JP5106702B1 - 燃料電池システム - Google Patents

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Abstract

本発明の燃料電池システムは、燃料電池（１０１）と、燃料電池（１０１）を冷却する第１熱媒体が通流する第１熱媒体経路と、第１熱媒体経路内の第１熱媒体を通流させるための第１流量制御器（１０７）と、異常を検知する異常検知器と、異常検知器により異常が検知されて実行される異常停止処理時の方が、通常停止処理時よりも発電停止後の燃料電池（１０１）の冷却量が多くなるよう第１流量制御器（１０７）を制御する制御器（１１０）と、を備える。
【選択図】 図1

Description

本発明は、水素を含む水素リッチなガスと酸素を含む酸化剤ガスとを利用して発電する燃料電池システムに関し、特に、燃料電池システムの異常を検知した場合の停止動作を行うものに関する。
従来から、水素を含む燃料ガスと酸化剤ガスを用いた燃料電池は、発電によって水しか生成しない環境にやさしいクリーンな発電機として、自動車等への応用が検討されている。また、上記発電時の電力を所定の電力負荷に供給するだけでなく、発電時の排熱を回収して蓄熱器に蓄熱し、給湯負荷等に熱を供給することで、高いエネルギー利用効率を実現可能なコジェネシステムとしての応用が検討されている。
ところで、上記燃料電池システムの運転を停止する際に、燃料電池が発電を停止しても、燃料電池自身は、しばらくの間は所定の温度（例えば、約７０℃）を保っている。このため、発電終了後にも燃料電池の保持する熱を有効利用することを目的とした燃料電池システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示されている燃料電池システムでは、燃料電池の発電を停止する際に、燃料電池への燃料ガスの供給及び酸化剤ガスの供給を停止した後も、燃料電池から流出する熱媒体（冷却水）の温度を温度検知器が検知して、所定の閾値（例えば、約６０℃）よりも高い場合には、熱媒体循環手段（ポンプ）を動作させて、燃料電池の保持する熱を熱媒体で回収し、所定の閾値よりも低くなった場合には、熱媒体循環手段の運転を停止するように制御されている。
特開２００２−３７４６７６号公報
ところで、システムが異常停止すると、その後メンテンス作業が必要な場合があるが、その場合、メンテナンス作業者が火傷等をしない程度までより早く降温させることが求められる。しかしながら、上記特許文献１に記載の燃料電池システムの停止処理中における冷却動作は、上記要求に対して何ら考慮されてない。
本発明は、以上の課題を鑑みてなされたものであり、停止処理を実行する場合の状況に応じて燃料電池の冷却動作が実行される燃料電池システム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、本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池を冷却する第１熱媒体が通流する第１熱媒体経路と、前記第１熱媒体経路内の第１熱媒体を通流させるための第１流量制御器と、異常を検知する異常検知器と、前記異常検知器により異常が検知されて実行される異常停止処理時の方が、通常停止処理時よりも発電停止後の前記燃料電池の冷却量が多くなるよう前記第１流量制御器を制御する制御器と、を備える。
これにより、燃料電池システムに異常が発生した場合に通常の停止処理よりも燃料電池の冷却量が増加するため、燃料電池の低温化が促進され、メンテナンス作業により速やかに移行することができる。
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記制御器は、前記異常停止処理時の方が前記通常停止処理時よりも、前記燃料電池の冷却量が多くなるよう前記第１流量制御器の動作時間及び操作量の少なくともいずれか一方を制御してもよい。
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記制御器は、前記通常停止処理時の方が前記異常停止処理時よりも、前記燃料電池の温度が高い状態で運転開始を許可してもよい。
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記制御器は、前記異常停止処理時は、前記燃料電池の温度に拘わらず強制的に前記第１流量制御器の操作量を所定値よりも増加するよう制御してもよい。
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記制御器は、前記通常停止処理時は、前記燃料電池の温度に基づいて前記第１流量制御器の操作量を制御することで前記燃料電池を冷却し、前記異常停止処理時は、前記燃料電池の温度に拘わらず強制的に前記第１流量制御器の操作量を所定値よりも増加するよう制御してもよい。
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記制御器は、前記異常停止処理時は、前記燃料電池の温度を考慮して前記第１流量制御器の操作量を制御する第１の冷却工程と、前記燃料電池の温度に拘わらず強制的に前記第１流量制御器の操作量を所定値よりも増加する第２の冷却工程を実行してもよい。
また、本発明に係る燃料電池システムは、原料を用いて、前記燃料電池に供給する水素含有ガスを供給する水素生成装置を備え、前記制御器は、異常停止処理時の燃料電池の冷却動作は、少なくとも前記水素生成装置の原料パージ完了まで継続してもよい。
また、本発明に係る燃料電池システムは、前記燃料電池の発電停止後、封止された前記燃料電池の反応ガス経路内の圧力低下に伴い前記経路内にガスを補給する補圧動作を実行するよう構成されており、前記制御器は、前記異常停止処理時の方が、前記通常停止処理時よりも補圧動作の頻度を増加してもよい。
また、本発明に係る燃料電池システムは、前記燃料電池の排熱を回収する第２熱媒体を蓄える蓄熱器と、前記第２熱媒体が循環する第２熱媒体経路と、前記燃料電池の排熱を回収した前記第２熱媒体が、前記蓄熱器をバイパスするするバイパス経路と、を備え、前記制御器は、前記異常停止処理時の前記燃料電池の冷却動作において、前記蓄熱器をバイパスするバイパス経路に切替えてもよい。
また、本発明に係る燃料電システムでは、前記制御器は、前記異常検知器が機器故障、ガス漏れ異常を検知すると、前記通常停止処理時よりも発電停止後の前記燃料電池の冷却量が増加するよう前記第１流量制御器を制御してもよい。
また、本発明に係る燃料電システムでは、前記制御器は、前記異常検知器によりメンテナンスが不要な第１の異常を検知して実行される異常停止処理時よりも、メンテナンスが必要な第２の異常を検知して実行される異常停止処理時の方が、前記燃料電池の冷却量が多くなるよう前記第１流量制御器を制御してもよい。
これにより、異常の内容に応じて適切に冷却動作を実行し、メンテナンス作業への移行を迅速化させるとともに燃料電池システムの起動性の低下を抑制することが可能になる。
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記制御器は、前記第１の異常による異常停止処理時の方が、前記第２の異常による異常停止処理時よりも、前記燃料電池の温度が高い状態で運転開始を許可してもよい。
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記制御器は、前記第２の異常による異常停止処理時は、前記燃料電池の温度に拘わらず強制的に前記第１流量制御器の操作量を所定値よりも増加するよう制御してもよい。
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記制御器は、前記第１の異常による異常停止処理時は、前記燃料電池の温度に基づいて前記第１流量制御器の操作量を制御することで前記燃料電池を冷却し、前記第２の異常による異常停止処理時は、前記燃料電池の温度に拘わらず強制的に前記第１流量制御器の操作量を所定値よりも増加するよう制御してもよい。
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記制御器は、前記第２の異常による異常停止処理時は、前記燃料電池の温度を考慮して前記第１流量制御器の操作量を制御する第１の冷却工程と、前記燃料電池の温度に拘わらず強制的に前記第１流量制御器の操作量を所定値よりも増加する第２の冷却工程を実行してもよい。
また、本発明に係る燃料電池システムでは、原料を用いて、前記燃料電池に供給する水素含有ガスを生成する水素生成装置を備え、前記制御器は、前記第２の異常による異常停止処理時の前記燃料電池の冷却動作を、少なくとも前記水素生成装置の原料パージ完了まで継続してもよい。
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記燃料電池の発電停止後、封止された前記燃料電池の反応ガス経路内の圧力低下に伴い前記経路内にガスを補給する補圧動作を実行するよう構成されており、前記制御器は、前記第２の異常により異常停止処理時の方が、前記第１の異常による異常停止処理時よりも補圧動作の頻度を増加してもよい。
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記燃料電池の排熱を回収する第２熱媒体を蓄える蓄熱器と、前記第２熱媒体が循環する第２熱媒体経路と、前記燃料電池の排熱を回収した前記第２熱媒体が、前記蓄熱器をバイパスするするバイパス経路と、を備え、前記制御器は、前記第２の異常による異常停止処理時の前記燃料電池の冷却動作では、前記蓄熱器をバイパスするバイパス経路に切替えてもよい。
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記第１の異常は、前記第１熱媒体の温度異常及び前記第１流量制御器の異常の少なくともいずれか一方の異常であってもよい。
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記第２の異常は、機器故障、ガス漏れ異常、及び前記制御器の過昇温異常の少なくともいずれか１以上の異常であってもよい。
また本発明に係る燃料電池システムでは、原料を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質器を加熱する燃焼器と、燃焼器に燃焼空気を供給する燃焼空気供給器と、を有する水素生成装置を備え、前記制御器は、前記異常検知器により前記水素生成装置の異常以外の燃料電池に関係する異常が検知され実行される異常停止処理においては、通常停止処理時よりも前記燃料電池の冷却量が増加するよう前記第１流量制御器を制御するとともに、前記改質器の冷却量は前記通常停止処理時と同等になるよう前記燃焼空気供給器を制御してもよい。
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記制御器は、前記異常検知器が、メンテナンスが不要な前記水素生成装置の異常以外の燃料電池に関係する第１の異常を検知して実行される異常停止処理時は、前記改質器及び前記燃料電池の冷却量が前記通常停止処理時と同等になるよう前記燃焼空気供給器及び前記第１流量制御器を制御し、前記異常検知器が、メンテナンスが必要な前記水素生成装置の異常以外の燃料電池に関係する第２の異常を検知して実行される異常停止処理時は、前記通常停止処理時よりも前記燃料電池の冷却量が増加するよう前記第１流量制御器を制御するとともに、前記改質器の冷却量は前記通常停止処理時と同等になるよう前記燃焼空気供給器を制御してもよい。
また、本発明に係る燃料電池システムでは、原料を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質器を加熱する燃焼器と、燃焼器に燃焼空気を供給する燃焼空気供給器と、を有する水素生成装置を備え、
前記制御器は、前記異常検知器により前記水素生成装置に関係する異常が検知された場合は、前記通常停止処理時よりも前記改質器の冷却量が増加するよう前記燃焼空気供給器を制御するとともに、前記燃料電池の冷却量は前記通常停止処理時と同等になるよう前記第１流量制御器を制御してもよい。
さらに、本発明に係る燃料電池システムでは、前記制御器は、前記異常検知器が、メンテナンスが不要な前記水素生成装置に関係する第１の異常を検知して実行される異常停止処理時は、前記改質器及び前記燃料電池の冷却量が通常停止処理時と同等になるよう前記燃焼空気供給器及び前記第１流量制御器を制御し、前記異常検知器が、メンテナンスが必要な前記水素生成装置に関係する第２の異常を検知して実行される異常停止処理時は、前記通常停止処理時よりも前記改質器の冷却量が増加するよう前記第１流量制御器を制御するとともに、前記燃料電池の冷却量は前記通常停止処理時と同等になるよう前記第１流量制御器を制御してもよい。
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。
本発明に係る燃料電池システムによれば、燃料電池システムに異常が生じた場合に通常の停止処理よりも燃料電池の冷却量が増加するため、燃料電池の低温化が促進され、メンテナンス作業への移行を迅速化させることが可能となる。
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概略構成を示す模式図である。 図２は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。 図３は、図２に示す燃料電池システムの他の構成を示す模式図である。 図４Ａは、本発明の実施の形態２の燃料電池システムにおける通常の停止処理の主な動作を示すフローチャートである。 。図４Ｂは、本発明の実施の形態２の燃料電池システムにおける通常の停止処理の主な動作を示すフローチャートである。 図５は、本発明の実施の形態２の燃料電池システムの通常の停止処理における燃料電池の排熱回収動作を示すフローチャートである。 図６は、本発明における燃料電池システムの運転停止を伴う異常の例を示す表である。 図７は、図２に示す燃料電池システムにおける制御器の記憶部に格納された異常検知による停止処理プログラムの内容を概略的に示すフローチャートである。 図８は、図７に示す異常検知による停止処理プログラムのフローチャートにおける異常停止処理をさらに詳細に示すフローチャートである。 図９は、本発明の実施の形態２の燃料電池システムにおける貯湯制御の概要を示すフローチャートである。 図１０は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。 図１１は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムにおける通常の停止処理の主な動作を示すフローチャートである。 図１２は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムにおける異常停止処理の一例を示すフローチャートである。 図１３は、本発明の実施の形態４の燃料電池システムにおける異常停止処理の一例を示すフローチャートである。 図１４は、本発明の実施の形態５に係る燃料電池システムにおける異常停止処理の一例を示すフローチャートである。 図１５は、本発明の実施の形態６に係る燃料電池システムにおいて実行される補圧処理の一例を示すフローチャートである。 図１６は、本実施の形態７に係る燃料電池システムの異常停止処理を示すフローチャートである。 図１７は、図２に示す燃料電池システムにおける水素生成装置の構成を詳細に示す模式図である。 図１８は、本発明における水素生成装置に関係する異常の例を示す表である。 図１９は、図２に示す燃料電池システムにおける制御器の記憶部に格納された異常検知による停止処理プログラムの内容を概略的に示すフローチャートである。 図２０は、図１９に示す異常停止処理プログラムのフローチャートにおける水素生成装置に関係する異常停止処理をさらに詳細に示すフローチャートである。 図２１は、本発明の実施の形態９に係る燃料電池システムにおける制御器の記憶部に格納された異常検知／停止処理プログラムの内容を概略的に示すフローチャートである。 図２２は、図２１に示す異常検知／停止処理プログラムのフローチャートにおける第１異常停止処理をさらに詳細に示すフローチャートである。 図２３は、本発明の実施の形態１０の燃料電池システムにおける第１異常停止処理の一例を示すフローチャートである。 図２４は、本発明の実施の形態１５に係る燃料電池システムにおける制御器の記憶部に格納された異常検知による停止処理プログラムの内容を概略的に示すフローチャートである。
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、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素のみを抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
（実施の形態１）
［燃料電池システムの構成］
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概略構成を示す模式図である。
図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システム１００は、燃料電池１０１と、燃料電池１０１を冷却する第１熱媒体が通流する第１熱媒体経路５９と、第１熱媒体経路５９内の第１熱媒体を通流させるための第１流量制御器１０７と、異常を検知する異常検知器１１０ａと、異常検知器１１０ａにより異常が検知されて実行される異常停止処理時の方が、通常停止処理時よりも発電停止後の燃料電池１０１の冷却量が多くなるよう第１流量制御器１０７を制御する制御器１１０と、を備える。ここで、本発明において、通常の停止処理とは、燃料電池システム１００の発電運転中において、異常検知器により異常が検知されることで実行される停止処理（異常停止処理）とは異なる停止処理のことを指す。例えば、図示されない電力負荷の電力需要が発電運転を実行する必要のない所定の閾値以下にまで低下することで実行される停止処理や予め設定された停止時刻になることで実行される停止処理等である。
これにより、燃料電池システム１００に異常が発生した場合に通常の停止処理よりも燃料電池１０１の冷却量が増加するため、燃料電池１０１の低温化が促進され、メンテナンス作業により速やかに移行することができる。
燃料電池１０１としては、固体高分子電解質形燃料電池、固体酸化物形燃料電池、リン酸形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池等を用いることができる。また、燃料電池１０１内部には、燃料電池１０１内で発生した熱を回収して、燃料電池１０１を冷却する第１熱媒体が通流する第１熱媒体流路１０１ｃが設けられている。第１熱媒体流路１０１ｃの入口（図示せず）には、第１熱媒体供給経路５１が接続され、第１熱媒体流路１０１ｃの出口（図示せず）には、第１熱媒体排出経路５２が接続されている。なお、本実施の形態１においては、第１熱媒体供給経路５１と第１熱媒体排出経路５２から第１熱媒体経路５９が構成されているが、第１熱媒体経路５９は、第１熱媒体供給経路５１及び第１熱媒体排出経路５２以外の経路（配管）等を有していてもよい。
また、第１流量制御器１０７としては、例えば、第１熱媒体を送出し、かつ、第１熱媒体経路５９を通流する第１熱媒体の流量調節が可能なポンプを用いてもよく、また、第１熱媒体を送出するポンプと流量調整弁とを組み合わせて流量調整を行う流量調節器を用いてもよい。
検知器１３０ａは、燃料電池１０１の状態に関する物理量を検知するセンサであり、例えば、第１熱媒体経路を流れる第１熱媒体の温度検知器、第１熱媒体を貯えるタンクの水位検知器、燃料ガスの流量を計測する燃料ガス流量計、酸化剤ガスの流量を計測する酸化剤ガス流量計、燃料電池システム１００の筐体内の可燃ガスセンサ等が例示される。
異常判定器１１０ａは、本発明の異常検知器を構成するものであり、検知器１４０ａの検出値に基づき各種異常を判定する。なお、燃料電池システム１００の異常のうち検知器の故障については、異常判定器１１０ａが、異常検知器として機能し、上記検知器の故障と異なる異常については、異常判定器１１０ａと当該異常を判定する際の判定対象となる検出値を出力する検知器とが異常検知器として機能する。
本実施の形態の燃料電池システムにおいては、制御器１１０は、異常停止処理時の方が通常停止処理時よりも、燃料電池１０１の冷却量が多くなるよう第１流量制御器１０７の動作時間及び操作量の少なくともいずれか一方を制御してもよい。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムは、制御器が、異常停止処理時の方が通常停止処理時よりも、燃料電池の冷却量が多くなるよう第１流量制御器の動作時間及び操作量の少なくともいずれか一方を制御する態様の一例を示すものである。
［燃料電池システムの構成］
図２は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。なお、図２において、燃料電池システムにおける上下方向を図における上下方向として表している。
図２に示すように、本発明に係る燃料電池システム１００は、燃料電池１０１、水素生成装置１０２、酸化剤ガス供給器１０３、冷却水タンク１０４、第１凝縮水タンク１０５Ａ、第２凝縮水タンク１０５Ｂ、熱交換器（放熱器）１０６、第１ポンプ（第１流量制御器）１０７、第２ポンプ（第２送出器）１０８、貯湯タンク（蓄熱器）１０９、制御器１１０、異常判定器１１０ａ、リモコン１２０、ハウジングからなるパッケージ１１１、及び各検知器１３１〜１４０を備えており、使用者がリモコン１２０を操作することにより、燃料電池システム１００の運転開始及び運転停止を行うことができるように構成されている。パッケージ１１１は、本実施の形態においては、鉛直方向に長く延びるように形成されており、該パッケージ１１１内部には、燃料電池１０１等の各機器が配設されている。
なお、上記異常判定器１１０ａは、本発明の異常検知器を構成するものであり、各検知器１３１〜１４０の検出値に基づき異常を判定する。また、熱交換器１０６は、放熱器の一例であり、熱交換器１０６に代えて、空冷により燃料電池１０１の冷却水を冷却する形態を採用しても構わない。この場合、冷却水の冷却量は、冷却水の放熱器への流入量及び空冷ファンの操作量の少なくともいずれか一方により調整される。
