JP5353133B2 - 発電システム - Google Patents
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Description
本発明は、燃料から改質された水素により発電する発電システムに関する。
近年、環境問題への関心の高まりからエネルギー変換効率の高い燃料電池に注目が集まっている。燃料電池は燃料もしくは燃料から生成された水素と大気中の酸素を電気化学的に反応させて電力を生成する装置である。携帯機器向けの電源用としてはメタノール水溶液を改質反応により水素に変換して燃料電池を発電させる改質型やメタノール水溶液を直接燃料電池に供給して発電させる直接メタノール型が主流となっている。この中でも改質型は高い出力密度と発電効率により注目が集まっている。
このような改質型燃料電池の発電システムの一例について説明する。燃料カートリッジに貯蔵されたメタノール水溶液は気化器により気体となり、後段の触媒が搭載されている改質器で水素を主成分とし、二酸化炭素及び一酸化炭素を微量に含む改質ガスが生成される。改質ガスのうち一酸化炭素は燃料電池の電極触媒への被毒物質となるため、一酸化炭素除去器により、一酸化炭素濃度が低減される。これにより、水素を主成分とし一酸化炭素濃度が低減された燃料ガスが一酸化炭素除去器から送られ、燃料電池に供給される。そして、燃料極においては、電気化学反応式（Ａ）に示すように、改質ガス中の水素が燃料極の触媒微粒子の作用を受けて水素イオンと電子とに分離する。水素イオンは固体高分子電解質膜を通じて酸素極に伝導し、電子は燃料極により取り出される。
Ｈ２→２Ｈ+＋２ｅ-・・・（Ａ）
Ｈ２→２Ｈ+＋２ｅ-・・・（Ａ）
燃料極により取り出された電子は、燃料極及び酸素極にそれぞれ接続されたアノード集電極及びカソード集電極及びアノード集電極及びカソード集電極と接続された外部負荷を介して、酸素極に到達する。酸素極においては、電気化学反応式（Ｂ）に示すように、空気中の酸素と、固体高分子電解質膜を通過した水素イオンと、酸素極に到達した電子とが反応して水が生成される。
２Ｈ+＋１／２Ｏ２＋２ｅ-→Ｈ２Ｏ・・・（Ｂ）
以上のように、上記（Ａ）、（Ｂ）に示す電気化学反応が起こることにより電力が生成される。
２Ｈ+＋１／２Ｏ２＋２ｅ-→Ｈ２Ｏ・・・（Ｂ）
以上のように、上記（Ａ）、（Ｂ）に示す電気化学反応が起こることにより電力が生成される。
このような燃料電池システムにおいて、それが搭載された機器が必要な電力量に対応して、発電能力を変化させることが求められている。このためには、改質器に供給する燃料の量を変化させる必要がある。しかし、燃料の供給量を低減させた場合、改質器内に搭載されている改質触媒層へ燃料成分の滞留時間が長くなるため、反応式（Ｃ）に示すように逆シフト反応が進行し、一酸化炭素濃度の上昇を招く。
ＣＯ２+Ｈ２→ＣＯ+Ｈ２Ｏ・・・（Ｃ）
ＣＯ２+Ｈ２→ＣＯ+Ｈ２Ｏ・・・（Ｃ）
そこで、改質器の下流側であって、一酸化炭素除去器の上流側に、一酸化炭素除去器とは別に、一酸化炭素を除去するための変成器を設け、改質器から流出する改質ガスを変成器に送る燃料電池システムが検討されている。このような燃料電池システムでは、水素製造量に応じて変成器の下流側の温度を変化させることによって、一酸化炭素濃度の上昇を防いでいる（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−３０２４０５号公報
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術は、携帯機器向けの燃料電池システムとして利用した場合、改質器と変成器の複数の反応器が必要となり、コンパクト化への妨げとなるという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、燃料電池への電力低減の要求があった場合でも、変成器を必要とせず、一酸化炭素濃度の上昇を抑制することのできる発電システムを提供することを目的としている。
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、
上流側から下流側に流れる燃料を水素に改質する改質器と、
前記改質器に燃料を供給する燃料供給部と、
前記改質器で生成された水素により発電する燃料電池と、
前記改質器に設けられ、前記改質器の上流側と下流側との間に配列された複数の電熱ヒータと、
前記複数の電熱ヒータに対応して設けられ、対応する電熱ヒータの温度を検出する複数の温度検出部と、
前記複数の電熱ヒータを対応する温度検出部による検出温度に基づきフィードバック制御して、前記複数の電熱ヒータの温度をそれぞれの設定温度に保たせる制御部と、を備え、
前記制御部が、前記燃料電池への要求電力が低減されたとき、前記燃料供給部による供給流量を低減させるとともに、前記複数の電熱ヒータの設定温度を下流側から上流側の順に低減させることを特徴とする。
上流側から下流側に流れる燃料を水素に改質する改質器と、
前記改質器に燃料を供給する燃料供給部と、
前記改質器で生成された水素により発電する燃料電池と、
前記改質器に設けられ、前記改質器の上流側と下流側との間に配列された複数の電熱ヒータと、
前記複数の電熱ヒータに対応して設けられ、対応する電熱ヒータの温度を検出する複数の温度検出部と、
前記複数の電熱ヒータを対応する温度検出部による検出温度に基づきフィードバック制御して、前記複数の電熱ヒータの温度をそれぞれの設定温度に保たせる制御部と、を備え、
前記制御部が、前記燃料電池への要求電力が低減されたとき、前記燃料供給部による供給流量を低減させるとともに、前記複数の電熱ヒータの設定温度を下流側から上流側の順に低減させることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の発電システムにおいて、
前記燃料電池の電力値を検出する電力検出部を更に備え、
前記制御部が前記複数の電熱ヒータの設定温度を低減させる処理は、前記複数の電熱ヒータのうち一の電熱ヒータの設定温度を低減させた後、前記一の電熱ヒータの設定温度を低減させる前の前記電力検出部により検出された電力値と前記一の電熱ヒータの設定温度を低減させた後の前記電力検出部により検出された電力値との変化量が所定閾値以上である場合に、当該一の電熱ヒータの設定温度を更に低減させることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１に記載の発電システムにおいて、
前記燃料電池の電力値を検出する電力検出部を更に備え、
前記制御部が前記複数の電熱ヒータの設定温度を低減させる処理は、前記複数の電熱ヒータのうち一の電熱ヒータの設定温度を低減させた後、前記一の電熱ヒータの設定温度を低減させる前の前記電力検出部により検出された電力値と前記一の電熱ヒータの設定温度を低減させた後の前記電力検出部により検出された電力値との変化量が所定閾値未満である場合に、当該一の電熱ヒータの上流側に設けられた他の電熱ヒータの設定温度を低減させることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発電システムにおいて、
前記改質器は、水素を燃焼させる触媒燃焼器を備えることを特徴とする。
請求項５の発明は、
上流側から下流側に流れる燃料を水素に改質する改質器と、
前記改質器に燃料を供給する燃料供給部と、
前記改質器で生成された水素により発電する燃料電池と、
前記改質器に隣接して配置され、前記改質器の上流側に対応する上流部から前記改質器の下流側に対応する下流部に流れる水素を燃焼させる触媒燃焼器と、
前記触媒燃焼器の上流部と下流部との間の複数箇所にそれぞれ供給する空気の流量を制御する複数の流量制御バルブと、
前記複数の流量制御バルブの開度を制御する制御部と、を備え、
前記制御部が、前記燃料電池への要求電力が低減されたとき、前記燃料供給部による供給流量を低減させるとともに、前記複数の流量制御バルブの開度を下流から上流側の順に小さくすることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項５に記載の発電システムにおいて、
前記燃料電池の電力を検出する電力検出部を更に備え、
前記制御部が前記複数の流量制御バルブの開度を小さくする処理は、前記複数の流量制御バルブのうち一の流量制御バルブの開度を小さくした後、前記一の流量制御バルブの開度を小さくする前の前記電力検出部により検出された電力値と前記一の流量制御バルブの開度を小さくした後の前記電力検出部により検出された電力値との変化量が所定閾値以上である場合に、当該一の流量制御バルブの開度を更に低減させることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項５に記載の発電システムにおいて、
前記燃料電池の電力値を検出する電力検出部を更に備え、
前記制御部が前記複数の流量制御バルブの開度を小さくする処理は、前記複数の流量制御バルブのうち一の流量制御バルブの開度を小さくした後、前記一の流量制御バルブの開度を小さくする前の前記電力検出部により検出された電力値と前記一の流量制御バルブの開度を小さくした後の前記電力検出部により検出された電力値との変化量が所定閾値未満である場合に、当該一の流量制御バルブの上流側に空気を供給する他の流量制御バルブの開度を低減させることを特徴とする。
前記燃料電池の電力値を検出する電力検出部を更に備え、
前記制御部が前記複数の電熱ヒータの設定温度を低減させる処理は、前記複数の電熱ヒータのうち一の電熱ヒータの設定温度を低減させた後、前記一の電熱ヒータの設定温度を低減させる前の前記電力検出部により検出された電力値と前記一の電熱ヒータの設定温度を低減させた後の前記電力検出部により検出された電力値との変化量が所定閾値以上である場合に、当該一の電熱ヒータの設定温度を更に低減させることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１に記載の発電システムにおいて、
前記燃料電池の電力値を検出する電力検出部を更に備え、
前記制御部が前記複数の電熱ヒータの設定温度を低減させる処理は、前記複数の電熱ヒータのうち一の電熱ヒータの設定温度を低減させた後、前記一の電熱ヒータの設定温度を低減させる前の前記電力検出部により検出された電力値と前記一の電熱ヒータの設定温度を低減させた後の前記電力検出部により検出された電力値との変化量が所定閾値未満である場合に、当該一の電熱ヒータの上流側に設けられた他の電熱ヒータの設定温度を低減させることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発電システムにおいて、
前記改質器は、水素を燃焼させる触媒燃焼器を備えることを特徴とする。
請求項５の発明は、
上流側から下流側に流れる燃料を水素に改質する改質器と、
前記改質器に燃料を供給する燃料供給部と、
前記改質器で生成された水素により発電する燃料電池と、
前記改質器に隣接して配置され、前記改質器の上流側に対応する上流部から前記改質器の下流側に対応する下流部に流れる水素を燃焼させる触媒燃焼器と、
前記触媒燃焼器の上流部と下流部との間の複数箇所にそれぞれ供給する空気の流量を制御する複数の流量制御バルブと、
前記複数の流量制御バルブの開度を制御する制御部と、を備え、
前記制御部が、前記燃料電池への要求電力が低減されたとき、前記燃料供給部による供給流量を低減させるとともに、前記複数の流量制御バルブの開度を下流から上流側の順に小さくすることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項５に記載の発電システムにおいて、
前記燃料電池の電力を検出する電力検出部を更に備え、
前記制御部が前記複数の流量制御バルブの開度を小さくする処理は、前記複数の流量制御バルブのうち一の流量制御バルブの開度を小さくした後、前記一の流量制御バルブの開度を小さくする前の前記電力検出部により検出された電力値と前記一の流量制御バルブの開度を小さくした後の前記電力検出部により検出された電力値との変化量が所定閾値以上である場合に、当該一の流量制御バルブの開度を更に低減させることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項５に記載の発電システムにおいて、
前記燃料電池の電力値を検出する電力検出部を更に備え、
前記制御部が前記複数の流量制御バルブの開度を小さくする処理は、前記複数の流量制御バルブのうち一の流量制御バルブの開度を小さくした後、前記一の流量制御バルブの開度を小さくする前の前記電力検出部により検出された電力値と前記一の流量制御バルブの開度を小さくした後の前記電力検出部により検出された電力値との変化量が所定閾値未満である場合に、当該一の流量制御バルブの上流側に空気を供給する他の流量制御バルブの開度を低減させることを特徴とする。
本発明によれば、燃料電池への電力低減の要求があった場合でも、変成器を必要とせず、一酸化炭素濃度の上昇を抑制することができる発電システムを提供することができる。
