WO2010113519A1 - 燃料電池システム - Google Patents

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WO2010113519A1
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fuel cell
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circulation path
water circulation
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保田繁樹
楠村浩一
田口清
田村佳央
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell system provided with a fuel cell and a water circulation path, and more particularly, to freeze prevention means when the fuel cell system stops abnormally.
  • a fuel cell system generally includes a scientific fuel cell that generates electricity by chemically reacting a fuel gas and an oxidant gas, and a cooling water path that cools the fuel cell that generates heat during power generation.
  • the temperature of the fuel cell is controlled by adjusting the degree of cooling according to the amount.
  • an outside air temperature detecting means for directly or indirectly detecting the outside air temperature and a water temperature detecting means for detecting the water temperature of the cooling water are provided.
  • a device that performs a freeze suppression operation according to the detected outside air temperature and the water temperature detected by the water temperature detecting means is known (see, for example, Patent Document 1).
  • FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a conventional fuel cell system described in Patent Document 1.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a conventional fuel cell system described in Patent Document 1.
  • this conventional fuel cell system includes a fuel cell 36 that generates power using fuel gas and an oxidant gas, a cooling water path 37 through which cooling water for cooling the fuel cell 36 flows, A hot water storage path 38 through which hot water for recovering heat from the cooling water flowing through the cooling water path 37 flows, a hot water storage tank 39 for storing hot water that has recovered heat from the cooling water and becomes hot water, and cooling in the cooling water path 37
  • a heat exchanger 40 for exchanging heat between the water and the hot water in the hot water path 38, a cooling water circulator 41 for circulating the water in the cooling water path 37, and a heater for heating the cooling water path 37 42, a hot water circulator 43 that circulates the water in the hot water passage 38, an outside air temperature detecting means 44 that detects the outside air temperature, a cooling water temperature detecting means 45 that detects the temperature of the cooling water, and the temperature of the hot water. Detecting hot water temperature detecting means 46 And a control unit 47.
  • the controller 47 cools according to the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting means 44, the cooling water temperature detected by the cooling water temperature detecting means 45, and the hot water temperature detected by the hot water temperature detecting means 46.
  • the cooling water circulation by the cooling water circulator 41, the hot water circulation by the hot water circulation circulator 43, and heating Heating by the vessel 42 is performed. Thereby, freezing of cooling water and hot water storage is suppressed.
  • the controller 47 determines whether or not to execute the freeze suppression operation for each of the cooling water passage 37 and the hot water storage passage 38 based on the cause of the abnormality.
  • the controller 47 does not execute the cooling water circulation.
  • the cooling water to be heated is heated in a state where the cooling water path 37 does not exist, and the periphery of the heater 42 is excessive.
  • the controller 47 does not perform heating by the heater 42 because there is a risk of being heated.
  • the hot water circulation circuit 43 is idled when the hot water circulation is performed by the hot water circulation circuit 43.
  • the vessel 47 does not execute hot water circulation. Thereby, damage to the cooling water circulator 41, the hot-water storage water circulator 43, and the heater 42, which are elements for executing the freeze suppression operation, is suppressed.
  • the occurrence of water leakage in the cooling water passage 37 is detected as follows, for example.
  • a water leak in the cooling water passage 37 can be detected.
  • the present invention has been made in view of such problems, and in a fuel cell system that has stopped due to occurrence of an abnormality in water leakage, the water circulator that suppresses the expansion of water leakage damage and is operated by idling the water circulator
  • An object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of reducing the possibility of a failure and, in addition, capable of suppressing freezing of residual water in a water path that is leaking.
  • a fuel cell system includes a fuel cell that generates power using fuel gas and an oxidant gas, a water circulation path through which water related to the operation of the fuel cell circulates, and the water circulation A water circulator for circulating water in the path, a heater for heating the water circulation path, a first abnormality detector for detecting a first abnormality that is an abnormality related to water leakage from the water circulation path, and a controller And a fuel cell system for performing a water circulation operation for circulating water in the water circulation path by the water circulator and a heating operation for operating the heater to suppress freezing of the water circulation path, When the fuel cell system is stopped due to detection of the first abnormality by the first abnormality detector, the controller prohibits the water circulation operation for freezing suppression, The heating operation for suppressing and is configured so as not to prohibit.
  • the fuel cell system includes a second abnormality detector that detects a second abnormality different from the first abnormality, and the controller detects the first abnormality by the first abnormality detector. Therefore, when the fuel cell system is stopped, the water circulation operation for suppressing freezing is prohibited and the heating operation for suppressing freezing is not prohibited, and the second abnormality detector does not prohibit the second operation. When the fuel cell system is stopped due to the detection of the abnormality, the water circulation operation and the heating operation for suppressing freezing may not be prohibited.
  • the water circulation path includes a cooling water path through which cooling water for cooling the fuel cell flows, a cooling water circulation path including a cooling water tank for storing the cooling water, and hot water storage for recovering heat from the cooling water flowing through the cooling water path.
  • a hot water path through which water flows, a hot water circulation path including a hot water storage tank for storing the hot water, a recovered water tank for storing recovered water recovered from the exhaust gas from the fuel cell, and the recovered water tank and the cooling water tank It may be at least one of a recovered water circulation path including a recovered water path through which water circulating between them flows.
  • the water circulation path includes a first water circulation path and a second water circulation path, and the water circulator circulates water in the first water circulation path, and the second water circulation path.
  • a heater, and the controller detects water leakage from the first water circulation path as the first abnormality by the first abnormality detector and detects water leakage from the second water circulation path.
  • water circulation operation by the first water circulator for suppressing freezing of the first water circulation path is prohibited, and for freezing suppression of the first water circulation path.
  • the heating operation by the first heater is prohibited.
  • the heating operation by the second water circulator water circulation operation by and the second heater may be configured so as not to prohibit for anti-freezing of the second water circulation passage.
  • the first water circulation path and the second water circulation path include a cooling water path through which cooling water for cooling the fuel cell flows, a cooling water circulation path including a cooling water tank for storing the cooling water, and the cooling water path.
  • a hot water path for storing hot water for recovering heat from the cooling water flowing through the hot water a hot water circulation path including a hot water storage tank for storing the hot water, a recovered water tank for storing recovered water recovered from the exhaust gas from the fuel cell, and It may be a combination of two paths of a recovered water circulation path including a recovered water path through which water circulating between the recovered water tank and the cooling water tank flows.
  • the controller is configured to perform the heating operation by the heater for suppressing freezing. You may be comprised so that heating amount may be increased rather than the case where the 1st abnormality is not detected.
  • the controller detects the water leakage from the first water circulation path by the first abnormality detector and does not detect the water leakage from the second water circulation path, and the fuel cell system is stopped.
  • the heating amount by the first heater is increased as compared with the case where the first abnormality is not detected, and the second The amount of heating by the heater may be configured so as not to change from the case where the first abnormality is not detected.
  • the fuel cell system further includes a temperature detector that detects a temperature of the water, and the controller detects the temperature detector when the first abnormality is not detected by the first abnormality detector. Detects the temperature below the first threshold value, the heating operation is performed to prevent freezing. If the first abnormality is detected by the first abnormality detector, the temperature detector detects the first abnormality. When a temperature equal to or lower than a second threshold value higher than the first threshold value is detected, the heating operation may be performed to prevent freezing.
  • the fuel cell system further includes a temperature detector that detects the temperature of the water, and when the temperature detector detects a temperature that is equal to or lower than a first threshold, the first heater is used as the heating operation for suppressing freezing. And the second heater are operated, and the controller detects water leakage from the first water circulation path as the first abnormality by the first abnormality detector.
  • freezing suppression is performed when the temperature detector detects a temperature not higher than the first threshold but not higher than the second threshold.
  • the first heater may be operated for the purpose, and when the temperature detector detects a temperature below the first threshold, the second heater may be operated to prevent freezing. .
  • the present invention is configured as described above, and in a fuel cell system that is stopped due to occurrence of water leakage abnormality, the expansion of water leakage damage is suppressed and the possibility of water circulator failure due to idling of the water circulator is reduced. In addition to being able to do so, there is an effect that it is possible to suppress freezing of residual water in the water path that is leaking.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the contents of the freeze suppression control when the fuel cell system of FIG. 1 stops abnormally.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the contents of the freeze suppression control when the fuel cell system according to Embodiment 2 of the present invention stops abnormally.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the contents of the freeze suppression control when the fuel cell system according to Embodiment 3 of the present invention abnormally stops.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the fuel cell system according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the contents of the freeze suppression control when the fuel cell system of FIG. 5 stops abnormally.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the contents of the freeze suppression control when the fuel cell system according to Embodiment 5 of the present invention abnormally stops.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the contents of the freeze suppression control when the fuel cell system according to Embodiment 6 of the present invention stops abnormally.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the fuel cell system according to Embodiment 7 of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the contents of the freeze suppression control when the fuel cell system of FIG. 9 abnormally stops.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the contents of the freeze suppression control when the fuel cell system according to Embodiment 8 of the present invention stops abnormally.
  • FIG. 12 is a flowchart showing the contents of the freeze suppression control when the fuel cell system according to Embodiment 9 of the present invention abnormally stops.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of a fuel cell system according to Modification 2 of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a block diagram showing another configuration example of the fuel cell system according to Modification 2 of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a conventional fuel cell system.
  • a fuel cell system includes a fuel cell that generates power using fuel gas and an oxidant gas, a water circulation path through which water related to the operation of the fuel cell circulates, and a water circulation path in the water circulation path.
  • a water circulator for circulating water a heater for heating the water circulation path, a first abnormality detector for detecting a first abnormality that is an abnormality related to water leakage from the water circulation path, and a controller.
  • the controller prohibits the water circulation operation to prevent freezing when the first abnormality detector detects the first abnormality and the fuel cell system is stopped.
  • the heating operation for suppression is not prohibited.
  • the “fuel cell” may be a fuel cell that generates power using fuel gas and oxidant gas.
  • a “fuel cell” for example, a solid polymer electrolyte fuel cell, a solid oxide fuel cell, a phosphoric acid fuel cell, a molten carbonate fuel cell and the like can be used.
  • the “fuel gas”, for example, pure hydrogen, a hydrogen-containing gas (reformed gas), or the like can be used.
  • oxidant gas for example, pure oxygen, air, or the like can be used.
  • Water circulation path means all paths through which water related to the operation of the fuel cell circulates. For example, a cooling water circulation path, a recovered water circulation path, a hot water circulation path, etc., which will be described later, correspond to such a “water circulation path”.
  • water circulator for example, a pump (rotary type), a plunger pump or the like can be used.
  • the first abnormality is defined as an abnormality related to water leakage from the “water circulation path” described above.
  • the “first abnormality detector” means a detector that directly or indirectly detects water leakage from the “water circulation path” described above. Detecting water leakage directly means detecting “water leakage” itself. Further, indirectly detecting water leakage means detecting a parameter (physical quantity) that varies in correlation with “water leakage”. When “leakage” is detected indirectly, “leakage” can be detected from the detected parameter using the correlation between the parameter and “leakage”.
  • the “first abnormality detector” is configured by a detector that detects a parameter correlated with “water leakage”
  • the level of the parameter detected by the detector, the parameter, and “water leakage” Whether or not water leakage from the “water circulation path” has occurred is determined by the determiner based on a determination criterion (for example, a threshold value) set based on the correlation with
  • the “first abnormality detector” may be installed inside a casing that houses the main part of the fuel cell system (for example, a power generation unit including a fuel cell), or installed outside the casing. May be. When the detector is installed outside the casing, the “first abnormality detector” and the control unit may be connected by wire or may be connected wirelessly.
  • the “heater” only needs to be able to heat the “water circulation path” described above. Therefore, the function and installation mode of the “heater” are not particularly limited other than this.
  • the “heater” may be composed of a single heater or may be composed of a plurality of heaters arranged in a distributed manner. As such a “heater”, for example, a ceramic heater can be used.
  • the water circulation operation in which water in the water circulation path is circulated by the water circulator and the heating operation in which the heater is operated in order to suppress the freezing of the water circulation path means a freeze suppression operation in this manner.
  • the “controller” is “if the fuel cell system is stopped due to the detection of the first abnormality by the first abnormality detector, prohibiting the water circulation operation to prevent freezing and freezing It is sufficient if it is configured so as not to prohibit the heating operation for suppression.
  • a controller means not only a single controller but also a group of controllers. Therefore, the “controller” may be composed of a single controller that performs centralized control, or may be composed of a plurality of controllers that perform distributed control in cooperation with each other.
  • a microcomputer, a programmable controller, a logic circuit, or the like can be used.
  • To prohibit water circulation operation in other words, to “do not allow water circulation operation”.
  • “do not prohibit water circulation operation” means “permit water circulation operation”. For example, when a specific condition is satisfied, a water circulation operation is executed.
  • the fuel cell system includes a second abnormality detector that detects a second abnormality that is different from the first abnormality, and the controller includes the first abnormality detector.
  • the controller includes the first abnormality detector.
  • the second abnormality is defined as an abnormality of the fuel cell system different from the “first abnormality”. Further, the “second abnormality” does not include all of the abnormalities other than the “first abnormality” but includes at least a part of the abnormality other than the “first abnormality”.
  • the abnormality of the fuel cell system includes, for example, abnormality of each component of the fuel cell system, abnormality of their control, and the like.
  • Table 1 shows specific examples of the first abnormality and the second abnormality described above.
  • the first abnormality for example, water leakage from the water circulation path, abnormal drop in the water level in the water tank (circulation water tank) in the water circulation path, abnormal rise of the fuel cell cooled by the hot water storage Temperature, abnormal temperature difference before and after heat exchange of hot water in the case of having a heat exchanger for cooling water and hot water of a fuel cell, before and after heat exchange of cooling water in the case of having a heat exchanger of cooling water and hot water Temperature difference abnormality.
  • the second abnormality for example, the measurement value abnormality of the oxidant gas flow meter, the sticking of the valves of the oxidant gas path and the fuel gas path, the leakage abnormality from the valve of the oxidant gas path, the valve of the fuel gas path, Leak abnormality, temperature detection error in the reformer temperature detector, temperature detector disconnection / short circuit in the reformer, misfiring error in the combustor heating the reformer, combustor heating the reformer Ignition abnormality and the like.
  • the second abnormality detector means a detector that directly or indirectly detects the second abnormality, like the “first abnormality detector”.
  • the water circulation path includes a cooling water path through which cooling water for cooling the fuel cell flows and a cooling water tank that stores the cooling water.
  • the water circulation path includes a first water circulation path and a second water circulation path, and the water circulator is water in the first water circulation path.
  • a heater and a second heater that heats the second water circulation path, and the controller detects water leakage from the first water circulation path as the first abnormality by the first abnormality detector.
  • the water circulation by the first water circulator for suppressing freezing of the first water circulation path The operation is prohibited and the first water circulation
  • the heating operation by the first heater for suppressing freezing of the passage is not prohibited, the water circulation operation by the second water circulator for suppressing freezing of the second water circulation path and the second heater. You may be comprised so that a heating operation may not be prohibited.
  • the first water circulation path and the second water circulation path are the cooling water path and the cooling water through which the cooling water for cooling the fuel cell flows.
  • the controller stops the fuel cell system when the first abnormality is detected by the first abnormality detector.
  • the heating amount may be increased as compared with the case where the first abnormality is not detected.
  • the controller detects water leakage from the first water circulation path by the first abnormality detector and detects from the second water circulation path.
  • the amount of heating by the first heater is changed to the first amount.
  • the amount of heating by the second heater may be set so as not to be different from that in the case where the first abnormality is not detected.
  • the fuel cell system further includes a temperature detector that detects the temperature of the water, and the controller detects the first abnormality by the first abnormality detector. If not, when the temperature detector detects a temperature equal to or lower than the first threshold, the heating operation is executed to suppress freezing, and the first abnormality is detected by the first abnormality detector
  • the temperature detector may be configured to perform the heating operation to prevent freezing when detecting a temperature not higher than a second threshold value that is higher than the first threshold value.
  • the temperature detector for detecting the temperature of water means a temperature detector for directly or indirectly detecting the temperature of water.
  • the temperature detector may be a temperature detector that directly detects the temperature of “water” related to the operation of the “fuel cell”.
  • the temperature detector correlates with the temperature of the “water” (that is, the above “water”). May be a temperature detector that detects a temperature that is indirectly detected).
  • An optimal threshold is set.
  • One or a plurality of “temperature detectors” may be used.
  • a temperature sensor such as a platinum resistance temperature detector, a thermocouple, or a thermistor can be used.
  • First threshold is defined as the temperature above the freezing point of water (0 ° C.). Since the “first threshold value” depends on the design of the fuel cell system, it is determined by, for example, experiment, simulation, calculation, or the like. In addition, when the “first threshold value” is set together with the “second threshold value”, it is determined that the first threshold value needs to be heated by a heater to suppress freezing in a state where water is circulated. Temperature. The second threshold value is defined as a temperature at which heating by the heater is determined to be necessary to prevent freezing in a state where water is not circulated, and is a value higher than the first threshold value. Since the “second threshold value” depends on the design of the fuel cell system, it is determined by, for example, experiment, simulation, calculation, or the like.
  • the temperature threshold value of the temperature detector that operates the heater is set higher than the case where the first abnormality is not detected. It is possible to expedite the start of operation of the heater when the temperature drops. As a result, it is possible to suppress a decrease in freezing resistance due to the water circulation operation not being performed.
  • the fuel cell system further includes a temperature detector that detects the temperature of the water, and the temperature detector detects the temperature that is equal to or lower than a first threshold value to prevent freezing.
  • the first heater and the second heater are configured to operate as a heating operation, and the controller uses the first abnormality detector to detect the first water circulation as the first abnormality. In the case where water leakage from the path is detected and water leakage from the second water circulation path is not detected and the fuel cell system is stopped, a temperature equal to or lower than the second threshold higher than the first threshold is set.
  • the temperature detector detects, the first heater is operated to prevent freezing, and when the temperature detector detects a temperature below the first threshold, the second heater is operated to prevent freezing. Configured to work It can have.
  • the temperature threshold value of the temperature detector that operates the heater in order to accelerate the operation start of the heater when the temperature of the water decreases. Is set higher than the case where the first abnormality is not detected, and the temperature threshold value of the temperature detector for operating the heater is the first for the second water circulation path where the abnormality related to water leakage is not detected. Since this is set to be the same as when no abnormality is detected, an increase in power consumption caused by unnecessarily accelerating the start of operation of the heater can be suppressed.
  • the first embodiment of the present invention exemplifies a mode in which the “water circulation path” is a hot water circulation path and the “fuel cell” is a solid oxide fuel cell (SOFC).
  • SOFC solid oxide fuel cell
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the fuel cell system 301 includes a housing 50 having an intake port (not shown) and an exhaust port 60, and a hot water storage tank 9B.
  • the casing 50 accommodates each element (excluding the casing 50) constituting the fuel cell system 301 other than the hot water storage tank 9B.
  • the fuel cell 1 which is an example of the above-mentioned “fuel cell” is arranged.
  • the fuel cell 1 is composed of, for example, a solid oxide fuel cell (SOFC).
  • An internal fuel gas channel 1 a is formed inside the fuel cell 1 so as to be in contact with the anode, and the inlet of the internal fuel gas channel 1 a is connected to the reforming unit 105 via the fuel gas supply channel 22. The exit is connected.
  • the reformer 105 and the fuel cell 1 constitute a fuel cell main body 101.
  • the raw material is supplied from the raw material supplier 61 to the raw material gas inlet of the reforming unit 105 via the raw material gas supply path 19.
  • the source gas may be any gas that can generate a hydrogen-containing gas by reforming.
  • a hydrocarbon-based gas such as natural gas can be used.
  • the raw material supplier 61 can be configured by, for example, a booster pump, a flow rate adjusting valve, or the like connected to a raw material gas source (for example, a natural gas infrastructure).
  • Air is supplied from an air supply device 62 to the air inlet of the reforming unit 105.
  • the air supply device 62 for example, a blower or the like can be used.
  • the reforming water is supplied from the reforming water path 64 to the reforming water inlet of the reforming unit 105.
  • the reforming unit 105 generates a hydrogen-containing gas (reformed gas) by the autothermal method using the supplied raw material gas and reformed water. Then, this hydrogen-containing gas is supplied to the fuel cell 1 as a fuel gas.
  • This hydrogen-containing gas (reformed gas) is an example of the above-mentioned “fuel gas”.
  • the reforming unit 105 is an example of a fuel gas supplier.
  • An oxidant gas supply device 6 is connected to an inlet of the internal oxidant gas flow path 1 b of the fuel cell 1 via an oxidant gas supply path 23.
  • the oxidant gas supply device 6 supplies the “oxidant gas” described above to the oxidant gas supply path 23.
  • the oxidant gas supply device 6 is constituted by, for example, a blower or the like, and supplies air as “oxidant gas”.
  • the fuel gas and the oxidant gas supplied in this manner chemically react at the anode and the cathode, respectively, and electricity and heat are generated.
  • the upstream end of the exhaust fuel gas path 25 is connected to the outlet of the internal fuel gas flow path 1 a of the fuel cell 1. Fuel gas that has not chemically reacted (not consumed) at the anode (hereinafter referred to as exhaust fuel gas) is discharged to the exhaust fuel gas path 25.
  • the downstream end of the exhaust fuel gas path 25 is connected to, for example, a combustor (not shown).
  • the exhaust fuel gas path 25 is provided with a first water condenser 24A.
  • the first water condenser 24A is composed of a heat exchanger, and cools the exhaust fuel gas flowing through the primary flow path by heat exchange with the hot water flowing through the secondary flow path. The water contained in the exhaust fuel gas is condensed, and the condensed water is separated from the exhaust fuel gas.
