(57)【要約】【課題】長期間の使用においても、改質触媒の劣化や故障の発生を抑制することができる燃料電池装置を提供する。【解決手段】複数個の燃料電池セルを配列してなる燃料電池セルスタック１と、気化部および改質触媒を備える改質部を具備する改質器４と、気化部に原燃料を供給するための原燃料供給手段２と、気化部に供給する水を生成するための水処理装置と、水処理装置で生成された水を気化部に供給するための水ポンプ１１と、水ポンプ１１の動作を制御するための制御装置１４とを備える燃料電池装置であって、制御装置１４は、水ポンプ１１の使用を開始してからの水ポンプ１１の使用量が第１の所定量に達した場合に、気化部に供給する水の量を増大するように水ポンプ１１の動作を制御することから、長期間の使用においても十分量の水を改質器４に供給することができ、改質触媒の劣化や燃料電池装置の故障を抑制することができる。【選択図】図１
2010231921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の燃料電池セルを配列してなる燃料電池セルスタックと、気化部および改質触媒を備える改質部を具備する改質器と、前記気化部に原燃料を供給するための原燃料供給手段と、前記気化部に供給する水を生成するための水処理装置と、前記水処理装置で生成された水を前記気化部に供給するための水ポンプと、該水ポンプの動作を制御するための制御装置とを備える燃料電池装置であって、前記制御装置は、前記水ポンプの使用を開始してからの該水ポンプの使用量が第１の所定量に達した場合に、前記気化部に供給する水の量を増大するように前記水ポンプの動作を制御することを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記水ポンプの使用を開始してからの前記燃料電池セルスタックの発電量の累計が第１の所定量に達した場合に、前記水ポンプの使用を開始してからの該水ポンプの使用量が第１の所定量に達したと判断することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記水ポンプの使用を開始してからの前記燃料電池装置の運転時間の累計が第１の所定時間に達した場合に、前記水ポンプの使用を開始してからの該水ポンプの使用量が第１の所定量に達したと判断することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項４】
前記水ポンプが交換時期にあることを示す警報装置を備えるとともに、前記制御装置は、前記水ポンプの使用を開始してからの該水ポンプの使用量が第１の所定量に達した後に、前記水ポンプの使用を開始してからの前記燃料電池セルスタックの発電量の累計が第２の所定量に達した場合または前記水ポンプの使用を開始してからの前記燃料電池装置の運転時間の累計が第２の所定時間に達した場合に、前記警報装置を作動させるように制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれかに記載の燃料電池装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記警報装置を作動させた後、前記警報装置による警報が所定時間以上停止されない場合に、前記燃料電池装置の運転を停止するように制御することを特徴とする請求項４に記載の燃料電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池セルの発電に必要な燃料ガスを水蒸気改質するための水を供給する水ポンプを備える燃料電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代エネルギーとして、水素含有ガス（燃料ガス）と酸素含有ガス（通常、空気である）とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルと、この燃料電池セルを稼動するための補機類とを外装ケースに収納してなる燃料電池装置およびその運転方法が種々提案されている。
【０００３】
