(57)【要約】  本発明の燃料電池システムは、燃料電池（１）と、補機と、燃料電池システムの運転状態を検知するセンサと、補機の異常を検出する補機異常検出手段（４４）と、燃料電池システムの運転状態の異常を検出するセンサ異常検出手段（４５）と、制御器（４７）と、を備え、前記制御器は、前記燃料電池システムの通常運転の際に、補機異常検出手段（４４）が異常を検出し、かつ、センサ異常検出手段（４５）が異常を検出しない場合、及び、補機異常検出手段（４４）が異常を検出せず、かつ、センサ異常検出手段（４５）が異常を検出しない場合は、燃料電池システムの運転を継続し、補機異常検出手段（４４）が異常を検出し、かつ、センサ異常検出手段（４５）が異常を検出した場合、及び、補機異常検出手段（４４）が異常を検出せず、かつ、センサ異常検出手段（４５）が異常を検出した場合に、燃料電池システムの運転を停止するよう制御する。
2012132410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行なう燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの運転に関連する流体を制御するアクチュエータ及びヒータのうちの少なくともいずれか一方の機器である補機と、
前記燃料電池システムの運転状態を検知するセンサと、
前記補機の異常を検出する補機異常検出手段と、
前記センサの出力値により前記燃料電池システムにおける運転状態の異常を検出するセンサ異常検出手段と、
前記燃料電池システムの運転を制御する制御器と、を備え、
前記制御器は、
前記燃料電池システムの通常運転の際に、
前記補機異常検出手段が異常を検出し、かつ、前記センサ異常検出手段が異常を検出しない場合、及び、前記補機異常検出手段が異常を検出せず、かつ、前記センサ異常検出手段が異常を検出しない場合は、前記燃料電池システムの運転を継続し、
前記補機異常検出手段が異常を検出し、かつ、前記センサ異常検出手段が異常を検出した場合、及び、前記補機異常検出手段が異常を検出せず、かつ、前記センサ異常検出手段が異常を検出した場合に、前記燃料電池システムの運転を停止するよう制御する、燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池システムにおける運転状態を表示する表示器と、
前記補機異常検出手段と前記センサ異常検出手段の両方が異常を検出したときに前記補機の異常と前記運転状態の異常の関連を判断する関連判断手段と、をさらに備え、
前記制御器は、
前記補機異常検出手段と前記センサ異常検出手段の両方が異常を検出し前記燃料電池システムの運転を停止する場合に、
前記関連判断手段が両方の異常が関連ありと判断した場合は前記表示器に前記補機及び前記センサの両方の異常状態を示す表示を前記表示器に表示させ、
前記関連判断手段が両方の異常が関連なしと判断した場合は前記表示器に前記センサのみの異常を示す表示を前記表示器に表示させる、請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御器は、
前記補機異常検出手段が検出した前記補機の異常を示す第１表示記号と、
前記センサ異常検出手段が検出した前記燃料電池システムの運転状態の異常を示す第２表示記号と、を記憶しており、
前記表示器に前記補機及び前記センサの両方の異常状態を示す表示は、前記第１表示記号と前記第２表示記号の両方である、請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御器は、
前記燃料電池システムの試運転の際に、
前記補機異常検出手段が異常を検出せず、かつ、前記センサ異常検出手段が異常を検出しない場合は、前記燃料電池システムの運転を継続し、
前記補機異常検出手段が異常を検出した場合、及び、前記センサ異常検出手段が異常を検出した場合のうちの少なくとも一方の場合は、前記燃料電池システムの運転を停止するよう制御する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行なう燃料電池を備える燃料電池システムの運転方法であって、
前記燃料電池システムの運転に関連する流体を制御するアクチュエータ及びヒータのうちの少なくともいずれか一方の機器である補機に異常が発生しているか否かを検出するステップ（Ａ）と、
前記燃料電池システムでの運転状態を検知するセンサの出力値により前記燃料電池システムにおける運転状態に異常が発生しているか否かを検出するステップ（Ｂ）と、
前記燃料電池システムの通常運転を行っている際に、前記ステップ（Ａ）で異常を検出し、かつ、前記ステップ（Ｂ）で異常を検出しない場合、及び、前記ステップ（Ａ）で異常を検出せず、かつ、前記ステップ（Ｂ）で異常を検出しない場合は、前記燃料電池システムの運転を継続するステップ（Ｃ）と、
前記燃料電池システムの通常運転を行っている際に、前記ステップ（Ａ）で異常を検出し、かつ、前記ステップ（Ｂ）で異常を検出した場合、及び、前記ステップ（Ａ）で異常を検出せず、かつ、前記ステップ（Ｂ）で異常を検出した場合に、前記燃料電池システムの運転を停止するステップ（Ｄ）と、を備える、燃料電池システムの運転方法。
【請求項６】
前記ステップ（Ａ）と前記ステップ（Ｂ）の両方で異常を検出したときに前記補機の異常と前記運転状態の異常の関連を判断するステップ（Ｅ）と、
前記ステップ（Ｅ）で両方の異常が関連ありと判断した場合は、前記補機及び前記センサの両方の異常状態を示す表示を表示器が表示するステップ（Ｆ）と、
前記ステップ（Ｅ）で両方の異常が関連なしと判断した場合は、前記センサのみの異常を示す表示を前記表示器が表示するステップ（Ｇ）と、をさらに備える、請求項５記載の燃料電池システムの運転方法。
【請求項７】
前記表示器に前記補機及び前記センサの両方の異常状態を示す表示は、前記補機異常検出手段が検出した前記補機の異常を示す第１の表示記号と前記センサ異常検出手段が検出した前記燃料電池システムの運転状態の異常を示す第２の表示記号の両方である、請求項６記載の燃料電池システムの運転方法。
【請求項８】
前記燃料電池システムの試運転の際に、前記ステップ（Ａ）で異常を検出せず、かつ、前記ステップ（Ｂ）で異常を検出しない場合は、前記燃料電池システムの運転を継続するステップ（Ｈ）と、
前記燃料電池システムの試運転の際に、前記ステップ（Ａ）で異常を検出した場合、及び、前記ステップ（Ｂ）で異常を検出した場合のうちの少なくとも一方の場合に、前記燃料電池システムの運転を停止するステップ（Ｉ）と、をさらに備える、請求項５〜７のいずれか１項に記載の燃料電池システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池、補機、及びセンサを有する燃料電池システム及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池を用いた家庭用の発電システムである燃料電池システムに対して、幅広い需要が見込まれている。また、家庭用燃料電池システムの実用化と普及のために様々な技術開発が行われている。【０００３】
燃料電池システムには数多くの弁、ファン、ポンプ及びヒータ等の補機や、流量センサ、温度センサ又は水位センサ等のセンサが用いられており、これらの補機やセンサを用いて燃料電池システムが正常に動作しているかを検知し、異常があれば燃料電池システムの運転を停止又は起動を禁止する構成が採用されている。【０００４】
