(57)【要約】【課題】燃料電池システムの運転を強制的に停止させるときに燃料電池の冷却量を増加することで、燃料電池システムの点検等を迅速に行う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。【解決手段】燃料電池１０１と、燃料電池１０１を冷却する第１熱媒体が通流する第１熱媒体経路と、第１熱媒体を通流させるための第１流量調整器１０７と、第１熱媒体経路に設けられた放熱器１０６と、制御器１１０と、を備える燃料電池システムであって、操作者の操作により燃料電池システムの運転を停止するための停止操作器１２０を備え、制御器１１０は、通常の停止処理を行う場合における燃料電池１０１の冷却量よりも、停止操作器１２０から制御器１１０に強制停止信号が入力されて停止処理を行う場合における燃料電池１０１の冷却量の方が多くなるように第１流量調整器１０７を制御する、燃料電池システム。【選択図】図１
2010170816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、前記燃料電池を冷却する第１熱媒体が通流する第１熱媒体経路と、前記第１熱媒体経路に設けられた放熱器と、前記放熱器を通過する前記第１熱媒体の流量を制御する流量制御器と、制御器と、を備える燃料電池システムであって、
操作者の入力操作により前記燃料電池システムの運転を停止させるための停止操作器を備え、
前記制御器は、通常の停止処理における前記燃料電池の冷却量よりも、操作者による前記停止操作器への前記入力操作による停止処理における前記燃料電池の冷却量の方が多くなるように前記第１流量制御器を制御する、燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御器は、前記通常の停止処理における前記燃料電池の冷却量よりも、前記入力操作による停止処理における前記燃料電池の冷却量の方が多くなるように、前記第１流量制御器を制御して、前記放熱器に対する前記第１熱媒体の通流時間及び通流量の少なくともいずれか一方を制御する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御器は、前記通常の停止処理における前記第１熱媒体の前記通流量よりも、前記入力操作による停止処理における前記第１熱媒体の通流量を増加させるように前記第１流量制御器を制御することで前記燃料電池の冷却量を増加させる、請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御器は、前記通常の停止処理における前記第１熱媒体の前記通流時間よりも、前記入力操作による停止処理における前記第１熱媒体の前記通流時間を増加させるように前記第１流量制御器を制御することで前記燃料電池の冷却量を増加させる、請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御器は、前記通常の停止処理完了時の前記第１熱媒体の温度よりも、前記入力操作による停止処理完了時の前記第１熱媒体の温度の方が低くなるように前記第１流量制御器を制御する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記制御器は、前記入力操作による停止処理の場合よりも前記通常の停止処理の場合の方が、前記燃料電池内部の温度が高い状態で、前記燃料電池システムの起動処理を許可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。
【請求項７】
前記制御器は、前記入力操作による停止処理において前記第１熱媒体の前記通流量を、発電運転時における前記第１熱媒体の前記通流量の平均値よりも大きくなるよう前記第１流量制御器を制御する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記燃料電池の温度を検知する温度検知器を備え、
前記制御器は、前記燃料電池システムの発電運転時には、前記温度検知器により検知された前記燃料電池の温度に基づいて前記第１流量制御器により前記第１熱媒体の前記通流量を制御し、
前記入力操作による停止処理において、前記温度検知器により検知された前記燃料電池の温度に拘わらず前記第１流量制御器により前記第１熱媒体の前記通流量を強制的に前記所定値以上に制御する、請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記制御器は、前記入力操作による停止処理において、前記温度検知器により検知された前記燃料電池の温度に基づいて前記第１流量制御器により前記第１熱媒体の前記通流量を制御し、その後、前記温度検知器により検知された前記燃料電池の温度に拘わらず前記通流量を強制的に発電運転時における前記通流量の平均値よりも大きい前記所定値以上になるよう前記第１流量制御器を制御する、請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記放熱器が熱交換器であり、
前記熱交換器において前記第１熱媒体から熱を回収する第２熱媒体が通流する第２熱媒体経路と、
