JP2003197244A - 燃料電池発電システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】遮断弁の円滑な開放を確保するのに有利な遮断
弁の円滑な開放を確保できる燃料電池発電システムを提
供することを課題とする。 【解決手段】燃料ガス源１５から燃料ガスを燃料電池発
電システム本体に供給する燃料ガス供給通路４、燃料ガ
スを燃料ガス供給通路４に沿って燃料電池発電システム
本体に搬送する搬送手段４ｐ，１４ｐ、搬送手段４ｐ，
１４ｐよりも燃料ガス源１５側に設けられた遮断弁２９
が設けられている。燃料電池の運転を停止させるとき、
搬送手段４ｐ，１４ｐ、の駆動を停止させる指令を出力
した後に、遮断弁２９を閉鎖させる指令を出力するよう
に設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃料供給通路を遮断
する遮断弁を有する燃料電池発電システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃料電池発電システムが注目され
ている。燃料電池発電システムは、燃料ガスと酸化剤ガ
スとに基づいて発電するものである。燃料電池として、
燃料電池を有する燃料電池発電システム本体と、燃料ガ
ス源から燃料ガスを燃料電池発電システム本体に供給す
る燃料ガス供給通路と、燃料ガス供給通路に設けられ開
放に伴い燃料ガスを搬送させると共に閉鎖に伴い燃料ガ
スの搬送を遮断させる遮断弁とを具備する燃料電池発電
システムが知られている（特開平１１−１８５７８６号
公報等）。更に、燃料ガスを燃料ガス供給通路に沿って
燃料電池発電システム本体に搬送するポンプを燃料ガス
供給通路に設けたものも知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記したポンプを有す
る燃料電池発電システムにおいては、燃料電池発電シス
テムの運転を停止させるときには、ポンプの運転を停止
させると共に遮断弁を閉鎖させることにしている。この
場合、ポンプ及び遮断弁の駆動電源を同時に遮断してい
る。しかしながら次回に燃料電池発電システムを起動さ
せるとき、遮断弁の円滑な開放が損なわれるおそれがあ
った。その理由としては、燃料電池発電システムの運転
を停止させるときには、ポンプ及び遮断弁の駆動電源を
同時に遮断しているものの、ポンプを停止させるときの
ポンプの慣性により作動、燃料ガスの流れの慣性等の影
響で、閉鎖後の遮断弁とポンプとの間の通路が減圧され
ることがあるからである。

【０００４】また上記したポンプを有する燃料電池発電
システムにおいては、燃料電池発電システムを起動させ
るときには、ポンプ及び遮断弁の駆動電源を同時に駆動
させている。しかしながら燃料電池発電システムの起動
のとき、遮断弁の円滑な開放が損なわれるおそれがあっ
た。その理由としては、ポンプ及び遮断弁の駆動電源を
同時に駆動させているものの、多少のタイミングの違い
により、遮断弁の開放動作よりもポンプの駆動開始の動
作が早いことがあり、この場合ポンプと遮断弁との間の
通路が減圧されることがあるからである。

【０００５】ポンプと遮断弁との間の減圧の度合によっ
ては、遮断弁の吸込口と吐出口との間の圧力差が大きく
なる。この圧力差が遮断弁の許容圧力差を越えると、遮
断弁の円滑な開放が損なわれ易い。場合によっては、遮
断弁を開放できなくなることがある。この場合、ポンプ
と遮断弁との間の通路を形成している配管を外し、減圧
された部分の圧力を元に戻すといった面倒な作業が必要
とされる。また、許容圧力差が大きい遮断弁を用いるこ
とも考えられるが、コスト高となる。

【０００６】本発明は上記した実情に鑑みてなされたも
のであり、ポンプと遮断弁との間の通路における減圧化
を抑制し、遮断弁の円滑な開放を確保するのに有利であ
り、従って、許容圧力差があまり大きくない遮断弁を用
いたときであっても、遮断弁の円滑な開放を確保できる
燃料電池発電システムを提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る燃料電池
発電システムは、燃料電池を有する燃料電池発電システ
ム本体と、燃料源に接続され燃料源から燃料を燃料電池
発電システム本体に供給する燃料供給通路と、燃料供給
通路に設けられ燃料を燃料供給通路に沿って燃料電池発
電システム本体に搬送する搬送手段と、搬送手段よりも
燃料源側に設けられ、開放に伴い流路を開放して燃料を
搬送させると共に、閉鎖に伴い流路を閉鎖して燃料の搬
送を遮断させる遮断弁とを具備する燃料電池発電システ
ムであって、燃料電池の運転を停止させるとき、搬送手
段の駆動を停止させる指令を出力した後に、遮断弁を閉
鎖させる指令を出力するように設定されていることを特
徴とするものである。

【０００８】第１発明に係る燃料電池発電システムによ
れば、燃料電池発電システムの運転を停止させるとき、
搬送手段の駆動を停止させる指令を出力した後に遮断弁
を閉鎖させる指令を出力する。この結果、搬送手段の駆
動の停止指令→遮断弁の閉鎖指令の順となる。このよう
に搬送手段の停止指令が遮断弁の閉鎖指令よりも優先さ
れるため、遮断弁が閉鎖するときには、搬送手段は既に
停止またはかなり減速されており、搬送手段による燃料
の慣性流れが防止または抑制されている。故に、遮断弁
が閉鎖する前に、ポンプと遮断弁との間の通路（減圧化
され易い通路）燃料が供給され、当該通路における減圧
化が回避または抑制される。

