JP2011165339A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】水貯留部の水位が弁の異常により予期せず上昇した場合の対策が講じられた燃料電池システムを提供する。
【解決手段】燃料電池システムＳが、燃料電池発電装置１０と水供給装置３０と各装置１０、３０の運転を制御する制御手段Ｚとを備え、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４のうち、何れか一方又は両方の水位が所定範囲の上限水位以上となる第１異常状態が発生した状態が検出された場合に、異常が発生した加湿水貯留部Ｔからの異常時排水処理を行いながら燃料電池１２の発電運転を継続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池で利用する水を貯留する水貯留部における水位を所定範囲内に維持する水位維持制御を行う燃料電池システムに関する。

アノード及びカソードで構成される燃料電池を備える燃料電池システムでは、アノードに供給されるガスを加湿するため、カソードに供給されるガスを加湿するため、燃料電池を冷却するため等の様々な目的で水が利用される。例えば、特許文献１に記載の燃料電池システムは水貯留部を備え、その水貯留部に貯留してある水が、水蒸気改質に用いる水蒸気を供給するため（加えて、アノードに供給されるガスを加湿するため）、カソードに供給されるガスを加湿するため、燃料電池を冷却するために利用されている。

加えて、特許文献１に記載の燃料電池システムでは、水貯留部における水位は水位計によって監視され、水貯留部の水位の制御が行われる。例えば、特許文献１の図５には、水貯留部に供給可能な水を貯留する補充用水貯留部、補充用水貯留部及び水貯留部の間を連結する水路、水路を開閉可能な弁、及び、水路の中の水を付勢可能な水ポンプが記載されている。そして、水貯留部の水位が下限水位未満となった場合には、水ポンプを運転し及び弁の開度を調節して補充用水貯留部から水貯留部へ水を供給している。

一般に、水貯留部の水位が低下すると燃料電池セルに供給される水分が減少して、アノードとカソードとの間の電解質におけるイオン伝導性能が低下するため、燃料電池セルからの出力電圧が低下するという問題が生じ得る。或いは、水貯留部の水が燃料電池の冷却水として用いられている場合には、その水位の低下に伴って冷却水の流量が不足し、燃料電池セルの温度が上昇して出力電圧が低下するといった問題が生じ得る。このような問題が生じた場合には、燃料電池の出力電圧の低下や故障を避けるために、燃料電池の発電運転を停止せざるを得ない。
但し、特許文献１の燃料電池システムは、水貯留部の水位が低下しても補充用水貯留部から水貯留部へ水を供給可能な構成になっているため、そのような問題を回避して、燃料電池システムの発電運転を継続できる。

国際公開第０１／０７１８３７号（図５）

特許文献１に記載の燃料電池システムでは、補充用水貯留部及び水貯留部の間を連結する水路に設けられた弁に異常が発生した場合の対策、特に、弁の異常により水貯留部の水位が上昇した場合の対策が講じられていない。具体的には、弁が異物を噛み込むことにより閉弁操作を行っているにも拘わらず開弁状態となる場合や、例えば電磁弁のプランジャが吸引子に付着したままになることにより開弁操作を行っているにも拘わらず閉弁状態となる（又は閉弁操作を行っているにも拘わらず開弁状態となる）場合など、弁が予期しない状態となっている場合も発生し得る。そして、このように弁が予期しない状態となっていると、水貯留部の水位が予期せず低下するだけでなく、予期せず上昇する可能性もある。その水位が上昇すると、燃料電池セルに水が浸入し、燃料電池セルからの出力電圧が低下するという問題が生じ得る。そして、燃料電池セルに水が浸入すると、浸入した水を不活性ガスなどによってパージするなどのメンテナンスを行わなければ、再び発電させることができなくなる場合がある。

このように、従来の燃料電池システムでは、水貯留部の水位が予期せず上昇した場合には、燃料電池の出力電圧の低下や故障を避けるために燃料電池の発電運転を停止せざるを得ない。また、発電を停止した後に、水位が上昇した状態を解消する手段がとられていないために、予期しない状態となった弁のメンテナンスのみならず、燃料電池セルに浸入した水をパージする必要が生じるといった問題も発生する。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、水貯留部の水位が弁の異常により予期せず上昇した場合の対策が講じられた燃料電池システムを提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池システムの特徴構成は、
アノード及びカソードで構成される燃料電池を有する燃料電池発電装置と、
前記アノードに供給されるガスを加湿する加湿水を貯留するアノード用加湿水貯留部と、
前記カソードに供給されるガスを加湿する加湿水を貯留するカソード用加湿水貯留部と、
前記アノード用加湿水貯留部における水位をアノード用所定範囲内に維持し及び前記カソード用加湿水貯留部における水位をカソード用所定範囲内に維持する水位維持制御を行う水供給装置と、
前記各装置の運転を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記アノード用加湿水貯留部及び前記カソード用加湿水貯留部のうち、何れか一方又は両方の水位が前記所定範囲の上限水位以上となる第１異常状態が発生した状態が検出された場合に、異常が発生した加湿水貯留部からの異常時排水処理を行いながら前記燃料電池の発電運転を継続する点にある。

上記特徴構成によれば、アノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部のうち、何れか一方又は両方の水位が各所定範囲の上限水位以上となる第１異常状態が発生したとしても、制御手段が上記異常時排水処理を行って水位を低下させる措置を行うことで、アノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部の水位が共に各所定範囲内にあるようにできる。このように、上記第１異常状態が発生したとしても、アノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部の水位が共に各所定範囲内にあるような措置が行われるので、燃料電池の発電運転を継続することができる。
従って、水貯留部の水位が弁の異常により予期せず上昇した場合の対策が講じられた燃料電池システムを提供できる。

本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、
前記水供給装置は、
水を貯留する補充用水貯留部と、
前記補充用水貯留部に貯留されている水を水ポンプで外部に取り出した後で再び前記補充用水貯留部に戻すように連続的又は断続的に循環させる循環水路と、
前記補充用水貯留部から前記循環水路を経由して前記アノード用加湿水貯留部に給水するときに用いられるアノード用給水路と、
前記アノード用加湿水貯留部から前記補充用水貯留部に排水するときに用いられるアノード用排水路と、
前記補充用水貯留部から前記循環水路を経由して前記カソード用加湿水貯留部に給水するとき及び前記カソード用加湿水貯留部から前記循環水路を経由して前記補充用水貯留部に排水するときに兼用されるカソード用給排水路と、
前記アノード用給水路を開閉可能なアノード用給水開閉弁と、
前記アノード用排水路を開閉可能なアノード用排水開閉弁と、
前記カソード用給排水路を開閉可能なカソード用給排水開閉弁と、を備え、
前記制御手段は、
前記第１異常状態として、前記アノード用加湿水貯留部の水位が前記アノード用所定範囲の上限水位以上となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを停止させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を閉操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を開操作する前記異常時排水処理を行い、
前記第１異常状態として、前記カソード用加湿水貯留部の水位が前記カソード用所定範囲の上限水位以上となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを停止させた状態で、前記カソード用給排水開閉弁を開操作する前記異常時排水処理を行う点にある。