  • the portion of the exhaust fuel gas path 25 on the downstream side from the first water condenser 24A is formed so as to incline downward, and the first recovered water path 57A is branched downward from this downstream side portion.
  • the lower end of the first recovered water path 57A is connected to the first recovered water tank 58A.
  • the upstream end of the exhaust oxidant gas path 26 is connected to the outlet of the internal oxidant gas flow path 1 b of the fuel cell 1.
  • Oxidant gas that has not chemically reacted (not consumed) at the cathode (hereinafter referred to as exhaust oxidant gas) is discharged to the exhaust oxidant gas path 26.
  • the downstream end of the exhaust oxidant gas path 25 is opened to the atmosphere, for example.
  • a second water condenser 24 ⁇ / b> B is provided in the exhaust oxidant gas path 26.
  • the second water condenser 24B is constituted by a heat exchanger, and cools the exhaust oxidant gas flowing through the primary side flow path with the hot water stored in the secondary side flow path, thereby cooling it.
  • the water contained in the exhaust oxidant gas is condensed, and the condensed water is separated from the exhaust oxidant gas.
  • a portion of the exhaust oxidant gas path 26 on the downstream side of the second water condenser 24B is formed so as to be inclined downward, and the second recovered water path 57B is branched downward from the downstream side portion. .
  • the lower end of the second recovered water path 57B is connected to the second recovered water tank 58B.
  • the lower part of the first recovered water tank 58A and the second recovered water tank 58B are communicated with each other through a communication path.
  • the water is recovered from both the exhaust fuel gas and the exhaust oxidant gas, but the water may be recovered from either the exhaust fuel gas or the exhaust oxidant gas.
  • the first water condenser 24A is configured by the first heat exchanger that exchanges heat between the exhaust fuel gas and the hot water
  • the second water condenser 24b includes the exhaust oxidant gas, the hot water, It is comprised with the 2nd heat exchanger which heat-exchanges.
  • the hot water path 9A for flowing hot water into these two heat exchangers extends from, for example, the lower part of the hot water tank 9B, and reaches the upper part of the hot water tank 9B through these two heat exchangers. Is formed.
  • the hot water storage path 9 ⁇ / b> A and the hot water storage tank 9 ⁇ / b> B constitute a hot water storage water circulation path 9 that is an example of the above-mentioned “water circulation path”.
  • a stored hot water circulator 10 which is an example of the “water circulator” described above, is disposed in the hot water path 9 ⁇ / b> A.
  • a pump or the like can be used as the hot-water storage water circulator 10.
  • the hot water storage circulator 10 flows hot water from the lower part to the upper part of the hot water storage tank 9B when the fuel cell system 301 generates power. Any of the arrangement order of these two heat exchangers (the first water condenser 24A and the second water condenser 24B) in the hot water path 9A may be upstream.
  • a reforming water path 64 is provided so as to reach the reforming water inlet of the reforming unit 105 from the second recovered water tank 58B.
  • a reforming water supplier 63 and a purifier 17 are provided in the reforming path 64. Note that either the reforming water supply device 63 or the purifier 17 may be disposed on the upstream side.
  • the reforming water supply unit 63 is configured by, for example, a plunger pump or the like, and supplies water (recovered water) from the first and second recovery tanks 58A and 58B to the reforming unit 105 as reforming water.
  • the purifier 17 purifies water (in this case, reformed water) and is configured to be filled with, for example, an ion exchange resin. As a result, the conductivity of the reforming water is reduced.
  • a heater 14 which is an example of the above-described “heater” is provided in the lower portion of the housing 50.
  • the heater 14 is composed of, for example, a ceramic heater.
  • the heater 14 is configured to operate with power supplied from a power source external to the fuel cell system 301 instead of the fuel cell 1.
  • the heater 14 is provided on the bottom of the housing 50 over a wide range in plan view. With such a configuration, when the heater 14 operates, the air warmed by the heater 14 rises by natural convection and raises the ambient temperature in the vicinity of the hot water circulation path 9. As a result, the water in the hot water circulation path 9 is heated and its freezing is suppressed. That is, in the first embodiment, the heater 14 indirectly heats the water in the hot water circulation path 9. Of course, you may comprise the heater 14 so that the water in the hot water storage water circulation path
  • the fuel cell system 301 includes the controller 16 that is an example of the above-described “controller”.
  • the controller 16 is composed of, for example, a microcomputer.
  • the controller 16 includes a calculation unit and a storage unit.
  • the calculation unit is configured by, for example, a CPU of a microcomputer, and the storage unit is configured by, for example, an internal memory of the microcomputer.
  • the storage unit stores a control program including freezing suppression control during abnormal stop, which will be described later.
  • the calculation unit performs various controls by reading out the control program from the storage unit and executing it. Below, control by a calculating part is demonstrated as control by the controller 16.
  • the controller 16 sends a control signal to a required element (61, 62, 6, 63, 10) of the fuel cell system 301 based on an input from a predetermined detector (not shown) of the fuel cell system 301. By outputting, the overall operation of the fuel cell system 301 is controlled. Further, the controller 16, based on the input from the first temperature detector 15 and the respective inputs from the second temperature detector 29 and the third temperature detector 30, Is controlled to prevent freezing when the fuel cell system 301 is abnormally stopped. The controller 10 replenishes the water with a water supply means (not shown) based on the detection outputs of the first recovered water level detector 31A and the second recovered water level detector 31B, and the first recovered water tank 58A and the second recovered water tank 58A.
  • the water level of the recovered water tank 58B is controlled within a predetermined range.
  • the controller 16 may be constituted by, for example, a controller that operates the entire fuel cell system 301 and a controller that performs freezing suppression control when the fuel cell system 301 is abnormally stopped.
  • the first recovered water level detector 31A detects the water level of the first recovered water tank 58A and outputs it to the controller 16.
  • the second recovered water level detector 31B detects the water level in the second recovered water tank 58B and outputs it to the controller 16.
  • the first recovered water level detector 31A and the second recovered water level detector 31B are constituted by, for example, a water level sensor.
  • the first temperature detector 15 is an example of the above-mentioned “temperature detector”.
  • the first temperature detector 15 is installed in the housing 50 at a location showing a temperature equivalent to the outside air temperature.
  • the outside air temperature is a parameter that correlates with the temperature of the hot water circulation path 9
  • the first temperature detector 15 is a “temperature detector” that indirectly detects the temperature of the hot water circulation path 9. is there.
  • the first temperature detector 15 outputs the detected temperature to the controller 6.
  • the first temperature detector 15 is constituted by one temperature detector, but the first temperature detector 15 is constituted by a plurality of temperature detectors, for example, for controlling the hot water circulator 10. And may be used separately for different purposes, such as for controlling the heater 14. The same applies to other embodiments.
  • the second temperature detector 29 for detecting the temperature of the stored hot water is provided at the upstream side of the first and second condensers 24A, 24B of the stored hot water path 9A, and the stored hot water path
  • the third temperature detector 30 for detecting the temperature of the hot water is provided in the downstream side of the 9A first and second condensers 24A and 24B.
  • the detected temperatures of the second temperature detector 29 and the third temperature detector 30 are output to the controller 16.
  • the 2nd temperature detection 29 and the 3rd temperature detector 30 should just detect the temperature of stored hot water directly or indirectly, for example, are comprised by temperature sensors, such as a thermocouple.
  • the second temperature detector 29 and the third temperature detector 30 are an example of a “first abnormality detector” that indirectly detects “water leakage”, that is, a detector that detects a parameter correlated with “water leakage”. .
  • the temperature detected by the second temperature detector 29 and the third temperature detector 30 is an example of a parameter correlated with “water leakage”.
  • the difference between the detected temperature of the second temperature detector 29 and the temperature of the third temperature detector 30 (hereinafter referred to as the detected temperature difference) is greater than the detected temperature difference when normal (when no water leakage occurs).
  • a large predetermined threshold value (hereinafter referred to as a detected temperature difference threshold value) is set in the controller 16 (more precisely, a storage unit), and the controller 16 determines whether the detected temperature difference is equal to or greater than the detected temperature difference threshold value. It is determined that water leakage (first abnormality) has occurred in Step 9. Therefore, the controller 16 also functions as a determination device for determining whether water leakage has occurred.
  • the fuel cell system 301 includes a power generation operation that generates power, a start operation that smoothly shifts the fuel cell system 301 from the stop state to the power generation operation, and a stop operation that smoothly shifts the fuel cell system 301 from the power generation operation to the stop state. , And four operation modes with a stop state.
  • the stop state is a state after completing the stop process, and includes a standby state waiting for the next start and an abnormal stop state where the next start is prohibited.
  • the fuel cell system 301 is activated when an activation signal is output from the controller 16.
  • the reforming unit 105 uses the raw material gas supplied from the raw material supplier 61, the reformed water supplied from the reforming water path, and the air supplied from the air supplier 62.
  • a hydrogen-containing gas is generated by a thermal method.
  • the hydrogen-containing gas is supplied as fuel gas to the internal fuel gas path 1a of the fuel cell 1.
  • the oxidant gas supply device 6 supplies oxidant gas (air) to the cathode of the fuel cell 1.
  • the fuel cell 1 generates electricity accompanied by heat generation by chemically reacting the fuel gas and the oxidant gas.
  • the fuel gas (exhaust fuel gas) and the oxidant gas (exhaust oxidant gas) that have not been used for this power generation are finally released into the atmosphere through the exhaust fuel gas path 25 and the exhaust oxidant gas path 26, respectively. .
  • the exhaust fuel gas and the exhaust oxidant gas are cooled by transferring the heat retained therein to the hot water in the first water condenser 24A and the second condenser 24B, respectively. Contained water is condensed and removed. These removed waters are stored in the first recovered water tank 58A and the second recovered water tank 58B, respectively.
  • the water (recovered water) stored in the first recovered water tank 58A and the second recovered water tank 58B is supplied to the reforming unit 105 via the purifier 17 by the reforming water supply device 63, where the reforming of the source gas is performed. Used for quality.
  • the hot water is heated by receiving heat held by the exhaust fuel gas and the exhaust oxidant gas, and stored in the hot water storage tank. As a result, the exhaust heat is recovered from the exhaust fuel gas and the exhaust oxidant gas and stored in the hot water storage tank 9B.
  • the fuel cell system 301 performs a power generation operation.
  • the fuel cell system 301 shifts to a stop operation when a stop signal is output from the controller 16, and enters a stop state when the stop operation is completed.
  • the fuel cell system 301 performs the freezing suppression operation when the detected temperature of the first temperature detector 15 is equal to or lower than the first threshold, and the detected temperature of the first temperature detector 15 is the third temperature.
  • the freeze suppression operation is stopped.
  • the normal stop state is defined as a stop state (standby state) that is not a stop state (abnormal stop state) accompanying the occurrence of an abnormality in the fuel cell system. The freeze suppression operation will be described in detail later.
  • the fuel cell system 301 executes a predetermined abnormal stop process corresponding to the detected abnormality content when the controller 16 detects an abnormality during the start-up operation and the power generation operation, and after completion of the abnormal stop process, An abnormal stop state is entered in which the next start is not permitted.
  • freezing suppression control in the abnormally stopped state of the fuel cell system 301 that characterizes the present invention (hereinafter, sometimes referred to as freezing suppression control when the system abnormally stops) will be described.
  • This control is as follows: “When the fuel cell system is stopped due to detection of the first abnormality by the first abnormality detector, the water circulation operation for inhibiting freezing is prohibited, and freezing inhibition is prevented. This is an example of control that does not prohibit the heating operation.
  • the abnormality of the fuel cell system 301 is divided into an abnormality related to water leakage in the hot water circulation circuit 9 (first abnormality) and a different abnormality (“second abnormality”). Treated.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the contents of the freeze suppression control when the fuel cell system 301 is abnormally stopped. This control is executed by the controller 16.
  • the controller 16 first determines whether or not an abnormality has occurred in the fuel cell system 301 (step S1).
  • step S1 If no abnormality has occurred (NO in step S1), the controller 16 performs normal freezing suppression control (steps S9 to S12, 8). Specifically, the controller 16 determines whether or not the temperature detected by the first temperature detector 15 is equal to or lower than the first threshold value (step S9).
  • the first threshold is defined as a temperature equal to or higher than the freezing point of water (0 ° C.). Specifically, an optimal value is determined for the first threshold value through experiments, simulations, and the like.
  • the controller 16 When the detected temperature of the first temperature detector 15 exceeds the first threshold value, the controller 16 returns to Step 1. Therefore, in this case, the freeze suppression operation is not performed.
  • the controller 16 When the temperature detected by the first temperature detector 15 is equal to or lower than the first threshold value, the controller 16 operates the hot-water storage water circulator 10 and operates the heater 14 as a freeze suppression operation (step S10). ). Thereby, the hot water stored in the hot water storage tank 9B circulates in the hot water circulating path 9. Moreover, the atmospheric temperature in the housing
  • the controller 16 determines whether or not the detected temperature of the first temperature detector 15 is equal to or higher than a third threshold value (step S11).
  • the third threshold value is set to a temperature higher than the first threshold value.
  • step S11 If the temperature detected by the first temperature detector 15 is lower than the third threshold (NO in step S11), the controller 16 returns to step S10. As a result, the freezing suppression operation is performed until the temperature detected by the first temperature detector 15 is equal to or higher than the third threshold, thereby suppressing the freezing of the water in the hot-water storage water circulation path 9.
  • step S11 If the detected temperature of the first temperature detector 15 is equal to or higher than the third threshold (YES in step S11), the controller 16 stops the hot water circulator 10 and the heater 14 (steps S12, 8). . As a result, the freeze suppression operation is stopped.
  • step S1 if an abnormality has occurred in step S1 (YES in step S1), the controller 16 stops the fuel cell system 301 (step S2).
  • step S3A determines whether or not the generated abnormality is an abnormality related to water leakage (first abnormality) (step S3A).
  • the controller 16 proceeds to step S3B and determines whether or not it is a second abnormality.
  • Specific examples of the second abnormality are as shown in Table 1. Since there are many second abnormalities, the illustration of the second abnormality detector for detecting the second abnormality is omitted. The controller 16 determines whether or not the abnormality detected based on the detection output of the second abnormality detector is the second abnormality.
  • step S9 the process proceeds to step S9, and the same control as that in the case where no abnormality has occurred (standby state) is performed.
  • the controller 16 “does not prohibit the heating operation for suppressing freezing. "
  • the controller 16 does not prohibit the heating operation for freezing suppression, or the controller 16 permits the heating operation for freezing suppression. It may be provided before step S9.
  • step S3B If it is determined in step S3B that the abnormality is not the second abnormality (NO in step S3B), a predetermined freezing suppression operation corresponding to the abnormality content is executed. For example, when an abnormality relating to the combustible gas leakage occurs in step S1, the water circulation operation of the hot water storage water circulation path 9 is executed below the first threshold, and the heating operation of the heater 14 is prohibited. In addition, the abnormality regarding the said combustible gas leakage is normally detected by the combustible gas sensor (not shown) provided in the housing
  • step S4 the controller 16 stops the hot-water storage water circulator 10 (step S4).
  • step S4 the fuel cell system is stopped in step S2, and normally, the hot water circulator 10 is already stopped. Therefore, “stopping the hot water circulator 10” means stopping the hot water circulator 10 regardless of whether or not the hot water circulator 10 is operating. That is, the controller 16 “prohibits the water circulation operation for suppressing freezing”. Thereby, expansion of the water leakage damage can be suppressed and the possibility of failure of the hot water storage circulator 10 due to the idle operation of the hot water storage circulator 10 can be reduced.
  • the controller 16 determines whether or not the temperature detected by the first temperature detector 15 is equal to or lower than the first threshold (step S5).
  • the controller 16 determines whether or not the temperature detected by the first temperature detector 15 is equal to or lower than the first threshold (step S5).
  • the controller 16 operates the heater 14 as a freeze suppression operation (step S6). Thereby, the atmospheric temperature in the housing 50 is increased by the heater 14, and the water remaining in the hot-water storage water circulation path 9 is heated. Further, the detected temperature of the first temperature detector 15 also increases.
  • step S7 determines whether or not the detected temperature of the first temperature detector 15 is equal to or higher than a third threshold value.
  • the controller 16 returns to step S6.
  • the freezing suppression operation is performed without circulating the hot water until the detected temperature of the first temperature detector 15 becomes equal to or higher than the third threshold value, so that the hot water remaining in the hot water circulating path 9 leaking is retained. Freezing water is suppressed.
  • the controller 16 stops the heater 14 (step S8). As a result, the freeze suppression operation is stopped. Note that, according to the fuel cell system 301 of the present embodiment described above, in the normal stop state and the abnormal stop state accompanying the occurrence of the second abnormality, the detected temperature of the first temperature detector 15 is equal to or lower than the first threshold value. In such a case, the hot water circulator 10 and the heater 14 are operated to perform a freeze suppression operation.
  • the freezing suppression operation is not limited to the above, and when it is equal to or lower than a predetermined temperature threshold value that is larger than the first threshold value, first, the hot water circulator 19 is operated, and then the temperature decrease proceeds, When the temperature detected by the first temperature detector 15 is equal to or lower than the first threshold, a mode in which the heater 14 is operated may be employed.
  • the fuel cell system 301 of the first embodiment configured as described above, when water leakage occurs in the hot water circulation path 9, the expansion of the water leakage damage is suppressed and the hot water circulation device 10 is operated in an empty manner. The possibility of failure of the hot water circulator 10 can be reduced. Moreover, freezing of the remaining water in the hot water storage water circulation path 9 which is leaking can be suppressed.
  • the second embodiment of the present invention exemplifies a mode in which the heating amount by the heater 14 is increased in the freeze suppression operation in the first embodiment when the first abnormality is detected.
  • the fuel cell system according to the second embodiment is the same as the fuel cell system 301 according to the first embodiment in the hardware configuration, and is different from the fuel cell system 301 in the first embodiment in the configuration of the control system.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the contents of the freeze suppression control in the abnormal stop state of the fuel cell system according to Embodiment 2 of the present invention.
  • step S13 is performed instead of step 6 of the first embodiment (FIG. 2). Except this, it is the same as the freeze suppression control at the time of abnormal system stop of the first embodiment.
  • step S13 the controller 16 operates the heater 14, and at that time, the amount of heating by the heater 14 is changed to a normal stop state (standby state) or an abnormal stop state accompanying the occurrence of the second abnormality.
  • the heating amount is increased as compared with the heating amount when the heater 14 is operated as the freeze suppression operation in (Step S10).
  • the temperature threshold value of the first temperature detector 15 for operating the heater 14 is set to the normal stop state (standby state) in the freeze suppression operation in the abnormal stop state accompanying the first abnormality occurrence. ) Or a mode of setting higher than that in the case of the anti-freezing operation in the abnormal stop state accompanying the occurrence of the second abnormality.
  • the fuel cell system according to the third embodiment is the same as the fuel cell system 301 according to the first embodiment in the hardware configuration, and is different from the fuel cell system 301 in the first embodiment in the configuration of the control system.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the contents of the freeze suppression control in the abnormal stop state of the fuel cell system according to Embodiment 2 of the present invention.
  • step S14 is substituted for step S5 in the freeze suppression control at the time of abnormal system stop in the first embodiment. Is carried out. The points other than this are the same as the freeze suppression control at the time of abnormal system stop of the first embodiment.
  • step S14 the controller 16 determines whether or not the detected temperature of the first temperature detection 15 is equal to or lower than the second threshold value.
  • the first threshold value is defined as a temperature at which it is determined that heating by the heater 14 is necessary for freezing suppression in a state where water is circulated.
  • the second threshold value is defined as a temperature at which heating by the heater 14 is determined to be necessary to suppress freezing in a state where water is not circulated, and is higher than the first threshold value. Since the first threshold value and the second threshold value depend on the design of the fuel cell system, the first threshold value and the second threshold value are appropriately determined by experiments, simulations, and the like.
  • the controller 16 sets the detected temperature of the first temperature detector 15 to be equal to or lower than the second threshold value. Wait until
  • the controller 16 operates the heater 14 as a freeze suppression operation (step S6).
  • the temperature threshold value of the first temperature detector 15 that operates the heater 14 is in a normal stop state (standby state). Or since it is set high compared with the freezing suppression operation
  • FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the fuel cell system according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the fuel cell system 401 of the fourth embodiment includes a fuel cell unit 2 and a hot water storage unit 4.
  • the hot water storage unit 4 includes a hot water storage tank 9B.
  • the fuel cell unit 2 includes a housing 50.
  • the housing 50 is provided with an intake port (not shown) and an exhaust port (not shown).
  • Each element (excluding the casing 50) constituting the fuel cell unit 2 is accommodated in the casing 50.
  • the fuel cell 1 is arranged inside the housing 50.
  • the fuel cell 1 is constituted by a solid polymer electrolyte fuel cell.
  • the outlet of the hydrogen generator 5 is connected to the inlet of the internal fuel gas passage 1 a of the fuel cell 1 through the fuel gas supply path 22.
  • the configuration of the hydrogen generator 5 is well known and will be described briefly.
  • the hydrogen generator 5 includes, for example, a reforming unit (not shown) and a carbon monoxide reducing unit (not shown).
  • the reforming unit generates a hydrogen-containing gas by a steam reforming reaction using the raw material gas and the reformed water, and the carbon monoxide reducing unit reduces the carbon monoxide concentration of the hydrogen-containing gas to a predetermined level. .
  • the hydrogen-containing gas with a reduced carbon monoxide concentration is supplied as a fuel gas from the outlet of the hydrogen generator 5 to the fuel gas supply path 22.
