JP2006066244A - 燃料電池システム及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高温作動型の燃料電池を、劣化或いは破損してしまうこと無く緊急停止をすることが出来て、緊急停止後に自立運転を安全で容易且つ確実に行うことが出来る様な燃料電池システムおよび制御方法の提供。
【解決手段】 燃料電池（例えば、固体酸化物燃料電池や溶融炭酸塩型燃料電池の様な高温作動型の燃料電池１）に燃料が供給されなくなった状態（例えば、地震その他の自然災害等、不測の事態により燃料電池１への燃料供給が遮断された状態）を検出する検出手段（緊急状態監視手段４）と、検出手段（４）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された場合に燃料電池（１）を緊急停止する緊急停止手段（５）、とを含んでいる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば固体酸化物燃料電池(ＳＯＦＣ)や溶融炭酸塩型燃料電池(ＭＣＦＣ)の様な高温作動型の燃料電池システム及びその出力制御方法に関する。より詳細には、例えば、地震、停電、落雷の様な自然災害等で、高温作動型の燃料電池を緊急停止する技術と、緊急停止した後に非常用燃料により高温作動型燃料電池を自立運転するための技術に関する。

固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）や溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）といった高温作動型燃料電池を利用した発電システムがある。そして、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）では６００〜１０００℃以上、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）では約５００〜９００℃以上の高温で動作させている。

上記燃料システムでは、炭化水素系燃料を用いて運転する場合、これらの燃料は脱硫器を通して燃料中の硫黄分を除去し、純水などを蒸発させて発生した蒸気を燃料中に混合して予備改質触媒を用いることで、高級炭化水素成分をメタンに改質し、続いて本改質触媒を用いることで、メタン水蒸気を水素と一酸化炭素に改質して燃料電池の燃料ガス（アノードガス）として供給する。したがって、燃料電池の運転過程に水蒸気改質を伴う場合は、改質に必要となる水又は水蒸気を供給する必要がある。

水蒸気改質を行う場合、適切な水蒸気量を供給しないと、予備改質触媒上で炭素が析出し、触媒性能が劣化する場合がある。一方、このように触媒表面上などで炭素析出が起きた場合、高温で水蒸気濃度の高いガスを供給すると、析出した炭素が解離して一酸化炭素となってガス化排出させることが可能となる。

燃料電池の酸化剤極側に供給する酸化剤（カソードガス、一般的には空気）は、電気モータ式のブロワを用いて供給することが多い。この他にも運転制御システムなど、電力を消費する機器がシステム内に構成されている。
この様に燃料システムに電気モータ式のブロワや電力を消費する機器が用いられている場合、停電時にはこれらの機器が動かないので燃料電池への酸化剤の供給等は出来なくなる。

ここで、４００度以上の高温雰囲気では、燃料電池の燃料極側に酸素があっても、また、空気極側に燃料成分があっても、夫々の電池構成材料が反応し、燃料電池が劣化してしまう。

高温作動型の燃料電池を緊急停止した場合に、緊急停止してから一定時間が経過する以前の段階では、燃料電池温度は４００℃以上の高温状態である。４００℃以上の状態にある燃料電池の燃料極側に酸素が存在すると、燃料極の材料が酸化反応を起こして劣化してしまう。一方、４００℃以上の状態にある燃料電池の空気極側に燃料が存在すると、空気極の材料と酸化反応を起こして劣化してしまう。
一方、燃料電池温度が４００℃未満だと、燃料と空気極材料、酸化剤（酸素）と燃料極材料とは、殆ど反応しない（５００℃未満だと反応し難い）。
従って、高温作動型の燃料電池を緊急停止した場合、燃料電池温度が４００℃未満に低下するまで、燃料電池には燃料も酸化剤も供給するべきではない。

しかし、電池の通常運転時は、５００〜１０００℃レベルの高温で運転されていること、さらに電池の熱容量が大きいことから、緊急停止が必要な場合などに冷却空気を大量供給するといった、強制冷却を試みても、速やかに４００℃以下の温度レベルまで冷却することは極めて難しい。また、急速冷却を行うこと自体が、燃料電池の性能や耐久性を維持する上で好ましくない。

その他の従来技術として、例えば、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）や溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）などの高温作動型燃料電池について、発電停止時や燃料電池の温度が低下した際に、燃料供給路を切り換え、未改質燃料及び空気をパージガス生成器に通じ、得られたパージガス（主として一酸化炭素及び／又は水素から成る）を燃料電池のスタック内に供給し、一定期間封入することで、燃料電池を劣化させること無く運転停止する方法が提案されている（特許文献１参照）。

しかし、係る技術では、燃料極と酸化剤極がオフガス燃焼部等を通じて連通するため、どちらかが開放端構造となっている高温作動型燃料電池では、（開放端側から酸素（Ｏ２）が流入してしまわない様に）一酸化炭素及び／又は水素から成るパージガスを流通して封入した場合、燃料極側の酸化は防止出来る一方、酸化剤極側が温度５００℃以上においては、このパージガスと反応して劣化してしまう。
また、燃料流路の切換のためのバルブやパージガス生成器の設置や、これらの連係制御が伴い、システムが複雑となってしまう。

また、その他の従来技術としては、天然ガスが得られない地域での運用や、災害時などの運用の際に、備蓄しているメタノールを気化して用いて燃料電池を運転するための燃料改質方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。

しかし、かかる技術では、システムに脱硫装置や脱硫方法が含まれていないため、軽油や石油などの液体燃料を用いて同様の手段（液体燃料を気化させて、気体の状態で燃料電池に供給する手段）を講じると、改質触媒や燃料電池が劣化してしまう。また、メタノールを利用して水蒸気改質を行う際に、水の供給、（純水を得るための）水の処理、及び処理水（純水）の改質器への供給が必要である。水の供給を受け、これを水処理装置で処理し、処理水タンクを通じて処理水をポンプ供給して水蒸気を生成しているが、設備設置のために広いスペースが必要で、且つ、水処理や処理水供給のための動力が必要となり、災害時等においても設備運転のために補機動力が大きく、得られる電力供給量が減少してしまうという問題点を抱えている。

また、その他の従来技術としては、災害時など、電気・ガス・水道が破壊、遮断された時に、備蓄しておいたＬＰガス等を自動切換により供給することで、燃料電池等を継続的に運転して利用する方法がある（例えば、特許文献３参照）。

しかし、その技術も、高温作動型燃料電池の場合、ＬＰガス等に燃料を切り換えただけで、それを水蒸気改質する際の水蒸気供給量や、燃料ガス供給量、酸化剤供給量、燃料利用率を調整しなければ、燃料電池の熱バランスが崩れて（酸素枯れ、燃料枯れを生じて）運転不能となったり、燃料改質触媒上で炭素析出が起きて、電池の性能が低下したり運転不能となってしまう。
特開２００４−３９５５２号公報 特開２００４−６７９７９号公報 特開２００１−２５９６１３号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、高温作動型の燃料電池を、劣化或いは破損してしまうこと無く緊急停止をすることが出来て、緊急停止後に自立運転を安全で容易且つ確実に行うことが出来る様な燃料電池システムおよび制御方法の提供を目的としている。

本発明の燃料電池システムは、燃料、電気、水の少なくとも１つが燃料電池（例えば、固体酸化物燃料電池や溶融炭酸塩型燃料電池の様な高温作動型の燃料電池１）に供給されなくなった状態（例えば、地震その他の自然災害等、不測の事態により燃料電池１への燃料供給が遮断された状態）を検出する検出手段（緊急状態監視手段４、改質用水供給ラインＬｗに設けられたセンサ、系統電力の受電状態を検出するセンサ等）と、燃料、電気、水の少なくとも１つが燃料電池（１）に供給されなくなった場合（例えば、不測の事態が生じた場合）に燃料電池（１）を緊急停止する緊急停止手段（５）、とを含んでいる（請求項１：図１）。

また、本発明の燃料電池システムは、燃料、電気、水の少なくとも１つが燃料電池（例えば、固体酸化物燃料電池や溶融炭酸塩型燃料電池の様な高温作動型の燃料電池１）に供給されなくなった状態を検出する検出手段（緊急状態監視手段４、改質用水供給ラインＬｗに設けられたセンサ、系統電力の受電状態を検出するセンサ等）を有し、燃料、電気、水の少なくとも１つが燃料電池（１）に供給されなくなった状態でも燃料電池（１）の運転を継続する様に構成されている（請求項２：図１）。
ここで、本明細書において、燃料、電気、水の少なくとも１つが燃料電池（１）へ供給されなくなった場合において、燃料電池（１）の運転を継続することを「自立運転」と称している。そして、係る自立運転を可能ならしめる手段を「自立運転手段（６）」と記載している。

本発明の燃料電池システムの実施に際して、燃料、電気、水の少なくとも１つが燃料電池（例えば、固体酸化物燃料電池や溶融炭酸塩型燃料電池の様な高温作動型の燃料電池１）に供給されなくなった状態（例えば、地震その他の自然災害等、不測の事態により燃料電池１への燃料供給が遮断された状態）を検出する検出手段（緊急状態監視手段４、改質用水供給ラインＬｗに設けられたセンサ、系統電力の受電状態を検出するセンサ等）と、燃料、電気、水の少なくとも１つが燃料電池（１）に供給されなくなった場合（例えば、不測の事態が生じた場合）に燃料電池（１）を緊急停止する緊急停止手段（５）と、燃料、電気、水の少なくとも１つが燃料電池（１）に供給されなくなった状態でも燃料電池（１）の運転を継続せしめる自立運転手段（６）、とを含んでいるのが好ましい（請求項３：図１）。

本発明の燃料電池システムにおいて、前記検出手段（緊急状態監視手段４）は、燃料電池（１）本体に設けた感震センサ（４１）、燃料電池（１）に燃料ガスを供給する燃料供給系統（燃料流路３）に介装された流量センサ（３２）又は圧力センサ（３１）、燃料電池（１）に改質用水を供給する改質用水供給系統（改質用水供給ラインＬｗ）に介装された流量センサ又は圧力センサ（改質用水の有無を監視するセンサ）、系統電力の受電状態を検出するセンサ（例えば、電流クランプや電圧計）、の何れかであるのが好ましい（請求項４：図２）。

本発明の燃料電池システムにおいて、燃料電池に酸化剤（空気、酸素）を供給する酸化剤供給系統（酸化剤流路２）に流量調整手段（酸化剤調整・遮断弁Ｖｏ）が介装されており、燃料電池（１）に燃料ガスを供給する燃料供給系統（燃料流路３）に流量調整手段（燃料調整・遮断弁Ｖｆ）が介装されており、前記緊急停止手段は、酸化剤供給系統（酸化剤流路２）及び／又は燃料供給系統（燃料流路３）に連通した不活性ガス供給手段（５１）と、制御手段（コントロールユニット１０）とを含み、該制御手段（コントロールユニット１０）は、前記検出手段（燃料圧力センサ３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された際に、酸化剤供給系統（酸化剤流路２）に介装された流量調整手段（酸化剤調整・遮断弁Ｖｏ）及び燃料供給系統（燃料流路３）に介装された流量調整手段（燃料調整・遮断弁Ｖｆ）を遮断し、不活性ガス供給手段（５１）から不活性ガスを発生し、酸化剤供給系統（酸化剤流路２）及び／又は燃料供給系統（燃料流路３）を経由して燃料電池（１）に供給する制御を行う様に構成されている（請求項５：図３〜図５）。

係る燃料電池システム（請求項５）の制御方法において、前記検出手段（３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された際に、酸化剤供給系統（酸化剤流路２）に介装された流量調整手段（酸化剤調整・遮断弁Ｖｏ）及び燃料供給系統（燃料流路３）に介装された流量調整手段（燃料調整・遮断弁Ｖｆ）を遮断する工程（Ｓ３）と、不活性ガス供給手段（５１）から不活性ガスを発生する工程（Ｓ４）と、発生した不活性ガスを酸化剤供給系統（酸化剤流路２）及び／又は燃料供給系統（燃料流路３）の双方を経由して燃料電池（１）に供給する工程（Ｓ４）、とを有している（請求項１８：図３〜図５）。

ここで、前記不活性ガスは、酸素分圧１０^−１３〜１０^−１５ａｔｍであるのが好ましい。
また、不活性ガスは、燃料電池温度が５００℃未満、好ましくは４００℃未満になるまで、燃料電池に供給されるのが好ましい。

そして、前記不活性ガス供給手段は、不活性ガスを充填したボンベ（５Ｂ）であることが好ましい（請求項６、図５）。

本発明の燃料電池システムにおいて、燃料電池（１）に酸化剤（空気、酸素）を供給する酸化剤供給系統（酸化剤流路２）に流量調整手段（酸化剤調整・遮断弁Ｖｏ）が介装されており、燃料電池（１）に燃料ガスを供給する燃料供給系統（燃料流路３）に流量調整手段（燃料調整・遮断弁Ｖｆ）が介装されており、前記緊急停止手段は、燃料供給系統（燃料流路３）に介装され或いは酸化剤供給系統（酸化剤流路２）及び燃料供給系統（燃料流路３）の双方に連通した水蒸気発生手段（例えば、燃料電池が保有する熱が伝達される蒸発器５２）と、制御手段（コントロールユニット１０）とを含み、該制御手段（コントロールユニット１０）は、前記検出手段（燃料圧力センサ３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された際に、酸化剤供給系統（酸化剤流路２）に介装された流量調整手段（酸化剤調整・遮断弁Ｖｏ）及び燃料供給系統（燃料流路３）に介装された流量調整手段（燃料調整・遮断弁Ｖｆ）を遮断し、水蒸気発生手段（蒸発器５２）に水（例えば、改質用水）を供給して水蒸気を発生し、発生した水蒸気を燃料供給系統（燃料流路３）を経由して、或いは酸化剤供給系統（酸化剤流路２）及び燃料供給系統（燃料流路３）の双方を経由して、燃料電池（１）に供給する制御を行う様に構成されている（請求項７：図８、図９）。