ここで、天然ガス等の原燃料を改質して燃料電池セルの発電に必要な水素含有ガスを生成するための改質方法として、部分酸化改質法、オートサーマル改質法および水蒸気改質法が知られている。この水蒸気改質法を用いる燃料電池装置としては、燃料ガス（水素含有ガス）を生成するための改質器、改質器に原燃料を供給するための原燃料供給手段、改質器に供給する水（純水）を生成するためのイオン交換樹脂装置や水タンク等を備える水処理装置、水処理装置で生成された水を改質器に供給するための水ポンプ等を具備することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２４３５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような水ポンプとしては、例えば定容積型の水ポンプ等が例示される。ところで、定容積型の水ポンプには、ギアタイプや、ピストンタイプ等が知られているが、これらのギアやピストンは、長期間の使用に伴い磨耗する。それゆえ、制御装置から水ポンプに所定量の水を供給するように信号が送られたとしても、実際に供給される水の量が、制御装置から送られた信号に基づく所定量よりも少なくなるおそれがある。
【０００６】
特に、燃料電池装置のコスト削減のため、水ポンプより供給される水の量を測定するための流量センサを設けていない燃料電池装置においては、実際に供給される水の量を測定することができず、改質器に供給される水の量と制御装置から送られた信号に基づく所定量との差異を判別することが難しい場合がある。
【０００７】
この場合に、所定量の水が改質器に供給されないと、改質器に備えられた改質触媒の表面に炭素が析出し、触媒性能が劣化するおそれや、燃料電池セルに十分な燃料ガスが供給されず、燃料電池セルの発電性能が低下するおそれがある。さらにはこの状態で運転を継続している場合には、燃料電池装置が故障するおそれもある。
【０００８】
それゆえ、本発明の燃料電池装置は、長期間の使用においても、改質器に十分量の水を供給することができ、信頼性が向上した燃料電池装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の燃料電池装置は、複数個の燃料電池セルを配列してなる燃料電池セルスタックと、気化部および改質触媒を備える改質部を具備する改質器と、前記気化部に原燃料を供給するための原燃料供給手段と、前記気化部に供給する水を生成するための水処理装置と、前記水処理装置で生成された水を前記気化部に供給するための水ポンプと、該水ポンプの動作を制御するための制御装置とを備える燃料電池装置であって、前記制御装置は、前記水ポンプの使用を開始してからの該水ポンプの使用量が第１の所定量に達した場合に、前記気化部に供給する水の量を増大するように前記水ポンプの動作を制御することを特徴とする。
【００１０】
このような燃料電池装置においては、水ポンプの使用を開始してからの水ポンプ使用量が第１の所定量に達した場合に、水ポンプが磨耗等により劣化し、制御装置から送られた信号に基づく水の供給量と、実際に水ポンプから供給されている水の量が異なると判断し、気化部に供給する水の量を増大するように水ポンプの動作を制御することから、水ポンプの使用を開始してから長期間が経過した場合であっても、十分量の水を改質器（気化部）に供給することができる。それにより、水ポンプより供給される水の量を測定する流量センサを設けていない場合であっても、長期間の使用において改質器に十分量の水を供給することができ、信頼性が向上した燃料電池装置とすることができる。
【００１１】
また、本発明の燃料電池装置においては、前記制御装置は、前記水ポンプの使用を開始してからの前記燃料電池セルスタックの発電量の累計が第１の所定量に達した場合に、前記水ポンプの使用を開始してからの該水ポンプの使用量が第１の所定量に達したと判断することが好ましい。
【００１２】
このような燃料電池装置においては、制御装置は、水ポンプの使用を開始してからの燃料電池セルスタックの発電量の累計が第１の所定量に達した場合に、水ポンプの使用を開始してからの水ポンプの使用量が第１の所定量に達したと判断する。この場合において、制御装置は、気化部に供給する水の量を増大するように水ポンプの動作を制御することから、水ポンプより供給される水の量を測定する流量センサを設けていない場合であっても、長期間の使用において十分量の水を改質器（気化部）に供給することができ、信頼性が向上した燃料電池装置とすることができる。
【００１３】
また、本発明の燃料電池装置においては、前記制御装置は、前記水ポンプの使用を開始してからの前記燃料電池装置の運転時間の累計が第１の所定時間に達した場合に、前記水ポンプの使用を開始してからの該水ポンプの使用量が第１の所定量に達したと判断することが好ましい。
