JP5853643B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は燃料ガス通路を開閉させる遮断弁をもつ燃料電池システムに関する。

特許文献１は、燃料電池システムの燃料電池に繋がるガス通路の一部に閉空間を形成し、閉空間の圧力及び温度の双方に基づいてガス通路の異常を検知する技術を開示する。このものによれば、ガスの体積が温度に影響されることに着目し、閉空間の圧力の他に温度をも考慮するため、閉じ空間からガス漏れが発生していないにも拘わらず、ガス漏れが発生していると過誤判定することを防止できる。

特許文献２は、燃料ガス通路において弁、脱硫器、改質装置を直列に配置した燃料電池システムを開示する。このものによれば、システムの発電運転終了後には弁が閉鎖されるため、燃料ガス通路には閉塞経路が形成される。閉塞経路は温度が次第に低下するため、閉塞経路内のガス体積が小さくなり、閉塞経路は次第に負圧化される。負圧化された状態では、弁の円滑な開放動作に支障をきたすおそれがある。そこで、複数設けられている弁のうち、上流にある弁を一時的に開放させ、燃料ガスを燃料ガス通路に供給させることにより、燃料ガス通路の負圧化を抑制させている。

特開2006-92789号公報 特開2005-44653号公報

特許文献１によれば、完全な閉空間のないシステムの場合には、ガス通路の気密性異常、つまり、ガス漏れ等の異常を検知することは、困難である。また、都市ガスを改質反応により改質させたアノードガスを用いる燃料電池システムの場合には、都市ガスの元圧が一般的には1.0〜2.5kPaと低圧であるため、温度変化による影響も大きく、気密の異常について過誤判定する可能性が高い。

特許文献２によれば、制御部は、燃料ガス通路における負圧を解消する制御を実行するが、配管の気密性、ガス漏れの異常検知に関しては、言及されていない。また、ガス漏れがあった場合には、負圧を解消させるために上流側の弁を一時的に開いて燃料ガスを燃料ガス通路に供給させるため、燃料ガス通路に供給された燃料ガスが外部に漏れる可能性がある。さらに都市ガスを用いるガス機器においては、安全性の観点から、２個の弁を直列に配置した２連弁が設けられることが一般的である。しかし特許文献２に係る技術においては、仮に、一方の弁が異物の噛み込み等で、閉弁指令が出力されているにも拘わらず、開放状態のまま維持される不具合が発生したとき、その不具合を検知することが困難である。そのため、２連弁のうち一方の弁が開放状態のままで、システムが長期的に運転されるおそれがあり、好ましくない。

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、燃料ガス通路に設けられている遮断弁の閉鎖機能が正常であり且つ通路部分の気密性が正常であるか否かを、容易に判定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）本発明の様相１に係る燃料電池システムは、アノードおよびカソードを有する燃料電池と、燃料電池のカソードにカソードガスを供給するカソードガス通路と、ガス源の燃料ガスを燃料電池のアノードに供給する燃料ガス通路と、燃料ガス通路に設けられた第１ガス搬送源と、燃料ガス通路において第１ガス搬送源よりも上流に設けられた開閉可能な遮断弁と、燃料ガス通路において遮断弁および第１ガス搬送源よりも下流に設けられた開閉可能な開閉弁と、燃料ガス通路のうち遮断弁と開閉弁との間の通路部分のガス圧力に関する物理量を検知するための圧力検知要素と、圧力検知要素の検知信号が入力され且つ第１ガス搬送源、遮断弁および開閉弁を直接的にまたは間接的に制御する制御部とを具備する燃料電池システムにおいて、
制御部は、遮断弁の閉鎖機能および通路部分の気密性の正否を判定する判定処理を行い、
判定処理において、（ｉ）遮断弁を開放させることにより、ガス源からの燃料ガスを燃料ガス通路に供給させた後、第１ガス搬送源を停止させた状態において、遮断弁の閉鎖および開閉弁の閉鎖により、燃料ガス通路のうち遮断弁と開閉弁との間の通路部分を密閉させ、通路部分に燃料ガスを閉じ込め、その後、（ｉｉ）第１ガス搬送源を停止させた状態において、遮断弁および開閉弁のうちの双方の閉鎖に関する基準時刻から経過する経過時間と、圧力検知要素で検知される圧力の変動とに基づいて、遮断弁の閉鎖機能、開閉弁の閉鎖機能および通路部分の気密性の正否を判定する。

圧力の変動は、基準時刻からの経過時間に応じて圧力の低下または圧力の上昇を含む。基準時刻からの経過時間が短いときには、圧力の低下が通路部分からのガス漏れに相当するため、気密性の異常に相当する。基準時刻からの経過時間が長いときには、遮断弁を閉鎖したことで減圧されるはずが減圧されず、遮断弁が閉じていないことに相当するため、遮断弁の異常に相当する。

本様相によれば、制御部は、遮断弁および開閉弁を開放させることにより、ガス源からの燃料ガスを燃料ガス通路に供給させる。この状態のとき、制御部は、遮断弁の閉鎖および開閉弁の閉鎖により、燃料ガス通路のうち遮断弁と開閉弁との間の通路部分を密閉させ、当該通路部分に燃料ガスを閉じ込める。開閉弁の閉鎖機能および通路部分の気密性が損なわれていない場合には、当該通路部分に挿入された高圧の燃料ガスは外部に漏れず、基準時刻から時間が経過しても、圧力検知要素で検知される圧力の変動（低下）が抑えられる。しかしながら、開閉弁の閉鎖機能が損なわれている場合、または、通路部分の気密性が損なわれている場合には、当該通路部分に挿入された高圧の燃料ガスは外部に漏れる。このため、基準時刻から時間が経過すると、圧力検知要素で検知される圧力は変動（低下）する。

このため本様相によれば、基準時刻から経過する経過時間と、圧力検知要素で検知される圧力の変動とに基づいて、開閉弁の閉鎖機能および通路部分の気密性の正否を判定することができる。

また、経過時間が長いのに圧力の低下がない場合は、遮断弁を閉じ密閉状態において、気密が確保されていれば、配管内の温度低下に伴い減圧される。それに対し、遮断弁の閉鎖機能が異常の場合、燃料の元圧が配管内にかかるため減圧されない。つまり、基準時間経過しても圧力は変動しない。上記により、基準時刻からの圧量検知要素で検知される圧力の変動とに基づいて、遮断弁の閉鎖機能の成否も判定することができる。

基準時刻は、燃料ガス通路のうち遮断弁と開閉弁との間の通路部分を密閉し、当該通路部分に燃料ガスを閉じ込める時刻に基づく意味である。このような基準時刻としては、遮断弁が閉鎖する時刻に基づいて設定されることが好ましい。また、燃料電池システムの発電運転から停止に移行させるときには、制御部またはユーザから発電運転を停止させる停止指令が出力され、少なくとも遮断弁を閉鎖させる指令が制御部から出力される。このため遮断弁を閉鎖させるべく、停止指令が出力された時刻に基づいて、基準時刻を設定することにしても良い。または、システムの発電運転を起動させる直前に判定処理が実施されるときには、遮断弁を一旦開放させて燃料ガスを通路部分に供給させた後、遮断弁を閉鎖させる指令を出力する時刻に基づいて設定することも好ましい。

なお、判定処理において遮断弁および通路部分が正常であると判定されないとき、制御部は警報を出力することが好ましい。警報は、ユーザなどへの警報でも良いし、システム停止でも良い。圧力検知要素としては、燃料ガス通路のうち遮断弁と第１ガス搬送源との間の通路部分のガス圧力に関する物理量を検知できるものであれば良く、圧力センサ、圧力スイッチ等を例示できる。第１ガス搬送源は燃料ガスを搬送できるものであれば良く、ポンプ。ファン、コンプレッサを問わない。燃料電池は固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）に限定されず、場合によっては、ＰＥＦＣとも呼ばれる固体高分子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く、他のタイプの燃料電池でも良い。

（２）本発明の様相２に係る燃料電池システムによれば、上記様相において、判定処理は、燃料電池の発電運転から停止に移行させるとき、または、発電運転の停止を継続させているときにおいて、実行される。燃料電池を発電運転から停止に移行させるときには、燃料ガスの搬送を停止させるべく、第１ガス搬送源を駆動状態から停止状態に移行させる。このため、判定処理は、燃料電池の発電運転に影響を与えることなく、容易に実行される。

