JP2011119080A

JP2011119080A - 燃料電池発電装置システム

Info

Publication number: JP2011119080A
Application number: JP2009274109A
Authority: JP
Inventors: Masumi Toda; 真珠美戸田; Atsushi Nakayama; 淳中山
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2029-12-02
Also published as: JP5476950B2

Abstract

【課題】筐体内で可燃ガスの漏れが発生した場合に、不安全な状態から早く回避することができ、正常に戻った場合に安全に復帰させることができる燃料電池発電装置システムを提供する。
【解決手段】外気温度計測手段１３と排気手段１５と可燃ガスの濃度を計測するガス濃度計測手段１４と制御手段１６を動作させるための第１の電源１１と、水素生成装置１７とスタック９と排熱回収手段１８とガス供給制御手段１９を動作させるための第２の電源１２を別々に設け、ガス濃度計測手段１４により計測した可燃ガスの濃度が所定の濃度閾値以上になると、制御手段１９が、ガス供給制御手段１９により水素生成装置１７への原料ガスの供給を遮断し、排気手段１５により筐体８内の空間に漏れ出した原料ガスまたは燃料ガスを筐体８外に排気し、切断手段１０により第２の電源１２をオフにするように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、原料ガスから水素を主成分とする燃料ガスを生成し、生成した燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池発電装置システムに関するものである。

従来、この種の燃料電池発電装置システムは、水素生成装置により都市ガスやプロパンガスなどの原料ガスから水素を主成分とする燃料ガスを生成し、生成した燃料ガスと空気中の酸素とを反応させて発電を行う。

発電時は、水素生成装置などの原料ガスを水素に改質する際に発生する熱を、冷却水を循環させて冷却すると共に、排熱回収したお湯を貯湯タンクに蓄える。

このように、燃料電池発電装置などのコージェネレーションシステムの排熱回収や給湯装置など水を使用する機器においては、冬季など外気温が低下すると排熱回収の水経路や給水経路が凍結しないように、循環ポンプを作動させたり、凍結予防ヒータにより水経路を昇温したりして、凍結破壊しない対策を施している（例えば、特許文献１参照）。

また、燃料電池発電装置やガス給湯器のように、筐体内で可燃ガスと水が存在するシステムの場合、筐体内に可燃ガスを検出するガス検出手段を備えて、可燃ガスが規定量を上回った時は動作を停止するものもある（例えば、特許文献２参照）。

図５は、上記特許文献に記載された従来の燃料電池発電装置システムを示すものである。図５に示すように、筐体８とスタック９と外気温度計測手段１３とガス濃度検出手段１４と排気手段１５と制御手段１６と水素生成装置１７と排熱回収手段１８とガス供給制御手段１９から構成されている。

特開平１１−２１４０２５号公報特開２００７−２８７７０４号公報

しかしながら、上記従来の構成では、可燃ガスが規定量を超えると動作を停止させるので、筐体８内に漏れた可燃ガスは充満したままになってしまい、かつ筐体８内の可燃ガス濃度が安全な値まで低下したり、或いは誤検知だった場合も、動作停止しているので、ガス濃度を監視することができず、正常に戻った場合でも復帰できないという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、筐体内で可燃ガスの漏れが発生した場合に、不安全な状態から早く回避することができ、正常に戻った場合に安全に復帰させることができる燃料電池発電装置システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の燃料電池発電装置システムは、可燃性の原料ガスから水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成装置と、前記水素生成装置により生成された前記燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて直流電力を発電するスタックと、水を循環させて前記水素生成装置の水素生成時の排熱または前記スタックの発電時の排熱のうち少なくとも前記スタックの発電時の排熱を回収する排熱回収手段と、外部から前記水素生成装置へ前記原料ガスを供給するガス供給管に設けられた弁の開閉により前記原料ガスの供給を制御するガス供給制御手段と、前記水素生成装置と前記スタックと前記排熱回収手段と前記ガス供給制御手段とを収納する筐体と、前記筐体内の空間に漏れ出した前記原料ガスまたは前記燃料ガスの可燃ガスの濃度を計測するガス濃度計測手段と、外気温度を計測する外気温度計測手段と、前記筐体内の空間に漏れ出した前記原料ガスまたは前記燃料ガスを前記筐体外に排気する排気手段と、制御手段と、前記外気温度計測手段と前記排気手段と前記ガス濃度計測手段と前記制御手段を動作または機能させるための第１の電源と、前記水素生成装置と前記スタックと前記排熱回収手段と前記ガス供給制御手段を動作または機能させるための第２の電源と、前記第２の電源を遮断するための切断手段とを備え、前記制御手段は、前記ガス濃度計測手段により計測した可燃ガスの濃度が所定の濃度閾値以上になると、前記ガス供給制御手段により前記原料ガスの供給を遮断し、前記排気手段により前記筐体内の空間に漏れ出した前記原料ガスまたは前記燃料ガスを前記筐体外に排気し、前記切断手段により前記第２の電源をオフにするものである。