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら説明する。
《第一の実施の形態》
［改質器］
図１は、改質器１００の斜視図であり、図２は、図１の切断線II−IIに沿って切断した際の矢視断面図であり、図３は、第一の流路基板１の上面図であり、図４は、第二の流路基板２の上面図であり、図５は、第二の流路基板２の下面図である。
改質器１００は、第一の流路基板１と、第一の流路基板１の上面に重ね合わせて接合した第二の流路基板２とを備えている。
第一及び第二の流路基板１，２は、例えば、金属、セラミック、シリコン、アルミニウム又はガラスの材料を板状に形成したものである。第一及び第二の流路基板１，２は、上から見て、矩形状に形成されている。
第一の流路基板１の上面（第二の流路基板２との接合面）には、第一の流路溝１１が凹設されている。第一の流路溝１１が蛇行した状態に形成され、第一の流路溝１１の両端部１１a，１１bがいずれも第一の流路基板１の一側面１aまで至っている。
第二の流路基板２の下面（第一の流路基板１との接合面）には、第二の流路溝２１が凹設されている。第二の流路溝２１が蛇行した状態に形成され、第二の流路溝２１の両端部２１a，２１bも第二の流路基板２の一側面２aに至っている。第一の流路溝１１と第二の流路溝２１とは流路基板１，２の接合面に関して対称な形状を呈し、第一の流路基板１及び第二の流路基板２が互いに接合された状態では、第一の流路溝１１と第二の流路溝２１が重なり合っている。こうして、第一の流路溝１１及び第二の流路溝２１が反応流路４となっている。この反応流路４は、流路基板１，２の接合体の長手方向一端側を上流とし、長手方向他端側を下流としている。反応流路４の両端部が流路基板１，２の一側面１ａ，２aにおいて開口部を有し、それらの開口部のうち上流側開口に供給管４１が接続され、下流側開口に排出管４２が接続されている。供給管４１及び排出管４２は、第一及び第二の流路基板１，２の一側面１a，２aに対して立てた状態に設けられている。
なお、ここでは第一の流路溝１１が第一の流路基板１に、第二の流路溝２１が第二の流路基板２に形成されるとしたが、第一の流路基板１又は第二の流路基板２の一方のみに流路溝が形成されていても良い。
《第一の実施の形態》
［改質器］
図１は、改質器１００の斜視図であり、図２は、図１の切断線II−IIに沿って切断した際の矢視断面図であり、図３は、第一の流路基板１の上面図であり、図４は、第二の流路基板２の上面図であり、図５は、第二の流路基板２の下面図である。
改質器１００は、第一の流路基板１と、第一の流路基板１の上面に重ね合わせて接合した第二の流路基板２とを備えている。
第一及び第二の流路基板１，２は、例えば、金属、セラミック、シリコン、アルミニウム又はガラスの材料を板状に形成したものである。第一及び第二の流路基板１，２は、上から見て、矩形状に形成されている。
第一の流路基板１の上面（第二の流路基板２との接合面）には、第一の流路溝１１が凹設されている。第一の流路溝１１が蛇行した状態に形成され、第一の流路溝１１の両端部１１a，１１bがいずれも第一の流路基板１の一側面１aまで至っている。
第二の流路基板２の下面（第一の流路基板１との接合面）には、第二の流路溝２１が凹設されている。第二の流路溝２１が蛇行した状態に形成され、第二の流路溝２１の両端部２１a，２１bも第二の流路基板２の一側面２aに至っている。第一の流路溝１１と第二の流路溝２１とは流路基板１，２の接合面に関して対称な形状を呈し、第一の流路基板１及び第二の流路基板２が互いに接合された状態では、第一の流路溝１１と第二の流路溝２１が重なり合っている。こうして、第一の流路溝１１及び第二の流路溝２１が反応流路４となっている。この反応流路４は、流路基板１，２の接合体の長手方向一端側を上流とし、長手方向他端側を下流としている。反応流路４の両端部が流路基板１，２の一側面１ａ，２aにおいて開口部を有し、それらの開口部のうち上流側開口に供給管４１が接続され、下流側開口に排出管４２が接続されている。供給管４１及び排出管４２は、第一及び第二の流路基板１，２の一側面１a，２aに対して立てた状態に設けられている。
なお、ここでは第一の流路溝１１が第一の流路基板１に、第二の流路溝２１が第二の流路基板２に形成されるとしたが、第一の流路基板１又は第二の流路基板２の一方のみに流路溝が形成されていても良い。
第一の流路溝１１及び第二の流路溝２１の内壁面には触媒層１２が担持されている。触媒層１２は、Ｃｕ／ＺｎＯ系触媒、Ｐｄ／ＺｎＯ系触媒その他の、燃料を水素に改質する特性を有する触媒である。
以上のように構成された改質器１００における第二の流路基板２の上面には、複数のサーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４が固着されている。
具体的には、これら複数のサーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４は、改質器１００において、供給管４１が設けられた側の端部（この端部は反応流路４の上流側に対応する）から、排出管４２が設けられた側の端部（この端部は反応流路４の下流側に対応する）にかけて、サーミスタ兼電熱ヒータ３１、サーミスタ兼電熱ヒータ３２、サーミスタ兼電熱ヒータ３３、サーミスタ兼電熱ヒータ３４の順に配列されている。サーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４は蛇行した状態にそれぞれ形成されている。サーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４の各両端部３１a〜３４a，３１b〜３４bが第二の流路基板２の上面の一側面２aに至っている。また、サーミスタ兼電熱ヒータ３１が電気抵抗膜（例えば、金）からなるため電気により発熱し、サーミスタ兼電熱ヒータ３１の温度はその電気抵抗率に依存し、所定の温度領域ではサーミスタ兼電熱ヒータ３１の温度とその電気抵抗率が正比例の関係にある。そのため、サーミスタ兼電熱ヒータ３１は、電熱ヒータとして機能するとともに、温度を電気信号に変換する温度センサとしても機能する。サーミスタ兼電熱ヒータ３２〜３４についても、それぞれサーミスタ兼電熱ヒータ３１と同様である。
具体的には、これら複数のサーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４は、改質器１００において、供給管４１が設けられた側の端部（この端部は反応流路４の上流側に対応する）から、排出管４２が設けられた側の端部（この端部は反応流路４の下流側に対応する）にかけて、サーミスタ兼電熱ヒータ３１、サーミスタ兼電熱ヒータ３２、サーミスタ兼電熱ヒータ３３、サーミスタ兼電熱ヒータ３４の順に配列されている。サーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４は蛇行した状態にそれぞれ形成されている。サーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４の各両端部３１a〜３４a，３１b〜３４bが第二の流路基板２の上面の一側面２aに至っている。また、サーミスタ兼電熱ヒータ３１が電気抵抗膜（例えば、金）からなるため電気により発熱し、サーミスタ兼電熱ヒータ３１の温度はその電気抵抗率に依存し、所定の温度領域ではサーミスタ兼電熱ヒータ３１の温度とその電気抵抗率が正比例の関係にある。そのため、サーミスタ兼電熱ヒータ３１は、電熱ヒータとして機能するとともに、温度を電気信号に変換する温度センサとしても機能する。サーミスタ兼電熱ヒータ３２〜３４についても、それぞれサーミスタ兼電熱ヒータ３１と同様である。
［発電システム］
次に、上記改質器１００を備えた発電システム２００について説明する。
図６は、発電システム２００の概略構成を示したブロック図である。
この発電システム２００は、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistant)、電子手帳、腕時計、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ゲーム機器、遊技機その他の電子機器に備え付けられたものであり、電子機器を動作させるための電源として用いられる。
次に、上記改質器１００を備えた発電システム２００について説明する。
図６は、発電システム２００の概略構成を示したブロック図である。
この発電システム２００は、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistant)、電子手帳、腕時計、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ゲーム機器、遊技機その他の電子機器に備え付けられたものであり、電子機器を動作させるための電源として用いられる。
この発電システム２００において、燃料容器２０１が設けられている。燃料容器２０１内には、メタノール等の燃料と水が別々に又は混合した状態で貯留されている。燃料容器２０１内に貯留される燃料は、メタノール、エタノール、ジメチルエーテルその他の燃料である。
燃料容器２０１は電子機器に対して着脱可能とされている。一方、燃料ポンプＰ１、流量センサＳ、開閉バルブＶ１、気化器２０２、改質器１００、一酸化炭素除去器２０４、触媒燃焼器３００、エアポンプＰ２、流量制御バルブＶ１１，Ｖ１２及び燃料電池２０５が電子機器に内蔵されている。燃料容器２０１が電子機器本体２０１に装着されると、燃料容器２０１が燃料ポンプＰ１に接続される。燃料ポンプＰ１の下流に流量センサＳが設けられ、流量センサＳの下流に開閉バルブＶ１が設けられ、開閉バルブＶ１の下流に気化器２０２が設けられている。
気化器２０２の下流に改質器１００が設けられている。具体的には、図１に示された供給管４１が気化器２０２に接続されている。改質器１００の下流に一酸化炭素除去器２０４が設けられている。具体的には、図１に示された排出管４２が一酸化炭素除去器２０４に接続されている。
一酸化炭素除去器２０４の下流に燃料電池２０５の燃料極が設けられ、燃料電池２０５の燃料極の下流に触媒燃焼器３００が設けられている。一方、エアポンプＰ２の下流に燃料電池２０５の酸素極が設けられている。
また、エアポンプＰ２の下流に流量制御バルブＶ１１，Ｖ１２が設けられ、流量制御バルブＶ１１の下流に一酸化炭素除去器２０４が設けられ、流量制御バルブＶ１２の下流に触媒燃焼器３００が設けられている。
燃料ポンプＰ１は、駆動速度可変式の電磁駆動ポンプであって、燃料容器２０１内の燃料と水を気化器２０２へ送液するものである。
流量センサＳは、燃料容器２０１から気化器２０２へ流れる液体の流量を電気信号に変換することで、流量を検出するものである。
開閉バルブＶ１は、開閉する電磁駆動式バルブである。
気化器２０２は、燃料容器２０１から送られた燃料と水を加熱して気化させるものである。気化器２０２で気化した燃料と水の混合気が、改質器１００に送られる。
改質器１００は、気化器２０２から送られた気体状の燃料を水素に改質するものである。具体的には、気化器２０２から送られた燃料と水の混合気が改質器１００の反応流路４を流れて、燃料と水が触媒層１２によって反応し、水素、二酸化炭素等が生成される。また、微量な一酸化炭素も生成される。燃料容器２０１に貯留された燃料がメタノールである場合、改質器１００では、次式（１）、（２）のような反応が起こる。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2 …（１）
Ｈ2＋ＣＯ2→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ …（２）
改質器１００で生成された改質ガスが一酸化炭素除去器２０４に送られる。
流量センサＳは、燃料容器２０１から気化器２０２へ流れる液体の流量を電気信号に変換することで、流量を検出するものである。
開閉バルブＶ１は、開閉する電磁駆動式バルブである。
気化器２０２は、燃料容器２０１から送られた燃料と水を加熱して気化させるものである。気化器２０２で気化した燃料と水の混合気が、改質器１００に送られる。
改質器１００は、気化器２０２から送られた気体状の燃料を水素に改質するものである。具体的には、気化器２０２から送られた燃料と水の混合気が改質器１００の反応流路４を流れて、燃料と水が触媒層１２によって反応し、水素、二酸化炭素等が生成される。また、微量な一酸化炭素も生成される。燃料容器２０１に貯留された燃料がメタノールである場合、改質器１００では、次式（１）、（２）のような反応が起こる。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2 …（１）
Ｈ2＋ＣＯ2→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ …（２）