（３）本発明の様相３に係る燃料電池システムによれば、上記様相において、判定処理において、圧力検知要素で検知される通路部分の圧力が、基準時刻から規定時間ＴＭ１以内に、規定圧力Ｐｂよりも低下するとき、制御部は、開閉弁の閉鎖機能が異常、または、通路部分の気密性が異常であると判定する。開閉弁の閉鎖機能が異常（開閉弁が完全に閉鎖されないこと等）、または、通路部分の気密性が異常であるため（通路部分を形成する壁からのガス漏れ等）、通路部分の圧力が外部（例えば大気圧）に漏れて低下する。このように通路部分の大気圧よりも高圧の圧力が外部（例えば大気圧）に漏れて低下する時間、過誤検知しないことを考慮して、規定圧力Ｐｂおよび規定時間ＴＭ１はシステムに応じて設定される。ＴＭ１は例えば１０〜３００秒の範囲内の任意値とすることができる。但し、これに限定されるものではない。Ｐｂは、ガス源の元圧と大気圧との間の範囲の任意値として設定できる。

（４）本発明の様相４に係る燃料電池システムによれば、上記様相において、燃料電池は発電運転に伴い常温領域よりも昇温され、前記判定処理において、圧力検知要素で検知される通路部分の圧力が、基準時刻から規定時間ＴＭ２において、規定圧力Ｐｃよりも低下するとき、遮断弁の閉鎖機能が正常であり且つ通路部分の気密性が正常であると判定する。ＴＭ２＞ＴＭ１の関係とされる。

燃料電池は、発電運転において常温領域よりも昇温される。発電運転が停止されると、時間の経過につれて燃料電池の温度は次第に低下する。このため遮断弁および開閉弁が開放され、ガス源からの燃料ガスが燃料ガス通路に供給されている状態のとき、遮断弁の閉鎖および開閉弁の閉鎖により、燃料ガス通路のうち遮断弁と開閉弁との間の通路部分に燃料ガスが密閉されて閉じ込められている。このように通路部分に燃料ガスが閉じ込められた後、基準時刻から時間が経過すると、燃料電池の温度は次第に低下するため、通路部分の燃料ガスの熱収縮に基づいて、通路部分の圧力は本来的には減圧されるはずである（例えば負圧化）。従って、遮断弁の閉鎖機能が正常であり且つ通路部分の気密性が正常である場合には、圧力検知要素で検知される通路部分の圧力が、基準時刻から規定時間ＴＭ２（ＴＭ２＞ＴＭ１）において、規定圧力Ｐｃよりも低下する。この場合には、制御部は、遮断弁の閉鎖機能および通路部分の気密性が正常であると判定する。

これに対して、遮断弁の閉鎖機能が異常であり閉鎖指示にもかかわらず閉鎖できない場合には、燃料の元圧により燃料が通路部分に侵入する。このため、圧力検知要素で検知される通路部分の圧力が、基準時刻から規定時間ＴＭ２（ＴＭ２＞ＴＭ１）において、規定圧力Ｐｃよりも低下しない。規定圧力Ｐｃは、燃料の元圧よりも低い圧力としてシステムに応じて設定できる。この場合、制御部は遮断弁が異常であると判定する。例えば、ＴＭ２は、通路部分の温度が発電運転時の温度から常温域に低下して充分に減圧される時間等を考慮して設定できる。ＴＭ２は０．５〜１０時間の範囲内において設定できる。ＴＭ２＞ＴＭ１の関係となる。

（５）本発明の様相５に係る燃料電池システムによれば、上記様相において、（i）遮断弁は、燃料ガス通路において直列に隣設された上流側の第１遮断弁および下流側の第２遮断弁で形成されており、制御部は、（ii）遮断弁の第１遮断弁及び第２遮断弁を開放させ、ガス源からの燃料ガスを燃料ガス通路に供給させている状態のとき、遮断弁のうち第１遮断弁及び第２遮断弁のいずれか一方の遮断弁の閉鎖および開閉弁の閉鎖により、燃料ガス通路のうち一方の遮断弁と開閉弁との間の通路部分を密閉させ、通路部分に燃料ガスを閉じ込め、その後、基準時刻から経過する経過時間と、圧力検知要素で検知される圧力の変動とに基づいて、一方の遮断弁の閉鎖機能および通路部分の気密性の正否を判定する第１判定処理を実行し、更に、
（iii）遮断弁の第１遮断弁及び第２遮断弁を開放させ、ガス源からの燃料ガスを燃料ガス通路において供給させている状態のとき、遮断弁のうち第１遮断弁及び第２遮断弁のいずれか他方の遮断弁の閉鎖および開閉弁の閉鎖により、燃料ガス通路のうち他方の遮断弁と開閉弁との間の通路部分を密閉させ、通路部分に燃料ガスを閉じ込め、その後、基準時刻から経過する経過時間と、圧力検知要素で検知される通路部分の圧力の変動とに基づいて、他方の遮断弁の閉鎖機能および通路部分の気密性の正否を判定する第２判定処理を実行する。

遮断弁は、燃料ガス通路において直列に隣設された上流側の第１遮断弁および下流側の第２遮断弁で形成されており、二連弁とされている。制御部は、第１遮断弁および第２遮断弁のうち一方の遮断弁の閉鎖機能および通路部分の気密性の正否を判定する第１判定処理を実行する。その後、制御部は、第１遮断弁および第２遮断弁のうち一方の遮断弁の閉鎖機能および通路部分の気密性の正否を判定する第２判定処理を実行する。このように通路部分の気密性はダブルチェックされる。

（６）本発明の様相６に係る燃料電池システムによれば、上記様相において、開閉弁が閉鎖しており、第１ガス搬送源が停止して燃料電池が発電していない起動前において、制御部は判定処理を実行する。本様相によれば、制御部は、システムの起動前において、遮断弁の閉鎖機能および通路部分の気密性の正否を判定する。

本発明によれば、燃料ガス通路に設けられている遮断弁の閉鎖機能が正常であり且つ通路部分の気密性が正常であるか否かを、容易に判定できる燃料電池システムを提供することができる。

実施形態１に係り、燃料電池システムの燃料ガス通路付近の概念を模式的に示す図である。 実施形態４に係り、燃料電池システムの燃料ガス通路付近の概念を模式的に示す図である。 他の実施形態に係り、制御部が実行する制御則を示すフローチャートである。 他の施形態に係り、制御部が実行する制御則を示すフローチャートである。 他の実施形態に係り、制御部が実行する制御則を示すフローチャートである。 他の実施形態に係り、制御部が実行する制御則を示すフローチャートである。 他の実施形態に係り、制御部が実行する制御則を示すフローチャートである。 他の実施形態に係り、制御部が実行する制御則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。 制御部の関係を示す図である。

（実施形態１）
図１は燃料電池システムを示す。本システムは、アノード１０およびカソード１１を有する燃料電池１と、燃料電池１のカソード１１にカソードガス（一般的は空気）を供給するカソードガス通路７０と、燃料電池１のアノード１０に燃料ガスとしての燃料ガスを供給する燃料ガス通路６と、燃料ガス通路６に設けられた第１ガス搬送源としての第１ガスポンプ６０、燃料ガス通路６において第１ガスポンプ６０よりも上流つまり燃料ガス通路６の入口側に設けられた遮断弁６９と、燃料ガス通路６の通路部分６ｍのガス圧力を検知する圧力センサ６１（圧力検知要素）と、圧力センサ６１の検知信号が入力され且つ第１ガスポンプ６０および遮断弁６９を制御する制御部１００と、これらを収容する筐体５とを備えている。

燃料ガス通路６は、改質前の燃料ガス（例えば都市ガス）を改質器２Ａに供給させる通路である。図１に示すように、燃料ガス通路６は、入口側から順に、遮断弁６９、圧力センサ６１、燃料ガスを脱硫させる脱硫器６２、流量計６４、バッファタンク６５、第１ガスポンプ６０、逆止弁６６（開閉弁）、発電モジュール１８を直列に配置させている。配置順はこれに限定されるものではない。第１ガスポンプ６０が駆動しているときには、逆止弁６６に作用する通路部分６ｍの圧力は逆止弁６６のリリーフ圧を超えるため、逆止弁６６は開放される。これに対して、第１ガスポンプ６０が駆動から停止に移行すると、逆止弁６６に作用する通路部分６ｍの圧力は逆止弁６６のリリーフ圧よりも低下するため、逆止弁６６は内蔵バネにより自動的に閉鎖される。遮断弁６９の上流には、ガス源６３に繋がるガス配管６ｘと、ガス源６３に繋がる元圧弁６ｙとが設けられている。ガス源６３および元圧弁６ｙは筐体５の外部に配置されている。

