JP2012074386A - 燃料電池システム及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】可燃性ガス漏れが生じた場合に、従来の燃料電池システムよりも、より安全性が向上する燃料電池システム及びその運転方法を提供する。
【解決手段】燃料電池システムは、水素を含む燃料ガスを用いて発電する燃料電池1と、燃料電池内の燃料ガス流路1aを含む可燃性ガス経路4,17,1aと、燃料電池よりも上流の可燃性ガス経路上に設けられ、燃料電池の発電停止時に遮断される遮断弁21と、燃料電池、可燃性ガス経路、及び遮断弁を収納する筐体11と、筐体内部を換気する換気ファン12と、操作者の手動操作により換気ファンの換気動作を停止する停止器51,52と、筐体内で可燃性ガスの漏れが生じると、停止器によって換気ファンの換気動作が停止されない限り換気動作を実行するよう構成されている制御器10とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池システム及びその運転方法に関し、特にガス漏れが生じた際のシステム停止処理に関する。

燃料電池システムは、都市ガスやＬＰガス等の原料を水蒸気改質して水素リッチな燃料ガスを生成する水素生成装置と、水素生成装置で生成された水素リッチな燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電を行う燃料電池とを備える。

このような燃料電池システムは、都市ガス、ＬＰガス、水素リッチな燃料ガス等の可燃性ガスを利用する為、ガス漏れが発生した場合に早期に異常を検知すると共に、発火や爆発等の危険事象の発生を抑制することが重要となる。

図１０は、従来の燃料電池システムの構成の一例を示すブロック図である。図１０に示すように、従来の燃料電池システムは、水素リッチな燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電を行う燃料電池３１と、都市ガス等の原料ガスから水素リッチな燃料ガスを生成し燃料電池３１に供給する水素生成装置３２と、原料ガスを水素生成装置３２に供給する原料ガス供給路３８と、原料ガス供給路３８上に設けられ原料ガスの供給を遮断する遮断弁３９と、燃料電池３１からの直流電力を交流電力に変換する直交変換装置３３とを備えている。燃料電池３１、水素生成装置３２、直交変換装置３３、原料ガス供給路３８、及び遮断弁３９は、金属等の材料から成る筐体３４内に収容されている。また、燃料電池システムは、外気を筐体３４内に吸入するファン３５と、筐体３４内に吸入した外気を筐体３４外へ排気する排気口３６と、この排気口３６近傍に可燃性ガス漏れを検知するガス漏れ検知器３７と、を備えている。

このような燃料電池システムにおいては、例えば水素生成装置３２又は燃料電池３１から可燃性ガスが漏れた場合、漏洩した可燃性ガスをファン３５により排気口３６から筐体３４外へ排気すると共に、ガス漏れ検知器３７の検知信号に基づき、可燃性ガスの漏れを検知する。そして、可燃性ガス検知器がガス漏れを検知すると、燃料電池システムの運転を停止すると共に、可燃性ガス検知器が検知する漏洩ガスの濃度が設定濃度以下となるまで換気装置の運転を継続する技術が知られている（例えば、特許文献１参照)。

特開２００３−２２９１４８号公報

特許文献１に開示された燃料電池システムでは、可燃性ガス検知器でガス漏れが検知された場合に、燃料電池システムの運転を停止することで、それ以上の可燃性ガスの漏洩がなくなるとともに、可燃性ガス検知器の検出値が設定濃度以下になるまで、ファン３５を動作させることで、筐体３４外部に漏洩した可燃性ガスが安全な範囲まで低減したと判断して、ファン３５の動作を停止している。

しかしながら、可燃性ガス漏洩を検知して、燃料電池システムの運転を停止したとしても、原料ガス供給源が、都市ガスインフラやプロパンガスボンベのように所定の供給圧を有するようなシステムにおいて、遮断弁３９の上流、かつ筐体３４内の原料ガス供給路３８でガス漏れが発生している場合、運転停止後も筐体３４内において可燃性ガスの漏洩が継続する。すると、可燃性ガス検知器の検出値の低下により、ファン３５を停止した場合、その後の継続的な原料ガス漏洩により、筐体３４内において可燃範囲のガス混合気の生成が進行し、安全性が低下する可能性があった。

また、水素生成装置に代えて、水素ボンベ等のように所定圧を有する燃料ガス供給源から燃料ガスが供給される燃料電池システムにおいても、上記と同様の問題が生じる可能性があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、可燃性ガス漏れが生じた場合に、上記従来の燃料電池システムよりも、より安全性が向上する燃料電池システム及びその運転方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の本発明に係る燃料電池システムは、水素を含む燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池内の燃料ガス流路を含む可燃性ガス経路と、前記燃料電池よりも上流の前記可燃性ガス経路上に設けられ、前記燃料電池の発電停止時に遮断される遮断弁と、前記燃料電池、前記可燃性ガス経路、及び前記遮断弁を収納する筐体と、前記筐体内部を換気する換気ファンと、操作者の手動操作により前記換気ファンの換気動作を停止する停止器と、前記筐体内で可燃性ガスの漏れが生じると、前記停止器によって前記換気ファンの換気動作が停止されない限り前記換気動作を実行するよう構成されている制御器とを備える。

この構成によれば、燃料電池よりも上流の可燃性ガス経路の遮断弁が閉止した状態で、遮断弁よりも上流で、かつ筐体内の可燃性ガス供給路より可燃性ガス漏れが継続する場合においても、メンテナンスマンが到着して停止器を手動操作して換気ファンの換気動作を停止しない限り、換気ファンによる換気動作が継続されるので、継続的に漏洩する可燃性ガスも、換気ファンを通じて筐体外へ拡散排気される。従って、従来の燃料電池システムよりも、可燃性ガス漏れが生じた場合の安全性が向上する。

また、従来よりも安全な状況でメンテナンスマンがメンテ作業に着手することが可能になり、メンテ性の向上にもつながる。

第２の本発明の燃料電池システムは、上記第１の本発明の燃料電池システムにおいて、前記可燃性ガス経路は、正圧の供給圧を有する燃料ガス供給源より前記燃料電池に供給される燃料ガスが流れる燃料ガス供給路を含み、前記遮断弁は、前記燃料ガス供給路に設けられ、前記制御器は、可燃性ガスの漏れが前記筐体内における前記遮断弁よりも上流の前記可燃性ガス経路からのガス漏れである場合には、前記停止器によって前記換気動作が停止されない限り前記換気動作を継続し、前記可燃性ガスの漏れが前記筐体内における前記遮断弁よりも下流の前記可燃性ガス経路からのガス漏れである場合には、前記停止器によって前記換気動作が停止されなくても前記換気ファンの前記換気動作を停止するよう構成されていてもよい。

この構成によれば、遮断弁よりも上流の可燃性ガス経路からのガス漏れである可能性が高い場合は、遮断弁が閉止された状態でも、燃料ガス漏れが継続する可能性が高いため、安全性向上のため停止器によって換気動作を停止されない限り換気ファンの換気動作を継続する。一方、遮断弁よりも下流の可燃性ガス経路からのガス漏れである可能性が高い場合は、遮断弁が閉止された状態で燃料ガスの漏洩が継続する可能性は低いため、停止器によって換気動作を停止されなくても換気ファンの換気動作を停止し、換気ファンの電力消費の低減が図られる。これにより、可燃性ガスの漏洩が生じた場合に、遮断弁が閉止された状態で燃料ガス漏洩が継続するか否かに拘わらず、換気ファンの動作を継続する場合に比べ、安全性の低下を抑制しながら燃料電池システムの効率向上が図られる。

第３の本発明の燃料電池システムは、上記第１の本発明の燃料電池システムにおいて、原料ガスから前記燃料ガスを生成する水素生成装置を備え、前記可燃性ガス経路は、正圧の供給圧を有する原料ガス供給源より前記水素生成装置に供給される前記原料ガスが流れる原料ガス供給路を含み、前記遮断弁は、前記原料ガス供給路上に設けられ、前記制御器は、可燃性ガスの漏れが前記筐体内における前記遮断弁よりも上流の前記可燃性ガス経路からのガス漏れである場合には、前記停止器によって前記換気動作が停止されない限りは前記換気動作を継続し、前記可燃性ガスの漏れが前記筐体内における前記遮断弁よりも下流の前記可燃性ガス経路からのガス漏れである場合には、前記停止器によって前記換気動作が停止されなくても前記換気ファンの動作を停止するよう構成されていてもよい。

この構成によれば、遮断弁よりも上流の可燃性ガス経路からのガス漏れである可能性が高い場合は、遮断弁が閉止された状態で、可燃性ガス（原料ガス）漏れが継続する可能性が高いため、安全性向上のため停止器によって換気動作を停止されない限り換気ファンの換気動作を継続する。一方、遮断弁よりも下流の可燃性ガス経路からのガス漏れである可能性が高い場合は、遮断弁が閉止された状態で可燃性ガスの漏洩が継続する可能性が低いことから、可燃範囲のガス混合気の生成が進行する可能性が低いため、停止器によって換気動作が停止されなくても換気ファンの換気動作を停止し、換気ファンの電力消費の低減が図られる。これにより、可燃性ガスの漏洩が生じた場合に、遮断弁が閉止された状態で可燃性ガス漏洩が継続するか否かに拘わらず、換気ファンの動作を継続する場合に比べ、安全性の低下を抑制しながら燃料電池システムの効率向上が図られる。

第４の本発明の燃料電池システムは、上記第２または第３の本発明の燃料電池システムにおいて、水経路と、前記水経路を加熱する加熱器とを備え、前記制御器は、前記水経路の凍結防止運転として前記加熱器を動作させるよう構成されていてもよい。

この構成によれば、水経路の凍結防止運転が必要になるような低温環境下で、換気ファンを動作させると、外の冷気が導入されて、筐体内の雰囲気温度がより低下するため、凍結防止に必要な加熱器の消費電力が増加せざるを得ない。しかしながら、上記のように、燃料電池システムの停止処理として遮断弁が閉止された状態で可燃性ガスの漏洩が継続する可能性が低い場合に、停止器により換気動作が停止されなくても換気ファンの動作を停止するよう構成すると、遮断弁が閉止された状態で可燃性ガスの漏洩が継続するか否かに拘わらず、換気ファンの動作を継続する場合に比べ、凍結防止運転時の加熱器の消費電力が低減される。

