JP5834830B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は貯湯槽をもつ燃料電池システムに関する。

燃料電池システムは、アノードおよびカソードをもつ燃料電池と、燃料電池の熱で加熱された温水を溜める貯湯槽と、貯湯槽に繋がる循環通路と、貯湯槽の水を循環通路を介して循環させる循環ポンプと、循環ポンプの回転数に関す物理量を直接的または間接的に検知するポンプ回転数センサと、燃料電池の発電運転に伴い加熱された熱媒体と循環通路の一部を流れる水とを熱交換可能な熱交換器とを備えている（特許文献１，２）。

ところで、燃料電池システムが長期間にわたり使用されないときには、貯湯槽内の水を抜くことが推奨されている。この場合、貯湯槽および循環通路の水が不足または不存在であるにも拘わらず、何らかの事情で、循環ポンプを作動させてしまうおそれがある。例えば、冬季や寒冷地等では、外気温が低下すると、貯湯槽および循環通路の水が不足しているにも拘わらず、循環通路内の水の凍結防止のための凍結防止運転をユーザまたは制御装置が実行してしまうことがある。この場合、水の不足または不存在の状態で循環ポンプは駆動するため、循環ポンプの劣化が早期に進行するおそれがある。潤滑性および低摩耗性を期待できる水が不足または存在しないためである。

従来、燃料電池システムを対象とする技術ではないものの、内燃機関を冷却する冷却系に冷却媒体を循環させるための電動ポンプを備える内燃機関の冷却装置が提供されている(特許文献３)。このものは、電動ポンプの回転数を検出する回転数検出手段と、電動ポンプの出力値に基づいて、電動ポンプの回転数を推定して推定回転数を求める推定回転数推定手段と、回転数検出手段で検出された回転数が所定回転数以上の状態のとき、前記検出された回転数と推定回転数とに基づいて、電動ポンプの空転を判定する空転判定手段と、空転判定手段による判定結果に基づいて、電動ポンプを駆動制御する制御手段とを備える。このものによれば、電動ポンプの回転数が所定回転数以上の状態のときに電動ポンプの回転数と推定回転数とに基づいて、電動ポンプの空転が判定される。これにより、電動ポンプに流れる電流を用いずに、電動ポンプの空転をより適正に判定することができる。

特開２０１０−２７２３４３号公報 特開２０１０−２７２３４２号公報 特開２００９−６８４４９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、循環通路ひいては貯湯槽の水の不足または不存在を検知でき、水の不足または不存在の状態において循環ポンプを作動させることを抑制させ、循環ポンプの保護性を高め得、しかも循環ポンプやシステムの経年劣化に対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。

（１）様相１に係る本発明に係る燃料電池システムは、反応流体が供給されて発電する燃料電池と、燃料電池の熱で加熱された温水を溜める貯湯槽と、貯湯槽の吐出ポートから導出され帰還ポートに帰還する循環通路と、循環通路に設けられ貯湯槽の水を循環通路を介して循環させる循環ポンプと、循環ポンプの回転数に関する物理量を直接的または間接的に検知するポンプ回転数センサと、燃料電池の発電運転に伴い加熱された熱媒体と循環通路の水とを互いに熱交換可能とする熱交換器と、ポンプ回転数センサの信号が入力され且つ循環ポンプを駆動させる信号を出力する制御装置とを具備しており、
制御装置は、（i）燃料電池が発電運転していないときにおいて、循環ポンプをしきい値更新用の指示値で駆動させる指令を出力させ、このときのポンプ回転数センサで検知された循環ポンプの回転数に基づいてポンプ回転数しきい値を設定して更新するしきい値更新処理と、（ii）しきい値更新処理後において且つ循環ポンプの運転中において、循環ポンプを指示値で駆動させる指令を出力させ、このときの循環ポンプの回転数がポンプ回転数しきい値を高回転側に超えるとき、循環通路または貯湯槽の水不足と判定し、循環ポンプの駆動を制限させる水不足判定処理を実行する。

本様相によれば、制御装置は、しきい値更新処理を更新する。しきい値更新処理では、燃料電池が発電運転していないときにおいて、制御装置は、循環ポンプをしきい値更新用の指示値Ｖsetで駆動させる指令を出力させ、このときのポンプ回転数センサで検知された循環ポンプのポンプ回転数Ｎrealを求める。更に制御装置は、ポンプ回転数Ｎrealに基づいてポンプ回転数しきい値Ｎsetを求め、ポンプ回転数しきい値Ｎsetを更新する。

この場合、ポンプ回転数センサで検知された循環ポンプのポンプ回転数ＮrealにマージンΔＮαを加算させた値を、ポンプ回転数しきい値Ｎsetとして設定することにしても良い。あるいは、回転数Ｎrealに補正係数β（例えばβ＞１．０５）を乗算させた値を、ポンプ回転数しきい値Ｎsetとして設定することにしても良い。他の手段によりポンプ回転数Ｎrealに基づいてポンプ回転数しきい値Ｎsetを求めることにしても良い。

しきい値更新処理を更新した後において且つ循環ポンプの運転中において、制御装置は水不足判定処理を適宜実行する。水不足判定処理では、制御装置は、循環ポンプを指示値Ｖset（しきい値更新処理の場合において循環ポンプの指示値と同一が好ましい）で駆動させる指令を出力させる。水の不足または不存在のときには、空気の割合が増加するため、循環ポンプの負荷が低減され、単位時間あたりのポンプ回転数が増加する。従って、水不足判定処理において循環ポンプの回転数がポンプ回転数しきい値Ｎsetを高回転側に超えるとき、制御装置は、循環通路または貯湯槽の水の不足（不存在を含む）と判定する。水が不足または不存在の状態において循環ポンプが作動すると、循環ポンプの劣化が進行するため、制御装置は循環ポンプの駆動を制限させる。制限とは、循環ポンプの駆動の停止、または、超低速化（凍結防止運転時の循環ポンプの速度に対して例えば４０％以下）させることをいう。

これに対して、水不足判定処理において循環ポンプの回転数がポンプ回転数しきい値Ｎsetを高回転側に超えないとき、制御装置は、循環通路または貯湯槽の水は十分有りと判定する。

（２）様相２に係る本発明に係る燃料電池システムによれば、上記様相において、制御装置は、循環通路の凍結を抑える凍結防止運転中において水不足判定処理を実行する。凍結防止運転では、循環通路の内部が凍結する可能性がある限り、循環ポンプを継続的に駆動させる。このため、循環通路または貯湯槽の水の不足（不存在を含む）のとき凍結防止運転が実行されると、循環ポンプの劣化が進行する。このため、凍結防止運転中において水不足判定処理を実行することは、有効である。