水素生成装置１０２は、改質器、変成器、浄化器（いずれも図示せず）、及びバーナ（燃焼器）１０２ａを有していて、水素生成装置１０２の改質器の原料ガス供給口（図示せず）には、原料ガス供給経路４１の下流端が接続されている。ここでは、原料ガスとして、メタンを主成分とする都市ガスが用いられており、原料ガス供給経路４１の上流端は、都市ガスの配管（図示せず）に接続されている。また、原料ガス供給経路４１には、その上流側から、第１開閉弁７１、ブースターポンプ１１２ａ、流量調整弁１１２ｂ、及び第２開閉弁７２が設けられている。第１開閉弁７１及び第２開閉弁７２は、原料ガス供給経路４１を通流する原料ガスの通流を許可／阻止するように構成されており、例えば、電磁弁等の弁を用いることができる。ブースターポンプ１１２ａは、原料ガス供給経路４１を通流する原料ガスを昇圧するように構成され、流量調整弁１１２ｂは、原料ガス供給経路４１を通流する原料ガスの流量を調整するように構成されていて、ブースターポンプ１１２ａと流量調整弁１１２ｂが、原料ガス供給器１１２を構成する。なお、ここでは、ブースターポンプ１１２ａと流量調整弁１１２ｂが、原料ガス供給器１１２を構成したが、これに限定されず、ブースターポンプ１１２ａのみで、原料ガス供給器１１２を構成してもよい。すなわち、ブースターポンプ１１２ａが、原料ガスの昇圧及び流量調整を行うように構成してもよい。
バーナ１０２ａには、オフ燃料ガス経路４３の下流端が接続されており、燃料電池１０１で使用されなかった余剰の燃料ガスがオフガスとして、バーナ１０２ａに供給されるように構成されている。また、バーナ１０２ａには、カソードパージガス排出経路５０の下流端が接続されており、後述する燃料電池システム１００の起動処理時又は運転停止時に行われる燃料電池１０１のカソードパージ処理によって、掃気された酸化剤ガス流路１０１ｂに存在するガス（以下、カソードパージガスという）が、バーナ１０２ａに供給される。さらに、バーナ１０２ａには、燃焼空気供給経路５６の下流端が接続されており、その上流端には、燃焼空気供給器１１７が接続されている。
これにより、バーナ１０２ａは、図示されない流路を通じて供給された原料ガス（または、燃料電池１０１からオフ燃料ガス経路４３を介して供給されたオフガス、または、燃料電池１０１からカソードパージガス排出経路５０を介して供給されたカソードパージガス）を燃焼空気供給器１１７から燃焼空気供給経路５６を介して供給された燃焼空気によって燃焼させる。なお、燃焼空気供給器１１７としては、例えば、ブロワやシロッコファン等のファン類を使用することができる。
また、水素生成装置１０２の改質器の水供給口（図示せず）には、改質用水供給経路５７の下流端が接続されており、その上流端は、第２凝縮水タンク１０５Ｂの下部に接続されている。また、改質用水供給経路５７の途中には、改質用水供給経路５７を通流する改質用水（凝縮水）の流量を調整する第３ポンプ１１３が設けられている。なお、本実施の形態においては、第２凝縮水タンク１０５Ｂから直接、水素生成装置１０２の改質器に凝縮水を供給する構成としたが、これに限定されず、第１凝縮水タンク１０５Ａから直接、水素生成装置１０２の改質器に供給する構成としてもよく、また、第２凝縮水タンク１０５Ｂに貯えられた凝縮水を冷却水タンク１０４に供給し、冷却水タンク１０４に貯えられている冷却水とともに、水素生成装置１０２の改質器に供給する構成としてもよい。
さらに、水素生成装置１０２の浄化器には、酸化用空気供給路５８の上流端が接続されており、その下流端は、酸化用空気供給器１１６に接続されている。酸化用空気供給器１１６は、浄化器での酸化反応に用いられる空気を供給するように構成されている。なお、酸化用空気供給器１１６としては、例えば、ブロワやシロッコファン等のファン類を使用することができる。
そして、改質器では、バーナ１０２ａで生成された燃焼排ガスの伝熱を利用して、原料ガス供給器１１２から原料ガス供給経路４１を介して供給される原料ガス（メタン）と、第１凝縮水タンク１０５Ａから供給される凝縮水と、を改質反応させることにより、水素リッチな改質ガスを生成する。また、変成器では、改質器で生成された改質ガスを、変成反応させることにより、改質ガスに含まれる一酸化炭素を低減させる。浄化器では、変成器で一酸化炭素が低減された改質ガス中の一酸化炭素を、酸化用空気供給器１１６から酸化用空気供給路５８を介して供給された酸化用空気と反応させることにより、一酸化炭素が１０ｐｐｍ以下にまで低減された燃料ガスが生成される。なお、本実施の形態においては、原料ガスとしてメタンを使用しているが、これに限定されず、エタン、プロパンなどの炭化水素を含むガス、気体のアルコールを含むガス等に例示されるような少なくとも炭素及び水素から構成される有機化合物を含むガスを使用することができる。また、本実施の形態の水素生成装置１０２は、変成器、浄化器を設けるよう構成されているが、これらを設けない形態を採用しても構わない。
また、水素生成装置１０２の浄化器の出口には、燃料ガス供給経路４２の上流端が接続されており、その途中には、三方弁からなる第１切替器７３が設けられ、また、燃料ガス供給経路４２の下流端は、燃料電池１０１の燃料ガス流路１０１ａの上流端に接続されている。具体的には、燃料ガス供給経路４２は、第１燃料ガス供給経路４２ａと第２燃料ガス供給経路４２ｂから構成されていて、第１燃料ガス供給経路４２ａの上流端は、水素生成装置１０２の浄化器の出口と接続されていて、その下流端は、第１切替器７３の第１ポート７３ａと接続されている。また、第２燃料ガス供給経路４２ｂの上流端は、第１切替器７３の第３ポート７３ｃに接続されていて、その下流端は、燃料電池１０１の燃料ガス流路１０１ａの上流端に接続されている。なお、第１切替器７３の第２ポート７３ｂには、燃料電池バイパス経路４４の上流端が接続され、その下流端は、オフ燃料ガス経路４３の途中に接続されている。
燃料ガス供給経路４２の第２燃料ガス供給経路４２ｂの適所には、第２燃料ガス供給経路４２ｂを構成する配管内の圧力を検知する第１圧力検知器１３１と第２燃料ガス供給経路４２ｂを通流する燃料ガス等の流量を検知する第１流量検知器１３２が、それぞれ設けられている。そして、第１圧力検知器１３１及び第１流量検知器１３２は、それぞれ、検知した圧力値及び流量を制御器１１０内の異常判定器１１０ａに出力するように構成されている。第１圧力検知器１３１は、公知の圧力検知器（例えば、ダイアフラム式圧力センサ等）を使用することができ、第１流量検知器１３２は、公知の流量検知器（例えば、熱線式流量センサ等）を使用することができる。
また、燃料電池１０１の燃料ガス流路１０１ａの下流端には、オフ燃料ガス経路４３の上流端が接続されており、その下流端は、水素生成装置１０２のバーナ１０２ａに接続されている。オフ燃料ガス経路４３の燃料電池バイパス経路４４との接続点より上流側には、オフ燃料ガス経路４３を通流する燃料ガス等の通流を許可／阻止するための第４開閉弁７５が設けられている。また、オフ燃料ガス経路４３の燃料電池バイパス経路４４との接続点より下流側には、第１凝縮器１１４が設けられていて、オフ燃料ガス経路４３と第１凝縮器１１４の一次流路１１４ａとが接続されている。第１凝縮器１１４は、水蒸気を凝縮して水に液化することにより、未反応の燃料ガスと水分とを分離するように構成されている。そして、オフ燃料ガス経路４３の第１凝縮器１１４の下流側には、鉛直方向に延びるように形成された第１凝縮水経路４５の上流端が接続されていて、第１凝縮水経路４５の下流端は、第２凝縮水タンク１０５Ｂの上部（ここでは、上端面）に接続されている。さらに、オフガス燃料ガス経路４３の燃料電池バイパス経路４４の接続点よりも下流側には、第７開閉弁７８が設けられている。
これにより、水素生成装置１０２で生成された燃料ガスが、燃料電池１０１の燃料ガス流路１０１ａに供給され、燃料ガス流路１０１ａに供給された燃料ガスは、燃料ガス流路１０１ａを通流する間に、各セルのアノード（図示せず）に供給されて、電気化学反応に供される。また、燃料電池１０１で使用されなかった余剰の燃料ガスは、オフガスとしてオフ燃料ガス経路４３に流入する。オフ燃料ガス経路４３に流入した余剰の燃料ガスは、第１凝縮器１１４の一次流路１１４ａを通流する間に、燃料ガス中に含まれる水蒸気が凝縮され、水に液化される。そして、第１凝縮器１１４で分離された余剰の燃料ガスは、オフガスとしてバーナ１０２ａに供給され、上述したように、バーナ１０２ａで燃焼される。一方、第１凝縮器１１４で分離された水は、第１凝縮水経路４５を介して、第２凝縮水タンク１０５Ｂに供給される。
第２凝縮水タンク１０５Ｂの内部には、水位検知器１３５が設けられている。水位検知器１３５は、タンク内部に貯えられた水の水位を検知し、検知した水位を制御器１１０に出力するように構成されている。
酸化剤ガス供給器１０３は、燃料電池１０１の酸化剤ガス流路１０１ｂに酸化剤ガス（ここでは、空気）を供給することができるように構成されていて、例えば、ブロワやシロッコファン等のファン類を使用することができる。酸化剤ガス供給器１０３には、酸化剤ガス供給経路４６の上流端が接続されていて、その下流端は、燃料電池１０１の酸化剤ガス流路１０１ｂに接続されている。
酸化剤ガス供給経路４６には、その上流側から順に、第３開閉弁７４、酸化剤ガス供給経路４６を構成する配管内の圧力を検知する第２圧力検知器１３３、及び酸化剤ガス供給経路４６を通流する酸化剤ガス等の流量を検知する第２流量検知器１３４が設けられている。第３開閉弁７４は、酸化剤ガス供給経路４６を開閉するように構成されており、例えば、電磁弁等の弁を用いることができる。第２圧力検知器１３３及び第２流量検知器１３４は、それぞれ、検知した圧力値及び流量を制御器１１０の異常判定器１１０ａに出力するように構成されている。第２圧力検知器１３３は、公知の圧力検知器（例えば、ダイアフラム式圧力センサ等）を使用することができ、第２流量検知器１３４は、公知の流量検知器（例えば、熱線式流量センサ等）を使用することができる。
また、酸化剤ガス供給経路４６の第３開閉弁７４と第２圧力検知器１３３との間には、パージガス供給経路４９の下流端が接続されていて、その上流端は、原料ガス供給経路４１の流量調整弁１１２ｂと第２開閉弁７２との間の部分に接続されている。パージガス供給経路４９は、パージガス又は補圧ガスとしての原料ガスが通流するように構成されていて、その途中には、第６開閉弁７７が設けられている。第６開閉弁７７は、パージガス供給経路４９を開閉するように構成されており、例えば、電磁弁等の弁を用いることができる。
燃料電池１０１の酸化剤ガス流路１０１ｂの下流端には、オフ酸化剤ガス経路４７の上流端が接続されていて、その下流端は、燃料電池システム１００の外部に開口されている。オフ酸化剤ガス経路４７の途中には、オフ酸化剤ガス経路４７を開閉する第５開閉弁７６が設けられている。オフ酸化剤ガス経路４７の上流端と第５開閉弁７６との間には、カソードパージガス排出経路５０の上流端が接続されており、その下流端は、上述したように、水素生成装置１０２のバーナ１０２ａに接続されている。また、カソードパージガス排出経路５０には、第９開閉弁８１が設けられている。
また、オフ酸化剤ガス経路４７の第５開閉弁７６より下流側には、第２凝縮器１１５が設けられていて、オフ酸化剤ガス経路４７と第２凝縮器１１５の一次流路１１５ａとが接続されている。第２凝縮器１１５は、オフ酸化剤ガス経路４７を流れるオフ酸化剤ガス中の水蒸気を凝縮して水に液化することにより、燃料電池１０１で使用されなかった余剰のオフ酸化剤ガスと水分とを分離するように構成されている。そして、第２凝縮器１１５の下流側のオフ酸化剤ガス経路４７には、鉛直下方向に延び、第１凝縮水タンク１０５Ａに接続されている。
これにより、酸化剤ガス供給器１０３から、酸化剤ガス供給経路４６を介して、燃料電池１０１の酸化剤ガス流路１０１ｂに酸化剤ガスが供給され、酸化剤ガス流路１０１ｂに供給された酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路１０１ｂを通流する間に、各セルのカソード（図示せず）に供給されて、電気化学反応に供される。また、燃料電池１０１で電気化学反応に使用されなかった余剰の酸化剤ガスは、上記電気化学反応で生成された水とともにオフ酸化剤ガス経路４７に流入する。オフ酸化剤ガス経路４７に流入した余剰の酸化剤ガスは、第２凝縮器１１５の二次流路１１５ｂを通流する間に、酸化剤ガス中に含まれる水蒸気が凝縮され、水に液化される。そして、第２凝縮器１１５より排出された余剰の酸化剤ガスは、オフ酸化剤ガス経路４７を介して第１凝縮水タンク１０５Ａに導入後、第１凝縮水タンク１０５Ａに設けられた排気口より排出され、最終的に燃料電池システム１００外（パッケージ１１１外）に排出される。一方、第２凝縮器１１５で分離された水は、第１凝縮水タンク１０５Ａに供給される。なお、第１凝縮水タンク１０５Ａに供給された水は、所定量貯まると第２凝縮水タンク１０５Ｂに供給される。
そして、燃料電池１０１では、燃料ガス流路１０１ａから各セルのアノードに供給された燃料ガスと、酸化剤ガス流路１０１ｂから各セルのカソードに供給された酸化剤ガスとが、電気化学的に反応して電気と熱が発生する。燃料電池１０１で電気化学反応に使用されなかった余剰の燃料ガスは、オフ燃料ガス経路４３を通流して、第２凝縮水タンク１０５Ｂに貯えられる。
また、燃料電池１０１には、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発生した熱を回収して、燃料電池１０１を冷却するための冷却水（第１熱媒体）が通流する冷却水流路１０１ｃが設けられている。冷却水流路１０１ｃの上流端には、冷却水供給経路５１の下流端が接続されており、その上流端は、冷却水を貯えるための冷却水タンク１０４の下部に接続されている。また、冷却水流路１０１ｃの下流端には、冷却水排出経路５２の上流端が接続されており、その下流端は、冷却水タンク１０４の下端面に接続されている。
冷却水タンク１０４の内部には、水位検知器１３６が設けられている。水位検知器１３６は、タンク内部に貯えられた水の水位を検知し、検知した水位を制御器１１０に出力するように構成されている。なお、冷却水は、燃料電池１０１を冷却する第１熱媒体の一例であり、第１熱媒体としては、不凍液（例：エチレングリーコール含有液）等に例示される他の熱媒体であっても構わない。
冷却水経路（第１熱媒体経路）の適所、例えば、燃料電池１０１内の冷却水流路１０１ｃ以外の冷却水経路に、熱交換器１０６が設けられ、冷却水供給経路５１と熱交換器１０６の一次流路１０６ａとが接続される。本実施の形態では、熱交換器１０６は、その一例として冷却水供給経路５１に設けられている。また、熱交換器１０６は、一次流路１０６ａを通流する冷却水と、後述する二次流路１０６ｂを通流する貯湯水（第２熱媒体）と、の間で熱交換することができるように構成されている。なお、冷却水供給経路５１、熱交換器１０６の一次流路１０６ａ、燃料電池１０１の冷却水流路１０１ｃ、及び冷却水排出経路５２から、冷却水経路（第１熱媒体経路）が構成される。
また、冷却水排出経路５２の上流端近傍には、温度検知器１３７が設けられている。温度検知器１３７は、冷却水経路を通流する冷却水の温度を検知し、検知した温度を制御器１１０に出力するように構成されている。また、本実施の形態においては、温度検知器１３７を熱交換器１０６より下流の冷却水供給経路５１に設け、燃料電池１０１に流入する冷却水流路１０１ｃから排出された冷却水の温度を検知するように構成されている。温度検知器１３７で検知された温度は、制御器１１０に出力するように構成されている。なお、冷却水の温度を検知する温度検知器は、上記構成に限定されず、温度検知器１３７及び温度検知器１３７のいずれか一方でも構わないし、冷却水経路（第１熱媒体経路）上であればいずれの箇所に設けても構わない。
さらに、冷却水経路（ここでは、冷却水供給経路５１）の適所には、冷却水経路を通流する冷却水の流量を調整するための第１ポンプ（第１流量制御器）１０７及び該冷却水経路を通流する冷却水の流量を検知するための第３流量検知器１３８が設けられている。なお、第３流量検知器１３８は、公知の流量検知器（例えば、熱線式流量センサ等）を使用することができる。
また、本発明の第１流量制御器として、ここでは、流量調節が可能なポンプを用いているが、これに限定されず、例えば、図３に示すような構成としてもよい。図３は、図２に示す燃料電池システム１００の他の構成を示す模式図である。なお、図３においては、一部を省略している。
図３に示すように、冷却水経路（ここでは、冷却水排出経路５２）より分岐し、熱交換器１０６をバイパスする熱交バイパス経路２０８を設け、燃料電池１０１を通過後の冷却水が熱交バイパス経路２０８と熱交換器１０６とのそれぞれに流入する流量を調整する流量調整器（例えば、混合弁２０９）と、ポンプとを組合せて、熱交換器１０６に通流する冷却水の流量調整を行う構成を本発明の第１流量制御器として採用してもよい。
これにより、冷却水供給経路５１を通流する冷却水は、熱交換器１０６の一次流路１０６ａを通流する間に、熱交換器１０６の二次流路１０６ｂを通流する貯湯水と熱交換して冷却される。冷却された冷却水は、燃料電池１０１の冷却水流路１０１ｃに供給される。冷却水流路１０１ｃに供給された冷却水は、燃料電池１０１で発生した熱を回収して、燃料電池１０１を冷却する。そして、燃料電池１０１の排熱を回収した冷却水は、冷却水タンク１０４に供給される。
貯湯タンク１０９は、ここでは、鉛直方向に延びるように形成されていて、貯湯タンク１０９の下部には、市水を供給するための水供給路５３が接続されており、貯湯タンク１０９の上部には、貯湯水を利用者に供給するための貯湯水供給路５４が接続されている。また、貯湯水供給路５４には、貯湯水を利用する熱負荷が接続されている（図示せず）。熱負荷としては、例えば、給湯機器、暖房機器や空調機器が挙げられる。
また、貯湯タンク１０９の下端面には、貯湯水経路５５の上流端が接続されていて、その下流端は、貯湯タンク１０９の上部に接続されている。貯湯水経路５５には、上流側から順に第２ポンプ（第２送出器）１０８、第１凝縮器１１４、第２凝縮器１１５、及び熱交換器１０６が設けられていて、貯湯水経路５５は、第１凝縮器１１４の二次流路１１４ｂ、第２凝縮器１１５の二次流路１１５ｂ、及び熱交換器１０６の二次流路１０６ｂとそれぞれ接続されている。
これにより、貯湯水経路５５を通流する貯湯水（第２熱媒体）は、第１凝縮器１１４の二次流路１１４ｂを通流する間に、第１凝縮器１１４の一次流路１１４ａを通流するオフガスと熱交換して加熱され、ついで、第２凝縮器１１５の二次流路１１５ｂを通流する間に、第２凝縮器１１５の一次流路１１５ａを通流する酸化剤ガスと熱交換して加熱される。そして、第２凝縮器１１５の二次流路１１５ｂを通流した貯湯水は、熱交換器１０６の二次流路１０６ｂを通流する間に、熱交換器１０６の一次流路１０６ａを通流する冷却水と熱交換して加熱される。加熱された貯湯水は、貯湯水経路５５を通流して、貯湯タンク１０９の上端部に供給される。このような構成により、貯湯タンク１０９は、下部には市水温度に近い温度の低い水が貯えられ、熱交換器１０６等により高温化した熱媒体が上部に貯えられる、いわゆる積層沸き上げ型の貯湯タンクとなる。
また、燃料電池システム１００は、貯湯水経路５５には熱交換器１０６を通過後の貯湯水の温度を検知する温度検知器１４１と、温度検知器１４１よりも下流側の貯湯水経路５５には、貯湯タンク１０９をバイパスして第１凝縮器１１４よりも上流の貯湯水経路５５に接続する貯湯バイパス経路（第２熱媒体バイパス経路）２０７と、熱交換器１０６を通過後の貯湯水の流入先を貯湯タンク１０９と貯湯バイパス経路２０７との間で切り替える第２熱媒体切替器２０６とを備える。また、燃料電池１０１には、適宜な配線により、インバータ１１８が電気的に接続されていて、燃料電池１０１が発電した直流電流を交流電流に変換し、燃料電池システム１００外の電力負荷に電力を供給するように構成されている。また、インバータ１１８より出力された電流が流れる電路には、系統連系点を介して、系統電源が接続されている（いずれも図示せず）。すなわち、燃料電池１０１の出力電力と系統電源からの電力が、系統連系点で系統連系されている。
また、パッケージ１１１の適所には、吸気口６１及び排気口６２が設けられている。吸気口６１及び排気口６２は、パッケージ１１１内全体に外気が通流するように、なるべく互いに離れて設けられていることが好ましく、排気口６２は、メタンを主成分とする都市ガスや水素等の酸素よりも軽い可燃性ガスが滞留しやすいパッケージ１１１の上部に設けられていることが好ましい。また、排気口６２近傍には、換気ファン１１９が配置されている。なお、換気ファン１１９は、シロッコファンなどのファン類を使用することができる。
これにより、換気ファン１１９によって、吸気口６１から外気が吸気され、吸気された外気が排気口６２から排出される。
燃料電池システム１００のパッケージ１１１内には、可燃性ガスセンサ１４０が設けられている。可燃性ガスセンサ１４０は、燃料電池システム１００（パッケージ１１１）内の可燃性ガス（例えば、原料ガスや水素ガス）の漏れ（濃度）を検知して、検知した可燃性ガスの濃度を制御器１１０に出力するように構成されている。なお、本実施の形態においては、可燃性ガスセンサ１４０は、メタンを主成分とする都市ガスや水素等の酸素よりも軽い可燃性ガスが滞留しやすいパッケージ１１１の上部であって、換気ファン１１９近傍に設けられている。
さらに、パッケージ１１１内には、制御器１１０の制御基板等の温度を検知する温度検知器１３９が設けられている。温度検知器１３９は、検知した温度を制御器１１０に出力するように構成されている。
制御器１１０は、マイコン等のコンピュータによって構成されており、ＣＰＵ等からなる演算処理部、メモリ等からなる記憶部、通信部、及びカレンダー機能を有する時計部を有している（いずれも図示せず）。演算処理部は、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、これを実行することにより、燃料電池システム１００に関する各種の制御を行う。また、演算処理部は、記憶部に記憶されたデータや操作入力部から入力されたデータを処理するが、特に、記憶部から読み出した異常判定プログラムと各検知器１３１〜１４０から入力されたデータ（物理量）とに基づき、燃料電池システム１００の停止を伴う異常が発生しているかを判定する異常判定器１１０ａとしても機能し、異常判定器１１０ａで異常と判定された場合、後述する燃料電池システム１００の停止処理が実行される。