  • a raw material supplier 61 is connected to a raw material gas inlet of the hydrogen generator 5 via a raw material gas supply path 19.
  • a reforming water supply unit 63 is connected to the reforming water inlet of the hydrogen generator 5 through the reforming water supply path 21.
  • the reforming water supply unit 63 uses, for example, city water, recovered water, etc. as a water source, and is constituted by a plunger pump, for example.
  • the hydrogen generator 5 is configured such that the reforming section is heated by the combustor 18.
  • the heater 18 burns the exhausted fuel gas and heats the reforming part of the hydrogen generator 5 with the fuel heat. This heat is used for the steam reforming reaction.
  • An oxidant gas supply device 6 is connected to an inlet of the internal oxidant gas flow path 1b of the fuel cell 1 through an oxidant gas supply path 23.
  • a heater 18 is connected to the outlet of the internal fuel gas flow path 1 a of the fuel cell 1 via an exhaust fuel gas path 25.
  • the upstream end of the exhaust oxidant gas path 26 is connected to the outlet of the internal oxidant gas flow path 1 b of the fuel cell 1.
  • the downstream end of the exhaust oxidant gas path 26 is open to the atmosphere.
  • a water condenser 24 is provided so as to straddle both.
  • the exhaust fuel gas flowing through the exhaust fuel gas path 25 is supplied with water to the heater 18 after the water is removed by the water condenser 24.
  • the exhaust oxidant gas flowing through the exhaust oxidant gas path 26 is discharged into the atmosphere after the water is removed by the water condenser 24.
  • the recovered water tank 12 ⁇ / b> A is connected to the water condenser 24 via a condensed water path 27.
  • the water removed from the discharged fuel gas and the discharged oxidant gas by the water condensing 24 flows to the recovered water tank 12A through the condensed water path 27 and is stored therein.
  • the fuel cell 1 is formed with an internal cooling water flow path 1c so that the cooling water flows uniformly throughout the fuel cell 1.
  • route 7A is provided so that this internal cooling water flow path 1c may be included.
  • the cooling water path 7A extends from the lower part of the cooling water tank 7B, and is formed so as to reach the upper part of the cooling water tank 7B through the fuel cell 1 (the passing part is the internal cooling water path 1c).
  • the cooling water in the cooling water tank 7A is circulated in the cooling water path 7A by the cooling water circulator 8 described later so as to flow out from the lower part of the cooling water tank 7B and return to the upper part of the cooling water tank 7B.
  • the cooling water path 7A and the cooling water tank 7B constitute the cooling water circulation path 7 which is an example of the above-mentioned “water circulation path”.
  • a cooling water circulator 8, which is an example of a “water circulator”, is provided on the upstream side of the fuel cell 1 in the cooling water path 7 ⁇ / b> A.
  • the cooling water circulator 8 is constituted by a pump, for example.
  • a heat exchanger 11 is provided on the downstream side of the fuel cell 1 in the cooling water path 7A. The heat exchanger 11 is configured to exchange heat between the cooling water flowing through the cooling water passage 7A and the hot water flowing through the hot water storage passage 9A described later.
  • the cooling water circulator 10 when the cooling water circulator 10 is operated, the cooling water in the cooling water tank 7B is cooled when it passes through the fuel cell 1 and the exhaust heat is recovered and the temperature is raised.
  • the exchanger 11 exchanges heat with the hot water to transmit the exhaust heat to the hot water and is cooled, and then returns to the cooling water tank 7B.
  • the fuel cell system 401 is provided with a hot water storage passage 9 ⁇ / b> A for flowing hot water into the heat exchanger 11.
  • the hot water storage path 9 ⁇ / b> A and the hot water storage tank 9 ⁇ / b> B constitute a hot water storage water circulation path 9 that is an example of the above-mentioned “water circulation path”. Since this hot water circulation path 9 is the same as the hot water circulation path 9 of the first embodiment, its description is omitted.
  • the cooling water tank 7B is disposed above the recovered water tank 12A, and these are connected by a recovered water path 12B.
  • the recovered water path 12B extends from the recovered water tank 12A to the recovered water tank 12B and the recovered water forward path 12Ba, and the overflow port (not shown) of the cooling water tank 7B reaches the recovered water tank 12A.
  • the recovered water return path 12Bb is provided with a purifier 17 and a recovery water circulator 13 which is an example of the above-mentioned “water circulator”.
  • the recovered water circulator 13 is composed of, for example, a pump.
  • the recovered water in the recovered water tank 12A is purified by the purifier 17 and supplied to the cooling water tank 7B. Then, surplus recovered water (cooling water) returns to the recovered water tank 12A from the overflow port. Thereby, the cooling water reduced by evaporation or the like is supplied to the cooling water tank 7B from the recovered water tank 12A. Further, the water in the cooling water tank 7B is purified by the purifier 17 by circulating through the circulation path 12, and its conductivity is lowered.
  • the collected water path 12B, the collected water tank 12A, and the cooling water tank 7B formed in this way constitute the collected water circulation path 12 that is an example of the above-mentioned “water circulation path”.
  • a heater 14 is provided at the bottom of the housing 50.
  • the configuration of the control system of the fuel cell system 401 of the fourth embodiment is basically the same as the configuration of the control system of the fuel cell system 301 of the first embodiment. However, the following points are different. Hereinafter, this difference will be described.
  • the fuel cell system 401 includes three “water circulation paths” including a cooling water circulation path 7, a hot water circulation path 9, and a recovered water circulation path 12, which suppress freezing when the system abnormally stops. Control target.
  • the cooling water tank 7B is provided with a cooling water level detector 28 for detecting the water level of the cooling tank 7B.
  • the detected water level of the cooling water level detector 28 is output to the controller 16.
  • the detected water level of the cooling water level detector 28 is output to the controller 16.
  • the recovered water tank 12A is provided with a cold recovered water level detector 31 that detects the water level of the recovered water tank 12A.
  • the detected water level of the recovered water level detector 31 is output to the controller 16.
  • the cooling water level detector 28 and the recovered water detector 31 are constituted by, for example, a water level sensor.
  • the cooling water level detector 28 and the recovered water level detector 31 are examples of a “first abnormality detector” that indirectly detects “leakage”.
  • the cooling water level detector 28 detects the water level in the cooling water tank 7 ⁇ / b> B and outputs it to the controller 16.
  • the water level in the cooling water tank 7B is an example of a parameter that correlates with “leakage”, and decreases when water leaks in the cooling water circulation path 7. Therefore, for the water level of the cooling water tank 7B, a predetermined threshold value (hereinafter referred to as a first water leakage level threshold value) is set in the controller 16 (more precisely, the storage unit). When the water level is equal to or lower than the first water leakage level threshold, it is determined that water leakage (first abnormality) has occurred in the cooling water circulation path 7.
  • the recovered water level detector 31 detects the water level of the recovered water tank 12A and outputs it to the controller 16.
  • the water level of the recovered water tank 12A is an example of a parameter that correlates with “leakage”, and decreases when water leaks in the recovered water circulation path 12. Therefore, a predetermined threshold value (hereinafter referred to as a second water leakage level threshold value) is set in the controller 16 (more precisely, the storage unit) for the water level in the recovered water tank 12A. When the water level falls below the second water leakage level threshold, it is determined that water leakage (first abnormality) has occurred in the recovered water circulation path 12.
  • a second temperature detector 29 and a third temperature detector 30 for detecting the temperature of the hot water are provided in the upstream portion and the upstream portion of the heat exchanger 11 of the hot water passage 9A, respectively.
  • the detected temperatures of the second temperature detector 29 and the third temperature detector 30 are output to the controller 16. Since the principle of detecting the first abnormality of the hot water circulation path 9 based on the detected temperatures of the second temperature detector 29 and the third temperature detector 30 has been described in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the combustor 18 is provided with a misfire detector 32 that detects misfire of the combustor 18.
  • Misfire is an example of the above-mentioned “second abnormality”
  • the misfire detector 32 is an example of the above-mentioned “second abnormality detector”.
  • the detection output of the misfire detector 32 is input to the controller 16, and the controller 16 stops the fuel cell system 401 when the misfire detector 32 detects misfire of the combustor 18.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the contents of the freeze suppression control when the fuel cell system 401 stops abnormally.
  • the cooling water circulation path 7 instead of one “water circulation path” composed of the hot water storage water circulation path 9 of the first embodiment, the cooling water circulation path 7, the hot water circulation path 9, and the recovered water circulation.
  • Three “water circulation paths” with the path 12 are controlled by the freeze suppression control when the system is abnormally stopped. The points other than this are the same as the freeze suppression control at the time of abnormal system stop of the first embodiment.
  • step S24 is performed instead of step S4 in the flowchart of FIG. 2 of the first embodiment.
  • step S24 the cooling water circulator 8, the hot water storage circulator 10, and the recovered water circulator 13 are stopped. That is, the operations of the cooling water circulator 8, the hot water circulator 10, and the recovered water circulator 13 are prohibited.
  • step S30 is performed instead of step S10 in the flowchart of FIG.
  • the cooling water circulator 8, the hot-water storage water circulator 10, and the recovered water circulator 13 are operated, and the heater 14 is operated.
  • step S32 is performed instead of step S12 in the flowchart of FIG.
  • the cooling water circulator 8, the hot water storage circulator 10, and the recovered water circulator 13 are stopped.
  • the fuel cell system 401 of the fourth embodiment configured as described above, when water leakage occurs in at least one of the cooling water circulation path 7, the hot water circulation path 9, and the recovered water circulation path 12,
  • the possibility of failure of the water circulator due to the idle operation of the water circulator in the water circulation path in which water leakage has occurred can be reduced while suppressing the spread of water leakage damage.
  • freezing of the residual water in the water circulation path which is leaking can be suppressed.
  • the fifth embodiment of the present invention exemplifies a mode in which the heating amount by the heater 14 is increased in the freeze suppression operation in the case where the first abnormality is detected in the fourth embodiment.
  • the fuel cell system of the fifth embodiment is the same as the fuel cell system 401 of the fourth embodiment in terms of hardware configuration, and is different from the fuel cell system 401 of the fourth embodiment in the configuration of the control system.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the contents of the freeze suppression control when the fuel cell system according to Embodiment 2 of the present invention abnormally stops.
  • step S33 is performed instead of step 6 in the fourth embodiment (FIG. 6). Except this, it is the same as the freeze suppression control at the time of abnormal system stop of the fourth embodiment.
  • step S33 the controller 16 operates the heater 14, and at that time, the amount of heating by the heater 14 is changed to a normal stop state (standby state) or an abnormal stop state accompanying the occurrence of the second abnormality.
  • the amount of heating is increased as compared with the heating amount when operating the heater 14 in the freeze suppression operation at (Step S30). Thereby, the fall of freezing resistance by water circulation operation not being performed can be prevented.
  • the temperature threshold value of the first temperature detector 15 that operates the heater 14 is not detected as an abnormality related to water leakage. This is an example in which the value is set higher than the above.
  • the fuel cell system of the sixth embodiment is the same as the fuel cell system 401 of the fourth embodiment in terms of hardware configuration, and is different from the fuel cell system 401 of the fourth embodiment in the configuration of the control system.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the contents of the freeze suppression control when the fuel cell system according to Embodiment 6 of the present invention abnormally stops.
  • step S34 is performed instead of step S5 in the freeze suppression control at the time of abnormal system stop according to the fourth embodiment.
  • the points other than this are the same as the freeze suppression control at the time of abnormal system stop of the fourth embodiment.
  • step S34 the controller 16 determines whether or not the detected temperature of the first temperature detection 15 is equal to or lower than the second threshold value.
  • the first threshold value is defined as a temperature equal to or higher than the freezing point of water.
  • the second threshold is determined as a temperature higher than the first threshold. Since the first threshold value and the second threshold value depend on the design of the fuel cell system, the first threshold value and the second threshold value are determined by experiments, simulations, and the like, for example.
  • the controller 16 sets the detected temperature of the first temperature detector 15 to be equal to or lower than the second threshold. Wait until
  • the controller 16 operates the heater 14 as a freeze suppression operation (step S6).
  • the temperature threshold value of the first temperature detector 15 that operates the heater 14 is normally set in the freeze suppression operation in the abnormal stop state accompanying the abnormality detection related to water leakage. Is set higher than the temperature threshold value of the first temperature detector 15 that operates the heater 14 in the freeze suppression operation in the stop state (standby state) or the abnormal stop state associated with the occurrence of the second abnormality. Therefore, in the abnormal stop state associated with the occurrence of the first abnormality, the operation start of the heater 14 when the temperatures of the cooling water, the recovered water, and the hot water are lowered can be accelerated. As a result, it is possible to suppress a decrease in freezing resistance due to the cooling water, the recovered water, and the hot water being not circulated as the freezing suppression operation in the abnormal stop state associated with the occurrence of the first abnormality.
  • the seventh embodiment of the present invention includes three “heaters” for heating the three “water circulation paths” in place of the “heaters” for heating the three “water circulation paths” in the fourth embodiment.
  • the form is illustrated.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the fuel cell system according to Embodiment 7 of the present invention.
  • cooling water heating for heating the water in the cooling water circulation path 7 is performed.
  • the third embodiment is provided with three heaters: a water heater 33, a hot water heater 34 that heats the water in the hot water circulation path 9, and a recovered water heater 35 that heats the water in the recovered water circulation path 12.
  • a water heater 33 that heats the water in the hot water circulation path 9
  • a recovered water heater 35 that heats the water in the recovered water circulation path 12.
  • Other configurations are the same as those of the fuel cell system 401 of the fourth embodiment.
  • the cooling water heater 33, the hot water heater 34, and the recovered water heater 35 are respectively disposed below the cooling water circulation path 7, the hot water circulation path 9, and the recovered water circulation path 12, for example, a ceramic heater or the like. Consists of.
  • the cooling water heater 33, the hot water heater 34, and the recovered water heater 35 are all configured to be supplied with electric power from an external power source of the fuel cell system 501. Thereby, the cooling water circulation path 7, the hot-water storage water circulation path 9, and the recovery water circulation path 12 can each be heated appropriately. Moreover, the heating amount per heater can be reduced.
  • Embodiment 7 of the present invention among the cooling water circulation path 7, the hot water circulation path 9, and the recovered water circulation path 12, the water circulation path in which an abnormality relating to “leakage” is detected, and the water circulator and heater corresponding thereto are , Respectively, the above-mentioned “first water circulation path”, “first water circulator”, and “first heater”, a water circulation path in which an abnormality relating to “leakage” has not been detected, and a corresponding water circulation
  • the heater and the heater are the above-mentioned “second water circulation path”, “second water circulation device”, and “second heater”, respectively.
  • the controller 16 replaces the heater 14 of the fuel cell system 401 of the fourth embodiment with a cooling water heater 33, hot water storage water.
  • the operation of the heater 34 and the recovered water heater 35 is controlled.
  • Other configurations are the same as those of the fuel cell system 401 of the fourth embodiment.
  • the freeze suppression operation control at the time of abnormal system stop of the seventh embodiment is “the first abnormality detector detects the water leakage from the first water circulation path as the first abnormality and the second water circulation path When the fuel cell system is stopped without detecting water leakage, the water circulation operation by the first water circulator for suppressing freezing of the first water circulation path is prohibited, and for freezing suppression of the first water circulation path.
  • This is an example of the control that does not prohibit the heating operation by the first heater and does not prohibit the water circulation operation by the second water circulator and the heating operation by the second heater for suppressing freezing of the second water circulation path.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the contents of the freeze suppression control when the fuel cell system 501 stops abnormally.
  • the controller 16 first determines whether or not an abnormality has occurred in the fuel cell system 501 (step S1).
  • step S1 the controller 16 performs normal freezing suppression control (steps S9, S40, S11, S41). Specifically, the controller 16 determines whether or not the temperature detected by the first temperature detector 15 is equal to or lower than the first threshold value (step S9).
  • the first threshold is defined as a temperature equal to or higher than the freezing point of water (0 ° C.). Specifically, the first threshold is determined by experiment, simulation, or the like.
  • the controller 16 When the detected temperature of the first temperature detector 15 exceeds the first threshold value, the controller 16 returns to Step 1. Therefore, in this case, the freeze suppression operation is not performed.
  • the controller 16 When the detected temperature of the first temperature detector 15 is equal to or lower than the first threshold value, the controller 16 operates the cooling water circulator 8, the hot water circulator 10, and the recovered water circulator 13 as the freeze suppression operation. Then, the cooling water heater 33, the hot water heater 34, and the recovered water heater 35 are operated (step S40). Thereby, the water of the cooling water tank 7B, the hot water storage tank 9B, and the recovered water tank 12A circulates in the cooling water circulation path 7, the hot water circulation path 9, and the recovered water circulation path 12, respectively. Further, the cooling water heater 33, the hot water heater 34, and the recovered water heater 35 raise the ambient temperature in the housing 50, and the water in the cooling water circulation path 7, the hot water circulation path 9, and the recovered water circulation path 12 is increased. Is heated. As the ambient temperature in the housing 50 increases, the temperature detected by the first temperature detector 15 also increases.
  • the controller 16 determines whether or not the detected temperature of the first temperature detector 15 is equal to or higher than a third threshold value (step S11).
  • the third threshold value is set as a temperature higher than the first threshold value.
  • step S11 If the temperature detected by the first temperature detector 15 is lower than the third threshold (NO in step S11), the controller 16 returns to step S40. As a result, the freezing suppression operation is performed until the temperature detected by the first temperature detector 15 becomes equal to or higher than the third threshold, whereby the water in the cooling water circulation path 7, the hot water circulation path 9, and the recovered water circulation path 12 is Freezing is suppressed.
  • step S11 When the detected temperature of the first temperature detector 15 is equal to or higher than the third threshold (YES in step S11), the controller 16 stops the cooling water circulator 8, the hot water circulator 10, and the recovered water circulator 13. And the cooling water heater 33, the hot water storage water heater 34, and the collection
  • step S2 if an abnormality has occurred in step S1 (YES in step S1), the controller 16 stops the fuel cell system 501 (step S2).
  • step S3A determines whether or not the generated abnormality is an abnormality related to water leakage (first abnormality) (step S3A).
  • the controller 16 proceeds to step S3B and determines whether or not it is a second abnormality.
  • Specific examples of the second abnormality are as shown in Table 1. Since there are many second abnormalities, the illustration of the second abnormality detector for detecting the second abnormality is omitted. The controller 16 determines whether or not the abnormality detected based on the detection output of the second abnormality detector is the second abnormality.
  • step S3B If it is the second abnormality (YES in step S3B), the process proceeds to step S9, and the same control as that in the case where no abnormality has occurred (standby state) is performed.
  • the controller 16 “does not prohibit the heating operation for suppressing freezing. "
  • the controller 16 does not prohibit the heating operation for freezing suppression, or the controller 16 permits the heating operation for freezing suppression. It may be provided before step S9. If it is determined in step S3B that the abnormality is not the second abnormality (NO in step S3B), a predetermined freezing suppression operation corresponding to the abnormality content is executed.
  • the controller 16 identifies the water circulation path in which the abnormality relating to water leakage has occurred (step S35). The controller 16 determines which of the cooling water level detector 28, the second and third temperature detectors 29 and 30, and the recovered water level detector 31 is the detector that has detected an abnormality related to water leakage. Then, the water circulation path where the abnormality related to this water leakage occurred is identified.
  • the controller 16 stops the water circulator 20 in the specified water circulation path (water circulation path in which an abnormality related to water leakage is detected) (step S36). That is, the controller 16 “prohibits the water circulation operation for suppressing freezing”. Thereby, expansion of the water leakage damage in the water circulation path where water leaked can be suppressed, and the possibility of failure of the water circulator in the water circulation path where water has leaked can be reduced.
  • the controller 16 determines whether or not the temperature detected by the first temperature detector 15 is equal to or lower than the first threshold (step S37). When the detected temperature of the first temperature detector 15 exceeds the first threshold (NO in step S37), the controller 16 continues until the detected temperature of the first temperature detector 15 is equal to or lower than the first threshold. stand by.
  • the controller 16 operates the water circulator in the water circulation path in which the water leakage abnormality is not detected as the freeze suppression operation. And all the heaters 33, 34, and 35 are operated (step S38). As a result, the water remaining in the water circulation path where the atmospheric temperature in the housing 50 has risen and water has leaked is heated by all the heaters 33, 34, and 35. Further, the detected temperature of the first temperature detector 15 also increases.
  • the controller 16 determines whether or not the detected temperature of the first temperature detector 15 is equal to or higher than a third threshold value (step S39). If the detected temperature of the first temperature detector 15 is lower than the third threshold (NO in step S39), the controller 16 returns to step S38. Thereby, until the temperature detected by the first temperature detector 15 becomes equal to or higher than the third threshold value, the freezing suppression operation is performed without circulating the water in the leaked water circulation path. Freezing of the remaining water is suppressed. Moreover, freezing of the water in the water circulation path that is not leaking is suppressed in the same manner as in the normal freezing suppression operation.
  • the controller 16 stops the water circulators in the water circulation path where no water leakage abnormality is detected, and all The heaters 33, 34 and 45 are stopped (step S42). As a result, the freeze suppression operation is stopped. Note that, according to the fuel cell system 501 of the present embodiment described above, the detected temperature of the first temperature detector 15 is equal to or lower than the first threshold value in the normal stop state and the abnormal stop state accompanying the second abnormality occurrence.
  • the cooling water circulator 8, the hot water circulator 10, and the recovered water circulator 13 are operated, and the cooling water heater 33, the hot water heater 34, and the recovered water heater 35 are operated, and the freeze suppression operation is executed.