これによって、筐体内で可燃ガス漏れが発生し、ガス濃度計測手段により計測した可燃ガスの濃度が所定の濃度閾値以上になると、制御手段が、ガス供給制御手段により筐体内へのガス供給を遮断し、切断手段により第２の電源をオフにして、水素生成装置とスタックと排熱回収手段とガス供給制御手段を停止させ、筐体内に漏れた可燃ガスを排気手段により筐体外へ排気して、筐体内のガス濃度を積極的に低下させる。そのため、筐体内を漏れたガスを滞留させておくような不安全な状態から回避することができる。さらに、ガス濃度計測手段が筐体内のガス濃度を常時監視しているので、ガス濃度が所定の閾値未満になった場合は、制御手段が、所定の制御を行って安全に復帰することができる。

本発明の燃料電池発電装置システムは、筐体内で可燃ガス漏れが発生し、ガス濃度計測手段により計測した可燃ガスの濃度が所定の濃度閾値以上になると、制御手段が、ガス供給制御手段により筐体内へのガス供給を遮断し、切断手段により第２の電源をオフにして、水素生成装置とスタックと排熱回収手段とガス供給制御手段を停止させ、筐体内に漏れた可燃ガスを排気手段により筐体外へ排気して、筐体内のガス濃度を積極的に低下させる。そのため、筐体内を漏れたガスを滞留させておくような不安全な状態から回避することができる。さらに、ガス濃度計測手段が筐体内のガス濃度を常時監視しているので、ガス濃度が所定の閾値未満になった場合は、制御手段が、所定の制御を行って安全に復帰することができる。

本発明の実施の形態１における燃料電池発電装置システムの構成図本発明の実施の形態２における凍結予防ヒータを備えた燃料電池発電装置システムの構成図本発明の実施の形態２における燃料電池発電装置システムの動作を示すフローチャート本発明の実施の形態３における報知手段を備えた燃料電池発電装置システムの構成図従来の燃料電池発電装置システムの構成図

第1の発明は、可燃性の原料ガスから水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成装置と、前記水素生成装置により生成された前記燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて直流電力を発電するスタックと、水を循環させて前記水素生成装置の水素生成時の排熱または前記スタックの発電時の排熱のうち少なくとも前記スタックの発電時の排熱を回収する排熱回収手段と、外部から前記水素生成装置へ前記原料ガスを供給するガス供給管に設けられた弁の開閉により前記原料ガスの供給を制御するガス供給制御手段と、前記水素生成装置と前記スタックと前記排熱回収手段と前記ガス供給制御手段とを収納する筐体と、前記筐体内の空間に漏れ出した前記原料ガスまたは前記燃料ガスの可燃ガスの濃度を計測するガス濃度計測手段と、外気温度を計測する外気温度計測手段と、前記筐体内の空間に漏れ出した前記原料ガスまたは前記燃料ガスを前記筐体外に排気する排気手段と、制御手段と、前記外気温度計測手段と前記排気手段と前記ガス濃度計測手段と前記制御手段を動作または機能させるための第１の電源と、前記水素生成装置と前記スタックと前記排熱回収手段と前記ガス供給制御手段を動作または機能させるための第２の電源と、前記第２の電源を遮断するための切断手段とを備え、前記制御手段は、前記ガス濃度計測手段により計測した可燃ガスの濃度が所定の濃度閾値以上になると、前記ガス供給制御手段により前記原料ガスの供給を遮断し、前記排気手段により前記筐体内の空間に漏れ出した前記原料ガスまたは前記燃料ガスを前記筐体外に排気し、前記切断手段により前記第２の電源をオフにすることを特徴とした燃料電池発電装置システムである。

