JP6543802B2 - 燃料電池システム及びその運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池、補機、及びセンサを有する燃料電池システム及びその運転方法に関する。

近年、燃料電池を用いた家庭用の発電システムである燃料電池システムに対して、幅広い需要が見込まれている。また、家庭用燃料電池システムの実用化と普及のために様々な技術開発が行われている。

一般に、燃料電池システムには、数多くの弁、ファン、ポンプ及びヒータ等の補機や、流量センサ、温度センサ又は水位センサ等のセンサが用いられており、これらの補機やセンサを用いて燃料電池システムが正常に動作しているかを検知し、異常があれば燃料電池システムの運転を停止又は起動を禁止するように構成されている。

また、燃料電池システムには、発電を行う燃料電池を冷却するように燃料電池内部に水を通水させる経路が構成され、イオン交換樹脂を介して電気伝導度を低下させた水を用いて燃料電池を冷却する。

このイオン交換樹脂は、水の浄化性能が低下した場合に交換されることが一般的で、例えば、イオン交換樹脂を流れる水の積算流量を計測し、積算流量が所定の閾値を超えた場合にはイオン交換樹脂の交換を促す警告を警告部に表示する燃料電池システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

燃料電池システムでは、上述のイオン交換樹脂のように、性能が低下した場合に交換が必要となる部位が構成されることが一般的で、燃料電池の発電に必要な改質ガスの原料となる都市ガスから硫黄系の物質を除去する脱硫部、空気中の粉塵を除去する空気フィルター等が一般的に定期的な交換が必要である消耗部品とされている。

特開２００７−１４１８５７号公報

しかしながら、上記従来技術では、イオン交換樹脂を流れた水の積算流量が所定の閾値を超え、交換が必要になった場合のみ警告が促されるため、メンテナンス回数の低減という観点から未だ改善の余地があった。

即ち、消耗部品の交換を促す警告が促される直前に燃料電池システムの補機やセンサが故障した場合は、補機やセンサのメンテナンス為にメンテナンス担当者がユーザー宅に訪問し、故障部位確認の為に燃料電池システムを動作させることで消耗部品の交換を促す警告が警告部に表示される場合があり、再度、消耗部品の交換の為にメンテナンス担当者がユーザー宅に訪問しなければならない場合があった。

そこで、本発明は、上記従来の課題を鑑みてなされたものであり、補機やセンサの異常をユーザーに知らせる場合に、併せて消耗部品の交換を促すことで、メンテナンスを効率化することができ、ユーザーの利便性を向上させることが出来る燃料電池システムを提供
することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の燃料電池システムは、燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行なう燃料電池を備える燃料電池システムであって、燃料電池システムの運転に関連する流体を制御するアクチュエータ及びヒータのうちの少なくともいずれか一方の機器である補機と、燃料電池システムの運転状態を検知するセンサと、補機の異常、及前記センサの出力値により燃料電池システムにおける運転状態の異常のうちの少なくとも一方を検出する異常検出手段と、消耗部品の使用実績値を取得する使用実績検出手段と、燃料電池システムの運転を制御し、運転状態を表示する表示器と通信する制御器と、を備え、制御器は、異常検出手段が異常を検出し、かつ、使用実績検出手段が取得した使用実績値が、交換が必要な第１閾値以下で、第１閾値より小さい第２閾値以上である場合は、異常状態を示す表示とともに、交換を促す旨を表示器に表示させ、異常検出手段が異常を検出し、かつ、使用実績値が第２閾値より小さい場合は、異常状態を示す表示を表示器に表示させ、異常検出手段が異常を検出せず、かつ、使用実績値が、第１閾値より小さく第２閾値より大きい第３閾値以上である場合は、交換を促す旨を表示器に表示させるものである。

これによって、使用実績検出手段が取得する使用実績値が消耗部品の交換が必要な第１閾値以下で、第１閾値より小さい第２閾値以上であった場合に、補機や燃料電池システムの異常を異常検出手段が検知した場合には、表示器に異常状態と消耗部品の交換を促す旨を表示する。異常状態と消耗部品の交換を表示器に表示することで、異常状態を解消するためのメンテナンスに併せて消耗部品の交換を行うことが出来る。

本発明の燃料電池システム及びその運転方法によれば、異常状態を表示器に表示する場合に、消耗部品の交換を促す表示を併せて行うことにより、メンテナンスを効率化することができ、ユーザーの利便性を向上させることが出来る。

