WO2010128600A1 - 燃料電池システム - Google Patents

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WO2010128600A1
WO2010128600A1 PCT/JP2010/003170 JP2010003170W WO2010128600A1 WO 2010128600 A1 WO2010128600 A1 WO 2010128600A1 JP 2010003170 W JP2010003170 W JP 2010003170W WO 2010128600 A1 WO2010128600 A1 WO 2010128600A1
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fuel cell
flow path
reformer
cell system
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田村佳央
楠村浩一
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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 that performs a leakage inspection of a fuel gas flow path.
  • Patent Document 1 As a conventional fuel cell system, a fuel cell system that executes an inspection for leakage of a combustible gas path has been proposed (for example, see Patent Document 1).
  • the present invention solves the conventional problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of inspecting the closing and closing of the on-off valve without providing a separate inspection gas supply facility.
  • the inventors of the present invention As a result of diligent study, the inventors of the present invention, as a result of the earnest examination, the water vapor flowing back from the reformer is adsorbed (trapped) by the deodorizer, and therefore is downstream from the deodorizer that removes the odor component in the raw material gas, In addition, the present inventors have found that closed sticking is likely to occur in the on-off valve provided in the combustible gas path passing through the reformer.
  • a fuel cell system includes a deodorizer for removing odor components contained in a raw material gas, and a hydrogen-containing gas by a reforming reaction using the raw material gas that has passed through the deodorizer.
  • An on-off valve provided; and an adhering inspection device configured to execute an adhering inspection of the on-off valve by supplying a raw material gas to the combustible gas flow path.
  • the fuel cell system of the present invention it is inspected for closing adhesion of an on-off valve provided downstream of the deodorizer and provided in the combustible gas flow path via the reformer without providing a separate inspection gas supply facility. It becomes possible to do.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a flowchart showing an example of an operation program of the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2B is a flowchart showing an example of an operation program of the fuel cell system according to the first modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2C is a flowchart showing an example of an operation program of the fuel cell system according to the second modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2D is a flowchart showing an example of an operation program of the fuel cell system according to the third modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a flowchart showing an example of an operation program of the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2B is a flowchart showing an example of an operation program of the fuel cell system according to the first modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a flowchart showing an example of an operation program of the fuel cell system according to the fourth modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3B is a flowchart showing an example of an operation program of the fuel cell system according to the fifth modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3C is a flowchart showing an example of an operation program of the fuel cell system according to the sixth modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a fuel cell system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of an operation program of the fuel cell system according to the second embodiment of the present invention.
  • a fuel cell system includes a deodorizer that removes odorous components contained in a raw material gas, a reformer that generates a hydrogen-containing gas by a reforming reaction using the raw material gas that has passed through the deodorizer, A fuel cell that generates electricity using the hydrogen-containing gas discharged from the gasifier, an on-off valve that is downstream of the deodorizer and provided in the combustible gas flow path that passes through the reformer, and a source gas And a sticking tester configured to perform a sticking test of the on-off valve by supplying the combustible gas flow path.
  • a “deodorizer” is a device having an adsorbent that adsorbs and removes odorous components contained in source gas, and odorous components include sulfur compounds such as hydrogen sulfide, thiophene and sulfide, and nitrogen compounds such as amine and isonitrile. Illustrated.
  • Combustible gas flow path includes a flow path through which a source gas flows and a flow path through which a hydrogen-containing gas flows.
  • On-off valve sticking is defined as including closed sticking that prevents the on-off valve from opening while closed.
  • the “sticking tester” is constituted by, for example, a controller, and determines whether the on-off valve is stuck, and controls the operation of equipment necessary for the sticking test.
  • a fuel cell system is the same as the fuel cell system according to the first aspect, but includes a housing including at least a deodorizer, a fuel cell, and a combustible gas flow path, and a ventilator for ventilating the inside of the housing.
  • the sticking tester is configured to ventilate the inside of the housing by operating the ventilator during the sticking test.
  • a fuel cell system according to a third aspect is a fuel cell system according to the first or second aspect, wherein the combustor is connected to the combustible gas flow path and heats the reformer, and the combustion supplies air to the combustor. And a sticking tester configured to operate the combustion fan during the sticking test.
  • a fuel cell system according to a fourth aspect is configured such that, in the fuel cell system according to any one of the first to third aspects, a leak check of a combustible gas flow path is performed after the sticking tester performs the sticking test. Equipped with a leak tester.
  • the raw material gas can be supplied to the combustible gas flow path by the above-described adhesion inspection, and then the leakage inspection is performed, so that the leakage abnormality can be detected more reliably.
  • Perform a leak check on the combustible gas flow path is defined as executing at least a part of the content of the leak test performed on the combustible gas flow path.
  • the “flammability inspection of the combustible gas passage” includes at least one of a gas leak from the combustible gas passage and a leak from a valve provided in the combustible gas passage.
  • the “leak tester” is configured by, for example, a controller, and performs a determination of a leak in the combustible gas path and controls operation of equipment necessary for the leak test.
  • a fuel cell system according to a fifth aspect is the same as that of the fuel cell system according to the fourth aspect, wherein a pressure compensation operation for prohibiting a pressure compensation operation to the reformer when an abnormality is detected in at least one of a sticking test and a leak test. Provide a forbidden device.
  • the “compensation operation prohibitor” is constituted by, for example, a controller, and is configured not to start the compensation operation even when a pressure drop that requires a compensation operation occurs in the reformer.
  • a fuel cell system according to a sixth aspect is a fuel cell system according to any one of the first to third aspects, wherein a pressure compensation operation for prohibiting a pressure compensation operation to the reformer when an abnormality is detected in a sticking test. Provide a forbidden device.
  • a fuel cell system according to a seventh aspect is the fuel cell system according to any one of the first to sixth aspects, wherein the combustible gas flow path is configured to communicate with the atmosphere by opening an on-off valve, The sticking tester is configured to perform the sticking test after the combustible gas passage is communicated with the atmosphere by opening the on-off valve.
  • the fuel cell system according to the eighth mode is the fuel cell system according to the seventh mode, wherein the sticking tester closes all the open / close valves after the combustible gas flow path is communicated with the atmosphere, and then supplies the raw material gas.
  • the on-off valves are sequentially opened from the upstream while being supplied to the combustible gas flow path, and the sticking inspection is executed based on the pressure difference before and after opening the on-off valve on the most downstream side.
  • the inspection gas is supplied while the pressure in each closed space defined by the plurality of on-off valves is sequentially increased by the supply pressure of the inspection gas.
  • the possibility that the flow path is blocked by the liquid water existing in each closed space is reduced. Therefore, the possibility that the blockage of the flow path is confused with the fixing of the on-off valve is reduced.
  • sequential opening from the upstream means opening sequentially from the upstream opening / closing valve to the downstream opening / closing valve, but does not necessarily mean that all the opening / closing valves are opened sequentially. In addition, some adjacent on-off valves may be simultaneously opened.
  • a fuel cell system is the fuel cell system according to the seventh aspect, wherein a first on-off valve provided upstream of the reformer as an on-off valve and a first on-off valve provided downstream of the reformer.
  • the adhering tester is configured to open the second on-off valve before the first on-off valve when the combustible gas passage is communicated with the atmosphere.
  • the second on-off valve is opened before the first on-off valve is opened, and the inside of the reformer is opened to the atmosphere. The Therefore, when the first on-off valve is opened, the possibility that the water vapor in the reformer flows backward to the raw material gas supply path, and the backflowed water vapor condenses and causes the flow path to be blocked is reduced. Therefore, the possibility that the supply of the raw material gas is hindered when the sticking inspection is performed is reduced.
  • a fuel cell system is the fuel cell system according to any one of the first to ninth aspects, wherein a combustor connected to the combustible gas passage and for heating the reformer and a combustible gas passage are modified.
  • An operation method of a fuel cell system includes a deodorizer that removes odor components contained in a raw material gas, and a reformer that generates a hydrogen-containing gas by a reforming reaction using the raw material gas that has passed through the deodorizer.
  • a fuel cell that generates electricity using the hydrogen-containing gas discharged from the reformer, and an on-off valve provided downstream of the deodorizer and provided in a combustible gas flow path that passes through the reformer.
  • An operation method of a fuel cell system comprising: supplying a raw material gas to a combustible gas flow path to perform a sticking check of an on-off valve.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention.
  • the fuel cell system according to the present embodiment uses a raw material gas and steam to generate a hydrogen-containing gas by a reforming reaction and a steam for the reforming reaction.
  • a hydrogen generator 32 including an evaporator 32b, a fuel cell 1 that generates power using a hydrogen-containing gas supplied from the hydrogen generator 32, an oxidant gas supply device 10 that supplies an oxidant gas to the fuel cell 1, and a fuel A combustor 30 that burns the hydrogen-containing gas discharged from the battery 1 and heats the reformer 32a, and a housing 12 that houses these devices are provided.
  • an air blower or the like is used as the oxidant gas supplier 10.
  • the raw material gas supply unit 18 that supplies the raw material gas to the reformer 32a, the water supply unit 24 that supplies water to the evaporator 32b, and the combustion air to the combustor 30 are supplied.
  • the air supply device 31 is provided.
  • the source gas supply device 18 for example, a booster is used
  • the water supply device 24, for example, a water pump is used
  • the air supply device 31, for example, a combustion fan is used.
  • the raw material gas supply path 16a through which the raw material gas supplied to the reformer 32a flows, and the anode gas flow path 1a of the fuel cell 1 bypassing the reformer 32a.
  • Source gas branch path 16b for supplying source gas
  • hydrogen gas supply path 2 for supplying hydrogen-containing gas discharged from the hydrogen generator 32 to the fuel cell 1, and hydrogen-containing gas supplied to the fuel cell 1
  • a deodorizer 20 is provided to remove odorous components contained in the raw material gas, for example, sulfur compounds such as DMS, nitrogen compounds such as amines, and the like.
  • the source gas supply path 16a is connected to a source gas source (for example, source gas infrastructure, source gas cylinder, etc.) having a predetermined supply pressure higher than atmospheric pressure.
  • the water supply path 22 is provided with a purifier 25 for purifying water supplied to the evaporator 32b and a water tank 23 as a water supply source.
  • the fuel cell system of the present embodiment includes a raw material gas main valve 17a, a raw material gas main valve 17b, and a raw material downstream of the deodorizer 20 provided in the raw material gas supply path 16a upstream of the deodorizer 20.
  • the raw material gas supply valve 21a that opens and closes the gas supply path 16a
  • the anode inlet valve 3a that opens and closes the hydrogen gas supply path 2 downstream from the branch to the bypass flow path 27, and the bypass flow path 27 merge.
  • Each of the above-described valves is configured by, for example, an electromagnetic on-off valve.
  • a pressure detector 7 is provided in the raw material gas supply path 16a downstream of the raw material gas main valves 17a and 17b.
  • the controller 13 also controls the operation of the fuel cell system.
  • the controller 13 includes at least an anode inlet valve 3a, an anode outlet valve 3b, a source gas source valve 17a, a source gas source valve 17b, and a source material.
  • the gas supply valve 21 a, the raw material gas supply valve 21 b, the bypass valve 28, the burner front valve 29, and the air supply device 31 are controlled and from the deodorizer 20 based on the pressure value detected by the pressure detector 7. Is also downstream, and is configured to perform a sticking inspection of each of the on-off valves provided in the combustible gas flow path via the reformer 32a.
  • the “flammable gas flow path downstream from the deodorizer and passing through the reformer” for example, the raw material gas supply path 16a from the deodorizer 20 to the reformer 32a, and the reformer 32a, the hydrogen gas supply path 2 from the reformer 32a to the branch to the bypass channel 27, the bypass channel 27, and the exhaust hydrogen gas channel from the junction of the bypass channel 27 to the combustor 30 33, a raw material gas supply path 16a from the deodorizer 20 to the reformer 32a, a reformer 32a, and a hydrogen gas supply path 2 from the reformer 32a to the fuel cell 1. And a second flow path composed of the fuel cell 1 and the exhaust hydrogen gas flow path 33 from the fuel cell 1 to the combustor 30. [Operation] Next, a series of operations related to the sticking inspection, which is a feature of the fuel cell system of the present embodiment, will be described.
  • FIG. 2A is a flowchart showing an example of an operation flow relating to the sticking inspection of the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention. This operation is executed by the controller 13 (hereinafter the same for each flowchart).
  • the source gas source valve 17a, source gas source valve 17b, anode inlet valve 3a, anode outlet valve 3b, and source gas supply valve 21b is closed, and the controller 13 opens the pre-burner valve 29, the bypass valve 28, and the source gas supply valve 21a, and opens the first flow path to the atmosphere (step S501).
  • step S502 the burner pre-valve 29, the bypass valve 28, and the source gas supply valve 21a are closed (step S502), and the source gas source valve 17a and the source gas source valve 17b are opened (step S503).
  • step S504 the source gas supply valve 21a and the bypass valve 28 are opened (step S504), the source gas is supplied to the first flow path, and the pressure value P1 in the source gas supply path 16a is detected by the pressure detector 7.
  • Step S505 When P1 becomes equal to or higher than the first pressure threshold value Pth1 (Yes in step S505), it is determined that the source gas is normally injected into the first flow path, and the source gas source valve 17a and the source gas source valve 17b are closed.
  • Step S506 The raw material gas is sealed in the first flow path upstream of the closed most downstream on-off valve (pre-burner valve 29).
  • the first pressure threshold Ph1 is set as a value that is greater than the atmospheric pressure and equal to or less than the supply pressure of the source gas to the first path.
  • the pressure value P1 detected by the pressure detector 7 when it is determined Yes in step S505 is held in a storage unit (not shown) built in the controller 13 (step S507).
  • step S508 the burner front valve 29 is opened (step S508), and the first flow path is opened to the atmosphere. Then, the pressure value P2 in the source gas supply path 16a after the first predetermined time (for example, 30 seconds) has elapsed is acquired by the pressure detector 7 (step S509), and the difference from the pressure value P1 (P1-P2) Is greater than or equal to the second pressure threshold Pth2 (step S510).
  • the first predetermined time for example, 30 seconds
  • the source gas is not discharged through the first flow path, and the opening / closing provided in the first flow path It is estimated that any of the valves (in this embodiment, the pre-burner valve 29, the bypass valve 28, and the raw material gas supply valve 21a) is in a closed and fixed state. Therefore, it is determined that the on-off valve provided in the first flow path is abnormally stuck, and the sticking abnormality is notified and the fuel cell system is abnormally stopped (step S511). Further, the controller 13 prohibits the subsequent pressure-compensating operation to the reformer 32a (step S512), and finishes the adhesion inspection of the first flow path (end).