改質器１００で生成された改質ガスが一酸化炭素除去器２０４に送られる。
エアポンプＰ２は、外部の空気を燃料電池２０５の酸素極、触媒燃焼器３００及び一酸化炭素除去器２０４に送るものである。
流量制御バルブＶ１１は電磁駆動式のバルブであって、エアポンプＰ２から一酸化炭素除去器２０４に送られる空気の流量を制御するものである。
流量制御バルブＶ１２は電磁駆動式のバルブであって、エアポンプＰ２から触媒燃焼器３００に送られる空気の流量を制御するものである。
一酸化炭素除去器２０４においては、改質器２０４から送られた改質ガスと、エアポンプＰ２から送られた空気が混合される。一酸化炭素除去器２０４は、改質ガスのうち一酸化炭素を優先的に酸化させ、それにより一酸化炭素を除去するものである。このとき、一酸化炭素除去器２０４では、次式（３）のような反応が起こる。
Ｈ2Ｏ＋ＣＯ→Ｈ2＋ＣＯ2 …（３）
一酸化炭素除去器２０４において、一酸化炭素濃度が低減された改質ガス（燃料ガス）が燃料電池２０５の燃料極に送られる。
流量制御バルブＶ１１は電磁駆動式のバルブであって、エアポンプＰ２から一酸化炭素除去器２０４に送られる空気の流量を制御するものである。
流量制御バルブＶ１２は電磁駆動式のバルブであって、エアポンプＰ２から触媒燃焼器３００に送られる空気の流量を制御するものである。
一酸化炭素除去器２０４においては、改質器２０４から送られた改質ガスと、エアポンプＰ２から送られた空気が混合される。一酸化炭素除去器２０４は、改質ガスのうち一酸化炭素を優先的に酸化させ、それにより一酸化炭素を除去するものである。このとき、一酸化炭素除去器２０４では、次式（３）のような反応が起こる。
Ｈ2Ｏ＋ＣＯ→Ｈ2＋ＣＯ2 …（３）
一酸化炭素除去器２０４において、一酸化炭素濃度が低減された改質ガス（燃料ガス）が燃料電池２０５の燃料極に送られる。
燃料電池２０５は、燃料極、電解質膜及び酸素極等を有する。この燃料電池２０５は、燃料極に供給された燃料ガス中の水素と、酸素極に供給された空気中の酸素とを電気化学反応させて、電力を生成するものである。電解質膜が固体高分子型電解質膜である場合、燃料極では次式（４）のような反応が起こり、酸素極では次式（４）のような反応が起こる。
Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ- ・・・（４）
２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ ・・・（５）
酸素極を通過した空気は電子機器の外部に排出される。燃料極では燃料ガス中の全ての水素が反応するのではなく、未反応の水素も含まれる。そして、燃料極を通過した燃料ガス（オフガス）は、触媒燃焼器３００に送られる。
Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ- ・・・（４）
２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ ・・・（５）
酸素極を通過した空気は電子機器の外部に排出される。燃料極では燃料ガス中の全ての水素が反応するのではなく、未反応の水素も含まれる。そして、燃料極を通過した燃料ガス（オフガス）は、触媒燃焼器３００に送られる。
触媒燃焼器３００においては、燃料電池２０５の燃料極から送られたオフガスと、エアポンプＰ２から送られた空気が混合される。触媒燃焼器３００は、オフガス中の水素等の酸化・燃焼をさせ、それにより燃焼熱を生成するものである。触媒燃焼器３００において、水素が除去されたオフガスは、電子機器の外部に排出される。
触媒燃焼器３００で生成された熱は、改質器１００及び一酸化炭素除去器２０４の加熱に用いられる。改質器１００及び一酸化炭素除去器２０４の加熱効率を高めるべく、また、改質器１００及び一酸化炭素除去器２０４の温度分布を適切に保つべく、改質器１００、一酸化炭素除去器２０４及び触媒燃焼器３００は剛性を有する真空容器３０１内に収容されている。
［制御部］
図７は、発電システム２００の回路構成を示したブロック図である。
発電システム２００は、図６に示された各機器に加えて、制御部２０９及び電力検出部２０７を有する。電力検出部２０７は、燃料電池２０５の電力の値を電気信号に変換することで、電力値を検出するものである。なお、電力検出部２０７としては、ＤＣ−ＤＣコンバータを用いることができる。ここでのＤＣ−ＤＣコンバータは、燃料電池２０５の出力電圧を所定電圧に変換して二次電池に蓄電したり、二次電池に蓄えられた電力を電子機器本体の各部に供給したりする機能を有する。
図７は、発電システム２００の回路構成を示したブロック図である。
発電システム２００は、図６に示された各機器に加えて、制御部２０９及び電力検出部２０７を有する。電力検出部２０７は、燃料電池２０５の電力の値を電気信号に変換することで、電力値を検出するものである。なお、電力検出部２０７としては、ＤＣ−ＤＣコンバータを用いることができる。ここでのＤＣ−ＤＣコンバータは、燃料電池２０５の出力電圧を所定電圧に変換して二次電池に蓄電したり、二次電池に蓄えられた電力を電子機器本体の各部に供給したりする機能を有する。
制御部２０９は、例えば汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、駆動回路、Ａ／Ｄ変換器等から構成されているものである。制御部２０９は、ＲＯＭに記録されたプログラムに従って燃料ポンプＰ１、エアポンプＰ２、開閉バルブＶ１、流量制御バルブＶ１１，Ｖ１２及びサーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４の制御を行う。燃料ポンプＰ１、エアポンプＰ２、開閉バルブＶ１、流量制御バルブＶ１１，Ｖ１２及びサーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４の制御に際して、制御部２０９はサーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４による検知温度、流量センサＳによる検知流量及び電力検出部２０７による検出電力値を用いる。
［制御方法］
以下に、制御部２０９による制御方法とそれに伴う発電システム２００全体の動作方法について説明する。
発電システム２００が作動し、制御部２０９がサーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４に所定量の電流を送ることにより、サーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４を発熱させる。そうすると、改質器１００が加熱される。なお、気化器２０２も電熱ヒータによって加熱され、一酸化炭素除去器２０４及び触媒燃焼器３００も電熱ヒータによって初期加熱される。
以下に、制御部２０９による制御方法とそれに伴う発電システム２００全体の動作方法について説明する。
発電システム２００が作動し、制御部２０９がサーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４に所定量の電流を送ることにより、サーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４を発熱させる。そうすると、改質器１００が加熱される。なお、気化器２０２も電熱ヒータによって加熱され、一酸化炭素除去器２０４及び触媒燃焼器３００も電熱ヒータによって初期加熱される。
次に、制御部２０９が開閉バルブＶ１を開くとともに、流量制御バルブＶ１１，Ｖ１２を所定の開度に制御する。そして、制御部２０９が燃料ポンプＰ１及びエアポンプＰ２を作動させる。
燃料ポンプＰ１が作動すると、燃料容器２０１内の燃料及び水が燃料ポンプＰ１によって気化器２０２に向けて送られる。気化器２０２においては燃料及び水が気化され、燃料と水の混合気が改質器１００に向けて送られる。気化器２０２から送られた混合気は、供給管４１を通って改質器１００内部に流れ込む。改質器１００においては、燃料と水の混合気が反応流路４に沿って流動する。混合気は、反応流路４を流動する間に、サーミスタ兼温度センサ３１〜３４によって加熱され、更に触媒層１２によって活性化される。そうすると、燃料と水から水素を主成分とする改質ガスが生成される特に、燃料がメタノールの場合、上記化学反応式（１）、（２）の反応が生じる。改質ガスは、改質器１００内部から排出管４２を通って一酸化炭素除去器２０４へ送られる。
改質器１００から送られた改質ガスは、一酸化炭素除去器２０４の内部に流れ込む。一方、外部の空気がエアポンプＰ２によって一酸化炭素除去器２０４の内部に流れ込む。一酸化炭素除去器２０４においては、改質ガスと空気が混合され、改質ガス中の一酸化炭素が優先的に酸化されることにより、一酸化炭素が除去される（上記電気化学反応式（３）参照）。一酸化炭素濃度が低減された改質ガス（燃料ガス）は、燃料電池２０５の燃料極に送られる。
燃料電池２０５の燃料極には、燃料ガスが一酸化炭素除去器２０４から供給され、燃料電池２０５の酸素極には、外部の空気がエアポンプＰ２によって供給される。燃料電池２０５においては、燃料ガス中の水素と空気中の酸素とが電解質膜を介して電気化学的に反応することで、電力が生成される。特に、電解質膜が固体高分子型電解質膜である場合、上記電気化学反応式（４）、（５）の反応が生じる。
燃料電池２０５の酸素極を通過した空気は、電子機器の外部に排出される。燃料電池２０５の燃料極を通過した燃料ガス（オフガス）は、触媒燃焼器３００に送られる。その燃料ガスには、未反応の水素も含まれる。触媒燃焼器３００には、燃料電池２０５から送られたオフガスのほか、電子機器の外部から空気がエアポンプＰ２により供給される。触媒燃焼器３００では、オフガス中の水素が燃焼される。そして、水素が除去されたオフガスが触媒燃焼器３００から外部へ排出される。触媒燃焼器３００において生じた燃焼熱によって改質器１００及び一酸化炭素除去器２０４が加熱される。
以上のように燃料電池２０５で電力が生成されている際に、制御部２０９が燃料ポンプＰ１を制御することで、燃料と水の流量が調整される。更に、制御部２０９が流量制御バルブＶ１１，Ｖ１２を制御することで、空気の流量が調整される。更に、制御部２０９がサーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４への供給電力を調整する。こうして、燃料電池２０５、改質器１００等が定常的に動作するようになる。
燃料電池２０５において定常的に発電が行われるに際しては、サーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４による検知温度が制御部２０９にフィードバックされ、制御部２０９がサーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４のフィードバック制御を行う。具体的には、制御部２０９は、設定温度（例えば、３００℃）を設定し、サーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４による検知温度を設定温度に維持するようサーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４に対する供給電力の調整を行う。即ち、制御部２０９は定温度制御を行う。改質器１００が設定温度に保たれることで、改質器１００における水蒸気改質反応が効率よく起こる。
また、燃料電池２０５において定常的に発電が行われるに際しては、電力検出部２０７による検出電力値が制御部２０９に出力されている。制御部２０９は、検出電力値を監視しながら、流量センサＳによる検知流量をフィードバックして、燃料ポンプＰ１のフィードバック制御を行う。具体的には、制御部２０９は、設定値を設定し、検出電力値を設定値に維持するよう燃料ポンプＰ１の流量を調整する。
ここで、設定値は変数であり、制御部２０９が外部の指示等に従って設定値を変更する。具体的には、制御部２０９は、電子機器本体に内蔵された本体制御部から電力変更指示を受けると、その電力変更指示に従って設定値を変更する。特に、制御部２０９は、設定値を低減する変更をした場合に、以下の手順で設定温度の低減を行ってサーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４の温度制御を行う。
図８は、電力に関する設定値の低減に応じて制御部２０９が行う処理の流れを示したチャートである。ここで、電力検出部２０７は、チャートの各ステップとは独立に、例えば１秒といった一定の時間毎に燃料電池２０５の電力値を検出する。
まず、制御部２０９が電力の設定値を低減する（ステップＳ１）。ここで、低減後の設定値をＰとする。
そして、制御部２０９は、燃料ポンプＰ１を制御して、燃料ポンプＰ１による流量を所定値だけ低下させる（ステップＳ２）。燃料ポンプＰ１による流量が低下すると、燃料と水の混合気が反応流路４の入口（供給管４１）から出口（排出管４２）にまで流動するのに要する時間が長くなる。ここで、反応流路４全体にわたって、温度が一様である場合、上記化学反応式（２）で表される逆シフト反応が進行し、一酸化炭素の上昇を招く。