ここで、本明細書において、制御器とは、単独の制御器だけでなく、複数の制御器が協働して燃料電池システム１００の制御を実行する制御器群をも意味する。このため、制御器１１０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１００を制御するように構成されていてもよい。
なお、本実施の形態においては、異常判定器１１０ａが、各検知器１３１〜１４０から入力されたデータ（物理量）に基づき異常であるか否かを判定（異常が発生したか否かを検知）する構成としたが、これに限定されず、各検知器１３１〜１４０がマイコン等の演算器を備えることにより、それぞれが検知する物理量に基づき異常であるか否かを判定する（異常が発生したか否かを検知）構成としてもよい。
また、リモコン１２０は、マイコンで構成された制御部（図示せず）、通信部（図示せず）、表示部１２０ａ、及びキー操作部１２０ｂを有していて、制御部が、通信部等を制御している。また、リモコン１２０は、制御信号を通信部で受信し、これを制御部が処理して表示部１２０ａに伝達する。また、リモコン１２０のキー操作部１２０ｂから入力された操作信号が、リモコン１２０の制御部及び通信部を介して、制御器１１０に送信され、制御器１１０の通信部で受信される。なお、以下の説明では、その説明を簡略化するために、制御器１１０とリモコン１２０との信号のやりとりは、双方の通信部による通信及びリモコン１２０における制御部の処理を省略して記述する。
［燃料電池システムの動作］
次に、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００の起動処理（起動動作）について、図２を参照しながら説明する。なお、以下の動作は、使用者がリモコン１２０を操作することで、制御器１１０が燃料電池システム１００を制御することにより遂行される。
まず、起動処理開始時においては、原料ガス及び酸化剤ガスが酸化剤ガス供給経路４６を通流しないように、第３開閉弁７４、第５開閉弁７６、及び第６開閉弁７７は、それぞれの弁を閉止した状態を維持する。また、一酸化炭素が充分に低減されていない燃料ガスが、燃料電池１０１の燃料ガス流路１０１ａに供給されないように、第１切替器７３は、第１ポート７３ａを第２ポート７３ｂと連通させ、かつ、第３ポート７３ｃを遮断する。ついで、第１開閉弁７１は、その弁を開放し、原料ガス供給経路４１に原料ガスが供給される。
次に、第２開閉弁７２が、その弁を開放する。これにより、原料ガスが、水素生成装置１０２をバイパスして、原料ガス供給器１１２から図示されない流路を介してバーナ１０２ａに供給される。また、燃焼空気が、燃焼空気供給器１１７から燃焼空気供給経路５６を介してバーナ１０２ａに供給される。バーナ１０２ａでは、供給された原料ガスを燃焼空気によって燃焼させ、燃焼排ガスが生成される。生成された燃焼排ガスは、水素生成装置１０２内に設けられた燃焼排ガス経路（図示せず）を通流し、改質器、変成器、浄化器を加熱した後、燃料電池システム１００（パッケージ１１１）の外部に排出される。このとき、燃燃焼排ガスからの伝熱により、水素生成装置１０２の改質器、変成器、及び浄化器が加熱される。
次に、水素生成装置１０２の改質器に、原料ガスが、原料ガス供給器１１２から原料ガス供給経路４１を介して供給され、また、第１凝縮水タンク１０５Ａから改質用水供給経路５７を介して改質用水（凝縮水）が供給される。そして、供給された水が加熱されて水蒸気になり、原料ガスと水蒸気が反応して、水素を含む改質ガスが生成される。生成された改質ガスは、水素生成装置１０２の変成器及び浄化器を通過し、一酸化炭素が低減された、燃料ガスとして水素生成装置１０２より送出される。送出された燃料ガスは、水素生成装置１０２の浄化器の出口から第１燃料ガス供給経路４２ａに導入される。
第１燃料ガス供給経路４２ａに導入された燃料ガスは、第１燃料ガス供給経路４２ａ、燃料電池バイパス経路４４、及びオフ燃料ガス経路４３（正確には、燃料電池バイパス経路４４とオフ燃料ガス経路４３との合流部よりも下流側のオフ燃料ガス経路４３）を通流して、バーナ１０２ａに供給される。バーナ１０２ａに燃料ガスが供給されるようになると、原料ガス供給器１１２からバーナ１０２ａへの水素生成装置１０２をバイパスした直接的な原料ガスの供給が停止される。
次に、水素生成装置１０２の改質器に設けられた温度検知器（図示せず）が、所定の温度（例えば、５００℃）になると、第６開閉弁７７及び第９開閉弁８１は、その弁を開放し、原料ガスが、パージガス供給経路４９及び酸化剤ガス供給経路４６（正確には、酸化剤ガス供給経路４６の第３開閉弁７４よりも下流側の経路）を通流して、燃料電池１０１の酸化剤ガス流路１０１ｂに供給され、燃料電池システム１００の停止期間中に燃料ガス流路１０１ａより電解質を介して酸化剤ガス流路１０１ｂに侵入した水素が、原料ガスによってパージされる（燃料電池システム１００の起動処理時におけるカソードパージ処理）。カソードパージ処理によって、掃気されたカソードパージガス及び原料ガスは、カソードパージガス排出経路５０を通流して、バーナ１０２ａに供給され、燃焼される。そして、少なくともカソードパージ処理開始前に酸化剤ガス流路１０１ｂ内に封入されたガスをバーナ１０２ａに送出させるのに必要な量以上の原料ガスを供給すると、第６開閉弁７７及び第９開閉弁８１は、閉止し、燃料電池システム１００の起動処理時におけるカソードパージ処理を終了する。
そして、水素生成装置１０２の改質器、変成器、及び浄化器に設けられた温度検知器（それぞれ、図示せず）が所定の温度（例えば、改質器が、６００〜６５０℃、変成器が、２００〜２５０℃、浄化器が１３０〜１７０℃）を検知すると、燃料電池システム１００の起動処理を終了し、発電処理（発電動作）に移行開始する。
次に、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の発電処理（発電動作）について説明する。
まず、制御器１１０は、水素生成装置１０２の改質器、変成器、及び浄化器に設けられた温度検知器が検知した温度が、それぞれ所定の温度（例えば、改質器が、６００〜６５０℃内の所定温度、変成器が、２００〜２５０℃内の所定温度、浄化器が１３０〜１７０℃内の所定温度）になると、変成器及び浄化器で一酸化炭素が充分に低減されたと判断して、発電処理開始信号を出力する。
すると、第３開閉弁７４、第４開閉弁７５、及び第５開閉弁７６は、それぞれの弁を開放する。また、第１切替器７３は、第１ポート７３ａを第３ポート７３ｃと連通させ、かつ、第２ポート７３ｂを遮断するとともに、酸化剤ガス供給器１０３の動作を開始させる。
これにより、水素生成装置１０２で生成された燃料ガスが、第１燃料ガス供給経路４２ａ及び第２燃料ガス供給経路４２ｂ（すなわち、燃料ガス供給経路４２）を通流して、燃料電池１０１の燃料ガス流路１０１ａに供給される。また、酸化剤ガス供給器１０３から酸化剤ガスが、酸化剤ガス供給経路４６を通流して、燃料電池１０１の酸化剤ガス流路１０１ｂに供給される。このとき、第１及び第２流量検知器１３２、１３４は、それぞれ、第２燃料ガス供給経路４２ｂ及び酸化剤ガス供給経路４６を通流する燃料ガス及び酸化剤ガスの流量を検知し、検知した流量を制御器１１０に出力する。
そして、燃料電池１０１の燃料ガス流路１０１ａ及び酸化剤ガス流路１０１ｂに供給された燃料ガスと酸化剤ガスは、それぞれ、各セルのアノードとカソードに供給され、電気化学的に反応して水が生成し、電気と熱が発生する。発生した電気は、インバータ１１８によって、直流電流から交流電流に変換され、燃料電池システム１００外の電力負荷に供給される。
燃料電池１０１で使用されなかった余剰の燃料ガスは、オフガスとしてオフ燃料ガス経路４３に供給される。オフ燃料ガス経路４３に供給された余剰の燃料ガスは、第１凝縮器１１４の一次流路１１４ａを通流する間に、燃料ガス中に含まれる水蒸気が凝縮され、水に液化される。そして、第１凝縮器１１４を通過した余剰の燃料ガスは、オフガスとしてバーナ１０２ａに供給され、上述したように、バーナ１０２ａで燃焼される。一方、第１凝縮器１１４で分離された水は、オフ燃料ガス経路４３を介して、第２凝縮水タンク１０５Ｂに供給される。
また、燃料電池１０１で電気化学反応に使用されなかった余剰の酸化剤ガスは、オフ酸化剤ガス経路４７に供給される。オフ酸化剤ガス経路４７に供給された余剰の酸化剤ガスは、第２凝縮器１１５の一次流路１１５ａを通流する間に、酸化剤ガス中に含まれる水蒸気が凝縮され、水に液化される。そして、第２凝縮器１１５を通過した余剰の酸化剤ガスは、第１凝縮水タンク１０５Ａの排気口を介して、最終的に燃料電池システム１００外に排出される。一方、第２凝縮器１１５で分離された水は、オフ酸化剤ガス経路４７を介して、第１凝縮水タンク１０５Ａに供給される。
さらに、第１ポンプ１０７を動作させることで、燃料電池１０１の冷却水流路１０１ｃに、冷却水タンク１０４から冷却水経路（正確には、冷却水供給経路５１）を介して、冷却水が供給される。具体的には、冷却水は、冷却水タンク１０４から冷却水供給経路５１を通流して、熱交換器１０６の一次流路１０６ａに供給される。熱交換器１０６の一次流路１０６ａに供給された冷却水は、熱交換器１０６の一次流路１０６ａを通流する間に、熱交換器１０６の二次流路１０６ｂを通流する貯湯水と熱交換して冷却される。そして、冷却された冷却水は、冷却水供給経路５１を通流して、燃料電池１０１の冷却水流路１０１ｃに供給される。冷却水流路１０１ｃに供給された冷却水は、燃料電池１０１で発生した熱を回収して、燃料電池１０１を冷却する。燃料電池１０１の排熱を回収した冷却水は、冷却水排出経路５２を通流して、冷却水タンク１０４に供給される。
一方、貯湯タンク１０９の下部（ここでは、下端面）から貯湯水経路５５に供給された貯湯水は、第１凝縮器１１４の二次流路１１４ｂ及び第２凝縮器１１５の二次流路１１５ａｂを通流する間に、それぞれ、第１凝縮器１１４の一次流路１１４ａ及び第２凝縮器１１５の一次流路１１５ａを通流する余剰の燃料ガス及び酸化剤ガスと熱交換して、加熱される。加熱された貯湯水は、熱交換器１０６の二次流路１０６ｂに供給され、該熱交換器１０６の二次流路１０６ｂを通流する間に、熱交換器１０６の一次流路１０６ａを通流する冷却水と熱交換して、さらに加熱される。そして、加熱された貯湯水は、貯湯水経路５５を通流して、貯湯タンク１０９の上部に供給され、貯湯水供給路５４から熱負荷に供給される。
次に、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００の通常の停止処理（停止動作）について説明する。なお、ここで言う通常の停止処理とは、燃料電池システム１００の発電運転中において、異常検知器により異常が検知されることで実行される停止処理（異常停止処理）とは異なる停止処理のことを指す。例えば、電力負荷の電力需要が発電運転を実行する必要のない所定の閾値以下にまで低下することで実行される停止処理や予め設定された停止時刻になることで実行される停止処理等である。
また、本発明においては、停止処理（停止動作）を、制御器１１０が停止指令を出力してから、燃料電池システム１００がその停止処理を完了するまでの動作として定義する。なお、燃料電池システム１００の停止処理の完了後は、制御器１１０は動作していて、制御器１１０以外の部分の動作は停止しており、起動要求が発生した場合には、制御器１１０により起動指令が出力され、速やかに起動処理を開始可能な待機状態に移行する。
制御器１１０が停止指令を出力する場合としては、例えば、使用者の操作によりリモコン１２０に設けられた停止ボタンによって停止指令が入力されたとき、または電力負荷の電力需要が所定の閾値以下になった（図示されない負荷電力検知器で検出される負荷電力の電力需要が所定の閾値以下となった）ときに、停止指令を出力する。また、燃料電池１０１の発電の停止は、インバータ１１８の出力をゼロにするとともに、インバータ１１８の出口側の電路を電気的に切り離すことによって行われる。
以下、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００の通常の停止処理（停止動作）について図４Ａ、図４Ｂ及び図５に基づき説明する。図４Ａは、本発明の実施の形態２の燃料電池システムにおける通常の停止処理の主な動作を示すフローチャートである。図４Ｂは、本発明の実施の形態２の燃料電池システムにおける通常の停止処理の主な動作を示すフローチャートである。図５は、本発明の実施の形態２の燃料電池システムの通常の停止処理における燃料電池の排熱回収動作を示すフローチャートである。
まず、図４Ａに示すように、酸化剤ガス供給器１０３の動作を停止し、酸化剤ガス流路１０１ｂへの酸化剤ガスの供給を停止するとともに（ステップＳ１００）、第３開閉弁７４及び第５開閉弁７６を閉鎖し、燃料電池１０１の酸化剤ガス流路１０１ｂを外気と遮断する（ステップＳ１０１）。
また、第１切替器７３は、第１ポート７３ａを第２ポート７３ｂと連通させ、第３ポート７３ｃを遮断するとともに、第４開閉弁７５は、その弁を閉止する（ステップＳ１０２）。これにより、第１切替器７３の第３ポート７３ｃと第４開閉弁７５との間の流路、すなわち、第２燃料ガス供給経路４２ｂ、燃料電池１０１の燃料ガス流路１０１ａ、及びオフ燃料ガス経路４３の第４開閉弁７５までの流路に、燃料ガスが閉じ込められ、外部から燃料ガス流路１０１ａに空気等の混入が抑制され、アノードの劣化を抑制することができる。
また、ブースターポンプ１１２ａ、第３ポンプ１１３及び酸化用空気供給器１１６が停止して、水素生成装置１０２に、原料ガス、改質用水及び酸化用空気の供給が停止される（ステップＳ１０３）。さらに、第１開閉弁７１及び第２開閉弁７２は、その弁を閉止する（ステップＳ１０４）。
これにより、水素生成装置１０２への原料ガス、改質用水及び酸化用空気の供給が停止し、水素生成装置１０２から燃料電池１０１の燃料ガス流路１０１ａへの燃料ガスの供給が停止する。これに伴い、燃料電池１０１からのバーナ１０２ａへのオフガスの供給が停止し、バーナ１０２ａでの燃焼が停止する。上記バーナ１０２ａでの燃焼停止に際しては、消火した後において、バーナ１０２ａの燃焼空間に残存するガスを燃焼空気供給器１１７により供給される空気により筐体１１１外部に排出する動作が実行され、バーナ１０２ａの燃焼停止処理が完了する。そして、上記一連の動作により燃料電池１０１へ燃料ガス及び酸化剤ガスの供給は停止されるので発電も停止する。一方、バーナ１０２ａの燃焼停止後において、燃焼空気供給器１１７により供給された空気により水素生成装置１０２（改質器１６）は空冷され、水素生成装置１０２の温度が時間経過とともに温度低下する。
次に、水素生成装置１０２の改質器（図示せず）に設けられた温度検知器（図示せず）の検知温度（ステップＳ１０５）がカソードパージ温度以下になると（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、第５開閉弁７６、第６開閉弁７７及び第９開閉弁８１を開放するとともに（ステップＳ１０７）、第１開閉弁７１及び第２開閉弁７２を開放し、ブースターポンプ１１２ａの動作を開始する（燃料電池システム１００の停止処理時におけるカソードパージ処理の開始）（ステップＳ１０８）。ここで、カソードパージ温度とは、停止処理時におけるカソードパージ処理時の水素生成装置１０２の温度上昇を加算しても改質器に使用される触媒の耐熱温度未満になる温度（例えば、６００℃）として定義される。なお、停止処理時におけるカソードパージ処理開始時には、水素生成装置１０２の改質器内部は、停止直後に当該内部空間に封止された原料ガスと水蒸気とが残存した状態であるため、停止処理時におけるカソードパージ処理時に原料から炭素が析出する可能性は低くなる。
これにより、原料ガス（パージガス）が、原料ガス供給経路４１からパージガス供給経路４９を通流して、酸化剤ガス供給経路４６（正確には、パージガス供給経路４９と酸化剤ガス供給経路４６との合流部よりも下流側の酸化剤ガス供給経路４６）を介して、燃料電池１０１の酸化剤ガス流路１０１ｂに供給される。そして、酸化剤ガス流路１０１ｂに存在する酸化剤ガスは、パージガスによりパージされ、オフ酸化剤ガス経路４７（正確には、オフ酸化剤ガス経路４７の第５開閉弁７６の上流側の経路）及びカソードパージガス排出経路５０を通流して、バーナ１０２ａに供給される。バーナ１０２ａに供給された酸化剤ガス及び原料ガスは、バーナ１０２ａで燃焼される（ステップＳ１０９）。
そして、上記停止処理時におけるカソードパージ処理が開始されてからの経過時間Ｔ１の測定を行い（ステップＳ１１０）、本経過時間Ｔ１がカソードパージ時間Ｊ１以上になると（ステップＳ１１１でＹｅｓ）、ブースターポンプ１１２ａを停止し、第１開閉弁７１及び第２開閉弁７２を閉止し（ステップＳ１１２）、第５開閉弁７６、第６開閉弁７７及び第９開閉弁８１を閉止する（燃料電池システム１００の停止処理時におけるカソードパージ処理の終了）（ステップＳ１１３）。なお、上記カソードパージ時間は、燃料電池１０１の酸化剤ガス流路１０１ｂ内の酸化剤ガスが少なくとも酸化剤ガス流路１０１ｂから掃気されるのに必要な時間として定義される。
これにより、第３開閉弁７４、第６開閉弁７７、第５開閉弁７６及び第９開閉弁８１により形成される閉流路、すなわち、パージガス供給経路４９の第６開閉弁７７から下流側の経路、酸化剤ガス供給経路４６の第３開閉弁７４から下流側の経路、酸化剤ガス流路１０１ｂ、オフ酸化剤ガス経路４７の第５開閉弁７６、及びカソードパージガス排出経路５０の第９開閉弁８１までの流路（以下、パージガス封止流路）に、パージガスが閉じ込められ、外部から酸化剤ガス流路１０１ｂに空気等の混入が抑制される。
次に、燃料電池システム１００の停止処理時におけるカソードパージ処理が終了した後の上記冷却動作中において、水素生成装置１０２の改質器に設けられた温度検知器は、改質器の温度ｔ１を再検知し（ステップＳ１１４）、検知された温度が、待機可能温度（例えば、５００℃）以下である場合（ステップＳ１１５でＹｅｓ）、燃焼空気供給器１１７は、バーナ１０２ａへの燃焼空気の供給を停止する（ステップＳ１１６）。なお、上記待機可能温度は、燃料電池システム１００が待機状態に移行可能な温度であり、例えば、水素生成装置１０２に原料ガスのみを供給しても炭素析出することのない上限温度として定義される。
一方、燃料電池システム１００の停止処理において、上述の一連の停止処理だけでなく、燃料電池１０１の冷却系統において、所定の冷却動作（排熱回収動作）が並行して実行される。具体的には、図５に示すように、燃料電池１０１の発電を停止した後において、第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８の動作を実行して（ステップＳ２００）、貯湯水は、熱交換器１０６で冷却水と熱交換して、燃料電池１０１が保有している余熱を回収する。
そして、制御器１１０は、改質器に設けられた温度検知器で検知される温度が、カソードパージ温度以下になり、停止処理時におけるカソードパージ処理が開始される場合に（ステップＳ２０１）、第１ポンプ１０７の動作を停止させる（ステップＳ２０２）。そして、停止処理時におけるカソードパージ処理が完了すると（ステップＳ２０３）、第１ポンプ１０７の動作を再開し（ステップＳ２０４）、図４ＢのステップＳ１１５で改質器の温度ｔ１が待機可能温度以下にまで低下したことを確認し（ステップＳ２０５）、図４ＢのステップＳ１１６で燃焼用空気供給器１１７による水素生成装置１０２の冷却動作を停止する際に、併せて第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８の動作を停止させる（ステップＳ２０６）。
そして、上記水素生成装置１０２の待機可能温度までの冷却動作及びこの冷却動作に伴い実行される上記燃料電池の冷却動作が完了すると、燃料電池システム１００は、待機状態に移行する（図４ＡのステップＳ１１７、図４ＢのステップＳ２０７）。なお、この待機状態とは、次の燃料電池システムの運転開始を待機している状態のことであり、例えば、所定の起動要求が発生した場合に、制御器１１０より起動指令が出力され、次の起動処理の実行に移行されるような状態として定義される。なお、上記起動要求の例としては、例えば、電力負荷の電力需要が燃料電池システムの発電出力の下限以上になることや、使用者がリモコン１２０のキー操作部１２０ｂを操作して発電開始要求を行うことが挙げられる。
上記待機状態において、水素生成装置１０２は、燃焼用空気供給器１１７が停止しているため自然放冷されるが、その際に、図４Ａに示すように水素生成装置１０２の改質器に設けられた温度検知器が改質器の温度ｔ１を再度検知し（ステップＳ１１８）、検知した温度ｔ１が上記待機可能温度よりも低いＦＰパージ温度（例えば、３００℃）以下になった場合（ステップＳ１１９）、第１開閉弁７１、第２開閉弁７２、及び第７開閉弁７８は、それぞれの弁を開放し、ブースターポンプ１１２ａが起動する（水素生成装置１０２に対するパージ処理（ＦＰ（Ｆｕｅｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）パージ処理）の開始）（ステップＳ１２０）。これにより、原料ガス供給器１１２から水素生成装置１０２に原料ガス（パージガス）が供給され、水素生成装置１０２内に設けられた改質器等の反応器に存在する水蒸気等のガスが原料ガスによりパージされ、水素生成装置１０２より掃気され、バーナ１０２ａに送出される。バーナ１０２ａに送出されたガスは、バーナ１０２ａで燃焼される（ステップＳ１２１）。このＦＰパージ処理により、水素生成装置１０２内で、水蒸気が結露して、改質触媒等の触媒が劣化するのを抑制することができる。なお、上記第２パージ温度は、水素生成装置１０２に対する上記ＦＰパージ処理時のバーナ１０２ａでの燃焼動作による改質器の温度上昇分を加算しても、改質器内の原料ガスが炭素析出しない温度として定義される。
そして、上記ＦＰパージ処理を開始してからの経過時間Ｔ２を計測し（ステップＳ１２２）、この経過時間Ｔ２がＦＰパージ時間Ｊ２以上になると（ステップＳ１２３）、ブースターポンプ１１２ａを停止し、第１開閉弁７１、第２開閉弁７２及び第７開閉弁７８を閉止する（ＦＰパージ処理の終了）（ステップＳ１２４）。なお、上記ＦＰパージ時間は、少なくとも水素生成装置１０２内の水蒸気が掃気されるのに必要な時間として定義される。