本発明の燃料電池システム（請求項７）の制御方法において、前記検出手段（燃料圧力センサ３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された際に、酸化剤供給系統（酸化剤流路２）に介装された流量調整手段（酸化剤調整・遮断弁Ｖｏ）及び燃料供給系統（燃料流路３）に介装された流量調整手段（燃料調整・遮断弁Ｖｆ）を遮断する工程（Ｓ３）と、水蒸気発生手段（蒸発器５２）に水（例えば、改質用水）を供給して水蒸気を発生する工程（Ｓ４）と、発生した水蒸気を燃料供給系統（燃料流路３）を経由して、或いは酸化剤供給系統（酸化剤流路２）及び燃料供給系統（燃料流路３）の双方を経由して、燃料電池（１）に供給する工程（Ｓ４）、とを有している（請求項１９：図８、図９）。

ここで、前記水蒸気は、酸素混入量が１％以下、好ましくは０．１％以下であるのが好ましい。
また、水蒸気は、燃料電池温度が５００℃未満、好ましくは４００℃未満になるまで、燃料電池に供給されるのが好ましい。

前記燃料電池システムにおいて、前記緊急停止手段は燃料電池（１）の排気流路（８）に介装された開閉手段（例えば、開閉弁Ｖｈ）を有しており、前記制御手段（コントロールユニット１０）は、不活性ガス又は水蒸気を燃料電池（１）に充満した後に燃料電池（１）の排気流路（８）に介装された開閉手段（例えば、開閉弁Ｖｈ）を遮断する制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項８：図６、図７、図１０、図１１）。

また本発明の燃料電池システム（請求項８）の制御方法において、不活性ガス又は水蒸気を燃料電池（１）に充満した後に燃料電池（１）の排気系統（排気流路８）に介装された開閉手段（例えば、開閉弁Ｖｈ）を遮断する工程（Ｓ３−１、Ｓ２４−１）を有しているのが好ましい（請求項２０：図６、図７、図１０、図１１）。

前記燃料電池システムにおいて、燃料供給系統（燃料流路３）に介装された水蒸気発生手段（例えば、燃料電池が保有する熱が伝達される蒸発器５２）の燃料電池（１）側の領域に酸素捕捉手段（例えば、酸素トラップフィルタＦｏ）を配置するのが好ましい（請求項９：図１２、図１３）。
ここで、酸素捕捉手段（例えば、酸素トラップフィルタＦｏ）は、Ｎｉメッシュ、Ｎｉを分散されたＺｒＯ_２ 多孔質体、酸化性の高い金属で作られたメッシュで構成されるのが好ましい。
そして、酸素捕捉手段（例えば、酸素トラップフィルタＦｏ）を通過した気体中の酸素混入量は１％以下、好ましくは０．１％以下となる程度の性能を具備していることが好ましい。

前記燃料電池システムにおいて、燃料供給系統（燃料流路３）には水蒸気発生手段（例えば、燃料電池が保有する熱が伝達される蒸発器５２）の燃料電池（１）側の領域から分岐するバイパス流路（３ｂ）が設けられ、該バイパス流路（３ｂ）には酸素と反応して還元する酸素還元手段（例えば、炭素材フィルタＦｃ）が介装されており且つ分岐箇所よりも燃料電池（１）側の領域で燃料供給系統（燃料流路３）と合流しており、該バイパス流路（３ｂ）の分岐箇所及び／又は合流箇所には流路切換手段（例えば、三方弁Ｖ３１、Ｖ３２）が設けられており、前記制御手段（コントロールユニット１０）は、水蒸気発生手段（蒸発器５２）に水（例えば、改質用水）を供給して水蒸気を発生した際に、発生した水蒸気が前記バイパス流路（３ｂ）を流れる側に流路切換手段（例えば、三方弁Ｖ３１、Ｖ３２）を切り換える制御を行う様に構成されている（請求項１０：図１４、図１５）。

そして前記燃料電池システム（請求項１０）の制御方法において、水蒸気発生手段（蒸発器５２）に水（例えば、改質用水）を供給して水蒸気を発生した際に、発生した水蒸気が前記バイパス流路を流れる側に流路切換手段（例えば、三方弁Ｖ３１、Ｖ３２）を切り換える工程（Ｓ２３−３）を有し、発生した水蒸気に包含されている酸素がバイパス流路（３ｂ）に介装された酸素還元手段（例えば、炭素材フィルタＦｃ）により還元されて（還元性ガス、例えばＣＯとなって）燃料電池（１）に供給される（請求項２１：図１４、図１５）。

ここで、前記酸素還元手段（例えば、炭素材フィルタＦｃ）は、炭素粒子を分散させた多孔質体、或いは、メッシュ状に加工した活性炭で構成されるのが好ましい。
また、酸素還元手段（例えば、炭素材フィルタＦｃ）を通過した気体中の酸素混入量は１％以下、好ましくは０．１％以下となる程度の性能を具備していることが好ましい。

本発明の燃料電池システムにおいて、前記不活性ガス供給手段は、燃料ガスの排気系統（排気流路８２，８３）に設けられ、排気中の不活性ガス（例えば、ＣＯ_２）を吸蔵し且つ必要な場合には放出する不活性ガス吸蔵放出手段（例えば、排気クーラー８ｃと、ＣＯ_２吸収液或いはＣＯ_２吸収剤との組み合わせによる不活性ガス吸蔵放出手段５４）を有し、前記制御手段（コントロールユニット１０）は、前記検出手段（燃料圧力センサ３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された際に（例えば、燃料電池１の熱を伝達することにより）不活性ガス吸蔵放出手段（５４）に吸蔵されている不活性ガス（例えば、ＣＯ_２）を放出させる制御を行う様に構成されている（請求項１１：図１６、図１７）。

本発明の燃料電池システム（請求項１１）の制御方法において、前記検出手段（３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された際に、（例えば、燃料電池１の熱を伝達することにより）不活性ガス吸蔵放出手段（例えば、排気クーラー８ｃと、ＣＯ_２吸収液或いはＣＯ_２吸収剤との組み合わせによる不活性ガス吸蔵放出手段５４）に吸蔵されている不活性ガス（例えば、ＣＯ_２）を放出させる工程（Ｓ３７、Ｓ３８）を有している（請求項２２：図１６、図１７）。

本発明の燃料電池システムにおいて、前記不活性ガス供給手段は、排気系統（５８、５９）が酸化剤供給系統（酸化剤流路２）及び／又は燃料供給系統（燃料流路３）に連通している燃焼手段（例えば、ストイキ燃焼バーナー５６）と、該燃焼手段（例えば、ストイキ燃焼バーナー５６）に燃料を供給する燃料供給手段（例えば、燃料備蓄手段５５と、備蓄燃料の供給ライン５７）とを有しており、前記制御手段（コントロールユニット１０）は、前記検出手段（３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された際に、燃料供給手段（燃料備蓄手段５５と、備蓄燃料の供給ライン５７）から燃焼手段（５６）に燃料を供給して燃焼せしめ、燃焼排ガスを酸化剤供給系統（酸化剤流路２）及び／又は燃料供給系統（燃料流路３）を経由して燃料電池（１）に供給する制御を行う様に構成されている（請求項１２：図１８、図１９）。

ここで、前記不活性ガス供給手段（５５〜５９）は、燃焼手段（ストイキ燃焼バーナー５６）の酸素含有量を調節する調節手段（例えば、酸素センサ６０と、備蓄燃料の供給ライン５７に介装された備蓄燃料の流量制御弁Ｖａと、前記コントロールユニット１０）を有しており、前記制御手段（コントロールユニット１０）は、燃焼手段（ストイキ燃焼バーナー５６）の燃焼排ガス中の酸素濃度を検出し、その酸素濃度を所定範囲（１％以下、好ましくは０．１％以下）とするべく前記調節手段（流量調整弁Ｖａ）を制御する様に構成されているのが好ましい。

また、本発明の燃料電池システム（請求項１２）の制御方法において、前記検出手段（３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された際に、燃料供給手段（燃料備蓄手段５５と、備蓄燃料の供給ライン５７）から燃焼手段（ストイキ燃焼バーナー５６）に燃料を供給して燃焼せしめ、燃焼排ガスを酸化剤供給系統（酸化剤流路２）及び／又は燃料供給系統（燃料流路３）を経由して燃料電池（１）に供給する工程（Ｓ４５）を有している（請求項２３：図１８、図１９）。
ここで、燃焼手段の燃焼排ガス中の酸素濃度を検出する工程と、その検出結果（燃焼排ガス中の酸素濃度）が所定範囲（酸素濃度が１％以下、好ましくは０．１％以下）となる様にするべく燃焼手段（５６）に供給される備蓄燃料の流量を調節する工程（Ｓ４９）、とを有するのが好ましい。

本発明の燃料電池システムにおいて、燃料電池（１）に酸化剤（空気、酸素）を供給する酸化剤供給系統（酸化剤流路２）に流量調整手段（酸化剤調整・遮断弁Ｖｏ）が介装されており、燃料電池（１）に燃料ガスを供給する燃料供給系統（燃料流路３）に流量調整手段（燃料調整・遮断弁Ｖｆ）が介装されており、燃料供給系統（燃料流路３）に介装され或いは酸化剤供給系統（酸化剤流路２）及び燃料供給系統（燃料流路３）の双方に連通した気化手段（例えば、燃料電池が保有する熱が伝達される蒸発器５２）を有し、前記自立運転手段は、液体燃料（例えば、脱硫済の備蓄燃料、メタノールのような水和性アルコール燃料等）と水との混合物を貯蔵する貯蔵手段（Ｔｆ）と、該貯蔵手段（Ｔｆ）と前記気化手段（５２）とを連通する供給ライン（備蓄燃料供給ラインＬｆ）と、制御手段（コントロールユニット１０）とを含み、該制御手段（コントロールユニット１０）は、前記検出手段（３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された際に、燃料供給系統（燃料流路３）に介装された流量調整手段（燃料調整・遮断弁Ｖｆ）を遮断し、前記供給ライン（備蓄燃料供給ラインＬｆ）を介して前記気化手段（例えば、燃料電池が保有する熱が伝達される蒸発器５２）に液体燃料（例えば、脱硫済の燃料、メタノールのような水和性アルコール燃料等）と水との混合物を供給し、気化手段（蒸発器５２）で気化した燃料（例えば、脱硫済の燃料、メタノールのような水和性アルコール燃料等）及び水蒸気を燃料供給系統（燃料流路３）を経由して、或いは酸化剤供給系統（酸化剤流路２）及び燃料供給系統（燃料流路３）の双方を経由して、燃料電池（１）に供給する制御を行う様に構成されている（請求項１３：図２０〜図２４）。

本発明の燃料電池システム（請求項１３）において、前記検出手段（３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された際に燃料供給系統（燃料流路３）に介装された流量調整手段（燃料調整・遮断弁Ｖｆ）を遮断する工程（Ｓ５３）と、前記供給ライン（備蓄燃料供給ラインＬｆ）を介して前記気化手段（例えば、燃料電池が保有する熱が伝達される蒸発器５２）に液体燃料（例えば、脱硫済の燃料、メタノールのような水和性アルコール燃料等）と水との混合物を供給する工程（Ｓ５４）と、気化手段（５２）で気化した燃料（例えば、脱硫済の燃料、メタノールのような水和性アルコール燃料等）及び水蒸気を燃料供給系統（燃料流路３）を経由して、或いは酸化剤供給系統（酸化剤流路２）及び燃料供給系統（燃料流路３）の双方を経由して、燃料電池（１）に供給する工程、とを有している（請求項２４：図２０〜図２４）。

本発明の燃料電池システムにおいて、燃料電池（１）に酸化剤（空気、酸素）を供給する酸化剤供給系統（酸化剤流路２）に流量調整手段（酸化剤調整・遮断弁Ｖｏ）が介装されており、燃料電池（１）に燃料ガスを供給する燃料供給系統（燃料流路３）に流量調整手段（燃料調整・遮断弁Ｖｆ）が介装されており、前記自立運転手段は、燃料（脱硫が必要な備蓄燃料、例えばＬＰガス等）を貯蔵する貯蔵手段（Ｔｇ）と、該貯蔵手段（Ｔｇ）と前記燃料供給系統（燃料流路３）とを連通する供給ライン（備蓄燃料供給ラインＬｆｇ）と、該供給ライン（備蓄燃料供給ラインＬｆｇ）に介装された脱硫手段（脱硫器６２）と、制御手段（コントロールユニット１０）とを含み、該制御手段（コントロールユニット１０）は、前記検出手段（３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された際に、燃料供給系統（燃料流路３）に介装された流量調整手段（燃料調整・遮断弁Ｖｆ）を遮断し、前記供給ライン（備蓄燃料供給ラインＬｆｇ）及び脱硫手段（脱硫器６２）を介して燃料供給系統（燃料流路３）に燃料を供給する制御を行う様に構成されている（請求項１４：図２５〜図２９）。

本発明の燃料電池システム（請求項１４）の制御方法において、前記検出手段（３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された際に、燃料供給系統（燃料流路３）に介装された流量調整手段（燃料調整・遮断弁Ｖｆ）を遮断する工程（Ｓ５３）と、前記供給ライン（備蓄燃料供給ライＬｆｇン）及び脱硫手段（脱硫器６２）を介して燃料供給系統（燃料流路３）に燃料を供給する工程（Ｓ５４−２、Ｓ５４−３）、とを有している（請求項２５：図２５〜図２８）。