まず、制御部２０９が電力の設定値を低減する（ステップＳ１）。ここで、低減後の設定値をＰとする。
そして、制御部２０９は、燃料ポンプＰ１を制御して、燃料ポンプＰ１による流量を所定値だけ低下させる（ステップＳ２）。燃料ポンプＰ１による流量が低下すると、燃料と水の混合気が反応流路４の入口（供給管４１）から出口（排出管４２）にまで流動するのに要する時間が長くなる。ここで、反応流路４全体にわたって、温度が一様である場合、上記化学反応式（２）で表される逆シフト反応が進行し、一酸化炭素の上昇を招く。
その後、制御部２０９は電力検出部２０７による検出電力値と設定値Ｐとを比較する（ステップＳ３）。比較の結果、検出電力値が設定値Ｐを超えていると制御部２０９が判断した場合、制御部２０９の処理がステップＳ２に戻る。こうして、制御部２０９はステップＳ２及びステップＳ３からなる処理を１回又は複数回行う。ステップＳ２及びステップＳ３からなる処理が繰り返されることで、燃料と水の流量が段階的に低下することになる。
ステップＳ３の比較の結果、検出電力値が設定値Ｐ以下であると制御部２０９が判断した場合、制御部２０９の処理がステップＳ４に移行する。
ステップＳ４では、制御部２０９は、最下流側に位置するサーミスタ兼電熱ヒータ３４に対する設定温度を所定値だけ下げる。そうすると、制御部２０９は、サーミスタ兼電熱ヒータ３４による検知温度を低減後の設定温度に維持するようサーミスタ兼電熱ヒータ３４のフィードバック制御を行う。なお、ステップＳ４までは、制御部２０９は、サーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３３に対しては設定温度を低減させずに、フィードバック制御によるサーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３３の定温度制御を行う。
ステップＳ４では、制御部２０９は、最下流側に位置するサーミスタ兼電熱ヒータ３４に対する設定温度を所定値だけ下げる。そうすると、制御部２０９は、サーミスタ兼電熱ヒータ３４による検知温度を低減後の設定温度に維持するようサーミスタ兼電熱ヒータ３４のフィードバック制御を行う。なお、ステップＳ４までは、制御部２０９は、サーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３３に対しては設定温度を低減させずに、フィードバック制御によるサーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３３の定温度制御を行う。
ステップＳ４の処理により、サーミスタ兼電熱ヒータ３４の温度が低下するのに伴って、反応流路４の下流側の部分の温度が低下する。これにより、反応流路４においては、上記化学反応式（２）で表される反応による一酸化炭素の生成量が低減されるとともに、上記化学反応式（１）で表される反応による水素の生成量が増大する。これに伴い、燃料電池２０５の電力値が上昇する。
その後、制御部２０９は、ステップＳ４を行う直前に電力検出部２０７により検出された燃料電池２０５の電力値と、ステップＳ４を行った直後に電力検出部２０７により検出された燃料電池２０５の電力値とに基づいて、電力値の変化量（上述の電力値の上昇した量）を求め、その変化量を所定の閾値Ｐａと比較する（ステップＳ５）。閾値Ｐａとは、設定温度を所定値だけ低減させた場合に、電力の上昇が大きくできたか否か、言い換えれば一酸化炭素の低減が効率良くできたか否かを分けるための閾値である。
比較の結果、求められた変化量が閾値Ｐａ以上であると制御部２０９が判断した場合、制御部２０９の処理がステップＳ４に戻る。こうして、制御部２０９はステップＳ４及びステップＳ５からなる処理を１回又は複数回行う。ステップＳ４及びステップＳ５からなる処理が繰り返されることで、サーミスタ兼電熱ヒータ３４の温度が段階的に低下することになる。
比較の結果、求められた変化量が閾値Ｐａ以上であると制御部２０９が判断した場合、制御部２０９の処理がステップＳ４に戻る。こうして、制御部２０９はステップＳ４及びステップＳ５からなる処理を１回又は複数回行う。ステップＳ４及びステップＳ５からなる処理が繰り返されることで、サーミスタ兼電熱ヒータ３４の温度が段階的に低下することになる。
ステップＳ５の比較の結果、求められた変化量が閾値Ｐａ未満であると制御部２０９が判断した場合、制御部２０９の処理がステップＳ６に移行する。これは、サーミスタ兼電熱ヒータ３４の低温化によっても水素の生成量の増大及び一酸化炭素の生成量の低減が見込めないことを意味する。なお、ステップＳ６以降では、制御部２０９は、サーミスタ兼電熱ヒータ３４による検知温度を一段階又は複数段階低減した設定温度に維持するように、フィードバック制御によるサーミスタ兼電熱ヒータ３４の定温度制御を行う。
ステップＳ６では、制御部２０９は、サーミスタ兼電熱ヒータ３４に隣接し、反応流路４の上流側に対応する位置に設けられたサーミスタ兼電熱ヒータ３３の設定温度を所定値だけ下げる。そうすると、制御部２０９は、サーミスタ兼電熱ヒータ３３による検知温度を低減後の設定温度に維持するようサーミスタ兼電熱ヒータ３３のフィードバック制御を行う。なお、ステップＳ６までは、制御部２０９は、サーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３２に対しては設定温度を低減させずに、フィードバック制御によるサーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３２の定温度制御を行う。
ステップＳ６の処理により、サーミスタ兼電熱ヒータ３３の温度が低下するのに伴って、反応流路４のうちサーミスタ兼電熱ヒータ３３に対応する部分の温度が低下する。そのため、一酸化炭素の生成量が減少し、水素の生成量が増大し、燃料電池２０５の電力値が上昇する。
その後、制御部２０９は、電力検出部２０７による検出電力から電力値の変化量を求め、その変化量を所定の閾値Ｐａと比較する（ステップＳ７）。比較の結果、求められた変化量が閾値Ｐａ以上であると制御部２０９が判断した場合、制御部２０９の処理がステップＳ６に戻る。こうして、制御部２０９はステップＳ６及びステップＳ７からなる処理を１回又は複数回行う。ステップＳ６及びステップＳ７からなる処理が繰り返されることで、サーミスタ兼電熱ヒータ３３の温度が段階的に低下することになる。
ステップＳ７の比較の結果、求められた変化量分が閾値Ｐａ未満であると制御部２０９が判断した場合、制御部２０９の処理がステップＳ８に移行する。これは、サーミスタ兼電熱ヒータ３３の低温化によっても水素の生成量の増大及び一酸化炭素の生成量の低減が見込めないことを意味する。なお、ステップＳ８以降では、制御部２０９は、サーミスタ兼電熱ヒータ３３による検知温度を一段階又は複数段階低減した設定温度に維持するように、フィードバック制御によるサーミスタ兼電熱ヒータ３３の定温度制御を行う。
ステップＳ８では、制御部２０９は、サーミスタ兼電熱ヒータ３３に隣接し、反応流路４の更に上流側に対応する位置に設けられたサーミスタ兼電熱ヒータ３２に対する設定温度を所定値だけ下げる。そうすると、制御部２０９は、サーミスタ兼電熱ヒータ３２による検知温度を低減後の設定温度に維持するようサーミスタ兼電熱ヒータ３２のフィードバック制御を行う。なお、ステップＳ８までは、制御部２０９は、サーミスタ兼電熱ヒータ３１に対しては設定温度を低減させずに、フィードバック制御によるサーミスタ兼電熱ヒータ３１の定温度制御を行う。
ステップＳ８の処理により、サーミスタ兼電熱ヒータ３２の温度が低下するのに伴って、反応流路４のうちサーミスタ兼電熱ヒータ３２に対応する部分の温度が低下する。そのため、一酸化炭素の生成量が減少し、水素の生成量が増大し、燃料電池２０５の電力値が上昇する。
その後、制御部２０９は、電力検出部２０７による検出電力から電力値の変化量を求め、その変化量を所定の閾値Ｐａと比較する（ステップＳ９）。比較の結果、求められた変化量が閾値Ｐａ以上であると制御部２０９が判断した場合、制御部２０９の処理がステップＳ１０に戻る。こうして、制御部２０９はステップＳ８及びステップＳ９からなる処理を１回又は複数回行う。ステップＳ８及びステップＳ９からなる処理が繰り返されることで、サーミスタ兼電熱ヒータ３２の温度が段階的に低下することになる。
ステップ９の比較の結果、求められた変化量が閾値Ｐａ未満であると制御部２０９が判断した場合、制御部２０９の処理がステップＳ１０に移行する。これは、サーミスタ兼電熱ヒータ３２の低温化によっても水素の生成量の増大及び一酸化炭素の生成量の低減が見込めないことを意味する。なお、ステップＳ１０以降では、制御部２０９は、サーミスタ兼電熱ヒータ３２による検知温度を一段階又は複数段階低減した設定温度に維持するように、フィードバック制御によるサーミスタ兼電熱ヒータ３２の定温度制御を行う。
ステップＳ１０では、制御部２０９は、サーミスタ兼電熱ヒータ３２に隣接し、反応流路４の更に上流側に対応する位置に設けられたサーミスタ兼電熱ヒータ３１に対する設定温度を所定値だけ下げる。そうすると、制御部２０９は、サーミスタ兼電熱ヒータ３１による検知温度を低減後の設定温度に維持するようサーミスタ兼電熱ヒータ３１のフィードバック制御を行う。
ステップＳ１０の処理により、サーミスタ兼電熱ヒータ３１の温度が低下するのに伴って、反応流路４のうちサーミスタ兼電熱ヒータ３１に対応する部分の温度が低下する。そのため、一酸化炭素の生成量が減少し、水素の生成量が増大し、燃料電池２０５の電力値が上昇する。
その後、制御部２０９は、電力検出部２０７による検出電力から電力値の変化量を求め、その変化値を所定の閾値Ｐａと比較する（ステップＳ１１）。比較の結果、求められた変化値が閾値Ｐａ以上であると制御部２０９が判断した場合、制御部２０９の処理がステップＳ１０に戻る。こうして、制御部２０９はステップＳ８及びステップＳ９からなる処理を１回又は複数回行う。ステップＳ１０及びステップＳ１１からなる処理が繰り返されることで、サーミスタ兼電熱ヒータ３１の温度が段階的に低下することになる。
ステップ１１の比較の結果、求められた変化値が閾値Ｐａ未満であると制御部２０９が判断した場合、制御部２０９の処理がステップＳ１２に移行する。これは、サーミスタ兼電熱ヒータ３１の低温化によっても水素の生成量の増大及び一酸化炭素の生成量の低減が見込めないことを意味する。なお、ステップＳ１２以降では、制御部２０９は、サーミスタ兼電熱ヒータ３２による検知温度を一段階又は複数段階低減した設定温度に維持するように、フィードバック制御によるサーミスタ兼電熱ヒータ３１の定温度制御を行う。
ステップＳ１２では、制御部２０９は電力検出部２０７による検出電力値と設定値Ｐとを比較する。比較の結果、検出電力値が設定値Ｐを超えていると制御部２０９が判断した場合、制御部２０９の処理が、再びステップＳ２に戻って、ステップＳ２〜Ｓ１２の処理を行う。なお、２回目のループでは、１回目のループほど、水素の生成量の増大及び一酸化炭素の生成量の低減が見込めないことが予想される。このため、ステップＳ１２からステップＳ２に戻り、２回目のループにおける「Ｐａ」を「Ｐａ２」とすると、「Ｐａ２＜Ｐａ」としておくとよい。同様に、ｎが２以上の整数のとき、ｎ回目のループにおける「Ｐａ」を「Ｐａｎ」とすると、「Ｐａｎ＜Ｐａｎ−１」とするとよい。
一方、比較の結果、検出電力値が設定値Ｐを超えていると制御部２０９が判断した場合、制御部２０９は図８に示されたルーチンを終了する。
一方、比較の結果、検出電力値が設定値Ｐを超えていると制御部２０９が判断した場合、制御部２０９は図８に示されたルーチンを終了する。
以上のように、本実施の形態では、反応流路４及びサーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４を有する改質器１００において、サーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４は、反応流路４の上流側端部と下流側端部との間に順に配置され、要求される電力値に応じ、制御部２０９がサーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４に送る電流値を変更する。これにより、発電システム２００により生成される電力値の低減の要求があった場合でも、変成器を必要とせず、一酸化炭素濃度の上昇を抑制することができる。また、最も下流側のサーミスタ兼電熱ヒータ３４に送る電流値を優先的に低減することにより、効果的に一酸化炭素濃度の上昇を抑制することができる。
ここで、携帯機器等が要求する燃料電池２０５の電力量が最大の時と最小の時のそれぞれの場合の、改質器１００の供給管４１を始点とし排出管４２を終点とする反応流路４に沿った長さと、その長さに対応する位置での反応流路４内の温度との関係について、図９に基づいて説明する。