前記熱交換器を通流する前記第２熱媒体の流量を制御するための第２流量制御器と、を備え、
前記制御器は、前記通常の停止処理における前記燃料電池の冷却量よりも、前記入力操作による停止処理における前記燃料電池の冷却量の方が多くなるように前記第１流量制御器及び前記第２流量制御器を制御する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記放熱器が熱交換器であり、
前記第２熱媒体経路の上流端及び下流端がそれぞれ接続され、前記第２熱媒体を蓄える蓄熱器と、
前記熱交換器よりも上流側の前記第２熱媒体経路と前記熱交換器よりも下流側の前記第２熱媒体経路とを接続し、前記第２熱媒体が前記蓄熱器をバイパスして流れるためのバイパス経路と、
前記熱交換器を通過した前記第２熱媒体の流入先を前記蓄熱器と前記バイパス経路との間で切り替える切替器と、を備え、
前記制御器は、前記入力操作による停止処理において、前記第１熱媒体の前記通流量が前記所定値以上になるよう前記流量制御器を制御している場合において、前記熱交換器を通過した前記第２熱媒体の流入先が前記バイパス経路になるように前記切替器を制御する、請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記燃料電池は、アノード及びカソードと、燃料ガスが前記アノードに接触して流れるように形成された燃料ガス流路と、酸化剤ガスが前記カソードに接触して流れるように形成された酸化剤ガス流路と、を有し、
前記燃料ガス流路及び前記酸化剤ガス流路の少なくとも一方の流路にガスを供給するガス供給器と、前記燃料ガス流路及び前記酸化剤ガス流路の少なくともいずれか一方のガス流路の上流及び下流に設けられ、前記ガス流路を閉空間とするための閉止器とを備え、
前記燃料電池システムは、前記閉止器により形成された前記閉空間内の圧力が低下すると、前記ガス供給器よりガスを供給する補圧処理を実行するよう構成されており、
前記制御器は、前記通常の停止処理よりも前記入力操作による停止処理の方が、前記補圧処理の頻度が増加するように前記パージガス供給器を制御する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素を含む水素リッチなガスと酸素を含む酸化剤ガスとを利用して発電する燃料電池システムに関し、特に、燃料電池システムの強制的に停止する場合の停止動作を行うものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水素を含む燃料ガスと酸化剤ガスを用いた燃料電池は、発電によって水しか生成しない環境にやさしいクリーンな発電機として、自動車等への応用が検討されている。また、上記発電時の電力を所定の電力負荷に供給するだけでなく、発電時の排熱を回収して蓄熱器に蓄熱し、給湯負荷等に熱を供給することで、高いエネルギー利用効率を実現可能なコジェネシステムとしての応用が検討されている。
【０００３】
ところで、上記燃料電池システムの運転を停止する際に、燃料電池が発電を停止しても、燃料電池自身は、しばらくの間は所定の温度（例えば、約７０℃）を保っている。このため、発電終了後にも燃料電池の保持する熱を有効利用することを目的とした燃料電池システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に開示されている燃料電池システムでは、燃料電池の発電を停止する際に、燃料電池への燃料ガスの供給及び酸化剤ガスの供給を停止した後も、燃料電池から流出する熱媒体（冷却水）の温度を温度検知器が検知して、所定の閾値（例えば、約６０℃）よりも高い場合には、熱媒体循環手段（ポンプ）を動作させて、燃料電池の保持する熱を熱媒体で回収し、所定の閾値よりも低くなった場合には、熱媒体循環手段の運転を停止するように制御されている。
【特許文献１】特開２００２−３６７６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された燃料電池システムのような停止処理中における、冷却動作は、メンテナンス作業のため燃料電池システムの運転を停止させる場合とメンテナンスを必要としない通常の停止の場合とのそれぞれの状況に応じたものとして最適化されていない。
【０００６】
本発明は、以上の課題を鑑みてなされたものであり、燃料電池システムの停止処理を実行する場合の状況に応じて燃料電池の冷却動作が実行され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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池を冷却する第１熱媒体が通流する第１熱媒体経路と、前記第１熱媒体経路に設けられた放熱器と、前記放熱器を通過する前記第１熱媒体の流量を制御する流量制御器と、制御器と、を備える燃料電池システムであって、操作者の入力操作により前記燃料電池システムの運転を停止させるための停止操作器を備え、前記制御器は、通常の停止処理における前記燃料電池の冷却量よりも、操作者による前記停止操作器への前記入力操作による停止処理における前記燃料電池の冷却量の方が多くなるように前記第１流量制御器を制御する。
【０００８】