ここで、前記燃料が液体燃料である場合には、前記供給ライン（備蓄燃料供給ラインＬｆｇ）の脱硫手段（脱硫器６２）と貯蔵手段（Ｔｇ）の間の領域に、液体燃料を気化するための気化手段（６４）を設けるのが好ましい（請求項１５：図２７）。

本発明の燃料電池システムにおいて、燃料電池（１）の出力系統（７１，７２）には蓄電手段（例えば、２次電池、キャパシタＣ）が介装されており、該蓄電手段（Ｃ）は、その出力（出力電流）が酸化剤供給系統（酸化剤流路２）、燃料供給系統（燃料流路３）、燃料改質用の水の供給系統（ラインＬｆ、Ｌｗ）に介装された流体供給手段（ブロワ２１や燃料ポンプ２４Ｐ、２９Ｐ、水ポンプ２６Ｐ）の駆動源に供給される様に構成されており、前記制御手段（コントロールユニット１０）は、前記検出手段（３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された際に、前記蓄電手段（Ｃ）の出力（出力電流）を前記流体供給手段（ブロワ２１や燃料ポンプ２４Ｐ、２９Ｐ、水ポンプ２６Ｐ）の駆動源に供給する制御を行う様に構成されている（請求項１６：図２３、図２４；図２８、図２９）。

そして本発明の燃料電池システム（請求項１６）の制御方法において、前記検出手段（３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された際に、前記蓄電手段（Ｃ）の出力（出力電流）を前記流体供給手段（ブロワ２１や燃料ポンプ２４Ｐ、２９Ｐ、水ポンプ２６Ｐ）の駆動源に供給する工程（Ｓ５４−１）を有している（請求項２６：図２３、図２４；図２８、図２９）。

本発明の燃料電池システムは、前記検出手段（３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知されてからの経過時間を計測する計時手段（例えば、タイマー或いはコントロールユニット１０に内蔵されたクロック１１）を備え、前記制御手段（コントロールユニット１０）は、前記検出手段（３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知されてから所定時間を経過する以前には、改質ガスの水蒸気濃度を濃く（水蒸気／炭素比率が２．５以上）する制御を行う様に構成されている（請求項１７：図８、図３０）。

また、本発明の燃料電池システム（請求項１７）の制御方法は、前記検出手段（３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知されてからの経過時間を計時する工程（Ｓ６２）と、前記検出手段（３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知されてからの経過時間が所定時間を経過する以前には、改質ガスの水蒸気濃度を濃く（水蒸気／炭素比率が２．５以上）する制御を行う工程（Ｓ６３、Ｓ６７）、とを有している（請求項２７：図８、図３０）。

上述した構成及び制御方法を具備した本発明の燃料電池システムによれば、燃料電池（１）に燃料が供給されなくなった状態（例えば、地震その他の自然災害等、不測の事態により燃料電池１への燃料供給が遮断された状態）を検出する検出手段（緊急状態監視手段４）と、検出手段（４）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された場合に燃料電池（１）を緊急停止する緊急停止手段（５）、とを含んでおり、地震その他の自然災害等、不測の事態により燃料電池（１）への燃料供給が遮断された場合には、検出手段（４）がいち早く燃料供給の遮断を検知し、緊急停止手段（５）を作動させ、燃料電池（１）の稼動を停止させるため、燃料極と酸化剤極の何れか一方が開放端構造となっている、或いはオフガス燃焼部を通じて連通している高温作動型燃料電池でも、燃料極側には酸素の供給を停止し、酸化剤極側には燃料の供給を停止するため、燃料極と酸化剤極双方の劣化が抑制される（請求項１：図１）。

または、燃料電池（１）に燃料が供給されなくなった状態（例えば、地震その他の自然災害等、不測の事態により燃料電池１への燃料供給が遮断された状態）を検出する検出手段（緊急状態監視手段４）と、検出手段（４）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された後に燃料電池（１）を自立運転せしめる自立運転手段（６）、とを含んでおり、地震その他の自然災害等、不測の事態により燃料電池（１）への燃料供給が遮断された場合には、検出手段（４）がいち早く燃料供給の遮断を検知し、自立運転手段を作動させ、燃料電池の運転を続行させることが出来る（請求項２：図１）。

或いは、燃料電池（１）に燃料が供給されなくなった状態（例えば、地震その他の自然災害等、不測の事態により燃料電池１への燃料供給が遮断された状態）を検出する検出手段（緊急状態監視手段４）と、検出手段（４）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された場合に燃料電池（１）を緊急停止する緊急停止手段（５）と、検出手段（４）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された後に燃料電池（１）を自立運転せしめる自立運転手段（６）、とを含んでいる場合には、地震その他の自然災害等、不測の事態により燃料電池（１）への燃料供給が遮断された際、検出手段（４）がいち早く燃料供給の遮断を検知し、緊急停止手段（５）を作動させ、燃料電池（１）の可動を停止させるため、燃料極と酸化剤極の何れか一方が開放端構造となっている、或いはオフガス燃焼部を通じて連通している高温作動型燃料電池でも、燃料極側には酸素の供給を停止し、酸化剤極側には燃料の供給を停止するため、燃料極と酸化剤極双方の劣化が抑制される。
その後、自立運転手段を作動させ、燃料電池の運転を続行させることも出来る（請求項３：図１）。

本発明の燃料電池システムにおいて、燃料電池に酸化剤（空気、酸素）を供給する酸化剤供給系統（酸化剤流路２）に流量調整手段（酸化剤調整・遮断弁Ｖｏ）が介装されており、燃料電池（１）に燃料ガスを供給する燃料供給系統（燃料流路３）に流量調整手段（燃料調整・遮断弁Ｖｆ）が介装されており、前記緊急停止手段は、酸化剤供給系統（酸化剤流路２）及び／又は燃料供給系統（燃料流路３）に連通した不活性ガス供給手段（５１）と、制御手段（コントロールユニット１０）とを含み、該制御手段（コントロールユニット１０）は、前記検出手段（燃料圧力センサ３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された際に、酸化剤供給系統（酸化剤流路２）に介装された流量調整手段（酸化剤調整・遮断弁Ｖｏ）及び燃料供給系統（燃料流路３）に介装された流量調整手段（燃料調整・遮断弁Ｖｆ）を遮断し、不活性ガス供給手段（５１）から不活性ガスを発生し、酸化剤供給系統（酸化剤流路２）及び／又は燃料供給系統（燃料流路３）を経由して燃料電池（１）に供給する制御を行う様に構成されており、前記検出手段（３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された際に、酸化剤供給系統（酸化剤流路２）に介装された流量調整手段（酸化剤調整・遮断弁Ｖｏ）及び燃料供給系統（燃料流路３）に介装された流量調整手段（燃料調整・遮断弁Ｖｆ）を遮断し、不活性ガス供給手段（５１）から不活性ガスを発生させ、発生した不活性ガスを酸化剤供給系統（酸化剤流路２）及び／又は燃料供給系統（燃料流路３）の双方を経由して燃料電池（１）に供給するため、緊急停止時であっても燃料極と酸化剤極双方の劣化が抑制される。

本発明の燃料電池システムにおいて、燃料電池（１）に酸化剤（空気、酸素）を供給する酸化剤供給系統（酸化剤流路２）に流量調整手段（酸化剤調整・遮断弁Ｖｏ）が介装されており、燃料電池（１）に燃料ガスを供給する燃料供給系統（燃料流路３）に流量調整手段（燃料調整・遮断弁Ｖｆ）が介装されており、前記緊急停止手段は、燃料供給系統（燃料流路３）に介装され或いは酸化剤供給系統（酸化剤流路２）及び燃料供給系統（燃料流路３）の双方に連通した水蒸気発生手段（例えば、燃料電池が保有する熱が伝達される蒸発器５２）と、制御手段（コントロールユニット１０）とを含み、該制御手段（コントロールユニット１０）は、前記検出手段（燃料圧力センサ３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された際に、酸化剤供給系統（酸化剤流路２）に介装された流量調整手段（酸化剤調整・遮断弁Ｖｏ）及び燃料供給系統（燃料流路３）に介装された流量調整手段（燃料調整・遮断弁Ｖｆ）を遮断し、水蒸気発生手段（蒸発器５２）に水（例えば、改質用水）を供給して水蒸気を発生し、発生した水蒸気を燃料供給系統（燃料流路３）を経由して、或いは酸化剤供給系統（酸化剤流路２）及び燃料供給系統（燃料流路３）の双方を経由して、燃料電池（１）に供給する制御を行う様に構成されており、前記検出手段（燃料圧力センサ３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された際に、酸化剤供給系統（酸化剤流路２）に介装された流量調整手段（酸化剤調整・遮断弁Ｖｏ）及び燃料供給系統（燃料流路３）に介装された流量調整手段（燃料調整・遮断弁Ｖｆ）を遮断し、水蒸気発生手段（蒸発器５２）に水（例えば、改質用水）を供給して水蒸気を発生させ、発生した水蒸気を燃料供給系統（燃料流路３）を経由して、或いは酸化剤供給系統（酸化剤流路２）及び燃料供給系統（燃料流路３）の双方を経由して、燃料電池（１）に供給するので、緊急停止時であっても燃料極と酸化剤極双方の劣化が抑制される。

本発明の燃料電池システムにおいて、燃料供給系統（燃料流路３）に介装された水蒸気発生手段（例えば、燃料電池が保有する熱が伝達される蒸発器５２）の燃料電池（１）側の領域に酸素捕捉手段（例えば、酸素トラップフィルタＦｏ）を配置すれば、緊急停止のための装置や停止方法が簡便となり、迅速な対応が可能である（請求項９：図１２）。

また、本発明の燃料電池システムによれば、前記自立運転手段は、液体燃料（例えば、脱硫済の備蓄燃料、メタノールのような水和性アルコール燃料等）と水との混合物を貯蔵する貯蔵手段（Ｔｆ）と、該貯蔵手段（Ｔｆ）と前記気化手段（５２）とを連通する供給ライン（備蓄燃料供給ラインＬｆ）と、制御手段（コントロールユニット１０）とを含み、該制御手段（コントロールユニット１０）は、前記検出手段（３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された際に、燃料供給系統（燃料流路３）に介装された流量調整手段（燃料調整・遮断弁Ｖｆ）を遮断し、前記供給ライン（備蓄燃料供給ラインＬｆ）を介して前記気化手段（例えば、燃料電池が保有する熱が伝達される蒸発器５２）に液体燃料（例えば、脱硫済の燃料、メタノールのような水和性アルコール燃料等）と水との混合物を供給し、気化手段（蒸発器５２）で気化した燃料（例えば、脱硫済の燃料、メタノールのような水和性アルコール燃料等）及び水蒸気を燃料供給系統（燃料流路３）を経由して、或いは酸化剤供給系統（酸化剤流路２）及び燃料供給系統（燃料流路３）の双方を経由して、燃料電池（１）に供給する制御を行う様に構成されており、前記検出手段（３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された際に燃料供給系統（燃料流路３）に介装された流量調整手段（燃料調整・遮断弁Ｖｆ）を遮断する工程と、前記供給ライン（備蓄燃料供給ラインＬｆ）を介して前記気化手段（例えば、燃料電池が保有する熱が伝達される蒸発器５２）に液体燃料（例えば、脱硫済の燃料、メタノールのような水和性アルコール燃料等）と水との混合物を供給する工程と、気化手段（５２）で気化した燃料（例えば、脱硫済の燃料、メタノールのような水和性アルコール燃料等）及び水蒸気を燃料供給系統（燃料流路３）を経由して、或いは酸化剤供給系統（酸化剤流路２）及び燃料供給系統（燃料流路３）の双方を経由して、燃料電池（１）に供給する工程、とを有しているので、軽油、石油など様々な種類の備蓄燃料を用いて自立運転が可能となる。

特に水和性のアルコール燃料を備蓄する場合、改質水の供給や処理に関わる補機動力が大幅に削減される。

水和性アルコール燃料の備蓄利用と、蓄電システムを利用すれば、常用燃料の供給停止、改質水の供給停止、系統電力の停電が重なる状況下においても、高温作動型燃料電池を再起動し、自立運転させることが出来る。

また、本発明の燃料電池システムによれば、前記自立運転手段は、燃料（脱硫が必要な備蓄燃料、例えばＬＰガス等）を貯蔵する貯蔵手段（Ｔｇ）と、該貯蔵手段（Ｔｇ）と前記燃料供給系統（燃料流路３）とを連通する供給ライン（備蓄燃料供給ラインＬｆｇ）と、該供給ライン（備蓄燃料供給ラインＬｆｇ）に介装された脱硫手段（脱硫器６２）と、制御手段（コントロールユニット１０）とを含み、該制御手段（コントロールユニット１０）は、前記検出手段（３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された際に、燃料供給系統（燃料流路３）に介装された流量調整手段（燃料調整・遮断弁Ｖｆ）を遮断し、前記供給ライン（備蓄燃料供給ラインＬｆｇ）及び脱硫手段（脱硫器６２）を介して燃料供給系統（燃料流路３）に燃料を供給する制御を行う様に構成されており、検出手段（３１）により燃料が燃料電池（１）へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された際に、燃料供給系統（燃料流路３）に介装された流量調整手段（燃料調整・遮断弁Ｖｆ）を遮断する工程と、前記供給ライン（備蓄燃料供給ラインＬｆｇ）及び脱硫手段（脱硫器６２）を介して燃料供給系統（燃料流路３）に燃料を供給する工程、とを有しているので、ＬＰＧなどの備蓄燃料を用いて自立運転が可能となる。