例えば、下記特許文献１に記載の燃料電池システムのように、燃料電池システムの圧力センサにより圧力値が正常であるかを判定し、水素ポンプの回転数が正常であるかを判定し、これらの判定において、一つでも異常があれば燃料電池システムの起動を禁止する技術が知られている（例えば、特許文献１の図３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２０４９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術では、圧力センサの圧力値、及び、水素ポンプの回転数のうちの一つでも異常があれば燃料電池システムの起動を禁止するため、起動の禁止が過剰に起こるおそれがあり、燃料電池システムの運転時間をより長くし、効率的に運転するという観点から未だ改善の余地があった。すなわち、上記従来技術では、例えば、ノイズや風やゴミなどの外乱によってポンプ等の補機が一時的に異常となり、その後正常に動作する状態に戻るような場合であっても、燃料電池システムの起動を禁止するため、過剰な頻度で起動の禁止が起こるおそれがあった。【０００７】
そこで本発明は、上記従来技術の課題を鑑みてなされたものであり、補機の異常により燃料電池システムの運転を停止する頻度を低下させ、運転を継続させることにより、燃料電池システムの使用者の利便性を向上させることができる、燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述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、燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行なう燃料電池を備える燃料電池システムであって、前記燃料電池システムの運転に関連する流体を制御するアクチュエータ及びヒータのうちの少なくともいずれか一方の機器である補機と、前記燃料電池システムの運転状態を検知するセンサと、前記補機の異常を検出する補機異常検出手段と、前記センサの出力値により前記燃料電池システムにおける運転状態の異常を検出するセンサ異常検出手段と、前記燃料電池システムの運転を制御する制御器と、を備え、前記制御器は、前記燃料電池システムの通常運転の際に、前記補機異常検出手段が異常を検出し、かつ、前記センサ異常検出手段が異常を検出しない場合、及び、前記補機異常検出手段が異常を検出せず、かつ、前記センサ異常検出手段が異常を検出しない場合は、前記燃料電池システムの運転を継続し、前記補機異常検出手段が異常を検出し、かつ、前記センサ異常検出手段が異常を検出した場合、及び、前記補機異常検出手段が異常を検出せず、かつ、前記センサ異常検出手段が異常を検出した場合に、前記燃料電池システムの運転を停止するよう制御する。【０００９】
これによって、センサ異常検出手段が異常を検出した場合は、補機異常検出手段での異常検出の有無に関係なく燃料電池システムの運転を停止させ、センサ異常検出手段が異常を検出していない場合は、前記補機異常検出手段での異常検出の有無に関係なく燃料電池システムの運転を継続させる。補機の異常を検出した場合であっても、燃料電池システムの運転を継続するため、過剰な頻度で運転を停止することを抑制でき、燃料電池システムの運転を継続する時間をより長くすることができる。【００１０】
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。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の燃料電池システム及びその運転方法によれば、例えば、ノイズ、風、又はゴミ等の外乱による一時的な補機の異常を検出した場合においても、センサの出力値により運転状態の異常を検出するまでは燃料電池システムの運転を継続させる。このため、補機の異常により運転を停止する頻度を低下させ、運転を継続する時間をより長くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の本実施の形態１に係る燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本実施の形態１に係る燃料電池システムの異常検知動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】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概略構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、本実施の形態２に係る燃料電池システムの異常検知動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、図４に示すフローチャートのステップＳ１０６Ａ（関連判断手段での判断及び表示器での表示）をより詳細に示すフローチャートである。
【図６】図６は、補機異常検出手段が検出した補機の異常とセンサ異常検出手段が検出した燃料電池システム運転状態の異常との関連を判断するためのテーブルである。
【図７】図７は、本実施の形態３に係る燃料電池システムの異常検知動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する場合がある。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
【００１４】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムは、燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行なう燃料電池を備える燃料電池システムであって、燃料電池システムの運転に関連する流体を制御するアクチュエータ及びヒータのうちの少なくともいずれか一方の機器である補機と、燃料電池システムの運転状態を検知するセンサと、補機の異常を検出する補機異常検出手段と、センサの出力値により燃料電池システムにおける運転状態の異常を検出するセンサ異常検出手段と、燃料電池システムの運転を制御する制御器と、を備え、制御器が、燃料電池システムの通常運転の際に、補機異常検出手段が異常を検出し、かつ、センサ異常検出手段が異常を検出しない場合、及び、補機異常検出手段が異常を検出せず、かつ、センサ異常検出手段が異常を検出しない場合は、燃料電池システムの運転を継続し、補機異常検出手段が異常を検出し、かつ、センサ異常検出手段が異常を検出した場合、及び、補機異常検出手段が異常を検出せず、かつ、センサ異常検出手段が異常を検出した場合に、燃料電池システムの運転を停止するよう制御する態様を例示するものである。
【００１５】
ここで、「燃料電池システムでの運転状態を検知するセンサ」は、燃料電池システム内を流れる流体の流量を検知する流量センサ、温度を検知する温度センサ、圧力を検知する圧力センサ、水位を検知する水位センサ、バーナでの燃焼状態を検知する火炎センサのうちの少なくともいずれか１つのセンサである。
【００１６】
また、補機異常検出手段は、制御器に含まれていても、制御器とは別途設けられていてもよいが、異常を検出した場合に、制御器へ異常を検出した旨の信号を送るように構成されている。さらに、センサ異常検出手段は、制御器に含まれていても、制御器とは別途設けられていてもよいが、異常を検出した場合に、制御器へ異常を検出した旨の信号を送るように構成されている。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの一例について、図を参照しながら説明する。
【００１８】
［燃料電池システムの構成］
図１は、本発明の本実施の形態１に係る燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００は、燃料電池１、燃料電池システム１００の運転に関連する流体を制御するアクチュエータ及びヒータのうちの少なくともいずれか一方の機器である補機と、燃料電池システム１００の運転状態を検知するセンサと、補機の異常を検出する補機異常検出手段４４と、センサの出力値により燃料電池システム１００における運転状態の異常を検出するセンサ異常検出手段４５と、燃料電池システム１００の運転を制御する制御器４７と、を備えている。制御器４７は、燃料電池システム１００の通常運転の際に、補機異常検出手段４４が異常を検出し、かつ、センサ異常検出手段４５が異常を検出しない場合、及び、補機異常検出手段４４が異常を検出せず、かつ、センサ異常検出手段４５が異常を検出しない場合は、燃料電池システム１００の運転を継続し、補機異常検出手段４４が異常を検出し、かつ、センサ異常検出手段４５が異常を検出した場合、及び、補機異常検出手段４４が異常を検出せず、かつ、センサ異常検出手段４５が異常を検出した場合に、燃料電池システム１００の運転を停止するように構成されている。