【０００９】第１発明に係る燃料電池発電システムによ
れば、燃料電池の運転を停止させるとき、搬送手段の駆
動を停止させる指令を出力した後に、遮断弁を閉鎖させ
る指令を出力する制御手段が設けられていることが好ま
しい。下流側の遮断弁及び上流側の遮断弁が設けられて
いるときには、この制御手段は、搬送手段の停止指令→
下流側の遮断弁の閉鎖指令→上流側の遮断弁の閉鎖指令
の順に行うことが好ましい。

【００１０】第２発明に係る燃料電池発電システムは、
燃料電池を有する燃料電池発電システム本体と、燃料源
に接続され燃料源から燃料を燃料電池発電システム本体
に供給する燃料供給通路と、燃料供給通路に設けられ燃
料を燃料供給通路に沿って燃料電池発電システム本体に
搬送する搬送手段と、搬送手段よりも燃料源側に設けら
れ、開放に伴い流路を開放して燃料を搬送させると共
に、閉鎖に伴い流路を閉鎖して燃料の搬送を遮断させる
遮断弁とを具備する燃料電池発電システムであって、燃
料電池を起動させるとき、遮断弁を開放させる指令を出
力した後に、搬送手段を駆動させる指令を出力するよう
に設定されていることを特徴とするものである。

【００１１】第２発明に係る燃料電池発電システムによ
れば、燃料電池発電システムを起動させるとき、遮断弁
を開放させる指令を出力した後に、搬送手段を駆動させ
る指令を出力する。このため遮断弁の開放指令→搬送手
段の駆動指令の順となる。このように遮断弁の開放指令
が搬送手段の駆動指令よりも優先される。故に搬送手段
が駆動を開始する前に遮断弁が開放しているため、ポン
プと遮断弁との間の通路（減圧化され易い通路）に燃料
が供給される。故に当該通路における減圧化が回避また
は抑制される。

【００１２】第２発明に係る燃料電池発電システムによ
れば、燃料電池を起動させるとき、遮断弁を開放させる
指令を出力した後に、搬送手段を駆動させる指令を出力
する制御手段が設けられていることが好ましい。下流側
の遮断弁及び上流側の遮断弁が設けられているときに
は、この制御手段は、上流側の遮断弁を開放させる指令
→下流側の遮断弁を開放させる指令→搬送手段を駆動さ
せる指令の順に行うことが好ましい。

【００１３】第３発明に係る燃料電池発電システムは、
燃料電池を有する燃料電池発電システム本体と、燃料源
に接続され前記燃料源から燃料を前記燃料電池発電シス
テム本体に供給する燃料供給通路と、燃料供給通路に設
けられ燃料を燃料供給通路に沿って燃料電池発電システ
ム本体に搬送する搬送手段と、開放に伴い流路を開放し
て燃料を搬送させると共に、閉鎖に伴い流路を閉鎖して
燃料の搬送を遮断させる遮断弁とを具備しており、遮断
弁は搬送手段よりも燃料源側に設けられていることを特
徴とするものである。

【００１４】第３発明に係る燃料電池発電システムによ
れば、上記した第１発明及び第２発明に係る燃料電池発
電システムを実現することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】（１）本発明に係る燃料電池発電
システムによれば、燃料としては燃料ガスが好ましい。
故に燃料源としては燃料ガス源とすることができる。燃
料供給通路としては燃料ガス供給通路とすることができ
る。遮断弁は、燃料ガスの搬送方向において互いに上流
及び下流となるように直列に並設された複数個の遮断弁
で構成されている実施形態を採用することができる。こ
のように直列に並設された複数個の遮断弁を用いれば、
燃料ガスの遮断性に優れ、安全対策上有利である。複数
個の遮断弁が閉鎖されると、複数個の遮断弁の間の通路
は密閉空間となる。

【００１６】燃料電池発電システムの運転時には、燃料
電池発電システムは燃料電池の熱等の影響で暖かい。し
かし燃料電池発電システムの運転停止後には、燃料電池
発電システムは次第に冷却される。運転停止後に生じる
冷却は、燃料ガス供給通路における減圧化を誘発する。
故に、複数個の遮断弁の間の通路は、燃料電池発電シス
テムの冷却に伴い減圧状態となり易い。この場合、燃料
電池発電システムを起動させるとき、遮断弁の円滑な開
放が損なわれるおそれがある。

【００１７】このため第１発明に係る燃料電池発電シス
テムによれば、遮断弁が互いに上流及び下流となるよう
に直列に並設された複数個の遮断弁で構成されている場
合には、燃料電池の運転を停止させるときには、搬送手
段を停止させる指令を出力した後に、下流側の遮断弁を
閉鎖させる指令を出力し、その後、上流側の遮断弁を閉
鎖させる指令を出力する操作を行うように設定されてい
ることが好ましい。この場合、搬送手段の停止指令→下
流側の遮断弁の閉鎖指令→上流側の遮断弁の閉鎖指令の
順となる。このように搬送手段の停止指令が遮断弁の閉
鎖指令よりも優先されているため、遮断弁が閉鎖すると
きには、搬送手段は既に停止またはかなり減速されてい
る。即ち、遮断弁が閉鎖するときには、燃料ガスの慣性
流れが防止または抑制されている。更に、上流側の遮断
弁の閉鎖が最後に行われるため、下流側の遮断弁と上流
側の遮断弁との間の通路（減圧状態となり易い通路）に
燃料ガスが供給される。このため燃料電池の運転を停止
させるとき、当該通路における減圧化が回避または抑制
される。このように燃料電池の運転を停止させるとき、
下流側の遮断弁と上流側の遮断弁との間の通路に燃料ガ
スが供給されているため、燃料電池発電システムが停止
後に冷却されたとしても、当該通路における減圧は発生
しにくくなる。仮に減圧されたとしても、減圧の程度は
少ない。