上記構成において、筐体内で可燃ガス漏れが発生し、ガス濃度計測手段により計測した可燃ガスの濃度が所定の濃度閾値以上になると、制御手段が、ガス供給制御手段により筐体内へのガス供給を遮断し、切断手段により第２の電源をオフにして、水素生成装置とスタックと排熱回収手段とガス供給制御手段を停止させ、筐体内に漏れた可燃ガスを排気手段により筐体外へ排気して、筐体内のガス濃度を積極的に低下させる。そのため、筐体内を漏れたガスを滞留させておくような不安全な状態から回避することができる。さらに、ガス濃度計測手段が筐体内のガス濃度を常時監視しているので、ガス濃度が所定の閾値未満になった場合は、制御手段が、所定の制御を行って安全に復帰することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明に加えて、前記筐体内に設けられ前記第１の電源から電力が供給され前記水循環路を加熱する凍結予防ヒータを備え、前記制御手段は、前記外気温度計測手段により計測した外気温度が所定の温度閾値以下で且つ前記ガス濃度計測手段により計測した可燃ガスの濃度が所定の濃度閾値未満であれば、前記凍結予防ヒータにより前記排熱回収手段の水循環路の水が凍結しないように前記水循環路を加熱するものであり、筐体の内部に可燃ガスが漏れて所定の閾値以上のガス濃度になっていれば、外気温度が所定の閾値以下の場合においても、制御手段によって凍結予防ヒータをオンさせないので、トラッキング等の不安全な状態を回避することができ、排気手段により筐体内の可燃ガス濃度を積極的に低下させた結果、筐体内の可燃ガスの濃度が所定の濃度閾値未満に低下すれば、外気温度が所定の温度閾値以下になった時に、凍結予防ヒータにより排熱回収手段の水循環路の水が凍結しないように水循環路を加熱する。そのため、正常に燃料電池発電装置の外気温、ガス濃度の計測や凍結を防止するヒータの制御を行うことができるようになるので、配管内の水の凍結を防止し、低温時の水経路の配管の破裂や亀裂による水漏れを防止することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明における制御手段が、ガス濃度計測手段により計測した可燃ガスの濃度が低くなって所定の濃度閾値未満になると、第２の電源をオンにするものであり、筐体内の可燃ガスの濃度が低くなって所定の濃度閾値未満になると、制御手段が第２の電源をオンにすることにより、水素生成装置とスタックと排熱回収手段を正常に動作することができるようになるので、ガス漏れ後にガス濃度が閾値未満になった場合や、ガス濃度の誤検知による燃料電池発電装置システムの動作停止後もスムーズに停止状態から復帰することができる。

第４の発明は、特に、第１から第３のいずれか１つの発明における制御手段が、ガス濃度計測手段により計測した可燃ガスの濃度に応じて、動作させる手段を変更することにより、段階的に正常動作に戻すことができるようになるので、ガス漏れ後も安全に使用することができる。

第５の発明は、特に、第１から第４のいずれか１つの発明における排気手段が、ガス濃度計測手段により計測した可燃ガスの濃度に応じて、動作量を変更することにより、ガス濃度が低い場合には、それに応じて排気手段の動作量も低下させるので、使用電力を効率的に下げることができる。