このように、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００では、正常な状態で運転停止に移行する場合においては、少なくとも燃料電池１０１の機能を保護する程度の停止処理（例えば、燃料電池システム１００の停止処理時におけるカソードパージ処理）を実行し、速やかに待機状態に移行するように構成されている。また、冷却動作を実行するにしても、水素生成装置１０２が再起動可能な温度状態（つまり、改質器の温度が待機可能温度以下の状態）になるまでの間だけ、排熱回収動作をする等の必要最低限の冷却動作を実行するように構成されている。従って、速やかに待機状態に移行できるとともに、次回の起動処理は、待機状態に移行してからの経過時間によっては、燃料電池１０１等の機器温度が周囲温度（外気温度）よりも高く、燃料電池１０１を昇温するのに必要なエネルギーが削減され、起動処理に要する時間が短縮され、システムの起動性が向上する。
なお、本実施の形態２の燃料電池システム１００の停止処理においては、水素生成装置１０２（改質器）の冷却動作、ＦＰパージ処理、燃料電池１０１のカソードパージ処理、及び燃料電池１０１の排熱回収動作を実行するよう構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、水素生成装置１０２（改質器）の冷却動作、ＦＰパージ処理、燃料電池１０１のカソードパージ処理、及び燃料電池１０１の排熱回収動作の少なくともいずれか一つを実行しない形態を採用しても構わないし、水素生成装置１０２（改質器）の冷却動作、燃料電池１０１の排熱回収動作のそれぞれの停止タイミングを上記フローと異なるタイミングで停止する形態を採用しても構わない。
次に、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００の各検知器１３１〜１４０の検出値に基づき、異常を検知する工程とその後の停止処理（以下、異常検知／停止処理という）について説明する。
まず、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００における異常検知器により検知される異常のうち、特に、燃料電池システム１００の運転停止を伴う異常について、図６を参照しながら説明する。図６は、本発明における燃料電池システム１００の運転停止を伴う異常の例を示す表である。
本発明において、燃料電池システム１００の運転停止を伴う異常には、第１の異常と第２の異常とを含んで規定されている。つまり、燃料電池システム１００の運転停止を伴う異常は、第１の異常及び第２の異常以外の異常を含んで規定されてもよい。
ここで、第１の異常とは、各検知器１３１〜１４０が検知した異常に対応する所定の停止処理を実行することで、メンテナンス作業員がメンテナンス作業を行うことなく、燃料電池システムが待機状態に移行される異常をいう。
また、第２の異常とは、各検知器１３１〜１４０の検出値に基づき異常判定器１１０ａが判定した異常に対応する所定の停止処理を実行し、さらに、メンテナンス作業員がメンテナンス作業を行わなければ、燃料電池システムが待機状態に移行できない異常をいう。換言すると、第２の異常は、各検知器１３１〜１４０によって異常が検知された後に、実行される停止処理が完了しても、その後、メンテナンス作業員によるメンテナンスが実行されなければ、起動要求が発生しても、起動が許可され、制御器１１０より起動指令が出力されることはなく、燃料電池システムが起動処理を開始しない異常をいう。ここで、メンテナンスとは、燃料電池システム１００が設置されている場所にまで、メンテナンス作業員が来て、燃料電池システム１００の異常回復作業や修理等の作業を行うことをいう。
そして、図６に示すように、本実施の形態においては、第１の異常として、冷却水温度異常と第１ポンプ異常を規定している。なお、これらの異常は例示であり、これらの異常の一部を第１の異常として規定してもよく、また、これらの異常以外の異常を第１の異常と規定してもよい。
冷却水温度異常とは、冷却水供給経路５１から燃料電池１０１の冷却水流路１０１ｃの上流端に供給される冷却水、又は冷却水流路１０１ｃの下流端から冷却水排出経路５２に排出される冷却水の温度を温度検知器（ここでは、冷却水流路１０１ｃの下流端から冷却水排出経路５２に排出される冷却水の温度を検知する温度検知器１３７）が検知し、検知した温度が過昇温又は過降温したような場合の異常をいう。
また、第１ポンプ異常とは、第１ポンプ１０７が、正常に作動しないことをいう。例えば、第１ポンプ１０７にゴミが混入したために、第１ポンプ１０７は、第１ポンプ１０７の操作量下限以上で作動するが、第１ポンプ１０７の動作を検知する回転検知器（図示せず）で、ポンプの回転動作や往復動作に伴うパルス出力が所定時間出力されない場合、つまり、ポンプの動作が所定時間検出されない場合、制御器１１０は、第１ポンプ１０７の操作量を増加させる信号を出力する。そして、第１ポンプ１０７から、この信号に基づいても、パルス出力がないような場合、制御器１１０は、第１ポンプ１０７が異常であると判定し、当該異常は、燃料電池システム１００の運転停止を伴う異常と判定される。ここで、本異常を第１の異常として扱う理由は、第１ポンプ１０７のメンテで交換等を必要とする致命的な異常ではなく、ゴミ噛み等の所定の回復処理を実行することで回復可能な異常である可能性もあるからである。なお、上記第１の異常であっても、例えば、同一の異常が、複数回（例えば、３回）／週、又は連続して２回検知されたような場合には、制御器１１０は、第２の異常として判定する場合がある。
また、図６に示すように、本実施の形態においては、第２の異常として、機器の異常（例えば、冷却水タンク水位検知器の故障、凝縮水タンク水位検知器の故障、流量検知器の故障、冷却水経路に設けられた温度検知器の故障、電圧変換器の故障、換気ファンの故障）、ガス漏れ異常（例えば、燃料ガス流路のガス漏れ異常、酸化剤ガス流路のガス漏れ異常、可燃性ガス漏れ異常）、及び制御器の温度上昇異常が規定されている。なお、これらの異常は例示であり、これらの異常の一部を第２の異常として規定してもよく、また、これらの異常以外の異常を第２の異常と規定してもよい。
冷却水タンク水位検知器の故障が想定される異常としては、例えば、冷却水タンク１０４より水抜き動作を実行した場合に、水位検知器１３６で検知される冷却水タンク１０４の水位が、異常判定時間を経過しても所定の閾値以下にならない異常をいう。このような異常は、フロート式の水位センサでフロートが上側に固着した場合に、起こる可能性があることから水位検知器１３５の故障が想定される異常として、制御器１１０は、当該異常を第２の異常と判定する。
凝縮水タンク水位検知器の故障が想定される異常としては、例えば、第１凝縮水タンク１０５Ａより水抜き動作を実行した場合に、水位検知器１３５で検知される第１凝縮水タンク１０５Ａの水位が、異常判定時間を経過しても所定の閾値以下となる異常が挙げられる。このような異常は、フロート式の水位センサでフロートが上側に固着した場合に、起こる可能性があることから、水位検知器１３６の故障が想定される異常として、制御器１１０は、当該異常は第２の異常と判定する。
流量検知器の故障が想定される異常としては、例えば、酸化剤ガス供給器１０３の操作量に対して第２流量検知器１３４で検知される酸化剤ガスの流量が許容範囲外（例えば、所定の閾値以下）となる異常、または、第１ポンプ１０７の操作量に対して第３流量検知器１３８で検知される流量が、許容範囲外（例えば、所定の閾値以下）となる異常が挙げられる。このような異常は、流量検知器内にゴミ詰まりの場合に起こる可能性があることから、流量検知器の故障が想定される異常として、制御器１１０は、当該異常は第２の異常と判定する。
電圧変換器（インバータ１１８）の故障が想定される異常としては、例えば、温度検知器１３９が検知した制御器１１０の制御基板等の温度が、許容範囲外（例えば、所定の閾値以上）となる異常が挙げられる。このような異常は、例えば、電圧変換器の回路内でショートが発生した場合に起こる可能性があることから、電圧変換器の故障が想定される異常として、制御器１１０は、当該異常を第２の異常と判定する。
冷却水経路に設けられた温度検知器の故障が想定される異常としては、例えば、温度検知器１３７、１４１がサーミスタである場合、これらの検出値が、ショートや断線を示す値となる異常が挙げられる。制御器１１０は、当該異常を第２の異常と判定する。
燃料ガス流路のガス漏れ異常とは、例えば、上述したように、燃料電池システム１００の停止処理時から発電開始されるまでの間において、第１切替器７３の第３ポート７３ｃと第４開閉弁７５が閉止され、第２燃料ガス供給経路４２ｂ、燃料ガス流路１０１ａ、及びオフ燃料ガス経路４３に燃料ガスが閉じ込められた状態にあるときに、第１圧力検知器１３１で検知される上記封止された燃料ガス経路内の圧力が、所定の閾値以下となる異常をいう。このような異常は、例えば、燃料電池１０１が破損し、燃料ガス流路１０１ａから燃料ガスが漏れ出たような場合や第１切替器７３及び／又は第４開閉弁７５が故障して、燃料ガスを閉止することができなくなったような場合に起こる可能性があり、これらの場合に燃料電池システム１００の停止後に運転を再開しても運転を継続することは困難であることから、制御器１１０は、当該異常を第２の異常と判定する。
酸化剤ガス流路のガス漏れ異常とは、例えば、上述したように、燃料電池システム１００の停止処理時から発電開始される迄の間において、第３開閉弁７４と第５開閉弁７６が閉止され、パージガス流路に原料ガスが閉じ込められた状態にあるときに、第２圧力検知器１３３で検知される上記封止された酸化剤ガス経路内の圧力が、所定の閾値以下となる異常をいう。このような異常は、例えば、燃料電池１０１が破損し、酸化剤ガス流路１０１ｂから原料ガスが漏れ出たような場合や第３開閉弁７４及び／又は第５開閉弁７６が故障して、原料ガスを閉止することができなくなったような場合に起こる可能性があり、これらの場合に燃料電池システム１００の停止後に運転を再開しても運転を継続することは困難であることから、制御器１１０は、第２の異常と判定する。
可燃性ガス濃度異常とは、可燃性ガスセンサ１４０が可燃性ガスを検知した異常をいう。例えば、燃料電池システム１００（パッケージ１１１）内に可燃性ガスが漏れて、可燃性ガスセンサ１４０が可燃性ガスを検知した場合が挙げられる。制御器１１０は、当該異常を第２の異常として判定する。
換気ファンの故障が想定される異常としては、例えば、制御器１１０が、換気ファン１１９の動作開始信号を出力後、換気ファン１１９のファン回転数を検知する回転検知器（図示せず）により回転が検知できない時間が所定時間以上継続する異常が挙げられる。このような異常は、例えば、換気ファン１１９にゴミ詰まりが発生した場合に起こる可能性があることから、換気ファン１１９の故障が想定される異常として、制御器１１０は、当該異常を第２の異常と判定する。
制御器１１０の温度上昇異常としては、温度検知器１３９が検知した制御器１１０の制御基板等の温度が、許容範囲外（例えば、所定の閾値以下）となる異常が挙げられ、制御器１１０は、当該異常を第２の異常と判定する。
なお、上記で例示したような異常のうち各検知器の故障については、異常判定器１１０ａが、本発明の異常検知器として機能し、上記検知器の故障と異なる異常については、異常判定器１１０ａと当該異常を判定する際の判定対象となる検出値を出力する検知器とが本発明の異常検知器として機能する。
次に、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００の異常検知及びこれに続き実行される異常停止処理について、図７を参照しながら説明する。
図７は、図２に示す燃料電池システム１００における制御器１１０の記憶部に格納された異常検知による停止処理プログラムの内容を概略的に示すフローチャートである。
まず、燃料電池システム１００の発電運転中において、制御器１１０の演算処理部は、各検知器１３１〜１４０から検知された検知値を取得し（ステップＳ３０１）、該ステップＳ３０１で取得した検知値が、異常であるかを判定する（ステップＳ３０２）。異常ではないと判定した場合には、ステップＳ３０１に戻り、異常が検知されない限り、ステップＳ３０１とステップＳ３０２を繰り返して、異常の有無を監視する。一方、異常であると判定した場合には、ステップＳ３０３に進む。
ステップＳ３０３では、制御器１１０の制御により異常判定器１１０ａにより判定された異常に対応する停止処理（以下、異常停止処理という）が実行される。そして、この停止処理を完了すると、ステップＳ３０４に進む。
ステップＳ３０４では、異常判定器１１０ａで異常と判定した当該異常が、第１の異常である場合、ステップＳ３０５に進み、異常判定器１１０ａで異常と判定した当該異常が、第２の異常である場合には、ステップＳ３０６に進む。
ステップＳ３０５では、上記異常停止処理を完了すると、水素生成装置１０２は待機状態に移行し、本プログラムを終了する。一方、ステップＳ３０６では、燃料電池システム１００は起動要求が発生しても起動が許可されない起動不許可状態に移行し、本プログラムを終了する。なお、上記異常停止処理は、各異常に対して同一の停止処理を実行するものでなく、各異常に対応した所定の回復処理が実行される。ただし、各異常に対して共通する冷却動作（水素生成装置１０２の冷却動作、燃料電池１０１の排熱回収動作等）が実行される。
ここで、図８を参照しながら、燃料電池システム１００の停止を伴う異常の一例である温度検知器１３７が故障した場合における異常停止処理について説明する。図８は、図７に示す異常検知による停止処理プログラムのフローチャートにおける異常停止処理をさらに詳細に示すフローチャートである。なお、温度検知器１３７の故障は、第２の異常に属するが、以下の異常停止処理は、第２の異常が検知された場合に限らず、燃料電池１００の発電運転停止が必要な異常が検知された場合は、燃料電池１０１の排熱回収動作及び水素生成装置１０２の冷却動作について同様に実行されるよう構成されている。つまり、第１の異常が検知された場合においても、燃料電池１０１の排熱回収動作及び水素生成装置１０２の冷却動作について同様の処理が実行される。
図８に示すように、温度検知器１３７の検出値がショートまたは断線を示す値となり、異常判定器１１０ａが燃料電池システム１００の停止を伴う異常と判定した場合、通常の停止処理のカソードパージ処理の終了まで（図４ＡのステップＳ１００〜ステップＳ１１３及び図４ＢのステップＳ２００〜ステップＳ２０３まで）は、通常の停止処理と同様の停止動作を行う（ステップＳ５００）。その後、燃焼空気供給器１１７による水素生成装置１０２の冷却動作により改質器の温度ｔ１が待機可能温度以下になった後も、燃焼空気供給器１１７、第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８の動作を継続し、水素生成装置１０２の冷却動作及び燃料電池１０１の排熱回収動作を継続する（ステップＳ５０１）。
そして、上記冷却動作において改質器に設けられた温度検知器により改質器の温度ｔ１を検知し（ステップＳ５０２）、上記温度検知器の検知温度ｔ１がＦＰパージ温度以下になると（ステップＳ５０３）、通常の停止処理と同様のＦＰパージ処理を実行する（ステップＳ５０４）。すなわち、図４Ｂに示すステップＳ１２０〜ステップＳ１２４を行う。その後、ＦＰパージ処理が完了すると（ステップＳ５０５）、制御器１１０は、燃焼空気供給器１１７、第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８の動作を停止させ（水素生成装置１０２の冷却動作の停止及び燃料電池１０１の冷却動作の停止）（ステップＳ５０６）、燃料電池システム１００を起動不許可状態に移行させる（ステップＳ５０７）。ここで、起動不許可状態に移行とは、使用者が燃料電池システム１００の起動を開始するように、リモコン１２０を操作しても、制御器１１０の演算処理部が、上述した燃料電池システム１００の起動処理を行うことがない状態にすることをいう。すなわち、本実施の形態２においては、各検知器１３１〜１４０により燃料電池システム１００の停止を伴う異常が検知された場合においては、制御器１１０は、使用者がリモコン１２０のキー操作部１２０ｂを操作することにより、起動指令が制御器１１０の通信部に送信されても、燃料電池システム１００の起動処理を許可しないように構成されている。
なお、本実施の形態２においては、異常停止処理においてカソードパージ処理やＦＰパージ処理を実行するよう構成されているが、異常判定器１１０ａで検知された異常が、ガス漏れ系の異常（例えば、燃料ガス流路のガス漏れ異常、酸化剤ガス流路のガス漏れ異常、可燃ガス漏れ異常）である場合は、パージ処理中に可燃ガスである原料ガスが燃料電池システム１００のパッケージ１１１内に漏洩して危険であるため、これらのパージ処理を実行しないように構成されることが好ましい。
また、通常停止処理及び異常停止処理における燃料電池１０１の排熱回収動作においては、この動作と並行して図９に示す貯湯水温度の制御が実行される。図９は、本発明の実施の形態２の燃料電池システム１００における貯湯制御の概要を示すフローチャートである。
貯湯水温度の制御は、貯湯タンク１０９内には貯湯下限温度（例えば、６０℃）以上の温水が貯えられるよう制御するものである。具体的には、図９に示すように、温度検知器１４１により熱交換器１０６を通過後の貯湯水の温度ｔ３を検知し（ステップＳ６００）、この貯湯水の温度ｔ３が、貯湯下限温度以上である場合には（ステップＳ６０１でＹｅｓ）、制御器１１０は、貯湯タンク１０９側に貯湯水が流入するように第２熱媒体切替器２０６を制御する（ステップＳ６０２）。一方、この貯湯水の温度ｔ３が、貯湯下限温度未満である場合には（ステップＳ６０１でＮｏ）、制御器１１０は、貯湯バイパス経路２０７側になるよう第２熱媒体切替器２０６を制御する（ステップＳ６０３）。
ここで、異常停止処理と通常停止処理を比較すると、異常停止処理では、改質器の温度が待機可能温度以下になってから改質器の温度がＦＰパージ処理可能な温度（ＦＰパージ温度以下の温度）になるまでの期間において、通常停止処理のように自然放冷により水素生成装置１０２が冷却するのを待つのではなく、燃焼空気供給器１１７による水素生成装置１０２の冷却動作及び第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８による燃料電池１０１の排熱回収動作を継続し、水素生成装置１０２及び燃料電池１０１をより速やかに冷却する。
このため、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００では、異常停止処理は、通常停止処理の場合に比して、燃料電池１０１及び水素生成装置１０２の冷却量が多くなる停止処理が実行されるので、燃料電池システム１００内の機器温度が、メンテナンス作業者が火傷等をしない程度にまでより早く降温され、メンテナンス作業の着手が迅速化される。一方、メンテナンス作業の必要のない通常の停止処理の場合は、上記強制停止処理時に比して、燃料電池１０１及び水素生成装置１０２の冷却量が抑制されるので、次回起動時において、システムを構成する機器（例えば、水素生成装置１０２、燃料電池１０１等）を昇温するのに必要なエネルギーが削減され、起動処理に要する時間が短縮されるので、燃料電池システム１００の起動性が向上する。
なお、上述の本実施の形態２の燃料電池システム１００においては、異常停止処理時においてＦＰパージ処理が完了するまで水素生成装置１０２（改質器１６）の冷却動作及び燃料電池１０１の排熱回収動作が実行されたが、本例に限定されるものではなく、異常停止処理時の方が、通常の停止処理時よりも水素生成装置１０２の冷却量及び燃料電池１０１の排熱回収量が増加するのであればいかなる形態であっても構わない。
また、本実施の形態２においては、異常停止処理では、通常停止処理の場合に比して、燃焼空気供給器１１７による水素生成装置１０２の冷却動作時間及び第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８による燃料電池１０１の排熱回収動作時間を多くなるように制御することで、燃料電池１０１及び水素生成装置１０２の冷却量が多くなるよう制御したが、これに限定されず、燃焼空気供給器１１７により供給される燃焼空気量、熱交換器１０６を通流する冷却水量及び貯湯水量の少なくともいずれか一方が多くなるよう制御する形態を採用しても構わない。具体的には、燃焼空気供給器１１７により供給される燃焼空気量を増加させるために燃焼空気供給器１１７の操作量を通常の停止処理における水素生成装置１０２の冷却動作時よりも増加させる形態を採用できる。
また、熱交換器１０６を通流する冷却水量及び貯湯水量を増加させるために、第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８の操作量を通常の停止処理における燃料電池の排熱回収動作時よりも増加させる形態を採用できるが、これに限定されるものではない。例えば、図２に示すように、第１流量調整器が、第１ポンプ１０７と、燃料電池１０１を通過後の冷却水が熱交バイパス経路２０８と熱交換器１０６とのそれぞれに流入する流量を調整する流量調整器（例えば、混合弁２０９）と、で構成される場合、混合弁２０９を制御して、熱交換器１０６側に流入する冷却水量を増加させる形態を採用しても構わない。なお、この場合、制御器１１０は、上記混合弁２０９の制御とともに、第１ポンプ１０７の操作量を維持または増加させるように、第１ポンプ１０７を制御する。
また、上述の本実施の形態２に係る燃料電池システム１００においては、異常停止処理は、第１の異常が検知された場合や第２の異常が検知された場合に限らず、燃料電池システムの発電運転を停止することが必要な異常が検知された場合には、通常の停止処理に比して、燃料電池１０１及び水素生成装置１０２の冷却量が多くなる停止処理が実行される形態を採用した。しかしながら、停止処理完了後にメンテナンス作業を必要としない第１の異常が検知された際の異常停止処理については、通常の停止処理と同様の燃料電池１０１の排熱回収動作及び水素生成装置１０２の冷却動作を実行する形態を採用しても構わない。これにより、第１の異常が検知された場合の異常停止処理においては、メンテナンス作業への移行性を向上させるための燃料電池１０１の排熱回収動作や水素生成装置１０２の冷却動作が実行されない。従って、次回起動時において、システムを構成する機器（例えば、水素生成装置１０２、燃料電池１０１等）を昇温するのに必要なエネルギーが削減され、燃料電池システム１００の起動性が向上する。
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
