JP6492485B2 - 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。燃料電池システムは、特許文献１の図１に示すように、燃料電池７、燃料電池７を収納するパッケージ３３、パッケージ３３内のガス濃度を検知するガス検知センサ３４を備えている。燃料電池７の燃料に含まれる水素、メタンおよび一酸化炭素等のガスは、空気より軽いため、これらのガスがパッケージ３３内にて漏れた場合、これらのガスがパッケージ３３内の上部に留まる。ここで、パッケージ３３内の上部には、ガス検知センサ３４が配設されている。よって、ガス検知センサ３４により、これらのガスがパッケージ３３内にて漏れたことを的確に検知することができる。

特開２００３−２２９１４８号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の燃料電池システムにおいて、燃料電池７の燃料の原料に液化石油ガス（ＬＰガス）を使用する場合がある。ＬＰガスがパッケージ３３内にて漏れ出した場合、ＬＰガスは、空気より重いため、パッケージ３３内の底部に溜まる。ガス検知センサ３４は、パッケージ３３の上部に配設されているため、ガス検知センサ３４によってＬＰガスの漏れを検出することができない。また、このような場合に、ＬＰガスの漏れを検出するため、パッケージ３３内の下方にガス検知センサを追加して配設することは、燃料電池システムのコスト面に影響を及ぼす。
そこで、本発明は、上述した課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、空気より比重の大きい燃料の原料を燃料電池システムに使用する場合においても、燃料および燃料の原料の漏れの確実な検出することを目的とする。

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は、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、前記燃料電池を少なくとも収納し、外部から内部に空気を吸入する吸気部および前記内部のガスを前記外部に排出する排気部を備えた筐体と、前記筐体内に前記吸気部から前記空気を吸入し、前記排気部から前記筐体内の前記ガスを排出する換気を行う換気装置と、前記筐体内に配設され、前記空気より比重の小さい可燃性ガスである第一ガスおよび前記空気より比重の大きい可燃性ガスである第二ガスを検出する一つのガス検出装置と、前記換気装置を少なくとも制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、前記ガス検出装置は、前記換気装置が駆動する前は前記第一ガスおよび前記第二ガスの一方を検出し、前記換気装置が駆動した後は前記第一ガスおよび前記第二ガスの他方を検出する。
上記の課題を解決するため、請求項２に係る燃料電池システムは、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、前記燃料電池を少なくとも収納し、外部から内部に空気を吸入する吸気部および前記内部のガスを前記外部に排出する排気部を備えた筐体と、前記筐体内に前記吸気部から前記空気を吸入し、前記排気部から前記筐体内の前記ガスを排出する換気を行う換気装置と、前記筐体内に配設され、一つの検知素子によって、前記空気より比重の小さい可燃性ガスである第一ガスおよび前記空気より比重の大きい可燃性ガスである第二ガスを検出する一つのガス検出装置と、前記換気装置を少なくとも制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、前記筐体は、前記ガス検出装置が前記第一ガスを検出可能な領域である第一領域と、前記ガス検出装置が前記第二ガスを検出可能な領域である第二領域と、を有し、前記ガス検出装置は、前記第一領域および前記第二領域のうちいずれか一つに配設され、前記制御装置は、前記筐体内において前記ガス検出装置が配設されていない領域に存在している前記第一ガスおよび前記第二ガスの少なくとも何れか一方が、前記ガス検出装置に到達する流れを生じさせる前記換気装置の所定駆動量以上である確認駆動量に、前記換気装置の駆動量の調整を行う調整部と、前記調整部によって前記換気装置の前記駆動量が前記確認駆動量に調整された場合、前記ガス検出装置によって前記第一ガスおよび前記第二ガスが検出されるか否かの確認を行う確認部と、を備えた。
上記の課題を解決するため、請求項３に係る燃料電池システムは、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、前記燃料電池を少なくとも収納し、外部から内部に空気を吸入する吸気部および前記内部のガスを前記外部に排出する排気部を備えた筐体と、前記筐体内に前記吸気部から前記空気を吸入し、前記排気部から前記筐体内の前記ガスを排出する換気を行う換気装置と、前記筐体内に配設され、前記空気より比重の小さい可燃性ガスである第一ガスおよび前記空気より比重の大きい可燃性ガスである第二ガスを検出する一つのガス検出装置と、前記換気装置を少なくとも制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、前記筐体は、前記換気装置が駆動する前の状態で、前記ガス検出装置が前記第一ガスを検出可能な領域である第一領域と、前記ガス検出装置が前記第二ガスを検出可能な領域である第二領域と、前記第一領域と前記第二領域との間の第三領域と、を有し、前記ガス検出装置は、前記第一領域、前記第二領域および前記第三領域のうちいずれか一つに配設され、前記制御装置は、前記筐体内において前記ガス検出装置が配設されていない領域に存在している前記第一ガスおよび前記第二ガスの少なくとも何れか一方が、前記ガス検出装置に到達する流れを生じさせる前記換気装置の所定駆動量以上である確認駆動量に、前記換気装置の駆動量の調整を行う調整部と、前記調整部によって前記換気装置の前記駆動量が前記確認駆動量に調整された場合、前記ガス検出装置によって前記第一ガスおよび前記第二ガスが検出されるか否かの確認を行う確認部と、を備えた。
上記の課題を解決するため、請求項４に係る燃料電池システムは、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、前記燃料電池を少なくとも収納し、外部から内部に空気を吸入する吸気部および前記内部のガスを前記外部に排出する排気部を備えた筐体と、前記筐体内に前記吸気部から前記空気を吸入し、前記排気部から前記筐体内の前記ガスを排出する換気を行う換気装置と、前記筐体内に配設され、前記空気より比重の小さい可燃性ガスである第一ガスおよび前記空気より比重の大きい可燃性ガスである第二ガスを検出する一つのガス検出装置と、前記換気装置を少なくとも制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、前記筐体は、前記筐体内が無風状態である場合、前記ガス検出装置が前記第一ガスを検出可能な領域である第一領域と、前記ガス検出装置が前記第二ガスを検出可能な領域である第二領域と、前記第一領域と前記第二領域との間の第三領域と、を有し、前記ガス検出装置は、前記第一領域、前記第二領域および前記第三領域のうちいずれか一つに配設され、前記制御装置は、前記筐体内において前記ガス検出装置が配設されていない領域に滞留している前記第一ガスおよび前記第二ガスの少なくとも何れか一方が、前記ガス検出装置に到達する流れを生じさせる前記換気装置の所定駆動量以上である確認駆動量に、前記換気装置の駆動量の調整を行う調整部と、前記調整部によって前記換気装置の前記駆動量が前記確認駆動量に調整された場合、前記ガス検出装置によって前記第一ガスおよび前記第二ガスが検出されるか否かの確認を行う確認部と、を備えた。

