JP5406426B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は燃料電池システムに関する。

燃料電池システムに関するフェール停止制御装置として、特許文献１が開示されている。このものは、燃料電池システムの異状停止時にシステム内部の水が凍結するおそれがあるか否か判定し、水が凍結するおそれがあるとき、システム内の水を外部に放出することしている。また、燃料電池が運転中において停電したとき、燃料電池システムに組み込まれている二次電池から電力を供給して運転の弊害を防止する燃料電池システムが開示されている（特許文献２）。また、起動スイッチがオンされると、システムチェックを行い、システムチェックにおいて異状が検出されると、燃料電池システムの停止処理が実行される燃料ガス製造装置の異状停止方法が知られている（特許文献３）。燃料電池本体および補機の異状を検知して保護停止を制御する燃料電池システムの保護停止制御装置が知られている（特許文献４）。
特開２００４−１０３３９５号公報 特開２００２−６３９２７号公報 特開２００５−２５１６０３号公報 特開２００２−３５２８３９号公報

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、異状原因に適応できる燃料電池システムを提供することを課題とする。

本発明に係る燃料電池システムは、改質用燃料から改質ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成させた改質ガスに基づいて発電する燃料電池とを具備する燃料電池システムにおいて、燃料電池システムを制御する制御装置が設けられており、制御装置は、燃料電池システムを停止させる停止制御形態が異なる複数の停止制御形態を備えており、異状原因に応じて、複数の停止制御形態から特定の停止制御形態を選択することを特徴とする。

本発明によれば、燃料電池システムに関連して発生する異状原因に応じて、制御装置は、複数の停止制御形態から特定の停止制御形態を選択する。これにより異状原因に適応する停止制御形態を実行することができる。

改質器と燃料電池との間に設けられ改質器から改質ガスを燃料電池に供給する開閉可能な供給バルブが設けられている形態が例示される。この場合、緊急停止性が相対的に低いときに制御装置が実行する停止制御形態は、供給バルブを開放させて改質器の改質ガスを燃料電池に供給して封入する操作を含み、且つ、緊急停止性が相対的に高いときに制御装置が実行する停止制御形態は、供給バルブを閉鎖させて改質器の改質ガスを燃料電池に供給することを禁止する操作を含む。

また、改質器は、改質用燃料から改質ガスを生成する改質部と、燃焼用空気および燃焼用燃料が供給され燃焼用燃料の燃焼により改質部を加熱する燃焼部とを備えている形態が例示される。緊急停止性が相対的に低いときに制御装置が実行する停止制御形態は、燃焼部への燃焼用燃料の供給を停止させつつ、燃焼部へ燃焼用空気を供給させて改質器を冷却させる操作を含み、且つ、緊急停止性が相対的に高いときに制御装置が実行する停止制御形態は、燃焼部への燃焼用燃料の供給を停止させつつ、燃焼部への燃焼用空気の供給を禁止する操作を含む形態が例示される。

改質器から燃料電池に向かう改質ガスに含まれている水分を凝縮させる凝縮器と、凝縮器を冷却させる冷却媒体を移動させる凝縮系搬送源と、燃料電池を冷却する冷却媒体が循環する冷却媒体通路と、貯湯槽に繋がる貯湯通路と、冷却媒体通路の冷却媒体および貯湯通路の水を熱交換させる熱交換部と、貯湯通路の水を移動させる貯湯系搬送源とが設けられている形態が例示される。この場合、緊急停止性が相対的に低いときに制御装置が実行する停止制御形態は、凝縮系搬送源および貯湯系搬送源を駆動させる冷却操作を含み、且つ、緊急停止性が相対的に高いときに制御装置が実行する停止制御形態は、凝縮系搬送源および貯湯系搬送源を駆動の禁止する禁止操作を含む形態が例示される。

燃料電池システムの運転状態を定期的または不定的的に記憶する不揮発性メモリと、燃料電池システムの再起動時に、不揮発性メモリに記憶されている燃料電池システムの運転状態に基づいて燃料電池システムの再起動を制御する再起動制御手段とを備えている形態が例示される。この場合、再起動制御手段は、再起動スイッチの操作に伴い診断モードを実行し、診断モードにおける診断の結果、燃料電池システムの構成部品の状態が良好であるとき、再起動を許可し、且つ、燃料電池システムの構成部品の状態が良好でないとき、再起動を禁止する再起動禁止手段を備えている形態が例示される。

本発明によれば、燃料電池システムの運転停止に伴い改質器の内部の圧力が高圧化されるとき、改質器に残留するガスを燃料電池のアノードに供給してアノードの過剰負圧化を抑制するアノード過剰負圧化防止手段を備えている形態が例示される。アノード過剰負圧化防止手段としては、通常時に閉鎖されており、入力圧が所定の開放設定圧になると開放されるリリーフ部が例示される。このリリーフ部は、通常時には閉鎖されている弁口と、弁口を閉鎖する可動式の弁体と、弁体が弁口を閉鎖する方向に弁体を付勢する付勢部材とを備えている形態が例示される。

また本発明によれば、燃料電池システムの運転停止に伴い改質器の内部の圧力が高圧化されるとき、改質器に残留するガスを燃焼部に供給し、改質器の過剰高圧化を抑制する改質器過剰高圧化防止手段を備えている形態が例示される。改質器過剰高圧化防止手段としては、通常時に閉鎖されており、入力圧が所定の開放設定圧になると開放されるリリーフ部が例示される。このリリーフ部は、通常時には閉鎖されている弁口と、弁口を閉鎖する可動式の弁体と、弁体が弁口を閉鎖する方向に弁体を付勢する付勢部材とを備えている形態が例示される。

制御装置は、燃料電池システムの異状原因の程度または種類に応じて、（１）（２）（３）を使い分ける形態が例示される。
（１）改質器と燃料電池のアノードとの連通を遮断し、改質器の改質ガスを燃料電池に供給することを禁止する制御。この場合、燃料電池には改質ガスが供給されることが禁止されている。
（２）改質器と燃料電池のアノードとの連通を遮断し、改質器の改質ガスを燃料電池のスタックに供給することを禁止すると共に、改質用燃料を改質器に供給することを禁止する制御。この場合、（１）に加えて、改質用燃料を改質器に供給することが禁止されているため、改質器では改質ガスが生成されない。
（３）改質器と燃料電池のアノードとの連通を遮断し、改質器の改質ガスを燃料電池のスタックに供給することを禁止すると共に、改質用燃料を改質器に供給することを禁止し、且つ、燃焼用空気を改質器の燃焼部に供給することを禁止する制御。この場合、（２）に加えて、直接的な燃焼性がないものの助燃性をもつ燃焼用空気を改質器の燃焼部に供給することを禁止されている。

本発明によれば、燃料電池システムの運転を非常停止させるために操作者により操作される非常停止操作子が設けられている形態が例示される。

異状要因により燃料電池システムが非常停止した後に初めて起動させるために操作者により操作され、操作に伴い、燃料電池システムの機能の一部または全部を解除し、操作されないと、燃料電池システムの機能の一部または全部を制限する制限解除操作子が設けられている形態が例示される。なお制御装置は、単一構造でも良いし、分割された複数の制御部が統合されているものでも良い。

以下、本発明の実施例１について図１〜図５を参照して説明する。本実施例に係る燃料電池システムは、改質用燃料（例えば炭化水素系のガス）から改質ガスをアノードガスとして生成する改質器１と、改質器１で生成させた改質ガスに基づいて発電する燃料電池２ａのスタック２とを備えており、更に、燃料電池システムを制御する制御装置３とを備えている。

燃料電池２ａのスタック２は、高分子型のイオン伝導膜２０（プロトン伝導膜）をアノード２１（燃料極）とカソード２２（酸化剤極）とで挟持した膜電極接合体２３を複数備えている。スタック２は、シート型の膜電極接合体２３を複数積層しているタイプでも良いし、チューブ型の膜電極接合体２３を複数搭載しているタイプでも良い。

改質器１は、改質部１０と、改質部１０を加熱する加熱部として機能する燃焼部１１とを備えている。改質部１０は、図略の蒸発部で改質水から形成された水蒸気と改質用燃料とを反応させることにより、水素ガスを主要成分とする改質ガスを改質用燃料から生成する。改質部１０は、改質反応を促進させる触媒を有する。燃焼部１１は、燃焼用空気および燃焼用燃料が供給され、燃焼用燃料を燃焼させる。ここで、燃焼用空気ブロア１６（燃焼用空気搬送源）が作動すると、燃焼用空気が燃焼用空気通路１７を経て改質器１の燃焼部１１に供給される。燃料ポンプ４（燃料搬送源）が作動し、燃焼用燃料バルブ４０が開放すると、燃料源４９の燃料が燃焼用燃料通路４１を介して改質用燃料として改質器１の燃焼部１１に供給される。これにより燃焼部１１で燃焼用燃料が燃焼する。燃焼部１１の燃焼排ガスは、燃焼排ガス通路１ｍを経て外部に放出される。改質部１０が改質反応に適するように高温（例えば４００℃以上）に加熱される。また燃料ポンプ４が作動し、改質用燃料バルブ４２が開放すると、改質用燃料通路４３を介して、燃料源４９の燃料（例えば炭化水素系の燃料ガス）が燃焼用燃料として改質器１の改質部１０に供給される。改質水バルブ４６が開放すると、改質水用通路４７を介して改質器１の蒸発部（図示せず）に改質水が供給されて気相状の水が生成する。改質用燃料が気相状の水により水蒸気改質される。これにより水素を主要成分とする改質ガスが改質器１の内部で生成される。なお、燃料ポンプ４は燃焼用燃料バルブ４０および改質用燃料バルブ４２において共通化されているが、個別に設けられていてもよい。改質器１は、改質ガスに含まれている一酸化炭素を低減させるＣＯ除去部（図示せず）をもつ。

