WO2020246475A1 - 燃料電池装置 - Google Patents

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WO2020246475A1
WO2020246475A1 PCT/JP2020/021806 JP2020021806W WO2020246475A1 WO 2020246475 A1 WO2020246475 A1 WO 2020246475A1 JP 2020021806 W JP2020021806 W JP 2020021806W WO 2020246475 A1 WO2020246475 A1 WO 2020246475A1
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fuel
flow rate
reforming
water
raw material
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亨祐 山内
直樹 横尾
英隆 五十嵐
佑太郎 坂田
佐藤　浩之
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京セラ株式会社
ダイニチ工業株式会社
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    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • This disclosure relates to a fuel cell device.
  • Patent Document 1 An example of the prior art is described in Patent Document 1 and Patent Document 2.
  • JP-A-2010-170900 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-218947
  • the fuel cell apparatus of the present disclosure is a fuel cell that generates power using a fuel gas and an oxygen-containing gas, a vaporizing unit that vaporizes reformed water into steam, and a steam reforming reaction that reacts steam with raw fuel.
  • a reformer including a reformer that generates fuel gas, a raw fuel supply unit that supplies raw fuel to the reformer, and a reformed water supply unit that supplies reformed water to the vaporized unit. It is equipped with a control device.
  • the control device has a plurality of required reforming water amount calculation formulas for calculating the amount of reforming water required in the reforming unit in response to the required power from the outside, and also has a plurality of required reforming water amount calculation formulas from the outside.
  • the required reforming water amount calculation formula selected when the required current increases and the required reforming water amount calculation formula selected when the required current decreases from the outside have different configurations.
  • the control device controls the operation of the raw material fuel supply unit and the oxygen-containing gas supply unit to control the operation of the fuel gas (hydrogen-containing gas) and air (hydrogen-containing gas) and air (hydrogen-containing gas) required for power generation.
  • Oxygen-containing gas is supplied to the fuel cell.
  • the direct current generated by power generation is converted to AC power by a power generation amount adjusting device such as a power conditioner, and then supplied to an external load in response to a request from an external device (external load) connected to the power generation amount adjusting device. Will be done.
  • Raw fuels such as city gas and LP gas supplied to the fuel cell device are steam reformed in the reformer to be "reformed gas" (rich hydrogen gas), and this reformed gas is used as fuel gas. Supplied to the cell stack.
  • the reformer contains a predetermined amount of raw fuel and reformed water per hour (flow rate). ), And in the vaporizer of the reformer, the reformed water supplied from the reformed water supply part evaporates to generate steam, which is sent to the reformed part, and the raw fuel in the reformed part.
  • the raw fuel supplied from the supply unit is steam reformed to generate fuel gas (reformed gas).
  • the ratio (flow ratio) of raw material fuel (gas) and reformed water (liquid) mixed in the reformer is [water vapor (H) with respect to carbon (C) in the raw material supplied to the reformer.
  • the fluctuation range is determined in advance by calculation as the molar mol ratio of water in 2 O or Steam) (hereinafter, abbreviated as [S / C ratio]).
  • the [S / C ratio] is usually maintained at a predetermined value (set value) or a target value within the range of 1.5 to 3.5.
  • the above-mentioned [S / C ratio] may be used as a guideline or a target of the amount of power generation (power generation current amount) of the cell stack when changing the power generation of the fuel cell device.
  • the solid oxide fuel cell device has a specification (mode) called “load follow-up operation” or “partial load operation” in which the target power generation amount (current amount) is changed according to the required power of the external load. ) Is provided.
  • mode a specification
  • the [S / C ratio] may temporarily decrease because the followability of the flow rate changes of the raw fuel and the reformed water is different with respect to the change of the required power of the external load. Such a decrease in [S / C ratio] may cause deterioration of the cell stack.
  • the fuel cell device 100 of the embodiment shown in FIG. 1 includes a fuel cell module 1 that generates power using a fuel gas and an oxygen-containing gas, and a raw fuel supply unit 13 having a fuel pump B1 and a raw fuel flow path F.
  • Oxygen-containing gas supply unit 14 having an air blower B2 and an air flow path G, a reforming water tank 6, a reforming water pump P1, and reforming for supplying reforming water from the reforming water tank 6 to the reformer 12.
  • Auxiliary equipment for assisting the independent power generation operation of the fuel cell such as the reformed water supply unit 15 including the water flow path R, is provided.
  • the fuel cell device 100 is provided with a power generation amount adjusting device (not shown) such as a power conditioner as an auxiliary device for linking the power supply to the outside and the grid power source, and is linked with the power generation amount adjusting device.
  • the control device 20 for controlling the operation of each auxiliary machine that assists the power generation operation of the fuel cell described above is provided.
  • the power generation amount adjusting device has an ammeter (A ampere), a voltmeter (V volt), and the like for measuring the generated power.
  • the fuel cell device 100 of one embodiment includes a heat exchanger 2, a heat storage tank 3 (also referred to as a hot water storage tank), a radiator (radiator 4), a flow path pipe connecting them, a heat medium pump P2, and the like. It is equipped with a heat recovery system (heat cycle HC1).
  • the fuel cell device 100 shown in FIG. 1 further includes a second heat exchanger 5 (also referred to as a tap water heat exchanger) for heating tap water (tap water) to be supplied to the outside, and the above-mentioned. It is provided with a hot water supply system (heat cycle HC2) including a heat supply pump P3 for taking out a high-temperature heat medium from the heat storage tank 3 and circulating it, a circulation pipe, and the like.
  • the fuel cell device may be a so-called monogeneration system that does not supply hot water to the outside.
  • the fuel cell device 100 is arranged in the case 30 including each frame 31 and each exterior panel 32 as shown in FIG.
  • a plurality of measuring devices, sensors, and the like as described below are provided around the fuel cell module 1 and each auxiliary machine, a flow path, a pipe, and the like in the case 30.
  • a raw fuel flow meter FM1 such as a flow meter is arranged in the raw fuel flow path F of the raw fuel supply unit 13 that supplies raw fuel (gas) to the reformer 12 in the fuel cell module 1.
  • the raw material / fuel flow meter FM1 measures the flow rate per hour of raw fuel (fuel gas before reforming) such as city gas supplied to the cell stack 11.
  • the raw material fuel and reformed water supply side (left side in the figure) of the reformer 12 is a vaporization unit for evaporating and vaporizing the supplied reformed water, and the opposite right side in the drawing shows the raw material and fuel steam reformed. It is a reforming part filled with a reforming catalyst and the like.
  • the raw material fuel is steam reformed in the reforming section, and the generated fuel gas (rich hydrogen gas) is supplied to the cell stack 11.
  • a similar air flow meter or the like is also provided in the air flow path G of the oxygen-containing gas supply unit 14 that supplies air to the cell stack 11 in the fuel cell module 1.