第５の本発明の燃料電池システムの運転方法は、水素を含む燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池内の燃料ガス流路を含む可燃性ガス経路と、前記燃料電池よりも上流の前記可燃性ガス経路上に設けられ、前記燃料電池の発電停止時に遮断される遮断弁と、前記燃料電池、前記可燃性ガス経路、及び前記遮断弁とを収納する筐体と、前記筐体内部を換気する換気ファンと、を備える燃料電池システムの運転方法であって、前記筐体内で可燃性ガスの漏れが生じると、操作者の手動操作により前記換気ファンの換気動作が停止されない限り前記換気動作を実行することを特徴とする。

本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

本発明は以上に説明したように構成され、従来の燃料電池システムよりも、可燃性ガス漏れが生じた場合に、安全性が向上する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。 図２(a)は、図１の燃料電池システムにおけるガス漏れ異常処理の内容を示すフローチャートである。 図２(b)は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る燃料電池システムの停止状態におけるガス漏れ異常処理の内容を示すフローチャートである。 図３(a))は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。 図３(b)は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムのガス漏れ異常処理の内容を示すフローチャートである。 図３(c)は、本発明の実施の形態２の変形例に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。 図４は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。 図５は、第１のガス漏れ異常処理の内容を示すフローチャートである。 図６は、第２のガス漏れ異常処理の内容を示すフローチャートである。 図７は、本発明の実施の形態３の燃料電池システムにおける第２のガス漏れ検知器２６の変形例１を示すブロック図である。 図８は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。 図９は、本発明の実施の形態のその他の変形例に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。 図１０は、従来例の燃料電池システムの構成を示すブロック図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付してその重複説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施の形態の燃料電池システムは、主な構成要素として、燃料電池１と、水素生成装置２と、燃焼器３と、原料ガス供給路４と、原料ガス調整器５と、水供給器６と、燃焼空気供給器７と、酸化剤ガス供給器８と、ガス漏れ検知器９と、制御器１０と、筐体１１と、換気ファン１２と、遮断弁２１と、電力遮断器５１と、プラグ５２と、を備えている。

燃料電池１内には燃料ガス流路１ａ及び酸化剤ガス流路１ｂが設けられていて、アノード（図示せず）が燃料ガス流路１ａを流れる燃料ガスに曝されるように設けられ、カソード（図示せず）が酸化剤ガス流路１ｂを流れる酸化剤ガスに曝されるように設けられている。燃料電池１は、アノードに供給される水素を含む燃料ガスとカソードに供給される酸化剤ガスとを用いて発電する。従って、燃料電池１は、還元剤ガスとして水素を含む燃料ガスを用いてこれを酸化剤ガスと反応させて発電するものであればよく、例えば、高分子電解質形燃料電池、りん酸形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池、固体酸化物形燃料電池等を燃料電池１として用いることができる。

水素生成装置２は、原料ガスと水蒸気との水蒸気改質反応から水素リッチな燃料ガスを生成し、これを、燃料ガス供給路１７を通じて燃料電池１内の燃料ガス流路１ａに供給する。水素生成装置２は、本実施の形態では、外部から供給される原料ガスと水蒸気とから水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスを生成する改質器（図示せず）と、改質器で生成された改質ガス中の水蒸気と一酸化炭素ガスを水素ガスと二酸化炭素ガスにシフト反応させる変成器（図示せず）と、変成器でシフト反応された改質ガス中の一酸化炭素を酸化して一酸化炭素濃度を所定濃度（例えば１０ｐｐｍ）以下に低下させてこれを燃料ガスとして外部に送出する選択酸化器（図示せず）と、を備えている。

水素生成装置２（正確には改質器）には原料ガス供給路４の下流端が接続されている。原料ガス供給路４の上流端は原料ガス供給源に接続される。原料ガス供給路４には上流側から遮断弁２１と原料ガス流量調整器５とが順に設置されている。原料ガスは、少なくとも炭素と水素とから構成される有機化合物を含むガスであればよく、例えば、天然ガス、都市ガス、ブタンガス、プロパンガス等を原料ガスとして用いることができる。原料ガス供給源としては、大気圧に対して正圧の供給圧を有する原料ガスインフラ、または大気圧に対して正圧の供給圧を有する原料ガスボンベ等が挙げられ、具体的には、天然ガスインフラ、都市ガスインフラ、ブタンガスボンベ、プロパンガスボンベ等が例示される。遮断弁２１はその開放及び閉止により原料供給路４上の原料ガスの流通を許容及び遮断する。
遮断弁２１は、例えば開閉弁で構成される。また、本実施の形態では、筐体１１内の原料供給路４上に単一の遮断弁２１が設けられるよう構成されているが、筐体１１内の原料ガス供給路４上に複数の遮断弁を設ける形態を採用した場合、遮断弁２１は、燃料電池システムの運転停止時に閉止される上記遮断弁のうち最上流の遮断弁として定義される。原料ガス流量調整器５は、原料供給路４の原料ガスの流量を調整する。原料ガス流量調整器５は、本実施の形態では、原料ガスの供給圧力を昇圧する昇圧器（図示せず）と、昇圧した原料ガスの流量を調整する調整弁（図示せず）とで構成される。昇圧器は、プランジャーポンプ等で構成される。調整弁は流量調整弁等で構成される。

また、水素生成装置２には、水供給路１６を介して水供給器６が接続されている。水供給器６は、水供給路１６を通じて水素生成装置２に水を供給する。水供給器は、例えば、水タンクと給水ポンプとで構成される。

また、水素生成装置２（正確には改質器）は燃焼器３によって加熱されるよう構成されている。燃焼器２は燃料電池１内の燃料ガス流路１ａから排出される未消費の燃料ガス（オフガス）をオフガス供給路１８を通じて供給され、かつ燃焼空気供給器７から燃焼空気を燃焼空気供給路１９を通じて供給される。そして、オフガスを、燃焼空気を用いて燃焼させ、その燃焼熱によって水素生成装置２を加熱する。

酸化剤ガス供給器８は酸化剤ガス供給路２０を通じて酸化剤ガスを燃料電池１内の酸化剤ガス流路１ｂに供給する。酸化剤ガスとしては本実施の形態では空気が用いられる。酸化剤ガス供給器８は、例えば、ブロワで構成される。

ガス漏れ検知器９は筐体１１の内部における可燃性ガスの漏れを検知する機能を有する。ガス漏れ検知器９は、本実施の形態では可燃性ガスの濃度を検知する可燃ガスセンサで構成されている。この可燃ガスセンサは、例えば接触燃焼式センサであり、この接触燃焼式センサは、触媒を担持した担体の内部に一定電流が通電される白金線コイルが埋設されてなる検知素子を備えている。この構成によれば、検知素子が可燃性ガスに曝されると、検知素子に接触した可燃性ガスが触媒により燃焼されて白金線コイルの温度が上昇し、それによりその電気抵抗が変化してこの電気抵抗の変化に応じて白金線コイルの両端の電圧（出力電圧）が変化する。その結果、ガス濃度に見合う電圧が出力される。ガス漏れ検知器９は、単独のガス漏れ検知で構成される他、ガス漏れ検知能力を向上させる為に、複数のガス漏れ検知器を組み合わせて構成されてもよい。例えば、ガス漏れ検知器９が可燃ガスセンサで構成される場合には、検知可能なガスの種類が異なる複数の可燃ガスセンサを用いることにより、多数の種類のガスを検知な可能なガス漏れ検知器９を構成することができる。そして、本実施の形態では、このガス漏れ検知器９が筐体１１の内部の換気ファン１２の近傍に設置されている。

筐体１１は、燃料電池システムの主要な構成要素、すなわち、燃料電池１、水素生成装置２、燃焼器３、原料ガス供給路４、原料ガス調整器５、水供給器６、燃焼空気供給器７、酸化剤ガス供給器８、ガス漏れ検知器９、遮断弁２１、及び制御器１０を収容する。なお、制御器１０は、筐体１１の外部に設けられていてもよい。筐体１１は、例えば金属材料から成っている。筐体１１には、外気を筐体１１の内部に吸入するための吸気口１３Ａと筐体１１の内部の空気を外部に排出するための排気口１３Ｂとが設けられている。排気口１３Ｂには換気ファン１２が設けられている。この構成により、換気ファン１２が動作すると、吸気口１３Ａから外気が筐体１１の内部に吸入され、それが筐体１１の内部を通流して排気口１３Ｂから筐体１１の外部に排出される。これにより、筐体１１の内部が換気される。また、筐体１１の内部において可燃性ガスが漏れてもその漏れたガスは換気ファン１２によって直ちに筐体１１の外部に排出される。なお、吸気口１３Ａから吸入される外気がなるべく筐体１１の内部を隅々まで流れるようにするために、吸気口１３Ａと排気口１３Ｂとは、筐体１１の互いに対向する位置に設けられることが好ましい。

制御器１０は、演算部と記憶部とを有し、記憶部に格納され所定のプログラムを演算部が読み出して実行することにより、燃料電池システム全体の動作を制御する。具体的には制御器１０は、燃料電池システムの所要の検知器から所要の検知情報を入力され、その検知情報に基づいて、遮断弁２１、原料ガス流量調整器５、水供給器６、燃焼空気供給器７、及び酸化剤ガス供給器８を含む燃料電池システムの所要の構成要素を制御し、それにより燃料電池システムの動作を制御する。特に本実施の形態では、制御器１０は、ガス漏れ検知器９の検知出力に基づいてガス漏れ異常処理を行う。ここで、本発明において制御器とは、単独の制御器だけでなく、複数の制御器からなる制御器群をも意味する。それ故、制御器１０は、単独の制御器から構成される必要はなく、複数の制御器が分散配置され、それらが協働して燃料電池システムを制御するように構成されていてもよい。従って、例えば、制御器１０は、上述のガス漏れ異常処理のみを行い、燃料電池システム全体の動作の制御は他の制御器で行ってもよい。

制御器１０は、例えば、マイクロコンピュータで構成され、そのＣＰＵによって演算部が構成され、その内部メモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ、ハードディスク等）によって記憶部が構成される。

筐体１１の外面には、操作者が、燃料電池システムの運転に関する指令、設定データ等の情報を入力するための操作器１４が設けられている。操作器１４から入力された情報は制御器１０に入力され、そこで適宜処理されて燃料電池システムの運転、設定等が行われる。