  • the second pressure threshold value Pth2 is set to a value that is greater than 0 and equal to or less than the differential pressure between the supply pressure of the source gas to the first flow path and the atmospheric pressure in steps S503 to S506.
  • step S510 If the pressure difference (P1-P2) is equal to or greater than the second pressure threshold value Pth2 (Yes in step S510), it means that the source gas sealed in the first flow path in steps S503 to S506 has been discharged to the atmosphere. It is estimated that any of the on-off valves provided in the first flow path is opened. Therefore, the sticking inspection is terminated (end) assuming that there is no sticking abnormality.
  • the “complementary pressure operation” refers to an open / close valve provided in the raw material gas supply path 16a in a state where communication between the reformer 32a and the atmosphere is shut off when the internal pressure of the reformer 32a decreases as the temperature decreases. This is an operation of opening and supplying the source gas to compensate for at least a part of the lowered internal pressure.
  • the decrease in the internal pressure is detected by a detector (not shown) that directly or indirectly detects the pressure in the reformer 32a.
  • the controller 13 opens the on-off valve and supplies the raw material gas to the reformer 32a.
  • the pressure detector serves as a detector for indirectly detecting the pressure in the reformer 32a. Examples include a temperature detector to be detected, a timer that measures an elapsed time after stopping the hydrogen generation operation in the reformer 32a, and the like.
  • step S512 the controller 13 opens the on-off valve provided in the raw material gas supply path 16a to detect reforming even if the pressure drop in the reformer 32a is detected. The supply of the raw material gas to the vessel 32a is not started.
  • the source gas source valve 17a which is an on-off valve provided in the source gas supply passage 16a, and the source gas in a state where the burner pre-valve 29, the anode inlet valve 3a, and the anode outlet valve 3b are closed.
  • the main valve 17b and the raw material gas supply valve 21a By opening the main valve 17b and the raw material gas supply valve 21a, the raw material gas is supplied to the reformer 32a, and at least a part of the reduced pressure is compensated.
  • the pressure-compensating operation is not limited to this example, and the raw material gas main valve 17a, the raw material gas main valve 17b, and the raw material, which are the on-off valves, with the burner front valve 29 and the anode outlet valve 3b closed.
  • the anode inlet valve 3 a may be opened, and the form of performing the pressure compensation of the anode gas flow path 1 a of the fuel cell 1 simultaneously with the pressure compensation of the reformer 32 may be adopted.
  • the on-off valve provided in the raw material gas supply path 16a includes the raw material gas main valve 17a, the raw material gas main valve 17b, and the raw material gas supply valve 21a. It is not something.
  • the source gas source valves 17a and 17b may be provided with only one of them.
  • step S501 for releasing the first flow path to the atmosphere the valves may be opened simultaneously, but at least the opening of the burner pre-valve 29 and the bypass valve 28 downstream of the opening of the source gas supply valve 21a precedes. It is preferable. With this configuration, even if the internal pressure of the reformer 32 is higher than atmospheric pressure, the internal pressure is released to the atmosphere through the downstream valve. Therefore, when the raw material gas supply valve 21a is opened, water vapor flows back into the raw material gas supply passage 16a, and this reverse flow of water vapor condenses and closes the raw material gas supply passage 16a. Is less likely to be inhibited. In particular, since the raw material gas supply valve 21a is a valve disposed downstream of the deodorizer 20, the life of the deodorizer 20 is expected to be extended by controlling the backflow of the water vapor.
  • the “first on-off valve” provided in the combustible gas flow path upstream of the reformer 32a is composed of the raw material gas supply valve 21a, and the combustible gas flow path downstream of the reformer 32a.
  • the “second on-off valve” provided in FIG. 4 includes the burner front valve 29 and the bypass valve 28, but is merely an example and is not limited to this example.
  • the “second on-off valve” is configured by the bypass valve 28.
  • step S501 it is preferable that the burner pre-valve 29 and the bypass valve 28 are sequentially opened from the downstream (in order of the pre-burner valve 29 and the bypass valve 28).
  • step S501 for releasing the first flow path to the atmosphere the source gas source valve 17a and the source gas source valve 17b are opened, and the source gas supply path 16a upstream from the source supply valve 21a is opened.
  • a form of performing pressure filling with a source gas may be employed. This is because, when the source gas supply valve 21a is opened, if the source gas supply path 16a upstream of the source gas supply valve 21a has a negative pressure, the reformer 32 is opened when the source gas supply valve 21a is opened. There is a possibility of sucking water vapor inside. Since the negative pressure in the raw material gas supply path 16a upstream from the raw material supply valve 21a is relieved by the above-described tension, the backflow of water vapor is suppressed. Therefore, the possibility that the raw material gas supply path 16a is blocked due to the condensation of the backflowed water vapor or the water vapor enters the deodorizer 20 is reduced.
  • the sticking inspection is configured to check the closing sticking of the on-off valve provided in the first flow path, but the on-off valve (burner) that is finally opened before the judgment of sticking abnormality (before step S510).
  • the front valve 20) may be configured to be inspected together.
  • the pressure value P1 held in the storage unit in step S507 may be configured to be a pressure value after a predetermined time has elapsed after step S506.
  • the predetermined time is set to a time required for the first flow path to be equal to the atmospheric pressure, for example, 10 seconds when there is an open fixing abnormality.
  • the source gas main valves 17a and 17b are opened so that the source gas is pressed into the first flow path from the source gas source having a predetermined supply pressure.
  • a configuration in which the supply gas (pressure booster) is operated simultaneously and the source gas is press-fitted into the first flow path at a higher pressure may be employed.
  • the sticking inspection of the fuel cell system of the present embodiment is executed at least one of when the power generation of the fuel cell system is stopped or started.
  • the temperature of the reformer is a temperature at which carbon deposition of the raw material gas does not occur at least one of when the power generation is stopped and when starting. It is particularly preferred that
  • the fuel cell system according to the first modification of the present embodiment performs a leak test on the first flow path following the adhesion test on the first flow path in the first embodiment.
  • FIG. 2B is a flowchart showing an example of an operation program of the fuel cell system according to the first modification of the first embodiment of the present invention.
  • step S510 If the pressure difference (P1-P2) is greater than or equal to Pth2 in step S510, the sticking inspection operation is completed in the first embodiment, but in the present modification, the leakage inspection of the first flow path is subsequently performed. Thereby, since it is confirmed that there is no sticking abnormality in the on-off valve on the first flow path and the raw material gas can be supplied to the first flow path, the leak test is performed, so that the reliability of the leak test can be improved. it can.
  • a series of operation flows related to the leak inspection will be described with reference to FIG.
  • step S510 it is determined that the pressure difference (P1-P2) is equal to or greater than Pth2 (Yes in step S510), and when the sticking inspection is shifted to the leakage inspection (start), the raw material gas main valve 17a, the raw material gas main valve 17b, the anode The inlet valve 3a, the anode outlet valve 3b, and the raw material gas supply valve 21b are already closed.
  • the controller 13 opens the raw material gas supply valve 21a and the bypass valve 28, and opens the burner front valve 29.
  • step 601 After controlling to close (step 601), the source gas source valve 17a and the source gas source valve 17b are opened (step S602).
  • the raw material gas is injected to consume unnecessary raw material gas for the injection. It is suppressed. This is because if the order of step S602 and step S601 is reversed, the source gas including the first flow path downstream from the burner pre-valve 29 is included between the execution of step S602 and the execution of step S601. This is because an excessive amount of raw material gas is consumed.
  • the pressure value P1 detected by the pressure detector 7 becomes equal to or higher than the first pressure threshold value Pth1 (Yes in step S603), the source gas source valve 17a and the source gas source valve 17b are closed (step S604).
  • Step S605 it is determined whether or not the pressure value P1 detected by the pressure detector 7 is equal to or greater than the first pressure threshold value Pth1 after a second predetermined time shorter than the first predetermined time has elapsed (for example, after 6 seconds).
  • Step S605 When P1 is equal to or greater than Pth1 (Yes in Step S605), the pressure value P1 is held in a storage unit (not shown) (Step S606).
  • the pressure value is set to P2 (step S607), and the difference (P1-P2) between P1 and P2 is the first. It is determined whether or not the pressure is less than 3 pressure threshold Pth3 (step S608).
  • the second pressure threshold Pth2 is set to a value that is greater than 0 and equal to or less than the differential pressure between the supply pressure of the source gas to the first flow path and the atmospheric pressure in S602 to S604.
  • step S605 If the pressure value P1 is less than the first pressure threshold Pth1 in step S605 or if the pressure difference is greater than or equal to the third pressure threshold in S608, it is determined that a leak has occurred in the first flow path, Notifying the leakage abnormality of the first flow path and abnormally stopping the fuel cell system (steps S609 and S611), prohibiting the subsequent pressure-compensating operation (steps S610 and S612), and terminating the leakage inspection of the first flow path. (End) This is because if the source gas is supplied as a pressure compensation operation when a leak occurs in the first flow path, the source gas may leak, which is not preferable in terms of safety.
  • the first predetermined time and the second predetermined time are standby times before executing Step S605 and Step 608, respectively.
  • steps S604 to S605 a first leak test for detecting a relatively large leak is performed, and in steps S606 to S608, A second leak test is performed to detect a relatively small leak.
  • the leak test of the 1st flow path in this modification is comprised so that it may be performed after performing the sticking test
  • the fuel cell system according to the second modification of the present embodiment follows the leak inspection of the first flow path upstream of the most downstream on-off valve (pre-burner valve) in the first modification of the first embodiment.
  • a leakage inspection of the on-off valve provided in the first flow path upstream of the most downstream on-off valve a leakage inspection of the bypass valve 28 is executed.
  • the leak inspection of the bypass valve 28 is an abnormality in which the flow path is not blocked even if the bypass valve 28 is closed and the upstream and downstream of the bypass valve 28 are in communication with each other (leak abnormality of the bypass valve 28). Say to check whether you are doing.
  • FIG. 2C is a flowchart showing an example of an operation program of the fuel cell system according to the second modification of the first embodiment of the present invention.
  • the operation flow of the leak inspection of the bypass valve 28 will be described with reference to FIG.
  • step S608 When it is determined in step S608 that the pressure difference (P1-P2) is less than Pth3 (Yes in step S608) and the process proceeds to a leak check of the bypass valve 28 (start), the source gas source valve 17a, source gas source valve 17b, The source gas supply valve 21b, the anode inlet valve 3a, and the anode outlet valve 3b are already closed.
  • the controller 13 closes the bypass valve 28 and controls to open the burner pre-valve 29 and the raw material gas supply valve 21a (step S701), and then turns the raw material gas original valve 17a and the raw material gas original valve 17b to the opening. Open (step S702).
  • the raw material gas is injected to suppress wasteful raw material gas from being consumed for the injection. Is done. This is because if the order of step S702 and step S701 is reversed, the first flow path between the bypass valve 28 and the burner pre-valve 29 is also between the execution of step S702 and the execution of step S701. This is because the raw material gas is included, and extra raw material gas is consumed.
  • Step S703 the source gas source valve 17a and the source gas source valve 17b are closed (Step S704).
  • Step S705 When the pressure value P1 is equal to or greater than Pth1 (Yes in Step S705), the pressure value P1 is held in a storage unit (not shown) (Step S706).
  • the pressure value P2 is detected by the pressure detector 7 (step S707), and the difference (P1 ⁇ P2) between P2 and P1 is the third pressure threshold value Pth3. It is determined whether it is less than (step S708).
  • the pressure difference (P1-P2) is less than the third pressure threshold value Pth3 (Yes in step S708), the leak inspection of the bypass valve 28 is ended (END).
  • step S709 If the pressure value P1 is less than the first pressure threshold value Pth1 in step S705 or if the pressure difference is greater than or equal to the third pressure threshold value in step S708, it is determined that the leakage of the bypass valve 28 is abnormal, and the controller 13 While notifying the leakage abnormality of the bypass valve 28 and abnormally stopping the fuel cell system (steps S709 and S710), the subsequent pressure-compensating operation is not prohibited. That is, the pressure compensation operation is performed in the same manner as in the normal time when no abnormality has occurred in the fuel cell system. This is because the leakage inspection shown in FIG. 2 (b) confirms that no leakage has occurred in the first flow path before the execution of this inspection process. This is because flammable source gas does not leak from the flow path.
  • the first predetermined time and the second predetermined time are standby times before executing Step S705 and Step 708, respectively.
  • a first leak test is performed to detect a relatively large leak.
  • steps S706 to S708 a relative leak is detected.
  • the second leak test for detecting small leaks is performed.
  • the leak inspection of the bypass valve 28 in the second modification is configured to be performed after performing the leak inspection of the first flow path in the first modification
  • the adhesion inspection in the first embodiment is performed. It may be configured to be executed later.
  • the fuel cell system according to the third modification of the present embodiment is provided in the first flow path upstream of the most downstream on-off valve following the leak inspection of the bypass valve 28 in the second modification of the first embodiment.
  • a leakage inspection of the on-off valve thus performed, a leakage inspection of the raw material gas supply valve 21a is executed.
  • the leak inspection of the raw material gas supply valve 21a is an abnormality in which the flow path is not blocked even if the raw material gas supply valve 21a is closed, and the upstream and downstream of the raw material gas supply valve 21a communicate with each other (raw material gas supply An inspection of whether or not a leakage abnormality of the valve 21a has occurred.
  • FIG. 2D is a flowchart showing an example of an operation program of the fuel cell system according to the third modification of the first embodiment of the present embodiment.
  • the operation flow of the leakage inspection of the source gas supply valve 21a will be described with reference to FIG.
  • step S708 it is determined that the pressure difference (P1-P2) is less than Pth3 (Yes in step S708), and when the process shifts to the leakage check of the source gas supply valve 21a (start), the source gas source valve 17a and the source gas source valve 17b are started.
  • the source gas supply valve 21b, the anode inlet valve 3a, and the anode outlet valve 3b are already closed.
  • the controller 13 closes the source gas supply valve 21a and controls the bypass valve 28 and the burner pre-valve 29 to be opened (step S801), and then controls the source gas source valve 17a and the source gas source valve 17b. Open (step S802).
  • step S802 As a result, after forming a space that needs to be injected with the raw material gas for the leakage inspection of the raw material gas supply valve 21a, unnecessary raw material gas is consumed for the injecting by performing the injection of the raw material gas. Is suppressed.
  • Step S803 the source gas source valve 17a and the source gas source valve 17b are closed (Step S804).