図１に示すように、発電モジュール１８は、燃料ガス通路６に繋がる改質器２Ａと、改質器２Ａの下流に設けられた燃料電池１と、これらを包囲する断熱壁１９とを有する。改質器２Ａは給水路８にも繋がる。改質器２Ａは、改質水搬送源としての水ポンプ８０で搬送された液相状の改質水を加熱させて水蒸気とさせる蒸発部２と、蒸発部２で生成された水蒸気で燃料ガスを改質反応させ、水素含有のアノードガスとして改質させる改質部３とを有する。逆止弁６６は、第１ガスポンプ６０から発電モジュール１８の改質器２Ａに燃料ガスを矢印Ａ１方向に流入させるものの、その反対方向（矢印Ａ２方向）のガス流れを阻止する。圧力センサ６１は燃料ガス通路６において遮断弁６９と脱硫器６２との間に設けられている。燃料ガス通路６のうちなるべく上流側の圧力（負圧）を検知し、判定処理を速やかに済ませるためである。但し、圧力センサ６１の位置はここに限定されるものではなく、遮断弁６９と逆止弁６６との間に設けられていれば良い。カソードガス通路７０には、カソードガスを燃料電池１のカソード１１に向けて搬送させる第２ガス搬送源としての第２ガスポンプ７１が設けられている。圧力センサ６１が検知した検知信号、流量計６４が検知した検知信号は、制御部１００に入力される。制御部１００は遮断弁６９、第１ガスポンプ６０、第２ガスポンプ７１および水ポンプ８０等の機器を制御させる。

ところで、燃料電池１の発電運転においては、元圧弁６ｙが開放されており、更に、遮断弁６９が開放状態で且つ第１ガスポンプ６０が駆動してガス源６３の燃料ガスを第１ガスポンプ６０よりも下流の発電モジュール１８の改質器２Ａに向けて矢印Ａ１方向に搬送させる。改質器２Ａに供給された燃料ガスは、改質反応により改質され、水素を含有するアノードガスとされる。アノードガスは燃料電池１のアノード１０に供給される。発電運転において第２ガスポンプ７１が駆動してカソードガス（空気）を発電モジュール１８の燃料電池１のカソード１１に向けて搬送させる。これにより燃料電池１は発電運転して電力を生成させる。

上記したように遮断弁６９が開放された状態で且つ第１ガスポンプ６０が駆動して燃料ガスを第１ガスポンプ６０よりも下流の発電モジュール１８に向けて供給させて発電運転させる。第１ガスポンプ６０が駆動するときには、通路部分６ｍの圧力がリリーフ圧に勝つため、逆止弁６６が自動的に開放される。

本実施形態によれば、発電運転から停止モードに移行させるときにおいて、または停止モードにおいて、第１ガスポンプ６０の駆動が停止している条件において、制御部１００は判定処理を実行する。即ち、制御部１００は、第１ガスポンプ６０の駆動を停止させる。すると、逆止弁６６に作用する圧力は逆止弁６６のリリーフ圧よりも低下するため、逆止弁６６は自動的に閉鎖される。発電運転から停止モードに移行させるときにおいて、または停止モードにおいて、制御部１００は、遮断弁６９を閉鎖させる指令を遮断弁６９に出力させる。これにより、燃料ガス通路６のうち遮断弁６９と逆止弁６６との間の通路部分６ｍが密閉され、通路部分６ｍに燃料ガスが閉じ込められる。

ここで、逆止弁６６の閉鎖機能および通路部分６ｍの気密性が損なわれていない場合には、基準時刻から時間が経過しても、当該通路部分６ｍに閉じこめられた燃料ガスは、外部に漏れない。このため基準時刻からの経過時間が第１規定時間ＴＭ１（例えば１０〜３００秒の範囲内の任意値）経過しても、圧力センサ６１で検知される通路部分６ｍの圧力Ｐ１の低下（変動）が抑えられる。

しかしながら、逆止弁６６の閉鎖機能、または、通路部分６ｍの気密性が損なわれている場合には、当該通路部分６ｍに閉じこめられた燃料ガスは、逆止弁６６または通路部分６ｍから外部に漏れる。このため、基準時刻からの経過時間が長くなり、第１規定時間ＴＭ１を経過すると、圧力センサ６１で検知される圧力Ｐ１は規定圧力Ｐｂよりも低下する。

本実施形態によれば、基準時刻は、燃料ガス通路６のうち遮断弁６９の出口と逆止弁６６の入口との間の通路部分６ｍを密閉し、当該通路部分６ｍに燃料ガスを閉じ込める操作に関する基準時刻に相当する。具体的には、第１ガスポンプ６０の停止により通路部分６ｍの圧力が低下すると、それに応答して逆止弁６６は自動的に閉鎖される。このため基準時刻は、制御部１００が遮断弁６９を閉鎖させる指令を出力した時刻に基づいて設定できる。基準時刻から経過する経過時間と、圧力センサ６１で検知される圧力Ｐ１の低下（変動）との関係に基づいて、制御部１００は、逆止弁６６の閉鎖機能および通路部分６ｍの気密性の正否を判定することができる。

本実施形態によれば、燃料電池システムを発電運転から停止に移行させるとき、遮断弁６９を開放から閉鎖に切り替えるとともに、第１ガスポンプ６０を駆動から停止に切り替える。このため、見方を変えると、基準時刻としては、燃料電池システムを発電運転から停止モードに移行させる指令を制御部１００が出力した時刻に基づいて設定することもできる。要するに基準時刻は、燃料ガスを閉じ込めた通路部分６ｍの圧力変動の始点として機能できる時刻を意味する。

このように本実施形態によれば、判定処理は、燃料電池１の発電運転を停止させるときに実行される。このように燃料電池１の発電運転を停止させるときには、燃料ガスを発電モジュール１８側に供給させないため、第１ガスポンプ６０を駆動から停止に移行させる。このため、判定処理は、燃料電池１の発電運転に影響を与えることなく、容易に実行される。そして、遮断弁６９が閉鎖された後において、制御部１００は、圧力センサ６１が検知する通路部分６ｍの圧力Ｐ１が規定圧力Ｐｂ以下に移行するか否かを判定する。圧力センサ６１が検知する圧力Ｐ１が第１規定時間ＴＭ１内において規定圧力Ｐｂ以下に移行しないときには、通路部分６ｍの燃料ガスが外部に漏れていない。このため、制御部１００は、『逆止弁６６の閉鎖機能が正常であり且つ通路部分６ｍの気密性が正常である』と判定する。

これに対して、圧力センサ６１が検知する圧力Ｐ１が第１規定時間ＴＭ１内において規定圧力Ｐｂ以下に減圧されてしまうときには、通路部分６ｍの燃料ガスが外部に漏れている。このため、制御部１００は、『逆止弁６６の閉鎖機能が異常であり、または、通路部分６ｍの気密性が異常である』と判定する。

もし、逆止弁６６が閉鎖できず、または、通路部分６ｍの気密性が異常であると、通路部分６ｍの高圧の圧力Ｐ１が規定圧力Ｐｂ以下に低下してしまう。燃料ガス通路６において第１ガスポンプ６０の上流の圧力が逆止弁６６のリリーフ圧よりも低下すると、逆止弁６６は自動的に閉鎖されるため、実際には、燃料ガス通路６において遮断弁６９から逆止弁６６の入口までの通路部分６ｍの気密性の有無が判定されることになる。判定にあたり、燃料ガス通路６において遮断弁６９と逆止弁６６との間の通路部分６ｍが減圧化されるか否かが重要である。

本実施形態によれば、図１に示すように、圧力センサ６１は燃料ガス通路６において遮断弁６９の下流直下に設けられているため、つまり、遮断弁６９と脱硫器６２との間に設けられているため、圧力センサ６１は通路部分６ｍの減圧化を速やかに検知できる。判定処理において遮断弁６９および通路部分６ｍが正常であるとは判定されないとき（つまり異常であるとき）、制御部１００は警報を出力する。警報は、警報器、ユーザ、メンテナンス会社等への警報でも良いし、システムの発電停止でも良い。

（実施形態２）
本実施形態は実施形態１と基本的には同様の作用および効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。燃料電池システムによれば、燃料電池１の発電運転を終了させる指令が出力されたとき、制御部１００は、発電モジュール１８内を還元性雰囲気にさせつつ冷却させる停止モード（非発電状態）を実行し、その後、待機モードを実行する。停止モードでは、発電運転時よりも少量の改質水を水ポンプ８０により改質器２Ａに供給させると共に第１ガスポンプ６０により発電運転時よりも少量の燃料ガスを改質器２Ａの蒸発部２に供給させて、改質反応により水素含有ガスを少量生成させる。水素は還元性雰囲気を形成するため、発電モジュール１８の冷却時において、発電モジュール１８内の過剰酸化が抑制され、耐久性を高め得る。更に停止モードでは、第２ガスポンプ７１の駆動によりカソードガスを燃料電池１のカソード１１に供給させることにより、発電モジュール１８の内部を冷却させる。発電モジュール１８が規定温度以下まで冷却されたら、酸化のおそれが解消されるため、停止モードが終了される。終了に伴い、制御部１００は、水ポンプ８０、第１ガスポンプ６０および第２ガスポンプ７１を停止させた状態に維持させる待機モード（非発電状態）を、次回の起動まで実行する。このように待機モードでは、アノードガス、カソードガス、改質水は発電モジュール１８に供給されない。