第６の発明は、特に、第１から第５のいずれか１つの発明に加えて、ガス濃度計測手段により計測した可燃ガスの濃度が所定の濃度閾値以上になったことを報知する報知手段を備え、制御手段は、ガス濃度計測手段により計測した可燃ガスの濃度が所定の濃度閾値以上になると、報知手段を動作させることにより、使用者に異常状態を報知することができるようになるので、ガス漏れ時、不用意に使用者が筐体に近づくことを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１としての燃料電池発電装置システムの構成図を示すものである。

図１において、筐体８（燃料電池発電装置システム）は、柱上トランス２と、家庭内に設置されている分電盤３を介して、系統１と接続されている。また、分電盤３と筐体８の間の線には、家庭内負荷４が接続されており、筐体８（燃料電池発電装置システム）が発電していないときには、家庭内負荷４の電力は系統１側から供給し、発電しているときには筐体８（燃料電池発電装置システム）から家庭内負荷４の電力を供給し、不足分の電力は系統電力から供給している。

また、図１において、筐体８は、筐体８（燃料電池発電装置システム）が漏電しているときに、電力の供給を遮断する漏電ブレーカー５と、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行うスタック９と、筐体８が設置されている環境の外気温を計測する外気温度計測手段１３と、筐体８の内部に漏れているガス濃度を計測するガス濃度計測手段１４と、筐体８の内部に漏れているガスを排出する排気手段１５と、原料（例えば天然ガスなど）を水蒸気改質し水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成装置１７と、筐体８（燃料電池発電装置システム）が発電する際に発生した熱を回収する排熱回収手段１８と、ガスの供給を行うガス供給制御手段１９と、外気温度計測手段１３とガス濃度計測手段１４と排気手段１５とガス供給制御手段１９の動作を制御する制御手段１６と、外気温度計測手段１３とガス濃度計測手段１４と排気手段１５に電力を供給する第１の電源１１と、水素生成装置１７と排熱回収手段１８とガス供給制御手段１９に電力を供給する第２の電源１２と、スタック９が発電していないときに、第１の電源１１や第２の電源１２などに電力を供給する、ＡＣ／ＤＣコンバータ６と、スタック９が発電しているときに、第１の電源１１や第２の電源１２などに電力を供給する、ＤＣ／ＤＣコンバータ７と、制御手段１６により第２の電源１２への電力供給を遮断する切断手段１０を有している。

本実施の形態の燃料電池発電装置システムは、可燃性の原料ガスから水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成装置１７と、水素生成装置１７により生成された燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて直流電力を発電するスタック９と、水を循環させて水素生成装置１７の水素生成時の排熱またはスタック９の発電時の排熱のうち少なくともスタック９の発電時の排熱を回収する排熱回収手段１８と、外部から水素生成装置１７へ原料ガスを供給するガス供給管に設けられた弁の開閉により原料ガスの供給を制御するガス供給制御手段１９と、水素生成装置１７とスタック９と排熱回収手段１８とガス供給制御手段１９とを収納する筐体８と、筐体８内の空間に漏れ出した原料ガスまたは燃料ガスの可燃ガスの濃度を計測するガス濃度計測手段１７と、外気温度を計測する外気温度計測手段１３と、筐体８内の空間に漏れ出した原料ガスまたは燃料ガスを筐体８外に排気する排気手段１５と、制御手段１６と、外気温度計測手段１３と排気手段１５とガス濃度計測手段１４と制御手段１６を動作または機能させるための第１の電源１１と、水素生成装置１７とスタック９と排熱回収手段１８とガス供給制御手段１９を動作または機能させるための第２の電源１２と、第２の電源１２を遮断するための切断手段１０とを備え、制御手段１６は、ガス濃度計測手段１４により計測した可燃ガスの濃度が所定の濃度閾値以上になると、ガス供給制御手段１９により原料ガスの供給を遮断し、排気手段１５により筐体８内の空間に漏れ出した原料ガスまたは燃料ガスを筐体８外に排気し、切断手段１０により第２の電源１２をオフにするように構成されている。