本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの概略構成を示すブロック図 同実施の形態の燃料電池システムの表示判定動作の一例を示すフローチャート 本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの表示判定動作の一例を示すフローチャート

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する場合がある。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムは、燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行なう燃料電池を備える燃料電池システムであって、燃料電池システムの運転に関連する流体を制御するアクチュエータ及びヒータのうちの少なくともいずれか一方の機器である補機と、燃料電池システムの運転状態を検知するセンサと、補機の異常、及び、センサの出力値により燃料電池システムにおける運転状態の異常のうちの少なくとも一方を検出する異常検出手段と、消耗部品の使用実績値を取得する使用実績検出手段と、燃料電池システムの運転を制御し、運転状態を表示する表示器と通信する制御器と、を備える。

そして、この制御器は、異常検出手段が異常を検出し、かつ、使用実績検出手段が取得した使用実績値が、消耗部品の交換が必要な第１閾値以下で、第１閾値より小さい第２閾値以上である場合は、異常状態を示す表示とともに、交換を促す旨を表示器に表示させ、異常検出手段が異常を検出し、かつ、使用実績値が第２閾値より小さい場合は、異常状態を示す表示を表示器に表示させるよう制御するのである。

ここで、「燃料電池システムでの運転状態を検知するセンサ」は、燃料電池システム内を流れる流体の流量を検知する流量センサ、温度を検知する温度センサ、圧力を検知する圧力センサ、水位を検知する水位センサ、バーナでの燃焼状態を検知する火炎センサのうちの少なくともいずれか１つのセンサである。

また、異常検出手段は、制御器に含まれていても、制御器とは別途設けられていてもよいが、異常を検出した場合に、制御器へ異常を検出した旨の信号を送るように構成されている。

以下、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの一例について、図を参照しながら説明する。

図１は、本発明の本実施の形態１に係る燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００は、燃料電池１、燃料電池システム１００の運転に関連する流体を制御するアクチュエータ及びヒータのうちの少なくともいずれか一方の機器である補機と、燃料電池システム１００の運転状態を検知するセンサと、補機の異常を検出する異常検出手段４４と、消耗部品の使用実績値を取得する使用実績検出手段４５と、燃料電池システム１００の運転を制御する制御器４７とを備えている。

制御器４７は、燃料電池システム１００の通常運転の際に、異常検出手段４４が異常を検出した場合、及び、使用実績検出手段４５が検出する消耗部品の使用実績値が、予め定められ制御器４７に記憶している第１閾値に到達した場合に、燃料電池システム１００の運転を停止するように構成されている。

燃料電池システム１００の運転に関連する流体を制御するアクチュエータとしては、燃焼ファン２１等のファン類、又は冷却水ポンプ３７等のポンプが例示される。また、ヒータとしては、燃料電池システム１００の起動時に、通電されることにより、水素生成器２を加熱するヒータ１６、冷却水を加熱するヒータ（図示せず）、又は冷却水と熱交換する温水を加熱するヒータ（図示せず）等が例示される。

また、燃料電池システム１００での運転状態を検知するセンサとしては、燃焼空気流量計２２等の流量センサ、第１温度検知器３等の温度センサ、燃料ガス流路２４の開閉弁２５よりも下流側の流路等の圧力を検知する圧力センサ（図示せず）、冷却水を貯える冷却水タンク（図示せず）等のタンク内の水位を検知する水位センサ（図示せず）、及び火炎検知器１９が例示される。

ここで、水素生成器２は、改質器、変成器、及び選択酸化器（いずれも図示せず）を備えている。また、水素生成器２には、バーナ１７が設けられていて、後述する残余燃料ガス流路２６、燃焼空気流路２０、及び燃焼排ガス排出流路２３が接続されている。

バーナ１７は、点火器１８及び火炎検知器１９を有している。点火器１８は、バーナ１
７に供給された燃焼用燃料と燃料用空気の点火動作を行うように構成されている。また、火炎検知器１９は、バーナ１７で燃焼により生じる火炎を検知し、火炎を検知したことを制御器４７に出力するように構成されている。火炎検知器１９としては、フレームロッド又は熱電対を用いてもよく、フレームロッドと熱電対を併用してもよい。