上記した判定処理は、停止モードから待機モードに移行させる毎に実行できる。なお、発電運転していないとき（例えば、第１ガスポンプ６０が停止している条件下で、停止モードから待機モードに移行するときにおいて、あるいは、待機モードが継続されているときにおいて）、制御部１００は上記した判定処理を実行しても良い。

なお、判定処理において逆止弁６６および通路部分６ｍの気密性が正常であると判定されないとき、必要に応じて、制御部１００は、遮断弁６９の開放および閉鎖を交互に複数回繰り返す指令を遮断弁６９に出力して逆止弁６６の噛み込み解除制御を実行することが好ましい。

（実施形態３）
本実施形態は実施形態１と基本的には同様の作用および効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。この場合、上記したように遮断弁６９の開放および閉鎖を交互に複数回繰り返す逆止弁６６の噛み込み解除制御を実施した後において、制御部１００は判定処理を再び実行することが好ましい。この判定処理は、第１ガスポンプ６０が停止し、逆止弁６６が閉鎖されおり、燃料電池１が発電していないときに実行される。

すなわち、制御部１００は、判定処理において、逆止弁６６（開閉弁）が閉鎖されている状態において、遮断弁６９を開放させ、ガス源６３からの燃料ガスの元圧を燃料ガス通路６に供給させる操作と、次に、遮断弁６９を閉鎖させ、燃料ガス通路６の通路部分６ｍを密閉させ、通路部分６ｍに燃料ガスを閉じ込める操作と、次に、遮断弁６９を閉鎖させた基準時刻から経過する経過時間と、圧力センサ６１で検知される圧力Ｐ１の変動（低下）との関係に基づいて、遮断弁６９の閉鎖機能および通路部分６ｍの気密性の正否を判定する。

この判定処理において正常であると判定されないとき、異物が逆止弁６６に噛み込んでおり、逆止弁６６が完全に閉鎖できず、逆止弁６６の気密性が低下しているおそれがある。そこで制御部１００は、再び、遮断弁６９の開放および閉鎖を交互に複数回繰り返す噛み込み解除制御を実行する。このように複数回の噛み込み解除制御を実行すれば、逆止弁６６において噛み込まれていた異物が除去され易くなるため、逆止弁６６が正常状態に復帰する可能性が高い。

（実施形態４）
図２は実施形態４を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の作用および効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。遮断弁である遮断弁６９は、燃料ガス通路６（燃料ガス通路）において直列に設けられた上流側の第１遮断弁６９ｆおよび下流側の第２遮断弁６９ｓで形成されている。判定処理では、制御部１００は遮断弁６９ｆ，６９ｓを同時に開閉させる。

（実施形態４Ｂ）
本実施形態は実施形態４と基本的には同様の作用および効果を有するため、図２を準用する。遮断弁６９は、燃料ガス通路６（燃料ガス通路）において直列に設けられた上流側の第１遮断弁６９ｆおよび下流側の第２遮断弁６９ｓで形成されている。

制御部１００は第１判定処理を実施する。第１判定処理では、第１遮断弁６９ｆおよび第２遮断弁６９ｓが開放状態で且つ第１ガスポンプ６０が駆動して燃料ガスを下流に向けて供給させているとき、制御部１００は第１判定処理を実行する。すなわち、第１ガスポンプ６０の駆動から停止に切り替えると、圧力応答式の逆止弁６６は自動的に閉鎖される。制御部１００は、第１遮断弁６９ｆおよび第２遮断弁６９ｓのうち、遮断弁６９ｆをまず閉鎖させる指令を出力させる。これにより通路部分６ｍに燃料ガスが密閉される。遮断弁６９ｓを閉鎖させる指令を出力した時刻を第１基準時刻とする。

遮断弁６９ｆの閉鎖後において、制御部１００は、圧力センサ６１が検知する通路部分６ｍの圧力Ｐ１が、第１基準時刻から第１規定時間ＴＭ１以内に規定圧力Ｐｂ以下に減圧されるか否かを判定する。圧力センサ６１が検知する圧力Ｐ１が第１規定時間ＴＭ１以内に規定圧力Ｐｂ以下に減圧されないとき、制御部１００は、逆止弁６６の閉鎖機能が正常であり且つ通路部分６ｍ（第１遮断弁６９ｆから逆止弁６６の入口までの通路の部分）の気密性が正常であると判定する。

正常であれば、その後、制御部１００は第２判定処理を実行する。即ち、制御部１００は、第１遮断弁６９ｆおよび第２遮断弁６９ｓが開放されて燃料ガスの元圧を下流に向けて供給させているとき、制御部１００は第２判定処理を実行する。即ち、第１ガスポンプ６０が停止、逆止弁６６が閉鎖されている条件下で、制御部１００は、第１遮断弁６９ｆおよび第２遮断弁６９ｓのうち遮断弁６９ｓを閉鎖させる指令を出力させる。これにより通路部分６ｍに燃料ガスが閉じ込められる。遮断弁６９ｓを閉鎖させる指令を出力した時刻を第２基準時刻とする。遮断弁６９ｓの閉鎖後において、制御部１００は、圧力センサ６１が検知する通路部分６ｍの圧力Ｐ１が、第２基準時刻から第１規定時間ＴＭ１以内に規定圧力Ｐｂ以下に減圧されるか否かを判定する。圧力センサ６１が検知する圧力Ｐ１が第１規定時間ＴＭ１以内に規定圧力Ｐｂ以下に減圧されないとき、制御部１００は、逆止弁６６の閉鎖機能が正常であり且つ通路部分６ｍ（第１遮断弁６９ｓから逆止弁６６の入口までの通路の部分）の気密性が正常であると判定する。

本実施形態においても、第１判定処理において遮断弁６９ｆが正常であると判定されないとき、制御部１００は、ガスポンプ６０が停止している状態において、遮断弁６９ｆの開放および閉鎖を交互に複数回繰り返す指令を遮断弁６９ｆに出力する噛み込み解除制御を実行することができる。その後、ガスポンプ６０が停止している状態において、第１判定処理を再び実行することにしても良い。第２判定処理において遮断弁６９ｓが正常であると判定されないとき、制御部１００は、遮断弁６９ｓの開放および閉鎖を交互に複数回繰り返す指令を遮断弁６９ｓにそれぞれ出力する制御を実行することができる。その後、第２判定処理を再び実行することにしても良い。

（実施形態４Ｃ）
本実施形態は上記した実施形態と基本的には同様の作用および効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。遮断弁６９（６９ｆ，６９ｓ）の閉鎖後において、制御部１００は、圧力センサ６１が検知する通路部分６ｍの圧力Ｐ１が、規定圧力Ｐｂ以下に減圧されるか否かを判定する。もし、圧力Ｐ１が規定圧力Ｐｂ以下に減圧される場合には、制御部１００は、基準時刻から規定圧力Ｐｂ以下に減圧されるまでの経過時間を計測する。この経過時間に基づいて、制御部１００は、逆止弁６６の閉鎖機能および通路部分６ｍの気密性の正否を判定しても良い。経過時間が短いと、逆止弁６６および通路部分６ｍからのガス漏れが発生しているため、異常と判定される。

（実施形態５）
本実施形態は上記した実施形態と基本的には同様の作用および効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。発電運転中の燃料電池１および脱硫器６２は、常温領域よりも昇温されている。燃料電池１の発電運転が停止されると、時間の経過につれて燃料電池１および脱硫器６２の温度は次第に低下する。

さて、判定処理の前においては、遮断弁６９および逆止弁６６が開放され、ガス源６３からの燃料ガスが燃料ガス通路６に供給されて発電運転が実行されている。そして、発電運転から停止モードに移行するとき、遮断弁６９の閉鎖および逆止弁６６の閉鎖により、燃料ガス通路６のうち遮断弁６９の閉鎖および逆止弁６６との間の通路部分６ｍに、燃料ガスが閉じ込められる。遮断弁６９の閉鎖はガスの閉じ込めに相当し、基準時刻に相当する。このように通路部分６ｍに燃料ガスが閉じ込められた後、基準時刻から時間が経過すると、燃料電池１および脱硫器６２の温度は次第に低下するため、通路部分６ｍの燃料ガスの温度も低下する。このため通路部分６ｍの燃料ガスの熱収縮に基づいて、通路部分６ｍの圧力は本来的には減圧されるはずである。更に、脱硫器６２の温度も低下すると、通路部分６ｍに閉じこめられている燃料ガスのＣＨ基が脱硫剤に吸着される。この意味においても、発電運転から停止モードに移行すると、通路部分６ｍの圧力は本来的には減圧されるはずである。