これによれば、制御装置の調整部によって、換気装置が確認駆動量にて駆動された場合、ガス検出装置の位置に関わらず、第一領域に滞留する空気より比重の小さい第一ガスおよび第二領域に滞留する空気より比重の大きい第二ガスの両方が換気によって生じる流れに乗ってガス検出装置に到達する。その結果、空気より比重の大きいガスが含まれている燃料の原料を燃料電池システムに使用する場合においても、１つのガス検出装置により筐体内の燃料および燃料の原料の漏れを確実に検出することができる。

本発明による燃料電池システムの一実施形態を示す概要図である。 図１に示すガス検出装置の構成を示す概要図である。 図１に示すガス検出装置の出力値とガスの濃度との関係を示す図である。 図１に示す制御装置にて筐体内の換気が行われる場合における筐体内の温度と換気装置に対する制御指令値との関係を表した図である。 図１に示す制御装置にて実行される制御プログラム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第二実施形態における制御プログラム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各実施形態の第一変形例における換気によって生じる流れを表した図である。 本発明による燃料電池システムの各実施形態の第二変形例における換気によって生じる流れを表した図である。 本発明による燃料電池システムの各実施形態の第三変形例における換気によって生じる流れを表した図である。

以下、本発明による燃料電池システムの第一実施形態について説明する。なお、本明細書においては説明の便宜上、図１における上側および下側をそれぞれ燃料電池システムの上方および下方とし、左側および右側を左方および右方として説明する。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（３０）、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。

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の他端が接続されている。改質用原料供給管１１ａは、原料ポンプ１１ａ１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。

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を通り外部に排出される。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。なお、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。

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、液化石油ガス（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ＬＰガスにて説明する。ＬＰガスは、主として空気より比重が大きいプロパンを含有している。また、ＬＰガスは、プロパンのほかに、ブタン等を含有している。

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、後述する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ＬＰ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、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）とが燃焼されて蒸発部３２および改質部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燃焼ガス（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、筐体１０ａの左側壁１０ａ１の下部には、外部から筐体１０ａ内に空気を吸入すする吸気部１０ｂが配設されている。筐体１０ａの右側壁１０ａ２の上部には、筐体１０ａ内のガスを外部に排出する排気部１０ｃが配設されている。筐体１０ａ内のガスは、吸気部１０ｂから吸入した空気や、各供給管１１ａ，３８に異常があった場合、各供給管１１ａ，３８から流出した改質用原料（ＬＰガス）および改質ガス（水素等）である。

排気部１０ｃには、換気ファン（特許請求の範囲の換気装置に相当）４１が設けられている。換気ファン４１は、筐体１０ａ内のガスを外部に送出するものである。筐体１０ａ内の換気を行うために、換気ファン４１が駆動されると、外部の空気が吸気部１０ｂから筐体１０ａ内に吸入され、筐体１０ａ内にて下部から上部へ筐体１０ａ内のガスの流れＦが生じる（一点破線の矢印にて示す）。そして、筐体１０ａ内のガスが排気部１０ｃから外部へ排出される。

また、筐体１０ａは、筐体１０ａ内の上部に第一滞留部１０ｄ（特許請求の範囲の第一領域に相当）および筐体１０ａ内の下部に第二滞留部１０ｅ（特許請求の範囲の第二領域に相当）、および、第一滞留部１０ｄと第二滞留部１０ｅとの間の中間領域１０ｆ（特許請求の範囲の第三領域に相当）を有している。第一滞留部１０ｄは、筐体１０ａ内が無風状態において空気の比重より比重の小さい可燃性ガスである第一ガスが滞留する筐体１０ａ内の部位である。第一ガスは、例えば水素、メタンである。第二滞留部１０ｅは、筐体１０ａ内が無風状態において空気の比重より比重の大きい可燃性ガスである第二ガスが滞留する筐体１０ａ内の部位である。第二ガスは、例えばＬＰガスの成分であるプロパンである。ここで、第一ガスおよび第二ガスは、筐体１０ａ内において、燃料電池モジュール３０や水タンク１４等の筐体１０ａ内に収納された部材（以下、収納部材とする。）が占める空間以外の空間に滞留する。また、筐体１０ａ内の収納部材が配設された空間以外の空間は、換気ファン４１による換気に伴う流れＦが生じ得る。すなわち、第一滞留部１０ｄは、換気ファン４１による換気に伴う流れＦが生じる筐体１０ａ内の上部に在る。また、第二滞留部１０ｅは、換気ファン４１による換気に伴う流れＦが生じる筐体１０ａ内の下部に在る。

また、燃料電池システムは、温度センサ４２およびガス検出装置４３をさらに備えている。温度センサ４２は、筐体１０ａ内に配設され、筐体１０ａ内のガスの温度Ｔｈを検出するものである。温度センサ４２は、制御装置１５と電気的に接続されている。温度センサ４２の検出結果は、制御装置１５に送信されるようになっている。
ガス検出装置４３は、第一滞留部１０ｄ、第二滞留部１０ｅおよび中間領域１０ｆのいずれか一つに配設されている。本実施形態において、ガス検出装置４３は、筐体１０ａ内の上部に在る第一滞留部１０ｄに配設されている。第一滞留部１０ｄは、筐体１０ａ内が無風状態である場合、ガス検出装置４３が第一ガスを検出可能な領域（第一領域）である。また、ガス検出装置４３は、第一ガスおよび第二ガスを検出する。具体的には、ガス検出装置４３は、水素、メタンおよびプロパンを検出する。より具体的には、ガス検出装置４３は、水素、メタンおよびプロパンの濃度Ｎを検出する。ガス検出装置４３は、例えば、接触燃焼式センサや、半導体式センサである。本実施形態において、ガス検出装置４３は、接触燃焼式センサである。

ガス検出装置４３は、図２に示すように、通電により加熱するコイル４３ａと、コイル４３ａの周囲に配設され、各ガスに対して活性を示す触媒Ｃを有する検知素子４３ｂと、を備え、コイル４３ａによって加熱された検知素子４３ｂの表面にて各ガスが燃焼することにより、ガスの濃度Ｎを検出する。検知素子４３ｂは、具体的には、触媒Ｃを例えばアルミナなどの担体とともに焼結させたものである。また、一般的に、接触燃焼式センサの検知対象ガスは、可燃性ガスである。本実施形態において、検知対象ガスである可燃性ガスは、水素、メタンおよびプロパンである。

