも小さい値であって、リーン不具合が生じたと推定できる、あらかじめ定められた値である。他方、第２の所定の値は、燃焼部３０で燃焼の不具合が生じていないときに燃焼部温度計３８が検知する値よりも大きい値であって、リッチ不具合が生じたと推定できる、あらかじめ定められた値である。
　調節部９３は、燃料電池２０における燃料利用率及び／又は酸素利用率を調節する指令を発することができるように構成されている。ここで、燃料利用率は、燃料電池２０における、単位時間あたりの、発電に利用される燃料量の、導入される燃料量に対する割合（「発電に利用される燃料量」／「導入される燃料量」）である。なお、ここでいう燃料は、主に水素であるが、例えば一酸化炭素等の他の成分を含んでいてもよい。燃料電池２０における発電に利用される燃料が、ほとんど水素と見て差し支えない場合は、燃料利用率を水素利用率と見ることができる。酸素利用率は、燃料電池２０における、単位時間あたりの、発電に利用される酸素量の、導入される酸素量に対する割合（「発電に利用される酸素量」／「導入される酸素量」）である。調節部９３は、判定部９２から、リーン不具合及び／又はリッチ不具合に関する情報を得て、後述する所定の条件を充足したときに、燃料電池２０における燃料利用率及び／又は酸素利用率を調節する指令を発するように構成されている。
　第１の制御部９４及び第２の制御部９５は、それぞれ、燃料電池システム１を構成する機器と信号ケーブルで接続されており、各機器の運転を制御することができるように構成されている。第１の制御部９４及び第２の制御部９５は、特に、改質水ポンプ１３、原料ブロワ１６、酸化剤ガスブロワ２６の運転を制御して、改質器１０に供給する改質水Ｗの流量、改質器１０に供給する原料Ｄの流量、カソード２２に供給する酸化剤ガスＡの流量をそれぞれ調節することができるように構成されている。また、第１の制御部９４及び第２の制御部９５は、パワーコンディショナ２８を制御して、燃料電池２０における発電電力を調節することができるように構成されている。また、第１の制御部９４及び第２の制御部９５は、着火装置３６を制御して、着火装置３６を作動させることができるように構成されている。第１の制御部９４は、主にリーン不具合を解消するために所定の機器を制御し、第２の制御部９５は、主にリッチ不具合を解消するために所定の機器を制御する。
　なお、図１では、燃焼不具合検知部９１、判定部９２、調節部９３、第１の制御部９４、第２の制御部９５が別々に構成されているように示しているが、これは機能の観点から概念的に別々に表現したものであり、物理的には一部又は全部が渾然一体に構成されていてもよい。特に、第１の制御部９４と第２の制御部９５とは、制御の対象とする機器が両者に共通する場合が多く、概念上は区別しても物理的には兼用する場合が多いため、両者を特に区別しない場合は「制御部９６」と総称する。また、図１では、燃焼不具合検知部９１、判定部９２、調節部９３、第１の制御部９４、第２の制御部９５が１つの筐体に収容されて制御装置９０を構成しているように示されているが、これは概念を示しているものであって、物理的にはこれらが分離して配設されていてもよい。
　引き続き図１を参照して燃料電池システム１の作用を説明する。燃料電池システム１では、原料Ｄ及び気化した改質水Ｗが改質器１０に供給されることで、改質器１０において原料Ｄの水蒸気改質が行われ、燃料ガスＥが生成される。生成された燃料ガスＥは燃料電池２０のアノード２１に供給される。また、燃料電池２０のカソード２２に酸化剤ガスＡが供給される。燃料ガスＥ及び酸化剤ガスＡが導入された燃料電池２０では、燃料ガスＥ中の水素等と酸化剤ガスＡ中の酸素との電気化学的反応による発電が行われる。燃料電池２０に導入された燃料ガスＥ及び酸化剤ガスＡは、発電に利用された後に燃料オフガスＦｅ及び酸化剤オフガスＦａとして排出され、燃焼部３０に至る。燃料オフガスＦｅは、酸化剤オフガスＦａを酸化剤として燃焼部３０で燃焼される。燃焼部３０における燃料オフガスＦｅ及び酸化剤オフガスＦａの燃焼に伴う発熱は、改質器１０における水蒸気改質反応及び気化器１１における改質水Ｗの気化に利用される。燃焼部３０における燃料オフガスＦｅ及び酸化剤オフガスＦａの燃焼によって生じた排ガスＧは、排ガス浄化部４０に導かれる。排ガスＧ中に未燃の可燃性物質が存在する場合は、その可燃性物質が排ガス浄化部４０で燃焼触媒４１によって燃焼される。排ガス浄化部４０で浄化されて生じた浄化ガスＰは、浄化ガス管４６を流れ、熱交換部５０で適宜熱回収が行われた後、燃料電池システム１の外へ排出される。
