WO2019229994A1 - 触媒燃焼装置の制御方法及び触媒燃焼システム - Google Patents

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catalyst
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晋 前嶋
忠樹 間野
寛之 和田
正光 佐竹
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日産自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling a catalytic combustion apparatus having a heater and a catalytic combustion system.
  • JP2013-253004A when the heater is energized in the reformer, the energization of the heater is released when the temperature of both the oxidation region and the reforming region of the catalyst exceeds a predetermined temperature.
  • a technique for supplying fuel is disclosed.
  • the present invention has been made paying attention to such problems, and an object thereof is to provide a control method and a catalytic combustion system for starting a catalytic combustion device at an early stage.
  • a method for controlling a catalytic combustion apparatus having a heater capable of heating fuel supplied to a catalyst includes: supplying an oxidant gas to the catalytic combustion apparatus; and An injection step of injecting the fuel.
  • the injection step includes a power supply step for supplying electric power to the heater, and a setting step for setting an injection amount at which the fuel is injected into the catalytic combustion apparatus in accordance with the output of the heater.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a catalytic combustion apparatus provided in the fuel cell system.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a region in which the injection amount of the injector is limited according to the output of the heater constituting the catalytic combustion apparatus.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a control method of the catalytic combustion system for driving the catalytic combustion apparatus in the present embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a control method of the fuel cell system to which the catalytic combustion system is applied.
  • FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a configuration of a fuel cell system 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the fuel cell system 100 causes the fuel cell 10 to generate power by supplying fuel gas and oxidant gas to the fuel cell 10.
  • the fuel cell system 100 is mounted on a moving body such as a vehicle, an airplane, or a ship. In the present embodiment, the fuel cell system 100 is mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle.
  • the fuel cell system 100 includes a fuel cell 10, an oxidant supply device 20, a fuel supply device 30, a heating device 40, and a controller 50.
  • the fuel cell 10 generates power by receiving supply of fuel gas and oxidant gas.
  • the fuel cell 10 is realized by, for example, a solid oxide or solid polymer fuel cell.
  • the fuel cell 10 of this embodiment is a stacked battery in which a plurality of single solid oxide fuel cells are stacked.
  • the fuel cell 10 generates power by a chemical reaction between the fuel gas and the oxidant gas in a state where the temperature of the fuel cell 10 reaches a range from 600 ° C. to 700 ° C.
  • the oxidant supply device 20 supplies the oxidant gas necessary for power generation of the fuel cell 10 to the fuel cell 10.
  • the oxidant supply device 20 includes an oxidant supply passage 21, a compressor 22, and an oxidant heat exchanger 23.
  • the oxidant supply passage 21 is a passage for supplying oxidant gas to the fuel cell 10.
  • one end of the oxidant supply passage 21 is communicated with the outside air, and the other end is connected to the oxidant inlet hole of the fuel cell 10.
  • the compressor 22 is an actuator provided in the oxidant supply passage 21.
  • the compressor 22 sucks air as an oxidant gas from one end of the oxidant supply passage 21, compresses the air, and supplies the compressed air to the fuel cell 10 through the oxidant supply passage 21.
  • the compressor 22 is used as an actuator, but a blower or the like may be used instead of the compressor 22.
  • the oxidant heat exchanger 23 is a heat exchanger that heats the oxidant gas supplied to the fuel cell 10 in order to warm up the fuel cell 10.
  • heat exchange is performed between the high-temperature exhaust gas generated by the heating device 40 and the air from the compressor 22.
  • the oxidant heat exchanger 23 outputs the air heated by the heat exchange to the fuel cell 10.
  • the fuel supply device 30 supplies the fuel cell 10 with fuel gas necessary for power generation by the fuel cell 10.
  • the fuel supply device 30 includes a fuel supply passage 31, a raw fuel tank 32, a fuel pump 33, an injector 34, an evaporator 35, a heater 36, and a reformer 37.
  • the fuel supply passage 31 is a passage for supplying fuel gas to the fuel cell 10.
  • one end of the fuel supply passage 31 is connected to the raw fuel tank 32 and the other end is connected to the fuel inlet hole of the fuel cell 10.
  • the raw fuel tank 32 stores raw fuel necessary for generating fuel gas.
  • an aqueous solution containing an oxygen-containing fuel and water is used as the raw fuel.
  • the oxygen-containing fuel is a raw fuel containing an oxygen-containing compound such as alcohol or methyl tertiary butyl ether (MTBE).
  • An ethanol aqueous solution is used as the raw fuel of this embodiment, and this ethanol aqueous solution is, for example, about 40% vol of ethanol.
  • the fuel pump 33 supplies the raw fuel stored in the raw fuel tank 32 to the injector 34.
  • the fuel pump 33 is provided inside the raw fuel tank 32, but may be disposed between the raw fuel tank 32 and the injector 34.
  • the injector 34 is an injector that injects raw fuel, and injects the raw fuel supplied by the fuel pump 33 into the evaporator 25 at a predetermined cycle.
  • the evaporator 35 generates a mixed gas of water vapor and oxygen-containing fuel gas by vaporizing the raw fuel injected by the injector 34.
  • the evaporator 35 is heated using the exhaust gas of the heating apparatus 40, for example.
  • the heater 38 is a heat exchanger that raises the temperature of the mixed gas from the evaporator 35 to a predetermined temperature necessary for reforming the mixed gas.
  • the heater 26 of the present embodiment heats the mixed gas from the evaporator 25 using the exhaust gas of the heating device 40.
  • the reformer 39 reforms the mixed gas from the heater 36 to generate a fuel gas, and outputs the generated fuel gas to the fuel cell 10.
  • the heating device 40 heats the fuel cell 10, the oxidant heat exchanger 23, the evaporator 35, the heater 38 and the reformer 39. As a result, the oxidant gas and the fuel gas to the fuel cell 10 are heated, and the raw fuel injected from the injector 34 to the reformer 39 is heated.
  • the heating device 40 includes a raw fuel passage 41, an injector 42, a fuel cell exhaust passage 43, a fuel cell exhaust passage 44, a catalytic combustion device 45, and an exhaust passage 46.
  • the raw fuel passage 41 is a passage for supplying raw fuel to the catalytic combustion device 45.
  • one end of the raw fuel passage 41 is connected to a passage branched from the fuel supply passage 31 upstream of the injector 34, and the other end is connected to the injector 42.
  • the injector 42 has the same configuration as the injector 34 and injects raw fuel supplied by the fuel pump 33 to the catalytic combustion device 45.
  • the fuel cell exhaust passages 43 and 44 are passages through which the oxidant gas and the fuel gas discharged from the fuel cell 10 pass through the catalytic combustion device 45, respectively.
  • one end of the fuel cell exhaust passage 43 is connected to the oxidant discharge hole of the fuel cell 10 and the other end is connected to the catalytic combustion device 45.