ガス検出装置４３は、その検出結果を制御装置１５に送信するようになっている。具体的には、はじめに、コイル４３ａが通電されることにより、検知素子４３ｂが、触媒Ｃの活性温度（例えば４００℃）に加熱される。そして、各ガスが、検知素子４３ｂの表面で燃焼することにより、検知素子４３ｂの温度が上昇する。このとき、検知素子４３ｂの温度が、各ガスの濃度Ｎに応じて変化する。この検知素子４３ｂの温度に応じて、コイル４３ａの温度が変化するため、コイル４３ａの抵抗値が変化する。コイル４３ａの抵抗値は、例えばブリッジ回路によって電圧値として取り出され、ガス検出装置４３の出力値Ｖとして制御装置１５に送信されている。各ガスの濃度Ｎと出力値Ｖとの相関関係は、図３に示すように、濃度Ｎが高いほど、出力値Ｖが高くなるようになっている。なお、水素およびメタンの濃度Ｎと出力値Ｖとの相関関係は、比較的近い相関関係を有している。

次に、上述した燃料電池システムの基本的動作の一例について説明する。制御装置１５は、スタートスイッチ（図示なし）が押されて運転が開始される場合、または計画運転にしたがって運転が開始される場合に、起動運転を開始する。

起動運転が開始されるときは、制御装置１５は、補機を作動させる。具体的には、制御装置１５は、ポンプ１１ａ１，１１ｂ１を作動させ、蒸発部３２に改質用原料および改質水（凝縮水）の供給を開始する。そして、燃焼部３６において、燃料電池３４から導出された改質用原料および改質ガスが着火ヒータ３６ａ１，３６ａ２によって着火される。改質部３３が所定温度（例えば、６００℃）以上となれば、起動運転が終了し、発電運転を開始する。発電運転中では、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。

このような発電運転中に、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は、制御装置１５は、燃料電池システムの停止運転（停止処理）を実施する。制御装置１５は、改質用原料および改質水の蒸発部３２への供給を停止し、改質ガスおよび空気の燃料電池３４への供給を停止する。残原料による燃料電池３４の発電が終了すれば、停止運転は終了する。

このような停止運転が終了すると、燃料電池システムは待機状態（待機時）となる。待機時は、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。）のことであり、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。

次に、制御装置１５が行う通常換気制御について説明する。通常換気制御は、燃料電池システムが起動運転中、発電運転中および停止運転中である場合、制御装置１５が、筐体１０ａ内の温度に基づいて筐体１０ａ内の換気が行われるように、換気ファン４１を駆動する制御である。換気ファン４１は、ＰＷＭ制御によって駆動されている。制御装置１５は、換気ファン４１の制御指令値をＰＷＭ制御のデューティ比（回転数；特許請求の範囲の駆動量に相当）Ｄにて、換気ファン４１のドライバ回路（図示なし）に出力する。換気ファン４１に出力されるデューティ比Ｄは、図４に示すように、温度センサ４２によって検出される温度Ｔｈに応じて定められている。具体的には、温度Ｔｈが高いほど、デューティ比Ｄが大きくなるように設定されている。これにより、換気ファン４１の駆動量が増加するほど、温度Ｔｈが下がるようになっている。さらに、デューティ比Ｄは、最小デューティ比Ｄｍｉｎと最大デューティ比Ｄｍａｘとの間にて設定される。最大デューティ比Ｄｍａｘは、例えば１００％に設定されている。

一方、最小デューティ比Ｄｍｉｎは、所定排出デューティ比Ｄｘよりも大きくなるように設定される。所定排出デューティ比Ｄｘは、制御装置１５による通常換気制御中に、例えば改質用原料または改質ガス（以下、改質ガス等とする。）が燃料電池モジュール１１から筐体１０ａ内に流出して、筐体１０ａ内のガスが改質ガス等の可燃性ガスを含む場合に、筐体１０ａ内のガスの濃度が可燃性を有する濃度に相当する換気量のうち最大換気量に相当するデューティ比Ｄである。換言すれば、所定排出デューティ比Ｄｘは、筐体１０ａ内のガスが改質ガス等の可燃性ガスを含む場合において着火源があったときに、筐体１０ａ内のガスが燃焼する程度の燃料濃度のうち最小燃料濃度となる流量に相当するデューティ比Ｄである。すなわち、筐体１０ａ内のガスが改質ガス等を含み、かつ、デューティ比Ｄが所定排出デューティ比Ｄｘ以下である場合、着火源があるときには、筐体１０ａ内の可燃性ガスが燃焼する。一方、デューティ比Ｄが所定排出デューティ比Ｄｘより大きい場合は、着火源があっても筐体１０ａ内の可燃性ガスは燃焼しない。

次に、上述した燃料電池システムおいて、制御装置１５がガス検出装置４３によって水素、メタンまたはプロパンが検出されるか否かの確認を行う制御について、図５に示すフローチャートに沿って説明する。はじめに、改質用原料（ＬＰガス）、改質ガスが筐体１０ａ内に流出していない場合について説明する。制御装置１５は、起動運転中、発電運転中および停止運転中に、図５に示すフローチャートを実行する。

制御装置１５は、ステップＳ１０２にて上述した通常換気制御を開始する。そして、制御装置１５は、ステップＳ１０４（第一確認部）にて、水素、メタンまたはプロパンが検出されるか否かの確認を行う。具体的には、制御装置１５は、ガス検出装置４３の出力値Ｖがしきい値Ｖｓより大きいか否かを判定する。しきい値Ｖｓは、水素、メタンおよびプロパンにおいて、各ガスの爆発下限界に相当する濃度に対して所定安全率（例えば４倍）以上の安全率が確保された濃度に相当する出力値Ｖに設定されている。図３に示すように、水素の爆発下限界に相当する濃度（一般的に、およそ４％）に所定安全率を考慮した濃度Ｎｈに相当する出力値Ｖｈ、メタンの爆発下限界に相当する濃度（一般的に、およそ５％）に所定安全率を考慮した濃度Ｎｍに相当する出力値Ｖｍ、および、プロパンの爆発下限界に相当する濃度（一般的に、およそ２．１％）に所定安全率を考慮した濃度Ｎｐに相当する出力値Ｖｐのうち、出力値Ｖｐが最も低い。そして、出力値Ｖｐをしきい値Ｖｓに設定する。このようにしきい値Ｖｓを設定することにより、しきい値Ｖｓに相当する各ガスの濃度Ｎは、各ガスの爆発下限界に相当する濃度に対して所定安全率以上の安全率が確保された濃度になっている。しきい値Ｖｓは、予め実験等による実測によって導出されている。

ここで、改質用原料または改質ガスが筐体１０ａ内にて流出していないため、ガス検出装置４３の出力値Ｖがしきい値Ｖｓ以下である。よって、制御装置１５は、ステップＳ１０４にて「ＮＯ」と判定し、プログラムをステップＳ１０６に進める。
制御装置１５は、ステップＳ１０６にて、第一所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定する。第一所定時間Ｔ１は、例えば１２時間である。制御装置１５は、第一所定時間Ｔ１が経過するまで、ステップＳ１０６にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１０４，Ｓ１０６を繰り返し実行する。制御装置１５は、第一所定時間Ｔ１が経過した場合、ステップＳ１０６にて「ＹＥＳ」と判定し、通常換気制御を停止する（ステップＳ１０８）。