従って、遮断弁６９の閉鎖機能が正常であり且つ通路部分６ｍの気密性が正常である場合には、通路部分６ｍに燃料ガス（燃料元圧）や外気（大気圧）が侵入しない。このため、圧力センサ６１で検知される通路部分６ｍの圧力が、基準時刻から第２規定時間ＴＭ２（ＴＭ２＞ＴＭ１）経過すると、温度低下に伴い、規定圧力Ｐｃよりも低下する。この場合、制御部１００は、『遮断弁６９の閉鎖機能および通路部分６ｍの気密性が正常である』と判定する。

これに対して、遮断弁６９の閉鎖機能が異常であり、または、通路部分６ｍの気密性が異常である場合には、遮断弁６９の閉鎖指令が出力されているにも拘わらず、燃料ガス（燃料元圧）または外気（大気圧）が通路部分６ｍに侵入する。このため、圧力センサ６１で検知される通路部分６ｍの圧力が、基準時刻から規定時間ＴＭ２（ＴＭ２＞ＴＭ１）経過するとき、規定圧力Ｐｃよりも高い。この場合、制御部１００は遮断弁６９または通路部分６ｍが異常であり、燃料ガスを遮断しているのにも関わらず燃料ガスまたは外気が通路部分６ｍに侵入したと判定する。制御部１００は警報を出力することが好ましい。

（実施形態５Ｂ）
本実施形態は上記した実施形態５と基本的には同様の作用および効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。発電運転していた燃料電池１が冷却されると、気密性が正常である場合には、遮断弁６９の閉鎖後において、圧力センサ６１が検知する通路部分６ｍの圧力Ｐ１は減圧されるはずである（負圧化）。制御部１００は、基準時刻から、圧力Ｐ１が規定圧力Ｐｃ以下に減圧されるまでの経過時間を計測する。この経過時間に基づいて、制御部１００は、遮断弁６９ｆの閉鎖機能および通路部分６ｍの気密性の正否を判定しても良い。気密性が無いときには、通路部分６ｍは減圧されないため、経過時間は０となり、異常とされる。

（実施形態６）
図３は実施形態６を示す。本実施形態は上記した実施形態と基本的には同様の作用および効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図３は制御部１００が実行する制御則の例を示す。システムが発電運転から停止モード（第１ガスポンプ６０の停止，遮断弁６９が閉鎖）に移行された場合には、制御部１００はStep.1に移行し、本フローチャートをスタートさせる。遮断弁６６は閉鎖、ガスポンプ６０は停止されている。Step.２では、制御部１００は、圧力センサ６１が検知した圧力Ｐ１が規定圧力Ｐｂよりも高圧であるか否かを判定する（Ｐ１＞Ｐｂ，Step.２）。例えば、規定圧力Ｐｂは都市ガス等の燃料ガスの正常圧１．０〜２．５kPaに対し、０．４kPa未満等の値が設定されることが好ましい。但しＰｂはこれに限定されるものではない。圧力Ｐ１が低下しており規定圧力Ｐｂ以下であれば（Step.２のＮＯ）、通路部分６ｍのガスが外部に漏れている。そこで制御部１００は、『逆止弁６６の閉鎖機能が異常、または、通路部分６ｍの気密性は異常である』と判定し、警報を出力する（Step.７）。警報後には、システムの再起動がかからないようにすることが望ましい。

圧力Ｐ１が規定圧力Ｐｂよりも高圧であれば（Step.２のＹＥＳ）、遮断弁６９を閉鎖させた基準時刻からの経過時間が第１規定時間ＴＭ１を超えているか否かを判定する。ＴＭ１としては、例えば１０〜３００sec、殊に４０〜１００sec（例えば６０sec）等の時間が設定される。経過時間が第１規定時間ＴＭ１を経過していなければ（Step.３のＮＯ）、Step.２に進み、圧力Ｐ１が規定圧力Ｐｂよりも高圧であるか否かを判定する（Ｐ１＞Ｐｂ）。圧力Ｐ１が規定圧力Ｐｂよりも高圧である状態を維持しつつ、経過時間が第１規定時間ＴＭ１を経過すると（Step.３のＹＥＳ）、通路部分６ｍの圧力はまだ高圧であり、通路部分６ｍの燃料ガスが外部に漏れず、規定圧力Ｐｂ以下に減圧されていないことに相当する。このため、制御部１００は、『逆止弁６６は正常に閉鎖され、且つ、通路部分６ｍの気密性は正常である』と一次的に判定し、Step.３からStep.４へ移行する。これに対して、経過時間が第１規定時間ＴＭ１以内に、圧力Ｐ１が規定圧力Ｐｂよりも低下すると、制御部１００は、『逆止弁６６の閉鎖機能が異常、または、通路部分６ｍの気密性は異常である』と判定し、警報を出力する（Step.７）。

Step.４では、制御部１００は、遮断弁６９を閉鎖させた基準時刻からの経過時間が規定時間ＴＭ２より長いか否かを判定する。経過時間が規定時間ＴＭ２未満である場合には（Step.４のＹＥＳ）、制御部１００は、圧力センサ６１が検知した通路部分６ｍの圧力Ｐ１が規定圧力Ｐｃ未満（Ｐ１＜Ｐｃ）か否かを判定する（Step.５）。

ここで、前述したように、燃料電池１の発電運転が停止されると、時間経過につれて，発電モジュール１８の温度が低下し、ひいては通路部分６ｍの温度が低下し、熱収縮により通路部分６ｍのガス体積が収縮し、通路部分６ｍのガス圧力が低下する。更に、発電運転が停止されると、脱硫器６２の温度が低下し、脱硫器６２に担持されている脱硫剤へ燃料ガスのＣＨ基が吸着され、通路部分６ｍのガス圧力が更に低下する。規定時間ＴＭ２は、温度低下による通路部分６ｍの圧力低下、脱硫器６２の温度低下による脱硫剤へのＣＨ基の吸着による圧力低下により、Ｐ１＜Ｐｃとなる時間に基づいてシステム毎に設定されている。例えば、規定時間ＴＭ２としては、０．５〜１０時間の範囲、１〜５時間の範囲の値が設定される。ＴＭ２＞ＴＭ１の関係とされている。

Step.５における判定の結果、通路部分６ｍの圧力Ｐ１が規定圧力Ｐｃよりも減圧化（例えば負圧化）されている場合には（Ｐ１＜Ｐｃ）、遮断弁６９が正常に閉鎖され、且つ、通路部分６ｍが正常に密閉されており、外気が通路部分６ｍに侵入していないと推定される。従って、制御部１００は、燃料ガス（燃料元圧）もしくは外気（大気圧）が通路部分６ｍに侵入しなかったと判定し、つまり、遮断弁６９および通路部分６ｍが正常であると判定し、正常フラグを立て、Step.６で本フローチャートを終了する。Step.５における判定の結果、通路部分６ｍの圧力Ｐ１が規定圧力Ｐｃよりも減圧化（例えば負圧化）されていない場合には（Ｐ１≧Ｐｃ）、燃料ガス（燃料元圧）もしくは外気（大気圧）が通路部分６ｍに侵入しておそれがある。即ち、遮断弁６９が正常に閉鎖されないか、または、通路部分６ｍが正常に密閉されていないことに相当する。従って、制御部１００は、基準時刻からの経過時間が規定時間ＴＭ２よりも長くなっても（Step.４のＮＯ）、通路部分６ｍの圧力Ｐ１が規定圧力Ｐｃよりも減圧化（例えば負圧化）されない場合には、制御部１００は遮断弁６９の故障または通路部分６ｍの気密異常であると判定し、異常フラグをたて、警報を出力する（Step.８）。

（実施形態７）
図４は実施形態７を示す。本実施形態は上記実施形態と基本的には同様の作用および効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図４は基本的には図３と同様であるが、Step.には識別のためＢが付されている。Step.５Ｂにおける判定の結果、Ｐ１＜Ｐｃであると判定された場合（Step.５ＢのＹＥＳ）には、通路部分６ｍが正常に減圧化（負圧化）されており、遮断弁６９が正常に閉鎖され、且つ、通路部分６ｍが正常に密閉されており、外気が通路部分６ｍに侵入していない。

