JP7775112B2 - 燃料電池システム、燃料電池システム運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池システム、及び、この燃料電池システムの運転方法に関する。

燃料電池システムは、空気に不純物を多く含む環境に設置されることがある。発電用に燃料電池セルスタックのカソードへ不純物を含んだ空気を供給し続けると、燃料電池セルスタックの触媒被毒や構成部品の腐食等の劣化が加速し、システムの故障や寿命の低下を招くことが考えられる。

そこで、特許文献１では、不純物を除去するために、空気を燃料電池へ送出するブロワの上流側にフィルタを設けている。しかしながら、フィルタを設けた場合でも、一時的に不純物濃度が高くなった場合には、フィルタで除去されない不純物が多くなり、燃料電池内へ流入してしまう。

特開２０１８－１０７６３号公報

本発明は、上記事実を考慮して成されたものであり、燃料電池の空気極に供給される空気の不純物を低減することを目的とする。

請求項１に係る燃料電池システムは、燃料極へ供給される燃料ガスと空気極へ供給される空気により発電する燃料電池と、可燃ガスを燃焼させる燃焼器と、異物除去用のフィルタが設けられ、前記燃焼器へ前記フィルタを通過した外部空気を導入する燃焼空気導入路と、前記燃焼器からの燃焼排ガスを前記空気極へ送出する循環流路と、発電中の前記燃料電池の電圧が、外部空気に混入する異物により影響を受けていると判断できる電圧以下となった場合に、前記電圧に応じて、前記燃焼排ガスを前記循環流路へ送出する循環流量を増加させるように制御する、循環流量調整部と、を備えている。

請求項１に係る燃料電池システムでは、可燃ガスを燃焼させた後の燃焼排ガスを、循環流路から空気極へ戻して、燃焼排ガス中の酸素を発電反応に利用する。当該燃焼排ガスは、フィルタによって異物が除去された外部空気を燃焼に供した後のガスであるため、異物の混入量は低減されている。循環流量調整部により、発電中の燃料電池の電圧に基づいて燃焼排ガスの循環流量を制御することにより、空気極における新たな外部空気の利用量を減少させることができ、空気極への不純物の流入量を減少させることができる。

請求項２に係る燃料電池システムでは、前記循環流量調整部は、前記電圧が所定の低電圧以下の場合に、前記循環流路へ前記燃焼排ガスが送出されるように前記循環流量を制御する。

請求項２に係る燃料電池システムによれば、発電中の燃料電池の電圧が所定の低電圧以下の場合に、不純物を含んだ外部空気による影響を受けていると判断して、循環流路へ燃焼排ガスを送出し、外部空気の取り込み量を減少させることができる。

請求項３に係る燃料電池システムでは、前記循環流量調整部は、前記電圧に応じて前記循環流量を調整する。

請求項３に係る燃料電池システムによれば、発電中の燃料電池の電圧に応じて不純物を含んだ外部空気による影響の度合いを判断し、循環流量を調整することができる。

請求項４に係る燃料電池システムは、前記循環流路に設けられ、前記燃焼排ガスから水を除去する水除去部、を備えている。

請求項４に係る燃料電池システムによれば、燃焼排ガスから水を除去するので、空気極への過剰な水の流入を抑制することができる。

請求項５に係る燃料電池システムは、前記空気極から排出されるオフガスを前記空気極へ送出する空気極オフガス循環流路、を備えている。

請求項５に係る燃料電池システムによれば、空気極オフガス循環流路を経て空気極からのオフガスを空気極へ戻すことができる。

請求項６に係る燃料電池システム運転方法は、燃料極へ供給される燃料ガスと空気極へ供給される空気により発電する燃料電池を備えた燃料電池システム運転方法であって、フィルタを通過した燃焼用空気を導入して可燃ガスを燃焼させる燃焼器からの燃焼排ガスを、発電中の前記燃料電池の電圧に基づいて流量を調整し、前記空気極へ供給する。