図１に示すように、改質器１の改質ガス出口１ｐと燃料電池２ａのスタック２のアノード２１の入口２１ｉとを繋ぐアノードガス通路５が設けられている。アノードガス通路５は、改質ガスを冷却する凝縮器５０と、改質器１の内部の圧力Ｐ１を検知する改質器圧力センサ５１と、スタック２のアノード２１の上流に位置する電磁弁で形成された開閉可能な供給バルブ５２とを備えている。アノードガス通路５は、改質器１の出口１ｐと凝縮器５０とを繋ぐ通路部分５ａと、凝縮器５０とスタック２の入口２１ｉと合流域５ｗを介して繋ぐ通路部分５ｃとを備えている。

図１に示すように、燃料電池２ａのスタック２のアノード２１の出口２１ｐと改質器１の燃焼部１１とを繋ぐオフガス通路５５が設けられている。スタック２の通常運転時において、オフガス通路５５は、燃料電池２ａのスタック２のアノード２１の出口２１ｐから排出された発電反応後のアノードガスのオフガス（未反応の水素を含有する可能性がある）を改質器１の燃焼部１１に供給し、燃焼部１１で燃焼させる。オフガス通路５５は、燃料電池２ａのアノード２１側の内部の圧力Ｐ２を検知するスタック圧力センサ５６と、スタック２のアノード２１の出口２１ｐの下流に位置する排出バルブ５７とを備えている。

図１に示すように、改質ガスを冷却させる凝縮系６０が設けられている。凝縮系６０は、改質器１の出口１ｐから燃料電池２ａのアノード２１の入口２１ｉに供給される改質ガスを冷却させることにより、改質ガスに含まれている水分を凝縮させて除去する。凝縮系３０は、熱交換器として機能する凝縮器５０を介して冷却媒体としての冷却水（液状の冷却媒体）を循環させる冷却水通路６２（冷却媒体通路）と、冷却水通路６２の冷却水を循環移動させる凝縮系ポンプ６３（凝縮系搬送源）とを備えている。凝縮系ポンプ６３が駆動すると、冷却水通路６２の冷却水が冷却水通路を循環するため、高温の改質ガスが凝縮器５０において熱交換されて冷却される。ひいてはアノードガス通路５を流れる改質ガスに含まれている水分が凝縮されて除去される。

アノードガス通路５の分岐部５ｗと改質器１の燃焼部１１とを繋ぐバイパス通路６６が設けられている。バイパス通路６６はアノードガス通路５と燃焼部１１とを連通させている。バイパス通路６６は、アノードガス通路５を流れる改質ガスをスタック２に供給するのではなく、燃焼部１１に供給するものである。バイパス通路６６は、電磁弁で形成された開閉可能なバイパスバルブ６７を備えている。ここで、供給バルブ５２が閉鎖されている状態で、バイパスバルブ６７が開放されると、凝縮器５０の出口５０ｐから吐出された改質ガスは、スタック２ではなく、燃焼部１１に供給され、燃焼部１１で燃焼される。

スタック２の発電運転においてスタック２は発熱する。図１に示すように、燃料電池２ａのスタック２を冷却する燃料電池冷却系７０が設けられている。燃料電池冷却系７０は、燃料電池２ａのスタック２を介して冷却水（冷却媒体）が循環する燃料電池冷却通路７１（冷却媒体通路）と、燃料電池冷却通路７１に設けられた燃料電池冷却ポンプ７２（冷却媒体搬送源）とを備えている。

図１に示すように、燃料電池２ａで生成された熱量を回収する貯湯系７５が設けられている。貯湯系７５は、燃料電池２ａのスタック２の熱エネルギを温水として貯める貯湯槽７６と、貯湯槽７６に繋がる貯湯通路７７と、燃料電池冷却通路７１の冷却水（冷却媒体）および貯湯通路７７の水を熱交換させる熱交換器７８と、貯湯通路７７の水を移動させる貯湯系ポンプ７９（貯湯系搬送源）とを備えている。

燃料ポンプ４（燃料供給手段）と燃料電池２ａのスタック２のアノード２１の入口２１ｉとを繋ぐパージ通路８０が設けられている。パージ通路８０は、電磁弁で形成された開閉可能なパージバルブ８２を備えている。パージバルブ８２が開放すると、パージ通路８０から燃料源４９の燃料が燃料電池２ａのスタック２のアノード２１の入口２１ｉに供給される。

図１に示すように、改質器１の内部温度を検知する温度センサ８３が設けられている。燃焼部１１の温度を検知する温度センサ８４、燃料電池２ａのスタック２の温度を検知する温度センサ８５が設けられている。アノードガス通路５の凝縮器５０の下流の温度を検知する温度センサ８６が設けられている。凝縮系６０の冷却水通路６２の温度を検知する温度センサ８７が設けられている。燃料電池冷却通路７１の温度を検知する温度センサ８８が設けられている。貯湯通路７７の水の温度を検知する温度センサ８９が設けられている。

制御装置３が設けられている。制御装置３（コンピュータ）は、入力処理回路３０と、ＣＰＵ３１と、出力処理回路３２と、第１メモリ３３と、不揮発性メモリで構成された書込可能な第２メモリ３４とを備えている。各温度センサ８３〜８９および各圧力センサ５１，５６の信号は、制御装置３の入力処理回路３０に入力される。出力処理回路３２は制御信号を構成部品である各ポンプ、各バルブ等に出力する。

本実施例によれば、燃料電池システムを起動させる起動スイッチ１０１Ｅ、燃料電池システムの発電運転を停止するスイッチ１１１Ｅ（通常停止操作子）と、燃料電池システムの運転を非常停止させる非常停止スイッチ１０４Ｅ（非常停止操作子）と、燃料電池システムの異状（例えば発電運転の停止、中断等）を知らせる警報ブザー（警報手段）が作動したとき、操作者（ユーザ、メンテナンス者等）が警報器（ブザー）を停止させる警報器停止スイッチ１０５Ｅ（警告報知停止操作子）と、異状要因により燃料電池システムが非常停止した後に初めての起動時に起動させるために操作者により操作されるリセットスイッチ１０８Ｅ（制限解除操作子、リセット操作子、再起動スイッチ）と、燃料電池システムに異なる機能を指示入力させるためのディップスイッチ１２５Ｅ（操作内容変更操作子）が設けられている。これらの各スイッチ信号が制御装置３の入力処理回路３０に入力される。

燃料電池システムの現在の運転の有無を表示する運転状態表示部１０２Ｅと、燃料電池システムの現在の出力値を表示する表示部１０３Ｅと、燃料電池システムの現在の運転コードを表示する第１表示部１０６Ｅと、燃料電池システムが故障で停止するときにおけるエラーコードを表示する第２表示部１０７Ｅと、燃料電池システムの累積起動回数を表示する表示部１１５Ｅと、燃料電池システムの累積運転時間および／または累積起動回数が所定回数を超えているとき、定期点検等の点検を要請する旨を表示する表示部１１４Ｅ等が設けられている。これらの表示部等に制御装置３の出力処理回路３２はそれぞれ制御信号を出力する。