　定常運転時の燃料電池２０では、パワーコンディショナ２８で要求された電力が発電される。一般に、燃料電池には、要求された電力を燃料電池で発電する際に利用される水素等及び酸素の流量よりも多い流量の水素等及び酸素が供給される。制御装置９０は、原料ブロワ１６の回転速度、改質水ポンプ１３の回転速度、及び酸化剤ガスブロワ２６の回転速度をそれぞれ調節する。原料ブロワ１６の回転速度は、所定の流量の原料Ｄを改質器１０に供給するように調節される。所定の流量の原料Ｄは、所定の流量の燃料ガスＥを改質器１０で生成することができる流量である。所定の流量の燃料ガスＥは、要求された電力を燃料電池２０で発電する際に利用される水素等の流量に対して所定の割合だけ多い流量の水素等を燃料電池２０に供給可能な流量である。改質水ポンプ１３の回転速度は、改質器１０における燃料ガスＥの生成流量に応じた改質水Ｗを改質器１０に供給するように調節される。酸化剤ガスブロワ２６の回転速度は、所定の流量の酸化剤ガスＡを燃料電池２０に供給するように調節される。所定の流量の酸化剤ガスＡは、要求された電力を燃料電池２０で発電する際に利用される酸素の流量に対して所定の割合だけ多い流量の酸素を燃料電池２０に供給可能な流量である。燃料電池２０で発電された直流電力は、パワーコンディショナ２８において昇圧され、交流電力に変換されて、外部負荷（不図示）に供給される。
　燃料電池システム１が上述のように運転している最中に、燃焼部３０における燃焼の不具合が発生すると、改質器１０における原料Ｄの改質に必要な改質熱が得られなくなる。このような不都合を解消するため、燃料電池システム１では、燃焼部３０における燃焼の不具合を早期に検知して対応するべく、以下のような制御を行うこととしている。
　図２は、燃焼部３０における燃焼の不具合を検知・解消する制御のフローチャートである。なお、以下の作用の説明において言及する燃料電池システム１の構成については、適宜図１を参照することとする。
　燃料電池システム１が定常運転となり、燃焼部３０における燃焼の不具合を検知する制御を開始すると、まず、浄化部温度計４８で検知された値の変化量が所定の値以上か否かを判断する（Ｓ１）。ここでの所定の値は、燃焼部３０で燃焼の不具合が生じて燃焼部３０で燃焼されなかった分の可燃性物質が排ガス浄化部４０の燃焼触媒４１で燃焼されたときに上昇する温度の幅であり、所定の変化量に相当する。工程（Ｓ１）において、所定の値未満のときは再び工程（Ｓ１）に戻る。他方、所定の値以上のときは、燃焼部温度計３８で検知された値が第１の所定の値以下か否かを判断する（Ｓ２）。工程（Ｓ２）において、第１の所定の値以下でないときは、燃焼部温度計３８で検知された値が第２の所定の値以上か否かを判断する（Ｓ３）。工程（Ｓ３）において、第２の所定の値以上でないときは、浄化部温度計４８で検知された値の変化量が所定の値以上か否かを判断する工程（Ｓ１）に戻る。
　燃焼部温度計３８で検知された値が第１の所定の値以下か否かを判断する工程（Ｓ２）において、第１の所定の値以下の場合、燃焼不具合検知部９１は燃焼部３０における燃焼の不具合が発生したと判断し、判定部９２は不具合の内容がリーン不具合であると判定する（Ｓ１１）。また、判定部９２は、工程（Ｓ１１）において、リーン不具合が発生した累積回数（以下「リーン回数ＮＬ」という）を「１」加算した値にする。次に、制御部９６は、リーン不具合を解消する手段を作動させる（Ｓ１２）。前述のように、リーン不具合は、相対的に可燃性物質が少ないときに生じる不具合であるので、リーン不具合を解消するためには、相対的に可燃性物質が少ない状態を解消すればよい。本実施の形態では、制御部９６が、改質器１０に供給される原料Ｄ及び改質水Ｗの流量が増加するように、原料ブロワ１６及び改質水ポンプ１３を制御することとしている。改質器１０に供給される原料Ｄ及び改質水Ｗの流量が増加すると、改質器１０で生成される燃料ガスＥの流量が増加し、アノード２１に導入される燃料ガスＥの流量が増加することとなる。