CN102379057B - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的燃料电池系统具备：燃料电池(1)、与燃料电池(1)的运转相关的水在其中循环的水循环路径(9)、用于使水循环路径(9)内的水进行循环的水循环器(10)、加热水循环路径(9)的加热器(14)、检测与来自于水循环路径(9)的漏水相关的第1异常的第1异常检测器(29、30)、以及控制器(16)；并且是执行为了抑制水循环路径(9)发生冻结而由水循环器(10)使水循环路径(9)内的水进行循环的水循环动作以及使加热器(14)工作的加热动作的燃料电池系统(301)；控制器(16)被构成为在由于由第1异常检测器(29、30)检测到第1异常而使燃料电池系统(301)停止的情况下，禁止为了抑制冻结的水循环动作，并且不禁止为了抑制冻结的加热动作。

Description

燃料电池系统
技术领域
本发明涉及具备燃料电池和水循环路径的燃料电池系统，特别涉及燃料电池系统在异常停止时的冻结抑制手段。
背景技术
燃料电池系统一般具备使燃料气体与氧化剂气体发生化学反应而发电的燃料电池、以及冷却伴随于发电而发热的燃料电池的冷却水路径，并且被构成为通过根据发电量来调整冷却的程度来控制燃料电池的温度。
如果像这样的燃料电池系统在室外不运转一定时间以上而放置，那么随着大气温度的降低，冷却水路径内的水会发生冻结。其结果可以设想在下一次启动时不能够进行燃料电池的温度控制以至于变得不可能进行发电等。
因此，已知有如下燃料电池系统，其为了抑制冷却水的冻结，而具备例如直接或者间接地检测大气温度的大气温度检测机构、和检测冷却水的水温的水温检测机构；并且根据由大气温度检测机构检测到的大气温度以及由水温检测机构检测到的水温来执行冻结抑制运转(例如参照专利文献1)。
图15是表示专利文献1所述的现有的燃料电池系统的构成的框图。
如图15所示，这个现有的燃料电池系统具备：使用燃料气体和氧化剂气体来发电的燃料电池36、用于冷却燃料电池36的冷却水所流通的冷却水路径37、从在冷却水路径37中流通的冷却水中回收热的蓄热水所流通的蓄热水路径38、储存从冷却水中回收热并成为温水的蓄热水的蓄热水储罐39、用于在冷却水路径37内的冷却水与蓄热水路径38内的蓄热水之间进行热交换的热交换器40、使冷却水路径37内的水进行循环的冷却水循环器41、加热冷却水路径37的加热器42、使蓄热水路径38内的水进行循环的蓄热水循环器43、检测大气温度的大气温度检测机构44、检测冷却水的温度的冷却水温检测机构45、检测蓄热水的温度的蓄热水温检测机构46、以及控制器47。
控制器47在根据由大气温度检测机构44检测到的大气温度、由冷却水温度检测机构45检测到的冷却水温度、以及由蓄热水温度检测机构46检测到的蓄热水温度，判断出冷却水路径37以及蓄热水路径38内的水恐怕会发生冻结的时候，执行由冷却水循环器41进行的冷却水的循环、由蓄热水循环器43进行的蓄热水的循环、以及由加热器42进行的加热，来作为冻结抑制运转。由此，就能够抑制冷却水以及蓄热水的冻结。
另外，如果由于某些原因而对燃料电池系统实施异常停止，那么控制器47根据该异常原因，来判断是否分别对于冷却水路径37以及蓄热水路径38执行冻结抑制运转。
例如，在由于冷却水路径37中的水发生泄漏而对燃料电池系统实施异常停止的情况下，如果执行作为冻结抑制运转的由冷却水循环器41进行的冷却水的循环，那么因为冷却水循环器41会发生空运转，所以控制器47不执行冷却水的循环。另外，在此情况下，如果执行作为冻结抑制运转的由加热器42进行的加热，那么将会变成在作为加热对象的冷却水不存在于冷却水路径37内的状态下进行加热，且恐怕加热器42的周边会被过度加热，所以控制器47不执行由加热器42进行的加热。另外，在由于蓄热水路径38中的水发生泄漏而对燃料电池系统实施以上所述停止的情况下，如果执行由蓄热水循环器43进行的蓄热水的循环，那么蓄热水循环器43会发生空运转，所以控制器47不执行蓄热水循环。由此，就能够抑制作为执行冻结抑制运转的要素的冷却水循环器41、蓄热水循环器43以及加热器42发生损伤。
在此，关于在冷却水路径37中发生水泄漏的情况，例如可以如下所述进行检测。
在燃料电池36的发电过程中，如果从冷却水路径37中发生水泄漏，那么燃料电池36的温度会过度上升。因此，通过检测该燃料电池36的温度的过度上升，能够检测到冷却水路径37中的漏水。另外，在具备检测冷却水的燃料电池36入口侧的水温的第1冷却水温度检测机构48和检测燃料电池36出口侧的水温的第2冷却水温度检测机构49作为冷却水温度检测机构45的情况下，如果在燃料电池36的发电过程中从蓄热水路径38发生水泄漏，那么热交换器40的热交换功能降低，并且第1冷却水温度检测机构48所检测到的冷却水温度与第2冷却水温度检测机构49所检测到的冷却水温度相接近。所以，通过检测上述两者所检测到的冷却水温度的相接近程度，从而就能够检测来自于蓄热水路径38的漏水。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-294186号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
可是，即使在燃料电池系统的冷却水路径中发生漏水，仍然会有水残存于冷却水路径中的情况。然而，在专利文献1所述的燃料电池系统中，在发生了来自于冷却水路径的漏水异常的情况下，不仅仅是不执行由冷却水循环器进行的水循环，而且也不执行由加热器进行的加热。因此，在水残留于冷却水路径内的情况下，没有抑制该残存水发生冻结的手段，燃料电池有可能发生冻结。其结果是，存在下一次启动时不可进行发电等技术问题。
本发明就是鉴于如以上所述那样的技术问题而做出的，目的在于提供一种燃料电池系统，在发生漏水异常而停止的燃料电池系统中，除了能够抑制漏水受害的扩大而且能够降低由于水循环器的空运转而引起的水循环器故障的可能性之外，还能够抑制发生漏水的水路径内的残存水发生冻结。
解决技术问题的手段
为了解决上述技术问题，本发明的燃料电池系统具备：使用燃料气体和氧化剂气体进行发电的燃料电池，与所述燃料电池的运转相关的水在其中循环的水循环路径，用于使所述水循环路径内的水进行循环的水循环器，加热所述水循环路径的加热器，检测作为与来自于所述水循环路径的漏水相关的异常的第1异常的第1异常检测器，以及控制器；所述燃料电池系统执行为了抑制所述水循环路径发生冻结而由所述水循环器使所述水循环路径内的水进行循环的水循环动作、以及使所述加热器工作的加热动作；所述控制器被构成为，在由所述第1异常检测器检测到所述第1异常而使所述燃料电池系统停止的情况下，禁止用于抑制冻结的所述水循环动作，并且不禁止用于抑制冻结的所述加热动作。
所述燃料电池系统可以是：具备检测与所述第1异常不同的第2异常的第2异常检测器；所述控制器被构成为，在由所述第1异常检测器检测到所述第1异常而使所述燃料电池系统停止的情况下，禁止用于抑制冻结的所述水循环动作并且不禁止用于抑制冻结的所述加热动作，而在由所述第2异常检测器检测到所述第2异常而使所述燃料电池系统停止的情况下，对用于抑制冻结的所述水循环动作以及所述加热动作都不禁止。
所述水循环路径可以是冷却水循环路径、蓄热水循环路径和回收水循环路径中的至少任意一者，所述冷却水循环路径包括用于冷却所述燃料电池的冷却水在其中流通的冷却水路径、以及储存所述冷却水的冷却水储罐，所述蓄热水循环路径包括从在所述冷却水路径中流通的冷却水中回收热的蓄热水所流通的蓄热水路径、以及储存所述蓄热水的蓄热水储罐，所述回收水循环路径包括储存从来自于所述燃料电池的废气中回收的回收水的回收水储罐、以及在该回收水储罐与所述冷却水储罐之间循环的水所流通的回收水路径。
所述水循环路径可以具备第1水循环路径和第2水循环路径；所述水循环器具备：使所述第1水循环路径内的水进行循环的第1水循环器，以及用于使所述第2水循环路径内的水进行循环的第2水循环器；所述加热器可以具备：加热所述第1水循环路径的第1加热器，以及加热所述第2水循环路径的第2加热器；所述控制器可以被构成为，在由所述第1异常检测器检测到作为所述第1异常的来自于所述第1水循环路径的漏水、并且没有检测到来自于所述第2水循环路径的漏水而停止所述燃料电池系统的情况下，禁止用于抑制所述第1水循环路径发生冻结的由所述第1水循环器进行的水循环动作，并且不禁止用于抑制所述第1水循环路径发生冻结的由所述第1加热器进行的加热动作，并且不禁止用于抑制所述第2水循环路径发生冻结的由所述第2水循环器进行的水循环动作以及由所述第2加热器进行的加热动作。
所述第1水循环路径以及所述第2水循环路径可以是冷却水循环路径、蓄热水循环路径和回收水循环路径中的两个路径的组合，所述冷却水循环路径包括用于冷却所述燃料电池的冷却水在其中流通的冷却水路径、以及储存所述冷却水的冷却水储罐，所述蓄热水循环路径包括从在所述冷却水路径中流通的冷却水中回收热的蓄热水所流通的蓄热水路径、以及储存所述蓄热水的蓄热水储罐，所述回收水循环路径包括储存从来自于所述燃料电池的废气中回收的回收水的回收水储罐、以及在该回收水储罐与所述冷却水储罐之间循环的水所流通的回收水路径。
所述控制器可以被构成为，在由所述第1异常检测器检测到所述第1异常从而停止所述燃料电池系统的情况下，在用于抑制冻结的由所述加热器进行的加热动作过程中，与没有检测到所述第1异常的情况相比，增加加热量。
所述控制器也可以被构成为，在由所述第1异常检测器检测到来自于所述第1水循环路径的漏水，并且没有检测到来自于所述第2水循环路径的漏水，而停止所述燃料电池系统的情况下，在用于抑制冻结的由所述第1以及第2加热器进行的加热动作过程中，与没有检测到所述第1异常的情况相比，增加所述第1加热器的加热量；并且与没有检测到所述第1异常的情况相比，不改变所述第2加热器的加热量。
所述燃料电池系统可以进一步具备检测所述水的温度的温度检测器；所述控制器可以被构成为，在没有由所述第1异常检测器检测到所述第1异常的情况下，如果所述温度检测器检测到第1阈值以下的温度，那么为了抑制冻结而执行所述加热动作；在由所述第1异常检测器检测到所述第1异常的情况下，如果所述温度检测器检测到高于所述第1阈值的第2阈值以下的温度，那么为了抑制冻结而执行所述加热动作。
所述燃料电池系统可以进一步具备检测所述水的温度的温度检测器；所述燃料电池系统可以被构成为，如果所述温度检测器检测到第1阈值以下的温度，那么使所述第1加热器和所述第2加热器工作来作为用于抑制冻结的所述加热动作；所述控制器可以被构成为，在由所述第1异常检测器检测到作为所述第1异常的来自于所述第1水循环路径的漏水，并且没有检测到来自于所述第2水循环路径的漏水，而停止所述燃料电池系统的情况下，如果所述温度检测器检测到较所述第1阈值更加高的第2阈值以下的温度，那么为了抑制冻结而使所述第1加热器工作；如果所述温度检测器检测到所述第1阈值以下的温度，那么为了抑制冻结而使所述第2加热器工作。