（３）様相３に係る本発明に係る燃料電池システムによれば、上記様相において、制御装置は、発電運転が停止されている状態の燃料電池を起動させるとき、しきい値更新処理を実行する。『起動させるとき』とは、燃料電池が発電していない条件において、起動直前（例えば、ユーザまたは制御装置に基づく起動指令の出力時刻に対して規定時間以内で直前）、起動中、起動直後（起動指令の出力時刻に対して規定時間以内で直後）を含む。規定時間はシステムに応じて設定でき、例えば１〜３０分間の範囲、１〜２０分間の範囲、１〜１０分間の範囲が例示される。

水温が変動すると、水の粘性は変動するため、一般的には循環ポンプの負荷は変動するおそれがある。具体的には、水温が上昇すると、水の粘性は増加するため、一般的には循環ポンプの負荷は増加する。燃料電池を起動させるときであれば、燃料電池の熱で生成された温水の貯蔵量はまだ少ないと考えられ、貯湯槽の水温が過剰に高温でないと考えられるため、しきい値更新処理における誤差が軽減される。

更に、燃料電池を起動させるときに制御装置がしきい値更新処理を実行すれば、しきい値を新しく更新できる。このように起動回数が増加するにつれて、つまり、時間経過につれて、水の不足または不存在を判定するためのしきい値を更新させるため、循環ポンプの経年劣化に対して、しきい値は対処できる。

（４）様相４に係る本発明に係る燃料電池システムによれば、上記様相において、循環通路または貯湯槽の温度に関する物理量を直接的または間接的に検知する水温センサが設けられており、制御装置は、水温センサが検知する水温が規定水温Ｔａ以下のときにおいてしきい値更新処理を実行し、水温センサが検知する水温が規定水温Ｔａを高温側に越えるとき、しきい値更新処理を実行しない。水温が上昇すると、水の粘性は増加するため、循環ポンプの負荷は増加する。水温が規定水温Ｔａ以下のときにおいてしきい値更新処理を実行すれば、貯湯槽の水温が過剰に高温でないと考えられるため、しきい値更新の誤差が軽減される。水温Ｔａとしては４０℃、３０℃、２０℃、１０℃等が例示される。

（５）様相５に係る本発明に係る燃料電池システムによれば、上記様相において、循環通路または貯湯槽の温度に関する物理量を直接的または間接的に検知する水温センサが設けられており、制御装置は、水温センサが検知する水温が規定水温Ｔｂ以下のときにおいて、水不足判定処理を実行し、水温センサが検知する水温が規定水温Ｔｂを高温側に越えるとき、水不足判定処理を実行しない。水温Ｔｂとしては４０℃、３０℃、２０℃、１０℃等が例示され、水温Ｔａと同一にできる。

本発明によれば、水不足判定処理において、循環通路ひいては貯湯槽における水の不足または不存在を検知でき、循環通路の水の不足または不存在の状態において循環ポンプを作動させることを抑制させ、循環ポンプの保護性を高め得る。しかも、循環ポンプやシステムが経年劣化したとしても、水の不足または不存在を判定するためのしきい値を更新させるため、循環ポンプやシステムの経年劣化に起因する誤判定を抑制できる。

実施形態１に係り、燃料電池システムのシステム図である。 実施形態１に係り、循環ポンプの指示値とポンプ回転数との関係を示すグラフである。 しきい値設定処理を示すフローチャートである。 水不足判定処理を示すフローチャートである。 燃料電池システムの概念を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

（実施形態１）
図１および図２は実施形態１を示す。本実施形態に係る燃料電池システムは、図１に示すように、燃料電池のスタック１をもつ燃料電池ユニット１ｕと、燃料電池のスタック１の熱で加熱された温水を溜める貯湯槽７７をもつ貯湯ユニット７７ｕと、貯湯槽７７の吐出ポート７７ｐから導出され帰還ポート７７ｉに帰還する循環通路７８と、循環通路７８に設けられ貯湯槽７７の水を循環通路７８を介して循環させる循環ポンプ７９と、循環ポンプ７９の回転数に関する物理量を直接的または間接的に検知するポンプ回転数センサ７９ｓと、燃料電池のスタック１の発電運転に伴い加熱された熱媒体が流れる熱媒体通路１abと循環通路７８の一部を流れる水とを互いに熱交換させる熱交換器７６と、制御装置１００とを備えている。熱媒体通路１abには、スタック１等から排出された高温の排ガス、または、スタック１を冷却させた温かい冷却液が流れる。

循環通路７８は、貯湯槽７７の吐出ポート７７ｐから熱交換器７６に向かう往路７８ａと、熱交換器７６から貯湯槽７７の帰還ポート７７ｉに向かう復路７８ｃとをもつ。

制御装置１００には、少なくともポンプ回転数センサ７９ｓの検知信号が入力される。制御装置１００は、少なくとも循環ポンプ７９を駆動させる信号を出力する。制御装置１００は記憶要素としてのメモリ１００ｍをもつ。燃料電池のスタック１は、反応流体としてのアノードガスが供給されるアノードと、反応流体としてのカソードガスが供給されるカソードと、アノードおよびカソードで挟持される有機系または無機系の電解質膜とを有する。

燃料電池は特に限定されず、固体酸化物形燃料電池、固体高分子電解質形燃料電池、リン酸形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池等のいずれでも良い。ポンプ回転数センサ７９ｓは、循環ポンプ７９の回転数に関する物理量を直接的または間接的に検知する。間接的とは、循環ポンプ７９の回転数以外の他のパラメータ（トルク等）を介して循環ポンプ７９の回転数を検知しても良いという意味である。図１に示すように、循環通路７８のうち循環ポンプ７９の入口７９ｉ側には、当該入口７９ｉ側の水の温度に関する物理量を直接的または間接的に検知する水温センサ７８ｗが設けられている。水温センサ７８ｗの信号は制御装置１００に入力される。

図２は循環ポンプ７９の駆動特性を示す。図２の横軸は循環ポンプ７９に給電する電流のデューティ値の指示値を示し、縦軸は循環ポンプ７９の回転数（ｒｐｍ）を示す。図２の特性線Ｍ１は、循環通路７８において水が無しの場合の循環ポンプ７９の特性を示す。図２の特性線Ｍ２は、循環通路７８において水が有りの場合の循環ポンプ７９の特性を示す。水が有りの場合には、水無しの場合に比較して、単時間あたりの搬送質量が増加し、循環ポンプ７９の負荷が増加するため、循環ポンプ７９への指示値が同一であっても、循環ポンプ７９の回転数は低下する。図２に示すように、循環ポンプ７９を駆動させるための指示値が高くなるにつれて、特性線Ｍ１と特性線Ｍ２との差δは増加する。このように循環ポンプ７９への指示値が高い場合には、水有りと水無しとにおける循環ポンプ７９の回転数の差δは増加し、誤判定が回避され易い。このため、循環ポンプ７９に指示できる指示値の最高値を１００％とするとき、しきい値更新処理におけるしきい値更新用の指示値Ｖsetは、７０％以上、８０％以上、９０％以上とすることが好ましい。場合によっては１００％とすることもできる。