また、筐体１１の外面には、電力遮断器５１が設けられている。この電力遮断器５１は、燃料電池システムを構成する各要素３、５、６、７、８、９、１０、１２、１４、１５、２１等に電源となる電力を供給する電源電力供給路５３上に設けられている。電力遮断器５１には、操作者が操作する操作部が設けられていて、操作者がこの操作部を操作することによってこの商用電源と電源電力供給路５３との間を遮断（開放）しかつ導通（閉成）させることができる。また、この電源電力供給路５３の上流端にはプラグ５２が設けられている。このプラグ５２を商用電源に接続されたコンセント（outlet (socket)：図示せず）に差し込むことにより、商用電源から電源電力供給路５３に電力が供給される。少なくとも燃料電池１の発電停止後において、換気ファン１２を動作させる場合、電源電力供給路５３を通じて商用電源より供給される電力が使用されるように構成されているので、電力遮断器５３を操作者が操作することにより、換気ファン１２による換気動作を停止することができる。また、プラグ５２をコンセントから抜くことにより、換気ファン１２への動作電力の供給を停止することもできる。ここで、この電力遮断器５３及びプラグ５２は、ぞれぞれ、本発明における「操作者の手動操作により換気ファン１２へ換気動作を停止する停止器」の一例である。なお、本実施の形態の燃料電池システムでは、電力遮断器５３及びプラグ５２の両方を設けているが、プラグ５２のみを設ける形態を採用しても構わない。

ここで、「停止器」について説明する。「停止器」は、操作者の手動操作により換気ファンの換気動作を停止するものであればよい。「操作者の手動操作により換気ファンの換気動作を停止する」形態には、少なくとも以下の２つの形態が含まれる。第１の形態は、換気ファンへの電力供給を、操作者の手動操作により物理的に遮断する形態である。上述の電力遮断器５１及びプラグ５２はこの第１の形態を例示したものである。第２の形態は、操作者の手動操作によって換気ファンの換気動作を停止する指令が制御器に入力され、当該制御器がその指令に基づいて換気ファンの換気動作を停止する形態である。この形態は、例えば、制御器が換気ファンへの電力供給を、換気ファンへの電源電力供給路５３上に設けられたスイッチをＯＦＦすることにより遮断するよう構成してもよく、あるいは、制御器が換気ファンの回転速度をゼロになるよう制御するように構成してもよい。

また、燃料電池システムは、燃料電池システムに異常が生じたときに異常の旨を報知する表示器１５を備えている。表示器１５として、例えば液晶パネルが用いられる。

次に、以上のように構成された燃料電池システムの動作（燃料電池システムの運転方法）を説明する。なお、以下に説明する燃料電池システムの動作は、特に断りのない限り、制御器１０の制御により遂行される。

なお、上記のように構成される本実施の形態の燃料電池システムにおいて、「可燃性ガス経路」は、原料ガス供給路４、水素生成装置２、燃料ガス経路１７、燃料電池１内の燃料ガス流路１ａ、オフガス供給路１８より構成される。また、上記原料ガス源は、「可燃性ガス経路」を流れる可燃性ガスを供給する、正圧の供給圧を有する可燃性ガス源の一例である。

まず、一般的な動作を簡単に説明する。燃料電池システムは、起動処理と、発電運転と、停止処理と、停止状態との４つの動作モードを有する。これらの４つの動作モードは制御器１０の制御により遂行される。起動処理は、燃料電池システムを安全かつ円滑に立ち上げて発電運転に移行させる動作である。発電運転は発電を行う動作である。停止処理は燃料電池システムを発電運転から安全かつ円滑に停止させて停止状態に移行させる動作である。停止状態とは発電に直接関与する構成要素は停止しており、制御器１０は動作している状態で、停止状態には、次回の起動を待機している待機状態とメンテ作業等により異常状態が解除されるまで、待機状態に移行できない異常停止状態とがある。

図１において、燃料電池システムは、制御器１０からの起動開始の制御信号により起動する。制御器１０は、例えば、図示されない負荷電力検知器で検知される負荷電力が所定値以上となったとき、又は操作器１４から運転指令が入力されたときに起動開始の制御信号を出す。具体的には、制御器１０は、まず、遮断弁２１に開放指令を出し、その後、原料ガス流量調整器５、水供給器６、燃焼空気供給器７、酸化剤ガス供給器８、換気ファン１２に動作指令を出す。制御器１０は、原料ガス流量調整器５を制御することで、原料ガス供給路４を通じて水素生成装置２に原料ガスを供給する。また、水供給器６を制御することで、水供給路１６を通じて水素生成装置２に水を供給する。さらに、制御器１０は、起動時に限り図示されない経路により原料ガス又は水素生成装置２で生成された水素リッチな燃料ガスを燃焼器３に供給するとともに燃焼空気供給器７を制御して燃焼空気供給路１９を通じて燃焼空気を燃焼器３に供給し、それにより水素生成装置２に燃焼熱を供給する。

これにより、水素生成装置２では、水供給器６から供給される水が燃焼器３から供給される燃焼熱により蒸発させられて水蒸気が生成され、原料ガス流量調整器５で流量調整された原料ガスとこの水蒸気とが燃焼器３から供給される燃焼熱を利用して水蒸気改質反応されて水素リッチな燃料ガスが生成される。そして、この水素リッチな燃料ガスが燃料電池１内の燃料ガス流路１ａに供給され、一方、酸化剤ガス供給器８から酸化剤ガスとしての空気が燃料電池１内の酸化剤ガス流路１ｂに供給される。

燃料電池１では、これらの供給されたガスが反応し、発電を行う。燃料電池１で消費されなかった水素リッチな燃料ガスはオフガス供給路１８を通じて燃焼器３に供給され、燃焼空気供給路１９を通じて供給される燃焼空気を用いて燃焼される。なお、この時点で、図示されない経路による原料ガス又は水素生成装置２で生成された水素リッチな燃料ガスの燃焼器３への供給が制御器１０により停止される。

これにより、燃料電池システムでは、燃料電池１により発電が行われる。また、換気ファン１２は動作している。

そして、制御器１０からの運転停止の制御信号が出力されると、燃料電池システムは停止処理を開始する。制御器１０は、例えば、図示されない負荷電力検知器で検知される負荷電力が所定値未満となったとき、又は使用者の操作により操作器１４から運転停止指令が入力されたときに運転停止の制御信号を出す。具体的には、制御器１０は、原料ガス流量調整器５、水供給器６、燃焼空気供給器７、及び酸化剤ガス供給器８に停止指令を出し、その後、遮断弁２１に閉止指令を出す。これにより、原料ガス流量調整器５、水供給器６、燃焼空気供給器７、及び酸化剤ガス供給器８が停止し、かつ遮断弁２１が閉止される。その後、制御器１０は換気ファン１２に停止指令を出し、それより換気ファン１２が停止する。これにより、燃料電池システムは停止状態（待機状態）となる。

次に、本実施の形態の特徴的動作であるガス漏れ異常処理を、図２(a)を用いて説明する。

図２(a)は図１の燃料電池システムにおけるガス漏れ異常処理の内容を示すフローチャートである。図２(a)にはガス漏れ異常処理のうち、制御器１０の制御により実行されるステップのみが示されている。このガス漏れ異常処理は、制御器１０において、記憶部に格納されたガス漏れ異常処理プログラムを演算部が読み出して実行することにより遂行される。また、このガス漏れ異常処理は、燃料電池システムの運転中、すなわち、起動処理、発電、及び停止処理の少なくともいずれか一つにおいて実行される。

燃料電池システムの運転中において、制御器１０は、ガス漏れを検知したか否か判定する（ステップＳ１）。具体的には、制御器１０は、ガス漏れ検知器９の出力電圧が所定の閾値以上であるとガス漏れ（筐体１１内への可燃性がガス漏れ）を検知したと判定する。一方、検知器９の出力電圧が所定の閾値未満であるとガス漏れを検知しないと判定する。ガス漏れを検知しない場合（ステップＳ１でＮＯ）には、制御器１０はステップＳ１に戻り、再度、ガス漏れを検知したか否か判定する。従って、この場合には、燃料電池システムの運転が継続される。

一方、ガス漏れを検知した場合には、燃料電池システムは、ガス漏れ異常処理を開始する。具体的には、制御器１０は燃料電池システムの停止処理を開始する（ステップＳ２）。

次に、制御器１０は、表示器１５に対し、ガス漏れ異常表示指令を出す(ステップＳ３)。これにより、表示器１５はガス漏れ異常が生じた旨の表示を行う。これにより、ガス漏れ異常が発生したことがユーザに報知される。その結果、この表示器１５のガス漏れ異常表示を見たユーザは、メンテナンスマン(maintenance man）を呼ぶ。

そして、停止処理としての所定の動作が実行され、燃料電池システムの停止処理が完了する。この停止処理おいては遮断弁２１が閉止され、かつ換気ファン１２の換気動作が実行される。制御器１０は、燃料電池システムの停止処理が完了した後も、換気ファン１２に運転指令を出す（ステップＳ４）。これにより、換気ファン１２による換気動作を実行する。また、制御器１０は、停止処理が完了した後も、ガス漏れ異常表示指令を出力し、表示器１５はガス漏れ異常表示を継続する。なお、この停止状態は、異常停止状態であるため、制御器１０は、燃料電池システムの次回起動を許可しない状態に設定されており、使用者が、操作器１４を介して運転開始の指示を入力しても、燃料電池システムの運転は開始されない。また、換気ファン１２による上記換気動作は、連続的に換気ファン１２を動作させる換気動作であってもよいし、換気ファン１２の動作期間と停止期間とを周期的に繰返す、間欠的な換気動作であってもよい。

この後、メンテナンスマンが燃料電池システムの設置場所に到着し、ガス漏れ異常に対してメンテ作業を行う。その際に、メンテナンスマンが、停止器としての電力遮断器５１の操作部を操作して商用電源から電源電力供給路５３への電力供給を遮断することにより、換気ファン１２の動作を停止させる。なお、メンテナスマンは、電力遮断器５１を操作する代わりに停止器としてのプラグ５２をコンセントから抜いて換気ファン１２の動作を停止させてもよい。この停止器としての電力遮断器５１又はプラグ５２の操作により、制御器１０の電源電力も遮断され、制御器１０が停止して制御器１０による上記ガス漏れ異常停止処理（ステップＳ４）が中止される。これにより、表示器１５の表示動作が停止されてそのガス漏れ異常表示が消える。