アノード２１に導入される燃料ガスＥの流量が増加する一方で、燃料電池２０における発電量が変わらないと、燃料利用率が低下することとなり、燃料オフガスＦｅ中の可燃性物質が増加するので、燃焼部３０における相対的に可燃性物質が少ない状態が解消されることとなる。このように、本実施の形態では、原料ブロワ１６及び改質水ポンプ１３の制御によって燃焼部３０に導入される可燃性物質を増加させることがリーン不具合解消手段に相当する。工程（Ｓ１２）において、原料Ｄ及び改質水Ｗの流量を増加させる程度は、燃焼部３０の特性に応じてあらかじめ決定される、燃焼状態の不具合を解消するのに足りる燃料ガスＥを生成する流量である。なお、燃焼部３０まで到達する燃料オフガスＦｅの量は、１又は複数の群を構成する各燃料電池２０によって、個体差を有していたり経時的に変化する場合があるため、リーン不具合解消手段（本実施の形態では、改質器１０に供給される原料Ｄ等を増加させることで燃焼部３０に導入される可燃性物質を増加させること）を制御することで、燃料電池システム１のロバスト性を向上させることができる。また、リーン不具合解消手段の設定値の変更を繰り返した後に、変更したリーン不具合解消手段の設定値が、あらかじめ決定された上限値又は下限値に到達した時点で、エラーを発報してもよい。
　リーン不具合解消手段を作動させたら（Ｓ１２）、燃焼不具合検知部９１は、浄化部温度計４８で検知された値が不具合解消値以下となったか否かを判断する（Ｓ１３）。不具合解消値は、燃焼部３０における燃焼の不具合が解消したときに浄化部温度計４８が検知する値である。つまり、燃焼部３０における燃焼の不具合が解消した場合は、排ガスＧ中の可燃性物質が減少し、排ガス浄化部４０の燃焼触媒４１における可燃性物質の燃焼量が減少するため、浄化部温度計４８が検知する温度が低下する。排ガス浄化部４０の温度が低下して、燃焼部３０における燃焼の不具合が解消したと推定できるときの浄化部温度計４８が検知する値が、不具合解消値である。工程（Ｓ１３）において、不具合解消値以下となっていない場合は、リーン不具合解消手段を作動させてから（Ｓ１２）所定の時間が経過したか否かを判断する（Ｓ１４）。ここでの所定の時間は、リーン不具合解消手段を作動させることによって、リーン不具合が解消するまでに要すると推定される時間に余裕分を加えた時間である。所定の時間が経過していない場合は、工程（Ｓ１３）に戻る。他方、所定の時間が経過した場合は、リーン不具合が解消する見込みが低いと推定して、エラーを発報する（Ｓ１５）。
　浄化部温度計４８で検知された値が不具合解消値以下となったか否かを判断する工程（Ｓ１３）において、不具合解消値以下となった場合、判定部９２は、リーン回数ＮＬが所定の回数に到達しているか否かを判断する（Ｓ１６）。ここで、所定の回数は、リーン不具合が発生する原因が一過性のものではなく、燃焼部３０における可燃性物質と酸化剤との割合を変更した方がよいと判断すべきほど、リーン不具合が発生した回数である。工程（Ｓ１６）において、所定の回数に到達していない場合、制御部９６はリーン不具合解消手段を停止して（Ｓ１７）、すなわち、工程（Ｓ１２）において増加させた原料Ｄ及び改質水Ｗの流量を増加前の流量に戻すように原料ブロワ１６及び改質水ポンプ１３を制御して、浄化部温度計４８で検知された値の変化量が所定の値以上か否かを判断する工程（Ｓ１）に戻る。
　リーン回数ＮＬが所定の回数に到達しているか否かを判断する工程（Ｓ１６）において、所定の回数に到達している場合、調節部９３は、燃料オフガスＦｅ中の可燃性物質が、燃焼部３０におけるリーン不具合を生じさせない程度に増加するように、燃料電池２０における燃料利用率の設定値の変更を行う（Ｓ１８）。ここでは、リーン不具合が発生しやすい傾向にあるため、リーン不具合を解消したときと同様、燃料利用率が低下するように燃料利用率の設定値を変更することとなる。燃料利用率の設定値を変更すると、制御部９６は、燃料利用率が低下するように燃料電池システム１を構成する機器を制御する。制御部９６は、例えば、工程（Ｓ１２）と同様、改質器１０に導入される原料Ｄ及び改質水Ｗの流量を増加させるように原料ブロワ１６及び改質水ポンプ１３の回転速度の設定値を変えることができる。なお、燃料利用率の設定値の変更を繰り返した後に、変更した燃料利用率の設定値が、あらかじめ決定された上限値又は下限値に到達した時点で、エラーを発報してもよい。燃料利用率の設定値の変更を行ったら（Ｓ１８）、判定部９２は、リーン回数ＮＬを０にして（Ｓ１９）、浄化部温度計４８で検知された値の変化量が所定の値以上か否かを判断する工程（Ｓ１）に戻る。このように、リーン回数ＮＬの数値から、１又は複数の群を構成する各燃料電池２０の個体差、経時的変化等を推測して、リーン不具合解消手段（本実施の形態では、改質器１０に供給される原料Ｄ等を増加させることで燃焼部３０に導入される可燃性物質を増加させること）の設定値を変更することで、燃料電池システム１のロバスト性を向上させることができる。