  • the fuel cell device 100 may be provided with a plurality of temperature sensors for measuring the temperature of each part of the fuel cell, a temperature measuring device such as a thermistor, a thermometer (not shown), and the like.
  • the control device 20 that controls the operation of the fuel cell device 100 as a whole is connected to a storage device and a display device (both not shown), and various components and sensors constituting the fuel cell device 100. , The entire fuel cell apparatus 100 including each of these functional units is controlled and managed. Further, the control device 20 acquires a program stored in a storage device attached to the control device 20 and executes the program to realize various functions related to each part of the fuel cell device 100.
  • control device 20 and the other functional unit may be connected by wire or wirelessly.
  • the control characteristic of the present embodiment performed by the control device 20 will be described later.
  • control device 20 particularly indicates the magnitude of the electric power required from the external load, instructions and commands of an external device such as a water heater connected to the fuel cell device, and an ammeter indicating the amount of electric power supplied to the outside.
  • Fuel pump B1 of the raw fuel supply unit 13 that supplies raw fuel gas to the reformer 12 based on the measured values (VA apparent power, etc.) of the ammeter, etc., or the instructions and measured values of the various sensors described above.
  • the operation of the air blower B2 and the like of the oxygen-containing gas supply unit 14 are controlled.
  • the control device 20 controls the operations of the raw material fuel supply unit 13 and the oxygen-containing gas supply unit 14 to obtain an amount of fuel gas required for operation. Oxygen-containing gas is supplied to the fuel cell. As a result, electric power is generated in the fuel cell, and at this time, a direct current flows through the fuel cell. Further, the electric power generated by the power generation of the fuel cell is converted into AC electric power by the power generation amount adjusting device and then supplied to the external load.
  • the target power generation current amount of the fuel cell first set by the power generation amount adjusting device (power conditioner, not shown).
  • the "amount per hour" (hereinafter referred to as "flow rate") of the fuel gas (reformed gas) supplied to the cell stack 11 and its flow rate are revised according to the target power generation amount by a predetermined calculation separately determined. Determine the flow rate of raw material and fuel gas required to generate quality gas.
  • the flow rate of the raw material fuel gas required to generate the reformed gas described above is uniquely determined from the target power generation current amount in consideration of the scale (number), specifications, performance, etc. of the fuel cell and cell stack. It is a fixed value that corresponds one-to-one with the target generated current amount.
  • the reformed water flow rate which is introduced into the reformer 12 at the same time as the above-mentioned raw material and fuel gas and mixed with the raw material, is obtained by the calculation of the reformed water flow rate calculation formula.
  • the reformed water amount calculation formula is a calculation formula including [S / C ratio] and the flow rate of the raw material fuel gas as elements or items used in the calculation.
  • the control device 20 has a plurality of the reforming water amount calculation formulas, and executes the calculation formula selection control for selecting different reforming water amount calculation formulas when the required current from the outside increases and decreases.
  • the first reforming water flow rate calculation formula uses the [measured flow rate value] of the raw material fuel gas measured by the raw material fuel flow meter FM1 for calculation.
  • the second reformed water flow rate calculation formula uses the [target flow rate value] (also referred to as the indicated flow rate or the set flow rate) of the raw material and fuel gas calculated by the control device 20 according to the required power for the calculation.
  • the control device 20 selects the first reforming water flow rate calculation formula when the required current from the outside decreases, and calculates the second reforming water flow rate when the required current from the outside increases. Select an expression. Further, the reformed water flow rate is calculated based on the flow rate of the raw material fuel gas corresponding to the selected reforming water flow rate calculation formula and the [S / C ratio] set according to the operating state of the fuel cell device. To do.
  • FIG. 3 is a flowchart of the first embodiment in which the control device 20 calculates the reformed water flow rate in response to the power demand from the outside.
  • the start in this flowchart means that the fuel cell device has started the power generation operation. Further, during the power generation operation, this flowchart is controlled so as to be continuously (looped) executed.
  • the fuel cell device 100 when the fuel cell device 100 starts power generation, it acquires the required power (current) information from the outside.
  • the target flow rate of the raw fuel gas required to generate the fuel gas (reform gas) supplied to the cell stack 11 corresponding to the required electric power is determined by a predetermined calculation.
  • the measured flow rate of the raw material fuel gas measured by the raw material fuel flow meter FM1 is measured.
  • the difference between the target flow rate of the raw material fuel gas and the measured flow rate is calculated.
  • the reforming gas consumed by the cell stack 11 for power generation decreases, so that the target flow rate of the raw material fuel gas also decreases as the required power decreases, and the target flow rate of the raw material fuel gas also decreases.
  • the difference between the measured flow rate and the measured flow rate is less than 0 [YES].
  • the first reforming water flow rate calculation formula is selected.
  • the second reforming water flow rate calculation formula is selected.
  • the reformed water flow rate is calculated based on the selected reformed water flow rate calculation formula. Since the calculation of the reformed water flow rate is continuously executed during the power generation operation, the loop may be started again from [S1].
  • FIG. 4A to 4F are timing charts showing changes in raw fuel gas flow rate and reformed water flow rate with changes in required power in the fuel cell device of the first embodiment
  • FIG. 5 shows the fuel cell device of the present disclosure. It is a timing chart which shows the change of the raw fuel gas flow rate and the reforming water flow rate with the change of the required electric power in the fuel cell apparatus of the basic structure.
  • FIG. 4A shows a change in the required power increase / decrease instruction signal [set value: solid line]
  • FIG. 4B shows a flow rate increase / decrease instruction signal for the fuel pump.
  • the change in the indicated value: dotted line] is shown in FIG. 4C, the change in the flow rate of the raw material and fuel introduced into the reformer [theoretical value or the measured value: the alternate long and short dash line], and FIG.
  • FIG. 4E shows the change in the flow rate of the reforming water introduced into the reformer [theoretical value or the measured value: thick line]
  • FIG. 4F shows the above-mentioned FIGS.
  • FIG. 5D shows an instruction signal [instruction value: dotted line] for increasing or decreasing the flow rate to the reforming water pump.
  • 5E is a change in the flow rate of reformed water introduced into the reformer [theoretical value or actual measurement value: thick line]
  • FIG. 5F is a superposition of the above-mentioned FIGS. 5C and 5E, that is, at the entrance of the vaporization section.
  • It is a graph comparing the change in the inflow of the introduced raw material fuel (dashed line) and the change in the inflow of the introduced reformed water (thick line).
  • 5A to 5C are the same as the corresponding figures of the timing charts of FIGS. 4A to 4C.
  • the section indicated by t1 in the figure is a region showing changes in the raw material fuel gas flow rate and the reformed water flow rate when the required power increases (hereinafter, “increased section”), and the section indicated by t2 is. , This is the area (hereinafter referred to as “decrease section”) showing the changes in the flow rate of raw material fuel gas and the flow rate of reformed water when the required power is reduced.
