JP6330521B2 - 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。

燃料電池システムの一形式として、特許文献１に示されているものが知られている。特許文献１の図１に示されているように、燃料電池システムは、燃料電池本体４と、燃料を改質して前記燃料電池本体に供給するための燃料処理系３と、前記燃料処理系へ送る燃料を遮断するための２つのフェイルクローズ式燃料遮断弁９，１０と、前記燃料電池本体に酸素を供給するための空気供給系５と、前記フェイルクローズ式燃料遮断弁を制御するための制御装置６と、を有する。

特開２０１０−１７０９１３号公報

上述した特許文献１に記載されている燃料電池システムの制御装置６は、燃料電池システムの運転モードがいずれの運転モード種（暖機モード、発電モード、停止モードおよび待機モード）であるかの認識を行ないながら燃料電池システムの統括運転を行なっている。しかし、この運転モード種の認識が、１つの制御部（例えば制御用マイコン）のみで行われるとすると、その制御部が故障した場合、燃料電池システムの運転モード種の認識が誤って行なわれるおそれがあった。

本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、燃料電池システムにおいて、燃料電池システムの運転モード種の認識を正しく行なうことを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る燃料電池システムの発明は、燃料電池と、燃料電池を発電させるために使用される複数の補機と、を備えた燃料電池システムであって、燃料電池システムを統括して制御するとともに、燃料電池システムの複数の運転モードのうちいずれの運転モード種であるかを認識可能であるメイン制御部と、複数の補機のうち第一補機に制御信号を出力するとともに第一補機から制御信号に対する応答信号を入力し、応答信号に基づいて燃料電池システムの運転モード種を認識可能である第一安全制御部と、複数の補機のうち第二補機に制御信号を出力するとともに第二補機から制御信号に対する応答信号を入力し、応答信号に基づいて燃料電池システムの運転モード種を認識可能である第二安全制御部と、を備えている。

これによれば、メイン制御部、第一安全制御部および第二安全制御部のいずれもが、燃料電池システムの運転モード種を認識することができる。よって、仮にメイン制御部が運転モード種の認識を誤って行なった場合でも、第一および第二安全制御部が運転モード種の認識を行なうことができる。その結果、燃料電池システムは全体として運転モード種の認識を正しく行なうことができる。

また請求項２に係る発明は、請求項１において、第一および第二安全制御部は、燃料電池システムの異常判定対象が異常であるか否かの異常判定を、異常判定条件を満たすか否かの判定により行う異常判定部と、認識した運転モード種に応じて異常判定部の異常判定条件を設定する判定条件設定部と、をさらにそれぞれ備えている。
これによれば、第一および第二安全制御部は、燃料電池システムの異常判定対象が異常であるか否かの異常判定を、認識した運転モード種に応じて設定される異常判定条件により行なう。よって、運転モード種にかかわらず、燃料電池システムの異常判定を正しく行なうことができる。

また請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２において、第一および第二安全制御部は、第一および第二補機からの各応答信号の回数に基づいて運転モード種の認識をそれぞれ行う。
これによれば、第一および第二補機として信頼性の高い部品を選定した場合、第一および第二安全制御部は、信頼性の高い部品からの応答信号に基づいて運転モード種の認識を行なうことができる。よって、簡単な構成で確実に認識を行なうことができる。

また請求項４に係る発明は、請求項１または請求項２において、応答信号は、補機の作動内容も含まれており、補機の作動内容は、一の運転モード種から他の運転モード種に移行をする毎に異なる値に設定されており、第一および第二安全制御部は、補機からの応答信号に含まれている補機の作動内容に基づいて運転モード種の認識をそれぞれ行う。
これによれば、第一および第二安全制御部は、補機からの応答信号に含まれている補機の作動内容に基づいて運転モード種の認識を行うことができる。よって、簡単な構成で確実に認識を行なうことができる。

また請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４の何れか一項において、燃料電池システムは、燃料電池に燃料を供給する燃料供給管と、燃料供給管にそれぞれ設けられ、燃料供給管を開閉する第一および第二燃料遮断弁と、をさらに備え、第一および第二補機は、第一および第二燃料遮断弁である。
これによれば、一般的に信頼性の高い燃料遮断弁を第一および第二補機に選定することにより、既存の構成を利用して、上述した請求項１から請求項４に係る作用効果を得ることができる。

本発明による燃料電池システムの一実施形態の概要を示す概要図である。 図１に示す燃料電池システムを示すブロック図である。 図２に示す制御装置で実行される制御プログラムのフローチャートである。 図２に示す安全制御部で実行される制御プログラム（運転モード種の認識）のフローチャートである。 本発明による燃料電池システムの一実施形態による燃料電池システムの作動を示すタイムチャートである。上から順番に、燃料電池温度、燃焼部温度、燃料流量、燃料遮断弁およびカウンタを示している。 図２に示す安全制御部で実行される制御プログラム（燃焼部異常判定）のフローチャートである。

以下、本発明による燃料電池システムの一実施形態について説明する。図１に示すように、燃料電池システムは、発電ユニット１０および貯湯槽２１を備えている。発電ユニット１０は、筐体１０ａ、燃料電池モジュール１１、熱交換器１２、インバータ装置１３、水タンク１４、および制御装置１５を備えている。制御装置１５は、図２に示すように、メイン制御部１５ａ、第一安全制御部１５ｂ１および第二安全制御部１５ｂ２を備えている。

燃料電池モジュール１１は、後述するように燃料電池３４を少なくとも含んで構成されるものである。燃料電池モジュール１１は、改質用原料、改質水およびカソードエアが供給されている。具体的には、燃料電池モジュール１１は、一端が供給源Ｇｓに接続されて改質用原料が供給される改質用原料供給管１１ａ（燃料供給管）の他端が接続されている。さらに、燃料電池モジュール１１は、一端が水タンク１４に接続されて改質水が供給される水供給管１１ｂの他端が接続されている。水供給管１１ｂは、改質水ポンプ１１ｂ１が設けられている。さらに、燃料電池モジュール１１は、一端がカソードエアブロワ１１ｃ１に接続されてカソードエアが供給されるカソードエア供給管１１ｃの他端が接続されている。カソードエア供給管１１ｃは、燃料電池３４に供給されているカソードエアの流量すなわち単位時間あたりの流量を検出する流量センサ１１ｃ２が設けられている。

改質用原料供給管１１ａに関して詳述する。改質用原料供給管１１ａには、上流から順番に燃料遮断弁１１ａ１、脱硫器１１ａ２、流量センサ１１ａ３、圧力センサ１１ａ４、バッファタンク１１ａ５、および原料ポンプ１１ａ６が設けられている。燃料遮断弁１１ａ１、脱硫器１１ａ２、流量センサ１１ａ３、圧力センサ１１ａ４、バッファタンク１１ａ５、および原料ポンプ１１ａ６は、筐体１０ａ内に収納されている。

燃料遮断弁１１ａ１は、制御装置１５（第一安全制御装置）の指令によって、改質用原料供給管１１ａを開閉自在に遮断する弁（２連弁）である。具体的には、燃料遮断弁１１ａ１は、それぞれ開閉自在に遮断する第一燃料遮断弁１１ａ１ａおよび第二燃料遮断弁１１ａ１ｂから構成されている。第一燃料遮断弁１１ａ１ａおよび第二燃料遮断弁１１ａ１ｂは、信頼性の高い部品である。信頼性が高いとは、例えば、使用開始から寿命を迎えるまでの期間を通して、故障や性能の劣化が発生しないことをいう。