  • the freeze suppression operation is not limited to the above, and when the temperature is equal to or lower than a predetermined temperature threshold value greater than the first threshold value, first, the cooling water circulator 8, the hot water circulator 10, and the recovered water circulator 13 are turned on. After that, when the temperature lowers and the temperature detected by the first temperature detector 15 falls below the first threshold, the cooling water heater 33, the hot water heater 34, and the recovered water heater 35 are operated. A form may be adopted.
  • the possibility of a water circulator failure due to suppression of the expansion of water leakage damage and idling of the water circulator In addition to being able to reduce water leakage, it is possible to suppress freezing of residual water in the water path where water is leaking, while the water circulation path where no abnormality related to water leakage has been detected As in the case of (state), freezing of the water circulation path can be suppressed.
  • the eighth embodiment of the present invention exemplifies a mode in which the heating amount by the corresponding heater is increased in the freeze suppression operation of the water circulation path in which the abnormality related to water leakage is detected in the seventh embodiment.
  • the fuel cell system of the eighth embodiment is the same as the fuel cell system 501 of the seventh embodiment in terms of hardware configuration, and is different from the fuel cell system 501 of the seventh embodiment in the configuration of the control system.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the contents of the freeze suppression control at the time of abnormal stop of the fuel cell system according to Embodiment 8 of the present invention.
  • the freezing suppression control at the time of system abnormal stop according to the eighth embodiment is as follows: “The first abnormality detector detects water leakage from the first water circulation path and the water leakage from the second water circulation path is not detected.
  • the heating amount by the first heater is increased as compared with the case where the first abnormality is not detected.
  • step S43 is performed instead of step S38 in the seventh embodiment (FIG. 10). Except this, it is the same as the freeze suppression control at the time of abnormal system stop of the seventh embodiment.
  • step S43 the controller 16 operates the water circulator in the water circulation path that has not detected the water leakage abnormality and operates all the heaters, and corresponds to the water circulation path in which the water leakage abnormality is detected.
  • the amount of heating by the heater is increased compared to the amount of heating when operating the heater corresponding to the water circulation path in which no abnormality relating to water leakage is detected (step S40). Thereby, it is possible to prevent a decrease in freezing resistance due to the water circulation operation not being performed in the water circulation path in which the water leakage abnormality is detected.
  • the fuel cell system of the eighth embodiment described above in order to prevent a decrease in freezing resistance due to the water circulation operation not being performed only for the water circulation path in which the abnormality related to water leakage is detected, there is an abnormality related to water leakage. Compared to the case where it is not detected, the heating amount of the corresponding heater is increased, and for the water circulation path where no abnormality related to water leakage is detected, the amount of heating by the corresponding heater is detected, and the abnormality related to water leakage is detected. Since it does not change with the case where it does not exist, the increase in power consumption by the increase in the unnecessary heating amount can be suppressed.
  • the ninth embodiment of the present invention relates to the leakage of the temperature threshold value of the first temperature detector 15 that operates the corresponding heater in the freeze suppression operation in the case where the abnormality related to the leakage is detected in the seventh embodiment.
  • This is an example of a mode of setting higher than when no abnormality is detected.
  • the fuel cell system of the ninth embodiment is the same as the fuel cell system 501 of the seventh embodiment in terms of hardware configuration, and is different from the fuel cell system 501 of the seventh embodiment in the configuration of the control system.
  • FIG. 12 is a flowchart showing the contents of the freeze suppression control when the fuel cell system according to Embodiment 9 of the present invention abnormally stops.
  • the freezing suppression control at the time of system abnormal stop according to the ninth embodiment is that “a first abnormality detector detects a water leak from the first water circulation path as a first abnormality and a water leak from the second water circulation path. When the temperature detector detects a temperature not higher than the first threshold but not higher than the second threshold, the first heater is operated to prevent freezing. This is an example of the control that “activates the second heater to prevent freezing when the temperature detector detects a temperature equal to or lower than the first threshold value”.
  • Steps S44 and S45 are performed, and step S46 is performed instead of step S43.
  • the points other than this are the same as the freeze suppression control at the time of abnormal system stop of the seventh embodiment.
  • step S44 the controller 16 determines whether or not the detected temperature of the first temperature detection 15 is equal to or lower than the second threshold value.
  • the first threshold value is set to the lowest possible temperature in which the water does not freeze in a state where the cooling water, the hot water storage water, and the recovered water are circulated.
  • the second threshold value is defined as a temperature higher than the first threshold value. Since the first threshold value and the second threshold value depend on the design of the fuel cell system, the first threshold value and the second threshold value are determined by experiments, simulations, and the like, for example.
  • the controller 16 sets the detected temperature of the first temperature detector 15 to be equal to or lower than the second threshold value. Wait until
  • Step S45 when the temperature detected by the first temperature detector 15 is equal to or lower than the second threshold value, the controller 16 operates the heater corresponding to the water circulation path that has detected an abnormality related to water leakage as the freeze suppression operation. (Step S45).
  • Step S46 when the temperature detected by the first temperature detector 15 is equal to or lower than the first threshold value in Step S37, the water circulator and the heater corresponding to the water circulation path in which the abnormality related to water leakage is not detected. Make it work.
  • the heater is operated only in the water circulation path in which an abnormality relating to water leakage is detected so that the heater starts operating when the temperature of the water decreases.
  • the temperature threshold value of the first temperature detector 15 to be set is set higher than the case where no abnormality related to water leakage is detected, and the water circulation path in which the abnormality related to water leakage is not detected is the first to operate the heater. Since the temperature threshold value of the temperature detector 15 is set to be the same as that when no abnormality relating to water leakage is detected, an increase in power consumption due to unnecessarily accelerating the start of operation of the heater can be suppressed.
  • a predetermined flow rate threshold is set in the controller 16, and when the flow rate of the hot water detected by the flow meter becomes equal to or lower than the predetermined flow rate threshold, water leaks in the hot water circulation path 9. It is determined that Other points are the same as above.
  • FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the fuel cell system according to the second modification.
  • the second modification in the first embodiment (FIG. 1), instead of the second temperature detector 29 and the third temperature detector 30 as “first abnormality detectors” that indirectly detect “leakage”.
  • a water leak detector 71 is provided as a “first abnormality detector” that directly detects “water leak”.
  • the water leak detector 71 is constituted by a water leak sensor, for example.
  • the water leakage sensor is well known. For example, a water leakage sensor that includes a pair of electrodes and senses water leakage when the water leakage is located between the pair of electrodes can be used.
  • the water leak detector 71 is provided at an appropriate position on the bottom of the casing 50 (for example, below the hot water path 9A), and detects water leak from the hot water path 9A.
  • the leak detection signal (leak detection signal) of the leak detector 71 is input to the controller 16.
  • the controller 16 determines that an abnormality relating to leak has occurred, and stops the hot water circulator 10.
  • the other points are the same as in the first embodiment.
  • the water leak detector 71 is provided in the casing 50 of the fuel cell system, it is provided outside the casing 50 of the fuel cell system as shown in FIG. For example, you may arrange
  • the detection signal of the water leakage detector 71 is configured to be input to the controller 16 via wired or wireless. For example, in the case of a wired connection, the detection signal from the water leakage detector 71 is sent to the controller 16.
  • a water leakage detection signal input terminal 72 is provided.
  • the detected abnormality is the second abnormality. However, after the abnormality is detected, it is determined whether or not it is the second abnormality on the assumption that the abnormal stopping process of the system is appropriately performed according to the abnormality (for example, against leakage of the combustible gas). It may be omitted and the same control as when no abnormality has occurred (standby state) may be performed. In other words, when the abnormality that has occurred is different from the abnormality relating to water leakage, the controller 16 may “do not prohibit the heating operation for preventing freezing”.
  • Embodiments 1 to 9 and Modification Examples 1 and 2 may be appropriately combined as long as they do not contradict each other (unless they exclude each other).
  • the fuel cell power generation system of the present invention includes a fuel cell, a water circulation path, and freezing suppression means at the time of an abnormal stop of the system, and is useful as a fuel cell system used for home use or the like.