　燃焼部温度計３８で検知された値が第２の所定の値以上か否かを判断する工程（Ｓ３）において、第２の所定の値以上の場合、燃焼不具合検知部９１は燃焼部３０における燃焼の不具合が発生したと判断し、判定部９２は不具合の内容がリッチ不具合であると判定する（Ｓ２１）。また、判定部９２は、工程（Ｓ２１）において、リッチ不具合が発生した累積回数（以下「リッチ回数ＮＲ」という）を「１」加算した値にする。次に、制御部９６は、リッチ不具合を解消する手段を作動させる（Ｓ２２）。前述のように、リッチ不具合は、相対的に可燃性物質が多いときに生じる不具合であるので、リッチ不具合を解消するためには、相対的に可燃性物質が多い状態を解消すればよい。本実施の形態では、制御部９６が、燃料電池２０のカソード２２に供給される酸化剤ガスＡの流量が増加するように、酸化剤ガスブロワ２６を制御することとしている。カソード２２に供給される酸化剤ガスＡの流量が増加する一方で、燃料電池２０における発電量が変わらないと、酸素利用率が低下することとなり、燃焼部３０に導入される酸化剤オフガスＦａの流量が増加するので、燃焼部３０における相対的に可燃性物質が多い状態が解消されることとなる。このように、本実施の形態では、酸化剤ガスブロワ２６の制御によって燃焼部３０に導入される酸素を増加させることがリッチ不具合解消手段に相当する。工程（Ｓ２２）において、酸化剤ガスＡの流量を増加させる程度は、燃焼部３０の特性に応じてあらかじめ決定される、燃焼状態の不具合を解消するのに足りる流量である。なお、リッチ不具合解消手段の設定値の変更を繰り返した後に、変更したリッチ不具合解消手段の設定値が、あらかじめ決定された上限値又は下限値に到達した時点で、エラーを発報してもよい。
　リッチ不具合解消手段を作動させたら（Ｓ２２）、燃焼不具合検知部９１は、浄化部温度計４８で検知された値が不具合解消値以下となったか否かを判断する（Ｓ２３）。不具合解消値は、典型的には、リーン不具合解消手段を作動させた後に行った判断（Ｓ１３）における値と同じである。工程（Ｓ２３）において、不具合解消値以下となっていない場合は、リッチ不具合解消手段を作動させてから（Ｓ２２）所定の時間が経過したか否かを判断する（Ｓ２４）。ここでの所定の時間は、リッチ不具合解消手段を作動させることによって、リッチ不具合が解消するまでに要すると推定される時間に余裕分を加えた時間である。所定の時間が経過していない場合は、工程（Ｓ２３）に戻る。他方、所定の時間が経過した場合は、リッチ不具合が解消する見込みが低いと推定して、エラーを発報する（Ｓ２５）。
　浄化部温度計４８で検知された値が不具合解消値以下となったか否かを判断する工程（Ｓ２３）において、不具合解消値以下となった場合、判定部９２は、リッチ回数ＮＲが所定の回数に到達しているか否かを判断する（Ｓ２６）。ここで、所定の回数は、リッチ不具合が発生する原因が一過性のものではなく、燃焼部３０における可燃性物質と酸化剤との割合を変更した方がよいと判断すべきほど、リッチ不具合が発生した回数である。工程（Ｓ２６）において、所定の回数に到達していない場合、制御部９６はリッチ不具合解消手段を停止して（Ｓ２７）、すなわち、工程（Ｓ２２）において増加させた酸化剤ガスＡの流量を増加前の流量に戻すように酸化剤ガスブロワ２６を制御して、浄化部温度計４８で検知された値の変化量が所定の値以上か否かを判断する工程（Ｓ１）に戻る。