このように、本実施の形態の燃料電池システムは、燃料電池システムへの商用電源からの電力供給を停止器（電力遮断器５１またはプラグ５２）を用いてメンテナンスマンの手動操作により物理的に遮断することで換気ファンの換気動作の停止及び表示器１５へのガス漏れ異常表示が停止され、ガス漏れ異常処理が完了する。なお、上記においては、換気ファン１２の換気動作以外の停止動作の完了をもって停止処理完了としたが、停止器（電力遮断器５１、またはプラグ５２）による換気ファン１２の換気動作の停止をもって停止処理完了としてもよい。また、本実施の形態の燃料電池システムにおいては、ガス漏れ箇所が停止処理完了後もガス漏れが継続する可能性の高い場所であるか否かに拘わらず、具体的には、ガス漏れ箇所が遮断弁２１の上流であるか否かに拘わらず、このガス漏れ異常処理は、一律に実行される。

また、ガス漏れ異常の修理が完了して、メンテナンスマンが停止器（電力遮断器５１またはプラグ５２）により電源電力供給路５３と商用電源との間を導通させると、制御器１０が起動される。そして、メンテナンスマンが操作器１４を介して異常解除指令を入力すると、制御器１０は、燃料電池システムの状態を、起動を許可しない状態（異常停止状態）から起動を許可する状態（待機状態）に変更する。これにより、メンテナンスマンや使用者により操作器１４を介して運転開始指令が入力された場合、制御器１０は、運転開始指令を出力し、燃料電池システムの起動処理を開始することが可能になる。

なお、上記においては、操作器１４を介して異常解除指令を入力することで、制御器１０は、起動を許可しない状態から起動を許可する状態に変更するよう構成されているが、停止器（電力遮断器５１またはプラグ５２）による電源電力供給路５３と商用電源との間を導通されることで、制御器１０により、商用電源と電源電力供給路５３との間が遮断される前の起動を許可しない状態から起動を許可する状態に変更（初期化）される形態を採用しても構わない。また、上記においては、燃料電池システムの発電中において換気ファンが換気動作を実行する形態を採用しているが、発電中において換気ファンが換気動作を実行しない形態を採用しても構わない。

以上のガス漏れ異常処理によれば、燃料電池システムの停止処理が完了した時点では、遮断弁２１は当該停止処理において既に閉止されている。しかしながら、ガス漏れが、原料ガス供給路の遮断弁２１より上流において発生している場合には、原料ガス供給源が供給圧を有するため、停止処理において遮断弁２１が閉止されて以降も、ガス漏れが継続する。ガス漏れが継続しても換気ファンが動作している間は、筐体１１内で可燃範囲のガス混合気の生成の進行を抑制することが可能であるが、メンテナンスマンが到着する前に換気ファンの動作を停止してしまうと、筐体１１内で可燃範囲のガス混合気の生成が進行し、安全性の点において好ましくない。

そこで、本実施の形態では、ガス漏れ検知器９により可燃性ガスの漏れが検知された場合、停止器（電力遮断器５１またはプラグ５２）を手動操作することによって換気ファン１２への電力供給が停止されるまで換気ファンが動作する（換言すると、停止器によって換気ファン１２の換気動作が停止されない限り換気動作を実行する）ので、メンテナンスマンが到着するまで、筐体１１内は換気され、漏洩した可燃性ガスは希釈された状態で筐体１１の外に拡散排気される。

従って、ガス漏れが原料ガス供給路の遮断弁２１より上流において発生している場合（第１のガス漏れである場合）においても、筐体１１内における可燃範囲のガス混合気の生成の進行が抑制されるため、従来の燃料電池システムの場合よりも安全性を向上することが可能となる。

なお、上記において、可燃性ガスのガス漏れ異常による異常停止と異なる停止（通常停止及び可燃性ガス漏れの異常と異なる異常による異常停止の少なくともいずれか一方）における換気ファン１２の換気動作の制御は、可燃性ガス漏れが生じた場合の安全性に影響を与えるものではないため任意でよい。つまり、上記ガス漏れ異常処理と同様の処理を実行してもいいし、「停止器」によって換気ファン１２の換気動作が停止されなくても制御器が換気ファン１２の換気動作を停止するよう構成しても構わない。

次に本実施の形態の変形例を説明する。

［変形例１］
本変形例１の燃料電池システムは、運転中（起動処理、発電、及び停止処理の少なくともいずれか一つ）のみならず、停止状態においてもガス漏れ異常処理を実行する。

図２(b)は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る燃料電池システムの停止状態におけるガス漏れ異常処理の内容を示すフローチャートである。

図２(b)に示すように、停止状態において、制御器１０は、ガス漏れを検知したか否かを監視しており（ステップＳ１）、可燃性ガスのガス漏れを検知したと判定すると（ステップＳ１においてＹＥＳ）、換気ファン１２の運転を開始させる（ステップＳ４１）。これにより、換気ファン１２による換気動作を実行する。また、制御器１０は、ガス漏れ異常表示指令を出力し、表示器１５はガス漏れ異常を表示する（ステップＳ４２）。

これにより、停止状態におけるガス漏れ異常処理が終了する。なお、換気ファン１２の運転とガス漏れ異常の表示とは逆の順序で行ってもよい。

これ以降のメンテナンスマンによる処理は、上述の基本形態（図１、図２(a)）と同じである。

本変形例１によれば、停止状態においても、筐体１１内における可燃範囲のガス混合気の生成の進行が抑制されるため、従来の燃料電池システムの場合よりも安全性を向上することが可能となる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の燃料電池システムは、上述の基本形態又は変形例１の燃料電池システムが操作者の手動操作によって換気ファン１２の換気動作を停止させる指令（以下、換気動作停止指令という）を制御器に入力する操作器を備え、可燃性ガスの漏れが生じると、当該制御器が換気動作停止指令が入力されない限り換気ファンの換気動作を実行するように構成されている。

図３(a)は、実施の形態２の燃料電池システムの構成を示すブロック図である。

図３(a)に示すように、本実施の形態２の燃料電池システムでは、操作器１４に上述の異常解除指令入力用の停止ボタン１４ａが設けられている。操作者が停止ボタン１４ａを操作すると、換気ファン１２の換気動作を停止させるための停止指令（換気動作停止指令）としての異常解除信号が制御器１０に入力される。制御器１０は、異常解除信号が入力されると、換気ファン１２の換気動作を停止するよう制御する。すると、換気ファン１２は、停止する。それ故、本実施の形態２では、操作器１４と制御器１０が「停止器」を構成している。

具体的には、例えば、換気ファン１２は、ファン（１２）とこのファンを駆動するモータ（図示せず）とを備えていて、電源電力供給路５３からこのモータに電力を供給する経路上にスイッチが設けられて構成されている。そして、制御器１０の制御によりスイッチがＯＮすると、モータに電力が供給される。これより、モータがファンを駆動して換気ファン１２の換気動作が実行される。一方、制御器１０の制御によりスイッチがＯＦＦされると、モータへの電力供給が停止される。これより、モータが停止して換気ファン１２の換気動作が停止する。

そして、上述の基本形態及び変形例１のガス漏れ異常処理において、メンテナンスマンが操作器１４の停止ボタン１４ａを操作しない限り、制御器１０は、上記スイッチをＯＮさせて換気ファン１２の換気動作を実行し、停止ボタン１４ａが操作されてはじめて上記スイッチをＯＦＦさせて、換気ファン１２の換気動作を停止する。

なお、上述のスイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御に基づく換気ファン１２の換気動作のＯＮ／ＯＦＦ制御に代えて、制御器１０による換気ファン１２のモータの回転速度制御により換気ファン１２の換気動作のＯＮ／ＯＦＦ制御を実行するよう構成されていても構わない。具体的には、制御器１０の制御によりモータを所定の速度で回転させることで換気動作を実行し、制御器１０の制御によりモータの回転速度をゼロにしてモータを停止させることで換気動作を停止させるよう構成される。この構成においても同様に、上述の基本形態及び変形例１のガス漏れ異常処理において、メンテナンスマンが操作器１４の停止ボタン１４ａを操作しない限り、制御器１０は、モータを所定の速度で回転させ、換気ファン１２の換気動作を実行する。そして、停止ボタン１４ａが操作されてはじめて、モータの回転速度をゼロにしてモータを停止させ、換気ファン１２の換気動作を停止する。

なお、本実施の形態２においては、使用者が燃料電池システムを操作する操作器とメンテナンスマンが操作する操作器を兼用する形態であるが、使用者用の操作器とメンテナンスマン用の操作器とを個別に設ける形態を採用しても構わない。その場合、操作ボタン１４ａを供える操作器１４が、メンテナンスマン用の操作器となる。

次に、以上のように構成された本実施の形態２の燃料電池システムの動作を説明する。

図３(b)は本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムのガス漏れ異常処理の内容を示すフローチャートである。

図３(b)に示すように、本実施の形態２の燃料電池システムにおけるガス漏れ異常処理は、ステップＳ１からＳ４までは実施の形態１の燃料電池システムにおけるガス漏れ異常処理（図２(a)）と同じである。

本実施の形態では、制御器１０は、ステップＳ４で換気ファン１２に運転指令を出した後、操作器１４から異常解除信号が入力されたか否か判定する（ステップＳ５）。異常解除信号が入力されていない場合には、ステップＳ４及びステップＳ５を繰り返して異常解除信号が入力されるのを待機する。この間に、メンテナンスマンが燃料電池システムの設置場所に到着し、メンテナンスマンが、停止器としての停止ボタン１４ａを操作すると、操作器１４から異常解除信号が制御器１０に入力されて（ステップＳ５でＹＥＳ）、制御器１０は、換気ファン１２の換気動作を停止させる（ステップＳ６）。また、制御器１０は、表示器１５にガス漏れ異常表示解除指令を出す（ステップＳ７）。これにより、表示器１５のガス漏れ異常表示が消える。

また、制御器１０は、操作器１４からの異常解除信号の入力に伴い、燃料電池システムの状態を、起動を許可しない状態（異常停止状態）から燃料電池システムの起動を許可する状態（待機状態）に変更する。これにより、メンテナンスマンや使用者により操作器１４を介して運転開始指令が入力された場合、制御器１０は、運転開始指令を出力し、燃料電池システムの起動処理を開始することが可能になる。

