以下図面を参考にして本発明の好適な実施� ��態を詳細に説明する。
 図1は、本発明の燃料電池装置を備えてなる 燃料電池システムの構成の一例を示した構成 図である。このような燃料電池システムは、 本発明の燃料電池装置である発電を行なう発 電ユニット、熱交換後の湯水を貯湯する貯湯 ユニット、これらのユニット間を水が循環す るための循環配管から構成されている。
 図1に示す燃料電池装置は、天然ガスや灯油 等の原燃料(天然ガスの場合は被改質ガスに� �当)を供給する被改質ガス供給部2、被改質ガ スを改質するための改質触媒を内部に有する 改質部と、改質部に供給する水蒸気を生成す るための気化部とが一体的に構成されている 改質器4、酸素含有ガスを改質器4(改質部)と� �料電池(セル)1とに供給するための酸素含有� �ス供給部3を具備している。なお、改質部に� ��、部分酸化改質、オートサーマル改質およ� ��水蒸気改質の少なくとも1種の改質方法を行 なうことができる改質触媒が配置されている 。なお、図1においては改質器4を、改質触媒� ��有する改質部と改質部に供給する水蒸気を� ��成するための気化部とを一体的に構成して� ��る場合の例を示しているが、これら改質部� ��気化部とを別々に設けることも可能である� ��なお、以下の説明においては、改質部と気� ��部とを一体的に構成している改質器4を用い て説明する。
 ここで図1に示す燃料電池装置においては、 改質器4で水蒸気改質を行う場合に必要な水� �供給元として、燃料電池1より排気される排� ��スと水との熱交換により生じる凝縮水を主� ��用いる場合の例を示している。すなわち、� ��1に示す燃料電池装置においては、燃料電池 1の発電により生じた排ガス(排熱)と水とで熱 交換を行なう熱交換器13、熱交換により生成� ��れた凝縮水を貯水する凝縮水タンク19、熱� �換器13で生成された凝縮水を凝縮水タンク19� ��供給するための凝縮水供給管21が設けられ� �おり、凝縮水タンク19に貯水された水(凝縮� �)が、水ポンプ11により改質器4(気化部)に供� �される。
 なお、図1に示す燃料電池装置においては、 凝縮水タンク19に貯水される水の量が少ない� ��合に、外部から改質器4(気化部)に水(水道水 等)を供給することができるよう、水処理装� �Xが併設されている。ここで、水処理装置Xは 、水を浄化するための活性炭フィルタ装置7� �逆浸透膜装置8および浄化された水を純水に� ��るためのイオン交換樹脂装置9の各装置から 構成されており、これら各装置を水供給管5� �よりこの順で接続して配置している。さら� �、水供給管5には、水供給管5に供給される水 量を調整するための給水弁6が設けられてい� �。そして、イオン交換樹脂装置9にて生成さ� ��た純水は水タンク10に貯水され、水ポンプ11 により改質器4(気化部)に水が供給される。な お、図1においては、凝縮水タンク19と水タン ク10とがタンク連結管20にて連結されている� �態を示しており、水タンク10に貯水された凝 縮水または外部から供給され純水に処理され た水を水ポンプ11により改質器4(気化部)に供� ��する。なお図1においては、これら改質器4(� ��化部)に水を供給するためのユニットを、一 点鎖線により囲って示している。
 また詳細は図2に示すが、改質器4は、燃料� �池1とともにケーシング内に収納され、かつ� ��料電池セルの一端側の上方に配置されてい� ��。それにより、燃料電池セルに供給される� ��料ガス(改質ガス)または改質器4(改質部)で� �反応のガス(被改質ガス)を、燃料電池セルの 一方の端部側で燃焼させることにより、改質 器4(改質部および気化部)の温度をさらに上昇 させることができる。
 さらに、図1に示す燃料電池装置は、燃料電 池1にて発電された直流電力を交流電力に切� �替え外部負荷に供給するためのパワーコン� �ィショナ12が設けられており、このパワーコ ンディショナ12を系統電源(負荷)と接続する� �とで、燃料電池1の発電が開始されるととも� ��、負荷追従運転が開始されることとなる。
 そして、図1に示す燃料電池装置は、この被 改質ガス供給部2や酸素含有ガス供給部3、さ� ��にはパワーコンディショナ12等を制御する� �御装置14が設けられている。なお、各制御に ついては後述するものとし、制御装置14は各� ��御を行なう制御部を1つの収納容器に収納す る、もしくはそれぞれ別個の装置とすること ができる。