第一燃料遮断弁１１ａ１ａは、燃料電池システムを構成する複数の補機の一つであり、第一安全制御部１５ｂ１からの制御信号（オン・オフ信号）を入力し、その信号に応じて開閉される。第一燃料遮断弁１１ａ１ａは、制御信号に対する応答信号を第一安全制御部１５ｂ１に出力する。応答信号は、制御信号を受けて補機の駆動が完了された後に返信される信号であり、制御信号の内容（または駆動結果の内容である作動内容）を含んでいる。応答信号は、第一燃料遮断弁１１ａ１ａの作動内容が少なくとも含まれている。第一燃料遮断弁１１ａ１ａの作動内容は、一の運転モード種から他の運転モード種に移行をする毎に異なる値に設定されるものである。第一燃料遮断弁１１ａ１ａの作動内容は、例えば、弁の開駆動や閉駆動、それらの駆動時間などである。

第二燃料遮断弁１１ａ１ｂは、燃料電池システムを構成する複数の補機の一つであり、第二安全制御部１５ｂ２からの制御信号（オン・オフ信号）を入力し、その信号に応じて開閉される。第二燃料遮断弁１１ａ１ｂは、制御信号に対する応答信号（上記第一燃料遮断弁１１ａ１ａの応答信号と同様である）を第二安全制御部１５ｂ２に出力する。

なお、補機は、燃料電池３４を発電させるために使用されるものである。例えば、補機は、本明細書に記載されている、第一および第二燃料遮断弁１１ａ１ａ，１１ａ１ｂ、各ポンプ１１ａ６，１１ｂ１、２２ａ、カソードエアブロワ１１ｃ１、各センサ１１ａ３，１１ａ４，１１ｃ２，３４ｄ，３６ｂ１，３６ｂ２である。また、運転モード種は、燃料電池システムの運転モードの種類であり、暖機運転（起動運転）を示す暖機モード（起動モード）、発電運転を示す発電モード、停止運転を示す停止モード、および、待機運転を示す待機モードである。

脱硫器１１ａ２は、改質用原料中の硫黄分（例えば、硫黄化合物）を除去するものである。流量センサ１１ａ３は、燃料電池３４に供給されている燃料（改質用原料）の流量すなわち単位時間あたりの流量を検出するものであり、その検出結果を制御装置１５のメイン制御部１５ａに送信している。圧力センサ１１ａ４は、燃料電池３４に供給されている燃料（改質用原料）の圧力（特に圧力センサ１１ａ４の設置場所の圧力）を検出するものであり、その検出結果を制御装置１５のメイン制御部１５ａに送信している。バッファタンク１１ａ５は、原料ポンプ１１ａ６の気体流れを整流するものである。原料ポンプ１１ａ６は、燃料電池３４に燃料（改質用原料）を供給する供給装置であり、制御装置１５のメイン制御部１５ａからの制御指令値にしたがって供給源Ｇｓからの燃料供給量（供給流量（単位時間あたりの流量））を調整するものである。この原料ポンプ１１ａ６は、改質用原料を吸入し改質部３３に圧送する圧送装置である。

なお、改質用原料供給管１１ａには、原料ポンプ１１ａ６と燃料電池モジュール１１（蒸発部３２）との間に逆止弁（図示省略）を配設するようにしてもよい。また、燃料遮断弁１１ａ１、脱硫器１１ａ２、流量センサ１１ａ３、圧力センサ１１ａ４、バッファタンク１１ａ５、および原料ポンプ１１ａ６の配置は、上述した順番に限定されない。

燃料電池モジュール１１（３０）は、ケーシング３１、蒸発部３２、改質部３３および燃料電池３４を備えている。ケーシング３１は、断熱性材料で箱状に形成されている。
蒸発部３２は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱するものである。蒸発部３２は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料を混合して改質部３３に供給するものである。改質用原料としては天然ガス、ＬＰガスなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態においては天然ガスにて説明する。

蒸発部３２には、一端（下端）が水タンク１４に接続された水供給管１１ｂの他端が接続されている。また、蒸発部３２には、一端が供給源Ｇｓに接続された改質用原料供給管１１ａが接続されている。供給源Ｇｓは、例えば都市ガスのガス供給管、ＬＰガスのガスボンベである。

改質部３３は、上述した燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部３２から供給された混合ガス（改質用原料、水蒸気）から改質ガスを生成して導出するものである。改質部３３内には、触媒（例えば、ＲｕまたはＮｉ系の触媒）が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素などを含んだガスが生成されている（いわゆる水蒸気改質反応）。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス（メタンガス）、改質に使用されなかった改質水（水蒸気）を含んでいる。このように、改質部３３は改質用原料（原燃料）と改質水とから改質ガス（燃料）を生成して燃料電池３４に供給する。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応である。

燃料電池３４は、燃料極、空気極（酸化剤極）、および両極の間に介装された電解質からなる複数のセル３４ａが積層されて構成されている。本実施形態の燃料電池は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池３４の燃料極には、燃料として水素、一酸化炭素、メタンガスなどが供給される。動作温度は４００〜１０００℃程度である。水素だけではなく天然ガスや石炭ガスなども直接燃料として用いることが可能である。この場合、改質部３３は省略することができる。

セル３４ａの燃料極側には、燃料である改質ガスが流通する燃料流路３４ｂが形成されている。セル３４ａの空気極側には、酸化剤ガスである空気（カソードエア）が流通する空気流路３４ｃが形成されている。
燃料電池３４は、燃料電池３４の温度を検出する温度センサ３４ｄを備えている。温度センサ３４ｄは、その検出結果を制御装置１５のメイン制御部１５ａに送信するようになっている。

燃料電池３４は、マニホールド３５上に設けられている。マニホールド３５には、改質部３３からの改質ガスが改質ガス供給管３８を介して供給される。燃料流路３４ｂは、その下端（一端）がマニホールド３５の燃料導出口に接続されており、その燃料導出口から導出される改質ガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。カソードエアブロワ１１ｃ１によって送出されたカソードエアはカソードエア供給管１１ｃを介して供給され、空気流路３４ｃの下端から導入され上端から導出されるようになっている。

燃焼部３６は、燃料電池３４と蒸発部３２および改質部３３との間に設けられている。燃焼部３６は、燃料電池３４からのアノードオフガス（燃料オフガス）と燃料電池３４からのカソードオフガス（酸化剤オフガス）とが燃焼されて改質部３３を加熱する。

燃焼部３６では、アノードオフガスが燃焼されて火炎３７が発生している。燃焼部３６では、アノードオフガスが燃焼されてその燃焼排ガスが発生している。燃焼部３６には、アノードオフガスを着火させるための一対の着火ヒータ３６ａ１，３６ａ２が設けられている。また、燃焼部３６には、燃焼部３６の温度を検出するための第一および第二燃焼部温度センサ３６ｂ１，３６ｂ２（以下、燃焼部温度センサ３６ｂと省略する場合もある）が設けられている。第一および第二燃焼部温度センサ３６ｂ１，３６ｂ２の検出結果（出力信号）は制御装置１５の第一および第二安全制御部１５ｂ１，１５ｂ２に送信されている。