次に、燃料電池システムを起動させるときについて説明する。この場合、制御装置３は、燃料ポンプ４を駆動させると共に、燃焼用燃料バルブ４０を開放させ、且つ、ブロア１６を駆動させて燃焼用空気を燃焼用空気通路１７を経て燃焼部１１に供給する。この場合、制御装置３は、パージバルブ８２、供給バルブ５２、排出バルブ５７、改質用燃料バルブ４２を閉鎖させる。このように制御装置３は、燃焼用燃料バルブ４０を開放させるので、燃料源４９の燃焼用燃料は燃焼部１１に供給され、燃焼部１１で燃焼が発生し、改質部１０が改質反応に適するように高温に加熱される。この状態で制御装置３が改質用燃料バルブ４２を開放するため、図略の蒸発部で生成された蒸気と共に改質用燃料が改質器１１に供給される。よって改質器１で改質用原料が水蒸気改質され、水素を含む改質ガスがアノードガスとして生成される。燃料電池システムの起動当初では、改質ガスの組成が必ずしも安定しない。このため制御装置３は、起動当初では、供給バルブ５２および排出バルブ５７を閉鎖した状態で、バイパスバルブ６７を開放する。この場合、改質器１で生成された改質ガスはアノードガス通路５を通過し、凝縮器５０で水分を低減させ、更にバイパスバルブ６７、バイパス通路６６を経て燃焼部１１に供給され、燃焼部１１において燃焼に使用される。発生する燃焼排ガスは改質器１の燃焼排ガス通路１ｍから排出される。改質ガスの組成が安定してくると、制御装置３はバイパスバルブ６７を閉鎖し、供給バルブ５２および排出バルブ５７を開放する。この場合、改質器１で生成された改質ガスは、アノードガスとして、アノードガス通路５を経て凝縮器５０に至り、凝縮器５０で水分を低減させ、更に、合流域５ｗ、開放状態の供給バルブ５２を経て燃料電池２ａのアノード２１の入口２１ｉに供給される。カソードガス通路２７からも空気がカソードガスとして燃料電池２ａのスタック２のカソード２２に供給される。これにより燃料電池２ａのスタック２は発電運転を行い、電気エネルギを生成させる。燃料電池システムの運転中において、制御装置３は凝縮系ポンプ６３をオンし、冷却水通路６２の冷却水を循環させ、アノードガス通路５を流れる改質ガス（アノードガス）を冷却させ、改質ガスから過剰の水分を取る。

燃料電池システムの運転中において、スタック２は発熱する。制御装置３は、燃料電池冷却ポンプ７２および貯湯系ポンプ７９をオンする。この場合、燃料電池冷却ポンプ７２により燃料電池冷却通路７１の冷却水が循環し、燃料電池２ａのスタック２が冷却される。また、貯湯系ポンプ７９により貯湯通路７７の水が循環し、燃料電池冷却通路７１の冷却水の温度が熱交換器７８を介して貯湯通路７７の水に伝達される。結果として、スタック２の熱エネルギが温水として貯湯槽７６に貯められる。

本実施例によれば、制御装置３の第１メモリ３３には、燃料電池システムを構成する要素の作動を停止させる形態が異なる複数の停止制御形態に関するプログラムが格納されている。万一、燃料電池システムに異状原因が発生する場合には、制御装置３は、燃料電池システムの異状原因に応じて、複数の停止制御形態から特定の停止制御形態を選択し、特定の停止制御形態を実行する。

本実施例によれば、故障原因の緊急性に応じて、制御装置３は、図２に示す制御Ａ、図３に示す制御Ｂ、図４に示す制御Ｃ、図５に示す制御Ｄを実行する。図２〜図５の横軸は時間を示す。制御Ａ〜Ｄは、上記した各センサ類の故障が発生したとしても支障がないように、時間の経過につれて制御が進行するように設定されている。
制御Ａ…燃料電池システムの通常の停止制御に相当する。制御Ａは、軽微な部品故障における停止制御にも相当する。軽微な部品故障とは、一般的には、二次的な不具合につながらない部品故障に相当する。
制御Ｂ…スタック２の出力異状、温度異状、給排水異状、ガス漏れ異状、電気系異状等における停止制御に相当する。
制御Ｃ…圧力異状における停止制御に相当する。
制御Ｄ…重要部品の異状、燃料電池システムボックス内の温度異状、制御異状、停電異状等における停止制御における停止制御に相当する。この場合、一般的には、二次的な不具合につながるおそれが高い部品故障に相当する。

（制御Ａ）
図２は制御Ａを示す。制御Ａは、燃料電池システムを正常に運転しているときにおいて通常に停止させる場合に相当する。あるいは、制御Ａは、軽微な部品故障における停止制御に相当する。この場合、構成部品の故障は特に認められない場合において、制御装置３が燃料電池システムを停止させる停止制御形態である。図２に示すように、停止指令が出力されるまでは、制御装置３は、燃焼用燃料バルブ４０を開放して燃焼用燃料を燃焼部１１に供給していると共に、改質用燃料バルブ４２を開放し、改質用燃料を改質器１に供給している。制御装置３または操作者（ユーザ、メンテナンス者等）により停止指令が出力されると、制御装置３は、閉鎖指令１００により改質用燃料バルブ４２を閉鎖する。この結果、制御装置３は、改質用燃料を改質部１０に供給することを禁止し、改質部１０における改質反応を抑える。同様に、制御装置３は燃焼用燃料バルブ４０を閉鎖する。これにより燃焼用燃料を燃焼部１１に供給することを禁止し、燃焼部１１の燃焼を禁止する。

ここで、燃料電池システムが直前まで運転されているため、改質器１はまだ高温である。且つ、改質器１の改質部１０の内部に残留している液相の改質水が蒸気化する。このため、改質部１０の内部の圧力Ｐ１が次第に増加し、高圧化することになる。もし、バイバスバルブ６７が閉鎖されると、改質器１の内部、改質器１の出口１ｐ、アノードガス通路５、凝縮器５０、合流域５ｍ、バイパスバルブ６７の入口６７ｉ、供給バルブ５２の入口５２ｉまでの通路の圧力が高圧化する。

このため、停止指令が出力されているにもかかわらず、制御装置３は、バイバスバルブ６７を所定時間開放させ、停止指令が出力された時刻ｔ１から時刻ｔ３まで開放させる。これにより改質器１の改質部１０の内部の圧力Ｐ１の過剰高圧化が抑制される。この場合、改質器１の内部の構成部品が過剰の高圧で故障することが抑制または回避される。停止指令が出力された時刻ｔ１から所定時間経過して時刻ｔ３になると、制御装置３は、閉鎖指令１０１により、バイバスバルブ６７を閉鎖させ、改質器１を密閉化させる。

しかし改質器１の内部に残留している水分の蒸気化により、図２の特性線Ｘ１に示すように、時刻ｔ３経過後、改質器１の内部の圧力Ｐ１が次第に増加することがある。上記したようにバイバスバルブ６７が閉鎖されると、改質器１の内部、改質器１の出口１ｐ、アノードガス通路５、凝縮器５０、合流域５ｍ、バイパスバルブ６７の入口６７ｉ、供給バルブ５２の入口５２ｉまでの通路の圧力が高圧化する。そこで改質器１の内部の圧力Ｐ１が増加して所定圧になると、制御装置３は、指令１０２よりバイパスバルブ６７を所定時間ｔａ開放し、改質器１の内部の高圧化した圧力を逃がす。この場合、高圧化したガスは燃焼排ガス通路１ｍから外部に放出される。制御装置３は、所定時間ｔａ経過後、バイパスバルブ６７を再び閉鎖する。上記したように改質器１の内部の圧力Ｐ１が増加して所定圧になると、制御装置３は再びバイパスバルブ６７を所定時間ｔａ開放させる。

更に制御装置３は、継続指令１０３により、時刻ｔ３経過した後においても、燃焼用空気ブロア１６の作動を継続させる。これにより燃焼用空気を冷却用空気として改質器１の燃焼部１１に供給し、燃焼部１１および改質部１０を燃焼用空気により冷却させる。この場合、燃焼用燃料が燃焼部１１に供給されることが禁止されているため、燃焼部１１は消火されている。時刻ｔ５は、改質器１の温度が低下して目標値まで到達した時刻を意味する。時刻ｔ５においては、燃焼部１１を含む改質器１の温度は冷却されて既に低温とされている。このため、制御装置３は、指令１０４により燃焼用空気ブロア１６をオフとし、燃焼用空気を改質器１の燃焼部１１に供給することを禁止する。

改質器１の温度が低下して目標値まで到達した時刻ｔ５においては、制御装置３は、開放指令１０５により改質用燃料バルブ４２を所定時間ｔｃ開放させ、改質用燃料（例えば炭化水素系ガス）を改質器１に封入する。これにより改質器１の冷却が更に進行したとしても、改質器１の内部における負圧化が防止され、改質器１の内部の保護性が高められている。よって、外気や凝縮水が誤って改質器１の内部に侵入することが抑制される。

更に燃料電池システムの運転停止に伴い、燃料電池２ａのスタック２は発電を停止するものの、スタック２の内部に残留するアノードガスが反応して水が生成される。このため、図２の特性線Ｘ２に示すように、燃料電池２ａのスタック２のアノード２１側の圧力Ｐ２が次第に低下してくる。そこで、スタック２のアノード２１側の圧力Ｐ２が極端な負圧とならないように、制御装置３は開放指令１０６によりパージバルブ８２を所定時間ｔｂ開放し、改質用燃料（例えば炭化水素系ガス）をスタック２のアノード２１に封入し、スタック２のアノード２１の圧力を高めに維持する。これによりスタック２の内部の負圧化が防止される。よってスタック２への外気の進入が防止される。これによりスタック２の内部の触媒が保護される。なお、スタック２のアノード２１側の圧力Ｐ２が再び低下すると、制御装置３は、指令１０６により再びパージバルブ８２を所定時間ｔｂ開放させる。