特性線Ｍ１,Ｍ２は循環ポンプ７９の特性に起因するものであるが、必ずしも固定的なものではなく、循環ポンプ７９の経年変化、循環通路７８の水温、循環通路７８の通路長、循環通路７８の通路径、循環通路７８のおける経年変化、燃料電池システムの設置場所、外気温度等によっても影響を受けて変動するおそれがある。

さて本実施形態によれば、燃料電池のスタック１が発電運転していないときにおいて、例えば、燃料電池のスタック１を起動前に暖機運転させる毎に、具体的には、燃料電池のスタック１の起動直前において、制御装置１００はしきい値更新処理を実行してしきい値を更新する。更新されるまでは、前回のしきい値が使用される。

ここで、燃料電池のスタック１の暖機運転とは、発電運転が停止されていた状態の燃料電池のスタック１の発電を開始させる前において燃料電池のスタック１を加熱させる動作をいい、燃料電池のスタック１の温度を発電運転に適するように加熱させることをいう。暖機運転では、燃料電池のスタック１または燃料電池のスタック１付近の燃焼部に燃料を供給させ、燃料を空気（カソードガス）により燃焼させて燃焼熱で燃料電池のスタック１を加熱させる。暖機運転後にスタック１は発電運転に移行する。

上記したしきい値更新処理では、制御装置１００は、まず、循環ポンプ７９をしきい値更新用の指示値Ｖset（図２参照）で駆動させる指令を循環ポンプ７９に出力させる。このように指示値Ｖsetで循環ポンプ７９を駆動させるときにおいて、制御装置１００は、ポンプ回転数センサ７９ｓで検知された循環ポンプ７９のポンプ回転数Ｎrealを求める。更に制御装置１００は、ポンプ回転数ＮrealにマージンΔＮα（正符号のマージン）を加算した値を、ポンプ回転数しきい値Ｎsetとしてメモリ１００ｍのエリアに格納して更新する。

回転数Ｎrealは、誤判定防止のため、規定時間におけるｎ個のデータの平均値とすることが好ましい。マージンΔＮαは、循環ポンプ７９の種類、定格出力等の要因に応じて更新できる。マージンΔＮαとしては、回転数の絶対値でも良い。なお、回転数しきい値Ｎsetの設定にあたり、回転数Ｎrealに対して正符号の補正係数（１．０５以上）を乗算しても良い。

循環通路７８の水温が上昇すると、水の粘性は増加するため、循環ポンプ７９の負荷は変動するおそれがある。燃料電池のスタック１を起動させるときであれば、スタック１は発電していないため、貯湯槽７７の水温が過剰に高温でないと考えられるため、しきい値更新処理における水温に起因する誤差が軽減される。

前述したように図２における特性線Ｍ１,Ｍ２は循環ポンプ７９の特性に起因するものであるが、必ずしも固定的なものではなく、循環ポンプ７９の経年変化、循環通路７８の水温、循環通路７８の通路長、循環通路７８の通路径、循環通路７８のおける経年変化、燃料電池システムの設置場所、外気温度等によっても影響を受けて変動することが多い。このため、燃料電池システムの使用期間が長期化すると、特性線Ｍ１,Ｍ２の変動の影響を受け、しきい値は、循環ポンプ７９の経年劣化に対して変動することが多い。この点について本実施形態によれば、燃料電池のスタック１を起動させる毎に、暖機運転を実施するが、暖機運転（非発電）において、制御装置１００がしきい値更新処理を実行する。このため、燃料電池のスタック１を起動させる毎に、暖機運転において、しきい値更新処理を実行してしきい値を新しく更新できる。このように起動させる毎に、つまり、時間経過につれてしきい値を更新させる。このため、循環ポンプ７９やシステムの経年劣化に対してしきい値は対処できる。

さて本実施形態によれば、循環ポンプ７９の運転中において、制御装置１００は水不足判定処理を定期的にまたは不定期的に実行する。水不足判定処理では、制御装置１００は、循環ポンプ７９が指示値Ｖ１，Ｖ２等（Ｖ１，Ｖ２＜Ｖset,図２参照）で駆動していたとしても、循環ポンプ７９を指示値Ｖset（しきい値更新処理の場合の指示値と同一）で駆動させる指令を循環ポンプ７９に出力させる。ここで、循環通路７８において水の不足または不存在のときには、空気の割合が増加するため、単時間あたりの搬送質量が低下し、循環ポンプ７９の負荷が低減される。この場合、循環ポンプ７９を駆動させる指示値Ｖsetが同一であっても、単位時間あたりのポンプ回転数が増加する傾向を示す。

そこで本実施形態によれば、水不足判定処理において、循環ポンプ７９の回転数がポンプ回転数しきい値Ｎsetを高回転側に超えるとき、制御装置１００は、循環通路７８において水が不足（不存在を含む）していると判定する。即ち、水循環通路７８または貯湯槽７７の水の不足（不存在を含む）と判定する。水は循環ポンプ７９の摩耗部品に対して潤滑材としても機能でき、循環ポンプ７９における過剰摩耗を抑制させる作用を有する。従って、水不足判定処理において循環通路７８の水が不足していると判定されるときにおいて、循環ポンプ７９が作動すると、循環ポンプ７９の劣化が進行するため、制御装置１００は循環ポンプ７９の駆動を停止させ、循環ポンプ７９を保護させる。警報をユーザまたはメンテナンス会社等に出力することが好ましい。この場合、貯湯槽７７に水を供給すれば、警報は解除される。

さて冬季または寒冷地等では、外気温や水温が低下すると、制御装置１００は、燃料電池のスタック１の発電運転が実施されていないとき、循環ポンプ７９を駆動させて循環通路７８の水を流水化させ、循環通路７８の凍結を抑える凍結防止運転を実施することがある。制御装置１００は、凍結防止運転中において水不足判定処理を実行することがある。水が流れていない場合に比較して、流れていると、その水は凍結されにくい。このため、凍結防止運転では、燃料電池のスタック１の発電運転が実施されていないとき、循環ポンプ７９を継続的に駆動させ、水を循環通路７８において水を循環させる。このため、循環通路７８または貯湯槽７７の水の不足（不存在を含む）のとき凍結防止運転が実行されると、循環ポンプ７９の劣化が進行する。このため、凍結防止運転中において水不足判定処理を実行することは、有効である。