【００２０】
燃料電池システム１００の運転に関連する流体を制御するアクチュエータとしては、燃焼ファン２１等のファン類、又は冷却水ポンプ３７等のポンプが例示される。また、ヒータとしては、燃料電池システム１００の起動時に、通電されることにより、水素生成器２を加熱するヒータ１６、冷却水を加熱するヒータ（図示せず）、又は冷却水と熱交換する温水を加熱するヒータ（図示せず）等が例示される。
【００２１】
また、燃料電池システム１００での運転状態を検知するセンサとしては、燃焼空気流量計２２等の流量センサ、第１温度検知器３等の温度センサ、燃料ガス流路２４の開閉弁２５よりも下流側の流路等の圧力を検知する圧力センサ（図示せず）、冷却水を貯える冷却水タンク（図示せず）等のタンク内の水位を検知する水位センサ（図示せず）、及び火炎検知器１９が例示される。
【００２２】
水素生成器２は、改質器、変成器、及び選択酸化器（いずれも図示せず）を備えている。また、水素生成器２には、バーナ１７が設けられていて、後述する残余燃料ガス流路２６、燃焼空気流路２０、及び燃焼排ガス排出流路２３が接続されている。
【００２３】
バーナ１７は、点火器１８及び火炎検知器１９を有している。点火器１８は、バーナ１７に供給された燃焼用燃料と燃料用空気の点火動作を行うように構成されている。また、火炎検知器１９は、バーナ１７で燃焼により生じる火炎を検知し、火炎を検知したことを制御器４７に出力するように構成されている。火炎検知器１９としては、フレームロッド又は熱電対を用いてもよく、フレームロッドと熱電対を併用してもよい。
【００２４】
燃焼空気流路２０には、燃焼ファン２１及び燃焼空気流量計２２が設けられている。燃焼ファン２１は、シロッコファン等のファン類を用いることができ、バーナ１７に燃焼空気流路２０を介して、燃焼用空気を供給するように構成されている。燃焼空気流量計２２は、燃焼空気流路２０を通流する燃焼用空気の流量を検知し、検知した燃焼用空気の流量を制御器４７に出力するように構成されている。
【００２５】
バーナ１７には、残余燃料ガス流路２６から燃料電池１で使用されなかった燃料ガス（以下、残余燃料ガスという）又は原料が、燃焼用燃料として供給される。そして、バーナ１７では、燃焼用燃料と燃焼用空気が燃焼されて、燃焼排ガスが生成される。生成された燃焼排ガスは、水素生成器２の改質器等を加熱した後、燃焼排ガス排出流路２３から燃料電池システム１００外に排出される。
【００２６】
また、水素生成器２には、第１温度検知器３及びヒータ１６が設けられている。第１温度検知器３は、後述する水素生成器２の改質器等に設けられている触媒の温度を検知し、検知した温度を制御器４７に出力するように構成されている。ヒータ１６は、シーズヒータ等の電気ヒータであり、燃料電池システム１００の起動時に水素生成器２を加熱するように構成されている。
【００２７】
水素生成器２の改質器には、原料流路４の下流端が接続されていて、原料流路４の上流端は、原料供給源（例えば、天然ガスインフラ、又はＬＰＧボンベ等）に接続されている。原料流路４の途中には、開閉弁６、原料ポンプ５、原料流量計８、及び開閉弁７が、この順で設けられている。
【００２８】
原料ポンプ５は、昇圧ポンプ等の各種のポンプを用いることができ、水素生成器２の改質器に原料供給源から原料を供給するように構成されている。原料供給源としては原料を充填したボンベ、ガスインフララインを用いることができる。また、原料としては、例えば、メタン、エタン、プロパン等の炭化水素といった、少なくとも炭素及び水素を構成元素とする有機化合物を含むものを使用することができる。また、前述の有機化合物の混合ガスである天然ガス、ＬＰガスから付臭成分を除去したものを使用することもできる
開閉弁６及び開閉弁７は、電磁弁等の各種の弁を用いることができ、原料流路４内の原料の通流／遮断するように構成されている。また、原料流量計８は、原料流路４を通流する原料の流量を検知し、検知した原料の流量を制御器４７に出力するように構成されている。
【００２９】
また、水素生成器２の改質器には、改質水流路９の上流端が接続されていて、改質水流路９の下流端は、水供給源に接続されている。水供給源としては、イオン交換樹脂等により、水道等の外部からの供給水又は燃料電池システム内部で生成した水を回収した回収水から水質浄化された水を生成する、浄化器を用いることができる。
【００３０】
改質水流路９の途中には、改質水ポンプ１０及び開閉弁１１が設けられている。改質水ポンプ１０は、水素生成器２の改質器に水供給源から改質用の水を供給するように構成されている。開閉弁１１は、電磁弁等の各種の弁を用いることができ、改質水流路９内の水の通流／遮断するように構成されている。
【００３１】
水素生成器２の改質器は、改質触媒を有している。そして、水素生成器２の改質器では、原料供給源から供給された原料と、水供給源から供給された改質用の水との改質反応により、水素含有ガス（改質ガス）が生成される。生成された改質ガスは、変成器に供給される。
【００３２】
水素生成器２の変成器は、変成触媒を有している。変成器では、改質器から供給された改質ガス中の一酸化炭素を変成反応により、除去する。そして、一酸化炭素が除去された改質ガスは、選択酸化器に供給される。
【００３３】
水素生成器２の選択酸化器は、選択酸化触媒を有していて、選択酸化器には、選択酸化空気流路１２が接続されている。選択酸化空気流路１２の途中には、空気ポンプ１３、選択酸化空気流量計１５、及び開閉弁１４がこの順で設けられている。空気ポンプ１３は、選択酸化空気流路１２を介して、水素生成器２の選択酸化器に選択酸化用の酸素（空気）を供給するように構成されている。空気ポンプ１３としては、シロッコファン等のファン類を使用してもよい。選択酸化空気流量計１５は、選択酸化空気流路１２を通流する空気の流量を検知して、検知した空気の流量を制御器４７に出力するように構成されている。開閉弁１４は、電磁弁等の各種の弁を用いることができ、選択酸化空気流路１２内の空気の通流／遮断するように構成されている。
【００３４】
そして、水素生成器２の選択酸化器では、変成器から供給された改質ガス中に残存する一酸化炭素を選択酸化反応により、除去する。そして、一酸化炭素をさらに除去された改質ガスは、燃料ガス（還元剤ガス）として、燃料ガス流路２４を介して、燃料電池１のアノード流路１Ａに供給される。
【００３５】
燃料ガス流路２４の途中には、燃料ガスバイパス流路２８の上流端が接続されている。燃料ガスバイパス流路２８の下流端は、残余燃料ガス流路２６の途中に接続されている。燃料ガスバイパス流路２８は、水素生成器２で生成された燃料ガス、又は燃料電池システム１００の起動時に十分に一酸化炭素が低減されていない燃料ガスを、燃料電池１をバイパスさせて、バーナ１７に供給するための流路である。
【００３６】
燃料ガスバイパス流路２８の途中には、開閉弁２９が設けられている。開閉弁２９は、電磁弁等の各種の弁を用いることができ、燃料ガスバイパス流路２８内の燃料ガス等のガスの通流／遮断するように構成されている。
【００３７】
また、燃料ガス流路２４における燃料ガスバイパス流路２８の接続部より下流側の流路には、開閉弁２５が設けられている。開閉弁２５は、電磁弁等の各種の弁を用いることができ、燃料ガス流路２４内の燃料ガス等のガスの通流／遮断するように構成されている。
【００３８】
残余燃料ガス流路２６は、燃料電池１のアノード流路１Ａとバーナ１７を接続し、燃料電池１で使用されなった燃料ガスをバーナ１７に供給するための流路である。残余燃料ガス流路２６における燃料ガスバイパス流路２８の接続部より上流側の流路には、開閉弁２７が設けられている。開閉弁２７は、電磁弁等の各種の弁を用いることができ、残余燃料ガス流路２６内の残余燃料ガス等のガスの通流／遮断するように構成されている。