　リッチ回数ＮＲが所定の回数に到達しているか否かを判断する工程（Ｓ２６）において、所定の回数に到達している場合、調節部９３は、燃焼部３０に導入される酸素が、燃焼部３０におけるリッチ不具合を生じさせない程度に増加するように、燃料電池２０における酸素利用率の設定値の変更を行う（Ｓ２８）。ここでは、リッチ不具合が発生しやすい傾向にあるため、リッチ不具合を解消したときと同様、酸素利用率が低下するように酸素利用率の設定値を変更することとなる。酸素利用率の設定値を変更すると、制御部９６は、酸素利用率が低下するように燃料電池システム１を構成する機器を制御する。制御部９６は、例えば、工程（Ｓ２２）と同様、燃料電池２０のカソード２２に供給される酸化剤ガスＡの流量を増加させるように酸化剤ガスブロワ２６の回転速度の設定値を変えることができる。なお、酸素利用率の設定値の変更を繰り返した後に、変更した酸素利用率の設定値が、あらかじめ決定された上限値又は下限値に到達した時点で、エラーを発報してもよい。酸素利用率の設定値の変更を行ったら（Ｓ２８）、判定部９２は、リッチ回数ＮＲを０にして（Ｓ２９）、浄化部温度計４８で検知された値の変化量が所定の値以上か否かを判断する工程（Ｓ１）に戻る。以降、燃料電池システム１が停止するまで上述のフローを繰り返す。
　なお、上述の説明では、リーン不具合が生じた場合に（Ｓ１１）、燃料利用率の設定値の変更を行い（Ｓ１８）、その後にリーン回数ＮＬを０にしている（Ｓ１９）。また、リッチ不具合が生じた場合に（Ｓ２１）、酸素利用率の設定値の変更を行い（Ｓ２８）、その後にリッチ回数ＮＲを０にしている（Ｓ２９）。これらの工程と並行して、リーン回数ＮＬが所定の回数に到達しているか否かの判断及びリッチ回数ＮＲが所定の回数に到達しているか否かの判断を、あらかじめ定められた期間ごとに行うこととして、あらかじめ定められた期間が経過した場合にリーン回数ＮＬ及びリッチ回数ＮＲを０にすることとしてもよい。換言すれば、判定部９２がリーン不具合と判定した累積回数又はリッチ不具合と判定した累積回数があらかじめ定められた期間内に所定の回数に到達したときに、燃料利用率の設定値又は酸素利用率の設定値を変更することとしてもよい。このオプションは、以下の事情に鑑みて採用され得る。燃料電池システム１に供給される原料Ｄは、産出地によって組成が異なる場合がある。例えば、原料Ｄが一般ガス事業者（一般の需要に応じ導管によりガスを供給する事業を営む者）によって供給される場合に、産出地による原料Ｄの組成の変動は、典型的には数週間から月単位で生じ得る。そのため、リーン回数ＮＬあるいはリッチ回数ＮＲから原料Ｄの組成の変動を推定することができる。したがって、あらかじめ定められた期間は、この原料Ｄの組成の変動が生じ得る期間で定めるとよい。このように、燃料電池システム１に供給される原料Ｄの組成が変動する場合でも、あらかじめ定められた期間内にリーン回数ＮＬあるいはリッチ回数ＮＲが所定の回数に到達したときに、燃料利用率の設定値あるいは酸素利用率の設定値の変更を行うことで、燃料電池システム１に供給される原料Ｄの流量を調整することができ、燃料電池２０における発電を安定的に継続することができる。
　また、リーン不具合及び／又はリッチ不具合は、燃料電池システム１を構成する各機器（燃料電池２０や各ブロワ１６、２６等）の個体差や経時的変化等の内的要因に起因して生じ得るほかに、外的要因に起因しても生じ得る。外的要因の例として、原料Ｄが一般ガス事業者によって供給される場合に、供給圧力の調整のために例えば空気が付加される場合が挙げられる。一般ガス事業者による供給圧力の調整は、典型的には数時間から数日の比較的短期的な変動として表れる。このように、燃料電池システム１に供給される原料Ｄの供給圧力が変動する場合でも、燃料電池システム１は、リーン不具合解消手段の作動（Ｓ１２）あるいはリッチ不具合解消手段の作動（Ｓ２２）を行うことで、燃料電池２０における発電を安定的に継続することができる。
　以上で説明したように、本実施の形態に係る燃料電池システム１によれば、浄化部温度計４８で検知された値及び燃焼部温度計３８で検知された値の両方の値に基づいて燃焼部３０における燃焼の不具合の発生の有無を検知するので、検知誤差を低減し、検知精度を向上させることができる。また、燃焼部３０における燃焼の不具合の発生を検知したときに、その不具合がリーン不具合及びリッチ不具合のいずれであるかの不具合の内容を判定するので、発生した燃焼の不具合に対して適切に対応することが可能となり、不具合の解消を促進させることができる。