図９の符号Ｃの実線は、要求電力が最大の場合を示している。混合気の改質器１００への供給量が最大の時は、サーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４の温度を一定にする。燃料供給量が多いために、改質反応が完結する位置Ｅが排出管４２側の付近に位置しており、このように加熱することで燃料の全量を反応させることができる。
一方、図９の符号Ｄの点線は要求電力が最小の場合を示している。混合気の改質器１００への供給量が最小の時は、燃料の滞留時間が長くなり、上記化学反応式（２）で表される逆シフト反応の増大に伴って、一酸化炭素濃度が上昇する。この場合、改質反応は、上記電力量が最大の時と比べて、反応流路４内におけるより上流側の位置Ｆで、改質反応が完結する。そして、反応流路４における位置Ｆより下流側では、上記逆シフト反応による一酸化炭素の生成量が上昇しやすい。そのため、点線Ｄのように、サーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４のうち改質反応の完結位置Ｆより下流側に位置するサーミスタ兼電熱ヒータ（例えば、サーミスタ兼電熱ヒータ３４）の温度を下げることにより、反応流路４における位置Ｆより下流側における逆シフト反応を抑制し、一酸化炭素の濃度を低減することができる。
図９の符号Ｃの実線は、要求電力が最大の場合を示している。混合気の改質器１００への供給量が最大の時は、サーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４の温度を一定にする。燃料供給量が多いために、改質反応が完結する位置Ｅが排出管４２側の付近に位置しており、このように加熱することで燃料の全量を反応させることができる。
一方、図９の符号Ｄの点線は要求電力が最小の場合を示している。混合気の改質器１００への供給量が最小の時は、燃料の滞留時間が長くなり、上記化学反応式（２）で表される逆シフト反応の増大に伴って、一酸化炭素濃度が上昇する。この場合、改質反応は、上記電力量が最大の時と比べて、反応流路４内におけるより上流側の位置Ｆで、改質反応が完結する。そして、反応流路４における位置Ｆより下流側では、上記逆シフト反応による一酸化炭素の生成量が上昇しやすい。そのため、点線Ｄのように、サーミスタ兼電熱ヒータ３１〜３４のうち改質反応の完結位置Ｆより下流側に位置するサーミスタ兼電熱ヒータ（例えば、サーミスタ兼電熱ヒータ３４）の温度を下げることにより、反応流路４における位置Ｆより下流側における逆シフト反応を抑制し、一酸化炭素の濃度を低減することができる。
《第二の実施の形態》
第二の実施の形態は、改質器１００Ａの加熱手段として、第一の実施の形態と同様の複数のサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａと、改質器１００Ａに一体に設けられた触媒燃焼器３００Ａとを併用した場合である。すなわち、サーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａへの通電により生じる熱と、触媒燃焼器３００Ａの燃焼反応により生じる熱とが、伝導することによって改質器１００Ａが加熱される。
図１０は、改質器１００Ａ及び触媒燃焼器３００Ａの斜視図であり、図１１は、図１０の切断線XI−XIに沿って切断した際の矢視断面図であり、図１２は、第一の流路基板１Ａの上面図であり、図１３は、第二の流路基板２Ａの上面図であり、図１４は、第二の流路基板２Ａの下面図であり、図１５は、第三の流路基板５Ａの下面図である。
改質器１００Ａの構造は、この改質器１００Ａの第二の流路基板２Ａ上に触媒燃焼器３００Ａが一体に設けられている点で第一の実施の形態と異なる。すなわち、第二の流路基板２Ａ上に形成されたサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａを覆うように触媒燃焼器３００Ａが設けられている。なお、第一の実施の形態の改質器１００Ａと同様の構成部分については同様の数字に英字Ａを付してその説明を適宜省略する。
第二の実施の形態は、改質器１００Ａの加熱手段として、第一の実施の形態と同様の複数のサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａと、改質器１００Ａに一体に設けられた触媒燃焼器３００Ａとを併用した場合である。すなわち、サーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａへの通電により生じる熱と、触媒燃焼器３００Ａの燃焼反応により生じる熱とが、伝導することによって改質器１００Ａが加熱される。
図１０は、改質器１００Ａ及び触媒燃焼器３００Ａの斜視図であり、図１１は、図１０の切断線XI−XIに沿って切断した際の矢視断面図であり、図１２は、第一の流路基板１Ａの上面図であり、図１３は、第二の流路基板２Ａの上面図であり、図１４は、第二の流路基板２Ａの下面図であり、図１５は、第三の流路基板５Ａの下面図である。
改質器１００Ａの構造は、この改質器１００Ａの第二の流路基板２Ａ上に触媒燃焼器３００Ａが一体に設けられている点で第一の実施の形態と異なる。すなわち、第二の流路基板２Ａ上に形成されたサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａを覆うように触媒燃焼器３００Ａが設けられている。なお、第一の実施の形態の改質器１００Ａと同様の構成部分については同様の数字に英字Ａを付してその説明を適宜省略する。
触媒燃焼器３００Ａは、改質器１００Ａの上面に重ね合わせて接合された第三の流路基板５Ａを備えている。第三の流路基板５Ａは、例えば、金属、セラミック、シリコン、アルミニウム又はガラス等の材料を板状に形成したものである。第三の流路基板５Ａは、上から見て矩形状に形成されている。
第三の流路基板５Ａの下面（改質器１００Ａの第二の流路基板２Ａとの接合面）には、第三の流路溝５１Ａが凹設されている。第三の流路溝５１Ａが蛇行した状態に形成され、第三の流路溝５１Ａの両端部５１aＡ，５１bＡがいずれも第三の流路基板５Ａの一側面５aＡまで至っている。
第三の流路基板５Ａの下面（改質器１００Ａの第二の流路基板２Ａとの接合面）には、第三の流路溝５１Ａが凹設されている。第三の流路溝５１Ａが蛇行した状態に形成され、第三の流路溝５１Ａの両端部５１aＡ，５１bＡがいずれも第三の流路基板５Ａの一側面５aＡまで至っている。
改質器１００Ａのうち第二の流路基板２Ａの上面（第三の流路基板５Ａとの接合面）には、第１の実施の形態と同様に複数のサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａが固着されている。具体的には、これら複数のサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａは、改質器１００Ａにおいて、供給管４１Ａが設けられた側の端部（この端部は反応流路４Ａの上流側に対応する）から、排出管４２Ａが設けられた側の端部（この端部は反応流路４Ａの下流側に対応する）にかけて、サーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ、サーミスタ兼電熱ヒータ３２Ａ、サーミスタ兼電熱ヒータ３３Ａ、サーミスタ兼電熱ヒータ３４Ａの順に配列されている。サーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａは蛇行した状態にそれぞれ形成されている。サーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａの各両端部３１aＡ〜３４aＡ、３１bＡ〜３４bＡが第二の流路基板２Ａの上面の一側面２aＡに至っている。第三の流路基板５Ａ及び第二の流路基板２Ａが互いに接合された状態では、第三の流路溝５１Ａと第二の流路基板２Ａの上面との間に、燃焼用反応流路６Ａが構成されている。そして、第三の流路溝５１Ａと第二の流路基板２Ａの上面との間にサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａが配置される。
この燃焼用反応流路６Ａは、第二及び第三の流路基板２Ａ，５Ａの接合体において、供給管６１Ａが設けられた側の端部を上流とし、排出管６２Ａが設けられた側の端部を下流としている。燃焼用反応流路６Ａの両端部は、第二及び第三の流路基板２Ａ，５Ａの側面２aＡ，５aＡにおいて開口部を有し、それらの開口部のうち上流側開口に供給管６１Ａが接続され、下流側開口に排出管６２Ａが接続されている。供給管６１Ａ及び排出管６２Ａは、第二及び第三の流路基板２Ａ，５Ａの一側面２aＡ，５aＡに対して立てた状態に設けられている。供給管６１Ａは、第三の流路溝５１Ａの一端部５１aＡに連通し、排出管６２Ａは、第三の流路溝５１Ａの他端部５１bＡに連通している。
なお、ここでは流路溝５１Ａが第三の流路基板５Ａに形成されるとしたが、第二の流路基板２Ａの上面にのみ流路溝を形成しても良いし、第三及び第二の流路基板２Ａ，５Ａの両方に流路溝を形成しても良い。
なお、ここでは流路溝５１Ａが第三の流路基板５Ａに形成されるとしたが、第二の流路基板２Ａの上面にのみ流路溝を形成しても良いし、第三及び第二の流路基板２Ａ，５Ａの両方に流路溝を形成しても良い。
第三の流路溝５１Ａの内壁面には触媒層５５Ａが担持されている。触媒層５５Ａとしては、例えば、Ｃｕ／ＺｎＯ系触媒、Ｐｄ／ＺｎＯ系触媒その他の、燃料を燃焼する特性を有する触媒である。
さらに、第三の流路基板５Ａの上面には、第三の流路溝５１Ａにそれぞれ連通する貫通穴５１１Ａ〜５１４Ａが、厚さ方向に所定間隔に複数形成されている。これら複数の貫通穴５１１Ａ〜５１４Ａは、改質器３００Ａにおいて、供給管６１Ａが設けられた側の端部（この端部は反応流路６Ａの上流側に対応する）から、排出管６２Ａが設けられた側の端部（この端部は反応流路６Ａの下流側に対応する）にかけて、貫通穴５１１Ａ、貫通穴５１２Ａ、貫通穴５１３Ａ、貫通穴５１４Ａの順に配列されている。各貫通穴５１１Ａ〜５１４Ａには、空気供給管６３Ａ〜６６Ａがそれぞれ接続されている。空気供給管６３Ａ〜６６Ａは、第三の流路基板５Ａの上面に対して立てた状態に設けられている。また、最上流側の空気供給管６３Ａは、第三の流路溝５１Ａの一端部５１aＡに連通し、供給管６１Ａの近傍に設けられている。空気供給管６４Ａ〜６６Ａには流量制御バルブＶ１３Ａ〜Ｖ１５Ａが設けられている。そのため、制御部２０９Ａは、流量制御バルブＶ１３Ａ〜Ｖ１５Ａを制御することで、３つの流量制御バルブＶ１３Ａ〜Ｖ１５Ａによる空気流量が調整される。これにより、触媒燃焼器３００Ａのどの位置においてもほぼ均等な燃焼熱が生じる。
以上のようにして改質器１００Ａの上面に触媒燃焼器３００Ａが設けられている。
さらに、第三の流路基板５Ａの上面には、第三の流路溝５１Ａにそれぞれ連通する貫通穴５１１Ａ〜５１４Ａが、厚さ方向に所定間隔に複数形成されている。これら複数の貫通穴５１１Ａ〜５１４Ａは、改質器３００Ａにおいて、供給管６１Ａが設けられた側の端部（この端部は反応流路６Ａの上流側に対応する）から、排出管６２Ａが設けられた側の端部（この端部は反応流路６Ａの下流側に対応する）にかけて、貫通穴５１１Ａ、貫通穴５１２Ａ、貫通穴５１３Ａ、貫通穴５１４Ａの順に配列されている。各貫通穴５１１Ａ〜５１４Ａには、空気供給管６３Ａ〜６６Ａがそれぞれ接続されている。空気供給管６３Ａ〜６６Ａは、第三の流路基板５Ａの上面に対して立てた状態に設けられている。また、最上流側の空気供給管６３Ａは、第三の流路溝５１Ａの一端部５１aＡに連通し、供給管６１Ａの近傍に設けられている。空気供給管６４Ａ〜６６Ａには流量制御バルブＶ１３Ａ〜Ｖ１５Ａが設けられている。そのため、制御部２０９Ａは、流量制御バルブＶ１３Ａ〜Ｖ１５Ａを制御することで、３つの流量制御バルブＶ１３Ａ〜Ｖ１５Ａによる空気流量が調整される。これにより、触媒燃焼器３００Ａのどの位置においてもほぼ均等な燃焼熱が生じる。
以上のようにして改質器１００Ａの上面に触媒燃焼器３００Ａが設けられている。
［発電システム］
図１６は、発電システム２００Ａの概略構成を示した図６と同様のブロック図であり、図１７は、発電システム２００Ａの回路構成を示した図７と同様のブロック図である。
発電システム２００Ａは、上記改質器１００Ａ及び触媒燃焼器３００Ａを備えている。この発電システム２００Ａでは、第一の実施の形態の発電システム２００と異なり、触媒燃焼器３００Ａの空気供給管６４Ａ〜６６Ａが、エアポンプＰ２Ａの下流に設けられた流量制御バルブＶ１２Ａを介して流量制御バルブＶ１３Ａ〜Ｖ１５Ａにそれぞれ接続されている。なお、最上流側に位置する空気供給管６３Ａは流量制御バルブＶ１２Ａのみに接続されている。
その他、発電システム２００Ａの構成において、第１の実施の形態の発電システム２００の構成（図６参照）と同様の構成部分には同様の数字に英字Ａを付してその説明を適宜省略する。