また、本発明の燃料電池システムによれば、燃料供給系統（燃料流路３）には水蒸気発生手段（蒸発器５２）の燃料電池（１）側の領域から分岐するバイパス流路（３ｂ）が設けられ、該バイパス流路（３ｂ）には酸素と反応して還元する酸素還元手段（例えば、炭素材フィルタＦｃ）が介装されており且つ分岐箇所よりも燃料電池（１）側の領域で燃料供給系統（燃料流路３）と合流しており、該バイパス流路（３ｂ）の分岐箇所及び／又は合流箇所には流路切換手段（例えば、三方弁Ｖ３１、Ｖ３２）が設けられており、前記制御手段（コントロールユニット１０）は、水蒸気発生手段（蒸発器５２）に水（例えば、改質用水）を供給して水蒸気を発生した際に、発生した水蒸気が前記バイパス流路（３ｂ）を流れる側に流路切換手段（例えば、三方弁Ｖ３１、Ｖ３２）を切り換える制御を行う様に構成されており、水蒸気発生手段（蒸発器５２）に水（例えば、改質用水）を供給して水蒸気を発生した際に、発生した水蒸気が前記バイパス流路を流れる側に流路切換手段（例えば、三方弁Ｖ３１、Ｖ３２）を切り換える工程を有し、発生した水蒸気に包含されている酸素がバイパス流路（３ｂ）に介装された酸素還元手段（例えば、炭素材フィルタＦｃ）により還元されて（還元性ガス、例えばＣＯとなって）燃料電池（１）に供給されるので、燃料切換時の炭素析出を防ぐと共に、仮に非常時運転で炭素析出を起こしてしまっても、常用運転時の再起動時に析出した炭素を一酸化炭素として離脱させることで、非常時運転の再起動に伴う性能劣化を回避出来る。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

先ず、図１を参照して、第１実施形態を説明する。
図１において、第１実施形態の燃料電池システムは、例えば、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）や溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）の様な高温作動型の燃料電池１とその燃料電池１に酸化剤を供給する酸化剤供給系統（以降、酸化剤供給系統を酸化剤流路と言う）２と燃料電池１に燃料を供給する燃料供給系統（以降、燃料供給系統を燃料流路と言う）３と、補助燃料供給系統Ｌｆ、とを有している。

前記燃料電池１には、燃料電池１に燃料が供給されなくなった状態（例えば、地震その他の自然災害等、不測の事態により燃料電池１への燃料供給が遮断された状態）を検出する検出手段（緊急状態監視手段）４が内蔵されおり、排気を排出する排気系統（排気管）８と、出力系統である電力出力ライン７を有している。
図示の実施形態では明確には示されていないが、燃料電池１に燃料が供給されなくなった状態を検出する検出手段４に加えて、或いは検出手段４に代えて、改質用水供給ラインＬｗに介装されて改質用水の有無を検出するセンサ（燃料電池１に水が供給されなくなった状態を検出する検出手段）や、系統電力の受電状態を検出するセンサ（例えば、電流クランプや電圧計：燃料電池１に電気が供給されなくなった状態を検出する検出手段）を設けることが出来る。

前記酸化剤流路２及び／又は燃料流路３には、緊急状態監視手段４により燃料が燃料電池１へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された場合に燃料電池１を緊急停止するための緊急停止手段５が介装されている。

また、第１実施形態の燃料電池システムは、制御手段であるコントロールユニット１０と、燃料流路３に介装され、前記緊急状態監視手段４により燃料が燃料電池１へ供給されなくなった状態（不測の事態）が検知された後に、燃料電池の劣化を伴うことなく迅速に、軽油などの補助燃料供給系統Ｌｆによって燃料電池１を自立運転せしめる自立運転手段６と、酸化剤流路２に介装され、実際に自立運転を行うため強制的に酸化剤や（液体）燃料、改質用の水を燃料電池に圧送するブロワ２１（液体）燃料供給ポンプ、改質水供給ポンプ、とを有している。

コントロールユニット１０と緊急状態監視手段４とは入力信号ラインＬｉによって、また、コントロールユニット１０と前記緊急停止手段５及び自立運転手段６とは制御信号ラインＬｏによって接続されている。
自立運転手段６とブロワ２１（液体）燃料ポンプ、および改質水の供給ポンプは、電流供給ラインＬｅによって接続されている。

なお、燃料電池１に燃料が供給されなくなった状態（例えば、地震その他の自然災害等、不測の事態により燃料電池１への燃料供給が遮断された状態）を検出する検出手段として、後述するように、燃料供給系統３に燃料圧力センサを介装することも出来る。或いは、後述（図２）するように、コントロールユニット１０に内蔵した感震センサ４１を用いても良い。

図１において、緊急停止手段５と、自立運転手段６との何れか一方のみを設ける様に構成することも可能である。

図１の第１実施形態によれば、地震その他の自然災害等、不測の事態により燃料電池１への燃料供給が遮断された場合には、検出手段４がいち早く燃料供給の遮断を検知し、緊急停止手段５を作動させ、燃料電池１の稼動を停止させるため、燃料極と酸化剤極の何れか一方が開放端構造となっている、或いはオフガス燃焼部を通じて連通している高温作動型燃料電池でも、燃料極側には酸素の供給を停止し、酸化剤極側には燃料の供給を停止させて、燃料極と酸化剤極双方の劣化が抑制される。

または、自立運転手段６を有しており、地震その他の自然災害等、不測の事態により燃料電池１への燃料供給が遮断された場合には、検出手段４がいち早く燃料供給の遮断を検知し、自立運転手段６を作動させ、燃料電池１の運転を続行させることが出来る。

次に、図２を参照して第２実施形態を説明する。
図２の第２実施形態は、図１の第１実施形態に対して、緊急状態監視手段を、燃料電池１の内蔵された感震センサ４１、燃料流路３上の燃料圧力センサ３１、流量センサ３２の何れかに限定する実施形態である。
図２において、緊急状態監視手段として、燃料電池１に内蔵の感震センサ４１、燃料流路３上の燃料圧力センサ３１、流量センサ３２を表示しているが、この中の何れかを設置すれば良い。

次に、図３及び図４を参照して第３実施形態を説明する。

固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）や溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）の様な高温作動型の燃料電池１では、５００℃以上では、燃料極と酸化剤極がオフガス燃焼部を通じて連通するため、どちらかが開放端となっている燃料電池では酸素（酸化剤）及び／又は燃料が存在すると、開放端側の極が酸素（酸化剤）及び／又は燃料と反応してしまい、燃料電池を劣化させてしまう。
しかし、この酸素分圧（酸素濃度）が所定値（１０^−１３〜１０^−１５ａｔｍ）以下であれば、燃料電池１が５００℃以上であっても、少なくとも燃料極側の材料とは反応しない。

そこで、図３及び図４の第３実施形態では、ＣＯ_２やＮ_２のような不活性ガスを酸化剤流路２及び／又は燃料流路３に供給することにより、酸素分圧の低いガスを燃料電池１に供給して、燃料極側の材料と反応しない様に構成している。
以下、図３に基づいて、第３実施形態の構成を説明する。

図３において、第３実施形態の燃料電池システムは、燃料電池１と、その燃料電池１に酸化剤を供給する酸化剤流路２と、燃料電池１に燃料を供給する燃料流路３と緊急停止時の制御を行うコントロールユニット１０を有している。

前記酸化剤流路２には、ブロワ２１及びブロワ２１の下流側に酸化剤の流量調整手段である酸化剤調整・遮断弁Ｖｏ（以降、遮断弁Ｖｏと略記する）が介装され、前記燃料流路３には燃料電池１側に向って順に、検出手段（緊急状態監視手段）である燃料圧力センサ３１及び流量調整手段である燃料調整・遮断弁Ｖｆ（以降、遮断弁Ｖｆと略記する）が介装されている。

また、第３実施形態の燃料電池システムは、緊急停止手段として、ＣＯ_２やＮ_２のような不活性ガスを貯留しておく不活性ガス貯留タンク５１と、そのタンク５１に接続され流量調整弁Ｖｇを介装した不活性ガス供給管２３１と、その不活性ガス供給管２３１に中央部を接続され両端が夫々酸化剤流路２及び燃料流路３に連通した分岐管２３２を有している。

コントロールユニット１０と前記燃料圧力センサ３１とは入力信号ラインＬｉによって、また、コントロールユニット１０と前記流量調整弁Ｖｇ、遮断弁Ｖｏ、Ｖｆとは制御信号ラインＬｏによって接続されている。

ここで、図３では酸素供給系（酸素流路）２及び燃料供給系（燃料流路）３の双方から不活性ガスが燃料電池１へ供給されているが、不活性ガスを酸素供給系２のみから供給しても良いし、燃料供給系３のみから供給しても良い。

次に図４に基づいて図３をも参照して、第３実施形態の燃料電池システムの緊急停止の際の制御方法を説明する。

先ず、ステップＳ１において燃料圧力センサ３１によって燃料圧力を検出する。次のステップＳ２では、コントロールユニット１０は、検出した燃料圧力の情報に基づいて、緊急停止の事態が発生したか否かを判断する。

緊急停止の事態が発生していれば（ステップＳ２のＹＥＳ）、次のステップＳ３に進み、緊急停止事態が発生していなければ（ステップＳ２のＮＯ）、ステップＳ２のループを繰り返す。

ステップＳ３では、前記酸化剤流路２の遮断弁Ｖｏ、燃料流路３の遮断弁Ｖｆを遮断して、酸化剤、燃料の双方の供給を停止する。

次のステップＳ４では、不活性ガスの流量調整弁Ｖｇを開放して、酸素分圧が所定値（１０^−１３〜１０^−１５ａｔｍ）以下となる様に不活性ガス貯留タンク５１から不活性ガス、例えばＣＯ_２又はＮ_２を不活性ガスの供給管２３１、分岐管２３２を介して酸化剤流路２及び燃料流路３に供給する。

不活性ガスは燃料電池１に供給され、燃料電池１は次第に温度を下げる。
コントロールユニット１０は、図示しない温度センサによって作動温度を検出しており、ステップＳ５では、燃料電池１の温度が４００℃以下になったか否かを判断する。

燃料電池の温度が４００℃以下まで下がったなら（ステップＳ５のＹＥＳ）、ステップＳ６に進み、一方、未だ４００℃以上であれば（ステップＳ５のＮＯ）、ステップＳ５のループを繰り返す。

ステップＳ６では、流量調整弁Ｖｇを遮断することにより不活性ガスの供給を停止し、制御を終了する。

図３の第３実施形態の変形例（図５）として、不活性ガス供給手段を、不活性ガスが充填されたボンベ５Ｂで構成することが出来る。この場合、不活性ガス供給手段における不活性ガス供給弁Ｖｂは、不活性ガスが充填されたボンベの元弁となる。

図３〜図５の第３実施形態は、図１、図２の第１、第２実施形態と組み合わせることが出来る。

上述の第３実施形態によれば、緊急停止時であっても、燃料電池には燃料流路３、又は燃料流路３と酸化剤流路２とによって、燃料電池１に不活性ガスが供給され、燃料電池１の劣化は防止される。

次に、図６及び図７を参照して第４実施形態を説明する。
図６（構成を示す）及び図７（制御フローチャート）の第４実施形態は、図３（構成を示す）及び図４（制御フローチャート）の第３実施形態の応用である。すなわち、図３及び図４の第３実施形態では、不活性ガスは、燃料電池１の温度が５００℃未満、好ましくは４００℃未満になるまで、不活性ガスを供給しつづけなけれバーナーらない（不活性ガスを流し放し）。ところが、不活性ガスを流し放しでは、不活性ガス供給量が大きくなり過ぎ、巨大なボンベが必要となる。
そのため、図６及び図７の第４実施形態では、燃料電池１の排気系（排気管）８に緊急遮断弁Ｖｈを設けて、燃料電池１を密閉し、燃料電池１内に所定時間不活性ガスを閉じ込めてしまうように構成されている。

燃料電池１の排気系（排気管）８に緊急遮断弁Ｖｈを設け、その緊急遮断弁Ｖｈとコントロールユニット１０を制御信号ラインＬｏで接続した以外の構成は、図３の第３実施形態と実質的に同様である。

図７に基づいて図６をも参照して、第４実施形態における緊急停止時の制御方法を説明する。

ステップＳ３までは、図４の第３実施形態の制御フローのステップＳ３までと同じであり、次のステップＳ３−１において、燃料電池１の排気系（排気管）８に介装した緊急遮断弁Ｖｈを遮断する。

次のステップＳ４では、不活性ガスの流量調整弁Ｖｇを開放して、酸素分圧が所定値（１０^−１３〜１０^−１５ａｔｍ）以下となる様に不活性ガス貯留タンク５１から不活性ガス、例えばＣＯ_２又はＮ_２を不活性ガスの供給管２３１、分岐管２３２を介して酸化剤流路２及び燃料流路３に供給する。

次のステップＳ５−１では、コントロールユニット１０は、燃料電池１内に不活性ガスが充満したか否かを判断し、不活性ガスが充満したなら（ステップＳ５−１のＹＥＳ）、次のステップＳ６に進み、一方、充満していないなら（ステップＳ５−１のＮＯ）、ステップＳ５−１のループを繰り返す。

ステップＳ６では、流量調整弁Ｖｇを遮断することにより不活性ガスの供給を停止し、制御を終了する。

図６及び図７の第４実施形態も、図１の第１実施形態、図２の第２実施形態と組み合わせることが出来る。

図６及び図７の第４実施形態によれば、燃料電池１の排気形８に介装した緊急遮断弁Ｖｈを所定時間遮断することによって、無駄なく効率的に不活性ガスを燃料電池１に供給することが出来る。