【００１８】第２発明に係る燃料電池発電システムによ
れば、遮断弁が互いに上流及び下流となるように直列に
並設された複数個の遮断弁で構成されている場合には、
燃料電池を起動させるとき、上流側の遮断弁を開放させ
る指令を出力した後に、下流側の遮断弁を開放させる指
令を出力し、その後、搬送手段を駆動させる指令を出力
する操作を行うことが好ましい。この場合、上流側の遮
断弁の開放指令→下流側の遮断弁の開放指令→搬送手段
の駆動指令の順となる。従って、搬送手段を駆動すると
き、燃料ガスが既に下流側に向けて流入しており、下流
側の遮断弁と搬送手段との間の減圧化が回避されてい
る。更に、下流側の遮断弁が開放する前に、上流側の遮
断弁が開放するため、上流側の遮断弁と下流側の遮断弁
との間の通路に燃料ガスが供給され、当該通路における
減圧化が回避されている。

【００１９】故に、前回の燃料電池発電システムの運転
停止後の冷却等に起因して、上流側の遮断弁と下流側の
遮断弁との間の通路において減圧化が仮に発生していた
としても、燃料電池を起動させるとき、上記した手順で
複数の遮断弁を開放すれば、下流側の遮断弁と上流側の
遮断弁との間の通路（減圧化され易い通路）における減
圧化が解消される。

【００２０】（２）本発明に係る燃料電池発電システム
本体は、燃料電池、改質部を有することが好ましい。燃
料電池は水素含有ガスと酸素含有ガスとで発電するもの
であり、電池セルを積層した方式を例示できる。水素は
燃料電池の燃料極（負極）で活物質として機能する。酸
素は燃料電池の酸素極（正極）で活物質として機能す
る。燃料電池は業務用、家庭用、定置用、車載用、固定
式、可動式、ポータブル式を問わない。蒸発部は、燃料
と反応して水素含有ガスを生成する水蒸気を生成するた
めに原料水を蒸発させるものである。代表的な燃料とし
てはガス状、液体状の燃料を採用でき、炭化水素系等の
燃料ガスが挙げられる。燃料ガスとしては、メタン、プ
ロパン、ブタン等の少なくとも１種を主要成分とするも
のを用いることができ、天然ガス、メタノール、ガソリ
ン、バイオガスを例示することができる。燃焼部は、燃
料供給通路から供給された燃料ガスを燃焼させるもので
あり、改質部で改質ガスを生成する熱源として用いるこ
とができる。

【００２１】

【実施例】（第１実施例）以下、本発明の第１実施例に
ついて説明する。図１は定置形の燃料電池発電システム
の概念図を示す。まず全体構成から説明する。本実施例
に係る燃料電池発電システムは、図１に示すように、燃
料ガスと水蒸気とで改質反応を生じさせて発電に適する
水素含有ガスを生成する改質部１と、水素含有ガスを生
成する水蒸気を生成するために原料水を蒸発させる蒸発
部２と、改質部１に熱交換部３を経て燃料ガスを供給す
る燃料ガス供給通路４と、改質部１で生成された水素含
有ガスに含まれている一酸化炭素を除去するＣＯ除去部
５と、給水源としての水道管に接続された水源６（例え
ば水タンク）と、水源６と蒸発部２とを接続し水源６の
原料水を蒸発部２に供給する原料水供給通路７とを有す
る。燃料ガスから発電に適する水素含有ガスを生成する
改質系は、改質部１、蒸発部２、後述する燃焼部１３で
構成される。燃焼部１３の熱は改質部１に伝達される。
ＣＯ除去部５は、シフト反応により一酸化炭素を低減さ
せるＣＯシフト部と、空気を用いて一酸化炭素を低減さ
せるＣＯ選択酸化部とを有するが、これらに限定される
ものではない。

【００２２】本実施例に係る燃料電池発電システムは、
図１に示すように、酸化剤ガスである酸素含有ガスとし
ての空気と水素含有ガスとで発電する燃料電池８と、改
質部１で生成された水素含有ガスを弁９ａを経て燃料電
池８に供給する水素供給通路９と、燃料電池８から排出
された発電後の燃料極のオフガスを弁１０ａ、凝縮部１
０、弁１０ｃを経て流す燃料オフガス通路１２と、燃料
オフガス通路１２に接続され燃料電池８の燃料極のオフ
ガスを燃焼させ且つ燃焼部連通路１４を経て供給された
燃料ガスを燃焼させる燃焼部１３と、燃料供給通路とし
ての燃料ガス供給通路４と燃焼部１３とを分岐部４ｍを
介して接続すると共に燃料ガスを燃焼のために燃焼部１
３に供給する燃焼部連通路１４と、燃料オフガス通路１
２において燃焼部１３と燃料電池８との間に位置するよ
うに設けられた凝縮部１０と、酸素含有ガスとしての発
電用の空気を燃料電池８に供給する空気供給通路１６
と、燃料電池８から排出された発電後の空気のオフガス
を流して排出させる空気オフガス通路１８と、空気オフ
ガス通路１８に設けられた加湿部２０とを有する。燃料
電池８は、高分子電解質型であり、プロトン伝導性高分
子膜を電解質として用いたセルを複数積層したスタック
で構成されている。