これにより、操作者の停止操作器への入力操作により燃料電池システムの運転を停止させる場合、通常の停止処理の場合よりも燃料電池の冷却量が増加するため、燃料電池の低温化が促進され、メンテナンス作業により速やかに着手することが可能になる。
【０００９】
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記制御器は、前記通常の停止処理における前記燃料電池の冷却量よりも、前記入力操作による停止処理における前記燃料電池の冷却量の方が多くなるように、前記第１流量制御器を制御して、前記放熱器に対する前記第１熱媒体の通流時間及び通流量の少なくともいずれか一方を制御する。
【００１０】
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記制御器は、前記通常の停止処理における前記第１熱媒体の前記通流量よりも、前記入力操作による停止処理における前記第１熱媒体の通流量を増加させるように前記第１流量制御器を制御することで前記燃料電池の冷却量を増加させてもよい。
【００１１】
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記制御器は、前記通常の停止処理における前記第１熱媒体の前記通流時間よりも、前記入力操作による停止処理における前記第１熱媒体の前記通流時間を増加させるように前記第１流量制御器を制御することで前記燃料電池の冷却量を増加させてもよい。
【００１２】
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記制御器は、前記通常の停止処理完了時の前記第１熱媒体の温度よりも、前記入力操作による停止処理完了時の前記第１熱媒体の温度の方が低くなるように前記第１流量制御器を制御してもよい。
【００１３】
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記制御器は、前記入力操作による停止処理の場合よりも前記通常の停止処理の場合の方が、前記燃料電池内部の温度が高い状態で、前記燃料電池システムの起動処理を許可するように構成されていてもよい。
【００１４】
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記制御器は、前記入力操作による停止処理において前記第１熱媒体の前記通流量を、発電運転時における前記第１熱媒体の前記通流量の平均値よりも大きくなるよう前記第１流量制御器を制御してもよい。
【００１５】
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記燃料電池の温度を検知する温度検知器を備え、前記制御器は、前記燃料電池システムの発電運転時には、前記温度検知器により検知された前記燃料電池の温度に基づいて前記第１流量制御器により前記第１熱媒体の前記通流量を制御し、前記入力操作による停止処理において、前記温度検知器により検知された前記燃料電池の温度に拘わらず前記第１流量制御器により前記第１熱媒体の前記通流量を強制的に前記所定値以上に制御していてもよい。
【００１６】
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記制御器は、前記入力操作による停止処理において、前記温度検知器により検知された前記燃料電池の温度に基づいて前記第１流量制御器により前記第１熱媒体の前記通流量を制御し、その後、前記温度検知器により検知された前記燃料電池の温度に拘わらず前記通流量を強制的に発電運転時における前記通流量の平均値よりも大きい前記所定値以上になるよう前記第１流量制御器を制御してもよい。
【００１７】
また、本発明に係る燃料電システムでは、前記放熱器が熱交換器であり、前記熱交換器において前記第１熱媒体から熱を回収する第２熱媒体が通流する第２熱媒体経路と、前記熱交換器を通流する前記第２熱媒体の流量を制御するための第２流量制御器と、を備え、前記制御器は、前記通常の停止処理における前記燃料電池の冷却量よりも、前記入力操作による停止処理における前記燃料電池の冷却量の方が多くなるように前記第１流量制御器及び前記第２流量制御器を制御してもよい。
【００１８】
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記放熱器が熱交換器であり、前記第２熱媒体経路の上流端及び下流端がそれぞれ接続され、前記第２熱媒体を蓄える蓄熱器と、前記熱交換器よりも上流側の前記第２熱媒体経路と前記熱交換器よりも下流側の前記第２熱媒体経路とを接続し、前記第２熱媒体が前記蓄熱器をバイパスして流れるためのバイパス経路と、前記熱交換器を通過した前記第２熱媒体の流入先を前記蓄熱器と前記バイパス経路との間で切り替える切替器と、を備え、前記制御器は、前記入力操作による停止処理において、前記第１熱媒体の前記通流量が前記所定値以上になるよう前記流量制御器を制御している場合において、前記熱交換器を通過した前記第２熱媒体の流入先が前記バイパス経路になるように前記切替器を制御していてもよい。
【００１９】