しかし遮断弁６９は正常であるものの、通路部分６ｍが負圧化されているため、負圧により遮断弁６９が円滑に作動できないおそれがある。そこで、制御部１００は負圧解消制御を実行し（Step.６Ｂ）、本フローチャートを終了する（Step.９Ｂ）。負圧解消制御では、遮断弁６９（６９ｆ，６９ｓ）を既定時間ΔＴｗ、もしくは、Ｐ１＞Ｐｅとなるまで開放させ、ガス源６３の元圧を通路部分６ｍに作用させ、その後、遮断弁６９（６９ｆ，６９ｓ）を閉鎖させる。この場合、第１ガスポンプ６０が停止しており、逆止弁６６が閉鎖されており、通路部分６ｍには燃料ガスが装填される。例えば、Ｐｅは燃料ガスの元圧に近い値とすることができる。

換言すると、通路部分６ｍが負圧に維持される場合には、次回のシステムの起動において、遮断弁６９の弁の固着等の遮断弁６９の作動が負圧による吸引力の影響を受けるおそれがある。そこで、判定処理により遮断弁６９および通路部分６ｍが正常であると判定した後、制御部１００は、遮断弁６９（６９ｆ，６９ｓ）を開放させてガス源６３の元圧を通路部分６ｍに作用させ、その後、遮断弁６９（６９ｆ，６９ｓ）を閉鎖させ、通路部分６ｍに燃料ガスを閉じ込める。これにより次回の起動時等において、通路部分６ｍの負圧化を抑制させ、遮断弁６９の開閉作動の円滑化を確保する。

（実施形態８）
図５は実施形態８を示す。本実施形態は上記した実施形態と基本的には同様の作用および効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図５は基本的には図３，図４と同様である。Step.にはＣが付される。図５に示すように、制御部１００は、遮断弁６９および通路部分６ｍを正常と判定させた後、Step.６Ｃにおいて負圧解消制御を実施して通路部分６ｍに元圧の燃料ガスを装填させ、その後、Step.９Ｃにおいて異常判定を行う。すなわち、負圧解消制御において遮断弁６９（二連弁であるときには、遮断弁６９ｆ，６９ｓ）を開放させたとしても、通路部分６の圧力Ｐ１が元圧に近い値Ｐｅに復帰しない場合には（Step.９ＣのＮＯ）、制御部１００は、マイコンメータの遮断等に起因して、燃料電池システムに供給される元圧弁６ｙよりも上流の元圧（都市ガス１３Ａの元圧）が低下していると判定する。または、遮断弁６９（６９ｆ，６９ｓ）を開放させる指令を出力させたものの、遮断弁６９（６９ｆ，６９ｓ）が閉鎖されたままの状態であると判定する。そして制御部１００は、元圧異常のおそれがある異常フラグを立て、異常の警報を出力する（Step.１１Ｃ）。

これに対して、Step.６Ｃに係る負圧解消制御において二連弁である遮断弁６９ｆ，６９ｓを開放させたとき、通路部分６の圧力Ｐ１が元圧に近い値Ｐｅよりも高い圧力に復帰した場合には（Step.９ＣのＹＥＳ）、制御部１００は、元圧弁６ｙよりも上流の元圧（都市ガス１３Ａの元圧）が正常であると判定し、元圧の正常を示す正常フラグを立て、本フローチャートを終了する（Step.１０Ｃ）。

（実施形態９）
図６は実施形態９を示す。本実施形態は上記実施形態と基本的には同様の作用および効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。Step.にはＤが付される。図６に示すように、本制御は、システムの待機モード（非発電状態）において、もしくは、待機モードにおいてシステムの起動直前等に実行される。この場合、第１ガスポンプ６０が停止しており、燃料ガスがシステムに供給されていない状態で行なう。第１ガスポンプ６０が停止しているため、逆止弁６６も閉鎖されている。本制御を実行させる指示が制御部１００に入力されると（Step.１Ｄ）、本制御則が開始される。まず、制御部１００は遮断弁６９を開く（Step.２Ｄ）。これによりガス源６３の燃料ガス（例えば都市ガス）を通路部分６ｍに充填させる。よって通路部分６ｍにはガス源６３の燃料ガスの元圧が作用する。通路部分６ｍの圧力は、ガス源６３の燃料ガスの元圧と同程度となる。

次に、制御部１００は、遮断弁６９の開放時刻からの経過時間が規定時間ＴＭ４未満か否かを判定する（Step.３Ｄ）。経過時間が規定時間ＴＭ４未満の場合には、制御部１００は、遮断弁６９の開放後において圧力センサの圧力Ｐ１が規定圧力Ｐａ（元圧よりも低いが、元圧に近い値）よりも高圧か否かを判定する（Step.４Ｄ）。Ｐ１≧Ｐａとなった場合には（Step.４ＤのＹＥＳ）、燃料ガスの元圧は正常であり、通路部分６ｍに燃料ガスが閉じ込められている。その後、制御部１００は遮断弁６９を閉鎖させる（Step.５Ｄ）。

Step.４Ｄにおける判定の結果、Ｐ１＜Ｐａの場合には、Step.３Ｄに戻る。経過時間が既定時間ＴＭ４経過しても、通路部分６ｍの圧力Ｐ１が規定圧力Ｐａよりも高くならない場合には、元圧がもともと低い、もしくは遮断弁が開指示にもかかわらず開放しておらず圧力がかからない（遮断弁の故障）と考えられる。そこで制御部１００は元圧の異常として警報を出力する（Step.９Ｄ）。

前述したように遮断弁６９（６９ｆ，６９ｓ）が閉鎖されて燃料ガスが通路部分６ｍに閉じ込められた後（Step.５Ｄ）、制御部１００は、遮断弁６９の閉鎖時刻（基準時刻）からの経過時間が規定時間ＴＭ１未満か否かを判定する（Step.６Ｄ）。経過時間が規定時間ＴＭ１未満の場合、Step.６ＤからStep.７Ｄへ移行し、Ｐ１＜Ｐｂか否かを判定する。経過時間が規定時間ＴＭ１未満でＰ１＜Ｐｂとなった場合（Step.７ＤのYES）には、制御部は、通路部分６ｍから外部へのガス漏れにより、通路部分６ｍの圧力が短時間で低下したと判定し、異常フラグを立て、気密異常の警報を出力する（Step.８Ｄ）。

これに対して、Ｐ１≧Ｐｂの場合には、制御部１００はStep.６Ｄに戻り、基準時刻から規定時間ＴＭ１経過後において、Ｐ１≧Ｐｂの場合には（Step.６ＤのNO）、通路部分６ｍの圧力Ｐ１が高く、遮断弁６９および通路部分６ｍからのガス漏れが無く、通路部分６ｍの気密性が正常に維持されている。従って制御部１００は、遮断弁６９および通路部分６ｍが正常であると判定し、正常フラグを立ててStep.１０Ｄに移行し、本制御を終了する。遮断弁６９および通路部分６ｍが正常であると判定された場合は、制御部１００またはユーザ等から起動指示があれば、システムが起動されて、発電運転が開始される。

（実施形態１０，１１）
図７は実施形態１０の概念を示す。図８は実施形態１１の概念を示す。本実施形態は上記実施形態と基本的には同様の作用および効果を有する。図７に示すフローチャートは、図３のフローチャートにおけるStep.１〜Step.７に相当する。図８に示すフローチャートは、図３のフローチャートにおけるStep.４〜Step.８に相当する。

（実施形態１２）
図９および図１０は実施形態１２の概念を示す。本実施形態は上記実施形態と基本的には同様の作用および効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図９に示すように、燃料電池システムは、燃料電池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と、蒸発部２で生成された水蒸気を用いて燃料ガス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水タンク４と、これらを収容する筐体５とを有する。燃料電池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）に適用できる。

改質部３は、セラミックス担体３ｋ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。蒸発部２はセラミックス担体２ｋをもつ。担体２ｋ，３ｋは粒状、ハニカム状等にできる。改質部３および蒸発部２は改質器２Ａを構成しており、燃料電池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。発電電運転時には、改質器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。燃焼部１０５は改質部３および蒸発部２を加熱させる。燃料ガス通路６は、ガス源６３からの燃料を改質器２Ａに供給させるものであり、遮断弁６９、脱硫器６２、第１ガスポンプ６０および流量計６４をもつ。配置順は特に限定されない。燃料電池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ガス搬送源として機能するカソードポンプ７１、流量計７２が設けられている。