【００２３】燃焼部連通路１４には、燃料ガスを燃焼部
１３に向けて搬送するポンプ１４ｐが設けられている。
燃焼部１３は燃料ガスを噴出して燃焼炎を生成するガス
吹出口をもつ。燃料ガス供給通路４から供給された燃料
ガスは、燃焼部連通路１４を経て燃焼部１３に供給され
て燃焼部１３で外部酸素と共に燃焼されるため、燃焼部
１３が高温となる。よって、改質部１の温度を改質反応
に適するように温度領域に維持することができ、ひいて
は改質系において水素含有ガスを効果的に発生させる。

【００２４】燃料ガス供給通路４の上流端は、燃料源と
しての燃料ガス源１５（都市ガスの配管）に接続されて
おり、メタン、プロパン、ブタン等の少なくとも１種を
主要成分とする燃料ガスを供給する。燃料ガス供給通路
４には、２個並設された弁２７，２８からなる二連弁２
９，燃料ガス搬送用のポンプ４ｐ、脱硫部４ａ、弁４
ｂ、合流部４ｃが設けられている。合流部４ｃは、燃料
ガス供給通路４からの燃料ガスと蒸発部２で蒸発された
水蒸気とを混合し、熱交換部３を介して改質部１に供給
する。空気供給通路１６には空気清浄化用のフィルタ１
６ａ、空気搬送用のファン１６ｂ、空気加湿用の加湿部
２０が設けられている。加湿部２０は、燃料電池８に供
給する酸素含有ガスである空気を加湿する。燃料電池８
の電解質膜が過剰に乾燥されると、燃料電池８の発電効
率が低下するためである。原料水供給通路７には、原料
水浄化用のフィルタ７ａ、弁７ｂ、弁７ｃ、原料水の浄
化度を高める水精製装置７ｄ、水源６、原料水搬送用の
ポンプ７ｆ、開閉制御弁７ｈが設けられている。

【００２５】燃料電池８の熱を奪う冷却水が流れる電池
冷却通路２２には、ポンプ２２ｐ、熱交換部２３が設け
られている。燃料電池発電システム全体で発生する熱を
奪って湯として貯留する貯湯部２６が設けられている。
貯湯部２６の吐出口２６ｉから延設された熱交換通路３
１には、冷却水搬送用のポンプ３１ｐ、凝縮部１０が設
けられており、更に適宜の部位に図略の複数の熱交換部
が設けられている。従って貯湯部２６から熱交換通路３
１を流れた冷却水は、凝縮部１０を経て、更に適宜の部
位に設けた図略の複数の熱交換部を流れ、熱交換により
加熱され、熱交換部２３を経て、貯湯部２６の吸入口２
６ｏに帰還する。このため、貯湯部２６に貯留されてい
る冷却水は熱を帯び、湯となる。貯湯部２６の冷却水で
ある湯は、他の用途への給湯源として利用できる。貯湯
部２６には給水源である水道から水が補給通路２６ｋを
経て補給される。上記した燃料電池８、改質部１、燃焼
部１３等は燃料電池発電システム本体ＦＣを構成してい
る。

【００２６】さて本実施例によれば、前記した説明から
理解できるように、図１に示すように、燃料ガス源１５
（都市ガスの配管）に接続され燃料ガス源１５から燃料
ガスを燃料電池発電システム本体に供給する燃料ガス供
給通路４が設けられている。燃料ガス供給通路４は、改
質部１に向かう改質部連通路４ｗと、燃焼部１３に向か
う燃焼部連通路１４とを有する。燃料ガス供給通路４に
は搬送手段としてのポンプ４ｐ，１４ｐが設けられてい
る。ポンプ４ｐは燃料ガスを改質部１に向けて、ひいて
は燃料電池８に向けて搬送させるものである。故にポン
プ４ｐは改質部連通路４ｗに設けられている。ポンプ１
４ｐは燃料ガスを燃焼部１３に搬送するものである。故
にポンプ１４ｐは燃焼部連通路１４に設けられている。

【００２７】図１に示すように、燃料ガス供給通路４で
は、制御部３９で制御される二連遮断弁２９がポンプ４
ｐ，１４ｐよりも燃料ガス源１５側つまり上流側に設け
られている。二連遮断弁２９は、燃料ガスの搬送方向に
おいて直列に並設して設けられた遮断弁２７，遮断弁２
８で構成されており、燃料ガスの遮断性に優れており、
安全対策上有利である。遮断弁２７は相対的に上流側に
位置する。遮断弁２８は相対的に下流側に位置する。遮
断弁２７，遮断弁２８は、開放に伴い流路を開放して燃
料ガスを搬送させると共に、閉鎖に伴い流路を閉鎖して
燃料ガスの搬送を遮断させるものである。遮断弁２７，
２８が閉鎖されているとき、遮断弁２７，２８間の通路
Ｒ３は密閉空間となる。

【００２８】（燃料電池発電システムの運転を停止させ
るとき）燃料電池発電システムの運転を停止させるとき
には、運転者からの運転開始指令Ｓ１に基づいて、制御
部３９は、まず、ポンプ４ｐ，１４ｐの駆動を停止させ
る駆動停止指令を出力する。その後、二連遮断弁２９を
閉鎖させる閉鎖指令を出力する。このためポンプ４ｐ，
１４ｐの駆動の停止指令→二連遮断弁２９の閉鎖指令の
順となる。即ち、ポンプ４ｐ，１４ｐの停止指令は、二
連遮断弁２９の閉鎖指令よりも優先される。この結果、
ポンプ４ｐ，１４ｐの駆動の停止または減速→二連遮断
弁２９の閉鎖の順となる。従って二連遮断弁２９が閉鎖
するときには、ポンプ４ｐ，１４ｐの慣性による燃料ガ
スの慣性流れが防止または抑制されている。更に二連遮
断弁２９が閉鎖する前に、ポンプ４ｐ，１４ｐと遮断弁
２８との間の通路Ｒ１に燃料ガスが供給されている。こ
のため当該通路Ｒ１における減圧化が抑制される。