請求項６に係る燃料電池システム運転方法では、可燃ガスを燃焼させた後の燃焼排ガスを空気極へ戻して、燃焼排ガス中の酸素を発電反応に利用する。当該燃焼排ガスは、フィルタによって異物が除去された外部空気を燃焼に供した後のガスであるため、異物の混入量は低減されており、発電中の燃料電池の電圧に基づいて燃焼排ガスの循環流量を制御することにより、空気極における新たな外部空気の利用量を減少させることができ、空気極への不純物の流入量を減少させることができる。

請求項７に係る燃料電池システム運転方法は、前記電圧が所定の低電圧以下の場合に、前記燃焼排ガスを前記空気極へ供給する。

請求項７に係る燃料電池システム運転方法によれば、発電中の燃料電池の電圧が所定の低電圧以下の場合に、不純物を含んだ外部空気による影響を受けていると判断して、燃焼排ガスを空気極へ戻し、外部空気の取り込み量を減少させることができる。

請求項８に係る燃料電池システム運転方法は、前記電圧に応じて前記燃焼排ガスを前記空気極へ供給する流量を調整する。

請求項８に係る燃料電池システム運転方法によれば、発電中の燃料電池の電圧に応じて不純物を含んだ外部空気による影響の度合いを判断し、空気極へ供給する流量を調整することができる。

請求項９に係る燃料電池システム運転方法は、前記空気極へ送出する前に前記燃焼排ガスから水を除去する。

請求項９に係る燃料電池システム運転方法によれば、燃焼排ガスから水を除去するので、空気極への過剰な水の流入を抑制することができる。

請求項１０に係る燃料電池システム運転方法は、前記空気極から排出されるオフガスを前記空気極へ送出する。

請求項１０に係る燃料電池システム運転方法によれば、空気極からのオフガスを空気極へ戻すことができる。

本発明に係る燃料電池システム及び燃料電池システム運転方法によれば、燃焼排ガスを用いて、燃料電池の空気極に供給される空気の不純物を低減することができる。

第１実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。 第１実施形態に係る燃料電池システムの制御部関連の構成図である。 電圧と循環流量の関係を規定する循環流量調整テーブルの一例である。 循環調整処理のフローチャートである。 第２実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。 循環制御処理のフローチャートである。 第３実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。 第４実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態について、図面を参照して説明する。

燃料電池システム１０Ａは、ユーザ宅や、集合住宅、工場等に設置されている、発電システムである。

図１には、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１０Ａの主要構成の概略が示されている。本発明の実施形態に係る燃料電池システム１０Ａは、主要な構成として、燃料電池セルスタック１２、改質器１４、燃焼器１６、凝縮器１８、改質水タンク２０、イオン交換樹脂２２、空気極用フィルタ２４、燃焼器用フィルタ２６、及び制御部３０を備えている。

改質器１４には、原料ガス供給管Ｐ１が接続されており、原料ガス供給ブロワＢ１により、原料ガス供給管Ｐ１から原料ガスが改質器１４へ供給される。原料ガスとしては、改質が可能なガスであれば特に限定されず、炭化水素燃料を用いることができる。炭化水素燃料としては、メタン、都市ガス、天然ガス、ＬＰガス（液化石油ガス）、石炭改質ガス、低級炭化水素ガスなどが例示される。また、バイオガスを用いてもよい。

改質器１４では、原料ガスを改質し、水素を含む燃料ガスを生成する。改質器１４は、燃料電池セルスタック１２の燃料極１２Ａと接続されている。改質器１４で生成された燃料ガスは、燃料ガス管Ｐ２を介して燃料電池セルスタック１２の燃料極１２Ａに供給される。

燃料電池セルスタック１２は、積層された複数の燃料電池セルを有するセルスタックである。燃料電池セルスタック１２は、本発明における燃料電池の一例であり、個々の燃料電池セルは、電解質層（不図示）と、当該電解質層の表裏面にそれぞれ積層された燃料極１２Ａ、及び空気極１２Ｂと、を有している。なお、燃料電池セルスタック１２として、固体酸化物型燃料電池（SOFC）、溶融炭酸塩型燃料電池（MCFC）、固体高分子型燃料電池（PEFC）等、種々の燃料電池を適用することができる。本実施形態では、PEFCを例に説明する。