図１０に示すように、本発明の実施の形態３に係る燃料電池システム１００は、実施の形態２に係る燃料電池システム１００と基本的構成は同じであるが、水素生成装置１０２に代えて燃料ガス供給器２００、燃料電池１０１のアノード流路及びカソード流路から排出された燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて燃焼するバーナ２０５を備える点において異なる。なお、上記燃料ガス供給器は、例えば、水素インフラや水素ボンベ等の燃料ガス源から供給される燃料ガスの流量を制御する流量制御器であり、流量調整弁や、昇圧器と流量調整弁を組合せた構成等が使用される。
本実施の形態３に係る燃料電池システム１００は、通常の発電運転時において、燃料ガス供給器２００から供給される水素を含む燃料ガスと酸化剤ガス供給器１０３から供給される酸化剤ガスを用いて燃料電池１０１が発電する。そして、上記発電運転時において、制御器１１０の制御により第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８を動作させることで、燃料電池１０１の排熱は、第１ポンプ１０７の動作により循環する冷却水経路２０４内の冷却水により回収される。そして、冷却水により回収された熱は、熱交換器１０６を介して第２ポンプ１０８の動作により循環する貯湯水経路５５内の貯湯水により回収され、貯湯タンク１０９内に温水として貯えられる。なお、上記発電運転時においては当然、燃料電池１０１の上流及び下流の燃料ガス経路２０２上に、それぞれ設けられた第８開閉弁２０１、第７開閉弁７８は開放されるとともに、燃料電池１０１の上流及び下流の酸化剤ガス経路２０３上に、それぞれ設けられた、第３開閉弁７４及び第５開閉弁７６も開放されている。また、熱交換器１０６は、放熱器の一例であり、熱交換器１０６に代えて、実施の形態２と同様に空冷により燃料電池の冷却水を冷却する形態を採用しても構わない。また、この場合、冷却水の冷却量は、冷却水の放熱器への流入量及び空冷ファンの操作量の少なくともいずれか一方により調整される。
次に、上記燃料電池システム１００の通常の停止処理について、図１１に基づいて説明する。図１１は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムにおける通常の停止処理の主な動作を示すフローチャートである。
図１１に示すように、まず、制御器１１０により停止指令が出力されると、制御器１１０は、燃料ガス供給器２００、酸化剤ガス供給器１０３による燃料電池システム１００への燃料ガス及び酸化剤ガスの供給を停止し、燃料ガス経路２０２上の第８開閉弁２０１及び第５開閉弁７６と酸化剤ガス経路上の第３開閉弁７４及び第７開閉弁とをそれぞれ閉止させる。また、制御器１１０は、インバータ１１８の動作も停止させ、燃料電池１０１の発電運転を停止する。
そして、燃料電池１０１の発電停止後において、燃料電池１０１に残存する余熱を熱回収するため燃料電池システム１００の発電運転時と同様に第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８を動作させ、燃料電池の排熱回収動作を実行する（ステップＳ７００）。この排熱回収動作においては、燃料電池システム１００の発電運転時と同様に、温度検知器１４１で検知される温度が貯湯タンク１０９に貯えることが可能な下限温度（貯湯下限温度：例えば、６０℃）以上になるように、制御器１１０は、温度検知器１４１の検知温度に基づいて第２ポンプ１０８の操作量を制御して貯湯水の流量を制御する。
そして、上記排熱回収動作中において温度検知器１３７により燃料電池１０１を通過してから熱交換器１０６に流入するまでの間の冷却水経路２０４内を流れる冷却水の温度（冷却水温度ｔ２）を検知し（ステップＳ７０１）、温度検知器１３７の検知温度が上記貯湯下限温度以上の温度である貯湯可能温度（例えば、６３℃）未満になった場合、制御器１１０は、第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８の動作を停止させ、停止処理を完了するとともに燃料電池システム１００を待機状態に移行する。なお、本実施の形態３においては、温度検知器１３７で検知した冷却水の温度を燃料電池１０１の温度としてみなしているが、これに限定されず、例えば、燃料電池１０１の温度を直接、温度検知器で検知するようにしてもよい。また、本実施の形態においては、温度検知器１３７で検知した冷却水の温度に基づいて、第１流量制御器（第１ポンプ１０７）の操作量を制御することで、燃料電池１０１を冷却している。また、上記フローにおいては、燃料電池１０１の温度が貯湯可能温度未満になるまで燃料電池１０１の排熱回収動作を実行するよう構成されているが、本例に限定されるものではなく、上記排熱回収動作を実行しない形態を採用しても構わない。
次に、燃料電池システム１００の発電運転時において、各検知器１３１〜１４０で検知された検出値に基づき異常判定器１１０ａにより異常と判定された場合における燃料電池システム１００の異常停止処理の一例について、図１２に基づき説明する。図１２は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムにおける異常停止処理の一例を示すフローチャートである。なお、以下の異常停止処理は、図６に示される第１の異常及び第２の異常が検知された場合に限らず、燃料電池１００の発電運転停止が必要な異常が検知された場合に、燃料電池１０１の排熱回収動作及び水素生成装置１０２の冷却動作について同様に実行されるよう構成されている。
図１２に示すように、まず、異常判定器１１０ａにより燃料電池システム１００の停止を伴う異常に属する所定の異常が発生したと判定された場合、各異常に対応する異常停止処理が実行される。本例においては、制御器１１０の制御により停止指令が出力され、通常の停止処理と同様に燃料ガス供給器２００及び酸化剤ガス供給器１０３からの燃料ガス及び酸化剤ガスの供給が停止される。さらに、制御器１１０の制御により燃料ガス経路２０２上の第８開閉弁２０１及び第５開閉弁７６と酸化剤ガス経路上の第３開閉弁７４及び第７開閉弁７８とがそれぞれ閉止される。
そして、上記のように燃料電池１０１への燃料ガス及び酸化剤ガスの供給を停止して、燃料電池１０１の発電を停止した後において、通常の停止処理と同様に燃料電池１０１に残存する余熱を熱回収するため第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８を動作させ、燃料電池１０１の排熱回収動作を実行する（ステップＳ８００）。そして、上記排熱回収動作中において温度検知器１３７により燃料電池１０１を通過し熱交換器１０６に流入するまでの間の冷却水経路２０４内の冷却水の温度を計測し（ステップＳ８０１）、冷却水温度ｔ２が、熱交換器１０６を介して冷却水から貯湯水に伝熱可能であるような温度（排熱回収可能温度：例えば、４０℃）未満になると（ステップＳ８０２）、制御器１１０により第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８の動作を停止させ（ステップＳ８０３）、停止処理を完了するとともに、燃料電池システム１００を起動不許可状態に移行させる（ステップＳ８０４）。
なお、上記排熱回収可能温度は、上記貯湯可能温度よりも低く市水温度よりも高い温度として設定される。また、上記ステップＳ７０１、Ｓ７０２の判定条件は、熱交換器１０６を介して冷却水から貯湯水に伝熱可能な状態であるか否かを判定可能な条件であれば任意の判定条件でよく、例えば、温度検知器１３７の検知温度と熱交換器１０６に流入する貯湯水の温度を検知する温度検知器１４１の検知温度と差が０よりも大きい所定の閾値以下であるか否かに基づき判断してもよい。
また、上記通常停止処理及び異常停止処理における排熱回収動作においては、この動作と並行して、実施の形態２で説明した貯湯制御（図９参照）が同様に実行され、貯湯タンク１０９内には貯湯下限温度以上の温水が貯えられるよう制御される。さらに、図１２に示す異常停止処理時における燃料電池１０１の排熱回収動作は一例であり、これに限定されるものではなく、異常停止処理時の方が通常の停止処理よりも燃料電池１０１の冷却量が増加する形態であれば、いずれの形態であっても構わない。例えば、実施の形態２で説明した燃料電池システム１００の異常停止処理時の燃料電池１０１の排熱回収動作（図８参照）に代えて実施する形態を採用しても構わない。
このように本実施の形態３に係る燃料電池システムにおいては、異常停止処理は、通常処理に比べ冷却水温度がより低くなるまで燃料電池１０１の排熱回収動作が継続されるため、燃料電池１０１及び燃料電池１０１に通流する流体が流れる機器の温度（冷却水経路２０４、熱交換器１０６等）をメンテナンス作業者が火傷等をしない程度にまでより早く降温させ、メンテナンス作業への移行を迅速化させることができる。一方、メンテナンス作業の必要のない通常の停止処理の場合は、上記異常停止処理時に比して、燃料電池１０１及び水素生成装置１０２の冷却量が抑制されるので、次回起動時において、燃料電池１０１を昇温するのに必要なエネルギーが削減され、起動処理に要する時間が短縮されるので、燃料電池システム１００の起動性が向上する。
また、上述の本実施の形態３に係る燃料電池システム１００においては、実施の形態２に係る燃料電池システム１００と同様に、異常停止処理は、第１の異常が検知された場合や第２の異常が検知された場合に限らず、燃料電池システムの発電運転を停止することが必要な異常が検知された場合には、通常の停止処理に比して、燃料電池１０１及び水素生成装置１０２の冷却量が多くなる停止処理が実行される形態を採用している。しかしながら、停止処理完了後にメンテナンス作業を必要としない第１の異常が検知された際の異常停止処理については、通常の停止処理と同様の燃料電池１０１の排熱回収動作及び水素生成装置１０２の冷却動作を実行する形態を採用しても構わない。これにより、第１の異常が検知された場合の異常停止処理においては、メンテナンス作業への移行性を向上させるための燃料電池１０１の排熱回収動作や水素生成装置１０２の冷却動作が実行されない。従って、次回起動時において、システムを構成する機器（例えば、水素生成装置１０２、燃料電池１０１等）を昇温するのに必要なエネルギーが削減され、燃料電池システム１００の起動性が向上する。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る燃料電池システム１００は、実施の形態３に係る燃料電池システム１００と基本的構成は同じであるが、制御器１１０が、発電運転時において、燃料電池１０１の温度に基づいて熱交換器１０６を通過する冷却水の通流量を制御する点を新たな特徴とする。具体的には、制御器１１０は、発電運転時において、冷却水経路（ここでは、冷却水排出経路５２）に設けられた温度検知器１３７が検知した温度に基づいて、温度検知器１３７の検知温度が、燃料電池１０１を通過した冷却水温度よりも低い所定の温度になるよう熱交換器１０６を通過する冷却水の通流量を制御する点を新たな特徴とする。上記通流量の制御については、第１流量制御器が、第１ポンプ１０７で構成される場合、第１ポンプの操作量によりこれを制御している。また、第１流量制御器が、第１ポンプ１０７及び燃料電池１０１を通過後の冷却水が熱交バイパス経路２０８と熱交換器１０６とのそれぞれ流入する流量を調整する流量調整器（例：混合弁２０９）で構成される形態を採用し、第１ポンプ１０７及び流量調整器の操作量により、上記通流量を制御しても構わない。
また、本実施の形態４に係る燃料電池システム１００は、異常停止処理時において、上記通流量が発電運転時における通流量よりも大きくなるよう第１流量制御器を制御することを特徴とする。具体的には、制御器１１０は、第１ポンプ１０７の操作量を、燃料電池システム１００の発電運転時の操作量よりも大きい所定の操作量となるように制御する（以下、強制冷却動作と称する）点と、強制冷却動作時において、熱交換器１０６を通過した、貯湯水が貯湯バイパス経路に流入するよう第２熱媒体切替器２０６を制御する点と、が実施の形態３に係る燃料電池システム１００と異なる。以下、図１３を参照しながら、本実施の形態４に係る燃料電池システム１００の異常停止処理について説明する。
図１３は、本発明の実施の形態４の燃料電池システム１００における異常停止処理の一例を示すフローチャートである。
図１３に示すように、本実施の形態４に係る燃料電池システム１００の異常停止処理では、燃料電池１０１の発電停止後において第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８を動作させ、燃料電池１０１の排熱回収動作を継続させる（ステップＳ８００）。この排熱回収動作においては、発電運転時と同様に温度検知器１３７の検知温度が上記所定の温度になるよう第１ポンプ１０７の操作量を制御している。すなわち、ステップＳ８００が、燃料電池１０１の温度を考慮して第１流量制御器（第１ポンプ）１０７の操作量を制御する第１の冷却工程となる。なお、ここでは、温度検知器１３７で検知された冷却水の温度を燃料電池１０１の温度とみなしている。
その後、温度検知器１３７の検知温度が上記貯湯下限温度以上の温度である貯湯可能温度（例えば、６３℃）未満になると（ステップＳ８００ｂでＹｅｓ）、制御器１１０は、温度検知器１３７で検知される温度に拘わらず、熱交換器１０６を通過する冷却水の通流量が所定値以上になるよう第１流量制御器を制御する強制冷却動作に移行する。例えば、強制冷却動作時の冷却水の通流量が、発電運転時の平均通流量よりも大きい値になるよう第１流量制御器を制御することが好ましい。具体的には、制御器１１０が、第１ポンプ１０７の操作量を発電運転時の平均操作量よりも大きい所定の操作量となるように制御する（ステップＳ８００ｃ）。すなわち、ステップＳ８００ｃが、燃料電池１０１の温度に拘わらず第１流量制御器（第１ポンプ）１０７の操作量を所定値よりも増加する第２の冷却工程となる。
なお、上記発電運転時の平均通流量は、例えば、第３流量検知器１３８で検知された流量と検知間隔との積の発電運転時における総和を発電運転時間で除した値となる。ここで、図３に示すように熱交換器をバイパスする経路２０８を設ける場合は、上記第３流量検知器１３８の検知流量と流量検知した時点における混合弁２０９の開度とに基づき熱交換器１０６を通流する冷却水の流量を算出し、この算出値と検知間隔との積の発電運転時における総和を発電運転時間で除すことで、上記平均通流量が求められる。また、上記発電運転時の平均操作量は、例えば、制御器１１０から第１ポンプ１０７へ出力指令される操作量と指令間隔との積の発電運転時における総和を発電運転時間で除した値となる。
ステップＳ８０１以降は、実施の形態３に係る燃料電池システム１００の異常停止処理と同様に、温度検知器１３７の温度が排熱回収可能温度未満になるまで上記強制冷却動作が継続される。これにより、異常停止処理時の排熱回収動作時において上記強制冷却動作を実施しない場合に比して、燃料電池１０１の排熱回収動作をより迅速化することができる。また、上記ステップＳ８００においては、通常の発電運転時と同様の排熱回収動作の実行の是非を判断する際に、温度検知器１３７の検知温度を用いたが、他の条件で継続の是非を判断しても構わない。例えば、異常停止処理開始後の燃料電池１０１の排熱回収動作の経過時間を、時計部により計測し、本経過時間が、所定時間Ｊ３以上になると、強制冷却動作に移行するよう制御しても構わない。
一方、制御器１１０は、上記強制冷却動作において、貯湯バイパス経路２０７側に貯湯水が流入するように第２熱媒体切替器２０６を制御する。これは、以下の理由による。熱交換器１０６を通流する冷却水の流量を上昇させることで、燃料電池１０１がより速やかに冷却され、ひいては、冷却水経路を通流する冷却水がより低い温度となる。これにより、熱交換器１０６を通過後の貯湯水温度が、貯湯下限温度未満となり易くなる。このため、貯湯水下限温度未満の貯湯水が、貯湯タンク１０９に供給されるのを抑制するように、制御器１１０は第２熱媒体切替器２０６を制御する。ただし、強制冷却動作における、貯湯バイパス経路２０７側への切替制御は、強制冷却動作時において、常に本制御を実施することを意味するものでなく、貯湯タンク１０９側に適宜切替える場合も含むものとする。例えば、熱交換器１０６通過後の貯湯水温度が、貯湯下限温度よりも高い場合に、貯湯タンク１０９側に適宜切替る場合も含む。
なお、冷却水経路に図３に示すようなバイパス経路２０８を有する場合、制御器１１０は、上記強制冷却動作において、混合弁２０９の熱交換器１０６側への開度が、発電運転時における平均開度よりも大きくなるよう制御してもよい。また、制御器１１０は、発電運転時と同様の排熱回収動作（ステップＳ８００〜Ｓ８００ｂ）を経ずに、異常停止処理の開始に伴い、強制冷却動作（ステップＳ８００ｃ）を開始してもよい。この場合、制御器１１０は、異常停止処理時は、燃料電池１０１の温度に拘わらず強制的に第１流量制御器（第１ポンプ）１０７の操作量を所定値よりも増加するよう制御することとなる。また、本実施の形態４に係る燃料電池システム１００においても、上記実施の形態３に係る燃料電池システム１００と同様に、制御器１１０は、通常の停止処理時には、温度検知器１３７で検知した冷却水の温度に基づいて、第１流量制御器（第１ポンプ１０７）の操作量を制御することで、燃料電池１０１を冷却する。したがって、本実施の形態４においては、制御器１１０は、通常の停止処理時には、温度検知器１３７で検知した冷却水の温度に基づいて、第１流量制御器（第１ポンプ１０７）の操作量を制御することで、燃料電池１０１を冷却し、異常停止処理時には、燃料電池１０１の温度（温度検知器１３７で検知した冷却水の温度）に拘わらず強制的に第１流量制御器（第１ポンプ）１０７の操作量を所定値よりも増加するよう制御する。
また、本実施の形態４に係る燃料電池システム１００においては、実施の形態２で示した燃料電池１０１の排熱回収動作（図５参照）に代えて、図１２に示す燃料電池１０１の排熱回収動作を実施する形態を採用しても構わない。なお、上記発電運転時の平均開度は、例えば、制御器１１０から第１ポンプ１０７へ出力指令される開度と指令間隔との積の発電運転時における総和を発電運転時間で除した値となる。
このように構成された本実施の形態４に係る燃料電池システム１００では、異常停止処理において、熱交換器１０６を通過する冷却水の流量を、発電運転時の平均通流量よりも大きい所定の通流量となるように第１流量制御器を制御することで、燃料電池１０１及び燃料電池１０１に通流する流体が流れる機器の温度（例えば、冷却水経路２０４、熱交換器１０６等）をメンテナンス作業者が火傷等をしない程度にまでより早く降温させ、メンテナンス作業への移行を迅速化させることができる。
なお、本実施の形態４に係る燃料電池システム１００は、実施の形態３に係る燃料電池システム１００と基本的構成を同じとし、その動作（燃料電池システム１００の発電運転等の諸動作）を異なるように構成したが、これに限定されず、実施の形態２に係る燃料電池システム１００と基本的構成を同じとし、その動作を上述したように構成してもよい。
（実施の形態５）
図１４は、本発明の実施の形態５に係る燃料電池システム１００における異常停止処理の一例を示すフローチャートである。
本発明の実施の形態５に係る燃料電池システム１００は、実施の形態２に係る燃料電池システム１００と基本的構成は同じであるが、図１４に示すように、異常停止処理が異なる。
具体的には、本実施の形態５に係る燃料電池システム１００の異常停止処理では、燃料電池１０１の発電停止後において、第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８を動作させ、燃料電池１０１の排熱回収動作を実行する（ステップＳ８００）。この排熱回収動作においては、発電運転時と同様に温度検知器１３７の検知温度が上記所定の温度になるよう第１ポンプ１０７の操作量を制御している。すなわち、ステップＳ８００が、燃料電池１０１の温度を考慮して第１流量制御器（第１ポンプ）１０７の操作量を制御する第１の冷却工程となる。なお、ここでは、温度検知器１３７で検知された冷却水の温度を燃料電池１０１の温度とみなしている。
その後、カソードパージ処理開始までは、上記排熱回収動作を実行し、カソードパージ処理完了後、制御器１１０は、温度検知器１３７で検知される温度に拘わらず、熱交換器１０６を通過する冷却水の通流量が所定値以上になるよう第１流量制御器を制御する強制冷却動作に移行する。例えば、強制冷却動作時の冷却水の通流量が、発電運転時の平均通流量よりも大きい値になるよう第１流量制御器を制御することが好ましい。具体的には、制御器１１０は、第１ポンプ１０７の操作量を発電運転時の平均操作量よりも大きい所定の操作量となるように制御する（ステップＳ８００ｃ）。すなわち、ステップＳ８００ｃが、燃料電池１０１の温度に拘わらず第１流量制御器（第１ポンプ）１０７の操作量を所定値よりも増加する第２の冷却工程となる。
これにより、異常停止処理時の排熱回収動作時において上記強制冷却動作を実施しない場合に比して、燃料電池１０１の冷却量が、通常の停止時よりも多くなるため、燃料電池１０１の排熱回収動作をより迅速化することができる。
なお、ステップＳ８０１以降は、実施の形態２に係る燃料電池システム１００の異常停止処理と同様にＦＰパージ処理が完了するまで上記強制冷却動作が行われる。
このように構成された本実施の形態５に係る燃料電池システム１００では、実施の形態４に係る燃料電池システム１００よりも、燃料電池１０１及び燃料電池１０１に通流する流体が流れる機器の温度（冷却水経路２０４、熱交換器１０６等）をメンテナンス作業者が火傷等をしない程度にまでより早く降温させ、メンテナンス作業への移行を迅速化させることができる。
なお、本実施の形態５に係る燃料電池システム１００は、実施の形態２に係る燃料電池システム１００と基本的構成を同じとし、その動作（燃料電池システム１００の発電運転等の諸動作）を異なるように構成したが、これに限定されず、実施の形態３に係る燃料電池システム１００と基本的構成を同じとし、その動作を上述したように構成してもよい。
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６に係る燃料電池システムは、燃料電池の発電停止後、封止された燃料電池の反応ガス経路内の圧力低下に伴い、反応ガス経路内にガスを補給する補圧動作を実行するよう構成されており、制御器が、異常停止処理時の方が、通常停止処理時よりも補圧動作の頻度を増加する態様の一例を示すものである。