Abstract

　本発明の燃料電池システムは、燃料電池(1)と、燃料電池(1)の運転に関係する水が循環する水循環経路(9)と、水循環経路(9)内の水を循環させるための水循環器(10)と、水循環経路(9)を加熱する加熱器(14)と、水循環経路(9)からの漏水に関する第１の異常を検知する第１の異常検知器(29,30)と、制御器(16)と、を備え、水循環経路(9)の凍結抑制のために水循環器(10)により水循環経路(9)内の水を循環させる水循環動作と加熱器(14)を動作させる加熱動作とを実行する燃料電池システム(301)であって、制御器(16)は、第１の異常検知器(29,30)により第１の異常が検知されることによって燃料電池システム(301)が停止している場合、凍結抑制のための水循環動作を禁止し、凍結抑制のための加熱動作を禁止しないよう構成されている。

Description

燃料電池システム
　本発明は燃料電池と水循環経路とを備えた燃料電池システムに関し、特に燃料電池システムの異常停止時における凍結抑制手段に関する。
　燃料電池システムは、一般的には、燃料ガスと酸化剤ガスとを化学反応させて発電する学燃料電池と、発電に伴って発熱する燃料電池を冷却する冷却水経路とを備えていて、発電量に応じて冷却の程度を調整することにより燃料電池の温度を制御するよう構成されている。
　このような燃料電池システムを屋外で一定時間以上運転せずに放置すると、外気温度の低下とともに、冷却水経路内の水が凍結する。その結果、次回の起動時に燃料電池の温度制御ができずに発電が不可能になること等が想定される。
　そこで、冷却水の凍結を抑制するために、例えば、外気温度を直接的又は間接的に検知する外気温検知手段と、冷却水の水温を検知する水温検知手段とを備え、外気温度検知手段で検知された外気温と、水温検知手段で検知された水温とに応じて、凍結抑制運転を実行するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　図１５は、特許文献１に記載された従来の燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
　図１５に示すように、この従来の燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池３６と、燃料電池３６を冷却するための冷却水が流れる冷却水経路３７と、冷却水経路３７を流れる冷却水から熱を回収する貯湯水が流れる貯湯水経路３８と、冷却水から熱を回収し温水となった貯湯水を貯える貯湯タンク３９と、冷却水経路３７内の冷却水と貯湯水経路３８内の貯湯水との間で熱交換するための熱交換器４０と、冷却水経路３７内の水を循環させる冷却水循環器４１と、冷却水経路３７を加熱する加熱器４２と、貯湯水経路３８内の水を循環させる貯湯水循環器４３と、外気温度を検知する外気温検知手段４４と、冷却水の温度を検知する冷却水温検知手段４５と、貯湯水の温度を検知する貯湯水温検知手段４６と、制御器４７とを備える。
　制御器４７は、外気温検知手段４４で検知された外気温度と、冷却水温検知手段４５で検知された冷却水温度と、貯湯水温検知手段４６で検知された貯湯水温度とに応じて、冷却水経路３７、貯湯水経路３８内の水が凍結する恐れがあると判定したときには、凍結抑制運転として、冷却水循環器４１による冷却水の循環と、貯湯水循環器４３による貯湯水の循環と、加熱器４２による加熱とを実行する。これにより、冷却水及び貯湯水の凍結が抑制される。
　また、制御器４７は、燃料電池システムが何らかの原因で異常停止すると、その異常原因に基づいて、冷却水経路３７及び貯湯水経路３８の各々について凍結抑制運転を実行するか否かを判定する。
　例えば、冷却水経路３７における水漏れが原因で、燃料電池システムが異常停止している場合には、凍結抑制運転として冷却水循環器４１による冷却水の循環を実行すると、冷却水循環器４１が空運転するため、制御器４７は冷却水の循環を実行しない。また、この場合に、凍結抑制運転として加熱器４２による加熱を実行すると、加熱対象である冷却水が冷却水経路３７内に存在しない状態で加熱することになり、加熱器４２の周辺が過剰に加熱される恐れがあるため、制御器４７は加熱器４２による加熱を実行しない。また、貯湯水経路３８における水漏れが原因で、燃料電池システムが以上停止している場合には、貯湯水循環器４３による貯湯水の循環を実行すると、貯湯水循環器４３が空運転するため、制御器４７は貯湯水の循環を実行しない。これにより、凍結抑制運転を実行する要素である冷却水循環器４１、貯湯水循環器４３、及び加熱器４２の損傷が抑制される。
　ここで、冷却水経路３７において水漏れが発生しているということは、例えば、以下のようにして検知される。
　燃料電池３６の発電中に冷却水経路３７から水漏れすると、燃料電池３６の温度が過剰に上昇する。そこで、この燃料電池３６の温度の過剰上昇を検知することにより、冷却水経路３７における水漏れを検知することができる。また、冷却水温検知手段４５として、冷却水の燃料電池３６入口側の水温を検知する第１の冷却水温検知手段４８と、燃料電池３６出口側の水温を検知する第２の冷却水温検知手段４９とを備える場合には、燃料電池３６の発電中に貯湯水経路３８から水漏れすると、熱交換器４０による熱交換機能が低下し、第１の冷却水温検知手段４８が検知する冷却水温度と、第２の冷却水温検知手段４９が検知する冷却水温度とが近づく。それ故、両者が検知する冷却水温度の接近を検知することにより、貯湯水経路３８からの水漏れを検知することができる。
特開２００７－２９４１８６号公報
　ところで、燃料電池システムの冷却水経路で水漏れが発生しても冷却水経路に水が残る場合がある。しかしながら、特許文献１に記載の燃料電池システムでは、冷却水経路からの水漏れの異常が発生している場合には、冷却水循環器による水循環を行わないだけではなく、加熱器による加熱をも実行しない。従って、冷却水経路内に残水がある場合には、その残水の凍結を抑制する手段がなく、燃料電池が凍結する可能性がある。その結果、次回の起動時に発電が不可能になる等の課題がある。
　本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、水漏れの異常が発生して停止している燃料電池システムにおいて、漏水被害の拡大を抑制しかつ水循環器の空運転による水循環器故障の可能性を低減することができることに加えて、水漏れしている水経路内の残水の凍結を抑制することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池の運転に関係する水が循環する水循環経路と、前記水循環経路内の水を循環させるための水循環器と、前記水循環経路を加熱する加熱器と、前記水循環経路からの漏水に関する異常である第１の異常を検知する第１の異常検知器と、制御器と、を備え、前記水循環経路の凍結抑制のために前記水循環器により前記水循環経路内の水を循環させる水循環動作と前記加熱器を動作させる加熱動作とを実行する燃料電池システムであって、前記制御器は、前記第１の異常検知器により前記第１の異常が検知されることによって前記燃料電池システムが停止している場合、凍結抑制のための前記水循環動作を禁止し、凍結抑制のための前記加熱動作を禁止しないよう構成されている。
　前記燃料電池システムは、前記第１の異常と異なる第２の異常を検知する第２の異常検知器を備え、前記制御器は、前記第１の異常検知器により前記第１の異常が検知されることによって前記燃料電池システムが停止している場合、凍結抑制のための前記水循環動作を禁止しかつ凍結抑制のための前記加熱動作を禁止せず、前記第２の異常検知器により前記第２の異常が検知されることによって前記燃料電池システムが停止している場合、凍結抑制のための前記水循環動作及び前記加熱動作を共に禁止しないよう構成されていてもよい。
　前記水循環経路が、前記燃料電池を冷却するための冷却水が流れる冷却水経路及び前記冷却水を貯える冷却水タンクを備える冷却水循環経路と、前記冷却水経路を流れる冷却水から熱を回収する貯湯水が流れる貯湯水経路及び前記貯湯水を貯える貯湯タンクを備える貯湯水循環経路と、前記燃料電池からの排ガスから回収された回収水を貯える回収水タンク及び該回収水タンクと前記冷却水タンクとの間で循環する水が流れる回収水経路を備える回収水循環経路と、の少なくともいずれか一つであってもよい。
　前記水循環経路が、第１の水循環経路と第２の水循環経路とを備え、前記水循環器が、前記第１の水循環経路内の水を循環させる第１の水循環器と、前記第２の水循環経路内の水を循環させるための第２の水循環器とを備え、前記加熱器が、前記第１の水循環経路を加熱する第１の加熱器と、前記第２の水循環経路を加熱する第２の加熱器とを備え、前記制御器は、前記第１の異常検知器により前記第１の異常として前記第１の水循環経路からの漏水が検知されるとともに前記第２の水循環経路からの漏水は検知されずに前記燃料電池システムが停止している場合、前記第１の水循環経路の凍結抑制のための前記第１の水循環器による水循環動作を禁止し、前記第１の水循環経路の凍結抑制のための前記第１の加熱器による加熱動作を禁止せず、前記第２の水循環経路の凍結抑制のための前記第２の水循環器による水循環動作及び前記第２の加熱器による加熱動作を禁止しないよう構成されていてもよい。
　前記第１の水循環経路及び前記第２の水循環経路が、前記燃料電池を冷却するための冷却水が流れる冷却水経路及び前記冷却水を貯える冷却水タンクを備える冷却水循環経路と、前記冷却水経路を流れる冷却水から熱を回収する貯湯水が流れる貯湯水経路及び前記貯湯水を貯える貯湯タンクを備える貯湯水循環経路と、前記燃料電池からの排ガスから回収された回収水を貯える回収水タンク及び該回収水タンクと前記冷却水タンクとの間で循環する水が流れる回収水経路を備える回収水循環経路とのうちの２つの経路の組み合わせであってもよい。
　前記制御器は、前記第１の異常検知器により前記第１の異常が検知されることによって、前記燃料電池システムが停止している場合、凍結抑制のための前記加熱器による加熱動作において、前記第１の異常が検知されていない場合よりも加熱量を増加させるよう構成されていてもよい。
　前記制御器は、前記第１の異常検知器により前記第１の水循環経路からの漏水が検知されるとともに前記第２の水循環経路からの漏水は検知されずに前記燃料電池システムが停止している場合、凍結抑制のための前記第１及び第２の加熱器による加熱動作において、前記第１の加熱器による加熱量を前記第１の異常が検知されていない場合よりも増加させ、前記第２の加熱器による加熱量を前記第１の異常が検知されていない場合と変えないよう構成されていてもよい。
　前記燃料電池システムは、前記水の温度を検知する温度検知器をさらに備え、前記制御器は、前記第１の異常検知器により前記第１の異常が検知されていない場合は、前記温度検知器が第１の閾値以下の温度を検知すると凍結抑制のために前記加熱動作を実行し、前記第１の異常検知器により前記第１の異常が検知された場合は、前記温度検知器が前記第１の閾値よりも高い第２の閾値以下の温度を検知すると凍結抑制のために前記加熱動作を実行するよう構成されていてもよい。
　前記燃料電池システムは、前記水の温度を検知する温度検知器をさらに備え、前記温度検知器が第１の閾値以下の温度を検知すると凍結抑制のための前記加熱動作として前記第１の加熱器と前記第２の加熱器とを動作させるよう構成されており、前記制御器は、前記第１の異常検知器により前記第１の異常として前記第１の水循環経路からの漏水が検知されるとともに前記第２の水循環経路からの漏水は検知されずに前記燃料電池システムが停止している場合、前記第１の閾値よりも高い第２の閾値以下の温度を前記温度検知器が検知すると凍結抑制のために前記第１の加熱器を動作させ、前記温度検知器が前記第１の閾値以下の温度を検知すると凍結抑制のために前記第２の加熱器を動作させるよう構成されていてもよい。
　本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
　本発明は上記のように構成され、水漏れの異常が発生して停止している燃料電池システムにおいて、漏水被害の拡大を抑制しかつ水循環器の空運転による水循環器故障の可能性を低減することができることに加えて、水漏れしている水経路内の残水の凍結を抑制することができるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。 図２は、図１の燃料電池システムの異常停止時における凍結抑制制御の内容を示すフローチャートである。 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異常停止時における凍結抑制制御の内容を示すフローチャートである。 図４は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムの異常停止時における凍結抑制制御の内容を示すフローチャートである。 図５は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。 図６は、図５の燃料電池システムの異常停止時における凍結抑制制御の内容を示すフローチャートである。 図７は、本発明の実施の形態５に係る燃料電池システムの異常停止時における凍結抑制制御の内容を示すフローチャートである。 図８は、本発明の実施の形態６に係る燃料電池システムの異常停止時における凍結抑制制御の内容を示すフローチャートである。 図９は、本発明の実施の形態７に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。 図１０は、図９の燃料電池システムの異常停止時における凍結抑制制御の内容を示すフローチャートである。 図１１は、本発明の実施の形態８に係る燃料電池システムの異常停止時における凍結抑制制御の内容を示すフローチャートである。 図１２は、本発明の実施の形態９に係る燃料電池システムの異常停止時における凍結抑制制御の内容を示すフローチャートである。 図１３は、本発明の実施の形態の変形例２に係る燃料電池システムの構成例を示すブロック図である。 図１４は、本発明の実施の形態の変形例２に係る燃料電池システムの他の構成例を示すブロック図である。 図１５は、従来の燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
　以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
　本発明の実施の形態に係る燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池の運転に関係する水が循環する水循環経路と、前記水循環経路内の水を循環させるための水循環器と、前記水循環経路を加熱する加熱器と、前記水循環経路からの漏水に関する異常である第１の異常を検知する第１の異常検知器と、制御器と、を備え、前記水循環経路の凍結抑制のために前記水循環器により前記水循環経路内の水を循環させる水循環動作と前記加熱器を動作させる加熱動作とを実行する。
　そして、前記制御器は、前記第１の異常検知器により前記第１の異常が検知されることによって前記燃料電池システムが停止している場合、凍結抑制のための前記水循環動作を禁止し、凍結抑制のための前記加熱動作を禁止しないよう構成されている。
　「燃料電池」は、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池であればよい。このような「燃料電池」として、例えば、固体高分子電解質形燃料電池、固体酸化物形燃料電池、りん酸形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池等を用いることができる。「燃料ガス」として、例えば、純水素、水素含有ガス（改質ガス）等を用いることができる。「酸化剤ガス」として、例えば、純酸素、空気等を用いることができる。
　「水循環経路」は、燃料電池の運転に関係する水が循環する全ての経路を意味する。例えば、後述する冷却水循環経路、回収水循環経路、貯湯水循環経路等がこのような「水循環経路」に相当する。
　「水循環器」として、例えば、ポンプ（ロータリ式）、プランジャーポンプ等を用いることができる。
　「第１の異常」は、上述の「水循環経路」からの漏水に関する異常として定義される。「第１の異常検知器」は、上述の「水循環経路」からの漏水を、直接的又は間接的に検知する検知器を意味する。漏水を直接的に検知するとは、「漏水」そのものを検知することを意味する。また、漏水を間接的に検知するとは、「漏水」に相関して変動するパラメータ（物理量）を検知することを意味する。「漏水」を間接的に検知する場合には、検知した当該パラメータから、当該パラメータと「漏水」との相関関係を利用して「漏水」を検知することができる。例えば、「第１の異常検知器」が、「漏水」に相関するパラメータを検知する検知器で構成された場合には、この検知器で検知されたパラメータのレベルと、当該パラメータと「漏水」との相関関係に基づいて設定された判定基準（例えば閾値）とに基づいて「水循環経路」からの漏水が発生しているか否かが判定器によって判定される。
　「第１の異常検知器」は、燃料電池システムの主要部（例えば、燃料電池を含む発電ユニット等）を収納する筐体の内部に設置してもよく、あるいは、当該筐体の外部に設置してもよい。検知器を当該筐体の外部に設置する場合において、「第１の異常検知器」と制御部との間は有線で接続されてもよく、無線で接続されてもよい。
　「加熱器」は、上述の「水循環経路」を加熱することができればよい。従って、「加熱器」の機能及び設置態様は、これ以外には特に限定されない。例えば、「加熱器」は単独の加熱器で構成されていてもよく、分散配置された複数の加熱器で構成されていてもよい。このような「加熱器」として、例えば、セラミックヒータを用いることができる。
　「前記水循環経路の凍結抑制のために前記水循環器により前記水循環経路内の水を循環させる水循環動作と前記加熱器を動作させる加熱動作」とは、このような態様の凍結抑制運転を意味する。
　「制御器」は、「前記第１の異常検知器により前記第１の異常が検知されることによって前記燃料電池システムが停止している場合、凍結抑制のための前記水循環動作を禁止し、凍結抑制のための前記加熱動作を禁止しないよう構成された」ものであればよい。本明細書及び請求の範囲において、制御器とは単独の制御器のみならず制御器群をも意味する。従って、「制御器」は、集中制御を行う単独の制御器で構成されてもよく、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成されてもよい。「制御器」としては、例えば、マイクロコンピュータ、プログラマブルコントローラ、論理回路等を用いることができる。
　「水循環動作を禁止する」とは、換言すれば、「水循環動作を許可しない」ことである。「水循環動作を禁止しない」とは、換言すれば、「水循環動作を許可する」ことである。例えば、特定の条件を満たす場合に、水循環動作が実行される。
　以上に説明した構成によれば、水循環経路からの漏水に関する異常が検知された場合には、凍結抑制運転としての水循環動作が禁止されるので、漏水被害の拡大を抑制しかつ水循環器の空運転による水循環器故障の可能性を低減することができる。一方、凍結抑制運転としての加熱動作は禁止されないので、特定の条件が満たされることにより、凍結抑制運転としての加熱動作が実行され、循環による凍結抑制ができない水循環経路内の残水の凍結を抑制することできる。その結果、水漏れの異常が発生して停止している燃料電池システムにおいて、漏水被害の拡大を抑制しかつ水循環器の空運転による水循環器故障の可能性を低減することができることに加えて、水漏れしている水経路内の残水の凍結を抑制することができる。
　また、本発明の実施の形態に係る燃料電池システムは、前記第１の異常と異なる第２の異常を検知する第２の異常検知器を備え、前記制御器は、前記第１の異常検知器により前記第１の異常が検知されることによって前記燃料電池システムが停止している場合、凍結抑制のための前記水循環動作を禁止しかつ凍結抑制のための前記加熱動作を禁止せず、前記第２の異常検知器により前記第２の異常が検知されることによって前記燃料電池システムが停止している場合、凍結抑制のための前記水循環動作及び前記加熱動作を共に禁止しないよう構成されていてもよい。
　「第２の異常」は、「第１の異常」と異なる燃料電池システムの異常として定義される。また、この「第２の異常」には、「第１の異常」以外の異常の全てを含むものではなく、「第１の異常」以外の異常の少なくとも一部を含むものである。燃料電池システムの異常には、例えば、燃料電池システムの各構成要素の異常、それらの制御の異常等がある。ここで、表１に上述の第１の異常と第２の異常との具体例を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
　表１に示すように、第１の異常として、例えば、水循環経路からの水漏れ、水循環経路中の水タンク（循環水タンク）における水位の異常低下、貯湯水により冷却される燃料電池の異常昇温、燃料電池の冷却水と貯湯水との熱交換器を備える場合における貯湯水の熱交換前後の温度差異常、冷却水と貯湯水との熱交換器を備える場合における冷却水の熱交換前後の温度差異常等が挙げられる。また、第２の異常として、例えば、酸化剤ガス流量計の計測値異常、酸化剤ガス経路及び燃料ガス経路の弁の固着、酸化剤ガス経路の弁からのリーク異常、燃料ガス経路の弁からのリーク異常、改質器内の温度検知器の検知温度異常、改質器内の温度検知器の断線／ショート、改質器を加熱する燃焼器の失火異常、改質器を加熱する燃焼器の着火異常等が挙げられる。
　「第２の異常検知器」は、「第１の異常検知器」と同様に、第２の異常を直接的又は間接的に検知する検知器を意味する。
　この構成によれば、水循環経路からの漏水に関する異常を検知した場合は、漏水被害の拡大を抑制しかつ水循環器の空運転による水循環器故障の可能性を低減することができることに加えて、水漏れしている水経路内の残水の凍結を抑制することができる一方、漏水とは関連の無い異常を検知した場合は、通常のとおり、当該水循環経路の凍結抑制が可能となる。
　また、本発明の実施の形態に係る燃料電池システムにおいては、前記水循環経路が、前記燃料電池を冷却するための冷却水が流れる冷却水経路及び前記冷却水を貯える冷却水タンクを備える冷却水循環経路と、前記冷却水経路を流れる冷却水から熱を回収する貯湯水が流れる貯湯水経路及び前記貯湯水を貯える貯湯タンクを備える貯湯水循環経路と、前記燃料電池からの排ガスから回収された回収水を貯える回収水タンク及び該回収水タンクと前記冷却水タンクとの間で循環する水が流れる回収水経路を備える回収水循環経路と、の少なくともいずれか一つであってもよい。
　また、本発明の実施の形態に係る燃料電池システムにおいては、前記水循環経路が、第１の水循環経路と第２の水循環経路とを備え、前記水循環器が、前記第１の水循環経路内の水を循環させる第１の水循環器と、前記第２の水循環経路内の水を循環させるための第２の水循環器とを備え、前記加熱器が、前記第１の水循環経路を加熱する第１の加熱器と、前記第２の水循環経路を加熱する第２の加熱器とを備え、前記制御器は、前記第１の異常検知器により前記第１の異常として前記第１の水循環経路からの漏水が検知されるとともに前記第２の水循環経路からの漏水は検知されずに前記燃料電池システムが停止している場合、前記第１の水循環経路の凍結抑制のための前記第１の水循環器による水循環動作を禁止し、前記第１の水循環経路の凍結抑制のための前記第１の加熱器による加熱動作を禁止せず、前記第２の水循環経路の凍結抑制のための前記第２の水循環器による水循環動作及び前記第２の加熱器による加熱動作を禁止しないよう構成されていてもよい。
　この構成によれば、水循環経路が複数存在する燃料電池システムにおいて、漏水に関する異常が検知された水循環経路については、漏水被害の拡大を抑制しかつ水循環器の空運転による水循環器故障の可能性を低減することができることに加えて、水漏れしている水経路内の残水の凍結を抑制することができる一方、漏水に関する異常が検知されていない水循環経路については、通常のとおり、当該水循環経路の凍結抑制が可能となる。
　また、本発明の実施の形態に係る燃料電池システムにおいては、前記第１の水循環経路及び前記第２の水循環経路が、前記燃料電池を冷却するための冷却水が流れる冷却水経路及び前記冷却水を貯える冷却水タンクを備える冷却水循環経路と、前記冷却水経路を流れる冷却水から熱を回収する貯湯水が流れる貯湯水経路及び前記貯湯水を貯える貯湯タンクを備える貯湯水循環経路と、前記燃料電池からの排ガスから回収された回収水を貯える回収水タンク及び該回収水タンクと前記冷却水タンクとの間で循環する水が流れる回収水経路を備える回収水循環経路とのうちの２つの経路の組み合わせであってもよい。
　また、本発明の実施の形態に係る燃料電池システムにおいては、前記制御器は、前記第１の異常検知器により前記第１の異常が検知されることによって、前記燃料電池システムが停止している場合、凍結抑制のための前記加熱器による加熱動作において、前記第１の異常が検知されていない場合よりも加熱量を増加させるよう構成されていてもよい。