【００３９】
燃料電池１のカソード流路１Ｂには、空気流路３１を介して、ブロワ３０が接続されている。ブロワ３０は、ブロワ又はシロッコファン等のファン類を用いることができ、カソード流路１Ｂに酸化剤ガス（空気）を供給するように構成されている。
【００４０】
空気流路３１の途中には、開閉弁３２及び空気流量計３５設けられている。開閉弁３２は、電磁弁等の各種の弁を用いることができ、空気流路３１内の酸化剤ガスの通流／遮断するように構成されている。空気流量計３５は、空気流路３１を通流する酸化剤ガスの流量を検知し、検知した酸化剤ガスの流量を制御器４７に出力するように構成されている。
【００４１】
燃料電池１のカソード流路１Ｂの下流端には、残余空気流路３３が接続されている。残余空気流路３３は、燃料電池１で使用されなかった酸化剤ガス（以下、残余酸化剤ガスという）を燃料電池システム１００外に排出するための流路である。残余空気流路３３の途中には、開閉弁３４が設けられている。開閉弁３４は、電磁弁等の各種の弁を用いることができ、残余空気流路３３内の残余酸化剤ガス等のガスの通流／遮断するように構成されている。
【００４２】
燃料電池１は、アノードとカソードを有していて（いずれも図示せず）、アノードには、アノード流路１Ａから燃料ガスが供給され、カソードには、カソード流路１Ｂから酸化剤ガスが供給される。そして、燃料電池１では、アノードに供給された燃料ガスと、カソードに供給された酸化剤ガスと、が、電気化学的に反応して、電気と熱が発生する。燃料電池１で発電した電力は、電力変換装置（図示せず）により、直流電力から交流電力に変換及び電圧調整が行われ、電灯や各種電気機器等の電力負荷に供給される。
【００４３】
なお、燃料電池１としては、例えば、固体高分子形燃料電池、リン酸形燃料電池、固体酸化物形燃料電池等の各種の燃料電池を用いることができる。また、燃料電池１の構成は、一般的な燃料電池と同様に構成されているため、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
また、燃料電池１には、発生した熱を回収し、燃料電池１を冷却するための冷却水が通流する冷却水経路１Ｃが設けられている。冷却水経路１Ｃには、冷却水流路３６が接続されている。冷却水流路３６は、熱交換器４０の一次流路に接続されている。冷却水流路３６の途中には、冷却水ポンプ３７が設けられている。冷却水ポンプ３７は、冷却水経路１Ｃ、冷却水流路３６、及び熱交換器４０の一次流路内の冷却水を循環させるように構成されている。
【００４５】
また、冷却水流路３６の途中には、燃料電池１に供給される冷却水の温度を検知するための第２温度検知器３８と、燃料電池１から排出される冷却水の温度を検知するための第３温度検知器３９と、が設けられている。第２温度検知器３８及び第３温度検知器３９は、検知した冷却水の温度を制御器４７に出力するように構成されている。
【００４６】
熱交換器４０の二次流路には、排熱回収水流路４１が接続されている。そして、熱交換器４０では、燃料電池１で発生した熱を回収した高温の冷却水と、排熱回収水流路４１を通流する温水との間で熱交換が行われる。高温の冷却水は、熱交換器４０で冷却され、再び冷却水経路１Ｃに供給される。
【００４７】
排熱回収水流路４１の途中には、温水ポンプ４２が設けられている。温水ポンプ４２は、排熱回収水流路４１内の温水を通流させるように構成されている。また、排熱回収水流路４１の途中には、熱交換器４０で熱交換した（加熱された）温水の温度を検知するための第４温度検知器４３が設けられている。第４温度検知器４３は、検知した温度を制御器４７に出力するように構成されている。
【００４８】
なお、熱交換器４０を介して、冷却水との熱交換をすることにより、熱を回収した温水は、貯湯タンク（図示せず）等に貯えてもよい。このような構成とすることにより、貯湯タンクから、必要に応じて温水として利用することができる。
【００４９】
制御器４７は、補機異常検出手段４４及びセンサ異常検出手段４５を備えている。また、制御器４７は、燃料電池システム１００を構成する各機器を制御する機器であれば、どのような形態であってもよい。制御器４７は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等に例示される演算処理部と、各制御動作を実行するためのプログラムを格納した、メモリ等から構成される記憶部と、時計部と、を備えている。
【００５０】
そして、制御器４７は、演算処理部が、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、これを実行することにより、燃料電池システム１００に関する各種の制御を行う。また、制御器４７が、記憶部に格納された所定のプログラムを実行することにより、補機異常検出手段４４及びセンサ異常検出手段４５が実現される。
【００５１】
具体的には、制御器４７（補機異常検出手段４４）には、燃焼ファン２１、冷却水ポンプ３７、及び温水ポンプ４２等から発信される各々の回転数信号が入力され、各アクチュエータが異常でないか否かを監視している。また、制御器４７（補機異常検出手段４４）は、ヒータ１６への通電時に、図示していないヒータ制御基板からフィードバックされるフィードバックパルスが入力され、ヒータ１６が異常でないか否かを監視している。さらに、制御器４７（センサ異常検出手段４５）は、火炎検知器１９、燃焼空気流量計２２、及び第１温度検知器３等の各センサからの出力信号が入力され、燃料電池システム１００における運転状態が異常でないか否かを監視している。
【００５２】
なお、制御器４７は、単独の制御器で構成される形態だけでなく、複数の制御器が協働して燃料電池システム１００の制御を実行する制御器群で構成される形態であっても構わない。また、制御器４７は、マイクロコントロールで構成されていてもよく、ＭＰＵ、ＰＬＣ(Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ)、論理回路等によって構成されていてもよい。
【００５３】
なお、本実施の形態１では、水素生成器２が変成器及び選択酸化器を備える形態を採用したが、これに限定されず、水素生成器２が変成器及び選択酸化器の少なくとも一方を備えない形態を採用してもよい。
【００５４】
［燃料電池システムの動作］
次に、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の動作について、図２を参照しながら説明する。なお、燃料電池システム１００の起動、発電、及び停止動作と、燃料電池システム１００の待機時の諸動作は、一般的な燃料電池システムの動作と同様に行われるので、その説明は省略する。
【００５５】
図２は、本実施の形態１に係る燃料電池システムの異常検知動作の一例を示すフローチャートである。なお、以下の動作は、燃料電池システム１００の起動動作（起動工程）及び発電動作（発電工程）時に実行される。
【００５６】
図２に示すように、まず、制御器４７（補機異常検出手段４４）は、補機から出力値を取得する（ステップＳ１０１）。具体的には、例えば、制御器４７（補機異常検出手段４４）は、燃焼ファン２１が作動中である場合、燃焼ファン２１から発信される回転数信号を取得する。ついで、制御器４７（センサ異常検出手段４５）は、センサから該センサが検知した検知値を取得する（ステップＳ１０２）。具体的には、例えば、制御器４７（センサ異常検出手段４５）は、燃焼空気流量計２２から該燃焼空気流量計２２が検知した燃焼用空気の流量を取得する。また、例えば、制御器４７（センサ異常検出手段４５）は、火炎検知器１９からバーナ１７の燃焼状態を取得する。
【００５７】