上記特徴構成によれば、アノード用加湿水貯留部の水位がアノード用所定範囲の上限水位以上となる第１異常状態が発生したとしても、制御手段が、水ポンプを停止させた状態で、アノード用給水開閉弁を閉操作し、及び、アノード用排水開閉弁を開操作する異常時排水処理を行ってアノード用加湿水貯留部の水位を低下させる措置を行うことで、アノード用加湿水貯留部の水位をアノード用所定範囲内に戻すようにできる。更に、カソード用加湿水貯留部の水位がカソード用所定範囲の上限水位以上となる第１異常状態が発生したとしても、制御手段が、水ポンプを停止させた状態で、カソード用給排水開閉弁を開操作する異常時排水処理を行ってカソード用加湿水貯留部の水位を低下させる措置を行うことで、カソード用加湿水貯留部の水位をカソード用所定範囲内に戻すようにできる。

本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、
前記制御手段は、
前記第１異常状態として、前記アノード用加湿水貯留部及び前記カソード用加湿水貯留部の両方の水位が前記所定範囲の上限水位以上となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを停止させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を閉操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を開操作し、及び、前記カソード用給排水開閉弁を開操作する前記異常時排水処理を行う点にある。

上記特徴構成によれば、アノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部の両方の水位が所定範囲の上限水位以上となる第１異常状態が発生したとしても、制御手段が、水ポンプを停止させた状態で、アノード用給水開閉弁を閉操作し、及び、アノード用排水開閉弁を開操作し、及び、カソード用給排水開閉弁を開操作する異常時排水処理を行ってアノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部の水位を共に所定範囲内に戻すようにできる。

本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、
前記制御手段は、
前記アノード用加湿水貯留部及び前記カソード用加湿水貯留部のうち、何れか一方又は両方の水位が前記所定範囲の下限水位未満となる第２異常状態が発生した状態が検出された場合に、異常が発生した加湿水貯留部への異常時給水処理を行いながら前記燃料電池の発電運転を継続する点にある。

上記特徴構成によれば、アノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部のうち、何れか一方又は両方の水位が所定範囲の下限水位未満となる第２異常状態が発生したとしても、制御手段が上記異常時給水処理を行って水位を上昇させる措置を行うことで、アノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部の水位が共に所定範囲内にあるようにできる。このように、上記第２異常状態が発生したとしても、アノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部の水位が共に所定範囲内にあるような措置が行われるので、燃料電池の発電運転を継続することができる。

本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、
前記水供給装置は、
水を貯留する補充用水貯留部と、
前記補充用水貯留部に貯留されている水を水ポンプで外部に取り出した後で再び前記補充用水貯留部に戻すように連続的又は断続的に循環させる循環水路と、
前記補充用水貯留部から前記循環水路を経由して前記アノード用加湿水貯留部に給水するときに用いられるアノード用給水路と、
前記アノード用加湿水貯留部から前記補充用水貯留部に排水するときに用いられるアノード用排水路と、
前記補充用水貯留部から前記循環水路を経由して前記カソード用加湿水貯留部に給水するとき及び前記カソード用加湿水貯留部から前記循環水路を経由して前記補充用水貯留部に排水するときに兼用されるカソード用給排水路と、
前記アノード用給水路を開閉可能なアノード用給水開閉弁と、
前記アノード用排水路を開閉可能なアノード用排水開閉弁と、
前記カソード用給排水路を開閉可能なカソード用給排水開閉弁と、を備え、
前記制御手段は、
前記第２異常状態として、前記アノード用加湿水貯留部の水位が前記アノード用所定範囲の下限水位未満となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを動作させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を開操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を閉操作する前記異常時給水処理を行い、
前記第２異常状態として、前記カソード用加湿水貯留部の水位が前記カソード用所定範囲の下限水位未満となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを動作させた状態で、前記カソード用給排水開閉弁を開操作する前記異常時給水処理を行い、
前記第２異常状態として、前記アノード用加湿水貯留部及び前記カソード用加湿水貯留部の両方の水位が前記所定範囲の下限水位未満となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを動作させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を開操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を閉操作し、及び、前記カソード用給排水開閉弁を開操作する前記異常時給水処理を行う点にある。

上記特徴構成によれば、アノード用加湿水貯留部の水位がアノード用所定範囲の下限水位未満となる第２異常状態が発生したとしても、制御手段が、水ポンプを動作させた状態で、アノード用給水開閉弁を開操作し、及び、アノード用排水開閉弁を閉操作する異常時給水処理を行ってアノード用加湿水貯留部の水位を上昇させる措置を行うことで、アノード用加湿水貯留部の水位をアノード用所定範囲内に戻すようにできる。更に、カソード用加湿水貯留部の水位がカソード用所定範囲の下限水位未満となる第２異常状態が発生したとしても、制御手段が、水ポンプを動作させた状態で、カソード用給排水開閉弁を開操作する異常時給水処理を行ってカソード用加湿水貯留部の水位を上昇させる措置を行うことで、カソード用加湿水貯留部の水位をカソード用所定範囲内に戻すようにできる。また更に、アノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部の両方の水位が所定範囲の下限水位未満となる第２異常状態が発生したとしても、制御手段が、水ポンプを動作させた状態で、アノード用給水開閉弁を開操作し、及び、アノード用排水開閉弁を閉操作し、及び、カソード用給排水開閉弁を開操作する異常時給水処理を行ってアノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部の水位を共に所定範囲内に戻すようにできる。

本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、
前記制御手段は、
前記アノード用加湿水貯留部及び前記カソード用加湿水貯留部のうち、一方の水位が前記所定範囲の上限水位以上となり且つ他方の水位が前記所定範囲の下限水位未満となる第３異常状態が発生した状態が検出された場合に、前記燃料電池の発電運転を停止する点にある。

上記特徴構成によれば、アノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部のうち、一方の水位が所定範囲の上限水位以上となり且つ他方の水位が所定範囲の下限水位未満となる第３異常状態が発生した状態が検出された場合、燃料電池の発電運転を停止することで、燃料電池の出力電圧の低下や故障を避けることができる。