　次に図３を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池システム２を説明する。図３は、燃料電池システム２の模式的系統図である。燃料電池システム２は、燃料電池システム１（図１参照）が備えていた燃焼部温度計３８（図１参照）に代えて、改質器１０の温度を検知する改質器温度計１８を備えている。燃料電池システム２において、改質器温度計１８は、第２の温度検知部に相当する。燃料電池システム２は、燃焼部温度計３８（図１参照）に代えて改質器温度計１８を備えている点以外の構成は、燃料電池システム１（図１参照）と同様である。燃料電池システム２は、改質器温度計１８が、改質器１０における出口の温度（改質器１０から出る燃料ガスＥの温度）を検知するように設けられている。改質器１０における原料Ｄの改質に必要な熱を燃焼部３０から得る構成では、燃焼部３０における燃焼に不具合が生じて改質器１０に十分な熱が与えられなくなると、改質器１０における原料Ｄの改質が不十分となり、生成される燃料ガスＥの温度の変化として表れる。つまり、燃焼部３０における燃焼に不具合が生じると、生成される燃料ガスＥの温度が変化することになるため、燃料電池システム２では、改質器１０の出口に改質器温度計１８を設けることとしている。
　上述のように構成された燃料電池システム２は、燃料電池システム１（図１参照）と同様に、運転及び燃焼部３０における燃焼の不具合を検知する制御を行うことができる。燃料電池システム２は、図２のフローチャートに示す制御が行われるが、図２において燃焼部温度計３８とあるのを、改質器温度計１８と読み替えることとなる。燃料電池システム２によれば、浄化部温度計４８で検知された値及び改質器温度計１８で検知された値の両方の値に基づいて燃焼部３０における燃焼の不具合の発生の有無を検知するので、検知誤差を低減し、検知精度を向上させることができる。また、燃焼部３０における燃焼の不具合の発生を検知したときに、その不具合がリーン不具合及びリッチ不具合のいずれであるかの不具合の内容を判定するので、発生した燃焼の不具合に対して適切に対応することが可能となり、不具合の解消を促進させることができるのは、燃料電池システム１（図１参照）と同様である。
　以上の説明では、リーン不具合解消手段が、原料ブロワ１６及び改質水ポンプ１３の制御によって燃焼部３０に導入される可燃性物質を増加させることであるとしたが、この対応に代えて、又はこの対応と共に、酸化剤ガスブロワ２６の制御によって燃焼部３０に導入される酸素を減少させることで燃焼部３０内の可燃性物質が相対的に少ない状態を解消する対応、及び／又は着火装置３６を作動させる対応であってもよい。
　以上の説明では、リッチ不具合解消手段が、酸化剤ガスブロワ２６の制御によって燃焼部３０に導入される酸素を増加させることであるとしたが、この対応に代えて、又はこの対応と共に、原料ブロワ１６及び改質水ポンプ１３の制御によって燃焼部３０に導入される可燃性物質を減少させることで燃焼部３０内の可燃性物質が相対的に多い状態を解消する対応、及び／又は着火装置３６を作動させる対応であってもよい。
　以上の説明では、浄化部温度計４８（第１の温度検知部）で検知された値の変化量が所定の値以上のとき（Ｓ１でＹｅｓ）に、燃焼部３０における燃焼状態の不具合が生じたと判断する要件の１つを充足したとして、燃焼部温度計３８又は改質器温度計１８（第２の温度検知部）で検知された値が所定の要件を充足するか否かを判断する工程（Ｓ２、Ｓ３）に移ることとしたが、浄化部温度計４８で検知された値の変化量が所定の値以上のとき（Ｓ１でＹｅｓ）に代えて、浄化部温度計４８で検知された値が第３の所定の値以上のときに、燃焼部３０における燃焼状態の不具合が生じたと判断する要件の１つを充足したとすることとしてもよい。ここで、第３の所定の値は、燃焼部３０で燃焼の不具合が生じていないときに浄化部温度計４８が検知する値よりも大きい値であって、燃焼部３０における燃焼状態の不具合が生じたと推定できる、あらかじめ定められた値である。このように、浄化部温度計４８による燃焼部３０における燃焼状態の不具合の発生の有無の判断を、第３の所定の値以上か否かという絶対値に基づいて行う場合、図４（Ａ）に示すように、燃料電池システム１、２の周囲（ひいては排ガス浄化部４０の周囲）の環境温度を検知する周囲環境温度検知部としての環境温度計５８を設け、環境温度計５８で検知された値に応じて第３の所定の値を修正することとするとよい。このようにすると、周囲の環境温度の変化が、燃焼部３０における燃焼状態の不具合の発生の有無の判断に与える影響を低減することができ、判断の精度を向上させることができる。特に、周囲環境温度は酸化剤ガスＡの温度に影響を与えるため、燃焼部３０の温度も酸化剤ガスＡの温度の影響を受け得る。よって、周囲環境温度に応じて第３の所定の値を修正するとよい。