【００１４】
このような燃料電池装置においては、制御装置は、水ポンプの使用を開始してからの燃料電池装置の運転時間の累計が第１の所定時間に達した場合に、水ポンプの使用を開始してからの水ポンプの使用量が第１の所定量に達したと判断する。この場合において、制御装置は、気化部に供給する水の量を増大するように水ポンプの動作を制御することから、水ポンプより供給される水の量を測定する流量センサを設けていない場合であっても、長期間の使用において十分量の水を改質器（気化部）に供給することができ、信頼性が向上した燃料電池装置とすることができる。
【００１５】
また、本発明の燃料電池装置においては、前記水ポンプが交換時期にあることを示す警報装置を備えるとともに、前記制御装置は、前記水ポンプの使用を開始してからの該水ポンプの使用量が第１の所定量に達した後に、前記水ポンプの使用を開始してからの前記燃料電池セルスタックの発電量の累計が第２の所定量に達した場合または前記水ポンプの使用を開始してからの前記燃料電池装置の運転時間の累計が第２の所定時間に達した場合に、前記警報装置を作動させるように制御することが好ましい。
【００１６】
水ポンプの使用を開始してからの使用量が第１の所定量に達した後、さらに水ポンプの劣化が進んだ場合に、所定量の水を改質器に供給することが難しくなる場合があり、継続して燃料電池装置を運転した場合に、燃料電池装置が故障するおそれがある。それゆえ、水ポンプの使用を開始してからの使用量が第１の所定量に達した後、さらにある段階（第２の所定量）に達した場合には、水ポンプを交換することが好ましい。
【００１７】
ここで、上述の燃料電池装置においては、水ポンプの使用を開始してからの燃料電池セルスタックの発電量の累計が第２の所定量に達した場合または水ポンプの使用を開始してからの燃料電池装置の運転時間の累計が第２の所定時間に達した場合に、水ポンプが交換時期にあることを示す警報装置を作動させることから、水ポンプの交換時期を適切に判断することができる。それにより、燃料電池装置が故障することを抑制できる。
【００１８】
また、本発明の燃料電池装置においては、前記制御装置は、前記警報装置を作動させた後、前記警報装置による警報が所定時間以上停止されない場合に、前記燃料電池装置の運転を停止するように制御することが好ましい。
【００１９】
このような燃料電池装置においては、警報装置による警報が所定時間以上停止されない場合に、制御装置が燃料電池装置の運転を停止するように制御することから、燃料電池装置が故障することを抑制できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の燃料電池装置は、複数個の燃料電池セルを配列してなる燃料電池セルスタックと、気化部および改質触媒を備える改質部を具備する改質器と、前記気化部に原燃料を供給するための原燃料供給手段と、前記気化部に供給する水を生成するための水処理装置と、前記水処理装置で生成された水を前記気化部に供給するための水ポンプと、該水ポンプの動作を制御するための制御装置とを備える燃料電池装置であって、前記制御装置は、前記水ポンプの使用を開始してからの該水ポンプの使用量が第１の所定量に達した場合に、前記気化部に供給する水の量を増大するように前記水ポンプの動作を制御することから、水ポンプより供給される水の量を測定する流量センサを設けていない場合であっても、長期間の使用において十分量の水を改質器に供給することができ、信頼性が向上した燃料電池装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の燃料電池装置を具備する燃料電池システムの構成の一例を示す構成図である。
【図２】本発明の燃料電池装置を構成する燃料電池モジュールの一例を示す外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明の燃料電池装置を具備する燃料電池システムの構成の一例を示した構成図である。なお、以降の図において同一の部材については同一の番号を付するものとする。まず、図１を用いて本発明の燃料電池装置の構成の一例について説明する。
【００２３】
図１に示す燃料電池システムは、本発明の燃料電池装置に相当する発電を行なう発電ユニットと、熱交換後の湯水を貯湯する貯湯ユニットと、これらのユニット間を水が循環するための循環配管とから構成されている。