更に制御装置３は、継続指令１０８により凝縮系ポンプ６３の作動を継続し、凝縮系ポンプ６３の冷却水の目標流量を時刻ｔ５まで流す。更に制御装置３は、継続指令１０９により貯湯系ポンプ７９の作動を継続し、貯湯系ポンプ７９の冷却水の目標流量を時刻ｔ５まで流す。且つ、制御装置３は、継続指令１１０により燃料電池冷却ポンプ７２の作動を継続し、燃料電池冷却ポンプ７２の冷却水の目標流量を時刻ｔ５まで流す。この場合、凝縮系ポンプ６３が作動しているため、凝縮器５０における冷却性が確保され、アノードガス通路５を流れるアノードガスの冷却性が良好に確保される。また、貯湯系ポンプ７９が作動しているため、貯湯通路の冷却性が良好に確保される。これにより関連部品の冷却性が良好に確保される。改質器１（燃焼部１１）の温度が充分に低下した時刻ｔ５においては、関連部品の冷却を終了しても良いため、制御装置３は、停止指令１１１により凝縮系ポンプ６３をオフさせると共に、停止指令１１２により貯湯系ポンプ７９をオフさせ、停止指令１１３により燃料電池冷却ポンプ７２をオフさせる。

本実施例によれば、部品等の軽微な故障である場合には、正常運転における停止制御形態と同様に、制御装置３は、上記した制御Ａに基づいて燃料電池システムを停止させる。

（制御Ｂ）
図３は制御Ｂを示す。制御Ｂは制御Ａと基本的には同様の構成をもち、制御Ａよりも更に高い緊急停止性をもつ場合の制御に相当する。以下、制御Ａと相違する部分を中心として説明する。燃料電池システムの運転が停止しているため、図３の特性線Ｙ１に示すように、燃料電池２ａのスタック２のアノード２１側の圧力Ｐ２が次第に低下する。スタック２の内部に残留するアノードガスの反応、スタック２の冷却が寄与しているものと推察される。

しかし制御Ｂによれば、制御装置３は、パージバルブ８２の開放を禁止している。つまり、制御装置３は、改質用燃料をスタック２のアノード２１に供給することを禁止している。この場合、スタック２のアノード２１が昇圧することが抑制されている。従って燃料電池２ａのアノード２１は改質用燃料で封入されないままに維持される。この場合、スタック２のアノード２１の圧力は次第に低下したままとなるため、燃料電池２ａに外気が進入し、燃料電池２ａにおける触媒の酸化が進行し、触媒の性能が変化するおそれがある。このようなことの発生を考慮しても、制御装置３は、改質用燃料をスタック２のアノード２１に供給することを禁止している。その理由としては、封入用ガスである改質用燃料は、可燃性をもつため、二次的な不具合となるおそれがあるためである。なお、万一、燃料電池２ａにおける触媒が変化したとしても、還元性をもつ水素を主要成分とする改質ガスに基づいて燃料電池２ａの触媒を再生させる処理を後処理として制御装置３が実行すれば、その触媒は再生される。更に制御Ｂによれば、制御Ａで実行されていた開放指令１０５が実行されない。よって、冷却された改質器１の内部に改質用燃料を封入しないため、改質器１が負圧化されるおそれがある。

（制御Ｃ）
図４は制御Ｃを示す。制御Ｃは制御Ｂと基本的には同様の構成をもつものであり、制御Ｂよりも更に高い緊急停止性をもつ場合の制御に相当する。以下、制御Ｂと相違する部分を中心として説明する。即ち、制御Ｃは、緊急停止性が更に高い制御であり、燃料電池システムの構成部品に損傷が発生するおそれがあったとしても、制御装置３は、燃料電池システムをより適切に停止すべく、優先的に制御Ｃを実行する。

制御Ｃによれば、制御Ｂと同様に、燃料電池システムの運転が停止しているため、図４の特性線Ｗ１に示すように、燃料電池２ａのスタック２のアノード２１側の圧力Ｐ２が次第に低下する。しかし制御Ｃによれば、制御装置３はパージバルブ８２の開放を禁止している。このためスタック２のアノード２１の圧力Ｐ２は次第に低下したままとなり、スタック２のアノード２１が負圧化すること、スタックの触媒の性状が変化することが容認されている。

更に制御Ｃによれば、制御装置３は、停止指令と共に、閉鎖指令３０２によりバイパスバルブ６７を閉鎖し、以後開放しない。この結果、制御装置３は、改質器１の圧力を逃がす操作を禁止する。このため、図４の特性線Ｗ２に示すように、改質器１の内部の圧力Ｐ１は次第に増加し、高圧化される。この場合、改質器１の関連する部品の性能が変化するおそれがある。それにも拘わらず、制御装置３は、制御Ｃの実行を優先し、バイパスバルブ６７の開放を禁止し、改質器１の高圧化を容認する。

更に制御Ｃによれば、制御装置３は、燃料電池システムの停止指令と共に、停止指令３０４により凝縮系ポンプ６３の作動を禁止し、停止指令３０５により貯湯系ポンプ７９の作動を禁止し、停止指令３０６により燃料電池冷却ポンプ７２の作動を禁止している。この結果、凝縮系ポンプ６３の作動に伴い発熱、貯湯系ポンプ７９の作動に伴う発熱、燃料電池冷却ポンプ７２の作動に伴う発熱が回避される。しかしながらこの場合、凝縮系６０の冷却水通路６２、燃料電池冷却通路７１、貯湯通路７７において水が流れないため、燃料電池システムにおける冷却性が損なわれるおそれがある。それにもかかわらず、制御装置３は、凝縮系ポンプ６３、貯湯系ポンプ７９、燃料電池冷却ポンプ７２の作動を禁止させ、燃料電池システムの冷却性が損なわれることを容認する。但し、制御Ｃによれば、制御装置３は、制御Ｂと同様に、継続指令３０６により、燃焼用空気ブロア１６の作動を継続させることにより、燃焼用空気通路１７から燃焼用空気を改質器１の燃焼部１１に供給し、改質器１の冷却性、即ち、燃焼部１１および改質部１０の冷却を促進させている。燃料電池システムの発電運転の停止直前まで、改質器１の温度は高温であるため、改質器１を冷却させた方がよいためである。

（制御Ｄ）
図５は制御Ｄを示す。制御Ｄは制御Ｃと基本的には同様の構成をもつものであり、制御Ｃよりも更に高い緊急停止性をもち、燃料電池システムの二次的な損傷につながるおそれがある場合における制御である。即ち、制御Ｄは、最も緊急停止性が高い制御であり、構成部品に損傷が発生するおそれがあったとしても、制御装置３は、優先的に制御Ｄを実行する。以下、制御Ｃと相違する部分を中心として説明する。制御Ｄによれば、制御Ｃと同様に、燃料電池システムの発電運転が停止しているため、図５の特性線Ｕ１に示すように、燃料電池２ａのスタック２のアノード２１の圧力Ｐ２が次第に低下していく。しかし制御装置３は、パージバルブ８２を閉鎖しており、パージバルブ８２の開放を禁止している。このため図５の特性線Ｕ１に示すように、スタック２のアノード２１の圧力は次第に低下したままとなる。

制御Ｄによれば、制御装置３は燃料電池システムの停止指令の出力と共に、閉鎖閉鎖指令４０２によりバイパスバルブ６７の開放を禁止している。つまり制御装置３は改質器１の圧力を逃がす操作を禁止する。このため特性線Ｕ２に示すように、改質器１の内部の圧力Ｐ１は次第に増加していく。

更に制御Ｄによれば、制御装置３は、燃料電池システムの停止指令の出力と共に、停止指令４０４により凝縮系ポンプ６３の作動を禁止し、停止指令４０５により貯湯系ポンプ７９の作動を禁止し、停止指令４０６により貯湯系ポンプ７９の作動を禁止している。このため、凝縮系ポンプ６３の作動に伴い発熱、貯湯系ポンプ７９の作動に伴う発熱、燃料電池冷却ポンプ７２の作動に伴う発熱が回避される。しかしながらこの場合、凝縮系６０の冷却水通路６２、燃料電池冷却通路７１、貯湯通路７７において水が流れないため、燃料電池システムの冷却性が損なわれるおそれがある。それにもかかわらず、制御装置３は、凝縮系ポンプ６３、貯湯系ポンプ７９、燃料電池冷却ポンプ７２の作動を禁止させる。

制御Ｄによれば、制御装置３は、制御Ｃと異なり、停止指令４０８により、燃焼用空気ブロア１６を非作動とし、燃焼用空気ブロア１６の作動を禁止させている。この結果、燃焼用空気通路１７から空気を冷却用空気として改質器１の燃焼部１１に供給する冷却操作を禁止している。即ち、燃焼部１１および改質部１０の冷却を禁止している。