図１６は、発電システム２００Ａの概略構成を示した図６と同様のブロック図であり、図１７は、発電システム２００Ａの回路構成を示した図７と同様のブロック図である。
発電システム２００Ａは、上記改質器１００Ａ及び触媒燃焼器３００Ａを備えている。この発電システム２００Ａでは、第一の実施の形態の発電システム２００と異なり、触媒燃焼器３００Ａの空気供給管６４Ａ〜６６Ａが、エアポンプＰ２Ａの下流に設けられた流量制御バルブＶ１２Ａを介して流量制御バルブＶ１３Ａ〜Ｖ１５Ａにそれぞれ接続されている。なお、最上流側に位置する空気供給管６３Ａは流量制御バルブＶ１２Ａのみに接続されている。
その他、発電システム２００Ａの構成において、第１の実施の形態の発電システム２００の構成（図６参照）と同様の構成部分には同様の数字に英字Ａを付してその説明を適宜省略する。
［制御方法］
以下に、制御部２０９Ａによる制御方法とそれに伴う発電システム２００Ａ全体の動作方法について説明する。
発電システム２００Ａが作動し、制御部２０９Ａがサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａに所定量の電流を送ることにより、サーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａを発熱させる。そうすると、改質器１００Ａが加熱される。なお、気化器２０２Ａ、一酸化炭素除去器２０４Ａ及び触媒燃焼器３００Ａも電熱ヒータによって初期加熱される。
以下に、制御部２０９Ａによる制御方法とそれに伴う発電システム２００Ａ全体の動作方法について説明する。
発電システム２００Ａが作動し、制御部２０９Ａがサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａに所定量の電流を送ることにより、サーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａを発熱させる。そうすると、改質器１００Ａが加熱される。なお、気化器２０２Ａ、一酸化炭素除去器２０４Ａ及び触媒燃焼器３００Ａも電熱ヒータによって初期加熱される。
次に、制御部２０９Ａが開閉バルブＶ１Ａを開くとともに、流量制御バルブＶ１１Ａ，Ｖ１２Ａ、流量制御バルブＶ１３Ａ〜Ｖ１５Ａの開度を制御する。そして、制御部２０９Ａが燃料ポンプＰ１Ａ及びエアポンプＰ２Ａを作動させる。
燃料ポンプＰ１Ａが作動すると、燃料容器２０１Ａ内の燃料及び水が燃料ポンプＰ１Ａによって気化器２０２Ａに向けて送られる。気化器２０２Ａにおいては燃料及び水が気化され、燃料と水の混合気が改質器１００Ａに向けて送られる。反応流路４を流動する間に、改質器１００Ａ内の混合気がサーミスタ兼温度センサ３１Ａによって加熱され、更に触媒層１２Ａによって活性化される。そうすると、燃料と水から水素を主成分とする改質ガスが生成される。特に、燃料がメタノールの場合、上記化学反応式（１）、（２）の反応が生じる。改質ガスは、改質器１００Ａ内部から一酸化炭素除去器２０４Ａへ送られる。
一方、外部の空気がエアポンプＰ２Ａによって一酸化炭素除去器２０４Ａの内部に流れ込む。一酸化炭素除去器２０４Ａにおいては、生成ガスと空気が混合され、改質ガス中の一酸化炭素が優先的に酸化されることにより、一酸化炭素が除去される（上記電気化学反応式（３）参照）。一酸化炭素濃度が低減された改質ガス（燃料ガス）は、燃料電池２０５Ａの燃料極に送られる。
燃料電池２０５Ａの燃料極には、燃料ガスが一酸化炭素除去器２０４Ａから供給され、燃料電池２０５Ａの酸素極には、外部の空気がエアポンプＰ２Ａによって供給される。燃料電池２０５Ａにおいては、燃料ガス中の水素と空気中の酸素とが電解質膜を介して電気化学的に反応することで、電力が生成される。特に、電解質膜が固体高分子型電解質膜である場合、上記電気化学反応式（４）、（５）の反応が生じる。
燃料電池２０５Ａの酸素極を通過した空気は、電子機器の外部に排出される。燃料電池２０５Ａの燃料極を通過した燃料ガス（オフガス）は、触媒燃焼器３００Ａに送られる。その燃料ガスには、未反応の水素も含まれる。触媒燃焼器３００Ａには、燃料電池２０５Ａから送られたオフガスのほか、電子機器の外部から空気がエアポンプＰ２Ａから供給される。触媒燃焼器３００Ａでは、オフガス中の水素が燃焼される。そして、水素が除去されたオフガスが触媒燃焼器３００Ａから外部へ排出される。触媒燃焼器３００Ａにおいて生じた燃焼熱によって改質器１００Ａ及び一酸化炭素除去器２０４Ａが加熱される。
以上のように燃料電池２０５Ａで電力が生成されている際に、制御部２０９Ａが燃料ポンプＰ１Ａを制御することで、燃料と水の流量が調整される。更に、制御部２０９Ｂが流量制御バルブＶ１１Ａ，Ｖ１２Ａ、流量制御バルブ１３Ａ〜１５Ａを制御することで、空気の流量が調整される。更に、制御部２０９Ａがサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａへの供給電力を調整する。こうして、燃料電池２０５Ａ、改質器１００Ａ等が定常的に動作するようになる。
燃料電池２０５Ａにおいて定常的に発電が行われるに際しては、サーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａによる検知温度が制御部２０９Ａにフィードバックされ、制御部２０９Ａがサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａのフィードバック制御を行う。具体的には、制御部２０９Ａは、設定温度（例えば、３００℃）を設定し、サーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａによる検知温度を設定温度に維持するようサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａに対する供給電力の調整を行う。改質器１００Ａが設定温度に保たれることで、改質器１００Ａにおける水蒸気改質反応が効率よく起こる。
また、燃料電池２０５Ａで電力が生成されている際に、制御部２０９Ａは、流量制御バルブＶ１３Ａ〜Ｖ１５Ａを制御することで、３つの流量制御バルブＶ１３Ａ〜Ｖ１５Ａによる空気流量が調整される。これにより、触媒燃焼器３００Ａのどの位置においてもほぼ均等な燃焼熱が生じる。
また、燃料電池２０５Ａにおいて定常的に発電が行われるに際しては、電力検出部２０７Ａによる検出電力値が制御部２０９Ａに出力されている。制御部２０９Ａは、検出電力値を監視しながら、流量センサＳＡによる検知流量をフィードバックして、燃料ポンプＰ１Ａのフィードバック制御を行う。具体的には、制御部２０９Ａは、設定値を設定し、検出電力値を設定値に維持するよう燃料ポンプＰ１Ａの流量を調整する。
ここで、設定値は変数であり、制御部２０９Ａが外部の指示等に従って設定値を変更する。具体的には、制御部２０９Ａは、電子機器本体に内蔵された本体制御部から電力変更指示を受けると、その電力変更指示に従って設定値を変更する。特に、制御部２０９Ａは、設定値を低減する変更をした場合に、以下の手順で設定温度の低減を行ってサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａの温度制御を行う。
図１８は、電力に関する設定値の低減に応じて制御部２０９Ａが行う処理の流れを示したチャートである。なお、この処理については、第一の実施の形態で制御部２０９が行う処理（図８参照）と同じであるため、その説明を省略する。
以上のように、本実施の形態では、改質器１００Ａの加熱手段として、第一の実施の形態のように複数のサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａと、改質器１００Ａに一体に設けられた触媒燃焼器３００Ａとを備え、これらを併用している。そして、第一の実施の形態と同様に、反応流路４Ａ、サーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａ及び燃焼用反応流路６Ａを有する改質器１００Ａにおいて、サーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａは、反応流路４Ａの上流側端部と下流側端部との間に順に配置され、要求される電力値に応じ、制御部２０９Ａがサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａに送る電流値を変更する。これにより、発電システム２００Ａにより生成される電力値の低減の要求があった場合でも、変成器を必要とせず、一酸化炭素濃度の上昇を抑制することができる。また、最も下流側のサーミスタ兼電熱ヒータ３４Ａに送る電流値を優先的に低減することにより、効果的に一酸化炭素濃度の上昇を抑制することができる。
また、図１９は、図９と同様の、燃料電池２０５Ａの要求電力量が最大の時と最小の時のそれぞれの場合の、改質器１００Ａの供給管４１Ａ側の燃焼用反応流路６Ａから排出管４２Ａ側の反応流路４Ａに向けた長さ方向の位置と温度の関係を示した図である。なお、この関係については、第一の実施の形態と同じであるため、その説明を適宜省略する。
また、図１９は、図９と同様の、燃料電池２０５Ａの要求電力量が最大の時と最小の時のそれぞれの場合の、改質器１００Ａの供給管４１Ａ側の燃焼用反応流路６Ａから排出管４２Ａ側の反応流路４Ａに向けた長さ方向の位置と温度の関係を示した図である。なお、この関係については、第一の実施の形態と同じであるため、その説明を適宜省略する。
《第三の実施の形態》
上記第二の実施の形態では、改質器１００Ａの加熱手段として、複数のサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａと、触媒燃焼器３００Ａによる加熱を併用した場合を説明したが、触媒燃焼器から改質器への熱供給量がサーミスタ兼電熱ヒータよりも著しく高い場合は、改質器の温度依存性は燃焼熱によるところが大きくなる。そのため、サーミスタ兼電熱ヒータよりも触媒燃焼器による加熱部を複数に分ける方が好ましく、第三の実施の形態ではこの場合について説明する。第三の実施の形態では、第一及び第二の実施の形態のように、複数のサーミスタ兼電熱ヒータが設けられているのではなく、一つのサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ｂが設けられている。そして、触媒燃焼器３００Ｂの各空気供給管６４Ｂ〜６６Ｂに設けられた流量制御バルブ６７Ｂ〜６９Ｂで空気供給量を調整する。これによって、燃焼用反応流路６Ｂの所定箇所における燃焼反応を制御する。以下、具体的に説明する。
上記第二の実施の形態では、改質器１００Ａの加熱手段として、複数のサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ａ〜３４Ａと、触媒燃焼器３００Ａによる加熱を併用した場合を説明したが、触媒燃焼器から改質器への熱供給量がサーミスタ兼電熱ヒータよりも著しく高い場合は、改質器の温度依存性は燃焼熱によるところが大きくなる。そのため、サーミスタ兼電熱ヒータよりも触媒燃焼器による加熱部を複数に分ける方が好ましく、第三の実施の形態ではこの場合について説明する。第三の実施の形態では、第一及び第二の実施の形態のように、複数のサーミスタ兼電熱ヒータが設けられているのではなく、一つのサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ｂが設けられている。そして、触媒燃焼器３００Ｂの各空気供給管６４Ｂ〜６６Ｂに設けられた流量制御バルブ６７Ｂ〜６９Ｂで空気供給量を調整する。これによって、燃焼用反応流路６Ｂの所定箇所における燃焼反応を制御する。以下、具体的に説明する。
図２０は、改質器１００Ｂ及び触媒燃焼器３００Ｂの斜視図であり、図２１は、図２０の切断線XXI−XXIに沿って切断した際の矢視断面図であり、図２２は、第一の流路基板１Ｂの上面図であり、図２３は、第二の流路基板２Ｂの上面図であり、図２４は、第二の流路基板２Ｂの下面図であり、図２５は、第三の流路基板５Ｂの下面図である。
改質器１００Ｂの構造は、第二の流路基板２Ｂ上に一つのサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ｂが形成されている点で第二の実施の形態と異なる。なお、第二の実施の形態の改質器１００Ｂと同様の構成部分については同様の数字に英字Ｂを付してその説明を適宜省略する。
改質器１００Ｂの構造は、第二の流路基板２Ｂ上に一つのサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ｂが形成されている点で第二の実施の形態と異なる。なお、第二の実施の形態の改質器１００Ｂと同様の構成部分については同様の数字に英字Ｂを付してその説明を適宜省略する。