熱交換器１２は、燃料電池モジュール１１から排気される燃焼排ガスが供給されるとともに貯湯槽２１からの貯湯水が供給され、燃焼排ガスと貯湯水とが熱交換する熱交換器である。具体的には、貯湯槽２１は、貯湯水を貯湯するものであり、貯湯水が循環する（図にて矢印の方向に循環する）貯湯水循環ライン２２が接続されている。貯湯水循環ライン２２上には、貯湯槽２１の下端から上端に向かって順番に貯湯水循環ポンプ２２ａおよび熱交換器１２が配設されている。熱交換器１２は、燃料電池モジュール１１からの排気管１１ｄが接続（貫設）されている。熱交換器１２は、水タンク１４に接続されている凝縮水供給管１２ａが接続されている。

熱交換器１２において、燃料電池モジュール１１からの燃焼排ガスは、排気管１１ｄを通って熱交換器１２内に導入され、貯湯水との間で熱交換が行われ凝縮されるとともに冷却される。凝縮後の燃焼排ガスは排気管１１ｄを通って外部に排出される。また、凝縮された凝縮水は、凝縮水供給管１２ａを通って水タンク１４に供給される。なお、水タンク１４は、凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化するようになっている。

上述した熱交換器１２、貯湯槽２１および貯湯水循環ライン２２から、排熱回収システム２０が構成されている。排熱回収システム２０は、燃料電池モジュール１１の排熱を貯湯水に回収して蓄える。

さらに、インバータ装置１３は、燃料電池３４から出力される直流電圧を入力し所定の交流電圧に変換して、交流の系統電源１６ａおよび外部電力負荷１６ｃ（例えば電化製品）に接続されている電源ライン１６ｂに出力する。また、インバータ装置１３は、系統電源１６ａからの交流電圧を電源ライン１６ｂを介して入力し所定の直流電圧に変換して補機（各ポンプ、ブロワなど）や制御装置１５に出力する。

制御装置１５は、補機を駆動して燃料電池システムの運転を制御する。制御装置１５のメイン制御部１５ａは、燃料電池システムを統括して制御するとともに、燃料電池システムの複数の運転モードのうちいずれの運転モード種であるかを認識可能である。

図２に示すように、メイン制御部１５ａは、各流量センサ１１ａ３，１１ｃ２、圧力センサ１１ａ４、温度センサ３４ｄ、各ポンプ１１ａ６，１１ｂ１，２２ａ、カソードエアブロワ１１ｃ１、着火ヒータ３６ａ１，３６ａ２および記憶部１５ｃが接続されている。メイン制御部１５ａはマイクロコンピュータ（図示省略）を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示省略）を備えている。ＣＰＵは、燃料電池システムの統括運転を実施している。ＲＡＭは同プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ＲＯＭは前記プログラムを記憶するものである。

図２に示すように、制御装置１５の第一安全制御部１５ｂ１は、第一燃焼部温度センサ３６ｂ１および第一燃料遮断弁１１ａ１ａが接続されている。第一安全制御部１５ｂ１は、第一燃料遮断弁１１ａ１ａに制御信号を出力するとともに第一燃料遮断弁１１ａ１ａから上述した応答信号を入力する。第一安全制御部１５ｂ１は、後述するように、応答信号に基づいて燃料電池システムの運転モード種を認識可能である（運転モードの認識をする）。第一安全制御部１５ｂ１は、記憶部１５ｄ１が接続されている。

制御装置１５の第二安全制御部１５ｂ２は、第二燃焼部温度センサ３６ｂ２および第二燃料遮断弁１１ａ１ｂが接続されている。制御装置１５の第二安全制御部１５ｂ２は、第二燃料遮断弁１１ａ１ｂに制御信号を出力するとともに第二燃料遮断弁１１ａ１ｂから応答信号を入力する。第二安全制御部１５ｂ２は、後述するように、応答信号に基づいて燃料電池システムの運転モード種を認識可能である（運転モードの認識をする）。第二安全制御部１５ｂ２は、記憶部１５ｄ２が接続されている。

第一および第二安全制御部１５ｂ１，１５ｂ２は、メイン制御部１５ａと同様に、マイクロコンピュータ（図示省略）を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示省略）を備えている。

メイン制御部１５ａ、第一および第二安全制御部１５ｂ１，１５ｂ２は、互いに通信可能に接続されている。第一燃焼部温度センサ３６ｂ１からの検出信号は、第一安全制御部１５ｂ１に入力される。この検出信号は、第一安全制御部１５ｂ１を介してメイン制御部１５ａに出力されている。第二燃焼部温度センサ３６ｂ２からの検出信号は、第二安全制御部１５ｂ２に入力される。この検出信号は、第二安全制御部１５ｂ２を介してメイン制御部１５ａに出力されている。
一方、メイン制御部１５ａが入力した情報（センサからの検出信号）は、第一および第二安全制御部１５ｂ１，１５ｂ２に出力されている。

次に、上述した燃料電池システムの全体的な作動について説明する。すなわち、制御装置１５全体として行う作動について説明する。制御主体は、メイン制御部１５ａおよび／または第一および第二安全制御部１５ｂ１，１５ｂ２である。制御装置１５は、図示しない起動スイッチがオンされると（あるいはユーザによって予め設定された起動開始時刻となったことにより自動的に起動が開始されると）、図３に示すフローチャートに対応するプログラムの実行を開始する。なお、このフローチャートは、待機モード→暖機モード→発電モード→停止モード→待機モードの一連の作動に沿ったものである。

制御装置１５は、ステップＳ１０２において、カウンタＮを０に設定（初期設定）する。ステップＳ１０２の処理は、第一および第二安全制御部１５ｂ１，１５ｂ２（以下、安全制御部１５ｂと省略する場合もある）が行なっている。例えば、燃料電池システムを設置した当初において、安全制御部１５ｂは、第一および第二燃料遮断弁１１ａ１ａ，１１ａ１ｂが所定時間オフを継続したことを検出しカウンタＮを０に設定する。

カウンタＮは、燃料電池システムの運転モード種を示すものである。カウンタＮが０である場合に、運転モード種が待機モードであることを示す。カウンタＮが１である場合に、運転モード種が暖機モードであることを示す。カウンタＮが２である場合に、運転モード種が発電モードであることを示す。カウンタＮが３である場合に、運転モード種が停止モードであることを示す。また、カウンタＮは、更新されると記憶部１５ｄ１，１５ｄ２に記憶される。

制御装置１５は、ステップＳ１０４からステップＳ１１６までにおいて、暖機運転を行う。ステップＳ１０４において、制御装置１５（メイン制御部１５ａ）は、カソードエアブロワ１１ｃ１を制御してカソードエアを所定流量Ａ１にて供給する。
制御装置１５（安全制御部１５ｂ）は、第一および第二燃料遮断弁１１ａ１ａ，１１ａ１ｂ（以下、燃料遮断弁１１ａ１と省略する場合もある）を開く（ステップＳ１０６）とともに、カウンタＮを１に設定する（ステップＳ１０８）。カウンタＮを１に設定することで、安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの運転モードが暖機モードであることを認識し、待機モードから暖機モードに移行したことを認識する。