次に、制御器４７（補機異常検出手段４４）は、ステップＳ１０１で取得した補機の出力値が異常であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。制御器４７（補機異常検出手段４４）は、ステップＳ１０１で取得した補機の出力値が異常でない（正常である）場合（ステップＳ１０３でＮｏ）には、ステップＳ１０７に進む。一方、制御器４７（補機異常検出手段４４）は、ステップＳ１０１で取得した補機の出力値が異常である場合（ステップＳ１０３でＹｅｓ）には、ステップＳ１０４に進む。なお、ステップＳ１０７以降の動作は後述する。
【００５８】
ステップＳ１０４では、制御器４７（センサ異常検出手段４５）は、ステップＳ１０２で取得したセンサの検知値が異常であるか否かを判定する。制御器４７（センサ異常検出手段４５）は、ステップＳ１０２で取得したセンサの検知値が異常でない（正常である）場合（ステップＳ１０４でＮｏ）には、燃料電池システム１００の運転を継続し（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０１に戻る。
【００５９】
ここで、ステップＳ１０１で取得した補機の出力値が異常であり、かつ、ステップＳ１０２で取得したセンサの検知値が異常でない（正常である）場合として、以下の場合が挙げられる。例えば、燃焼ファン２１から発信される回転数信号が、制御器４７に入力されていないにもかかわらず、燃焼空気流量計２２が燃焼用空気の流量を検知している場合、及び／又は火炎検知器１９がバーナ１７での燃焼状態を検知している場合である。また、例えば、ノイズ等の外乱により燃焼ファン２１からの回転数信号の出力のみが異常となり、燃焼空気流量計２２が燃焼用空気の流量を検知している場合、及び／又は火炎検知器１９がバーナ１７での燃焼状態を検知している場合である。このような場合、燃焼ファン２１は、作動していると判断することができるため、制御器４７は、燃料電池システム１００の運転を継続する。
【００６０】
一方、制御器４７（センサ異常検出手段４５）は、ステップＳ１０２で取得したセンサの検知値が異常である場合（ステップＳ１０４でＹｅｓ）には、燃料電池システム１００の運転を停止し（ステップＳ１０６）、本フローを終了する。
【００６１】
ここで、ステップＳ１０１で取得した補機の出力値が異常であり、かつ、ステップＳ１０２で取得したセンサの検知値が異常である場合として、以下の場合が挙げられる。例えば、燃焼ファン２１から発信される回転数信号が所定範囲外であり、燃焼空気流量計２２が燃焼用空気の流量を検知していない場合である。このような場合、補機及びセンサが異常であるため、制御器４７は、燃料電池システム１００の運転を停止する。
【００６２】
上述したように、制御器４７（補機異常検出手段４４）は、ステップＳ１０１で取得した補機の出力値が異常でない（正常である）場合（ステップＳ１０３でＮｏ）には、ステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、制御器４７（センサ異常検出手段４５）は、ステップＳ１０２で取得したセンサの検知値が異常であるか否かを判定する。
【００６３】
制御器４７（センサ異常検出手段４５）は、ステップＳ１０２で取得したセンサの検知値が異常でない（正常である）場合（ステップＳ１０７でＮｏ）には、燃料電池システム１００の運転を継続し（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０１に戻る。
【００６４】
ここで、ステップＳ１０１で取得した補機の出力値が異常でない（正常であり）、かつ、ステップＳ１０２で取得したセンサの検知値が異常でない（正常である）場合として、以下の場合が挙げられる。例えば、制御器４７が、燃焼空気流量計２２が検知した流量に基づいて、燃焼ファン２１のフィードバック制御を行なっているような場合に、燃焼ファン２１から発信される回転数信号と燃焼空気流量計２２が検知した流量が対応するような場合である。このような場合は、補機もセンサも正常であるので、制御器４７は、燃料電池システム１００の運転を継続する。
【００６５】
一方、制御器４７（センサ異常検出手段４５）は、ステップＳ１０２で取得したセンサの検知値が異常である場合（ステップＳ１０７でＹｅｓ）には、燃料電池システム１００の運転を停止し（ステップＳ１０９）、本フローを終了する。
【００６６】
ここで、ステップＳ１０１で取得した補機の出力値が異常でない（正常であり）、かつ、ステップＳ１０２で取得したセンサの検知値が異常である場合として、以下の場合が挙げられる。例えば、制御器４７に燃焼ファン２１から回転数信号が入力されているにもかかわらず、燃焼空気流量計２２が燃焼用空気の流量を検知していない場合、及び／又は火炎検知器１９がバーナ１７の失火を検知した場合である。このような場合、制御器４７は、燃料電池システム１００の運転を停止する。
【００６７】
このように構成された、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００では、センサ異常検出手段４５が異常を検出した場合は、補機異常検出手段４４での異常検出の有無に関係なく、燃料電池システム１００の運転を停止させ、センサ異常検出手段４５が異常を検出していない場合は、補機異常検出手段４４での異常検出の有無に関係なく燃料電池システム１００の運転を継続させる。
【００６８】
このため、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００では、補機の異常により運転を停止する頻度を低下させ、不必要な異常検知報知と不必要な燃料電池システム１００の運転停止の回数が低減され、メンテナンス対応の回数を低減することができる。したがって、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００は、使用者の利便性を向上させることができる。
【００６９】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムは、燃料電池システムにおける運転状態を表示する表示器と、補機異常検出手段とセンサ異常検出手段の両方が異常を検出したときに補機の異常と運転状態の異常の関連を判断する関連判断手段と、をさらに備え、制御器が、補機異常検出手段とセンサ異常検出手段の両方が異常を検出し燃料電池システムの運転を停止する場合に、関連判断手段が両方の異常が関連ありと判断した場合は表示器に補機及びセンサの両方の異常状態を示す表示を表示器に表示させ、関連判断手段が両方の異常が関連なしと判断した場合は表示器にセンサのみの異常を示す表示を表示器に表示させる態様を例示するものである。
【００７０】
また、本実施の形態２に係る燃料電池システムでは、制御器が、補機異常検出手段が検出した補機の異常を示す第１表示記号と、センサ異常検出手段が検出した燃料電池システムの運転状態の異常を示す第２表示記号と、を記憶しており、表示器に補機及びセンサの両方の異常状態を示す表示は、第１表示記号と第２表示記号の両方であってもよい。
【００７１】
［燃料電池システムの構成］
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概略構成を示すブロック図である。
【００７２】
図３に示すように、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００は、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と基本的構成は同じであるが、表示器４８を備えている点と、制御器４７が関連判断手段４６を備えている点と、が異なる。なお、関連判断手段４６は、制御器４７が、記憶部に格納された所定のプログラムを実行することにより、実現される。
【００７３】
表示器４８は、制御器４７より出力された情報（文字データ、画像データ等）を表示することができれば、どのような形態であってもよい。表示器４８としては、例えば、リモコン、携帯電話、スマートフォン、タブレット型コンピュータ等を用いることができる。また、表示器４８は、スイッチ等の操作部、ＬＣＤ画面等の表示部を備えていてもよい。
【００７４】