　漏水に関する異常が検知されている場合には、水循環動作が実行されない分、漏水に関する異常が検知されていない場合に比べて耐凍結性が低下する。しかし、この構成によれば、漏水に関する異常が検知されている場合には、加熱器による加熱量を、漏水に関する異常が検知されていない場合に比べて増加させるので、水循環動作が実行されないことによる耐凍結性の低下を防ぐことが出来る。
　また、本発明の実施の形態に係る燃料電池システムにおいては、前記制御器は、前記第１の異常検知器により前記第１の水循環経路からの漏水が検知されるとともに前記第２の水循環経路からの漏水は検知されずに前記燃料電池システムが停止している場合、凍結抑制のための前記第１及び第２の加熱器による加熱動作において、前記第１の加熱器による加熱量を前記第１の異常が検知されていない場合よりも増加させ、前記第２の加熱器による加熱量を前記第１の異常が検知されていない場合と変えないよう構成されていてもよい。
　この構成によれば、漏水に関する異常が検知されている第１の水循環経路についてのみ、水循環動作が実行されないことによる耐凍結性の低下を防ぐべく、第１の異常が検知されていない場合に比べて第１の加熱器の加熱量を増加させ、漏水に関する異常が検知されていない第２の水循環経路については、第２の加熱器による加熱量を第１の異常が検知されていない場合と変えないので、不必要な加熱量の増加による消費電力の増加を抑制することができる。
　また、本発明の実施の形態に係る燃料電池システムは、前記水の温度を検知する温度検知器をさらに備え、前記制御器は、前記第１の異常検知器により前記第１の異常が検知されていない場合は、前記温度検知器が第１の閾値以下の温度を検知すると凍結抑制のために前記加熱動作を実行し、前記第１の異常検知器により前記第１の異常が検知された場合は、前記温度検知器が前記第１の閾値よりも高い第２の閾値以下の温度を検知すると凍結抑制のために前記加熱動作を実行するよう構成されていてもよい。
　「水の温度を検知する温度検知器」とは、水の温度を直接的又は間接的に検知する温度検知器を意味する。従って、温度検知器は、「燃料電池」の運転に関係する「水」の温度を直接検知する温度検知器であってもよく、「水」の温度に相関する温度（つまり、上記「水」の温度が、間接的に検知される温度）を検知する温度検知器であってもよい。具体的には、外気温度を検知する温度検知器、燃料電池システムの筐体内の水経路以外の所定の位置に設けられた温度検知器が挙げられる。また、「水」の温度に相関する温度を検知する場合には、例えば、当該温度と「水」の温度との相関関係を利用して、当該温度に対して水の凍結を抑制するために最適な閾値が設定される。「温度検知器」は１つでも複数でも構わない。「温度検知器」として、例えば、白金測温抵抗体、熱電対、サーミスタ等の温度センサを用いることができる。
　「第１の閾値」は、水の凝固点（０℃）以上の温度として定義される。「第１の閾値」は、燃料電池システムの設計に依存するので、例えば、実験、シミュレーション、計算等により定められる。また、「第１の閾値」を「第２の閾値」と共に定める場合には、第１の閾値は、水の循環を行っている状態で凍結抑制のために加熱器による加熱が必要と判断される温度として定義される。そして、第２の閾値は、水の循環を行わない状態で凍結抑制のために加熱器による加熱が必要と判断される温度として定義され、第１の閾値よりも高い値となる。「第２の閾値」は、燃料電池システムの設計に依存するので、例えば、実験、シミュレーション、計算等により定められる。
　この構成によれば、漏水に関する異常を検知した場合は、加熱器を動作させる温度検知器の温度閾値が第１の異常が検知されていない場合に比べて高く設定されているので、水の温度が低下した時の加熱器の動作開始を早めることができる。その結果、水循環動作が実行されないことによる耐凍結性の低下を抑制することができる。
　また、本発明の実施の形態に係る燃料電池システムは、前記水の温度を検知する温度検知器をさらに備え、前記温度検知器が第１の閾値以下の温度を検知すると凍結抑制のための前記加熱動作として前記第１の加熱器と前記第２の加熱器とを動作させるよう構成されており、前記制御器は、前記第１の異常検知器により前記第１の異常として前記第１の水循環経路からの漏水が検知されるとともに前記第２の水循環経路からの漏水は検知されずに前記燃料電池システムが停止している場合、前記第１の閾値よりも高い第２の閾値以下の温度を前記温度検知器が検知すると凍結抑制のために前記第１の加熱器を動作させ、前記温度検知器が前記第１の閾値以下の温度を検知すると凍結抑制のために前記第２の加熱器を動作させるよう構成されていてもよい。
　この構成によれば、漏水に関する異常が検知されている第１の水循環経路についてのみ、水の温度が低下した時の加熱器の動作開始を早めるべく、加熱器を動作させる温度検知器の温度閾値が第１の異常が検知されていない場合に比べて高く設定されており、漏水に関する異常が検知されていない第２の水循環経路については、加熱器を動作させる温度検知器の温度閾値が第１の異常が検知されていない場合と同じに設定されているので、不必要に加熱器の動作開始を早めることによる消費電力の増加を抑制することができる。
　以下、本発明の実施の形態を具体的に例示する。
　（実施の形態１）
　本発明の実施の形態１は、「水循環経路」が、貯湯水循環経路であり、かつ「燃料電池」が固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）である形態を例示するものである。
　［構成］
　図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
　まず、ハードウェアの構成を説明する。
　図１に示すように、本実施の形態１の燃料電池システム３０１は、吸気口（図示せず）及び排気口６０を有する筐体５０と、貯湯タンク９Ｂとを備えている。筐体５０には、貯湯タンク９Ｂ以外の燃料電池システム３０１を構成する各要素（筐体５０を除く）が収容されている。
　筐体５０には、上述の「燃料電池」の一例である燃料電池１が配置されている。燃料電池１は、本実施の形態１では、例えば、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）で構成されている。燃料電池１の内部にはアノードに接触するように内部燃料ガス流路１ａが形成されていて、この内部燃料ガス流路１ａの入口には、燃料ガス供給経路２２を介して改質部１０５の出口が接続されている。この改質部１０５と燃料電池１とが燃料電池本体１０１を構成している。
　改質部１０５の原料ガス入口には、原料ガス供給路１９を介して原料供給器６１から原料が供給される。原料ガスは、改質により水素含有ガスを生成できるものであればよい。原料ガスとして、例えば、天然ガス等の炭化水素系のガスを用いることができる。原料供給器６１は、例えば、原料ガス源（例えば、天然ガスのインフラストラクチャ）に接続されたブースタポンプ、流量調整弁等で構成することができる。また、改質部１０５の空気入口には空気供給器６２から空気が供給される。空気供給器６２として、例えば、ブロワ等を用いることができる。さらに、改質部１０５の改質水入口には、改質水経路６４から改質水が供給される。改質部１０５は、供給された原料ガス及び改質水を用いてオートサーマル法により水素含有ガス（改質ガス）を生成する。そして、この水素含有ガスを燃料ガスとして燃料電池１に供給する。この水素含有ガス（改質ガス）は、上述の「燃料ガス」の一例である。また、改質部１０５は、燃料ガス供給器の一例である。
　燃料電池１の内部酸化剤ガス流路１ｂの入口には酸化剤ガス供給器６が酸化剤ガス供給経路２３を介して接続されている。
　酸化剤ガス供給器６は、上述の「酸化剤ガス」を酸化剤ガス供給経路２３に供給する。酸化剤ガス供給器６は、例えば、ブロワ等で構成されていて、空気を「酸化剤ガス」として供給する。
　燃料電池１では、このように供給された燃料ガスと酸化剤ガスとがそれぞれアノード及びカソードにおいて化学反応して電気と熱とが発生する。
　燃料電池１の内部燃料ガス流路１ａの出口には、排出燃料ガス経路２５の上流端が接続されている。アノードにおいて化学反応しなかった（消費されなかった）燃料ガス（以下、排出燃料ガスという）は排出燃料ガス経路２５に排出される。排出燃料ガス経路２５の下流端は、例えば、燃焼器（図示せず）に接続されている。排出燃料ガス経路２５には第１水凝縮器２４Ａが設けられている。第１水凝縮器２４Ａは、熱交換器で構成されていて、その一次側流路を流れる排出燃料ガスを、二次側流路を流れる貯湯水と熱交換させて冷却し、それにより、当該排出燃料ガスに含まれる水を凝縮させて、この凝縮水を当該排出燃料ガスから分離するように構成されている。
　排出燃料ガス経路２５の第１水凝縮器２４Ａより下流側の部分は下方に傾斜するように形成されており、この下流側の部分から、第１回収水経路５７Ａが下方に分岐している。この第１回収水経路５７Ａの下端は第１回収水タンク５８Ａに接続されている。これにより、第１水凝縮器２４Ａで排出燃料ガスから分離された凝縮水は、排出燃料ガス経路２５を流下した後、第１回収水経路５７Ａを経由して第１回収水タンク５８Ａに至り、そこに貯留される。一方、第１水凝縮器２４Ａで凝縮水を除去された排出燃料ガスは排出燃料ガス経路２５を流れて燃焼器に至り、そこで燃焼されて大気中に放出される。
　燃料電池１の内部酸化剤ガス流路１ｂの出口には、排出酸化剤ガス経路２６の上流端が接続されている。カソードにおいて化学反応しなかった（消費されなかった）酸化剤ガス（以下、排出酸化剤ガスという）は排出酸化剤ガス経路２６に排出される。排出酸化剤ガス経路２５の下流端は、例えば、大気に開放されている。排出酸化剤ガス経路２６には第２水凝縮器２４Ｂが設けられている。第２水凝縮器２４Ｂは、熱交換器で構成されていて、その一次側流路を流れる排出酸化剤ガスを、二次側流路を流れる貯湯水と熱交換させて冷却し、それにより、当該排出酸化剤ガスに含まれる水を凝縮させて、この凝縮水を当該排出酸化剤ガスから分離するように構成されている。
　排出酸化剤ガス経路２６の第２水凝縮器２４Ｂより下流側の部分は下方に傾斜するように形成されており、この下流側の部分から、第２回収水経路５７Ｂが下方に分岐している。この第２回収水経路５７Ｂの下端は第２回収水タンク５８Ｂに接続されている。これにより、第２水凝縮器２４Ｂで排出酸化剤ガスから分離された凝縮水は、排出酸化剤ガス経路２６を流下した後、第２回収水経路５７Ｂを経由して第２回収水タンク５８Ｂに至り、そこに貯留される。一方、第２水凝縮器２４Ｂで凝縮水を除去された排出酸化剤ガスは排出酸化剤ガス経路２６を流れて排出酸化剤ガス経路２６の先端から大気中に放出される。
　第１回収水タンク５８Ａと第２回収水タンク５８Ｂとは、各々の下部が連通路で互いに連通されている。なお、ここでは、排出燃料ガスと排出酸化剤ガスとの双方から水を回収するよう構成したが、排出燃料ガスと排出酸化剤ガスとのいずれかから水を回収するよう構成してもよい。
　第１水凝縮器２４Ａは、上述のように、排出燃料ガスと貯湯水とを熱交換させる第１の熱交換器で構成され、第２水凝縮器２４ｂは、排出酸化剤ガスと貯湯水とを熱交換させる第２の熱交換器で構成されている。そして、これら２つの熱交換器に貯湯水を流すための貯湯水経路９Ａが、例えば、貯湯タンク９Ｂの下部から延出し、これら２つの熱交換器を通って貯湯タンク９Ｂの上部に至るように形成されている。この貯湯水経路９Ａと貯湯タンク９Ｂとが、上述の「水循環経路」の一例である貯湯水循環経路９を構成している。貯湯水経路９Ａには、上述の「水循環器」の一例である貯湯水循環器１０が配置されている。貯湯水循環器１０として、例えば、ポンプ等を用いることができる。貯湯水循環器１０は、燃料電池システム３０１の発電時には、貯湯タンク９Ｂの下部から上部へ向けて貯湯水を流す。貯湯水経路９Ａにおけるこれら２つの熱交換器（第１水凝縮器２４Ａ、第２水凝縮器２４Ｂ）の配置順序は、いずれが上流側でも構わない。
　また、第２回収水タンク５８Ｂから改質部１０５の改質水入口に至るように改質水経路６４が設けられている。改質経路６４には、改質水供給器６３と浄化器１７とが設けられている。なお、改質水供給器６３と浄化器１７とは、いずれが上流側に配置されも構わない。改質水供給器６３は、例えば、プランジャーポンプ等で構成されていて、第１及び第２回収タンク５８Ａ、５８Ｂの水（回収水）を、改質水として改質部１０５に供給する。浄化器１７は、水（ここでは改質水）を浄化するものであり、例えば、イオン交換樹脂が充填されて構成される。これにより、改質水の導電度が低下される。
　また、筐体５０の下部には、上述の「加熱器」の一例である加熱器１４が設けられている。加熱器１４は、例えば、セラミックヒータで構成される。加熱器１４は、燃料電池１ではなく、燃料電池システム３０１の外部の電源から電力を供給されて動作するよう構成されている。加熱器１４は、本実施の形態１では、筐体５０の底部に、平面視において広い範囲に渡って設けられている。このような構成により、加熱器１４が動作すると、加熱器１４で暖められた空気が自然対流により上昇して、貯湯水循環経路９の近傍の雰囲気温度を上昇させる。その結果、貯湯水循環経路９の内部の水が加熱され、その凍結が抑制される。つまり、本実施の形態１では、加熱器１４が貯湯水循環経路９内の水を間接的に加熱する。もちろん、加熱器１４を、貯湯水循環経路９内の水を直接的に加熱するように構成してもよい。なお、加熱器１４の動作により第１、第２回収水タンク５８Ａ，５８Ｂ内の水の凍結も抑制される。
　次に、制御系統の構成を説明する。
　本実施の形態１の燃料電池システム３０１は、上述の「制御器」の一例である制御器１６を備えている。制御器１６は、例えば、マイクロコンピュータで構成される。制御器１６は、演算部と記憶部とを有し、演算部は、例えば、マイクロコンピュータのＣＰＵで構成され、記憶部は、例えば、マイクロコンピュータの内部メモリで構成される。記憶部には、後述する異常停止時における凍結抑制制御を含む制御プログラムが格納されている。演算部はこの制御プログラムを記憶部から読み出して実行することにより、各種の制御を行う。以下では、演算部による制御を制御器１６による制御として説明する。制御器１６は、燃料電池システム３０１の所定の検知器等（図示せず）からの入力に基づいて燃料電池システム３０１の所要の要素（６１、６２、６、６３、１０等）に制御信号を出力することにより、燃料電池システム３０１全体の動作を制御する。また、制御器１６は、第１温度検知器１５からの入力と、第２温度検知器２９及び第３温度検知器３０からのそれぞれの入力とに基づいて、貯湯水循環器１０と加熱器１４とを制御することにより、燃料電池システム３０１の異常停止時における凍結抑制制御を行う。なお、制御器１０は、第１回収水水位検知器３１Ａ及び第２回収水水位検知器３１Ｂの検知出力に基づき図示されない水供給手段により水を補充して、第１回収水タンク５８Ａ及び第２回収水タンク５８Ｂの水位を所定の範囲に制御する。また、制御器１６を、例えば、燃料電池システム３０１全体の動作を行う制御器と、燃料電池システム３０１の異常停止時における凍結抑制制御を行う制御器とで構成してもよい。
　第１回収水水位検知器３１Ａは第１回収水タンク５８Ａの水位を検知してこれを制御器１６に出力する。また、第２回収水水位検知器３１Ｂは第２回収水タンク５８Ｂの水位を検知してこれを制御器１６に出力する。第１回収水水位検知器３１Ａ及び第２回収水水位検知器３１Ｂは、例えば、水位センサで構成される。
　第１温度検知器１５は、上述の「温度検知器」の一例である。第１温度検知器１５は、本実施の形態１では、筐体５０内において、外気温度と同等の温度を示す場所に設置されている。燃料電池システム３０１が停止している場合には、貯湯水循環経路９の水の温度は、外気温度に従って変化する。それ故、外気温度は、貯湯水循環経路９の水の温度と相関するパラメータであり、第１温度検知器１５は、貯湯水循環経路９の水の温度を間接的に検知する「温度検知器」である。もちろん、第１温度検知器１５を、貯湯水循環経路９の水の温度を直接検知するように設けてもよい。第１温度検知器１５は、検知した温度を制御器６に出力する。なお、以下では、第１温度検知器１５が１つの温度検知器で構成される例を示すが、第１温度検知器１５が複数の温度検知で構成され、例えば、貯湯水循環器１０の制御用と加熱器１４の制御用とのように、用途を分けて用いられてもよい。これは、他の実施の形態においても同様である。
　本実施の形態１では、貯湯水経路９Ａの第１及び第２凝縮器２４Ａ、２４Ｂより上流側の部分に、貯湯水の温度を検知する上記第２温度検知器２９が設けられ、貯湯水経路９Ａの第１及び第２凝縮器２４Ａ、２４Ｂより下流側の部分に、貯湯水の温度を検知する上記第３温度検知器３０が設けられている。第２温度検知２９及び第３温度検知器３０の検知温度は制御器１６に出力される。第２温度検知２９及び第３温度検知器３０は、貯湯水の温度を直接的又は間接的に検知するものであればよく、例えば、熱電対等の温度センサで構成される。
　第２温度検知２９及び第３温度検知器３０は、「漏水」を間接的に検知する「第１の異常検知器」、すなわち、「漏水」に相関するパラメータを検知する検知器の一例である。第２温度検知２９及び第３温度検知器３０の検知温度は、「漏水」に相関するパラメータの一例である。貯湯水循環経路９において漏水が発生すると貯湯水経路９Ａを流れる貯湯水の流量が減少する。すると、第１及び第２凝縮器２４Ａ、２４Ｂを通過する間における貯湯水の温度上昇が増加する。そこで、第２温度検知器２９の検知温度と第３温度検知器３０の温度との差（以下、検知温度差というについて、正常な場合（漏水が発生してない場合）の検知温度差よりも大きい所定の閾値（以下、検知温度差閾値という）が制御器１６（正確には記憶部）に設定されていて、制御器１６は、検知温度差がこの検知温度差閾値以上になると貯湯水循環経路９において漏水（第１の異常）が発生したと判定する。従って、制御器１６は、漏水が発生しているか否かを判定する判定器としても機能する。なお、上記第２の閾値は、あくまで例示であり、貯湯水循環経路９の大量漏れにより貯湯水が全く循環していない場合を想定して、正常な場合（漏水が発生してない場合）の検知温度差閾値よりも小さい値を漏水異常検知の値として設定してよい。
　［動作］
　まず、一般的な動作を簡単に説明する。
　燃料電池システム３０１は、発電を行う発電動作と、燃料電池システム３０１を停止状態から発電動作に円滑に移行させる起動動作と、燃料電池システム３０１を発電動作から停止状態に円滑に移行させる停止動作と、停止状態との４つの動作モードを有する。停止状態は、停止処理を完了した後の状態であり、次の起動を待機する待機状態と、次の起動が禁止されている異常停止状態とを含む。
　燃料電池システム３０１は、制御器１６から起動信号が出力されると起動する。そして、発電動作においては、改質部１０５は、原料供給器６１から供給される原料ガスと改質水経路から供給される改質水と空気供給器６２から供給される空気とを用いてオートサーマル法により水素含有ガスを生成する。そして、この水素含有ガスを燃料ガスとして燃料電池１の内部燃料ガス経路１ａに供給する。また、酸化剤ガス供給器６は、酸化剤ガス（空気）を燃料電池１のカソードに供給する。燃料電池１は、この燃料ガスと酸化剤ガスとを化学反応させて発熱を伴う発電をする。この発電に用いられなかった燃料ガス（排出燃料ガス）及び酸化剤ガス（排出酸化剤ガス）は、それぞれ、排出燃料ガス経路２５及び排出酸化剤ガス経路２６を通じて最終的に大気中に放出される。そして、その過程において、排出燃料ガス及び排出酸化剤ガスは、それぞれ、第１水凝縮器２４Ａ及び第２凝縮器２４Ｂにおいて、それぞれ、貯湯水にその保持する熱を伝達することにより冷却され、その含有する水が凝縮して除去される。これらの除去された水は、それぞれ、第１回収水タンク５８Ａ及び第２回収水タンク５８Ｂに貯留される。第１回収水タンク５８Ａ及び第２回収水タンク５８Ｂに貯留された水（回収水）は、改質水供給器６３により浄化器１７を経て改質部１０５に供給され、そこで、原料ガスの改質に用いられる。一方、貯湯水は、排出燃料ガス及び排出酸化剤ガスが保持する熱を受け取って昇温し、貯湯タンクに貯留される。これにより、排出燃料ガス及び排出酸化剤ガスから排熱が回収されて貯湯タンク９Ｂに蓄熱される。
　このようにして、燃料電池システム３０１は発電動作を行う。そして、燃料電池システム３０１は、制御器１６から停止信号が出力されると停止動作に移行し、停止動作が完了すると、停止状態となる。
　また、燃料電池システム３０１は、通常の停止状態において、第１温度検知器１５の検知温度が第１の閾値以下となると、凍結抑制運転を行い、第１温度検知器１５の検知温度が第３の閾値以上となると、凍結抑制運転を停止する。なお、上記通常の停止状態とは、燃料電池システムの異常の発生に伴う停止状態（異常停止状態）ではない停止状態（待機状態）として定義される。凍結抑制運転については、後で詳しく説明する。
　また、燃料電池システム３０１は、起動動作及び発電動作の最中に制御器１６が異常を検知すると検知された異常内容に対応した所定の異常停止処理を実行し、異常停止処理完了後、通常、次の起動が許可されない異常停止状態となる。
　次に、本発明を特徴付ける燃料電池システム３０１の異常停止状態における凍結抑制制御（以下、システム異常停止時の凍結抑制制御という場合がある）について説明する。この制御は、「前記第１の異常検知器により前記第１の異常が検知されることによって前記燃料電池システムが停止している場合、凍結抑制のための前記水循環動作を禁止し、凍結抑制のための前記加熱動作を禁止しない」制御の一例である。このシステム異常停止状態における凍結抑制制御においては、燃料電池システム３０１の異常は、貯湯水循環経路９の漏水に関する異常（第１の異常）とこれと異なる異常（「第２の異常」）とに分けて扱われる。
　図２は燃料電池システム３０１の異常停止時における凍結抑制制御の内容を示すフローチャートである。この制御は制御器１６により実行される。
　図２に示すように、制御器１６は、まず、燃料電池システム３０１に異常が発生したか否か判定する（ステップＳ１）。
　異常が発生していない場合（ステップＳ１でＮＯ）には、制御器１６は、通常の凍結抑制制御（ステップＳ９～ステップＳ１２、８）を行う。具体的には、制御器１６は第１温度検知器１５の検知温度が第１の閾値以下であるか否か判定する（ステップＳ９）。ここで、第１の閾値は、水の凝固点（０℃）以上の温度として定義される。具体的には、第１の閾値は、実験、シミュレーション等により最適な値が定められる。
　第１温度検知器１５の検知温度が、第１の閾値を超える場合には、制御器１６は、ステップ１に戻る。従って、この場合には、凍結抑制運転は行われない。
　第１温度検知器１５の検知温度が、第１の閾値以下である場合には、制御器１６は、凍結抑制運転として、貯湯水循環器１０を動作させ、かつ加熱器１４を動作させる（ステップＳ１０）。これにより、貯湯タンク９Ｂの貯湯水が貯湯水循環経路９を循環する。また、加熱器１４によって、筐体５０内の雰囲気温度が上昇して貯湯水循環経路９の水が加熱される。この筐体５０内の雰囲気温度の上昇により、第１の温度検知器１５の検知温度も上昇する。
　次に、制御器１６は、第１温度検知器１５の検知温度が第３の閾値以上であるか否か判定する（ステップＳ１１）。ここで、第３の閾値は、第１の閾値より高い温度に設定される。
　第１温度検知器１５の検知温度が第３の閾値未満である場合（ステップＳ１１でＮＯ）には、制御器１６はステップＳ１０に戻る。これにより、第１温度検知器１５の検知温度が第３の閾値以上となるまで、凍結抑制運転が行われ、それにより、貯湯水循環経路９の水の凍結が抑制される。
　第１温度検知器１５の検知温度が第３の閾値以上である場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）には、制御器１６は、貯湯水循環器１０と加熱器１４とを停止させる（ステップＳ１２、８）。これにより、凍結抑制運転が停止される。
　一方、ステップＳ１において、異常が発生している場合（ステップＳ１でＹＥＳ）には、制御器１６は燃料電池システム３０１を停止させる（ステップＳ２）。
　次いで、制御器１６は、発生した異常が、漏水に関する異常（第１の異常）であるか否か判定する（ステップＳ３Ａ）。発生した異常が、漏水に関する異常でない場合（ステップＳ３ＡでＮＯ）には、制御器１６は、ステップＳ３Ｂに進み、第２の異常であるか否かを判定する。第２の異常の具体例は表１に示した通りである。第２の異常は多数存在するので第２の異常を検知する第２の異常検知器の図示を省略する。制御器１６は、この第２の異常検知器の検知出力に基づいて検知した異常が第２の異常であるか否か判定する。そして、第２の異常である場合（ステップＳ３ＢでＹＥＳ）には、ステップＳ９に進み、異常が発生していない場合（待機状態）と同じ制御を行う。換言すると、発生した異常が漏水に関する異常と異なる異常である場合には、少なくともその一部の異常（第２の異常）については、制御器１６は、「凍結抑制のための加熱動作を禁止しない」。なお、発生した異常が第２の異常である場合に、制御器１６が凍結抑制のための加熱動作を禁止しない、又は、制御器１６が凍結抑制のための加熱動作を許可する旨のステップをステップＳ９の前に設けてもよい。なお、ステップＳ３Ｂにおいて、第２の異常でないと判定された場合（ステップＳ３ＢでＮＯ）は、その異常内容に応じた所定の凍結抑制運転が実行される。例えば、ステップＳ１において可燃性ガス漏洩に関する異常が発生した場合は、第１の閾値以下で貯湯水循環経路９の水循環動作を実行し、加熱器１４の加熱動作が禁止される。なお、上記可燃性ガス漏洩に関する異常は、通常、筐体５０内に設けられた可燃性ガスセンサ（図示せず）により検知される。