  • step S805 it is determined whether or not the pressure value P1 detected by the pressure detector 7 is equal to or greater than the first pressure threshold Pth1 ( In step S805), if the pressure value P1 is equal to or greater than Pth1 (Yes in step S805), the pressure value P1 is held in a storage unit (not shown). Thereafter, after the first predetermined time has elapsed (for example, after 30 seconds), whether or not the difference (P1 ⁇ P2) between the pressure values P2 and P1 detected by the pressure detector 7 is less than the third pressure threshold value Pth3. Is determined. If the pressure difference (P1 ⁇ P2) is less than the third pressure threshold Pth3 (Yes in step S808), the leakage inspection of the source gas supply valve 21a is terminated.
  • step S805 If the pressure value P1 is less than the first pressure threshold value Pth1 in step S805 or the pressure difference is greater than or equal to the third pressure threshold value in step S808, it is determined that there is a leakage abnormality of the source gas supply valve 21a, and the controller 13 Notifies the leakage abnormality of the raw material gas supply valve 21a and abnormally stops the fuel cell system, and ends the leakage inspection of the raw material gas supply valve 21a (steps S809 and S810), but does not prohibit the subsequent pressure-compensating operation. . That is, the pressure compensation operation is performed in the same manner as in the normal time when no abnormality has occurred in the fuel cell system. This is because the leakage inspection shown in FIG. 2 (b) confirms that no leakage has occurred in the first flow path before the execution of this inspection process. This is because flammable source gas does not leak from the flow path.
  • the first predetermined time and the second predetermined time are standby times before executing Step S805 and Step 808, respectively.
  • the second predetermined time is longer than the first predetermined time, in steps S804 to S805, a first leak test is performed to detect a relatively large leak, and in steps S806 to S808, the relative leak is detected. In other words, the second leak test for detecting small leaks is performed.
  • the leakage inspection of the raw material gas supply valve 21a in this modification need not be performed after the leakage inspection of the bypass valve 28 in the second modification, and the leakage inspection of the first flow path or the first modification in the first embodiment. May be performed subsequently after the leakage inspection of the first flow path in FIG. Further, the leakage inspection of the bypass valve 28 in the modification 2 may be performed after the leakage inspection of the raw material gas supply valve 21a in the present modification.
  • the adhesion inspection of the on-off valve provided in the second flow path is performed following the adhesion inspection of the on-off valve provided in the first flow path in the first embodiment. Execute.
  • FIG. 3A is a flowchart showing an example of an operation program of the fuel cell system according to the fourth modification of the first embodiment of the present invention.
  • the operation flow of the adhesion inspection of the on-off valve provided in the second flow path will be described with reference to FIG.
  • step S510 it is determined that the pressure difference (P1 ⁇ P2) is equal to or greater than Pth2 (Yes in step S510), and when the process proceeds to the adhesion check of the on-off valve provided in the second flow path (start), the source gas main valve 17a
  • the source gas source valve 17b, the bypass valve 28, and the source gas supply valve 21b are already closed.
  • the controller 13 controls the source gas supply valve 21a, the anode inlet valve 3a, the anode outlet valve 3b, and the burner pre-valve 29 to be opened, and opens the second flow path to the atmosphere (step S901). ).
  • step S902 the source gas supply valve 21a, the anode inlet valve 3a, the anode outlet valve 3b, and the burner pre-valve 29 are closed (step S902), and the source gas source valve 17a and the source gas source valve 17b are opened (step S902). S903).
  • step S904 the source gas supply valve 21a, the anode inlet valve 3a, and the anode outlet valve 3b are opened (step S904), the source gas is supplied to the second flow path, and the pressure detector 7 supplies the source gas supply path 16a.
  • the pressure value P1 is detected.
  • step S905 When P1 becomes equal to or higher than the first pressure threshold value Pth1 (Yes in step S905), it is determined that the source gas is normally injected into the second flow path, and the source gas source valve 17a and the source gas source valve 17b are closed (step S906). ), The source gas is enclosed in the second flow path upstream of the closed most downstream on-off valve (burner pre-valve 29). Further, the pressure value P1 detected by the pressure detector when it is determined Yes in step S905 is held in a storage unit (not shown) built in the controller 13 (step S907).
  • step S908 the burner front valve 29 is opened (step S908), and the second flow path is opened to the atmosphere. Then, the pressure value P2 in the source gas supply passage 16a after the first predetermined time (for example, 30 seconds) has elapsed is acquired by the pressure detector 7, and the difference (P1-P2) from the pressure value P1 is the second pressure. It is determined whether or not the threshold value is Pth2 or more (step S910).
  • step S910 When (P1-P2) is not equal to or greater than the second pressure threshold value Pth2 (No in step S910), the source gas is not discharged through the second flow path, and the open / close valve provided in the second flow path (main In the embodiment, it is estimated that any one of the burner pre-valve 29, the anode inlet valve 3a, the anode outlet valve 3b, and the raw material gas supply valve 21a) is closed and fixed. Therefore, it is assumed that the on-off valve provided in the second flow path is stuck abnormally, and the sticking abnormality is notified and the fuel cell system is stopped abnormally (step S911). Is prohibited (step S912), and the adhesion inspection operation for the second flow path is terminated (end).
  • step S910 If the pressure difference (P1-P2) is equal to or greater than the second pressure threshold value Pth2 (Yes in step S910), it means that the source gas sealed in the second flow path in steps S903 to S906 has been discharged to the atmosphere. It is estimated that any of the on-off valves provided in the second flow path has been opened. Therefore, the sticking inspection is terminated (end) assuming that there is no sticking abnormality.
  • the valves may be opened at the same time, but at least before the burner downstream of the source gas supply valve 21a than the operation of opening the source gas supply valve 21a. It is preferable that the operation of opening the valve 29, the anode inlet valve 3a, and the anode outlet valve 3b is preceded. With this configuration, even if the internal pressure of the hydrogen generator 32 is higher than atmospheric pressure, the internal pressure is released to the atmosphere through the downstream valve. Therefore, when the raw material gas supply valve 21a is opened, the water vapor in the hydrogen generator 32 flows backward to the raw material gas supply passage 16a, and further, this backward flow of water vapor condenses and closes the raw material gas supply passage 16a.
  • the raw material gas supply valve 21a is a valve disposed downstream of the deodorizer 20, the life of the deodorizer 20 is expected to be extended by controlling the backflow of the water vapor.
  • the “first on-off valve” provided in the combustible gas flow path upstream of the reformer 32a is composed of the raw material gas supply valve 21a, and the combustible gas flow path downstream of the reformer 32a.
  • the “second on-off valve” provided in FIG. 4 is composed of the burner front valve 29, the anode outlet valve 3b, and the anode inlet valve 3a, but is merely an example and is not limited to this example.
  • the “second on-off valve” includes the anode outlet valve 3 b and the anode inlet valve 3 a.
  • step S901 the burner pre-valve 29, the anode inlet valve 3a, and the anode outlet valve 3b are also sequentially arranged downstream (in the order of the burner pre-valve 29, the anode outlet valve 3b, and the anode inlet valve 3a). It is preferably configured to be opened.
  • the source gas source valve 17a and the source gas source valve 17b are set. It is also possible to adopt a mode in which opening is performed and pressure filling is performed on the source gas supply path 16a upstream of the source supply valve 21a.
  • the adhesion inspection of the on-off valve provided in the second flow path in the present modification includes the leakage inspection of the first flow path in the first modification, the leakage inspection of the bypass valve 28 in the second modification, and the raw material in the third modification. It may be performed after any one of the leakage inspections of the supply valve 21a, or after a combination thereof.
  • the fuel cell system according to the fifth modified example of the present embodiment performs a leak test on the anode inlet valve 3a subsequent to the adhesion test of the second flow path in the fourth modified example.
  • the leakage inspection of the anode inlet valve 3a is an abnormality in which the flow path is not blocked even if the anode inlet valve 3a is closed, and the upstream and downstream of the anode inlet valve 3a communicate with each other (anode inlet valve 3a). This refers to an inspection of whether or not a leakage abnormality 3a has occurred.
  • FIG. 3B is a flowchart showing an example of an operation program of the fuel cell system according to the fifth modification of the first embodiment of the present invention.
  • the operation flow of the leakage inspection of the anode inlet valve 3a will be described with reference to FIG.
  • step S910 it is determined that the pressure difference (P1-P2) is equal to or greater than Pth2 (Yes in step S910), and when the process proceeds to a leak check of the anode inlet valve 3a (start), the source gas source valve 17a, the source gas source valve 17b, The bypass valve 28 and the source gas supply valve 21b are already closed.
  • the controller 13 controls the source gas supply valve 21a, the anode outlet valve 3b, and the burner pre-valve 29 to be opened and the anode inlet valve 3a to be closed (step S1001), and then the source gas source valve. 17a and source gas source valve 17b are opened (step S1002).
  • the raw material gas is injected to consume unnecessary raw material gas. It is suppressed.
  • step S1003 the source gas source valve 17a and the source gas source valve 17b are closed (step S1004).
  • Step S1005 When the pressure value P1 is equal to or greater than Pth1 (Yes in Step S1005), the pressure value P1 is held in a storage unit (not shown) (Step S1006). Thereafter, after the first predetermined time has elapsed (for example, after 30 seconds), the pressure value P2 is detected by the pressure detector 7 (step S1007), and the difference (P1 ⁇ P2) between P2 and P1 is the third pressure threshold value. It is determined whether it is less than Pth3 (step S1008). When the pressure difference (P1-P2) is less than the third pressure threshold value Pth3 (Yes in step S1008), the leak inspection of the anode inlet valve 3a is ended (end).
  • step S1005 If the pressure value P1 is less than the first pressure threshold value Pth1 in step S1005, or if the pressure difference is greater than or equal to the third pressure threshold value in S1008, it is determined that the anode inlet valve 3a is abnormally leaked, and the controller 13 Then, the fuel cell system is abnormally stopped by reporting the leakage abnormality of the anode inlet valve 3a (step S1009, step S1010). Thereby, the leakage abnormality inspection operation of the anode inlet valve 3a is finished (end).
  • the first predetermined time and the second predetermined time are standby times before executing Step S1005 and Step 1008, respectively.
  • the second predetermined time is longer than the first predetermined time, in steps S1004 to S1005, a first leak test for detecting a relatively large leak is performed, and in steps S1006 to S1008, a relative leak is detected. In other words, the second leak test for detecting small leaks is performed.
  • FIG. 3C is a flowchart showing an example of an operation program of the fuel cell system according to the sixth modification of the first embodiment of the present invention.
  • step S1008 If the pressure difference (P1-P2) is greater than or equal to Pth3 in step S1008, the leakage inspection operation for the anode inlet valve 3a is completed in the fifth modification, but the leakage inspection for the second flow path is subsequently performed in this modification. Executed (start).
  • start a series of operation flows relating to the anode path leakage inspection will be described with reference to FIG.
  • step S1008 When it is determined in step S1008 that the pressure difference (P1-P2) is equal to or greater than Pth3 and the process shifts to the anode path leak test (start), the source gas source valve 17a, source gas source valve 17b, bypass valve 28, source gas The supply valve 21b is already closed.
  • the controller 13 controls the raw material supply valve 21a, the anode outlet valve 3b, and the anode inlet valve 3a to be closed and the burner pre-valve 29 to be opened (step 1101), and then the raw material gas supply valve 21b. Is opened (step S1102), and the source gas source valve 17a and the source gas source valve 17b are opened (step S1103).
  • step S1104 the source gas source valve 17a and the source gas source valve 17b are closed (step S1105).
  • Step S1106 it is determined whether or not the pressure value P1 detected by the pressure detector 7 is equal to or greater than the first pressure threshold value Pth1 after a second predetermined time shorter than the first predetermined time has elapsed (for example, after 6 seconds).
  • Step S1106 When P1 is equal to or greater than Pth1 (Yes in Step S1106), the pressure value P1 is held in a storage unit (not shown) (Step S1107).
  • the pressure detector 7 detects the pressure value P2 (step S1108), and the difference (P1 ⁇ P2) between P1 and P2 is less than the third pressure threshold value Pth3. It is determined whether or not (step S1109).
  • the pressure difference (P1 ⁇ P2) is less than the third pressure threshold value Pth3 (Yes in step S1109), the leakage inspection operation for the second flow path is ended (end).
  • step S1107 If the pressure value P1 is less than the first pressure threshold Pth1 in step S1107 or if the pressure difference is greater than or equal to the third pressure threshold in S1109, it is determined that a leak has occurred in the second flow path, Notifies the leakage abnormality of the second flow path, abnormally stops the fuel cell system (steps S1110, S1112), prohibits the subsequent pressure-compensating operation (steps S1111, S1113), and completes the anode path leakage inspection operation. (End) This is because if the source gas is supplied as a pressure compensation operation when a leak occurs in the second flow path, the source gas may leak, which is not preferable in terms of safety.
  • the first predetermined time and the second predetermined time are standby times before executing steps S1106 and 1109, respectively.
  • steps S1105 to S1106 a first leak test for detecting a relatively large leak is performed, and in steps S1107 to S1109, A second leak test is performed to detect a relatively small leak.
  • the reformer 32a is bypassed (via the raw material gas branch 16b) by S1102 to S1105, and the raw material gas is press-fitted into the second flow path.
  • the raw material gas may be press-fitted into the second flow path via the reformer 32a. This is achieved, for example, by opening the source gas source valves 17a and 17b and the source gas supply valve 21a in a state where the anode outlet valve 3b and the source gas supply valve 3b are closed.
  • the pressure compensation operation for the second flow path may be configured to supply the raw material gas to the second flow path by bypassing the reformer 32a (via the raw material gas branching path 16b). This is achieved, for example, by opening the source gas source valves 17a and 17b and the source gas supply valve 21b with the source gas closed in the anode inlet valve 3a and the anode outlet valve 3b. Further, as a pressure-compensating operation for the second flow path, the raw material gas may be supplied to the second flow path via the reformer 32a. This is achieved, for example, by opening the source gas source valves 17a and 17b and the source gas supply valve 21a in a state where the anode outlet valve 3b and the source gas supply valve 3b are closed.
  • the pressure compensation operation for the second flow path is executed when the internal pressure of the fuel cell 1 is reduced.
  • the decrease in the internal pressure of the fuel cell 1 directly or indirectly detects the pressure in the fuel cell 1a. It is detected by a detector (not shown).
  • the pressure detector detects the temperature of the fuel cell 1 as a detector that indirectly detects the pressure in the fuel cell 1. Examples include a temperature detector and a timer that measures the elapsed time since the power generation of the fuel cell 1 is stopped.
  • the controller 13 opens the on-off valve provided in the raw material gas supply path 16a or 16b even if the pressure drop of the fuel cell 1 is detected. The supply of the raw material gas to the fuel cell 1 is not started.
  • the leak inspection of the second flow path in the present modification is configured to be executed after the leak inspection of the anode inlet valve 3a in the fifth modification, but is provided in the second flow path in the fourth modification. It may be configured to be executed after the inspection of sticking of the open / close valve. Further, the leak inspection of the anode inlet valve 3a in the fifth modification may be executed after the leakage inspection of the second flow path in the present modification.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a fuel cell system according to the second embodiment of the present invention.