また、表示器４８は、燃料電池システムの運転状態（例えば、停止中、起動中、発電中等）を表示するとともに、補機異常検出手段４４とセンサ異常検出手段４５の両方が異常を検出したときに補機の異常と運転状態の異常の関連を判断する関連判断手段４６での判断に応じて、異常状態の表示を行なうように構成されている。
【００７５】
さらに、制御器４７の図示されない記憶部には、補機異常検出手段４４が検出した補機の異常を示す第１表示記号と、センサ異常検出手段４５が検出した燃料電池システム１００の運転状態の異常を示す第２表示記号と、が記憶されている。第１表示記号としては、
例えば、燃焼ファン２１のエラーコードである、「００１」等が挙げられる。また、第２表示記号としては、例えば、失火のエラーコードである「１０１」等が挙げられる。
【００７６】
［燃料電池システムの動作］
次に、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００の動作について、図４乃至図６を参照しながら説明する。
【００７７】
図４は、本実施の形態２に係る燃料電池システムの異常検知動作の一例を示すフローチャートである。また、図５は、図４に示すフローチャートのステップＳ１０６Ａ（関連判断手段での判断及び表示器での表示）をより詳細に示すフローチャートである。さらに、図６は、補機異常検出手段が検出した補機の異常とセンサ異常検出手段が検出した燃料電池システム運転状態の異常との関連を判断するためのテーブルである。
【００７８】
図４に示すように、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００の異常検知動作は、実施の形態１に係る燃料電池システム１００の異常検知動作と基本的動作は同じであるが、ステップＳ１０６の後にステップＳ１０６Ａが行われる点と、ステップＳ１０６の後にステップＳ１０６Ａが行われる点と、異なる。以下、ステップＳ１０６Ａ及びステップＳ１０９Ａについて、説明する。
【００７９】
まず、ステップＳ１０９Ａについて、説明する。
【００８０】
制御器４７は、補機の出力値が異常でない（ステップＳ１０３でＮｏ）、かつ、センサの検知値が異常である場合（ステップＳ１０７でＹｅｓ）には、燃料電池システム１００の運転を停止する（ステップＳ１０９）。すなわち、補機異常検出手段４４は異常を検出せず、センサ異常検出手段４５のみが異常を検出している状態である。この場合には、制御器４７は、表示器４８にセンサ異常検出手段４５が検出した燃料電池システム１００の運転状態の異常を示す第２表示記号を表示させる（ステップＳ１０９Ａ）。具体的には、例えば、制御器４７は、センサである火炎検知器１９が異常である場合には、第２表示記号である「１０１」を表示させる。
【００８１】
次に、ステップＳ１０６Ａについて、説明する。
【００８２】
制御器４７は、補機の出力値が異常であり（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、かつ、センサの検知値が異常である場合（ステップＳ１０７でＹｅｓ）には、燃料電池システム１００の運転を停止する（ステップＳ１０６）。すなわち、補機異常検出手段４４及びセンサ異常検出手段４５の両方が、異常を検出している状態である。この場合には、制御器４７は、関連判断手段４６の判断に基づいて、表示器４８に異常を表示させる（ステップＳ１０６Ａ）。
【００８３】
ここで、図５及び図６を参照しながら、ステップＳ１０６Ａについて、さらに詳細に説明する。
【００８４】
図５に示すように、制御器４７（関連判断手段４６）は、補機異常検出手段４４が異常を検出した補機の情報を取得する（ステップＳ２０１）。具体的には、例えば、制御器４７（関連判断手段４６）は、補機異常検出手段４４から燃焼ファン２１が異常であることを取得する。また、例えば、制御器４７（関連判断手段４６）は、補機異常検出手段４４から温水ポンプ４２が異常であることを取得する。
【００８５】
次に、制御器４７（関連判断手段４６）は、センサ異常検出手段４５が異常を検出したセンサの情報を取得する（ステップＳ２０２）。例えば、制御器４７（関連判断手段４６）は、センサ異常検出手段４５から火炎検知器１９が異常であることを取得する。
【００８６】
次に、制御器４７（関連判断手段４６）は、ステップＳ２０１で取得した補機の異常と、ステップＳ２０２で取得したセンサの異常と、が関連するか否かを、図６を参照しながら判定する（ステップＳ２０３）。
【００８７】
制御器４７（関連判断手段４６）は、ステップＳ２０１で取得した補機の異常と、ステップＳ２０２で取得したセンサの異常と、が関連する場合（ステップＳ２０３でＹｅｓ）には、表示器４８に第１表示記号及び第２表示記号を表示させ（ステップＳ２０４）、本フローを終了する。
【００８８】
具体的には、例えば、制御器４７（関連判断手段４６）は、燃焼ファン２１が異常であり、火炎検知器１９が異常である場合には、図６から、これらの異常は関連すると判断し（ステップＳ２０３でＹｅｓ）、表示器４８に第１表示記号である「００１」と第２表示記号である「１０１」を表示させる（ステップＳ２０４）。
【００８９】
一方、制御器４７（関連判断手段４６）は、ステップＳ２０１で取得した補機の異常と、ステップＳ２０２で取得したセンサの異常と、が関連しない場合（ステップＳ２０３でＮｏ）には、表示器４８に第２表示記号を表示させ（ステップＳ２０５）、本フローを終了する。
【００９０】
具体的には、例えば、制御器４７（関連判断手段４６）は、温水ポンプ４２が異常であり、火炎検知器１９が異常である場合には、図６から、これらの異常は関連しないと判断し（ステップＳ２０３でＮｏ）、表示器４８に第２表示記号である「１０１」を表示させる（ステップＳ２０５）。
【００９１】
このように構成された、本実施手の形態２に係る燃料電池システム１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００では、補機の異常とセンサの異常とが関連しない場合には、表示器４８に第２表示記号を表示させ、補機の異常とセンサの異常とが関連する場合には、表示器４８に第１表示記号と第２表示記号を表示させることにより、メンテナンス作業者が、メンテナンスの際に、交換すべき部品を特定することが容易になり、修理時間を短縮することができる。
【００９２】
特に、例えば、表示器４８に第１表示記号（「００１」）と第２表示記号（「１０１」）を表示させることにより、メンテナンス作業者が、交換すべき部品（例えば、燃焼ファン２１）を特定することがより容易になり、修理時間をより短縮することができる。
【００９３】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムは、制御器が、燃料電池システムの試運転の際に、補機異常検出手段が異常を検出せず、かつ、センサ異常検出手段が異常を検出しない場合は、燃料電池システムの運転を継続し、補機異常検出手段が異常を検出した場合及びセンサ異常検出手段が異常を検出した場合のうちの少なくとも一方の場合は、燃料電池システムの運転を停止するよう制御する態様を例示するものである。
【００９４】
本発明の実施の形態３に係る燃料電池システム１００の構成は、実施の形態１に係る燃料電池システム１００の構成と同じであるため、その説明は省略する。なお、本発明の実施の形態３に係る燃料電池システム１００の構成は、実施の形態２に係る燃料電池システム１００の構成と同じであってもよい。
【００９５】
［燃料電池システムの動作］
図７は、本実施の形態３に係る燃料電池システムの異常検知動作の一例を示すフローチャートである。
【００９６】
図７に示すように、まず、制御器４７（補機異常検出手段４４）は、補機から出力値を取得する（ステップＳ３０１）。ついで、制御器４７（センサ異常検出手段４５）は、センサから該センサが検知した検知値を取得する（ステップＳ３０２）。
【００９７】