上記したように制御Ｄによれば、制御装置３は、停止指令４０８により燃焼用空気ブロア１６をオフとする。従って、冷却用の燃焼用空気は、改質器１の燃焼部１１および改質器１の双方に供給されないため、改質器１の燃焼部１１および改質器１は自然放冷とされる。冷却用の燃焼用空気の改質器１への供給を停止する理由としては、燃焼用空気といえども、助燃性を有するため、燃料電池システムの二次的な性能変化、二次的な損傷を回避するためである。

上記した制御Ｄによれば、前記したように、燃料電池システムの停止指令が出力されると共に、制御装置３は、改質器１への改質用燃料の供給停止、バイパスバルブ６７の遮断、燃焼用空気の遮断、凝縮系ポンプ６３の遮断、貯湯系ポンプ７９の遮断，燃料電池冷却ポンプ７２の遮断を実行する。このため二次的な故障を誘発するおそれがあるが、燃料電池システムの緊急停止性が極めて高い場合であるため、やむ得ない。万一、二次的な故障が発生していれば、故障した部品の交換や修理を行う必要がある。

本実施例によれば、故障した部品が特定された場合、その部品を使用した停止処理が組み込まれている場合には、その故障部品を使用せずに燃料電池システムを停止させる制御とされている。例えば、制御装置３は、改質器１の燃焼部１１の温度を監視しており、正常時の停止制御を実施している。しかしこの温度センサが故障し、それが特定できた場合には、制御装置３は、当該温度センサからの信号を使用せず、経過時間に基づいて燃料電池システムの停止制御を実行する。

図６は実施例２を示す。本実施例は実施例１と同様の構成および作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。上記した実施例１では、燃料電池システムが発電運転を停止したとしても、改質器１の内部に残留している水が改質器１の余熱で蒸気化する。上記した実施例１では、制御Ｃの場合、図４に示すように、制御装置３がバイパスバルブ６７の開放を禁止するため、改質器１の内部の圧力Ｐ１は次第に増加し、高圧化していく。制御Ｄの場合においても、図５に示すように、改質器１の内部の圧力Ｐ１は次第に増加し高圧化していく。この場合、停止条件によっては、圧力Ｐ１が過剰に高くなるおそれがあり、改質器１に関連する部品が損傷するおそれがある。

そこで本実施例によれば、燃料電池システムにおける異状要因に応じて、制御装置３は、基本的には、制御Ａ〜制御Ｄのバルブ操作およびポンプ操作などを実行する（但し、圧力Ｐ１，Ｐ２の上昇曲線が異なる）。更に本実施例では、次の機械的構造が採用されている。即ち、バイパスバルブ６７は制御装置の指令により開放される電磁弁であり、電磁ソレノイドによる開閉機能の他に、機械的に開放する圧力応答式の機械的な逆止弁であるリリーフ部６７ａをもつ方式とされている。

リリーフ部６７ａは、通常時には閉鎖されている弁口６７ｂをもつ通路６７ｃと、通路６７ｃの弁口６７ｂを閉鎖する可動式の弁体６７ｅと、弁体６７ｅが弁口６７ｂを閉鎖する方向に弁体６７ｅを付勢する付勢部材であるバネ部材６７ｆとを備えている。弁口６７ｂはバイパス通路６６（バイパスバルブ６７の弁口）に対して並列に設けられている。通常時には、バネ部材６７ｆの付勢力により弁体６７ｅが弁口６７ｂを機械的に閉鎖している。

これに対して、制御装置３がバイパスバルブ６７の開放を禁止しているときであっても、バイパスバルブ６７の上流の入力圧Ｐｅ（図６参照）がリリーフ部６７ａの開放設定圧Ｐｋ１を越えると、制御装置３による制御に依存することなく、リリーフ部６７ａの弁体６７ｅがバネ部材６７ｆに抗しつつ機械的に退避し、自動的に開放する。この場合、リリーフ部６７ａの弁口６７ｂは、バイパスバルブ６７の上流の圧力Ｐｅに応答して機械的に開放される。この場合、電磁弁であるバイパスバルブ６７が開放せずとも、改質器１の内部の高圧のガスは燃焼部１１に送られ、燃焼排ガス通路１ｍから外部に放出される。このようにして改質器１の内部の圧力Ｐ１の過剰高圧化が抑制される。このため、改質器１の構成部品の保護性が向上する。よってリリーフ部６７ａは改質器過剰高圧化防止手段として機能する。

更に本実施例によれば、スタック２のアノードの上流に位置する供給バルブ５２は、制御装置３の指令により開閉される電磁弁であり、電磁ソレノイドによる開閉機能の他に、機械的に開放する圧力応答式の機械的な逆止弁としてのリリーフ部５２ａをもつ。図６に示すように、リリーフ部５２ａは、通常時には閉鎖されている弁口５２ｂをもつ通路５２ｃと、通路５２ｃの弁口５２ｂを閉鎖する可動式の弁体５２ｅと、弁体５２ｅが弁口５２ｂを閉鎖する方向に弁体５２ｅを付勢する付勢部材であるバネ部材５２ｆとを備えている。弁口５２ｂは、アノードガス通路５（供給バルブ５２の弁口）に対して並列に設けられている。通常時には、バネ部材５２ｆの付勢力により弁体５２ｅが弁口５２ｂを機械的に閉鎖している。

これに対して、供給バルブ５２の上流の入力圧Ｐｆ（図６参照）がリリーフ部５２ａの開放設定圧Ｐｋ２を越えると、制御装置３が供給バルブ５２の開放を禁止しているときであっても、制御装置３による制御に依存することなく、リリーフ部５２ａの弁体５２ｅがバネ部材５２ｆに抗しつつ機械的に退避し、自動的にて開放する。この場合、リリーフ部５２ａの弁口５２ｂは、供給バルブ５２の上流の圧力Ｐｆに応答して機械的に開放される。この場合、制御装置３が供給バルブ５２を開放させずとも、ガスがスタック２のアノード２１に供給され、アノード２１側の圧力の過剰負圧化が抑制される。よって、スタック２のアノード２１に外気が侵入することが抑制され、スタック２の触媒の保護性が向上する。よってリリーフ部５２ａは、アノード過剰負圧化防止手段として機能する。

本実施例によれば、バイパスバルブ６７とリリーフ部６７ａとは一体的に組み込まれいても良いし、互いに別体として搭載されていても良い。供給バルブ５２とリリーフ部５２ａとは一体的に組み込まれていても良いし、互いに別体として搭載されていても良い。リリーフ部６７ａの開放設定圧Ｐｋ１とリリーフ部５２ａの開放設定圧Ｐｋ２との関係については、Ｐｋ１＞Ｐｋ２の関係、Ｐｋ１＜Ｐｋ２の関係、Ｐｋ１＝Ｐｋ２の関係、Ｐｋ１≒Ｐｋ２の関係に設定できる。Ｐｋ１＞Ｐｋ２の関係であれば、改質器１の内部のガスはスタック２のアノード２１に優先的に吐出されるため、スタック２のアノード２１の圧力Ｐ２の過剰負圧化が良好に抑制される。なお、リリーフ部６７ａおよびリリーフ部５２ａの双方が設けられているが、いずれか一方のみとしても良い。

図７〜図９は実施例３を示す。本実施例は実施例１,２と同様の構成および作用効果を有するため、図１〜図６を準用することができる。以下、実施例１,２と異なる部分を中心として説明する。図７は制御装置３が発電運転時に実行する記憶処理のフローチャートを示す。フローチャートはこれに限定されるものではない。先ず、制御装置３は燃料電池システムの運転情報を読み込み（ステップＳＢ２０２）、燃料電池システムが運転（起動モード、発電運転モード、待機モード）中か否か判定する（ステップＳＢ２０４）。燃料電池システムが運転中であれば、タイマーをスタートし（ステップＳＢ２０６）、一定時間が経過したか否か判定する（ステップＳＢ２０８）。一定時間が経過していれば、圧力情報を読み込み、記憶する（ステップＳＢ２１０）。次に温度情報を読み込み、記憶する（ステップＳＢ２１２）。ボックス内の温度情報を読み込み、記憶する（ステップＳＢ２１４）。次にガス漏れ情報を読み込み、記憶する（ステップＳＢ２１６）。次に重要部品の情報を読み込み、記憶する（ステップＳＢ２１８）。次にスタック２の出力情報を読み込み、記憶する（ステップＳＢ２２２）。次に電気系情報を読み込み、記憶する（ステップＳＢ２２４）。次に制御系情報を読み込み、記憶する（ステップＳＢ２２６）。次に、その他の情報を読み込み、記憶する（ステップＳＢ２２８）。その他の情報としては、燃料電池システムの運転時間、燃料電池システムの起動回数を記憶する。これにより燃料電池システムの累積運転時間および累積起動回数がそれぞれ記憶される。更に現在の運転コードを表示する指令を出力し（ステップＳＢ２３０）、メインルーチンにリターンする。各記憶は、制御装置３が第２メモリ３４（不揮発性メモリ）の所定のエリアに各情報を書き込むことにより行われる。