以上のように構成された燃料電池発電装置システムについて、以下その動作、作用を説明する。

まず、筐体８は、水素生成装置１７により都市ガスなどの原料ガスを水素を主成分とする燃料ガスである水素ガスを生成し、生成した水素ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う。しかし、発電を行う際に筐体８内でガス漏れ等の不安全な現象が発生すると、筐体８に備えている制御手段１６によりスイッチング等で高電圧を流す動作を行っているので、トラッキングした際ガスへの引火を引き起こしてしまう。

したがって、ガス濃度計測手段１４によりガス漏れが確認された場合は、不安全事象を防止するために、積極的にガスを筐体８外に排出した上でガス濃度を常時監視し、また不要な手段の動作をオフすることが重要となる。

本実施の形態の燃料電池発電装置システムは、筐体８内で可燃ガス漏れが発生し、ガス濃度計測手段１４により計測した可燃ガスの濃度が所定の濃度閾値以上になると、制御手段１６が、ガス供給制御手段１９により筐体８内へのガス供給を遮断し、切断手段１０により第２の電源１２をオフにして、水素生成装置１７とスタック９と排熱回収手段１８とガス供給制御手段１９を停止させ、筐体８内に漏れた可燃ガスを排気手段１５により筐体８外へ排気して、筐体８内のガス濃度を積極的に低下させる。そのため、筐体８内を漏れたガスを滞留させておくような不安全な状態から回避することができる。さらに、ガス濃度計測手段１４が筐体８内のガス濃度を常時監視しているので、ガス濃度が所定の閾値未満になった場合は、制御手段１６が、所定の制御を行って安全に復帰することができる。

なお、ガス供給制御手段１９により筐体８内へのガス供給を遮断するタイミングは、第２の電源１２をオフにするタイミングより早くするか、同時のどちらかであり、同時にする場合は、ガス供給制御手段１９を、電源１２がオフになりガス供給制御手段１９への電源供給がなくなると自動的に弁が閉じる構成にすることができる。

以上のように、本実施の形態においては、排気手段１５や凍結予防ヒータ２０などのアクチュエータやガスや温度を検出するセンサ、それらを動作させる制御手段１６などに電力を供給する電源を二つに分け、ガス漏れ時に停止すべき機器の電源のみ停止させ、ガス漏れ検知後も機能させる必要のある機器の電源はそのままにすることにより、排気手段１５によりガス漏れ時にも積極的に筐体８内部を換気することが可能であり、またガス濃度や外気温度を常時監視することが出来ることに加えて、水素生成装置１７や排熱回収手段１８やガス濃度計測手段１９などの不要な手段への電源供給遮断が可能となり、筐体８内が漏れたガスを滞留させておくような不安全な状態のままでいることを改善することができる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２としての燃料電池発電装置システムの構成図を示すものである。図３は、同実施の形態の燃料電池発電装置システムの動作を示すフローチャートである。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同一構成については、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

図２に示すように、本実施の形態の燃料電池発電装置システムは、筐体８内に、外気温度計測手段１３によって所定の閾値以下の温度が計測された場合、第１の電源１１により電力を供給され制御手段１６によって動作をオンする凍結予防ヒータ２０を有している。その他の構成は、図１に示された実施の形態１の燃料電池発電装置システムの構成と同様である。

まず、筐体８は、通常その製品の大きさなどの性質上、屋外に設置される場合がほとんどである。また、筐体８が発電する際にスタック９を冷却したり、発熱部位例えばスタック９の冷却に利用した水を回収して、貯湯タンクに蓄えたりするので、筐体８のあらゆる箇所に水の配管が通っている。夏場や、筐体８が動作している状態の場合は配管の中の水は流れ、また、装置内の温度も氷点よりも確実に高いので、凍結のために水配管が破裂したり、ひびが入ったりすることはまず起こらない。