  • the fuel cell system 200 of the present embodiment is the same as the fuel cell system 100 of the first embodiment except that the raw material gas branch 16b, the raw material gas supply valve 21b, the anode inlet valve 3a, the bypass passage 27, and the bypass valve 28. And the burner front valve 29 is deleted. Therefore, components common between the fuel cell system 200 and the fuel cell system 100 are denoted by the same reference numerals and names, and detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of an operation flow relating to the sticking inspection of the fuel cell system according to the second embodiment of the present invention.
  • step S1201 when a sticking inspection start command is output from the controller 13 (start), the source gas source valve 17a and the source gas source valve 17b are closed, and the controller 13 is connected to the anode outlet valve 3b and source gas.
  • the supply valve 21a is opened, and the combustible gas flow path downstream from the deodorizer 20 is opened to the atmosphere (step S1201).
  • step S1202 the anode outlet valve 3b and the source gas supply valve 21a are closed (step S1202), and the source gas source valve 17a and the source gas source valve 17b are opened (step S1203).
  • step S1204 the source gas supply valve 21a is opened (step S1204), the source gas is supplied to the combustible gas passage, and the pressure value P1 in the source gas supply passage 16a is detected by the pressure detector 7.
  • step S1205 When P1 becomes equal to or higher than the first pressure threshold value Pth1 (Yes in step S1205), it is determined that the source gas is normally injected into the combustible gas flow path, and the source gas source valve 17a and the source gas source valve 17b are closed (step S1205). S1206), the raw material gas is enclosed in the combustible gas flow path upstream of the closed most downstream on-off valve (anode outlet valve 3b).
  • the pressure value P1 detected by the pressure detector 7 when it is determined Yes in step S1205 is held in a storage unit (not shown) built in the controller 13 (step S1207).
  • step S1208 the anode outlet valve 3b is opened (step S1208), and the combustible gas passage is opened to the atmosphere.
  • the pressure value P2 in the source gas supply path 16a after the first predetermined time (for example, 30 seconds) has elapsed is acquired by the pressure detector 7 (step S1209), and the difference from the pressure value P1 (P1-P2) Is greater than or equal to the second pressure threshold value Pth2 (step S1210).
  • the pressure difference (P1-P2) is less than the second pressure threshold value Pth2 (No in step S1210), the source gas is not discharged through the combustible gas flow path and is provided in the combustible gas flow path.
  • one of the open / close valves (in this embodiment, the anode outlet valve 3b or the source gas supply valve 21a) is in a closed state. Therefore, it is determined that there is a sticking abnormality of the on-off valve provided in the combustible gas flow path, and the sticking abnormality is notified, and the fuel cell system is abnormally stopped (step S1211). Further, the controller 13 prohibits the subsequent pressure-compensating operation to the hydrogen generator 32 (step S1212), and ends the sticking inspection operation of the combustible gas channel (end).
  • step S1210 If the difference (P1-P2) is equal to or greater than the second pressure threshold value Pth2 (Yes in step S1210), it means that the source gas sealed in the combustible gas flow path in steps S1203 to S1206 has been discharged to the atmosphere. In addition, it is estimated that any of the on-off valves provided in the combustible gas flow path has been opened. Therefore, assuming that there is no sticking abnormality, the sticking inspection operation is terminated (end).
  • the sticking inspection of the fuel cell system according to the present embodiment is also preferably performed at least one of when the power generation is stopped and when the fuel cell system is stopped, as in the first embodiment.
  • the temperature of the reformer is a temperature at which carbon deposition of the raw material gas does not occur at least one of when the power generation is stopped and when starting. It is particularly preferred that
  • At least one of a sticking inspection of an on-off valve provided in a combustible gas flow path that is downstream from the reactor 20 and that passes through the reformer, a leak inspection of the on-off valve, and a leak inspection of the combustible gas flow path In one inspection, it is preferable to operate at least one of the ventilator 11 and the air supply device 31.
  • combustible gas may be discharged to the outside of the gas flow path or to the combustor in the above inspection. If the diluting operation is executed by the ventilator 11 or the air supply device 31, the combustible gas is diluted and discharged, so that safety is improved.
  • the fuel cell system according to the present invention inspects the closed adhering of the on-off valve provided downstream of the deodorizer and provided in the combustible gas passage via the reformer without providing a separate inspection gas supply facility. This is useful as a fuel cell system capable of

Abstract

　本発明の燃料電池システムは、原料ガスに含まれる臭気成分を除去する脱臭器(２０)と、脱臭器から排出される原料ガスを用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器(３２)と、改質器から排出される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池(１)と、脱臭器よりも下流であり、かつ前記改質器を経由する可燃性ガス流路に設けられた開閉弁(２１ａ、２１ｂ、３ａ、３ｂ、２８、２９)と、原料ガスを可燃性ガス流路に供給することで開閉弁の固着検査を実行するように構成された固着検査器(１３、１８、７)とを備える。

Description

燃料電池システム
　本発明は、燃料ガス流路の漏れ検査を実行する燃料電池システムに関する。
　従来の燃料電池システムには、可燃性ガス経路の漏れを検査を実行する燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８－１０８４４６号公報（要約）
　しかしながら、従来の構成ではガス漏れは考慮されていたものの、開閉弁が固着する異常については考慮されていなかった。特に、燃料電池システムは、他のガス機器に比べ、可燃性ガスに含まれる水蒸気濃度が高いため、結露水により開閉弁が固着して開かなくなる状態（閉固着：valve stuck closed）になる可能性が高い。
　本発明は、従来の課題を解決するもので、上記開閉弁の閉固着を、検査ガス供給設備を別途設けることなく検査することが可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。
　上記課題について本発明者等は、鋭意検討した結果、改質器から逆流する水蒸気は脱臭器で吸着（トラップ）されるため、原料ガス中の臭気成分を除去する脱臭器よりも下流であり、かつ改質器を経由する可燃性ガス経路に設けられた開閉弁において閉固着が発生しやすいことを見出した。
　従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、原料ガスに含まれる臭気成分を除去する脱臭器と、前記脱臭器を通過した原料ガスを用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質器から排出される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、前記脱臭器よりも下流であり、かつ前記改質器を経由する可燃性ガス流路に設けられた開閉弁と、原料ガスを前記可燃性ガス流路に供給することで前記開閉弁の固着検査を実行するように構成された固着検査器とを備える。
　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、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
　本発明の燃料電池システムによれば、検査ガス供給設備を別途設けることなく脱臭器よりも下流であり、かつ改質器を経由する可燃性ガス流路に設けられた開閉弁の閉固着を検査することが可能となる。