在参照附图的情况下，根据对以下实施方式的详细说明，本发明的上述目的、其它的目的、特征以及优点可以得以明了。
发明的效果
本发明如上所述构成，在发生漏水异常而停止的燃料电池系统中，除了能够抑制漏水受害的扩大并且能够降低由于水循环器的空运转而引起的水循环器故障的可能性之外，还可以取得能够抑制漏水的水路径内的残留水的冻结的效果。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的燃料电池系统的构成的框图。
图2是表示图1的燃料电池系统在异常停止时的抑制冻结的控制的内容的流程图。
图3是表示本发明的实施方式2所涉及的燃料电池系统在异常停止时的抑制冻结的控制的内容的流程图。
图4是表示本发明的实施方式3所涉及的燃料电池系统在异常停止时的抑制冻结的控制的内容的流程图。
图5是表示本发明的实施方式4所涉及的燃料电池系统构成的框图。
图6是表示图5的燃料电池系统在异常停止时的抑制冻结的控制的内容的流程图。
图7是表示本发明的实施方式5所涉及的燃料电池系统的在异常停止时的抑制冻结的控制的内容的流程图。
图8是表示本发明的实施方式6所涉及的燃料电池系统在异常停止时的抑制冻结的制的内容的流程图。
图9是表示本发明的实施方式7所涉及的燃料电池系统构成的框图。
图10是表示图9的燃料电池系统在异常停止时的抑制冻结的控制的内容的流程图。
图11是表示本发明的实施方式8所涉及的燃料电池系统在异常停止时的抑制冻结的控制的内容的流程图。
图12是表示本发明的实施方式9所涉及的燃料电池系统在异常停止时的抑制冻结的控制的内容的流程图。
图13是表示本发明实施方式的变形例2所涉及的燃料电池系统构成例的框图。
图14是表示本发明实施方式的变形例2所涉及的燃料电池系统的其它构成例的框图。
图15是表示现有的燃料电池系统构成的框图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施方式。还有，以下在所有的图中将相同的参照符号标注于相同或者相当的要素上，并省略其重复说明。
本发明的实施方式所涉及的燃料电池系统具备：使用燃料气体和氧化剂气体进行发电的燃料电池，与所述燃料电池的运转相关的水在其中循环的水循环路径，用于使所述水循环路径内的水进行循环的水循环器，加热所述水循环路径的加热器，检测作为与来自于所述水循环路径的漏水相关的异常的第1异常的第1异常检测器，以及控制器；所述燃料电池系统为了抑制所述水循环路径发生冻结，执行由所述水循环器使所述水循环路径内的水进行循环的水循环动作、以及使所述加热器工作的加热动作。
并且，所述控制器被构成为，在由所述第1异常检测器检测到所述第1异常而使所述燃料电池系统停止的情况下，禁止用于抑制冻结的所述水循环动作，并且不禁止用于抑制冻结的所述加热动作。
“燃料电池”只要是使用燃料气体和氧化剂气体来发电的燃料电池即可。作为像这样的“燃料电池”，例如可以使用固体高分子电解质型燃料电池、固体氧化物型燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池等。作为“燃料气体”，例如可以使用纯氢、含氢气体(重整气体)等。作为“氧化剂气体”，例如可以使用纯氧以及空气等。
所谓“水循环路径”，是指与燃料电池的运转相关的水进行循环的所有路径。例如，后面所述的冷却水循环路径、回收水循环路径、蓄热水循环路径等相当于像这样的“水循环路径”。
作为“水循环器”，例如可以使用泵(旋转式)以及柱塞泵等。
“第1异常”被定义为与来自于上述“水循环路径”的漏水相关的异常。“第1异常检测器”是指直接或者间接地检测来自于上述“水循环路径”的漏水的检测器。所谓直接检测漏水，是指检测“漏水”本身。另外，所谓间接地检测漏水，是指检测与“漏水”相关地发生变动的参数(物理量)。在间接地检测“漏水”的情况下，根据所检测到的该参数，利用该参数与“漏水”的相关关系，从而就能够检测出“漏水”。例如，在“第1异常检测器”由检测与“漏水”相关的参数的检测器构成的情况下，由判定器根据由该检测器检测到的参数的水平、以及基于该参数与“漏水”的相关关系而设定的判定基准(例如阈值)，来判断是否发生了来自于“水循环路径”的漏水。
“第1异常检测器”既可以设置于容纳燃料电池系统的主要部分(例如包含燃料电池的发电单元等)的壳体内部，或者也可以设置于该壳体的外部。在将检测器设置于该壳体外部的情况下，“第1异常检测器”与控制部之间既可以有线连接，也可以无线连接。
“加热器”只要能够加热上述“水循环路径”即可。因此，“加热器”的功能以及设置形态除了这之外没有特别的限定。例如，“加热器”既可以由单独的加热器所构成，又可以由被分散配置的多个加热器所构成。作为像这样的“加热器”，例如可以使用陶瓷加热器。
所谓“为了抑制所述水循环路径发生冻结而由所述水循环器使所述水循环路径内的水进行循环的水循环动作、以及使所述加热器工作的加热动作”，就是指像这样方式的抑制冻结运转。
“控制器”只要是“被构成为，在由所述第1异常检测器检测到所述第1异常而使所述燃料电池系统停止的情况下，禁止用于抑制冻结的所述水循环动作，并且不禁止用于抑制冻结的所述加热动作”的控制器即可。在本说明书以及权利要求书中，所谓控制器不仅仅是指单独的控制器而且还指控制器群。因此，“控制器”既可以是由进行集中控制的单独的控制器所构成，又可以是由作互相协同工作来进行分散控制的多个控制器所构成。作为“控制器”，例如可以使用微计算机、可编程控制器以及逻辑电路等。
所谓“禁止水循环动作”，换言之即为“不允许水循环动作”。所谓“不禁止水循环动作”，换言之即为“允许水循环动作”。例如，在满足特定条件的情况下，执行水循环动作。
根据以上所说明的构成，在检测到与来自于水循环路径的漏水相关的异常的情况下，作为抑制冻结运转的水循环动作被禁止，所以能够抑制漏水受害的扩大并且能够降低由于水循环器的空运转而引起的水循环器故障的可能性。另一方面，因为不禁止作为抑制冻结运转的加热动作，所以通过满足特定的条件从而就能够执行作为抑制冻结运转的加热动作，并且能够抑制无法通过循环来抑制冻结的水循环路径内的残留水发生冻结。其结果是，在发生漏水异常而停止的燃料电池系统中，除了能够抑制漏水受害的扩大并且能够降低由于水循环器的空运转而引起的水循环器故障的可能性之外，还能够抑制漏水的水路径内的残留水发生冻结。
另外，本发明的实施方式所涉及的燃料电池系统可以是：具备检测与所述第1异常不同的第2异常的第2异常检测器；所述控制器被构成为，在由所述第1异常检测器检测到所述第1异常而使所述燃料电池系统停止的情况下，禁止用于抑制冻结的所述水循环动作并且不禁止用于抑制冻结的所述加热动作，而在由所述第2异常检测器检测到所述第2异常而使所述燃料电池系统停止的情况下，对用于抑制冻结的所述水循环动作以及所述加热动作都不禁止。
“第2异常”被定义为不同于“第1异常”的燃料电池系统的异常。另外，这个“第2异常”并不是包含除了“第1异常”之外的所有异常，而是包含了除了“第1异常”之外的异常的至少一部分。在燃料电池系统的异常中，例如有燃料电池系统的各个构成要素的异常以及对它们的控制的异常等。在此，在表1中表示了上述第1异常和第2异常的具体例。
[表1]
如表1所示，作为第1异常，例如可以列举来自于水循环路径的漏水、水循环路径中的水储罐(循环水储罐)中的水位的异常降低、由蓄热水进行冷却的燃料电池的异常升温、具备燃料电池的冷却水与蓄热水的热交换器的情况下的蓄热水热交换前后的温度差异常、在具备冷却水与蓄热水的热交换器的情况下的冷却水热交换前后的温度差异常等。另外，作为第2异常，例如可以列举氧化剂气体流量计的测量值异常、氧化剂气体路径以及燃料气体路径的阀的紧固、来自于氧化剂气体路径的阀的泄漏异常、来自于燃料气体路径的阀的泄漏异常、重整器内的温度检测器的检测温度异常、重整器内的温度检测器的断线/短路、加热重整器的燃烧器的熄火异常、加热重整器的燃烧器的点火异常等。
“第2异常检测器”与“第1异常检测器”同样是指直接或者间接地检测第2异常的检测器。
根据该构成，在检测与来自于水循环路径的漏水相关的异常的情况下，除了能够抑制漏水受害的扩大并且能够降低由于水循环器的空运转而引起的水循环器故障的可能性之外，还能够抑制漏水的水路径内的残留水发生冻结；另一方面，在检测到与漏水无关的异常的情况下，与通常一样，能够抑制该水循环路径发生冻结。
另外，在本发明实施方式所涉及的燃料电池系统中，所述水循环路径可以是冷却水循环路径、蓄热水循环路径和回收水循环路径中的至少任意一者，所述冷却水循环路径包括用于冷却所述燃料电池的冷却水在其中流通的冷却水路径、以及储存所述冷却水的冷却水储罐，所述蓄热水循环路径包括从在所述冷却水路径中流通的冷却水中回收热的蓄热水所流通的蓄热水路径、以及储存所述蓄热水的蓄热水储罐，所述回收水循环路径包括储存从来自于所述燃料电池的废气中回收的回收水的回收水储罐、以及在该回收水储罐与所述冷却水储罐之间循环的水所流通的回收水路径。
另外，在本发明实施方式所涉及的燃料电池系统中，可以是：所述水循环路径具备第1水循环路径和第2水循环路径；所述水循环器具备：使所述第1水循环路径内的水进行循环的第1水循环器，以及用于使所述第2水循环路径内的水进行循环的第2水循环器；所述加热器具备：加热所述第1水循环路径的第1加热器，以及加热所述第2水循环路径的第2加热器；所述控制器被构成为，在由所述第1异常检测器检测到作为所述第1异常的来自于所述第1水循环路径的漏水、并且没有检测到来自于所述第2水循环路径的漏水而停止所述燃料电池系统的情况下，禁止用于抑制所述第1水循环路径发生冻结的由所述第1水循环器进行的水循环动作，并且不禁止用于抑制所述第1水循环路径发生冻结的由所述第1加热器进行的加热动作，并且不禁止用于抑制所述第2水循环路径发生冻结的由所述第2水循环器进行的水循环动作以及由所述第2加热器进行的加热动作。
根据该构成，在存在有多个水循环路径的燃料电池系统中，对于被检测到与漏水相关的异常的水循环路径，除了能够抑制漏水受害的扩大并且能够降低由于水循环器的空运转而引起的水循环器故障的可能性之外，还能够抑制漏水的水路径内的残留水发生冻结；另一方面，对于没有检测到与漏水相关的异常的水循环路径，可以与通常一样抑制该水循环路径发生冻结。
另外，在本发明实施方式所涉及的燃料电池系统中可以是，所述第1水循环路径以及所述第2水循环路径是冷却水循环路径、蓄热水循环路径和回收水循环路径中的两个路径的组合，所述冷却水循环路径包括用于冷却所述燃料电池的冷却水在其中流通的冷却水路径、以及储存所述冷却水的冷却水储罐，所述蓄热水循环路径包括从在所述冷却水路径中流通的冷却水中回收热的蓄热水所流通的蓄热水路径、以及储存所述蓄热水的蓄热水储罐，所述回收水循环路径包括储存从来自于所述燃料电池的废气中回收的回收水的回收水储罐、以及在该回收水储罐与所述冷却水储罐之间循环的水所流通的回收水路径。