 さらに、図1においては、燃料電池1にて発� �された熱交換器13の出口に設けられ熱交換器 13の出口を流れる水(循環水流)の水温を測定� �るための出口水温センサ15が設けられており 、上述した各装置および後述する循環ポンプ 16を外装ケース内に収納することにより、発� ��ユニット(本発明の燃料電池装置)が構成さ� �ている。
 また貯湯ユニットは、熱交換後の湯水を貯� ��するための貯湯タンク18を具備して構成さ� �、さらに、熱交換器13と貯湯タンク18との間� ��水を循環させるための循環配管17が設けら� �ており、発電ユニット(燃料電池装置)、貯湯 ユニット、循環配管17をあわせて燃料電池シ� ��テムが構成される。なお、循環ポンプ16は� �環配管17に接続してもよい。
 なお、図中の矢印は、燃料ガス、酸素含有� ��ス、水の各流れ方向を示したものであり、� ��た破線は制御装置14に伝送される主な信号� �路、または制御装置14より伝送される主な信 号経路を示している。また、同一の構成につ いては同一の番号を付するものとし、以下同 様である。
 また、燃料電池セルとしては、各種燃料電� ��セルが知られているが、燃料電池を小型化� ��る上で、固体酸化物形燃料電池セルとする� ��とができる。それにより、燃料電池のほか� ��燃料電池の動作に必要な補機類を小型化す� ��ことができ、燃料電池装置を小型化するこ� ��ができる。またあわせて、家庭用燃料電池� ��求められる変動する負荷に追従する負荷追� ��運転を行なうことができる。
 図2は、本発明の燃料電池装置を構成する部 材である燃料電池モジュール22の一例を示す� ��観斜視図である。燃料電池モジュール22は� �直方体状のケーシング23の内部に、複数の燃 料電池セル24を並設して電気的に直列に接続� ��てなるセルスタック25を収納する。図2にお� ��ては、燃料電池セル24として、燃料電池セ� �24の内部を長手方向に燃料ガス(水素含有ガ� �)が流れる中空平板型の燃料電池セル24を例� �している。
 そして、セルスタック25の上部、すなわち� �料電池セル24の一方の端部(上端部)の上方に� ��質器4が配置されている。なお図2において� �、改質器4は改質部と気化部を一体的に構成� ��ている改質器4を示している。それにより、 燃料電池セル24に供給される未反応の燃料ガ� ��や改質器で改質されなかった被改質ガスと� ��素含有ガス供給部3によりケーシング23内に� ��給される酸素含有ガスとを燃料電池セル24� �一方の端部側(改質器4側)で燃焼させること� �でき、その燃焼により生じる燃焼熱により� �質器4(改質部および気化部)を加熱すること� �できる。
 なお、改質器4はU字型の形状をしており、� �改質ガス、酸素含有ガス、水(水蒸気)を供給 するための供給管28が接続されている改質器4 の一端側に気化部が配置され、つづいて改質 部が配置されている。そして、この供給管28� ��り供給された被改質ガスが、改質器4(改質� �)内に配置された改質触媒(詳細は図3で示す)� ��より改質されて改質ガス(燃料ガスである水 素含有ガス)となる。改質器4(改質部)にて生� �された燃料ガスは、燃料電池セル24に供給す るためのマニホールド26に燃料ガス供給管29� �通じて供給される。
 ここで、セルスタック25は、改質器4(改質部 )にて生成された燃料ガス(水素含有ガス)を燃 料電池セル24に供給するためのマニホールド2 6の上面に立設されており、改質器4(改質部)� �生成された燃料ガスが、マニホールド26を介 して燃料電池セル24に供給される。そして、� ��れらの構成により燃料電池セルスタック装� ��27が構成されている。
 なお、図2においては、ケーシング23の一部( 前面および後面)を取り外し、内部に収納さ� �ている燃料電池セルスタック装置27を後方に 取り出した状態を示している。ここで、図2� �示した燃料電池モジュール22においては、燃 料電池セルスタック装置27を、ケーシング23� �にスライドさせて収納することが可能であ� �。
 なお、供給管28は被改質ガス、酸素含有ガ� �、水(水蒸気)を供給することができればよく 、たとえば、被改質ガス、酸素含有ガス、水 (水蒸気)のそれぞれを供給するための供給管� ��設ける(すなわち3本の供給管を設ける)ほか� ��たとえば二重管や三重管とすることもでき� ��。
 図3は、図2に示したU字型の改質器4のうち供 給管28が接続されている側を一部抜粋して拡� ��して示した断面図である。なお、図3におい ては、改質器4(気化部)に水を供給するための 水供給管5と、被改質ガスおよび酸素含有ガ� �を供給するためのガス供給管30が接続されて いる場合を示している。なお、図3において� �ス供給管30は、被改質ガスと酸素含有ガスを 混合して改質器4(気化部)に供給する場合を示 しているが、それぞれを別個に供給するよう 別々の供給管とすることもできるほか、二重 管とすることもできる。