  • the shaded hatched region in the figure is a portion in the reformer where the amount of reformed water is larger ([S / C ratio] is higher) than the appropriate amount of reformed water corresponding to the inflow of raw materials and fuel.
  • the scattered point hatching region indicates a portion where the amount of reformed water is small ([S / C ratio] is low) as compared with the appropriate amount of reformed water corresponding to the inflow of raw materials and fuel.
  • the flow rate of the raw material fuel gas is determined by the power conditioner based on the setting instruction for increasing / decreasing the target power generation amount of the fuel cell [see FIG. 4A]. ..
  • the control device 20 is an indicated value without delay in the increase / decrease timing of FIG. 4A, which is an instruction for increasing / decreasing the target generated current amount.
  • Target flow rate value] is instructed and transmitted to the fuel pump B1 that sends out the raw material fuel gas.
  • the actual flow rate of raw materials and fuel starts to rise later than the above-mentioned instruction for increasing the pump delivery amount, and draws a curve as shown in FIG. 4C.
  • the target flow rate (set flow rate) is reached. This is because the raw fuel gas pump takes a long time to respond to the instruction to increase or decrease the supply pressure.
  • the actual flow rate of the raw material and fuel decreases later than the instruction to reduce the pump delivery amount.
  • a curve similar to that of the t1 section is drawn, and the flow rate is reduced to the target indicated flow rate (set flow rate).
  • the amount of raw material and fuel gas introduced into the reformer 12 and its flow rate are the same in the t1 section which is the increase section and the t2 section which is the decrease section, and the required power generation amount (reference value) corresponding to the required power is the same. ) Is used for the instruction and control based on the "flow rate" calculated.
  • the flow rate of the reforming water introduced into the reformer 12 at the same time as the above-mentioned raw material gas and mixed with the raw material is different from that of the above-mentioned raw material gas Instructions and controls are given based on the "flow rate" calculated based on the "different reference” in the t2 section, which is the section.
  • the instruction to the reforming water pump P1 in the t1 section, which is the increase section, is the second reforming water flow rate calculation that executes the calculation based on the target value (instructed value) of the raw material fuel flow rate from the calculation formula selection control.
  • the formula is selected [see t1 interval in FIG. 4D].
  • the instruction to the reforming water pump P1 in the t2 section is the raw fuel flow rate (actual measurement) measured by the raw fuel flow meter FM1 which is the raw fuel flow rate measuring unit by the calculation formula selection control.
  • the first reforming water flow rate calculation formula that executes the calculation based on the value) is selected [see the t2 section of FIG. 4D].
  • control device 20 has the indicated flow rate (set flow rate) of the raw material fuel gas selected by the second reforming water flow rate calculation formula and the fuel cell device in the t1 section which is the increase section of FIG. 4D.
  • the reformed water flow rate calculated based on the [S / C ratio] etc. set according to the operating condition is modified to deliver the reformed water without delay at the timing of increase / decrease in the target power generation current amount shown in FIG. 4A. Instruct and transmit to the quality water pump P1.
  • the actual flow rate of the reforming water introduced into the reformer 12 is described above as shown in the t1 section of FIG. 4E in response to the instruction of the [required reforming water flow rate value] and the accompanying increase in the pump delivery amount. It rises linearly and reaches the target indicated flow rate (set flow rate) with almost no delay in the instruction to increase the pump delivery amount. This is because the reformed water propagates quickly, so after instructing the pump to increase or decrease the supply pressure, until the amount (flow rate) of water actually discharged from the discharge port increases or decreases. This is because the time is short and the response is fast.
  • the t1 section when the required power is increased, as described above, the change (rise) rate of reformed water [see FIG. 4E] is higher than the change (rise) rate of raw materials and fuel [see FIG. 4C]. ]
  • the t1 section is the reformed water compared to the appropriate reformed water amount (setting [S / C ratio]) corresponding to the inflow of raw materials and fuel. It can be seen that the area is a diagonal hatching area with a large amount.
  • the control device 20 uses the measured flow rate of the raw fuel gas selected by the first reformed water flow rate calculation formula and the operation of the fuel cell device.
  • the reforming water flow rate calculated based on the [S / C ratio] or the like set according to the state is instructed and transmitted to the reforming water pump P1 that sends out the reforming water.
  • the actual flow rate of the reforming water introduced into the reformer 12 is shown in the t2 section of FIG. 4E.
  • the target flow rate set flow rate
  • the timing is slightly delayed from the timing of the decrease in the target generated current amount shown in FIG. 4A.
  • the control (indicated value) of the flow rate of reformed water in the fuel cell device having the configuration based on the fuel cell device of the present disclosure is, as shown in FIG. 5E, in the t2 section when the required power is reduced. Also, as in the t1 section when the required power increases, it is calculated based on the indicated flow rate (set flow rate) of the raw material fuel gas, so the reformed water is at the same timing as the decrease in the target power generation amount shown in FIG. 5A. I was instructing the pump P1.
  • the calculation of the [required reformed water flow rate value] in the t2 section when the required power decreases is different from that when the required power increases. Since the execution is performed based on the measured flow rate, it is suppressed that the flow rate of the reforming water falls below the [required reforming water flow rate value] in this t2 section. As a result, deterioration of the cell stack can be suppressed.
  • the measured value of the raw material and fuel flow rate As shown in FIG. 4D, as the "measured value of the raw material and fuel flow rate", the measured value that decreases exponentially along the decreasing shape of the measured value sequentially measured by the flow meter FM1 is used.
  • the measurement of raw material and fuel flow rates is not limited to this mode.
  • the raw material flow rate may be measured intermittently or intermittently immediately after the start of reduction of the required power.
  • the calculation formula selection control differs as described above. Instead of selecting "Formula”, by substituting different elements or items from the plurality of types of elements or multiple types of items into the above-mentioned required reforming water amount calculation formula at the time of increase and at the time of decrease, respectively. It is considered that a different "expression" has been selected to obtain appropriate results.
  • the flow rate of the raw material fuel gas is included as a factor different between when the required power increases and when it decreases.
  • the different elements may be a plurality of types of elements including the flow rate of the raw material and fuel gas.
  • the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • the description of the second embodiment mainly focuses on the points different from those of the first embodiment (FIG. 3), and the points not particularly described are the same as those of the first embodiment. Further, in this flowchart, [S14], [S15], and [S16] correspond to the calculation formula selection control or the calculation element selection control.
  • the reformed water flow rate is calculated based on the flow rate of the substituted raw fuel gas. Therefore, in the second embodiment as well, as in the first embodiment, it is possible to avoid the occurrence of a shortage of the reformed water amount required for reforming the raw material and fuel in the vaporizing part of the reformer. Deterioration can be suppressed.