このような本実施例によれば、燃料電池システムの運転が停止するときであっても、停止直前における各構成部品の作動状況、各センサの出力値といった各情報が第２メモリ３４（不揮発性メモリ）の所定のエリアに書き込まれている。

図８は、操作者（ユーザ、メンテナンス者等）により操作される燃料電池システムの操作パネル１００Ｅを示す。操作パネル１００Ｅは、操作者が操作し易い部位に設けられている。図８に示すように、操作パネル１００Ｅは、燃料電池システムを起動させる起動スイッチ１０１Ｅと、燃料電池システムの発電運転を停止するスイッチ１１１Ｅ（通常停止操作子）と、燃料電池システムの現在の運転の有無を表示する運転状態表示部１０２Ｅと、燃料電池システムの現在の出力値を表示する表示部１０３Ｅと、燃料電池システムの運転を非常停止させる非常停止スイッチ１０４Ｅ（非常停止操作子）と、燃料電池システムの異状（例えば発電運転の停止、中断等）を知らせる警報ブザー（警報手段）が作動したとき、操作者（ユーザ、メンテナンス者等）が警報器（ブザー）を停止させる警報器停止スイッチ１０５Ｅ（警告報知停止操作子）と、燃料電池システムの現在の運転コードを表示する第１表示部１０６Ｅと、燃料電池システムが故障で停止するときにおけるエラーコードを表示する第２表示部１０７Ｅと、異状要因により燃料電池システムが非常停止した後に初めての起動時に起動させるために操作者により操作されるリセットスイッチ１０８Ｅ（制限解除操作子、リセット操作子、再起動スイッチ）と、燃料電池システムの累積運転時間（一般的には発電運転時間）を表示する表示部１１３Ｅと、燃料電池システムの累積起動回数を表示する表示部１１５Ｅと、燃料電池システムの累積運転時間および／または累積起動回数が所定回数を超えているとき、定期点検等の点検を要請する旨を表示する表示部１１４Ｅと、異なる機能を指示入力させるためのディップスイッチ１２５Ｅ（操作内容変更操作子）とを備えている。

各スイッチは操作者により操作される。各スイッチの信号は制御装置３に入力される。上記した非常停止スイッチ１０４Ｅ（非常停止操作子）は、スイッチ１１１Ｅ（通常停止操作子）とは別に設けられるものであり、操作パネル１００Ｅに限らず、異状時において操作者が操作し易いように、建物内に設けられる遠隔操作パネルの他に、本体側（貯湯ユニットおよび／またはスタックユニット）に設けられていても良い。非常停止スイッチ１０４Ｅが操作されると、前記した緊急停止性が高い制御Ｃ，制御Ｄに移行するように設定できる。

燃料電池システムの累積運転時間および累積起動回数は、制御装置３の第２メモリ３４に格納される。制御装置３は、燃料電池システムの累積運転時間および／または累積起動回数が第１所定時間Ｗａ１を超えているとき、定期点検を要請する旨を表示させる指令を表示部１１４Ｅに出力する。更に、制御装置３は、燃料電池システムの累積運転時間および／または累積起動回数が第２所定時間（Ｗａ２，Ｗａ２＞Ｗａ１）を超えているとき、定期点検を要請する旨を表示部１１４Ｅに表示させる指令と、燃料電池システムの機能の一部または全部を停止させる指令を出力する。

リセットスイッチ１０８Ｅは、非常停止後に、燃料電池システムが復帰する際にリセットするための操作子であり、非常停止後には、リセットスイッチ１０８Ｅを操作しない限り、制御装置３は、燃料電池システムの機能の一部または全部に制限をかける指令を出力する。当該機能としては、燃料を燃料電池の燃料極に供給することを停止すること、酸化剤ガスを燃料電池の酸化剤極に供給することを停止すること、改質装置の運転を停止すること等のうちの少なくとも一つがあげられる。

上記した運転コードはコードＮｏ．１〜コードＮｏ．４を含む。コードＮｏ．１は待機モードに相当する。待機モードは、補機類はオフとされており、改質器１も非作動で、燃料電池２ａも発電していない状態をいう。コードＮｏ．２は起動モードに相当する。起動モードは、改質器１を起動させている状態であり、燃料電池２ａは発電していない状態をいう。コードＮｏ．３は発電運転モードに相当する。発電運転モードは、改質器１を起動させて改質ガスを生成させており、燃料電池２ａは発電している状態をいう。コードＮｏ．４は停止モードに相当する。停止モードは、改質器１により改質ガスの生成中且つ燃料電池２ａにより発電中の状態から、燃料電池２ａのスタック２および改質器１を停止させる状態をいう。

エラーコードは、燃料電池システムの構成部品の故障または不具合ごとに複数設定されている。例えば、エラーコードＮｏ．１００は圧力異状を示す。エラーコードＮｏ．１０１は温度異状を示す。エラーコードＮｏ．１０２は燃料電池システムの外ハウジングであるボックス内の温度異状を示す。エラーコードＮｏ．１０３は給排水異状を示す。エラーコードＮｏ．１０４はガス漏れ異状を示す。エラーコードＮｏ．１０５は、二次的な故障や不具合に繋がる重要部品の故障を示す。エラーコードＮｏ．１０６は重要部品ではない部品故障を示す。エラーコードＮｏ．１０７はスタック２の出力異状を示す。エラーコードＮｏ．１０８は電気系の異状を示す。エラーコードＮｏ．１０９は制御異状を示す。エラーコードＮｏ．１１０は停電異状を示す。

図９は、燃料電池システムが故障等で停止した後、操作者（ユーザ、メンテナンス者等）が再起動させるときに制御装置３が実行するフローチャートを示す。図９に示すように、制御装置３は、操作者（ユーザ、メンテナンス者等）によるリセットスイッチ１０８Ｅの操作状態を読み込む（ステップＳ２０２）。リセットスイッチ１０８が起動側に操作されていると（ステップＳ２０４のＹＥＳ）、再起動制御手段を構成する制御装置３は、先ず優先的に、第２メモリ３４（不揮発性メモリ）に記憶されている燃料電池システムの停止直前の運転状態を読み込む（ステップＳ２０６）。

制御装置３は、燃料電池システムが停止した直前における運転コードを操作パネル１００の第１表示部１０６Ｅに表示させる（ステップＳ２０８）。この運転コードが待機コードと異なるときには、商用電源の停電による燃料電池システムの停止であると推定される。更に制御装置３は、燃料電池システムの停止したときにおけるエラーコードを第２表示部１０７Ｅに表示する（ステップＳ２１０）。エラーコードにより操作者（ユーザ、メンテナンス者等）は燃料電池システムの異状要因を把握することができる。

制御装置３は、診断モードを実行すべく、燃料電池システムの構成部品の故障の有無を診断する。つまり、圧力異状の有無を診断する（ステップＳ２１２）。次に温度異状の有無を診断する（ステップＳ２１４）。次に燃料電池システムのボックス内の温度異状を診断する（ステップＳ２１６）。次に、燃料電池システムの給排水異状を診断する（ステップＳ２１８）。次にガス漏れ異状を診断する（ステップＳ２２０）。次に重要部品の故障の有無を診断する（ステップＳ２２２）。次に、重要部品ではない部品故障の有無を診断する（ステップＳ２２４）。次にスタック２の出力異状を診断する（ステップＳ２２６）。次に電気系の異状を診断する（ステップＳ２２８）。制御異状を診断する（ステップＳ２３０）。次に、上記した診断モードにおける診断の結果、構成部品が起動に支障がない程度に良好であるときには、制御装置３は再起動を許可する信号を出力する（ステップＳ２３２，再起動許可手段）。また、構成部品が起動に支障がある程度に良好でないとき、再起動を禁止する信号を出力する（ステップＳ２３４，再起動禁止手段）。

本実施例は実施例１と同様の構成および作用効果を有するため、図１を準用することができる。制御装置３は、燃料電池システムの異状原因の程度または種類に応じて、（１）（２）（３）を使い分ける。
（１）供給バルブ５２を閉鎖し、改質器１の出口１ｐとスタック２のアノード２１の入口２１ｉとの連通を遮断し、改質ガスを燃料電池２ａのスタック２に供給することを禁止する制御。この場合、スタック２のアノード２１には改質ガスが供給されないため、スタック２のアノード２１の負圧化が容認されている。
（２）前記したように改質ガスを燃料電池２ａのスタック２に供給することを禁止すると共に、バルブ４２を閉鎖し、改質用燃料を改質器１に供給することを禁止する制御。この場合、（１）の制御と同様に、スタック２のアノード２１には改質ガスが供給されないため、スタック２のアノード２１の負圧化が容認されている。更に、（１）の制御に加えて、改質用燃料を改質器１に供給することが禁止されている。このため、改質器１における改質反応は制限され、改質器１において改質ガスの生成は禁止されている。
（３）前記したように改質ガスを燃料電池２ａのスタック２に供給することを禁止すると共に、バルブ４２を閉鎖し、改質用燃料を改質器１に供給することを禁止し、更に、ブロア１６をオフとし、燃焼用空気を改質器１の燃焼部１１に供給することを禁止する制御。この場合、（１）（２）の制御に加えて、助燃性をもつ燃焼用空気を改質器１の燃焼部１１に供給することが更に禁止されている。