本実施形態によれば、循環ポンプ７９や燃料電池システムが経年劣化したとしても、水の不足または不存在を判定するためのしきい値を更新させるため、循環ポンプ７９や燃料電池システムの経年劣化に起因する誤判定を抑制できる。更に循環通路７８の通路長、循環通路７８の通路径、燃料電池システムの設置場所等が変更されたときであっても、水の不足または不存在を判定するためのしきい値を更新させるため、上記変更に起因する誤判定を抑制できる。

（実施形態２）
本実施形態は上記した実施形態と同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１および図２を準用する。以下、相違する部分を中心として説明する。制御装置１００は、発電運転が停止されている状態の燃料電池のスタック１を起動させるとき、具体的には、燃料電池のスタック１の暖機運転直前（ユーザまたは制御装置１００に基づく暖機指令の出力時刻に対して直前２０分以内）、あるいは、暖機運転中、あるいは、発電運転直後（ユーザまたは制御装置１００に基づく暖機指令の出力時刻に対して直後２０分以内）において、しきい値更新処理を実行する。２０分以内ではなく、１０分以内としても良い。

なお、燃料電池のスタック１の暖機運転においては、燃料電池のスタック１または燃料電池のスタック１付近の燃焼部に燃料を供給させ、燃料を空気により燃焼させて燃焼熱で燃料電池のスタック１を加熱させる。暖機運転後に燃料電池のスタック１の発電運転が実行される。

（実施形態３）
本実施形態は上記した実施形態１，２と同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１および図２を準用する。以下、相違する部分を中心として説明する。制御装置１００は、水温センサ７８ｗが検知する水温が規定水温Ｔａ以下のときにおいて、しきい値更新処理を実行する。これに対して、水温センサ７８ｗが検知する水温が規定水温を高温側に越えるとき、しきい値更新処理を実行しない。水温が上昇すると、水の粘性は増加するため、循環ポンプ７９の負荷は増加する。水温が規定水温Ｔａ以下のときにおいてしきい値更新処理を実行すれば、貯湯槽７７の水温が過剰に高温でないと考えられるため、しきい値設定の際における誤差が軽減される。水温Ｔａとしてはシステムの種類、システムの設置場所等に応じて適宜設定され、３０℃、２０℃、１０℃が例示される。

更に本実施形態によれば、水温センサ７８ｗが検知する水温が規定水温Ｔｂ以下のときにおいて、制御装置１００は水不足判定処理を実行する。これに対して、水温センサ７８ｗが検知する水温が規定水温Ｔｂを高温側に越えるときにおいて水不足判定処理を実行しない。水不足判定処理において水温に起因する判定誤差を軽減させるためである。水温Ｔｂとしては３０℃、２０℃、１０℃が例示される。水温Ｔｂは水温Ｔａと同一とすることが好ましい。但し、水不足判定処理を実行させる要請が高いときには、水温Ｔｂは水温Ｔａと異なる温度とすることもできる。水温が低温であっても、水不足判定処理を実行することが好ましいときには、水温Ｔｂは水温Ｔａよりも低温であっても良い。冬期や寒冷地等において、循環通路７８の凍結を防止する凍結防止運転中において水不足判定処理が実行されるときには、判定精度が低めとなっても、循環通路７８の水の有り無しを判定することが好ましいため、水温Ｔｂは水温Ｔａよりも低温であっても良い。

（実施形態４）
図３および図４は実施形態４を示す。本実施形態は上記した実施形態と同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１および図２を準用する。図３は、制御装置１００が実行するしきい値更新処理のフローチャートを示す。まず、スタック１の暖機運転を開始させる指令が出力されているか判定する（ステップＳ１２）。暖機運転を開始させる指令が出力されていなければ（ステップＳ１２のｎｏ）、メインルーチンにリターンする。燃料電池のスタック１を発電運転のために起動させるときには、燃料電池のスタック１を加熱して暖機させる暖機運転を開始させる指令が出力される。暖機運転を開始させる指令が出力されていれば（ステップＳ１２のｙｅｓ）、制御装置１００は、フラグ等を初期設定し（ステップＳ１４）、水温センサ７８ｗが検知する水温ＴＨ１を読み込み、水温ＴＨ１が規定水温Ｔａ（例えばＴａ＝２０℃）以下か否か判定する（ステップＳ１６）。水温ＴＨ１が規定水温Ｔａを高温側に越えていれば（ステップＳ１６のｎｏ）、しきい値設定において水温に起因する誤差を抑えるべく、しきい値を更新せずに、メインルーチンにリターンする。この場合には、前回更新されたしきい値がメモリ１００ｍに格納されたままとされている。水温ＴＨ１が規定水温Ｔａ以下であれば（ステップＳ１６のｙｅｓ）、つまり、循環通路７８の往路７８ａの水温ＴＨ１が過剰に高温でなければ、制御装置１００は、循環ポンプ７９へのしきい値更新用の指示値Ｖset（デューティ値）で駆動させる指令を、循環ポンプ７９に出力させる（ステップＳ１８）。そして、循環ポンプ７９の駆動時間をｔｘ（例えば４０秒であるが、これに限定されない）とし、時間ｔｘにおいてポンプ回転数のデータをサンプリングする（ステップＳ２０）。時間ｔｘが経過するまでサンプリングする（ステップＳ２２のｙｅｓ）。サンプリングしたポンプ回転数のデータｎ個の平均値Ｎaveを求める（ステップＳ２４）。誤判定防止のため、ｎ個の平均値とする。平均値Ｎaveを求めるにあたり、サンプリングする時間ｔｘのうちの後期のデータを採用することが好ましい。循環ポンプ７９の駆動が安定した後のポンプ回転数のデータを採用するためである。

次に、制御装置１００は、平均値Ｎaveを循環ポンプ７９のポンプ回転数Ｎrealとしてメモリ１００ｍのエリアに格納させ（ステップＳ２６）、更に、循環ポンプ７９の駆動を停止させる（ステップＳ２８）。その後、ユーザまたは制御装置１００から発電開始指令が出力されるまで待機する（ステップＳ３０のｎｏ）。発電開始指令が出力されていれば（ステップＳ３０のｙｅｓ）、制御装置１００は、ポンプ回転数センサ７９ｓで検知された循環ポンプ７９の回転数ＮrealにマージンΔＮαを加算した値を、ポンプ回転数しきい値Ｎsetとして更新する（ステップＳ３２）。ポンプ回転数しきい値Ｎsetをメモリ１００ｍのエリアに格納させ（ステップＳ３４）、メインルーチンにリターンさせる。ポンプ回転数Ｎrealを求めた後、マージンΔＮαを加算し、ポンプ回転数しきい値Ｎsetをメモリ１００ｍのエリアに格納させても良い。ポンプ停止（ステップＳ２８）から所定時間経過しても発電開始指令が出力されなければ、しきい値は更新されず、所定時間経過した後にメインルーチンにリターンする。なお、貯湯槽７７の水が空のときには、発電開始指令が出力されないため、しきい値は更新されず、前回のしきい値が水不足判定処理において使用されることになる。