図１は、本発明の第１実施形態にかかる燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。 図２（ａ）は、本発明の第１実施形態にかかる燃料電池システムの動作プログラムの一例を示すフローチャートである。 図２（ｂ）は、本発明の第１実施形態の第１変形例にかかる燃料電池システムの動作プログラムの一例を示すフローチャートである。 図２（ｃ）は、本発明の第１実施形態の第２変形例にかかる燃料電池システムの動作プログラムの一例を示すフローチャートである。 図２（ｄ）は、本発明の第１実施形態の第３変形例にかかる燃料電池システムの動作プログラムの一例を示すフローチャートである。 図３（ａ）は、本発明の第１実施形態の第４変形例にかかる燃料電池システムの動作プログラムの一例を示すフローチャートである。 図３（ｂ）は、本発明の第１実施形態の第５変形例にかかる燃料電池システムの動作プログラムの一例を示すフローチャートである。 図３（ｃ）は、本発明の第１実施形態の第６変形例にかかる燃料電池システムの動作プログラムの一例を示すフローチャートである。 図４は、本発明の第２実施形態にかかる燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。 図５は、本発明の第２実施形態にかかる燃料電池システムの動作プログラムの一例を示すフローチャートである。
　以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
　第１の形態の燃料電池システムは、原料ガスに含まれる臭気成分を除去する脱臭器と、脱臭器を通過した原料ガスを用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、改質器から排出される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、脱臭器よりも下流であり、かつ前記改質器を経由する可燃性ガス流路に設けられた開閉弁と、原料ガスを可燃性ガス流路に供給することで開閉弁の固着検査を実行するように構成された固着検査器とを備える。
　かかる構成により、検査ガス供給設備を別途設けることなく脱臭器よりも下流であり、かつ改質器を経由する可燃性ガス流路に設けられた開閉弁の閉固着を検査することが可能となる。
　「脱臭器」とは、原料ガスに含まれる臭気成分を吸着除去する吸着剤を有する機器であり、臭気成分としては、硫化水素、チオフェン、スルフィド等の硫黄化合物、アミン、イソニトリル等の窒素化合物が例示される。
　「可燃性ガス流路」には、原料ガスが流れる流路及び水素含有ガスが流れる流路が含まれる。
　「開閉弁の固着」とは、開閉弁が閉じたまま開かなくなる閉固着を含むものとして定義される。
　「固着検査器」は、例えば、制御器により構成され、開閉弁の固着の判定を実行するとともに固着検査に必要な機器の動作を制御する。
　第２の形態の燃料電池システムは、第１の形態の燃料電池システムにおいて、少なくとも脱臭器と燃料電池と可燃性ガス流路とを内部に含む筐体と、筐体の内部を換気する換気器とを備え、固着検査器は、固着検査時に換気器を動作させて筐体の内部を換気するように構成されている。
　かかる構成により、固着検査において可燃性ガス流路から可燃性ガスが可燃性ガス流路の外部に漏れても、換気器による換気動作により、可燃性ガスが希釈されて筐体外部に排出されるので安全性上好ましい。
　第３の形態の燃料電池システムは、第１または第２の形態の燃料電池システムにおいて、可燃性ガス流路に接続され、改質器を加熱する燃焼器と、燃焼器に空気を供給する燃焼ファンとを備え、固着検査器は固着検査時に燃焼ファンを動作させるように構成される。
　かかる構成により、固着検査において可燃性ガス流路から燃焼器に可燃性ガスが流入しても、燃焼ファンから供給される空気により可燃性ガスが希釈されて排出されるので安全性上好ましい。
　第４の形態の燃料電池システムは、第１～第３の形態のいずれかの燃料電池システムにおいて、固着検査器が固着検査を実行した後に可燃性ガス流路の漏れ検査を実行するように構成される漏れ検査器を備える。
　かかる構成により、上記固着検査により可燃性ガス流路に対して原料ガスが供給可能であることを確認してから、漏れ検査に移行するので、より確実に、漏れ異常を検知できる。
　「可燃性ガス流路の漏れ検査（leak check）を実行する」とは、可燃性ガス流路に対して実行される漏れ検査内容の少なくとも一部を実行することとして定義される。又、「可燃性ガス流路の漏れ検査」には、可燃性ガス流路からのガス漏れと可燃性ガス流路に設けられた弁からのリークの少なくともいずれか一方が含まれる。
　「漏れ検査器」は、例えば、制御器によって構成され、可燃性ガス経路の漏れの判定を実行するとともに漏れ検査に必要な機器の動作を制御する。
　第５の形態の燃料電池システムは、第４の形態の燃料電池システムにおいて、固着検査および漏れ検査の少なくとも一方で異常が検知された場合に改質器への補圧動作を禁止する補圧動作禁止器を備える。
　「補圧動作禁止器」は、例えば、制御器により構成され、改質器に補圧動作が必要な圧力の低下が生じても、補圧動作を開始させないよう構成されている。
　ここで、固着検査により異常が検知された場合は、閉固着した開閉弁の下流の可燃性ガス経路に対して補圧することができない可能性が高いが、かかる構成により、無駄な補圧動作が実行されることが抑制され好ましい。また、漏れ検査で異常が検知された場合は、上記補圧動作を実行すると可燃性ガス流路の外部に可燃性ガスが漏れる可能性があるが、かかる構成により、可燃性ガスの漏れが抑制され安全性上好ましい。
　第６の形態の燃料電池システムは、第１～第３の形態のいずれかの燃料電池システムにおいて、固着検査で異常が検知された場合に改質器への補圧動作を禁止する補圧動作禁止器を備える。
　ここで、固着検査により異常が検知されると、閉固着した開閉弁の下流の可燃性ガス経路に対して補圧することができない可能性が高いが、かかる構成により、無駄な補圧動作が実行されることが抑制され好ましい。
　第７の形態の燃料電池システムは、第１～第６の形態のいずれかの燃料電池システムにおいて、可燃性ガス流路は開閉弁を開放することで大気と連通するように構成されるとともに、固着検査器は、開閉弁を開放することで可燃性ガス流路を大気と連通させた後に固着検査を実行するように構成されている。
　かかる構成により、可燃性ガス流路の内圧が一度大気圧に初期化されてから可燃性ガス流路に原料ガスを供給し、固着検査が実行されるので、可燃性ガス流路内の内圧が異なる状態から、固着検査が実行される場合に比べ、固着異常の検知ミスが抑制される。
　第８の形態の燃料電池システムは、第７の形態の燃料電池システムにおいて、固着検査器は、可燃性ガス流路を大気と連通させた後に全ての開閉弁を閉止し、その後、原料ガスを可燃性ガス流路に供給しながら開閉弁を上流から順次に開放し、最も下流にある開閉弁を開放する前と後の圧力差に基づいて固着検査を実行するように構成されている。
　かかる構成により、複数の開閉弁により区画される各閉空間の圧力を検査ガスの供給圧により順次高めながら、検査ガスが供給される。複数の開閉を同時に開放する場合に比して各閉空間内に存在する液体の水による流路の閉塞が発生する可能性が低減される。従って、流路の閉塞を開閉弁の固着と混同する可能性が低減される。
　ここで、「上流から順次に開放」とは、上流側の開閉弁から下流側の開閉弁へと順次開放することを言うが、必ずしも全ての開閉弁を順次に開放することを意味するものではなく、また、一部の隣り合う開閉弁が同時に開放されても構わない。
　第９の形態の燃料電池システムは、第７の形態の燃料電池システムにおいて、開閉弁として改質器よりも上流に設けられた第１開閉弁と、改質器よりも下流に設けられた第２開閉弁とを備え、固着検査器は、可燃性ガス流路を大気と連通させる際に、第２開閉弁を第１開閉弁よりも先に開放するように構成されている。
　かかる構成により、改質器内の内圧が大気圧より高い状態であったとしても、第１開閉弁を開放するよりも前に第２開閉弁が開放され、改質器内が大気に開放される。従って、第１開閉弁を開放した際に、改質器内の水蒸気が原料ガス供給路に逆流し、さらに、逆流した水蒸気が凝縮して流路閉塞を起こす可能性が低減される。よって、固着検査実行時において原料ガスの供給が阻害される可能性が低減される。
　第１０の形態の燃料電池システムは、第１～第９の形態の燃料電池システムにおいて、可燃性ガス流路に接続され、改質器を加熱する燃焼器と、可燃性ガス流路として、改質器を経由し、かつ燃料電池をバイパスして燃焼器に至る第１流路と、改質器及び燃料電池を経由して燃焼器に至る第２流路とを備え、固着検査器は、第１流路に設けられた開閉弁の固着検査を実行した後、第２流路に設けられた開閉弁の固着検査を実行するように構成されている。
　第１の形態の燃料電池システムの運転方法は、原料ガスに含まれる臭気成分を除去する脱臭器と、脱臭器を通過した原料ガスを用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、改質器から排出される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、脱臭器よりも下流であり、かつ改質器を経由する可燃性ガス流路に設けられた開閉弁と、を備える燃料電池システムの運転方法であって、原料ガスを可燃性ガス流路に供給することで開閉弁の固着検査を実行する。
　かかる構成により、検査ガス供給設備を別途設けることなく脱臭器よりも下流であり、かつ改質器を経由する可燃性ガス流路に設けられた開閉弁の閉固着を検査することが可能となる。
　以下、本発明の実施の形態を具体的に例示する。
（第１実施形態）
　第１実施形態の燃料電池システムについて詳細に説明する。
［構成］
　図１は、本発明の第１実施形態にかかる燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。図１に示されるように、本実施形態の燃料電池システムは、原料ガスと水蒸気とを用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器３２ａ及び改質反応のための水蒸気を生成する蒸発器３２ｂ含む水素生成器３２と、水素生成器３２より供給される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池１と、燃料電池１に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給器１０と、燃料電池１より排出される水素含有ガスを燃焼し、改質器３２ａを加熱する燃焼器３０と、これらの機器を収納する筐体１２とを備える。なお、上記酸化剤ガス供給器１０として、例えば、空気ブロア等が用いられる。
　また、本実施の形態の燃料電池システムは、改質器３２ａに原料ガスを供給する原料ガス供給器１８、蒸発器３２ｂに水を供給する水供給器２４、燃焼器３０に燃焼用空気を供給する空気供給器３１とを備える。ここで、上記原料ガス供給器１８としては、例えば、昇圧器が用いられ、水供給器２４としては、例えば、水ポンプが用いられ、空気供給器３１としては、例えば、燃焼ファンが用いられる。
　さらに、本実施の形態の燃料電池システムは、上記改質器３２ａに供給される原料ガスが流れる原料ガス供給路１６ａと、改質器３２ａをバイパスして燃料電池１のアノードガス流路１ａに原料ガスを供給するための原料ガス分岐路１６ｂと、水素生成器３２より排出される水素含有ガスを燃料電池１に供給するための水素ガス供給路２、燃料電池１に供給された水素含有ガスが流れるアノードガス流路１ａと、燃料電池１に供給された酸化剤ガスが流れるカソードガス流路１ｃと、燃料電池１より排出された水素含有ガスが流れる排水素ガス流路３３と、水素ガス供給路２より分岐して、燃料電池１をバイパスし、排水素ガス流路３３と接続するバイパス流路２７と、酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス流路８と、蒸発器３２ｂに水を供給するための水供給路２２とを備える。
　そして、原料ガス供給路１６ａには、脱臭器２０が設けられ、原料ガス中に含まれる臭気成分例えば、ＤＭＳ等の硫黄化合物、アミン等の窒素化合物等）を除去するよう構成されている。また、原料ガス供給路１６ａは、大気圧よりも高い所定の供給圧を有する原料ガス源（例えば、原料ガスインフラ、原料ガスボンベ等）と接続されている。また、水供給路２２には、蒸発器３２ｂに供給される水を浄化するための浄化器２５と、水供給源として水タンク２３が設けられている。
　また、本実施の形態の燃料電池システムは、脱臭器２０よりも上流の原料ガス供給路１６ａに設けられた原料ガス元弁１７ａと、原料ガス元弁１７ｂと、脱臭器２０よりも下流の原料ガス供給路１６ａを開放および遮断する原料ガス供給弁２１ａと、バイパス流路２７への分岐部よりも下流の水素ガス供給路２を開放及び遮断するアノード入口弁３ａと、バイパス流路２７の合流部よりも上流の排水素ガス流路３３を開放及び遮断するアノード出口弁３ｂと、バイパス流路２７を開放及び遮断するバイパス弁２８と、原料ガス分岐路１６ｂを開放および遮断する原料ガス供給弁２１ｂと、水供給路２２を開放及び遮断する水供給弁２６と、上記合流部より下流の排水素ガス流路３３を開放及び遮断するバーナ前弁２９とを備える。なお、上記の各弁は、例えば、電磁式の開閉弁で構成される。
　また、上記原料ガス元弁１７ａ、１７ｂの下流の原料ガス供給路１６ａには圧力検知器７が設けられている。
　また、上記燃料電池システムの運転を制御する制御器１３を備え、制御器１３は、少なくともアノード入口弁３ａと、アノード出口弁３ｂと、原料ガス元弁１７ａと、原料ガス元弁１７ｂと、原料ガス供給弁２１ａと、原料ガス供給弁２１ｂと、バイパス弁２８と、バーナ前弁２９と、空気供給器３１とを制御するとともに、圧力検知器７により検知された圧力値に基づき脱臭器２０よりも下流であり、かつ改質器３２ａを経由する可燃性ガス流路に設けられた上記各開閉弁の固着検査を行うよう構成されている。
　ここで、「脱臭器よりも下流であり、かつ改質器を経由する可燃性ガス流路」としては、例えば、脱臭器２０から改質器３２ａまでの原料ガス供給路１６ａと、改質器３２ａと、改質器器３２ａからバイパス流路２７への分岐部までの水素ガス供給路２と、バイパス流路２７と、バイパス流路２７の合流部から燃焼器３０までの排水素ガス流路３３とで構成される第１流路、または脱臭器２０から改質器３２ａまでの原料ガス供給路１６ａと、改質器３２ａと、改質器３２ａから燃料電池１までの水素ガス供給路２と、燃料電池１と、燃料電池１から燃焼器３０までの排水素ガス流路３３とで構成される第２流路等が挙げられる。
［動作］
　次に、本実施形態の燃料電池システムの特徴である固着検査に関する一連の動作について説明する。
　図２（ａ）は、本発明の第１実施形態にかかる燃料電池システムの固着検査に関する動作フローの一例を示すフローチャートである。本動作は、制御器１３により実行される（以下、各フローチャートにつき同様）。
　まず、制御器１３より固着検査の開始指令が出力されると（スタート）、原料ガス元弁１７ａと、原料ガス元弁１７ｂと、アノード入口弁３ａと、アノード出口弁３ｂと、原料ガス供給弁２１ｂとは閉止されており、制御器１３は、バーナ前弁２９と、バイパス弁２８と、原料ガス供給弁２１ａとを開放し、第１流路を大気開放させる（ステップＳ５０１）。
　その後、バーナ前弁２９と、バイパス弁２８と、原料ガス供給弁２１ａとを閉止し（ステップＳ５０２）、原料ガス元弁１７ａおよび原料ガス元弁１７ｂを開放する（ステップＳ５０３）。
　その後、原料ガス供給弁２１ａおよびバイパス弁２８を開放し（ステップＳ５０４）、第１流路に原料ガスを供給し、圧力検知器７により原料ガス供給路１６ａ内の圧力値Ｐ１を検知する。