另外，在本发明实施方式所涉及的燃料电池系统中，所述控制器可以被构成为，在由所述第1异常检测器检测到所述第1异常从而停止所述燃料电池系统的情况下，在用于抑制冻结的由所述加热器进行的加热动作过程中，与没有检测到所述第1异常的情况相比，增加加热量。
在检测到与漏水相关的异常的情况下，因为不执行水循环动作，从而使得与在没有检测到与漏水相关的异常的情况相比较，耐冻结性下降。但是，根据上述构成，在检测到与漏水相关的异常的情况下，与没有检测到相关于漏水的异常的情况相比较，增加加热器的加热量，所以能够防止由于不执行水循环动作而引起的耐冻结性的下降。
另外，在本发明实施方式所涉及的燃料电池系统中，所述控制器也可以被构成为，在由所述第1异常检测器检测到来自于所述第1水循环路径的漏水，并且没有检测到来自于所述第2水循环路径的漏水，而停止所述燃料电池系统的情况下，在用于抑制冻结的由所述第1以及第2加热器进行的加热动作过程中，与没有检测到所述第1异常的情况相比，增加所述第1加热器的加热量；并且与没有检测到所述第1异常的情况相比，不改变所述第2加热器的加热量。
根据该构成，仅对于检测到与漏水相关的异常的第1水循环路径，为了防止由于不执行水循环动作引起的耐冻结性下降，而与没有检测到第1异常的情况相比较增加第1加热器的加热量，对于没有检测到与漏水相关的异常的第2水循环路径，则与没有检测到第1异常的情况相比较并不改变第2加热器的加热量，所以能够抑制由于不必要的加热量的增加而造成的电力消耗的增加。
另外，本发明实施方式所涉及的燃料电池系统也可以是：进一步具备检测所述水的温度的温度检测器；所述控制器被构成为，在没有由所述第1异常检测器检测到所述第1异常的情况下，如果所述温度检测器检测到第1阈值以下的温度，那么为了抑制冻结而执行所述加热动作；在由所述第1异常检测器检测到所述第1异常的情况下，如果所述温度检测器检测到高于所述第1阈值的第2阈值以下的温度，那么为了抑制冻结而执行所述加热动作。
所谓“检测水的温度的温度检测器”，是指直接或者间接地检测水的温度的温度检测器。因此，温度检测器既可以是直接检测与“燃料电池”的运转相关的“水”的温度的温度检测器，也可以是检测与“水”的温度相关的温度(也就是说，上述“水”的温度被间接检测到的温度)的温度检测器。具体可以列举检测大气温度的温度检测器、被设置于燃料电池系统壳体内的除了水路径之外的规定位置的温度检测器。另外，在检测与“水”的温度相关的温度的情况下，例如利用该温度与“水”的温度的相关关系，从而对该温度设定最适合抑制水发生冻结的阈值。“温度检测器”既可以一个又可以是多个。作为“温度检测器”，例如可以使用铂测温电阻、热电偶、热敏电阻等温度传感器。
“第1阈值”被定义成水的凝固点(0℃)以上的温度。“第1阈值”依赖于燃料电池系统的设计，所以例如是根据实验、模拟以及计算等来决定的。另外，在与“第2阈值”一起决定“第1阈值”的情况下，第1阈值被定义为，在进行水循环的状态下为了抑制冻结而判断为必须由加热器进行加热的温度。并且，第2阈值被定义为，在不进行水循环的状态下为了抑制冻结而判断为必须由加热器进行加热的温度，且为较第1阈值更高的值。“第2阈值”依赖于燃料电池系统的设计，所以例如是根据实验、模拟以及计算等来决定的。
根据以上所述的构成，在检测到与漏水相关的异常的情况下，与第1异常没有被检测到的情况相比较，使加热器动作的温度检测器的温度阈值被设定得更高，所以能够提前开始水的温度发生下降的时候的加热器的动作。其结果是，能够抑制由于不执行水循环动作而引起的耐冻结性的下降。
另外，本发明实施方式所涉及的燃料电池系统可以是：进一步具备检测所述水的温度的温度检测器；所述燃料电池系统被构成为，如果所述温度检测器检测到第1阈值以下的温度，那么使所述第1加热器和所述第2加热器工作来作为用于抑制冻结的所述加热动作；所述控制器被构成为，在由所述第1异常检测器检测到作为所述第1异常的来自于所述第1水循环路径的漏水，并且没有检测到来自于所述第2水循环路径的漏水，而停止所述燃料电池系统的情况下，如果所述温度检测器检测到较所述第1阈值更加高的第2阈值以下的温度，那么为了抑制冻结而使所述第1加热器工作；如果所述温度检测器检测到所述第1阈值以下的温度，那么为了抑制冻结而使所述第2加热器工作。
根据以上所述的构成，仅对于检测到与漏水相关的异常的第1水循环路径，为了提前开始水的温度发生下降的时候的加热器的工作，而将使加热器工作的温度检测器的温度阈值设定得比没有检测到第1异常的情况更高；对于没有检测到与漏水相关的异常的第2水循环路径，使加热器工作的温度检测器的温度阈值被设定成与没有检测到第1异常的情况相同，所以能够抑制由于不必要地提早开始加热器的动作而引起的电力消耗的增加。
以下是具体地例示本发明的实施方式。
(实施方式1)
本发明的实施方式1例示了“水循环路径”是蓄热水循环路径而且“燃料电池”是固体氧化物型燃料电池(SOFC)的方式。
[构成]
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的燃料电池系统构成的框图。
首先，说明硬件的构成。
如图1所示，本实施方式1的燃料电池系统301具备拥有吸气口(没有图示)以及排气口60的壳体50、蓄热水储罐9B。在壳体50中容纳有蓄热水储罐9B以外的构成燃料电池系统301的各个要素(除了壳体50)。
在壳体50中配置有作为上述“燃料电池”的一个例子的燃料电池1。在本实施方式1中，燃料电池1例如是由固体氧化物型燃料电池(SOFC)所构成。在燃料电池1的内部，以接触于阳极的形式形成有内部燃料气体通道1a，在该内部燃料气体通道1a的入口处，通过燃料气体供给路径22连接着重整部105的出口。该重整部105和燃料电池1构成了燃料电池主体101。
通过原料气体供给路径19从原料供给器61将原料提供给重整部105的原料气体入口。原料气体只要是能够通过重整生成含氢气体的物质即可。作为原料气体，例如可以使用天然气等烃类的气体。原料供给器61例如可以由被连接于原料气源(例如天然气的基础设施)的增压泵以及流量调节阀等所构成。另外，从空气供给器62将空气提供给重整部105的空气入口。作为空气供给器62，例如可以使用鼓风机等。再有，从重整水路径64将重整水提供给重整部105的重整水入口。重整部105使用被提供的原料气体以及重整水通过自热法来生成含氢气体(重整气体)。然后，将该含氢气体作为燃料气体提供给燃料电池1。该含氢气体(重整气体)是上述“燃料气体”的一个例子。另外，重整部105是燃料气体供给器的一个例子。
在燃料电池1的内部氧化剂气体通道1b的入口，通过氧化剂气体供给路径23连接有氧化剂气体供给器6。
氧化剂气体供给器6将上述“氧化剂气体”提供给氧化剂气体供给路径23。氧化剂气体供给器6例如是由鼓风机等所构成，将空气作为“氧化剂气体”来供给。
在燃料电池1中，这样提供的燃料气体和氧化剂气体分别在阳极以及阴极上发生化学反应从而产生电和热。
在燃料电池1的内部燃料气体通道1a的出口处，连接有排出燃料气体路径25的上游端。在阳极上没有发生化学反应的(没有被消耗的)燃料气体(以下称之为排出燃料气体)被排出至排出燃料气体路径25。排出燃料气体路径25的下游端例如被连接于燃烧器(没有图示)。在排出燃料气体路径25上设置有第1水冷凝器24A。第1水冷凝器24A是由热交换器所构成，并且被构成为，使在其一次侧通道中流通的排出燃料气体与在二次侧通道中流通的蓄热水进行热交换并冷却，由此，使包含于该排出燃料气体中的水进行冷凝，从而让该冷凝水从该排出燃料气体中分离出来。
较排出燃料气体路径25的第1水冷凝器24A更下游侧的部分被形成为向下方倾斜，第1回收水路径57A从该下游侧的部分向下方分支。该第1回收水路径57A的下端是被连接于第1回收水储罐58A。由此，由第1水冷凝器24A从排出燃料气体中分离出来的冷凝水在排出燃料气体路径25中流下之后，经由第1回收水路径57A从而到达第1回收水储罐58A，并留存于那里。另一方面，由第1水冷凝器24A除去了冷凝水的排出燃料气体在排出燃料气体路径25中流通并到达燃烧器，在那里被燃烧而被放出至大气中。
在燃料电池1的内部氧化剂气体通道1b的出口处连接有排出氧化剂气体路径26的上游端。在阴极上没有发生化学反应(没有被消耗的)的氧化剂气体(以下称之为排出氧化剂气体)被排出至排出氧化剂气体路径26。排出氧化剂气体路径25的下游端例如向大气开放。在排出氧化剂气体路径26上设置有第2水冷凝器24B。第2水冷凝器24B是由热交换器所构成，并且被构成为，使在其一次侧通道中流通的排出氧化剂气体与在二次侧通道中流通的蓄热水进行热交换并冷却，由此，使包含于该排出氧化剂气体中的水进行冷凝，从而让该冷凝水从该排出氧化剂气体中分离出来。
较排出氧化剂气体路径26的第2水冷凝器24B更下游侧的部分被形成为向下方倾斜，第2回收水路径57B从该下游侧的部分起向下方分支。该第2回收水路径57B的下端是被连接于第2回收水储罐58B。由此，由第2水冷凝器24B从排出氧化剂气体中分离出来的冷凝水在排出氧化剂气体路径26中流下之后，经由第2回收水路径57B而到达第2回收水储罐58B，并留存于那里。另一方面，由第2水冷凝器24B除去了冷凝水的排出氧化剂气体在排出氧化剂剂气体路径26中流通，并从排出氧化剂剂气体路径26的前端放出至大气中。
第1回收水储罐58A和第2回收水储罐58B其各个下部由连通路径互相连通。还有，在此，构成为从排出燃料气体和排出氧化剂气体这二者回收水，但也可以从排出燃料气体和排出氧化剂气体当中的任意一者中回收水。
如以上所述，第1水冷凝器24A是由使排出燃料气体和蓄热水进行热交换的第1热交换器所构成，第2水冷凝器24B是由使排出氧化剂气体和蓄热水进行热交换的第2热交换器所构成。并且，用于使蓄热水流通于这二个热交换器中的蓄热水路径9A被形成为，例如从蓄热水储罐9B的下部延伸出，通过这二个热交换器，从而到达蓄热水储罐9B的上部。该蓄热水路径9A和蓄热水储罐9B构成了作为上述“水循环路径”的一个例子的蓄热水循环路径9。在蓄热水路径9A上配置有作为上述“水循环器”的一个例子的蓄热水循环器10。作为蓄热水循环器10，例如可以使用泵等。蓄热水循环器10在燃料电池系统301发电的时候使蓄热水从蓄热水储罐9B的下部向上部流通。在蓄热水路径9A上的这二个热交换器(第1水冷凝器24A和第2水冷凝器24B)的配置顺序是，任意一个在上游侧都可以。
另外，以从第2回收水储罐58B到重整部105的重整水入口的形式设置重整水路径64。在重整路径64上设置有重整水供给器63和净化器17。还有，重整水供给器63和净化器17无论哪一个被配置于上游侧都是没有关系的。重整水供给器63例如是由柱塞泵等所构成，将第1以及第2回收储罐58A、58B的水(回收水)作为重整水提供给重整部105。净化器17是净化水(在此为重整水)的净化器，例如是充填了离子交换树脂来构成的。由此，重整水的电导率降低。