  • a loop may be configured in which the control is not terminated and the loop returns to [S11] again.
  • the fuel cell apparatus of the present disclosure is a fuel cell that generates power using a fuel gas and an oxygen-containing gas, a vaporizing unit that vaporizes reformed water into steam, and a steam reforming reaction that reacts steam with raw fuel.
  • a reformer including a reformer that generates fuel gas, a raw fuel supply unit that supplies raw fuel to the reformer, and a reformed water supply unit that supplies reformed water to the vaporized unit. It is equipped with a control device.
  • the control device has a plurality of required reforming water amount calculation formulas for calculating the amount of reforming water required in the reforming unit in response to the required power from the outside, and also has a plurality of required reforming water amount calculation formulas from the outside.
  • the required reforming water amount calculation formula selected when the required current increases and the required reforming water amount calculation formula selected when the required current decreases from the outside have different configurations.
  • Fuel cell module 11 Cell stack 12 Reformer 13 Raw fuel supply unit 15 Reformed water supply unit 20
  • Control device 100 Fuel cell device F Raw fuel flow path B1

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Abstract

本開示の燃料電池装置は、燃料ガスと酸素含有ガスとを用いて発電を行なう燃料電池と、気化部と改質部とを含む改質器（１２）と、原燃料を供給する原燃料供給部（１３）と、改質水を供給する改質水供給部（１５）と、制御装置（２０）とを備える。制御装置（２０）は、外部からの要求電力に対応して、改質部で必要とされる改質水の量を算出する必要改質水量算出式を、複数有しており、外部からの要求電流が増加または減少した場合、要求電流の増加または減少に基づいて、複数の必要改質水量算出式の中から、増加時と減少時とで異なる必要改質水量算出式を選択する。

Description

燃料電池装置
　本開示は、燃料電池装置に関する。
　　従来技術の一例は、特許文献１および特許文献２に記載されている。
特開２０１０－１７０９００号公報 特開２０１２－２１８９４７号公報
　本開示の燃料電池装置は、燃料ガスと酸素含有ガスとを用いて発電を行なう燃料電池と、改質水を水蒸気に気化させる気化部と、水蒸気と原燃料を反応させて水蒸気改質反応により燃料ガスを生成する改質部と、を含む改質器と、前記改質部に原燃料を供給する原燃料供給部と、前記気化部に改質水を供給する改質水供給部と、制御装置と、を備える。
　前記制御装置は、外部からの要求電力に対応して、前記改質部で必要とされる改質水の量を算出する必要改質水量算出式を複数有しているとともに、前記外部からの要求電流の増加時に選択される前記必要改質水量算出式と、前記外部からの要求電流の減少時に選択される前記必要改質水量算出式とが、異なる構成である。
　本開示の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
本開示の一実施形態の燃料電池装置の概略構成図である。 外装ケース内の燃料電池装置の構成を示す斜視図である。 改質水流量を算出する第１実施形態のフローチャートである。 一実施形態の燃料電池装置における指示信号のタイミングチャートであり、要求電力の増減を示すグラフである。 指示信号のタイミングチャートであり、燃料ポンプに対する流量増減の指示信号を示すグラフである。 測定値のタイミングチャートであり、改質器に導入される原燃料の流量変化を示すグラフである。 指示信号のタイミングチャートであり、改質水ポンプに対する流量増減の指示信号を示すグラフである。 測定値のタイミングチャートであり、改質器に導入される改質水の流量変化を示すグラフである。 測定値のタイミングチャートであり、原燃料の流量変化と改質水の流量変化とを比較するグラフである。 本開示の燃料電池装置が基礎とする構成の燃料電池装置における指示信号のタイミングチャートであり、要求電力の増減を示すグラフである。 指示信号のタイミングチャートであり、燃料ポンプに対する流量増減の指示信号を示すグラフである。 測定値のタイミングチャートであり、改質器に導入される原燃料の流量変化を示すグラフである。 指示信号のタイミングチャートであり、改質水ポンプに対する流量増減の指示信号を示すグラフである。 測定値のタイミングチャートであり、改質器に導入される改質水の流量変化を示すグラフである。 測定値のタイミングチャートであり、原燃料の流量変化と改質水の流量変化とを比較するグラフである。 改質水流量を算出する第２実施形態のフローチャートである。
　以下、本開示の一実施形態の燃料電池装置について説明する。
　まず、本開示の燃料電池装置が基礎とする構成の燃料電池装置について説明する。