さらに、制御装置１５は、ステップＳ１１０（調整部）にて、デューティ比Ｄを確認デューティ比（特許請求の範囲の確認駆動量に相当）Ｄｃに調整する。確認デューティ比Ｄｃは、最大デューティ比Ｄｍａｘと所定デューティ比（特許請求の範囲の所定駆動量に相当）Ｄｓとの間のデューティ比Ｄに設定されている（図４参照）。所定デューティ比Ｄｓは、第二滞留部１０ｅに滞留する第二ガス（プロパン）が換気によって生じる流れＦに乗ってガス検出装置４３に到達するデューティ比Ｄである。所定デューティ比Ｄｓは、予め実験等による実測によって導出されている。

そして、制御装置１５は、ステップＳ１１２にて、第二所定時間Ｔ２が経過したか否かを確認する。第二所定時間Ｔ２は、制御装置１５が換気ファン４１に確認デューティ比Ｄｃを出力し始めた時点から、換気によって生じる流れＦが安定する時点までの時間（例えば６０秒）である。制御装置１５は、第二所定時間Ｔ２が経過していない場合、ステップＳ１１２にて「ＮＯ」の判定を繰り返し実行する。一方、制御装置１５は、第二所定時間Ｔ２が経過した場合、ステップＳ１１２にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ１１４に進める。

制御装置１５は、ステップＳ１１４（第二確認部（特許請求の範囲の確認部に相当））にて、水素、メタンまたはプロパンが検出されるか否かの確認を行う。具体的には、制御装置１５は、ガス検出装置４３の出力値Ｖがしきい値Ｖｓより大きいか否かを判定する。改質用原料または改質ガスが筐体１０ａ内にて流出していないため、ガス検出装置４３の出力値Ｖがしきい値Ｖｓ以下である場合、制御装置１５は、ステップＳ１１４にて「ＮＯ」と判定し、プログラムをステップＳ１０２に戻す。このように、改質用原料または改質ガスが筐体１０ａ内にて流出していない場合、制御装置１５は、ステップＳ１０２〜ステップＳ１１４を繰り返し実行する。

さらに、改質ガスが筐体１０ａ内にて流出した場合について、図５に示すフローチャートに沿って説明する。制御装置１５は、ステップＳ１０２にて通常換気制御を開始し、ステップＳ１０４（第一確認部）にて、水素、メタンまたはプロパンが検出されるか否かの確認を行う。改質ガスが筐体１０ａ内にて流出したため、改質ガスに含まれる水素が第一ガスとして第一滞留部１０ｄに滞留している。よって、この水素が、第一滞留部１０ｄに配設されたガス検出装置４３に到達しているため、筐体１０ａ内が無風状態である場合においても、ガス検出装置４３が第一ガスを検出可能である。これにより、ガス検出装置４３の出力値Ｖがしきい値Ｖｓより大きい場合、制御装置１５は、ステップＳ１０４にて「ＹＥＳ」と判定し、筐体１０ａ内への改質ガスの流出を確認する（ステップＳ１１６）。この場合、制御装置１５は、例えば燃料電池システムの運転を停止する。

さらに、改質用原料（ＬＰガス）が筐体１０ａ内にて流出した場合について、図５に示すフローチャートに沿って説明する。制御装置１５は、ステップＳ１０２にて通常換気制御を開始し、ステップＳ１０４（第一確認部）にて、水素、メタンまたはプロパンが検出されるか否かの確認を行う。改質用原料（ＬＰガス）が筐体１０ａ内にて流出したため、ＬＰガスに含まれるプロパンが第二ガスとして第二滞留部１０ｅに滞留している。ここで、通常換気制御において、デューティ比Ｄが所定デューティ比Ｄｓより大きくなるように制御された場合、プロパンが換気によって生じる流れＦに乗ってガス検出装置４３に到達する。これにより、ガス検出装置４３の出力値Ｖがしきい値Ｖｓより大きい場合、制御装置１５は、ステップＳ１０４にて「ＹＥＳ」と判定し、筐体１０ａ内の改質ガスの流出を確認する（ステップＳ１１６）。この場合、制御装置１５は、例えば燃料電池システムの運転を停止する。

一方、通常換気制御において、デューティ比Ｄが所定デューティ比Ｄｓより小さいデューティ比Ｄにて制御された場合、プロパンがガス検出装置４３に到達しないため、ガス検出装置４３の出力値Ｖがしきい値Ｖｓ以下である。この場合、制御装置１５は、ステップＳ１０４にて「ＮＯ」と判定し、プログラムをステップＳ１０６に進める。

制御装置１５は、ステップＳ１０６〜ステップＳ１１２において、上述した改質用原料および改質ガスが筐体１０ａ内にて流出していない場合と同様にプログラムを実行する。
そして、制御装置１５は、ステップＳ１１４（第二確認部）にて、ガス検出装置４３の出力値Ｖが、しきい値Ｖｓより大きいか否かを判定する。デューティ比Ｄが、ステップＳ１１０にて、確認デューティ比Ｄｃに調整された場合、換気に伴って生じる流れＦに乗って第二滞留部１０ｅに滞留しているプロパンがガス検出装置４３に到達する。これにより、ガス検出装置４３の出力値Ｖがしきい値Ｖｓより大きい場合、制御装置１５は、ステップＳ１１４にて「ＹＥＳ」と判定し、筐体１０ａ内への改質用原料（ＬＰガス）の流出を確認する（ステップＳ１１６）。

さらに、改質用原料（ＬＰガス）が筐体１０ａ内に流出したときにおいて、本発明を適用しない場合について、すなわち、第一所定時間Ｔ１毎に、デューティ比Ｄを確認デューティ比Ｄｃに調整しない場合について説明する。この場合、例えば、制御装置１５が行う通常換気制御において、デューティ比Ｄが比較的長時間に亘って所定デューティ比Ｄｓより小さいとき、第二滞留部１０ｅに滞留する第二ガスが、比較的長期間に亘って第一滞留部１０ｄに配設されたガス検出装置４３に到達しない。よって、例えば、改質用原料供給管１１ａからＬＰガスが筐体１０ａ内にて流出し、プロパンが第二滞留部１０ｅに滞留した場合であっても、比較的長期間に亘ってガス検出装置４３によってプロパンの流出が確認されない。したがって、燃料電池システムは、改質用原料供給管１１ａから改質用原料（ＬＰガス）が筐体１０ａ内にて流出したことを検出するために、ガス検出装置４３と同様に構成されたガス検出装置を、第二滞留部１０ｅにさらに備える必要が生じる。