【００２４】
図１に示す燃料電池装置は、複数個の燃料電池セルを組み合わせてなる燃料電池セルスタック１（以下、セルスタックと略す場合がある。）、天然ガス等の原燃料を供給する原燃料供給手段２、セルスタック１を構成する燃料電池セルに酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給手段３、原燃料と水蒸気により水蒸気改質する改質器４を具備している。なお、改質器４は、後述する水ポンプ１１により供給される水（純水、以下適宜水と略す場合がある）を気化し、原燃料供給手段２から供給された原燃料と水蒸気とを混合するための気化部と、内部に改質触媒を備え、混合された原燃料と水蒸気とを反応させて燃料ガス（水素含有ガス）を生成するための改質部とを備えている。
【００２５】
なお、詳細は後述するが、図１において、セルスタック１や改質器４を収納容器内に収納することで、本発明の燃料電池装置を構成する燃料電池モジュールが構成される。なお図１においては、燃料電池モジュールを構成する各装置類を二点鎖線により囲って示している（図１においてＭで示している。）
また、図１に示す燃料電池装置（発電ユニット）においては、セルスタック１を構成する燃料電池セル（以下、燃料電池セルと略す場合がある。）の発電により生じた排ガス（排熱）と循環配管１７を流れる水とで熱交換を行なう熱交換器１３、熱交換により生成された凝縮水から純水を生成するための凝縮水処理装置１９、熱交換器１３で生成された凝縮水を凝縮水処理装置１９に供給するための凝縮水供給管２１が設けられており、凝縮水処理装置１９にて処理された凝縮水は、水タンク１０に貯水された後、水ポンプ１１により改質器４（気化部、図示せず）に供給される。
【００２６】
一方、凝縮水処理装置１９に供給される凝縮水の量が少ない場合や凝縮水処理装置１９で処理された後の凝縮水の純度が低い場合においては、外部より供給される水（水道水等）を純水に処理して改質器４に供給することもでき、図１においては外部から供給される水を純水に処理する手段として各外部水処理装置を具備している。
【００２７】
ここで、外部より供給される水を改質器４に供給するための各外部水処理装置としては、水を浄化するための活性炭フィルタ装置７、逆浸透膜装置８および浄化された水を純水にするためのイオン交換樹脂装置９の各装置のうち、少なくともイオン交換樹脂装置９（好ましくは全ての装置）を具備する。そして、イオン交換樹脂装置９にて生成された純水は水タンク１０に貯水される。なお、図１に示す燃料電池装置（発電ユニット）おいては、外部より供給される水の量を調整するための給水弁６が設けられている。また、凝縮水処理装置１９と水タンク１０とがタンク連結管２０にて連結されている。なお、凝縮水のみを改質器４に供給する場合には、凝縮水処理装置１９と改質器４とを水ポンプ１１を介して接続することも可能である。なお、本発明でいう水処理装置とは、上述した凝縮水処理装置１９と外部から供給される水を処理するための各外部水処理装置を意味するものとし、図１に示した燃料電池システムにおいては、上記水処理装置のすべてを備える構成を示している。
【００２８】
また、改質器４に供給する水を純水に処理するための各外部水処理装置および凝縮水処理装置１９（本発明でいう水処理装置）を一点鎖線により囲って示している（改質器４と各水処理装置とを接続する給水管５、タンク連結管２０、凝縮水供給管２１も含めて水供給装置Ｘとして示している。）。
【００２９】
なお、本発明の燃料電池装置においては、燃料電池セルの発電により生じた排ガス（排熱）と水との熱交換により生成された凝縮水のみで、改質器４での水蒸気改質反応に必要な水（純水）をまかなうことができる場合においては、外部からの水を供給する構成を設けなくてもよい。
【００３０】
さらに図１に示す燃料電池装置は、燃料電池セルにて発電された直流電力を交流電力に切り替え外部負荷に供給するためのパワーコンディショナ１２、熱交換器１３の出口に設けられ熱交換器１３の出口を流れる水（循環水流）の水温を測定するための出口水温センサ１５のほか、制御装置１４が設けられており、循環配管１７内で水を循環させる循環ポンプ１６とあわせて発電ユニットが構成されている。なお、制御装置１４については後に詳述する。そして、これら発電ユニットを構成する各装置を、外装ケース内に収納することで、設置や持ち運び等が容易な燃料電池装置とすることができる（図示せず）。また図示していないが、原燃料供給手段２と改質器４との間に、原燃料を加湿するための原燃料加湿器を設けることも可能である。なお、貯湯ユニットは、熱交換後の湯水を貯湯するための貯湯タンク１８を具備して構成されている。