　固体酸化物形の燃料電池装置（ＳＯＦＣ）において、制御装置は、原燃料供給部および酸素含有ガス供給部の動作を制御して、発電に必要な量の燃料ガス（水素含有ガス）および空気（酸素含有ガス）を、燃料電池セルに供給する。発電により生じた直流電流は、パワーコンディショナ等の発電量調整装置で交流電力に変換された後、発電量調整装置に接続された外部機器（外部負荷）の要求に応じて、外部負荷に供給される。
　燃料電池装置に供給される都市ガス、ＬＰガス等の原燃料は、改質器内で水蒸気改質されて「改質ガス」（富水素ガス）とされ、この改質ガスが、燃料ガスとしてセルスタックに供給される。
　すなわち、発電電力（発電電流）を一定に維持する、定常状態もしくは通常運転状態の燃料電池装置においては、改質器に、原燃料と改質水とが、予め定められた時間あたり量（流量）で同時に供給され、改質器の気化部内では、改質水供給部から供給された改質水が蒸発して水蒸気が発生し、改質部に送られて、改質部内で、原燃料供給部から供給された原燃料が水蒸気改質されて、燃料ガス（改質ガス）が生成する。
　改質器内で混合される、原燃料（ガス）と改質水（液体）との比率（流量比）は、〔改質器に供給される原燃料中の炭素（Ｃ）に対する水蒸気（Ｈ２ＯまたはＳｔｅａｍ）中の水のモルｍｏｌ比〕（以下、〔Ｓ／Ｃ比〕と略称する）として、演算により、予め変動範囲が定められている。たとえば、発電電流を一定に維持する定常状態であれば、〔Ｓ／Ｃ比〕は、通常１．５～３．５の範囲内の所定値（設定値）または目標値に維持される。
　なお、前述の〔Ｓ／Ｃ比〕は、燃料電池装置の発電力を変化させる場合、セルスタックの発電量（発電電流量）の目安または目標として用いられる場合もある。
　ところで、固体酸化物形の燃料電池装置（ＳＯＦＣ）は、外部負荷の要求電力に応じて目標発電量（電流量）を変動させる、「負荷追従運転」または「部分負荷運転」と呼ばれる仕様（モード）を備えている。しかし、負荷追従運転において、外部負荷の要求電力の変化に対する、原燃料および改質水の流量変化の追従性が異なるため、一時的に〔Ｓ／Ｃ比〕が低下する場合があった。このような〔Ｓ／Ｃ比〕の低下は、セルスタックの劣化を引き起こすおそれがある。
　図１に示す一実施形態の燃料電池装置１００は、燃料ガスと酸素含有ガスとを用いて発電を行なう燃料電池モジュール１と、燃料ポンプＢ１および原燃料流路Ｆを有する原燃料供給部１３、空気ブロアＢ２および空気流路Ｇを有する酸素含有ガス供給部１４、改質水タンク６と改質水ポンプＰ１および改質水を改質水タンク６から改質器１２に供給するための改質水流路Ｒを含む改質水供給部１５等、燃料電池の自立した発電運転を補助するための補機類を備える。
　また、燃料電池装置１００は、外部への電力供給と系統電源への連係を担う補機として、パワーコンディショナ等の発電量調整装置（図示省略）を備え、この発電量調整装置と連係して、前述の燃料電池の発電運転を補助する各補機の動作を制御する制御装置２０を備える。なお、発電量調整装置は、発電した電力を測定するための電流計（Ａアンペア）、電圧計（Ｖボルト）等を有している。
　さらに、一実施形態の燃料電池装置１００は、熱交換器２、蓄熱タンク３（貯湯タンクともいう）、放熱器（ラジエータ４）およびこれらを繋ぐ流路配管、熱媒ポンプＰ２等を含む、排熱回収システム（ヒートサイクルＨＣ１）を備える。
　図１に記載の燃料電池装置１００は、さらに、外部に供給するための水道水（上水）を加温するための第２熱交換器５（上水熱交換器ともいう）と、前述の蓄熱タンク３から高温の熱媒を取り出して循環させるための与熱ポンプＰ３および循環配管等を含む、温水供給システム（ヒートサイクルＨＣ２）を備えている。なお、燃料電池装置は、外部への温水供給を行わない、いわゆるモノジェネレーションシステムとしてもよい。
　そして、燃料電池装置１００は、図２に示すような、各フレーム３１と各外装パネル３２とからなるケース３０の中に配設されている。このケース３０の中の、燃料電池モジュール１および各補機の周りや流路、配管等には、以下のような複数の計測機器やセンサ等が設けられている。
　たとえば、燃料電池モジュール１内の改質器１２に原燃料（ガス）を供給する原燃料供給部１３の原燃料流路Ｆには、フローメータ等の原燃料流量計ＦＭ１が配設される。原燃料流量計ＦＭ１は、セルスタック１１に供給する、都市ガス等の原燃料（改質前の燃料ガス）の時間あたり流量を計測する。
　なお、改質器１２における原燃料および改質水供給側（図示左側）は、供給された改質水を蒸発・気化させるための気化部であり、反対の図示右側は、原燃料を水蒸気改質する改質触媒等が充填れた改質部である。原燃料は、改質部で水蒸気改質され、生じた燃料ガス（富水素ガス）が、セルスタック１１に供給される。
　また、図示はしていないが、燃料電池モジュール１内のセルスタック１１に空気を供給する酸素含有ガス供給部１４の空気流路Ｇにも、同様の空気流量計等が配設されている。
　さらに、燃料電池装置１００は、燃料電池各部の温度を計測する温度センサ、サーミスタ等の温度計測器または温度計（図示省略）等を複数備えることもできる。
　そして、燃料電池装置１００全体を統括して、その運転を制御する制御装置２０は、記憶装置および表示装置（ともに図示省略）と、燃料電池装置１００を構成する各種構成部品および各種センサと接続され、これらの各機能部をはじめとして、燃料電池装置１００の全体を制御および管理する。また、制御装置２０は、それに付属する記憶装置に記憶されているプログラムを取得して、このプログラムを実行することにより、燃料電池装置１００の各部にかかる、種々の機能を実現する。
　制御装置２０から、他の機能部または装置に制御信号または各種の情報などを送信する場合、制御装置２０と他の機能部とは、有線または無線により接続されていればよい。制御装置２０が行なう本実施形態に特徴的な制御については、後記で説明する。
　なお、本実施形態において、制御装置２０は特に、外部負荷から要求される電力の大小、燃料電池装置に繋がる給湯器等の外部装置の指示、指令や、外部への電力供給量を表す電流計、電圧計等の計測値（ＶＡ皮相電力等）、あるいは先に述べた各種センサの指示や計測値にもとづいて、改質器１２に原燃料ガスを供給する原燃料供給部１３の燃料ポンプＢ１の動作と、酸素含有ガス供給部１４の空気ブロアＢ２等の動作を制御する。
　具体的には、前述したような構成の燃料電池装置１００では、制御装置２０は、原燃料供給部１３および酸素含有ガス供給部１４の動作を制御して、運転に必要な量の燃料ガスと酸素含有ガスとを、燃料電池セルに供給している。それにより、燃料電池セルにおいて電力を発生させ、この時、燃料電池セルに直流電流が流れる。また、燃料電池セルの発電により生じた電力は、発電量調整装置で交流電力に変換された後、外部負荷に供給される。
　本実施形態の燃料電池装置１００の制御装置２０は、負荷追従運転または部分負荷運転を行なう際、最初に発電量調整装置（パワーコンディショナ、図示省略）により設定される燃料電池の目標発電電流量の増減指示に基づいて、別途定める所定の演算により、目標発電量に見合う、セルスタック１１に供給する燃料ガス（改質ガス）の「時間あたり量」（以下、流量）と、その流量の改質ガスの生成に必要な原燃料ガスの流量を決定する。