改質器１００Ｂのうち第二の流路基板２Ｂの上面（第三の流路基板５Ｂとの接合面）には、一つのサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ｂが固着されている。サーミスタ兼電熱ヒータ３１Ｂが第二の流路基板２Ｂの上面に蛇行した状態に形成されている。サーミスタ兼電熱ヒータ３１Ｂの両端部３１aＢ、３１bＢが、第二の流路基板２Ｂの一側面２aＢに至っている。第三の流路基板５Ｂ及び第二の流路基板２Ｂが互いに接合された状態では、第三の流路溝５１Ｂと第二の流路基板２Ｂの上面との間に、燃焼用反応流路６Ｂが構成されている。そして、第三の流路溝５１Ｂと第二の流路基板２Ｂの上面との間にサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ｂが配置される。
［発電システム］
図２６は、発電システム２００Ｂの概略構成を示した図６と同様のブロック図であり、図２７は、発電システム２００Ｂの回路構成を示した図７と同様のブロック図である。
発電システム２００Ｂは、上記改質器１００Ｂ及び触媒燃焼器３００Ｂを備えている。この発電システム２００Ｂでは、エアポンプＰ２Ｂの下流に流量制御バルブＶ１２Ｂが設けられている。触媒燃焼器３００Ｂの空気供給管６４Ｂ〜６６Ｂは、流量制御バルブＶ１２Ｂを介して、流量制御バルブ６７Ｂ〜６９Ｂにそれぞれ接続されている。なお、最上流側に位置する空気供給管６３Ｂは流量制御バルブＶ１２Ｂのみに接続されている。
その他、発電システム２００Ｂの構成において、第１の実施の形態の発電システム２００の構成（図６参照）と同様の部分には同様の数字に英字Ｂを付して、その同一の構成の説明を適宜省略する。
図２６は、発電システム２００Ｂの概略構成を示した図６と同様のブロック図であり、図２７は、発電システム２００Ｂの回路構成を示した図７と同様のブロック図である。
発電システム２００Ｂは、上記改質器１００Ｂ及び触媒燃焼器３００Ｂを備えている。この発電システム２００Ｂでは、エアポンプＰ２Ｂの下流に流量制御バルブＶ１２Ｂが設けられている。触媒燃焼器３００Ｂの空気供給管６４Ｂ〜６６Ｂは、流量制御バルブＶ１２Ｂを介して、流量制御バルブ６７Ｂ〜６９Ｂにそれぞれ接続されている。なお、最上流側に位置する空気供給管６３Ｂは流量制御バルブＶ１２Ｂのみに接続されている。
その他、発電システム２００Ｂの構成において、第１の実施の形態の発電システム２００の構成（図６参照）と同様の部分には同様の数字に英字Ｂを付して、その同一の構成の説明を適宜省略する。
［制御方法］
以下に、制御部２０９Ｂによる制御方法とそれに伴う発電システム２００Ｂ全体の動作方法について説明する。但し、第２の実施の形態の発電システム２００Ａの動作方法と同様の部分については、その説明を適宜省略する。
第三の実施の形態では、燃料電池２０５Ｂで電力が生成されている際に、制御部２０９Ｂが燃料ポンプＰ１Ｂを制御することで、燃料と水の流量が調整される。更に、制御部２０９Ｂが流量制御バルブＶ１１Ｂ，Ｖ１２Ｂ、流量制御バルブ６７Ｂ〜６９Ｂを制御することで、空気の流量が調整される。更に、制御部２０９Ｂがサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ｂへの供給電力を調整する。こうして、燃料電池２０５Ｂ、改質器１００Ｂ等が定常的に動作する。
以下に、制御部２０９Ｂによる制御方法とそれに伴う発電システム２００Ｂ全体の動作方法について説明する。但し、第２の実施の形態の発電システム２００Ａの動作方法と同様の部分については、その説明を適宜省略する。
第三の実施の形態では、燃料電池２０５Ｂで電力が生成されている際に、制御部２０９Ｂが燃料ポンプＰ１Ｂを制御することで、燃料と水の流量が調整される。更に、制御部２０９Ｂが流量制御バルブＶ１１Ｂ，Ｖ１２Ｂ、流量制御バルブ６７Ｂ〜６９Ｂを制御することで、空気の流量が調整される。更に、制御部２０９Ｂがサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ｂへの供給電力を調整する。こうして、燃料電池２０５Ｂ、改質器１００Ｂ等が定常的に動作する。
燃料電池２０５Ｂにおいて定常的に発電が行われるに際しては、サーミスタ兼電熱ヒータ３１Ｂによる検出温度が制御部２０９Ｂにフィードバックされ、制御部２０９が流量制御バルブ６７Ｂ〜６９Ｂのフィードバック制御を行う。具体的には、制御部２０９Ｂは、設定温度（例えば、３００℃）を設定し、サーミスタ兼電熱ヒータ３１Ｂによる検出温度を設定温度に維持するよう流量制御バルブ６７Ｂ〜６９Ｂに対する開度の調整を行う。
流量制御バルブ６７Ｂ〜６９Ｂの開度の調整に際しては、流量制御バルブ６７Ｂ〜６９Ｂのそれぞれについて開度を設定し、流量制御バルブ６７Ｂ〜６９Ｂをそれぞれの設定開度に制御する。
流量制御バルブ６７Ｂ〜６９Ｂの開度の調整に際しては、流量制御バルブ６７Ｂ〜６９Ｂのそれぞれについて開度を設定し、流量制御バルブ６７Ｂ〜６９Ｂをそれぞれの設定開度に制御する。
また、燃料電池２０５Ｂにおいて定常的に発電が行われるに際しては、電力検出部２０７Ｂによる検出電力値が制御部２０９Ｂに出力されている。制御部２０９Ｂは、検出電力値を監視しながら、流量センサＳＢによる検知流量をフィードバックして、燃料ポンプＰ１Ｂのフィードバック制御を行う。具体的には、制御部２０９Ｂは、設定値を設定し、検出電力値を設定値に維持するよう燃料ポンプＰ１Ｂの流量を調整する。
ここで、設定値は変数であり、制御部２０９Ｂが外部の指示等に従って設定値を変更する。具体的には、制御部２０９Ｂは、電子機器本体に内蔵された本体制御部から電力変更指示を受けると、その電力変更指示に従って設定値を変更する。特に、制御部２０９Ｂは、設定値を低減する変更をした場合に、以下の手順で設定開度を小さくして流量制御バルブ６７Ｂ〜６９Ｂの開度制御を行う。
図２８は、電力に関する設定値の低減に応じて制御部２０９Ｂが行う処理の流れを示したチャートである。ここで、電力検出部２０７Ｂは、チャートの各ステップとは独立に、例えば１秒といった一定の時間毎に燃料電池２０５Ｂの電力値を検出する。
まず、制御部２０９Ｂが電力の設定値を低減する（ステップＳ４１）。ここで、低減後の設定値をＰとする。
そして、制御部２０９Ｂは、燃料ポンプＰ１Ｂを制御して、燃料ポンプＰ１Ｂによる流量を所定値だけ低下させる（ステップＳ４２）。燃料ポンプＰ１Ｂによる流量が低下すると、燃料と水の混合気が反応流路４Ｂの入口（供給管４１Ｂ）から出口（排出管４２Ｂ）にまで流動するのに要する時間が長くなる。ここで、反応流路４全体にわたって、温度が一様である場合、上記化学反応式（２）で表される逆シフト反応が進行し、一酸化炭素の上昇を招く。
まず、制御部２０９Ｂが電力の設定値を低減する（ステップＳ４１）。ここで、低減後の設定値をＰとする。
そして、制御部２０９Ｂは、燃料ポンプＰ１Ｂを制御して、燃料ポンプＰ１Ｂによる流量を所定値だけ低下させる（ステップＳ４２）。燃料ポンプＰ１Ｂによる流量が低下すると、燃料と水の混合気が反応流路４Ｂの入口（供給管４１Ｂ）から出口（排出管４２Ｂ）にまで流動するのに要する時間が長くなる。ここで、反応流路４全体にわたって、温度が一様である場合、上記化学反応式（２）で表される逆シフト反応が進行し、一酸化炭素の上昇を招く。
その後、制御部２０９Ｂは電力検出部２０７Ｂによる検出電力値と設定値Ｐとを比較する（ステップＳ４３）。比較の結果、検出電力値が設定値Ｐを超えていると制御部２０９Ｂが判断した場合、制御部２０９Ｂの処理がステップＳ４２に戻る。こうして、制御部２０９ＢはステップＳ４２及びステップＳ４３からなる処理を１回又は複数回行う。ステップＳ４２及びステップＳ４３からなる処理が繰り返されることで、燃料と水の流量が段階的に低下することになる。
ステップＳ４３の比較の結果、検出電力値が設定値Ｐ以下であると制御部２０９Ｂが判断した場合、制御部２０９Ｂの処理がステップＳ４４に移行する。
ステップＳ４４では、制御部２０９Ｂは、流量制御バルブ６９Ｂについて設定開度を一段階だけ小さく変更し、流量制御バルブ６９Ｂの開度を変更後の設定開度に制御する。なお、ステップＳ４４までは、制御部２０９Ｂは、流量制御バルブ６７Ｂ〜６８Ｂについて設定開度を低減させない。
ステップＳ４４では、制御部２０９Ｂは、流量制御バルブ６９Ｂについて設定開度を一段階だけ小さく変更し、流量制御バルブ６９Ｂの開度を変更後の設定開度に制御する。なお、ステップＳ４４までは、制御部２０９Ｂは、流量制御バルブ６７Ｂ〜６８Ｂについて設定開度を低減させない。
ステップＳ４４の処理により、流量制御バルブ６９Ｂの開度が小さくなるのに伴って、空気供給量が減少し、反応流路６Ｂの下流側の部分の温度が低下する。これにより、反応流路６Ｂにおいては、上記化学反応式（２）で表される反応による一酸化炭素の生成量が低減されるとともに、上記化学反応式（１）で表される反応による水素の生成量が増大する。これに伴い、燃料電池２０５Ｂの電力値が上昇する。
その後、制御部２０９Ｂは、ステップＳ４４を行う直前に電力検出部２０７Ｂにより検出された燃料電池２０５Ｂの電力値と、ステップＳ４４を行った直後に電力検出部２０７Ｂにより検出された燃料電池２０５Ｂの電力値とに基づいて、電力値の変化量（上述の電力値の上昇した量）を求め、その変化量を所定の閾値Ｐａと比較する（ステップＳ４５）。閾値Ｐａとは、設定開度を一段階だけ小さくさせた場合に、電力の上昇が大きくできたか否か、言い換えれば一酸化炭素の低減が効率良くできたか否かを分けるための閾値である。
比較の結果、求められた変化量が閾値Ｐａ以上であると制御部２０９Ｂが判断した場合、制御部２０９Ｂの処理がステップＳ４４に戻る。こうして、制御部２０９ＢはステップＳ４４及びステップＳ４５からなる処理を１回又は複数回行う。ステップＳ４４及びステップＳ４５からなる処理が繰り返されることで、流量制御バルブ６９Ｂの開度が段階的に小さくなり、空気供給量が低下することとなる。
比較の結果、求められた変化量が閾値Ｐａ以上であると制御部２０９Ｂが判断した場合、制御部２０９Ｂの処理がステップＳ４４に戻る。こうして、制御部２０９ＢはステップＳ４４及びステップＳ４５からなる処理を１回又は複数回行う。ステップＳ４４及びステップＳ４５からなる処理が繰り返されることで、流量制御バルブ６９Ｂの開度が段階的に小さくなり、空気供給量が低下することとなる。
ステップＳ４５の比較の結果、求められた変化量が閾値Ｐａ未満であると制御部２０９Ｂが判断した場合、制御部２０９Ｂの処理がステップＳ４６に移行する。これは、流量制御バルブ６９Ｂの開度を小さくして空気供給量を低減させても水素の生成量の増大及び一酸化炭素の生成量の低減が見込めないことを意味する。なお、ステップＳ４６以降では、制御部２０９Ｂは、一段階又は複数段階小さくした設定開度に流量制御バルブ６９Ｂの開度を維持する。
ステップＳ４６では、制御部２０９Ｂは、空気供給管６６Ｂに隣接した空気供給管６５Ｂに設けられた流量制御バルブ６８Ｂについて設定開度を一段階だけ小さく変更し、流量制御バルブ６８Ｂの開度を変更後の設定開度に制御する。なお、ステップＳ４６までは、制御部２０９Ｂは、流量制御バルブ６７Ｂについて設定開度を低減させない。
ステップＳ４６の処理により、流量制御バルブ６８Ｂの開度が小さくなるのに伴って、燃焼用反応流路６Ｂへの空気供給量が減少し、反応流路６Ｂのうち流量制御バルブ６８Ｂから供給された空気が流れる箇所に対応する部分の温度が低下する。そのため、一酸化炭素の生成量が減少し、水素の生成量が増大し、燃料電池２０５Ｂの電力値が上昇する。
その後、制御部２０９Ｂは、電力検出部２０７Ｂによる検出電力から電力値の変化量を求め、その変化量を所定の閾値Ｐａと比較する（ステップＳ４７）。比較の結果、求められた変化量が閾値Ｐａ以上であると制御部２０９Ｂが判断した場合、制御部２０９Ｂの処理がステップＳ４６に戻る。こうして、制御部２０９ＢはステップＳ４６及びステップＳ４７からなる処理を１回又は複数回行う。ステップＳ４６及びステップＳ４７からなる処理が繰り返されることで、流量制御バルブ６８Ｂの開度が段階的に小さくなり、空気供給量が低下することとなる。
ステップＳ４７の比較の結果、求められた変化量が閾値Ｐａ未満であると制御部２０９Ｂが判断した場合、制御部２０９Ｂの処理がステップＳ４８に移行する。これは、流量制御バルブ６８Ｂの開度を小さくして空気供給量を低減させても水素の生成量の増大及び一酸化炭素の生成量の低減が見込めないことを意味する。なお、ステップＳ４８以降では、制御部２０９Ｂは、一段階又は複数段階小さくした設定開度に流量制御バルブ６８Ｂの開度を維持する。
ステップＳ４８では、制御部２０９Ｂは、空気供給管６５Ｂに隣接した空気供給管６４Ｂに設けられた流量制御バルブ６７Ｂについて設定開度を一段階だけ小さく変更し、流量制御バルブ６７Ｂの開度を変更後の設定開度に制御する。
ステップＳ４８の処理により、流量制御バルブ６７Ｂの開度が小さくなるのに伴って、燃焼用反応流路６Ｂへの空気供給量が減少し、反応流路６Ｂの流量制御バルブ６７Ｂから供給された空気が流れる箇所に対応する部分の温度が低下する。そのため、一酸化炭素の生成量が減少し、水素の生成量が増大し、燃料電池２０５Ｂの電力値が上昇する。