【００３１】
また、セルスタック１と熱交換器１３との間には、燃料電池セルの稼働に伴い生じる排ガスを処理するための排ガス処理装置が設けられている（図示せず）。なお、排ガス処理装置は、収納容器内に排ガス処理手段を収納してなり、排ガス処理手段としては、一般的に公知の燃焼触媒を用いることができる。
【００３２】
図中の矢印は、原燃料、酸素含有ガス、水の流れ方向を示したものであり、また破線は制御装置１４に伝送される主な信号経路、または制御装置１４より伝送（発信）される主な信号経路を示している。
【００３３】
ここで、図１に示した燃料電池システムの運転方法について説明する。燃料電池セルの発電に用いられる燃料ガスを生成するために水蒸気改質を行なうにあたり、改質器４で使用される主な水は、熱交換器１３において燃料電池セルの稼動に伴って生じた排ガスと循環配管１７を流れる水との熱交換により生成される凝縮水が用いられる。熱交換器１３にて生成された凝縮水は、凝縮水供給管２１を流れて凝縮水処理装置１９に供給される。凝縮水処理装置１９に備える凝縮水処理手段（イオン交換樹脂等）にて処理された凝縮水（純水）は、タンク連結管２０を介して水タンク１０に供給される。水タンク１０に貯水された水は、水ポンプ１１により改質器４に供給され、原燃料供給手段２より供給される原燃料とで水蒸気改質が行われ、生成された燃料ガスが燃料電池セルに供給される。燃料電池セルにおいては、燃料ガスと酸素含有ガス供給手段３より供給される酸素含有ガスとを用いて発電が行われる。このように凝縮水を有効に利用することにより、水自立運転を行なうことができる。
【００３４】
一方で、凝縮水の生成量が少ない場合や、凝縮水処理装置１９にて処理された凝縮水の純度が低い場合においては、外部より供給される水（水道水等）を用いることもできる。
【００３５】
この場合においては、まず給水弁６（例えば、電磁弁やエア駆動バルブ等）が開放され、水道水等の外部から供給される水が、給水管５を通して活性炭フィルタ７に供給される。活性炭フィルタ７にて処理された水は、続いて逆浸透膜８に供給される。逆浸透膜８にて処理された水は、引き続きイオン交換樹脂装置９に供給され、イオン交換樹脂装置９で処理されることにより生成された水（純水）が、水タンク１０に貯水される。水タンク１０に貯水された水（純水）は、上述した方法により、燃料電池セルの発電に利用される。
【００３６】
また、燃料電池装置（発電ユニット）において、燃料電池装置の稼働に伴いセルスタック１を構成する燃料電池セルに改質器４を介して燃料ガスが供給されるとともに、酸素含有ガス供給手段３より酸素含有ガスが供給される。
【００３７】
なお、図１において、セルスタック１や改質器４を収納容器内に収納することで、本発明の燃料電池装置を構成する燃料電池モジュールが構成される。なお、図１においては、燃料電池モジュールを構成する各装置類を二点鎖線により囲って示している。
【００３８】
続いて、本発明の燃料電池装置を構成する燃料電池モジュール（以下、モジュールと略す場合がある。）について説明する。図２は、本発明の燃料電池装置を構成するモジュール２３の一例を示す外観斜視図である。
【００３９】
図２に示すモジュール２３においては、収納容器２４の内部に、内部を燃料ガスが流通するガス流路（図示せず）を有する柱状の燃料電池セル２６を立設させた状態で配列し、隣接する燃料電池セル２６間に集電部材（図示せず）を介して電気的に直列に接続してなるセルスタック１を、セルスタック１を構成する各燃料電池セル２６の下端をガラスシール材等の絶縁性接合材（図示せず）でマニホールド２５に固定してなるセルスタック装置３１を収納して構成されている。なお、セルスタック１の両端には、セルスタック１（燃料電池セル）の発電により生じた電流を集電して外部に引き出すための、電流引き出し部を有する導電部材（図示せず）が配置されている。
【００４０】
図２においては、燃料電池セル２６として、内部を燃料ガス（水素含有ガス）が長手方向に流通するガス流路を有する中空平板型で、ガス流路を有する支持体の表面に、燃料側電極層、固体電解質層および酸素側電極層を順に積層してなる固体酸化物形燃料電池セル２６を例示している。