另外，在壳体50的下部设置有作为上述“加热器”的一个例子的加热器14。加热器14例如是由陶瓷加热器所构成。加热器14被构成为不是由燃料电池1而是由燃料电池系统301外部的电源提供电力来进行工作。在本实施方式1中，加热器14在平面视图中跨越宽广的范围而被设置于壳体50的底部。由如此的构成，如果加热器14工作，那么被加热器14加热的空气由于自然对流而上升，并且使蓄热水循环路径9近旁的氛围气温度上升。其结果是，加热了蓄热水循环路径9内部的水并且抑制其发生冻结。也就是说，在本实施方式1中，加热器14间接地加热了蓄热水循环路径9内的水。当然，也可以以直接加热蓄热水循环路径9内的水的形式构成加热器14。还有，由于加热器14的动作，也能够抑制第1以及第2回收水储罐58A、58B内的水发生冻结。
接着，就控制系统的构成作如下说明。
本实施方式1的燃料电池系统301具备作为上述“控制器”的一个例子的控制器16。控制器16例如是由微计算机所构成。控制器16具有运算部和存储部，运算部例如是由微计算机的CPU所构成，存储部例如是由微计算机内部的存储器所构成。在存储部中容纳有包含在后面进行叙述的异常停止时的抑制冻结的控制的控制程序。运算部通过从存储部读出该控制程序并执行该控制程序，从而进行各种控制。以下，将由运算部进行的控制作为由控制器16进行的控制来说明。控制器16通过根据来自于燃料电池系统301的规定检测器等(没有图示)的输入将控制信号输出至燃料电池系统301的所需的要素(61、62、6、63以及10等)，从而控制燃料电池系统301整体的动作。另外，控制器16根据来自于第1温度检测器15的输入和来自于第2温度检测器29以及第3温度检测器30的各个输入，来控制蓄热水循环器10和加热器14，从而进行燃料电池系统301异常停止时的抑制冻结的控制。还有，控制器10根据第1回收水水位检测器31A以及第2回收水水位检测器31B的检测参数，由没有图示的水供给机构来补充水，从而将第1回收水储罐58A以及第2回收水储罐58B的水位控制在规定范围内。另外，例如控制器16也可以由进行燃料电池系统301整体动作的控制器、和进行燃料电池系统301异常停止时的抑制冻结的控制的控制器来构成。
第1回收水水位检测器31A检测第1回收水储罐58A的水位，并将其输出至控制器16。另外，第2回收水水位检测器31B检测第2回收水储罐58B的水位，并将其输出至控制器16。第1回收水水位检测器31A以及第2回收水水位检测器31B例如是由水位传感器所构成。
第1温度检测器15是上述“温度检测器”的一个例子。在本实施方式1中，第1温度检测器15在壳体50内被设置于显示与大气温度相同等的温度的地方。在燃料电池系统301停止的情况下，蓄热水循环路径9中的水的温度随着大气温度而发生变化。所以，大气温度是与蓄热水循环路径9中的水的温度相关的参数，第1温度检测器15是间接地检测蓄热水循环路径9中的水的温度的“温度检测器”。当然，也可以以直接检测蓄热水循环路径9中的水的温度的形式设置第1温度检测器15。第1温度检测器15将所检测到的温度输出至控制器6。还有，以下，表示了第1温度检测器15由一个温度检测器构成的例子，但是也可以由多个温度检测器来构成第1温度检测器15，例如，也可以如分成蓄热水循环器10的控制用和加热器14的控制用那样，区分用途来使用温度检测器。这在其它实施方式中也同样。
在本实施方式1中，检测蓄热水的温度的上述第2温度检测器29被设置于蓄热水路径9A的第1以及第2水冷凝器24A、24B上游侧的部分，检测蓄热水的温度的上述第3温度检测器30被设置于蓄热水路径9A的第1以及第2水冷凝器24A、24B下游侧的部分。第2温度检测器29以及第3温度检测器30的检测温度被输出至控制器16。第2温度检测器29以及第3温度检测器30只要是能够直接或者间接地检测蓄热水的温度的温度检测器即可，例如可以由热电偶等温度传感器构成。
第2温度检测器29以及第3温度检测器30是间接地检测“漏水”的“第1异常检测器”，即，检测与“漏水”相关的参数的检测器的一个例子。第2温度检测器29以及第3温度检测器30的检测温度是与“漏水”相关的参数的一个例子。如果在蓄热水循环路径9中发生漏水，那么在蓄热水路径9A中流通的蓄热水的流量会减少。然后，通过第1以及第2水冷凝器24A、24B期间当中的蓄热水的温度上升增加。因此，关于第2温度检测器29的检测温度与第3温度检测器30的检测温度之差(以下称之为检测温度差)，较正常情况(没有发生漏水的情况)的检测温度差更大的规定阈值(以下称之为检测温度差阈值)被设定于控制器16(准确地来说是存储部)中，如果检测温度差成为该检测温度差阈值以上，那么控制器16判定为在蓄热水循环路径9中发生了漏水(第1异常)。因此，控制器16还发挥作为判定是否发生漏水的判定器的功能。还有，上述第2阈值只不过是示例，设想由于蓄热水循环路径9的大量泄漏而造成蓄热水完全不能循环的情况，也可以将小于正常情况(没有发生漏水的情况)的检测温度差阈值的值作为漏水异常检测的值来设定。
[动作]
首先，简单地说明一下通常的动作。
燃料电池系统301具有进行发电的发电动作、使燃料电池系统301从停止状态向发电动作顺利转移的启动动作、使燃料电池系统301从发电动作向停止状态顺利转移的停止动作、以及停止状态这四个动作模式。停止状态是完成了停止处理之后的状态，包括等待下一次启动的待机状态、和禁止下一次启动的异常停止状态。
燃料电池系统301在从控制器16输出启动信号之后启动。然后，在发电动作过程中，重整部105使用从原料供给器61提供的原料气体、从重整水路径提供的重整水以及从空气供给器62提供的空气，通过自热法生成含氢气体。然后，将该含氢气体作为燃料气体提供给燃料电池1的内部燃料气体路径1a。另外，氧化剂气体供给器6将氧化剂气体(空气)提供给燃料电池1的阴极。燃料电池1使该燃料气体和氧化剂气体发生化学反应从而进行伴随着发热的发电。没有被用于该发电的燃料气体(排出燃料气体)以及氧化剂气体(排出氧化剂气体)分别通过排出燃料气体路径25以及排出氧化剂气体路径26从而最终被放出至大气中。而且，在这个过程中，在第1水冷凝器24A以及第2水冷凝器24B中，排出燃料气体以及排出氧化剂气体分别通过将其所保持的热传导到蓄热水中从而被冷却，其含有的水被冷凝而除去。这些被除去的水被分别储存于第1回收水储罐58A以及第2回收水储罐58B中。被储存于第1回收水储罐58A以及第2回收水储罐58B中的水(回收水)由重整供给器63经由净化器17，而被提供给重整部105，并在那里被用于原料气体的重整。另一方面，蓄热水接受排出燃料气体以及排出氧化剂气体所保持的热而升温，并储存于蓄热水储罐中。由此，从排出燃料气体以及排出氧化剂气体中回收废热并蓄热于蓄热水储罐9B中。
如上所述，燃料电池系统301进行发电动作。然后，如果从控制器16输出停止信号，则燃料电池系统301向停止动作转移，在结束了停止动作之后燃料电池系统301变成停止状态。
另外，燃料电池系统301在通常的停止状态下，如果第1温度检测器15的检测温度成为第1阈值以下，那么执行抑制冻结的运转，如果第1温度检测器15的检测温度成为第3阈值以上，那么停止抑制冻结的运转。还有，所谓上述通常的停止状态，被定义为燃料电池系统的不是伴随于发生异常的停止状态(异常停止状态)的停止状态(待机状态)。关于抑制冻结的运转将在后面作详细的说明。
另外，燃料电池系统301在启动动作以及发电动作的过程中，控制器16执行与检测异常时所检测到的异常内容相对应的规定的异常停止处理，在异常停止处理结束后，通常成为不允许下一次启动的异常停止状态。
接着，就具有本发明特征的燃料电池系统301的异常停止状态下的抑制冻结的控制(以下有时称之为系统异常停止时的抑制冻结的控制)作如下说明。该控制是“在由所述第1异常检测器检测到所述第1异常而使所述燃料电池系统停止的情况下，禁止用于抑制冻结的所述水循环动作，并且不禁止用于抑制冻结的所述加热动作”的控制的一个例子。在该系统异常停止状态下的抑制冻结的控制中，燃料电池系统301的异常被分成与蓄热水循环路径9的漏水相关的异常(第1异常)和与该异常不相同的异常(“第2异常”)来处理。
图2是表示燃料电池系统301的在异常停止时的抑制冻结的控制的内容的流程图。该控制是由控制器16来执行的。
如图2所示，控制器16首先判断在燃料电池系统301中是否发生了异常(步骤S1)。
在没有发生异常的情况下(在步骤S1中为“否”)，控制器16进行通常的抑制冻结的控制(步骤S9～步骤S12、8)。具体是，控制器16判断第1温度检测器15的检测温度是否为第1阈值以下(步骤S9)。在此，第1阈值被定义为水的凝固点(0℃)以上的温度。具体地来说，关于第1阈值，根据实验、模拟等来决定最适当的值。
在第1温度检测器15的检测温度超过第1阈值的情况下，控制器16返回到步骤S1。因此，在该情况下不进行抑制冻结的运转。
在第1温度检测器15的检测温度为第1阈值以下的情况下，控制器16使蓄热水循环器10工作并且使加热器14工作来作为抑制冻结的运转(步骤S10)。由此，蓄热水储罐9B的蓄热水在蓄热水循环路径9中进行循环。另外，由加热器14使壳体50内的氛围气温度上升从而加热蓄热水循环路径9中的水。由于这个壳体50内氛围气温度的上升，第1温度检测器15的检测温度也上升。
接着，控制器16判断第1温度检测器15的检测温度是否为第3阈值以上(步骤S11)。在此，第3阈值被设定成较第1阈值更高的温度。
在第1温度检测器15的检测温度为小于第3阈值的情况(在步骤S11中为“否”)下，控制器16返回到步骤S10。由此，执行抑制冻结的运转直至第1温度检测器15的检测温度成为第3阈值以上为止，由此就能够抑制蓄热水循环路径9中的水发生冻结。
在第1温度检测器15的检测温度为第3阈值以上的情况(在步骤S11中为“是”)下，控制器16使蓄热水循环器10和加热器14停止(步骤S12、8)。由此，停止抑制冻结的运转。
另一方面，在步骤S1中，在发生异常的情况(在步骤S1中为“是”)下，控制器16使燃料电池系统301停止(步骤S2)。
接着，控制器16判断所发生的异常是否为与漏水相关的异常(第1异常)(步骤S3A)。在所发生的异常不是与漏水相关的异常的情况(在步骤S3A中为“否”)下，控制器16进入到步骤S3B并判断是否为第2异常。第2异常的具体例子正如表1所表示的。第2异常存在着多种，所以省略了检测第2异常的第2异常检测器的图示。控制器16根据该第2异常检测器的检测参数输出来判断检测到的异常是否为第2异常。然后，在为第2异常的情况(在步骤S3B中为“是”)下，进入到步骤S9，并进行与没有发生异常的情况(待机状态)相同的控制。换言之，在所发生的异常为与相关于漏水的异常不同的异常的情况下，对于至少其一部分的异常(第2异常)来说，控制器16“不禁止用于抑制冻结的加热动作”。还有，在所发生的异常为第2异常的情况下，也可以将表明控制器16不禁止用于抑制冻结的加热动作、或者控制器16允许用于抑制冻结的加热动作的步骤设置在步骤S9之前。还有，在步骤S3B中，在判断为不是第2异常的情况(在步骤S3B中为“否”)下，执行根据其异常内容的规定的抑制冻结的运转。例如，在步骤S1中，发生了与可燃性气体泄漏相关的异常的情况下，在第1阈值以下执行蓄热水循环路径9的水循环动作，并禁止加热器14的加热动作。还有，与上述可燃性气体泄漏相关的异常通常由设置于壳体50内的可燃性气体传感器(没有图示)所检测。