図４は、制御装置１００が実行する凍結防止運転中に実行される水不足判定処理のフローチャートを示す。水不足判定処理を開始させる信号が出力されているか判定する（ステップＳ４２）。燃料電池のスタック１の起動開始から規定時間経過するとき、あるいは、凍結防止運転を開始する指令が出力されると、信号が出力される。出力されているときには（ステップＳ４２のｙｅｓ）、循環ポンプ７９がオンであるか否か判定する（ステップＳ４４）。循環ポンプ７９がオフであれば（ステップＳ４４のｎｏ）、水不足判定せずに、メインルーチンにリターンする。凍結防止運転が実行されているときには、循環ポンプ７９はオンとされているため、水不足判定処理する。凍結防止運転では、制循環ポンプ７９の指示値はＶ１とされている。指示値Ｖ１は、しきい値更新処理における循環ポンプ７９の指示値Ｖsetよりも小さい。凍結防止運転では、循環ポンプ７９は低速または中速で駆動させればよく、高速で駆動させる必要がないためである。

図４に示すように、ステップＳ４４は、制御装置１００が凍結防止運転中か否かを判定することにも相当する。次に、制御装置１００は水温センサ７８ｗが検知する水温ＴＨ１を読み込み、水温ＴＨ１が規定水温Ｔｂ（例えばＴｂ＝２０℃）以下か否か判定する（ステップＳ４６）。水温ＴＨ１が規定水温Ｔｂを高温側に越えていれば（ステップＳ４６のｎｏ）、水温に起因する水の粘性に基づく判定誤差が有るため、水不足の有無を判定せずに、メインルーチンにリターンする。なお、Ｔｂ＝Ｔａすることが好ましい。しきい値設定処理と水不足判定処理とにおいて水温を同じとすることが好ましいためである。

水温ＴＨ１が規定水温Ｔｂ以下であれば（ステップＳ４６のｙｅｓ）、制御装置１００は、循環ポンプ７９への指示値Ｖset（デューティ値＝９０％）で駆動させる指令を、循環ポンプ７９に出力させる（ステップＳ４６）。このように水不足判定処理では、制御装置１００は、循環ポンプ７９を指示値Ｖset（しきい値更新処理の場合の指示値と同一）で駆動させる指令を出力させる。水の不足または不存在のときには、空気の割合が増加するため、単位時間あたりの搬送負荷が軽減され、循環ポンプ７９の負荷が低減される。この場合、循環ポンプ７９を駆動させる指示値Ｖsetが同一であっても、単位時間あたりのポンプ回転数が増加する。そこで、制御装置１００は、水不足判定処理において循環ポンプ７９の回転数がポンプ回転数しきい値Ｎsetを高回転側に超えるか否かを判定する（ステップＳ５０）。循環ポンプ７９の回転数がポンプ回転数しきい値Ｎsetを規定時間Δｔｅにおいて高回転側に超えるとき（ステップＳ５０のｙｅｓ）、制御装置１００は、循環通路７８または貯湯槽７７の水の不足（不存在を含む）と判定し、水不足フラグをたて（ステップＳ５２）、循環ポンプ７９の駆動を停止させ（ステップＳ５４）、ユーザやメンテナンス会社等に報知するため警報器に警報を出力し（ステップＳ５６）、循環ポンプ７９を保護させ、ステップＳ５８に進む。ステップＳ５０における判定の結果、循環ポンプ７９の回転数がポンプ回転数しきい値Ｎset以下であれば（ステップＳ５０のｎｏ）、制御装置１００は、循環通路７８および貯湯槽７７の水が適量に有りと判定し、水有りフラグをたて（ステップＳ６８）、循環ポンプ７９の駆動を停止させず、ステップＳ５８に進む。

ステップＳ５８では、循環ポンプ７９の指示値Ｖsetを設定した時刻から規定時間Δｔｙ（例えば２０秒であるが、これに限定されない）経過したか否かを判定する。経過していれば（ステップＳ５８のｙｅｓ）、制御装置１００は、水不足判定処理を終了すべく、循環ポンプ７９の指示値Ｖsetを解除し、凍結防止運転を継続させるべく、循環ポンプ７９の指示値をＶ１（凍結防止運転用の指示値）に再設定し、水不足判定処理の終了を意味する完了フラグをたて（ステップＳ６２）、メインルーチンにリターンさせる。

水が流れていない場合に比較して、流れていると、その水は凍結されにくい。このため、凍結防止運転では、循環ポンプ７９を継続的に駆動させ、水を循環通路７８において水を循環させる。このため循環通路７８または貯湯槽７７の水の不足（不存在を含む）のとき凍結防止運転が実行されると、潤滑剤として機能する水が不足しているため、循環ポンプ７９の劣化が進行する。このため、凍結防止運転中において水不足判定処理を実行することは、有効である。

（実施形態５）
本実施形態は上記した実施形態と同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１および図２を準用する。以下、相違する部分を中心として説明する。しきい値更新処理では、燃料電池のスタック１が発電運転していないときにおいて、制御装置１００は、循環通路７８において循環ポンプ７９の入口７９ｉ側の水温Ｔsetを水温センサ７８ｗにより検知し、更に、循環ポンプ７９をしきい値更新用の指示値Ｖsetで駆動させる指令を出力させる。制御装置１００は、このときのポンプ回転数センサ７９ｓで検知された循環ポンプ７９の回転数ＮrealにマージンΔＮαを加算させた値を、ポンプ回転数しきい値Ｎsetとして設定する。ポンプ回転数しきい値Ｎsetは水温Ｔsetを前提する。

更に本実施形態によれば、制御装置１００は凍結防止運転などにおいて水不足判定処理を実行するとき、水温センサ７８ｗが検知する水温が規定水温Ｔｂを検知する。更に、制御装置１００は、循環ポンプ７９への指示値Ｖset（デューティ値＝９０％）で駆動させる指令を、循環ポンプ７９に出力させる。このように水不足判定処理では、制御装置１００は、循環ポンプ７９を指示値Ｖset（しきい値更新処理の場合の指示値と同一）で駆動させる指令を出力させ、このときにおける循環ポンプ７９の回転数Ｎrealを求める。回転数Ｎrealは、水不足判定処理における水温Ｔｂのもとでのデータである。その後、制御装置１００は、水不足判定処理において水温Ｔｂにおいて検知した循環ポンプ７９の回転数Ｎrealについて、水温をしきい値設定処理における水温Ｔsetに変換したときにおけるポンプ回転数の補正回転数Ｎcorrectを求める。この場合、メモリ１００ｍに格納されているマップに基づいて求めることができる。即ち、マップには、循環ポンプ７９の回転数と、水温と、補正回転数Ｎcorrectとの関係が格納されている。マップによれば、循環ポンプ７９の回転数を水温に基づいて補正回転数Ｎcorrectに変更させることができる。