燃焼空気流路２０には、燃焼ファン２１及び燃焼空気流量計２２が設けられている。燃焼ファン２１は、シロッコファン等のファン類を用いることができ、バーナ１７に燃焼空気流路２０を介して、燃焼用空気を供給するように構成されている。燃焼空気流量計２２は、燃焼空気流路２０を通流する燃焼用空気の流量を検知し、検知した燃焼用空気の流量を制御器４７に出力するように構成されている。

バーナ１７には、残余燃料ガス流路２６から燃料電池１で使用されなかった燃料ガス（以下、残余燃料ガスという）又は原料が、燃焼用燃料として供給される。そして、バーナ１７では、燃焼用燃料と燃焼用空気が燃焼されて、燃焼排ガスが生成される。生成された燃焼排ガスは、水素生成器２の改質器等を加熱した後、燃焼排ガス排出流路２３から燃料電池システム１００外に排出される。

また、水素生成器２には、第１温度検知器３及びヒータ１６が設けられている。第１温度検知器３は、後述する水素生成器２の改質器等に設けられている触媒の温度を検知し、検知した温度を制御器４７に出力するように構成されている。ヒータ１６は、シーズヒータ等の電気ヒータであり、燃料電池システム１００の起動時に水素生成器２を加熱するように構成されている。

水素生成器２の改質器には、原料流路４の下流端が接続されていて、原料流路４の上流端は、天然ガスインフラ、又はＬＰＧボンベ等の原料供給源に接続されている。原料流路４の途中には、開閉弁６、原料ポンプ５、原料流量計８、及び開閉弁７が、この順で設けられている。

原料ポンプ５は、昇圧ポンプ等の各種のポンプを用いることができ、水素生成器２の改質器に原料供給源から原料を供給するように構成されている。原料供給源としては原料を充填したボンベ、ガスインフララインを用いることができる。

また、原料としては、例えば、メタン、エタン、プロパン等の炭化水素といった、少なくとも炭素及び水素を構成元素とする有機化合物を含むものを使用することができる。また、前述の有機化合物の混合ガスである天然ガス、ＬＰガスから付臭成分を除去したものを使用することもできる。

開閉弁６及び開閉弁７は、電磁弁等の各種の弁を用いることができ、原料流路４内の原料の通流／遮断するように構成されている。また、原料流量計８は、原料流路４を通流する原料の流量を検知し、検知した原料の流量を制御器４７に出力するように構成されている。

また、水素生成器２の改質器には、改質水流路９の上流端が接続されていて、改質水流路９の下流端は、水供給源に接続されている。水供給源としては、イオン交換樹脂等により、水道等の外部からの供給水又は燃料電池システム内部で生成した水を回収した回収水から水質浄化された水を生成する、浄化器を用いることができる。

改質水流路９の途中には、改質水ポンプ１０及び開閉弁１１が設けられている。改質水ポンプ１０は、水素生成器２の改質器に水供給源から改質用の水を供給するように構成されている。開閉弁１１は、電磁弁等の各種の弁を用いることができ、改質水流路９内の水
の通流／遮断するように構成されている。

水素生成器２の改質器は、改質触媒を有している。そして、この改質器では、原料供給源から供給された原料と、水供給源から供給された改質用の水との改質反応により、水素含有ガス（改質ガス）が生成される。生成された改質ガスは、変成器に供給される。

水素生成器２の変成器は、変成触媒を有している。変成器では、改質器から供給された改質ガス中の一酸化炭素を変成反応により、除去する。そして、一酸化炭素が除去された改質ガスは、選択酸化器に供給される。

水素生成器２の選択酸化器は、選択酸化触媒を有していて、選択酸化器には、選択酸化空気流路１２が接続されている。選択酸化空気流路１２の途中には、空気ポンプ１３、選択酸化空気流量計１５、及び開閉弁１４がこの順で設けられている。

空気ポンプ１３は、選択酸化空気流路１２を介して、水素生成器２の選択酸化器に選択酸化用の酸素（空気）を供給するように構成されている。空気ポンプ１３としては、シロッコファン等のファン類を使用してもよい。

選択酸化空気流量計１５は、選択酸化空気流路１２を通流する空気の流量を検知して、検知した空気の流量を制御器４７に出力するように構成されている。開閉弁１４は、電磁弁等の各種の弁を用いることができ、選択酸化空気流路１２内の空気の通流／遮断するように構成されている。