本実施形態によれば、燃料電池システムは、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池３４と、燃料電池３４を少なくとも収納し、外部から内部に空気を吸入する吸気部１０ｂおよび内部のガスを外部に排出する排気部１０ｃを備えた筐体１０ａと、筐体１０ａ内に吸気部１０ｂから空気を吸入し、排気部１０ｃから筐体１０ａ内のガスを排出する換気を行う換気ファン４１と、筐体１０ａ内に配設され、空気より比重の小さい可燃性ガスである第一ガスおよび空気より比重の大きい可燃性ガスである第二ガスを検出するガス検出装置４３と、換気ファン４１を少なくとも制御する制御装置１５と、を備えている。また、筐体１０ａは、筐体１０ａ内が無風状態である場合、ガス検出装置４３が第一ガスを検出可能な領域である第一滞留部１０ｄと、ガス検出装置４３が第二ガスを検出可能な領域である第二滞留部１０ｅと、第一滞留部１０ｄと第二滞留部１０ｅとの間の中間領域１０ｆと、を有し、ガス検出装置４３は、第一滞留部１０ｄに配設され、制御装置１５は、第二滞留部１０ｅに滞留している第二ガスが、ガス検出装置４３に到達する流れＦを生じさせる換気ファン４１の所定デューティ比Ｄｓ以上である確認デューティ比Ｄｃに、換気ファン４１のデューティ比Ｄの調整を行う調整部（ステップＳ１１０）と、調整部によって換気ファン４１のデューティ比Ｄが確認デューティ比Ｄｃに調整された場合、ガス検出装置４３によって第一ガスおよび第二ガスが検出されるか否かの確認を行う第二確認部（ステップＳ１１４）と、を備えている。
これによれば、制御装置１５の調整部（ステップＳ１１０）によって、換気ファン４１が確認デューティ比Ｄｃにて駆動された場合、第二滞留部１０ｅに滞留する空気より比重の大きい第二ガスが換気によって生じる流れＦに乗って、第一滞留部１０ｄに配設されたガス検出装置４３に到達する。その結果、空気より比重が大きいガスが含まれている燃料の原料を燃料電池システムに使用する場合においても、１つのガス検出装置４３により筐体１０ａ内への燃料および燃料の原料の流出（漏れ）を確実に検出することができる。
また、１つのガス検出装置４３により第一ガスまたは第二ガスが検出されるか否かの確認をすることができるため、筐体１０ａ内の燃料または改質用原料の漏れの有無の確認を、複数のガス検出装置を設けることなく行うことができる。よって、燃料電池システムの低コスト化を図ることができる。
また、改質ガスが筐体１０ａ内にて流出した場合、空気より比重の小さい水素が第一ガスとして第一滞留部１０ｄに滞留する。ここで、ガス検出装置４３は、第一滞留部１０ｄに配設されているため、ガス検出装置４３が他の部位に配設されている場合に比べ、短時間にて筐体１０ａ内への水素の流出を検出することができる。

また、燃料電池システムは、改質用原料を改質して燃料（改質ガス）を生成する改質部をさらに備えている。また、第二ガスは、プロパンであり、改質用原料は、プロパンを主として含有する液化石油ガスである。
これによれば、燃料電池システムは、空気より比重が大きいプロパンを含有する液化石油ガスを改質用原料として使用する場合においても、１つのガス検出装置４３により筐体１０ａ内への燃料（改質ガス）および燃料の原料（ＬＰガス）の流出を確実に検出することができる。

また、制御装置１５の調整部は、燃料電池システムが起動運転中、発電運転中または停止運転中において定期的（第一所定時間Ｔ１毎）に確認デューティ比Ｄｃに、換気ファン４１のデューティ比Ｄの調整を行う。また、制御装置１５の第二確認部は、燃料電池システムが起動運転中、発電運転中または停止運転中において定期的（第一所定時間Ｔ１毎）に、ガス検出装置４３によって第一ガスおよび第二ガスが検出されるか否かの確認を行う。
これによれば、燃料電池システムが長時間連続して運転を行う際においても、燃料または改質用原料の筐体１０ａ内への流出をガス検出装置４３によって確実に検出することができる。

次に、本発明による燃料電池システムの第二実施形態について、主に第一実施形態と異なる部分について説明する。上述した第一実施形態において、制御装置１５は、燃料電池システムが起動運転中、発電運転中または停止運転中において、定期的にガス検出装置４３によって水素、メタンまたはプロパンが検出されるか否かの確認を行う。これに対し、本第二実施形態においては、制御装置１５は、第三所定時間（特許請求の範囲の所定時間に相当）Ｔ３継続して換気ファン４１のデューティ比Ｄが所定デューティ比Ｄｓより小さい場合、ガス検出装置４３によって水素、メタンまたはプロパンが検出されるか否かの確認を行う。具体的には、上述した第一実施形態においては、制御装置１５は、図５に示すフローチャートにおけるステップＳ１０６に代えて、ステップＳ２０６の処理を実行している。すなわち、制御装置１５は、ガス検出装置４３の出力値Ｖがしきい値Ｖｓ以下である場合（ステップＳ２０６にて「ＮＯ」）、プログラムをステップＳ２０６に進める。制御装置１５は、図６に示すように、第三所定時間Ｔ３継続して換気ファン４１のデューティ比Ｄが所定デューティ比Ｄｓより小さいか否かを判定する。第三所定時間Ｔ３は、例えば６時間である。制御装置１５は、第三所定時間Ｔ３継続して換気ファン４１のデューティ比Ｄが所定デューティ比Ｄｓより小さい場合、ステップＳ２０６にて「ＹＥＳ」と判定し、上述した第一実施形態と同様に、通常換気制御を停止して（ステップＳ１０８）、デューティ比Ｄを確認デューティ比Ｄｃに調整する（ステップＳ１１０）。これ以降は、上述した第一実施形態と同様である。

本第二実施形態によれば、制御装置１５の調整部は、換気ファン４１のデューティ比Ｄが第三所定時間Ｔ３継続して所定デューティ比Ｄｓより小さい場合、確認デューティ比Ｄｃに、換気ファン４１のデューティ比Ｄの調整を行う。また、制御装置１５も第二確認部は、換気ファン４１のデューティ比Ｄが第三所定時間Ｔ３継続して所定デューティ比Ｄｓより小さい場合、ガス検出装置４３によって第一ガスおよび第二ガスが検出されるか否かの確認を行う。
これによれば、換気ファン４１のデューティ比Ｄが長時間に亘って所定デューティ比Ｄｓより低く制御されるような場合においても、燃料または改質用原料の筐体１０ａ内での流出をガス検出装置４３によって確実に検出することができる。