在所发生的异常为与漏水相关的异常的情况(在步骤S3A中为“是”)下，控制器16停止蓄热水循环器10(步骤S4)。在步骤S2中停止燃料电池系统，在步骤S4中通常蓄热水循环器10已经被停止。因此，所谓“停止蓄热水循环器10”，是指不管蓄热水循环器10是否正在工作，都停止蓄热水循环器10。即，控制器16“禁止用于抑制冻结的所述水循环动作”。由此，就能够抑制漏水受害的扩大，而且能够降低由于蓄热水循环器10的空运转而引起的该蓄热水循环器10发生故障的可能性。
接着，控制器16判断第1温度检测器15的检测温度是否为第1阈值以下(步骤S5)。在第1温度检测器15的检测温度为超过第1阈值的情况(在步骤S5中为“否”)下，控制器16进行待机直至第1温度检测器15的检测温度成为第1阈值以下为止。
另一方面，在第1温度检测器15的检测温度为第1阈值以下的情况下，控制器16使加热器14动作来作为抑制冻结的运转(步骤S6)。由此，由加热器14使壳体50内的氛围气温度上升并加热了残存于蓄热水循环路径9中的水。另外，第1温度检测器15的检测温度也上升。
接着，控制器16判断第1温度检测器15的检测温度是否为第3阈值以上(步骤S7)。在第1温度检测器15的检测温度为小于第3阈值的情况(在步骤S7中为“否”)下，控制器16返回到步骤S6。由此，控制器16不让蓄热水进行循环而进行抑制冻结的运转，直至第1温度检测器15的检测温度成为第3阈值以上为止，由此，就能够抑制残存于发生漏水的蓄热水循环路径9中的水发生冻结。
在第1温度检测器15的检测温度为第3阈值以上的情况(在步骤S7中为“是”)下，控制器16使加热器14停止(步骤S8)。由此，停止抑制冻结的运转。还有，根据上述本实施方式的燃料电池系统301，被构成为：在通常的停止状态下以及在伴随于发生第2异常的异常停止状态下，在第1温度检测器15的检测温度为第1阈值以下的情况下，使蓄热水循环器10以及加热器14工作，并执行抑制冻结的运转。然而，作为抑制冻结的运转，并不限定于如上所述的方式，也可以采用以下方式：在较第1阈值更大的规定的温度阈值以下的情况下，首先使蓄热水循环器19工作，之后温度降低继续，如果第1温度检测器15的检测温度成为第1阈值以下，那么使加热器14工作。
根据如上所述构成的本实施方式1的燃料电池系统301，在蓄热水循环路径9中发生漏水的情况下，能够抑制漏水受害的扩大而且能够降低由于蓄热水循环器10的空运转而引起的该蓄热水循环器10发生故障的可能性。另外，还能够抑制发生漏水的蓄热水循环路径9内的残存水发生冻结。
(实施方式2)
本发明的实施方式2示例了在实施方式1中在检测到第1异常的情况下的抑制冻结的运转过程中增加由加热器14的加热量的方式。
本实施方式2的燃料电池系统关于其硬件构成是与实施方式1的燃料电池系统301相同，关于控制系统的构成则与实施方式1的燃料电池系统301不相同。
图3是表示本发明的实施方式2所涉及的燃料电池系统在异常停止状态下的抑制冻结的控制的内容的流程图。
如图3所示，在本发明实施方式2的系统异常停止状态的抑制冻结的控制过程中，取代实施方式1(图2)的步骤6而执行步骤S13。除此之外，与实施方式1的系统异常停止时的抑制冻结的控制相同。
在步骤S31中，控制器16使加热器14工作，并且在那时，与作为在通常停止状态(待机状态)或者在伴随于发生第2异常的异常停止状态下的抑制冻结的运转而使加热器14工作(步骤S10)的时候的加热量相比较，增加加热器14的加热量。由此，在伴随于发生第1异常的异常停止状态下，能够防止由于不执行作为抑制冻结的运转的水循环动作而引起的耐冻结性降低。
(实施方式3)
本发明的实施方式3示例了如下方式：伴随于发生第1异常的异常停止状态下的抑制冻结的运转过程中，与在通常的停止状态(待机状态)或者在伴随于发生第2异常的异常停止状态下的抑制冻结的运转情况相比较，将使加热器14工作的第1温度检测器15的温度阈值设定得更高。
本实施方式3的燃料电池系统在硬件构成方面与实施方式1的燃料电池系统301相同，而在控制系统构成方面与实施方式1的燃料电池系统301有所不同。
图4是表示本发明的实施方式2所涉及的燃料电池系统在异常停止状态下的抑制冻结的控制的内容的流程图。
如图4所示，在本发明实施方式3的燃料电池系统的异常停止状态的抑制冻结的控制过程中，取代实施方式1的系统异常停止时的抑制冻结的控制过程中的步骤S5，而执行步骤S14。除此点之外均与实施方式1的系统异常停止时的抑制冻结的控制相同。
在步骤S14中，控制器16判断第1温度检测器15的检测温度是否为第2阈值以下。在此，在本实施方式3中，第1阈值被定义为在进行水循环的状态下为了抑制冻结而被判断为需要由加热器14进行加热的温度。并且，第2阈值被定义为在不进行水循环的状态下为了抑制冻结而判断为需要由加热器14进行加热的温度，并且为较第1阈值更高的值。第1阈值以及第2阈值依赖于燃料电池系统的设计，所以例如可以根据实验、模拟等来适当确定。
然后，在第1温度检测器15的检测温度为超过第2阈值的情况(在步骤S14中为“否”)下，控制器16进行待机直至第1温度检测器15的检测温度成为第2阈值以下为止。
另一方面，在第1温度检测器15的检测温度为第2阈值以下的情况下，控制器16使加热器14工作来作为抑制冻结的运转(步骤S6)。
根据像这样的本实施方式3的燃料电池系统，在检测到与漏水相关的异常的情况下，使加热器14工作的第1温度检测器15的温度阈值被设定得比在通常的停止状态(待机状态)或者在伴随于发生第2异常的异常停止状态下的抑制冻结的运转更高，所以能够提早开始蓄热水的温度发生降低时的加热器14的动作。由此，在伴随于发生第1异常的异常停止状态下，能够对应于由于不执行作为抑制冻结的运转的水循环动作而引起的耐冻结性的降低而抑制水的冻结。
(实施方式4)
本发明的实施方式4例示了以下所述方式，即“水循环路径”为三个，“燃料电池”是固体高分子电解质型燃料电池，并且“燃料电池系统”具备作为燃料气体供给器的氢生成装置。
[构成]
图5是表示本发明的实施方式4所涉及的燃料电池系统构成的框图。
首先，就硬件的构成作如下说明。
如图5所示，本实施方式4的燃料电池系统401具备燃料电池单元2和蓄热水单元4。蓄热水单元4具备蓄热水储罐9B。
燃料电池单元2具备壳体50。在壳体50中，设置有没有图示的吸气口以及没有图示的排气口。在该壳体50中容纳有构成燃料电池单元2的各个要素(除了壳体50)。
在壳体50的内部配置有燃料电池1。燃料电池1在本实施方式4中是由固体高分子电解质型燃料电池所构成。在燃料电池1的内部燃料气体通道1a的入口处，通过燃料气体供给路径22连接着氢生成装置5的出口。氢生成装置5的构成是公知的，所以只作简单说明。氢生成装置5例如具备重整部(没有图示)和一氧化碳减少部(没有图示)。重整部使用原料气体和重整水通过水蒸汽重整反应来生成含氢气体，一氧化碳减少部将该含氢气体中的一氧化碳浓度降低至规定的水平。该降低了一氧化碳浓度的含氢气体作为燃料气体从氢生成装置5的出口被提供给燃料气体供给路径22。
在氢生成装置5的原料气体入口处通过原料气体供给路径19而连接着原料供给器61。在氢生成装置5的重整水入口处通过重整水供给路径21而连接着重整水供给器63。重整水供给器63例如是将自来水以及回收水等作为水源的，且例如是由柱塞泵等所构成。
氢生成装置5被构成为由燃烧器18来加热其重整部。加热器18燃烧排出燃料气体并由其燃烧热加热氢生成装置5的重整部。该热被使用于水蒸汽重整反应中。
在燃料电池1的内部氧化剂气体路径1b的入口处通过氧化剂气体供给路径23而连接着氧化剂气体供给器6。
在燃料电池1的内部燃料气体路径1a的出口处通过排出燃料气体路径25而连接着加热器18。
在燃料电池1的内部氧化剂气体路径1b的出口处连接有排出氧化剂气体路径26的上游端。并且，排出氧化剂气体路径26的下游端则向大气开放。
在排出燃料气体路径25以及排出氧化剂气体路径26上以跨越这二者的形式设置有水冷凝器24。在排出燃料气体路径25中流通的排出燃料气体被水冷凝器24除去水之后被提供给加热器18。在排出氧化剂气体路径26中流通的排出氧化剂气体被水冷凝器24除去水之后被放出至大气中。
在水冷凝器24上通过冷凝水路径27而连接着回收水储罐12A。由水冷凝器24从排出燃料气体以及排出氧化剂气体中除去的水通过冷凝水路径27流向回收水储罐12A并被储存于那里。
另外，燃料电池1中以使冷却水均匀地流遍燃料电池1全体的形式形成有内部冷却水通道1c。并且，在壳体50的内部，以包含该内部冷却水通道1c的形式设置有冷却水路径7A。冷却水路径7A被形成为从冷却水储罐7B的下部延伸出并通过燃料电池1(通过部分为内部冷却水路径1c)从而到达冷却水储罐7B的上部。冷却水储罐7A中的冷却水由后面所述的冷却水循环器8，而以从冷却水储罐7B的下部流出再回到冷却水储罐7B的上部的形式在冷却水路径7A中循环。该冷却水路径7A和冷却水储罐7B构成了作为上述“水循环路径”的一个例子的冷却水循环路径7。在冷却水路径7A的较燃料电池1更上游侧的部分上设置有作为“水循环器”的一个例子的冷却水循环器8。冷却水循环器8例如是由泵所构成。在冷却水路径7A的较燃料电池1更下游侧的部分上设置有热交换器11。热交换器11被构成为使得在冷却水路径7A中流通的冷却水与在后面所述的蓄热水路径9A中流通的蓄热水进行热交换。由此，如果冷却水循环器10工作，那么冷却水储罐7B的冷却水在通过燃料电池1的时候将其冷却，并且回收废热而升温，这个升温了的冷却水在热交换器11中与蓄热水进行热交换，并将废热传递到蓄热水中，与此同时这个升温了的冷却水被冷却，之后返回到冷却水储罐7B。
在燃料电池系统401中设置有用于使蓄热水流向热交换器11的蓄热水路径9A。这个蓄热水路径9A和蓄热水储罐9B构成了作为上述“水循环路径”的一个例子的蓄热水循环路径9。这个蓄热水循环路径9与实施方式1的蓄热水循环路径9相同，所以在此省略对其说明。
冷却水储罐7B被配置于较回收水储罐12A更上方，它们被回收水路径12B连接。例如，回收水路径12B是由以从回收水储罐12A到冷却水储罐7B的形式形成的回收水去路12Ba、以及以从冷却水储罐7B的溢流口(没有图示)到回收水储罐12A的形式形成的回收水归路12Bb所构成。在回收水去路12Ba上设置有净化器17和作为上述“水循环器”的一个例子的回收水循环器13。回收水循环器13例如是由泵等所构成。由此，回收水循环器13工作时，回收水储罐12A的回收水被净化器17净化并被提供给冷却水储罐7B。然后，剩余的回收水(冷却水)从溢流口返回到回收水储罐12A。由此，由蒸发等而减少的冷却水从回收水储罐12A向冷却水储罐7B补给。另外，冷却水储罐7B中的水在循环路径12中进行循环，从而被净化器17净化，由此，其电导率被降低。如上所述形成的回收水路径12B、回收水储罐12A以及冷却水储罐7B构成了作为上述“水循环路径”的一个例子的回收水循环路径12。