ところで、燃料電池システム１００は、停止処理時において、通常、燃料電池１０１のガス流路（燃料ガス流路１０１ａ、酸化剤ガス流路１０１ｂ）の入口及び出口を閉止して、ガス流路を閉空間とするための封止動作が実行されるよう構成されている。しかしながら、停止処理を行う際に、燃料電池システム１００を構成する機器の温度の低下に伴って、ガス流路内の圧力が低下して、過剰に負圧になり、電解質等の構成部材にダメージを与える可能性がある。そこで、本発明の実施の形態６に係る燃料電池システム１００では、ガス流路内の圧力が、燃料電池１０１の耐負圧限界値よりも大きい所定の圧力閾値Ｐ１以下となった場合に、ガス流路（燃料ガス流路１０１ａ、酸化剤ガス流路１０１ｂ）内にガスを補給する補圧処理を実施するように構成されている。
また、本実施の形態６に係る燃料電池システム１００においては、異常停止処理時における燃料電池１０１の排熱回収動作において、通常の停止処理時における燃料電池１０１の排熱回収動作よりも単位時間当たりの冷却量を増加させるように構成されている。従って、通常停止処理時よりも燃料電池１０１の温度の低下速度が速く、圧力低下も速くなるため、上記補圧処理の頻度を通常の停止処理における補圧処理の頻度よりも増加させるように構成されている。以下に、その詳細について説明する。
まず、本実施の形態６に係る燃料電池システム１００の構成は、図１０に示す実施の形態３に係る燃料電池システム１００と同様の構成である。また、通常の停止処理については、実施の形態３と同様に燃料電池１０１の排熱回収動作が実行されるとともに、さらに、補圧処理が実行される。なお、補圧処理については後述する。
また、本実施の形態６に係る燃料電池システム１００における燃料電池１０１の排熱回収動作は、実施の形態３に係る燃料電池システム１００の排熱回収動作（図１１参照）と同じであるが、排熱回収動作において、熱交換器１０６を通流する冷却水の流量が、温度検知器１３７で検知される温度が燃料電池１０１を通過した冷却水温度よりも低い所定の温度になるように、制御器１１０が、第１ポンプ１０７の操作量を制御する。
次に、本実施の形態６に係る燃料電池システム１００の補圧処理について、図１５を参照しながら説明する。図１５は、本発明の実施の形態６に係る燃料電池システム１００において実行される補圧処理の一例を示すフローチャートである。
図１５に示すように、停止処理開始後、燃料電池１０１のガス流路（燃料ガス流路１０１ａ及び酸化剤ガス流路１０１ｂ）の封止動作が実行される（ステップＳ９００）。次に、燃料電池１０１内のガス流路内の圧力値を検知し、本圧力値が、上記所定の圧力閾値Ｐ１以下である場合（ステップＳ９０１でＹｅｓ）に、ガス流路内にガスが供給され、補圧される（ステップＳ９０２）。そして、再び、燃料電池１０１内のガス流路内の圧力値が検知され、本圧力値が、大気圧以上である場合に、ガス流路内へのガスの供給を停止し、ガス流路の外気との連通が遮断され、補圧処理が終了する。
具体的には、燃料ガス流路１０１ａの場合は、燃料ガス流路１０１ａの入口及び出口に設けられた、第８開閉弁２０１及び第７開閉弁７８が閉止され、封止動作が実行される（ステップＳ９００）。ついで、制御器１１０は、第１圧力検知器１３１で検知された圧力値が、上記所定の圧力閾値Ｐ１（例えば、大気圧に対して−５ｋＰａ）以下である場合（ステップＳ９０１でＹｅｓ）に、第７開閉弁７８を閉止したまま、第８開閉弁２０１を開放させ、燃料ガス供給器２００を制御して、ガスを補給させる（ステップＳ９０２）。そして、制御器１１０は、第１圧力検知器１３１で検知された圧力値を取得して、該取得した圧力値が大気圧以上になった場合に、燃料ガス供給器２００から燃料ガス流路１０１ａへのガスの供給を停止させ、第８開閉弁２０１を閉止し、補圧動作を停止する。
一方、酸化剤ガス流路１０１ｂの場合も同様に、酸化剤ガス流路１０１ｂの入口及び出口に設けられた、第３開閉弁７４及び第５開閉弁７６が閉止され、封止動作が実行される（ステップＳ９００）。ついで、制御器１１０は、第２圧力検知器１３３で検知した圧力値が、上記所定の圧力閾値Ｐ１（例えば、大気圧に対して−５ｋＰａ）以下である場合（ステップＳ９０１でＹｅｓ）に、第５開閉弁７６を閉止したまま、第３開閉弁７４を開放させ、酸化剤ガス流路１０１ｂ内に外気を導入して、酸化剤ガス流路１０１ｂ内を補圧する（ステップＳ９０２）。そして、制御器１１０は、第２圧力検知器１３３で検知された圧力値を取得して、該圧力値が、大気圧と同等になった場合に、第３開閉弁７４を閉止し、補圧動作を停止する。
そして、制御器１１０は、上記補圧動作実行後もステップＳ９０１を定期的（例えば、３０ｓｅｃ毎）に実行し、ガス流路内の圧力値が、補圧が必要なレベルにまで低下すれば適宜上記補圧処理を実行する。
なお、上記補圧処理の実行を判断する際に、ガス経路内の圧力を直接検知する圧力検知器（第１圧力検知器１３１、第２圧力検知器１３３）を用いたが、この圧力と相関する上記ガス流路内の温度検知器（例えば、温度検知器１４３等）の検知温度、時計部で計測された上記圧力と相関する停止処理開始後の経過時間に基づき上記補圧動作を実行する形態を採用しても構わない。
次に、本実施の形態６に係る燃料電池システム１００における異常停止処理について説明する。上記異常停止処理は、実施の形態３に係る燃料電池システム１００における燃料電池１０１の排熱回収動作と同様のフロー（図１１参照）で実施されるが、熱交換器１０６を通流する冷却水の流量が、通常の停止処理の場合よりも大きくなるように制御される。具体的には、実施の形態４に係る燃料電池システム１００と同様に、本実施の形態６に係る燃料電池システム１００の制御器１１０は、温度検知器１３７で検知される温度に拘わらず、熱交換器１０６を通過する冷却水の通流量が所定値以上になるように第１流量制御器を制御する、強制冷却動作を実行する。この場合、例えば、制御器１１０は、強制冷却動作時の冷却水の通流量が、発電運転時の平均通流量よりも大きい値になるように第１流量制御器を制御することが好ましい。具体的には、制御器１１０が、第１ポンプ１０７の操作量を発電運転時の平均操作量よりも大きい所定の操作量となるように制御する。なお、発電運転時の平均通流量及び平均操作量は、実施の形態４と同様の算出値が例示される。
上記のように異常停止処理時において、制御器１１０が、通常の停止処理よりも燃料電池１０１の冷却速度が上昇するよう排熱回収動作を実行するので、燃料電池１０１の温度の低下が通常の停止処理時よりも迅速化され、ガス経路内が補圧が必要なレベルにまで低下する頻度が上昇する。従って、本実施の形態６に係る燃料電池システム１００の異常停止処理においては、通常の停止処理よりも高い頻度で上記補圧動作を実行することにより、燃料電池１０１のガス流路内の過剰な負圧化が抑制され、燃料電池１０１が保護される。
なお、本実施の形態６に係る燃料電池システム１００は、実施の形態３に係る燃料電池システム１００と基本的構成を同じとし、その動作（燃料電池システム１００の発電運転等の諸動作）を異なるように構成したが、これに限定されず、実施の形態２に係る燃料電池システム１００と基本的構成を同じとし、その動作を上述したように構成してもよい。
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７に係る燃料電池システムは、原料を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、改質器を加熱する燃焼器と、燃焼器に燃焼空気を供給する燃焼空気供給器と、を有する水素生成装置を備え、制御器が、異常検知器により水素生成装置に関係する異常以外の燃料電池に関係する異常が検知され実行される異常停止処理においては、通常停止処理時よりも燃料電池の冷却量が増加するよう第１流量制御器を制御するとともに、改質器の冷却量は通常停止処理時と同等になるよう燃焼空気供給器を制御する態様の一例を示すものである。
ここで、「水素生成装置に関係する異常」とは、水素生成装置を構成する機器に関係する異常を指す。例えば、原料ガス流量の異常、改質器の温度異常、バーナの燃焼異常等が例示される。
ここで、「水素生成装置に関係する異常以外の燃料電池に関係する異常」とは、水素生成装置以外で燃料電池の発電運転に関係する機器の異常を指す。例えば、冷却水の温度異常、酸化剤ガスの流量異常、冷却水タンクの水位異常、凝縮水タンクの水位異常等が例示される。
本発明の実施の形態７に係る燃料電池システム１００は、実施の形態２に係る燃料電池システム１００と基本的構成は同じであるが、各検知器１３１〜１４０の検出値に基づき異常を検知後の停止処理が、実施の形態２に係る燃料電池システム１００と異なる。具体的には、制御器１１０は、燃料電池１０１の排熱回収動作については、上述した実施の形態２に係る燃料電池システム１００の異常停止処理と同様に行い、一方、水素生成装置１０２の冷却動作については、通常の停止処理と同様に行う。以下、図１６を参照しながら説明する。
図１６は、本実施の形態７に係る燃料電池システム１００の異常停止処理を示すフローチャートである。
図１６に示すように、異常判定器１１０ａが燃料電池システム１００の停止を伴う異常と判定した場合、通常の停止処理のカソードパージ処理の終了まで（図４ＡのステップＳ１００〜ステップＳ１１３及び図４ＢのステップＳ２００〜ステップＳ２０３まで）は、通常の停止処理と同様の停止動作を行う（ステップＳ５００）。その後、燃焼空気供給器１１７による水素生成装置１０２の冷却動作により改質器の温度ｔ１が待機可能温度以下になると、燃焼空気供給器１１７の動作を停止し、水素生成装置１０２の冷却動作を停止する。一方、第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８の動作を継続し、燃料電池１０１の排熱回収動作を実行する（ステップＳ５０１ａ）。
そして、上記冷却動作において改質器に設けられた温度検知器により改質器の温度ｔ１を検知し（ステップＳ５０２）、上記温度検知器の検知温度ｔ１が第２パージ温度以下になると（ステップＳ５０３）、通常の停止処理と同様のＦＰパージ処理を実行する（ステップＳ５０４）。すなわち、図４Ｂに示すステップＳ１２０〜ステップＳ１２４を行う。その後、ＦＰパージ処理が完了すると（ステップＳ５０５）、制御器１１０は、第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８の動作を停止させ（ステップＳ５０６ａ）、燃料電池システム１００を起動不許可状態に移行させる（ステップＳ５０７）。
このように本実施の形態７に係る燃料電池システム１００では、異常停止処理は、通常停止処理の場合に比して、燃料電池１０１の冷却量が多くなる停止処理が実行されるので、メンテナンス作業を行う燃料電池システム１００内の機器温度が、メンテナンス作業者が火傷等をしない程度にまでより早く降温され、メンテナンス作業の着手が迅速化される。また、水素生成装置１０２については、改質器の冷却を通常の停止処理と同様に、改質器の温度ｔ１が待機可能温度以下になると、燃焼空気供給器１１７の動作を停止して、自然放冷により、改質器を含む水素生成装置１０２を冷却する。すなわち、改質器の冷却量が通常停止処理と同等になるように燃焼空気供給器１１７を制御することで、メンテナンス作業の必要のない水素生成装置１０２の冷却量が抑制されるので、次回起動時において、水素生成装置１０２を昇温するのに必要なエネルギーが削減され、起動処理に要する時間が短縮されるので、燃料電池システム１００の起動性が向上する。
一方、メンテナンス作業の必要のない通常の停止処理の場合は、実施の形態２に係る燃料電池システム１００と同様の作用効果を奏する。
なお、本実施の形態７に係る燃料電池システム１００は、実施の形態２に係る燃料電池システム１００と基本的構成を同じとし、その動作（燃料電池システム１００の発電運転等の諸動作）を異なるように構成したが、これに限定されず、実施の形態３に係る燃料電池システム１００と基本的構成を同じとし、その動作を上述したように構成してもよい。
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８に係る燃料電池システムは、原料を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、改質器を加熱する燃焼器と、燃焼器に燃焼空気を供給する燃焼空気供給器と、を有する水素生成装置を備え、制御器は、異常検知器により水素生成装置に関係する異常が検知された場合は、通常停止処理時よりも改質器の冷却量が増加するよう燃焼空気供給器を制御するとともに、燃料電池の冷却量は通常停止処理時の同等になるよう第１流量制御器を制御する態様の一例を示すものである。
ここで、「水素生成装置に関係する異常」とは、水素生成装置を構成する機器に関係する異常を指す。例えば、原料ガス流量の異常、改質器の温度異常、バーナの燃焼異常等が例示される。
本発明の実施の形態８に係る燃料電池システム１００は、実施の形態２に係る燃料電池システム１００と各検知器１３１〜１４５の検出値に基づき異常を検知後の停止する工程とその後の異常検知／停止処理が異なる。具体的には、水素生成装置１０２に関係する異常が検知された場合の異常停止処理が異なる。
ここで、図１７を参照しながら、水素生成装置１０２の構造について、詳細に説明する。
図１７は、図２に示す燃料電池システム１００における水素生成装置１０２の構成を詳細に示す模式図である。なお、図２０においては、燃料電池システム１００における上下方向を図における上下方向として表している。
図１７に示すように、本実施の形態８に係る燃料電池システム１００の水素生成装置１０２は、ここでは、円筒状に形成されており、中心軸を共有する容器１、外筒２、及び内筒３を有している。容器１は、上部に大径部が形成され、その下部に大径部より径の小さな小径部が形成された段付き円筒で構成されている。容器１の下端は、底板５により閉止されており、その上端は、環状の板部材６を介して外筒２と接続されている。なお、容器１の外側には、断熱部材４が容器１を覆うように設けられている。
外筒２及び内筒３の上端は、蓋部材７により閉止されている。一方、外筒２の下端は開放されていて、内筒３の下端は、内筒用底板８により閉止されている。内筒３の内部には、円筒状の輻射筒９が設けられている。
輻射筒９の上端は、蓋部材７により閉止されており、その下端は、開放されている。輻射筒９と内筒３との間に形成された筒状の空間は、燃焼排ガス流路１０を構成する。燃焼排ガス流路１０の下流端近傍（内筒３の上部）には、燃焼排ガス出口１１が設けられている。該燃焼排ガス出口１１には、燃焼排ガス経路５９の上流端が接続されており、その下流端は、パッケージ１１１の外部に開口されている。
輻射筒９の内部には、蓋部材７を貫通して下方に伸びるようにバーナ（燃焼器）１０２ａが配設されている。また、輻射筒９の内部には、着火検知器１４１及びＣＯセンサ１４２が設けられている。着火検知器１４１は、バーナ１０２ａでの着火の有無を検知し、検知信号を制御器１１０に出力するように構成されていて、ＣＯセンサ１４２は、バーナ１０２ａからの燃焼排ガス中に含まれる一酸化炭素の濃度を検知して、検知信号を制御器１１０に出力するように構成されている。なお、ここでは、着火検知器１４１として、フレームロッドを使用し、ＣＯセンサ１４２として、ＣＯ濃度センサを使用している。
バーナ１０２ａには、燃焼空気供給経路５６の下流端が接続されていて、その上流端は、燃焼空気供給器１１７に接続されている。なお、燃焼空気供給器１１７としては、例えば、ブロワやシロッコファン等のファン類を使用することができる。
外筒２の上部には、原料ガス供給口１２が設けられていて、該原料ガス供給口１２には、原料ガス供給経路４１の下流端が接続されている。ここでは、原料ガスとして、メタンを主成分とする都市ガスが用いられており、原料ガス供給経路４１の上流端は、都市ガスの配管（図示せず）に接続されている。また、原料ガス供給経路４１には、その上流側から、第１開閉弁（封止器）７１、原料ガス供給器１１２、及び第２開閉弁（封止器）７２が設けられている。第１開閉弁７１及び第２開閉弁７２は、原料ガス供給経路４１を通流する原料ガスの通流を許可／阻止するように構成されており、例えば、電磁弁等の弁を用いることができる。また、原料ガス供給器１１２は、水素生成装置１０２に供給する原料ガスの流量を調整する機器であり、例えば、ブースターポンプ１１２ａと流量調整弁１１２ｂとの組合せや、流量調整弁単体で構成されている（図２参照）。
また、外筒２の上部には、水供給口１３が設けられており、該水供給口１３には、改質用水供給経路５７の下流端が接続されている。改質用水供給経路５７の上流端には、水供給器１０５が接続されている。水供給器１０５は、改質用水供給経路５７に改質用水を供給し、かつ、改質用水供給経路５７を通流する改質用水の流量を調整する。
外筒２と内筒３との筒状空間の下部は、改質触媒収容空間が構成されていて、該改質触媒収容空間には、改質触媒が充填された改質触媒層１４が形成されている。また、改質触媒収容空間の上方には、原料ガス及び改質用水を予熱する予熱部１５が構成されている。改質触媒収容空間、改質触媒層１４、及び予熱部１５から改質器１６が構成される。これにより、改質器１６では、バーナ１０２ａで生成された燃焼排ガスの伝熱を利用して、原料ガス供給器１１２から供給された原料ガス（メタン）と、水供給器１０５から供給された改質用水と、を予熱部１５で予熱し、予熱した原料ガスと改質用水を改質触媒層１４で水蒸気改質反応させることにより、水素を含有する水素含有ガスが生成される。
また、底板５と内筒用底板８との間には、空間が形成されていて、該空間が緩衝空間部１７を構成する。緩衝空間部１７の底板５の中央部分には、温度検知器１４３が配設されている。
温度検知器１４３は、改質器１６を通流した水素含有ガスの温度を検知し、検知した温度を改質器１６の温度として制御器１１０に出力するように構成されている。なお、本実施の形態においては、温度検知器１４３を改質器１６の下流端よりも下方に設け、改質器１６を通流した後の水素含有ガスの温度を検知するように構成したが、これに限定されず、改質器１６の改質触媒層１４の内部に設け、改質器１６の改質触媒層１４を通流する水素含有ガスの温度を検知するように構成してもよい。
また、容器１と外筒２との間には、筒状の空間１８が緩衝空間部１７と連通するように形成されており、該空間１８と緩衝空間部１７が、水素含有ガス流路１９を構成する。これにより、改質器１６を通流した水素含有ガスは、改質触媒層１４の下流端から緩衝空間部１７へ流出し、底板５の底壁に当たって反転して、水素含有ガス流路１９を流通する。
水素含有ガス流路１９の上方にある、容器１の大径部と外筒２との筒状空間には軸方向に所定の間隔をおいて、一対の仕切り板２０、２１が配設されていて、該一対の仕切り板２０、２１によって、上記筒状空間が、変成触媒収容空間２２、空気混合部２５、及び酸化触媒収容空間２６に分割されている。
変成触媒収容空間２２には、変成触媒が充填された変成触媒層２３が形成されていて、変成触媒収容空間２２と変成触媒層２３から変成器２４が構成されている。また、仕切り板２０には、変成器２４と空気混合部２５とを連通するように複数の貫通孔２９が設けられており、該貫通孔２９が、変成器２４の出口２９を構成する。これにより、水素含有ガス流路１９を通流した水素含有ガスは、変成器２４に流入する。そして、水素含有ガスが、変成触媒層２３を通流する間に、水素含有ガス中の一酸化炭素と水とが変成反応により、二酸化炭素と水素が生成され、一酸化炭素を低減させる。そして、一酸化炭素が低減された水素含有ガスは、変成器２４の出口２９から空気混合部２５に流出する。
空気混合部２５を形成する容器１には、一酸化炭素酸化反応用の空気を供給する空気供給口３０が設けられている。空気供給口３０には、酸化用空気供給路５８の下流端が接続されていて、その上流端は、酸化用空気供給器１１６が接続されている。これにより、変成器２４の出口２９から空気混合部２５に流出した水素含有ガスは、酸化用空気供給器１１６から供給された空気と混合される。
また、空気混合部２５における変成器２４の出口２９の上方には、温度検知器１４４が設けられている。温度検知器１４４は、変成器２４を通流した水素含有ガスの温度を検知し、検知した温度を変成器２４の温度として制御器１１０に出力するように構成されている。なお、本実施の形態においては、温度検知器１４４を変成器２４の出口２９よりも上方に設け、変成器２４を通流した後の水素含有ガスの温度を検知するように構成したが、これに限定されず、変成器２４の変成触媒層２３の内部に設け、変成器２４の変成触媒層２３を通流する水素含有ガスの温度を検知するように構成してもよい。
酸化触媒収容空間２６には、酸化触媒が充填された酸化触媒層２７が形成されていて、酸化触媒収容空間２６と酸化触媒層２７から浄化器２８が構成されている。また、仕切り板２１には、空気混合部２５と浄化器２８とを連通するように複数の貫通孔３１が設けられており、該貫通孔３１が、浄化器２８の入口３１を構成する。さらに、空気混合部２５における浄化器２８の入口３１の下方には、温度検知器１４５が設けられている。温度検知器１４５は、浄化器２８に流入する水素含有ガスと空気の混合ガスの温度を検知し、検知した温度を浄化器２８の温度として制御器１１０に出力するように構成されている。なお、本実施の形態においては、温度検知器１４５を浄化器２８の入口３１よりも下方に設け、浄化器２８を通流する前の燃料ガスの温度を検知するように構成したが、これに限定されず、浄化器２８の酸化触媒層２７の内部に設け、浄化器２８の酸化触媒層２７を通流する燃料ガスの温度を検知するように構成してもよい。
また、酸化触媒収容空間２６を構成する容器１の上部には、燃料ガス出口３２が設けられている。燃料ガス出口３２には、燃料ガス供給経路４２の上流端が接続されており、その下流端には、燃料電池１０１が接続されている（図２参照）。
これにより、仕切り板２１の貫通孔３１（浄化器２８の入口３１）から、空気混合部２５で空気と混合された水素含有ガスが、浄化器２８に流入し、酸化触媒層２７を通流する間に、水素含有ガス中の一酸化炭素と空気中の酸素とが、反応して、一酸化炭素が数ｐｐｍにまで低減された燃料ガスが生成される。生成された燃料ガスは、燃料ガス出口３２から燃料ガス供給経路４２を通流して、燃料電池１０１に供給される。
なお、本実施の形態の水素生成装置１０２においては、変成器２４及び浄化器２８を設ける形態について採用したが、改質器１６で生成される水素含有ガス中に含まれる一酸化炭素を更に低減する必要のない場合は、上記変成器２４及び浄化器２８を設けない形態を採用しても構わない。例えば、燃料電池１０１が、一酸化炭素に対して被毒しにくい機器（例：固体酸化物燃料電池）である場合、上記形態が採用される。