  • One end of the fuel cell exhaust passage 44 is connected to the fuel discharge hole of the fuel cell 10, and the other end is connected to the combustor 45.
  • the catalyst combustion device 45 has a function of an exhaust combustor that burns a mixed gas of an oxidant gas and a fuel gas discharged from the fuel cell 10. Further, the catalytic combustion device 45 has a start-up combustor that burns raw fuel injected from the injector 42 in order to start the fuel cell system 100. The catalytic combustion device 45 outputs the combustion gas obtained by burning the fuel gas from the fuel cell 10 and the raw fuel from the injector 42 to the exhaust passage 46 as exhaust gas.
  • the exhaust passage 46 is a passage for exhausting the exhaust gas from the catalytic combustion device 45 to the outside of the fuel cell system 100.
  • the exhaust passage 46 communicates with the outside from the catalytic combustion device 45 via the oxidant heat exchanger 23.
  • the exhaust passage 46 branches from the middle of the path from the catalytic combustion device 45 to the oxidant heat exchanger 23 and communicates with the outside through the reformer 37, the heater 36, and the evaporator 35 in this order. It may be a thing.
  • the controller 50 is a control device that controls the operation of the fuel cell system 100, and executes pre-programmed processing.
  • the controller 50 is composed of one or a plurality of microcomputers including a central processing unit (CPU) and a storage device.
  • CPU central processing unit
  • the controller 50 receives detection values of various sensors such as the temperature sensors 51 to 53.
  • the temperature sensor 51 is disposed in the fuel cell exhaust passage 44 to detect the temperature of the anode electrode of the fuel cell 10
  • the temperature sensor 52 is disposed in the exhaust passage 46 to detect the temperature of the exhaust gas.
  • the temperature sensor 53 detects the temperature of the catalytic combustion device 45. Note that the detection values of the temperature sensors 51 and 52 have a correlation with the temperature of the catalytic combustion device 45, and therefore at least one detection value of the temperature sensors 51 and 52 is used instead of the detection value of the temperature sensor 53. You may use as temperature of.
  • the controller 50 stores a program for executing a predetermined process.
  • the controller 0 receives a startup operation of the fuel cell system 100 by a user or a power request from the load of the fuel cell 10, the controller 0 starts up the fuel cell system 100 in order to make the fuel cell 10 ready to generate power. Execute.
  • the controller 50 operates the compressor 22 and the injector 42 to start (start) the catalytic combustion device 45.
  • the oxidant gas is supplied from the compressor 22 to the catalytic combustion device 45 via the fuel cell 10 and the raw fuel is injected from the injector 42 to the catalytic combustion device 45. Burn.
  • the catalytic combustion apparatus 45 itself generates heat due to the combustion of the raw fuel gas, the heater 36 and the reformer 37 are heated. Further, the oxidant heat exchanger 23, the evaporator 35, the heater 36, the reformer 37, and the like are also heated by the exhaust gas from the catalytic combustion device 45. Then, when the temperature of the fuel cell 10 rises to a temperature at which power generation is possible, the startup process of the fuel cell system 100 is completed.
  • the controller 50 controls the operations of the compressor 22 and the injector 34 so that the supply flow rates of both the fuel gas and the oxidant gas to the fuel cell 10 become predetermined target values, respectively.
  • the predetermined target value is set according to the load size of the fuel cell 10, for example.
  • FIG. 2 is a diagram showing a basic configuration of the catalytic combustion system 101 for starting the catalytic combustion device 45 in the present embodiment.
  • the catalytic combustion system 101 is a part of the fuel cell system 100.
  • the catalyst combustion device 45 includes a catalyst 451 for burning the raw fuel and a heater 452 for heating the raw fuel supplied to the catalyst 451.
  • the catalyst 451 is a combustion catalyst that burns raw fuel gas obtained by vaporizing raw fuel using an oxidant gas.
  • the upstream end surface of the catalyst 451 and the downstream end surface of the heater 452 are arranged side by side so as to contact each other.
  • the catalyst 451 is a member in which a catalyst material is supported on the surface of a honeycomb structure as a carrier.
  • the honeycomb structure is configured as a metal cylindrical member, and platinum (Pt), palladium (Pd), or the like is used as a catalyst material supported on the honeycomb structure.
  • the heater 452 is an electric heater that vaporizes the raw fuel injected into the catalyst 451, and is used, for example, in a situation where the temperature of the catalyst 451 is lower than the temperature at which the raw fuel can be combusted. For this reason, the heater 452 is not used in the self-sustaining operation state in which the main body temperature of the catalytic combustion device 45 is sufficiently high.
  • the heater 452 includes a honeycomb structure as a main body and an electrode portion provided on the outer periphery of the honeycomb structure.
  • the honeycomb structure is configured as a metal cylindrical member, and is fixed in the catalytic combustion apparatus 45.
  • the electrode portion 452A is provided so as to be exposed to the outside from the inside of the catalytic combustion device 45, and the honeycomb structure is heated by energizing the electrode portion 452A.
  • the controller 50 supplies power to the heater 452 by energizing the heater 452 from a power source such as a battery (not shown) when starting the catalytic combustion device 45.
  • the catalyst when electric power is supplied to the heater 452, that is, in a state where the catalyst 451 is heated by the heater 452, the catalyst is set to an operation temperature at which the injection amount of raw fuel can be sufficiently combusted during the self-sustaining operation.
  • the injection of the injector 42 is stopped until the temperature of 451 reaches. If such a waiting time is provided, the time required from the start of energization of the heater 452 to the combustion of the raw fuel by the catalyst 451, that is, the time required for starting the catalyst combustion device 45 becomes longer.
  • the controller 50 of the present embodiment injects raw fuel from the injector 34 to the catalytic combustion device 45 in a state where electric power is supplied to the heater 452 in order to start (start) the catalytic combustion device 45.
  • the injection amount is limited according to the output of the heater 452.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the output of the heater 452 and the injection amount of the injector 34.
  • the output of the heater 452 is a value obtained by converting the amount of heat radiated from the heater 452 into electric power [W], and is substantially equivalent to the electric power supplied to the heater 452.
  • the injection amount of the injector 42 is adjusted by the injection cycle [msec] of the injector 42.
  • the injection amount of one time in the injector 42 is fixed, and the injection amount from the injector 42 increases as the injection cycle [msec] becomes shorter.
  • the upper limit line 453 is determined so as to avoid a decrease in the temperature of the catalyst 451, and indicates the upper limit value of the injection amount that can inject raw fuel from the injector 42 with respect to the output of the heater 452.
  • the upper limit line 453 is set so that the thermal energy that is the output of the heater 452 exceeds the latent heat of vaporization (energy) of the raw fuel injected from the injector 42.