しかし、冬場、特に寒冷地などでは、冬休みなどに旅行にでかけて、しばらくの間筐体８が動作しないときには、水循環の経路の配管の水の流れが止まり、また、筐体８が動作していない場合は発熱箇所もないので、筐体８内部の温度は外気温とほぼ等しくなるため、配管内の水が凍結し、破壊やひびによる水漏れの発生原因となり、筐体８に大きなダメージを与えることが起こりうる。そこで所定の温度以下になったら凍結予防ヒータ２０で配管を温めることで、配管内の水の凍結を防止することが重要である。

しかし、筐体８内にガスが漏れている場合には、外気温度計測手段１３により温度が所定の値以下を計測しても、凍結予防ヒータ２０をオンするとガス漏れしているのに高電圧が流れることになるのでトラッキング等の原因を作ることになってしまう。

よって、制御手段１６は、筐体８が発電しているなどの通常運転を行っているとき（Ｓ−１）にガス濃度計測手段１４によって所定の閾値以上のガス濃度が検出された場合（Ｓ−２をＮｏ側に分岐）、まず通常運転を停止し、制御手段１６によって第２の電源１２への供給を遮断し筐体８内のガスを外部に排出するために排気手段１５を動作させ（Ｓ−４）、筐体８を停止状態で待機させる（Ｓ−５）。そしてガス濃度計測手段１４によってガス濃度が所定の閾値未満を検出した場合は（Ｓ−６をＮｏ側に分岐）、外気温度計測手段１３によって外気温度が所定の閾値以下の温度を検出した場合は（Ｓ−７をＮｏ側に分岐）凍結予防ヒータ２０をオン（Ｓ−８）、所定の閾値より高い温度を検出した場合（Ｓ−７をＹｅｓ側に分岐）は凍結予防ヒータ２０はオンせずに停止状態で待機させる（Ｓ−５）。

本実施の形態の燃料電池発電装置システムは、図１に示す実施の形態１の燃料電池発電装置システムの構成に加えて、筐体８内に設けられ第１の電源１１から電力が供給され排熱回収手段１８の水循環路を加熱する凍結予防ヒータ２０を備え、制御手段１６は、外気温度計測手段１３により計測した外気温度が所定の温度閾値以下で且つガス濃度計測手段１４により計測した可燃ガスの濃度が所定の濃度閾値未満であれば、凍結予防ヒータ２０により排熱回収手段１８の水循環路の水が凍結しないように水循環路を加熱するものであり、筐体８の内部に可燃ガスが漏れて所定の閾値以上のガス濃度になっていれば、外気温度が所定の閾値以下の場合においても、制御手段１６によって凍結予防ヒータ２０をオンさせないので、トラッキング等の不安全な状態を回避することができ、排気手段１５により筐体８内の可燃ガス濃度を積極的に低下させた結果、筐体８内の可燃ガスの濃度が所定の濃度閾値未満に低下すれば、外気温度が所定の温度閾値以下になった時に、凍結予防ヒータ２０により排熱回収手段１８の水循環路の水が凍結しないように水循環路を加熱する。そのため、正常に燃料電池発電装置の外気温、ガス濃度の計測や凍結を防止するヒータの制御を行うことができるようになるので、配管内の水の凍結を防止し、低温時の水経路の配管の破裂や亀裂による水漏れを防止することができる。

また、ガス濃度計測手段１４により計測した可燃ガスの濃度が低くなって所定の濃度閾値未満になると、制御手段１６が、第２の電源をオンにするものであり、筐体内の可燃ガスの濃度が低くなって所定の濃度閾値未満になると（Ｓ−６をＮｏ側に分岐）、筐体８内の不安全状態が解除されたとみなし、制御手段１６が切断手段１０により第２の電源１２をオンにして通常動作に戻るように構成すれば、水素生成装置１７とスタック９と排熱回収手段１８を正常に動作することができるようになるので、ガス漏れ後にガス濃度が閾値未満に低下し安全に使用できる状態になった場合や、ガス濃度の誤検知による燃料電池発電装置システムの動作停止後もスムーズに停止状態から復帰することができる。