燃料電池セルスタック１２の空気極１２Ｂには、空気供給管Ｐ３の一端が接続されており、空気供給管Ｐ３には、空気供給ブロワＢ２が接続されている。空気供給管Ｐ３の空気供給ブロワＢ２よりも上流側には、空気極用フィルタ２４が設けられている。空気極１２Ｂには、空気極用フィルタ２４を通過した外部空気が空気供給ブロワＢ２により供給される。空気極用フィルタ２４により、外部空気の異物が除去される。燃料電池セルスタック１２では、燃料極１２Ａ及び空気極１２Ｂにおける発電反応により、発電され、電力が不図示の回路に出力され、回路に出力された電力の電圧が、電圧検知部１３により検知される。電圧検知部１３は、後述する制御部３０と接続されており、検知した電圧を制御部３０へ出力する。

燃料極１２Ａからは燃料極オフガス路Ｐ５へ燃料極オフガスが排出され、空気極１２Ｂからは空気極オフガス路Ｐ４へ空気極オフガスが排出される。燃料極オフガスには、発電反応で未反応の燃料ガスが含まれており、この燃料極オフガスは燃料極オフガス路Ｐ５から燃焼器１６へ供給されて燃焼に供される。空気極オフガスには、発電反応で未反応の酸素、発電反応で生成された水が含まれている。空気極オフガスは、空気極オフガス路Ｐ４で後述する燃焼排ガスと合流し、凝縮器１８へ送出される。

燃焼器１６は、改質器１４と隣接して設けられ、燃焼熱により改質器１４を加熱する。燃焼器１６には、燃焼用空気供給管Ｐ６の一端が接続されており、燃焼用空気供給管Ｐ６には、燃焼用空気供給ブロワＢ３が接続されている。燃焼用空気供給管Ｐ６の燃焼用空気供給ブロワＢ３よりも上流側には、燃焼器用フィルタ２６が設けられている。燃焼器１６には、燃焼器用フィルタ２６を通過した外部空気が、燃焼用空気供給ブロワＢ３により供給される。燃焼器用フィルタ２６により、外部空気の異物が除去される。燃焼器１６には、燃料極オフガス路Ｐ５から燃料極オフガスが供給され、燃焼用空気供給管Ｐ６からの空気に含まれる酸素との反応により燃料極オフガス中の可燃成分が燃焼する。

燃焼器１６には、燃焼排ガス路Ｐ７の一端が接続されており、燃焼排ガス路Ｐ７の他端は、空気極オフガス路Ｐ４と合流している。燃焼器１６から排出された燃焼排ガスは、空気極オフガスと合流して（以下、合流後のガスを「混合ガス」と称する）凝縮器１８へ送出される。

凝縮器１８には、空気極オフガス路Ｐ４の他端が接続され、混合ガス中の気相の水が凝縮され気液分離される。液相となった水は、流路Ｐ１１を経て、改質水タンク２０へ送出される。流路Ｐ１１には逆止弁１１が設けられている。

水が除去された混合ガスは、混合路Ｐ８へ送出される。混合路Ｐ８には、流量調整三方弁１９が設けられており、混合路Ｐ８は、循環流路Ｐ９と排出路Ｐ１０に分岐されている。循環流路Ｐ９の下流端は、空気供給管Ｐ３に、空気極用フィルタ２４よりも下流側且つ空気供給ブロワＢ２よりも上流側で接続されている。排出路Ｐ１０は、水除去後の混合ガスを外部に排出する。流量調整三方弁１９は、後述する制御部３０と接続されており、制御部３０からの信号に基づいて、循環流路Ｐ９へ送出する混合ガス量を調整する。