本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、
前記水供給装置は、
水を貯留する補充用水貯留部と、
前記補充用水貯留部に貯留されている水を水ポンプで外部に取り出した後で再び前記補充用水貯留部に戻すように連続的又は断続的に循環させる循環水路と、
前記補充用水貯留部から前記循環水路を経由して前記アノード用加湿水貯留部に給水するときに用いられるアノード用給水路と、
前記アノード用加湿水貯留部から前記補充用水貯留部に排水するときに用いられるアノード用排水路と、
前記補充用水貯留部から前記循環水路を経由して前記カソード用加湿水貯留部に給水するとき及び前記カソード用加湿水貯留部から前記循環水路を経由して前記補充用水貯留部に排水するときに兼用されるカソード用給排水路と、
前記アノード用給水路を開閉可能なアノード用給水開閉弁と、
前記アノード用排水路を開閉可能なアノード用排水開閉弁と、
前記カソード用給排水路を開閉可能なカソード用給排水開閉弁と、を備え、
前記制御手段は、
前記第３異常状態として、前記アノード用加湿水貯留部の水位が前記アノード用所定範囲の上限水位以上となり且つ前記カソード用加湿水貯留部の水位が前記カソード用所定範囲の下限水位未満となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを停止させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を閉操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を開操作し、及び、前記カソード用給排水開閉弁を閉操作するアノード側排水処理を行い、
前記第３異常状態として、前記アノード用加湿水貯留部の水位が前記アノード用所定範囲の下限水位未満となり且つ前記カソード用加湿水貯留部の水位が前記カソード用所定範囲の上限水位以上となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを停止させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を閉操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を閉操作し、及び、前記カソード用給排水開閉弁を開操作するカソード側排水処理を行う点にある。

上記特徴構成によれば、アノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部のうち、一方の水位が所定範囲の上限水位以上となり且つ他方の水位が所定範囲の下限水位未満となる第３異常状態が発生した状態が検出された場合、燃料電池の発電運転を停止すると共に、水位が上限水位以上となった方の加湿水貯留部からの排水処理が行われることで、水位が低下した状態の解消よりも、水位が上昇した状態の解消が優先して実施される。その結果、水位が上限水位以上となった方の加湿水貯留部から燃料電池への水の浸入を回避できる。

本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記水供給装置は、前記循環水路の途中にイオン交換樹脂装置を備える点にある。

上記特徴構成によれば、循環水路では連続的又は断続的に水が循環しているので、循環水路の途中に設けられたイオン交換樹脂装置にも連続的又は断続的に水が流入する。つまり、補充用水貯留部に貯留されて循環水路を循環する水のイオン交換処理が連続的又は断続的に行われるため、アノード用加湿水貯留部及びカソード用加湿水貯留部に供給される水はイオン交換処理が施された状態の水であることが確保される。

本発明の燃料電池システムの概略構成図である。 別実施形態の燃料電池システムの概略構成図である。

以下に図面を参照して本発明に係る燃料電池システムについて説明する。
図１は、本発明の燃料電池システムの概略構成図である。本実施形態の燃料電池システムＳ１（Ｓ）は、燃料電池発電装置１０Ａ（１０）と、水供給装置３０Ａ（３０）と、各装置１０Ａ、３０Ａの運転を制御する制御手段Ｚとを備える。
以下、燃料電池発電装置１０Ａの構成と水供給装置３０Ａの構成について説明する。

〔燃料電池発電装置の構成〕
燃料電池発電装置１０Ａは、アノード１２ａ、カソード１２ｂ、並びに、アノード１２ａ及びカソード１２ｂの間に設けられる電解質１２ｃで構成される燃料電池１２を備える。更に、本実施形態の燃料電池発電装置１０Ａには、メタンなどの炭化水素系のガスやアルコールなどの原燃料を改質して水素を主成分とするガスを生成する改質装置１１が設けられている。燃料電池１２は、アノード１２ａ及びカソード１２ｂの間に電解質１２ｃを挟んで形成されるセルを複数個重ねたセルスタックの形態で構成される。尚、図１では、簡略化のため単一のセルのみを記載している。アノード１２ａには改質装置１１で生成された水素を主成分とするガスが供給される。カソード１２ｂには酸素（空気）が供給される。

更に、燃料電池発電装置１０Ａは、燃料電池１２で利用する水を貯留する水貯留部Ｔとして、アノード用加湿水貯留部（加湿水貯留部）１３とカソード用加湿水貯留部（加湿水貯留部）１４とを備える。アノード１２ａに供給されるガスは、供給途中でアノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水に接触して加湿される。つまり、アノード用加湿水貯留部１３は、アノード１２ａに供給されるガスを加湿するアノード用加湿器Ｗａとして機能する。同様に、カソード１２ｂに供給されるガスは、供給途中でカソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水に接触して加湿される。つまり、カソード用加湿水貯留部１４は、カソード１２ｂに供給されるガスを加湿するカソード用加湿器Ｗｂとして機能する。

アノード用加湿水貯留部１３には、水位が上限水位未満となり且つ下限水位以上となるアノード用所定範囲内にあるか否かを検出可能なセンサ、即ち、貯留されている水が上限水位以上になっているか否かを検出可能なレベルセンサ１３ａと、貯留されている水が下限水位未満となっているか否かを検出可能なレベルセンサ１３ｂとが設けられている。同様に、カソード用加湿水貯留部１４にも、水位が上限水位未満となり且つ下限水位以上となるカソード用所定範囲内にあるか否かを検出可能なセンサ、即ち、貯留されている水が上限水位以上になっているか否かを検出可能なレベルセンサ１４ａと、貯留されている水が下限水位未満となっているか否かを検出可能なレベルセンサ１４ｂとが設けられている。
アノード用加湿水貯留部１３の容量とカソード用加湿水貯留部１４の容量とは同じであってもよく或いは異なっていてもよい。また、アノード用加湿水貯留部１３における上記アノード用所定範囲（上限水位及び下限水位）とカソード用加湿水貯留部１４における上記カソード用所定範囲（上限水位及び下限水位）とは各別に設定されている。

〔水供給装置の構成〕
水供給装置３０Ａは、水貯留部Ｔとしてのアノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４に供給可能な水を貯留する補充用水貯留部３２と、補充用水貯留部３２とアノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４との間を連結する水路３３、３５、３６、３７、水路３５、３６、３７を開閉可能な開閉弁としての電磁弁Ｖ（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ）、及び、水路３３、３５、３６、３７の中の水を付勢可能な水ポンプ３４を備える。また、制御手段Ｚは、水供給装置３０Ａの水貯留部Ｔにおける水位を所定範囲内に維持する水位維持制御を行うように機能する。

本実施形態において、水供給装置３０Ａは、補充用水貯留部３２とアノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４との間を連結する水路として、循環水路３３とアノード用給水路３５とアノード用排水路３６とカソード用給排水路３７を備える。例えば、循環水路３３では、補充用水貯留部３２に貯留されている水が水ポンプ３４で補充用水貯留部３２の外部に取り出された後で再び補充用水貯留部３２に戻るように連続的又は断続的に循環させられる。

アノード用給水路３５は循環水路３３及びアノード用加湿水貯留部１３の間を接続するように設けられており、補充用水貯留部３２から循環水路３３を経由してアノード用加湿水貯留部１３に給水するときに用いられる。アノード用給水路３５の途中には、アノード用給水路３５を開閉可能なアノード用給水電磁弁（アノード用給水開閉弁の一例）Ｖａが設けられている。