 なお図3においては、改質器4は、水供給管5� ��より供給される水を気化するための気化部3 1および改質反応を行なう改質部32を一体的に 構成しており、気化部31および改質部32は、� �気性のある壁33で分離されている。ここで、 水供給管5は気化部31の内部まで挿入されてい る。それにより、気化部31に挿入されている� ��供給管5を水が流れる間に水蒸気に気化され 、気化部31には水蒸気が供給されることとな� ��。なお、水供給管5より供給される水を気化 部31内に滴下して、その滴下された水を気化� ��31内で水蒸気に気化することもできる。こ� �で、気化部31と改質部32を一体的に構成した� ��質器4においては、気化部31と改質部32の入� �の温度はほぼ同一の温度となる。なお、改� �部32には、水蒸気および/または酸素含有ガ� �と、被改質ガスとを混合し、被改質ガスを� �素含有ガスに改質するための改質触媒34が配 置されている。
 このような、改質触媒34としては、それ自� �公知のものを使用することができ、たとえ� �球体状のAl ₂ O ₃ 、ZrO ₂ 等の表面にRu、Ptのような金属を担持して構� �された貴金属触媒や、球体状のAl ₂ O ₃ 、ZrO ₂ 等の表面にNi等の金属を担持して構成された� ��金属触媒を用いることができ、これらを混� ��して配置することも可能である。なお、卑� ��属触媒と貴金属触媒とを混合して配置する� ��合には、改質部32の入口付近(気化部31側)に� ��金属触媒を配置し、その後側に(改質部32の� ��口側にむけて)卑金属触媒を配置することも 可能である。
 また、気化部31および改質部32を一体的に構 成したことから、改質部32に供給される被改� ��ガスや酸素含有ガスは、気化部31を介して� �質部32に供給されることとなる。
 ここで、図2および図3に示した構成を有す� �燃料電池装置の起動時における改質反応に� �いて以下に詳述する。図4は、制御装置14の� �御動作を説明するためのフローチャートで� �る。本発明の燃料電池装置においては、燃� �電池装置の起動時における改質部32および気 化部31の温度にあわせて、改質部32での改質� �応を制御する。
 具体的には、燃料電池装置の起動時におけ� ��改質部32の温度が、水蒸気改質可能温度未� �の場合においては、制御装置14は、改質部32� ��の改質反応として、部分酸化改質、オート� ��ーマル改質および水蒸気改質の順で順次行� ��われる第1の制御(ステップS1-S2-S1-S3-S4-S3-S5-S6 -S5-S7)を行なうように、被改質ガス供給部2、� ��素含有ガス供給部3および水供給部(たとえ� �水ポンプ11等)を制御する。なお、酸素含有� �ス供給部3としては、燃料電池セル24(ケーシ� ��グ23)に酸素含有ガスを供給するための燃料� ��池セル用酸素含有ガス供給部を併用して用� ��ることもできる。なお、以降の説明におい� ��は、改質部32およびケーシング23に酸素含有 ガスを供給する手段として、酸素含有ガス供 給部3を併用して用いる場合にて説明する。
 まず燃料電池装置の起動時における改質部3 2の温度が水蒸気改質可能温度未満、特には� �分酸化改質可能温度未満の場合(たとえば、� ��料電池装置の初期起動時や、燃料電池装置� ��長期間停止していた場合などの改質部32が� �温である場合等、ステップS1のYES)において� �、燃料電池セル24に供給される未反応のガス (被改質ガス)と酸素含有ガス供給部3によりケ ーシング23内(燃料電池セル24)に供給される酸 素含有ガスとを燃料電池セル24の一方の端部� ��(改質器4側)で燃焼させることで生じる燃焼� ��により改質器4を加熱する(ステップS2)。こ� �とき、被改質ガスと酸素含有ガスを所定比� �で混合した混合ガスを燃料電池セル24に供給 し、一方の端部側で燃焼させることもできる 。なお、ヒータ等の加熱手段を用いて改質器 4を加熱することも可能であり、両者を併用� �て改質器4を加熱することも可能である。そ� ��により、改質部32および気化部31の温度が上 昇する。この状態においては、制御装置14は� ��質部32に被改質ガスを供給する被改質ガス� �給部2より被改質ガスを供給する制御を行う� ��ともに、酸素含有ガス供給部3よりケーシン グ23(燃料電池セル24)に酸素含有ガスを供給す る制御を行なう。なお、被改質ガスを供給す るための被改質ガス供給部2としてはたとえ� �ガスポンプ等があげられ、酸素含有ガスを� �給するための酸素含有ガス供給部3としては� ��素含有ガス供給ブロアー等があげられる。