另外，在壳体50的底部设置有加热器14。
接着，就控制系统的构成作如下说明。
本实施方式4的燃料电池系统401的控制系统的构成基本上与实施方式1的燃料电池系统301的控制系统的构成相同。但是，在以下所述方面有所不同。以下就该不同点作具体说明。
本实施方式4的燃料电池系统401具备冷却水循环路径7、蓄热水循环路径9以及回收水循环路径12这三个“水循环路径”，它们将成为系统异常停止时的抑制冻结的控制的控制对象。
在冷却水储罐7B中设置有检测冷却水储罐7B的水位的冷却水水位检测器28。冷却水水位检测器28的检测水位被输出至控制器16。冷却水水位检测器28的检测水位被输出至控制器16。在回收水储罐12A中设置有检测回收水储罐12A水位的回收水水位检测器31。回收水水位检测器31的检测水位被输出至控制器16。冷却水水位检测器28以及回收水水位检测器31例如是由水位传感器所构成。
冷却水水位检测器28以及回收水水位检测器31是间接地检测“漏水”的“第1异常检测器”的一个例子。冷却水水位检测器28检测冷却水储罐7B的水位并将其输出至控制器16。冷却水储罐7B的水位是与“漏水”相关的参数的一个例子，如果在冷却水循环路径7中发生漏水，则冷却水储罐7B的水位降低。因此，关于冷却水储罐7B的水位，其规定阈值(以下称之为第1漏水水位阈值)被设定于控制器16(准确地来说是存储部)中，如果冷却水储罐7B的水位变成该第1漏水水位阈值以下，那么控制器16判定在冷却水循环路径7中发生了漏水(第1异常)。
另外，回收水水位检测器31检测回收水储罐12A的水位并将其输出至控制器16。回收水储罐12A的水位是与“漏水”相关的参数的一个例子，在回收水循环路径12中发生漏水则该水位降低。因此，关于回收水储罐12A的水位，规定的阈值(以下称之为第2漏水水位阈值)被设定于控制器16(准确地来说是存储部)中，如果回收水储罐12A的水位变成该第2漏水水位阈值以下，那么控制器16判定在回收水循环路径12中发生了漏水(第1异常)。
在蓄热水路径9A的热交换器11的上游侧部分以及上游侧部分分别设置有检测蓄热水的温度的第2温度检测器29以及第3温度检测器30。第2温度检测器29以及第3温度检测器30的检测温度被输出至控制器16。关于根据第2温度检测器29以及第3温度检测器30的检测温度检测蓄热水循环路径9的第1异常的原理，已经在实施方式1中作了阐述，所以在此省略对其说明。
在燃烧器18中设置有检测燃烧器18发生熄火的熄火检测器32。熄火是上述“第2异常”的一个例子，熄火检测器32是上述“第2异常检测器”的一个例子。熄火检测器32的检测输出被输入到控制器16中，如果熄火检测器32检测到燃烧器18发生熄火，那么控制器16就让燃料电池系统401停止。
除此之外的各个方面均与实施方式1相同。
[动作]
本实施方式4的燃料电池系统401的一般动作与上述实施方式1同样，所以在此省略对其说明。
接着，就系统异常停止时的抑制冻结的控制作如下说明。
图6是表示燃料电池系统401在异常停止时的抑制冻结的控制的内容的流程图。
如图6所示，在本实施方式4中，替代实施方式1的由蓄热水循环路径9构成的一个“水循环路径”，而使冷却水循环路径7、蓄热水循环路径9以及回收水循环路径12这三个“水循环路径”成为在系统异常停止时的抑制冻结的控制的控制对象。除了这一点之外其余均与实施方式1的系统异常停止时的抑制冻结的控制相同。
具体是，在图6的流程图中，取代实施方式1的图2的流程图中的步骤S4，而执行步骤S24。在步骤S24中，停止冷却水循环器8、蓄热水循环器10、回收水循环器13。即，禁止冷却水循环器8、蓄热水循环器10、回收水循环器13的动作。
另外，取代图2的流程图中的步骤S10，而执行步骤S30。在步骤S30中，使冷却水循环器8、蓄热水循环器10、回收水循环器13工作，并且使加热器14工作。
另外，取代图2的流程图中的步骤S12，而执行步骤S32。在步骤S32中，冷却水循环器8、蓄热水循环器10以及回收水循环器13被停止。
根据如上所述构成的本实施方式4的燃料电池系统401，在冷却水循环路径7、蓄热水循环路径9以及回收水循环路径12中的至少任意一个发生漏水的情况下，能够抑制漏水受害的扩大而且能够降低由于发生漏水的水循环路径的水循环器的空运转而引起的该水循环器发生故障的可能性。另外，还能够抑制发生漏水的水循环路径内的残存水发生冻结。
(实施方式5)
本发明实施方式5示例了如下方式：在实施方式4中，在检测到第1异常的情况下的抑制冻结的运转过程中，增加加热器14的加热量。
本实施方式5的燃料电池系统在硬件的构成方面与实施方式4的燃料电池系统401相同，而在控制系统的构成方面与实施方式4的燃料电池系统401有所不同。
图7是表示本发明的实施方式2所涉及的燃料电池系统在异常停止时的抑制冻结的控制的内容的流程图。
如图7所示，在本发明实施方式5的系统异常停止时的抑制冻结的控制中，取代实施方式4(图6)的步骤6而执行步骤S33。除此之外均与实施方式4的系统异常停止时的抑制冻结的控制相同。
在步骤S33中，控制器16使加热器14工作，并且此时，与处于通常的停止状态(待机状态)或者处于伴随于发生第2异常的异常停状态下的抑制冻结的运转过程中使加热器14工作(步骤S30)的时候的加热量相比较，增加加热器14的加热量。由此，就能够防止由于不执行水循环动作而引起的耐冻结性的降低。
(实施方式6)
本发明的实施方式6示例了如下方式：在检测到第1异常的情况下的抑制冻结的运转过程中，将使加热器14工作的第1温度检测器15的温度阈值设定得比没有检测到相关于漏水的异常的情况更高。
本实施方式6的燃料电池系统在硬件的构成方面与实施方式4的燃料电池系统401相同，而在控制系统的构成方面与实施方式4的燃料电池系统401有所不同。
图8是表示本发明的实施方式6所涉及的燃料电池系统在异常停止时的抑制冻结的控制的内容的流程图。
如图8所示，在本发明实施方式6的系统异常停止时的抑制冻结的控制过程中，取代实施方式4的系统异常停止时的抑制冻结的控制过程中的步骤S5，而执行步骤S34。除此之外均与实施方式4的系统异常停止时的抑制冻结的控制相同。
在步骤S34中，控制器16判断第1温度检测器15的检测温度是否在第2阈值以下。在此，在本实施方式中，第1阈值被定义为水的凝固点以上的温度。并且，第2阈值被定为高于第1阈值的温度。第1阈值以及第2阈值依赖于燃料电池系统的设计，所以例如根据实验以及模拟等来确定。
然后，在第1温度检测器15的检测温度为超过第2阈值的情况(在步骤S34中为“否”)下，控制器16待机，直至第1温度检测器15的检测温度成为第2阈值以下为止。
另一方面，在第1温度检测器15的检测温度为第2阈值以下的情况下，控制器16使加热器14工作来作为抑制冻结的运转(步骤S6)。
根据像这样的本实施方式6的燃料电池系统，与在处于通常的停止状态(待机状态)或者处于伴随于发生第2异常的异常停状态下的抑制冻结的运转过程中的使加热器14工作的第1温度检测器15的温度阈值相比较，在伴随于与漏水相关的异常检测的异常停止状态下的抑制冻结的运转过程中，使加热器14工作的第1温度检测器15的温度阈值被设定得更高。因此，在伴随于发生第1异常的异常停止状态下，能够提早开始冷却水、回收水以及蓄热水的温度发生下降时的加热器14的动作。其结果是，在伴随于发生第1异常的异常停止状态下，能够抑制由于不执行作为抑制冻结的运转的冷却水、回收水以及蓄热水的循环动作而引起的耐冻结性的降低。
(实施方式7)
本发明的实施方式7示例了如下的方式：在实施方式4中，取代加热三个“水循环路径”的“加热器”，而具备分别加热三个“水循环路径”的“加热器”。
[构成]
图9是表示本发明的实施方式7所涉及的燃料电池系统构成的框图。
本实施方式1的燃料电池系统501在硬件的构成方面与实施方式4的燃料电池系统401的不同点是：取代实施方式4的燃料电池系统401的一个加热器14，而具备加热冷却水循环路径7中的水的冷却水加热器33、加热蓄热水循环路径9中的水的蓄热水加热器34、以及加热回收水循环路径12中的水的回收水加热器35这三个加热器。除此之外的构成均与实施方式4的燃料电池系统401相同。
冷却水加热器33、蓄热水加热器34以及回收水加热器35例如分别是被配置于冷却水循环路径7、蓄热水循环路径9以及回收水循环路径12的下方，例如由陶瓷加热器等所构成。冷却水加热器33、蓄热水加热器34以及回收水加热器35都被构成为从燃料电池系统501的外部的电源提供电力。由此，就能够分别恰当地加热冷却水循环路径7、蓄热水循环路径9以及回收水循环路径12。另外，还能够降低每一台加热器的加热量。
在本发明的实施方式7中，在冷却水循环路径7、蓄热水循环路径9以及回收水循环路径12当中，被检测到与“漏水”相关的异常的水循环路径和与其相对应的水循环器以及加热器分别是上述的“第1水循环路径”、“第1水循环器”以及“第1加热器”，没有被检测到与“漏水”相关的异常的水循环路径和与其相对应的水循环器以及加热器分别是上述的“第2水循环路径”、“第2水循环器”以及“第2加热器”。
另外，本实施方式7的燃料电池系统501在控制系统的构成方面，控制器16被构成为控制冷却水加热器33、蓄热水加热器34以及回收水加热器35的动作，而不是控制实施方式4的燃料电池系统401的加热器14。除此之外的构成均与实施方式4的燃料电池系统401相同。
[动作]
以下就如上所述构成的本实施方式7的燃料电池系统的动作进行说明。
一般的动作与实施方式4的燃料电池系统同样，所以在此省略对其说明，以下只就系统异常停止时的抑制冻结运转的控制进行说明。
本实施方式7的系统异常停止时的抑制冻结运转的控制是例示了“在由第1异常检测器检测到作为第1异常的来自于第1水循环路径的漏水、并且没有检测到来自于第2水循环路径的漏水而停止燃料电池系统的情况下，禁止用于抑制第1水循环路径发生冻结的由第1水循环器进行的水循环动作，并且不禁止用于抑制第1水循环路径发生冻结的由第1加热器进行的加热动作，并且不禁止用于抑制第2水循环路径发生冻结的由第2水循环器进行的水循环动作以及由第2加热器进行的加热动作”的控制的一个例子。
图10是表示燃料电池系统501在异常停止时的抑制冻结的控制的内容的流程图。
在图10中，控制器16首先判断在燃料电池系统501中是否发生了异常(步骤S1)。
在没有发生异常的情况(在步骤S1中为“否”)下，控制器16进行通常的抑制冻结的控制(步骤S9、S40、S11、S41)。具体是，控制器16判断第1温度检测器15的检测温度是否为第1阈值以下(步骤S9)。在此，第1阈值被定义为水的凝固点(0℃)以上的温度。具体是，第1阈值是由实验以及模拟等来确定的。
在第1温度检测器15的检测温度为超过第1阈值的情况下，控制器16返回到步骤S1。因此，在此情况下不执行抑制冻结的运转。