アノード用排水路３６はアノード用加湿水貯留部１３及び補充用水貯留部３２の間を接続するように設けられており、アノード用加湿水貯留部１３から補充用水貯留部３２に排水するときに用いられる。アノード用排水路３６の途中には、アノード用排水路３６を開閉可能なアノード用排水電磁弁（アノード用排水開閉弁の一例）Ｖｂが設けられている。

カソード用給排水路３７は、アノード用給水路３５及びカソード用加湿水貯留部１４の間を接続するように設けられており、補充用水貯留部３２から循環水路３３及びアノード用給水路３５を経由してカソード用加湿水貯留部１４に給水するとき及びカソード用加湿水貯留部１４からアノード用給水路３５及び循環水路３３を経由して補充用水貯留部３２に排水するときに兼用される。カソード用給排水路３７の途中には、カソード用給排水路３７を開閉可能なカソード用給排水電磁弁（カソード用給排水開閉弁の一例）Ｖｃが設けられている。

水供給装置３０Ａは、循環水路３３の途中にイオン交換樹脂装置３１を備える。燃料電池発電装置１０Ａにおいて発電が行われている通常時運転中は、アノード用給水電磁弁Ｖａとアノード用排水電磁弁Ｖｂとカソード用給排水電磁弁Ｖｃとは閉じられており、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４の何れも補充用水貯留部３２とは隔離されている。
水供給装置３０Ａは、燃料電池発電装置１０Ａの通常時運転中は、水ポンプ３４を動作させた状態で補充用水貯留部３２に貯留されている水を循環水路３３を循環させる。つまり、補充用水貯留部３２に貯留されている水は、循環水路３３を循環する間にイオン交換樹脂装置３１を通過するため、継続的にイオン交換処理を施されている。その結果、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４に供給される水はイオン交換処理が施された状態の水であることが確保される。

〔燃料電池発電装置の通常時運転〕
燃料電池発電装置１０Ａの発電運転を継続すると、アノード用加湿水貯留部１３の水位及びカソード用加湿水貯留部１４の水位は低下してくる。これは、アノード１２ａに供給されるガスを加湿するためにアノード用加湿水貯留部１３の水が利用され、カソード１２ｂに供給されるガスを加湿するためにカソード用加湿水貯留部１４の水が利用されるからである。そのため、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水が下限水位未満となっているか否かを検出可能なレベルセンサ１３ｂの出力結果に基づいて、下限水位未満となったと判定すると後述するようなアノード用加湿水貯留部１３への給水処理を行う。同様に、制御手段Ｚは、カソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水が下限水位未満となっているか否かを検出可能なレベルセンサ１４ｂの出力結果に基づいて、下限水位未満となったと判定すると後述するようなカソード用加湿水貯留部１４への給水処理を行う。

加えて、本実施形態の燃料電池システムＳ１では、定期的に、アノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水の少なくとも一部分の入れ換え、及び、カソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水の少なくとも一部分の入れ換えが行われる。その際、制御手段Ｚは、後述するような、アノード用加湿水貯留部１３からの排水処理、及び、カソード用加湿水貯留部１４からの排水処理を行う。アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水を入れ換える目的としては、アノード１２ａに供給されるガス中の成分及びカソード１２ｂに供給されるガス中の成分が各加湿水貯留部１３、１４に貯留されている水に溶け込み、水の電気伝導度が上昇してしまったままの状態で利用されることを防止する点にある。

以下に、制御手段Ｚが、燃料電池発電装置１０Ａの通常時運転中に行う、水貯留部Ｔにおける水位を所定範囲内に維持するための水位維持制御（アノード用加湿水貯留部１３への給水処理、アノード用加湿水貯留部１３からの排水処理、カソード用加湿水貯留部１４への給水処理、カソード用加湿水貯留部１４からの排水処理）の内容について説明する。

〔アノード用加湿水貯留部への給水処理〕
制御手段Ｚは、レベルセンサ１３ｂの検出結果に基づいて上述のようにアノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となったと判定すると、水ポンプ３４を動作させた状態でアノード用給水路３５に設けられているアノード用給水電磁弁Ｖａを開操作する。本実施形態において、制御手段Ｚは、水ポンプ３４からの単位時間当たりの水の送出量を一定に制御して、アノード用給水電磁弁Ｖａを所定時間開操作することで、下限水位以上且つ上限水位未満となるレベルにまで給水する。つまり、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３への給水量を給水時間で管理する。その結果、補充用水貯留部３２からアノード用加湿水貯留部１３へ所定量の水が供給されて、アノード用加湿水貯留部１３における水位がアノード用所定範囲内に維持される。
このように、燃料電池発電装置１０Ａの通常時運転中において、アノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水の水位は、上限水位以上になることはなく、且つ、下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続することはない。この第１設定時間は、アノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となったことが検出されてから、上記給水処理によりアノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位以上になるまでの時間に相当する。

〔カソード用加湿水貯留部への給水処理〕
制御手段Ｚは、レベルセンサ１４ｂの検出結果に基づいて上述のようにカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となったと判定すると、水ポンプ３４を動作させた状態でカソード用給水路に設けられているカソード用給排水電磁弁Ｖｃを開操作する。本実施形態において、制御手段Ｚは、水ポンプ３４からの単位時間当たりの水の送出量を一定に制御して、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを所定時間開操作することで下限水位以上且つ上限水位未満となるレベルにまで給水する。つまり、制御手段Ｚは、カソード用加湿水貯留部１４への給水量を給水時間で管理する。その結果、補充用水貯留部３２からカソード用加湿水貯留部１４へ所定量の水が供給されて、カソード用加湿水貯留部１４における水位がカソード用所定範囲内に維持される。
このように、燃料電池発電装置１０Ａの通常時運転中において、カソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水の水位は、上限水位以上になることはなく、且つ、下限水位未満となる状態が第２設定時間以上継続することはない。この第２設定時間は、カソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となったことが検出されてから、上記給水処理によりカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位以上になるまでの時間に相当する。

〔アノード用加湿水貯留部からの排水処理〕
制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水の入れ換えタイミング（例えば、１０分に１回のタイミングなど）になると、アノード用排水路３６に設けられているアノード用排水電磁弁Ｖｂを、例えばアノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となるまで開操作する。アノード用排水路３６は循環水路３３と隔離されているため、水ポンプ３４は動作させたままでもよい。その結果、アノード用加湿水貯留部１３から補充用水貯留部３２への排水が行われる。但し、アノード用加湿水貯留部１３の水を全て排出するのではなく、アノード用加湿水貯留部１３に流入する改質ガス（水素）を加湿できるだけの水をアノード用加湿水貯留部１３に残しておく必要がある。
制御手段Ｚは、上記排水処理が完了すると、上述したアノード用加湿水貯留部１３への給水処理を行って、イオン交換処理が施された水を補充用水貯留部３２からアノード用加湿水貯留部１３へ供給する。この排水処理が行われてアノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となってから、給水処理によりアノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位以上になるまでの時間は上記第１設定時間に相当する。