さらに、本発明に係る燃料電池システムでは、前記燃料電池は、アノード及びカソードと、燃料ガスが前記アノードに接触して流れるように形成された燃料ガス流路と、酸化剤ガスが前記カソードに接触して流れるように形成された酸化剤ガス流路と、を有し、前記燃料ガス流路及び前記酸化剤ガス流路の少なくとも一方の流路にガスを供給するガス供給器と、前記燃料ガス流路及び前記酸化剤ガス流路の少なくともいずれか一方のガス流路の上流及び下流に設けられ、前記ガス流路を閉空間とするための閉止器とを備え、前記燃料電池システムは、前記閉止器により形成された前記閉空間内の圧力が低下すると、前記ガス供給器よりガスを供給する補圧処理を実行するよう構成されており、前記制御器は、前記通常の停止処理よりも前記入力操作による停止処理の方が、前記補圧処理の頻度が増加するように前記パージガス供給器を制御してもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る燃料電池システムによれば、メンテナンス作業が必要な場合において、操作者が停止操作器に入力操作して燃料電池システムの運転を停止させることで、より速やかに燃料電池システムのメンテナンス作業に着手することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
（実施の形態１）
［燃料電池システムの構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。なお、図１において、燃料電池システムにおける上下方向を図における上下方向として表している。
【００２３】
図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システム１００は、燃料電池１０１、水素生成装置１０２、酸化剤ガス供給器１０３、冷却水タンク１０４、第１凝縮水タンク１０５Ａ、第２凝縮水タンク１０５Ｂ、熱交換器（放熱器）１０６、第１ポンプ（第１流量制御器）１０７、第２ポンプ（第２流量制御器）１０８、貯湯タンク（蓄熱器）１０９、制御器１１０、異常判定器１１０ａ、リモコン１２０、及びハウジングからなるパッケージ１１１及び各検知器１３１〜１４０を備えており、使用者がリモコン１２０を操作することにより、燃料電池システム１００の運転開始及び運転停止を行うことができるように構成されている。パッケージ１１１は、本実施の形態１においては、鉛直方向に長く延びるように形成されており、該パッケージ１１１内部には、燃料電池１０１等の各機器が配設されている。
【００２４】
なお、上記異常判定器１１０ａは、異常検知器を構成するものであり、各検知器１３１〜１４０の検出値に基づき各種異常を判定する。ただし、各検知器の故障については、異常判定器１１０ａが、異常検知器として機能し、上記検知器の故障と異なる異常については、異常判定器１１０ａと当該異常を判定する際の判定対象となる検出値を出力する検知器とが異常検知器として機能する。
また、本実施の形態１においては、リモコン１２０が、停止操作器を構成する。リモコン１２０を用いた運転停止のための入力操作としては、例えば、リモコン１２０に設けられた運転停止指令用のボタンを操作者が押下する形態や、リモコン１２０を操作することで、運転停止入力用の画面が表示され、この状態で運転停止の確定入力をボタン操作または画面上でのタッチ操作により行う形態等が挙げられる。
【００２５】
また、熱交換器１０６は、放熱器の一例であり、熱交換器１０６に代えて、空冷により燃料電池１０１の冷却水を冷却する形態を採用しても構わない。この場合、冷却水の冷却量は、冷却水の放熱器への流入量及び空冷ファンの操作量の少なくともいずれか一方により調整される。
【００２６】
水素生成装置１０２は、改質器、変成器、浄化器（いずれも図示せず）、及びバーナ１０２ａを有していて、水素生成装置１０２の改質器の原料ガス供給口（図示せず）には、原料ガス供給経路４１の下流端が接続されている。ここでは、原料ガスとして、メタンを主成分とする都市ガスが用いられており、原料ガス供給経路４１の上流端は、都市ガスの配管（図示せず）に接続されている。また、原料ガス供給経路４１には、その上流側から、第１開閉弁７１、ブースターポンプ１１２ａ、流量調整弁１１２ｂ、及び第２開閉弁７２が設けられている。第１開閉弁７１及び第２開閉弁７２は、原料ガス供給経路４１を通流する原料ガスの通流を許可／阻止するように構成されており、例えば、電磁弁等の弁を用いることができる。ブースターポンプ１１２ａは、原料ガス供給経路４１を通流する原料ガスを昇圧するように構成され、流量調整弁１１２ｂは、原料ガス供給経路４１を通流する原料ガスの流量を調整するように構成されていて、ブースターポンプ１１２ａと流量調整弁１１２ｂが、原料ガス供給器１１２を構成する。なお、ここでは、ブースターポンプ１１２ａと流量調整弁１１２ｂが、原料ガス供給器１１２を構成したが、これに限定されず、ブースターポンプ１１２ａのみで、原料ガス供給器１１２を構成してもよい。すなわち、ブースターポンプ１１２ａが、原料ガスの昇圧及び流量調整を行うように構成してもよい。
【００２７】