在第1温度检测器15的检测温度为第1阈值以下的情况下，控制器16使冷却水循环器8、蓄热水循环器10以及回收水循环器13工作来作为抑制冻结的运转，并且使冷却水加热器33、蓄热水加热器34以及回收水加热器35工作(步骤S40)。由此，冷却水储罐7B、蓄热水储罐9B以及回收水储罐12A中的水分别在冷却水循环路径7、蓄热水循环路径9以及回收水循环路径12中进行循环。另外，由冷却水加热器33、蓄热水加热器34以及回收水加热器35，使壳体50内的氛围气温度上升并加热冷却水循环路径7、蓄热水循环路径9以及回收水循环路径12中的水。由于该壳体50内的氛围气温度的上升，也使得第1温度检测器15的检测温度上升。
接着，控制器16判断第1温度检测器15的检测温度是否在第3阈值以上(步骤S11)。在此，第3阈值被设定为较第1阈值更高的温度。
在第1温度检测器15的检测温度为小于第3阈值的情况(在步骤S11中为“否”)下，控制器16返回到步骤S40。由此，进行抑制冻结的运转直至第1温度检测器15的检测温度成为第3阈值以上为止，由此，就能够抑制冷却水循环路径7、蓄热水循环路径9以及回收水循环路径12中的水发生冻结。
在第1温度检测器15的检测温度为第3阈值以上的情况(在步骤S11中为“是”)下，控制器16使冷却水循环器8、蓄热水循环器10以及回收水循环器13停止，并且使冷却水加热器33、蓄热水加热器34以及回收水加热器35停止(步骤S41)。由此，停止抑制冻结的运转。
另一方面，在步骤S1中，在发生异常的情况(在步骤S1中为“是”)下，控制器16使燃料电池系统501停止(步骤S2)。
接着，控制器16判断所发生的异常是否为与漏水相关的异常(第1异常)(步骤S3A)。在所发生的异常不是与漏水相关的异常的情况(在步骤S3A中为“否”)下，控制器16进入到步骤S3B并判断是否为第2异常。第2异常的具体例子正如由表1所表示的那样。第2异常存在有多个，所以省略检测第2异常的第2异常检测器的图示。控制器16根据这个第2异常检测器的检测输出来判断所检测到的异常是否为第2异常。然后，在所检测到的异常为第2异常的情况(在步骤S3B中为“是”)下，进入到步骤S9并进行与没有发生异常的情况(待机状态)相同的控制。换言之，在所发生的异常为与相关于漏水的异常不相同的异常的情况下，对于至少其一部分异常(第2异常)来说控制器16“禁止用于抑制冻结的加热动作”。还有，在所发生的异常为第2异常的情况下，也可以将意思是控制器16不禁止用于抑制冻结的加热动作、或者控制器16允许用于抑制冻结的加热动作的步骤，设置在步骤S9之前。还有，在步骤S3B中，在判断为不是第2异常的情况(在步骤S3B中为“否”)下，根据其异常内容而执行规定的抑制冻结的运转。
在所发生的异常为与漏水相关的异常的情况(在步骤S3A中为“是”)下，控制器16对发生了与漏水相关的异常的水循环路径进行特定(步骤S35)。控制器16通过对检测与漏水相关的异常的检测器是冷却水水位检测器28、第2和第3温度检测器29、30以及回收水水位检测器31中的哪一个，从而对该发生与漏水相关的异常的水循环路径进行特定。
接着，控制器16停止这个特定了的水循环路径(检测到与漏水相关的异常的水循环路径)的水循环器20(步骤S36)。即，控制器16“禁止用于抑制冻结的所述水循环动作”。由此，就能够抑制漏水的水循环路径中的漏水受害的扩大而且能够降低漏水的水循环路径中的水循环器发生故障的可能性。
接着，控制器16判断第1温度检测器15的检测温度是否为第1阈值以下(步骤S37)。在第1温度检测器15的检测温度为超过第1阈值的情况(在步骤S37中为“否”)下，控制器16进行待机直至第1温度检测器15的检测温度成为第1阈值以下为止。
另一方面，在第1温度检测器15的检测温度为第1阈值以下的情况下，控制器16使没有检测到漏水异常的水循环路径的水循环器工作来作为抑制冻结的运转。并且，使所有的加热器33、34、35工作(步骤S38)。由此，由所有的加热器33、34、35，使壳体50内的氛围气温度上升并加热残存于漏水的水循环路径中的水。另外，第1温度检测器15的检测温度也会上升。
接着，控制器16判断第1温度检测器15的检测温度是否为第3阈值以上(步骤S39)。在第1温度检测器15的检测温度为小于第3阈值的情况(在步骤S39中为“否”)下，控制器16返回到步骤S38。由此，不让漏水的水循环路径中的水进行循环而进行抑制冻结的运转，直至第1温度检测器15的检测温度成为第3阈值以上为止，由此，就能够抑制残存于发生漏水的水循环路径中的水发生冻结。另外，没有发生漏水的水循环路径中的水与通常的抑制冻结的运转同样地被抑制了冻结。
在第1温度检测器15的检测温度为第3阈值以上的情况(在步骤S39中为“是”)下，控制器16使没有检测到漏水异常的水循环路径中的水循环器停止，并且使所有的加热器33、34、45停止(步骤S42)。由此，停止抑制冻结的运转。还有，根据上述本实施方式的燃料电池系统501，被构成为，在通常的停止状态以及伴随于发生第2异常的异常停止状态下，在第1温度检测器15的检测温度为第1阈值以下的情况下，使冷却水循环器8、蓄热水循环器10以及回收水循环器13工作，并使冷却水加热器33、蓄热水加热器34以及回收水加热器35工作，从而执行抑制冻结的运转。然而，作为抑制冻结的运转，并不限定于上述的方式，也可以采用如下的方式：在较第1阈值更大的规定的温度阈值以下的情况下，首先使冷却水循环器8、蓄热水循环器10以及回收水循环器13工作，之后温度降低继续，如果第1温度检测器15的检测温度成为第1阈值以下，那么使冷却水加热器33、蓄热水加热器34以及回收水加热器35工作。
根据以上所说明的本实施方式7的燃料电池系统501，对于检测到与漏水相关的异常的水循环路径来说，除了能够抑制漏水受害的扩大而且能够降低由于水循环器的空运转而引起的水循环器故障的可能性之外，还能够抑制漏水的水路径内的残水发生冻结，另一方面对于没有检测到与漏水相关的异常的水循环路径来说，与通常的停止状态(待机状态)同样，可以抑制该水循环路径的冻结。
(实施方式8)
本发明的实施方式8示例了如下的方式：在实施方式7中，在检测到与漏水相关的异常的水循环路径的抑制冻结的运转过程中，增加其所对应的加热器的加热量。
本实施方式8的燃料电池系统在硬件的构成方面与实施方式7的燃料电池系统501相同，在控制系统的构成方面与实施方式7的燃料电池系统501有所不同。
图11是表示本发明的实施方式8所涉及的燃料电池系统在异常停止时的抑制冻结的控制的内容的流程图。
本实施方式8在系统异常停止时的抑制冻结的控制是“在由第1异常检测器检测到来自于第1水循环路径的漏水，并且没有检测到来自于第2水循环路径的漏水，而停止燃料电池系统的情况下，在用于抑制冻结的由第1以及第2加热器进行的加热动作过程中，与没有检测到第1异常的情况相比，增加第1加热器的加热量；并且与没有检测到第1异常的情况相比，不改变第2加热器的加热量”的控制的一个例子。
如图11所示，在本发明实施方式8的系统异常停止时的抑制冻结的控制中，取代实施方式7(图10)的步骤S38而执行步骤S43。除此之外均与实施方式7的系统异常停止时的抑制冻结的控制相同。
在步骤S43中，控制器16使没有检测到漏水异常的水循环路径的水循环器工作，并且使所有的加热器工作，并且此时，与使没有检测到相关于漏水的异常的水循环路径相对应的加热器工作(步骤S40)时的加热量相比较，增加检测到漏水异常的水循环路径所对应的加热器的加热量。由此，就能够防止在检测到漏水异常的水循环路径中由于不执行水循环动作而引起的耐冻结性的降低。
根据以上所说明的实施方式8的燃料电池系统，只对于检测到与漏水相关的异常的水循环路径来说，为了防止由于不执行水循环动作而引起的耐冻结性的降低，而与没有检测到相关于漏水的异常的情况相比较增加其所对应的加热器的加热量；而对于没有检测到与漏水相关的异常的水循环路径来说，与没有检测到相关于漏水的异常的情况相比较，没有改变其所对应的加热器的加热量，所以能够抑制由于不必要的加热量的增加而引起的电力消耗的增加。
(实施方式9)
本发明的实施方式9是例示了如下的方式：在实施方式7中，与没有检测到相关于漏水的异常的情况相比较，在检测到与漏水相关的情况下的抑制冻结的运转过程中，将使其所对应的加热器工作的第1温度检测器15的温度阈值设定得更高。
本实施方式9的燃料电池系统在硬件的构成方面与实施方式7的燃料电池系统501相同，而在控制系统的构成方面与实施方式7的燃料电池系统501有所不同。
图12是表示本发明的实施方式9所涉及的燃料电池系统在异常停止时的抑制冻结的控制的内容的流程图。
本实施方式9的系统异常停止时的抑制冻结的控制是“在由第1异常检测器检测到作为第1异常的来自于第1水循环路径的漏水，并且没有检测到来自于第2水循环路径的漏水，而停止燃料电池系统的情况下，如果温度检测器检测到较第1阈值更加高的第2阈值以下的温度，那么为了抑制冻结而使第1加热器工作；如果温度检测器检测到第1阈值以下的温度，那么为了抑制冻结而使第2加热器工作”的控制的一个例子。
如图12所示，在本发明实施方式9的系统异常停止时的抑制冻结的控制中，在实施方式7的系统异常停止时的抑制冻结的控制过程中的步骤S36与步骤S37之间，执行步骤S44和步骤S45，并且取代步骤S43而执行步骤S46。除此之外均与实施方式7的系统异常停止时的抑制冻结的控制相同。
在步骤S44中，控制器16判断第1温度检测器15的检测温度是否在第2阈值以下。在此，在本实施方式9中，第1阈值被定为在进行冷却水、蓄热水以及回收水的循环的状态下这些水不发生冻结并且尽可能低的温度。并且，第2阈值被定义为高于第1阈值的温度。第1阈值以及第2阈值依赖于燃料电池系统的设计，所以例如根据实验以及模拟等来确定。
并且，在第1温度检测器15的检测温度为超过第2阈值的情况(在步骤S44中为“否”)下，控制器16待机，直至第1温度检测器15的检测温度成为第2阈值以下为止。
另一方面，在第1温度检测器15的检测温度为第2阈值以下的情况下，控制器16使检测到与漏水相关的异常的水循环路径所对应的加热器工作来作为抑制冻结的运转(步骤S45)。
另外，在步骤S46中，当在步骤S37中第1温度检测器15的检测温度为第1阈值以下的情况下，使没有检测到与漏水相关的异常的水循环路径所对应的水循环器以及加热器工作。
根据像这样的本实施方式9的燃料电池系统，只对于检测到与漏水相关的异常的水循环路径来说，为了提早开始水的温度发生下降时的加热器的动作，而将使加热器工作的第1温度检测器15的温度阈值设定得比没有检测到相关于漏水的异常的情况更高；而对于没有检测到与漏水相关的异常的水循环路径来说，使加热器工作的第1温度检测器15的温度阈值被设定成与没有检测到相关于漏水的异常的情况相同，所以能够抑制由于不必要地提早开始加热器的动作而引起的电力消耗的增加。
[分别对应于实施方式1至9的变形例1]