以上により、制御器１０は、このガス漏れ異常処理を完了する。なお、上記においては、換気ファン１２の換気動作以外の停止動作の完了をもって停止処理完了としたが、操作器１４からの異常解除信号の入力による換気ファン１２の停止をもって停止処理完了としてもよい。

［変形例］
図３(c)は、実施の形態２の変形例の燃料電池システムの構成を示すブロック図である。

上述の燃料電池システムは、操作器１４からの異常解除信号が、上記換気動作停止指令、及び燃料電池システムの異常停止状態を解除する異常解除指令の両方を含むよう構成されているが、本変形例では図３(c)に示すように、操作器１４に換気動作指令入力用の停止ボタン１４ｂが別途設けられている。そして、操作者により停止ボタン１４ｂが押下されることで、換気ファン１２の換気動作が停止し、停止ボタン１４ａが押下されることで、表示器のガス漏れ異常が消えるとともに、燃料電池システムの状態が、異常停止状態から待機状態に変更される。このような構成として上記と同様の効果が得られる。

以上に説明した本実施の形態においても、実施の形態１と同様の効果が得られる。また、本実施の形態（変形例を除く）では、修理が完了して、燃料電池システムを復帰させるために異常解除指令が入力されると、換気ファン１２が停止するとともに表示器１５のガス漏れ異常表示が消えるので、復帰操作が簡略化される。

なお、実施の形態１の変形例１を、本実施の形態の燃料電池システムのように構成（修正）してもよい。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムは、実施の形態２の燃料電池システムと比較すると、遮断弁２１よりも上流における原料ガスのガス漏れである第１のガス漏れの場合と遮断弁２１よりも下流における可燃性のガス漏れである第２のガス漏れの場合とで、それぞれ異なるガス漏れ異常処理を行う点と、凍結防止運転を行う点とが実施の形態２の燃料電池システムと異なり、その他の点は実施の形態２の燃料電池システムと同じである。

図４は本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。以下、実施の形態２との相違点を詳しく説明する。

［第２のガス漏れを検知する構成］
図４において、本実施の形態では、ガス漏れ検知器が第１のガス漏れ検知器２３と第２のガス漏れ検知器２６とで構成されている。第１のガス漏れ検知器２３は、実施の形態１のガス漏れ検知器９と全く同じである。第１のガス漏れ検知器２３は、本実施の形態では、専ら第１のガス漏れを検知する役割を担う。そのため、第１のガス漏れ検知器２３は、遮断弁２１及び原料ガス供給路４の遮断弁２１より上流側の部分からガスが漏れた場合に、その漏れたガスの濃度を検知しやすいように、遮断弁２１の上方でかつ遮断弁２１の近傍に設置されている。

第２のガス漏れ検知器２６は、第２のガス漏れを検知する役割を担う。第２のガス漏れ検知器２６は、本実施の形態では、原料ガス供給路４に遮断弁２１と原料ガス流量調整器５との間に位置するように設けられた流量計２４で構成されている。流量計２４は原料ガス供給路４を流れる原料ガスの流量を検知してこれを制御器１０に出力する。流量計２４として、例えばマスフローメータが用いられる。ここで、この流量計２４を用いて第２のガス漏れを検知する原理を説明する。

発電時において、制御器１０は、目標発電量に応じて原料ガス流量調整器５を制御して水素生成装置２に供給すべき原料ガスの流量を調整する。この調整は、制御器１０が実際の原料ガスの流量を流量計２４で検知し、その検知した原料ガスの流量に基づいて原料ガス流量調整器５の出力（操作量）を制御することにより行われる。一方、正常時（ガス漏れが発生していない状態）においては、原料供給路４を流れる原料ガスの流量、ひいては流量計２４で検知される原料ガスの流量は、原料ガス流量調整器５の出力（操作量）によって実質的に一義的に定まる。そこで、本実施の形態では、制御器１０は、正常時において、流量計２４で検知される原料ガスの流量を原料ガス流量調整器５の出力（操作量）と対応させて基準原料ガス流量として記憶する。そして、現在の原料ガス流量調整器５の出力（操作量）に対応する基準原料ガス流量に対する、流量計２４で検知される原料ガスの流量の偏差が所定の閾値流量以上である場合には、原料ガス及び原料ガスに由来するガスの流路における流量計２４より下流側の部分からのガス漏れ(以下、第２のガス漏れという)が発生していると判定する。ここで、所定の閾値流量は、例えば、１．０Ｌ／ｍｉｎとされる。この所定の閾値流量は、燃料電池システムの構成、第２のガス漏れの検知精度等に応じて適宜設定することができる。かくして、流量計２４を用いて第２のガス漏れが検知される。

また、本実施の形態では、第１のガス漏れ検知器２３による第１のガス漏れ検知より先に、第２のガス漏れ検知器２６によって第２のガス漏れを検知できるように、第２のガス漏れ検知器２６及び第１のガス漏れ検知器２３のガス漏れ検知条件が設定されている。このガス漏れ検知条件は、実験やシミュレーション等によって適宜決定される。よって、第１のガス漏れ、すなわち遮断弁２１もしくは遮断弁２１より上流からのガス漏れは第１のガス漏れ検知器２３により検知され、かつ第２のガス漏れ、すなわち、遮断弁２１より下流からのガス漏れは第２のガス漏れ検知器２６により検知される。

さらに、本実施の形態では、制御器１０は、第１のガス漏れ及び第２のガス漏れをそれぞれ検知したときには、表示器１５に、第１のガス漏れ異常表示及び第２のガス漏れ異常表示をそれぞれ行うよう構成されている。

また、操作器１４は、第１のガス漏れ異常解除指令及び第２のガス漏れ異常解除指令を入力するための停止ボタン１４ａを備えている。停止ボタン１４ａを操作して、第１のガス漏れ異常解除指令及び第２のガス漏れ異常解除指令がそれぞれ入力されると、第１のガス漏れ異常解除信号及び第２のガス漏れ異常解除信号をそれぞれ制御器１０に出力し、制御器１０は、これらの信号を受け取ると、それぞれ異常解除処理を行って燃料電池システムを復帰させるよう構成されている。

［凍結防止運転に関する構成］
本実施の形態の燃料電池システムは、燃料電池システムの運転に関係する水が流れる水経路の一例である水供給器６と水供給路１６とを加熱する加熱器２７と、筐体１１内の雰囲気の温度を検知する温度検知器２８とを備えている。加熱器２７は、例えば電気ヒータで構成される。加熱器２８の動作は制御器１０によって制御される。温度検知器２８としては、例えば、熱電対、サーミスタ等の温度センサが用いられる。温度検知器２８で検知される温度は制御器１０に出力される。制御器１０は、温度検知器２８で検知される温度が氷点と同一または氷点よりも高い所定の閾値温度以下の場合に、凍結防止運転として、加熱器２７を動作させる。それにより、水供給器６と水供給路１６の水の凍結が防止される。なお、本実施の形態では、加熱器２７は水供給器６と水供給路１６を加熱するように設けられたが、燃料電池システム内の他の水経路、例えば、燃料電池１を冷却する冷却水が流れる冷却水経路（図示せず）または燃料電池１を冷却した冷却水が保有する熱を温水として回収する為の熱回収水経路（図示せず）等をも加熱するように設けてもよい。要するに、燃料電池システム内の水経路の凍結を防止できる箇所を加熱するようにければ良い。

次に以上のように構成された燃料電池システムの特徴的動作としてガス漏れ異常処理と凍結防止運転とを説明する。

［ガス漏れ異常処理］
図５は第１のガス漏れ異常処理の内容を示すフローチャートである。図６は第２のガス漏れ異常処理の内容を示すフローチャートである。

本実施の形態では、制御器１０は、第１のガス漏れを処理する第１のガス漏れ異常処理と第２のガス漏れを処理する第２のガス漏れ異常処理とを並行して行う。第１のガス漏れ異常処理及び第２のガス漏れ異常処理は燃料電池システムの運転中、すなわち、起動処理、発電、及び停止処理のいずれか一つにおいて実行される。

まず、第１のガス漏れ異常処理について説明する。

図５において、まず、制御器１０は、第１のガス漏れを検知したか否か判定する（ステップＳ１１）。具体的には、制御器１０は、第１のガス漏れ検知器２３の出力電圧が所定の閾値以上であると第１のガス漏れ（原料ガス供給路の遮断弁２１より上流側の部分（遮断弁２１を含む）からのガス漏れ）を検知したと判定する。一方、検知器２３の出力電圧が所定の閾値未満であると第１のガス漏れを検知しないと判定する。

第１のガス漏れを検知しない場合（ステップＳ１１でＮＯ）には、再度、ステップＳ１１に戻り、第１のガス漏れ判定処理を実行する。

一方、第１のガス漏れを検知した場合には、制御器１０は、第１のガス漏れ異常処理として、燃料電池システムの停止処理を開始する（ステップＳ１２）。

次に、制御器１０は、表示器１５に対し、第１のガス漏れ異常表示指令を出す(ステップＳ１３)。これにより、表示器１５は第１のガス漏れ異常が生じた旨の表示を行う。これにより、第１のガス漏れ異常、すなわち可燃性ガスの漏れが発生したことがユーザに報知される。その結果、この表示器１５の第１のガス漏れ異常表示を見たユーザは、メンテナンスマンを呼ぶ。

そして、停止処理としての所定の動作が実行され、燃料電池システムの停止処理が完了する。この停止処理おいては遮断弁２１が閉止され、かつ換気ファン１２が動作させられる。

制御器１０は、燃料電池システムの停止処理が完了した後も、換気ファン１２に運転指令を出す（ステップＳ１４）。これにより、換気ファン１２による換気動作を実行する。その結果、実施の形態１で説明したように、遮断弁２１よりも上流の原料ガス供給路４より継続的に漏れた原料ガスが、操作器１４から第１のガス漏れ異常解除信号が入力されるまで、筐体１１内に吸入される外気で希釈されて筐体１１外に排出され、可燃範囲のガス混合気の生成の進行が抑制される。つまり、停止器（操作器１４及び制御器１０）によって換気ファン１２の換気動作が停止されない限り換気動作を実行するので、従来の燃料電池システムの場合よりも安全性を向上することが可能となる。

その後、制御器１０は、操作器１４から第１のガス漏れ異常解除信号が入力されたか否か判定する（ステップＳ１５）。メンテナンスマンは、この間、第１のガス漏れ異常に対してメンテナンス作業を行っているが、それが終了すると、第１のガス漏れ異常解除指令を、操作器１４を操作して入力する。すると、操作器１４は第１のガス漏れ異常解除信号を制御器１０に出力する。