ここで、運転モード種の認識について図４に示すフローチャートを参照して説明する。安全制御部１５ｂは、そのフローチャートに沿ったプログラムを所定の短時間毎に繰り返し実行する。
安全制御部１５ｂは、ステップＳ２０２において、燃料遮断弁１１ａ１からの応答信号を入力したか否かを判定する。安全制御部１５ｂは、応答信号を入力していないとき、ステップＳ２０２にて「ＮＯ」と判定し、プログラムをステップＳ２０４に進めて本プログラムを一旦終了する。安全制御部１５ｂは、応答信号を入力したとき、ステップＳ２０２にて「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳ２０６以降において、運転モード種の認識を行う。なお、ステップＳ２０２において、燃料遮断弁１１ａ１に制御信号を出力したか否かを判定するようにしてもよい。

運転モード種の認識は、燃料遮断弁１１ａ１からの応答信号に含まれているオフ継続時間の種類に基づいて行なわれる。以下、詳述する。
カウンタＮが０に初期設定されているとする。安全制御部１５ｂは、カウンタＮが０であり、かつ、応答信号（または制御信号）が第一オフ継続時間ｔｍ１を含んでいる場合（ステップＳ２０６，２０８，２１０にてそれぞれ「ＮＯ」と判定し、ステップＳ２１２にて「ＹＥＳ」と判定する）、カウンタＮを１に設定する（ステップＳ２１４）。カウンタＮが暖機モードを示す１に設定されたため、安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの運転モードが暖機モードであることを認識する。また、安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの運転モードが待機モードから暖機モードに移行したことを認識する。

なお、ステップＳ２０６において、安全制御部１５ｂは、カウンタＮが３であるか否かが判定する。ステップＳ２０８において、安全制御部１５ｂは、カウンタＮが２であるか否かが判定する。ステップＳ２１０において、安全制御部１５ｂは、カウンタＮが１であるか否かが判定する。ステップＳ２１２において、安全制御部１５ｂは、応答信号が第一オフ継続時間ｔｍ１を含んでいるか否かを判定する。

第一オフ継続時間ｔｍ１は、暖機モードに移行する際に安全制御部１５ｂから燃料遮断弁１１ａ１に出力される制御信号、および暖機モードに移行する際に燃料遮断弁１１ａ１から安全制御部１５ｂに出力される応答信号に含まれている。第一オフ継続時間ｔｍ１は、暖機モードに移行する際、制御信号を受けた時点から燃料遮断弁１１ａ１のオフ状態が継続する時間であり、例えば０秒に設定されている。第一オフ継続時間ｔｍ１は、第二オフ継続時間ｔｍ２、第三オフ継続時間ｔｍ３および第四オフ継続時間ｔｍ４より短い時間に設定されている。

第二オフ継続時間ｔｍ２は、発電モードに移行する際に安全制御部１５ｂから燃料遮断弁１１ａ１に出力される制御信号、および発電モードに移行する際に燃料遮断弁１１ａ１から安全制御部１５ｂに出力される応答信号に含まれている。第二オフ継続時間ｔｍ２は、発電モードに移行する際、制御信号を受けた時点から燃料遮断弁１１ａ１のオフ状態が継続する時間であり、例えば２秒に設定されている。第二オフ継続時間ｔｍ２は、第一オフ継続時間ｔｍ１より長い時間に設定されている。

第三オフ継続時間ｔｍ３は、停止モードに移行する際に安全制御部１５ｂから燃料遮断弁１１ａ１に出力される制御信号、および停止モードに移行する際に燃料遮断弁１１ａ１から安全制御部１５ｂに出力される応答信号に含まれている。第三オフ継続時間ｔｍ３は、停止モードに移行する際、制御信号を受けた時点から燃料遮断弁１１ａ１のオフ状態が継続する時間であり、例えば３秒に設定されている。第三オフ継続時間ｔｍ３は、第二オフ継続時間ｔｍ２より長い時間に設定されている。

第四オフ継続時間ｔｍ４は、待機モードに移行する際に安全制御部１５ｂから燃料遮断弁１１ａ１に出力される制御信号、および待機モードに移行する際に燃料遮断弁１１ａ１から安全制御部１５ｂに出力される応答信号に含まれている。第四オフ継続時間ｔｍ４は、待機モードに移行する際、制御信号を受けた時点から燃料遮断弁１１ａ１のオフ状態が継続する時間であり、例えば５秒に設定されている。第四オフ継続時間ｔｍ４は、第二オフ継続時間ｔｍ２および第三オフ継続時間ｔｍ３より長い時間に設定されている。

一方、カウンタＮが０であり、かつ、応答信号が第一オフ継続時間ｔｍ１を含んでいない場合（ステップＳ２０６，２０８，２１０，２１２にてそれぞれ「ＮＯ」と判定する）、カウンタＮを０に設定（維持）する（ステップＳ２１６）。これにより、安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの運転モードが待機モードであることを認識する。

さらに、安全制御部１５ｂは、カウンタＮが１であり、かつ、応答信号が第二オフ継続時間ｔｍ２を含んでいる場合（ステップＳ２０６，２０８にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ２１０，２１８にて「ＹＥＳ」と判定する）、カウンタＮを２に設定する（ステップＳ２２０）。カウンタＮが発電モードを示す２に設定されたため、安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの運転モードが発電モードであることを認識する。また、安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの運転モードが暖機モードから発電モードに移行したことを認識する。
なお、ステップＳ２１８において、安全制御部１５ｂは、応答信号が第二オフ継続時間ｔｍ２を含んでいるか否かを判定する。

さらに、安全制御部１５ｂは、カウンタＮが１であり、かつ、応答信号が第三オフ継続時間ｔｍ３を含んでいる場合（ステップＳ２０６，２０８，２１０．２１８，２２２にてそれぞれ「ＮＯ」、「ＮＯ」、「ＹＥＳ」、「ＮＯ」、「ＹＥＳ」と判定する）、カウンタＮを３に設定する（ステップＳ２２４）。カウンタＮが停止モードを示す３に設定されたため、安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの運転モードが停止モードであることを認識する。また、安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの運転モードが暖機モードから停止モードに移行したことを認識する。
なお、ステップＳ２２２において、安全制御部１５ｂは、応答信号が第三オフ継続時間ｔｍ３を含んでいるか否かを判定する。

さらに、安全制御部１５ｂは、カウンタＮが１であり、かつ、応答信号が第四オフ継続時間ｔｍ４を含んでいる場合（ステップＳ２０６，２０８，２１０．２１８，２２２，２２６にてそれぞれ「ＮＯ」、「ＮＯ」、「ＹＥＳ」、「ＮＯ」、「ＮＯ」、「ＹＥＳ」と判定する）、カウンタＮを０に設定する（ステップＳ２２８）。カウンタＮが待機モードを示す０に設定されたため、安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの運転モードが待機モードであることを認識する。また、安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの運転モードが暖機モードから待機モードに移行したことを認識する。
なお、ステップＳ２２６において、安全制御部１５ｂは、応答信号が第四オフ継続時間ｔｍ４を含んでいるか否かを判定する。

さらに、安全制御部１５ｂは、カウンタＮが１であり、かつ、応答信号がいずれのオフ継続時間を含んでいない場合（ステップＳ２０６，２０８，２１０．２１８，２２２，２２６にてそれぞれ「ＮＯ」、「ＮＯ」、「ＹＥＳ」、「ＮＯ」、「ＮＯ」、「ＮＯ」と判定する）、カウンタＮを１に設定（維持）する。