 そして、改質部32の温度が部分酸化改質可� �温度(ステップS1のNO)で、かつ水蒸気改質可� �温度未満となった場合(ステップS3のYES)には� ��改質部32にて部分酸化改質を行なうように� �御する(ステップS4)。すなわち、制御装置14� �、気化部31を介して改質部32に被改質ガスを� ��給する被改質ガス供給部2より被改質ガスを 供給する制御を行うとともに、酸素含有ガス 供給部3より改質部32(気化部31を介して)およ� �ケーシング23内(燃料電池セル24)に酸素含有� �スを供給する制御を行なう。
 それにより、改質部32にて、被改質ガス供� �部2により気化部31を介して供給される被改� �ガスと、酸素含有ガス供給部3により気化部3 1を介して供給される酸素含有ガスとで部分� �化改質を行なうことができる。
 ここで部分酸化改質は発熱反応であるため� ��部分酸化改質開始後は、その反応熱により� ��質部32の温度を上昇させることができる。� �れゆえ、たとえばヒータ等の加熱手段を停� �することも可能である。なお、燃料電池セ� �24の一方の端部側での燃焼反応は、燃料電池 セル24の温度上昇や温度維持のため、さらに� ��燃料ガスや未反応のガス(被改質ガス)等が� �気されることを抑制すべく、燃焼を継続し� �行なう必要がある。
 そして、改質部32の温度が水蒸気改質可能� �度(ステップS3のNO)で、かつ気化部31の温度が 所定の水蒸気量を生成可能な温度未満となっ た場合(ステップS5のYES)には、部分酸化改質� �伴う反応熱と燃料電池セル24の一方の端部側 での燃焼熱により、改質部32が過剰に加熱さ� ��ないよう、また効率よく改質反応を行なう� ��とができるよう、部分酸化改質と水蒸気改� ��とを併用して改質反応を行なうオートサー� ��ル改質に切り替える制御を行なう(ステップ S6)。
 オートサーマル改質の状態においては、制� ��装置14は被改質ガス供給部2より気化部31を� �して改質部32に被改質ガスを供給する制御を 行ない、同様に、酸素含有ガス供給部3より� �気化部31を介して改質部32に酸素含有ガスを� ��給するよう、さらにはケーシング23内(燃料� ��池セル24)に酸素含有ガスを供給する制御を� ��なうとともに、水供給部より気化部31に水� �供給する制御を行なう。
 なおこの場合において、熱交換器13での熱� �換により生じる凝縮水は十分量が生成され� �いない場合があり、その場合、気化部31に供 給する水としては、水処理手段Xにて処理さ� �た水(純水)が貯水された水タンク10中の水(純 水)を気化部31に供給することができる。なお 、水処理手段Xを具備しない燃料電池装置に� �いては、水タンク10(凝縮水タンク19)に、燃� �電池装置の外部より気化部31に供給すること が可能な純度を有する純水を注水して、その 水を水ポンプ11により気化部31に供給するこ� �も可能である。
 なお、気化部31における所定の水蒸気量を� �成可能な温度とは、改質部32にて水蒸気改質 のみを行なう場合において、水蒸気改質だけ を行なうために必要な所定の水蒸気量を生成 可能な温度をいう。ここで、所定の水蒸気量 を生成可能な温度とは、被改質ガスの供給量 等により適宜設定でき、たとえば200~300℃以� �とすることができる。なお、気化部31におけ る所定の水蒸気量を生成可能な温度は、気化 部31内を被改質ガスが流れる場合には、被改� ��ガスが熱分解等を生じない温度に設定する� ��とが好ましく、また改質部32に配置される� �質触媒に悪影響を与えない温度に設定する� �とが好ましい。
 そして、改質部32の温度が水蒸気改質可能� �度(ステップS3のNO)で、かつ気化部31の温度が 所定の水蒸気量を生成可能な温度となった場 合(ステップS5のNO)には、最も効率よく改質反 応を行なうことができる、すなわち最も水素 生成量が多くなる水蒸気改質に切り替えて改 質反応を行なう(ステップS7)。
 水蒸気改質においては、制御装置14は、被� �質ガス供給部2を気化部31を介して改質部32に 被改質ガスを供給する制御を行ない、水供給 部を気化部31に水を供給する制御を行なう。� ��た、酸素含有ガス供給部3の制御としては、 ケーシング23内(燃料電池セル24)に酸素含有ガ スを供給するが、気化部31を介して改質部32� �供給されていた酸素含有ガスは停止するよ� �に制御する。