〔カソード用加湿水貯留部からの排水処理〕
制御手段Ｚは、カソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水の入れ換えタイミング（例えば、１０分に１回のタイミングなど）になると、水ポンプ３４を停止させた状態でカソード用給排水路３７に設けられているカソード用給排水電磁弁Ｖｃを、例えばカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となるまで開操作する。その結果、カソード用加湿水貯留部１４から循環水路３３への排水が行われる。但し、カソード用加湿水貯留部１４の水を全て排出するのではなく、カソード用加湿水貯留部１４に流入する酸素（空気）を加湿できるだけの水をカソード用加湿水貯留部１４に残しておく必要がある。
制御手段Ｚは、上記排水処理が完了すると、上述したカソード用加湿水貯留部１４への給水処理を行ってイオン交換処理が施された水を補充用水貯留部３２からカソード用加湿水貯留部１４へ供給する。この排水処理が行われてカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となってから、給水処理によりカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位以上になるまでの時間は上記第２設定時間に相当する。

以上のように、制御手段Ｚが、燃料電池発電装置１０Ａの通常時運転中において上述のような水位維持制御を行っていれば、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水の水位は上限水位以上になることはなく、且つ、アノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続すること及びカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となる状態が第２設定時間以上継続することはない。
そこで、制御手段Ｚは、水位維持制御を行ってもアノード用加湿水貯留部１３又はカソード用加湿水貯留部１４における水位を所定範囲内に維持できない状態が検出された場合に、即ち、上限水位以上になったことを検出した場合、及び、アノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続したこと又はカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となる状態が第２設定時間以上継続したことを検出した場合には、異常が発生したと判定する。

本実施形態において、上記異常は、何れも弁（アノード用給水電磁弁Ｖａ、アノード用排水電磁弁Ｖｂ、カソード用給排水電磁弁Ｖｃ）の異常に起因すると推測する。つまり、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３又はカソード用加湿水貯留部１４の水位がこれらの弁の異常により予期せず上昇又は低下したと推測する。
以下に、これらの弁の異常によりアノード用加湿水貯留部１３又はカソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水の水位が上限水位以上になる異常、及び、アノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続する異常或いはカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となる状態が第２設定時間以上継続する異常が発生する理由について説明する。

〔アノード用加湿水貯留部の水位が上限水位以上になる異常〕
この異常は、アノード用給水電磁弁Ｖａを閉操作したにも拘わらず開弁している場合に生じ得る。
具体的には、制御手段Ｚは、アノード用給水電磁弁Ｖａを閉操作することで、アノード用加湿水貯留部１３への給水を停止しようとする。しかし、例えばアノード用給水電磁弁Ｖａが異物を噛み込むことで実際には開弁状態となっている場合がある。この場合、燃料電池発電装置１０Ａの通常時運転中は上述した水位維持制御において水ポンプ３４を停止させる時間帯を除いて水ポンプ３４が連続的に動作しているため、予期せず開弁状態となっているアノード用給水電磁弁Ｖａを通過した水がアノード用加湿水貯留部１３に供給され続ける。その結果、アノード用加湿水貯留部１３の水位が上限水位以上になる異常が発生する。

〔アノード用加湿水貯留部の水位が下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続する異常〕
この異常は、アノード用給水電磁弁Ｖａを開操作したにも拘わらず閉弁している場合、あるいは、アノード用排水電磁弁Ｖｂを閉操作したにも拘わらず開弁している場合に生じ得る。
具体的には、制御手段Ｚは、アノード用給水電磁弁Ｖａを開操作することで、アノード用加湿水貯留部１３への給水を開始しようとする。しかし、例えばアノード用給水電磁弁Ｖａのプランジャが吸引子に付着したままになることにより開弁操作を行っているにも拘わらず閉弁状態となっている場合がある。この場合、アノード用加湿水貯留部１３への給水が行われないため、アノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続する異常が発生する。
或いは、制御手段Ｚは、アノード用排水電磁弁Ｖｂを閉操作することで、アノード用加湿水貯留部１３からの排水を停止しようとする。しかし、例えばアノード用排水電磁弁Ｖｂが異物を噛み込むことで実際には開弁状態となっている場合がある。この場合、アノード用加湿水貯留部１３からアノード用排水電磁弁Ｖｂを通過した水が補充用水貯留部３２へ排水され続ける。その結果、アノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続する異常が発生する。

〔カソード用加湿水貯留部の水位が上限水位以上になる異常〕
この異常は、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを閉操作したにも拘わらず開弁している場合に生じ得る。
具体的には、制御手段Ｚは、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを閉操作することで、カソード用加湿水貯留部１４への給水を停止しようとする。しかし、例えばカソード用給排水電磁弁Ｖｃが異物を噛み込むことで実際には開弁状態となっている場合がある。この場合、燃料電池発電装置１０Ａの通常時運転中は上述した水位維持制御において水ポンプ３４を停止させる時間帯を除いて水ポンプ３４が連続的に動作しているため、予期せず開弁状態となっているカソード用給排水電磁弁Ｖｃを通過した水がカソード用加湿水貯留部１４に供給され続ける。その結果、カソード用加湿水貯留部１４の水位が上限水位以上になる異常が発生する。

〔カソード用加湿水貯留部の水位が下限水位未満となる状態が第２設定時間以上継続する異常〕
この異常は、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを開操作したにも拘わらず閉弁している場合に生じ得る。
具体的には、制御手段Ｚは、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを開操作することで、カソード用加湿水貯留部１４への給水を開始しようとする。しかし、例えばカソード用給排水電磁弁Ｖｃのプランジャが吸引子に付着したままになることにより開弁操作を行っているにも拘わらず閉弁状態となっている場合がある。この場合、カソード用加湿水貯留部１４への給水が行われないため、カソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となる状態が第２設定時間以上継続する異常が発生する。

以上のように、閉操作したにも拘わらず開弁している異常、及び、開操作したにも拘わらず閉弁している異常の何れかを原因として、アノード用加湿水貯留部１３又はカソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水の水位が上限水位以上になる異常及び下限水位未満となる状態が第１設定時間或いは第２設定時間以上継続する異常が発生し得る。
以下の表１にアノード用加湿水貯留部１３又はカソード用加湿水貯留部１４において発生する水位の異常、その異常が発生する状態が検出された場合の弁の異常状態、その異常状態に対する措置について記載する。
但し、表１では、水位が上限水位以上になる異常のことを「高水位異常」と記載し、下限水位未満となる状態が設定時間以上（第１設定時間以上或いは第２設定時間以上）継続する異常のことを「低水位異常」と記載する。