なお、上述した実施形態において、燃料電池システムの一例を示したが、本発明はこれに限定されず、他の構成を採用することもできる。例えば、上述した各実施形態において、制御装置１５は、燃料電池システムが起動運転中、発電運転中または停止運転中だけでなく、燃料電池システムが待機中において定期的（例えば第一所定時間Ｔ１毎）に、ガス検出装置４３によって第一ガスおよび第二ガスが検出されるか否かの確認を行うようにしても良い。すなわち、制御装置１５の調整部は、燃料電池システムが待機中において定期的に確認デューティ比Ｄｃに、換気ファン４１のデューティ比Ｄの調整を行う。また、制御装置１５の第二確認部は、燃料電池システムが待機中において定期的に、ガス検出装置４３によって第一ガスおよび第二ガスが検出されるか否かの確認を行う。
これによれば、燃料電池システムが長時間連続して待機状態である場合においても、筐体１０ａ内への燃料または改質用原料の流出をガス検出装置４３によって確実に検出することができる。

また、上述した各実施形態において、吸気部１０ｂは、筐体１０ａの左側壁１０ａ１の下部に形成され、排気部１０ｃは、筐体１０ａの右側壁１０ａ２の上部に形成され、かつ、ガス検出装置４３が第一滞留部１０ｄに配設されている。これに代えて、吸気部１０ｂ、排気部１０ｃおよびガス検出装置４３の位置関係を、制御装置１５が、調整部（ステップＳ１１０）によって、換気ファン４１のデューティ比Ｄを確認デューティ比Ｄｃにした場合に、第一ガスおよび第二ガスが換気によって生じる流れＦに乗ってガス検出装置４３に到達するような位置関係にすると良い。

例えば、各実施形態の第一変形例として、図７に示すように、吸気部１０ｂを左側壁１０ａ１の上部に形成し、排気部１０ｃを右側壁１０ａ２の下部に形成し、かつ、ガス検出装置４３を第二滞留部１０ｅに配設する。第二滞留部１０ｅは、筐体１０ａ内が無風状態である場合、ガス検出装置４３が第二ガスを検出可能な領域（第二領域）である。また、本第一変形例のように、ガス検出装置４３が第二滞留部１０ｅに配設されている場合、所定デューティ比Ｄｓは、第一滞留部１０ｄに滞留する第一ガス（水素、メタン）が換気によって生じる流れＦに乗ってガス検出装置４３に到達するデューティ比Ｄに設定されている。なお、図７において、燃料電池モジュール１１以外の収納部材の図示は省略されている。これによれば、換気によって生じる流れＦは、図７に一点破線で示すように、筐体１０ａ内にて上部から下部に向かう。例えば、改質用原料としてのＬＰガスが筐体１０ａ内にて流出した場合、空気の比重より小さい比重のプロパンが第二ガスとして第二滞留部１０ｅに滞留している。よって、このプロパンが、第二滞留部１０ｅに配設されたガス検出装置４３に到達しているため、筐体１０ａ内が無風状態である場合においても、ガス検出装置４３が第二ガスを検出可能である。これにより、ガス検出装置４３の出力値Ｖがしきい値Ｖｓより大きくなった場合、制御装置１５の第一確認部（ステップＳ１０４）によって改質用原料が筐体１０ａ内にて流出したことを確認することができる。

また、改質ガスが筐体１０ａ内にて流出した場合、水素が第一ガスとして第一滞留部１０ｄに滞留する。そして、制御装置１５の調整部（ステップＳ１１０）によって換気ファン４１のデューティ比Ｄが確認デューティ比Ｄｃに調整された場合、換気によって生じる流れＦに乗って水素がガス検出装置４３に到達する。そして、ガス検出装置４３の出力値Ｖがしきい値Ｖｓより大きくなったときに、改質ガスが筐体１０ａ内にて流出したことを確認することができる（第二確認部；ステップＳ１１４）。

本第一変形例によれば、ガス検出装置４３は、第二滞留部１０ｅに配設されている。また、制御装置１５は、第一滞留部１０ｄに滞留している第一ガスが、ガス検出装置４３に到達する流れＦを生じさせる換気ファン４１の所定デューティ比Ｄｓ以上である確認デューティ比Ｄｃに、換気ファン４１のデューティ比Ｄの調整を行う調整部（ステップＳ１１０）と、調整部によって換気ファン４１のデューティ比Ｄが確認デューティ比Ｄｃに調整された場合、ガス検出装置４３によって第一ガスおよび第二ガスが検出されるか否かの確認を行う第二確認部（ステップＳ１１４）と、を備えている。
これによれば、制御装置１５の調整部（ステップＳ１１０）によって、換気ファン４１が確認デューティ比Ｄｃにて駆動された場合、第一滞留部１０ｄに滞留する空気より比重の小さい第一ガスが換気によって生じる流れＦに乗って、第二滞留部１０ｅに配設されたガス検出装置４３に到達する。その結果、空気より比重が大きいガスが含まれている燃料の原料を燃料電池システムに使用する場合においても、１つのガス検出装置４３により筐体１０ａ内への燃料および燃料の原料の流出（漏れ）を確実に検出することができる。

また、各実施形態の第二変形例として、図８に示すように、筐体１０ａ内にて下部を開放するように上下に延びる内側壁１０ａ３を設け、吸気部１０ｂを左側壁１０ａ１の上部に形成し、排気部１０ｃを右側壁１０ａ２の上部に形成する。さらに、そして、ガス検出装置４３を第一滞留部１０ｄに配設する。なお、図８において、燃料電池モジュール１１以外の収納部材の図示は省略されている。これによれば、換気によって生じる流れＦは、図８に一点破線で示すように、筐体１０ａ内にて上部から下部を経由して上部に向う。例えば改質用原料が筐体１０ａ内にて流出した場合、プロパンが第二ガスとして第二滞留部１０ｅに滞留する。制御装置１５の調整部（ステップＳ１１０）によって換気ファン４１のデューティ比Ｄが確認デューティ比Ｄｃに調整された場合、換気によって生じる流れＦに乗ってプロパンがガス検出装置４３に到達する。そして、ガス検出装置４３の出力値Ｖがしきい値Ｖｓより大きくなったときに、改質用原料が筐体１０ａ内にて流出したことを確認することができる。

本第二変形例によれば、筐体１０ａ内を仕切る側壁（例えば内側壁１０ａ３）を設けることにより、換気によって生じる流れＦを制御できるため、吸気部１０ｂ、排気部１０ｃおよびガス検出装置４３の位置の自由度を上げることができる。