【００２９】更に説明を加える。燃料電池発電システム
の運転時には、燃料電池発電システムは燃料電池８の
熱、燃焼部１３の熱等の影響で暖かい。しかし燃料電池
発電システムの運転停止後には、燃料電池発電システム
は次第に冷却される。停止後の冷却は、燃料ガス供給通
路４における減圧を誘発する。このように燃料電池発電
システムが冷却されるにつれて、遮断弁２７，２８間の
密閉空間の通路Ｒ３は減圧状態となり易い。この場合、
減圧の程度が遮断弁２７，２８の許容圧力差を越える
と、次回に燃料電池発電システムを起動させるとき、二
連遮断弁２９（遮断弁２７，２８）の円滑な開放が損な
われるおそれがある。このため本実施例によれば、燃料
電池発電システムの運転を停止させるときには、ポンプ
４ｐ，１４ｐの停止指令→下流側の遮断弁２８の閉鎖指
令→上流側の遮断弁２７の閉鎖指令の順に行う指令を制
御部３９は出力する。従ってポンプ４ｐ，１４ｐの停止
または減速→下流側の遮断弁２８の閉鎖→上流側の遮断
弁２７の閉鎖の順となる。故に、二連遮断弁２９（遮断
弁２７，２８）が閉鎖するときには、ポンプ４ｐ，１４
ｐの慣性による燃料ガスの慣性流れが防止または抑制さ
れており、更に、ポンプ４ｐ，１４ｐと遮断弁２８との
間の通路Ｒ１に燃料ガスが供給されており、この結果、
当該通路Ｒ１における減圧化が抑制される。

【００３０】更に上記したように燃料電池発電システム
の運転を停止させるときには、上流側の遮断弁２７の閉
鎖よりも、下流側の遮断弁２８の閉鎖を優先するため、
上流側の遮断弁２７が閉鎖する前に、下流側の遮断弁２
８と上流側の遮断弁２７との間の通路Ｒ３に燃料ガスが
供給される。このため遮断弁２７と遮断弁２８との間の
減圧化が生じ易い通路Ｒ３における減圧化が抑制され
る。故に燃料電池発電システムの運転停止後の冷却現象
があったとしても、通路Ｒ３における減圧は回避または
抑制される。

【００３１】上記したように本実施例によれば、通路Ｒ
１，Ｒ３の減圧化が抑えられるため、次回に燃料電池発
電システムを起動させるときに、二連遮断弁２９（遮断
弁２７，２８）を円滑に開放させることができる。

【００３２】（燃料電池発電システムを起動させると
き）燃料電池発電システムを起動させるときには、運転
者からの運転停止指令Ｓ２に基づいて、制御部３９は、
二連遮断弁２９を開放させる開放指令を出力した後に、
ポンプ４ｐ，１４ｐを駆動させる駆動開始指令を出力す
る。このため二連遮断弁２９の開放指令→ポンプ４ｐ，
１４ｐの駆動指令の順となる。このように二連遮断弁２
９の開放指令を、ポンプ４ｐ，１４ｐの駆動指令よりも
優先させる。この結果、二連遮断弁２９の開放→ポンプ
４ｐ，１４ｐの駆動の順となる。従って、ポンプ４ｐ，
１４ｐが駆動する前に、ポンプ４ｐ，１４ｐと遮断弁２
８との間の通路Ｒ１に燃料ガスが供給される。このため
通路Ｒ１における減圧化が解消または抑制されている。

【００３３】殊に本実施例によれば、燃料電池発電シス
テムを起動させるときには、上流側の遮断弁２７の開放
指令→下流側の遮断弁２８の開放指令→ポンプ４ｐ，１
４ｐの駆動開始指令の順となる指令を、制御部３９は出
力する。このように上流側の遮断弁２７の開放指令を、
下流側の遮断弁２８の開放指令よりも優先させる。この
結果、上流側の遮断弁２７の開放→下流側の遮断弁２８
の開放→ポンプ４ｐ，１４ｐの駆動の順となる。従っ
て、下流側の遮断弁２７が開放する前に、上流側の遮断
弁２８と下流側の遮断弁２７との間の通路Ｒ３に燃料ガ
スが供給されているため、当該通路Ｒ３における減圧化
が解消または抑制される。故に、前回の燃料電池発電シ
ステムの運転停止後の冷却に基づいて、遮断弁２７と遮
断弁２８との間の通路Ｒ３において減圧化が仮に発生し
ていたとしても、上記した手順で遮断弁２７，２８を開
放させれば、下流側の遮断弁２７と上流側の遮断弁２８
との間の通路Ｒ３における減圧化が解消または抑制され
る。