　なお、前述の、改質ガスの生成に必要な原燃料ガスの流量は、燃料電池およびセルスタックの規模（個数）、仕様、性能等を考慮して、目標発電電流量から一義的に定められるものであり、目標発電電流量に一対一で対応する固定値である。
　前述の原燃料ガスと同時に改質器１２に導入され、原燃料と混合される改質水流量は、改質水流量算出式の演算により得られる。改質水量算出式は、〔Ｓ／Ｃ比〕と原燃料ガスの流量を算出に用いられる要素または項目として含む算出式である。制御装置２０は、この改質水量算出式を複数有しており、外部からの要求電流の増加時と減少時とで、異なる改質水量算出式を選択する算出式選択制御を実行する。
　このように、要求電流の増加時と減少時とで、異なる改質水量算出式に基づいて改質水量を算出することで、要求電力の変化変動による一時的な〔Ｓ／Ｃ比〕の低下が抑制され、セルスタックの劣化を抑制することができる。
　また、改質水量算出式として、第１改質水流量算出式と、第２改質水流量算出式を備えていてもよい。第１改質水流量算出式は、原燃料流量計ＦＭ１により測定される、原燃料ガスの〔実測流量値〕を演算に使用する。第２改質水流量算出式は、制御装置２０により要求電力に応じて算出される、原燃料ガスの〔目標流量値〕（指示流量、または設定流量ともいう）を演算に使用する。
　制御装置２０は、算出式選択制御において、外部からの要求電流が減少した場合、第１改質水流量算出式を選択し、外部からの要求電流が増加した場合、第２改質水流量算出式を選択する。さらに、選択された改質水流量算出式に対応する原燃料ガスの流量と、燃料電池装置の運転状態に応じて設定されている〔Ｓ／Ｃ比〕等に基づいて改質水流量を算出する。
　以下、外部負荷の要求電力の増加または減少に対応して、燃料電池の発電電力（発電電流）を増減させる際の、改質器１２に投入する原燃料ガスの流量制御および改質水の流量制御について、図を用いて説明する。
　（第１実施形態）
　図３は、制御装置２０が外部からの要求電力に対応して、改質水流量を算出する第１実施形態のフローチャートである。なお、本フローチャートにおけるスタートとは、燃料電池装置が発電運転を開始したことを意味する。また、発電運転中は本フローチャートが継続（ループ）して実行されるように制御されている。
　フローチャートでは、「ステップ」を「Ｓ」と略称するとともに、チャート内においては、判断制御における「肯定」（コンピュータフラグ＝１）を［ＹＥＳ］で、「否定」（コンピュータフラグ＝０ゼロ）を［ＮＯ］で表している。また、図３のフローチャートでは〔Ｓ４〕，〔Ｓ５〕，〔Ｓ６〕が算出式選択制御に対応する。
　〔Ｓ１〕において、燃料電池装置１００は発電を開始すると、外部からの要求電力（電流）情報を取得する。〔Ｓ２〕において、所定の演算により、要求電力に見合う、セルスタック１１に供給する燃料ガス（改質ガス）を生成するために必要な原燃料ガスの目標流量を決定する。続いて、〔Ｓ３〕において、原燃料流量計ＦＭ１により測定される、原燃料ガスの実測流量を測定する。
　〔Ｓ４〕において、原燃料ガスの目標流量と実測流量の差分を算出する。ここで、要求電力が減少した場合、セルスタック１１が発電のために消費する改質ガスが減少するため、要求電力減少に伴って原燃料ガスの目標流量も減少し、原燃料ガスの目標流量と実測流量の差分は０未満の［ＹＥＳ］となる。その場合、〔Ｓ５〕において、第１改質水流量算出式を選択する。
　また、要求電力が増加した場合、セルスタック１１が発電のために消費する改質ガスが増加するため、要求電力増加に伴って原燃料ガスの目標流量も増加し、原燃料ガスの目標流量と実測流量の差分は０以上の［ＮＯ］となる。その場合、〔Ｓ６〕において、第２改質水流量算出式を選択する。
　本実施形態では、〔Ｓ４〕において、原燃料ガスの目標流量と実測流量の差分が０（ゼロ）の場合は、第２改質水流量算出式を選択しているが、１つ前のループ〔（ｎ）回目のループに対する（ｎ－１）回目のループ〕（ｎは２以上の整数）で選択した改質水流量算出式を継続して選択してもよい。
　最後に、〔Ｓ７〕において、選択した改質水流量算出式に基づいて、改質水流量を算出する。改質水流量の算出は発電運転中に継続して実行されるため、再度〔Ｓ１〕からループを開始してもよい。
　図４Ａ～図４Ｆは、第１実施形態の燃料電池装置における要求電力の変化に伴う原燃料ガス流量、改質水流量の変化を示したタイミングチャートであり、図５は本開示の燃料電池装置が基礎とする構成の燃料電池装置における要求電力の変化に伴う原燃料ガス流量、改質水流量の変化を示したタイミングチャートである。
　第１実施形態の燃料電池装置に関する図４Ａ～図４Ｆのタイミングチャートにおいて、図４Ａは要求電力の増減指示信号〔設定値：実線〕の変化を、図４Ｂは燃料ポンプに対する流量増減の指示信号〔指示値：点線〕の変化を、図４Ｃは改質器に導入される原燃料の流量変化〔理論値または実測値：一点鎖線〕を、図４Ｄは改質水ポンプに対する流量増減の指示信号〔指示値：点線〕を、図４Ｅは改質器に導入される改質水の流量変化〔理論値または実測値：太線〕を、図４Ｆは、前述の図４Ｃと図４Ｅを重ね合わせたもの、すなわち、気化部の入り口における、導入原燃料の流入量変化（一点鎖線）と導入改質水の流入量変化（太線）とを比較するグラフである。
　また、本開示の燃料電池装置が基礎とする構成の燃料電池装置に関する図５Ａ～図５Ｆのタイミングチャートにおいて、図５Ｄは改質水ポンプに対する流量増減の指示信号〔指示値：点線〕を、図５Ｅは改質器に導入される改質水の流量変化〔理論値または実測値：太線〕を、図５Ｆは、前述の図５Ｃと図５Ｅを重ね合わせたもの、すなわち、気化部の入り口における、導入原燃料の流入量変化（一点鎖線）と導入改質水の流入量変化（太線）とを比較するグラフである。図５Ａ～図５Ｃは、図４Ａ～図４Ｃのタイミングチャートの該当図と同じである。
　なお、図中のｔ１で表示する区間は、要求電力が増加した場合の原燃料ガス流量、改質水流量の変化を示した領域（以下「増加区間」）であり、ｔ２で表示する区間は、要求電力が減少した場合の原燃料ガス流量、改質水流量の変化を示した領域（以下「減少区間」）である。
　また、図中の斜線ハッチング領域は、改質器中において、原燃料の流入量に対応する適正改質水量に比して改質水の量が多い（〔Ｓ／Ｃ比〕が高い）部分を示し、図中の散点ハッチング領域は、原燃料の流入量に対応する適正改質水量に比して改質水の量が少ない（〔Ｓ／Ｃ比〕が低い）部分を示す。
　本実施形態の燃料電池装置１００の制御装置２０は、パワーコンディショナにより、設定される燃料電池の目標発電電流量の増減指示〔図４Ａ参照〕に基づいて、原燃料ガスの流量が決定される。