  • the controller 50 of this embodiment holds a map shown in the relationship shown in FIG.
  • the controller 50 refers to the map, and the injection amount of the injector 42 increases as the output of the heater 452 increases in a range where the injection amount of the injector 42 does not exceed the upper limit line 453. Increase.
  • the controller 50 limits the injection amount of the raw fuel so that the latent heat of vaporization of the raw fuel in the catalytic combustion device 45 is less than or equal to the output of the heater 452.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure example of a control method of the catalytic combustion apparatus 45 in the present embodiment.
  • the processing procedure of this control method is repeatedly executed at a predetermined cycle, for example, several hundred msec (milliseconds).
  • step S1 the controller 50 supplies the oxidant gas to the catalytic combustion device 45.
  • the controller 50 drives the compressor 22 in order to start the catalytic combustion device 45.
  • air containing the oxidant gas is supplied to the catalytic combustion apparatus 45 via the fuel cell 10.
  • step S2 the controller 50 supplies power to the heater 452 in the catalytic combustion device 45.
  • the controller 50 determines whether or not the detected value of the temperature sensor 53 is lower than a predetermined combustion threshold as the temperature of the catalyst 451 in the catalytic combustion device 45, and the temperature of the catalyst 451 is lower than the combustion threshold.
  • the heater 452 is energized from a power source (not shown).
  • the above-described combustion threshold is set based on the temperature at which the raw fuel gas can be combusted in the catalyst 451.
  • the combustion threshold value of this embodiment is set to the lower limit value of the temperature at which the catalyst 451 can perform a combustion reaction.
  • step S3 the controller 50 sets an injection amount at which raw fuel is injected from the injector 34 in accordance with the output of the heater 452.
  • the controller 50 changes the injection cycle of the injector 34 according to the detection value of the sensor that detects the power supplied to the heater 452.
  • the sensor for detecting the power supplied to the heater 452 at least one of a current sensor for detecting the supply current of the heater 452 and a voltage sensor for detecting the supply voltage of the heater 452 is used.
  • the controller 50 shortens the injection cycle of the injector 42 so that the amount of raw fuel injected by the injector 42 does not exceed the upper limit line 453 as the power supplied to the heater 452 increases.
  • the injection amount of the injector 34 can be increased within a range in which the temperature of the catalyst 451 does not decrease due to the latent heat of vaporization of the raw fuel in the reformer 39.
  • step S4 the controller 50 injects raw fuel into the catalytic combustion device 45 according to the injection amount set in step S3.
  • the controller 50 injects raw fuel from the injector 42 to the catalytic combustion device 45 at an injection cycle corresponding to the power supplied from the heater 452.
  • step S4 When the processing in step S4 is completed, a series of processing procedures for the control method of the catalytic combustion device 45 is completed.
  • the catalytic combustion apparatus 45 includes a catalyst 451 for burning raw fuel and a heater 452 capable of heating the raw fuel supplied to the catalyst 451. And having.
  • the catalytic combustion system 101 that drives the catalytic combustion device 45 includes a compressor 22 as an actuator that supplies an oxidant gas to the catalytic combustion device 45, an injector 42 as an injector that injects raw fuel into the catalytic combustion device 45, including. Further, the catalytic combustion system 101 includes a controller 50 that controls the injection amount of raw fuel that is injected into the catalytic combustion device 45 in accordance with the output of the heater 452.
  • the controller 50 performs the process of step S1 which supplies oxidant gas to the catalytic combustion apparatus 45, and is sent from the injector 42 to the catalytic combustion apparatus 45. Processing of an injection step of injecting raw fuel is executed. In this injection step, the controller 50 executes the process of step S2 for supplying electric power to the heater 452, and executes the process of step S3 for setting the injection amount of the injector 42 according to the output of the heater 452.
  • the injection amount of the injector 34 can be limited according to the output of the heater 452. Therefore, it can suppress that the temperature of the catalytic combustion apparatus 45 falls. Therefore, it is not necessary to wait for the injection of the raw fuel until the temperature of the catalytic combustion device 45 reaches the operating temperature suitable for the combustion reaction in the catalyst 451, so that the catalytic combustion device 45 can be started early.
  • the controller 50 injects liquid fuel containing water as raw fuel from the injector 34.
  • liquid fuel is used as the raw fuel in this way, when the temperature of the catalytic combustion device 45 decreases due to the latent heat of vaporization of the raw fuel, the raw fuel stays at the bottom in the catalytic combustion device 45 without being vaporized. When the staying raw fuel is immersed in the catalyst 451, the concentration of the portion becomes excessively high and deteriorates.
  • the controller 50 of the present embodiment limits the injection amount of the injector 34 according to the output of the heater 452, so that the temperature drop of the catalytic combustion device 45 can be suppressed. Therefore, since the raw fuel is less likely to stay at the bottom in the catalytic combustion device 45, fuel gas is generated early in the catalyst 451 when the catalytic combustion device 45 is activated while suppressing the deterioration of the catalyst 451. Can do.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of a processing procedure of the starting method of the fuel cell system 100 in the present embodiment.
  • the processing procedure of this control method is repeatedly executed at a predetermined cycle, for example, several hundred msec (milliseconds).
  • step S11 the controller 50 receives a start command for the fuel cell system 100.
  • a start command for the fuel cell system 100 is issued by a user's button operation, power demand from the load of the fuel cell 10, or the like.
  • step S12 the controller 50 drives the compressor 22 to supply air to the catalytic combustion device 45 via the fuel cell 10.
  • step S13 the controller 50 energizes the heater 452 in the catalytic combustion device 45.
  • the controller 50 sets the output of the heater 452 to the upper limit value in order to start the catalytic combustion device 45.
  • step S14 the controller 50 detects the temperature (catalyst temperature) of the catalyst 451 in the catalytic combustion apparatus 45 using the temperature sensor 51.
  • the temperature sensor 51 a temperature sensor 52 or a temperature sensor 53 may be used.
  • step S15 the controller 50 determines whether or not the temperature of the catalyst 451 is equal to or higher than the combustion threshold Th.
  • the combustion threshold Th is set to a lower limit value of the temperature at which the catalyst 451 can combust raw fuel.
  • the controller 50 waits until the temperature of the catalyst 451 reaches the combustion threshold Th.
  • step S16 when the temperature of the catalyst 451 rises to the combustion threshold Th, the controller 50 sets the injection amount of the injector 42 to a predetermined value, and supplies raw fuel from the injector 42 to the catalytic combustion device 45 according to the set value. Spray.
  • the above-mentioned predetermined value is the injection amount of the raw fuel at which the latent heat of vaporization of the raw fuel injected into the catalytic combustion device 45 is equal to or less than the output of the heater 452.