そして、水素生成器２の選択酸化器では、変成器から供給された改質ガス中に残存する一酸化炭素を選択酸化反応により、除去する。そして、一酸化炭素をさらに除去された改質ガスは、燃料ガス（還元剤ガス）として、燃料ガス流路２４を介して、燃料電池１のアノード流路１Ａに供給される。

燃料ガス流路２４の途中には、燃料ガスバイパス流路２８の上流端が接続されている。燃料ガスバイパス流路２８の下流端は、残余燃料ガス流路２６の途中に接続されている。燃料ガスバイパス流路２８は、水素生成器２で生成された燃料ガス、又は燃料電池システム１００の起動時に十分に一酸化炭素が低減されていない燃料ガスを、燃料電池１をバイパスさせて、バーナ１７に供給するための流路である。

燃料ガスバイパス流路２８の途中には、開閉弁２９が設けられている。開閉弁２９は、電磁弁等の各種の弁を用いることができ、燃料ガスバイパス流路２８内の燃料ガス等のガスの通流／遮断するように構成されている。

また、燃料ガス流路２４における燃料ガスバイパス流路２８の接続部より下流側の流路には、開閉弁２５が設けられている。開閉弁２５は、電磁弁等の各種の弁を用いることができ、燃料ガス流路２４内の燃料ガス等のガスの通流／遮断するように構成されている。

残余燃料ガス流路２６は、燃料電池１のアノード流路１Ａとバーナ１７を接続し、燃料電池１で使用されなった燃料ガスをバーナ１７に供給するための流路である。残余燃料ガス流路２６における燃料ガスバイパス流路２８の接続部より上流側の流路には、開閉弁２７が設けられている。開閉弁２７は、電磁弁等の各種の弁を用いることができ、残余燃料ガス流路２６内の残余燃料ガス等のガスの通流／遮断するように構成されている。

燃料電池１のカソード流路１Ｂには、空気流路３１を介して、ブロワ３０が接続されている。ブロワ３０は、ブロワ又はシロッコファン等のファン類を用いることができ、カソ
ード流路１Ｂに酸化剤ガス（空気）を供給するように構成されている。

空気流路３１の途中には、開閉弁３２及び空気流量計３５設けられている。開閉弁３２は、電磁弁等の各種の弁を用いることができ、空気流路３１内の酸化剤ガスの通流／遮断するように構成されている。空気流量計３５は、空気流路３１を通流する酸化剤ガスの流量を検知し、検知した酸化剤ガスの流量を制御器４７に出力するように構成されている。

燃料電池１のカソード流路１Ｂの下流端には、残余空気流路３３が接続されている。残余空気流路３３は、燃料電池１で使用されなかった酸化剤ガス（以下、残余酸化剤ガスという）を燃料電池システム１００外に排出するための流路であり、その途中には、開閉弁３４が設けられている。開閉弁３４は、電磁弁等の各種の弁を用いることができ、残余空気流路３３内の残余酸化剤ガス等のガスの通流／遮断するように構成されている。

燃料電池１は、アノードとカソード（いずれも図示せず）を有し、アノードには、アノード流路１Ａから燃料ガスが供給され、カソードには、カソード流路１Ｂから酸化剤ガスが供給される。そして、燃料電池１では、アノードに供給された燃料ガスと、カソードに供給された酸化剤ガスとが、電気化学的に反応して、電気と熱が発生する。

燃料電池１で発電した電力は、電力変換装置（図示せず）により、直流電力から交流電力に変換及び電圧調整が行われ、電灯や各種電気機器等の電力負荷に供給される。なお、燃料電池１としては、例えば、固体高分子形燃料電池、リン酸形燃料電池、固体酸化物形燃料電池等の各種の燃料電池を用いることができる。また、燃料電池１の構成は、一般的な燃料電池と同様に構成されているため、その詳細な説明は省略する。

また、燃料電池１には、発生した熱を回収し、燃料電池１を冷却するための冷却水が通流する冷却水経路１Ｃが設けられている。冷却水経路１Ｃには、冷却水流路３６が接続されている。冷却水流路３６は、熱交換器４０の一次流路に接続されている。冷却水流路３６の途中には、冷却水ポンプ３７及び冷却水タンク５０が設けられている。

冷却水ポンプ３７は、冷却水経路１Ｃ、冷却水流路３６、及び熱交換器４０の一次流路内の冷却水を循環させるように構成されており、冷却水は、水供給経路より消耗部品４９により電気伝導度を低下させた水を冷却水タンク５０に貯水し使用する。