次に、本実施の形態８に係る燃料電池システム１００の各検知器１３１〜１４５の検出値に基づき、異常を検知する工程とその後の異常検知／停止処理について説明する。
まず、本実施の形態８に係る燃料電池システム１００における異常検知器により検知される異常のうち、特に、水素生成装置１０２に関係する異常について、図１８を参照しながら説明する。図１８は、本発明における水素生成装置１０２に関係する異常の例を示す表である。なお、図１８に示す、水素生成装置１０２に関係する異常が、異常検知器により検知されると、燃料電池システム１００の運転停止処理が行われる。
図１８に示すように、第１の異常として、バーナ失火異常を規定している。なお、この異常は例示であり、この異常以外の異常を第１の異常と規定してもよい。
バーナ失火異常とは、水素生成装置１０２内で水素生成反応が開始されて以降の水素生成動作中において、着火検知器１４１が、バーナ１０２ａの着火を検知しないことをいう。
従って、本異常は、水素生成装置１０２の起動処理において、バーナ１０２ａの燃焼開始時における着火異常は含まない。バーナ１０２ａが安定に燃焼し、水素生成装置１０２が昇温して、水蒸気改質反応への移行を開始した後の起動処理及び水素利用機器１０１への燃料ガス供給動作中に発生する失火異常を指す。
なお、上記第１の異常であっても、例えば、再起動後に同一の異常が、複数回（例えば、３回）／週、又は連続して２回検知されたような場合には、第２の異常に該当する異常として、当該異常に対応する停止処理を実行する。
また、図１８に示すように、本実施の形態においては、第２の異常として、機器の故障（例えば、温度検知器の故障、ＣＯセンサの故障、及び燃焼空気供給器の故障）、ガス漏れ異常（例えば、可燃性ガス漏れ異常）、温度検知器の検出温度異常（例えば、改質温度の過昇温、過降温）が規定されている。なお、これらの異常は例示であり、これらの異常の一部を第２の異常として規定してもよく、また、これらの異常以外の異常を第２の異常と規定してもよい。
温度検知器の故障が想定される異常とは、例えば、各温度検知器１４３〜１４５がサーミスタである場合、これらの検出値が、ショートや断線を示す値となる異常が挙げられる。本実施の形態においては、当該異常を第２の異常として扱い、当該異常に対応する停止処理を実行する。
ＣＯセンサの故障が想定される異常とは、ＣＯセンサ１４２が、接触燃焼式のセンサである場合、本センサの検出値が電気抵抗の断線を示す値となる異常が挙げられる。本実施の形態においては、当該異常を水素生成装置１０２の運転停止を伴う異常と規定する。
燃焼空気供給器の故障が想定される異常とは、例えば、燃焼空気供給器１１７の回転数が、制御器１１０からの操作量に対して、許容範囲外（例えば、目標回転数に対応する設定操作量に対して操作量を増加させても所定時間以上、目標回転数に至らない場合）となる異常が挙げられる。このような異常は、モータ劣化により操作量の指令値に対して所望の回転数が得られない場合に起こる可能性があることから、燃焼空気供給器の故障が想定される異常として、本実施の形態においては、当該異常を第２の異常と規定する。
可燃性ガス漏れ異常とは、可燃性ガスセンサ１４０が可燃性ガスを検知した異常をいう。例えば、パッケージ１１１内に可燃性ガス（原料ガスや燃料ガス等）が漏れて、可燃性ガスセンサ１４０が可燃性ガスを検知した場合が挙げられる。本実施の形態においては、当該異常を第２の異常と規定する。
なお、上記で例示したような異常のうち各異常検知器の故障については、異常判定器１１０ａが、本発明の異常検知器として機能し、上記検知器の故障と異なる異常については、異常判定器１１０ａと当該異常を判定する際の判定対象となる検出値を出力する検知器とが本発明の異常検知器として機能する。
次に、本実施の形態８に係る燃料電池システム１００の異常検知及びこれに続き実行される停止処理（異常検知／停止処理）について、説明する。
図１９は、図２に示す燃料電池システム１００における制御器１１０の記憶部に格納された異常検知による停止処理プログラムの内容を概略的に示すフローチャートである。
図１９に示すように、燃料電池システム１００の発電運転中において、制御器１１０の演算処理部は、実施の形態２に係る燃料電池システム１００と同様に、各検知器１３１〜１４５から検知された検知値を取得し（ステップＳ３０１）、該ステップＳ３０１で取得した検知値が、異常であるかを判定する（ステップＳ３０２）。異常ではないと判定した場合には、ステップＳ３０１に戻り、異常が検知されない限り、ステップＳ３０１とステップＳ３０２を繰り返して、異常の有無を監視する。一方、異常であると判定した場合には、ステップＳ３０２ａに進む。
ステップＳ３０２ａでは、制御器１１０は、ステップＳ３０２で異常判定器１１０ａにより判定された異常が、水素生成装置１０２に関係する異常であるか否かを判定し、水素生成装置１０２に関係する異常である場合には、ステップＳ３０３ａに進み、水素生成装置１０２に関係しない異常である場合には、ステップＳ３０３に進む。
ステップＳ３０３ａでは、水素生成装置に関係する異常停止処理が実行される。そして、この停止処理を完了すると、ステップＳ３０４に進む。一方、ステップＳ３０３では、実施の形態２に係る燃料電池システム１００と同様に、制御器１１０の制御により異常判定器１１０ａにより判定された異常に対応する停止処理（以下、異常停止処理という）が実行される。そして、この停止処理を完了すると、ステップＳ３０４に進む。
ステップＳ３０４では、異常判定器１１０ａで異常と判定した当該異常が、第１の異常である場合、ステップＳ３０５に進み、異常判定器１１０ａで異常と判定した当該異常が、第２の異常である場合には、ステップＳ３０６に進む。
ステップＳ３０５では、上記異常停止処理を完了すると、水素生成装置１０２は待機状態に移行し、本プログラムを終了する。一方、ステップＳ３０６では、燃料電池システム１００は起動要求が発生しても起動が許可されない起動不許可状態に移行し、本プログラムを終了する。なお、上記異常停止処理は、各異常に対して同一の停止処理を実行するものでなく、各異常に対応した所定の回復処理が実行される。
ここで、水素生成装置１０２に関係する異常の一例である温度検知器１４３の故障の場合における異常停止処理について説明する。図２０は、図１９に示す異常停止処理プログラムのフローチャートにおける水素生成装置１０２に関係する異常停止処理をさらに詳細に示すフローチャートである。なお、温度検知器１３７の故障は、水素生成装置１０２に関係する第２の異常に属するが、以下の異常停止処理は、水素生成装置１０２に関係する第２の異常が検知された場合に限らず、水素生成装置１０２に関係する異常が検知された場合は、水素生成装置１０２の冷却動作について同様に実行されるよう構成されている。つまり、水素生成装置１０２に関係する第１の異常が検知された場合においても、水素生成装置１０２の冷却動作について同様の処理が実行される。
図２０に示すように、温度検出器１３７の検出値がショートまたは断線を示す値となり、異常判定器１１０ａが異常と判定し、水素生成装置１０２に関係する以上であると判定された場合、制御器１１０は、通常停止処理のカソードパージ処理の終了まで（図４ＡのステップＳ１００〜ステップＳ１１３）は、通常停止処理と同様の停止動作を行う（ステップＳ５００）。その後、制御器１１０は、燃焼空気供給器１１７による水素生成装置１０２の冷却動作により改質器１６の温度ｔ１が待機可能温度以下になった後も、燃焼空気供給器１１７の動作を実行し、水素生成装置１０２の冷却動作を実行する。（ステップＳ５０１ｂ）。
そして、上記冷却動作において改質器に設けられた温度検知器により改質器の温度ｔ１を検知し（ステップＳ５０２）、上記温度検知器の検知温度ｔ１がＦＰパージ温度以下になると（ステップＳ５０３）、通常の停止処理と同様のＦＰパージ処理を実行する（ステップＳ５０４）。すなわち、図４Ｂに示すステップＳ１２０〜ステップＳ１２４を行う。その後、ＦＰパージ処理が完了すると（ステップＳ５０５）、制御器１１０は、燃焼空気供給器１１７の動作を停止させ（ステップＳ５０６ｂ）、燃料電池システム１００を起動不許可状態に移行させる（ステップＳ５０７）。
一方、制御器１１０は、燃料電池１０１の排熱回収動作を、通常停止処理と同様に行う。すなわち、図５に示す排熱回収動作を実行する。
このように本実施の形態８に係る燃料電池システム１００では、通常の停止処理の場合及び水素生成装置１０２に関係しない燃料電池システム１００の各機器の異常が発生した場合には、実施の形態２に係る燃料電池システム１００と同様の作用効果を奏する。
また、本実施の形態８に係る燃料電池システム１００では、水素生成装置１０２に関係する異常が発生した場合には、通常停止処理に比べて、水素生成装置１０２の冷却量が多くなる、異常停止処理が実行されるので、メンテナンスを必要とする水素生成装置１０２の温度が、メンテナンス作業者が火傷等をしない程度にまでより早く降温され、メンテナンス作業の着手が迅速化される。一方、メンテナンス作業の必要のない燃料電池１０１の冷却量が抑制されるので、次回起動時において、燃料電池１０１を昇温するのに必要なエネルギーが削減され、起動処理に要する時間が短縮されるので、燃料電池システム１００の起動性が向上する。
なお、本実施の形態８においては、水素生成装置１０２に関係しない燃料電池システム１００の各機器の異常が発生した場合には、実施の形態２に係る燃料電池システム１００と同様の異常停止処理を行うように構成したが、これに限定されず、実施の形態７に係る燃料電池システム１００と同様の異常停止処理を行うように構成してもよい。
また、上記異常停止処理における水素生成装置１０２の冷却動作において、バーナ１０２ａに供給する燃焼空気量は、水素生成装置１０２の定格運転時における供給量よりも多くなるよう制御することが好ましい。具体的には、水素生成装置１０２に関係する異常停止処理における水素生成装置１０２の冷却動作において、制御器１１０が、水素生成装置１０２の定格運転時の操作量よりも大きくなるよう制御する。これにより、水素生成装置１０２の温度がより速やかに低下し、メンテナンス作業へ移行し易くなる。ここで、水素生成装置１０２の定格運転とは、水素生成装置１０２の水素供給運転時において、安定して供給可能な最大水素量を供給している運転として定義される。
（実施の形態９）
本発明の実施の形態９に係る燃料電池システムは、制御器は、異常検知器によりメンテナンスが不要な第１の異常を検知して実行される異常停止処理時よりも、メンテナンスが必要な第２の異常を検知して実行される異常停止処理時の方が、燃料電池の冷却量が多くなるよう前記第１流量制御器を制御する態様の一例を示すものである。
図２１は、本発明の実施の形態９に係る燃料電池システム１００における制御器１１０の記憶部に格納された異常検知／停止処理プログラムの内容を概略的に示すフローチャートである。
まず、燃料電池システム１００の発電運転中において、制御器１１０の演算処理部は、各検知器１３１〜１４０から検知された検知値を取得し（ステップＳ３０１）、該ステップＳ３０１で取得した検知値が、異常であるかを判定する（ステップＳ３０２）。異常ではないと判定した場合には、ステップＳ３０１に戻り、異常が検知されない限り、ステップＳ３０１とステップＳ３０２を繰り返して、異常の有無を監視する。一方、異常であると判定した場合には、ステップＳ３０４に進む。
ステップＳ３０４では、異常判定器１１０ａで異常と判定した当該異常が、第１の異常である場合、ステップＳ３０５ａに進み、異常判定器１１０ａで異常と判定した当該異常が、第２の異常である場合には、ステップＳ３０６ａに進む。
ステップＳ３０５ａでは、制御器１１０の制御により異常判定器１１０ａにより判定された各異常に対応する第１異常停止処理が実行される。そして、この停止処理を完了すると、燃料電池システム１００は待機状態に移行する（ステップＳ３０５）。なお、上記第１異常停止処理は、各異常に対して同一の停止処理を実行するものでなく、各異常に対応した所定の回復処理が実行される。ただし、各異常に対して共通する冷却動作（水素生成装置の冷却動作、燃料電池の排熱回収動作等）も実行される。
また、ステップＳ３０６ａでは、制御器１１０の制御により異常判定器１１０ａにより判定された各異常に対応する第２異常停止処理が実行される。そして、この停止処理を完了すると、燃料電池システム１００は起動要求が発生しても起動が許可されない起動不許可状態に移行する（ステップＳ３０６）。なお、上記第２異常停止処理は、各異常に対して同一の停止処理を実行するものでなく、各異常に対応した所定の回復処理が実行される。ただし、各異常に対して共通する冷却動作（水素生成装置の冷却動作、燃料電池の排熱回収動作等）も実行される。
ここで、図２２を参照しながら、第１の異常の一例である冷却水ポンプ異常の場合における第１異常停止処理について説明する。図２２は、図２１に示す異常検知／停止処理プログラムのフローチャートにおける第１異常停止処理をさらに詳細に示すフローチャートである。
図２２に示すように、第１ポンプ１０７の回転検出器（図示せず）の検出値に基づき異常判定器１１０ａが第１の異常と判定した場合、通常の停止処理の待機状態に移行するまで、すなわち、改質器の温度ｔ１が待機可能温度以下になり、第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８の動作を停止するまで（図４ＡのステップＳ１００〜ステップＳ１１６及び図４ＢのステップＳ２００〜ステップＳ２０６まで）は、通常の停止処理と同様の停止動作を行う（ステップＳ４０）。
その後、冷却水ポンプ異常に対応する回復処理を開始する。まず、第１ポンプ１０７の動作を再開する（ステップＳ４１）。また、この際に、制御器１１０は、第１ポンプ１０７の操作量が、燃料電池システム１００が最大電力で発電運転している際の第１ポンプの操作量よりも大きい操作量となるようにする。そして、第１ポンプ１０７の動作を再開した後の経過時間Ｔ３を計測し（ステップＳ４２）、この経過時間Ｔ３が回復処理時間Ｊ３以上になると（ステップＳ４３でＹｅｓ）、第１ポンプ１０７の動作を停止し、異常回復処理を完了する（ステップＳ４４）。そして、この異常回復処理を完了すると、制御器１１０は燃料電池システム１００を待機状態に移行する（図２１のステップＳ３０５参照）。ここで、上記回復処理時間Ｊ３は、第１ポンプ１０７がゴミ噛みにより異常が発生した場合に、第１ポンプ内１０７に噛んだゴミが第１ポンプ１０７から排出可能と推定される上記回復処理の実行時間として定義される。
なお、制御器１１０は、各検知器１３１〜１４０により第１の異常が検知された場合において、使用者がリモコン１２０のキー操作部１２０ｂを操作することにより、起動要求信号が制御器１１０の通信部に送信された場合には、燃料電池システム１００の起動処理を許可するように構成されている。
一方、本実施の形態９に係る燃料電池システム１００における第２異常停止処理は、実施の形態２に係る燃料電池システム１００の異常停止処理と同様の処理を行う。すなわち、制御器１１０は、図８に示した異常停止処理を行う。また、本実施の形態９に係る燃料電池システム１００における第２異常停止処理では、実施の形態２に係る燃料電池システム１００の異常停止処理と同様に、水素生成装置１０２の冷却動作及び燃料電池１０１の排熱回収動作を実行し、また、燃料電池１０１の排熱回収動作においては、この動作と並行して図９に示した貯湯水温度の制御が実行される。
ここで、上記第２異常停止処理と、第１異常停止処理とを比較すると改質器の温度が待機可能温度以下になってから改質器の温度がＦＰパージ処理可能な温度（ＦＰパージ温度以下の温度）になるまでの期間において、第１異常停止処理のように自然放冷により水素生成装置１０２が冷却するのを待つのではなく、燃焼空気供給器１１７による水素生成装置１０２の冷却動作及び第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８による燃料電池１０１の排熱回収動作を実行し、水素生成装置１０２及び燃料電池１０１をより速やかに冷却するよう制御する点が異なる。
すなわち、このように構成された本実施の形態９に係る燃料電池システム１００では、第２異常停止処理は、第１異常停止処理の場合に比して、燃料電池１０１及び水素生成装置１０２の冷却量が多くなるよう制御することで、燃料電池システム１００内の機器温度をメンテナンス作業者が火傷等をしない程度にまでより早く降温させ、メンテナンス作業への移行を迅速化させることを可能にするものである。
一方、第１異常停止処理は、第２異常停止処理に比して、燃料電池１０１及び水素生成装置１０２の冷却量が少なくなるよう制御されるため、待機状態に移行してからの経過時間によっては、燃料電池システム１００を構成する機器温度（例えば、改質器）が周囲温度（外気温度）よりも高くなる。このため、燃料電池システム１００を昇温するのに必要なエネルギーが削減され、起動処理に要する時間が短縮されるので、燃料電池システム１００の起動性が向上する。
なお、本実施の形態９においては、第２異常停止処理は、第１異常停止処理の場合に比して、燃焼空気供給器１１７による水素生成装置１０２の冷却動作時間及び第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８による燃料電池１０１の排熱回収動作時間を長くなるように制御することで、燃料電池１０１及び水素生成装置１０２の冷却量が多くなるよう制御したが、これに限定されず、燃焼空気供給器１１７、第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８の操作量を多くなるように制御することで、燃料電池１０１及び水素生成装置１０２の冷却量が多くなるよう制御してもよい。
また、本実施の形態９においては、第１の異常が検知された場合において、待機状態に移行後は、制御器１１０は、次の起動要求（例えば、リモコン１２０を介した使用者による起動要求信号）が発生してから起動処理を行うように構成したが、これに限定されず、制御器１１０は、図２１の待機状態に移行後、次の起動要求の発生を待たず自動的に次の起動処理に移行するよう構成されてもよい。
（実施の形態１０）
本発明の実施の形態１０に係る燃料電池システム１００は、実施の形態３に係る燃料電池システムと基本的構成は同じであるが、燃料電池システム１００の異常検知及びこれに続き実行される異常検知／停止処理が、実施の形態９に係る燃料電池システム１００と同様の処理を行うように構成されている。以下、実施の形態９に係る燃料電池システム１００の異常停止処理と異なる処理について説明する。
図２３は、本発明の実施の形態１０の燃料電池システムにおける第１異常停止処理の一例を示すフローチャートである。
まず、異常判定器１１０ａにより第１の異常に属する所定の異常が発生したと判定された場合、各異常に対応する第１異常停止処理が実行される。本例においては、制御器１１０の制御により停止指令が出力され、通常の停止処理と同様に燃料ガス供給器２００及び酸化剤ガス供給器１０３からの燃料ガス及び酸化剤ガスの供給が停止される。さらに、制御器１１０の制御により燃料ガス経路２０２上の第８開閉弁２０１及び第５開閉弁７６と酸化剤ガス経路上の第３開閉弁７４及び第７開閉弁７８とがそれぞれ閉止される。
そして、通常の停止処理と同様の排熱回収動作を実行した後、第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８を停止する（ステップＳ７００〜Ｓ７０３）。ここで、ステップＳ７０２における貯湯可能温度は、燃料電池１０１の冷却動作の停止を判断する上記第１の閾値の一例である。その後、異常判定器１１０ａにより判定された各異常に対応する所定の異常回復処理を実行した後（ステップＳ７０３ａ）、燃料電池システムを待機状態に移行する（ステップＳ７０４）。なお、上記異常回復処理は、上記排熱回収動作（ステップＳ７００〜Ｓ７０３）、及び異常回復処理（ステップＳ７０３ａ）は、必ずしも実行する必要はなく、異常の内容によっては、いずれも実行しなくても構わない。
すなわち、本実施の形態１０に係る燃料電池システム１００では、異常検知器が、メンテナンスが不要な第１の異常を検知した場合に実行される第１異常停止処理は、上記実施の形態３に係る燃料電池システム１００の通常停止処理と同様に行われ、メンテナンスが必要な第２の異常を検知した場合に実行される第２異常停止処理は、上記実施の形態３に係る燃料電池システム１００の異常停止処理と同様に行われる。
このように本実施の形態１０に係る燃料電池システムにおいても、第２異常停止処理は、第１異常停止処理に比して、燃料電池１０１の冷却量が多くなるよう構成されているため、燃料電池１０１及び燃料電池１０１に通流する流体が流れる機器（燃料電池１０１、冷却水経路２０４、熱交換器１０６等）の温度をメンテナンス作業者が火傷等をしない程度にまでより早く降温させ、メンテナンス作業への移行を迅速化させることを可能にするものである。
一方、第１異常停止処理は、第２異常停止処理に比して、燃料電池１０１の冷却量が少なくなるよう制御されるため、待機状態に移行してからの経過時間によっては、燃料電池システム１００を構成する機器（例えば、燃料電池１０１）の温度が周囲温度（外気温度）よりも高くなる。このため、燃料電池システム１００を昇温するのに必要なエネルギーが削減され、起動処理に要する時間が短縮されるので、燃料電池システム１００の起動性が向上する。
（実施の形態１１）
本発明の実施の形態１１に係る燃料電池システム１００は、異常停止処理時において、熱交換器１０６を通過する冷却水の通流量が、第１の異常による異常停止処理（第１異常停止処理）時における通流量よりも第２の異常による異常停止処理（第２異常停止処理）時の方が、大きくなるよう第１流量制御器を制御することを特徴とする。具体的には、制御器１１０は、第２異常停止処理に、第１ポンプ１０７の操作量を、燃料電池システム１００の発電運転時の操作量よりも大きい所定の操作量となるように制御する（以下、強制冷却動作と称する）点と、強制冷却動作時において、熱交換器１０６を通過した、貯湯水が貯湯バイパス経路に流入するよう第２熱媒体切替器２０６を制御する点と、が実施の形態１０に係る燃料電池システム１００と異なる。