改質水タンク２０へ送出された水（液相）は、規定量が貯留され、規定を超える量が排出管Ｐ１３から外部に排出される。改質水タンク２０に貯留された水は、ポンプ２１の駆動により、改質水供給路Ｐ１２からイオン交換樹脂２２を経て改質器１４へ改質水として供給される。イオン交換樹脂２２は、イオン交換により、通過する水の不純物を除去する。

図２に示されるように、制御部３０は、ハードウェアとして、プロセッサ３２及びメモリ３４を備える。プロセッサ３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を有する。メモリ３４は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びストレージ等を有する。

ＲＯＭは、各種プログラム及び各種データを格納する。ＲＡＭは、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージは、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）等により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム及び各種データを格納する。ＲＯＭ又はストレージには、燃料電池システム１０Ａを制御するためのプログラムが格納されている。プロセッサ３２は、プログラム３５を読み出し、ＲＡＭを作業領域としてプログラム３５を実行する。

メモリ３４の記憶領域３６には、後述する循環流量調整テーブルＴ１、電圧検知部１３から出力された電圧データＤ、当該燃料電池システム１０の運転データ等が記憶される。

循環流量調整テーブルＴ１は、電圧検知部１３から出力された電圧データＤに応じて循環流路Ｐ９へ送出する混合ガス量（以下「循環流量Ｃ」と称する）を調整するためのものである。「循環流量Ｃ」は、一例として、図３に示されるように、電圧Ｖ２の時に循環流量Ｃ１で調整が開始され、電圧低下に比例して循環流量Ｃを増加させ、電圧Ｖ１の時に循環流量Ｃ２で調整することができる。電圧Ｖ２は、外部空気に混入する異物により影響を受けている時の電圧低下を考慮して設定される。すなわち、電圧データＤの電圧Ｖが電圧Ｖ２以下となった場合には、外部空気に混入する異物により影響を受けていると判断できる電圧である。電圧Ｖ２は電圧Ｖ１よりも大きい値で設定される。なお、電圧Ｖ１は、一例として、外部空気に混入する異物による電圧低下を超えた異常な低電圧に設定することができる。

また、調整終了電圧Ｖ３を設定し、後述する循環調整処理において、電圧ＶがＶ３を超えている場合に、空気極１２Ｂへの混合ガスの供給を停止する指標とする。電圧Ｖ３は、外部空気に混入する異物により影響を受けていないと判断できる電圧Ｖ２よりも大きい値で設定される。

プロセッサ３２は、機能的な構成として、循環流量調整部３８を備えている。循環流量調整部３８の機能部は、プロセッサ３２がプログラム３５を実行することにより実現される。

操作パネル４０は、表示器、ランプ、及び、スイッチ等を有している。操作パネル４０は、燃料電池システム１０Ａの動作及び設定等を変更できるスイッチを有している。通信器４２は、例えばモデムである。通信器４２は、ネットワークＮを通じて、燃料電池システム１０Ａを他の器機と通信可能に接続する機能を有する。

次に、本実施形態の燃料電池システム１０Ａの動作について説明する。

燃料電池システム１０Ａにおいては、原料ガス供給ブロワＢ１によって、原料ガスが改質器１４へ送出される。改質器１４では、改質反応により、原料ガスから水素を含む燃料ガスが生成される。燃料ガスは燃料ガス管Ｐ２を介して燃料電池セルスタック１２の燃料極１２Ａに供給される。燃料電池セルスタック１２の空気極１２Ｂには、空気極用フィルタ２４を通過して、異物が除去された外部空気が、空気供給ブロワＢ２により供給される。燃料電池セルスタック１２では、燃料極１２Ａ及び空気極１２Ｂにおける発電反応により、出力された電力の電圧が、電圧検知部１３により検知され、検知された電圧が制御部３０へ出力される。制御部３０では、受信した電圧データＤを記憶領域３６に記憶する。