本実施例は基本的には前記した各実施例と同様の構成および作用効果を有するため、前記した各図を準用することができる。

本実施例によれば、地震が検知されるとき（例えば貯湯槽７６が転倒したり、スタック２が転倒したりすることが転倒検知部により検知されるとき場合には、地震検知手段がこれを検知し、緊急停止性が低いとき、制御装置３は、制御Ａまたは制御Ｂを選択する。緊急停止性が高いとき、制御装置３は、制御Ｃまたは制御Ｄを選択する。震度が激しい地震の場合には、制御装置３は制御Ｄを必ず選択する。震度が軽い時には、制御装置３は、制御Ａまたは制御Ｂを選択することにしても良い。更に地震が検知されるときには、燃料電池システムにおける温水または熱水の流出を防止すべく、制御装置３は、貯湯槽７３の温水、燃料電池冷却系７０の温水が流れる通路の各バルブを閉鎖させる指令を各バルブに出力しても良い。更に、制御装置３は、貯湯系７５の貯湯系ポンプ７９を停止させる指令を出力し、燃料電池冷却系７０の燃料電池冷却ポンプ７２を停止させる指令を出力しても良い。

地震検知手段としては、転倒センサ、貯湯槽７６および／またはスタック２の転倒を検知する転倒検知部、振動を検知する振動センサ、地震波を検知する地震波センサが例示される。近くでの落雷が落雷検知手段により検知されるときには、制御装置３は、制御Ａ〜制御Ｄのうちいずれかを選択する。落雷の程度によって制御Ｃまたは制御Ｄのうちから選択する。

上記した各実施例によれば、スタック２は高分子型のイオン伝導膜２０（プロトン伝導膜）をもつ構成であるが、イオン伝導膜２０は高分子型に限定されず、酸化物型としても良い。その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施可能である。ある実施例に設けられている特有の構造および機能は、他の実施例においても適用可能である。

上記した記載から次の技術的思想が把握される。

（付記項１）改質用燃料から改質ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成させた改質ガスに基づいて発電する燃料電池と、改質器および燃料電池の運転停止を制御する制御装置を具備する燃料電池システムにおいて、燃料電池システムの運転停止に伴い改質器の内部の圧力が高圧化されるとき、改質器に残留するガスを燃料電池のスタックのアノードに供給してアノードの過剰負圧化を抑制するアノード過剰負圧化防止手段を備えていることを特徴とする燃料電池システム。燃料電池システムの運転停止に伴い、改質器の圧力が過剰高圧化されるときにおいて、改質器に残留する過剰のガスを燃料電池のアノートに供給する。このためアノードの過剰負圧化が抑制される。更に改質器の圧力の過剰高圧化が抑制され、改質器の構成部品の保護性が向上する。

（付記項２）改質用燃料から改質ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成させた改質ガスに基づいて発電する燃料電池と、改質器および燃料電池の運転停止を制御する制御装置を具備する燃料電池システムにおいて、燃料電池システムの運転停止に伴い改質器の内部の圧力が高圧化されるとき、改質器の改質部に残留するガスを、燃焼排ガス通路をもつ燃焼部に供給し、改質器の過剰高圧化を抑制する改質器過剰高圧化防止手段を備えていることを特徴とする燃料電池システム。改質器の過剰高圧化が抑制され、改質器の構成部品の保護性が向上する。

（付記項３）改質用燃料から改質ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成させた改質ガスに基づいて発電する燃料電池とを具備する燃料電池システムにおいて、前記燃料電池システムを制御する制御装置が設けられていることを特徴とする燃料電池システム。この場合、燃料電池システムを良好に制御できる。

（付記項４）付記項３において、燃料電池システムの運転を非常停止させるために操作者（例えばユーザ、メンテナンス者）により操作される非常停止操作子が設けられていることを特徴とする燃料電池システム。非常停止操作子は燃料電池システムの発電を停止させる操作子とは独立して別に設けられている。非常停止操作子により当該システムを直ちに停止できる。

（付記項５）付記項３または４において、異状要因により燃料電池システムが非常停止した後に初めて起動させるために操作者（例えばユーザ、メンテナンス者）により操作され、操作に伴い、燃料電池システムの機能の一部または全部を解除し、操作されないと、燃料電池システムの機能（発電機能）の一部または全部を制限する制限解除操作子が設けられていることを特徴とする燃料電池システム。支障がないように当該システムを再起動させることができる。

（付記項６）付記項３〜５のうちの一項において、燃料電池システムの異状（例えば発電運転の停止、中断等）を知らせる警報手段が設けられており、制御装置は、警報手段が警報を出力しているとき、燃料電池システムの機能（発電機能）の一部または全部を制限する燃料電池システム。当該機能としては、アノードガスの生成停止、アノードガスの供給停止、カソードガスの生成停止、アノードガスの供給停止等が例示される。

本発明は例えば車両用、定置用、電気機器用、電子機器用、携帯用の燃料電池システムに利用できる。

実施例１に係り、燃料電池システムのブロック図である。 制御Ａを示すタイミングチャートである。 制御Ｂを示すタイミングチャートである。 制御Ｃを示すタイミングチャートである。 制御Ｄを示すタイミングチャートである。 実施例２に係り、燃料電池システムのブロック図である。 実施例３に係り、制御装置が実行する記憶処理のフローチャートである。 実施例３に係り、操作パネルの正面図である。 実施例３に係り、制御装置が実行する再起動のフローチャートである。

符号の説明

１は改質器、１０は改質部、１１は燃焼部、１６はブロア、２はスタック、３は制御装置、３４は第２メモリ（不揮発性メモリ）、５はアノードガス通路、５０は凝縮器、５２は供給バルブ、５５はオフガス通路、５６はスタック２圧力センサ、５７は排出バルブ、６３はポンプ（凝縮系搬送源）、７９はポンプ（貯湯系搬送源）、１０８Ｅはリセットスイッチ（再起動手段）を示す。

Claims (17)