その後、制御部２０９Ｂは、電力検出部２０７Ｂによる検出電力から電力値の変化量を求め、その変化量を所定の閾値Ｐａと比較する（ステップＳ４９）。比較の結果、求められた変化量が閾値Ｐａ以上であると制御部２０９Ｂが判断した場合、制御部２０９Ｂの処理がステップＳ４８に戻る。こうして、制御部２０９ＢはステップＳ４８及びステップＳ４９からなる処理を１回又は複数回行う。ステップＳ４８及びステップＳ４９からなる処理が繰り返されることで、流量制御バルブ６７Ｂの開度が段階的に小さくなり、空気供給量が低下することとなる。
ステップＳ４９の比較の結果、求められた変化量が閾値Ｐａ未満であると制御部２０９Ｂが判断した場合、制御部２０９Ｂの処理がステップＳ５０に移行する。これは、流量制御バルブ６７Ｂの開度を小さくして空気供給量を低減させても水素の生成量の増大及び一酸化炭素の生成量の低減が見込めないことを意味する。なお、ステップＳ５０以降では、制御部２０９Ｂは、一段階又は複数段階小さくした設定開度に流量制御バルブ６７Ｂの開度を維持する。
ステップＳ５０では、制御部２０９Ｂは電力検出部２０７Ｂによる検出電力値と設定値Ｐとを比較する。比較の結果、検出電力値が設定値Ｐを超えていると制御部２０９Ｂが判断した場合、制御部２０９Ｂの処理が、再びステップＳ４２に戻って、ステップＳ４２〜Ｓ５０の処理を行う。なお、２回目のループでは、１回目のループほど、水素の生成量の増大及び一酸化炭素の生成量の低減が見込めないことが予想される。このため、ステップＳ５０からステップＳ４２に戻り、２回目のループにおける「Ｐａ」を「Ｐａ２」とすると、第一の実施の形態と同様、「Ｐａ２＜Ｐａ」としておくとよい。また、ｎが２以上の整数のとき、ｎ回目のループにおける「Ｐａ」を「Ｐａｎ」とすると、「Ｐａｎ＜Ｐａｎ−１」とするとよい。
一方、比較の結果、検出電力値が設定値Ｐを超えていると制御部２０９Ｂが判断した場合、制御部２０９Ｂは図２８に示されたルーチンを終了する。
一方、比較の結果、検出電力値が設定値Ｐを超えていると制御部２０９Ｂが判断した場合、制御部２０９Ｂは図２８に示されたルーチンを終了する。
以上のように、本実施の形態では、改質器１００Ｂの加熱手段として、一つのサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ｂと、改質器１００Ｂに一体に設けられた触媒燃焼器３００Ｂとを備え、これらを併用している。そのため、一つのサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ｂによって反応流路４内の上流側から下流側まで均等に熱を加えることが可能である。
また、触媒燃焼器３００Ｂには、燃焼用反応流路６Ｂの上流側から下流側にかけて設けられた複数の貫通穴５１１Ａ〜５１４Ａを介して、燃焼用反応流路６Ｂにそれぞれ連通する複数の空気供給管６３Ｂ〜６６Ｂが設けられ、さらに空気供給管６４Ｂ〜６６Ｂには空気の流量制御をする流量制御バルブ６７Ｂ〜６９Ｂが設けられている。そして、要求される電力値に応じ、制御部２０９Ｂが、燃料供給ポンプＰ１Ｂによる供給流量を低減させるとともに、複数の流量制御バルブ６７Ｂ〜６９Ｂの開度を下流側から上流側の順に低減させる。これにより、発電システム２００Ｂにより生成される電力値の低減の要求があった場合でも、変成器を必要とせず、一酸化炭素濃度の上昇を抑制することができる。また、最も下流側の空気供給管６６Ｂに設けられた流量制御バルブ６９Ｂの開度を優先的に小さくすることにより、効果的に一酸化炭素濃度の上昇を抑制することができる。
また、触媒燃焼器３００Ｂには、燃焼用反応流路６Ｂの上流側から下流側にかけて設けられた複数の貫通穴５１１Ａ〜５１４Ａを介して、燃焼用反応流路６Ｂにそれぞれ連通する複数の空気供給管６３Ｂ〜６６Ｂが設けられ、さらに空気供給管６４Ｂ〜６６Ｂには空気の流量制御をする流量制御バルブ６７Ｂ〜６９Ｂが設けられている。そして、要求される電力値に応じ、制御部２０９Ｂが、燃料供給ポンプＰ１Ｂによる供給流量を低減させるとともに、複数の流量制御バルブ６７Ｂ〜６９Ｂの開度を下流側から上流側の順に低減させる。これにより、発電システム２００Ｂにより生成される電力値の低減の要求があった場合でも、変成器を必要とせず、一酸化炭素濃度の上昇を抑制することができる。また、最も下流側の空気供給管６６Ｂに設けられた流量制御バルブ６９Ｂの開度を優先的に小さくすることにより、効果的に一酸化炭素濃度の上昇を抑制することができる。
ここで、携帯機器等が要求する燃料電池２０５Ｂの電力量が最大の時と最小の時のそれぞれの場合の、改質器１００Ｂの供給管４１Ｂを始点とし排出管４２Ｂを終点とする反応流路４Ｂに沿った長さと、その長さに対応する位置での反応流路４内の温度との関係について図２９に基づいて説明する。
図２９の符号Ｋの実線は要求電力が最大の場合を示している。混合気の改質器１００Ｂへの供給量が最大の時は、改質器１００Ｂのサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ｂがどの位置においても温度が一定となるように、流量制御バルブ６７Ｂ〜６９Ｂの開度を相対的に大きくする。燃料供給量が多いために、改質反応が完結する位置Ｎが排出管４２Ｂ側付近に位置しており、このように加熱することで燃料の全量を反応させることができる。
一方、図２９の符号Ｌの点線は要求電力が最小の場合を示している。混合気の改質器１００Ｂへの供給量が最小の時は、燃料の滞留時間が長くなり、上記化学反応式（２）で表される逆シフト反応の増大に伴って、一酸化炭素濃度が上昇する。この場合、改質反応は、上記電力量が最大の時と比べて、反応流路４Ｂ内におけるより上流側の位置Ｎで、改質反応が完結する。そして、反応流路４Ｂにおける位置Ｎより下流側では、上記逆シフト反応による一酸化炭素の生成量が上昇しやすい。そのため、点線Ｌのように、空気供給管６４Ｂ〜６６Ｂのうち改質反応の完結位置Ｎより下流側に位置する空気供給管（例えば、空気供給管６６Ｂ）に設けられた流量制御バルブ（例えば、流量制御バルブ６９Ｂ）の開度を小さくして温度を下げることにより、反応流路４Ｂにおける位置Ｎより下流側における逆シフト反応を抑制し、一酸化炭素の濃度を低減することができる。
図２９の符号Ｋの実線は要求電力が最大の場合を示している。混合気の改質器１００Ｂへの供給量が最大の時は、改質器１００Ｂのサーミスタ兼電熱ヒータ３１Ｂがどの位置においても温度が一定となるように、流量制御バルブ６７Ｂ〜６９Ｂの開度を相対的に大きくする。燃料供給量が多いために、改質反応が完結する位置Ｎが排出管４２Ｂ側付近に位置しており、このように加熱することで燃料の全量を反応させることができる。
一方、図２９の符号Ｌの点線は要求電力が最小の場合を示している。混合気の改質器１００Ｂへの供給量が最小の時は、燃料の滞留時間が長くなり、上記化学反応式（２）で表される逆シフト反応の増大に伴って、一酸化炭素濃度が上昇する。この場合、改質反応は、上記電力量が最大の時と比べて、反応流路４Ｂ内におけるより上流側の位置Ｎで、改質反応が完結する。そして、反応流路４Ｂにおける位置Ｎより下流側では、上記逆シフト反応による一酸化炭素の生成量が上昇しやすい。そのため、点線Ｌのように、空気供給管６４Ｂ〜６６Ｂのうち改質反応の完結位置Ｎより下流側に位置する空気供給管（例えば、空気供給管６６Ｂ）に設けられた流量制御バルブ（例えば、流量制御バルブ６９Ｂ）の開度を小さくして温度を下げることにより、反応流路４Ｂにおける位置Ｎより下流側における逆シフト反応を抑制し、一酸化炭素の濃度を低減することができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
３１，３１Ａ，３１Ｂ サーミスタ兼電熱ヒータ（電熱ヒータ、温度検出部）
３２，３２Ａ サーミスタ兼電熱ヒータ（電熱ヒータ、温度検出部）
３３，３３Ａ サーミスタ兼電熱ヒータ（電熱ヒータ、温度検出部）
３４，３４Ａ サーミスタ兼電熱ヒータ（電熱ヒータ、温度検出部）
１００，１００Ａ，１００Ｂ 改質器
２００，２００Ａ，２００Ｂ 発電システム
２０５，２０５Ａ，２０５Ｂ 燃料電池
２０７，２０７Ａ，２０７Ｂ 電力検出部
２０９，２０９Ａ，２０９Ｂ 制御部
３００Ａ，３００Ｂ 触媒燃焼器
Ｐ１，Ｐ１Ａ，Ｐ１Ｂ 燃料ポンプ（燃料供給部）
３２，３２Ａ サーミスタ兼電熱ヒータ（電熱ヒータ、温度検出部）
３３，３３Ａ サーミスタ兼電熱ヒータ（電熱ヒータ、温度検出部）
３４，３４Ａ サーミスタ兼電熱ヒータ（電熱ヒータ、温度検出部）
１００，１００Ａ，１００Ｂ 改質器
２００，２００Ａ，２００Ｂ 発電システム
２０５，２０５Ａ，２０５Ｂ 燃料電池
２０７，２０７Ａ，２０７Ｂ 電力検出部
２０９，２０９Ａ，２０９Ｂ 制御部
３００Ａ，３００Ｂ 触媒燃焼器
Ｐ１，Ｐ１Ａ，Ｐ１Ｂ 燃料ポンプ（燃料供給部）
Claims (7)
- 上流側から下流側に流れる燃料を水素に改質する改質器と、
前記改質器に燃料を供給する燃料供給部と、
前記改質器で生成された水素により発電する燃料電池と、
前記改質器に設けられ、前記改質器の上流側と下流側との間に配列された複数の電熱ヒータと、
前記複数の電熱ヒータに対応して設けられ、対応する電熱ヒータの温度を検出する複数の温度検出部と、
前記複数の電熱ヒータを対応する温度検出部による検出温度に基づきフィードバック制御して、前記複数の電熱ヒータの温度をそれぞれの設定温度に保たせる制御部と、を備え、
前記制御部が、前記燃料電池への要求電力が低減されたとき、前記燃料供給部による供給流量を低減させるとともに、前記複数の電熱ヒータの設定温度を下流側から上流側の順に低減させることを特徴とする発電システム。 - 前記燃料電池の電力値を検出する電力検出部を更に備え、
前記制御部が前記複数の電熱ヒータの設定温度を低減させる処理は、前記複数の電熱ヒータのうち一の電熱ヒータの設定温度を低減させた後、前記一の電熱ヒータの設定温度を低減させる前の前記電力検出部により検出された電力値と前記一の電熱ヒータの設定温度を低減させた後の前記電力検出部により検出された電力値との変化量が所定閾値以上である場合に、当該一の電熱ヒータの設定温度を更に低減させることを特徴とする請求項１に記載の発電システム。 - 前記燃料電池の電力値を検出する電力検出部を更に備え、
前記制御部が前記複数の電熱ヒータの設定温度を低減させる処理は、前記複数の電熱ヒータのうち一の電熱ヒータの設定温度を低減させた後、前記一の電熱ヒータの設定温度を低減させる前の前記電力検出部により検出された電力値と前記一の電熱ヒータの設定温度を低減させた後の前記電力検出部により検出された電力値との変化量が所定閾値未満である場合に、当該一の電熱ヒータの上流側に設けられた他の電熱ヒータの設定温度を低減させることを特徴とする請求項１に記載の発電システム。 - 前記改質器は、水素を燃焼させる触媒燃焼器を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の発電システム。
- 上流側から下流側に流れる燃料を水素に改質する改質器と、
前記改質器に燃料を供給する燃料供給部と、
前記改質器で生成された水素により発電する燃料電池と、
前記改質器に隣接して配置され、前記改質器の上流側に対応する上流部から前記改質器の下流側に対応する下流部に流れる水素を燃焼させる触媒燃焼器と、
前記触媒燃焼器の上流部と下流部との間の複数箇所にそれぞれ供給する空気の流量を制御する複数の流量制御バルブと、
前記複数の流量制御バルブの開度を制御する制御部と、を備え、
前記制御部が、前記燃料電池への要求電力が低減されたとき、
前記燃料供給部による供給流量を低減させるとともに、
前記複数の流量制御バルブの開度を下流から上流側の順に小さくすることを特徴とする発電システム。 - 前記燃料電池の電力を検出する電力検出部を更に備え、
前記制御部が前記複数の流量制御バルブの開度を小さくする処理は、前記複数の流量制御バルブのうち一の流量制御バルブの開度を小さくした後、前記一の流量制御バルブの開度を小さくする前の前記電力検出部により検出された電力値と前記一の流量制御バルブの開度を小さくした後の前記電力検出部により検出された電力値との変化量が所定閾値以上である場合に、当該一の流量制御バルブの開度を更に低減させることを特徴とする請求項５に記載の発電システム。 - 前記燃料電池の電力値を検出する電力検出部を更に備え、
前記制御部が前記複数の流量制御バルブの開度を小さくする処理は、前記複数の流量制御バルブのうち一の流量制御バルブの開度を小さくした後、前記一の流量制御バルブの開度を小さくする前の前記電力検出部により検出された電力値と前記一の流量制御バルブの開度を小さくした後の前記電力検出部により検出された電力値との変化量が所定閾値未満である場合に、当該一の流量制御バルブの上流側に空気を供給する他の流量制御バルブの開度を低減させることを特徴とする請求項５に記載の発電システム。
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