【００３４】図３は燃料電池発電システムの運転を停止
させるとき、制御部３９が実行するフローチャートを示
す。図３に示すように、ステップＳ１０２においてポン
プ４ｐ，１４ｐを停止させる指令を出力する。待機手段
を構成するステップＳ１０４において時間Ｔ１待機す
る。時間Ｔ１としては予め適宜設定できるが、例えば
０．３〜１．０秒、殊に０．５秒とすることができる。
そして時間Ｔ１経過後にステップＳ１０６において下流
側の遮断弁２８を閉鎖させる信号を出力する。待機手段
を構成するステップＳ１０８において時間Ｔ２待機す
る。時間Ｔ２としては予め適宜設定できるが、例えば１
〜３秒、殊に２秒とすることがてきる。そして時間Ｔ２
経過後にステップＳ１１０において上流側の遮断弁２７
を閉鎖させる信号を出力する。なお実際の試験運転に基
づいて、Ｔ１＜Ｔ２とされている。但しＴ１＞Ｔ２,Ｔ
１≒Ｔ２,Ｔ１=Ｔ２でも良い。

【００３５】図４は燃料電池発電システムを起動させる
とき、制御部３９が実行するフローチャートを示す。図
４に示すように、ステップＳ２０２において上流側の遮
断弁２７を開放させる信号を出力する。待機手段を構成
するステップＳ２０４において時間Ｋ１待機する。時間
Ｋ１として予め適宜設定できるが、例えば０．３〜１．
０秒、殊に０．５秒とすることができる。時間Ｋ１経過
後にステップＳ２０６において下流側の遮断弁２８を開
放させる信号を出力する。待機手段を構成するステップ
Ｓ２０８において時間Ｋ２待機する。時間Ｋ２としては
適宜設定できるが、例えば０．５〜３秒、殊に１秒とす
ることができる。時間Ｋ２経過後にステップＳ２１０に
おいてポンプ４ｐ，１４ｐを駆動させる指令を出力す
る。なお実際の試験運転に基づいて、Ｋ１＜Ｋ２とされ
ている。但しＫ１＞Ｋ２,Ｋ１≒Ｋ２,Ｋ１=Ｋ２でも良
い。

【００３６】（第２実施例）図５に示す第２実施例は前
記した実施例と同様の構成であり、同様の作用効果を奏
する。以下相違する部分を中心として説明する。同一機
能を奏する部位には同一の符号を付する。図５は要部構
成を示す。本実施例によれば図５に示すように、燃料ガ
ス源１５に接続され燃料ガス源１５から燃料ガスを燃料
電池発電システム本体に供給する燃料ガス供給通路４Ｂ
が設けられている。燃料ガス供給通路４Ｂは、改質部１
に向かう改質部連通路４ｗと、燃焼部１３に向かうと共
に改質部連通路４ｗに対して並列に設けられた燃焼部連
通路１４とを有する。改質部連通路４ｗには搬送手段と
してのポンプ４ｐが設けられている。ポンプ４ｐは燃料
ガスを改質部１に向けて、ひいては燃料電池８に向けて
搬送させるものである。燃焼部連通路１４にはポンプ１
４ｐが設けられている。ポンプ１４ｐは燃料ガスを燃焼
部１３に搬送するものである。

【００３７】図５に示すように、改質部連通路４ｗで
は、二連遮断弁２９Ｂがポンプ４ｐよりも燃料ガス源１
５側つまり上流側に設けられている。二連遮断弁２９Ｂ
は、燃料ガスの搬送方向において直列に並設して設けら
れた遮断弁２７Ｂ，遮断弁２８Ｂで構成されている。遮
断弁２７Ｂは相対的に上流側に位置する。遮断弁２８Ｂ
は相対的に下流側に位置する。遮断弁２７Ｂ，２８Ｂが
閉鎖されると、遮断弁２７Ｂ，２８Ｂ間の通路Ｒ３は密
閉空間となる。また図５に示すように、燃焼部連通路１
４では、二連遮断弁２９Ｃがポンプ１４ｐよりも燃料ガ
ス源１５側つまり上流側に設けられている。二連遮断弁
２９Ｃは、燃料ガスの搬送方向において直列に並設して
設けられた遮断弁２７Ｃ，遮断弁２８Ｃで構成されてい
る。遮断弁２７Ｃは相対的に上流側に位置する。遮断弁
２８Ｃは相対的に下流側に位置する。遮断弁２７Ｃ，２
８Ｃが閉鎖されとる、遮断弁２７Ｃ，２８Ｃ間の通路Ｒ
３は密閉空間となる。

【００３８】燃料電池発電システムの運転を停止させる
ときには、改質部連通路４ｗについては、ポンプ４ｐの
停止指令→下流側の遮断弁２８Ｂの閉鎖指令→上流側の
遮断弁２７Ｂの閉鎖指令の順に操作を行う。この結果、
ポンプ４ｐの停止または減速→下流側の遮断弁２８Ｂの
閉鎖→上流側の遮断弁２７Ｂの閉鎖の順となる。燃燃焼
部連通路１４については、ポンプ１４ｐの停止指令→下
流側の遮断弁２８Ｃの閉鎖指令→上流側の遮断弁２７Ｃ
の閉鎖指令の順に操作を行う。この結果、ポンプ１４ｐ
の停止または減速→下流側の遮断弁２８Ｃの閉鎖→上流
側の遮断弁２７Ｃの閉鎖の順となる。

【００３９】これに対して燃料電池発電システムを起動
させるとき、改質部連通路４ｗについては、上流側の遮
断弁２７Ｂの開放指令→下流側の遮断弁２８Ｂの開放指
令→ポンプ４ｐの駆動指令の順に操作を行う。この結
果、上流側の遮断弁２７Ｂの開放→下流側の遮断弁２８
Ｂの開放→ポンプ４ｐの駆動の順となる。