制御器１０は、第１のガス漏れ異常解除信号が入力されていない場合には、第１のガス漏れ異常解除信号が入力されるのを待機する（ステップＳ１５でＮＯでステップＳ１４，Ｓ１５を繰返し実行する）。

一方、第１のガス漏れ異常解除信号が入力された場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）には、制御器１０は、換気ファン１２に運転停止指令を出し（ステップＳ１６）、かつ表示器１５に第１のガス漏れ異常表示解除指令を出す。これにより、換気ファン１２が停止し、かつ表示器１５の第１のガス漏れ異常表示が消える。従って、この第１のガス漏れ異常処理における操作器１４及び制御器１０は、操作者の手動操作により換気ファン１２の換気動作を停止する「停止器」を構成している。また、制御器１０は、燃料電池システムの状態を、起動を許可しない状態（異常停止状態）から燃料電池システムの起動を許可する状態（待機状態）に変更する。これにより、燃料電池システムが復帰する。これにより、メンテナンスマンや使用者により操作器１４を介して運転開始指令が入力された場合、制御器１０は、運転開始指令を出力し、燃料電池システムの起動処理を開始することが可能になる。

以上により、制御器１０は、この第１のガス漏れ異常処理を完了する。なお、上記においては、換気ファン１２の換気動作以外の停止動作の完了をもって停止処理完了としたが、操作器１４からの第１のガス漏れ異常解除信号の入力による換気ファン１２の停止をもって停止処理完了としてもよい。

また、本実施の形態の燃料電池システムは、第１のガス漏れ異常解除指令及び第２のガス漏れ異常解除指令のそれぞれを停止ボタン１４ａを操作して、入力可能な構成としたが、第１のガス漏れ異常解除指令及び第２のガス漏れ異常解除指令を、それぞれ入力するための停止ボタンを個別に設ける形態を採用しても構わない。

また、本実施の形態の燃料電池システムは、操作器１４からの第１の異常解除信号が、換気ファンの換気動作停止指令、及び燃料電池システムの異常停止状態を解除する異常解除指令の両方を含むよう構成されているが、操作器１４に換気動作指令入力用の停止ボタン１４ｂを別途設け、操作者により停止ボタン１４ｂが押下されることで、換気ファン１２の換気動作が停止し、停止ボタン１４ａが押下されることで、表示器のガス漏れ異常が消えるとともに、燃料電池システムの状態が、異常停止状態から待機状態に変更される形態を採用しても構わない。

次に、第２のガス漏れ異常処理について説明する。

図６において、まず、制御器１０は、第２のガス漏れを検知したか否か判定する（ステップＳ３１）。具体的には、本実施の形態では、制御器１０は、第２のガス漏れ検知器２６を構成する流量計２４で検知される原料ガスの流量の基準原料ガス流量に対する偏差が所定の閾値流量以上である場合には、第２のガス漏れを検知したと判定し、流量計２４で検知される原料ガスの流量の基準原料ガス流量に対する偏差が所定の閾値流量未満である場合には第２のガス漏れを検知しないと判定する。

第２のガス漏れを検知しない場合（ステップＳ３１でＮＯ）には、再度、ステップＳ３１に戻り、第１のガス漏れ判定処理を実行する。

一方、第２のガス漏れを検知した場合には、制御器１０は、第２のガス漏れ異常処理として、燃料電池システムの停止処理を開始する（ステップＳ３２）。

次に、制御器１０は、表示器１５に対し、第２のガス漏れ異常表示指令を出す(ステップＳ３３)。これにより、表示器１５は第２のガス漏れ異常、すなわち、遮断弁２１より下流側からのガス漏れが発生した旨の表示を行う。これにより、遮断弁２１より下流側からのガス漏れが発生したことがユーザに報知される。その結果、この表示器１５の第２のガス漏れ異常表示を見たユーザは、メンテナンスマンを呼ぶ。一方、この停止処理おいては、遮断弁２１が閉止され、かつ換気ファン１２が動作する。それ故、漏れたガスは筐体１１内に吸入される外気で希釈されて筐体１１外に排出され、可燃範囲のガス混合気の生成の進行が抑制される。

やがて、換気ファン１２の換気動作が停止され、燃料電池システムの停止処理が完了する。なお、換気ファン１２の上記換気動作による換気量は、第２のガス漏れ異常により漏洩した可燃性ガスが筐体１１内で燃焼下限界未満となるまで低減されると推定される換気量であることが好ましい。この換気量条件は、実験やシミュレーション等によって適宜決定され、決定された換気量条件に基づき換気動作時における換気ファン１２の操作量及び動作時間が適宜設定される。ここで、第２のガス漏れ異常は、遮断弁２１の下流側でのガス漏れであるため、停止処理として遮断弁２１を閉止した後に、可燃性ガスが漏洩する可能性が低い。あるいは、遮断弁２１を閉止後に可燃性ガスの漏れが継続したとしても、最大でも水素生成装置２及び燃料電池１を含む原料ガス経路及び燃料ガス経路内の可燃性ガスが漏洩するだけで、可燃性のガス漏れ量は限定的である。従って、第２のガス漏れ異常処理においては、停止処理において実行される換気ファン１２の換気動作を、操作器１４により停止指令が入力されるまで継続せず、停止処理完了後に換気ファン１２の換気動作を停止し（換言すれば、「停止器」によって換気ファン１２の換気動作が停止されなくても換気ファン１２の換気動作を停止し）、換気ファン１２の電力消費の低減が図られる。これにより、実施の形態１及び２の燃料電池システムのように、可燃性ガスの漏洩が生じた場合に、停止処理として遮断弁２１を閉止した後に可燃性ガス漏洩が継続するか否かに拘わらず、換気ファンの動作を継続する場合に比べ、安全性の低下を抑制しながら燃料電池システムの効率向上が図られる。

なお、第１のガス漏れ異常処理（図５のステップＳ１２以降）と、第２のガス漏れ異常処理（図６のステップＳ３２以降）とは、第１のガス漏れ異常処理の方が、優先される。具体的には、第２のガス漏れ異常処理における停止処理をしている際に、第１の異常が検知された場合、第１の異常処理が優先され、換気ファン１２の換気動作は操作器１４により停止指令が入力されるまで継続される。

次に、制御器１０は、ステップＳ３５において、操作器１４から第２のガス漏れ異常解除信号が入力されたか否か判定する。メンテナンスマンは、この間、第２のガス漏れ異常に対するメンテナンス作業を行っているが、それが終了すると、第２のガス漏れ異常解除指令を、操作器１４を操作して入力する。すると、操作器１４は第２のガス漏れ異常解除信号を制御器１０に出力する。

制御器１０は、第２のガス漏れ異常解除信号が入力されていない場合には、第２のガス漏れ異常解除信号が入力されるのを待機する（ステップＳ３５でＮＯでかつステップＳ３５を繰返し実行する）。

一方、第２のガス漏れ異常解除信号が入力された場合（ステップＳ３５でＹＥＳ）には、制御器１０は、表示器１５に第２のガス漏れ異常表示解除指令を出す。これにより、表示器１５の第２のガス漏れ異常表示が消える。また、制御器１０は、燃料電池システムの状態を、起動を許可しない状態（異常停止状態）から燃料電池システムの起動を許可する状態（待機状態）に変更する。これにより、メンテナンスマンや使用者により操作器１４を介して運転開始指令が入力された場合、制御器１０は、運転開始指令を出力し、燃料電池システムの起動処理を開始することが可能になる。

以上により、制御器１０は、この第２のガス漏れ異常処理が完了する。

なお、第２のガス漏れ異常処理における停止処理をしている際に、第１の異常が検知された場合は、表示器１５においては、第１のガス漏れ異常表示と第２のガス漏れ異常表示とが同時に実行され、燃料電池システムの状態は、メンテナンスマンにより操作器１４より第１のガス漏れ異常解除指令及び第２のガス漏れ異常解除指令の両者が入力されてから起動を許可しない状態（異常停止状態）から起動を許可する状態（待機状態）に変更される。

［凍結防止運転］
凍結防止運転として、制御器１０は、温度検知器２８が検知する温度が氷点と同一または氷点よりも高い所定の閾値温度以下の場合に加熱器２７を動作させる。これにより、水供給器６と水供給路１６の水の凍結が防止される。

ここで、この凍結防止運転と、上述のガス漏れ異常処理との関係について特に説明する。上述のように、本実施の形態では、低温環境下において、筐体１１内の水経路が凍結するのを防止する為に、加熱器２７を用いて水経路を加熱することで凍結を防止する。しかしながら、換気ファン１２が動作している場合は、吸気口１３Ａから外の冷気が筐体１１内に取り込まれて筐体１１内が換気されるので、筐体１１内の雰囲気温度がより低下する。その結果、凍結防止に必要な加熱器２７の消費電力が増加せざるを得ない。つまり、凍結防止運転時に換気ファン１２の換気動作が実行されると、燃料電池システムの効率が低下してしまう。しかしながら、本実施の形態の燃料電池システムは、可燃性ガスの漏れが検知されたとしても、遮断弁２１より下流側の可燃性ガス経路からのガス漏れである場合には、操作器１４より停止指令が入力されるまで換気ファン１２の換気動作を継続させず、停止処理の完了後に換気ファン１２を停止させるので、凍結防止運転時に換気ファン１２の換気動作は実行されず、加熱器２７の消費電力を低減することができる。つまり、本実施の形態の燃料電池システムは、遮断弁閉止後に可燃性ガスの漏洩が継続するか否かに拘わらず、換気ファンの動作を継続する実施の形態１及び２の燃料電池システムに比べ、凍結防止運転に要する消費電力が低減され、燃料電池システムの効率を向上することができる。

次に、本実施の形態における第２のガス漏れ検知器２６の変形例を説明する。

［変形例１］
図７は本実施の形態における第２のガス漏れ検知器２６の変形例を示すブロック図である。

図７に示すように、本変形例では、第２のガス漏れ検知器２６が圧力計２５で構成されている。圧力計２５は原料ガス供給路４の原料ガスの圧力を検知してこれを制御器１０に出力する。圧力計２５として、例えば、歪抵抗等の感圧素子を用いた圧力センサが用いられる。