〔第１異常状態（異常状態Ａ、Ｃ、Ｇ）〕
表１に示すように、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４のうち、何れか一方又は両方の水位が所定範囲の上限水位以上となる第１異常状態（異常状態Ａ、Ｃ、Ｇ）が発生した状態が検出された場合に、異常が発生した水貯留部からの異常時排水処理を行いながら燃料電池１２の発電運転を継続する。
このように、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４のうち、何れか一方又は両方の水位が所定範囲の上限水位以上となる第１異常状態が発生したとしても、制御手段Ｚが上記異常時排水処理を行って水位を低下させる措置を行うことで、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４の水位が共に所定範囲内にあるようにできる。その結果、燃料電池１２の発電運転を継続することができる。

具体的には、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４の両方の水位が所定範囲の上限水位以上となる異常状態Ａが発生した状態が検出された場合に、水ポンプ３４を停止させた状態で、アノード用加湿水貯留部１３については、水位を下げようとする（即ち、アノード用給水電磁弁Ｖａを閉操作し、及び、アノード用排水電磁弁Ｖｂを開操作する）異常時排水処理を行い、並びに、カソード用加湿水貯留部１４については、水位を下げようとする（即ち、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを開操作する）異常時排水処理を行う。
更に、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３の水位のみがアノード用所定範囲の上限水位以上となる異常状態Ｃが発生した状態が検出された場合に、水ポンプ３４を停止させた状態で、アノード用加湿水貯留部１３について、水位を下げようとする（即ち、アノード用給水電磁弁Ｖａを閉操作し、及び、アノード用排水電磁弁Ｖｂを開操作する）異常時排水処理を行う。
また更に、制御手段Ｚは、カソード用加湿水貯留部１４の水位のみがカソード用所定範囲の上限水位以上となる異常状態Ｇが発生した状態が検出された場合に、水ポンプ３４を停止させた状態で、カソード用加湿水貯留部１４について、水位を下げようとする（即ち、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを開操作する）異常時排水処理を行う。
尚、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４の水位に異常が無ければ、水の供給及び排出が共に停止されるように電磁弁Ｖを動作させる。

〔第２異常状態（異常状態Ｅ、Ｆ、Ｈ）〕
制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４のうち、何れか一方又は両方の水位が所定範囲の下限水位未満となる第２異常状態（異常状態Ｅ、Ｆ、Ｈ）が発生した状態が検出された場合に、異常が発生した水貯留部への異常時給水処理を行いながら燃料電池１２の発電運転を継続する。
このように、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４のうち、何れか一方又は両方の水位が所定範囲の下限水位未満となる第２異常状態が発生したとしても、制御手段Ｚが上記異常時給水処理を行って水位を上昇させる措置を行うことで、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４の水位が共に所定範囲内にあるようにできる。その結果、燃料電池１２の発電運転を継続することができる。

具体的には、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４の両方の水位が所定範囲の下限水位未満となる第２異常状態（異常状態Ｅ）が発生した状態が検出された場合に、水ポンプ３４を動作させた状態で、アノード用加湿水貯留部１３について、水位を上げようとする（即ち、アノード用給水電磁弁Ｖａを開操作し、及び、アノード用排水電磁弁Ｖｂを閉操作する）異常時給水処理を行い、並びに、カソード用加湿水貯留部１４について、水位を上げようとする（即ち、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを開操作する）異常時給水処理を行う。
更に、制御手段は、アノード用加湿水貯留部１３の水位のみがアノード用所定範囲の下限水位未満となる第２異常状態（異常状態Ｆ）が発生した状態が検出された場合に、水ポンプ３４を動作させた状態で、アノード用加湿水貯留部１３について、水位を上げようとする（即ち、アノード用給水電磁弁Ｖａを開操作し、及び、アノード用排水電磁弁Ｖｂを閉操作する）異常時給水処理を行う。
また更に、制御手段は、カソード用加湿水貯留部１４の水位のみがカソード用所定範囲の下限水位未満となる第２異常状態（異常状態Ｈ）が発生した状態が検出された場合に、水ポンプ３４を動作させた状態で、カソード用加湿水貯留部１４について、水位を上げようとする（即ち、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを開操作する）異常時給水処理を行う。
尚、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４の水位に異常が無ければ、水の供給及び排出が共に停止されるように電磁弁Ｖを動作させる。

〔第３異常状態（異常状態Ｂ、Ｄ）〕
制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４のうち、一方の水位が所定範囲の上限水位以上となり且つ他方の水位が所定範囲の下限水位未満となる第３異常状態（異常状態Ｂ、Ｄ）が発生した状態が検出された場合に、燃料電池１２の発電運転を停止する。その結果、燃料電池１２の出力電圧の低下や故障を避けることができる。

具体的には、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３の水位がアノード所定範囲の上限水位以上となり且つカソード用加湿水貯留部１４の水位がカソード所定範囲の下限水位未満となる第３異常状態（異常状態Ｂ）が発生した状態が検出された場合に、燃料電池の発電運転を停止する。但し、制御手段Ｚは、水ポンプ３４を停止させた状態で、アノード用給水電磁弁Ｖａを閉操作し、及び、アノード用排水電磁弁Ｖｂを開操作し、及び、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを閉操作するアノード側排水処理を行う。即ち、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３の水位を排水処理によって低下させようとし、カソード用加湿水貯留部１４の水位についてはそのまま維持させようとする。
更に、制御手段Ｚは、カソード用加湿水貯留部１４の水位がカソード用所定範囲の上限水位以上となり且つアノード用加湿水貯留部１３の水位がアノード用所定範囲の下限水位未満となる第３異常状態（異常状態Ｄ）が発生した状態が検出された場合に、燃料電池の発電運転を停止する。但し、制御手段Ｚは、水ポンプ３４を停止させた状態で、アノード用給水電磁弁Ｖａを閉操作し、及び、アノード用排水電磁弁Ｖｂを閉操作し、及び、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを開操作するカソード側排水処理を行う。即ち、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３の水位についてはそのまま維持させようとし、カソード用加湿水貯留部１４の水位を排水処理によって低下させようとする。
このように、第３異常状態が発生した場合は、燃料電池１２の発電運転を停止すると共に、水位が上限水位以上となった方の加湿水貯留部からの排水処理を行って、水位が低下した状態の解消よりも、水位が上昇した状態の解消を優先して実施することにより、アノード用加湿水貯留部１３又はカソード用加湿水貯留部１４から燃料電池１２（燃料電池セル）への水の浸入を回避できる。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態において図面を参照して燃料電池システムＳの構成例を説明したが、燃料電池システムＳの構成は改変可能である。具体的には、本発明に係る燃料電池システムＳは、アノード用加湿水貯留部１３と、カソード用加湿水貯留部１４と、水供給装置３０とを備えていれば他の構成等は適宜改変可能である。