  • the controller 50 sets the upper limit value of the injection amount corresponding to the upper limit value of the output of the heater 452 as the injection amount of the injector 42 according to the upper limit line 453 shown in FIG.
  • step S ⁇ b> 17 the controller 50 determines whether or not the temperature of the catalyst 451 has increased in a state where power is supplied to the heater 452. For example, the controller 50 determines that the temperature of the catalyst 451 has risen when the current value exceeds the previous value for the temperature of the catalyst 451 or its moving average value. Alternatively, the controller 50 determines that the temperature of the catalyst 451 has increased when the temperature difference between the temperature of the catalyst 451 and the current temperature of the catalyst 451 at the time when the injector 42 starts injection exceeds a predetermined threshold. You may do it. If it is determined that the temperature of the catalyst 451 has not risen, the controller 50 returns to the process of step S15.
  • step S18 when the controller 50 determines that the temperature of the catalyst 451 has increased, the controller 50 increases the injection amount of the injector 42 in accordance with the combustion energy generated by the combustion of the raw fuel in the catalytic combustion device 45. Specifically, the controller 50 increases the injection amount of the injector 42 so that the latent heat of vaporization of the raw fuel in the increased amount becomes equal to or less than the combustion energy of the raw fuel before the increase.
  • step S19 the controller 50 determines whether or not the temperature of the catalyst 451 has decreased. For example, for the temperature of the catalyst 451 or its moving average value, the controller 50 determines that the temperature of the catalyst 451 has decreased when the current value is lower than the previous value. Alternatively, the controller 50 may determine that the temperature of the catalyst 451 has decreased when the temperature of the catalyst 451 after the increase is lower than the temperature of the catalyst 451 before the increase.
  • step S20 when the controller 50 determines that the temperature of the catalyst 451 has decreased, the controller 50 decreases the injection amount of the injector 42 so that the temperature of the catalyst 451 increases. For example, the controller 50 returns the injection amount of the injector 42 to the value set in step S16. And the controller 50 returns to the process of step S17.
  • step S19 If it is determined in step S19 that the temperature of the catalyst 451 has not decreased, the controller 50 executes a warm-up process for raising the temperature of the fuel cell 10 to a temperature at which power generation is possible, and when the warm-up process is completed. Then, the starting method of the fuel cell system 100 is terminated.
  • the controller 50 determines that the latent heat of vaporization of the raw fuel in the catalytic combustion device 45 is equal to or lower than the output of the heater 452.
  • limits the injection quantity of the injector 42 so that it may become is performed.
  • the controller 50 when the electric power is supplied to the heater 452, the controller 50 performs the injection of the injector 42 when the temperature of the catalytic combustion device 45 rises after the injection of the raw fuel is started.