　発生した異常が、漏水に関する異常である場合（ステップＳ３ＡでＹＥＳ）には、制御器１６は、貯湯水循環器１０を停止する（ステップＳ４）。ステップＳ４においては、ステップＳ２において燃料電池システムが停止されていて、通常、貯湯水循環器１０は既に停止されている。従って、「貯湯水循環器１０を停止する」とは、貯湯水循環器１０が動作しているか否かに関わらず、貯湯水循環器１０を停止するという意味である。すなわち、制御器１６は、「凍結抑制のための前記水循環動作を禁止する」。これにより、漏水被害の拡大を抑制しかつ貯湯水循環器１０の空運転による当該貯湯水循環器１０の故障の可能性を低減することができる。
　次に、制御器１６は、第１温度検知器１５の検知温度が第１の閾値以下であるか否か判定する（ステップＳ５）。第１温度検知器１５の検知温度が、第１の閾値を超える場合（ステップＳ５でＮＯ）には、制御器１６は、第１温度検知器１５の検知温度が第１の閾値以下になるまで待機する。
　一方、第１温度検知器１５の検知温度が、第１の閾値以下である場合には、制御器１６は、凍結抑制運転として、加熱器１４を動作させる（ステップＳ６）。これにより、加熱器１４によって、筐体５０内の雰囲気温度が上昇して貯湯水循環経路９に残存する水が加熱される。また、第１の温度検知器１５の検知温度も上昇する。
　次に、制御器１６は、第１温度検知器１５の検知温度が第３の閾値以上であるか否か判定する（ステップＳ７）。第１温度検知器１５の検知温度が第３の閾値未満である場合（ステップＳ７でＮＯ）には、制御器１６はステップＳ６に戻る。これにより、第１温度検知器１５の検知温度が第３の閾値以上となるまで、貯湯水を循環させずに凍結抑制運転が行われ、それにより、水漏れしている貯湯水循環経路９に残存する水の凍結が抑制される。
　第１温度検知器１５の検知温度が第３の閾値以上である場合（ステップＳ７でＹＥＳ）には、制御器１６は、加熱器１４を停止させる（ステップＳ８）。これにより、凍結抑制運転が停止される。なお、上述の本実施の形態の燃料電池システム３０１によれば、通常の停止状態及び第２の異常発生に伴う異常停止状態において、第１温度検知器１５の検知温度が第１の閾値以下の場合に、貯湯水循環器１０及び加熱器１４を動作させ、凍結抑制運転を実行するよう構成されている。しかしながら、凍結抑制運転として、上記に限定されるものでなく、第１の閾値よりも大きい所定の温度閾値以下の場合に、まず、貯湯水循環器１９を動作させ、その後、温度低下が進行し、第１温度検知器１５の検知温度が第１の閾値以下になると、加熱器１４を動作させる形態を採用しても構わない。
　以上のように構成された本実施の形態１の燃料電池システム３０１によれば、貯湯水循環経路９で漏水が発生した場合に、漏水被害の拡大を抑制しかつ貯湯水循環器１０の空運転による当該貯湯水循環器１０の故障の可能性を低減することができる。また、水漏れしている貯湯水循環経路９内の残水の凍結を抑制することができる。
　（実施の形態２）
　本発明の実施の形態２は、実施の形態１において、第１の異常が検知された場合の凍結抑制運転において、加熱器１４による加熱量を増加させる形態を例示するものである。
　本実施の形態２の燃料電池システムは、ハードウェアの構成においては実施の形態１の燃料電池システム３０１と同じであり、制御系統の構成において実施の形態１の燃料電池システム３０１と異なる。
　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異常停止状態における凍結抑制制御の内容を示すフローチャートである。
　図３に示すように、本発明の実施の形態２のシステム異常停止状態の凍結抑制制御においては、実施の形態１（図２）のステップ６に代えてステップＳ１３が遂行される。これ以外は、実施の形態１のシステム異常停止時の凍結抑制制御と同じである。
　ステップＳ１３においては、制御器１６は、加熱器１４を動作させ、かつ、その際に、加熱器１４による加熱量を、通常の停止状態（待機状態）もしくは第２の異常発生に伴う異常停止状態における凍結抑制運転として加熱器１４を動作させる（ステップＳ１０）際の加熱量に比べて、増加させる。これにより、第１の異常発生に伴う異常停止状態において、凍結抑制運転として水循環動作が実行されないことによる耐凍結性の低下を防ぐことが出来る。
　（実施の形態３）
　本発明の実施の形態３は、第１の異常発生に伴う異常停止状態での凍結抑制運転において、加熱器１４を動作させる第１温度検知器１５の温度閾値を、通常の停止状態（待機状態）もしくは第２の異常発生に伴う異常停止状態における凍結抑制運転の場合に比べて高く設定する形態を例示するものである。
　本実施の形態３の燃料電池システムは、ハードウェアの構成においては実施の形態１の燃料電池システム３０１と同じであり、制御系統の構成において実施の形態１の燃料電池システム３０１と異なる。
　図４は本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの異常停止状態における凍結抑制制御の内容を示すフローチャートである。
　図４に示すように、本発明の実施の形態３の燃料電池システムの異常停止状態の凍結抑制制御においては、実施の形態１のシステム異常停止時の凍結抑制制御におけるステップＳ５に代えてステップＳ１４が遂行される。これ以外の点は実施の形態１のシステム異常停止時の凍結抑制制御と同じである。
　ステップＳ１４においては、制御器１６は、第１温度検知１５の検知温度が第２の閾値以下であるか否か判定する。ここで、本実施の形態３では、第１の閾値は、水の循環を行っている状態で凍結抑制のために加熱器１４による加熱が必要と判断される温度として定義される。そして、第２の閾値は、水の循環を行わない状態で凍結抑制のために加熱器１４による加熱が必要と判断される温度として定義され、第１の閾値よりも高い値となる。第１の閾値及び第２の閾値は、燃料電池システムの設計に依存するので、例えば、実験、シミュレーション等により適宜定められる。
　そして、第１温度検知器１５の検知温度が、第２の閾値を超える場合（ステップＳ１４でＮＯ）には、制御器１６は、第１温度検知器１５の検知温度が第２の閾値以下になるまで待機する。
　一方、第１温度検知器１５の検知温度が、第２の閾値以下である場合には、制御器１６は、凍結抑制運転として、加熱器１４を動作させる（ステップＳ６）。
　このような本実施の形態３の燃料電池システムによれば、漏水に関する異常を検知した場合は、加熱器１４を動作させる第１温度検知器１５の温度閾値が、通常の停止状態（待機状態）もしくは第２の異常発生に伴う異常停止状態における凍結抑制運転に比べて高く設定されているので、貯湯水の温度が低下した時の加熱器１４の動作開始を早めることができる。これにより、第１の異常発生に伴う異常停止状態において、凍結抑制運転として水の循環動作が実行されないことによる耐凍結性の低下に対応して水の凍結を抑制することができる。
　（実施の形態４）
　本発明の実施の形態４は、「水循環経路」が３つであり、「燃料電池」が固体高分子電解質形燃料電池であり、かつ「燃料電池システム」が、燃料ガス供給器として水素生成装置を備える形態を例示するものである。
　［構成］
　図５は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
　まず、ハードウェアの構成を説明する。
　図５に示すように、本実施の形態４の燃料電池システム４０１は、燃料電池ユニット２と貯湯ユニット４とを備えている。貯湯ユニット４は貯湯タンク９Ｂを備えている。
　燃料電池ユニット２は、筐体５０を備えている。筐体５０には、図示されない吸気口及び図示されない排気口が設けられている。この筐体５０に、燃料電池ユニット２を構成する各要素（筐体５０を除く）が収容されている。
　筐体５０の内部には、燃料電池１が配置されている。燃料電池１は、本実施の形態４では、固体高分子電解質形の燃料電池で構成されている。燃料電池１の内部燃料ガス流路１ａの入口には燃料ガス供給経路２２を介して水素生成装置５の出口が接続されている。水素生成装置５の構成は周知であるので簡単に説明する。水素生成装置５は、例えば、改質部（図示せず）と一酸化炭素低減部（図示せず）を備えている。改質部は原料ガスと改質水とを用いて水蒸気改質反応により水素含有ガスを生成し、一酸化炭素低減部は、この水素含有ガスの一酸化炭素濃度を所定のレベルにまで低減する。この一酸化炭素濃度を低減された水素含有ガスが燃料ガスとして、水素生成装置５の出口から燃料ガス供給経路２２に供給される。
　水素生成装置５の原料ガス入口には原料ガス供給経路１９を介して原料供給器６１が接続されている。水素生成装置５の改質水入口には改質水供給経路２１を介して改質水供給器６３が接続されている。改質水供給器６３は、例えば、市水、回収水等を水源としており、例えば、プランジャーポンプ等で構成される。
　水素生成装置５は、その改質部が燃焼器１８によって加熱されるように構成されている。加熱器１８は、排出燃料ガスを燃焼してその燃料熱により水素生成装置５の改質部を加熱する。この熱は水蒸気改質反応に用いられる。
　燃料電池１の内部酸化剤ガス流路１ｂの入口には酸化剤ガス供給経路２３を介して酸化剤ガス供給器６が接続されている。
　燃料電池１の内部燃料ガス流路１ａの出口には、排出燃料ガス経路２５を介して加熱器１８が接続されている。
　燃料電池１の内部酸化剤ガス流路１ｂの出口には、排出酸化剤ガス経路２６の上流端が接続されている。そして、排出酸化剤ガス経路２６の下流端は大気に開放されている。
　排出燃料ガス経路２５及び排出酸化剤ガス経路２６には、両者に跨るように水凝縮器２４が設けられている。排出燃料ガス経路２５を流れる排出燃料ガスは水凝縮器２４で水を除去されて加熱器１８に供給される。排出酸化剤ガス経路２６を流れる排出酸化剤ガスは水凝縮器２４で水を除去されて大気中に放出される。
　水凝縮器２４には、凝縮水経路２７を介して回収水タンク１２Ａが接続されている。水凝縮２４で排出燃料ガス及び排出酸化剤ガスから除去された水は凝縮水経路２７を通じて回収水タンク１２Ａに流れてそこに貯留される。
　また、燃料電池１には、冷却水が燃料電池１全体を均一に流れるように内部冷却水流路１ｃが形成されている。そして、筐体５０の内部には、この内部冷却水流路１ｃを含むように冷却水経路７Ａが設けられている。冷却水経路７Ａは、冷却水タンク７Ｂの下部から延出し、燃料電池１を通って（通過部分が内部冷却水経路１ｃである）冷却水タンク７Ｂの上部に至るように形成されている。冷却水タンク７Ａの冷却水は、後述する冷却水循環器８によって、冷却水タンク７Ｂの下部から流出して冷却水タンク７Ｂの上部に戻るように冷却水経路７Ａを循環される。この冷却水経路７Ａと冷却水タンク７Ｂとが、上述の「水循環経路」の一例である冷却水循環経路７を構成している。冷却水経路７Ａの燃料電池１より上流側の部分に「水循環器」の一例である冷却水循環器８が設けられている。冷却水循環器８は、例えば、ポンプで構成されている。冷却水経路７Ａの燃料電池１より下流側の部分には、熱交換器１１が設けられている。熱交換器１１は、冷却水経路７Ａを流れる冷却水と後述する貯湯水経路９Ａを流れる貯湯水とが熱交換するように構成されている。これにより、冷却水循環器１０が動作すると、冷却水タンク７Ｂの冷却水が燃料電池１を通過する際にこれを冷却するとともに排熱を回収して昇温し、この昇温した冷却水が熱交換器１１で貯湯水と熱交換して排熱を貯湯水に伝達するとともに冷却され、その後、冷却水タンク７Ｂに戻る。
　燃料電池システム４０１には、熱交換器１１に貯湯水を流すための貯湯水経路９Ａが設けられている。この貯湯水経路９Ａと貯湯タンク９Ｂとが、上述の「水循環経路」の一例である貯湯水循環経路９を構成している。この貯湯水循環経路９は実施の形態１の貯湯水循環経路９と同じであるので、その説明を省略する。
　冷却水タンク７Ｂは、回収水タンク１２Ａより上方に配置されており、これらは、回収水経路１２Ｂによって接続されている。例えば、回収水経路１２Ｂは、回収水タンク１２Ａから冷却水タンク７Ｂに至るように形成された回収水往路１２Ｂａと、冷却水タンク７Ｂのオーバフロー口（図示せず）から回収水タンク１２Ａに至るように形成された回収水復路１２Ｂｂとで構成されている。回収水往路１２Ｂａには、浄化器１７と上述の「水循環器」の一例である回収水循環器１３とが設けられている。回収水循環器１３は、例えば、ポンプ等で構成される。これにより、回収水循環器１３が動作すると、回収水タンク１２Ａの回収水が浄化器１７で浄化されて冷却水タンク７Ｂに供給される。そして、余剰の回収水（冷却水）は、オーバフロー口から回収水タンク１２Ａに戻る。これにより、冷却水タンク７Ｂに蒸発等により減少した冷却水が回収水タンク１２Ａから補給される。また、冷却水タンク７Ｂ中の水が循環経路１２を循環することによって浄化器１７により浄化されてその導電率が低下される。このように形成された回収水経路１２Ｂと回収水タンク１２Ａと冷却水タンク７Ｂとが、上述の「水循環経路」の一例である回収水循環経路１２を構成している。
　また、筐体５０の底部には加熱器１４が設けられている。
　次に、制御系統の構成を説明する。
　本実施の形態４の燃料電池システム４０１の制御系統の構成は、基本的に実施の形態１の燃料電池システム３０１の制御系統の構成と同じである。但し、以下の点が異なっている。以下、この相違点について説明する。
　本実施の形態４の燃料電池システム４０１は、冷却水循環経路７と、貯湯水循環経路９と、回収水循環経路１２との３つの「水循環経路」を備えていて、これらがシステム異常停止時における凍結抑制制御の制御対象になる。
　冷却水タンク７Ｂには、冷却タンク７Ｂの水位を検知する冷却水水位検知器２８が設けられている。冷却水水位検知器２８の検知水位は制御器１６に出力される。冷却水水位検知器２８の検知水位は制御器１６に出力される。回収水タンク１２Ａには、回収水タンク１２Ａの水位を検知する冷回収水水位検知器３１が設けられている。回収水水位検知器３１の検知水位は制御器１６に出力される。冷却水水位検知器２８及び回収水検知器３１は、例えば、水位センサで構成される。
　冷却水水位検知器２８及び回収水水位検知器３１は、「漏水」を間接的に検知する「第１の異常検知器」の一例である。冷却水水位検知器２８は、冷却水タンク７Ｂの水位を検知してこれを制御器１６に出力する。冷却水タンク７Ｂの水位は、「漏水」に相関するパラメータの一例であり、冷却水循環経路７において漏水が発生すると低下する。そこで、冷却水タンク７Ｂの水位について、所定の閾値（以下、第１漏水水位閾値という）が制御器１６（正確には記憶部）に設定されていて、制御器１６は、冷却水タンク７Ｂの水位がこの第１漏水水位閾値以下になると冷却水循環経路７において漏水（第１の異常）が発生したと判定する。
　また、回収水水位検知器３１は、回収水タンク１２Ａの水位を検知してこれを制御器１６に出力する。回収水タンク１２Ａの水位は、「漏水」に相関するパラメータの一例であり、回収水循環経路１２において漏水が発生すると低下する。そこで、回収水タンク１２Ａの水位について、所定の閾値（以下、第２漏水水位閾値という）が制御器１６（正確には記憶部）に設定されていて、制御器１６は、回収水タンク１２Ａの水位がこの第２漏水水位閾値以下になると回収水循環経路１２において漏水（第１の異常）が発生したと判定する。
　貯湯水経路９Ａの熱交換器１１の上流側部分及び上流側部分には、それぞれ、貯湯水の温度を検知する第２温度検知器２９及び第３温度検知器３０が設けられている。第２温度検知２９及び第３温度検知器３０の検知温度は制御器１６に出力される。第２温度検知２９及び第３温度検知器３０の検知温度に基づいて、貯湯水循環経路９の第１の異常を検知する原理は、実施の形態１で述べたので、その説明を省略する。
　燃焼器１８には、燃焼器１８の失火を検知する失火検知器３２が設けられている。失火は、上述の「第２の異常」の一例であり、失火検知器３２は、上述の「第２の異常検知器」の一例である。失火検知器３２の検知出力は制御器１６に入力されていて、制御器１６は、失火検知器３２が、燃焼器１８の失火を検知すると、燃料電池システム４０１を停止させる。
　これ以外の点は実施の形態１と同じである。
　［動作］
　本実施の形態４の燃料電池システム４０１の一般的な動作は上述の実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
　次に、システム異常停止時における凍結抑制制御について説明する。
　図６は燃料電池システム４０１の異常停止時における凍結抑制制御の内容を示すフローチャートである。
　図６に示すように、本実施の形態４においては、実施の形態１の貯湯水循環経路９からなる１つの「水循環経路」に代えて、冷却水循環経路７と、貯湯水循環経路９と、回収水循環経路１２との３つの「水循環経路」が、システム異常停止時における凍結抑制制御の制御対象になる。これ以外の点は、実施の形態１のシステム異常停止時における凍結抑制制御と同じである。
　具体的には、図６のフローチャートにおいて、実施の形態１の図２のフローチャートにおけるステップＳ４に代えて、ステップＳ２４が遂行される。ステップＳ２４では、冷却水循環器８と、貯湯水循環器１０と、回収水循環器１３とが停止される。すなわち、冷却水循環器８と、貯湯水循環器１０と、回収水循環器１３との動作が禁止される。
　また、図２のフローチャートにおけるステップＳ１０に代えて、ステップＳ３０が遂行される。ステップＳ３０では、冷却水循環器８と、貯湯水循環器１０と、回収水循環器１３とが動作され、かつ加熱器１４が動作される。
　また、図２のフローチャートにおけるステップＳ１２に代えて、ステップＳ３２が遂行される。ステップＳ３２では、冷却水循環器８と、貯湯水循環器１０と、回収水循環器１３とが停止される。
　以上のように構成された本実施の形態４の燃料電池システム４０１によれば、冷却水循環経路７と、貯湯水循環経路９と、回収水循環経路１２との少なくともいずれかで漏水が発生した場合に、漏水被害の拡大を抑制しかつ漏水が発生した水循環経路の水循環器の空運転による当該水循環器の故障の可能性を低減することができる。また、水漏れしている水循環経路内の残水の凍結を抑制することができる。
　（実施の形態５）
　本発明の実施の形態５は、実施の形態４において、第１の異常が検知された場合の凍結抑制運転において、加熱器１４による加熱量を増加させる形態を例示するものである。
　本実施の形態５の燃料電池システムは、ハードウェアの構成においては実施の形態４の燃料電池システム４０１と同じであり、制御系統の構成において実施の形態４の燃料電池システム４０１と異なる。
　図７は本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの異常停止時における凍結抑制制御の内容を示すフローチャートである。
　図７に示すように、本発明の実施の形態５のシステム異常停止時の凍結抑制制御においては、実施の形態４（図６）のステップ６に代えてステップＳ３３が遂行される。これ以外は、実施の形態４のシステム異常停止時の凍結抑制制御と同じである。
　ステップＳ３３においては、制御器１６は、加熱器１４を動作させ、かつ、その際に、加熱器１４による加熱量を、通常の停止状態（待機状態）もしくは第２の異常発生に伴う異常停止状態における凍結抑制運転において加熱器１４を動作させる（ステップＳ３０）際の加熱量に比べて、増加させる。これにより、水循環動作が実行されないことによる耐凍結性の低下を防ぐことが出来る。
　（実施の形態６）
　本発明の実施の形態６は、第１の異常が検知された場合の凍結抑制運転において、加熱器１４を動作させる第１温度検知器１５の温度閾値を、漏水に関する異常が検知されなかった場合に比べて高く設定する形態を例示するものである。
　本実施の形態６の燃料電池システムは、ハードウェアの構成においては実施の形態４の燃料電池システム４０１と同じであり、制御系統の構成において実施の形態４の燃料電池システム４０１と異なる。
　図８は本発明の実施の形態６に係る燃料電池システムの異常停止時における凍結抑制制御の内容を示すフローチャートである。
　図８に示すように、本発明の実施の形態６のシステム異常停止時の凍結抑制制御においては、実施の形態４のシステム異常停止時の凍結抑制制御におけるステップＳ５に代えてステップＳ３４が遂行される。これ以外の点は実施の形態４のシステム異常停止時の凍結抑制制御と同じである。
　ステップＳ３４においては、制御器１６は、第１温度検知１５の検知温度が第２の閾値以下であるか否か判定する。ここで、本実施の形態では、第１の閾値は、水の凝固点以上の温度として定義される。そして、第２の閾値は、第１の閾値より高い温度として定められる。第１の閾値及び第２の閾値は、燃料電池システムの設計に依存するので、例えば、実験、シミュレーション等により定められる。
　そして、第１温度検知器１５の検知温度が、第２の閾値を超える場合（ステップＳ３４でＮＯ）には、制御器１６は、第１温度検知器１５の検知温度が第２の閾値以下になるまで待機する。
　一方、第１温度検知器１５の検知温度が、第２の閾値以下である場合には、制御器１６は、凍結抑制運転として、加熱器１４を動作させる（ステップＳ６）。
　このような本実施の形態６の燃料電池システムによれば、漏水に関する異常検知に伴う異常停止状態での凍結抑制運転では、加熱器１４を動作させる第１温度検知器１５の温度閾値が、通常の停止状態（待機状態）もしくは第２の異常発生に伴う異常停止状態での凍結抑制運転での加熱器１４を動作させる第１温度検知器１５の温度閾値に比べて高く設定されている。従って、第１の異常発生に伴う異常停止状態では、冷却水、回収水及び貯湯水の温度が低下した時の加熱器１４の動作開始を早めることができる。その結果、第１の異常発生に伴う異常停止状態において、凍結抑制運転として冷却水、回収水及び貯湯水の循環動作が実行されないことによる耐凍結性の低下を抑制することができる。
　（実施の形態７）
　本発明の実施の形態７は、実施の形態４において、３つの「水循環経路」を加熱する「加熱器」に代えて、３つの「水循環経路」をそれぞれ加熱する３つの「加熱器」を備える形態を例示するものである。
　［構成］
　図９は、本発明の実施の形態７に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
　本実施の形態１の燃料電池システム５０１は、ハードウェアの構成においては、実施の形態４の燃料電池システム４０１の１つの加熱器１４に代えて、冷却水循環経路７の水を加熱する冷却水加熱器３３と、貯湯水循環経路９の水を加熱する貯湯水加熱器３４と、回収水循環経路１２の水を加熱する回収水加熱器３５との３つの加熱器を備える点が、実施の形態４の燃料電池システム４０１と異なる。これ以外の構成は、実施の形態４の燃料電池システム４０１と同じである。
　冷却水加熱器３３、貯湯水加熱器３４、及び回収水加熱器３５は、例えば、それぞれ、冷却水循環経路７、貯湯水循環経路９、及び回収水循環経路１２の下方に配置され、例えば、セラミックヒータ等で構成される。冷却水加熱器３３、貯湯水加熱器３４、及び回収水加熱器３５は、いずれも、燃料電池システム５０１の外部の電源から電力を供給されるよう構成されている。これにより、冷却水循環経路７、貯湯水循環経路９、及び回収水循環経路１２をそれぞれ適切に加熱することができる。また、加熱器１台あたりの加熱量を低減させることができる。
　本発明の実施の形態７においては、冷却水循環経路７、貯湯水循環経路９、及び回収水循環経路１２のうち、「漏水」に関する異常が検知された水循環経路並びにこれに対応する水循環器及び加熱器が、それぞれ、上述の「第１の水循環経路」、「第１の水循環器」、及び「第１の加熱器」であり、「漏水」に関する異常が検知されていない水循環経路並びにこれに対応する水循環器及び加熱器が、それぞれ、上述の「第２の水循環経路」、「第２の水循環器」、及び「第２の加熱器」である。
　また、本実施の形態７の燃料電池システム５０１は、制御系統の構成において、制御器１６は、実施の形態４の燃料電池システム４０１の加熱器１４に代えて、冷却水加熱器３３、貯湯水加熱器３４、及び回収水加熱器３５の動作を制御するよう構成されている。これ以外の構成は、実施の形態４の燃料電池システム４０１と同じである。
　［動作］
　以下、このように構成された本実施の形態７の燃料電池システムの動作を説明する。
　一般的な動作は、実施の形態４の燃料電池システムと同様であるので、その説明を省略し、システム異常停止時における凍結抑制運転制御についてのみ説明する。
　本実施の形態７のシステム異常停止時における凍結抑制運転制御は、「第１の異常検知器により第１の異常として第１の水循環経路からの漏水が検知されるとともに第２の水循環経路からの漏水は検知されずに燃料電池システムが停止している場合、第１の水循環経路の凍結抑制のための第１の水循環器による水循環動作を禁止し、第１の水循環経路の凍結抑制のための第１の加熱器による加熱動作を禁止せず、第２の水循環経路の凍結抑制のための第２の水循環器による水循環動作及び第２の加熱器による加熱動作を禁止しない」制御の一例である。