 それにより、改質部32においては水蒸気改� �だけを行うこととなり、最も効率よい改質� �応を行なうことができる。そして、あわせ� �燃料電池セル24の温度が上昇し、燃料電池セ ル24の温度が発電開始可能な温度となると、� ��料電池装置の起動処理が完了し、燃料電池� ��ル24での発電が開始される(すなわち定常運� ��を行なう)。
 なお、部分酸化改質可能温度、水蒸気改質� ��能温度は、改質部32に配置される改質触媒� �種類や特性、また改質部32に供給される原燃 料種に基づいて適宜設定することができる。
 ここで、たとえば改質触媒としてNi系改質� �媒を用い、原燃料(被改質ガス)として都市ガ スを用いる場合においては、部分酸化改質可 能温度は250~300℃以上、水蒸気改質可能温度� �350~450℃以上とすることができる。なお、気� ��部31における所定の水蒸気量を生成可能な� �度とは、前述したとおり200~300℃以上とする� ��とができる。
 また、たとえば改質触媒としてRu系改質触� �を用いる場合においては、部分酸化改質可� �温度は200~300℃以上、水蒸気改質可能温度は3 00~450℃以上とすることができる。なお、気化 部31における所定の水蒸気量を生成可能な温� ��とは、前述したとおり200~300℃以上とするこ とができる。
 なお、これらの温度は改質部(改質触媒)の� �ーク温度を示しており、温度センサ(熱電対� ��)の温度測定部位が改質部内に位置するよう に配置することが好ましい。なお、改質部で の温度測定部位によっては、計測される温度 にピーク温度と若干の差が生じる場合がある 。そのため、上述の例において、部分酸化改 質可能温度および水蒸気改質可能温度は、上 述の温度範囲に限定されるものではない。
 ところで、燃料電池装置はその運転に伴い� ��定期的なメンテナンスや故障等により燃料� ��池装置の稼動を停止しなければならない場� ��があり、その場合に、たとえば数分~数時間 (場合によっては数日)にわたって燃料電池装� ��を停止する場合がある。
 一方、燃料電池装置のメンテナンスや故障� ��直った後は、再び燃料電池装置を起動する� ��ととなる。ここで、燃料電池装置を停止し� ��いる間に改質部32の温度が下がることとな� �が、燃料電池装置の停止時間によっては、� �質部32の温度が高いままの状態の場合がある 。
 この状態で燃料電池装置を起動(再起動)す� �場合に、上述した第1の制御における改質反� ��を開始する、すなわち部分酸化改質から改� ��反応を開始すると、被改質ガス供給部2より 供給される被改質ガスが、改質部32内に供給� ��れた(もしくは供給される過程で)直後に急� �に温度が上昇するおそれがある。そして、� �改質ガスの温度が急激に上昇すると、被改� �ガスの分解が早くおこり、被改質ガス中の� �分である炭素が析出するおそれがある。
 ここで、被改質ガス中の成分である炭素が� ��出すると、燃料電池セル24が劣化するおそ� �がある。また場合によっては、燃料電池セ� �24の一方の端部側での燃料ガスや未反応のガ ス(被改質ガス)を燃焼させるための着火が困� ��となるおそれがある。
 さらには、燃料電池装置を起動(再起動)す� �場合に、改質部32の温度が高い状態で部分酸 化改質を行なうと、改質部32が高温となりや� ��くなる。それにより、改質触媒34が焼結等� �生じることで劣化しやすくなり、改質触媒34 の寿命が短くなるといったおそれがある。
 それゆえ、本発明においては、燃料電池装� ��の起動時における改質部32の温度が水蒸気� �質可能温度(ステップS1のNOかつステップS3のN O)で、かつ気化部31の温度が所定の水蒸気量� �生成可能な温度未満の場合(ステップS5のYES)� ��は、制御装置14は、改質部32の改質反応を、 オートサーマル改質および水蒸気改質の順で 順次行なう第2の制御(ステップS1-S3-S5-S6-S5-S7)� ��行なうように、被改質ガス供給部2、酸素含 有ガス供給部3および水供給部を制御する。
 それにより、吸熱反応である水蒸気改質を� ��むオートサーマル改質から改質反応を開始� ��ることにより、改質部32の温度が急激に上� �することを抑制するもしくは改質部32の温度 を下げることができ、改質部32に供給される� ��改質ガスの温度が急激に上昇することを抑� ��することができる。
 それにより、燃料電池装置の起動時に、被� ��質ガスの成分である炭素が析出することを� ��制することができ、燃料電池セル24の劣化� �抑制することができる。また、燃料電池セ� �24の一方の端部側での着火を容易に行うこと ができる。