　Ｐ１が第１圧力閾値Ｐｔｈ１以上になると（ステップＳ５０５でＹｅｓ）、第１流路に正常に原料ガスが圧入（injection）されたと判断し、原料ガス元弁１７ａおよび原料ガス元弁１７ｂを閉止し（ステップＳ５０６）、閉止されている最下流の開閉弁（バーナ前弁２９）よりも上流の第１流路内に原料ガスが封入される。ここで、第１圧力閾値Ｐｈ１は、大気圧よりも大きく、かつ第１経路への原料ガスの供給圧以下の値として設定される。また、ステップＳ５０５でＹｅｓと判定された時点で圧力検知器７により検知された圧力値Ｐ１を、制御器１３に内蔵される記憶部（図示せず）に保持する（ステップＳ５０７）。
　その後、バーナ前弁２９を開放し（ステップＳ５０８）、第１流路を大気開放させる。そして、第１所定時間（例えば、３０秒後）経過後の原料ガス供給路１６ａ内の圧力値Ｐ２を圧力検知器７により取得し（ステップＳ５０９）、圧力値Ｐ１との差（Ｐ１―Ｐ２）が第２圧力閾値Ｐｔｈ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ５１０）。圧力差（Ｐ１―Ｐ２）が第２圧力閾値Ｐｔｈ２未満である場合（ステップＳ５１０でＮｏ）は、原料ガスが第１流路を通って排出されない状態にあり、第１流路に設けられた開閉弁（本実施形態では、バーナ前弁２９とバイパス弁２８と原料ガス供給弁２１ａ）のいずれかが閉固着した状態にあると推定される。そこで、第１流路に設けられた開閉弁の固着異常であるとして、固着異常を報知するとともに燃料電池システムを異常停止する（ステップＳ５１１）。また、制御器１３は、その後の改質器３２ａへの補圧動作を禁止して（ステップＳ５１２）、第１流路の固着検査を終了する（エンド）。ここで、第２圧力閾値Ｐｔｈ２は、０よりも大きく、かつステップＳ５０３からＳ５０６までにおける第１流路への原料ガスの供給圧と大気圧との差圧以下の値として設定される。
　圧力差（Ｐ１―Ｐ２）が第２圧力閾値Ｐｔｈ２以上の場合（ステップＳ５１０でＹｅｓ）は、ステップＳ５０３～Ｓ５０６により第１流路内に封入された原料ガスが大気に排出されたことを意味し、第１流路に設けられた開閉弁のいずれも開放されたと推定される。そこで、固着異常はないとして、固着検査を終了する（エンド）。
　「補圧動作」とは、改質器３２ａの内圧が温度低下に伴い低下した場合に、改質器３２ａと大気との連通を遮断した状態で原料ガス供給路１６ａに設けられた開閉弁を開放して原料ガスを供給して、低下した内圧の少なくとも一部を補う動作である。ここで、上記内圧の低下は、改質器３２ａ内の圧力を直接的または間接的に検知する検知器（図示せず）により検知される。そして、上記検知器が補圧動作が必要な圧力低下を検知すると、制御器１３は、上記開閉弁を開放して上記改質器３２ａに原料ガスを供給する。また、補圧動作時に、上記開閉弁の開放だけでなく原料ガス供給器１８（昇圧器）を動作させる形態を採用しても構わない。なお、改質器３２ａ内の圧力を直接的に検知する検知器としては、圧力検知器が、改質器３２ａ内の圧力を間接的に検知する検知器としては、改質器３２ａの温度を検知する温度検知器、改質器３２ａでの水素生成動作を停止してからの経過時間を計測する計時器等が例示される。
　従って、ステップＳ５１２で補圧動作が禁止されると、制御器１３は、改質器３２ａの圧力低下を検知しても、原料ガス供給路１６ａに設けられた開閉弁を開放して、改質器３２ａへの原料ガスの供給を開始することはしない。
　本実施形態では、バーナ前弁２９と、アノード入口弁３ａと、アノード出口弁３ｂとを閉止した状態で、原料ガス供給路１６ａに設けられた開閉弁である原料ガス元弁１７ａと、原料ガス元弁１７ｂと、原料ガス供給弁２１ａとを開放することで、原料ガスが改質器３２ａに補給され、低下した圧力の少なくとも一部が補われる。
　補圧動作としては、本例に限定されるものでなく、バーナ前弁２９及びアノード出口弁３ｂを閉止した状態で、上記開閉弁である原料ガス元弁１７ａ、原料ガス元弁１７ｂ、及び原料ガス供給弁２１ａだけでなく、アノード入口弁３ａも開放させ、改質器３２の補圧と同時に燃料電池１のアノードガス流路１ａの補圧を実行する形態を採用しても構わない。
　ここで、原料ガス供給路１６ａに設けられた開閉弁は、原料ガス元弁１７ａ、原料ガス元弁１７ｂと、原料ガス供給弁２１ａとで構成されるが、あくまで例示であり、これに限定されるものではない。例えば、原料ガス元弁１７ａ、１７ｂについては、いずれか一方のみを設ける形態であっても構わない。
　第１流路を大気開放するステップＳ５０１においては、各弁を同時に開放してもよいが、少なくとも、原料ガス供給弁２１ａの開放よりも下流のバーナ前弁２９及びバイパス弁２８の開放が先行していることが好ましい。かかる構成により、改質器３２の内圧が大気圧より高い状態であったとしても、下流の弁を通じて内圧が大気に開放される。よって、原料ガス供給弁２１ａを開放した際に、原料ガス供給路１６ａに水蒸気が逆流し、さらにこの逆流した水蒸気が凝縮して原料ガス供給路１６ａを閉塞し、固着検査実行時に原料ガスの供給が阻害される可能性が低減される。特に、原料ガス供給弁２１ａは、脱臭器２０の下流に配設された弁であるため、上記水蒸気の逆流抑制の制御により、脱臭器２０の寿命延長が見込まれる。
　ここで、改質器３２ａよりも上流の可燃性ガス流路に設けられた「第１開閉弁」は、原料ガス供給弁２１ａで構成され、改質器３２ａよりも下流の可燃性ガス流路に設けられた「第２開閉弁」は、バーナ前弁２９及びバイパス弁２８で構成されるが、あくまで例示であり、本例に限定されるものではない。例えば、バーナ前弁２９を設けない燃料電池システムにおいては、「第２開閉弁」は、バイパス弁２８で構成される。
　さらに、ステップＳ５０１において、バーナ前弁２９及びバイパス弁２８の間でも、下流より順次（バーナ前弁２９、バイパス弁２８の順で）開放されるよう構成されることが好ましい。
　また、第１流路を大気開放するステップＳ５０１の前に、原料ガス元弁１７ａと、原料ガス元弁１７ｂとを開放して、原料供給弁２１ａよりも上流の原料ガス供給路１６ａに対して、原料ガスによる圧張り（pressure filling）を実行する形態を採用しても構わない。これは、原料ガス供給弁２１ａ開放する際に、原料ガス供給弁２１ａよりも上流の原料ガス供給路１６ａが、負圧であると、原料ガス供給弁２１ａを開放した際に、改質器３２内の水蒸気を吸引する可能性がある。上記圧張りにより原料供給弁２１ａよりも上流の原料ガス供給路１６ａ内の負圧が緩和されるため、水蒸気の逆流が抑制される。よって、原料ガス供給路１６ａが逆流した水蒸気の凝縮により閉塞したり、脱臭器２０内に水蒸気が侵入したりする可能性が低減される。
　また、上記固着検査は、第１流路に設けられた開閉弁の閉固着を検査するよう構成されているが、固着異常の判定前（ステップＳ５１０前）に最後に開放される開閉弁（バーナ前弁２０）の開固着も併せて検査するよう構成されていても構わない。具体的には、ステップＳ５０７で記憶部に保持する圧力値Ｐ１をステップＳ５０６後に所定時間経過後の圧力値とするよう構成すればよい。なお、上記所定時間は、開固着異常である場合に、第１流路が大気圧と同等の圧力になるのに必要な時間が設定され、例えば、１０秒で設定される。
　また、上記固着検査において、原料ガス元弁１７ａ、１７ｂを開放することで、所定の供給圧を有する原料ガス源より第１流路に原料ガスが圧入されるよう構成されているが、原料ガス供給器１８（昇圧器）を同時に動作させてより高圧で第１流路に原料ガスを圧入する形態を採用しても構わない。
　また、本実施の形態の燃料電池システムの上記固着検査は、燃料電池システムの発電停止時及び起動時の少なくともいずれか一方において実行されるのが好ましい。また、上記固着検査は、改質器に原料ガスを供給して実行されるので、発電停止時及び起動時の少なくともいずれか一方において、改質器の温度が原料ガスの炭素析出を生じない温度において実行されるのが特に好ましい。
　［第１変形例］
　本実施形態の第１変形例にかかる燃料電池システムは、第１実施形態における第１流路の固着検査に引き続いて、第１流路の漏れ検査を実行する。
　図２（ｂ）は、本発明の第１実施形態の第１変形例にかかる燃料電池システムの動作プログラムの一例を示すフローチャートである。
　ステップＳ５１０で圧力差（Ｐ１－Ｐ２）がＰｔｈ２以上であった場合、第１実施形態では固着検査動作を終了したが、本変形例では引き続いて第１流路の漏れ検査が実行される。これにより、第１流路上の開閉弁に固着異常がなく、第１流路に原料ガスが供給可能であることを確認した後に漏れ検査が実行されるため、漏れ検査の信頼性を高めることができる。以下、漏れ検査に関する一連の動作フローについて図２（ｂ）を参照しながら説明する。
　ステップＳ５１０で圧力差（Ｐ１－Ｐ２）がＰｔｈ２以上と判定され（ステップＳ５１０でＹｅｓ）、固着検査から漏れ検査に移行すると（スタート）、原料ガス元弁１７ａと、原料ガス元弁１７ｂと、アノード入口弁３ａと、アノード出口弁３ｂと、原料ガス供給弁２１ｂとは既に閉止されており、ここで、制御器１３は、原料ガス供給弁２１ａ及びバイパス弁２８を開放させ、バーナ前弁２９を閉止するよう制御した後（ステップ６０１）、原料ガス元弁１７ａおよび原料ガス元弁１７ｂを開放する（ステップＳ６０２）。これにより、第１流路の漏れ検査のために原料ガスの圧入が必要な空間を形成した後、原料ガスの圧入を実行することで、圧入のために無駄な原料ガスが消費されることが抑制される。これは、ステップＳ６０２とステップＳ６０１の順序を仮に逆にすると、ステップＳ６０２を実行してからステップＳ６０１を実行するまでの間に、バーナ前弁２９よりも下流の第１流路も含めて原料ガスが供給され、余分に原料ガスを消費してしまうからである。
そして、圧力検知器７で検知される圧力値Ｐ１が第１圧力閾値Ｐｔｈ１以上になると（ステップＳ６０３でＹｅｓ）、原料ガス元弁１７ａおよび原料ガス元弁１７ｂを閉止する（ステップＳ６０４）。
　その後、第１所定時間よりも短い第２所定時間が経過した後（例えば、６秒後）に圧力検知器７により検知される圧力値Ｐ１が第１圧力閾値Ｐｔｈ１以上であるか否か判定し（ステップＳ６０５）、Ｐ１がＰｔｈ１以上である場合（ステップＳ６０５でＹｅｓ）、上記圧力値Ｐ１を記憶部（図示せず）に保持する（ステップＳ６０６）。
　その後、第１所定時間が経過すると（例えば、３０sec後）、圧力検知器７により圧力を検知し、その圧力値をＰ２とし（ステップＳ６０７）、Ｐ１とＰ２との差分（Ｐ１－Ｐ２）が第３圧力閾値Ｐｔｈ３未満であるか否かが判定される（ステップＳ６０８）。圧力差（Ｐ１－Ｐ２）が第３圧力閾値Ｐｔｈ３未満である場合（ステップ６０８でＹｅｓ）、第１流路の漏れ検査動作を終了する（エンド）。ここで、第２圧力閾値Ｐｔｈ２は、０よりも大きく、かつＳ６０２からＳ６０４までにおける第１流路への原料ガスの供給圧と大気圧との差圧以下の値として設定される。
　なお、上記ステップＳ６０５で圧力値Ｐ１が第１圧力閾値Ｐｔｈ１未満である場合またはＳ６０８において上記圧力差が第３圧力閾値以上である場合、第１流路において漏れが発生していると判断し、第１流路の漏れ異常を報知するとともに燃料電池システムを異常停止して（ステップＳ６０９、Ｓ６１１）、その後の補圧動作を禁止し（ステップＳ６１０、Ｓ６１２）、第１流路の漏れ検査を終了する（エンド）。第１流路において漏れが発生している場合に補圧動作として原料ガスを供給すると、原料ガスが漏れる可能性があり、安全性上好ましくないからである。
　第１所定時間と第２所定時間は、それぞれ、ステップＳ６０５及びステップ６０８を実行する前の待機時間である。第１所定時間よりも第２所定時間が長いことから明らかなように、ステップＳ６０４からＳ６０５においては、相対的に大きな漏れを検出する第１漏れ検査が実行され、ステップＳ６０６からステップＳ６０８においては、相対的に小さな漏れを検出する第２漏れ検査が実行されるよう構成されている。
　なお、本変形例における第１流路の漏れ検査は、第１実施形態における第１流路に設けられた開閉弁の固着検査を実行後に、実行されるよう構成されているが、後述する第４変形例における第２流路に設けられた開閉弁の固着検査を実行後に実行されるよう構成されていても構わない。すなわち、脱臭器よりも下流であり、かつ改質器を経由する可燃性ガス流路に設けられた開閉弁に対して実行される全ての固着検査を完了後に、上記可燃性ガス流路の漏れ検査を実行する形態を採用しても構わない。
　［第２変形例］
　本実施形態の第２変形例にかかる燃料電池システムは、第１実施形態の第１変形例における最下流の開閉弁（バーナ前弁）よりも上流の第１流路の漏れ検査に引き続いて、最下流の開閉弁よりも上流の第１流路に設けられた開閉弁の漏れ検査として、バイパス弁２８の漏れ検査を実行する。バイパス弁２８の漏れ検査とは、バイパス弁２８を閉止しようとしても流路が遮断されず、バイパス弁２８の上流と下流とが連通してしまっている異常（バイパス弁２８の漏れ異常）が発生しているか否かの検査を言う。
　図２（ｃ）は、本発明の第１実施形態の第２変形例にかかる燃料電池システムの動作プログラムの一例を示すフローチャートである。以下、バイパス弁２８の漏れ検査の動作フローについて図２（ｃ）を用いて説明を行う。
　ステップＳ６０８で圧力差（Ｐ１－Ｐ２）がＰｔｈ３未満と判定され（ステップＳ６０８でＹｅｓ）、バイパス弁２８の漏れ検査に移行すると（スタート）、原料ガス元弁１７ａと、原料ガス元弁１７ｂと、原料ガス供給弁２１ｂと、アノード入口弁３ａと、アノード出口弁３ｂとは既に閉止されている。ここで、制御器１３は、バイパス弁２８を閉止するとともに、バーナ前弁２９および原料ガス供給弁２１ａを開放するよう制御した後（ステップＳ７０１）、原料ガス元弁１７ａおよび原料ガス元弁１７ｂを開放する（ステップＳ７０２）。これにより、バイパス弁２８の漏れ検査のために原料ガスの圧入が必要な空間を形成した後、原料ガスの圧入を実行することで、圧入のために無駄な原料ガスが消費されることが抑制される。これは、ステップＳ７０２とステップＳ７０１の順序を仮に逆にすると、ステップＳ７０２を実行してからステップＳ７０１を実行するまでの間に、バイパス弁２８とバーナ前弁２９との間の第１流路も含めて原料ガスが圧入されるため、余分に原料ガスを消費してしまうからである。
　その後、圧力検知器７で検知される圧力値Ｐ１が第１圧力閾値Ｐｔｈ１以上になると（ステップＳ７０３でＹｅｓ）、原料ガス元弁１７ａおよび原料ガス元弁１７ｂを閉止する（ステップＳ７０４）。
　その後、第１所定時間よりも短い第２所定時間が経過した後（例えば、６秒後）、圧力検知器７により検知される圧力値Ｐ１が第１圧力閾値Ｐｔｈ１以上であるか否か判定し（ステップＳ７０５）、圧力値Ｐ１がＰｔｈ１以上である場合（ステップＳ７０５でＹｅｓ）、圧力値Ｐ１を記憶部（図示せず）に保持する（ステップＳ７０６）。
　その後、第１所定時間が経過した後（例えば、３０秒後）、圧力検知器７により圧力値Ｐ２を検知し（ステップＳ７０７）Ｐ２とＰ１との差分（Ｐ１－Ｐ２）が第３圧力閾値Ｐｔｈ３未満であるか否かが判定される（ステップＳ７０８）。圧力差（Ｐ１－Ｐ２）が第３圧力閾値Ｐｔｈ３未満である場合（ステップＳ７０８でＹｅｓ）、バイパス弁２８の漏れ検査を終了する（エンド）。
　なお、ステップＳ７０５で圧力値Ｐ１が第１圧力閾値Ｐｔｈ１未満である場合またはＳ７０８において圧力差が第３圧力閾値以上である場合、バイパス弁２８の漏れ異常であると判断し、制御器１３は、バイパス弁２８の漏れ異常を報知するとともに、燃料電池システムを異常停止する（ステップＳ７０９、ステップＳ７１０）が、その後の補圧動作は禁止しない。つまり、燃料電池システムに異常が発生していない通常時と同様に補圧動作を実行する。これは、本検査工程の実行前に、図２（ｂ）に示す漏れ検査により第１流路で漏れが発生していないことが確認されているため、補圧動作を実行しても第１流路から可燃性の原料ガスが漏れることはないからである。