【００４０】燃料電池発電システムを起動させるとき、
燃燃焼部連通路１４については、上流側の遮断弁２７Ｃ
の開放指令→下流側の遮断弁２８Ｃの開放指令→ポンプ
１４ｐの駆動指令の順に操作を行う。この結果、上流側
の遮断弁２７Ｃの開放→下流側の遮断弁２８Ｃの開放→
ポンプ１４ｐの駆動の順となる。

【００４１】本実施例においても、ポンプ４ｐと遮断弁
２９Ｂとの間の通路Ｒ１における減圧化が抑制されると
共に、下流側の遮断弁２８Ｂと上流側の遮断弁２７Ｂと
の間の通路Ｒ３における減圧化が抑制され、遮断弁２９
Ｂの円滑な開放を確保することができる。同様にポンプ
１４ｐと遮断弁２９Ｃとの間の通路Ｒ１における減圧化
が抑制されると共に、下流側の遮断弁２８Ｃと上流側の
遮断弁２７Ｃとの間の通路Ｒ３における減圧化が抑制さ
れ、遮断弁２９Ｃの円滑な開放を確保することができ
る。

【００４２】（その他）上記した実施例では搬送手段と
してポンプ４ｐ，１４ｐを用いているが、これら限ら
ず、ブロア、コンプレッサ等でも良く、要するに燃料ガ
スを搬送できる機能を有すれば良い。上記した実施例で
は二連遮断弁２９は、燃料ガスの搬送方向において直列
に並設された２個の遮断弁２７，２８で構成されている
が、場合によっては、直列に並設された３個の遮断弁で
構成されていても良い。上記した実施例では燃料ガス源
１５は都市ガスの配管であるが、これに限らず、燃料ガ
スを装填したガスタンクでも良い。上記した実施例は定
置用の燃料電池発電システムに適用しているが、これに
限らず、車両に搭載される燃料電池発電システムに適用
しても良い。上記した実施例は高分子電解質形の膜を有
する燃料電池発電システムに適用しているが、これに限
られるものではない。燃料として燃料ガス（都市ガス
等）を用いているが、これに限られるものではない。酸
素含有ガスとして空気を用いているが、これに限られる
ものではない。その他、本発明は上記した実施例のみに
限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適
宜変更して実施できるものである。

【００４３】上記した記載から次の技術的思想も把握で
きる。 （付記項１）燃料電池を有する燃料電池発電システム本
体と、燃料源に接続され前記燃料源から燃料を前記燃料
電池発電システム本体に供給する燃料ガス供給通路と、
前記燃料供給通路に設けられ燃料を前記燃料ガス供給通
路に沿って前記燃料電池発電システム本体に搬送する搬
送手段と、前記搬送手段よりも前記燃料ガス源側に設け
られ、開放に伴い流路を開放して燃料を搬送させると共
に、閉鎖に伴い流路を閉鎖して燃料の搬送を遮断させる
遮断弁とを具備する燃料電池発電システムの運転方法に
おいて、前記燃料電池の運転を停止させるとき、前記搬
送手段の駆動を停止させる指令を出力した後に、前記遮
断弁を閉鎖させる指令を出力することを特徴とする燃料
電池発電システムの運転方法。 （付記項２）付記項１において、前記遮断弁は、燃料の
搬送方向において互いに上流及び下流となるように直列
に並設された複数個の遮断弁で構成されており、前記搬
送手段を停止させる指令を出力した後に、下流側の遮断
弁を閉鎖させる指令を出力し、その後、上流側の遮断弁
を閉鎖させる指令を出力することを特徴とする燃料電池
発電システムの運転方法。 （付記項３）燃料電池を有する燃料電池発電システム本
体と、燃料源に接続され前記燃料源から燃料を前記燃料
電池発電システム本体に供給する燃料供給通路と、前記
燃料供給通路に設けられ燃料を前記燃料供給通路に沿っ
て前記燃料電池発電システム本体に搬送する搬送手段
と、前記搬送手段よりも前記燃料源側に設けられ、開放
に伴い流路を開放して燃料を搬送させると共に、閉鎖に
伴い流路を閉鎖して燃料の搬送を遮断させる遮断弁とを
具備する燃料電池発電システムの運転方法において、前
記燃料電池を起動させるとき、前記遮断弁を開放させる
指令を出力した後に、前記搬送手段を駆動させ指令を出
力することを特徴とする燃料電池発電システムの運転方
法。 （付記項４）付記項３において、前記遮断弁は、燃料の
搬送方向において互いに上流及び下流となるように直列
に並設された複数個の遮断弁で構成されており、上流側
の遮断弁を開放させる指令を出力した後に、下流側の遮
断弁を開放させる指令を出力し、その後、前記搬送手段
を駆動させる指令を出力することを特徴とする燃料電池
発電システムの運転方法。 （付記項５）各請求項において、停止制御手段が設けら
れており、前記停止制御手段は、ポンプ等の搬送手段の
停止指令を出力する停止指令手段（ステップＳ１０２）
と、搬送手段の停止指令を出力した後に待機する待機手
段（ステップＳ１０４）と、その待機後に下流側の遮断
弁の閉鎖を指令する第１閉鎖指令手段（ステップＳ１０
６）と、下流側の遮断弁の閉鎖指令を出力した後に待機
する待機手段（ステップＳ１０８）と、その待機後に上
流側の遮断弁の閉鎖を指令する第２閉鎖指令手段（ステ
ップＳ１１０）とを有することを特徴とする燃料電池発
電システム。 （付記項６）各請求項において、起動制御手段が設けら
れており、前記起動制御手段は、上流側の遮断弁の開放
を指令する第１開放指令手段（ステップＳ２０２）と、
上流側の遮断弁の開放指令を出力した後に待機する待機
手段（ステップＳ２０４）と、その待機後に下流側の遮
断弁の開放を指令する第２開放指令手段（ステップＳ２
０６）と、下流側の遮断弁の開放指令を出力した後に待
機する待機手段（ステップＳ２０８）と、その待機後に
ポンプ等の搬送手段の駆動指令を出力する駆動指令手段
（ステップＳ２１０）とを有することを特徴とする燃料
電池発電システム。