制御部３０では、燃料電池システム１０Ａの運転中、図４に示す循環調整処理プログラムが読み出され、プロセッサ３２により実行される。

まず、ステップＳ１０で、記憶領域３６から最新の電圧データＤを読み出し、ステップＳ１１で、電圧がＶ３以上かどうかを判断する。電圧がＶ３以下の場合には、ステップＳ１２で、電圧がＶ２以上かどうかを判断する。電圧がＶ２以下の場合には、ステップＳ１４で、電圧がＶ１以上かどうかを判断する。電圧がＶ１よりも低いと判断された場合には、異常な低電圧であるとして、ステップＳ２０で異常を警告し、処理を終了する。異常の警告は、操作パネル４０への警告表示や、警告音の出力などで実行することができる。

ステップＳ１４で、電圧がＶ１以上と判断された場合には、電圧Ｖが、外部空気に混入する異物により影響を受けていると判断できるため、外部空気の取り込み量を減らすために、ステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６では、循環流量調整テーブルＴ１を参照し、読み出した電圧に応じた循環流量Ｃを決定する。そして、ステップＳ１８で、流量調整三方弁１９へ信号を出力して循環流量Ｃを調整する。これにより、適切な流量の混合ガスが空気極１２Ｂへ供給され、当該供給量に応じて外部空気の取り込み量を減少させることができる。

ステップＳ１９で運転終了の指示があったかどうかを判断し、運転終了指示があった場合には、本処理を終了する。運転継続の場合には、ステップＳ１０へ戻って処理を繰り返す。

ステップＳ１９での判断が否定された後、ステップＳ１０へ戻り、ステップＳ１１で、電圧がＶ３よりも大きいと判断された場合には、電圧Ｖが、空気極１２Ｂへの混合ガスの供給を停止する指標を超えているため、ステップＳ１３で、流量調整三方弁１９へ信号を出力して循環流量Ｃをゼロにする。そして、ステップＳ１０へ戻る。

ステップＳ１９での判断が否定された後、ステップＳ１０へ戻り、ステップＳ１１で判断が肯定された後、ステップＳ１２で、電圧がＶ２よりも大きいと判断された場合には、空気極１２Ｂへの混合ガスの供給を続けるため、ステップＳ１３を経由せずにステップＳ１０へ戻る。

このように、循環調整処理により、電圧Ｖに応じて循環流路Ｐ９へ送出する混合ガスの流量を調整することにより、適切な流量の混合ガスを空気極１２Ｂへ供給し、混合ガス中の酸素を空気極１２Ｂで利用することができる。これにより、混合ガスの当該供給量に応じた量の外部空気の取り込みを減少させることができる。

また、本実施形態では、混合ガスに含まれている水を凝縮器１８で除去して空気極１２Ｂへ供給するので、空気極１２Ｂへの過剰な水の流入を抑制することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では第１実施形態と同様の部分について同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施形態の燃料電池システム１０Ｂは、第１実施形態の燃料電池システム１０Ａの流量調整三方弁１９に代えて、循環流路Ｐ９に電磁弁４４Ａ、オリフィス４４Ｂを備えている。電磁弁４４Ａ、オリフィス４４Ｂ以外の構成については、図１に示される、第１実施形態の燃料電池システム１０Ａと同一である。

図５に示されるように、燃料電池システム１０Ｂは、循環流路Ｐ９に電磁弁４４Ａ、オリフィス４４Ｂを備えている。電磁弁４４Ａはオリフィス４４Ｂよりも上流側に設けられており、電磁弁４４Ａが開放状態の時、オリフィス４４Ｂにより、循環流路Ｐ９へ流れる混合ガスの流量が一定量になるように絞られている。循環流路Ｐ９へ流れる混合ガスの流量は、電圧Ｖの低下により必要とされる循環流量に設定されている。電磁弁４４Ａは、制御部３０と接続されており、制御部３０により開閉が制御される。

次に、本実施形態の燃料電池システム１０Ｂの動作について説明する。

制御部３０では、燃料電池システム１０Ｂの運転中、図６に示す循環制御処理プログラムが読み出され、プロセッサ３２により実行される。

まず、ステップＳ１０～ステップＳ１４については、第１実施形態と同様に実行される。ステップＳ１４で、電圧がＶ１以上と判断された場合には、電圧Ｖが、外部空気に混入する異物により影響を受けていると判断できるため、外部空気の取り込み量を減らすために、ステップＳ１５で電磁弁４４Ａを開放する。これにより、所定の循環流量の混合ガスが空気極１２Ｂへ供給され、当該供給量に対応した外部空気の取り込み量を減少させることができる。