図９に示すように、筐体５は、外気に連通する吸気口５０と排気口５１と吸気口５０付近（外気）の温度を検知する温度センサ５７とをもつ。温度センサ５７は必要に応じて設ければ良い。筐体５には、改質部３で改質される液相状の改質水を溜める水タンク４が収容されている。水タンク４には、排水バルブ４０ｍが設けられており、更に、電気ヒータ等の加熱機能をもつ加熱部４０が必要に応じて設けられている。加熱部４０は、水タンク４に貯留されている改質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、水タンク４の水は加熱部４０により加熱され、凍結が抑制される。なお、水タンク４内の水位は基本的にはほぼ同一となるようにされていることが好ましい。

図９に示すように、水タンク４の出口ポート４ｐと蒸発部２の入口ポート２ｉとを連通させる給水路８が、配管として筐体５内に設けられている。図９に示すように、筐体５内において、水タンク４は蒸発部２の下側に配置されているため、給水路８は上下方向に沿って延びる。給水路８は、水タンク４内に溜められている水を水タンク４の出口ポート４ｐから蒸発部２に供給させる通路である。給水路８には、水タンク４内の水を蒸発部２まで搬送させる水ポンプ８０が設けられている。なお、給水路８は蒸発部２，改質部３、燃料電池１等を介して大気に連通するようにされている。水ポンプ８０を水タンク４の出口ポート４ｐ側に設けても良い。

給水路８において、水ポンプ８０の下流で且つ蒸発部２の上流において水センサ８７が設けられている。水センサ８７は、給水路８において蒸発部２の入口ポート２ｉの直前に配置されていることが好ましい。なお、給水路８には、改質水の流量を測定する流量計は設けられていない。場合によっては、演算結果のチェック等のため、給水路８に流量計を設けることにしても良い。

図１０に示すように、水ポンプ８０を駆動回路を介して制御するための制御部１００が設けられている。制御部１００は、入力処理回路１００ａ、出力処理回路１００ｂ、タイマー計測機能をもつＣＰＵ１００ｃ、記憶部として機能するメモリ１００ｍとを有する。制御部１００には、水センサ８７，温度センサ５７の検知信号がそれぞれ入力される（図１０参照）。制御部１００は水ポンプ８０を制御する。更に、制御部１００は第２ガスポンプ７１，第１ガスポンプ６０、遮断弁６９（６９ｆ，６９ｓ）、警報器１０２を制御することができる（図８参照）。

（システムの運転）
システムの発電運転を実施するとき、制御部１００は、発電運転に先だって暖機運転を実行する。暖機運転では、制御部１００は、遮断弁６９を開放させた状態で、第１ガスポンプ６０を駆動させて燃料ガスを燃料ガス通路６に介して発電モジュール１８の燃料電池１を介して燃焼部１０５に供給させる。制御部１００はカソードポンプ７１も駆動させてカソードガス通路７０を介して空気を発電モジュール１８のカソード１１を介して燃焼部１０５に供給させる。図略の着火部が着火するため、燃焼部１０５において燃料ガス（例えば都市ガス）が空気により燃焼する。燃焼が継続するため、燃焼部１０５における燃焼熱により、改質部３、蒸発部２および燃料電池１が加熱されて暖機される。蒸発部が規定温度以上となると水ポンプ８０を駆動し改質水を供給し、改質部３で改質反応を開始する。改質された改質ガスとカソードガスで燃焼を継続し改質部３および燃料電池１を継続して加熱し暖機する。改質部３、蒸発部２および燃料電池１が所定の温度域に加熱されると、制御部１００は暖機運転を終了させ、発電運転に移行させる。

制御部１００は、水ポンプ８０を駆動させると、水タンク４内の液相状の改質水は、水タンク４の出口ポート４ｐから給水路８を搬送され入口ポート２ｉから蒸発部２に供給される。改質水は、蒸発部２で加熱されて水蒸気とされる。水蒸気は、燃料ガス通路６から供給される燃料と共に改質部３に移動する。改質部３において燃料ガスは、水蒸気で改質されてアノードガス（水素含有ガス）となる。アノードガスはアノードガス通路７３を介して燃料電池１のアノード１０に供給される。更にカソードポンプ７１が駆動してカソードガス（酸素含有ガス、筐体５内の空気）がカソードガス通路７０を介して燃料電池１のカソード１１に供給される。これにより燃料電池１が発電する。カソード１１から吐出されたカソードオフガスは、発電反応に消費されなった酸素を含む。アノード１０から吐出されたアノードオフガスは、発電反応に消費されなった水素を含む。従って、発電運転においても燃焼部１０５においてアノードオフガスがカソードオフガスにより燃焼され、改質部３および蒸発部２が改質反応に適するように加熱される。

暖機運転および発電運転において、発電モジュール１８で発生した高温の排ガスは、排ガス通路７５を介して筐体５の外方に排気される。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に繋がる貯湯通路７８および貯湯ポンプ７９が設けられている。貯湯通路７８は往路７８０および復路７８ｃをもつ。貯湯槽７７の低温の水は、貯湯ポンプ７９の駆動により、貯湯槽７７の出口ポート７７ｐから吐出されて往路７８０を通過し、熱交換器７６に至り、熱交換器７６で排ガスにより加熱される。熱交換器７６で加熱された水は、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。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浄水部４３に流下される。従って、浄水部４３および水タンク４は発電モジュール１８の下側に位置する。

浄水部４３はイオン交換樹脂等の水浄化剤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に改質水として溜められる。水ポンプ８０が正運転で駆動すると、水タンク４内の改質水は給水路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において燃料ガスを改質させる改質反応として消費される。水蒸気改質の一般式は（１）と考えられている。
（１）…Ｃ_ｎＨ_ｍ＋ｎＨ_２Ｏ→ｎＣＯ＋[（ｍ／２）＋ｎ]Ｈ_２
ｎ，ｍは特定の整数を示す。ｎ＝１，ｍ＝４の場合には、メタン（ＣＨ_４）が水蒸気改質される。

本実施形態においても、制御部１００が発電運転から停止モードに移行するとき、あるいは、停止モードに維持されているとき（但し、第１ガスポンプ６０が停止）、あるいは、待機モードに維持されているときにおいて、制御部１００は判定処理を実行することができる。これらのモードは、第１ガスポンプ６０が停止されており、逆止弁６６が閉鎖されており、燃料電池１の発電運転中ではないため、判定処理に要する時間を制限されないため、判定処理の繰り返回数を増加させることができ、判定の精度を高め得る。

制御部１００は、判定処理を実行するとき、判定処理を実行した直後、判定処理を実行する直前のうちの少なくともいずれかにおいて、万一、燃料ガスが発電モジュール１８側に移行するときには、第２ガスポンプ７０の駆動により筐体５内の空気をカソードガス通路７０に供給させ、燃料ガスを空気で希釈させることが好ましい。なお、発電運転されていないときに、判定処理において正常でないと判定された場合には、システムの次回の起動までに、遮断弁６９および燃料ガス通路６の不具合をメンテナンスできる。

（その他）
本発明は上記し且つ図面に示した各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行できる。図１および図２において、燃料ガス通路６において流量計６４、バッファタンク６５が搭載されていないシステムでも良い。

流量計６４、バッファタンク６５燃料電池は固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）に限定されず、場合によっては、ＰＥＦＣとも呼ばれる固体高分子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く、他のタイプの燃料電池でも良い。加熱部４０は水タンク４に設けられているが、廃止されていても良い。第１ガス搬送源は第１ガスポンプ６０に限らず、ファン、コンプレッサでも良く、要するに燃料ガス等の燃料ガスを搬送できれば良い。第２ガス搬送源は第２ガスポンプ７１に限らず、ファン、コンプレッサでも良く、要するにカソードガスを搬送できれば良い。遮断弁６９は２連弁でも１連弁でも良い。圧力センサ６１の位置は上記に限定されず、脱硫器６２と流量計６４との間でも良いし、ガスポンプ６０と脱硫器６２との間でも良い。上記した実施形態は定置形の燃料電池システムに適用しているが、これに限らず、脱硫器を有しない燃料電池システムに適用しても良いし、水素ガスであるアノードガスを充填した燃料タンクをガス源として有する車両搭載型の燃料電池システムに適用しても良い。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］アノードおよびカソードを有する燃料電池と、燃料電池のカソードにカソードガスを供給するカソードガス通路と、ガス源の燃料ガスを燃料電池のアノードに供給する燃料ガス通路と、燃料ガス通路に設けられた第１ガス搬送源と、燃料ガス通路において第１ガス搬送源よりも上流に設けられた開閉可能な遮断弁と、燃料ガス通路において遮断弁および第１ガス搬送源よりも下流に設けられた開閉可能な開閉弁と、燃料ガス通路のうち遮断弁と開閉弁との間の通路部分のガス圧力に関する物理量を検知するための圧力検知要素と、圧力検知要素の検知信号が入力され且つ前記第１ガス搬送源、遮断弁および開閉弁を制御する制御部とを具備する燃料電池システムの制御方法において、遮断弁を開放させることにより、ガス源からの燃料ガスを燃料ガス通路に供給させた後、第１ガス搬送源を停止させた状態において、遮断弁の閉鎖および開閉弁の閉鎖により、燃料ガス通路のうち遮断弁と開閉弁との間の通路部分を密閉させ、その後、通路部分の燃料ガスの閉じ込めに関する基準時刻から経過する経過時間と、圧力検知要素で検知される圧力の変動とに基づいて、遮断弁の閉鎖機能、開閉弁の閉鎖機能および通路部分の気密性の正否を判定する判定処理を行う燃料電池システムの制御方法。