　第１所定時間と第２所定時間は、それぞれ、ステップＳ７０５及びステップ７０８を実行する前の待機時間である。第１所定時間よりも第２所定時間が長いことから明らかなようにステップＳ７０４からＳ７０５においては、相対的に大きな漏れを検出する第１漏れ検査が実行され、ステップＳ７０６からステップＳ７０８においては、相対的に小さな漏れを検出する第２漏れ検査が実行されるよう構成されている。
　なお、本変形例２におけるバイパス弁２８の漏れ検査は、第１変形例における第１流路の漏れ検査を実行後に、実行されるよう構成されているが、第１実施形態における固着検査を実行後に実行されるよう構成されていても構わない。
　［第３変形例］
　本実施形態の第３変形例にかかる燃料電池システムは、第１実施形態の第２変形例におけるバイパス弁２８の漏れ検査に引き続いて、最下流の開閉弁よりも上流の第１流路に設けられた開閉弁の漏れ検査として、原料ガス供給弁２１ａの漏れ検査を実行する。原料ガス供給弁２１ａの漏れ検査とは、原料ガス供給弁２１ａを閉止しようとしても流路が遮断されず、原料ガス供給弁２１ａの上流と下流とが連通してしまっている異常（原料ガス供給弁２１ａの漏れ異常）が発生しているか否かの検査を言う。
　図２（ｄ）は、本実施形態の第１実施形態の第３変形例にかかる燃料電池システムの動作プログラムの一例を示すフローチャートである。以下、原料ガス供給弁２１ａの漏れ検査の動作フローについて図２（ｄ）を用いて説明を行う。
　ステップＳ７０８で圧力差（Ｐ１－Ｐ２）がＰｔｈ３未満と判定され（ステップＳ７０８でＹｅｓ）、原料ガス供給弁２１ａの漏れ検査に移行すると（スタート）、原料ガス元弁１７ａと、原料ガス元弁１７ｂと、原料ガス供給弁２１ｂと、アノード入口弁３ａと、アノード出口弁３ｂとは既に閉止されている。ここで、制御器１３は、原料ガス供給弁２１ａを閉止するとともに、バイパス弁２８およびバーナ前弁２９を開放するよう制御した後（ステップＳ８０１）、原料ガス元弁１７ａおよび原料ガス元弁１７ｂを開放する（ステップＳ８０２）。これにより、原料ガス供給弁２１ａの漏れ検査のために原料ガスの圧入が必要な空間を形成した後、原料ガスの圧入を実行することで、圧入のために無駄な原料ガスが消費されることが抑制される。
　その後、圧力検知器７で検知される圧力値Ｐ１が第１圧力閾値Ｐｔｈ１以上になると（ステップＳ８０３でＹｅｓ）、原料ガス元弁１７ａおよび原料ガス元弁１７ｂを閉止する（ステップＳ８０４）。
　その後、第１所定時間よりも短い第２所定時間が経過した後（例えば、６sec後）、圧力検知器７により検知される圧力値Ｐ１が第１圧力閾値Ｐｔｈ１以上であるか否か判定し（ステップＳ８０５）、圧力値Ｐ１がＰｔｈ１以上である場合（ステップＳ８０５でＹｅｓ）、上記圧力値Ｐ１を記憶部（図示せず）に保持する。その後、第１所定時間が経過した後（例えば、３０秒後）、圧力検知器７により検知された圧力値Ｐ２とＰ１との差分（Ｐ１－Ｐ２）が第３圧力閾値Ｐｔｈ３未満であるか否かが判定される。そして、圧力差（Ｐ１－Ｐ２）が第３圧力閾値Ｐｔｈ３未満である場合（ステップＳ８０８でＹｅｓ）、原料ガス供給弁２１ａの漏れ検査を終了する。
　なお、ステップＳ８０５で圧力値Ｐ１が第１圧力閾値Ｐｔｈ１未満である場合またはＳ８０８において圧力差が第３圧力閾値以上である場合、原料ガス供給弁２１ａの漏れ異常であると判断し、制御器１３は、原料ガス供給弁２１ａの漏れ異常を報知するとともに燃料電池システムを異常停止し、原料ガス供給弁２１ａの漏れ検査を終了する（ステップＳ８０９、ステップＳ８１０）が、その後の補圧動作は禁止しない。つまり、燃料電池システムに異常が発生していない通常時と同様に補圧動作を実行する。これは、本検査工程の実行前に、図２（ｂ）に示す漏れ検査により第１流路で漏れが発生していないことが確認されているため、補圧動作を実行しても第１流路から可燃性の原料ガスが漏れることはないからである。
　第１所定時間と第２所定時間は、それぞれ、ステップＳ８０５及びステップ８０８を実行する前の待機時間である。第１所定時間よりも第２所定時間が長いことから明らかなようにステップＳ８０４からＳ８０５においては、相対的に大きな漏れを検出する第１漏れ検査が実行され、ステップＳ８０６からステップＳ８０８においては、相対的に小さな漏れを検出する第２漏れ検査が実行されるよう構成されている。
　本変形例における原料ガス供給弁２１ａの漏れ検査は、第２変形例におけるバイパス弁２８の漏れ検査の後に行われる必要はなく、第１実施形態における第１流路の漏れ検査または第１変形例における第１流路の漏れ検査の後に引き続いて行われてもよい。また、本変形例における原料ガス供給弁２１ａの漏れ検査の後に変形例２におけるバイパス弁２８の漏れ検査が行われてもよい。
　［第４変形例］
　本実施形態の第４変形例にかかる燃料電池システムは、第１実施形態における第１流路に設けられた開閉弁の固着検査に引き続いて、第２流路に設けられた開閉弁の固着検査を実行する。
　図３（ａ）は、本発明の第１実施形態の第４変形例にかかる燃料電池システムの動作プログラムの一例を示すフローチャートである。以下、第２流路に設けられた開閉弁の固着検査の動作フローについて図３（ａ）を用いて説明を行う。
　ステップＳ５１０で圧力差（Ｐ１－Ｐ２）がＰｔｈ２以上と判定され（ステップＳ５１０でＹｅｓ）、第２流路に設けられた開閉弁の固着検査に移行すると（スタート）、原料ガス元弁１７ａと、原料ガス元弁１７ｂと、バイパス弁２８と、原料ガス供給弁２１ｂとは既に閉止されている。ここで、制御器１３は、原料ガス供給弁２１ａと、アノード入口弁３ａと、アノード出口弁３ｂと、バーナ前弁２９とを開放するよう制御し、第２流路を大気開放させる（ステップＳ９０１）。
　その後、原料ガス供給弁２１ａと、アノード入口弁３ａと、アノード出口弁３ｂと、バーナ前弁２９とを閉止し（ステップＳ９０２）、原料ガス元弁１７ａおよび原料ガス元弁１７ｂを開放する（ステップＳ９０３）。
　その後、原料ガス供給弁２１ａと、アノード入口弁３ａと、アノード出口弁３ｂとを開放し（ステップＳ９０４），第２流路に原料ガスを供給し、圧力検知器７により原料ガス供給路１６ａ内の圧力値Ｐ１を検知する。
　Ｐ１が第１圧力閾値Ｐｔｈ１以上になると（ステップＳ９０５でＹｅｓ）、第２流路に正常に原料ガスが圧入されたと判断し、原料ガス元弁１７ａおよび原料ガス元弁１７ｂを閉止し（ステップＳ９０６）、閉止されている最下流の開閉弁（バーナ前弁２９）よりも上流の第２流路内に原料ガスが封入される。また、ステップＳ９０５でＹｅｓと判定された時点で圧力検知器により検知された圧力値Ｐ１を、制御器１３に内蔵される記憶部（図示せず）に保持する（ステップＳ９０７）。
　その後、バーナ前弁２９を開放し（ステップＳ９０８）、第２流路を大気開放させる。そして、第１所定時間（例えば、３０秒後）経過後の原料ガス供給路１６ａ内の圧力値Ｐ２を圧力検知器７により取得し、圧力値Ｐ１との差（Ｐ１―Ｐ２）が第２圧力閾値Ｐｔｈ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ９１０）。（Ｐ１―Ｐ２）が第２圧力閾値Ｐｔｈ２以上でない場合（ステップＳ９１０でＮｏ）は、原料ガスが第２流路を通って排出されない状態にあり、第２流路に設けられた開閉弁（本実施形態では、バーナ前弁２９とアノード入口弁３ａとアノード出口弁３ｂと原料ガス供給弁２１ａ）のいずれかが閉固着した状態にあると推定される。そこで、第２流路に設けられた開閉弁の固着異常であるとして、固着異常を報知するとともに、燃料電池システムを異常停止する（ステップＳ９１１）、制御器１３は、その後の改質器３２への補圧動作を禁止して（ステップＳ９１２）、第２流路の固着検査動作を終了する（エンド）。
　圧力差（Ｐ１―Ｐ２）が第２圧力閾値Ｐｔｈ２以上の場合（ステップＳ９１０でＹｅｓ）は、ステップＳ９０３～Ｓ９０６により第２流路内に封入された原料ガスが大気に排出されたことを意味し、第２流路に設けられた開閉弁のいずれも開放されたと推定される。そこで、固着異常はないとして、固着検査を終了する（エンド）。
　第２流路を大気開放するステップＳ９０１においては、各弁を同時に開放してもよいが、少なくとも、原料ガス供給弁２１ａを開放する動作よりも、原料ガス供給弁２１ａよりも下流にあるバーナ前弁２９とアノード入口弁３ａとアノード出口弁３ｂとを開放する動作が先行していることが好ましい。かかる構成により、水素生成器３２の内圧が大気圧より高い状態であったとしても、下流の弁を通じて内圧が大気に開放される。よって、原料ガス供給弁２１ａを開放した際に、水素生成器３２内の水蒸気が原料ガス供給路１６ａに逆流し、さらにこの逆流した水蒸気が凝縮して原料ガス供給路１６ａを閉塞して、固着検査実行時に原料ガスの供給が阻害される可能性が低減される。特に、原料ガス供給弁２１ａは、脱臭器２０の下流に配設された弁であるため、上記水蒸気の逆流抑制の制御により、脱臭器２０の寿命延長が見込まれる。
　ここで、改質器３２ａよりも上流の可燃性ガス流路に設けられた「第１開閉弁」は、原料ガス供給弁２１ａで構成され、改質器３２ａよりも下流の可燃性ガス流路に設けられた「第２開閉弁」は、バーナ前弁２９、アノード出口弁３ｂ、及びアノード入口弁３ａで構成されるが、あくまで例示であり、本例に限定されるものではない。例えば、バーナ前弁２９を設けない燃料電池システムにおいては、「第２開閉弁」は、アノード出口弁３ｂ及びアノード入口弁３ａで構成される。
　さらに、ステップＳ９０１において、バーナ前弁２９と、アノード入口弁３ａと、アノード出口弁３ｂとの間でも、下流より順次（バーナ前弁２９、アノード出口弁３ｂ、アノード入口弁３ａ、の順で）開放されるよう構成されることが好ましい。
　また、実施の形態１の燃料電池システムのステップ５０１の事前の圧張りと同様に、第２流路を大気開放するステップＳ９０１の前に、原料ガス元弁１７ａと、原料ガス元弁１７ｂとを開放して、原料供給弁２１ａよりも上流の原料ガス供給路１６ａに対して、原料ガスによる圧張り（pressure filling）を実行する形態を採用しても構わない。
　本変形例における第２流路に設けられた開閉弁の固着検査は、第１変形例における第１流路の漏れ検査、第２変形例におけるバイパス弁２８の漏れ検査、第３変形例における原料供給弁２１ａの漏れ検査のいずれか１つの後、あるいはそれらの組み合わせの後、に引き続いて行われてもよい。
　［第５変形例］
　本実施形態の第５変形例にかかる燃料電池システムは、第４変形例における第２流路の固着検査に引き続いて、アノード入口弁３ａの漏れ検査を実行する。これにより、第２流路上の開閉弁に固着異常がなく、第２流路に原料ガスが供給可能であることを確認した後に漏れ検査が実行されるため、漏れ検査の信頼性を高めることができる。ここで、アノード入口弁３ａの漏れ検査とは、アノード入口弁３ａを閉止しようとしても流路が遮断されず、アノード入口弁３ａの上流と下流とが連通してしまっている異常（アノード入口弁３ａの漏れ異常）が発生しているか否かの検査を言う。
　図３（ｂ）は、本発明の第１実施形態の第５変形例にかかる燃料電池システムの動作プログラムの一例を示すフローチャートである。以下、アノード入口弁３ａの漏れ検査の動作フローについて図３（ｂ）を用いて説明を行う。
　ステップＳ９１０で圧力差（Ｐ１－Ｐ２）がＰｔｈ２以上と判定され（ステップＳ９１０でＹｅｓ）、アノード入口弁３ａの漏れ検査に移行すると（スタート）、原料ガス元弁１７ａと、原料ガス元弁１７ｂと、バイパス弁２８と、原料ガス供給弁２１ｂとは既に閉止されている。ここで、制御器１３は、原料ガス供給弁２１ａと、アノード出口弁３ｂと、バーナ前弁２９とを開放すると共にアノード入口弁３ａを閉止するよう制御した後（ステップＳ１００１）、原料ガス元弁１７ａおよび原料ガス元弁１７ｂを開放する（ステップＳ１００２）。これにより、アノード入口弁３ａの漏れ検査のために原料ガスの圧入が必要な空間を形成した後、原料ガスの圧入を実行することで、圧入のために無駄な原料ガスが消費されることが抑制される。
　その後、圧力検知器７で検知される圧力値Ｐ１が第１圧力閾値Ｐｔｈ１以上になると（ステップＳ１００３でＹｅｓ）、原料ガス元弁１７ａおよび原料ガス元弁１７ｂを閉止する（ステップＳ１００４）。
　その後、第１所定時間よりも短い第２所定時間が経過した後（例えば、６秒後）、圧力検知器７により検知される圧力値Ｐ１が第１圧力閾値Ｐｔｈ１以上であるか否か判定し（ステップＳ１００５）、圧力値Ｐ１がＰｔｈ１以上である場合（ステップＳ１００５でＹｅｓ）、圧力値Ｐ１を記憶部（図示せず）に保持する（ステップＳ１００６）。その後、第１所定時間が経過した後（例えば、３０秒後）、圧力検知器７により圧力値Ｐ２を検知し（ステップＳ１００７）、Ｐ２とＰ１との差分（Ｐ１－Ｐ２）が第３圧力閾値Ｐｔｈ３未満であるか否かが判定される（ステップＳ１００８）。圧力差（Ｐ１－Ｐ２）が第３圧力閾値Ｐｔｈ３未満である場合（ステップＳ１００８でＹｅｓ）、アノード入口弁３ａの漏れ検査を終了する（エンド）。
　なお、ステップＳ１００５で圧力値Ｐ１が第１圧力閾値Ｐｔｈ１未満である場合またはＳ１００８において圧力差が第３圧力閾値以上である場合、アノード入口弁３ａの漏れ異常であると判断し、制御器１３は、アノード入口弁３ａの漏れ異常を報知して燃料電池システムを異常停止する（ステップＳ１００９、ステップＳ１０１０）。これにより、アノード入口弁３ａの漏れ異常検査動作を終了する（エンド）。
　第１所定時間と第２所定時間は、それぞれ、ステップＳ１００５及びステップ１００８を実行する前の待機時間である。第１所定時間よりも第２所定時間が長いことから明らかなようにステップＳ１００４からＳ１００５においては、相対的に大きな漏れを検出する第１漏れ検査が実行され、ステップＳ１００６からステップＳ１００８においては、相対的に小さな漏れを検出する第２漏れ検査が実行されるよう構成されている。
　［第６変形例］
　本実施形態の第６変形例にかかる燃料電池システムは、第５変形例におけるアノード入口弁３ａの漏れ検査に引き続いて、アノード入口弁３ａとアノード出口弁３ｂとの間の第２流路の漏れ検査（以下、第２流路の漏れ検査）を実行する。図３（ｃ）は、本発明の第１実施形態の第６変形例にかかる燃料電池システムの動作プログラムの一例を示すフローチャートである。
　ステップＳ１００８で圧力差（Ｐ１－Ｐ２）がＰｔｈ３以上であった場合、第５変形例ではアノード入口弁３ａの漏れ検査動作を終了したが、本変形例では引き続いて第２流路の漏れ検査が実行される（スタート）。以下、アノード経路の漏れ検査に関する一連の動作フローについて図３（ｃ）を参照しながら説明する。
　ステップＳ１００８で圧力差（Ｐ１－Ｐ２）がＰｔｈ３以上と判定され、アノード経路の漏れ検査に移行すると（スタート）、原料ガス元弁１７ａと、原料ガス元弁１７ｂと、バイパス弁２８と、原料ガス供給弁２１ｂとは既に閉止されている。ここで、制御器１３は、原料供給弁２１ａと、アノード出口弁３ｂと、アノード入口弁３ａとを閉止し、バーナ前弁２９を開放するよう制御した後（ステップ１１０１）、原料ガス供給弁２１ｂを開放し（ステップＳ１１０２）、原料ガス元弁１７ａおよび原料ガス元弁１７ｂを開放する（ステップＳ１１０３）。これにより、第２流路の漏れ検査のために原料ガスの圧入が必要な空間を形成した後、原料ガスの圧入を実行することで、圧入のために無駄な原料ガスが消費されることが抑制される。