ステップＳ１８で運転終了の指示があったかどうかを判断し、運転終了指示があった場合には、ステップＳ１９で電磁弁４４Ａを閉鎖して本処理を終了する。運転継続の場合には、ステップＳ１０へ戻って処理を繰り返す。

ステップＳ１８での判断が否定された後、ステップＳ１０へ戻り、ステップＳ１１で、電圧がＶ３よりも大きいと判断された場合には、電圧Ｖが、空気極１２Ｂへの混合ガスの供給を停止する指標を超えているため、ステップＳ１７で、電磁弁４４Ａへ信号を出力して電磁弁４４Ａを閉鎖する。そして、ステップＳ１０へ戻る。

ステップＳ１８での判断が否定された後、ステップＳ１０へ戻り、ステップＳ１１で判断が肯定された後、ステップＳ１２で、電圧がＶ２よりも大きいと判断された場合には、空気極１２Ｂへの混合ガスの供給を続けるため、ステップＳ１７を経由せずにステップＳ１０へ戻る。

このように、循環制御処理により、循環流路Ｐ９への混合ガスの供給有無を制御することにより、混合ガスを空気極１２Ｂへ供給し、当該供給量に応じた量の外部空気の取り込みを減少させることができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では第１、第２実施形態と同様の部分について同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施形態の燃料電池システム１０Ｃは、第１実施形態の燃料電池システム１０Ａの循環流路Ｐ９に代えて、燃焼排ガス循環流路Ｐ１４を備えている。また、流量調整三方弁１９に代えて、流量調整三方弁４６を備えている。これら以外の構成については、図１に示される、第１実施形態の燃料電池システム１０Ａと同一である。

図７に示されるように、燃焼排ガス路Ｐ７の中間部に分岐して、燃焼排ガス循環流路Ｐ１４が接続されている。燃焼排ガス循環流路Ｐ１４の下流端は、空気供給管Ｐ３の空気極用フィルタ２４よりも下流側且つ空気供給ブロワＢ２よりも上流側に接続されている。

燃焼排ガス路Ｐ７の燃焼排ガス循環流路Ｐ１４との接続部分には、流量調整三方弁４６が設けられている。流量調整三方弁４６は、制御部３０と接続されており、制御部３０からの信号に基づいて、燃焼排ガス循環流路Ｐ１４へ送出する燃焼排ガス量を調整する。

本実施形態の燃料電池システム１０Ｃについても、運転中に、第１実施形態と同様に、循環調整処理（図４参照）が実行される。このように、循環調整処理により、電圧Ｖに応じて燃焼排ガス循環流路Ｐ１４へ送出する燃焼排ガスの流量を調整することにより、燃焼排ガス中の酸素を空気極１２Ｂで利用することができる。これにより、燃焼排ガスの当該供給量に応じた量の外部空気の取り込みを減少させることができる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態では第１～第３実施形態と同様の部分について同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施形態の燃料電池システム１０Ｄは、第３実施形態の燃料電池システム１０Ｃの流量調整三方弁４６に代えて、燃焼排ガス循環流路Ｐ１４に電磁弁４８Ａ、オリフィス４８Ｂを備えている。電磁弁４８Ａ、オリフィス４８Ｂ以外の構成については、図７に示される、第３実施形態の燃料電池システム１０Ｃと同一である。

図８に示されるように、燃料電池システム１０Ｄは、燃焼排ガス循環流路Ｐ１４に電磁弁４８Ａ、オリフィス４８Ｂを備えている。電磁弁４８Ａはオリフィス４８Ｂよりも上流側に設けられており、電磁弁４８Ａは開放状態の時、オリフィス４８Ｂにより、燃焼排ガス循環流路Ｐ１４へ流れる燃焼排ガスの流量が一定量になるように絞られている。燃焼排ガス循環流路Ｐ１４へ流れる燃焼排ガスの流量は、電圧Ｖの低下により必要とされる循環流量に設定されている。電磁弁４８Ａは、制御部３０と接続されており、制御部３０により開閉が制御される。