ここで、筐体８の内部に可燃ガスが漏れてガス濃度が所定の閾値以上の状況では、第１段階として、排気手段１５を動作させることで筐体８内に滞留した可燃ガスを筐体８外に排出させ、可燃ガスの濃度が低くなって所定の濃度閾値未満になると、第２段階として凍結予防ヒータ２０を動作可能とさせることで低温時の凍結防止を可能とし、次に、第３段階として制御手段１６により切断手段１０をオンし第２の電源１２に電力を供給することで停止状態から復帰させるように、制御手段１６が、ガス濃度計測手段１４により計測した可燃ガスの濃度に応じて、動作させる手段を変更することにより、段階的に正常動作に戻すことができるようになるので、ガス漏れ後も安全に使用することができる。なお、このとき第１の電源１１により、外気温度計測手段１３とガス濃度計測手段１４は常時動作しているものとする。

また、排気手段１５の排気能力を可変できるものとし、比較的ガス濃度が高い時は、排気手段１５の排気能力を高くし、ガス濃度が低くなるに従って、排気手段１５の排気能力を低下させるように、ガス濃度計測手段１４により計測した可燃ガスの濃度に応じて、排気手段１５の動作量（排気能力）を変更すれば、より効率的に筐体８内に滞留した可燃ガスを筐体８外に排出させることができ、ガス濃度が低い場合には、それに応じて排気手段１５の動作量も低下させるので、使用電力を効率的に下げることができる。

（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３としての燃料電池発電装置システムの構成図を示すものである。なお、本実施の形態において、実施の形態２と同一構成については、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

図４に示すように、本実施の形態の燃料電池発電装置システムは、筐体８内に、筐体８は、ガス濃度計測手段１４によって所定の閾値以上のガス濃度が検出された場合、制御手段１６により使用者にガス漏れを報知させる報知手段２１を有している。その他の構成は、図２に示された実施の形態２の燃料電池発電装置システムの構成と同様である。

ここで、筐体８は報知手段２１を備えることにより、ガス濃度計測手段１４により筐体８内部にガスが滞留しているような不安全な状態を検出した場合は、制御手段１６によりスムーズに使用者に報知させる。

また、筐体８は報知手段２１を備えることにより、ガス濃度計測手段１４により筐体８内部にガスが滞留しているような不安全な状態を検出した場合は、よりスムーズに使用者に報知させることができ、筐体８が停止したままである状態を積極的に回避させることができる。

以上のように本実施の形態の燃料電池発電装置システムは、図２に示す実施の形態２の燃料電池発電装置システムの構成に加えて、ガス濃度計測手段１４により計測した可燃ガスの濃度が所定の濃度閾値以上になったことを報知する報知手段２１を備え、制御手段１６は、ガス濃度計測手段１４により計測した可燃ガスの濃度が所定の濃度閾値以上になると、報知手段２１を動作させることにより、使用者に異常状態を報知することができるようになるので、ガス漏れ時、不用意に使用者が筐体に近づくことを防止することができ、また、スムーズに使用者に報知させ、サービスマンによりガス漏れ原因を見付けて対応するなど、筐体８（燃料電池発電装置システム）が停止したまま（ガス漏れ原因が残っているまま）である状態を積極的に回避させることができる。る。

以上のように、本発明にかかる燃料電池発電装置システムは、筐体内で可燃ガス漏れが発生し、ガス濃度計測手段により計測した可燃ガスの濃度が所定の濃度閾値以上になると、制御手段が、ガス供給制御手段により筐体内へのガス供給を遮断し、切断手段により第２の電源をオフにして、水素生成装置とスタックと排熱回収手段とガス供給制御手段を停止させ、筐体内に漏れた可燃ガスを排気手段により筐体外へ排気して、筐体内のガス濃度を積極的に低下させる。そのため、筐体内を漏れたガスを滞留させておくような不安全な状態から回避することができる。さらに、ガス濃度計測手段が筐体内のガス濃度を常時監視しているので、ガス濃度が所定の閾値未満になった場合は、制御手段が、所定の制御を行って安全に復帰することができる。そのため、給湯機などの水配管を有するシステムの燃料ガス異常後の制御等の用途にも適用できる。