制御装置１００は、水不足判定処理において求めた補正回転数Ｎcorrectが、ポンプ回転数しきい値Ｎsetを高回転側に超えるか否かを判定する。循環ポンプ７９の補正回転数Ｎcorrectがポンプ回転数しきい値Ｎsetを高回転側に超えるとき、制御装置１００は、循環通路７８または貯湯槽７７の水の不足（不存在を含む）と判定する。補正回転数Ｎcorrectがポンプ回転数しきい値Ｎset以下であれば、制御装置１００は、循環通路７８および貯湯槽７７の水有りと判定する。
（適用形態）
図５は適用形態の概念を模式的に示す。図５に示すように、燃料電池システムは、スタック１と、液相状の水を蒸発させて水蒸気を生成させる蒸発部２を有する蒸発器と、蒸発部２で生成された水蒸気を用いて燃料を改質させてアノードガスを形成する改質部３と、蒸発部２に供給される液相状の水を溜めるタンク４と、これらを収容するケース５とを有する。スタック１は、イオン伝導体を挟むアノード１０とカソード１１とをもち、例えば、ＳＯＦＣとも呼ばれる固体酸化物形燃料電池（運転温度：例えば４００℃以上）とされている。改質部３は、セラミックス等の担体に改質触媒を担持させて形成されており、蒸発部２に隣設されている。改質部３および蒸発部２は改質部２Ａを構成しており、スタック１と共に断熱壁１９で包囲され、発電モジュール１８を形成している。発電モジュール１８内には、改質部３，蒸発部２を加熱する燃焼部１０５が設けられている。アノード１０側から排出されたアノード排ガスは、通路１０３を介して燃焼部１０５に供給される。カソード１１側から排出されたカソード排ガスは、通路１０４を介して燃焼部１０５に供給される。起動時(暖機運転時)には、燃焼部１０５は、アノード１０から供給された改質前のガスを、カソード１１から供給されたカソードガスで燃焼させ、蒸発部２および改質部３を加熱させる。

発電運転時には、燃焼部１０５はアノード１０から排出されたアノード排ガスを、カソード１１から排出されたカソード排ガスで燃焼させ、蒸発部２および改質部３を加熱させる。燃焼部１０５には排ガス路７５（熱媒体通路）が設けられ、燃焼部１０５における燃焼後のガス、未燃焼のガスを含む燃焼排ガスが排ガス路７５を介して大気中に放出される。改質部３の温度を検出する温度センサ３３が設けられている。着火させるヒータである着火部３５が燃焼部１０５に設けられている。着火部３５は着火できるものであれば何でも良い。外気の温度を検出する外気温度センサ５７が設けられている。温度センサ３３，５７の信号は制御部１００に入力される。制御部１００は警報器１０２に警報を出力する。

発電運転時には、改質部２Ａは改質反応に適するように断熱壁１９内において加熱される。発電運転時には、蒸発部２は水を加熱させて水蒸気とさせ得るように加熱される。スタック１がＳＯＦＣタイプの場合には、アノード１０側から排出されたアノード排ガスとカソード１１側から排出されたカソード排ガスが燃焼部１０５で燃焼するため、改質部３および蒸発部２は、発電モジュール１８の内部において同時に加熱される。図５に示すように、ガス通路６は、ガス源６３からガスを改質器２Ａに供給させるものであり、ポンプ６０、脱硫装置６５をもつ。スタック１のカソード１１には、カソードガス（空気）をカソード１１に供給させるためのカソードガス通路７０が繋がれている。カソードガス通路７０には、カソードガス搬送用の搬送源として機能するカソードポンプ７１が設けられている。

図５に示すように、ケース５は外気に連通する吸気口５０と排気口５１とをもち、更に、第１室である上室空間５２と、第２室である下室空間５３とをもつ。スタック１は、改質部３および蒸発部２と共に発電モジュール１８を形成し、ケース５の上側つまり上室空間５２に収容されている。ケース５の下室空間５３には、改質部３で改質される液相状の水を溜めるタンク４が収容されている。タンク４には、電気ヒータ等の加熱機能をもつ加熱部４０が設けられている。加熱部４０は、タンク４に貯留されている水を加熱させるものであり、電気ヒータ等で形成できる。外気温度等の環境温度が低いとき等には、制御部１００からの指令に基づいて、タンク４の水は加熱部４０により所定温度以上に加熱され、凍結が抑制される。図５に示すように、下室空間５３側のタンク４の吐出ポート４ｐと上室空間５２側の蒸発部２の入口ポート２ｉとを連通させる給水通路８が、配管としてケース５内に設けられている。給水通路８は、タンク４内に溜められている水をタンク４から蒸発部２に供給させる通路である。給水通路８には、タンク４内の水を蒸発部２まで搬送させる水搬送源として機能するポンプ８０が設けられている。更に、制御部１００はポンプ８０，７１，７９，６０を制御する。

さて起動時において、ポンプ６０が駆動すると、燃料通路であるガス通路６から燃料ガス（例えば都市ガス）が蒸発部２，改質部３，アノードガス通路７３，スタック１のアノード１０，通路１０３を介して燃焼部１０５に流れる。カソードポンプ７１によりカソードガス（空気）がカソードガス通路７０、カソード１１，通路１０４を介して燃焼部１０５に流れる。この状態で着火部３５が着火すると、燃焼部１０５において燃焼が発生し、改質部３および蒸発部２が加熱される。このように改質部３および蒸発部２が加熱された状態で、ポンプ８０が駆動すると、タンク４内の水はタンク４の吐出ポート４ｐから蒸発部２の入口ポート２ｉに向けて給水通路８内を搬送され、蒸発部２で加熱されて水蒸気とされる。水蒸気は、ガス通路６から供給されるガスと共に改質部３に移動する。ガスは改質部３において水蒸気で改質されてアノードガス（水素含有ガス）となる。アノードガスはアノードガス通路７３を介してスタック１のアノード１０に供給される。更にカソードガス（酸素含有ガス、ケース５内の空気）がカソードガス通路７０を介してスタック１のカソード１１に供給される。これによりスタック１が発電する。アノード１０から排出されたアノードオフガス、カソード１１から排出されたカソードオフガスは、通路１０３，１０４を通過し、燃焼部１０５に至り、燃焼部１０５で燃焼される。高温の排ガスは、排ガス通路７５を介してケース５の外方に排出される。