次に、制御器４７は、燃料電池システム１００の運転が、通常運転であるか、試運転であるかを判定する（ステップＳ３０３）。ここで、試運転とは、燃料電池システム１００を設置したとき、又は燃料電池システム１００のメンテナンスを行ったときに実行される、燃料電池システム１００の運転（起動工程（起動処理）、発電工程（発電処理）、及び停止工程（停止処理））をいう。なお、燃料電池システム１００の試運転時には、発電工程を実行しなくてもよい。
【００９８】
制御器４７は、燃料電池システム１００が試運転である場合には、ステップＳ３０７に進み、燃料電池システム１００が通常運転である場合には、ステップＳ３０４に進む。なお、ステップＳ３０７以降の動作を後述する。
【００９９】
ステップＳ３０４では、制御器４７（センサ異常検出手段４５）は、ステップＳ３０２で取得したセンサの検知値が異常であるか否かを判定する。制御器４７（センサ異常検出手段４５）は、ステップＳ３０２で取得したセンサの検知値が異常でない（正常である）場合（ステップＳ３０４でＮｏ）には、燃料電池システム１００の運転を継続し（ステップＳ３０５）、ステップＳ３０１に戻る。
【０１００】
一方、制御器４７（センサ異常検出手段４５）は、ステップＳ３０２で取得したセンサの検知値が異常である場合（ステップＳ３０４でＹｅｓ）には、燃料電池システム１００の運転を停止し（ステップＳ３０６）、本フローを終了する。
【０１０１】
上述したように、制御器４７は、ステップＳ３０３において、燃料電池システム１００が試運転である場合には、ステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７では、制御器４７（補機異常検出手段４４及びセンサ異常検出手段４５）は、ステップＳ３０１で取得した補機の出力値及びステップＳ３０２で取得したセンサの検知値の少なくとも一方の値が異常であるか否かを判定する。
【０１０２】
制御器４７（補機異常検出手段４４及びセンサ異常検出手段４５）は、ステップＳ３０１で取得した補機の出力値が異常でない（正常である）、かつ、ステップＳ３０２で取得したセンサの検知値が異常でない（正常である）場合（ステップＳ３０７でＮｏ）には、燃料電池システム１００の運転を継続し（ステップＳ３０８）、ステップＳ３０１に戻る。
【０１０３】
一方、制御器４７（センサ異常検出手段４５）は、ステップＳ３０１で取得した補機の出力値及びステップＳ３０２で取得したセンサの検知値の少なくとも一方の値が異常である場合（ステップＳ３０７でＹｅｓ）には、燃料電池システム１００の運転を停止し（ステップＳ３０９）、本フローを終了する。
【０１０４】
燃料電池システム１００が試運転時には、メンテナンス作業員が燃料電池システム１００の試運転を実行している。このため、燃料電池システム１００の通常運転時には、停止させない補機の異常であっても、燃料電池システム１００の運転（試運転）を停止させて、補機の異常を確認することにより、より確実なメンテナンスを実行することができる。
【０１０５】
このように構成された、本実施の形態３に係る燃料電池システム１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態３に係る燃料電池システム１００では、燃料電池システム１００の試運転時には、補機の異常であっても、燃料電池システム１００の運転（試運転）を停止させて、その異常を確認することにより、より確実なメンテナンスを実行することができる。
【０１０６】
なお、実施の形態２に係る燃料電池システム１００のように、燃料電池システム１００の運転を停止する場合には、表示器４８に異常を表示させてもよい。
【０１０７】
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。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の要旨を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明の燃料電池システム及びその運転方法は、補機の異常により運転を停止する頻度を低下させ、運転を継続する時間をより長くさせることができ、燃料電池の技術分野で有用である。
【符号の説明】
【０１０９】
１  燃料電池
１Ａ  アノード流路
１Ｂ  カソード流路
１Ｃ  冷却水経路
２  水素生成器
３  第１温度検知器
４  原料流路
５  原料ポンプ
６  開閉弁
７  開閉弁
８  原料流量計
９  改質水流路
１０  改質水ポンプ
１１  開閉弁
１２  選択酸化空気流路
１３  空気ポンプ
１４  開閉弁
１５  選択酸化空気流量計
１６  ヒータ
１７  バーナ
１８  点火器
１９  火炎検知器
２０  燃焼空気流路
２１  燃焼ファン
２２  燃焼空気流量計
２３  燃焼排ガス排出流路
２４  燃料ガス流路
２５  開閉弁
２６  残余燃料ガス流路
２７  開閉弁
２８  燃料ガスバイパス流路
２９  開閉弁
３０  ブロワ
３１  空気流路
３２  開閉弁
３３  残余空気流路
３４  開閉弁
３５  空気流量計
３６  冷却水流路
３７  冷却水ポンプ
３８  第２温度検知器
３９  第３温度検知器
４０  熱交換器
４１  排熱回収水流路
４２  温水ポンプ
４３  第４温度検知器
４４  補機異常検出手段
４５  センサ異常検出手段
４６  関連判断手段
４７  制御器
４８  表示器
１００  燃料電池システム
【図１】
2012132410.tif 000003
【図２】
2012132410.tif 000004
【図３】
2012132410.tif 000005
【図４】
2012132410.tif 000006
【図５】
2012132410.tif 000007
【図６】
2012132410.tif 000008
【図７】
2012132410.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成24年9月26日(2012.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行なう燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの運転に関連する流体を制御するアクチュエータ及びヒータのうちの少なくともいずれか一方の機器である補機と、
前記燃料電池システムの運転状態を検知するセンサと、
前記補機の異常を検出する補機異常検出手段と、
前記センサの出力値により前記燃料電池システムにおける運転状態の異常を検出するセンサ異常検出手段と、
前記燃料電池システムの運転を制御する制御器と、
前記燃料電池システムにおける運転状態を表示する表示器と、
前記補機異常検出手段と前記センサ異常検出手段の両方が異常を検出したときに前記補機の異常と前記運転状態の異常の関連を判断する関連判断手段と、を備え、
前記制御器は、
前記燃料電池システムの通常運転の際に、
前記補機異常検出手段が異常を検出し、かつ、前記センサ異常検出手段が異常を検出しない場合、及び、前記補機異常検出手段が異常を検出せず、かつ、前記センサ異常検出手段が異常を検出しない場合は、前記燃料電池システムの運転を継続し、
前記補機異常検出手段が異常を検出し、かつ、前記センサ異常検出手段が異常を検出した場合、及び、前記補機異常検出手段が異常を検出せず、かつ、前記センサ異常検出手段が異常を検出した場合に、前記燃料電池システムの運転を停止するよう制御し、
前記補機異常検出手段と前記センサ異常検出手段の両方が異常を検出し前記燃料電池システムの運転を停止する場合に、
前記関連判断手段が両方の異常が関連ありと判断した場合は前記表示器に前記補機及び前記センサの両方の異常状態を示す表示を前記表示器に表示させ、
前記関連判断手段が両方の異常が関連なしと判断した場合は前記表示器に前記センサのみの異常を示す表示を前記表示器に表示させる、燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御器は、
前記補機異常検出手段が検出した前記補機の異常を示す第１表示記号と、
前記センサ異常検出手段が検出した前記燃料電池システムの運転状態の異常を示す第２表示記号と、を記憶しており、