  • the process of step S18 for increasing the amount is executed. Thereby, the injection amount of the injector 42 can be increased while suppressing the temperature drop of the catalytic combustion device 45.
  • the controller 50 increases the injection amount of the injector 42 so that the latent heat of vaporization of the raw fuel in the increased amount of the injection amount is lower than the combustion energy of the raw fuel before the increase. Thereby, it is possible to avoid a decrease in the temperature of the catalytic combustion device 45 while increasing the injection amount of the injector 42.
  • the controller 50 executes the process of step S20 for reducing the injection amount of the injector 42 when the temperature of the catalyst 451 decreases. Thereby, the temperature fall of the catalytic combustion apparatus 45 can be suppressed quickly, and deterioration of the catalyst 451 can be avoided.
  • the evaporator 35 is provided in the fuel cell system 100, but the evaporator 35 may be omitted and replaced by the heater 36.

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Abstract

触媒に供給される燃料を加熱可能な加熱器を有する触媒燃焼装置の制御方法は、酸化剤ガスを触媒燃焼装置に供給するステップと、触媒燃焼装置に燃料を噴射する噴射ステップと、を備える。そして噴射ステップは、加熱器に電力を供給する給電ステップと、加熱器の出力に応じて燃料が触媒燃焼装置に噴射される噴射量を設定する設定ステップと、を含む。

Description

触媒燃焼装置の制御方法及び触媒燃焼システム
　この発明は、加熱器を有する触媒燃焼装置の制御方法及び触媒燃焼システムに関する。
　ＪＰ２０１３－２５３００４Ａには、改質器において、加熱器が通電されると、触媒の酸化領域及び改質領域の双方の温度がそれぞれ所定温度以上になると加熱器の通電が解除され、その後に水素系燃料が供給される技術が開示されている。
　上述のような技術は、触媒燃焼器にも適用することは可能であるものの、触媒の温度が十分に上昇した後に燃料を噴射するものであるため、装置を起動するのに要する時間が長くなってしまうという問題があった。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、その目的は、触媒燃焼装置を早期に起動する制御方法及び触媒燃焼システムを提供することにある。
　本発明のある態様によれば、触媒に供給される燃料を加熱可能な加熱器を有する触媒燃焼装置の制御方法は、酸化剤ガスを前記触媒燃焼装置に供給するステップと、前記触媒燃焼装置に前記燃料を噴射する噴射ステップと、を備える。そして前記噴射ステップは、前記加熱器に電力を供給する給電ステップと、前記加熱器の出力に応じて前記燃料が前記触媒燃焼装置に噴射される噴射量を設定する設定ステップと、を含む。
図１は、本発明の第１実施形態における燃料電池システムの構成例を示す図である。 図２は、燃料電池システムに備えられる触媒燃焼装置の構成例を示す図である。 図３は、触媒燃焼装置を構成する加熱器の出力に応じてインジェクタの噴射量を制限する領域を説明するための図である。 図４は、本実施形態における触媒燃焼装置を駆動する触媒燃焼システムの制御方法を示すフローチャートである。 図５は、触媒燃焼システムを適用した燃料電池システムの制御方法を示すフローチャートである。
　以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
　（第１実施形態）
　図１は、本発明の実施形態における燃料電池システム１００の構成の一例を示す構成図である。
　燃料電池システム１００は、燃料電池１０に燃料ガス及び酸化剤ガスを供給することにより燃料電池１０を発電させる。燃料電池システム１００は、例えば、車両、飛行機又は船舶などの移動体に搭載される。本実施形態では、燃料電池システム１００がハイブリッド車又は電気自動車などの車両に搭載される。
　燃料電池システム１００は、燃料電池１０と、酸化剤供給装置２０と、燃料供給装置３０と、加熱装置４０と、コントローラ５０と、を含む。
　燃料電池１０は、燃料ガス及び酸化剤ガスの供給を受けて発電する。燃料電池１０は、例えば、固体酸化物形又は固体高分子形の燃料電池などにより実現される。本実施形態の燃料電池１０は、単一の固体酸化物形の燃料電池を複数積層した積層電池である。燃料電池１０は、例えば、自己の温度が６００℃から７００℃までの範囲に達した状態において燃料ガスと酸化剤ガスとの化学反応によって発電する。
　酸化剤供給装置２０は、燃料電池１０の発電に必要となる酸化剤ガスを燃料電池１０に供給する。酸化剤供給装置２０は、酸化剤供給通路２１と、コンプレッサ２２と、酸化剤熱交換器２３と、を備える。
　酸化剤供給通路２１は、燃料電池１０に酸化剤ガスを供給するための通路である。本実施形態では、酸化剤供給通路２１の一端が外気に連通され、他端が燃料電池１０の酸化剤入口孔に接続される。
　コンプレッサ２２は、酸化剤供給通路２１に設けられるアクチュエータである。コンプレッサ２２は、酸化剤供給通路２１の一端から酸化剤ガスとして空気を吸引し、その空気を圧縮して酸化剤供給通路２１を通じて燃料電池１０に供給する。なお、本実施形態ではコンプレッサ２２がアクチュエータとして用いられているが、コンプレッサ２２の代りにブロアなどが用いられてもよい。
　酸化剤熱交換器２３は、燃料電池１０を暖機するために、燃料電池１０に供給される酸化剤ガスを加熱する熱交換器である。本実施形態の酸化剤熱交換器２３では、加熱装置４０で生成される高温の排ガスとコンプレッサ２２からの空気との間で熱交換が行われる。酸化剤熱交換器２３は、熱交換によって加熱された空気を燃料電池１０に出力する。
　燃料供給装置３０は、燃料電池１０の発電に必要となる燃料ガスを燃料電池１０に供給する。燃料供給装置３０は、燃料供給通路３１と、原燃料タンク３２と、燃料ポンプ３３と、インジェクタ３４と、蒸発器３５と、加熱器３６と、改質器３７と、を備える。
　燃料供給通路３１は、燃料電池１０に燃料ガスを供給するための通路である。本実施形態では、燃料供給通路３１の一端が原燃料タンク３２に接続され、その他端が燃料電池１０の燃料入口孔に接続される。
　原燃料タンク３２は、燃料ガスの生成に必要となる原燃料を蓄える。原燃料としては、含酸素燃料と水を含有する水溶液が用いられる。含酸素燃料とは、アルコール又はメチルターシャリーブチルエーテル（ＭＴＢＥ）などの含酸素化合物を含有する原燃料のことである。本実施形態の原燃料としてはエタノール水溶液が用いられ、このエタノール水溶液は、例えばエタノール約４０％ｖｏｌである。