さらに、安全制御部１５ｂは、カウンタＮが２であり、かつ、応答信号が第三オフ継続時間ｔｍ３を含んでいる場合（ステップＳ２０６，２０８，２２２にてそれぞれ「ＮＯ」、「ＹＥＳ」、「ＹＥＳ」と判定する）、カウンタＮを３に設定する（ステップＳ２２４）。カウンタＮが停止モードを示す３に設定されたため、安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの運転モードが停止モードであることを認識する。また、安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの運転モードが発電モードから停止モードに移行したことを認識する。

さらに、安全制御部１５ｂは、カウンタＮが２であり、かつ、応答信号が第四オフ継続時間ｔｍ４を含んでいる場合（ステップＳ２０６，２０８，２２２，２２６にてそれぞれ「ＮＯ」、「ＹＥＳ」、「ＮＯ」、「ＹＥＳ」と判定する）、カウンタＮを０に設定する（ステップＳ２２８）。カウンタＮが待機モードを示す０に設定されたため、安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの運転モードが待機モードであることを認識する。また、安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの運転モードが発電モードから待機モードに移行したことを認識する。

さらに、安全制御部１５ｂは、カウンタＮが３であり、かつ、応答信号が第四オフ継続時間ｔｍ４を含んでいる場合（ステップＳ２０６，２２６にてそれぞれ「ＹＥＳ」と判定する）、カウンタＮを０に設定する（ステップＳ２２８）。カウンタＮが待機モードを示す０に設定されたため、安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの運転モードが待機モードであることを認識する。また、安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの運転モードが停止モードから待機モードに移行したことを認識する。

上述したように、暖機運転モードや発電運転モード中に系統電源１６ａが停電した場合、燃料電池システムを停止運転なしで即時に燃料遮断弁１１ａ１を開状態とする場合（シャットダウン）、カウンタＮは０に設定される。

説明を暖機運転に戻す。図３に示すステップＳ１０６において、メイン制御部１５ａは、燃料電池システムの運転モードを待機モードから暖機モードに移行させるため、燃料遮断弁１１ａ１を開く旨の指令を安全制御部１５ｂに送信する。安全制御部１５ｂは、この指令を受けて燃料遮断弁１１ａ１に制御信号を送信する。制御信号の内容は、開指令、および開状態とする前に閉状態を継続維持するオフ継続時間が含まれている。このオフ継続時間は、暖機モードに移行させるための第一オフ継続時間ｔｍ１である。さらに、安全制御部１５ｂは、燃料遮断弁１１ａ１からの応答信号を受信する。この応答信号は、制御信号に含まれていたオフ継続時間すなわち第一オフ継続時間ｔｍ１が少なくとも含まれている。
すなわち、ステップＳ１０６においては、安全制御部１５ｂの開指令によって、燃料遮断弁１１ａ１が開状態となるため、蒸発部３２への改質用原料の供給が可能となる。

ステップＳ１０８において、安全制御部１５ｂは、燃料遮断弁１１ａ１からの応答信号に含まれているオフ継続時間の種類に基づいて運転モード種の認識を行う。具体的には、安全制御部１５ｂは、カウンタＮが０であり、かつ、応答信号（または制御信号）が第一オフ継続時間ｔｍ１を含んでいるため、上述したように、ステップＳ２０６，２０８，２１０にてそれぞれ「ＮＯ」と判定し、ステップＳ２１２にて「ＹＥＳ」と判定して、カウンタＮを１に設定する（ステップＳ２１４）。これにより、安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの運転モードが暖機モードであることを認識し、待機モードから暖機モードに移行したことを認識する。

ステップＳ１１０において、制御装置１５（メイン制御部１５ａ）は、原料ポンプ１１ａ６を制御して燃料（改質用原料）を所定流量Ｆ１にて供給する。ステップＳ１１２において、制御装置１５（メイン制御部１５ａ）は、着火ヒータ３６ａ１，３６ａ２を制御して燃焼部３６にて着火（点火）をする。

ステップＳ１１４において、制御装置１５（メイン制御部１５ａ）は、着火が成功したか否かを判定する。具体的には、メイン制御部１５ａは、第一および第二燃焼部温度センサ３６ｂ１，３６ｂ２によって検出された燃焼部３６の温度の変化量が所定量以上である場合に着火が成功したと判定し、前記変化量が所定量未満である場合に着火が失敗であると判定する。なお、メイン制御部１５ａは、安全制御部１５ｂが取得した燃焼部３６の温度を取得する。また、メイン制御部１５ａの代わりに、安全制御部１５ｂが、着火が成功したか否かの判定を行なうようにしてもよい。

着火が失敗した場合、制御装置１５は、プログラムをステップＳ１３４に進め、燃料遮断弁１１ａ１を閉じる。一方、着火が成功した場合、制御装置１５は、プログラムをステップＳ１１６に進める。

ステップＳ１１６において、制御装置１５（メイン制御部１５ａ）は、暖機運転が完了したか否かを判定する。具体的には、メイン制御部１５ａは、温度センサ３４ｄによって検出された燃料電池３４の温度（燃料電池温度Ｔｈ１）が所定温度Ｔｈ１ａ未満である場合に暖機運転は完了していないと判定し（ステップＳ１１６で「ＮＯ」）、燃料電池３４の温度Ｔｈ１が所定温度Ｔｈ１ａ以上である場合に暖機運転が完了したと判定する（ステップＳ１１６で「ＹＥＳ」）。

ステップＳ１１８において、メイン制御部１５ａは、燃料電池システムの運転モードを暖機モードから発電モードに移行させる旨の指令を安全制御部１５ｂに送信する。安全制御部１５ｂは、この指令を受けて燃料遮断弁１１ａ１に制御信号を送信する。制御信号の内容は、燃料遮断弁１１ａ１を一旦閉じた後再び開く旨の内容であり、開指令、および開状態とする前に閉状態を継続維持するオフ継続時間が含まれている。このオフ継続時間は、発電モードに移行させるための第二オフ継続時間ｔｍ２である。さらに、安全制御部１５ｂは、燃料遮断弁１１ａ１からの応答信号を受信する。この応答信号は、制御信号に含まれていたオフ継続時間すなわち第二オフ継続時間ｔｍ２が少なくとも含まれている。

ステップＳ１２０において、安全制御部１５ｂは、燃料遮断弁１１ａ１からの応答信号に含まれているオフ継続時間の種類に基づいて運転モード種の認識を行う。具体的には、安全制御部１５ｂは、カウンタＮが１であり、かつ、応答信号（または制御信号）が第二オフ継続時間ｔｍ２を含んでいるため、上述したように、ステップＳ２０６，２０８にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ２１０，２１８にて「ＹＥＳ」と判定して、カウンタＮを２に設定する（ステップＳ２２０）。これにより、安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの運転モードが発電モードであることを認識し、暖機モードから発電モードに移行したことを認識する。

制御装置１５（メイン制御部１５ａ）は、停止指示があるまで（ステップＳ１２４にて「ＹＥＳ」と判定するまで）、発電運転を行う（ステップＳ１２２）。具体的には、制御装置１５は、燃料電池３４の発電する電力が、外部電力負荷１６ｃの消費電力となるように補機（原料ポンプ１１ａ６、改質水ポンプ１１ｂ１、カソードエアブロワ１１ｃ１など）を制御して、改質ガスおよびカソードエアを燃料電池３４に供給する。停止指示は、ストップスイッチ（図示なし）が押されて発電運転が停止される場合、または運転計画にしたがって運転が停止される場合に出される指示である。