バーナ１０２ａには、オフ燃料ガス経路４３の下流端が接続されており、燃料電池１０１で使用されなかった余剰の燃料ガスがオフガスとして、バーナ１０２ａに供給されるように構成されている。また、バーナ１０２ａには、カソードパージガス排出経路５０の下流端が接続されており、後述する燃料電池システム１００の起動処理時又は運転停止時に行われる燃料電池１０１のカソードパージ処理によって、掃気された酸化剤ガス流路１０１ｂに存在するガス（以下、カソードパージガスという）が、バーナ１０２ａに供給される。さらに、バーナ１０２ａには、燃焼空気供給経路５６の下流端が接続されており、その上流端には、燃焼空気供給器１１７が接続されている。
【００２８】
これにより、バーナ１０２ａは、図示されない流路を通じて供給された原料ガス（または、燃料電池１０１からオフ燃料ガス経路４３を介して供給されたオフガス、または、燃料電池１０１からカソードパージガス排出経路５０を介して供給されたカソードパージガス）を燃焼空気供給器１１７から燃焼空気供給経路５６を介して供給された燃焼空気によって燃焼させる。なお、燃焼空気供給器１１７としては、例えば、ブロワやシロッコファン等のファン類を使用することができる。
【００２９】
また、水素生成装置１０２の改質器の水供給口（図示せず）には、改質用水供給経路５７の下流端が接続されており、その上流端は、第２凝縮水タンク１０５Ｂの下部に接続されている。また、改質用水供給経路５７の途中には、改質用水供給経路５７を通流する改質用水（凝縮水）の流量を調整する第３ポンプ１１３が設けられている。なお、本実施の形態においては、第２凝縮水タンク１０５Ｂから直接、水素生成装置１０２の改質器に凝縮水を供給する構成としたが、これに限定されず、第１凝縮水タンク１０５Ａから直接、水素生成装置１０２の改質器に供給する構成としてもよく、また、第２凝縮水タンク１０５Ｂに貯えられた凝縮水を冷却水タンク１０４に供給し、冷却水タンク１０４に貯えられている冷却水とともに、水素生成装置１０２の改質器に供給する構成としてもよい。
【００３０】
さらに、水素生成装置１０２の浄化器には、酸化用空気供給路５８の上流端が接続されており、その下流端は、酸化用空気供給器１１６に接続されている。酸化用空気供給器１１６は、浄化器での酸化反応に用いられる空気を供給するように構成されている。なお、酸化用空気供給器１１６としては、例えば、ブロワやシロッコファン等のファン類を使用することができる。
【００３１】
そして、改質器では、バーナ１０２ａで生成された燃焼排ガスの伝熱を利用して、原料ガス供給器１１２から原料ガス供給経路４１を介して供給される原料ガス（メタン）と、第１凝縮水タンク１０５Ａから供給される凝縮水と、を改質反応させることにより、水素リッチな改質ガスを生成する。また、変成器では、改質器で生成された改質ガスを、変成反応させることにより、改質ガスに含まれる一酸化炭素を低減させる。浄化器では、変成器で一酸化炭素が低減された改質ガス中の一酸化炭素を、酸化用空気供給器１１６から酸化用空気供給路５８を介して供給された酸化用空気と反応させることにより、一酸化炭素が１０ｐｐｍ以下にまで低減された燃料ガスが生成される。なお、本実施の形態においては、原料ガスとしてメタンを使用しているが、これに限定されず、エタン、プロパンなどの炭化水素を含むガス、気体のアルコールを含むガス等に例示されるような少なくとも炭素及び水素から構成される有機化合物を含むガスを使用することができる。
【００３２】
また、水素生成装置１０２の浄化器の出口には、燃料ガス供給経路４２の上流端が接続されており、その途中には、三方弁からなる第１切替器７３が設けられ、また、燃料ガス供給経路４２の下流端は、燃料電池１０１の燃料ガス流路１０１ａの上流端に接続されている。具体的には、燃料ガス供給経路４２は、第１燃料ガス供給経路４２ａと第２燃料ガス供給経路４２ｂから構成されていて、第１燃料ガス供給経路４２ａの上流端は、水素生成装置１０２の浄化器の出口と接続されていて、その下流端は、第１切替器７３の第１ポート７３ａと接続されている。また、第２燃料ガス供給経路４２ｂの上流端は、第１切替器７３の第３ポート７３ｃに接続されていて、その下流端は、燃料電池１０１の燃料ガス流路１０１ａの上流端に接続されている。なお、第１切替器７３の第２ポート７３ｂには、燃料電池バイパス経路４４の上流端が接続され、その下流端は、オフ燃料ガス経路４３の途中に接続されている。
【００３３】
燃料ガス供給経路４２の第２燃料ガス供給経路４２ｂの適所には、第２燃料ガス供給経路４２ｂを構成する配管内の圧力を検知する第１圧力検知器１３１と第２燃料ガス供給経路４２ｂを通流する燃料ガス等の流量を検知する第１流量検知器１３２が、それぞれ設けられている。そして、第１圧力検知器１３１及び第１流量検知器１３２は、それぞれ、検知した圧力値及び流量を制御器１１０内の異常判定器１１０ａに出力するように構成されている。第１圧力検知器１３１は、公知の圧力検知器（例えば、ダイアフラム式圧力センサ等）を使用することができ、第１流量検知器１３２は、公知の流量検知器（例えば、熱線式流量センサ等）を使用することができる。
【００３４】