　以上の説明では、図２のフローチャートの工程（Ｓ２）及び工程（Ｓ３）において、燃焼部温度計３８又は改質器温度計１８（第２の温度検知部）で検知された値が所定の要件を充足するか否かを判断することとしたが、図４（Ｂ）に示すように燃焼部温度計３８又は改質器温度計１８（第２の温度検知部）で検知された温度を記録しておく温度記録部９８を備え、図２のフローチャートの工程（Ｓ２）及び工程（Ｓ３）における判断の基礎となる値が、判断時に検知した値に代えて、判断時よりも前の時点の温度記録部９８に記録されていた所定の期間の温度（絶対値）あるいは温度変化に基づいた値としてもよい。
　以上の説明では、リーン不具合解消手段を作動させる工程（Ｓ１２）において、一旦原料Ｄ及び改質水Ｗの流量の増加等の対策を行った後は不具合が解消するのを待ち続け、所定の時間が経過しても不具合が解消しない場合はエラーを発報することとしたが、不具合が解消しない場合に段階的に原料Ｄ及び改質水Ｗの流量の増加等の対策を行うこととしてもよい。リッチ不具合解消手段の作動（Ｓ２２）の際も同様である。
　以上の説明では、判定部９２がリーン不具合と判定した累積回数が所定の回数に到達したときに調節部９３が燃料電池２０における燃料利用率の設定値の変更を行い、判定部９２がリッチ不具合と判定した累積回数が所定の回数に到達したときに調節部９３が燃料電池２０における酸素利用率の設定値の変更を行うこととしたが、これらの不具合発生の累積回数に基づく設定値の変更を行わないこととしてもよい。この場合、図２のフローチャートにおいて、工程（Ｓ１１）におけるリーン回数ＮＬの加算及び工程（Ｓ１６）、工程（Ｓ１８）、工程（Ｓ１９）を省略し、工程（Ｓ１３）において不具合解消値以下となった場合に工程（Ｓ１７）に進むこととすると共に、工程（Ｓ２１）におけるリッチ回数ＮＲの加算及び工程（Ｓ２６）、工程（Ｓ２８）、工程（Ｓ２９）を省略し、工程（Ｓ２３）において不具合解消値以下となった場合に工程（Ｓ２７）に進むこととしてもよい。
　本明細書中で引用する刊行物、特許出願及び特許を含むすべての文献を、各文献を個々に具体的に示し、参照して組み込むのと、また、その内容のすべてをここで述べるのと同じ限度で、ここで参照して組み込む。
　本発明の説明に関連して（特に以下の請求項に関連して）用いられる名詞及び同様な指示語の使用は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、単数及び複数の両方に及ぶものと解釈される。語句「備える」、「有する」、「含む」及び「包含する」は、特に断りのない限り、オープンエンドターム（すなわち「～を含むが限らない」という意味）として解釈される。本明細書中の数値範囲の具陳は、本明細書中で特に指摘しない限り、単にその範囲内に該当する各値を個々に言及するための略記法としての役割を果たすことだけを意図しており、各値は、本明細書中で個々に列挙されたかのように、明細書に組み込まれる。本明細書中で説明されるすべての方法は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、あらゆる適切な順番で行うことができる。本明細書中で使用するあらゆる例又は例示的な言い回し（例えば「など」）は、特に主張しない限り、単に本発明をよりよく説明することだけを意図し、本発明の範囲に対する制限を設けるものではない。明細書中のいかなる言い回しも、請求項に記載されていない要素を、本発明の実施に不可欠であるものとして示すものとは解釈されないものとする。
　本明細書中では、本発明を実施するため本発明者が知っている最良の形態を含め、本発明の好ましい実施の形態について説明している。当業者にとっては、上記説明を読めば、これらの好ましい実施の形態の変形が明らかとなろう。本発明者は、熟練者が適宜このような変形を適用することを期待しており、本明細書中で具体的に説明される以外の方法で本発明が実施されることを予定している。したがって本発明は、準拠法で許されているように、本明細書に添付された請求項に記載の内容の修正及び均等物をすべて含む。さらに、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、すべての変形における上記要素のいずれの組合せも本発明に包含される。