制御装置１５（メイン制御部１５ａ）は、停止指示があると（ステップＳ１２４にて「ＹＥＳ」と判定）、プログラムをステップＳ１２６以降に進めて、発電運転を終了し停止運転を行う。

ステップＳ１２６において、メイン制御部１５ａは、燃料電池システムの運転モードを発電モードから停止モードに移行させる旨の指令を安全制御部１５ｂに送信する。安全制御部１５ｂは、この指令を受けて燃料遮断弁１１ａ１に制御信号を送信する。制御信号の内容は、燃料遮断弁１１ａ１を一旦閉じた後再び開く旨の内容であり、開指令、および開状態とする前に閉状態を継続維持するオフ継続時間が含まれている。このオフ継続時間は、停止モードに移行させるための第三オフ継続時間ｔｍ３である。さらに、安全制御部１５ｂは、燃料遮断弁１１ａ１からの応答信号を受信する。この応答信号は、制御信号に含まれていたオフ継続時間すなわち第三オフ継続時間ｔｍ３が少なくとも含まれている。

ステップＳ１２８において、安全制御部１５ｂは、燃料遮断弁１１ａ１からの応答信号に含まれているオフ継続時間の種類に基づいて運転モード種の認識を行う。具体的には、安全制御部１５ｂは、カウンタＮが２であり、かつ、応答信号（または制御信号）が第三オフ継続時間ｔｍ３を含んでいるため、上述したように、ステップＳ２０６，２０８，２２２にてそれぞれ「ＮＯ」、「ＹＥＳ」、「ＹＥＳ」と判定して、カウンタＮを３に設定する（ステップＳ２２４）。これにより、安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの運転モードが停止モードであることを認識し、発電モードから停止モードに移行したことを認識する。

ステップＳ１３０において、制御装置１５（メイン制御部１５ａ）は、停止運転を行う。具体的には、制御装置１５は、蒸発部３２への改質用原料の供給量を減少させて燃焼部３６での燃焼を停止する。これにより、燃焼部３６の温度および燃料電池３４の温度が低下する。なお、カソードエアの供給量は、発電モード時と比較して増大させてもよい。

ステップＳ１３２において、制御装置１５（メイン制御部１５ａ）は、燃料電池温度Ｔｈ１が所定温度Ｔｈ１ｂ（所定温度Ｔｈ１ａより低温度である）以下となった場合、停止運転が完了したと判定する。制御装置１５は、燃料電池温度Ｔｈ１が所定温度Ｔｈ１ｂより高い場合には、ステップＳ１３２にて「ＮＯ」の判定を繰り返し、燃料電池温度Ｔｈ１が所定温度Ｔｈ１ｂ以下となった場合には、ステップＳ１３２にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ１３４に進める。

停止運転が完了したと判定した場合には、メイン制御部１５ａは、ステップＳ１３４において、燃料電池システムの運転モードを停止モードから待機モードに移行させる旨の指令を安全制御部１５ｂに送信する。安全制御部１５ｂは、この指令を受けて燃料遮断弁１１ａ１に制御信号を送信する。制御信号の内容は、燃料遮断弁１１ａ１を閉じる旨の内容であり、閉指令、および閉状態を最低限継続維持するオフ継続時間が含まれている。このオフ継続時間は、待機モードに移行させるための第四オフ継続時間ｔｍ４である。さらに、安全制御部１５ｂは、燃料遮断弁１１ａ１からの応答信号を受信する。この応答信号は、制御信号に含まれていたオフ継続時間すなわち第四オフ継続時間ｔｍ４が少なくとも含まれている。
すなわち、ステップＳ１３４においては、安全制御部１５ｂの閉指令によって、燃料遮断弁１１ａ１が閉状態となるため、蒸発部３２への改質用原料の供給が停止される。

安全制御部１５ｂは、燃料遮断弁１１ａ１を閉じた時点から第四オフ継続時間ｔｍ４だけ閉状態が継続した場合には、燃料遮断弁１１ａ１からの応答信号に含まれているオフ継続時間の種類に基づいて運転モード種の認識を行う（ステップＳ１３８）。具体的には、安全制御部１５ｂは、カウンタＮが３であり、かつ、応答信号（または制御信号）が第四オフ継続時間ｔｍ４を含んでいるため、上述したように、ステップＳ２０６，２２６にてそれぞれ「ＹＥＳ」と判定して、カウンタＮを０に設定する（ステップＳ２２８）。これにより、安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの運転モードが待機モードであることを認識し、停止モードから待機モードに移行したことを認識する。
制御装置１５は、ステップＳ１４０において、カソードエアの供給を停止する。待機運転は、燃料電池システムの発電停止状態（すなわち、起動運転、発電運転、停止運転のいずれの運転中でない状態である。）であり、発電指示（スタートスイッチのオンなど）を待っている状態のことである。

さらに、図５に示すタイムチャートを参照して燃料電池システムの作動を説明する。
時刻ｔ１において、待機モード中の燃料電池システムに対して起動指示があると、カソードエアの供給が開始され（ステップＳ１０４）、燃料遮断弁１１ａ１が開状態とされ（ステップＳ１０６）、燃料（改質用原料）の供給が開始され（ステップＳ１１０）、燃焼部３６の着火が行われる（ステップＳ１１２）。このとき、安全制御部１５ｂから燃料遮断弁１１ａ１に出力される制御信号、および燃料遮断弁１１ａ１から安全制御部１５ｂに出力される応答信号には、第一オフ継続時間ｔｍ１が含まれている（ステップＳ１０６）。よって、制御装置１５（安全制御部１５ｂ）は、燃料電池システムの運転モード種は暖機モードである旨の認識をする（ステップＳ１０８）。

燃焼部３６が着火すると、燃料電池温度Ｔｈ１および燃焼部温度Ｔｈ２が上昇する。時刻ｔ２において、燃料電池温度Ｔｈ１が所定温度Ｔｈ１ａに達すると（ステップＳ１１６にて「ＹＥＳ」と判定）、暖機運転が終了され、発電運転が開始される（ステップＳ１２２）。このとき、安全制御部１５ｂから燃料遮断弁１１ａ１に出力される制御信号、および燃料遮断弁１１ａ１から安全制御部１５ｂに出力される応答信号には、第二オフ継続時間ｔｍ２が含まれている（ステップＳ１１８）。応答信号は、時刻ｔ２から第二オフ継続時間ｔｍ２が経過した時点（時刻ｔ３）に、燃料遮断弁１１ａ１から安全制御部１５ｂに出力される。よって、時刻ｔ３において、制御装置１５（安全制御部１５ｂ）は、燃料電池システムの運転モード種は発電モードである旨の認識をする（ステップＳ１２０）。

時刻ｔ４において、発電モード中の燃料電池システムに対して停止指示があると、停止運転が開始される（ステップＳ１３０）。このとき、安全制御部１５ｂから燃料遮断弁１１ａ１に出力される制御信号、および燃料遮断弁１１ａ１から安全制御部１５ｂに出力される応答信号には、第三オフ継続時間ｔｍ３が含まれている（ステップＳ１２６）。応答信号は、時刻ｔ４から第三オフ継続時間ｔｍ３が経過した時点（時刻ｔ５）に、燃料遮断弁１１ａ１から安全制御部１５ｂに出力される。よって、時刻ｔ５において、制御装置１５（安全制御部１５ｂ）は、燃料電池システムの運転モード種は停止モードである旨の認識をする（ステップＳ１３０）。