また、冷却水流路３６の途中には、燃料電池１に供給される冷却水の温度を検知するための第２温度検知器３８と、燃料電池１から排出される冷却水の温度を検知するための第３温度検知器３９とが設けられている。第２温度検知器３８及び第３温度検知器３９は、検知した冷却水の温度を制御器４７に出力するように構成されている。

熱交換器４０の二次流路には、排熱回収水流路４１が接続されている。そして、熱交換器４０では、燃料電池１で発生した熱を回収した高温の冷却水と、排熱回収水流路４１を通流する温水との間で熱交換が行われる。高温の冷却水は、熱交換器４０で冷却され、再び冷却水経路１Ｃに供給される。

また、排熱回収水流路４１の途中には、温水ポンプ４２が設けられている。温水ポンプ４２は、排熱回収水流路４１内の温水を通流させるように構成されている。また、排熱回収水流路４１の途中には、熱交換器４０で熱交換した（加熱された）温水の温度を検知するための第４温度検知器４３が設けられている。第４温度検知器４３は、検知した温度を制御器４７に出力するように構成されている。

なお、熱交換器４０を介して、冷却水との熱交換をすることにより、熱を回収した温水
は、貯湯タンク（図示せず）等に貯えてもよい。このような構成とすることにより、貯湯タンクから、必要に応じて温水として利用することができる。

制御器４７は、異常検出手段４４及び使用実績検出手段４５を備えている。また、制御器４７は、燃料電池システム１００を構成する各機器を制御する機器であれば、どのような形態であってもよい。制御器４７は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等に例示される演算処理部と、各制御動作を実行するためのプログラムを格納した、メモリ等から構成される記憶部と、時計部と、を備えている。

そして、制御器４７は、演算処理部が、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、これを実行することにより、燃料電池システム１００に関する各種の制御を行う。また、制御器４７が、記憶部に格納された所定のプログラムを実行することにより、異常検出手段４４及び使用実績検出手段４５が実現される。

具体的には、制御器４７（異常検出手段４４）には、燃焼ファン２１、冷却水ポンプ３７、及び温水ポンプ４２等から発信される各々の回転数信号が入力され、各アクチュエータが異常でないか否かを監視している。また、制御器４７（異常検出手段４４）は、ヒータ１６への通電時に、図示していないヒータ制御基板からフィードバックされるフィードバックパルスが入力され、ヒータ１６が異常でないか否かを監視している。

制御器４７（使用実績検出手段４５）は、消耗部品４９の使用実績を監視している。消耗部品４９の使用実績としては、水供給源から消耗部品４９を経由し冷却水タンク５０に貯水される水量を計測する水量センサ５２で計測される水量の信号を使用実績検出手段４５が取り込み、水量の積算値を消耗部品４９の使用実績値（累積使用量）として使用実績検出手段４５が記憶している。

なお、消耗部品４９の使用実績値は、消耗部品４９の劣化特性と相関のある要因を使用実績値として取り込むことが望ましく、制御器４７に備えた時計部を使用して燃料電池システム１００の累積通電時間や消耗部品４９の累積使用時間、燃料電池１の累積発電時間としても良い。

更には、原料流量計８で計測される燃料ガスの累積使用量、燃料電池１の累積発電量、又は開閉弁５１が開閉した回数を消耗部品４９の使用回数として消耗部品４９の使用実績値としても構わない。

制御器４７は、単独の制御器で構成される形態だけでなく、複数の制御器が協働して燃料電池システム１００の制御を実行する制御器群で構成される形態であっても構わない。

また、制御器４７は、マイクロコントロールで構成されていてもよく、ＭＰＵ、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、論理回路等によって構成されていてもよい。

表示器４８は、制御器４７より出力された情報（文字データ、画像データ等）を表示することができれば、どのような形態であってもよい。表示器４８としては、例えば、リモコン、携帯電話、スマートフォン、タブレット型コンピュータ等を用いることができる。また、表示器４８は、スイッチ等の操作部、ＬＣＤ画面等の表示部を備えていてもよい。表示器４８は、燃料電池システムの制御器４７と有線又は無線で通信することができる。

また、表示器４８は、燃料電池システムの運転状態（例えば、停止中、起動中、発電中等）を表示するとともに、異常検出手段４４が燃料電池システム１００の異常を検出した場合に異常状態の表示を行なうように構成されている。