　そして、原燃料流量の〔目標流量値〕が決まると、制御装置２０は、図４Ｂに示すように、目標発電電流量の増減指示である図４Ａの増減タイミングに遅滞なく、指示値である〔目標流量値〕を、原燃料ガスを送出する燃料ポンプＢ１に対して指示・送信する。
　ｔ１区間において、〔目標流量値〕の増加に伴うポンプ送出量の増量指示と、改質器１２に導入される原燃料の流量が目標流量に達するまでには、タイムラグが生じるため、図４Ｃに示すような遅延が発生する。
　具体的には、原燃料流量の増加区間であるｔ１区間において、原燃料の実流量は、前述のポンプ送出量の増量指示に遅れて上昇を始め、図４Ｃに示すようなカーブを描いて、目標である指示流量（設定流量）に到達する。これは、原燃料ガスの圧送ポンプが、送給圧上昇または下降の指示に対して応答に時間がかかるためである。
　また、ｔ２区間においても同様に、原燃料の実流量はポンプ送出量の減量指示に遅れて低下する。具体的には、図４Ｃのｔ２区間に示すように、ｔ１区間と同様のカーブを描いて、目標である指示流量（設定流量）まで低下する。
　このように、改質器１２に導入される原燃料ガスの量およびその流量は、増量区間であるｔ１区間および減量区間であるｔ２区間とも、同じ、要求電力に対応する要求発電量（基準値）を用いて算出された「流量」に基づいて、指示および制御がなされる。
　これに対して、前述の原燃料ガスと同時に改質器１２に導入され、原燃料と混合される改質水の流量は、前述の原燃料ガスとは異なり、増量区間であるｔ１区間と減量区間であるｔ２区間とで、「異なる基準」を基に算出された「流量」に基づいて、指示および制御がなされる。
　すなわち、増量区間であるｔ１区間における、改質水ポンプＰ１への指示は、算出式選択制御より、原燃料流量の目標値（指示値）に基づいて演算を実行する第２改質水流量算出式が選択される〔図４Ｄのｔ１区間参照〕。
　これに対して、減量区間であるｔ２区間にける、改質水ポンプＰ１への指示は、算出式選択制御より、原燃料流量測定部である原燃料流量計ＦＭ１が測定した原燃料流量（実測値）に基づいて演算を実行する第１改質水流量算出式が選択される〔図４Ｄのｔ２区間参照〕。
　具体的に説明すると、制御装置２０は、図４Ｄの増加区間であるｔ１区間において、第２改質水流量算出式により選択された原燃料ガスの指示流量（設定流量）と、燃料電池装置の運転状態に応じて設定されている〔Ｓ／Ｃ比〕等に基づいて算出される改質水流量を、図４Ａに示す目標発電電流量の増減タイミングに遅滞なく、改質水を送出する改質水ポンプＰ１に対して指示・送信する。
　この〔必要改質水流量値〕の指示とそれに伴うポンプ送出量の増量に対して、改質器１２に導入される改質水の実流量は、図４Ｅのｔ１区間に示すように、前述のポンプ送出量の増量指示にほとんど遅れることなく、直線的に上昇して、目標である指示流量（設定流量）に到達する。これは、改質水は、圧力伝搬が早いため、圧送ポンプに送給圧の上昇または下降を指示してから、実際に吐出口から吐出する水の量（流量）が増大または減少するまでの時間が短く、応答（レスポンス）が速いためである。
　ここで、要求電力の増加時であるｔ１区間においては、前述のように、改質水の変化（上昇）速度〔図４Ｅ参照〕の方が、原燃料の変化（上昇）速度〔図４Ｃ参照〕よりも速いため、これらの図を重ね合わせた図４Ｆにおいて、ｔ１区間は、原燃料の流入量に対応する適正改質水量（設定〔Ｓ／Ｃ比〕）に比して改質水の量が多い、斜線ハッチング領域になっていることが分かる。
　したがって、外部からの要求電力の増加に対応して、発電量および原燃料ガスの供給量を増大させる場合、前述のような制御を行なえば、このように発電電流を増加させる場合でも、その増加中に、改質水の流量が、演算による〔Ｓ／Ｃ比〕から算出された〔必要改質水流量値〕を下回ることなく、改質器の気化部における、原燃料の改質に必要な改質水量の不足の発生が回避されている。これにより、セルスタックの劣化を抑制することができる。
　つぎに、要求電力の減少時である、図４Ｄの減少区間ｔ２区間において、制御装置２０は、第１改質水流量算出式により選択された原燃料ガスの実測流量と、燃料電池装置の運転状態に応じて設定されている〔Ｓ／Ｃ比〕等に基づいて算出される改質水流量を、改質水を送出する改質水ポンプＰ１に対して指示・送信する。
　なお、改質水ポンプＰ１に対する指示は、燃料ポンプの送給圧下降に追随して実行されるため、改質器１２に導入される改質水の実流量は、図４Ｅのｔ２区間に示すように、前述のポンプ送出量の減量指示および原燃料の減量に遅れて、目標である指示流量（設定流量）に到達する。したがって、図４Ａに示す目標発電電流量の減少タイミングに対して、若干遅れたタイミングになる。
　結果、要求電力の減少時であるｔ２区間において、改質水の変化（低下）速度〔図４Ｅ参照〕は、原燃料の変化（測定値）を参照しつつ、これに追随して値をフィードバックするため、原燃料の変化速度〔図４Ｃ参照〕よりも遅くなっている。したがって、これらの図を重ね合わせた図４Ｆにおいて、ｔ２区間も、原燃料の流入量に対応する適正改質水量（設定〔Ｓ／Ｃ比〕）に比して改質水の量が多い、斜線ハッチング領域になっていることが分かる。
　ここで、本開示の燃料電池装置が基礎とする構成の燃料電池装置における、改質水の流量の制御（指示値）は、図５Ｅに示すように、要求電力の減少時であるｔ２区間においても、要求電力の増加時であるｔ１区間と同様、原燃料ガスの指示流量（設定流量）に基づいて算出されるため、図５Ａに示す目標発電電流量の減少と同じタイミングで、改質水ポンプＰ１に対して指示していた。
　そのため、本開示の燃料電池装置が基礎とする構成の燃料電池装置においては、図５Ｆに示すように、要求電力の減少時であるｔ２区間において、遅延して低下する原燃料流量に対して、改質水の流量が先んじて低下するため、一時的に、改質器内で、供給される改質水の量が、目標〔Ｓ／Ｃ比〕として定められた流量を下回る「改質水量（流量）の不足」〔図５Ｆの散点ハッチング領域〕が発生する場合があった。
　これに対して、本実施形態の燃料電池装置１００は、要求電力の減少時であるｔ２区間における〔必要改質水流量値〕の算出を、要求電力の増加時とは異なる、原燃料ガスの実測流量に基づいて実行するため、このｔ２区間において、改質水の流量が〔必要改質水流量値〕を下回ることが抑制されている。これにより、セルスタックの劣化を抑制することができる。
　なお、本実施形態においては、図４Ｄに示すように、「原燃料流量の測定値」として、流量計ＦＭ１が逐次測定する測定値の低下形状に沿った、指数関数的に低下する測定値を用いたが、原燃料流量の測定は、この様式に限られるものではない。たとえば、要求電力の減少開始直後から、断続的または間欠的に、原燃料流量の測定を行なうようにしてもよい。
　このように断続的または間欠的に、原燃料流量の測定を行う場合も、改質水の流量が、〔必要改質水流量値〕を下回ることがない。したがって、図５Ｆの例と同様、改質器の気化部における、原燃料の改質に必要な改質水量の不足の発生を回避することができる。