燃焼部３６の燃焼が停止されると、燃料電池温度Ｔｈ１および燃焼部温度Ｔｈ２が下降する。時刻ｔ６において、燃料電池温度Ｔｈ１が所定温度Ｔｈ１ｂに達する（以下となる）と（ステップＳ１３２にて「ＹＥＳ」と判定）、停止運転が終了され、燃料電池システムは待機モードになる。このとき、安全制御部１５ｂから燃料遮断弁１１ａ１に出力される制御信号、および燃料遮断弁１１ａ１から安全制御部１５ｂに出力される応答信号には、第四オフ継続時間ｔｍ４が含まれている（ステップＳ１３４）。応答信号は、時刻ｔ６から第四オフ継続時間ｔｍ４が経過した時点（時刻ｔ７）に、燃料遮断弁１１ａ１から安全制御部１５ｂに出力される。よって、時刻ｔ７において、制御装置１５（安全制御部１５ｂ）は、燃料電池システムの運転モード種は停止モードである旨の認識をする（ステップＳ１３８）。

なお、図３および図５に記載されている、「待機」、「暖機」、「発電」、および「停止」は、待機モード、暖機モード、発電モードおよび停止モードをそれぞれ示し、安全制御部１５ｂが認識している運転モード種を示している。

なお、認識する際に、応答信号を待って認識を行っていたが、制御信号を出力する際（応答信号を受信した時点でもよい）に認識を行うようにしてもよい。この場合、オフ継続時間の経過を待たずに認識することができる（例えば、発電モードの認識は時刻ｔ３でなく時刻ｔ２にすることができる）。

なお、安全制御部１５ｂは、燃焼部温度Ｔｈ２に基づいて発電モードであるか否かの確認を追加するようにしてもよい。例えば、燃焼部温度Ｔｈ２が所定判定温度以上である場合には、発電モードであると判定するようにすればよい。これにより、燃料電池システムを冗長設計とすることができる。

また、上述したステップＳ１１８，１２６の処理に関して、オフ継続時間だけ、改質用原料の供給が行われないため、その不足分を供給再開後増大させて補充するようにしてもよい。
また、上述したステップＳ１１８，１２６の処理において、圧力センサ１１ａ４の検出結果を使用して、改質用原料供給管１１ａの改質用原料の残存量（圧力）を監視するようにしてもよい。すなわち、オフ継続時間中に改質用原料供給管１１ａの圧力が０になるのを抑制することができる。具体的には、原料ポンプ１１ａ６の駆動により、改質用原料供給管１１ａの圧力が低下するが、所定値（正圧である）以下となった場合に燃料遮断弁１１ａ１を開くようにすればよい。これにより、改質用原料供給管１１ａに着実に燃料がある状態で燃料遮断弁１１ａ１を開くので、配管内の燃料がなくなり所定の燃料流量が供給できなくなることを確実に抑制することが可能となる。

上述した実施形態から明らかなように、本実施形態に係る燃料電池システムは、燃料電池３４と、燃料電池３４を発電させるために使用される複数の補機と、を備えた燃料電池システムである。燃料電池システムの制御装置１５は、燃料電池システムを統括して制御するとともに、燃料電池システムの複数の運転モードのうちいずれの運転モード種であるかを認識可能であるメイン制御部１５ａと、複数の補機のうち第一燃料遮断弁１１ａ１ａ（第一補機）に制御信号を出力するとともに第一燃料遮断弁１１ａ１ａから制御信号に対する応答信号を入力し、応答信号に基づいて燃料電池システムの運転モード種を認識可能である第一安全制御部１５ｂ１と、複数の補機のうち第二燃料遮断弁１１ａ１ｂ（第二補機）に制御信号を出力するとともに第二燃料遮断弁１１ａ１ｂから制御信号に対する応答信号を入力し、応答信号に基づいて燃料電池システムの運転モード種を認識可能である第二安全制御部１５ｂ２と、を備えている。

これによれば、メイン制御部１５ａ、第一安全制御部１５ｂ１および第二安全制御部１５ｂ２のいずれもが、燃料電池システムの運転モード種を認識することができる。よって、仮にメイン制御部１５ａが運転モード種の認識を誤って行なった場合でも、第一および第二安全制御部１５ｂが運転モード種の認識を行なうことができる。その結果、燃料電池システムは全体として運転モード種の認識を正しく行なうことができる。

また、第一および第二安全制御部１５ｂは、信頼性の高い安全制御部１５ｂが信頼性の高い補機である燃料遮断弁１１ａ１からの応答信号に基づいて燃料電池システムの運転モード種の認識をする。よって、燃料電池システムの運転モード種の認識を安定的に行なうことができる。

また、上述した実施形態において、燃料電池システムの運転モードが待機モード→暖機モード→発電モード→停止モード→待機モードの一連の作動である場合には、ステップＳ１０８，１２０，１２８，１３８の処理において、第一および第二安全制御部１５ｂは、第一および第二補機からの各応答信号の回数に基づいて運転モード種の認識をそれぞれ行うようにしてもよい。すなわち、安全制御部１５ｂは、待機モードを基準にして、起動されて以降、応答信号が１回の場合に、カウンタＮを１に設定し（ステップＳ１０８）、応答信号が２回の場合に、カウンタＮを２に設定し（ステップＳ１２０）、応答信号が３回の場合に、カウンタＮを３に設定し（ステップＳ１２８）、応答信号が４回の場合に、カウンタＮを０に設定する（ステップＳ１３８）。
これによれば、第一および第二補機として信頼性の高い部品（燃料遮断弁１１ａ１）を選定した場合、第一および第二安全制御部１５ｂは、信頼性の高い部品からの応答信号に基づいて運転モード種の認識を行なうことができる。よって、簡単な構成で確実に認識を行なうことができる。

また、応答信号は、補機の作動内容（例えばオフ継続時間）も含まれており、補機の作動内容は、一の運転モード種から他の運転モード種に移行をする毎に異なる値に設定されており、第一および第二安全制御部１５ｂは、補機からの応答信号に含まれている補機の作動内容に基づいて運転モード種の認識をそれぞれ行う。
これによれば、第一および第二安全制御部１５ｂは、補機からの応答信号に含まれている補機の作動内容に基づいて運転モード種の認識を行うことができる。よって、簡単な構成で確実に認識を行なうことができる。

また、燃料電池システムは、燃料電池３４に燃料を供給する改質用原料供給管１１ａ（燃料供給管）と、改質用原料供給管１１ａにそれぞれ設けられ、改質用原料供給管１１ａを開閉する第一および第二燃料遮断弁１１ａ１ａ，１１ａ１ｂと、をさらに備え、第一および第二補機は、第一および第二燃料遮断弁１１ａ１ａ，１１ａ１ｂである。
これによれば、一般的に信頼性の高い燃料遮断弁１１ａ１を第一および第二補機に選定することにより、既存の構成を利用して、上述した実施形態に係る作用効果を得ることができる。

さらに、燃料電池システムの異常判定について図６を参照して説明する。異常判定を行うための条件（異常判定条件）が、上述したように認識された運転モード種に応じて設定される。安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの異常判定対象（例えば燃焼部３６）が異常であるか否かの異常判定を、異常判定条件を満たすか否かの判定により行う異常判定部（ステップＳ３０８−３１０，ステップＳ３１４−３１６）と、認識した運転モード種に応じて異常判定部の異常判定条件を設定する判定条件設定部（ステップＳ３０４，３０６，３１２）と、を備えている。