［付記項２］アノードおよびカソードを有する燃料電池と、燃料電池のカソードにカソードガスを供給するカソードガス通路と、ガス源の燃料ガスを燃料電池のアノードに供給する燃料ガス通路と、前記燃料ガス通路に設けられた第１ガス搬送源と、燃料ガス通路において第１ガス搬送源よりも上流に設けられた開閉可能な遮断弁と、燃料ガス通路において遮断弁および第１ガス搬送源よりも下流に設けられた開閉可能な開閉弁と、燃料ガス通路のうち遮断弁と開閉弁との間の通路部分のガス圧力に関する物理量を検知するための圧力検知要素と、圧力検知要素の検知信号が入力され且つ第１ガス搬送源、遮断弁および開閉弁を制御する制御部とを具備する燃料電池システムにおいて、制御部は、遮断弁を開放させることにより、ガス源からの燃料ガスを燃料ガス通路に供給させた後、第１ガス搬送源を停止させた状態において、遮断弁の閉鎖および開閉弁の閉鎖により、燃料ガス通路のうち遮断弁と開閉弁との間の通路部分を密閉させ、その後、遮断弁および開閉弁のうちの双方の閉鎖に起因する通路部分における燃料ガスの閉じ込めに関する基準時刻から経過する経過時間と、圧力検知要素で検知される圧力の変動とに基づいて、遮断弁の閉鎖機能および通路部分の気密性の正否を判定する判定処理を行い、判定処理において、圧力検知要素で検知される通路部分の圧力が、基準時刻から規定時間ＴＭ２（ＴＭ２＞ＴＭ１）において、規定圧力Ｐｃよりも低下するとき、遮断弁の閉鎖機能が正常であり且つ通路部分の気密性が正常であると判定する燃料電池システム。この場合、通路部分の圧力が、基準時刻から規定時間ＴＭ２（ＴＭ２＞ＴＭ１）において、規定圧力Ｐｃよりも低下しないとき、通路部分に外気が侵入していると推定し、『遮断弁の閉鎖機能が異常であり、または、通路部分の気密性が異常である』と判定する。正常である場合には、燃料電池の温度低下と共に通路部分も冷却されて減圧化（負圧化）される。正常でない場合には、燃料電池の温度低下と共に通路部分が冷却されて燃料ガスが熱収縮しても、外気が通路部分に侵入するため、通路部分は減圧化（負圧化）されない。

１は燃料電池、１０はアノード、１１はカソード、１８は発電モジュール、２Ａは改質器、２は蒸発部、３は改質部、４は水タンク、５は筐体、６は燃料ガス通路、６０は第１ガスポンプ（第１ガス搬送源）、６１は圧力センサ（圧力検知要素）、６２は脱硫器、６３はガス源、６６は逆止弁（開閉弁）、６９は遮断弁、６９ｆは第１遮断弁、６９ｓは第２遮断弁、７０はカソードガス通路、７１は第２ガスポンプ（第２ガス搬送源）、７５は排ガス通路、８は給水路、１００は制御部を示す。

Claims (5)

1. アノードおよびカソードを有する燃料電池と、前記燃料電池の前記カソードにカソードガスを供給するカソードガス通路と、ガス源の燃料ガスを前記燃料電池の前記アノードに供給する燃料ガス通路と、前記燃料ガス通路に設けられた第１ガス搬送源と、前記燃料ガス通路において前記第１ガス搬送源よりも上流に設けられた開閉可能な遮断弁と、前記燃料ガス通路において前記遮断弁および前記第１ガス搬送源よりも下流に設けられた開閉可能な開閉弁と、前記燃料ガス通路のうち前記遮断弁と前記開閉弁との間の通路部分のガス圧力に関する物理量を検知するための圧力検知要素と、前記圧力検知要素の検知信号が入力され且つ前記第１ガス搬送源、前記遮断弁および前記開閉弁を直接的にまたは間接的に制御する制御部とを具備する燃料電池システムにおいて、
   前記制御部は、前記遮断弁の閉鎖機能、開閉弁の閉鎖機能および前記通路部分の気密性の正否を判定する判定処理を行い、
   前記判定処理において、
   前記遮断弁を開放させることにより、前記ガス源からの燃料ガスを前記燃料ガス通路に供給させた後、前記第１ガス搬送源を停止させた状態において、前記遮断弁の閉鎖および前記開閉弁の閉鎖により、前記燃料ガス通路のうち前記遮断弁と前記開閉弁との間の通路部分を密閉させ、前記通路部分に燃料ガスを閉じ込め、その後、
   前記第１ガス搬送源を停止させた状態において、前記遮断弁および前記開閉弁のうちの双方の閉鎖に関する基準時刻から経過する経過時間と、前記圧力検知要素で検知される圧力の変動とに基づいて、前記遮断弁の閉鎖機能および前記通路部分の気密性の正否を判定し、
   前記燃料電池は発電運転に伴い常温領域よりも昇温され、前記判定処理において、前記圧力検知要素で検知される前記通路部分の圧力が、前記基準時刻から規定時間ＴＭ２において、規定圧力Ｐｃよりも低下するとき、前記遮断弁の閉鎖機能が正常であり且つ前記通路部分の気密性が正常であると判定する燃料電池システム。
2. 請求項１において、前記判定処理は、前記燃料電池の発電運転から停止に移行させるとき、または、発電運転の停止が継続されているときにおいて、実行される燃料電池システム。
3. 請求項１または２において、前記判定処理において、前記圧力検知要素で検知される通路部分の圧力が、前記基準時刻から規定時間ＴＭ１以内に、規定圧力Ｐｂよりも低下するとき、前記制御部は、前記開閉弁の閉鎖機能が異常、または、前記通路部分の気密性が異常であると判定する燃料電池システム。
4. 請求項１〜３のうちの一項において、前記遮断弁は、前記燃料ガス通路において直列に隣設された上流側の第１遮断弁および下流側の第２遮断弁で形成されており、
   前記制御部は、
   前記遮断弁の前記第１遮断弁及び前記第２遮断弁、前記開閉弁を開放させ、前記ガス源からの燃料ガスを前記燃料ガス通路に供給させている状態のとき、前記遮断弁のうち前記第１遮断弁および前記第２遮断弁のいずれか一方の遮断弁の閉鎖、並びに、前記開閉弁の閉鎖により、前記燃料ガス通路のうち前記一方の遮断弁と前記開閉弁との間の通路部分を密閉させ、前記通路部分に燃料ガスを閉じ込め、その後、
   前記基準時刻から経過する経過時間と、前記圧力検知要素で検知される圧力の変動とに基づいて、前記一方の遮断弁の閉鎖機能、開閉弁の閉鎖機能および前記通路部分の気密性の正否を判定する第１判定処理を実行し、更に、
   前記遮断弁の前記第１遮断弁及び前記第２遮断弁を開放させ、前記ガス源からの燃料ガスを前記燃料ガス通路に供給させている状態のとき、前記遮断弁のうち前記第１遮断弁および前記第２遮断弁のいずれか他方の遮断弁の閉鎖、並びに、前記開閉弁の閉鎖により、前記燃料ガス通路のうち前記他方の遮断弁と前記開閉弁との間の通路部分を密閉させ、前記通路部分に燃料ガスを閉じ込め、その後、
   前記基準時刻から経過する経過時間と、前記圧力検知要素で検知される前記通路部分の圧力の変動とに基づいて、前記他方の遮断弁の閉鎖機能、開閉弁の閉鎖機能および前記通路部分の気密性の正否を判定する第２判定処理を実行する燃料電池システム。
5. 請求項１〜４のうちの一項において、前記開閉弁が閉鎖しており、前記第１ガス搬送源が停止して前記燃料電池が発電していない起動前において、前記制御部は前記判定処理を実行する燃料電池システム。

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