次に、図８及び図９を参照して第５実施形態を説明する。

高温作動型燃料電池１では、緊急停止時に、燃料電池１の温度が５００℃未満、好ましくは４００℃未満になるように制御されなくてはならない。
図３及び図４の第３実施形態及び、図６及び図７の第４実施形態は緊急停止時に、不活性ガスを燃料流路３及び／又は燃料流路３と酸化剤流路２に供給することによって燃料電池の温度を下げる実施形態であった。
これに対して、図８及び図９の第５実施形態は、酸素混入量が所定値以下の蒸気を燃料流路３及び／又は燃料流路３と酸化剤流路２に供給することによって燃料電池の温度を下げる実施形態である。

図８において、第５実施形態の燃料電池システムは、燃料電池１と、燃料電池１に酸化剤を供給する酸化剤流路２と、燃料電池１に燃料を供給する燃料流路３と、緊急停止時の制御を行うコントロールユニット１０を有している。

前記酸化剤流路２には、ブロワ２１とブロワ２１の下流側に酸化剤の流量調整手段である遮断弁Ｖｏが介装され、前記燃料流路３には燃料電池１側に向って順に、検出手段（緊急状態監視手段）である燃料圧力センサ３１及び流量調整手段である燃料遮断弁Ｖｆ及び後述の改質用水を蒸発させる蒸発器５２とが介装されている。

また、燃料流路３において前記遮断弁Ｖｆと蒸発器５２との間の領域には、燃料を改質するための改質用水を供給する改質用水供給ラインＬｗが連通しており、その改質用水供給ラインＬｗには流量制御弁Ｖｗが介装されている。

さらに、図示の例では、燃料流路３における蒸発器５２と燃料電池１との間の領域からは、バイパス流路３２の一端が接続され、そのバイパス流路の他端は酸化剤流路２における遮断弁Ｖｏと燃料電池１との間の領域に連通している。
尚、このバイパス流路３２は省略することが出来る。

前記流量調整弁Ｖｗは制御信号ラインＬｏによってコントロールユニット１０に接続されている。

コントロールユニット１０と前記燃料圧力センサ３１とは入力信号ラインＬｉによって、また、コントロールユニット１０と前記流量調整弁Ｖｗ、遮断弁Ｖｏ、Ｖｆとは制御信号ラインＬｏによって接続されている。
尚、図８の符号１１は燃料電池１に内蔵されたタイマーを示すが、そのタイマー１１の機能については、第１５実施形態で後述する。

図８及び図９の第５実施形態では、燃料圧力センサ３１により緊急停止を検知したら、酸化剤流路２及び燃料流路３の遮断弁Ｖｏ、Ｖｆを遮断する様に構成されている。

前記蒸発器５２は、遮断弁Ｖｏ、Ｖｆを遮断した後、改質用水供給量調整弁（流量調整弁）Ｖｗの開放し、改質用水を供給され、その改質用水を気化させて、水蒸気を得る様に構成されている。なお、蒸発器５２で気化させるための熱は、図示しない伝熱手段で、燃料電池１より供給される。

水蒸気を酸素供給系２へ供給するには、例えば、図８において点線で示すバイパス流路３２を経由して供給する。

図９に基づいて、第５実施形態の緊急停止時の制御方法を説明する。

先ず、ステップＳ２１において燃料圧力センサ３１によって燃料圧力を検出する。次のステップＳ２２では、コントロールユニット１０は、検出した燃料圧力の情報に基づいて、緊急停止の事態が発生したか否かを判断する。

緊急停止の事態が発生していれば（ステップＳ２２のＹＥＳ）、次のステップＳ２３に進み、緊急停止事態が発生していなければ（ステップＳ２２のＮＯ）、ステップＳ２２のループを繰り返す。

ステップＳ２３では、前記酸化剤流路２の遮断弁Ｖｏ、燃料流路３の遮断弁Ｖｆを遮断して、酸化剤、燃料の双方の供給を停止する。

次のステップＳ２４では、改質用水供給ラインＬｗに介装した流量制御弁Ｖｗを調整し、改質用水を蒸発器５２に供給し、酸素混入量が所定値（１．０％〜０．１％（好ましくは０．１％））以下の蒸気とし、その蒸気を燃料流路３及び又はバイパス流路３２を介して酸化剤流路から燃料電池１に供給する。

燃料電池１は供給された蒸気によって次第に温度を下げる。
コントロールユニット１０は、図示しない温度センサによって作動温度を検出しており、ステップＳ２５では、燃料電池１の温度が４００℃以下になったか否かを判断する。

燃料電池の温度が４００℃以下まで下がったなら（ステップＳ５のＹＥＳ）、ステップＳ６に進み、一方、未だ４００℃以上であれば（ステップＳ５のＮＯ）、ステップＳ５のループを繰り返す。

ステップＳ２６では、流量調整弁Ｖｗを遮断することにより燃料電池１に対する蒸気の供給を停止し、制御を終了する。

図８及び図９の第５実施形態は、図１の第１実施形態、図２の第２実施形態、図３及び図４の第３実施形態、図６及び図７の第４実施形態と組み合わせることが出来る。

図８及び図９の第５実施形態によれば、水蒸気を用いているので、燃料の備蓄手段が不要となる。蒸気を発生させる事も容易であり、前述の不活性ガスを用いた実施例に比較して、さらにメリットがある。

緊急時には、水の供給量を増加してやれば、水蒸気中の酸素濃度は所定値以下に調整出来る。

次に、図１０（構成図）及び図１１（制御フローチャート）を参照して第６実施形態を説明する。

図１０及び図１１の第６実施形態は、図８及び図９の第５実施形態の応用の実施形態である。図８及び図９の第５実施形態では、燃料電池１の温度が５００℃未満、好ましくは４００℃未満になるまで、水蒸気を発生しつづけなけれバーナーらない（水蒸気を流し放し）。
そのため、図１０及び図１１の第６実施形態では、排気系８に緊急遮断弁Ｖｈを設けて、燃料電池１を密閉する（水蒸気で燃料電池１を充満してから燃料電池を密閉する）様に構成されている。

図１０の第６実施形態の構成は、図８の第５実施形態の構成に対して、排気系８に緊急遮断弁Ｖｈを設け、緊急遮断弁Ｖｈとコントロールユニット１０とを制御信号ラインＬｏで接続したこと以外は、図８の第５実施形態と同様である。

次に、図１１に基づいて、図１０をも参照して、第６実施形態における緊急停止時の制御方法を説明する。

ステップＳ２４までは、図９の第５実施形態の制御フローのステップＳ２３までと同じであり、次のステップＳ２４−１において、燃料電池１の排気系（排気管）８に介装した緊急遮断弁Ｖｈを遮断する。

次のステップＳ２５−１では、コントロールユニット１０は、図示しない検出手段によって燃料電池内に蒸気が充満したか（或いは蒸気が充満することによって燃料電池が所定以下の温度に下がったか）を判断する。

燃料電池内に蒸気が充満したなら（ステップＳ２５−１のＹＥＳ）、ステップＳ２６に進み、一方、蒸気が燃料電池１内に充満していないのであれば（ステップＳ２５−１のＮＯ）、ステップＳ２５−１のループを繰り返す。

ステップＳ２６では、改質用水供給ラインＬｗに介装した流量調整弁Ｖｗを遮断することにより燃料電池１への蒸気の供給を停止し、制御を終了する。

図１０及び図１１の第６実施形態は、図１の第１実施形態、図２の第２実施形態、図３〜図５の第３実施形態、図６及び図７の第４実施形態と組み合わせることが出来る。

図１０及び図１１の第６実施形態によれば、水蒸気を用いているので、燃料の備蓄手段が不要となる。蒸気を発生させる事も容易であり、前述の不活性ガスを用いた実施例に比較して、さらにメリットがある。

緊急時には、水の供給量を増加してやれば、水蒸気中の酸素濃度は所定値以下に調整出来る。

更に、燃料電池１の排気形８に緊急遮断弁Ｖｈが介装してあるので、燃料電池１に供給する水蒸気の量も節約出来る。

次に、図１２及び図１３を参照して第７実施形態を説明する。
図１２及び図１３の第７実施形態は、図８及び図９の第５実施形態、或いは、図１０及び図１１の第６実施形態において、「酸素濃度の少ない水蒸気をどうつくるか？」を具体的に解決するため、図１０及び図１１の第６実施形態に対して、燃料流路３における蒸発器５２と燃料電池１との間の領域に、酸素トラップＴｏを介装した実施例である。

通常、酸素トラップは酸素があると、直ぐ酸化してしまう。酸素が多い空気流路に設けると、酸素トラップは直ぐに使い物にならなくなる。そのため、第７実施形態では燃料流路に酸素トラップＴｏを介装している。

その酸素トラップＴｏは、ＮｉメッシュやＮｉを分散させたＺｒＯ_２多孔質体、若しくは酸化性の高い金属で作られたメッシュである酸素トラップフィルタであることが望ましい。

酸化剤流路２における遮断弁Ｖｏと燃料電池１との間の領域には３方弁Ｖｏ３が介装されている。燃料流路３のいける遮断弁Ｖｆと改質用水供給ラインの連通箇所３３との間の領域には前記三方弁Ｖｏ３に接続されたバイパス流路３２０が連通している。
なお、バイパス流路３２０は緊急時には、三方弁Ｖｏによって酸化剤流路２と燃料流路３とを連通する様に切り換わり、この流路３２０に空気が流れる。

次に図１３に基づいて図１２をも参照して、第７実施形態の燃料電池システムの緊急停止の際の制御方法を説明する。

先ず、ステップＳ２１において燃料圧力センサ３１によって燃料圧力を検出する。次のステップＳ２２では、コントロールユニット１０は、検出した燃料圧力の情報に基づいて、緊急停止の事態が発生したか否かを判断する。

緊急停止の事態が発生していれば（ステップＳ２２のＹＥＳ）、次のステップＳ２３−１に進み、緊急停止事態が発生していなければ（ステップＳ２２のＮＯ）、ステップＳ２２のループを繰り返す。

ステップＳ２３−１では、燃料流路３の遮断弁Ｖｆを遮断して、燃料の供給を停止する。尚、酸化剤流路の遮断弁Ｖｏは開放のままである。

次のステップＳ２３−２では、酸化剤流路３の３方弁Ｖｏ３を燃料流路３側に切り替える。

次のステップＳ２４以降は、図１１（第６実施形態の制御フローチャート）のステップＳ２４以降と同じであり、以降の説明を省略する。

図１２及び図１３の第７実施形態は、図１の第１実施形態、図２の第２実施形態、図３〜図５の第３実施形態、図６及び図７の第４実施形態、図８及び図９の第５実施形態、図１０及び図１１の第６実施形態と組み合わせることが出来る。

上述のような構成及び制御方法を有する第７実施形態によれば、酸化性の高い酸素トラップフィルタＴｏを蒸発器５２以降の燃料流路３に介装しているため、余分な酸素は確実に除去され、安定した低酸素濃度の水蒸気が燃料電池１に供給され、緊急停止時であっても燃料電池を劣化させることがない。

次に、図１４及び図１５を参照して第８実施形態を説明する。

図１４及び図１５の第８実施形態は、図１２及び図１３の第７実施形態に対し、燃料流路３における蒸発器５２と燃料電池１の間の領域に介装した酸素トラップフィルタＴｏに代えて、バイパス流路３ｂ及びバイパス流路３ｂへ流路を切り換える切換バルブ（第１及び第２のバイパス切換弁：第１及び第２の３方弁）Ｖ３１、Ｖ３２を介装し、そのバイパス流路３ｂに炭素系フィルタＦｃを介装した実施形態である。

炭素系フィルタＦｃは、バイパス流路３ｂを流れる気体に酸素があると、反応して、ＣＯ（還元性ガス）となって出て来る。燃料電池１には、燃料ガスに代えて、パージガスである還元性ガスを供給する（不活性ガスを充填するのと同様）様に構成されている。
ここで、炭素材フィルタＦｃは、炭素粒子を分散させた多孔質体、或いは、メッシュ状に加工した活性炭で構成されるのが好ましい。
また、炭素材フィルタＦｃを通過した気体中の酸素混入量は１％以下、好ましくは０．１％以下となる程度の性能を具備していることが好ましい。
すなわち、炭素系フィルタＦｃは、「酸素濃度を減らす」、「還元性ガスを発生する」という、２つの作用を発揮するように構成されていることが好ましい。

次に図１５に基づいて図１４をも参照して、第８実施形態の燃料電池システムの緊急停止の際の制御方法を説明する。

第８実施形態の制御方法（図１５）は、図１３の第７実施形態の制御方法を示すフローチャートにおいて、「酸化剤側の３方弁を燃料流路３側に切り換える」工程（ステップＳ２３−２）と、「酸素混入量が所定値以下の水蒸気を燃料流路３、又は燃料流路３と酸化剤流路２の双方から燃料電池１に供給」工程（ステップＳ２４）との間に、「蒸気がバイパス流路３ｂ側を流れる様にバイパス切換弁Ｖ３１、Ｖ３２を切り換える」工程（ステップＳ２３−３）を挿入した実施形態である。
すなわち、燃料供給停止時に、バイパス切換弁Ｖ３１、Ｖ３２を切り換えて、燃料流路３を流れる気体をバイパスラインに流し、バイパスライン３ｂを流れる気体に包含される酸素を、炭素系フィルタＦｃにより還元して、還元性ガス（ＣＯ）を燃料電池１へ供給する様に制御している。