在本变形例1中，取代作为间接地检测“漏水”的“第1异常检测器”的第2温度检测器29以及第3温度检测器30，而将作为间接地检测“漏水”的“第1异常检测器”的流量计(没有图示)设置于蓄热水路径9A中。该流量计检测在蓄热水路径9A中流通的蓄热水的流量，并将其输入到控制器16中。在蓄热水路径9A中，如果发生漏水，则所检测的蓄热水在蓄热水路径9A中流通的蓄热水流量减少。因此，将规定的流量阈值设定于控制器16中，如果流量计检测到的蓄热水流量成为该规定的流量阈值以下，那么控制器16判定在蓄热水循环路径9中发生了漏水。除此之外均与上述同样。
作为像这样的构成也能够获得与上述同样的效果。
[分别对应于实施方式1至9的变形例2]
本变形例2是例示了直接检测“漏水”的“第1异常检测器”的例子。以下例示了对实施方式1变形的情况，但是实施方式2至9也可以同样进行变形。
图13是表示本变形例2所涉及的燃料电池系统的构成的框图。本变形例2是：在实施方式1(图1)中，取代作为间接地检测“漏水”的“第1异常检测器”的第2温度检测器29以及第3温度检测器30，而设置作为直接检测“漏水”的“第1异常检测器”的漏水检测器71。漏水检测器71例如是由漏水传感器所构成。漏水传感器是公知的，例如可以使用具备一对电极并且通过漏水位于该一对电极间而感知漏水的漏水传感器。漏水检测器71被设置于壳体50底部适当的地方(例如蓄热水路径9A的下方位置)，检测来自蓄热水路径9A的漏水。漏水检测器71的漏水检测信号(漏水感知信号)被输入到控制器16中。如果从漏水检测器71输入了漏水检测信号，那么控制器16判定发生了与漏水相关的异常，从而停止蓄热水循环器10。除此之外均与实施方式1同样。
由这样的本变形例2也能够取得与实施方式1至9同样的效果。
还有，上述漏水检测器71被设置于燃料电池系统的壳体50内，但是如图14所示，也可以被设置于燃料电池系统的壳体50外，并且被配置于能够检测来自于燃料电池系统内的水循环路径(例如蓄热水循环路径9、冷却水循环路径7以及回收水循环路径12中的至少任意一个)的漏水的位置。在此情况下，被构成为漏水检测器71的检测信号通过有线或者无线被输入到控制器16中，例如在有线的情况下，在控制器16中设置有输入来自于漏水检测器71的检测信号的漏水检测信号输入端子72。
还有，在上述实施方式1至9以及这些实施方式的变形例1以及2中，判断所检测到的异常是否为第2异常。然而，也可以在检测到异常之后，根据异常(例如对于可燃性气体的泄漏)恰当地实施系统的异常停止处理，以此为前提而省略是否为第2异常的判断，并一律进行与没有发生异常的情况(待机状态)相同的控制。换言之，在所发生的异常为与相关于漏水的异常不相同的异常的情况下，控制器16也可以“不禁止用于抑制冻结的加热动作”。
另外，只要不相反(只要相互不排除对方)，就可以适当组合上述实施方式1至9以及这些实施方式的变形例1以及2。
根据上述说明，对于本领域技术人员来说，可以了解到本发明的诸多改良或者其它实施方式。因此，上述说明应当仅仅作为例示来解释，是以向本领域技术人员教导实施本发明的最佳方式的目的而提供的。只要不脱离本发明的精神，就可以实质性地变更其构造以及/或者功能的细节。
产业上的利用可能性
本发明的燃料电池系统具备燃料电池、水循环路径以及系统的异常停止时的抑制冻结的手段，作为在家庭使用等方面被运用的燃料电池系统是有用的。
符号说明
1、36 燃料电池
1a 内部燃料气体通道
1b 内部氧化剂气体通道
1c 内部冷却水通道
2 燃料电池单元
4 蓄热水单元
5 氢生成装置
6 氧化剂气体供给器
7 冷却水循环路径
7A、37 冷却水路径
7B 冷却水储罐
8、41 冷却水循环器
9 蓄热水循环路径
9A、38 蓄热水路径
9B、39 蓄热水储罐
10、43 蓄热水循环器
11、40 热交换器
12 回收水循环路径
12A 回收水储罐
12B 回收水路径
13 回收水循环器
14、42 加热器
15 第1温度检测器
16、47 控制器
17 净化器
18 燃烧器
19 原料气体供给路径
21 重整水供给路径
22 燃料气体供给路径
23 氧化剂气体供路径
24 水冷凝器
24A 第1水冷凝器
24B 第2水冷凝器
25 排出燃料气体路径
26 排出氧化剂气体路径
27 冷凝水路径
28 冷却水水位检测器
29 第2温度检测器
30 第3温度检测器
31 回收水水位检测器
31A 第1回收水水位检测器
31B 第2回收水水位检测器
32 熄火检测器
33 冷却水加热器
34 蓄热水加热器
35 回收水加热器
44 大气温度检测机构
45 冷却水温度检测机构
46 蓄热水温度检测机构
48 第1冷却水温度检测机构
49 第2冷却水温度检测机构
50 壳体
57A 第1回收水路径
57B 第2回收水路径
58A 第1回收水储罐
58B 第2回收水储罐
60 排气口
61 原料供给器
62 空气供给器
63 重整水供给器
71 漏水检测器
72 漏水检测信号输入端子
101 燃料电池主体
105 重整部
301、401、501 燃料电池系统

Claims (9)

1.一种燃料电池系统，其特征在于：
具备：使用燃料气体和氧化剂气体进行发电的燃料电池，与所述燃料电池的运转相关的水在其中循环的水循环路径，用于使所述水循环路径内的水进行循环的水循环器，加热所述水循环路径的加热器，检测作为与来自于所述水循环路径的漏水相关的异常的第1异常的第1异常检测器，以及控制器；所述燃料电池系统执行为了抑制所述水循环路径发生冻结而由所述水循环器使所述水循环路径内的水进行循环的水循环动作、以及使所述加热器工作的加热动作；
所述控制器被构成为，在由所述第1异常检测器检测到所述第1异常而使所述燃料电池系统停止的情况下，禁止用于抑制冻结的所述水循环动作，并且不禁止用于抑制冻结的所述加热动作。
2.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于：
具备检测与所述第1异常不同的第2异常的第2异常检测器；所述控制器被构成为，在由所述第1异常检测器检测到所述第1异常而使所述燃料电池系统停止的情况下，禁止用于抑制冻结的所述水循环动作并且不禁止用于抑制冻结的所述加热动作，而在由所述第2异常检测器检测到所述第2异常而使所述燃料电池系统停止的情况下，对用于抑制冻结的所述水循环动作以及所述加热动作都不禁止。
3.如权利要求1或者2所述的燃料电池系统，其特征在于：
所述水循环路径是冷却水循环路径、蓄热水循环路径和回收水循环路径中的至少任意一者，所述冷却水循环路径包括用于冷却所述燃料电池的冷却水在其中流通的冷却水路径、以及储存所述冷却水的冷却水储罐，所述蓄热水循环路径包括从在所述冷却水路径中流通的冷却水中回收热的蓄热水所流通的蓄热水路径、以及储存所述蓄热水的蓄热水储罐，所述回收水循环路径包括储存从来自于所述燃料电池的废气中回收的回收水的回收水储罐、以及在该回收水储罐与所述冷却水储罐之间循环的水所流通的回收水路径。
4.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于：
所述水循环路径具备第1水循环路径和第2水循环路径；所述水循环器具备：使所述第1水循环路径内的水进行循环的第1水循环器，以及用于使所述第2水循环路径内的水进行循环的第2水循环器；所述加热器具备：加热所述第1水循环路径的第1加热器，以及加热所述第2水循环路径的第2加热器；所述控制器被构成为，在由所述第1异常检测器检测到作为所述第1异常的来自于所述第1水循环路径的漏水、并且没有检测到来自于所述第2水循环路径的漏水而停止所述燃料电池系统的情况下，禁止用于抑制所述第1水循环路径发生冻结的由所述第1水循环器进行的水循环动作，并且不禁止用于抑制所述第1水循环路径发生冻结的由所述第1加热器进行的加热动作，并且不禁止用于抑制所述第2水循环路径发生冻结的由所述第2水循环器进行的水循环动作以及由所述第2加热器进行的加热动作。
5.如权利要求4所述的燃料电池系统，其特征在于：
所述第1水循环路径和所述第2水循环路径是冷却水循环路径、蓄热水循环路径和回收水循环路径中的两个路径的组合，所述冷却水循环路径包括用于冷却所述燃料电池的冷却水在其中流通的冷却水路径、以及储存所述冷却水的冷却水储罐，所述蓄热水循环路径包括从在所述冷却水路径中流通的冷却水中回收热的蓄热水所流通的蓄热水路径、以及储存所述蓄热水的蓄热水储罐，所述回收水循环路径包括储存从来自于所述燃料电池的废气中回收的回收水的回收水储罐、以及在该回收水储罐与所述冷却水储罐之间循环的水所流通的回收水路径。
6.如权利要求1、2或者4所述的燃料电池系统，其特征在于：
所述控制器被构成为，在由所述第1异常检测器检测到所述第1异常从而停止所述燃料电池系统的情况下，在用于抑制冻结的由所述加热器进行的加热动作过程中，与没有检测到所述第1异常的情况相比，增加加热量。
7.如权利要求4所述的燃料电池系统，其特征在于：
所述控制器被构成为，在由所述第1异常检测器检测到来自于所述第1水循环路径的漏水，并且没有检测到来自于所述第2水循环路径的漏水，而停止所述燃料电池系统的情况下，在用于抑制冻结的由所述第1以及第2加热器进行的加热动作过程中，与没有检测到所述第1异常的情况相比，增加所述第1加热器的加热量；并且与没有检测到所述第1异常的情况相比，不改变所述第2加热器的加热量。
8.如权利要求1、2或者4所述的燃料电池系统，其特征在于：
进一步具备检测所述水的温度的温度检测器；所述控制器被构成为，在没有由所述第1异常检测器检测到所述第1异常的情况下，如果所述温度检测器检测到第1阈值以下的温度，那么为了抑制冻结而执行所述加热动作；在由所述第1异常检测器检测到所述第1异常的情况下，如果所述温度检测器检测到高于所述第1阈值的第2阈值以下的温度，那么为了抑制冻结而执行所述加热动作，
其中，所述第1阈值为在进行水循环的状态下为了抑制冻结而判断为必须由所述加热器进行加热的温度，第2阈值为在不进行水循环的状态下为了抑制冻结而判断为必须由所述加热器进行加热的温度。
9.如权利要求4所述的燃料电池系统，其特征在于：
进一步具备检测所述水的温度的温度检测器；所述燃料电池系统被构成为，如果所述温度检测器检测到第1阈值以下的温度，那么使所述第1加热器和所述第2加热器工作来作为用于抑制冻结的所述加热动作；
所述控制器被构成为，在由所述第1异常检测器检测到作为所述第1异常的来自于所述第1水循环路径的漏水，并且没有检测到来自于所述第2水循环路径的漏水，而停止所述燃料电池系统的情况下，如果所述温度检测器检测到较所述第1阈值更加高的第2阈值以下的温度，那么为了抑制冻结而使所述第1加热器工作；如果所述温度检测器检测到所述第1阈值以下的温度，那么为了抑制冻结而使所述第2加热器工作，，
其中，所述第1阈值为在进行水循环的状态下为了抑制冻结而判断为必须由所述加热器进行加热的温度，第2阈值为在不进行水循环的状态下为了抑制冻结而判断为必须由所述加热器进行加热的温度。
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