また、本変形例では、オフガス遮断弁２２が、オフガス供給路１８に設けられている。オフガス遮断弁２２はその開放及び閉止により、オフガス供給路１８上のガスの流通を許容及び遮断する。オフガス遮断弁２２の動作は制御器１０によって制御される。

次に、圧力計２５とオフガス遮断弁２２とを用いて第２のガス漏れを検知する原理を説明する。

制御器１０は、まず、原料ガス供給路４上の遮断弁２１を開放し、オフガス供給路１８上のオフガス遮断弁２２を閉止する。すると、原料ガス供給源から供給される原料ガスの供給圧（通常、大気圧に対して正圧であり、例えば原料ガスが都市ガス１３Ａである場合には約＋２ｋＰａ。）が、原料ガス及び原料ガス由来のガス経路（以下、可燃性ガス経路という）における、原料ガス供給路４から、水素生成装置２、及び燃料電池１を含んでオフガス遮断弁２２に渡る区間に掛かる。次に、制御器１０は、遮断弁２１を閉止する。もし、遮断弁２１とオフガス遮断弁２２との間の可燃性ガス経路からのガス漏れがない場合には、圧力計２５では原料ガスの供給圧と同じ圧力が検知されるはずである。一方、遮断弁２１とオフガス遮断弁２２との間の可燃性ガス経路からのガス漏れが発生している場合には、圧力計２５では原料ガスの供給圧より低い圧力が検知されるはずである。そこで、本変形例では、制御器１０には、原料ガスの供給圧（正確には供給圧に圧力検知誤差を加算したもの）に相当する所定の閾値圧力が設定されており、制御器１０は、圧力計２５により検知される圧力が所定の閾値圧力より低い場合は、可燃ガス経路の遮断弁２１より下流側の部分からのガス漏れ、すなわち、第２のガス漏れが発生していると判定し、圧力計２５により検知される圧力が所定の閾値圧力以上の場合は、可燃ガス経路の遮断弁２１より下流側の部分からのガス漏れ、すなわち、第２のガス漏れは発生していないと判定する。かくして、圧力計２５とオフガス遮断弁２２とを用いて第２のガス漏れが検知される。

上述の所定の閾値圧力として、ここでは、１ｋＰａの圧力値が設定される。但し、この所定の閾値圧力は必ずしも１ｋＰａである必要はなく、燃料システムの構成やガス漏れ検知精度に合わせて設定すればよい。

この第２のガス漏れ検知器２６を用いる場合には、オフガス遮断弁２２及び遮断弁２１を閉止する必要があるので、燃料電池システムの運転中に連続的にガス漏れ検知を行うことはできない。そこで、本変形例では、燃料電池システムの発電運転以外の起動処理及び停止処理の少なくともいずれか一方においてガス漏れ検知が実行される。

なお、第２のガス漏れを検知するために、オフガス供給路１８上に設置したオフガス遮断弁２２を利用したが、これに限らず、可燃性ガス経路の圧力計２５より下流側の可燃性ガス経路であれば、いずれの開閉弁を利用してもよい。

なお、本実施の形態における燃料電池システムでは、第２のガス漏れ検知器２６として、流量計２４又は圧力計２５を用いたが、必ずしもこの２つである必要はなく、遮断弁２１よりも下流の可燃性ガス経路からの筐体１１内へのガス漏れを検知することが可能であれば、他の検知器を用いてもよい。例えば、燃料電池１で発電した電圧を検知する電圧検知器（図示せず）や、燃焼器３での燃焼の失火を検知する失火検知器（図示せず）、燃焼器３での燃焼排ガス中に含まれる一酸化炭素を検知するＣＯ検知器（図示せず）、または改質器（図示せず）の温度を検知する改質温度検知器（図示せず）を第２のガス漏れ検知器２６として用いてもよい。

これは、原料ガスが通常通り供給されているにもかかわらず、電圧検知器による検知電圧が閾値電圧より低い場合は、水素生成装置２や燃料ガス経路１７より燃料ガスが漏洩し、燃料電池１に供給される燃料ガス流量が異常に低下している可能性が想定される。また、失火検知器が燃焼器３での失火を検知した場合は、原料ガス供給路４から燃焼器３に至るまでの可燃性ガス経路においてガス漏れが生じ、燃焼器３に供給される可燃ガスの流量が低下している可能性が想定される。また、ＣＯ検知器で検知されるＣＯ濃度が濃度閾値以上である場合、原料ガス供給路４から燃焼器３に至るまでの可燃ガス経路においてガス漏れが生じ、燃焼器３に供給される可燃性ガスの流量が低下している可能性が想定される。また、燃料電池システムの発電運転時において改質温度検知器の検知温度が所定の下限温度以下になった場合、原料ガス供給路４から燃焼器３に至るまでの可燃性ガス経路においてガス漏れが生じ、燃焼器３に供給される可燃性ガスの流量が低下している可能性が想定される。また、燃料電池システムの起動処理において、改質温度検知器の検知温度が改質反応に必要な所定温度にまで上昇すると想定される所定時間を経過しても、この所定温度にまで上昇しない場合、原料ガス供給路４から燃焼器３に至るまでの可燃性ガス経路においてガス漏れが生じ、燃焼器３に供給される可燃性ガス流量が低下している可能性が想定される。

従って、失火検知器（図示せず）、燃焼器３での燃焼排ガス中に含まれる一酸化炭素を検知するＣＯ検知器（図示せず）、または改質器（図示せず）の温度を検知する改質温度検知器（図示せず）を設け、これらの検知器の検出値に対して閾値を適宜設定することにより第２のガス漏れ検知として利用することが可能である。

なお、本実施の形態において、実施の形態１の変形例１のように、燃料電池システムの停止状態においてガス漏れ異常処理を実行してもよい。

（実施の形態４）
実施の形態１乃至３（変形例を含む）では、燃料電池システムが水素生成装置２を備える形態を例示したが、本発明では、燃料電池システムが水素生成装置２を必ずしも備える必要はない。本発明の実施の形態４は、燃料電池システムが、水素生成装置２に代えて、燃料ガス源より燃料ガスが供給される形態を例示するものである。

図８は本発明の実施の形態４に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。

図８に示すように、本実施の形態の燃料電池システムは、上述の通り、実施の形態１の燃料電池システムと比較すると、水素生成装置２に代えて、燃料ガス源より供給された水素を含む燃料ガスを用いて燃料電池が発電するよう構成されている点が主に異なる。以下、この相違点を中心に説明する。

本実施の形態では、燃料ガス供給源として燃料ガス貯蔵器４１が筐体１１の内部に配置されている。燃料ガス貯蔵器４１は、密閉容器の中に大気圧に対して正圧の燃料ガスが封入されていて、その開口を開放すると、密閉容器から大気圧に対して正圧の供給圧を有する燃料ガスが外部に流出するように構成されている。このような燃料ガス貯蔵器４１として、例えば、水素ボンベ、あるいは水素吸蔵合金を内蔵するタンク等が用いられる。燃料ガス貯蔵器４１に貯蔵された燃料ガスは、燃料ガス供給路１７を通じて燃料電池１内の燃料ガス流路１ａに供給される。燃料ガス供給路２１には上流側から順に遮断弁２１と燃料ガス流量調整器４２とが設けられている。遮断弁２１はその開放及び閉止により燃料ガス供給路１７上の燃料ガスの流通を許容及び遮断する。遮断弁２１は、例えば、開閉弁で構成される。また、燃料ガス流量調整器４２は、燃料ガス供給路１７上の燃料ガスの流量を調整するもので、本実施の形態では、供給圧を有する燃料ガス供給源からの燃料ガスの圧力を減圧して、流量を調整するための流量調整弁で構成される。

ここで、実施の形態１では、遮断弁２１及び原料ガス調整器５が燃料ガス源である水素生成装置２の上流側に設けられているが、本実施の形態では、遮断弁２１及び燃料ガス流量調整器４２が燃料ガス供給源である燃料ガス貯蔵器４１の下流に設けられている。しかし、本実施の形態の遮断弁２１は、燃料電池１を経由する可燃性ガスの流通を許容及び遮断するという点で実施の形態１の遮断弁２１と同様に機能する。また、本実施の形態の燃料ガス流量調整器４２は、燃料電池１を経由して流通する可燃性ガスの流量を調整するという点で実施の形態１の原料ガス流量調整器５と同様に機能する。従って、これらの重複する説明を省略する。なお、本実施の形態では、筐体１１内の燃料ガス供給路１７上に単一の遮断弁２１が設けられるよう構成されているが、筐体１１内の燃料ガス供給路１７上に複数の遮断弁を設ける形態を採用した場合、遮断弁２１は、燃料電池システムの発電運転停止時に閉止される上記遮断弁のうち最上流の遮断弁として定義される。

また、本実施の形態では、実施の形態１（図１）における水素生成装置２に付随して設けられた燃焼器３に代えて、独立した燃焼器４３が筐体１１の内部に設けられている。燃焼器４３は、燃料電池１の燃料ガス流路１ａから排出されるオフガスを、オフガス供給路１８を通じて供給され、かつ燃焼空気供給器７から燃焼空気を、燃焼空気供給路１９を通じて供給される。そして、オフガスを、燃焼空気を用いて燃焼させる。この燃焼によって発生した燃焼排ガスは、燃焼排ガス経路４４を通じて筐体１１の外部に排出される。

また、筐体１１の内部には、燃料電池１を冷却するための冷却システムが設けられている。この冷却システムは、燃料電池１を通るように形成された冷却水経路４５と冷却装置４６とを備えている。冷却装置４６は、冷却水経路４５に冷却水を通流させるとともに燃料電池１を冷却して昇温した冷却水を放熱させてこれを冷却するよう構成されている。この構成により、燃料電池１が冷却される。なお、本実施の燃料電池システムにおいては、燃焼ガス供給源としての燃料ガス貯蔵器４１は、筐体１１内部に設けられているが、筐体１１外部に設けられていてもよい。なお、この際、遮断弁２１は、筐体１１内部に設けられる。

これ以外のハードウエアの構成は、実施の形態１の燃料電池システムと同様である。従って、燃料電池システムの制御シーケンスも実施の形態１の制御シーケンスと同様に構成されている。それ故、その重複する説明を省略する。

なお、上記のように構成される本実施の形態の燃料電池システムにおいて、「可燃性ガス経路」は、燃料ガス経路１７、燃料電池１内の燃料ガス流路１ａ、オフガス供給路１８より構成される。また、上記燃料ガス源は、「可燃性ガス経路」を流れる可燃性ガスを供給する、正圧の供給圧を有する可燃性ガス源の一例である。