例えば、図２は、別実施形態の燃料電池システムの概略構成図である。この別実施形態の燃料電池システムＳ２（Ｓ）は、燃料電池発電装置１０Ｂ（１０）と、水供給装置３０Ｂ（３０）と、各装置１０Ｂ、３０Ｂの運転を制御する制御手段Ｚとを備える。本実施形態において、燃料電池１２にはアノード１２ａ及びカソード１２ｂの間に電解質１２ｃを挟んで形成されるセルを冷却可能な冷却部１２ｄが設けられている。つまり、アノード１２ａ及びカソード１２ｂの間に電解質１２ｃを挟んで形成されるセル及び冷却部１２ｄが複数個重ねられたセルスタックの形態で構成される。

冷却部１２ｄにはカソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水の一部が冷却水ポンプ２１によって付勢されながら冷却水循環路２０を介して供給される。冷却部１２ｄから出た水は冷却水循環路２０を通ってアノード用加湿水貯留部１３に至り、アノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水と熱交換する。但し、冷却水循環路２０を流れる水と、アノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水とは熱交換するのみで混ざることはない。アノード用加湿水貯留部１３で熱交換した後の水は冷却水循環路２０を通ってカソード用加湿水貯留部１４に戻り、カソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水と混合される。このように、カソード用加湿水貯留部１４に貯留される水が冷却水として流通する冷却水循環路２０は、カソード用加湿水貯留部１４から冷却部１２ｄとアノード用加湿水貯留部１３とを順に通ってカソード用加湿水貯留部１４に戻る流路を構成する。その結果、燃料電池１２の冷却部１２ｄで回収された熱はアノード用加湿水貯留部１３に貯留される水に渡されて、アノード用加湿水貯留部１３に貯留される水の温度上昇に利用される。

以上のようにこの別実施形態の燃料電池システムＳ２は、上述したような、燃料電池１２を冷却できる装置構成及びアノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水を昇温できる装置構成を備えている点で上記実施形態の燃料電池システムＳ１と異なっており、他の装置構成並びに運転形態は上記実施形態の燃料電池システムＳ１と同様である。

他にも、燃料電池システムＳの内部の構成、水路の構成、弁の配置などは適宜改変可能である。例えば、水供給装置３０からアノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４への水の供給形態（給水路の構成、給水処理の形態など）や、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４からの水の排出形態（排水路の構成、排水処理の形態など）等は適宜改変可能である。また、上記循環水路３３及び上記イオン交換樹脂装置３１の構成及びそれらの有無も適宜改変可能である。一例を挙げると、図１及び図２に例示した構成とは異なり、アノード側（アノード用加湿水貯留部１３）に関しては、水供給装置３０とアノード用加湿水貯留部１３とをつなぐ１本の兼用の給排水路で、水供給装置３０からアノード用加湿水貯留部１３への給水が行われ且つアノード用加湿水貯留部１３から水供給装置３０への排水が行われる構成の燃料電池システムでも本発明は利用できる。また、カソード側（カソード用加湿水貯留部１４）に関しては、水供給装置３０とカソード用加湿水貯留部１４とが、水供給装置３０からカソード用加湿水貯留部１４への給水が行われる給水路とカソード用加湿水貯留部１４から水供給装置３０への排水が行われる排水路を各別に備えるような構成の燃料電池システムでも本発明は利用できる。更に、上述した１本の兼用の給排水路がアノード側及びカソード側に対して各別に設けられたような燃料電池システムを構成してもよく、或いは、上述した給水路及び排水路の組み合わせがアノード側及びカソード側に対して各別に設けられたような燃料電池システムを構成してもよい。

＜２＞
上記実施形態では、閉弁操作を行ったにも拘わらず電磁弁Ｖが予期せず開弁している原因として、電磁弁Ｖが異物を噛み込んでいる状態を例示しているが、他の原因によって電磁弁Ｖが予期せず開弁していることもある。例えば、プランジャが吸引子から離れることで閉弁するような電磁弁の場合、プランジャが吸引子に付着したままになることにより閉弁操作を行っているにも拘わらず開弁状態になっていることもある。

＜３＞
上記実施形態では、制御手段Ｚが、水貯留部Ｔにおける水位を所定範囲内に維持できない状態（即ち、水貯留部Ｔの水位に異常が発生した状態）が検出されたと判定する基準を幾つか例示したが、他の基準に基づいて、水貯留部Ｔにおける水位を所定範囲内に維持できない状態が検出されたと判定してもよい。一例を挙げると、上記実施形態では、制御手段Ｚは、水貯留部Ｔの水位が上限水位以上になったことをレベルセンサで検出したときに、水貯留部Ｔの水位に異常が発生した状態が検出されたと判定しているが、制御手段Ｚが、水貯留部Ｔの水位が上限水位以上になった状態が設定時間継続した場合に水貯留部Ｔの水位に異常が発生した状態が検出されたと判定するような改変も可能である。

＜４＞
上記実施形態では、電動式の開閉弁の一例として電磁弁Ｖを挙げたが、弁体の開度制御が弁体を駆動するステッピングモータの動作制御によって行われるようなモーターバルブを開閉弁として用いてもよい。この場合も、弁体表面に異物が付着して、閉操作を行ったにも拘わらず水路の閉め切りができないという問題が発生することがある。この問題が発生した場合も、上述したのと同様にモーターバルブの開操作を行って（或いは、開操作と閉操作とを交互に繰り返して）、異物を排出させればよい。

本発明は、燃料電池で利用する水を貯留する水貯留部に対して補充用水貯留部から水を供給可能な水供給装置を備える燃料電池システムにおいて利用できる。

１０（１０Ａ、１０Ｂ） 燃料電池発電装置
１２ 燃料電池
１２ａ アノード
１２ｂ カソード
１３ アノード用加湿水貯留部（水貯留部（加湿水貯留部） Ｔ）
１４ カソード用加湿水貯留部（水貯留部（加湿水貯留部） Ｔ）
３０（３０Ａ、３０Ｂ） 水供給装置
３１ イオン交換樹脂装置
３２ 補充用水貯留部
３３ 循環水路（水路）
３３ａ 給水路（水路）
３３ｂ 排水路（水路）
３４ 水ポンプ
３５ アノード用給水路（水路）
３６ アノード用排水路（水路）
３７ カソード用給排水路（水路）
Ｚ 制御手段
Ｓ（Ｓ１、Ｓ２） 燃料電池システム
Ｖ 電磁弁（開閉弁）
Ｖａ アノード用給水電磁弁（電磁弁 Ｖ、アノード用給水開閉弁）
Ｖｂ アノード用排水電磁弁（電磁弁 Ｖ、アノード用排水開閉弁）
Ｖｃ カソード用給排水電磁弁（電磁弁 Ｖ、カソード用給排水開閉弁）

Claims (8)