（第２実施形態）
　第２実施形態では、制御装置２０が外部からの要求電力に対応して、改質水流量を算出するための別の方法について説明する。
　第２実施形態は、改質水量算出式において、増加時と減少時とで異なる点が、その算出に用いられる要素または項目の差である場合に、前述のように算出式選択制御において異なる「式」を選択する代わりに、複数種の要素または複数種の項目のなかから、増加時と減少時とで、異なる要素または項目を前述の必要改質水量算出式に代入することにより、それぞれ、適切な結果を得る、異なる「式」を選択したものと見なすものである。
　第２実施形態では、改質水量算出式において、要求電力の増加時と減少時とで異なる要素として原燃料ガスの流量を含む。なお、異なる要素は原燃料ガスの流量を含む複数種の要素でもよい。
　図６を用いて第２実施形態の説明を行う。なお、第２実施形態の説明は第１実施形態（図３）と異なる点を主な説明対象とし、特に説明しない点については、第１実施形態と同じである。また、本フローチャートでは〔Ｓ１４〕，〔Ｓ１５〕，〔Ｓ１６〕が算出式選択制御または算出要素選択制御に相当する。
　図６のフローチャートの〔Ｓ１１〕において、燃料電池装置１００は発電を開始すると、外部からの要求電力（電流）情報を取得する。また、〔Ｓ１２〕において、所定の演算により、要求電力に見合う、セルスタック１１に供給する燃料ガス（改質ガス）を生成するために必要な原燃料ガスの目標流量を決定する。続いて、〔Ｓ１３〕において、原燃料流量計ＦＭ１により測定される、原燃料ガスの実測流量を測定する。
　そして、〔Ｓ１４〕において、原燃料ガスの目標流量と実測流量の差分を算出する。原燃料ガスの目標流量と実測流量の差分が０未満の［ＹＥＳ］の場合は、〔Ｓ１５〕において、算出式の要素である原燃料ガスの流量に、〔原燃料ガスの実測流量〕を代入する。
　また、原燃料ガスの目標流量と実測流量の差分が０以上の［ＮＯ］の場合は、〔Ｓ１６〕において、算出式の要素である原燃料ガスの流量に、〔原燃料ガスの目標流量〕である設定値を代入する。
　最後に、〔Ｓ１７〕において、代入した原燃料ガスの流量に基づいて改質水流量を算出する。よって、第２実施形態においても、第１実施形態と同様、改質器の気化部における、原燃料の改質に必要な改質水量の不足の発生を回避することができるため、セルスタックの劣化を抑制することができる。
　なお、第１実施形態のフロー（図３）と同様、〔Ｓ１７〕の実行完了後、制御を終了せず、再度〔Ｓ１１〕に戻るループを構成してもよい。
　本開示は次の実施の形態が可能である。
　本開示の燃料電池装置は、燃料ガスと酸素含有ガスとを用いて発電を行なう燃料電池と、改質水を水蒸気に気化させる気化部と、水蒸気と原燃料を反応させて水蒸気改質反応により燃料ガスを生成する改質部と、を含む改質器と、前記改質部に原燃料を供給する原燃料供給部と、前記気化部に改質水を供給する改質水供給部と、制御装置と、を備える。
　前記制御装置は、外部からの要求電力に対応して、前記改質部で必要とされる改質水の量を算出する必要改質水量算出式を複数有しているとともに、前記外部からの要求電流の増加時に選択される前記必要改質水量算出式と、前記外部からの要求電流の減少時に選択される前記必要改質水量算出式とが、異なる構成である。
　本開示の燃料電池装置は、要求電力の変化による〔Ｓ／Ｃ比〕の低下が抑制され、セルスタックの劣化を抑制することができる。
　本開示は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本開示の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本開示の範囲内のものである。
　１　　燃料電池モジュール
　１１　セルスタック
　１２　改質器
　１３　原燃料供給部
　１５　改質水供給部
　２０　制御装置
　１００　燃料電池装置
　Ｆ　原燃料流路
　Ｂ１　燃料ポンプ
　ＦＭ１　流量計

Claims (5)

  1. 　燃料ガスと酸素含有ガスとを用いて発電を行なう燃料電池と、
    　改質水を水蒸気に気化させる気化部と、水蒸気と原燃料を反応させて水蒸気改質反応により燃料ガスを生成する改質部と、を含む改質器と、
    　前記改質部に原燃料を供給する原燃料供給部と、
    　前記気化部に改質水を供給する改質水供給部と、
    　制御装置と、を備え、
    　前記制御装置は、外部からの要求電力に対応して、前記改質部で必要とされる改質水の量を算出する必要改質水量算出式を複数有しているとともに、
    　前記外部からの要求電流の増加時に選択される前記必要改質水量算出式と、前記外部からの要求電流の減少時に選択される前記必要改質水量算出式とが、異なる燃料電池装置。
  2. 　改質部に供給される原燃料の流量を測定する原燃料流量測定部を備え、
    　前記制御装置は、前記外部からの要求電力の減少時に、前記必要改質水量算出式として、前記原燃料流量測定部により測定された原燃料流量に基づいて、前記改質部で必要とされる改質水の時間あたり所要量を算出する、第１改質水流量算出式を選択する、請求項１に記載の燃料電池装置。
  3. 　前記制御装置は、前記外部からの要求電力の増加時に、前記必要改質水量算出式として、発電量に応じて予め定められた原燃料流量に基づいて、前記改質部で必要とされる改質水の時間あたり所要量を決定する、第２水流量算出式を選択する、請求項１に記載の燃料電池装置。
  4. 　燃料ガスと酸素含有ガスとを用いて発電を行なう燃料電池と、
    　改質水を水蒸気に気化させる気化部と、水蒸気と原燃料を反応させて水蒸気改質反応により燃料ガスを生成する改質部と、を含む改質器と、
    　前記改質部に原燃料を供給する原燃料供給部と、
    　前記気化部に改質水を供給する改質水供給部と、
    　制御装置と、を備え、
    　前記制御装置は、外部からの要求電力に対応して、前記改質部で必要とされる改質水の量を算出する必要改質水量算出式を有しており、
    　前記必要改質水量算出式の算出要素が複数種ある場合、
    　前記外部からの要求電力の増加または減少に基づいて、前記必要改質水量算出式の算出要素に、前記複数種の算出要素の中から、増加時と減少時とで異なる算出要素を選択する算出要素選択制御を実行する、燃料電池装置。
  5. 　前記制御装置は、前記必要改質水量算出式の算出要素として、
    　前記要求電力の増加時には、前記要求電力の値に応じて予め定められた原燃料流量を選択し、
    　前記要求電力の減少時には、前記改質部に供給される原燃料の流量を測定した測定流量を選択する、請求項４に記載の燃料電池装置。
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