　その後、圧力検知器７で検知される圧力値Ｐ１が第１圧力閾値Ｐｔｈ１以上になると（ステップＳ１１０４でＹｅｓ）、原料ガス元弁１７ａと、原料ガス元弁１７ｂとを閉止する（ステップＳ１１０５）。
　その後、第１所定時間よりも短い第２所定時間が経過した後（例えば、６秒後）に圧力検知器７により検知される圧力値Ｐ１が第１圧力閾値Ｐｔｈ１以上であるか否か判定し（ステップＳ１１０６）、Ｐ１がＰｔｈ１以上である場合（ステップＳ１１０６でＹｅｓ）、圧力値Ｐ１を記憶部（図示せず）に保持する（ステップＳ１１０７）。
　その後、第１所定時間が経過すると（例えば、３０sec後）、圧力検知器７により圧力値Ｐ２を検知し（ステップＳ１１０８）、Ｐ１とＰ２との差分（Ｐ１－Ｐ２）が第３圧力閾値Ｐｔｈ３未満であるか否かが判定される（ステップＳ１１０９）。圧力差（Ｐ１－Ｐ２）が第３圧力閾値Ｐｔｈ３未満である場合（ステップＳ１１０９でＹｅｓ）、第２流路の漏れ検査動作を終了する（エンド）。
　なお、上記ステップＳ１１０７で圧力値Ｐ１が第１圧力閾値Ｐｔｈ１未満である場合またはＳ１１０９において上記圧力差が第３圧力閾値以上である場合、第２流路において漏れが発生していると判断し、第２流路の漏れ異常を報知するとともに、燃料電池システムを異常停止して（ステップＳ１１１０、Ｓ１１１２）、その後の補圧動作を禁止し（ステップＳ１１１１、Ｓ１１１３）、アノード経路の漏れ検査動作を終了する（エンド）。第２流路において漏れが発生している場合に補圧動作として原料ガスを供給すると、原料ガスが漏れる可能性があり、安全性上好ましくないからである。
　第１所定時間と第２所定時間は、それぞれ、ステップＳ１１０６及びステップ１１０９を実行する前の待機時間である。第１所定時間よりも第２所定時間が長いことから明らかなように、ステップＳ１１０５からＳ１１０６においては、相対的に大きな漏れを検出する第１漏れ検査が実行され、ステップＳ１１０７からステップＳ１１０９においては、相対的に小さな漏れを検出する第２漏れ検査が実行されるよう構成されている。
　なお、上記第２流路の漏れ検査において、Ｓ１１０２～Ｓ１１０５により改質器３２ａをバイパスして（原料ガス分岐路１６ｂを介して）、原料ガスを第２流路に圧入するよう構成されているが、改質器３２ａを介して第２流路に原料ガスを圧入するよう構成しても構わない。これは、例えば、アノード出口弁３ｂ及び原料ガス供給弁３ｂを閉止した状態で、原料ガス元弁１７ａ、１７ｂ及び原料ガス供給弁２１ａを開放して実現される。
　また、第２流路に対する補圧動作は、改質器３２ａをバイパスして（原料ガス分岐路１６ｂを介して）、第２流路に原料ガスを供給するよう構成してもよい。これは、例えば、原料ガスをアノード入口弁３ａ及びアノード出口弁３ｂを閉止した状態で、原料ガス元弁１７ａ、１７ｂ及び原料ガス供給弁２１ｂを開放して実現される。また、第２流路に対する補圧動作として、改質器３２ａを経由して、第２流路に原料ガスを供給するよう構成してもよい。これは、例えば、アノード出口弁３ｂ及び原料ガス供給弁３ｂを閉止した状態で、原料ガス元弁１７ａ、１７ｂ及び原料ガス供給弁２１ａを開放して実現される。また、第２流路に対する補圧動作は、燃料電池１の内圧を低下した場合に実行されるが、燃料電池１の内圧低下は、燃料電池１ａ内の圧力を直接的または間接的に検知する検知器（図示せず）により検知される。ここで、燃料電池１内の圧力を直接的に検知する検知器としては、圧力検知器が、燃料電池１内の圧力を間接的に検知する検知器としては、燃料電池１の温度を検知する温度検知器、燃料電池１の発電を停止してからの経過時間を計測する計時器等が例示される。
　従って、ステップＳ１１１１、Ｓ１１１３で補圧動作が禁止されると、制御器１３は、燃料電池１の圧力低下を検知しても、原料ガス供給路１６ａまたは１６ｂに設けられた開閉弁を開放して、燃料電池１への原料ガスの供給を開始することはしない。
　また、本変形例における第２流路の漏れ検査は、第５変形例におけるアノード入口弁３ａの漏れ検査後に実行されるよう構成されているが、第４変形例における第２流路に設けられた開閉弁の固着検査後の実行するよう構成されても構わない。また、本変形例における第２流路の漏れ検査後に、第５変形例におけるアノード入口弁３ａの漏れ検査を実行するよう構成されていても構わない。
　［第７変形例］
　第１実施形態およびその変形例の燃料電池システムにおいては、図２（ｂ）～（ｄ）および図３（ａ）～（ｃ）に基づき説明した検査のうち、相対的に小さな漏れを検査する第２漏れ検査において漏れ異常が検知された場合、複数回異常検知を実行することがより好ましい。これは、小さな漏れを対象とする漏れ検査では誤判断が生じる可能性が相対的に高いからである。従って、複数回異常が検知されて初めて異常を確定し、異常停止するよう構成する形態を採用することが好ましい。
　（第２実施形態）
　第２実施形態の燃料電池システムについて詳細に説明する。
［構成］
　図４は、本発明の第２実施形態にかかる燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の燃料電池システム２００は、第１実施形態の燃料電池システム１００において、原料ガス分岐路１６ｂと、原料ガス供給弁２１ｂと、アノード入口弁３ａと、バイパス流路２７と、バイパス弁２８と、バーナ前弁２９とを削除した形態である。よって、燃料電池システム２００と燃料電池システム１００との間で共通する構成要素は、同一の符号および名称を付して詳細な説明を省略する。
　［動作］
　次に、本実施形態の燃料電池システムの特徴である固着検査に関する一連の動作について説明する。
　図５は、本発明の第２実施形態にかかる燃料電池システムの固着検査に関する動作フローの一例を示すフローチャートである。
　まず、制御器１３より固着検査の開始指令が出力されると（スタート）、原料ガス元弁１７ａおよび原料ガス元弁１７ｂとは閉止されており、制御器１３は、アノード出口弁３ｂおよび原料ガス供給弁２１ａを開放し、脱臭器２０より下流の可燃性ガス流路を大気開放させる（ステップＳ１２０１）。
　その後、アノード出口弁３ｂおよび原料ガス供給弁２１ａを閉止し（ステップＳ１２０２）、原料ガス元弁１７ａおよび原料ガス元弁１７ｂを開放する（ステップＳ１２０３）。
　その後、原料ガス供給弁２１ａを開放し（ステップＳ１２０４）、可燃性ガス流路に原料ガスを供給し、圧力検知器７により原料ガス供給路１６ａ内の圧力値Ｐ１を検知する。
　Ｐ１が第１圧力閾値Ｐｔｈ１以上になると（ステップＳ１２０５でＹｅｓ）、可燃性ガス流路に正常に原料ガスが圧入されたと判断し、原料ガス元弁１７ａおよび原料ガス元弁１７ｂを閉止し（ステップＳ１２０６）、閉止されている最下流の開閉弁（アノード出口弁３ｂ）よりも上流の可燃性ガス流路内に原料ガスが封入される。ステップＳ１２０５でＹｅｓと判定された時点で圧力検知器７により検知された圧力値Ｐ１を、制御器１３に内蔵される記憶部（図示せず）に保持する（ステップＳ１２０７）。
　その後、アノード出口弁３ｂを開放し（ステップＳ１２０８）、可燃性ガス流路を大気開放させる。そして、第１所定時間（例えば、３０秒後）経過後の原料ガス供給路１６ａ内の圧力値Ｐ２を圧力検知器７により取得し（ステップＳ１２０９）、圧力値Ｐ１との差（Ｐ１―Ｐ２）が第２圧力閾値Ｐｔｈ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２１０）。圧力差（Ｐ１―Ｐ２）が第２圧力閾値Ｐｔｈ２未満である場合（ステップＳ１２１０でＮｏ）は、原料ガスが可燃性ガス流路を通って排出されない状態にあり、可燃性ガス流路に設けられた開閉弁（本実施形態ではアノード出口弁３ｂまたは原料ガス供給弁２１ａ）のいずれかが閉固着した状態にあると推定される。そこで、可燃性ガス流路に設けられた開閉弁の固着異常であるとして、固着異常を報知し、燃料電池システムを異常停止する（ステップＳ１２１１）。また、制御器１３は、その後の水素生成器３２への補圧動作を禁止して（ステップＳ１２１２）、可燃性ガス流路の固着検査動作を終了する（エンド）。
　上記差分（Ｐ１―Ｐ２）が第２圧力閾値Ｐｔｈ２以上の場合（ステップＳ１２１０でＹｅｓ）は、ステップＳ１２０３～Ｓ１２０６により可燃性ガス流路内に封入された原料ガスが大気に排出されたことを意味し、可燃性ガス流路に設けられた開閉弁のいずれも開放されたと推定される。そこで、固着異常はないとして、固着検査動作を終了する（エンド）。
　なお、本実施の形態の燃料電池システムの上記固着検査も、実施の形態１と同様に燃料電池システムの発電停止時及び起動時の少なくともいずれか一方において実行されるのが好ましい。また、上記固着検査は、改質器に原料ガスを供給して実行されるので、発電停止時及び起動時の少なくともいずれか一方において、改質器の温度が原料ガスの炭素析出を生じない温度において実行されるのが特に好ましい。
　［変形例］
　第２実施形態においても、第１実施形態と同様の変形例が可能である。具体的には、固着検査動作を終了後、最下流の開閉弁（アノード出口弁３ｂ）よりも上流の可燃性ガス流路の漏れ検査を行ってもよいし、原料ガス供給弁２１ａの漏れ検査を行ってもよい。
［第１実施形態、第２実施形態、及び各形態の変形例に対する変形例］
　第１実施形態、第２実施形態およびそれぞれの形態に関する変形例の燃料電池システムにおいては、図２（ａ）～（ｄ）、図３（ａ）～（ｃ）、図５に基づき説明した脱臭器２０よりも下流であり、かつ改質器を経由する可燃性ガス流路に設けられた開閉弁の固着検査、前記開閉弁の漏れ検査、及び可燃性ガス流路の漏れ検査の少なくともいずれか一つの検査において、換気器１１及び空気供給器３１の少なくともいずれか一方を動作させることが好ましい。
　これは、上記検査において、ガス流路の外部もしくは燃焼器に可燃性ガスが排出される可能性があるからである。換気器１１または空気供給器３１により希釈動作を実行していれば、可燃性ガスが希釈されて排出されるため、安全性が向上する。
　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施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。
　本発明にかかる燃料電池システムは、検査ガス供給設備を別途設けることなく脱臭器よりも下流であり、かつ改質器を経由する可燃性ガス流路に設けられた開閉弁の閉固着を検査することが可能な燃料電池システム等として有用である。
　１　燃料電池
　２　燃料ガス流路
　３ａ　アノード入口弁
　３ｂ　アノード出口弁
　５　燃料ガス供給源
　６ａ、６ｂ　燃料ガス供給弁
　７　圧力検知器
　８　酸化剤ガス流路
　１０　酸化剤ガス供給器
　１１　換気器
　１２　筐体
　１３　制御器
　１６ａ　原料ガス供給路
　１６ｂ　原料ガス分岐路
　１７ａ、１７ｂ　原料ガス元弁
　１８　原料ガス供給器
　２０　脱臭器
　２１ａ、２１ｂ　原料ガス供給弁
　２２　水供給路
　２３　水タンク
　２４　水ポンプ
　２５　浄化器
　２６　水供給弁
　２７　バイパス流路
　２８　バイパス弁
　２９　バーナ前弁
　３０　燃焼器
　３１　空気供給器
　３２　水素生成器
　３２ａ　改質器
　３２ｂ　蒸発器
　３３　排水素ガス流路
　１００　燃料電池システム

Claims (11)

  1. 　原料ガスに含まれる臭気成分を除去する脱臭器と、
    　前記脱臭器を通過した原料ガスを用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、
    　前記改質器から排出される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、
    　前記脱臭器よりも下流であり、かつ前記改質器を経由する可燃性ガス流路に設けられた開閉弁と、
    　前記原料ガスを前記可燃性ガス流路に供給することで前記開閉弁の固着検査を実行するように構成された固着検査器とを備える、
    　燃料電池システム。
  2. 　少なくとも前記脱臭器と前記燃料電池と前記可燃性ガス流路とを内部に含む筐体と、
    　前記筐体の内部を換気する換気器とを備え、
    　前記固着検査器は、前記固着検査時に前記換気器を動作させて前記筐体の内部を換気するように構成されている、
    　請求項１に記載の燃料電池システム。
  3. 　前記可燃性ガス流路に接続され、前記改質器を加熱する燃焼器と、
    　前記燃焼器に空気を供給する燃焼ファンとを備え、
    　前記固着検査器は、前記固着検査時に前記燃焼ファンを動作させるように構成されている、
    　請求項１または２に記載の燃料電池システム。
  4. 　前記固着検査器が固着検査を実行した後に前記可燃性ガス流路の漏れ検査を実行するように構成された漏れ検査器を備える、
    　請求項１～３のいずれかに記載の燃料電池システム。
  5. 　前記固着検査および前記漏れ検査の少なくとも一方で異常が検知された場合に前記改質器への補圧動作を禁止する補圧動作禁止器を備える、
    　請求項４に記載の燃料電池システム。
  6. 　前記固着検査で異常が検知された場合に前記改質器への補圧動作を禁止する補圧動作禁止器を備える、請求項１～３のいずれかに記載の燃料電池システム。
  7. 　前記可燃性ガス流路は開閉弁を開放することで大気と連通するように構成され、
    　前記固着検査器は、前記開閉弁を開放することで前記可燃性ガス流路を大気と連通させた後に前記固着検査を実行するように構成されている、
    　請求項１～６のいずれかに記載の燃料電池システム。
  8. 　前記固着検査器は、前記可燃性ガス流路を大気と連通させた後に全ての前記開閉弁を閉止し、その後、前記原料ガスを前記可燃性ガス流路に供給しながら前記開閉弁を上流から順次に開放し、最も下流にある開閉弁を開放する前と後の圧力差に基づいて固着検査を実行するように構成されている、
    　請求項７に記載の燃料電池システム。
  9. 　前記開閉弁として前記改質器よりも上流に設けられた第１開閉弁と、前記改質器よりも下流に設けられた第２開閉弁とを備え、
    　前記固着検査器は、前記可燃性ガス流路を大気と連通させる際に、前記第２開閉弁を前記第１開閉弁よりも先に開放するように構成されている、
    　請求項７に記載の燃料電池システム。
  10. 　前記可燃性ガス流路に接続され、前記改質器を加熱する燃焼器と、
    　前記可燃性ガス流路として、前記改質器を経由し、かつ前記燃料電池をバイパスして前記燃焼器に至る第１流路と、前記改質器及び前記燃料電池を経由して前記燃焼器に至る第２流路とを備え、
    　前記固着検査器は、前記第１流路に設けられた前記開閉弁の固着検査を実行した後、前記第２流路に設けられた前記開閉弁の固着検査を実行するように構成されている、
    　請求項１～９のいずれかに記載の燃料電池システム。
  11. 　原料ガスに含まれる臭気成分を除去する脱臭器と、
    　前記脱臭器を通過した原料ガスを用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、
    　前記改質器から排出される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、
    　前記脱臭器よりも下流であり、かつ前記改質器を経由する可燃性ガス流路に設けられた開閉弁と、を備える燃料電池システムの運転方法であって、
    　前記原料ガスを前記可燃性ガス流路に供給することで前記開閉弁の固着検査を実行する、
    　燃料電池システムの運転方法。
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