上記したシステムの発電運転時において、ポンプ８０が駆動すると、タンク４内の水は、タンク４の吐出ポート４ｐから蒸発部２の入口ポート２ｉに向けて給水管８ｗの給水通路８内を搬送され、蒸発部２で加熱されて水蒸気とされる。水蒸気はガス通路６から供給されるガスと共に改質部３に移動する。改質部３において燃料は、水蒸気で改質されてアノードガス（水素含有ガス）となる。なお燃料がメタン系である場合には、水蒸気改質によるアノードガスの生成は、次の（１）式に基づくと考えられている。但し燃料はメタン系に限定されるものではく、プロパン系でも良い。
（１）…ＣＨ_４＋２Ｈ_２Ｏ→４Ｈ_２＋ＣＯ_２
ＣＨ_４＋Ｈ_２Ｏ→３Ｈ_２＋ＣＯ
生成されたアノードガスはアノードガス通路７３を介してスタック１のアノード１０に供給される。更にカソードガス（酸素含有ガス、ケース５内の空気）がカソードガス通路７０を介してスタック１のカソード１１に供給される。これによりスタック１が発電する。スタック１で排出された高温の排ガスは、排ガス通路７５を介してケース５の外方に排出される。

排ガス通路７５には、凝縮機能をもつ熱交換器７６が設けられている。貯湯槽７７に繋がる循環通路７８および循環ポンプ７９が設けられている。循環通路７８は往路７８ａおよび復路７８ｃをもつ。貯湯槽７７の低温の水は、循環ポンプ７９の駆動により、貯湯槽７７の吐出ポート７７ｐから吐出されて往路７８ａを通過し、熱交換器７６に至り、熱交換器７６により加熱される。熱交換器７６で加熱された温水は、復路７８ｃを介して帰還ポート７７ｉから貯湯槽７７に帰還する。このようにして貯湯槽７７の水は温水となる。温水通路７８ｋから貯湯槽７７の温水が取り出され、貯湯槽７７の水位が低下するときには、貯湯槽７７の水位センサの検知信号に応じて補給通路７７ｍの補給弁７７ｖが自動的に開弁し、補給通路７７ｍから水が貯湯槽７７に補給される。従って、貯湯槽７７はほぼ満水状態（一定水位）に維持される。但し、燃料電池システムが長期にわたり使用されないとき等には、排水弁７７ｔを開放させて貯湯槽７７の水を排水し、空の状態としておくことが好ましい。

前記した排ガスに含まれていた水蒸気は、熱交換器７６で凝縮されて凝縮水となる。凝縮水は、熱交換器７６から延設された凝縮水通路４２を介して重力等により水精製器４３に供給される。水精製器４３はイオン交換樹脂等の水精製剤４３ａを有するため、凝縮水の不純物は除去される。不純物が除去された水は水タンク４に移動し、水タンク４に溜められる。ポンプ８０が駆動すると、水タンク４内の水は給水通路８を介して高温の蒸発部２に供給され、蒸発部２で水蒸気とされて改質部３に供給され、改質部３において燃料を改質させる改質反応として消費される。

本形態においても、前記した各実施形態と同様に、制御装置１００はしきい値更新処理と水不足判定処理とを実行する、時間が経過するにつれて、あるいは、燃料電池の起動毎に、燃料電池が発電運転していないときにおいて（例えば暖機運転）、制御装置１００はしきい値更新処理を実行する。この場合、循環ポンプ７９をしきい値更新用の指示値Ｖsetで駆動させる指令を出力させ、このときのポンプ回転数センサ７９ｓで検知された循環ポンプ７９のポンプ回転数Ｎrealを求め、ポンプ回転数Ｎrealに基づいてポンプ回転数しきい値Ｎsetを設定して更新する。

更に、水不足判定処理においては、循環ポンプ７９の運転（凍結防止運転）中において、循環ポンプ７９を指示値Ｖsetで駆動させる指令を出力させ、このときの循環ポンプ７９の回転数がポンプ回転数しきい値Ｎsetを高回転側に超えるとき、循環通路７８または貯湯槽７７の水不足と判定し、循環ポンプ７９の駆動を停止させる。循環ポンプ７９の回転数がポンプ回転数しきい値Ｎsetを高回転側に超えないとき、循環通路７８および貯湯槽７７に水有りと判定し、循環ポンプ７９の駆動を継続させる。本形態においても、図３および図４のフローチャートを準用できる。

本形態によれば、前記した実施形態と同様に、循環ポンプ７９や燃料電池システムが経年劣化したとしても、水の不足または不存在を判定するためのしきい値を更新させるため、循環ポンプ７９や燃料電池システムの経年劣化に対応でき、経年変化に起因する誤判定を抑制できる。更に循環通路７８の通路長、循環通路７８の通路径、燃料電池システムの設置場所等が変更されたときであっても、水の不足または不存在を判定するためのしきい値を更新させるため、上記変更に起因する誤判定を抑制できる。

（その他）
発明は上記し且つ図面に示した実施形態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できる。実施形態１では、燃料電池のスタック１を起動前に暖機運転させる毎に、制御装置１００はしきい値更新処理を実行してしきい値を更新する。これに限らず、暖機運転（起動）のカウント数が規定回数（例えば２回、３回）に到達するとき、制御装置１００はしきい値更新処理を実行してしきい値を更新することにしても良い。図３に示す実施形態では、水温ＴＨ１が規定温度Ｔａよりも高温であるときには、しきい値更新処理を実行しないが、これに限らず、しきい値の精度が若干低下するものの、実行しても良い。即ち、図３のステップＳ１６を廃止しても良い。図４に示す実施形態では、水温ＴＨ１が規定温度Ｔｂよりも高温であるときには、水不足判定処理を実行しないが、これに限らず、判定精度が若干低下するものの、実行しても良い。即ち、図３のステップＳ４６を廃止しても良い。

燃料電池のスタックは、固体酸化物形燃料電池に限定されず、場合によっては、固体高分子電解質形燃料電池でも良いし、リン酸形燃料電池でも良く、溶融炭酸塩形燃料電池でも良い。蒸発部２は改質部と一体化されているが、これに限らず、蒸発部２は改質部に対して離間しつつ独立して設けられていても良い。改質器に供給される燃料も特に制限されず、都市ガス、プロパンガス、バイオガス、ＬＰＧガス、ＣＮＧガス、アルコール等を例示できる。本明細書から次の技術的思想が把握できる。