また、燃料電池１０１の燃料ガス流路１０１ａの下流端には、オフ燃料ガス経路４３の上流端が接続されており、その下流端は、水素生成装置１０２のバーナ１０２ａに接続されている。オフ燃料ガス経路４３の燃料電池バイパス経路４４との接続点より上流側には、オフ燃料ガス経路４３を通流する燃料ガス等の通流を許可／阻止するための第４開閉弁７５が設けられている。また、オフ燃料ガス経路４３の燃料電池バイパス経路４４との接続点より下流側には、第１凝縮器１１４が設けられていて、オフ燃料ガス経路４３と第１凝縮器１１４の一次流路１１４ａとが接続されている。第１凝縮器１１４は、水蒸気を凝縮して水に液化することにより、未反応の燃料ガスと水分とを分離するように構成されている。そして、オフ燃料ガス経路４３の第１凝縮器１１４の下流側には、鉛直方向に延びるように形成された第１凝縮水経路４５の上流端が接続されていて、第１凝縮水経路４５の下流端は、第２凝縮水タンク１０５Ｂの上部（ここでは、上端面）に接続されている。さらに、オフガス燃料ガス経路４３の燃料電池バイパス経路４４の接続点よりも下流側には、第７開閉弁７８が設けられている。
【００３５】
これにより、水素生成装置１０２で生成された燃料ガスが、燃料電池１０１の燃料ガス流路１０１ａに供給され、燃料ガス流路１０１ａに供給された燃料ガスは、燃料ガス流路１０１ａを通流する間に、各セルのアノード（図示せず）に供給されて、電気化学反応に供される。また、燃料電池１０１で使用されなかった余剰の燃料ガスは、オフガスとしてオフ燃料ガス経路４３に流入する。オフ燃料ガス経路４３に流入した余剰の燃料ガスは、第１凝縮器１１４の一次流路１１４ａを通流する間に、燃料ガス中に含まれる水蒸気が凝縮され、水に液化される。そして、第１凝縮器１１４で分離された余剰の燃料ガスは、オフガスとしてバーナ１０２ａに供給され、上述したように、バーナ１０２ａで燃焼される。一方、第１凝縮器１１４で分離された水は、第１凝縮水経路４５を介して、第２凝縮水タンク１０５Ｂに供給される。
【００３６】
第２凝縮水タンク１０５Ｂの内部には、水位検知器１３５が設けられている。水位検知器１３５は、タンク内部に貯えられた水の水位を検知し、検知した水位を制御器１１０に出力するように構成されている。
【００３７】
酸化剤ガス供給器１０３は、燃料電池１０１の酸化剤ガス流路１０１ｂに酸化剤ガス（ここでは、空気）を供給することができるように構成されていて、例えば、ブロワやシロッコファン等のファン類を使用することができる。酸化剤ガス供給器１０３には、酸化剤ガス供給経路４６の上流端が接続されていて、その下流端は、燃料電池１０１の酸化剤ガス流路１０１ｂに接続されている。
【００３８】
酸化剤ガス供給経路４６には、その上流側から順に、第３開閉弁７４、酸化剤ガス供給経路４６を構成する配管内の圧力を検知する第２圧力検知器１３３、及び酸化剤ガス供給経路４６を通流する酸化剤ガス等の流量を検知する第２流量検知器１３４が設けられている。第３開閉弁７４は、酸化剤ガス供給経路４６を開閉するように構成されており、例えば、電磁弁等の弁を用いることができる。第２圧力検知器１３３及び第２流量検知器１３４は、それぞれ、検知した圧力値及び流量を制御器１１０の異常判定器１１０ａに出力するように構成されている。第２圧力検知器１３３は、公知の圧力検知器（例えば、ダイアフラム式圧力センサ等）を使用することができ、第２流量検知器１３４は、公知の流量検知器（例えば、熱線式流量センサ等）を使用することができる。
【００３９】
また、酸化剤ガス供給経路４６の第３開閉弁７４と第２圧力検知器１３３との間には、パージガス供給経路４９の下流端が接続されていて、その上流端は、原料ガス供給経路４１の流量調整弁１１２ｂと第２開閉弁７２との間の部分に接続されている。パージガス供給経路４９は、パージガス又は補圧ガスとしての原料ガスが通流するように構成されていて、その途中には、第６開閉弁７７が設けられている。第６開閉弁７７は、パージガス供給経路４９を開閉するように構成されており、例えば、電磁弁等の弁を用いることができる。
【００４０】
燃料電池１０１の酸化剤ガス流路１０１ｂの下流端には、オフ酸化剤ガス経路４７の上流端が接続されていて、その下流端は、燃料電池システム１００の外部に開口されている。オフ酸化剤ガス経路４７の途中には、オフ酸化剤ガス経路４７を開閉する第５開閉弁７６が設けられている。オフ酸化剤ガス経路４７の上流端と第５開閉弁７６との間には、カソードパージガス排出経路５０の上流端が接続されており、その下流端は、上述したように、水素生成装置１０２のバーナ１０２ａに接続されている。また、カソードパージガス排出経路５０には、第９開閉弁８１が設けられている。
【００４１】
また、オフ酸化剤ガス経路４７の第５開閉弁７６より下流側には、第２凝縮器１１５が設けられていて、オフ酸化剤ガス経路４７と第２凝縮器１１５の一次流路１１５ａとが接続されている。第２凝縮器１１５は、オフ酸化剤ガス経路４７を流れるオフ酸化剤ガス中の水蒸気を凝縮して水に液化することにより、燃料電池１０１で使用されなかった余剰のオフ酸化剤ガスと水分とを分離するように構成されている。そして、第２凝縮器１１５の下流側のオフ酸化剤ガス経路４７には、鉛直下方向に延び、第１凝縮水タンク１０５Ａに接続されている。
【００４２】