【００４１】
さらに図２においては、燃料電池セル２６の発電で使用する燃料ガスを得るために、原燃料供給管３０を介して供給される天然ガス等の原燃料（原燃料）を改質して燃料ガスを生成するための改質器４をセルスタック１（燃料電池セル２６）の上方に配置している。改質器４は、効率のよい改質反応である水蒸気改質を行なうことができる構造とすることが好ましく、水を気化させるための気化部２７と、原燃料を燃料ガスに改質するための改質触媒（図示せず）が配置された改質部２８とを備えている。また、気化部２７に水（純水）を供給するための給水管３３が接続され、給水管３３と原燃料供給管３０とが別個に設けられているが、原燃料供給管３０と給水管３３とを二重管とすることもできる。
【００４２】
そして、改質器４で生成された燃料ガスは、燃料ガス流通管２９を介してマニホールド２５に供給され、マニホールド２５より燃料電池セル２６の内部に設けられたガス流路に供給される。なお、セルスタック１の構成は、燃料電池セル２６の種類や形状により、適宜変更することができる。
【００４３】
また図２においては、収納容器２４の一部（前後面）を取り外し、内部に収納されるセルスタック装置３１を後方に取り出した状態を示している。ここで、図２に示したモジュール２３においては、セルスタック装置３１を、収納容器２４内にスライドして収納することが可能である。
【００４４】
収納容器２４の内部には、マニホールド２５に並置されたセルスタック１の間に配置され、酸素含有ガス（酸素含有ガス）が集電部材の内部を介して燃料電池セル２６の間を下端部から上端部に向けて流れるように、酸素含有ガス導入部材３２が配置されている。
【００４５】
ここで、燃料電池セル２６のガス流路より排出される余剰な燃料ガスと酸素含有ガスとを燃料電池セル２６の上端部側で燃焼させることにより、燃料電池セル２６の温度を上昇させることができ、セルスタック装置３１の起動を早めることができる。あわせて、燃料電池セル２６（セルスタック１）の上方に配置された改質器４を温めることができ、改質器４で効率よく改質反応を行なうことができる。
【００４６】
ところで、上述したような燃料電池装置において、改質器４に水を供給するための定容積型の水ポンプ１１としては、例えば、ギアタイプや、ピストンタイプ等が知られているが、これらのタイプにおけるギアやピストンは、長期間の使用に伴い磨耗する場合がある。この場合に、制御装置１４から水ポンプ１１に所定量の水（純水）を供給するように信号が送られたとしても、実際に供給される水の量が、制御装置１４から送られた信号に基づく所定量よりも少なくなるおそれがある。
【００４７】
特に、燃料電池装置のコスト削減のため、水ポンプ１１より供給される水の量を測定するための流量センサを設けていない燃料電池装置においては、実際に供給される水の量を測定することができず、改質器４に供給される水の量と制御装置１４から送られた信号に基づく所定量との差異を判別することが難しい場合がある。
【００４８】
この場合に、所定量の水が改質器４に供給されないと、改質器４に備えられた改質触媒の表面に炭素が析出し、触媒性能が劣化するおそれや、セルスタック１を構成する燃料電池セルに十分な燃料ガスが供給されず、燃料電池セルの発電性能が低下するおそれがある。さらにはこの状態で運転を継続している場合には、燃料電池装置が故障するおそれもある。
【００４９】
それゆえ、本発明の燃料電池装置においては、水ポンプ１１の使用を開始してからの水ポンプ１１の使用量が第１の所定量に達した場合には、制御装置１４は、水ポンプ１１を構成するギアやピストン等が磨耗等により劣化し、制御装置１４から送られた（発信された）信号に基づく水の供給量と、実際に水ポンプから供給されている水の量が異なると判断し、改質器４（気化部２７）に供給する水の量を増大するように水ポンプ１１の動作を制御する。
【００５０】
それにより、水ポンプ１１より供給される水の量を測定する流量センサを設けていない場合であっても、水ポンプ１１の使用を開始してから長期間が経過した場合に、改質器４（気化部２７）に供給される水の量が不足することを抑制でき、改質触媒の劣化や、燃料電池セルの発電性能が低下することを抑制できる。またあわせて、燃料電池装置が故障することも抑制できる。それにより、信頼性が向上した燃料電池装置とすることができる。
【００５１】