　燃料ポンプ３３は、原燃料タンク３２に蓄えられた原燃料をインジェクタ３４に供給する。本実施形態では、燃料ポンプ３３が原燃料タンク３２の内部に備えられているが、原燃料タンク３２とインジェクタ３４との間に配置されてもよい。
　インジェクタ３４は、原燃料を噴射する噴射器であり、燃料ポンプ３３によって供給される原燃料を所定の周期で蒸発器２５に噴射する。
　蒸発器３５は、インジェクタ３４によって噴射された原燃料を気化することで、水蒸気と含酸素燃料ガスとの混合ガスを生成する。蒸発器３５は、例えば加熱装置４０の排ガスを利用して加熱される。
　加熱器３８は、蒸発器３５からの混合ガスの温度を、その混合ガスの改質に必要となる所定の温度まで上昇させる熱交換器である。本実施形態の加熱器２６は、加熱装置４０の排ガスを利用して蒸発器２５からの混合ガスを加熱する。
　改質器３９は、加熱器３６からの混合ガスを改質して燃料ガスを生成し、生成した燃料ガスを燃料電池１０に出力する。
　加熱装置４０は、燃料電池１０、酸化剤熱交換器２３、蒸発器３５、加熱器３８及び改質器３９を加熱する。これにより、燃料電池１０への酸化剤ガス及び燃料ガスが加熱されるとともに、インジェクタ３４から改質器３９へ噴射された原燃料が加熱される。
　加熱装置４０は、原燃料通路４１と、インジェクタ４２と、燃料電池排気通路４３と、燃料電池排気通路４４と、触媒燃焼装置４５と、排気通路４６と、を含む。
　原燃料通路４１は、触媒燃焼装置４５に原燃料を供給するための通路である。本実施形態では、原燃料通路４１の一端がインジェクタ３４よりも上流の燃料供給通路３１から分岐した通路に接続され、他端がインジェクタ４２に接続される。
　インジェクタ４２は、インジェクタ３４と同一の構成であり、燃料ポンプ３３によって供給される原燃料を触媒燃焼装置４５に噴射する。
　燃料電池排気通路４３及び４４は、それぞれ燃料電池１０から排出される酸化剤ガス及び燃料ガスを触媒燃焼装置４５に通す通路である。本実施形態では、燃料電池排気通路４３の一端が燃料電池１０の酸化剤排出孔に接続され、他端が触媒燃焼装置４５に接続される。そして燃料電池排気通路４４の一端が燃料電池１０の燃料排出孔に接続され、他端が燃焼器４５に接続される。
　触媒燃焼装置４５は、燃料電池１０から排出される酸化剤ガスと燃料ガスとの混合ガスを燃焼させる排気燃焼器の機能を有する。さらに触媒燃焼装置４５は、燃料電池システム１００を起動するために、インジェクタ４２から噴射される原燃料を燃焼させる起動燃焼器の起動を有する。触媒燃焼装置４５は、燃料電池１０からの燃料ガスやインジェクタ４２からの原燃料を燃焼した燃焼ガスを排気通路４６に排ガスとして出力する。
　排気通路４６は、触媒燃焼装置４５からの排ガスを燃料電池システム１００の外部に排出するための通路である。排気通路４６は、触媒燃焼装置４５から酸化剤熱交換器２３を経由して外部に連通する。なお、排気通路４６は、触媒燃焼装置４５から酸化剤熱交換器２３までの経路の途中から分岐して、改質器３７、加熱器３６、蒸発器３５の順番に経由して外部に連通するものであってもよい。
　コントローラ５０は、燃料電池システム１００の動作を制御する制御装置であり、あらかじめプログラムされた処理を実行する。コントローラ５０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及び記憶装置を備える一又は複数のマイクロコンピュータで構成される。
　コントローラ５０には、温度センサ５１乃至５３などの種々のセンサの検出値が入力される。例えば、温度センサ５１は、燃料電池排気通路４４に配置されて燃料電池１０のアノード極の温度を検出し、温度センサ５２は、排気通路４６に配置されて排ガスの温度を検出する。
　そして温度センサ５３は、触媒燃焼装置４５の温度を検出する。なお、温度センサ５１及び５２の検出値は、触媒燃焼装置４５の温度と相関性を有するため、温度センサ５３の検出値に代えて温度センサ５１及び５２の少なくとも一つの検出値を触媒燃焼装置４５の温度として用いてもよい。
　コントローラ５０は、所定の処理を実行するプログラムが格納されている。コントローラ０は、利用者による燃料電池システム１００の起動操作や、燃料電池１０の負荷からの電力要求などを受け付けると、燃料電池１０を発電可能な状態にするために、燃料電池システム１００の起動処理を実行する。
　具体的には、コントローラ５０は、触媒燃焼装置４５を起動（始動）するために、コンプレッサ２２及びインジェクタ４２を作動させる。これにより、コンプレッサ２２から燃料電池１０を介して触媒燃焼装置４５に酸化剤ガスが供給されるとともにインジェクタ４２から触媒燃焼装置４５に原燃料が噴射されるので、触媒燃焼装置４５において原燃料ガスが燃焼する。
　原燃料ガスの燃焼によって触媒燃焼装置４５自体が発熱するため、加熱器３６及び改質器３７が加熱される。さらに触媒燃焼装置４５の排ガスによっても、酸化剤熱交換器２３や、蒸発器３５、加熱器３６、改質器３７などが加熱される。そして、燃料電池１０の温度が発電可能な温度まで上昇すると、燃料電池システム１００の起動処理が完了する。
　燃料電池システム１００の起動処理が完了すると、コントローラ５０は、燃料電池１０への燃料ガス及び酸化剤ガスの双方の供給流量がそれぞれ所定の目標値となるよう、コンプレッサ２２及びインジェクタ３４の動作を制御する。所定の目標値は、例えば、燃料電池１０の負荷の大きさに応じて設定される。
　図２は、本実施形態における触媒燃焼装置４５を始動させる触媒燃焼システム１０１の基本構成を示す図である。なお、触媒燃焼システム１０１は、燃料電池システム１００の一部である。
　触媒燃焼装置４５は、原燃料を燃やすための触媒４５１と、触媒４５１に供給される原燃料を加熱する加熱器４５２と、を備える。
　触媒４５１は、酸化剤ガスを用いて原燃料が気化した原燃料ガスを燃焼させる燃焼触媒である。触媒４５１の上流側端面と加熱器４５２の下流側端面とが接触するように並んで配置されている。触媒４５１は、担体としてのハニカム構造体の表面に触媒材料が担時された部材である。ハニカム構造体は金属製の円筒状部材として構成されており、ハニカム構造体に担持される触媒材料には白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）などが用いられる。
　加熱器４５２は、触媒４５１に噴射された原燃料を気化する電気ヒータであり、例えば、触媒４５１の温度が原燃料を燃焼可能な温度よりも低い状況で使用される。このため、触媒燃焼装置４５の本体温度が十分に高い自立運転状態では、加熱器４５２は使用されない。
　加熱器４５２は、本体としてのハニカム構造体と、ハニカム構造体の外周に設けられる電極部とから構成されている。ハニカム構造体は、金属製の円筒状部材として構成されており、触媒燃焼装置４５内に固定されている。電極部４５２Ａは、触媒燃焼装置４５の内部から外側に露出するように設けられており、この電極部４５２Ａに通電することでハニカム構造体が加熱される。
　コントローラ５０は、触媒燃焼装置４５を始動するときに、不図示のバッテリ等の電源から加熱器４５２に通電することで加熱器４５２に電力を供給する。
　一般的に、加熱器４５２に電力が供給されている場合、すなわち加熱器４５２で触媒４５１を加熱している状態では、自立運転時での噴射量の原燃料を十分に燃焼できる運転温度に触媒４５１の温度が到達するまではインジェクタ４２の噴射を停止する。このような待ち時間を設けてしまうと、加熱器４５２の通電を開始してから触媒４５１で原燃料が燃焼するまでに要する時間、すなわち触媒燃焼装置４５の始動に要する時間が長くなってしまう。