　図１０は燃料電池システム５０１の異常停止時における凍結抑制制御の内容を示すフローチャートである。
　図１０において、制御器１６は、まず、燃料電池システム５０１に異常が発生したか否か判定する（ステップＳ１）。
　異常が発生していない場合（ステップＳ１でＮＯ）には、制御器１６は、通常の凍結抑制制御（ステップＳ９、Ｓ４０、Ｓ１１、Ｓ４１）を行う。具体的には、制御器１６は第１温度検知器１５の検知温度が第１の閾値以下であるか否か判定する（ステップＳ９）。ここで、第１の閾値は、水の凝固点（０℃）以上の温度として定義される。具体的には、第１の閾値は、実験、シミュレーション等により定められる。
　第１温度検知器１５の検知温度が、第１の閾値を超える場合には、制御器１６は、ステップ１に戻る。従って、この場合には、凍結抑制運転は行われない。
　第１温度検知器１５の検知温度が、第１の閾値以下である場合には、制御器１６は、凍結抑制運転として、冷却水循環器８、貯湯水循環器１０、及び回収水循環器１３を動作させ、かつ冷却水加熱器３３、貯湯水加熱器３４、及び回収水加熱器３５を動作させる（ステップＳ４０）。これにより、冷却水タンク７Ｂ、貯湯水タンク９Ｂ、及び回収水タンク１２Ａの水が、それぞれ、冷却水循環経路７、貯湯水循環経路９、及び回収水循環経路１２を循環する。また、冷却水加熱器３３、貯湯水加熱器３４、及び回収水加熱器３５によって、筐体５０内の雰囲気温度が上昇して冷却水循環経路７、貯湯水循環経路９、及び回収水循環経路１２の水が加熱される。この筐体５０内の雰囲気温度の上昇により、第１の温度検知器１５の検知温度も上昇する。
　次に、制御器１６は、第１温度検知器１５の検知温度が第３の閾値以上であるか否か判定する（ステップＳ１１）。ここで、第３の閾値は、第１の閾値より高い温度として設定される。
　第１温度検知器１５の検知温度が第３の閾値未満である場合（ステップＳ１１でＮＯ）には、制御器１６はステップＳ４０に戻る。これにより、第１温度検知器１５の検知温度が第３の閾値以上となるまで、凍結抑制運転が行われ、それにより、冷却水循環経路７、貯湯水循環経路９、及び回収水循環経路１２の水の凍結が抑制される。
　第１温度検知器１５の検知温度が第３の閾値以上である場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）には、制御器１６は、冷却水循環器８、貯湯水循環器１０、及び回収水循環器１３を停止させ、かつ冷却水加熱器３３、貯湯水加熱器３４、及び回収水加熱器３５を停止させる（ステップＳ４１）。これにより、凍結抑制運転が停止される。
　一方、ステップＳ１において、異常が発生している場合（ステップＳ１でＹＥＳ）には、制御器１６は燃料電池システム５０１を停止させる（ステップＳ２）。
　次いで、制御器１６は、発生した異常が、漏水に関する異常（第１の異常）であるか否か判定する（ステップＳ３Ａ）。発生した異常が、漏水に関する異常でない場合（ステップＳ３ＡでＮＯ）には、制御器１６は、ステップＳ３Ｂに進み、第２の異常であるか否かを判定する。第２の異常の具体例は表１に示した通りである。第２の異常は多数存在するので第２の異常を検知する第２の異常検知器の図示を省略する。制御器１６は、この第２の異常検知器の検知出力に基づいて検知した異常が第２の異常であるか否か判定する。そして、第２の異常である場合（ステップＳ３ＢでＹＥＳ）には、ステップＳ９に進み、異常が発生していない場合（待機状態）と同じ制御を行う。換言すると、発生した異常が漏水に関する異常と異なる異常である場合には、少なくともその一部の異常（第２の異常）については、制御器１６は、「凍結抑制のための加熱動作を禁止しない」。なお、発生した異常が第２の異常である場合に、制御器１６が凍結抑制のための加熱動作を禁止しない、又は、制御器１６が凍結抑制のための加熱動作を許可する旨のステップをステップＳ９の前に設けてもよい。なお、ステップＳ３Ｂにおいて、第２の異常でないと判定された場合（ステップＳ３ＢでＮＯ）は、その異常内容に応じた所定の凍結抑制運転が実行される。
　発生した異常が、漏水に関する異常である場合（ステップＳ３ＡでＹＥＳ）には、制御器１６は、漏水に関する異常が発生した水循環経路を特定する（ステップＳ３５）。制御器１６は、漏水に関する異常を検知した検知器が、冷却水水位検知２８、第２及び第３温度検知器２９、３０、並びに回収水水位検知器３１のいずれであるかを特定することにより、この漏水に関する異常が発生した水循環経路の特定を行う。
　次に、制御器１６は、この特定した水循環経路（漏水に関する異常を検知した水循環経路）の水循環器２０を停止する（ステップＳ３６）。すなわち、制御器１６は、「凍結抑制のための前記水循環動作を禁止する」。これにより、水漏れした水循環経路における漏水被害の拡大を抑制しかつ水漏れした水循環経路の水循環器の故障の可能性を低減することができる。
　次に、制御器１６は、第１温度検知器１５の検知温度が第１の閾値以下であるか否か判定する（ステップＳ３７）。第１温度検知器１５の検知温度が、第１の閾値を超える場合（ステップＳ３７でＮＯ）には、制御器１６は、第１温度検知器１５の検知温度が第１の閾値以下になるまで待機する。
　一方、第１温度検知器１５の検知温度が、第１の閾値以下である場合には、制御器１６は、凍結抑制運転として、漏水異常を検知していない水循環経路の水循環器を動作させる。そして、全ての加熱器３３、３４、３５を動作させる（ステップＳ３８）。これにより、全ての加熱器３３、３４、３５によって、筐体５０内の雰囲気温度が上昇して水漏れした水循環経路に残存する水が加熱される。また、第１の温度検知器１５の検知温度も上昇する。
　次に、制御器１６は、第１温度検知器１５の検知温度が第３の閾値以上であるか否か判定する（ステップＳ３９）。第１温度検知器１５の検知温度が第３の閾値未満である場合（ステップＳ３９でＮＯ）には、制御器１６はステップＳ３８に戻る。これにより、第１温度検知器１５の検知温度が第３の閾値以上となるまで、水漏れした水循環経路における水を循環させずに凍結抑制運転が行われ、それにより、水漏れした水循環経路に残存する水の凍結が抑制される。また、水漏れしていない水循環経路の水は、通常の凍結抑制運転と同様に凍結が抑制される。
　第１温度検知器１５の検知温度が第３の閾値以上である場合（ステップＳ３９でＹＥＳ）には、制御器１６は、漏水異常を検知していない水循環経路の水循環器を停止させ、かつ全ての加熱器３３、３４、４５を停止させる（ステップＳ４２）。これにより、凍結抑制運転が停止される。なお、上述の本実施の形態の燃料電池システム５０１によれば、通常の停止状態及び第２の異常発生に伴う異常停止状態において、第１温度検知器１５の検知温度が第１の閾値以下の場合に、冷却水循環器８、貯湯水循環器１０、及び回収水循環器１３を動作させ、かつ冷却水加熱器３３、貯湯水加熱器３４、及び回収水加熱器３５を動作させ、凍結抑制運転を実行するよう構成されている。しかしながら、凍結抑制運転として、上記に限定されるものでなく、第１の閾値よりも大きい所定の温度閾値以下の場合に、まず、冷却水循環器８、貯湯水循環器１０、及び回収水循環器１３を動作させ、その後、温度低下が進行し、第１温度検知器１５の検知温度が第１の閾値以下になると、冷却水加熱器３３、貯湯水加熱器３４、及び回収水加熱器３５を動作させる形態を採用しても構わない。
　以上に説明した本実施の形態７の燃料電池システム５０１によれば、漏水に関する異常が検知された水循環経路については、漏水被害の拡大を抑制しかつ水循環器の空運転による水循環器故障の可能性を低減することができることに加えて、水漏れしている水経路内の残水の凍結を抑制することができる一方、漏水に関する異常が検知されていない水循環経路については、通常の停止状態（待機状態）と同様に、当該水循環経路の凍結抑制が可能となる。
　（実施の形態８）
　本発明の実施の形態８は、実施の形態７において、漏水に関する異常が検知された水循環経路の凍結抑制運転において、その対応する加熱器による加熱量を増加させる形態を例示するものである。
　本実施の形態８の燃料電池システムは、ハードウェアの構成においては実施の形態７の燃料電池システム５０１と同じであり、制御系統の構成において実施の形態７の燃料電池システム５０１と異なる。
　図１１は本発明の実施の形態８に係る燃料電池システムの異常停止時における凍結抑制制御の内容を示すフローチャートである。
　本実施の形態８のシステム異常停止時における凍結抑制制御は、「第１の異常検知器により第１の水循環経路からの漏水が検知されるとともに第２の水循環経路からの漏水は検知されずに燃料電池システムが停止している場合、凍結抑制のための第１及び第２の加熱器による加熱動作において、第１の加熱器による加熱量を第１の異常が検知されていない場合よりも増加させ、第２の加熱器による加熱量を第１の異常が検知されていない場合と変えない」制御の一例である。
　図１１に示すように、本発明の実施の形態８のシステム異常停止時の凍結抑制制御においては、実施の形態７（図１０）のステップＳ３８に代えてステップＳ４３が遂行される。これ以外は、実施の形態７のシステム異常停止時の凍結抑制制御と同じである。
　ステップＳ４３においては、制御器１６は、漏水異常を検知していない水循環経路の水循環器を動作させるとともに全ての加熱器を動作させ、かつ、その際に、漏水異常を検知した水循環経路に対応する加熱器による加熱量を、漏水に関する異常を検知していない水循環経路に対応する加熱器を動作させる（ステップＳ４０）際の加熱量に比べて、増加させる。これにより、漏水異常を検知した水循環経路において、水循環動作が実行されないことによる耐凍結性の低下を防ぐことが出来る。
　以上に説明した本実施の形態８の燃料電池システムによれば、漏水に関する異常が検知されている水循環経路についてのみ、水循環動作が実行されないことによる耐凍結性の低下を防ぐべく、漏水に関する異常が検知されていない場合に比べてその対応する加熱器の加熱量を増加させ、漏水に関する異常が検知されていない水循環経路については、その対応する加熱器による加熱量を、漏水に関する異常が検知されていない場合と変えないので、不必要な加熱量の増加による消費電力の増加を抑制することができる。
　（実施の形態９）
　本発明の実施の形態９は、実施の形態７において、漏水に関する異常が検知された場合の凍結抑制運転において、その対応する加熱器を動作させる第１温度検知器１５の温度閾値を、漏水に関する異常が検知されなかった場合に比べて高く設定する形態を例示するものである。
　本実施の形態９の燃料電池システムは、ハードウェアの構成においては実施の形態７の燃料電池システム５０１と同じであり、制御系統の構成において実施の形態７の燃料電池システム５０１と異なる。
　図１２は本発明の実施の形態９に係る燃料電池システムの異常停止時における凍結抑制制御の内容を示すフローチャートである。
　本実施の形態９のシステム異常停止時における凍結抑制制御は、「第１の異常検知器により第１の異常として第１の水循環経路からの漏水が検知されるとともに第２の水循環経路からの漏水は検知されずに燃料電池システムが停止している場合、第１の閾値よりも高い第２の閾値以下の温度を温度検知器が検知すると凍結抑制のために第１の加熱器を動作させ、温度検知器が第１の閾値以下の温度を検知すると凍結抑制のために第２の加熱器を動作させる」制御の一例である。
　図１２に示すように、本発明の実施の形態９のシステム異常停止時の凍結抑制制御においては、実施の形態７のシステム異常停止時の凍結抑制制御におけるステップＳ３６とステップＳ３７との間において、ステップＳ４４とステップＳ４５とが遂行され、かつステップＳ４３に代えてステップＳ４６が遂行される。これ以外の点は実施の形態７のシステム異常停止時の凍結抑制制御と同じである。
　ステップＳ４４において、制御器１６は、第１温度検知１５の検知温度が第２の閾値以下であるか否か判定する。ここで、本実施の形態９では、第１の閾値は、冷却水、貯湯水、及び回収水の循環を行っている状態でこれらの水が凍結せずかつ可能な限り低い温度に定められる。そして、第２の閾値は、第１の閾値より高い温度として定義される。第１の閾値及び第２の閾値は、燃料電池システムの設計に依存するので、例えば、実験、シミュレーション等により定められる。
　そして、第１温度検知器１５の検知温度が、第２の閾値を超える場合（ステップＳ４４でＮＯ）には、制御器１６は、第１温度検知器１５の検知温度が第２の閾値以下になるまで待機する。
　一方、第１温度検知器１５の検知温度が、第２の閾値以下である場合には、制御器１６は、凍結抑制運転として、漏水に関する異常を検知した水循環経路に対応する加熱器を動作させる（ステップＳ４５）。
　また、ステップＳ４６においては、ステップＳ３７で第１温度検知器１５の検知温度が、第１の閾値以下である場合に、漏水に関する異常を検知していない水循環経路に対応する水循環器及び加熱器を動作させる。
　このような本実施の形態９の燃料電池システムによれば、漏水に関する異常が検知されている水循環経路についてのみ、水の温度が低下した時の加熱器の動作開始を早めるべく、加熱器を動作させる第１温度検知器１５の温度閾値が、漏水に関する異常が検知されていない場合に比べて高く設定されており、漏水に関する異常が検知されていない水循環経路については、加熱器を動作させる第１温度検知器１５の温度閾値が漏水に関する異常が検知されていない場合と同じに設定されているので、不必要に加熱器の動作開始を早めることによる消費電力の増加を抑制することができる。
　［実施の形態１乃至９のそれぞれに対する変形例１］
　本変形例１では、「漏水」を間接的に検知する「第１の異常検知器」としての第２温度検知２９及び第３温度検知器３０に代えて、「漏水」を間接的に検知する「第１の異常検知器」としての流量計（図示せず）が、貯湯水経路９Ａに設けられている。この流量計は、貯湯水経路９Ａに流れる貯湯水の流量を検知してこれを制御器１６に入力する。貯湯水経路９Ａにおいて、漏水が発生すると検知する貯湯水の貯湯水経路９Ａを流れる貯湯水の流量が減少する。そこで、制御器１６には所定の流量閾値が設定されていて、制御器１６は、流量計で検知される貯湯水の流量がこの所定の流量閾値以下になると、貯湯水循環経路９で漏水が発生したと判定する。これ以外の点は、上記と同様である。
　このような構成としても、上記と同様の効果が得られる。
　［実施の形態１乃至９のそれぞれに対する変形例２］
　本変形例２は「漏水」を直接的に検知する「第１の異常検知器」を例示するものである。以下では、実施の形態１を変形する場合を例示するが、実施の形態２乃至９も同様に変形することができる。
　図１３は、本変形例２に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。本変形例２は、実施の形態１（図１）において、「漏水」を間接的に検知する「第１の異常検知器」としての第２温度検知２９及び第３温度検知器３０に代えて、「漏水」を直接的に検知する「第１の異常検知器」としての漏水検知器７１が設けられている。漏水検知器７１は、例えば、漏水センサで構成される。漏水センサは周知であり、例えば、一対の電極を備え、当該一対の電極間に漏水が位置することにより、漏水を感知する漏水センサを用いることができる。漏水検知器７１は、筐体５０の底の適所（例えば貯湯水経路９Ａの下方位置）に設けられていて、貯湯水経路９Ａからの漏水を検知する。漏水検知器７１の漏水検知信号（漏水感知信号）は制御器１６に入力される。制御器１６は、漏水検知７１から漏水検知信号が入力されると、漏水に関する異常が発生したと判定して、貯湯水循環器１０を停止する。これ以外の点は実施の形態１と同様である。
　このような本変形例２によっても実施の形態１乃至９と同様の効果が得られる。
 なお、上記漏水検知器７１は、燃料電池システムの筐体５０内に設けているが、図１４に示すように、燃料電池システムの筐体５０外に設けられ、燃料電池システム内の水循環経路（例えば、貯湯水循環経路９、冷却水循環経路７、及び回収水循環経路１２の少なくともいずれか一つ）からの漏水を検知可能な位置に配設されていても構わない。この場合、漏水検知器７１の検知信号は有線または無線を介して制御器１６に入力されるよう構成されるが、例えば、有線の場合、制御器１６には、漏水検知器７１からの検知信号が入力される漏水検知信号入力端子７２が設けられる。
　なお、上記実施の形態１乃至９及びこれらの変形例１及び２においては、検知した異常が第２の異常であるか否かを判定した。しかしながら、異常を検知した後、システムの異常停止処理が異常に応じて（例えば可燃性ガスの漏れに対して）適切になされることを前提に、第２の異常であるか否かの判定を省略し、一律に、異常が発生していない場合（待機状態）と同じ制御を行ってもよい。換言すると、発生した異常が漏水に関する異常と異なる異常である場合には、制御器１６は、「凍結抑制のための加熱動作を禁止しない」こととしてもよい。
　また、上記実施の形態１乃至９及びこれらの変形例１及び２を、相反しない限り(互いに相手を排除しない限り)、適宜、組み合わせてもよい。
　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形態が明らかである。従って、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。本発明の精神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。
　本発明の燃料電池発電システムは、燃料電池と水循環経路とシステムの異常停止時における凍結抑制手段と備え、家庭用等で用いられる燃料電池システムとして有用である。
１、３６　燃料電池
１ａ　内部燃料ガス流路
１ｂ　内部酸化剤ガス流路
１ｃ　内部冷却水流路
２　燃料電池ユニット
４　貯湯ユニット
５　水素生成装置
６　酸化剤ガス供給器
７　冷却水循環経路
７Ａ、３７　冷却水経路
７Ｂ　冷却水タンク
８、４１　冷却水循環器
９　貯湯水循環経路
９Ａ、３８　貯湯水経路
９Ｂ、３９　貯湯タンク
１０、４３　貯湯水循環器
１１、４０　熱交換器
１２　回収水循環経路
１２Ａ　回収水タンク
１２Ｂ　回収水経路
１３　回収水循環器
１４、４２　加熱器
１５　第１温度検知器
１６、４７　制御器
１７　浄化器
１８　燃焼器
１９　原料ガス供給経路
２１　改質水供給経路
２２　燃料ガス供給経路
２３　酸化剤ガス供給経路
２４　水凝縮器
２４Ａ　第１水凝縮器
２４Ｂ　第２水凝縮器
２５　排出燃料ガス経路
２６　排出酸化剤ガス経路
２７　凝縮水経路
２８　冷却水水位検知器
２９　第２温検知器
３０　第３温検知器
３１　回収水水位検知器
３１Ａ　第１回収水水位検知器
３１Ｂ　第２回収水水位検知器
３２　失火検知器
３３　冷却水加熱器
３４　貯湯水加熱器
３５　回収水加熱器
４４　外気温検知手段
４５　冷却水温検知手段
４６　貯湯水温検知手段
４８　第１の冷却水温検知手段
４９　第２の冷却水温検知手段
５０　筐体
５７Ａ　第１回収水経路
５７Ｂ　第２回収水経路
５８Ａ　第１回収水タンク
５８Ｂ　第２回収水タンク
６０　排気口
６１　原料供給器
６２　空気供給器
６３　改質水供給器
７１　漏水検知器
７２　漏水検知信号入力端子
１０１　燃料電池本体
１０５　改質部
３０１、４０１、５０１　燃料電池システム　

Claims (9)

  1. 　燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池の運転に関係する水が循環する水循環経路と、前記水循環経路内の水を循環させるための水循環器と、前記水循環経路を加熱する加熱器と、前記水循環経路からの漏水に関する異常である第１の異常を検知する第１の異常検知器と、制御器と、を備え、前記水循環経路の凍結抑制のために前記水循環器により前記水循環経路内の水を循環させる水循環動作と前記加熱器を動作させる加熱動作とを実行する燃料電池システムであって、
    　前記制御器は、前記第１の異常検知器により前記第１の異常が検知されることによって前記燃料電池システムが停止している場合、凍結抑制のための前記水循環動作を禁止し、凍結抑制のための前記加熱動作を禁止しないよう構成されている、燃料電池システム。
  2. 　前記第１の異常と異なる第２の異常を検知する第２の異常検知器を備え、前記制御器は、前記第１の異常検知器により前記第１の異常が検知されることによって前記燃料電池システムが停止している場合、凍結抑制のための前記水循環動作を禁止しかつ凍結抑制のための前記加熱動作を禁止せず、前記第２の異常検知器により前記第２の異常が検知されることによって前記燃料電池システムが停止している場合、凍結抑制のための前記水循環動作及び前記加熱動作を共に禁止しないよう構成されている、請求項１に記載の燃料電池システム。
  3. 　前記水循環経路が、前記燃料電池を冷却するための冷却水が流れる冷却水経路及び前記冷却水を貯える冷却水タンクを備える冷却水循環経路と、前記冷却水経路を流れる冷却水から熱を回収する貯湯水が流れる貯湯水経路及び前記貯湯水を貯える貯湯タンクを備える貯湯水循環経路と、前記燃料電池からの排ガスから回収された回収水を貯える回収水タンク及び該回収水タンクと前記冷却水タンクとの間で循環する水が流れる回収水経路を備える回収水循環経路と、の少なくともいずれか一つである、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
  4. 　前記水循環経路が、第１の水循環経路と第２の水循環経路とを備え、前記水循環器が、前記第１の水循環経路内の水を循環させる第１の水循環器と、前記第２の水循環経路内の水を循環させるための第２の水循環器とを備え、前記加熱器が、前記第１の水循環経路を加熱する第１の加熱器と、前記第２の水循環経路を加熱する第２の加熱器とを備え、前記制御器は、前記第１の異常検知器により前記第１の異常として前記第１の水循環経路からの漏水が検知されるとともに前記第２の水循環経路からの漏水は検知されずに前記燃料電池システムが停止している場合、前記第１の水循環経路の凍結抑制のための前記第１の水循環器による水循環動作を禁止し、前記第１の水循環経路の凍結抑制のための前記第１の加熱器による加熱動作を禁止せず、前記第２の水循環経路の凍結抑制のための前記第２の水循環器による水循環動作及び前記第２の加熱器による加熱動作を禁止しないよう構成されている、請求項１に記載の燃料電池システム。
  5. 　前記第１の水循環経路及び前記第２の水循環経路が、前記燃料電池を冷却するための冷却水が流れる冷却水経路及び前記冷却水を貯える冷却水タンクを備える冷却水循環経路と、前記冷却水経路を流れる冷却水から熱を回収する貯湯水が流れる貯湯水経路及び前記貯湯水を貯える貯湯タンクを備える貯湯水循環経路と、前記燃料電池からの排ガスから回収された回収水を貯える回収水タンク及び該回収水タンクと前記冷却水タンクとの間で循環する水が流れる回収水経路を備える回収水循環経路とのうちの２つの経路の組み合わせである、請求項４に記載の燃料電池システム。
  6. 　前記制御器は、前記第１の異常検知器により前記第１の異常が検知されることによって、前記燃料電池システムが停止している場合、凍結抑制のための前記加熱器による加熱動作において、前記第１の異常が検知されていない場合よりも加熱量を増加させるよう構成されている、請求項１、２又は４に記載の燃料電池システム。
  7. 　前記制御器は、前記第１の異常検知器により前記第１の水循環経路からの漏水が検知されるとともに前記第２の水循環経路からの漏水は検知されずに前記燃料電池システムが停止している場合、凍結抑制のための前記第１及び第２の加熱器による加熱動作において、前記第１の加熱器による加熱量を前記第１の異常が検知されていない場合よりも増加させ、前記第２の加熱器による加熱量を前記第１の異常が検知されていない場合と変えないよう構成されている、請求項４に記載の燃料電池システム。
  8. 　前記水の温度を検知する温度検知器をさらに備え、前記制御器は、前記第１の異常検知器により前記第１の異常が検知されていない場合は、前記温度検知器が第１の閾値以下の温度を検知すると凍結抑制のために前記加熱動作を実行し、前記第１の異常検知器により前記第１の異常が検知された場合は、前記温度検知器が前記第１の閾値よりも高い第２の閾値以下の温度を検知すると凍結抑制のために前記加熱動作を実行するよう構成されている、請求項１、２又は４に記載の燃料電池システム。
  9. 　前記水の温度を検知する温度検知器をさらに備え、前記温度検知器が第１の閾値以下の温度を検知すると凍結抑制のための前記加熱動作として前記第１の加熱器と前記第２の加熱器とを動作させるよう構成されており、
    　前記制御器は、前記第１の異常検知器により前記第１の異常として前記第１の水循環経路からの漏水が検知されるとともに前記第２の水循環経路からの漏水は検知されずに前記燃料電池システムが停止している場合、前記第１の閾値よりも高い第２の閾値以下の温度を前記温度検知器が検知すると凍結抑制のために前記第１の加熱器を動作させ、前記温度検知器が前記第１の閾値以下の温度を検知すると凍結抑制のために前記第２の加熱器を動作させるよう構成されている、請求項４に記載の燃料電池システム。
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