 さらに、部分酸化改質を回避して改質反応� ��行なうことにより、改質部32が高温となる� �とを抑制することができることから、改質� �媒34の劣化を抑制することができる。
 また、燃料電池装置の起動時における改質� ��32の温度が水蒸気改質可能温度(ステップS1� �NOかつステップS3のNO)で、かつ気化部の温度� ��所定の水蒸気量を生成可能な温度である場� ��(ステップS5のNO)には、制御装置14は、改質� �32の改質反応を、水蒸気改質にて行なう第3� �制御(ステップS1-S3-S5-S7)を行なうように、被� ��質ガス供給部2、酸素含有ガス供給部3およ� �水供給部を制御する。
 それにより、上述した第2の制御と同様に、 燃料電池装置の起動時に、被改質ガスの成分 である炭素が析出することを抑制することが でき、燃料電池セル24の劣化を抑制すること� ��できる。また、燃料電池セル24の一方の端� �側での着火を容易に行うことができる。さ� �に、部分酸化改質を回避することができる� �とから、燃料電池装置の起動時において改� �部が高温になることを抑制でき、それによ� �改質触媒34の劣化を抑制することができる。
 なお、第2の制御、第3の制御を行なう場合� �おいて、被改質ガス供給部2、酸素含有ガス� ��給部3および水供給部の制御は、上述した第 1の制御の場合と同様に行なうことができる� �
 ここで、第2の制御におけるオートサーマル 改質を行なう場合に、高酸素比のオートサー マル改質を行なうと、部分酸化改質と同様に 改質部4が高温になりやすくなるため、第2の� ��御におけるオートサーマル改質を行なうに� ��たり、改質部4に供給される酸素含有ガスを 少なくすることができる。
 すなわち、制御装置14は、第1の制御におけ� ��オートサーマル改質を行なうときの被改質� ��ス供給量と第2の制御におけるオートサーマ ル改質を行なうときの被改質ガス供給量を一 定とし、かつ第2の制御におけるオートサー� �ル改質を行なうときの改質部4に供給する被� ��質ガス供給量に対する酸素含有ガス供給量� ��割合(以下、O ₂ /Cと表す)が、第1の制御におけるオートサー� �ル改質を行なうときのO ₂ /Cよりも小さくなるように、被改質ガス供給� ��2および酸素含有ガス供給部3を制御するこ� �ができる。なおここで、被改質ガス供給量� �、流量計等により測定される値としてもよ� �、また被改質ガスに含有される炭素(C)の量� �してもよい。以降の説明においては、被改� �ガス供給量を、被改質ガスに含有される炭� �(C)の量として説明する。
 具体的には、第1の制御におけるオートサー マル改質を行なうときの被改質ガス供給量と 第2の制御におけるオートサーマル改質を行� �うときの被改質ガス供給量が一定となるよ� �に被改質ガス供給部2を制御する。あわせて� ��第1の制御におけるオートサーマル改質を行 なうときのO ₂ /Cは炭素析出の発生を抑制するため0.4~1.0にな るように酸素含有ガス供給部3を制御する。� �して、第2の制御におけるオートサーマル改� ��を行なうときのO ₂ /Cは第1の制御におけるO ₂ /Cよりも小さくなればよいが、改質触媒34の� �化をより抑制するにあたり、第2の制御にお� ��るオートサーマル改質を行なうときのO ₂ /Cを第1の制御におけるオートサーマル改質を 行なうときのO ₂ /Cの半分以下とするように酸素含有ガス供給� ��3を制御することが好ましい。それゆえ、た とえば第1の制御におけるオートサーマル改� �を行なうときのO ₂ /Cが0.6である場合には、第2の制御におけるオ ートサーマル改質を行なうときのO ₂ /Cを0.3とするように酸素含有ガス供給部3を制 御することが好ましい。
 それにより、燃料電池装置の起動時に第2の 制御を行うときに、改質触媒34が高温となる� ��とを抑制でき、改質触媒34が劣化すること� �抑制できる。
 また、燃料電池装置の起動時において、第2 の制御または第3の制御を行なう場合に、制� �装置14は、第2の制御におけるオートサーマ� �改質を行なうときの改質部32に供給する水蒸 気量を、第1の制御におけるオートサーマル� �質を行なうときの改質部32に供給する水蒸気 量よりも多くなるように制御するとともに、 第3の制御における水蒸気改質を行なうとき� �改質部32に供給する水蒸気量を、第1の制御� �おける水蒸気改質を行なうときの改質部32に 供給する水蒸気量よりも多くなるように水供 給部を制御することもできる。したがって、 燃料電池装置の起動時に第2の制御または第3� ��制御を行なうときに、改質部32の温度が急� �に上昇することを抑制でき、改質部32に供給 される被改質ガスが急激に温度上昇すること を抑制できる。それにより、燃料電池装置の 起動時に第2の制御または第3の制御を行なう� ��きに、被改質ガスの成分である炭素の析出� ��抑制することができ、燃料電池セル24の劣� �を抑制することができることから、効率よ� �燃料電池装置を起動することができる。