　一方、加熱器４５２で触媒４５１を加熱している状態で、インジェクタ３４から触媒燃焼装置４５に原燃料が噴射されると、その原燃料の気化潜熱により触媒４５１の温度が低下し、燃焼反応が起こらなくなってしまう。このような状況では、触媒燃焼装置４５内の底部に液体の原燃料が滞留し、滞留した原燃料が触媒４５１に接触すると、その部分については、原燃料の濃度が過剰に高くなるため、触媒４５１が劣化してしまう。
　そこで、本実施形態のコントローラ５０は、触媒燃焼装置４５を起動（始動）するために、加熱器４５２に電力が供給されている状態では、インジェクタ３４から触媒燃焼装置４５に原燃料が噴射される噴射量を加熱器４５２の出力に応じて制限する。
　図３は、加熱器４５２の出力とインジェクタ３４の噴射量との関係を説明するための図である。
　加熱器４５２の出力は、加熱器４５２から放射される熱量を電力［Ｗ］に換算した値であり、加熱器４５２に供給される電力とほぼ同等である。
　インジェクタ４２の噴射量は、インジェクタ４２の噴射周期［ｍｓｅｃ］により調節される。本実施形態では、インジェクタ４２における一回の噴射量が固定されており、噴射周期［ｍｓｅｃ］が短くなるほど、インジェクタ４２からの噴射量が増加する。
　上限線４５３は、触媒４５１の温度が低下するのを回避するよう定められており、加熱器４５２の出力に対してインジェクタ４２から原燃料を噴射可能な噴射量の上限値を示す。上限線４５３は、加熱器４５２の出力である熱エネルギーが、インジェクタ４２から噴射される原燃料の気化潜熱（エネルギー）を上回るように設定されている。
　本実施形態のコントローラ５０は、図３に示した関係に示すマップを保持する。そしてコントローラ５０は、加熱器４５２に電力が供給されると、上記マップを参照し、インジェクタ４２の噴射量が上限線４５３を超えない範囲において加熱器４５２の出力が大きくなるほど、インジェクタ４２の噴射量を増やす。
　このように、コントローラ５０は、加熱器４５２に電力が供給されている場合には、触媒燃焼装置４５における原燃料の気化潜熱が加熱器４５２の出力以下となるよう原燃料の噴射量を制限する。
　図４は、本実施形態における触媒燃焼装置４５の制御方法の処理手順例を示すフローチャートである。この制御方法の処理手順は、所定の周期、例えば数百ｍｓｅｃ（ミリセカンド）で繰り返し実行される。
　ステップＳ１においてコントローラ５０は、酸化剤ガスを触媒燃焼装置４５に供給する。本実施形態では、コントローラ５０が、触媒燃焼装置４５を起動するために、コンプレッサ２２を駆動する。これにより、燃料電池１０を介して触媒燃焼装置４５に酸化剤ガスを含む空気が供給される。
　ステップＳ２においてコントローラ５０は、触媒燃焼装置４５内の加熱器４５２に電力を供給する。本実施形態では、コントローラ５０が、触媒燃焼装置４５内の触媒４５１の温度として温度センサ５３の検出値が所定の燃焼閾値を下回るか否かを判断し、触媒４５１の温度が燃焼閾値を下回る場合には、不図示の電源から加熱器４５２に通電する。
　上述の燃焼閾値は、触媒４５１において原燃料ガスが燃焼可能な温度に基づいて設定される。本実施形態の燃焼閾値は、触媒４５１の燃焼反応可能な温度の下限値に設定されている。
　ステップＳ３においてコントローラ５０は、加熱器４５２の出力に応じて、インジェクタ３４から原燃料が噴射される噴射量を設定する。本実施形態では、コントローラ５０が、加熱器４５２への供給電力を検出するセンサの検出値に応じて、インジェクタ３４の噴射周期を変更する。
　加熱器４５２の供給電力を検出するセンサとしては、加熱器４５２の供給電流を検出する電流センサと、加熱器４５２の供給電圧を検出する電圧センサとのうち少なくとも一つが用いられる。
　例えば、コントローラ５０は、図３に示したように、加熱器４５２の供給電力が大きくなるほど、インジェクタ４２による原燃料の噴射量が上限線４５３を超えないようインジェクタ４２の噴射周期を短くする。これにより、加熱器４５２への供給電力が大きくなるほど、改質器３９での原燃料の気化潜熱によって触媒４５１の温度が低下しない範囲で、インジェクタ３４の噴射量を増やすことができる。
　ステップＳ４においてコントローラ５０は、ステップＳ３で設定された噴射量に従って、触媒燃焼装置４５に原燃料を噴射する。本実施形態では、コントローラ５０が、加熱器４５２の供給電力に応じた噴射周期で、インジェクタ４２から触媒燃焼装置４５に原燃料を噴射する。
　ステップＳ４の処理が終了すると、触媒燃焼装置４５の制御方法についての一連の処理手順が終了する。
　本発明の第１実施形態によれば、図２に示したように、触媒燃焼装置４５は、原燃料を燃やすための触媒４５１と、触媒４５１に供給される原燃料を加熱可能な加熱器４５２と、を有する。この触媒燃焼装置４５を駆動する触媒燃焼システム１０１は、酸化剤ガスを触媒燃焼装置４５に供給するアクチュエータとしてのコンプレッサ２２と、触媒燃焼装置４５に原燃料を噴射する噴射器としてのインジェクタ４２と、を含む。さらに触媒燃焼システム１０１は、加熱器４５２の出力に応じて原燃料が触媒燃焼装置４５に噴射される噴射量を制御するコントローラ５０を備える。
　そして、触媒燃焼装置４５の制御方法では、図４に示したように、コントローラ５０が、酸化剤ガスを触媒燃焼装置４５に供給するステップＳ１の処理を実行し、インジェクタ４２から触媒燃焼装置４５に原燃料を噴射する噴射ステップの処理を実行する。この噴射ステップにおいてコントローラ５０は、加熱器４５２に電力を供給するステップＳ２の処理を実行し、加熱器４５２の出力に応じてインジェクタ４２の噴射量を設定するステップＳ３の処理を実行する。
　このように、加熱器４５２に電力が供給される場合、例えば触媒燃焼装置４５を起動する場面では、加熱器４５２の出力に応じてインジェクタ３４の噴射量を制限することが可能となる。これにより、触媒燃焼装置４５の温度が低下するのを抑制することができる。したがって、触媒燃焼装置４５の温度が触媒４５１での燃焼反応に適した運転温度に達するまで原燃料の噴射を待機する必要がないため、触媒燃焼装置４５を早期に起動することができる。
　また、本実施形態によれば、コントローラ５０は、原燃料として水を含む液体燃料をインジェクタ３４から噴射する。このように原燃料として液体燃料が用いられる場合は、触媒燃焼装置４５の温度が原燃料の気化潜熱により低下すると、原燃料が気化することなく触媒燃焼装置４５内の底部に滞留する。そして滞留した原燃料が触媒４５１に浸ると、その部分は濃度が過剰に高くなるので劣化してしまう。
　これに対して本実施形態のコントローラ５０は、加熱器４５２の出力に応じてインジェクタ３４の噴射量を制限するので、触媒燃焼装置４５の温度低下を抑制することができる。したがって、触媒燃焼装置４５内の底部に原燃料が滞留しにくくなるので、触媒４５１が劣化するのを抑制しつつ、触媒燃焼装置４５を起動する際に触媒４５１で燃料ガスを早期に生成することができる。
　（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態として燃料電池システム１００に適用した触媒燃焼装置４５の動作について説明する。
　図５は、本実施形態における燃料電池システム１００の起動方法の処理手順例を示すフローチャートである。この制御方法の処理手順は、所定の周期、例えば数百ｍｓｅｃ（ミリセカンド）で繰り返し実行される。
　ステップＳ１１においてコントローラ５０は、燃料電池システム１００の起動指令を受ける。例えば、利用者のボタン操作や、燃料電池１０の負荷からの要求電力などにより燃料電池システム１００の起動指令が発行される。
　ステップＳ１２においてコントローラ５０は、コンプレッサ２２を駆動することにより、燃料電池１０を介して触媒燃焼装置４５に空気を供給する。
　ステップＳ１３においてコントローラ５０は、触媒燃焼装置４５内の加熱器４５２に通電する。本実施形態では、コントローラ５０は、触媒燃焼装置４５を起動するために、加熱器４５２の出力を上限値に設定する。
　ステップＳ１４においてコントローラ５０は、温度センサ５１を用いて触媒燃焼装置４５内の触媒４５１の温度（触媒温度）を検出する。なお、温度センサ５１に代えて温度センサ５２又は温度センサ５３が用いられてもよい。