（付記項１）反応流体が供給されて発電する燃料電池と、前記燃料電池の熱で加熱された温水を溜める貯湯槽と、前記貯湯槽の吐出ポートから導出され帰還ポートに帰還する循環通路と、前記循環通路に設けられ前記貯湯槽の水を前記循環通路を介して循環させる循環ポンプと、前記循環ポンプの回転数に関する物理量を直接的または間接的に検知するポンプ回転数センサと、前記燃料電池の発電運転に伴い加熱された熱媒体と前記循環通路の水とを互いに熱交換可能とする熱交換器と、前記ポンプ回転数センサの信号が入力され且つ前記循環ポンプを駆動させる信号を出力する制御装置とを具備しており、前記制御装置は、
時間が経過するにつれて、あるいは、前記燃料電池の起動回数が増加するにつれて、前記燃料電池が発電運転していないときにおいて、前記循環ポンプをしきい値更新用の指示値で駆動させる指令を出力させ、このときの前記ポンプ回転数センサで検知された前記循環ポンプの回転数に基づいてポンプ回転数しきい値を設定して更新するしきい値更新処理を実行する。

（付記項２）反応流体に基づいて発電する燃料電池と、前記燃料電池の熱で加熱された温水を溜める貯湯槽と、前記貯湯槽の吐出ポートから導出され帰還ポートに帰還する循環通路と、前記循環通路に設けられ前記貯湯槽の水を前記循環通路を介して循環させる循環ポンプと、前記循環ポンプの回転数に関する物理量を直接的または間接的に検知するポンプ回転数センサと、前記燃料電池の発電運転に伴い加熱された熱媒体と前記循環通路の水とを互いに熱交換可能とする熱交換器とを具備する燃料電池システムの水異常検知方法において、（i）前記燃料電池が発電運転していないときにおいて、前記循環ポンプをしきい値更新用の指示値で駆動させる指令を出力させ、このときの前記ポンプ回転数センサで検知された前記循環ポンプの回転数に基づいてポンプ回転数しきい値を設定して更新するしきい値更新処理を実施し、その後、（ii）前記しきい値更新処理後において且つ前記循環ポンプの運転中において、前記循環ポンプを前記指示値で駆動させる指令を出力させ、このときの前記循環ポンプの回転数が前記ポンプ回転数しきい値を高回転側に超えるとき、前記循環通路または前記貯湯槽の水不足と判定し、前記循環ポンプの駆動を停止させる水不足判定処理を実行する燃料電池システムの水異常検知方法。

循環通路ひいては貯湯槽における水の不足または不存在を検知でき、循環通路の水の不足または不存在の状態において循環ポンプを作動させることを抑制させ、循環ポンプの保護性を高め得る。しかも、時間が経過するにつれて、あるいは、燃料電池の起動回数が増加するにつれて、水の不足または不存在を判定するためのしきい値を更新させるため、循環ポンプやシステムの経年劣化に対応できる。

１は燃料電池のスタック、７６は熱交換器、７７は貯湯槽、７７ｐは吐出ポート、７７ｉは帰還ポート、７８は循環通路、７８ｗは水温センサ、７９は循環ポンプ、７９ｓはポンプ回転数センサ、１００は制御装置を示す。

Claims (4)

1. 反応流体が供給されて発電する燃料電池と、前記燃料電池の熱で加熱された温水を溜める貯湯槽と、前記貯湯槽の吐出ポートから導出され帰還ポートに帰還する循環通路と、前記循環通路に設けられ前記貯湯槽の水を前記循環通路を介して循環させる循環ポンプと、前記循環ポンプの回転数に関する物理量を直接的または間接的に検知するポンプ回転数センサと、前記燃料電池の発電運転に伴い加熱された熱媒体と前記循環通路の水とを互いに熱交換可能とする熱交換器と、前記ポンプ回転数センサの信号が入力され且つ前記循環ポンプを駆動させる信号を出力する制御装置とを具備しており、
   前記制御装置は、
   前記燃料電池が発電運転していないときにおいて、前記循環ポンプをしきい値更新用の指示値で駆動させる指令を出力させ、このときの前記ポンプ回転数センサで検知された前記循環ポンプの回転数に基づいてポンプ回転数しきい値を設定して更新するしきい値更新処理と、
   前記しきい値更新処理後において且つ前記循環ポンプの運転中において、前記循環ポンプを前記指示値で駆動させる指令を出力させ、このときの前記循環ポンプの回転数が前記ポンプ回転数しきい値を高回転側に超えるとき、前記循環通路または前記貯湯槽の水不足と判定し、前記循環ポンプの駆動を制限させる水不足判定処理を実行し、
   前記循環通路または前記貯湯槽の温度に関する物理量を直接的または間接的に検知する水温センサが設けられており、
   前記制御装置は、前記水温センサが検知する水温が規定水温Ｔａ以下のときにおいて前記しきい値更新処理を実行し、前記水温センサが検知する水温が規定水温Ｔａを高温側に越えるとき、前記しきい値更新処理を実行しない燃料電池システム。
2. 反応流体が供給されて発電する燃料電池と、前記燃料電池の熱で加熱された温水を溜める貯湯槽と、前記貯湯槽の吐出ポートから導出され帰還ポートに帰還する循環通路と、前記循環通路に設けられ前記貯湯槽の水を前記循環通路を介して循環させる循環ポンプと、前記循環ポンプの回転数に関する物理量を直接的または間接的に検知するポンプ回転数センサと、前記燃料電池の発電運転に伴い加熱された熱媒体と前記循環通路の水とを互いに熱交換可能とする熱交換器と、前記ポンプ回転数センサの信号が入力され且つ前記循環ポンプを駆動させる信号を出力する制御装置とを具備しており、
   前記制御装置は、
   前記燃料電池が発電運転していないときにおいて、前記循環ポンプをしきい値更新用の指示値で駆動させる指令を出力させ、このときの前記ポンプ回転数センサで検知された前記循環ポンプの回転数に基づいてポンプ回転数しきい値を設定して更新するしきい値更新処理と、
   前記しきい値更新処理後において且つ前記循環ポンプの運転中において、前記循環ポンプを前記指示値で駆動させる指令を出力させ、このときの前記循環ポンプの回転数が前記ポンプ回転数しきい値を高回転側に超えるとき、前記循環通路または前記貯湯槽の水不足と判定し、前記循環ポンプの駆動を制限させる水不足判定処理を実行し、
   前記循環通路または前記貯湯槽の温度に関する物理量を直接的または間接的に検知する水温センサが設けられており、
   前記制御装置は、前記水温センサが検知する水温が規定水温Ｔｂ以下のときにおいて前記水不足判定処理を実行し、前記水温センサが検知する水温が規定水温Ｔｂを高温側に越えるとき、前記水不足判定処理を実行しない燃料電池システム。
3. 前記制御装置は、前記循環通路の凍結を抑える凍結防止運転中において前記水不足判定処理を実行する請求項１または２に記載の燃料電池システム。
4. 前記制御装置は、発電運転が停止されている状態の前記燃料電池を起動させるとき、前記しきい値更新処理を実行して、新しいしきい値を更新させる請求項１〜３の何れか一項に記載の燃料電池システム。

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