図１４及び図１５の第８実施形態は、図１の第１実施形態、図２の第２実施形態、図３〜図５の第３実施形態、図６及び図７の第４実施形態、図８及び図９の第５実施形態、図１０及び図１１の第６実施形態、図１２及び図１３の第７実施形態と組み合わせることが出来る。

図１４及び図１５の第８実施形態によれば、燃料供給停止時に炭素系フィルタＦｃによって水蒸気中の酸素混入量が確実に極めて低くおされられる。

次に、図１６及び図１７を参照して第９実施形態を説明する。

図１６及び図１７の第９実施形態は、不活性ガスの貯蔵・供給がＣＯ_２の吸収法又は吸着法からなり、通常運転時の排ガスを吸収液又は吸着材に供給することで排ガス中のＣＯ_２を吸蔵しておき、緊急時に波及収益や吸着剤の排ガス直接加熱によってＣＯ_２を放出し、放出されたＣＯ_２を燃料電池１への不活性ガス供給に用いる実施形態である。

図１６において、第９実施形態の燃料電池システムは、燃料電池１と、その燃料電池１に酸化剤を供給する酸化剤流路２と、燃料電池１に燃料を供給する燃料流路３と緊急停止時の制御を行うコントロールユニット１０を有している。

前記酸化剤流路２には、酸化剤の流量調整手段である遮断弁Ｖｏが介装され、前記燃料流路３には燃料電池１側に向って順に、燃料圧力センサ３１及び流量調整手段である燃料遮断弁Ｖｆが介装されている。

燃料電池1の排気系８には、排出方向に向かって順に、緊急遮断弁Ｖｈと３方弁Ｖｈ３が介装されており、その３方弁の１ポートには排気クーラー８ｃを介装した排気バイパス流路８２の一端が接続されている。

排気バイパス８２の他端にはＣＯ_２吸蔵手段５４が接続されている。吸蔵手段５４の内部にはＣＯ_２を吸蔵する吸収液、或いは吸着剤が充填されている。

前記吸蔵手段５４の図示しない排出口側には、酸化剤流路２の遮断弁Ｖｏと燃料電池１との間の領域に連通し、排気バイパス側開閉弁Ｖｈ２を介装したバイパス流路８３が接続されている。また、吸蔵手段５４は排気排出管８４を備えており、余剰の排気ガスを排出出来るように構成されている。

コントロールユニット１０と燃料圧力センサ３１とは入力信号ラインＬｉによって、また、コントロールユニット１０と遮断弁Ｖｏ、Ｖｆ、緊急遮断弁Ｖｈ、３方弁Ｖｈ３、排気バイパス側開閉弁Ｖｈ２、排気クーラー８ｃとは制御信号ラインＬｏによって接続されている。

次に図１７に基づいて図１６をも参照して、第９実施形態の燃料電池システムの緊急停止の際の制御方法を説明する。

先ず、燃料電池１は通常運転されており、ステップＳ３１において、燃料圧力センサ３１によって燃料流路を流れる燃料の圧力を検出する。次のステップＳ３２では、排気系８の３方弁Ｖｈ３を排気がバイパス流路８２側に流れるように切り換えられる。

ステップＳ３３では排気クーラー８ｃをＯＮにし、排気クーラー８ｃを流下した排ガスはＣＯ_２吸蔵手段５４に吸蔵される。次のステップＳ３４では、コントロールユニット１０は緊急停止状態になったか否かを判断する。

緊急停止の事態が発生していれば（ステップＳ３４のＹＥＳ）、次のステップＳ３５に進み、緊急停止事態が発生していなければ（ステップＳ３４のＮＯ）、ステップＳ２のループを繰り返す。

ステップＳ３５では、前記酸化剤流路２の遮断弁Ｖｏ、燃料流路３の遮断弁Ｖｆを遮断して、酸化剤、燃料の双方の供給を停止する。そして排気系８の緊急遮断弁Ｖｈを遮断する（ステップＳ３６）。

次のステップＳ３７では、排気クーラー８ｃを切り（ＯＦＦ）、ステップＳ３８でバイパス流路８３に介装した排気バイパス弁Ｖｈ２を開放する。ここで、排気クーラー８ｃを切ることで、ＣＯ_２吸蔵手段５４にそれまで吸収液或いは吸着剤に吸蔵されていたＣＯ_２はバイパスされた熱い排気ガスで加熱され、再びガス状となって、酸化剤流路２に供給される。
尚、通常運転時であって、緊急停止を検知して、所定時間が経過するまでは、排気バイパス弁Ｖｈ２は閉止状態である。

ステップＳ３９では、コントロールユニット１０は、バイパス流路８３から供給された再循環排気ガスが燃料電池１内に充満したか否かを判断する。
燃料電池１内に再循環排気ガスが充満したのであれば（ステップＳ３９のＹＥＳ）、ステップＳ４０に進む。一方、未だ燃料電池１内に再循環排気ガスが充満し定なければ（ステップＳ３９のＮＯ）、充満するまでＳ３９のループを繰り返す。

ステップＳ４０では、排気開閉弁Ｖｈ２を閉止して制御を終了する。

なお、ＣＯ_２吸収剤或いはＣＯ_２吸着剤で貯蔵されたＣＯ_２を放出するためには、図示しない伝熱機構により、燃料電池１の熱をＣＯ_２吸収剤或いはＣＯ_２吸着剤へ伝熱してもよい。

図示の第９実施形態では、ＣＯ_２吸収剤或いはＣＯ_２吸着剤は酸化剤供給流路２に連通しているが、燃料供給流路３に連通していても、或いは酸化剤供給流路２と燃料供給流路３の双方に連通していても良い。

図１６及び図１７の第９実施形態は、図１の第１実施形態、図２の第２実施形態、図３〜図５の第３実施形態、図６及び図７の第４実施形態、図８及び図９の第５実施形態、図１０及び図１１の第６実施形態、図１２及び図１３の第７実施形態、図１４及び図１５の第８実施形態と組み合わせることが出来る。

図１６及び図１７の第９実施形態によれば、燃料電池１の排ガスを再び不活性ガスとして利用している（燃料電池１に戻している）ので、新たな不活性ガス供給手段を備える必要がない。

次に、図１８及び図１９を参照して第１０実施形態を説明する。

図１８及び図１９の第１０実施形態は、不活性ガスの供給が備蓄燃料タンクからの供給燃料と空気とをバーナーや酸化触媒を用いてストイキ燃焼させた排気ガスであり、その排気ガス中の酸素混入量が１％以下、より好ましくは０．１％以下となるように、酸素センサと空気調整バルブ、燃料バルブによって空燃比調整されて燃料電池に供給される実施形態である。

図１８において、第１０実施形態の燃料電池システムは、燃料電池１と、その燃料電池１に酸化剤を供給する酸化剤流路２と、燃料電池１に燃料を供給する燃料流路３と緊急停止時の制御を行うコントロールユニット１０を有している。

前記酸化剤流路２には、ブロワ２１とブロワ２１の下流側に酸化剤の流量調整手段である遮断弁Ｖｏが介装され、前記燃料流路３には燃料電池１側に向って順に、燃料圧力センサ３１及び流量調整手段である燃料遮断弁Ｖｆが介装されている。また、燃料電池１の排気系８には緊急遮断弁Ｖｈが介装されている。

また、第１０実施形態の燃料電池システムは、緊急停止手段として、備蓄燃料タンク５５とストイキ燃焼バーナー５６とを有している。
備蓄燃料タンク５５とストイキ燃焼バーナー５６とは、流量調整弁Ｖａを介装した備蓄燃料供給ライン５７で接続されている。

ストイキ燃焼バーナーの排気は、図示の例では、ストイキ燃焼側排気管５８及びその排気管５８と連通し、両端が酸化剤流路２及び燃料流路３に連通した排気分岐管５９によって酸化剤流路２及び燃料流路３に供給されるように構成されている。

前記ストイキ燃焼側排気管５８には、酸素センサ６０が介装されていて、排気管５８を流過する燃焼ガスに含まれるＯ_２濃度を検出するように構成されている。

コントロールユニット１０と燃料圧力センサ３１、酸素センサ６０とは入力信号ラインＬｉによって、また、コントロールユニット１０と前記流量調整弁Ｖａ、遮断弁Ｖｏ、Ｖｆ、緊急遮断弁Ｖｈとは制御信号ラインＬｏによって接続されている。

次に図１９に基づいて図１８をも参照して、第１０実施形態の燃料電池システムの緊急停止の際の制御方法を説明する。

先ず、ステップＳ４１において燃料圧力センサ３１によって燃料圧力を検出する。次のステップＳ４２では、コントロールユニット１０は、検出した燃料圧力の情報に基づいて、緊急停止の事態が発生したか否かを判断する。

緊急停止の事態が発生していれば（ステップＳ４２のＹＥＳ）、次のステップＳ４３に進み、緊急停止事態が発生していなければ（ステップＳ４２のＮＯ）、ステップＳ４２のループを繰り返す。

ステップＳ４３では、前記酸化剤流路２の遮断弁Ｖｏ、燃料流路３の遮断弁Ｖｆを遮断して、酸化剤、燃料の双方の供給を停止する。

次のステップＳ４４では、ストイキバーナー５６を点火し、備蓄燃料調整弁Ｖａを例えば、初期値（の開度）まで開放する（ステップＳ４５）。次のステップＳ４６ではストイキ燃焼側排気管５８に介装した酸素センサ６０によって燃焼ガスに含まれるＯ２濃度を検出する。

次のステップＳ４７では、コントロールユニット１０はストイキ燃焼の燃焼ガス中の酸素混入量が所定値（例えば１．０％（好ましくは０．１％））以下であるか否かを判断する。
酸素混入量が所定値以下である場合は（ステップＳ４７のＹＥＳ）ステップＳ５０に進み、所定値を超えていれば（ステップＳ４７のＮＯ）、ステップＳ４９で前記調整弁Ｖａを、例えば、マップに従って調整した後、再びステップＳ４６以降を繰り返す。

ステップＳ５０では、燃料電池１の排気系８に介装した緊急遮断弁Ｖｈを閉止して、次のステップＳ５１に進む。

ステップＳ５１では、燃料電池１に所定の排気ガスが充満したか否かを判断して、排気ガスが充満したなら（ステップＳ５１のＹＥＳ）、ステップＳ５２に進みストイキバーナーの運転を停止し、制御を終了する。一方、所定の排気ガスが燃料電池１に未だ充満していなければ（ステップＳ５１のＮＯ）、ステップＳ５１のループを繰り返す。

上述の構成及び制御方法を有する第１０実施形態によれば、緊急停止時（燃料供給停止時）には、備蓄燃料をストイキ燃焼バーナーで燃やし、燃焼ガス（排ガス）に含まれる酸素濃度が低く、その酸素濃度が精度良く所定値以下に保たれた状態の排ガスをストイキバーナーで発生させ、燃料電池１に供給することによって、燃料電池１の酸素極および燃料極の双方とも劣化が阻止出来る。

図１８及び図１９の第１０実施形態は、図１の第１実施形態、図２の第２実施形態、図３〜図５の第３実施形態、図６及び図７の第４実施形態、図８及び図９の第５実施形態、図１０及び図１１の第６実施形態、図１２及び図１３の第７実施形態、図１４及び図１５の第８実施形態、図１６及び図１７の第９実施形態と組み合わせることが出来る。

第３実施形態（図３〜図５）〜第１０実施形態（図１８、図１９）が緊急停止に関する実施形態であった。
それに対して、図１１実施形態以降は、緊急停止により燃料供給が停止した後に、当該燃料電池１を自立運転させるための実施形態である。

次に、図２０〜図２２を参照して第１１実施形態を説明する。

固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）や溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）の様な高温作動型の燃料電池において、燃料として石油、灯油を使用する場合には脱硫が必要である。また、水が供給されないと、高温作動型の燃料電池の自立運転が出来ない。

そこで、図２０〜図２２の第１１実施形態では、緊急停止後、運転を再開するに際して、脱硫不要で、且つ、水が不要なように、予め水で薄めたアルコール燃料を貯蔵して備蓄燃料として用いている。
燃料電池１の排熱で、水とアルコール燃料を同時に気化すれば、気化した水（水蒸気）及びアルコール燃料を改質触媒に入れるだけで、燃料電池１は自立運転が可能となるからである。
ここで、使用するアルコール燃料は水和性であり、燃料改質時に改質触媒上で炭素析出を起こさないで改質ガスを生成できるように、水蒸気／炭化水素の比率が２．５以上となるように予め水で薄められていることが好ましい。

システムの構成は、図２０に示すように、図１０の第６実施形態の構成に対して、蒸発器５２の上流側の燃料流路３に連通した改質用水の供給ラインＬｗ及び供給ラインＬｗに介装した流量調整弁Ｖｗを廃止し、その代わり、蒸発器５２に直接、改質水混入済みの備蓄燃料タンクＴｆに接続された備蓄燃料供給ラインＬｆを連通させている。

備蓄燃料供給ラインＬｆには備蓄燃料の流量を調整する調整弁Ｖｆ２が介装され、その調整弁Ｖｆ２は制御信号ラインＬｏでコントロールユニット１０に接続されている。

次に図２１に基づいて図２０をも参照して、第１１実施形態の燃料電池システムの緊急停止の際の制御方法を説明する。

先ず、ステップＳ５１において燃料圧力センサ３１によって燃料圧力を検出する。次のステップＳ５２では、コントロールユニット１０は、検出した燃料圧力の情報に基づいて、緊急停止の事態が発生したか否かを判断する。