すなわち、本実施の形態１１に係る燃料電池システム１００は、通常停止処理と第１異常停止処理は、実施の形態１０に係る燃料電池システム１００と同様の処理を行い、第２異常停止処理は、実施の形態４に係る燃料電池システム１００と同様に、強制冷却動作（図１３に示すフロー）を行う。これにより、異常停止処理時の排熱回収動作時において、第２異常停止処理の方が、強制冷却動作を実施しない第１異常停止処理を行う場合に比して、燃料電池１０１の排熱回収動作をより迅速化することができる。
また、制御器１１０は、第２異常停止処理時の強制冷却動作においても、実施の形態４に係る燃料電池システム１００と同様に、貯湯バイパス経路２０７側に貯湯水が流入するように第２熱媒体切替器２０６を制御する。
なお、冷却水経路に図３に示すようなバイパス経路２０８を有する場合、制御器１１０は、上記強制冷却動作において、混合弁２０９の熱交換器１０６側への開度が、発電運転時における平均開度よりも大きくなるよう制御してもよい。
また、制御器１１０は、発電運転時と同様の排熱回収動作（ステップＳ８００〜Ｓ８００ｂ）を経ずに、第２異常停止処理の開始に伴い、強制冷却動作（ステップＳ８００ｃ）を開始してもよい。この場合、制御器１１０は、第２異常停止処理時は、燃料電池１０１の温度に拘わらず強制的に第１流量制御器（第１ポンプ）１０７の操作量を所定値よりも増加するよう制御することとなる。
また、本実施の形態１１に係る燃料電池システム１００においても、制御器１１０は、通常停止処理及び第１異常停止処理時には、上記実施の形態３に係る燃料電池システム１００の通常停止処理と同様に、温度検知器１３７で検知した冷却水の温度に基づいて、第１流量制御器（第１ポンプ１０７）の操作量を制御することで、燃料電池１０１を冷却する。したがって、本実施の形態１１においては、制御器１１０は、通常の停止処理時及び第１異常停止処理時には、温度検知器１３７で検知した冷却水の温度に基づいて、第１流量制御器（第１ポンプ１０７）の操作量を制御することで、燃料電池１０１を冷却し、第２異常停止処理時には、燃料電池１０１の温度（温度検知器１３７で検知した冷却水の温度）に拘わらず強制的に第１流量制御器（第１ポンプ）１０７の操作量を所定値よりも増加するよう制御する。
このように構成された本実施の形態１１に係る燃料電池システム１００では、第２異常停止処理において、熱交換器１０６を通過する冷却水の流量を、発電運転時の平均通流量よりも大きい所定の通流量となるように第１流量制御器を制御することで、燃料電池１０１及び燃料電池１０１に通流する流体が流れる機器の温度（例えば、冷却水経路２０４、熱交換器１０６等）をメンテナンス作業者が火傷等をしない程度にまでより早く降温させ、メンテナンス作業への移行を迅速化させることができる。
（実施の形態１２）
本発明の実施の形態１２に係る燃料電池システム１００は、実施の形態９に係る燃料電池システム１００と基本的構成は同じであるが、第２異常停止処理を実施の形態５に係る燃料電池システム１００の異常停止処理と同様の強制冷却動作を行う点が異なる。
すなわち、図１４に示すように、制御器１１０は、ステップＳ８００では、発電運転時と同様に温度検知器１３７の検知温度が上記所定の温度になるよう第１ポンプ１０７の操作量を制御する、第１の冷却工程を行う。そして、カソードパージ処理完了後、制御器１１０は、温度検知器１３７で検知される温度に拘わらず、熱交換器１０６を通過する冷却水の通流量が、第１ポンプ１０７の操作量を発電運転時の平均操作量よりも大きい所定の操作量となるように制御する、第２の冷却工程を行う（ステップＳ８００ｃ）。
これにより、異常停止処理時の排熱回収動作時において、強制冷却動作を実施しない第１異常停止処理を行う場合に比して、第２異常停止処理を行う場合の方が、燃料電池１０１の冷却量が多くなるため、燃料電池１０１の排熱回収動作をより迅速化することができる。
このように構成された本実施の形態１２に係る燃料電池システム１００では、実施の形態９に係る燃料電池システム１００よりも、燃料電池１０１及び燃料電池１０１に通流する流体が流れる機器の温度（冷却水経路２０４、熱交換器１０６等）をメンテナンス作業者が火傷等をしない程度にまでより早く降温させ、メンテナンス作業への移行を迅速化させることができる。
（実施の形態１３）
本発明の実施の形態１３に係る燃料電池システムは、燃料電池の発電停止後、封止された燃料電池の反応ガス経路内の圧力低下に伴い、反応ガス経路内にガスを補給する補圧動作を実行するよう構成されており、制御器が、第２の異常により異常停止処理時の方が、第１の異常による異常停止処理時よりも補圧動作の頻度を増加する態様の一例を示すものである。
本発明の実施の形態１３に係る燃料電池システム１００は、実施の形態９に係る燃料電池システム１００と基本的構成は同じであるが、実施の形態６に係る燃料電池システム１００と同様に、補圧処理を行うように構成されている点が実施の形態９に係る燃料電池システム１００と異なる。そして、本実施の形態１３に係る燃料電池システム１００は、実施の形態９に係る燃料電池システム１００と同様に、異常停止処理時における燃料電池１０１の排熱回収動作において、第２異常停止処理の方が、第１停止処理よりも、単位時間当たりの冷却量を増加させるように構成されている。従って、第２異常停止処理の方が、第１異常停止処理時よりも燃料電池１０１の温度の低下速度が速く、圧力低下も速くなるため、上記補圧処理の頻度を第１異常停止処理における補圧処理の頻度よりも増加させるように構成されている。これにより、燃料電池１０１のガス流路内の過剰な負圧化が抑制され、燃料電池１０１が保護される。
（実施の形態１４）
本発明の実施の形態１４に係る燃料電池システムは、制御器が、異常検知器がメンテナンスが不要であり、かつ水素生成装置に関係する異常以外の燃料電池に関係する第１の異常を検知して実行される異常停止処理時は、改質器及び燃料電池の冷却量が通常停止処理時と同等になるよう燃焼空気供給器及び第１流量制御器を制御し、異常検知器が、メンテナンスが必要であり、かつ水素生成装置に関係する異常以外の燃料電池に関係する第２の異常を検知して実行される異常停止処理時は、通常停止処理時よりも燃料電池の冷却量が増加するよう第１流量制御器を制御するとともに、改質器の冷却量は通常停止処理時と同等になるよう燃焼空気供給器を制御する態様の一例を示すものである。
ここで、「メンテナンスが不要であり、かつ水素生成装置に関係する異常以外の燃料電池に関係する第１の異常」とは、水素生成装置以外で燃料電池の発電運転に関係する機器の異常のうちメンテナンスが不要な異常を指す。例えば、冷却水の温度異常等が例示される。また、「メンテナンスが必要であり、かつ水素生成装置に関係する異常以外の燃料電池に関係する第２の異常」とは、水素生成装置以外で燃料電池の発電運転に関係する機器の異常のうちメンテナンスが必要な異常を指す。例えば、冷却水タンク、凝縮水タンクの水位異常、冷却水温度検知器の故障、酸化剤ガス漏れ異常等が例示される。
本発明の実施の形態１４に係る燃料電池システム１００は、実施の形態９に係る燃料電池システム１００と基本的構成は同じであるが、各検知器１３１〜１４０の検出値に基づき異常を検知後の停止処理が、実施の形態９に係る燃料電池システム１００と異なる。具体的には、制御器１１０は、第１異常停止処理については、上述した実施の形態９に係る燃料電池システム１００の第１異常停止処理と同様に行う。また、制御器１１０は、第２異常停止処理における燃料電池１０１の排熱回収動作については、上述した実施の形態９に係る燃料電池システム１００の第２異常停止処理と同様に行い、一方、水素生成装置１０２の冷却動作については、通常の停止処理と同様に行う。すなわち、本実施の形態１４に係る燃料電池システム１００では、第２異常停止処理は、実施の形態７に係る燃料電池システム１００の異常停止処理と同様の処理（図１６に示すフロー）を実行する。
このように構成された本実施の形態１４に係る燃料電池システム１００では、第２異常停止処理は、通常停止処理（及び第１異常停止処理）の場合に比して、燃料電池１０１の冷却量が多くなる停止処理が実行されるので、メンテナンス作業を行う燃料電池システム１００内の機器温度が、メンテナンス作業者が火傷等をしない程度にまでより早く降温され、メンテナンス作業の着手が迅速化される。また、水素生成装置１０２については、改質器の冷却を通常の停止処理と同様に、改質器の温度ｔ１が待機可能温度以下になると、燃焼空気供給器１１７の動作を停止して、自然放冷により、改質器を含む水素生成装置１０２を冷却する。すなわち、改質器の冷却量が通常停止処理と同等になるように燃焼空気供給器１１７を制御することで、メンテナンス作業の必要のない水素生成装置１０２の冷却量が抑制されるので、次回起動時において、水素生成装置１０２を昇温するのに必要なエネルギーが削減され、起動処理に要する時間が短縮されるので、燃料電池システム１００の起動性が向上する。
一方、メンテナンス作業の必要のない通常の停止処理及び第１異常の停止処理の場合は、実施の形態９に係る燃料電池システム１００と同様の作用効果を奏する。
なお、本実施の形態１４に係る燃料電池システム１００は、実施の形態９に係る燃料電池システム１００と基本的構成を同じとし、その動作（燃料電池システム１００の発電運転等の諸動作）を異なるように構成したが、これに限定されず、実施の形態１０に係る燃料電池システム１００と基本的構成を同じとし、その動作を上述したように構成してもよい。
（実施の形態１５）
本発明の実施の形態１５に係る燃料電池システムは、制御器が、異常検知器がメンテナンスが不要な水素生成装置に関係する第１の異常を検知して実行される異常停止処理時は、改質器及び燃料電池の冷却量が通常停止処理時と同等になるよう燃焼空気供給器及び第１流量制御器を制御し、異常検知器が、メンテナンスが必要な水素生成装置に関係する第２の異常を検知して実行される異常停止処理時は、通常停止処理時よりも改質器の冷却量が増加するよう第１流量制御器を制御するとともに、燃料電池の冷却量は通常停止処理時と同等になるよう第１流量制御器を制御する態様の一例を示すものである。
ここで、「メンテナンスが不要な水素生成装置に関係する第１の異常」とは、水素生成装置を構成する機器に関係する異常のうちメンテナンスが不要な異常を指す。例えば、バーナの失火異常が挙げられる。「メンテナンスが必要な水素生成装置に関係する第２の異常」とは、水素生成装置を構成する機器に関係する異常のうちメンテナンスが必要な異常を指す。例えば、機器の故障（温度検知器故障、ＣＯセンサ故障）、ガス漏れ異常等が例示される。
図２４は、本発明の実施の形態１５に係る燃料電池システム１００における制御器１１０の記憶部に格納された異常検知による停止処理プログラムの内容を概略的に示すフローチャートである。
本発明の実施の形態１５に係る燃料電池システム１００は、実施の形態９に係る燃料電池システム１００と基本的構成は同じであるが、各検知器１３１〜１４５の検出値に基づき異常を検知後の停止する工程とその後の異常検知／停止処理が異なる。
具体的には、図２４に示すように、燃料電池システム１００の発電運転中において、制御器１１０の演算処理部は、実施の形態９に係る燃料電池システム１００と同様に、各検知器１３１〜１４５から検知された検知値を取得し（ステップＳ３１）、該ステップＳ３１で取得した検知値が、異常であるかを判定する（ステップＳ３２）。異常ではないと判定した場合には、ステップＳ３１に戻り、異常が検知されない限り、ステップＳ３１とステップＳ３２を繰り返して、異常の有無を監視する。一方、異常であると判定した場合には、ステップＳ３３に進む。
ステップＳ３３では、異常判定器１１０ａで異常と判定した当該異常が、第１の異常である場合、ステップＳ３４に進み、異常判定器１１０ａで異常と判定した当該異常が、第２の異常である場合には、ステップＳ３６に進む。
ステップＳ３４では、制御器１１０の制御により異常判定器１１０ａにより判定された各異常に対応する第１異常停止処理が実行される。そして、この停止処理を完了すると、燃料電池システム１００は待機状態に移行する（ステップＳ３５）。なお、上記第１異常停止処理は、実施の形態９に係る燃料電池システム１００と同様に、各異常に対して同一の停止処理を実行するものでなく、各異常に対応した所定の回復処理が実行される。ただし、各異常に対して共通する冷却動作（水素生成装置の冷却動作、燃料電池の排熱回収動作等）も実行される。
一方、ステップＳ３６では、制御器１１０は、水素生成装置１０２に関係する異常であるか否かを判定し、水素生成装置１０２に関係する異常である場合には、ステップＳ３７に進み、水素生成装置１０２に関係しない異常である場合には、ステップＳ３８に進む。
ステップＳ３７では、実施の形態８に係る燃料電池システム１００と同様に、水素生成装置に関係する異常停止処理が実行される。そして、この停止処理を完了すると、燃料電池システム１００は起動要求が発生しても起動が許可されない起動不許可状態に移行する（ステップＳ３９）。
また、ステップＳ３８では、実施の形態９に係る燃料電池システム１００と同様に、制御器１１０の制御により異常判定器１１０ａにより判定された各異常に対応する第２異常停止処理が実行される。そして、この停止処理を完了すると、燃料電池システム１００は起動要求が発生しても起動が許可されない起動不許可状態に移行する（ステップＳ３９）。なお、上記第２異常停止処理は、各異常に対して同一の停止処理を実行するものでなく、各異常に対応した所定の回復処理が実行される。ただし、各異常に対して共通する冷却動作（水素生成装置の冷却動作、燃料電池の排熱回収動作等）も実行される。
このように本実施の形態１５に係る燃料電池システム１００では、通常の停止処理の場合及び第１の異常が発生した場合には、実施の形態９に係る燃料電池システム１００と同様の作用効果を奏する。
また、本実施の形態１５に係る燃料電池システム１００では、第２の異常が発生し、その異常が、水素生成装置１０２に関係する異常である場合には、水素生成装置１０２に関係する異常停止処理は、通常停止処理に比べて、改質器１６（図１７参照）を含む水素生成装置１０２の冷却量が増加するよう第１ポンプ１０７を制御されるので、メンテナンスを必要とする水素生成装置１０２の温度が、メンテナンス作業者が火傷等をしない程度にまでより早く降温され、メンテナンス作業の着手が迅速化される。一方、メンテナンス作業の必要のない燃料電池１０１の冷却量は抑制されるので、次回起動時において、燃料電池１０１を昇温するのに必要なエネルギーが削減され、起動処理に要する時間が短縮されるので、燃料電池システム１００の起動性が向上する。
さらに、本実施の形態１５に係る燃料電池システム１００では、第２の異常が発生し、その異常が、水素生成装置１０２に関係しない異常、すなわち、燃料電池システム１００の水素生成装置１０２以外の各機器の異常である場合には、第１異常停止処理に比して、第２異常停止処理は、燃料電池１０１及び水素生成装置１０２の冷却量が多くなるよう制御することで、燃料電池システム１００内の機器温度をメンテナンス作業者が火傷等をしない程度にまでより早く降温させ、メンテナンス作業への移行を迅速化させることを可能にするものである。
なお、本実施の形態１５においては、第２の異常が発生し、その異常が、水素生成装置１０２に関係しない燃料電池システム１００の各機器の異常である場合には、実施の形態９に係る燃料電池システム１００と同様の第２異常停止処理を行うように構成したが、これに限定されず、実施の形態７に係る燃料電池システム１００と同様の異常停止処理を実行するように、すなわち、通常停止処理時よりも改質器１６の冷却量が増加するよう燃焼空気供給器１１７を制御するとともに、燃料電池１０１の冷却量は通常停止処理時の同等になるよう第１ポンプ１０７を制御するように構成してもよい。
なお、上記実施の形態においては、例えば、水素生成装置（改質器）の冷却動作、ＦＰパージ処理、燃料電池のカソードパージ処理、及び燃料電池の排熱回収動作の少なくともいずれか一つを実行しない形態を採用しても構わないし、水素生成装置（改質器）の冷却動作、燃料電池の排熱回収動作のそれぞれの停止タイミングを上記フローと異なるタイミングで停止する形態を採用しても構わない。また、上記実施の形態においては、異常停止処理時においてＦＰパージ処理が完了するまで水素生成装置１０２（改質器１６）の冷却動作及び／又は燃料電池１０１の排熱回収動作が実行したが、これに限定されるものではなく、異常停止処理時の方が、通常の停止処理時よりも水素生成装置１０２の冷却量及び燃料電池１０１の排熱回収量が増加するのであればいかなる形態であっても構わない。
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。したがって、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。本発明の要旨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。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。
本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池システムに異常が生じた場合に通常の停止処理よりも燃料電池の冷却量が増加するため、燃料電池の低温化が促進され、メンテナンス作業への移行を迅速化させることが可能となる。
４１ 原料ガス供給経路
４２ 燃料ガス供給経路
４２ａ 第１燃料ガス供給経路
４２ｂ 第２燃料ガス供給経路
４３ オフ燃料ガス経路
４４ 燃料電池バイパス経路
４５ 第１凝縮水経路
４６ 酸化剤ガス供給経路
４７ オフ酸化剤ガス経路
４９ パージガス供給経路
５０ カソードパージガス排出経路
５１ 冷却水供給経路
５２ 冷却水排出経路
５３ 水供給路
５４ 貯湯水供給路
５５ 貯湯水経路
５６ 燃焼空気供給経路
５７ 改質用水供給経路
５８ 酸化用空気供給路
６１ 吸気口
６２ 排気口
７１ 第１開閉弁
７２ 第２開閉弁
７３ 第１切替器
７３ａ 第１ポート
７３ｂ 第２ポート
７３ｃ 第３ポート
７４ 第３開閉弁
７５ 第４開閉弁
７６ 第５開閉弁
７７ 第６開閉弁
７８ 第７開閉弁
１００ 燃料電池システム
１０１ 燃料電池
１０１ａ 燃料ガス流路
１０１ｂ 酸化剤ガス流路
１０１ｃ 冷却水流路
１０２ 水素生成装置
１０２ａ バーナ
１０３ 酸化剤ガス供給器
１０４ 冷却水タンク
１０５Ａ 第１凝縮水タンク
１０５Ｂ 第２凝縮水タンク
１０６ 熱交換器（放熱器）
１０７ 第１ポンプ（第１送出器）
１０８ 第２ポンプ（第２送出器）
１０９ 貯湯タンク（蓄熱器）
１１０ 制御器
１１０ａ 異常判定器
１１１ パッケージ
１１２ 原料ガス供給器
１１２ａ ブースターポンプ
１１２ｂ 流量調整弁
１１３ 第３ポンプ
１１４ 第１凝縮器
１１４ａ 一次流路
１１４ｂ 二次流路
１１５ 第２凝縮器
１１５ａ 一次流路
１１５ｂ 二次流路
１１６ 酸化用空気供給器
１１７ 燃焼空気供給器
１１８ インバータ
１１９ 換気ファン
１２０ リモコン（操作器）
１２０ａ 表示部
１２０ｂ キー操作部
１３１ 第１圧力検知器
１３２ 第１流量検知器
１３３ 第２圧力検知器
１３４ 第２流量検知器
１３５ 水位検知器
１３６ 水位検知器
１３７ 温度検知器
１３８ 第３流量検知器
１３９ 温度検知器
１４０ 可燃性ガスセンサ
１４１ 温度検知器
２００ 燃料ガス供給器
２０１ 第８開閉弁
２０２ 燃料ガス経路
２０３ 酸化剤ガス経路
２０４ 冷却水経路
２０５ バーナ
２０６ 第２熱媒体切替器
２０７ 貯湯バイパス経路（第２熱媒体バイパス経路）

Claims (8)

  1. 燃料電池と、
    前記燃料電池を冷却する第１熱媒体が通流する第１熱媒体経路と、
    前記第１熱媒体経路内の第１熱媒体を通流させるための第１流量制御器と、
    異常を検知する異常検知器と、
    前記異常検知器により異常が検知されて実行される異常停止処理時の方が、通常停止処理時よりも発電停止後の前記燃料電池の冷却量が多くなるよう前記第１流量制御器を制御する制御器と、を備え、
    前記制御器は、前記異常検知器によりメンテナンスが不要な第１の異常を検知して実行される異常停止処理時よりも、メンテナンスが必要な第２の異常を検知して実行される異常停止処理時の方が、前記燃料電池の冷却量が多くなるよう前記第１流量制御器を制御する、燃料電池システム。
  2. 前記制御器は、前記第１の異常による異常停止処理時の方が、前記第２の異常による異常停止処理時よりも、前記燃料電池の温度が高い状態で運転開始を許可する、請求項１記載の燃料電池システム
  3. 前記制御器は、前記第２の異常による異常停止処理時は、前記燃料電池の温度に拘わらず強制的に前記第１流量制御器の操作量を所定値よりも増加するよう制御する、請求項１記載の燃料電池システム。
  4. 前記制御器は、前記第１の異常による異常停止処理時は、前記燃料電池の温度に基づいて前記第１流量制御器の操作量を制御することで前記燃料電池を冷却し、
    前記第２の異常による異常停止処理時は、前記燃料電池の温度に拘わらず強制的に前記第１流量制御器の操作量を所定値よりも増加するよう制御する、請求項３記載の燃料電池システム。
  5. 前記制御器は、前記第２の異常による異常停止処理時は、前記燃料電池の温度を考慮して前記第１流量制御器の操作量を制御する第１の冷却工程と、前記燃料電池の温度に拘わらず強制的に前記第１流量制御器の操作量を所定値よりも増加する第２の冷却工程を実行する、請求項３記載の燃料電池システム。
  6. 原料を用いて、前記燃料電池に供給する水素含有ガスを生成する水素生成装置を備え、
    前記制御器は、前記第２の異常による異常停止処理時の前記燃料電池の冷却動作を、少なくとも前記水素生成装置の原料パージ完了まで継続する、請求項１記載の燃料電池システム
  7. 前記燃料電池システムは、前記燃料電池の発電停止後、封止された前記燃料電池の反応ガス経路内の圧力低下に伴い前記経路内にガスを補給する補圧動作を実行するよう構成されており、
    前記制御器は、前記第２の異常により異常停止処理時の方が、前記第１の異常による異常停止処理時よりも補圧動作の頻度を増加する、請求項１記載の燃料電池システム
  8. 前記燃料電池の排熱を回収する第２熱媒体を蓄える蓄熱器と、
    前記第２熱媒体が循環する第２熱媒体経路と、
    前記燃料電池の排熱を回収した前記第２熱媒体が、前記蓄熱器をバイパスするするバイパス経路と、を備え、
    前記制御器は、前記第２の異常による異常停止処理時の前記燃料電池の冷却動作では、前記蓄熱器をバイパスするバイパス経路に切替える、請求項１記載の燃料電池システム。
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