1. 改質用燃料から改質ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成させた改質ガスに基づいて発電する燃料電池とを具備する燃料電池システムにおいて、前記燃料電池システムを制御する制御装置が設けられており、下記（Ｘ）の構成を持つことを特徴とする燃料電池システム。
   （Ｘ）前記改質器と前記燃料電池との間に設けられ前記改質器で生成された前記改質ガスを前記燃料電池に供給する開閉可能な供給バルブを備え、前記制御装置は前記燃料電池システムの作動を停止させる停止制御形態が異なる複数の停止制御形態を備えており、前記燃料電池システムの異状原因に応じて、複数の前記停止制御形態から特定の前記停止制御形態を選択し、
   緊急停止性が相対的に低いときに前記制御装置が実行する前記停止制御形態は、前記供給バルブを開放させて前記改質器の改質ガスを前記燃料電池に供給して封入する操作を含み、
   緊急停止性が相対的に高いときに前記制御装置が実行する前記停止制御形態は、前記供給バルブを閉鎖させて前記改質器の改質ガスを前記燃料電池に供給することを禁止する操作を含むこと
2. 請求項１において、前記改質器は、改質用燃料から改質ガスを生成する改質部と、燃焼用空気および燃焼用燃料が供給され前記燃焼用燃料の燃焼により前記改質部を加熱する燃焼部とを備えており、
   緊急停止性が相対的に低いときに前記制御装置が実行する前記停止制御形態は、前記燃焼部への前記燃焼用燃料の供給を禁止させつつ、前記燃焼部へ前記燃焼用空気を供給させて前記改質器を冷却する操作を含み、
   緊急停止性が相対的に高いときに前記制御装置が実行する前記停止制御形態は、前記燃焼部への前記燃焼用燃料の供給を停止させつつ、前記燃焼部への前記燃焼用空気の供給を禁止する操作を含むことを特徴とする燃料電池システム。
3. 請求項１において、前記改質器から前記燃料電池に向かう改質ガスに含まれている水分を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器を冷却させる冷却媒体を移動させる凝縮系搬送源と、前記燃料電池を冷却する前記冷却媒体が循環する冷却媒体通路と、貯湯槽に繋がる貯湯通路と、前記冷却媒体通路の前記冷却媒体および前記貯湯通路の水を熱交換させる熱交換部と、前記貯湯通路の水を移動させる貯湯系搬送源とが設けられており、
   緊急停止性が相対的に低いときに前記制御装置が実行する前記停止制御形態は、前記凝縮系搬送源および前記貯湯系搬送源を駆動させる冷却操作を含み、
   緊急停止性が相対的に高いときに前記制御装置が実行する前記停止制御形態は、前記凝縮系搬送源および前記貯湯系搬送源を駆動の禁止する禁止操作を含むことを特徴とする燃料電池システム。
4. 請求項１において、前記燃料電池システムの運転状態を定期的または不定期的に記憶するメモリと、前記燃料電池システムの再起動時に、前記メモリに記憶されている前記燃料電池システムの運転状態に基づいて燃料電池システムの再起動を制御する再起動制御手段とを備えていることを特徴とする燃料電池システム。
5. 請求項４において、前記再起動制御手段は、再起動スイッチの操作に伴い診断モードを実行し、前記診断モードにおける診断の結果、前記燃料電池システムの構成部品の状態が良好であるとき再起動を許可し、前記構成部品の状態が良好でないとき、再起動を禁止する再起動禁止手段を備えていることを特徴とする特徴とする燃料電池システム。
6. 改質用燃料から改質ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成させた改質ガスに基づいて発電する燃料電池と、前記改質器は、前記改質用燃料から改質ガスを生成する改質部と、燃焼用空気および前記燃焼用燃料が供給され前記燃焼用燃料の燃焼により前記改質部を加熱する燃焼部とを具備する燃料電池システムにおいて、
   前記燃料電池システムを制御する制御装置が設けられており、
   前記制御装置は、前記燃料電池システムの作動を停止させる停止制御形態が異なる複数の停止制御形態を備えており、前記燃料電池システムの異状原因に応じて、複数の前記停止制御形態から特定の前記停止制御形態を選択し、
   緊急停止性が相対的に低いときに前記制御装置が実行する前記停止制御形態は、前記燃焼部への前記燃焼用燃料の供給を禁止させつつ、前記燃焼部へ前記燃焼用空気を供給させて前記改質器を冷却する操作を含み、
   緊急停止性が相対的に高いときに前記制御装置が実行する前記停止制御形態は、前記燃焼部への前記燃焼用燃料の供給を停止させつつ、前記燃焼部への前記燃焼用空気の供給を禁止する操作を含むことを特徴とする燃料電池システム。
7. 改質用燃料から改質ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成させた改質ガスに基づいて発電する燃料電池と、前記改質器から前記燃料電池に向かう前記改質ガスに含まれている水分を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器を冷却させる冷却媒体を移動させる凝縮系搬送源と、前記燃料電池を冷却する前記冷却媒体が循環する冷却媒体通路と、貯湯槽に繋がる貯湯通路と、前記冷却媒体通路の前記冷却媒体および前記貯湯通路の水を熱交換させる熱交換部と、前記貯湯通路の水を移動させる貯湯系搬送源とを具備する燃料電池システムにおいて、
   前記燃料電池システムを制御する制御装置が設けられており、
   前記制御装置は、前記燃料電池システムの作動を停止させる停止制御形態が異なる複数の停止制御形態を備えており、前記燃料電池システムの異状原因に応じて、複数の前記停止制御形態から特定の前記停止制御形態を選択し、
   緊急停止性が相対的に低いときに前記制御装置が実行する前記停止制御形態は、前記凝縮系搬送源および前記貯湯系搬送源を駆動させる冷却操作を含み、
   緊急停止性が相対的に高いときに前記制御装置が実行する前記停止制御形態は、前記凝縮系搬送源および前記貯湯系搬送源を駆動の禁止する禁止操作を含むことを特徴とする燃料電池システム。
8. 改質用燃料から改質ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成させた改質ガスに基づいて発電する燃料電池とを具備する燃料電池システムにおいて、
   前記燃料電池システムを制御する制御装置が設けられており、
   前記制御装置は、前記燃料電池システムの作動を停止させる停止制御形態が異なる複数の停止制御形態を備えており、前記燃料電池システムの異状原因に応じて、複数の前記停止制御形態から特定の前記停止制御形態を選択し、
   前記制御装置は、前記燃料電池システムの異状原因の程度または種類に応じて、（１）（２）（３）を使い分けることを特徴とする燃料電池システム。
   （１）前記改質器と前記燃料電池のアノードとの連通を遮断し、前記改質器の改質ガスを前記燃料電池に供給することを禁止する制御
   （２）前記改質器と前記燃料電池のアノードとの連通を遮断し、前記改質器の改質ガスを前記燃料電池に供給することを禁止すると共に、前記改質用燃料を前記改質器に供給することを禁止する制御
   （３）前記改質器と前記燃料電池のアノードとの連通を遮断し、前記改質器の改質ガスを前記燃料電池に供給することを禁止すると共に、前記改質用燃料を改質器に供給することを禁止し、且つ、燃焼用空気を前記改質器に供給することを禁止する制御
9. 請求項８において、前記燃料電池システムの運転状態を定期的または不定期的に記憶するメモリと、前記燃料電池システムの再起動時に、前記メモリに記憶されている前記燃料電池システムの運転状態に基づいて燃料電池システムの再起動を制御する再起動制御手段とを備えていることを特徴とする燃料電池システム。
10. 請求項９において、前記再起動制御手段は、再起動スイッチの操作に伴い診断モードを実行し、前記診断モードにおける診断の結果、前記燃料電池システムの構成部品の状態が良好であるとき再起動を許可し、前記構成部品の状態が良好でないとき、再起動を禁止する再起動禁止手段を備えていることを特徴とする特徴とする燃料電池システム。
11. 請求項１〜７のうちのいずれか一項において、前記制御装置は、前記燃料電池システムの異状原因の程度または種類に応じて、（１）（２）（３）を使い分けることを特徴とする燃料電池システム。
    （１）前記改質器と前記燃料電池のアノードとの連通を遮断し、前記改質器の改質ガスを前記燃料電池に供給することを禁止する制御
    （２）前記改質器と前記燃料電池のアノードとの連通を遮断し、前記改質器の改質ガスを前記燃料電池に供給することを禁止すると共に、前記改質用燃料を前記改質器に供給することを禁止する制御
    （３）前記改質器と前記燃料電池のアノードとの連通を遮断し、前記改質器の改質ガスを前記燃料電池に供給することを禁止すると共に、前記改質用燃料を改質器に供給することを禁止し、且つ、前記燃焼用空気を前記改質器に供給することを禁止する制御
12. 請求項２若しくは３、又は請求項１〜５のうちのいずれか一項に従属する請求項１１において、前記（Ｘ）に換えて下記（Ｙ）を持つことを特徴とする燃料電池システム。
    （Ｙ）前記制御装置は、前記燃料電池システムの作動を停止させる停止制御形態が異なる複数の停止制御形態を備えており、前記燃料電池システムのスタックの出力異状、温度異状、給排水異状、ガス漏れ異状、電気系異状、圧力異状、重要部品の異状、燃料電池システムボックス内の温度異状、制御異状、停電異状のいずれかの異状原因に応じて、複数の前記停止制御形態から特定の前記停止制御形態を選択すること
13. 請求項２若しくは３、又は請求項１〜５のうちのいずれか一項に従属する請求項１１において、前記（Ｘ）に換えて下記（Ｚ）を持つことを特徴とする燃料電池システム。
    （Ｚ）前記制御装置は、スタックの出力異状、温度異状、給排水異状、ガス漏れ異状、電気系異状のいずれかにおける停止制御Ｂと、圧力異状における停止制御Ｃと、重要部品の異状、燃料電池システムボックス内の温度異状、制御異状、停電異状のいずれかにおける停止制御Ｄを含む複数の停止制御形態を備えており、前記燃料電池システムの異状原因に応じて、前記複数の前記停止制御形態から特定の前記停止制御形態を選択すること
14. 請求項１〜１３のうちのいずれか一項において、前記燃料電池システムの運転停止に伴い前記改質器の内部の圧力が高圧化されるとき、前記改質器に残留するガスを前記燃料電池のアノードに供給して前記アノードの過剰負圧化を抑制するアノード過剰負圧化防止手段を備えていることを特徴とする燃料電池システム。
15. 請求項１〜１４のうちのいずれか一項において、前記燃料電池システムの運転停止に伴い前記改質器の内部の圧力が高圧化されるとき、前記改質器に残留するガスを、前記燃焼部に供給し、前記改質器の過剰高圧化を抑制する改質器過剰高圧化防止手段を備えていることを特徴とする燃料電池システム。
16. 請求項１〜１５のうちのいずれか一項において、前記燃料電池システムの運転を非常停止させるために操作者により操作される非常停止操作子が設けられていることを特徴とする燃料電池システム。
17. 請求項１〜１６のうちのいずれか一項において、異状要因により前記燃料電池システムが非常停止した後に初めて起動させるために操作者により操作され、操作に伴い、前記燃料電池システムの機能の一部または全部を解除し、操作されないと、前記燃料電池システムの機能の一部または全部を制限する制限解除操作子が設けられていることを特徴とする燃料電池システム。

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