緊急停止の事態が発生していれば（ステップＳ５２のＹＥＳ）、次のステップＳ５３に進み、緊急停止事態が発生していなければ（ステップＳ５２のＮＯ）、ステップＳ５２のループを繰り返す。

ステップＳ５３では、燃料流路３の遮断弁Ｖｆを遮断して、燃料の供給を停止する。尚、酸化剤流路の遮断弁Ｖｏは開放のままである。そして、ステップＳ５４に進み、流量制御弁Ｖｆ２を開き予備燃料を蒸発器５２に供給し、蒸発器５２で気化した水（水蒸気）及びアルコール燃料を燃料電池１の改質触媒に供給して、燃料電池１を自立運転させる。

次のステップＳ５５では、コントロールユニット１０は、燃料電池１の自立運転を確率して、制御を終了する。

図２２は、第１１実施形態の変形例であり、非水和性のアルコール燃料を用いる場合の変形例である。
図２０の第１１実施形態に、何らかの撹拌手段或いは混合供給手段を設ければ良い。
図示の例では、非水和性アルコール燃料貯蔵手段Ｔｆと水貯蔵手段Ｔｗを別に設け、非水和性アルコール燃料と水とを撹拌装置Ｍを設けた混合槽Ｔｍに供給している。
或いは、撹拌装置を省略して、非水和性のアルコール及び水を同一配管で供給しラインミキシングを行っても良い。
図２２において、符号Ｌｆ１は、非水和性アルコール燃料貯蔵手段Ｔｆと混合層Ｔｍを接続する予備燃料ラインを、符号Ｌｗは水貯蔵手段Ｔｗと混合層Ｔｍを接続する給水ラインを示す。

但し、撹拌、混合でエネルギを消費するので、水和性のアルコールを使用して、図２０の第１１実施形態を採用することが好ましい。

次に、図２３及び図２４を参照して第１２実施形態を説明する。

図２３及び図２４の第１２実施形態は、図２０〜図２２の第１１実施形態の出力側７１，７２に、蓄電手段（２次電池或いはキャパシタ：以降、蓄電手段をキャパシタと言う）Ｃを設け、キャパシタＣと酸化剤供給用のブロワ、（液体）燃料供給用の燃料ポンプ、および燃料改質用の改質水供給ポンプ、ブロワ２１を二次電流供給ラインＬｅで接続し、そのラインＬｅに介装した出力スイッチ７５により、キャパシタＣの出力電力を選択的に酸化剤流路２に介装したブロワ２１、（液体）燃料供給流路に介装した燃料ポンプ、および燃料改質用の改質水供給ラインに介装した給水ポンプへ供給（放電）するように構成した実施形態である。

通常時にはブロワ２１で空気（酸化剤）を燃料電池1側へ供給する。また、ガス燃料はガス管から、改質用の水は水道から供給される。しかし、停電時はブロワと、（液体）燃料および改質水を供給するためのポンプが回らない。そこで図２３及び図２４の第１２実施形態では、燃料電池１からの電力でブロワやポンプが回転可能となるまでは、キャパシタＣからの電力でブロワやポンプを回すようにしている。
ただし、液体燃料や改質水が、タンクからポンプの搬送動力が必要なく供給できる場合には、ポンプは不要であり、その場合にはポンプの駆動電力が削減できるので、より好ましい。

次に図２４に基づいて図２３をも参照して、第１２実施形態の燃料電池システムの緊急停止の際の制御方法を説明する。

図２４の制御方法は、前述の第１１実施形態の制御フロー（図２１）において、ステップＳ５４とステップＳ５５の間に、二次電流供給ラインＬｅの出力スイッチ７５をＯＮにする工程（ステップＳ５４−１）を挿入したものである。ステップＳ５４−１を挿入した以外は、第１１実施形態の（図２１）のフローと同じである。

スイッチ７５を入れる（ＯＮにする）ことで、停電下にあってもブロワ２１は回転を続け、空気（酸化剤）は燃料に供給され、燃料電池１は自立運転を行うことが出来る。

図２０〜図２２、図２３及び図２４の各実施形態は、図１の第１実施形態、図２の第２実施形態、図３〜図５の第３実施形態、図６及び図７の第４実施形態、図８及び図９の第５実施形態、図１０及び図１１の第６実施形態、図１２及び図１３の第７実施形態、図１４及び図１５の第８実施形態、図１６及び図１７の第９実施形態、図１８及び図１９の第１０実施形態と組み合わせることが出来る。

次に、図２５〜図２７を参照して第１３実施形態を説明する。

図２５〜図２７の第１３実施形態は、自立運転に用いる備蓄燃料が、ＬＰガスなどの脱硫を要する気体燃料の場合の実施形態である。

図２５において、第１３実施形態の燃料電池システムは、燃料電池１と、その燃料電池１に酸化剤を供給する酸化剤流路２と、燃料電池１に燃料を供給する燃料流路３と、ＬＰガス等の気体の備蓄燃料を貯留する備蓄燃料タンクＴｇと、改質用水を貯留する純水タンクＴｗ１と、改質水蒸発器５３と、緊急停止時の制御を行うコントロールユニット１０を有している。

酸化剤流路２には、酸化剤の流量調整手段である遮断弁Ｖｏが介装され、燃料流路３には燃料電池１側に向って順に、燃料圧力センサ３１及び流量調整手段である燃料遮断弁Ｖｆが介装されている。
また、燃料電池１の排気系８には緊急遮断弁Ｖｈが介装されている。

更に燃料流路３の遮断弁Ｖｆの下流側には、備蓄燃料タンクＴｇと接続された備蓄燃料供給ラインＬｆｇが連通し、そのまた下流側には純水タンクＴｗ１と接続された純水供給ラインＬｗ１が連通している。

備蓄燃料供給ラインＬｆｇの備蓄燃料タンクＴｇ側から燃料流路３側へ順に、脱硫器（脱硫触媒が入った容器）６２と流量制御弁Ｖｇが介装されている。
また、純水供給ラインＬｗ１の純水タンクＴｗ１側から燃料流路３側へ順に、流量制御弁Ｖｗ１、改質水蒸発器５３が介装されている。

次に図２６に基づいて図２５をも参照して、第１３実施形態の燃料電池システムの緊急停止の際の制御方法を説明する。

図２６の制御方法は、前述の第１１実施形態の制御フロー（図２１）において、ステップＳ５３とステップＳ５５の間に、「備蓄燃料供給ラインＬｆｇに介装した流量調整弁Ｖｇを開放・調整して（ＬＰガス等の）備蓄燃料を燃料流路３に供給する工程」Ｓ５４−２と、「改質水供給ラインＬｗ1に介装した流量調整弁Ｖｗ１を調整して純水を改質水蒸発器５３に供給する工程」Ｓ５４−３を挿入した以外は、第１１実施形態の（図２１）のフローと同じである。

したがって、ステップＳ５４−２では、備蓄燃料供給ラインＬｆｇに介装した流量調整弁Ｖｇを開放・調整して備蓄燃料を燃料流路３に供給する際に、供給される備蓄燃料は備蓄燃料供給ラインＬｆｇに介装した脱硫器６２で脱硫される。

次のステップＳ５４−３では、純水が改質水蒸発器５３で気化されて燃料流路３に供給され、前記脱硫した備蓄燃料と混合し、燃料電池１に供給され、燃料電池１は自立運転を行うことが出来る。

図２７は、図２５及び図２６の第１３実施形態の変形例である。
図２７は、図２５の第１３実施形態に対して、備蓄燃料供給ラインＬｆｇにおいて、備蓄タンクＴｇと脱硫器６２との間の領域に、気化手段６４を介装して、備蓄燃料を脱硫器の前で予め気化してしまおうという実施形態である。気化手段６４を追加した以外は、図２５と同様である。

次に、図２８及び図２９を参照して第１４実施形態を説明する。

図２８及び図２９の第１４実施形態は、図２５〜図２７の第１３実施形態の燃料電池の出力側７１，７２に蓄電手段であるキャパシタＣを設け、キャパシタＣの出力ラインＬｅに出力スイッチ７５を設け、その出力スイッチ７５により、キャパシタＣの出力電力を選択的にブロワ２１や燃料供給ポンプ、改質水供給ポンプへ供給するように構成した実施形態である。

次に図２９に基づいて図２８をも参照して、第１４実施形態の燃料電池システムの緊急停止の際の制御方法を説明する。

図２９の制御方法は、前述の第１３実施形態の制御フロー（図２６）において、ステップＳ５４−３とステップＳ５５の間に、「キャパシタの電流をブロワ２１やポンプへ供給する工程」Ｓ５４−４を挿入したもので、それ以外は、第１３実施形態の（図２６）のフローと同じである。

停電時に、それまでキャパシタＣで蓄電していた電流（電力）をブロワ２１やポンプに供給することで、燃料電池１への空気（酸化剤）供給、（液体）燃料の供給、および改質水の供給は維持され、燃料電池の自立運転が可能となる。

図２５〜図２７、図２８及び図２９の各実施形態は、図１の第１実施形態、図２の第２実施形態、図３〜図５の第３実施形態、図６及び図７の第４実施形態、図８及び図９の第５実施形態、図１０及び図１１の第６実施形態、図１２及び図１３の第７実施形態、図１４及び図１５の第８実施形態、図１６及び図１７の第９実施形態、図１８及び図１９の第１０実施形態と組み合わせることが出来る。

次に、図８及び図３０を参照して第１５実施形態を説明する。

災害時運転（非常時運転）では、ＬＰガスや軽油、ガソリン等、高級炭化水素成分を多く含む非常用燃料を利用する場合があり、そうした場合には、改質触媒や燃料電池に炭素が析出してしまう可能性がある。

そこで、図８及び図３０の第１５実施形態では、ＬＰガスや軽油、ガソリン等、高級炭化水素成分を多く含む非常用燃料を利用して災害時運転（非常時運転）をした後に、都市ガスなどの高級炭化成分の少ない燃料を用いて常用運転を行う際に、再起動の数秒前から数十分程度の期間に、常用運転時よりも水蒸気濃度の高い（水蒸気／炭素比率＝２．５以上）改質ガスを燃料電池システムに供給することで、改質触媒や燃料電池に析出した炭素を離脱するように構成している。

即ち、再起動する時に、水蒸気の濃度の高い改質ガス（水蒸気／炭素比率＝２．５以上）を供給すると、炭素が改質触媒から脱離することを利用したものである。
具体的には、停電時の自立運転の間に、炭素が析出している可能性がある場合に、都市ガス復旧後、しばらくの間、水蒸気濃度を濃くして、炭素を触媒から離脱させる。

次に、図３０に基づいて、図８をも参照して、第１５実施形態の燃料電池システムの非常時の制御方法について説明する。尚、制御に先立って、燃料電池１０にはタイマー１１が内蔵してあるものとする。

先ず、ステップＳ６１において、コントロールユニット１０は都市ガス（炭素基が２以上の成分が少ない燃料）を用いた常用運転に復帰したか否かを判断しており、復帰したなら（ステップＳ６１のＹＥＳ）、ステップＳ６２に進み、復帰していないのであれば（ステップＳ６１のＮＯ）、ステップＳ６１のループを繰り返す。

ステップＳ６２ではタイマー１１によって経時を開始し、次のステップＳ６３では、コントロールユニット１０は水蒸気／炭素比率が２．５以上か否かを判断する。比率が２．５以上なら（ステップＳ６３のＹＥＳ）、ステップＳ６４に進み、比率が２．５未満であれば（ステップＳ６３のＮＯ）なら、ステップＳ６７まで進む。

ステップＳ６４では、コントロールユニット１０は経時から所定時間が経過したか否かを判断して、所定時間経過していれば（ステップＳ６４のＹＥＳ）、ステップＳ６５に進み、一方、所定時間が経過していなければ（ステップＳ６４のＮＯ）、ステップＳ６４のループを繰り返す。

ステップＳ６５では、調整バルブＶｗの開度を減少させて改質水の供給量を減少させ、ステップＳ６６でタイマー１１を切り、制御を終了する。

ステップＳ６７では、調整バルブＶｗの開度を増加させて改質水の供給量を増やした後、ステップＳ６３まで戻り、再びステップＳ６３以降を繰り返す。

図８及び図３０の第１５実施形態は、図１の第１実施形態、図２の第２実施形態、図３〜図５の第３実施形態、図６及び図７の第４実施形態、図８及び図９の第５実施形態、図１０及び図１１の第６実施形態、図１２及び図１３の第７実施形態、図１４及び図１５の第８実施形態、図１６及び図１７の第９実施形態、図１８及び図１９の第１０実施形態、図２０〜図２２の第１１実施形態、図２３及び図２４の第１２実施形態、図２５〜図２７の第１３実施形態、図２８及び図２９の第１４実施形態と組み合わせることが出来る。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
例えば、図示の実施形態では、検出手段４により、燃料電池１に燃料が供給されているか否かを検出しているが、係る検出手段４に加えて、或いは検出手段４に代えて、改質用水供給ラインＬｗに介装されて改質用水の有無を検出する流量センサ又は圧力センサや、系統電力の受電状態を検出するセンサ（例えば、電流クランプや電圧計）を設けても良い。