これにより、酸化剤ガス供給器１０３から、酸化剤ガス供給経路４６を介して、燃料電池１０１の酸化剤ガス流路１０１ｂに酸化剤ガスが供給され、酸化剤ガス流路１０１ｂに供給された酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路１０１ｂを通流する間に、各セルのカソード（図示せず）に供給されて、電気化学反応に供される。また、燃料電池１０１で電気化学反応に使用されなかった余剰の酸化剤ガスは、上記電気化学反応で生成された水とともにオフ酸化剤ガス経路４７に流入する。オフ酸化剤ガス経路４７に流入した余剰の酸化剤ガスは、第２凝縮器１１５の二次流路１１５ｂを通流する間に、酸化剤ガス中に含まれる水蒸気が凝縮され、水に液化される。そして、第２凝縮器１１５より排出された余剰の酸化剤ガスは、オフ酸化剤ガス経路４７を介して第１凝縮水タンク１０５Ａに導入後、第１凝縮水タンク１０５Ａに設けられた排気口より排出され、最終的に燃料電池システム１００外（パッケージ１１１外）に排出される。一方、第２凝縮器１１５で分離された水は、第１凝縮水タンク１０５Ａに供給される。なお、第１凝縮水タンク１０５Ａに供給された水は、所定量貯まると第２凝縮水タンク１０５Ｂに供給される。
【００４３】
そして、燃料電池１０１では、燃料ガス流路１０１ａから各セルのアノードに供給された燃料ガスと、酸化剤ガス流路１０１ｂから各セルの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１０１で電気化学反応に使用されなかった余剰の燃料ガスは、オフ燃料ガス経路４３を通流して、第２凝縮水タンク１０５Ｂに貯えられる。
【００４４】
また、燃料電池１０１には、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発生した熱を回収して、燃料電池１０１を冷却するための冷却水（第１熱媒体）が通流する冷却水流路１０１ｃが設けられている。冷却水流路１０１ｃの上流端には、冷却水供給経路５１の下流端が接続されており、その上流端は、冷却水を貯えるための冷却水タンク１０４の下部に接続されている。また、冷却水流路１０１ｃの下流端には、冷却水排出経路５２の上流端が接続されており、その下流端は、冷却水タンク１０４の下端面に接続されている。
冷却水タンク１０４の内部には、水位検知器１３６が設けられている。水位検知器１３６は、タンク内部に貯えられた水の水位を検知し、検知した水位を制御器１１０に出力するように構成されている。なお、冷却水は、燃料電池１０１を冷却する第１熱媒体の一例であり、不凍液（例：エチレングリーコール含有液）等に例示される他の熱媒体であっても構わない。
【００４５】
冷却水経路（第１熱媒体経路）の適所、例えば、燃料電池１０１内の冷却水流路１０１ｃ以外の冷却水経路に、熱交換器１０６が設けられ、冷却水供給経路５１と熱交換器１０６の一次流路１０６ａとが接続される。本実施の形態では、熱交換器１０６は、その一例として冷却水供給経路５１に設けられている。また、熱交換器１０６は、一次流路１０６ａを通流する冷却水と、後述する二次流路１０６ｂを通流する貯湯水（第２熱媒体）と、の間で熱交換することができるように構成されている。なお、冷却水供給経路５１、熱交換器１０６の一次流路１０６ａ、燃料電池１０１の冷却水流路１０１ｃ、及び冷却水排出経路５２から、冷却水経路（第１熱媒体経路）が構成される。
【００４６】
また、冷却水排出経路５２の上流端近傍には、温度検知器１３７が設けられている。温度検知器１３７は、冷却水経路を通流する冷却水の温度を検知し、検知した温度を制御器１１０に出力するように構成されている。また、本実施の形態においては、温度検知器１４７を熱交換器１０６より下流の冷却水排出経路５１に設け、燃料電池１０１に流入する冷却水の温度を検知するように構成されている。検知された温度は、制御器１１０に出力するように構成されている。なお、冷却水の温度を検知する温度検知器は、上記構成に限定されず、温度検知器１３７及び温度検知器１４７のいずれか一方でも構わないし、冷却水経路（第１熱媒体経路）上であればいずれの箇所に設けても構わない。
【００４７】
さらに、冷却水経路（ここでは、冷却水供給経路５１）の適所には、冷却水経路を通流する冷却水の流量を調整するための第１ポンプ（第１流量制御器）１０７及び該冷却水経路を通流する冷却水の流量を検知するための第３流量検知器１３８が設けられている。なお、第３流量検知器１３８は、公知の流量検知器（例えば、熱線式流量センサ等）を使用することができる。
【００４８】
また、本発明の第１流量制御器として、ここでは、流量調節が可能なポンプを用いているが、これに限定されず、例えば、図２に示すような構成としてもよい。図２は、図１に示す燃料電池システム１００の他の構成を示す模式図である。なお、図２においては、一部を省略している。
【００４９】
図２に示すように、冷却水経路（ここでは、冷却水排出経路５２）より分岐し、熱交換器１０６をバイパスする熱交バイパス経路２０８を設け、燃料電池１０１を通過後の冷却水が熱交バイパス経路２０８と熱交換器１０６とのそれぞれに流入する流量を調整する流量調整器（例えば、混合弁２０９）と、ポンプとを組合せて、熱交換器１０６に通流する冷却水の流量調整を行う構成を本発明の第１流量制御器として採用してもよい。