８筐体
９スタック
１０切断手段
１１第１の電源
１２第２の電源
１３外気温度計測手段
１４ガス濃度計測手段
１５排気手段
１６制御手段
１７水素生成装置
１８排熱回収手段
１９ガス供給制御手段
２０凍結予防ヒータ
２１報知手段

Claims

可燃性の原料ガスから水素を主成分とする燃料ガスを生成する水素生成装置と、前記水素生成装置により生成された前記燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて直流電力を発電するスタックと、水を循環させて前記水素生成装置の水素生成時の排熱または前記スタックの発電時の排熱のうち少なくとも前記スタックの発電時の排熱を回収する排熱回収手段と、外部から前記水素生成装置へ前記原料ガスを供給するガス供給管に設けられた弁の開閉により前記原料ガスの供給を制御するガス供給制御手段と、前記水素生成装置と前記スタックと前記排熱回収手段と前記ガス供給制御手段とを収納する筐体と、前記筐体内の空間に漏れ出した前記原料ガスまたは前記燃料ガスの可燃ガスの濃度を計測するガス濃度計測手段と、外気温度を計測する外気温度計測手段と、前記筐体内の空間に漏れ出した前記原料ガスまたは前記燃料ガスを前記筐体外に排気する排気手段と、制御手段と、前記外気温度計測手段と前記排気手段と前記ガス濃度計測手段と前記制御手段を動作または機能させるための第１の電源と、前記水素生成装置と前記スタックと前記排熱回収手段と前記ガス供給制御手段を動作または機能させるための第２の電源と、前記第２の電源を遮断するための切断手段とを備え、前記制御手段は、前記ガス濃度計測手段により計測した可燃ガスの濃度が所定の濃度閾値以上になると、前記ガス供給制御手段により前記原料ガスの供給を遮断し、前記排気手段により前記筐体内の空間に漏れ出した前記原料ガスまたは前記燃料ガスを前記筐体外に排気し、前記切断手段により前記第２の電源をオフにすることを特徴とした燃料電池発電装置システム。
前記筐体内に設けられ前記第１の電源から電力が供給され前記水循環路を加熱する凍結予防ヒータを備え、前記制御手段は、前記外気温度計測手段により計測した外気温度が所定の温度閾値以下で且つ前記ガス濃度計測手段により計測した可燃ガスの濃度が所定の濃度閾値未満であれば、前記凍結予防ヒータにより前記排熱回収手段の水循環路の水が凍結しないように前記水循環路を加熱することを特徴とした請求項１記載の燃料電池発電装置システム。
前記制御手段は、前記ガス濃度計測手段により計測した可燃ガスの濃度が低くなって所定の濃度閾値未満になると、前記第２の電源をオンにすることを特徴とした請求項１または２記載の燃料電池発電装置システム。
前記制御手段は、前記ガス濃度計測手段により計測した可燃ガスの濃度に応じて、動作させる手段を変更することを特徴とした請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池発電装置システム。
前記排気手段は、前記ガス濃度計測手段により計測した可燃ガスの濃度に応じて、動作量を変更することを特徴とした請求項１から４のいずれか１項に記載の燃料電池発電装置システム。
前記ガス濃度計測手段により計測した可燃ガスの濃度が所定の濃度閾値以上になったことを報知する報知手段を備え、前記制御手段は、前記ガス濃度計測手段により計測した可燃ガスの濃度が所定の濃度閾値以上になると、前記報知手段を動作させる請求項１から５のいずれか１項に記載の燃料電池発電装置システム。