　ステップＳ１５においてコントローラ５０は、触媒４５１の温度が燃焼閾値Ｔｈ以上であるか否かを判断する。燃焼閾値Ｔｈは、本実施形態では、触媒４５１において原燃料を燃焼可能な温度の下限値に設定されている。そして触媒４５１の温度が燃焼閾値Ｔｈを下回る場合には、コントローラ５０は、触媒４５１の温度が燃焼閾値Ｔｈに到達するまで待機する。
　ステップＳ１６においてコントローラ５０は、触媒４５１の温度が燃焼閾値Ｔｈまで上昇した場合には、インジェクタ４２の噴射量を所定の値に設定し、設定した値に従ってインジェクタ４２から触媒燃焼装置４５に原燃料を噴射する。
　上述の所定の値は、触媒燃焼装置４５に噴射される原燃料の気化潜熱が加熱器４５２の出力以下となる原燃料の噴射量である。本実施形態では、コントローラ５０は、図３に示した上限線４５３に従って、加熱器４５２の出力の上限値に対応する噴射量の上限値をインジェクタ４２の噴射量として設定する。
　ステップＳ１７においてコントローラ５０は、加熱器４５２に電力が供給されている状態において触媒４５１の温度が上昇したか否かを判断する。例えば、コントローラ５０は、触媒４５１の温度又はその移動平均値について、今回値が前回値を上回った場合に、触媒４５１の温度が上昇したと判断する。あるいは、コントローラ５０は、インジェクタ４２が噴射を開始した時点における触媒４５１の温度と現在の触媒４５１の温度との温度差が所定の閾値を上回ったときに、触媒４５１の温度が上昇したと判断するようにしてもよい。触媒４５１の温度が上昇していないと判断した場合には、コントローラ５０は、ステップＳ１５の処理に戻る。
　ステップＳ１８においてコントローラ５０は、触媒４５１の温度が上昇したと判断した場合には、触媒燃焼装置４５において原燃料の燃焼によって生じる燃焼エネルギーに応じて、インジェクタ４２の噴射量を増加させる。具体的には、コントローラ５０は、増量分における原燃料の気化潜熱が増量前の原燃料の燃焼エネルギー以下となるようにインジェクタ４２の噴射量を増やす。
　ステップＳ１９においてコントローラ５０は、触媒４５１の温度が低下したか否かを判断する。例えば、コントローラ５０は、触媒４５１の温度又はその移動平均値について、今回値が前回値を下回った場合に、触媒４５１の温度が低下したと判断する。あるいは、コントローラ５０は、増量後の触媒４５１の温度が増量前の触媒４５１の温度を下回った場合には、触媒４５１の温度が低下したと判断するようにしてもよい。
　ステップＳ２０においてコントローラ５０は、触媒４５１の温度が低下したと判断した場合には、触媒４５１の温度が上昇するようインジェクタ４２の噴射量を減少させる。例えば、コントローラ５０は、インジェクタ４２の噴射量をステップＳ１６で設定した値に戻す。そしてコントローラ５０は、ステップＳ１７の処理に戻る。
　ステップＳ１９で触媒４５１の温度が低下していないと判断した場合には、コントローラ５０は、燃料電池１０の温度を発電可能な温度まで上昇させる暖機処理を実行し、その暖機処理が完了すると、燃料電池システム１００の起動方法を終了する。
　本発明の第２実施形態によれば、コントローラ５０は、触媒燃焼装置４５の温度が所定の閾値を上回る場合には、触媒燃焼装置４５での原燃料の気化潜熱が加熱器４５２の出力以下となるようインジェクタ４２の噴射量を制限するステップＳ１６の処理を実行する。
　これにより、触媒４５１の温度が、触媒４５１で原燃料ガスが燃焼可能な温度まで上昇する前に、触媒燃焼装置４５に原燃料が噴射されることを回避することができる。したがって、触媒燃焼装置４５内の底部に原燃料が滞留するのを抑制することができ、触媒４５１の劣化を抑制することができる。
　また、本実施形態によれば、コントローラ５０は、加熱器４５２に電力が供給される場合において、原燃料の噴射が開始された後に触媒燃焼装置４５の温度が上昇するときに、インジェクタ４２の噴射量を増やすステップＳ１８の処理を実行する。これにより、触媒燃焼装置４５の温度低下を抑制しつつ、インジェクタ４２の噴射量を増加させることができる。
　また、本実施形態によれば、コントローラ５０は、増量前における原燃料の燃焼エネルギーに対して噴射量の増量分における原燃料の気化潜熱が下回るようにインジェクタ４２の噴射量を増やす。これにより、インジェクタ４２の噴射量を増やしつつ、触媒燃焼装置４５の温度が低下するのを回避することができる。
　また、本実施形態によれば、コントローラ５０は、インジェクタ４２の噴射量が増やされた場合において、触媒４５１の温度が低下したときに、インジェクタ４２の噴射量を減らすステップＳ２０の処理を実行する。これにより、迅速に触媒燃焼装置４５の温度低下を抑制することができ、触媒４５１の劣化を回避することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上述の実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上述の実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　例えば、上記実施形態では、燃料電池システム１００に蒸発器３５が備えられているが、蒸発器３５を省略して加熱器３６により代用してもよい。
　なお、上述の実施形態は、適宜組み合わせ可能である。

Claims (7)

  1. 　触媒に供給される燃料を加熱可能な加熱器を有する触媒燃焼装置の制御方法であって、
    　酸化剤ガスを前記触媒燃焼装置に供給するステップと、
    　前記触媒燃焼装置に前記燃料を噴射する噴射ステップと、を備え、
    　前記噴射ステップは、
    　前記加熱器に電力を供給する給電ステップと、
    　前記加熱器の出力に応じて、前記燃料が前記触媒燃焼装置に噴射される噴射量を設定する設定ステップと、を含む、
    触媒燃焼装置の制御方法。
  2. 　請求項１に記載された触媒燃焼装置の制御方法であって、
    　前記噴射ステップでは、前記燃料として、水を含む液体燃料を噴射する、
    触媒燃焼装置の制御方法。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載された触媒燃焼装置の制御方法であって、
    　前記設定ステップでは、前記触媒燃焼装置の温度が所定の閾値を上回る場合には、前記触媒燃焼装置に供給される前記燃料の気化潜熱が前記加熱器の出力以下となるよう前記噴射量を制限する、
    触媒燃焼装置の制御方法。
  4. 　請求項３に記載された触媒燃焼装置の制御方法であって、
    　前記設定ステップでは、前記加熱器に電力が供給される場合において、前記燃料の噴射が開始された後に前記触媒燃焼装置の温度が上昇するときには、前記噴射量を増やす、
    触媒燃焼装置の制御方法。
  5. 　請求項４に記載された触媒燃焼装置の制御方法であって、
    　前記噴射ステップでは、前記燃料の燃焼エネルギーに対して前記噴射量の増量分における前記燃料の気化潜熱が下回るように前記噴射量を増やす、
    触媒燃焼装置の制御方法。
  6. 　請求項４又は請求項５に記載された触媒燃焼装置の制御方法であって、
    　前記設定ステップでは、前記噴射量が増やされた場合において前記触媒の温度が低下したときに、当該噴射量を減らす、
    触媒燃焼装置の制御方法。
  7. 　触媒に供給される燃料を加熱可能な加熱器を有する触媒燃焼装置と、
    　酸化剤ガスを前記触媒燃焼装置に供給するアクチュエータと、
    　前記触媒燃焼装置に前記燃料を噴射する噴射器と、
    　前記加熱器の出力に応じて、前記燃料が前記噴射器から前記触媒燃焼装置へ噴射される噴射量を制御するコントローラと、
    を含む触媒燃焼システム。
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