また、第一実施形態の第三変形例として、図９に示すように、吸気部１０ｂを左側壁１０ａ１の下部に形成し、排気部１０ｃを右側壁１０ａ２の下部に形成する。さらに、そして、ガス検出装置４３を中間領域１０ｆに配設する。また、本第三変形例のように、ガス検出装置４３が中間領域１０ｆに配設されている場合、所定デューティ比Ｄｓは、第一滞留部１０ｄに滞留する第一ガスおよび第二滞留部１０ｅに滞留する第二ガスが換気によって生じる流れＦに乗ってガス検出装置４３に到達するデューティ比Ｄである。なお、図９において、燃料電池モジュール１１以外の収納部材の図示は省略されている。そして、制御装置１５の調整部（ステップＳ１１０）によって換気ファン４１のデューティ比Ｄが確認デューティ比Ｄｃに調整された場合、換気によって生じる流れＦが筐体１０ａ内のガスをかき回すように渦状に発生するようになっている。ここで、改質ガスまたは改質用原料（ＬＰガス）が筐体１０ａ内にて流出して、制御装置１５の調整部によって換気ファン４１のデューティ比Ｄが確認デューティ比Ｄｃに調整された場合、第一滞留部１０ｄおよび第二滞留部１０ｅに滞留した第一ガス（水素）または第二ガス（プロパン）が換気によって生じる流れＦに乗ってガス検出装置４３に到達する。そして、ガス検出装置４３の出力値Ｖがしきい値Ｖｓより大きくなったときに、改質ガスまたは改質用原料が筐体１０ａ内にて流出したことを確認することができる。

本第三変形例によれば、ガス検出装置４３は、中間領域１０ｆに配設されている。また、制御装置１５は、第一滞留部１０ｄに滞留している第一ガスおよび第二滞留部１０ｅに滞留している第二ガスが、ガス検出装置４３に到達する流れＦを生じさせる換気ファン４１の所定デューティ比Ｄｓ以上である確認デューティ比Ｄｃに、換気ファン４１のデューティ比Ｄの調整を行う調整部（ステップＳ１１０）と、調整部によって換気ファン４１のデューティ比Ｄが確認デューティ比Ｄｃに調整された場合、ガス検出装置４３によって第一ガスおよび第二ガスが検出されるか否かの確認を行う第二確認部（ステップＳ１１４）と、を備えている。
これによれば、制御装置１５の調整部（ステップＳ１１０）によって、換気ファン４１が確認デューティ比Ｄｃにて駆動された場合、第一滞留部１０ｄに滞留する空気より比重の小さい第一ガスおよび第二滞留部１０ｅに滞留する空気より比重の大きい第二ガスが換気によって生じる流れＦに乗って、中間領域１０ｆに配設されたガス検出装置４３に到達する。その結果、空気より比重が大きいガスが含まれている燃料の原料を燃料電池システムに使用する場合においても、１つのガス検出装置４３により筐体１０ａ内への燃料および燃料の原料の流出（漏れ）を確実に検出することができる。

また、上述した各実施形態および各変形例によれば、ガス検出装置４３は、第一滞留部１０ｄ、第二滞留部１０ｅおよび中間領域１０ｆのうちいずれか一つに配設されている。また、所定デューティ比Ｄｓは、筐体１０ａ内においてガス検出装置４３が配設されていない領域に滞留している第一ガスおよび第二ガスの少なくとも何れか一方が、ガス検出装置４３に到達する流れＦを生じさせるデューティ比Ｄに設定されている。
これによれば、制御装置１５の調整部によって、換気ファン４１が確認デューティ比Ｄｃにて駆動された場合、ガス検出装置４３の位置に関わらず、第一滞留部１０ｄに滞留する空気より比重の小さい第一ガスおよび第二滞留部１０ｅに滞留する空気より比重の大きい第二ガスの両方が換気によって生じる流れＦに乗ってガス検出装置４３に到達する。その結果、空気より比重が大きいガスが含まれている燃料の原料を燃料電池システムに使用する場合においても、１つのガス検出装置４３により筐体１０ａ内の燃料および燃料の原料の流出（漏れ）を確実に検出することができる。

また、上述した各実施形態において、換気ファン４１は、排気部１０ｃのみに配設されているが、これに代えて、換気ファン４１を吸気部１０ｂに配設するようにしても良い。また、換気ファン４１を吸気部１０ｂおよび排気部１０ｃの両方に配設するようにしても良い。

また、上述した各実施形態において、改質用原料は、ＬＰガスであるが、これに代えて、都市ガスを用いるようにしても良い。改質用原料供給管１１ａから都市ガスが筐体１０ａ内に流出した場合、都市ガスの成分であるメタンが第一ガスとして第一滞留部１０ｄに滞留している。ガス検出装置４３が第一滞留部１０ｄに配設されている場合、このメタンがガス検出装置４３に到達しているため、筐体１０ａ内が無風状態である場合においても、ガス検出装置４３が第一ガスを検出可能である。これにより、ガス検出装置４３の出力値Ｖがしきい値Ｖｓより大きくなった場合（ステップＳ１０４）、制御装置１５によって筐体１０ａ内にて改質用原料が流出したことが確認される（ステップＳ１１６）。
また、ガス検出装置４３が第二滞留部１０ｅまたは中間領域１０ｆに配設されている場合においても、換気ファン４１のデューティ比Ｄが、通常換気制御中または制御装置１５の第二確認部によって、所定デューティ比Ｄｓ以上になったとき、メタンがガス検出装置４３に到達する。これにより、ガス検出装置４３の出力値Ｖがしきい値Ｖｓより大きくなった場合（ステップＳ１０４，Ｓ１１４）、制御装置１５によって筐体１０ａ内にて改質用原料が流出したことが確認される（ステップＳ１１６）。

１０ａ…筐体、１０ｂ…吸気部、１０ｃ…排気部、１０ｄ…第一滞留部（第一領域）、１０ｅ…第二滞留部（第二領域）、１０ｆ…中間領域（第三領域）、１１…燃料電池モジュール、１１ａ…改質用原料供給管、１５…制御装置、３４…燃料電池、３８…改質ガス供給管、４１…換気ファン（換気装置）、４３…ガス検出装置、Ｄｃ…確認デューティ比（確認駆動量）、Ｄｓ…所定デューティ比（所定駆動量）、Ｆ…流れ、Ｎ…濃度、Ｔ１…第一所定時間、Ｔ２…第二所定時間、Ｔ３…第三所定時間（所定時間）、Ｔｈ…温度、Ｖ…出力値、Ｖｓ…しきい値。

Claims (10)