前記表示器に前記補機及び前記センサの両方の異常状態を示す表示は、前記第１表示記号と前記第２表示記号の両方である、請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御器は、
前記燃料電池システムの試運転の際に、
前記補機異常検出手段が異常を検出せず、かつ、前記センサ異常検出手段が異常を検出しない場合は、前記燃料電池システムの運転を継続し、
前記補機異常検出手段が異常を検出した場合、及び、前記センサ異常検出手段が異常を検出した場合のうちの少なくとも一方の場合は、前記燃料電池システムの運転を停止するよう制御する、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行なう燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの運転に関連する流体を制御するアクチュエータ及びヒータのうちの少なくともいずれか一方の機器である補機と、
前記燃料電池システムの運転状態を検知するセンサと、
前記補機の異常を検出する補機異常検出手段と、
前記センサの出力値により前記燃料電池システムにおける運転状態の異常を検出するセンサ異常検出手段と、
前記燃料電池システムの運転を制御する制御器と、を備え、
前記制御器は、
前記燃料電池システムの試運転の際に、
前記補機異常検出手段が異常を検出せず、かつ、前記センサ異常検出手段が異常を検出しない場合は、前記燃料電池システムの運転を継続し、
前記補機異常検出手段が異常を検出した場合、及び、前記センサ異常検出手段が異常を検出した場合のうちの少なくとも一方の場合は、前記燃料電池システムの運転を停止するよう制御する、燃料電池システム。
【請求項５】
燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行なう燃料電池を備える燃料電池システムの運転方法であって、
前記燃料電池システムの運転に関連する流体を制御するアクチュエータ及びヒータのうちの少なくともいずれか一方の機器である補機に異常が発生しているか否かを検出するステップ（Ａ）と、
前記燃料電池システムでの運転状態を検知するセンサの出力値により前記燃料電池システムにおける運転状態に異常が発生しているか否かを検出するステップ（Ｂ）と、
前記燃料電池システムの通常運転を行っている際に、前記ステップ（Ａ）で異常を検出し、かつ、前記ステップ（Ｂ）で異常を検出しない場合、及び、前記ステップ（Ａ）で異常を検出せず、かつ、前記ステップ（Ｂ）で異常を検出しない場合は、前記燃料電池システムの運転を継続するステップ（Ｃ）と、
前記燃料電池システムの通常運転を行っている際に、前記ステップ（Ａ）で異常を検出し、かつ、前記ステップ（Ｂ）で異常を検出した場合、及び、前記ステップ（Ａ）で異常を検出せず、かつ、前記ステップ（Ｂ）で異常を検出した場合に、前記燃料電池システムの運転を停止するステップ（Ｄ）と、
前記ステップ（Ａ）と前記ステップ（Ｂ）の両方で異常を検出したときに前記補機の異常と前記運転状態の異常の関連を判断するステップ（Ｅ）と、
前記ステップ（Ｅ）で両方の異常が関連ありと判断した場合は、前記補機及び前記センサの両方の異常状態を示す表示を表示器が表示するステップ（Ｆ）と、
前記ステップ（Ｅ）で両方の異常が関連なしと判断した場合は、前記センサのみの異常を示す表示を前記表示器が表示するステップ（Ｇ）と、を備える、燃料電池システムの運転方法。
【請求項６】
前記表示器に前記補機及び前記センサの両方の異常状態を示す表示は、前記補機異常検出手段が検出した前記補機の異常を示す第１の表示記号と前記センサ異常検出手段が検出した前記燃料電池システムの運転状態の異常を示す第２の表示記号の両方である、請求項５記載の燃料電池システムの運転方法。
【請求項７】
前記燃料電池システムの試運転の際に、前記ステップ（Ａ）で異常を検出せず、かつ、前記ステップ（Ｂ）で異常を検出しない場合は、前記燃料電池システムの運転を継続するステップ（Ｈ）と、
前記燃料電池システムの試運転の際に、前記ステップ（Ａ）で異常を検出した場合、及び、前記ステップ（Ｂ）で異常を検出した場合のうちの少なくとも一方の場合に、前記燃料電池システムの運転を停止するステップ（Ｉ）と、をさらに備える、請求項５又は６に記載の燃料電池システムの運転方法。
【請求項８】
燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行なう燃料電池を備える燃料電池システムの運転方法であって、
前記燃料電池システムの運転に関連する流体を制御するアクチュエータ及びヒータのうちの少なくともいずれか一方の機器である補機に異常が発生しているか否かを検出するステップ（Ａ）と、
前記燃料電池システムでの運転状態を検知するセンサの出力値により前記燃料電池システムにおける運転状態に異常が発生しているか否かを検出するステップ（Ｂ）と、
前記燃料電池システムの通常運転を行っている際に、前記ステップ（Ａ）で異常を検出し、かつ、前記ステップ（Ｂ）で異常を検出しない場合、及び、前記ステップ（Ａ）で異常を検出せず、かつ、前記ステップ（Ｂ）で異常を検出しない場合は、前記燃料電池システムの運転を継続するステップ（Ｃ）と、
前記燃料電池システムの通常運転を行っている際に、前記ステップ（Ａ）で異常を検出し、かつ、前記ステップ（Ｂ）で異常を検出した場合、及び、前記ステップ（Ａ）で異常を検出せず、かつ、前記ステップ（Ｂ）で異常を検出した場合に、前記燃料電池システムの運転を停止するステップ（Ｄ）と、
前記燃料電池システムの試運転の際に、前記ステップ（Ａ）で異常を検出せず、かつ、前記ステップ（Ｂ）で異常を検出しない場合は、前記燃料電池システムの運転を継続するステップ（Ｈ）と、
前記燃料電池システムの試運転の際に、前記ステップ（Ａ）で異常を検出した場合、及び、前記ステップ（Ｂ）で異常を検出した場合のうちの少なくとも一方の場合に、前記燃料電池システムの運転を停止するステップ（Ｉ）と、を備える、燃料電池システムの運転方法。
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月27日(2012.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行なう燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの運転に関連する流体を制御するアクチュエータ及びヒータのうちの少なくともいずれか一方の機器である補機と、
前記燃料電池システムの運転状態を検知するセンサと、
前記補機の異常を検出する補機異常検出手段と、
前記センサの出力値により前記燃料電池システムにおける運転状態の異常を検出するセンサ異常検出手段と、
前記燃料電池システムの運転を制御する制御器と、を備え、
前記制御器は、
前記燃料電池システムの通常運転の際に、
前記補機異常検出手段が異常を検出し、かつ、前記センサ異常検出手段が異常を検出しない場合、及び、前記補機異常検出手段が異常を検出せず、かつ、前記センサ異常検出手段が異常を検出しない場合は、前記燃料電池システムの運転を継続し、
前記補機異常検出手段が異常を検出し、かつ、前記センサ異常検出手段が異常を検出した場合、及び、前記補機異常検出手段が異常を検出せず、かつ、前記センサ異常検出手段が異常を検出した場合に、前記燃料電池システムの運転を停止するよう制御し、
前記燃料電池システムの試運転の際に、
前記補機異常検出手段が異常を検出せず、かつ、前記センサ異常検出手段が異常を検出しない場合は、前記燃料電池システムの運転を継続し、
前記補機異常検出手段が異常を検出した場合、及び、前記センサ異常検出手段が異常を検出した場合のうちの少なくとも一方の場合は、前記燃料電池システムの運転を停止するよう制御する、燃料電池システム。
【国際調査報告】
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