本実施形態の燃料電池システム１０Ｄについても、運転中に、第２実施形態と同様に、循環制御処理（図６参照）が実行される。このように、循環制御処理により、燃焼排ガス循環流路Ｐ１４への燃焼排ガスの供給有無を制御することにより、燃焼排ガスを空気極１２Ｂへ供給し、当該供給量に応じた量の外部空気の取り込みを減少させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ 燃料電池システム
１２ 燃料電池セルスタック（燃料電池）
１２Ａ 燃料極
１２Ｂ 空気極
１６ 燃焼器
１８ 凝縮器（水除去部）
１９、４６ 流量調整三方弁（循環流量調整部）
２６ 燃焼器用フィルタ
３０ 制御部（循環流量調整部）
３８ 循環流量調整部
４４Ａ、４８Ａ 電磁弁（循環流量調整部）
４４Ｂ、４８Ｂ オリフィス（循環流量調整部）
Ｃ 循環流量
Ｄ 電圧データ
Ｐ４ 空気極オフガス路（空気極オフガス循環流路）
Ｐ６ 燃焼用空気供給管（燃焼空気導入路）
Ｐ９ 循環流路
Ｐ１４ 燃焼排ガス循環流路（循環流路）

Claims (10)

1. 燃料極へ供給される燃料ガスと空気極へ供給される空気により発電する燃料電池と、
   可燃ガスを燃焼させる燃焼器と、
   異物除去用のフィルタが設けられ、前記燃焼器へ前記フィルタを通過した外部空気を導入する燃焼空気導入路と、
   前記燃焼器からの燃焼排ガスを前記空気極へ送出する循環流路と、
   発電中の前記燃料電池の電圧が、外部空気に混入する異物により影響を受けていると判断できる電圧以下となった場合に、前記電圧に応じて、前記燃焼排ガスを前記循環流路へ送出する循環流量を増加させるように制御する、循環流量調整部と、
   を備えた燃料電池システム。
2. 前記循環流量調整部は、前記電圧が所定の低電圧以下の場合に、前記循環流路へ前記燃焼排ガスが送出されるように前記循環流量を制御する、
   請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記循環流量調整部は、前記電圧に応じて前記循環流量を調整する、
   請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム。
4. 前記循環流路に設けられ、前記燃焼排ガスから水を除去する水除去部、を備えた、
   請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
5. 前記空気極から排出されるオフガスを前記空気極へ送出する空気極オフガス循環流路、を備えた、
   請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
6. 燃料極へ供給される燃料ガスと空気極へ供給される空気により発電する燃料電池を備えた燃料電池システム運転方法であって、
   フィルタを通過した燃焼用空気を導入して可燃ガスを燃焼させる燃焼器からの燃焼排ガスを、発電中の前記燃料電池の電圧発電中の前記燃料電池の電圧が、外部空気に混入する異物により影響を受けていると判断できる電圧以下となった場合に、前記電圧に応じて増加させるように流量を調整し、前記空気極へ供給する、
   燃料電池システム運転方法。
7. 前記電圧が所定の低電圧以下の場合に、前記燃焼排ガスを前記空気極へ供給する、
   請求項６に記載の燃料電池システム運転方法。
8. 前記電圧に応じて前記燃焼排ガスを前記空気極へ供給する流量を調整する、
   請求項６または請求項７に記載の燃料電池システム運転方法。
9. 前記空気極へ送出する前に前記燃焼排ガスから水を除去する、
   請求項６～請求項８のいずれか１項に記載の燃料電池システム運転方法。
10. 前記空気極から排出されるオフガスを前記空気極へ送出する、
    請求項６～請求項９のいずれか１項に記載の燃料電池システム運転方法。