ところで、上述の燃料電池装置において、水ポンプ１１の使用を開始してからの水ポンプ１１の使用量が第１の所定量に達した場合に、制御装置１４が、改質器４（気化部２７）に供給する水の量を増大するように水ポンプ１１の動作を制御するが、ここで、水ポンプ１１の使用を開始してからの使用量が第１の所定量に達した場合とは、水ポンプ１１や燃料電池装置の構成にあわせて適宜設定できる。
【００５２】
例えば、制御装置１４は、水ポンプ１１の使用を開始してからのセルスタック１の発電量の累計が第１の所定量に達した場合に、水ポンプ１１の使用を開始してからの水ポンプ１１の使用量が第１の所定量に達したと判断するように設定することができる。この場合に、制御装置１４は、水ポンプ１１が磨耗等により劣化し、制御装置１４から送られた信号に基づく水の供給量と、実際に水ポンプ１１から供給されている水の量が異なると判断し、改質器４（気化部２７）に供給する水の量を増大するように水ポンプ１１の動作を制御することができる。
【００５３】
具体的には、定格の発電量が７００Ｗの燃料電池装置において、水ポンプ１１が、シリンダ容量０．０５ｃｃで、ピストンの材質が樹脂である定容積型のピストンタイプの水ポンプ１１の場合、水ポンプ１１の使用を開始してからのセルスタック１の累計発電量における第１の所定量を５，０００ｋＷＨとすることができる。なお、制御装置１４が、改質器４（気化部２７）に供給する水の量を増大するように水ポンプ１１の動作を制御するにあたっては、ピストンの材質や、シリンダ容量、さらには定格出力等により適宜変更することができる。
【００５４】
また、上述以外に、例えば、制御装置１４は、水ポンプ１１の使用を開始してからの燃料電池装置の運転時間の累計が第１の所定時間に達した場合に、水ポンプ１１の使用を開始してからの水ポンプ１１の使用量が第１の所定量に達したと判断するように設定することができる。この場合に、制御装置１４は、水ポンプ１１が磨耗等により劣化し、制御装置１４から送られた信号に基づく水の供給量と、実際に水ポンプ１１から供給されている水の量が異なると判断し、改質器４（気化部２７）に供給する水の量を増大するように水ポンプ１１の動作を制御することができる。
【００５５】
具体的には、定格の発電量が７００Ｗの燃料電池装置において、水ポンプ１１が、シリンダ容量０．０５ｃｃで、ピストンの材質が樹脂である定容積型のピストンタイプの水ポンプ１１の場合、水ポンプ１１の使用を開始してからの燃料電池装置の累計運転時間における第１の所定時間を７，０００時間とすることができる。なお、制御装置１４が、改質器４（気化部２７）に供給する水の量を増大するように水ポンプ１１の動作を制御するにあたっては、ピストンの材質や、シリンダ容量、さらには定格出力等により適宜変更することができる。
【００５６】
このように、水ポンプ１１を動作させてからの水ポンプ１１の使用量が第１の所定量に達した場合に、改質器４（気化部２７）に供給する水の量を増大するように水ポンプ１１の動作を制御することで、水ポンプ１１より供給される水の量を測定する流量センサを設けていない場合であっても、改質器４（気化部２７）に供給される水の量が不足することを抑制でき、改質触媒の劣化や、燃料電池セルの発電性能が低下することを抑制できる。またあわせて、燃料電池装置が故障することも抑制できる。それにより、信頼性が向上した燃料電池装置とすることができる。
【００５７】
なお、上述の説明において、水ポンプ１１の使用を開始してからの水ポンプ１１の使用量が第１の所定量に達した場合に、改質器４（気化部２７）に供給する水の量を増大するように水ポンプ１１の動作を制御する例を示したが、燃料電池装置の構成によっては、例えば、改質器４に供給する水の量を増大させる制御を複数回にわたって設定することもできる。すなわち、例えば水ポンプ１１の使用を開始してからのセルスタック１の累計発電量の５，０００ｋＷＨごとや水ポンプ１１の使用を開始してからの燃料電池装置の累計運転時間の７，０００時間ごとに、改質器４（気化部２７）に供給する水の量を増大するように水ポンプ１１を制御してもよい。
【００５８】
このようにして、水ポンプ１１の使用を開始してからの水ポンプ１１の使用量が第１の所定量に達した場合に、改質器４（気化部２７）に供給する水の量を増大するように水ポンプ１１の動作を制御することで、長期間の使用において、継続して改質器４に十分量の水を供給することができるが、水ポンプ１１の劣化がさらに進んだ場合に、所定量の水を改質器４に供給することが難しくなる場合がある。そして、このような場合に継続して燃料電池装置を運転すると、燃料電池装置が故障等するおそれがある。それゆえ、このような場合には、水ポンプ１１を交換することが好ましく、水ポンプ１１の交換時期を適切に把握できることが好ましい。