具体的には、最初に、安全制御部１５ｂは、ステップＳ３０２において、燃焼部温度センサ３６ｂによって検出される燃焼部温度Ｔｈ２を取得する。
次に、安全制御部１５ｂは、運転モード種に応じて異常判定条件を設定する。すなわち、安全制御部１５ｂは、ステップＳ３０４において、上述したように認識した運転モード種（カウンタＮ）に基づいて、燃料電池システムの運転モード種が暖機モード・発電モードであるか、または停止モードであるか否かを判定する。

運転モード種が暖機・発電モードである場合、安全制御部１５ｂは、先に取得した燃焼部温度Ｔｈ２が判定値Ｔｈ２ａ（例えば４００℃）以下である場合、燃焼部３６が異常である旨の判定（ステップＳ３０８）をし、燃焼部温度Ｔｈ２が判定値Ｔｈ２ａより大きい場合、燃焼部３６が正常である旨の判定（ステップＳ３１０）をする。すなわち、運転モード種が暖機・発電モードである場合の異常判定条件は、燃焼部温度Ｔｈ２が判定値Ｔｈ２ａ以下であることである。

一方、運転モード種が停止モードである場合、安全制御部１５ｂは、先に取得した燃焼部温度Ｔｈ２が判定値Ｔｈ２ａ以下である場合、燃焼部３６が正常である旨の判定（ステップＳ３１４）をし、燃焼部温度Ｔｈ２が判定値Ｔｈ２ａより大きい場合、燃焼部３６が異常である旨の判定（ステップＳ３１６）をする。すなわち、運転モード種が停止モードである場合の異常判定条件は、燃焼部温度Ｔｈ２が判定値Ｔｈ２ａより大きいことである。

ステップＳ３０６において、安全制御部１５ｂは、先に取得した燃焼部温度Ｔｈ２が判定値Ｔｈ２ａ以下であるか否かを判定する。安全制御部１５ｂは、燃焼部温度Ｔｈ２が判定値Ｔｈ２ａ以下である場合には、プログラムをステップＳ３０８に進め、燃焼部温度Ｔｈ２が判定値Ｔｈ２ａより大きい場合、プログラムをステップＳ３１０に進める。

なお、ステップＳ３１２において、安全制御部１５ｂは、先に取得した燃焼部温度Ｔｈ２が判定値Ｔｈ２ａ以下であるか否かを判定する。安全制御部１５ｂは、燃焼部温度Ｔｈ２が判定値Ｔｈ２ａ以下である場合には、プログラムをステップＳ３１４に進め、燃焼部温度Ｔｈ２が判定値Ｔｈ２ａより大きい場合、プログラムをステップＳ３１６に進める。

このように、第一および第二安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの異常判定対象（例えば、燃焼部３６）が異常であるか否かの異常判定を、異常判定条件を満たすか否かの判定により行う異常判定部（ステップＳ３０８−３１０，ステップＳ３１４−３１６）と、認識した運転モード種に応じて異常判定部の異常判定条件を設定する判定条件設定部（ステップＳ３０４，３０６，３１２）と、をさらにそれぞれ備えている。
これによれば、第一および第二安全制御部１５ｂは、燃料電池システムの異常判定対象が異常であるか否かの異常判定を、認識した運転モード種に応じて設定される異常判定条件により行なう。よって、運転モード種にかかわらず、燃料電池システムの異常判定を正しく行なうことができる。

なお、前述した実施形態においては、異常判定対象を燃焼部３６としたが、これに限定されず、異常判定対象を他のもの、例えば燃料電池３４としてもよい。また、運転モード種が停止モードである場合、安全制御部１５ｂは、燃料遮断弁１１ａ１を閉じた時点から所定時間の間、燃焼部異常判定を禁止する（マスクする）ようにしてもよい。所定時間は、燃料遮断弁１１ａ１を閉じた時点から燃焼部温度Ｔｈ２がある程度降下する時間に設定されるのが好ましい。これにより、停止運転開始直後の燃焼部温度Ｔｈ２が比較的高い場合、誤判定を抑制することができる。

また、上述した各実施形態においては、燃料遮断弁１１ａ１に代えて、信頼性のある他の部品を使用するようにしてもよい。例えば、信頼性のある他の部品としては、第一および第二燃焼部温度センサ３６ｂ１，３６ｂ２でもよい。このとき、安全制御部１５ｂは、第一燃焼部温度センサ３６ｂ１（または第二燃焼部温度センサ３６ｂ２）に制御信号を出力するとともに第一燃焼部温度センサ３６ｂ１（または第二燃焼部温度センサ３６ｂ２）から制御信号に対する応答信号を入力するようにすればよい。

１０…発電ユニット、１１…燃料電池モジュール、１１ａ…改質用原料供給管（燃料供給管）、１１ａ１…燃料遮断弁（補機）、１１ａ１ａ…第一燃料遮断弁（補機）、１１ａ１ｂ…第二燃料遮断弁（補機）、１２…熱交換器、１３…インバータ装置、１４…水タンク、１５…制御装置、１５ａ…メイン制御部、１５ｂ…安全制御部（異常判定部、判定条件設定部）、１５ｂ１…第一安全制御部、１５ｂ２…第二安全制御部。

Claims (5)

1. 燃料電池と、前記燃料電池を発電させるために使用される複数の補機と、を備えた燃料電池システムであって、
   前記燃料電池システムを統括して制御するとともに、前記燃料電池システムの複数の運転モードのうちいずれの運転モード種であるかを認識可能であるメイン制御部と、
   前記複数の補機のうち第一補機に制御信号を出力するとともに前記第一補機から前記制御信号に対する応答信号を入力し、前記応答信号に基づいて前記燃料電池システムの前記運転モード種を認識可能である第一安全制御部と、
   前記複数の補機のうち第二補機に制御信号を出力するとともに前記第二補機から前記制御信号に対する応答信号を入力し、前記応答信号に基づいて前記燃料電池システムの前記運転モード種を認識可能である第二安全制御部と、
   を備えている燃料電池システム。
2. 前記第一および第二安全制御部は、
   前記燃料電池システムの異常判定対象が異常であるか否かの異常判定を、異常判定条件を満たすか否かの判定により行う異常判定部と、
   認識した前記運転モード種に応じて前記異常判定部の前記異常判定条件を設定する判定条件設定部と、をさらにそれぞれ備えている請求項１記載の燃料電池システム。
3. 前記第一および第二安全制御部は、
   前記第一および第二補機からの前記各応答信号の回数に基づいて前記運転モード種の認識をそれぞれ行う請求項１または請求項２記載の燃料電池システム。
4. 前記応答信号は、前記補機の作動内容も含まれており、前記補機の前記作動内容は、一の運転モード種から他の運転モード種に移行をする毎に異なる値に設定されており、
   前記第一および第二安全制御部は、
   前記補機からの前記応答信号に含まれている前記補機の前記作動内容に基づいて前記運転モード種の認識をそれぞれ行う請求項１または請求項２記載の燃料電池システム。
5. 前記燃料電池システムは、
   前記燃料電池に燃料を供給する燃料供給管と、
   前記燃料供給管にそれぞれ設けられ、前記燃料供給管を開閉する第一および第二燃料遮断弁と、をさらに備え、
   前記第一および第二補機は、前記第一および第二燃料遮断弁である請求項１乃至請求項４の何れか一項記載の燃料電池システム。

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