本発明の第１実施形態の構成を示すブロック図。 本発明の第２実施形態の構成を示すブロック図。 本発明の第３実施形態の構成を示すブロック図。 本発明の第３実施形態の制御方法を示すフローチャート。 本発明の第３実施形態の変形例の構成を示すブロック図。 本発明の第４実施形態の構成を示すブロック図。 本発明の第４実施形態の制御方法を示すフローチャート。 本発明の第５実施形態の構成を示すブロック図。 本発明の第５実施形態の制御方法を示すフローチャート。 本発明の第６実施形態の構成を示すブロック図。 本発明の第６実施形態の制御方法を示すフローチャート。 本発明の第７実施形態の構成を示すブロック図。 本発明の第７実施形態の制御方法を示すフローチャート。 本発明の第８実施形態の構成を示すブロック図。 本発明の第８実施形態の制御方法を示すフローチャート。 本発明の第９実施形態の構成を示すブロック図。 本発明の第９実施形態の制御方法を示すフローチャート。 本発明の第１０実施形態の構成を示すブロック図。 本発明の第１０実施形態の制御方法を示すフローチャート。 本発明の第１１実施形態の構成を示すブロック図。 本発明の第１１実施形態の制御方法を示すフローチャート。 本発明の第１１実施形態の変形例の構成を示すブロック図。 本発明の第１２実施形態の構成を示すブロック図。 本発明の第１２実施形態の制御方法を示すフローチャート。 本発明の第１３実施形態の構成を示すブロック図。 本発明の第１３実施形態の制御方法を示すフローチャート。 本発明の第１３実施形態の変形例の構成を示すブロック図。 本発明の第１４実施形態の構成を示すブロック図。 本発明の第１４実施形態の制御方法を示すフローチャート。 本発明の第１５実施形態の制御方法を示すフローチャート。

符号の説明

１・・・燃料電池
２・・・酸化剤流路
３・・・燃料流路
４・・・検出手段／緊急状態監視手段
５・・・緊急停止手段
６・・・自立運転手段
７・・・出力系統／電力出力ライン
８・・・排気系統／排気管
１０・・・制御手段／コントロールユニット
１１・・・タイマー
２１・・・ブロワ
２４Ｐ、２９Ｐ・・・液体燃料供給ポンプ
２６Ｐ・・・改質水供給ポンプ
３１・・・燃料圧力センサ
３２・・・流量センサ
５２・・・蒸発器
５３・・・改質水蒸発器
Ｌｉ・・・入力信号ライン
Ｌｏ・・・制御信号ライン
Ｖｏ・・・遮断弁
Ｖｆ・・・遮断弁

Claims (27)

1. 燃料、電気、水の少なくとも１つが燃料電池に供給されなくなった状態を検出する検出手段と、燃料、電気、水の少なくとも１つが燃料電池に供給されなくなった場合に燃料電池を緊急停止する緊急停止手段、とを含んでいることを特徴とする燃料電池システム。
2. 燃料、電気、水の少なくとも１つが燃料電池に供給されなくなった状態を検出する検出手段を有し、燃料、電気、水の少なくとも１つが燃料電池に供給されなくなった状態でも燃料電池の運転を継続する様に構成されていることを特徴とする燃料電池システム。
3. 燃料、電気、水の少なくとも１つが燃料電池に供給されなくなった状態を検出する検出手段と、燃料、電気、水の少なくとも１つが燃料電池に供給されなくなった場合に燃料電池を緊急停止する緊急停止手段と、燃料、電気、水の少なくとも１つが燃料電池に供給されなくなった状態でも燃料電池の運転を継続せしめる自立運転手段、とを含んでいることを特徴とする燃料電池システム。
4. 前記検出手段は、燃料電池本体に設けた感震センサ、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料供給系統に介装された流量センサ又は圧力センサ、燃料電池に改質用水を供給する改質用水供給系統に介装された流量センサ又は圧力センサ、系統電力の受電状態を検出するセンサの何れかである請求項１〜３の何れか１項の燃料電池システム。
5. 燃料電池に酸化剤を供給する酸化剤供給系統に流量調整手段が介装されており、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料供給系統に流量調整手段が介装されており、前記緊急停止手段は、酸化剤供給系統及び／又は燃料供給系統に連通した不活性ガス供給手段と、制御手段とを含み、該制御手段は、前記検出手段により燃料が燃料電池へ供給されなくなった状態が検知された際に、酸化剤供給系統に介装された流量調整手段及び燃料供給系統に介装された流量調整手段を遮断し、不活性ガス供給手段から不活性ガスを発生し、酸化剤供給系統及び／又は燃料供給系統を経由して燃料電池に供給する制御を行う様に構成されている請求項１、３、４の何れか１項の燃料電池システム。
6. 前記不活性ガス供給手段は、不活性ガスを充填したボンベである請求項５の燃料電池システム。
7. 燃料電池に酸化剤を供給する酸化剤供給系統に流量調整手段が介装されており、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料供給系統に流量調整手段が介装されており、前記緊急停止手段は、燃料供給系統に介装され或いは酸化剤供給系統及び燃料供給系統の双方に連通した水蒸気発生手段と、制御手段とを含み、該制御手段は、前記検出手段により燃料が燃料電池へ供給されなくなった状態が検知された際に、酸化剤供給系統に介装された流量調整手段及び燃料供給系統に介装された流量調整手段を遮断し、水蒸気発生手段に水を供給して水蒸気を発生し、発生した水蒸気を燃料供給系統を経由して、或いは酸化剤供給系統及び燃料供給系統の双方を経由して、燃料電池に供給する制御を行う様に構成されている請求項１、３〜６の何れか１項の燃料電池システム。
8. 前記緊急停止手段は燃料電池の排気流路に介装された開閉手段を有しており、前記制御手段は、不活性ガス又は水蒸気を燃料電池に充満した後に燃料電池の排気流路に介装された開閉手段（例えば、開閉弁）を遮断する制御を行う様に構成されている請求項５〜７の何れか１項の燃料電池システム。
9. 燃料供給系統に介装された水蒸気発生手段の燃料電池側の領域に酸素捕捉手段を配置している請求項７、８の何れかの燃料電池システム。
10. 燃料供給系統には水蒸気発生手段の燃料電池側の領域から分岐するバイパス流路が設けられ、該バイパス流路には酸素と反応して還元する酸素還元手段が介装されており且つ分岐箇所よりも燃料電池側の領域で燃料供給系統と合流しており、該バイパス流路の分岐箇所及び／又は合流箇所には流路切換手段が設けられており、前記制御手段は、水蒸気発生手段に水を供給して水蒸気を発生した際に、発生した水蒸気が前記バイパス流路を流れる側に流路切換手段を切り換える制御を行う様に構成されている請求項７、８の何れかの燃料電池システム。
11. 前記不活性ガス供給手段は、燃料ガスの排気系統に設けられ、排気中の不活性ガスを吸蔵し且つ必要な場合には放出する不活性ガス吸蔵放出手段を有し、前記制御手段は、前記検出手段により燃料が燃料電池へ供給されなくなった状態が検知された際に不活性ガス吸蔵放出手段に吸蔵されている不活性ガスを放出させる制御を行う様に構成されている請求項１、３〜１０の何れか１項の燃料電池システム。
12. 前記不活性ガス供給手段は、排気系統が酸化剤供給系統及び／又は燃料供給系統に連通している燃焼手段と、該燃焼手段に燃料を供給する燃料供給手段とを有しており、前記制御手段は、前記検出手段により燃料が燃料電池へ供給されなくなった状態が検知された際に、燃料供給手段から燃焼手段に燃料を供給して燃焼せしめ、燃焼排ガスを酸化剤供給系統及び／又は燃料供給系統を経由して燃料電池に供給する制御を行う様に構成されている請求項１、３〜１１の何れか１項の燃料電池システム。
13. 燃料電池に酸化剤を供給する酸化剤供給系統に流量調整手段が介装されており、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料供給系統に流量調整手段が介装されており、燃料供給系統に介装され或いは酸化剤供給系統及び燃料供給系統の双方に連通した気化手段を有し、前記自立運転手段は、液体燃料と水との混合物を貯蔵する貯蔵手段と、該貯蔵手段と前記気化手段とを連通する供給ラインと、制御手段とを含み、該制御手段は、前記検出手段により燃料が燃料電池へ供給されなくなった状態が検知された際に、燃料供給系統に介装された流量調整手段を遮断し、前記供給ラインを介して前記気化手段に液体燃料と水との混合物を供給し、気化手段で気化した燃料及び水蒸気を燃料供給系統を経由して、或いは酸化剤供給系統及び燃料供給系統の双方を経由して、燃料電池に供給する制御を行う様に構成されている請求項２〜１２の何れか１項の燃料電池システム。
14. 燃料電池に酸化剤を供給する酸化剤供給系統に流量調整手段が介装されており、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料供給系統に流量調整手段が介装されており、前記自立運転手段は、燃料を貯蔵する貯蔵手段と、該貯蔵手段と前記燃料供給系統とを連通する供給ラインと、該供給ラインに介装された脱硫手段と、制御手段とを含み、該制御手段は、前記検出手段により燃料が燃料電池へ供給されなくなった状態が検知された際に、燃料供給系統に介装された流量調整手段を遮断し、前記供給ライン及び脱硫手段を介して燃料供給系統に燃料を供給する制御を行う様に構成されている請求項２〜１３の何れか１項の燃料電池システム。
15. 前記燃料が液体燃料であり、前記供給ラインの脱硫手段と貯蔵手段の間の領域に、液体燃料を気化するための気化手段を設けている請求項１４の燃料電池システム。
16. 燃料電池の出力系統には蓄電手段が介装されており、該蓄電手段は、その出力が酸化剤供給系統、燃料供給系統、燃料改質用の水の供給系統に介装された流体供給手段の駆動源に供給される様に構成されており、前記制御手段は、前記検出手段により燃料が燃料電池へ供給されなくなった状態が検知された際に、前記蓄電手段の出力を前記流体供給手段の駆動源に供給する制御を行う様に構成されている請求項２〜１５の何れか１項の燃料電池システム。
17. 前記検出手段により燃料が燃料電池へ供給されなくなった状態が検知されてからの経過時間を計測する計時手段を備え、前記制御手段は、前記検出手段により燃料が燃料電池へ供給されなくなった状態が検知されてから所定時間を経過する以前には、改質ガスの水蒸気濃度を濃くする制御を行う様に構成されている請求項２〜１６の何れか１項の燃料電池システム。
18. 請求項５の燃料電池システムの制御方法において、前記検出手段により燃料が燃料電池へ供給されなくなった状態が検知された際に、酸化剤供給系統に介装された流量調整手段及び燃料供給系統に介装された流量調整手段を遮断する工程と、不活性ガス供給手段から不活性ガスを発生する工程と、発生した不活性ガスを酸化剤供給系統及び／又は燃料供給系統の双方を経由して燃料電池に供給する工程、とを有している燃料電池システムの制御方法。
19. 請求項７の燃料電池システムの制御方法において、前記検出手段により燃料が燃料電池へ供給されなくなった状態が検知された際に、酸化剤供給系統に介装された流量調整手段及び燃料供給系統に介装された流量調整手段を遮断する工程と、水蒸気発生手段に水を供給して水蒸気を発生する工程と、発生した水蒸気を燃料供給系統を経由して、或いは酸化剤供給系統及び燃料供給系統の双方を経由して、燃料電池に供給する工程、とを有している燃料電池システムの制御方法。
20. 請求項８の燃料電池システムの制御方法において、不活性ガス又は水蒸気を燃料電池に充満した後に燃料電池の排気系統に介装された開閉手段を遮断する工程を有している燃料電池システムの制御方法。
21. 請求項１０の燃料電池システムの制御方法において、水蒸気発生手段に水を供給して水蒸気を発生した際に、発生した水蒸気が前記バイパス流路を流れる側に流路切換手段を切り換える工程を有し、発生した水蒸気に包含されている酸素がバイパス流路に介装された酸素還元手段により還元されて燃料電池に供給される燃料電池システムの制御方法。
22. 請求項１１の燃料電池システムの制御方法において、前記検出手段により燃料が燃料電池へ供給されなくなった状態が検知された際に、不活性ガス吸蔵放出手段に吸蔵されている不活性ガスを放出させる工程を有している燃料電池システムの制御方法。
23. 請求項１２の燃料電池システムの制御方法において、前記検出手段により燃料が燃料電池へ供給されなくなった状態が検知された際に、燃料供給手段から燃焼手段に燃料を供給して燃焼せしめ、燃焼排ガスを酸化剤供給系統及び／又は燃料供給系統を経由して燃料電池に供給する工程を有している燃料電池システムの制御方法。
24. 請求項１３の燃料電池システムの制御方法において、前記検出手段により燃料が燃料電池へ供給されなくなった状態が検知された際に燃料供給系統に介装された流量調整手段を遮断する工程と、前記供給ラインを介して前記気化手段に液体燃料と水との混合物を供給する工程と、気化手段で気化した燃料及び水蒸気を燃料供給系統を経由して、或いは酸化剤供給系統及び燃料供給系統の双方を経由して、燃料電池に供給する工程、とを有している燃料電池システムの制御方法。
25. 請求項１４の燃料電池システムの制御方法において、前記検出手段により燃料が燃料電池へ供給されなくなった状態が検知された際に、燃料供給系統に介装された流量調整手段を遮断する工程と、前記供給ライン及び脱硫手段を介して燃料供給系統に燃料を供給する工程、とを有している燃料電池システムの制御方法。
26. 請求項１６の燃料電池システムの制御方法において、前記検出手段により燃料が燃料電池へ供給されなくなった状態が検知された際に、前記蓄電手段の出力を前記流体供給手段の駆動源に供給する工程を有している燃料電池システムの制御方法。
27. 請求項１７の燃料電池システムの制御方法において、前記検出手段により燃料が燃料電池へ供給されなくなった状態が検知されてからの経過時間を計時する工程と、前記検出手段により燃料が燃料電池へ供給されなくなった状態が検知されてからの経過時間が所定時間を経過する以前には、改質ガスの水蒸気濃度を濃くする制御を行う工程、とを有している燃料電池システムの制御方法。

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