1. 燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
   前記燃料電池を少なくとも収納し、外部から内部に空気を吸入する吸気部および前記内部のガスを前記外部に排出する排気部を備えた筐体と、
   前記筐体内に前記吸気部から前記空気を吸入し、前記排気部から前記筐体内の前記ガスを排出する換気を行う換気装置と、
   前記筐体内に配設され、前記空気より比重の小さい可燃性ガスである第一ガスおよび前記空気より比重の大きい可燃性ガスである第二ガスを検出する一つのガス検出装置と、
   前記換気装置を少なくとも制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、
   前記ガス検出装置は、前記換気装置が駆動する前は前記第一ガスおよび前記第二ガスの一方を検出し、前記換気装置が駆動した後は前記第一ガスおよび前記第二ガスの他方を検出する燃料電池システム。
2. 燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
   前記燃料電池を少なくとも収納し、外部から内部に空気を吸入する吸気部および前記内部のガスを前記外部に排出する排気部を備えた筐体と、
   前記筐体内に前記吸気部から前記空気を吸入し、前記排気部から前記筐体内の前記ガスを排出する換気を行う換気装置と、
   前記筐体内に配設され、前記空気より比重の小さい可燃性ガスである第一ガスおよび前記空気より比重の大きい可燃性ガスである第二ガスを検出する一つのガス検出装置と、
   前記換気装置を少なくとも制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、
   前記筐体は、前記換気装置が駆動する前の状態で、前記ガス検出装置が前記第一ガスを検出可能な領域である第一領域と、前記ガス検出装置が前記第二ガスを検出可能な領域である第二領域と、を有し、
   前記ガス検出装置は、前記第一領域および前記第二領域のうちいずれか一つに配設され、
   前記制御装置は、前記筐体内において前記ガス検出装置が配設されていない領域に存在している前記第一ガスおよび前記第二ガスの少なくとも何れか一方が、前記ガス検出装置に到達する流れを生じさせる前記換気装置の所定駆動量以上である確認駆動量に、前記換気装置の駆動量の調整を行う調整部と、
   前記調整部によって前記換気装置の前記駆動量が前記確認駆動量に調整された場合、前記ガス検出装置によって前記第一ガスおよび前記第二ガスが検出されるか否かの確認を行う確認部と、を備えた燃料電池システム。
3. 燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
   前記燃料電池を少なくとも収納し、外部から内部に空気を吸入する吸気部および前記内部のガスを前記外部に排出する排気部を備えた筐体と、
   前記筐体内に前記吸気部から前記空気を吸入し、前記排気部から前記筐体内の前記ガスを排出する換気を行う換気装置と、
   前記筐体内に配設され、前記空気より比重の小さい可燃性ガスである第一ガスおよび前記空気より比重の大きい可燃性ガスである第二ガスを検出する一つのガス検出装置と、
   前記換気装置を少なくとも制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、
   前記筐体は、前記換気装置が駆動する前の状態で、前記ガス検出装置が前記第一ガスを検出可能な領域である第一領域と、前記ガス検出装置が前記第二ガスを検出可能な領域である第二領域と、前記第一領域と前記第二領域との間の第三領域と、を有し、
   前記ガス検出装置は、前記第一領域、前記第二領域および前記第三領域のうちいずれか一つに配設され、
   前記制御装置は、前記筐体内において前記ガス検出装置が配設されていない領域に存在している前記第一ガスおよび前記第二ガスの少なくとも何れか一方が、前記ガス検出装置に到達する流れを生じさせる前記換気装置の所定駆動量以上である確認駆動量に、前記換気装置の駆動量の調整を行う調整部と、
   前記調整部によって前記換気装置の前記駆動量が前記確認駆動量に調整された場合、前記ガス検出装置によって前記第一ガスおよび前記第二ガスが検出されるか否かの確認を行う確認部と、を備えた燃料電池システム。
4. 燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
   前記燃料電池を少なくとも収納し、外部から内部に空気を吸入する吸気部および前記内部のガスを前記外部に排出する排気部を備えた筐体と、
   前記筐体内に前記吸気部から前記空気を吸入し、前記排気部から前記筐体内の前記ガスを排出する換気を行う換気装置と、
   前記筐体内に配設され、前記空気より比重の小さい可燃性ガスである第一ガスおよび前記空気より比重の大きい可燃性ガスである第二ガスを検出する一つのガス検出装置と、
   前記換気装置を少なくとも制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、
   前記筐体は、前記筐体内が無風状態である場合、前記ガス検出装置が前記第一ガスを検出可能な領域である第一領域と、前記ガス検出装置が前記第二ガスを検出可能な領域である第二領域と、前記第一領域と前記第二領域との間の第三領域と、を有し、
   前記ガス検出装置は、前記第一領域、前記第二領域および前記第三領域のうちいずれか一つに配設され、
   前記制御装置は、前記筐体内において前記ガス検出装置が配設されていない領域に滞留している前記第一ガスおよび前記第二ガスの少なくとも何れか一方が、前記ガス検出装置に到達する流れを生じさせる前記換気装置の所定駆動量以上である確認駆動量に、前記換気装置の駆動量の調整を行う調整部と、
   前記調整部によって前記換気装置の前記駆動量が前記確認駆動量に調整された場合、前記ガス検出装置によって前記第一ガスおよび前記第二ガスが検出されるか否かの確認を行う確認部と、を備えた燃料電池システム。
5. 前記筐体は、前記換気装置が駆動する前の状態で、前記ガス検出装置が前記第一ガスを検出可能な領域である第一領域と、前記ガス検出装置が前記第二ガスを検出可能な領域である第二領域と、を有し、
   前記ガス検出装置は、前記第一領域および前記第二領域のうちいずれか一つに配設され、
   前記制御装置は、前記筐体内において前記ガス検出装置が配設されていない領域に存在している前記第一ガスおよび前記第二ガスの少なくとも何れか一方が、前記ガス検出装置に到達する流れを生じさせる前記換気装置の所定駆動量以上である確認駆動量に、前記換気装置の駆動量の調整を行う調整部と、
   前記調整部によって前記換気装置の前記駆動量が前記確認駆動量に調整された場合、前記ガス検出装置によって前記第一ガスおよび前記第二ガスが検出されるか否かの確認を行う確認部と、を備えた請求項１に燃料電池システム。
6. 前記調整部は、前記燃料電池システムが起動運転中、発電運転中または停止運転中において定期的に前記調整を行い、
   前記確認部は、前記燃料電池システムが起動運転中、発電運転中または停止運転中において定期的に前記確認を行う請求項２乃至請求項５の何れか一項記載の燃料電池システム。
7. 前記調整部は、前記換気装置の前記駆動量が所定時間継続して前記所定駆動量より小さい場合、前記調整を行い、
   前記確認部は、前記換気装置の前記駆動量が所定時間継続して前記所定駆動量より小さい場合、前記確認を行う請求項２乃至請求項６の何れか一項記載の燃料電池システム。
8. 前記調整部は、前記燃料電池システムが待機中において定期的に前記調整を行い、
   前記確認部は、前記燃料電池システムが待機中において定期的に前記確認を行う請求項２乃至請求項７の何れか一項記載の燃料電池システム。
9. 前記燃料電池システムは、改質用原料を改質して前記燃料を生成する改質部をさらに備え、
   前記第二ガスは、プロパンであり、
   前記改質用原料は、前記プロパンを主として含有する液化石油ガスである請求項１乃至請求項８の何れか一項記載の燃料電池システム。
10. 前記ガス検出装置は、前記第一ガスおよび前記第二ガスに対して活性を示す触媒を有する一つの検知素子を備えた請求項１乃至請求項９の何れか一項記載の燃料電池システム。

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