【００４４】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように本発明
に係る燃料電池発電システムによれば、ポンプと遮断弁
との間の減圧化が回避または抑制され、遮断弁の円滑な
開放を確保するのに有利であり、許容圧力差があまり大
きくない遮断弁を用いたときであっても、遮断弁の円滑
な開放を確保できる。遮断弁が互いに上流及び下流とな
るように直列に並設された複数個の遮断弁で構成されて
いるときであっても、遮断弁間の通路における減圧化が
回避または抑制され、遮断弁の円滑な開放を確保するの
に有利である。第３発明に係る燃料電池発電システムに
よれば、第１発明,第２発明に係る燃料電池発電システ
ムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料電池発電システムの概念図である。

【図２】実施例１に係り、遮断弁付近の配管を示す模式
図である。

【図３】実施例１に係り、燃料電池発電システムの運転
を停止させるとき、遮断弁に関するフローチャートであ
る。

【図４】実施例１に係り、燃料電池発電システムを起動
させるとき、遮断弁に関するフローチャートである。

【図５】実施例２に係り、遮断弁付近の配管を示す模式
図である。

【符号の説明】

図中、４は燃料ガス供給通路（燃料供給通路）、４ｐは
ポンプ（搬送手段）、４Ｗは改質部連通路、１４は燃焼
部連通路、１４ｐはポンプ（搬送手段）、１５は燃料ガ
ス源（燃料源）、２７，２８は遮断弁、２９は二連遮断
弁、３９は制御部、ＦＣは燃料電池発電システム本体を
示す。

フロントページの続き (72)発明者 秋元 直道 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 5H027 AA02 BA00 MM08

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料電池を有する燃料電池発電システム本
   体と、 燃料源に接続され前記燃料源から燃料を前記燃料電池発
   電システム本体に供給する燃料供給通路と、 前記燃料供給通路に設けられ燃料を前記燃料供給通路に
   沿って前記燃料電池発電システム本体に搬送する搬送手
   段と、 前記搬送手段よりも前記燃料源側に設けられ、開放に伴
   い流路を開放して燃料を搬送させると共に、閉鎖に伴い
   流路を閉鎖して燃料の搬送を遮断させる遮断弁とを具備
   する燃料電池発電システムであって、 前記燃料電池の運転を停止させるとき、前記搬送手段の
   駆動を停止させる指令を出力した後に、前記遮断弁を閉
   鎖させる指令を出力するように設定されていることを特
   徴とする燃料電池発電システム。
2. 【請求項２】請求項１において、前記遮断弁は、燃料の
   搬送方向において互いに上流及び下流となるように直列
   に並設された複数個の遮断弁で構成されており、前記搬
   送手段を停止させる指令を出力した後に、下流側の遮断
   弁を閉鎖させる指令を出力し、その後、上流側の遮断弁
   を閉鎖させる指令を出力するように設定されていること
   を特徴とする燃料電池発電システム。
3. 【請求項３】燃料電池を有する燃料電池発電システム本
   体と、 燃料源に接続され前記燃料源から燃料を前記燃料電池発
   電システム本体に供給する燃料供給通路と、 前記燃料供給通路に設けられ燃料を前記燃料供給通路に
   沿って前記燃料電池発電システム本体に搬送する搬送手
   段と、 前記搬送手段よりも前記燃料源側に設けられ、開放に伴
   い流路を開放して燃料を搬送させると共に、閉鎖に伴い
   流路を閉鎖して燃料の搬送を遮断させる遮断弁とを具備
   する燃料電池発電システムであって、 前記燃料電池を起動させるとき、前記遮断弁を開放させ
   る指令を出力した後に、前記搬送手段を駆動させる指令
   を出力するように設定されていることを特徴とする燃料
   電池発電システム。
4. 【請求項４】請求項３において、前記遮断弁は、燃料の
   搬送方向において互いに上流及び下流となるように直列
   に並設された複数個の遮断弁で構成されており、 上流側の遮断弁を開放させる指令を出力した後に、下流
   側の遮断弁を開放させる指令を出力し、その後、前記搬
   送手段を駆動させる指令を出力するように設定されてい
   ることを特徴とする燃料電池発電システム。
5. 【請求項５】燃料電池を有する燃料電池発電システム本
   体と、 燃料源に接続され前記燃料源から燃料を前記燃料電池発
   電システム本体に供給する燃料供給通路と、 前記燃料供給通路に設けられ燃料を前記燃料供給通路に
   沿って前記燃料電池発電システム本体に搬送する搬送手
   段と、 開放に伴い流路を開放して燃料を搬送させると共に、閉
   鎖に伴い流路を閉鎖して燃料の搬送を遮断させる遮断弁
   とを具備しており、 前記遮断弁は前記搬送手段よりも前記燃料源側に設けら
   れていることを特徴とする燃料電池発電システム。