次に、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の表示動作について、図２を参照しながら説明する。

図２は、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の表示判定動作の一例を示すフローチャートである。

図２に示すように、まず、異常検出手段４４により、補機又は燃料電池システム１００における運転状態の異常のうち少なくとも一方を検出した場合（ステップＳ１００）、制御器４７は異常検出手段４４から異常の情報を取得する（ステップＳ１０１）。更に、制御器４７は、使用実績検出手段４５から消耗部品４９の使用実績値を取得する（ステップＳ１０２）。

次に、制御器４７は使用実績検出手段４５から取得した使用実績値と、予め制御器４７に記憶した消耗部品４９の交換が必要とされる第１閾値よりも小さい第２閾値とを比較する（ステップＳ１０３）。このとき、使用実績検出手段４５から取得した使用実績値が第２閾値以上であれば、制御器４７は異常状態を表示器４８に表示するとともに消耗部品４９の交換を促す旨を表示器４８に表示する（ステップＳ１０４）。

一方、使用実績検出手段４５から取得した使用実績値が第２閾値未満であれば、制御器４７は異常検出手段４４より取得した異常の情報を表示器４８に表示する（ステップＳ１０５）。

このように構成された、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００では、異常検出手段４４が異常を検出した場合に、消耗部品４９の使用実績値が予め定めた第２閾値以上であれば、異常情報とともに消耗部品４９の交換を促す旨を表示器４８に表示させ、第２閾値未満であれば、異常情報を表示器４８に表示させる。

このため、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００では、異常によるメンテナンス時に消耗部品４９の交換が促され、メンテナンス対応の回数を低減することが出来る。

したがって本実施の形態１に係る燃料電池システム１００は、ユーザーの利便性を向上させることができる。

なお、第１閾値は、消耗部品４９の劣化特性に応じて、消耗部品４９の交換が必要とされる値（例えば累積通水量、累積通電時間、累積使用時間、累積発電時間、累積使用量、累積発電量、使用回数など）であって、設計に応じて任意の値を予め設定することができる。また、第２閾値は、第１閾値より小さい値であればよく、任意の値を予め設定することができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの表示判定動作の一例を示すフローチャートである。本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの構成は、図１に示した実施の形態１と同様の構成を有しており、実施の形態１と同様に運転されるが、以下の点が実施の形態１とは異なっている。

図３に示すように、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００は、まず、異常検出手段４４により、補機又は燃料電池システム１００における運転状態の異常のうち少なくとも一方を検出しているかどうかを判断する（ステップＳ１００）。

異常検出手段４４により異常が検出されていない場合、制御器４７は使用実績検出手段４５から消耗部品４９の使用実績値を取得する（ステップＳ１０６）。

次に、制御器４７は、使用実績値と、予め制御器４７に記憶した消耗部品４９の交換が必要とされる第１閾値よりも小さい第２閾値より大きい第３閾値とを比較する（ステップＳ１０７）。

このとき、使用実績検出手段４５から取得した使用実績値が第３閾値以上である場合には、制御器４７は消耗部品４９の交換を促す旨を表示器４８に表示し、使用実績検出手段４５から取得した使用実績値が第３閾値未満であれば、消耗部品４９の交換を促す旨の表示を表示しない。

このように構成された、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００では、異常検出手段４４が異常を検出していない場合であっても、消耗部品４９の使用実績値が予め定めた第３閾値以上であれば、消耗部品４９の交換を促す旨を表示器４８に表示させる（ステップＳ１０８）。

このため、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００では、消耗部品４９が劣化して、交換が必要な場合には、事前に表示器４８に交換を促す表示がされ、消耗部品４９の劣化に伴う燃料電池システム１００の故障や異常の発生を抑制することが出来る。

したがって、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００は、ユーザーの利便性を向上させることができる。

なお、第３閾値は、第１閾値より小さく第２閾値より大きい値であればよく、任意の値を予め設定することができる。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施の形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。