1. アノード及びカソードで構成される燃料電池を有する燃料電池発電装置と、
   前記アノードに供給されるガスを加湿する加湿水を貯留するアノード用加湿水貯留部と、
   前記カソードに供給されるガスを加湿する加湿水を貯留するカソード用加湿水貯留部と、
   前記アノード用加湿水貯留部における水位をアノード用所定範囲内に維持し及び前記カソード用加湿水貯留部における水位をカソード用所定範囲内に維持する水位維持制御を行う水供給装置と、
   前記各装置の運転を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記アノード用加湿水貯留部及び前記カソード用加湿水貯留部のうち、何れか一方又は両方の水位が前記所定範囲の上限水位以上となる第１異常状態が発生した状態が検出された場合に、異常が発生した加湿水貯留部からの異常時排水処理を行いながら前記燃料電池の発電運転を継続する燃料電池システム。
2. 前記水供給装置は、
   水を貯留する補充用水貯留部と、
   前記補充用水貯留部に貯留されている水を水ポンプで外部に取り出した後で再び前記補充用水貯留部に戻すように連続的又は断続的に循環させる循環水路と、
   前記補充用水貯留部から前記循環水路を経由して前記アノード用加湿水貯留部に給水するときに用いられるアノード用給水路と、
   前記アノード用加湿水貯留部から前記補充用水貯留部に排水するときに用いられるアノード用排水路と、
   前記補充用水貯留部から前記循環水路を経由して前記カソード用加湿水貯留部に給水するとき及び前記カソード用加湿水貯留部から前記循環水路を経由して前記補充用水貯留部に排水するときに兼用されるカソード用給排水路と、
   前記アノード用給水路を開閉可能なアノード用給水開閉弁と、
   前記アノード用排水路を開閉可能なアノード用排水開閉弁と、
   前記カソード用給排水路を開閉可能なカソード用給排水開閉弁と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記第１異常状態として、前記アノード用加湿水貯留部の水位が前記アノード用所定範囲の上限水位以上となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを停止させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を閉操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を開操作する前記異常時排水処理を行い、
   前記第１異常状態として、前記カソード用加湿水貯留部の水位が前記カソード用所定範囲の上限水位以上となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを停止させた状態で、前記カソード用給排水開閉弁を開操作する前記異常時排水処理を行う請求項１記載の燃料電池システム。
3. 前記制御手段は、
   前記第１異常状態として、前記アノード用加湿水貯留部及び前記カソード用加湿水貯留部の両方の水位が前記所定範囲の上限水位以上となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを停止させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を閉操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を開操作し、及び、前記カソード用給排水開閉弁を開操作する前記異常時排水処理を行う請求項２記載の燃料電池システム。
4. 前記制御手段は、
   前記アノード用加湿水貯留部及び前記カソード用加湿水貯留部のうち、何れか一方又は両方の水位が前記所定範囲の下限水位未満となる第２異常状態が発生した状態が検出された場合に、異常が発生した加湿水貯留部への異常時給水処理を行いながら前記燃料電池の発電運転を継続する請求項１〜３の何れか一項に記載の燃料電池システム。
5. 前記水供給装置は、
   水を貯留する補充用水貯留部と、
   前記補充用水貯留部に貯留されている水を水ポンプで外部に取り出した後で再び前記補充用水貯留部に戻すように連続的又は断続的に循環させる循環水路と、
   前記補充用水貯留部から前記循環水路を経由して前記アノード用加湿水貯留部に給水するときに用いられるアノード用給水路と、
   前記アノード用加湿水貯留部から前記補充用水貯留部に排水するときに用いられるアノード用排水路と、
   前記補充用水貯留部から前記循環水路を経由して前記カソード用加湿水貯留部に給水するとき及び前記カソード用加湿水貯留部から前記循環水路を経由して前記補充用水貯留部に排水するときに兼用されるカソード用給排水路と、
   前記アノード用給水路を開閉可能なアノード用給水開閉弁と、
   前記アノード用排水路を開閉可能なアノード用排水開閉弁と、
   前記カソード用給排水路を開閉可能なカソード用給排水開閉弁と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記第２異常状態として、前記アノード用加湿水貯留部の水位が前記アノード用所定範囲の下限水位未満となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを動作させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を開操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を閉操作する前記異常時給水処理を行い、
   前記第２異常状態として、前記カソード用加湿水貯留部の水位が前記カソード用所定範囲の下限水位未満となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを動作させた状態で、前記カソード用給排水開閉弁を開操作する前記異常時給水処理を行い、
   前記第２異常状態として、前記アノード用加湿水貯留部及び前記カソード用加湿水貯留部の両方の水位が前記所定範囲の下限水位未満となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを動作させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を開操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を閉操作し、及び、前記カソード用給排水開閉弁を開操作する前記異常時給水処理を行う請求項４記載の燃料電池システム。
6. 前記制御手段は、
   前記アノード用加湿水貯留部及び前記カソード用加湿水貯留部のうち、一方の水位が前記所定範囲の上限水位以上となり且つ他方の水位が前記所定範囲の下限水位未満となる第３異常状態が発生した状態が検出された場合に、前記燃料電池の発電運転を停止する請求項１〜５の何れか一項に記載の燃料電池システム。
7. 前記水供給装置は、
   水を貯留する補充用水貯留部と、
   前記補充用水貯留部に貯留されている水を水ポンプで外部に取り出した後で再び前記補充用水貯留部に戻すように連続的又は断続的に循環させる循環水路と、
   前記補充用水貯留部から前記循環水路を経由して前記アノード用加湿水貯留部に給水するときに用いられるアノード用給水路と、
   前記アノード用加湿水貯留部から前記補充用水貯留部に排水するときに用いられるアノード用排水路と、
   前記補充用水貯留部から前記循環水路を経由して前記カソード用加湿水貯留部に給水するとき及び前記カソード用加湿水貯留部から前記循環水路を経由して前記補充用水貯留部に排水するときに兼用されるカソード用給排水路と、
   前記アノード用給水路を開閉可能なアノード用給水開閉弁と、
   前記アノード用排水路を開閉可能なアノード用排水開閉弁と、
   前記カソード用給排水路を開閉可能なカソード用給排水開閉弁と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記第３異常状態として、前記アノード用加湿水貯留部の水位が前記アノード用所定範囲の上限水位以上となり且つ前記カソード用加湿水貯留部の水位が前記カソード用所定範囲の下限水位未満となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを停止させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を閉操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を開操作し、及び、前記カソード用給排水開閉弁を閉操作するアノード側排水処理を行い、
   前記第３異常状態として、前記アノード用加湿水貯留部の水位が前記アノード用所定範囲の下限水位未満となり且つ前記カソード用加湿水貯留部の水位が前記カソード用所定範囲の上限水位以上となる状態が検出された場合に、前記水ポンプを停止させた状態で、前記アノード用給水開閉弁を閉操作し、及び、前記アノード用排水開閉弁を閉操作し、及び、前記カソード用給排水開閉弁を開操作するカソード側排水処理を行う請求項６記載の燃料電池システム。
8. 前記水供給装置は、前記循環水路の途中にイオン交換樹脂装置を備える請求項２、３、５又は７に記載の燃料電池システム。

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