以上のように構成された本実施の形態の燃料電池システムでは、運転時においては、遮断弁１が開放されて、燃料ガス貯蔵器４１から燃料ガスが燃料電池１に供給されて発電が行われ、オフガスが燃焼器４３で燃焼されて筐体１１の外部に排出される。そして、運転中にガス漏れ検知器９が可燃性ガスの漏れを検知すると、実施の形態１と同様のガス漏れ異常処理が行われる。これにより、実施の形態１と同様の効果が得られる。

なお、本実施の形態の燃料電池システムを、実施の形態２又は３（変形例を含む）の燃料電池システムに適用してもよい。本実施の形態の燃料電池システムを実施の形態３の燃料電池システムに適用する場合には、図７の加熱器２７は、例えば、冷却水経路４５を加熱するように設ければよい。

（その他の変形例）
［上記実施の形態２乃至４（変形例を含む）の変形例］
上記実施の形態２乃至４（変形例を含む）の燃料電池システムにおいては、「停止器」の形態として、操作者の手動操作によって換気ファンの換気動作を停止する指令が制御器に入力され、当該制御器がその指令に基づいて換気ファンの換気動作を停止する形態を採用した。本変形例の燃料電池システムは、実施の形態２乃至４（変形例を含む）の燃料電池システムにおいて、「停止器」を実施の形態１と同様に換気ファンへの電力供給を、操作者の手動操作により物理的に遮断する形態に代えていることを特徴とし、ガス漏れ異常処理については、実施の形態２乃至４（変形例を含む）の燃料電池システムと同様に実行される。

［上記実施の形態１乃至４（変形例を含む）の変形例１］
上記実施の形態１乃至４（変形例を含む）では、電源電力供給路５３の上流端にプラグ５２が設けられていたが、本変形例では、電源電力供給路５３の上流端は電力遮断器５１である。図９に示すように、この電力遮断器５１は商用電源に接続された分電盤５４に電気配線により接続されている。この分電盤５４には、操作により電源電力供給路５３と商用電源との間を遮断及び接続するブレーカ５４ａが設けられている。このブレーカ５４ａを操作することにより、換気ファン１２への動作電力の供給を停止して換気ファン１２の換気動作を停止させることができる。但し、この分電盤５４及びブレーカ５４ａは、本変形例の燃料電池システムの構成要素ではない。しかしながら、このブレーカ５４ａを操作して換気ファン１２の換気動作を停止させるステップは、本発明の燃料電池システムの運転方法における「操作者の手動操作により換気ファンの換気動作が停止される」ステップに相当する。このように本発明の実施の形態の燃料電池システムは、燃料電池システムの構成要素ではない要素（例えばブレーカ５４ａ）を操作者が操作して換気ファン１２の換気動作を停止させるよう構成されていてもよい。なお、本変形例においては、電力遮断器５１を省略してもよい。

［上記実施の形態１乃至４（変形例を含む）の変形例２］
上記実施の形態１乃至４（変形例を含む）において、燃料電池の発電停止時に制御器１０によって遮断される最上流の遮断弁が、筐体１１の内部に配置されている。しかしながら、本変形例の燃料電池システムは、燃料電池の発電停止時において制御器１０の制御により遮断される遮断弁が筐体１１の外部に配設されることを特徴とし、ガス漏れ異常停止処理については、上記実施の形態１乃至４（変形例を含む）と同様に実行される。

これは、可燃性ガス漏れが発生した場合に、筐体１１外に設けられた遮断弁を閉止制御しても閉まらない場合があり、このような場合においては、筐体１１内の可燃性ガス経路でガス漏れが継続する可能性があるため、実施の形態１乃至４（変形例を含む）の燃料電池システムのガス漏れ異常処理を実行することで同様の効果が得られるからである。

［以上の実施の形態及び変形例についての変形例］
本変形例の燃料電池システムは、上述に記載の実施の形態及び変形例の燃料電池システムにおいて、可燃性ガスのガス漏れ異常による異常停止（第１の停止）と異なる停止（第２の停止）では、「停止器」によって換気ファン１２の換気動作が停止されなくても制御器が換気ファン１２の換気動作を停止するよう構成されていることを特徴とする。
このように構成されることで、第２の停止では、換気ファンの換気動作に伴う電力消費が抑制されるので、換気ファンの動作を継続する場合に比べ、安全性の低下を抑制しながら燃料電池システムの効率向上が図られる。

ここで、上記特徴の具体例として、少なくとも以下の２形態が例示される。第１の形態は、上記第２の停止では、停止処理中において換気ファン１２の換気動作が実行され、停止処理の完了迄には上記換気動作が停止されることを特徴とする。なお、本形態では、発電運転中においては、換気ファンの換気動作は実行しても、しなくてもいずれであっても構わない。第２の形態としては、発電運転中においては、換気動作を実行し、第２の停止では、停止処理において換気ファン１２の換気動作を実行しないことを特徴とする。
なお、上記「第２の停止」とは、「通常停止」及び「可燃性ガスのガス漏れ異常と異なる異常による異常停止」の少なくともいずれか一方である。

ここで、上記「通常停止」とは、可燃性のガス漏れに例示されるような燃料電池システムの異常により実行される異常停止と異なる停止として定義される。具体的には、操作者により操作器を介して発電停止指令が指示され、燃料電池システムの発電運転が停止される場合や、予め設定された燃料電池システムの発電運転の停止予定時刻になることで実行される停止等が挙げられる。

また、上記「可燃性ガスのガス漏れ異常と異なる異常による異常停止」とは、具体的には、燃料電池システムの出力電圧異常（電圧過上昇、電圧過下降）、燃料電池システムの排熱を回収する熱媒体の温度異常等が例示される。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明の燃料電池システムは、従来の燃料電池システムよりも、可燃性ガス漏れが生じた場合に、安全性が向上する。従って、家庭用、自動車等で用いられる燃料電池システムとして有用である。

１、３１ 燃料電池
２、３２ 水素生成装置
３ 燃焼器
４、３８ 原料ガス供給路
５ 原料ガス流量調整器
６ 水供給器
７ 燃焼空気供給器
８ 酸化剤ガス供給器
９ ガス漏れ検知器
１０ 制御器
１１、３４ 筐体
１２ 換気ファン
１３Ａ 吸気口
１３Ｂ 排気口
１４ 操作器
１４ａ 停止ボタン
１４ｂ 停止ボタン
１５ 表示器
１６ 水供給路
１７ 燃料ガス供給路
１８ オフガス供給路
１９ 燃焼空気供給路
２０ 酸化剤ガス供給路
２１、３９ 遮断弁
２２ オフガス遮断弁
２３ 第１のガス漏れ検知器
２４ 流量計
２５ 圧力計
２６ 第２のガス漏れ検知器
２７ 加熱器
２８ 温度検知器
２９ 換気ファン異常検知器
３０ 電源回路
３３ 直交変換装置
３５ ファン
３６ 排気口
３７ ガス漏れ検知器
４１ 燃料ガス貯蔵器
４２ 燃料ガス流量調整器
４３ 燃焼器
４４ 燃焼排ガス経路
４５ 冷却水経路
４６ 冷却装置
５１ 電力遮断器
５２ プラグ
５３ 電源電力供給路
５４ 分電盤
５４ａ ブレーカ

Claims (5)

1. 水素を含む燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池内の燃料ガス流路を含む可燃性ガス経路と、前記燃料電池よりも上流の前記可燃性ガス経路上に設けられ、前記燃料電池の発電停止時に遮断される遮断弁と、前記燃料電池、前記可燃性ガス経路、及び前記遮断弁を収納する筐体と、前記筐体内部を換気する換気ファンと、操作者の手動操作により前記換気ファンの換気動作を停止する停止器と、前記筐体内で可燃性ガスの漏れが生じると、前記停止器によって前記換気ファンの換気動作が停止されない限り前記換気動作を実行するよう構成されている制御器とを備える、燃料電池システム。
2. 前記可燃性ガス経路は、正圧の供給圧を有する燃料ガス源より前記燃料電池に供給される燃料ガスが流れる燃料ガス供給路を含み、前記遮断弁は、前記燃料ガス供給路に設けられ、前記制御器は、可燃性ガスの漏れが前記筐体内における前記遮断弁よりも上流の前記可燃性ガス経路からのガス漏れである場合には、前記停止器によって前記換気動作が停止されない限り前記換気動作を継続し、前記可燃性ガスの漏れが前記筐体内における前記遮断弁よりも下流の前記可燃性ガス経路からのガス漏れである場合には、前記停止器によって前記換気動作が停止されなくても前記換気動作を停止するよう構成されている、請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 原料ガスから前記燃料電池の発電に用いられる燃料ガスを生成する水素生成装置を備え、前記可燃性ガス経路は、正圧の供給圧を有する原料ガス源より前記水素生成装置に供給される前記原料ガスが流れる原料ガス供給路を含み、前記遮断弁は前記原料ガス供給路上に設けられ、前記制御器は、可燃性ガスの漏れが前記筐体内における前記遮断弁よりも上流の前記可燃性ガス経路からのガス漏れである場合には、前記停止器によって前記換気動作を停止されない限りは前記換気動作を継続し、前記可燃性ガスの漏れが前記筐体内における前記遮断弁よりも下流の前記可燃性ガス経路からのガス漏れである場合には、前記停止器によって前記換気動作が停止されなくても前記換気動作を停止するよう構成されている、請求項１に記載の燃料電池システム。
4. 水経路と、前記水経路を加熱する加熱器とを備え、前記制御器は、前記水経路の凍結防止運転として前記加熱器を動作させるよう構成されている、請求項２または３に記載の燃料電池システム。
5. 水素を含む燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池内の燃料ガス流路を含む可燃性ガス経路と、前記燃料電池よりも上流の前記可燃性ガス経路上に設けられ、前記燃料電池の発電停止時に遮断される遮断弁と、前記燃料電池、前記可燃性ガス経路、及び前記遮断弁とを収納する筐体と、前記筐体内部を換気する換気ファンと、を備える燃料電池システムの運転方法であって、
   前記筐体内で可燃性ガスの漏れが生じると、操作者の手動操作により前記換気ファンの換気動作が停止されない限り前記換気動作を実行する、燃料電池システムの運転方法。

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