１、２　燃料電池システム
１０　改質器
１３　改質水ポンプ
１６　原料ブロワ
１８　改質器温度計
２０　燃料電池
２６　酸化剤ガスブロワ
２８　パワーコンディショナ
３０　燃焼部
３８　燃焼部温度計
４０　排ガス浄化部
４８　浄化部温度計
５８　環境温度計
９０　制御装置
９１　燃焼不具合検知部
９２　判定部
９３　調節部
９４　第１の制御部
９５　第２の制御部
９８　温度記録部
Ａ　　酸化剤ガス
Ｄ　　原料
Ｅ　　燃料ガス
Ｆａ　酸化剤オフガス
Ｆｅ　燃料オフガス
Ｇ　　排ガス
Ｗ　　改質水

Claims (8)

  1. 　水素を含有する燃料ガスと酸素を含有する酸化剤ガスとを導入して発電する燃料電池と；
    　原料を導入し改質して前記燃料ガスを生成する改質器と；
    　前記燃料電池から排出されたオフガスを燃焼させるオフガス燃焼部と；
    　前記オフガス燃焼部から排出された排ガス中の可燃性物質を燃焼させる排ガス浄化部と；
    　前記排ガス浄化部の温度を検知する第１の温度検知部と；
    　前記改質器又は前記オフガス燃焼部の温度を検知する第２の温度検知部と；
    　前記オフガス燃焼部における燃焼状態の不具合を検知する燃焼不具合検知部とを備え；
    　前記燃焼不具合検知部は、前記第１の温度検知部で検知された値及び前記第２の温度検知部で検知された値に基づいて、前記燃焼状態の不具合が生じたと判断するように構成された；
    　燃料電池システム。
  2. 　前記燃焼不具合検知部が前記燃焼状態の不具合を検知したときに、
    前記第２の温度検知部で検知された値が第１の所定の値以下の場合は相対的に可燃性物質が少ないリーン不具合と判定し、
    前記第２の温度検知部で検知された値が前記第１の所定の値よりも大きい第２の所定の値以上の場合は相対的に可燃性物質が多いリッチ不具合と判定する判定部を備える；
    　請求項１に記載の燃料電池システム。
  3. 　前記リーン不具合を解消するリーン不具合解消手段と；
    　前記判定部が前記リーン不具合の判定をしたときに、前記リーン不具合解消手段を作動させる第１の制御部とを備える；
    　請求項２に記載の燃料電池システム。
  4. 　前記リッチ不具合を解消するリッチ不具合解消手段と；
    　前記判定部が前記リッチ不具合の判定をしたときに、前記リッチ不具合解消手段を作動させる第２の制御部とを備える；
    　請求項２又は請求項３に記載の燃料電池システム。
  5. 　前記判定部が前記リーン不具合と判定した累積回数又は前記リッチ不具合と判定した累積回数が所定の回数に到達したときに、単位時間あたりの前記燃料電池における発電に利用される燃料量の前記燃料電池に導入される燃料量に対する割合又は単位時間あたりの前記燃料電池における発電に利用される酸素量の前記燃料電池に導入される酸素量に対する割合を調節する調節部を備える；
    　請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
  6. 　前記燃焼不具合検知部が、前記第１の温度検知部で検知された値が所定の変化量を示したときに、前記燃焼状態の不具合が生じたと判断する要件の１つを充足したこととするように構成された；
    　請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
  7. 　前記燃焼不具合検知部が、前記第１の温度検知部で検知された値が第３の所定の値以上のときに、前記燃焼状態の不具合が生じたと判断する要件の１つを充足したこととするように構成された；
    　請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
  8. 　前記排ガス浄化部の周囲の環境温度を検知する周囲環境温度検知部を備え；
    　前記燃焼不具合検知部が、前記周囲環境温度検知部で検知された値に応じて前記第３の所定の値を修正するように構成された；
    　請求項７に記載の燃料電池システム。
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