 すなわち、第2の制御におけるオートサーマ ル改質を行なうときの改質部32に供給する被� ��質ガスの量に対する水量(水蒸気量)(以下、S /Cと表す)を、第1の制御におけるオートサー� �ル改質を行なうときのS/Cよりも大きい割合� �するとともに、第3の制御における水蒸気改� ��を行なうときの改質部32に供給するS/Cを、� �1の制御における水蒸気改質を行なうときの� ��質部32に供給するS/Cよりも大きい割合とす� �ことで、改質部32の温度(入口温度)を下げる� ��とができ、改質部4に供給される被改質ガス が急激に温度上昇することを抑制できる。
 ここで、第1の制御におけるS/Cの割合は、炭 素析出を抑制しかつ燃料電池セルの性能劣化 のために1.5~3.5の範囲となるのが好ましい。� �れゆえ、たとえば第1の制御におけるオート� ��ーマル改質または水蒸気改質を行なうとき� ��S/Cが3.0である場合には、第2の制御における オートサーマル改質を行なうときのS/Cまたは 第3の制御における水蒸気改質を行なうとき� �S/Cを4.0とすることが好ましい。
 それにより、被改質ガスの成分である炭素� ��析出を抑制することができることから、燃� ��電池セル24の劣化を抑制できる。それによ� �、効率よく燃料電池装置を起動することが� �きる。
 さらに、燃料電池装置の起動時において、� ��2の制御または第3の制御を行なう場合に、� �御装置14は、第2の制御におけるオートサー� �ル改質を行なうときの改質部32に供給する被 改質ガス供給量を、第1の制御におけるオー� �サーマル改質を行なうときの改質部32に供給 する被改質ガス供給量よりも少なくなるよう に被改質ガス供給部を制御するとともに、第 3の制御における水蒸気改質を行なうときの� �質部32に供給する被改質ガス供給量を、第1� �制御における水蒸気改質を行なうときの改� �部32に供給する被改質ガス供給量よりも少な くなるように被改質ガス供給部を制御するこ ともできる。したがって、燃料電池セル24の� ��方の端部側における燃料ガスや未反応のガ� ��(被改質ガス)の燃焼に伴う熱量が減少する� �ともに、オートサーマル改質においては改� �部32での発熱量を減らすことができる。それ ゆえ、燃料電池装置の起動時に第2の制御ま� �は第3の制御を行なうときに、改質部32の温� �が急激に上昇することを抑制することがで� �る。それにより、改質部32に供給される被改 質ガスが急激に温度上昇することを抑制でき る。それにより、燃料電池装置の起動時に第 2の制御または第3の制御を行なうときに、被� ��質ガスの成分である炭素の析出を抑制する� ��とができ、燃料電池セル24の劣化を抑制す� �ことができることから、効率よく燃料電池� �置を起動することができる。
 上述したのと同様に、改質部32の温度(入口� ��度)を下げることにより、改質部32に供給さ� ��る被改質ガスが急激に温度上昇することを� ��制できる。そのため、改質部32に供給する� �改質ガスの供給量を減らすことにより、改� �部32でオートサーマル改質を行なう場合にお いては、改質部32での発熱量を減らすことが� ��きる。また、被改質ガスの供給量を減らす� ��とにより、燃料ガスや未反応のガス(被改質 ガス)の量を減らすことができ、あわせて燃� �電池セル24の一方の端部側での燃焼熱量も減 らすことができる。それにより、改質部32の� ��度が急激に上昇することを抑制でき、被改� ��ガスの成分である炭素の析出を抑制するこ� ��ができることから、燃料電池セル24の劣化� �抑制でき効率よく燃料電池装置を起動する� �とができる。
 なお、具体的には第1の制御における被改質 ガスの供給量が1.5~4.0L/minである場合には、第 2の制御における被改質ガスの供給量または� �3の制御における被改質ガスの供給量を第1の 制御における被改質ガスの供給量に対して7� �程度である1.0~3.0L/minとすることができる。� �れゆえ、たとえば第1の制御におけるオート� ��ーマル改質または水蒸気改質を行なうとき� ��被改質ガスの供給量が3.0L/minである場合に� �、第2の制御におけるオートサーマル改質を� ��なうときの被改質ガスの供給量または第3の 制御における水蒸気改質を行なうときの被改 質ガスの供給量を2.0L/minとすることができる� ��
 さらに、改質部32の温度が急激に上昇する� �とを抑制するにあたり、改質部32を外側から 冷却することもできる。すなわち、燃料電池 装置が燃料電池セル24に酸素含有ガスを供給� ��る燃料電池セル用酸素含有ガス供給部を具� ��するとともに、制御装置14が、第2の制御に� ��けるオートサーマル改質を行なうときの燃� ��電池セル24に供給する酸素含有ガス量を、� �1の制御におけるオートサーマル改質を行な� ��ときの燃料電池セル24に供給する酸素含有� �ス量よりも多くなるように燃料電池セル用� �素含有ガス供給部を制御するとともに、第3� ��制御における水蒸気改質を行なうときの燃� ��電池セル24に供給する酸素含有ガス量を、� �1の制御における水蒸気改質を行なうときの� ��料電池セル24に供給する酸素含有ガス量よ� �も多くなるよう燃料電池セル用酸素含有ガ� �供給部を制御することで、改質部32の温度が 急激に上昇することを抑制できる。それによ り、被改質ガスの成分である炭素の析出を抑 制することができることから、燃料電池セル 24の劣化を抑制でき、効率よく燃料電池装置� ��起動することができる。なお、燃料電池セ� ��用酸素含有ガス供給部は、燃料電池装置の� ��型化の観点より、改質部32(気化部31)に酸素� ��有ガスを供給するための酸素含有ガス供給� ��3を併用することが好ましい。
 なお、具体的には第1の制御における燃料電 池セル用酸素含有ガスの供給量が20~60L/minで� �る場合には、第2の制御における燃料電池セ� ��用酸素含有ガスの供給量または第3の制御に おける燃料電池セル用酸素含有ガスの供給量 を30~80L/minとすることができる。それゆえ、� �とえば第1の制御におけるオートサーマル改� ��または水蒸気改質を行なうときの燃料電池� ��ル用酸素含有ガスの供給量が50L/minである場 合には、第2の制御におけるオートサーマル� �質を行なうときの燃料電池セル用酸素含有� �スの供給量または第3の制御における水蒸気� ��質を行なうときの燃料電池セル用酸素含有� ��スの供給量を60L/minとすることができる。
 以上、本発明について詳細に説明したが、� ��発明は上述の実施の形態に限定されるもの� ��はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内� ��おいて、種々の変更、改良等が可能である� ��
 たとえば、制御装置14は上述した各制御の� �ち、2つ以上の制御を同時に行なうことも可� ��である。それにより、より効率的に被改質� ��スからの炭素の析出を抑制できるとともに� ��改質触媒34の劣化をより抑制することがで� �る。
 本発明の燃料電池装置は、燃料電池装置の� ��動時における改質部の温度に応じて、改質� ��での改質反応として、部分酸化改質、オー� ��サーマル改質および水蒸気改質の順で順次� ��なう第1の制御、オートサーマル改質および 水蒸気改質の順で順次行なう第2の制御およ� �水蒸気改質にて行なう第3の制御のうちいず� ��かを行なうことにより、燃料電池装置の起� ��時における改質部の温度が水蒸気改質可能� ��度の場合に、改質部に供給される被改質ガ� ��の温度が急激に上昇することを抑制でき、� ��改質ガスの成分である炭素が析出すること� ��抑制することができる。それにより、燃料� ��池セルの劣化を抑制することができ、効率� ��く燃料電池装置を起動することができる。� ��らに、第2の制御または第3の制御を行なう� �きには、部分酸化改質を行なうことなく、� �ートサーマル改質もしくは水蒸気改質より� �質反応が開始されることから、燃料電池装� �の起動時において改質部が高温になること� �抑制でき、それにより改質触媒の劣化を抑� �することができる。
 本発明は、その精神または主要な特徴から� ��脱することなく、他のいろいろな形態で実� ��できる。したがって、前述の実施形態はあ� ��ゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範� ��は特許請求の範囲に示すものであって、明� ��書本文には何ら拘束されない。さらに、特� ��請求の範囲に属する変形や変更は全て本発� ��の範囲内のものである。