そして、本発明の要旨を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。

本発明の燃料電池システム及びその運転方法は、メンテナンス回数を低減させることができ、例えば、家庭用の燃料電池システムにおいて、特に有用である。

１ 燃料電池
１Ａ アノード流路
１Ｂ カソード流路
１Ｃ 冷却水経路
２ 水素生成器
３ 第１温度検知器
４ 原料流路
５ 原料ポンプ
６ 開閉弁
７ 開閉弁
８ 原料流量計
９ 改質水流路
１０ 改質水ポンプ
１１ 開閉弁
１２ 選択酸化空気流路
１３ 空気ポンプ
１４ 開閉弁
１５ 選択酸化空気流量計
１６ ヒータ
１７ バーナ
１８ 点火器
１９ 火炎検知器
２０ 燃焼空気流路
２１ 燃焼ファン
２２ 燃焼空気流量計
２３ 燃焼排ガス排出流路
２４ 燃料ガス流路
２５ 開閉弁
２６ 残余燃料ガス流路
２７ 開閉弁
２８ 燃料ガスバイパス流路
２９ 開閉弁
３０ ブロワ
３１ 空気流路
３２ 開閉弁
３３ 残余空気流路
３４ 開閉弁
３５ 空気流量計
３６ 冷却水流路
３７ 冷却水ポンプ
３８ 第２温度検知器
３９ 第３温度検知器
４０ 熱交換器
４１ 排熱回収水流路
４２ 温水ポンプ
４３ 第４温度検知器
４４ 異常検出手段
４５ 使用実績検出手段
４７ 制御器
４８ 表示器
４９ 消耗部品
５０ 冷却水タンク
５１ 開閉弁
５２ 水量センサ
１００ 燃料電池システム

Claims (3)

1. 燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行なう燃料電池を備える燃料電池システムであって、
   前記燃料電池システムの運転に関連する流体を制御するアクチュエータ及びヒータのうちの少なくともいずれか一方の機器である補機と、
   前記燃料電池システムの運転状態を検知するセンサと、
   前記補機の異常、及び、前記センサの出力値により前記燃料電池システムにおける運転状態の異常のうちの少なくとも一方を検出する異常検出手段と、
   消耗部品の使用実績値を取得する使用実績検出手段と、
   前記燃料電池システムの運転を制御し、運転状態を表示する表示器と通信する制御器と、
   を備え、
   前記制御器は、前記異常検出手段が異常を検出し、かつ、前記使用実績検出手段が取得した使用実績値が、交換が必要な第１閾値以下で、前記第１閾値より小さい第２閾値以上である場合は、異常状態を示す表示とともに、前記交換を促す旨を前記表示器に表示させ、
   前記異常検出手段が異常を検出し、かつ、前記使用実績値が前記第２閾値より小さい場合は、異常状態を示す表示を前記表示器に表示させ、前記異常検出手段が異常を検出せず、かつ、前記使用実績値が、前記第１閾値より小さく第２閾値より大きい第３閾値以上である場合は、前記交換を促す旨を前記表示器に表示させる、燃料電池システム。
2. 前記使用実績値が、燃料ガスの累積使用量、前記燃料電池の累積発電量、前記燃料電池の累積発電時間、前記燃料電池システムの累積通電時間、前記消耗部品の累積使用時間、前記消耗部品の累積使用量、又は前記消耗部品の使用回数である、請求項１記載の燃料電池システム。
3. 燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行なう燃料電池を備える燃料電池システムの運転方法であって、
   前記燃料電池システムの運転に関連する流体を制御するアクチュエータ及びヒータのうちの少なくともいずれか一方の機器である補機の異常、及び、前記燃料電池システムの運転状態を検知するセンサの出力値により前記燃料電池システムにおける運転状態の異常のうちの少なくとも一方を検出する異常検出ステップと、
   消耗部品の使用実績値を取得する使用実績検出ステップと、
   前記異常検出ステップで異常を検出し、かつ、前記使用実績検出ステップで検出した使用実績値が、交換が必要な第１閾値以下で、前記第１閾値より小さい第２閾値以上である場合は、前記異常の情報を示す表示とともに、前記交換を促す旨を表示器が表示するステップと、
   前記異常検出ステップで異常を検出し、かつ、前記使用実績検出ステップで検出した前記使用実績値が前記第２閾値より小さい場合は、異常状態を示す表示を前記表示器が表示するステップと、
   前記異常検出ステップで異常を検出せず、かつ、前記使用実績検出ステップで検出した前記使用実績値が、前記第１閾値より小さく第２閾値より大きい第３閾値以上である場合は、前記交換を促す旨を前記表示器が表示するステップと、
   を備える、燃料電池システムの運転方法。

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