【００５９】
それゆえ、図１に示した燃料電池装置においては、水ポンプ１１が交換時期にあることを示すための警報装置２２を備えている。ここで制御装置１４は、水ポンプ１１の使用を開始してからの水ポンプ１１の使用量が第１の所定量に達した後に、水ポンプ１１の使用を開始してからのセルスタック１の発電量の累計が第２の所定量に達した場合または水ポンプ１１の使用を開始してからの燃料電池装置の運転時間の累計が第２の所定時間に達した場合に、水ポンプが交換時期にあることを示すための警報装置２２を作動させるように制御することが好ましい。それにより、水ポンプの交換時期を適切に判断することができ、燃料電池装置が故障することを抑制できる。
【００６０】
なお、水ポンプ１１の使用を開始してからのセルスタック１の発電量の累計の第２の所定量や、水ポンプ１１の使用を開始してからのセルスタック１の発電量の累計の第２の所定量は、ピストンの材質や、シリンダ容量、さらには定格出力等により適宜設定することができるが、定格の発電量が７００Ｗｈの燃料電池装置において、水ポンプ１１が、シリンダ容量０．０５ｃｃで、ピストンの材質が樹脂である定容積型のピストンタイプの水ポンプ１１の場合、水ポンプ１１の使用を開始してからのセルスタック１の累計発電量における第２の所定量を１５，０００ｋＷＨとすることができ、また燃料電池装置の累計運転時間における第２の所定時間を２１，０００時間とすることができる。
【００６１】
ところで、本発明の燃料電池装置を上述のような構成とすることにより、水ポンプ１１の交換時期を適切に判断することができ、燃料電池装置が故障することを抑制できるが、警報装置２２が継続して作動している場合に、そのまま継続して燃料電池装置の運転を行なうと、燃料電池装置が故障するおそれがある。
【００６２】
それゆえ、本発明の燃料電池装置においては、警報装置２２を作動させた後、警報装置２２による警報が所定時間以上停止されない場合に、制御装置１４が、燃料電池装置の運転を停止するように制御する構成とすることが好ましい。それにより、燃料電池装置が故障することを効果的に抑制できる。
【００６３】
なお、燃料電池装置の停止は、まず制御装置１４は、改質器４に供給する原燃料の供給量を減らす信号を原燃料供給手段２に発信する。原燃料の供給量の減少に伴い、モジュールＭの温度が低下する。モジュールＭの温度が第１の温度まで低下すると、制御装置１４は、原燃料供給手段２の動作と水ポンプ１１の動作を停止する制御を行なう。それにより、モジュールＭの温度がさらに低下する。モジュールＭの温度が、第１の温度よりも低い第２の温度まで低下した場合に、制御装置１４は、酸素含有ガス供給ブロワ３の動作を停止する制御を行なう。それにより、燃料電池装置を停止することができる。なお、モジュールＭの温度とは、セルスタック１の中心温度とすることができる。また第１の温度と第２の温度は、モジュールＭの構造や改質器４等に基づいて適宜設定することができ、例えば第１の温度を３００〜５００℃、第２の温度を５０〜１５０℃とすることができる。
【００６４】
また、水ポンプ１１の交換時期を示す警報装置２２が所定時間以上停止されない場合とは、例えば水ポンプ１１の交換時期を示す警報装置２２が１週間以上継続して作動している場合とすることができる。なお、この所定時間は、適宜設定することができる。
【００６５】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。
【００６６】
たとえば、改質器４（気化部２７）に供給する水（純水）の量を増大するように水ポンプ１１の動作を制御するにあたり、セルスタック１の累計発電量や燃料電池装置の累計運転時間に基づいて制御する例を示したが、例えば改質器４に供給される累計燃料ガス量や、燃料電池セル（モジュールＭ）に供給される累計酸素含有ガス量とすることもできる。
【符号の説明】
【００６７】
１：セルスタック
４：改質器
１１：水ポンプ
１４：制御装置
２２：警報装置
２７：気化部
Ｍ：燃料電池モジュール
【図１】
2010231921.tif 000003
【図２】
2010231921.tif 000004