【００５０】
これにより、冷却水供給経路５１を通流する冷却水は、熱交換器１０６の一次流路１０６ａを通流する間に、熱交換器１０６の二次流路１０６ｂを通流する貯湯水と熱交換して冷却される。冷却された冷却水は、燃料電池１０１の冷却水流路１０１ｃに供給される。冷却水流路１０１ｃに供給された冷却水は、燃料電池１０１で発生した熱を回収して、燃料電池１０１を冷却する。そして、燃料電池１０１の排熱を回収した冷却水は、冷却水タンク１０４に供給される。
【００５１】
貯湯タンク１０９は、ここでは、鉛直方向に延びるように形成されていて、貯湯タンク１０９の下部には、市水を供給するための水供給路５３が接続されており、貯湯タンク１０９の上部には、貯湯水を利用者に供給するための貯湯水供給路５４が接続されている。また、貯湯水供給路５４には、貯湯水を利用する熱負荷が接続されている（図示せず）。熱負荷としては、例えば、給湯機器、暖房機器や空調機器が挙げられる。
【００５２】
また、貯湯タンク１０９の下端面には、貯湯水経路５５の上流端が接続されていて、その下流端は、貯湯タンク１０９の上部に接続されている。貯湯水経路５５には、上流側から順に第２ポンプ（第２送出器）１０８、第１凝縮器１１４、第２凝縮器１１５、及び熱交換器１０６が設けられていて、貯湯水経路５５は、第１凝縮器１１４の二次流路１１４ｂ、第２凝縮器１１５の二次流路１１５ｂ、及び熱交換器１０６の二次流路１０６ｂとそれぞれ接続されている。
【００５３】
これにより、貯湯水経路５５を通流する貯湯水（第２熱媒体）は、第１凝縮器１１４の二次流路１１４ｂを通流する間に、第１凝縮器１１４の一次流路１１４ａを通流するオフガスと熱交換して加熱され、ついで、第２凝縮器１１５の二次流路１１５ｂを通流する間に、第２凝縮器１１５の一次流路１１５ａを通流する酸化剤ガスと熱交換して加熱される。そして、第２凝縮器１１５の二次流路１１５ｂを通流した貯湯水は、熱交換器１０６の二次流路１０６ｂを通流する間に、熱交換器１０６の一次流路１０６ａを通流する冷却水と熱交換して加熱される。加熱された貯湯水は、貯湯水経路５５を通流して、貯湯タンク１０９の上端部に供給される。このような構成により、貯湯タンク１０９は、下部には市水温度に近い温度の低い水が貯えられ、熱交換器１０６等により高温化した熱媒体が上部に貯えられる、いわゆる積層沸き上げ型の貯湯タンクとなる。
【００５４】
また、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システム１００は、貯湯水経路５５には熱交換器１０６を通過後の貯湯水の温度を検知する温度検知器１４１と、熱交換器１０６を通過後の貯湯水の流入先を貯湯タンク１０９と貯湯バイパス経路２０７との間で切り替える第２熱媒体切替器２０６と、を備えている。熱交換器１０６よりも下流側の貯湯水経路５５には、貯湯タンク１０９をバイパスして熱交換器１０６よりも上流側の貯湯水経路５５に接続する貯湯バイパス経路（第２熱媒体バイパス経路）２０７が設けられている。
【００５５】
また、燃料電池１０１には、適宜な配線により、インバータ１１８が電気的に接続されていて、燃料電池１０１が発電した直流電流を交流電流に変換し、燃料電池システム１００外の電力負荷に電力を供給するように構成されている。また、インバータ１１８より出力された電流が流れる電路には、系統連系点を介して、系統電源が接続されている（いずれも図示せず）。すなわち、燃料電池１０１の出力電力と系統電源からの電力が、系統連系点で系統連系されている。
【００５６】
また、パッケージ１１１の適所には、吸気口６１及び排気口６２が設けられている。吸気口６１及び排気口６２は、パッケージ１１１内全体に外気が通流するように、なるべく互いに離れて設けられていることが好ましく、排気口６２は、メタンを主成分とする都市ガスや水素等の酸素よりも軽い可燃性ガスが滞留しやすいパッケージ１１１の上部に設けられていることが好ましい。また、排気口６２近傍には、換気ファン１１９が配置されている。なお、換気ファン１１９は、シロッコファンなどのファン類を使用することができる。これにより、換気ファン１１９によって、吸気口６１から外気が吸気され、吸気された外気が排気口６２から排出される。
【００５７】
また、燃料電池システム１００のパッケージ１１１内には、可燃性ガスセンサ１４０が設けられている。可燃性ガスセンサ１４０は、燃料電池システム１００（パッケージ１１１）内の可燃性ガス（例えば、原料ガスや水素ガス）の漏れ（濃度）を検知して、検知した可燃性ガスの濃度を制御器１１０に出力するように構成されている。なお、本実施の形態１においては、可燃性ガスセンサ１４０は、メタンを主成分とする都市ガスや水素等の酸素よりも軽い可燃性ガスが滞留しやすいパッケージ１１１の上部であって、換気ファン１１９近傍に設けられている。
【００５８】
さらに、パッケージ１１１内には、制御器１１０の制御基板等の温度を検知する温度検知器１３９が設けられている。温度検知器１３９は、検知した温度を制御器１１０に出力するように構成されている。
【００５９】
制御器１１０は、マイコン等のコンピュータによって構成されており、ＣＰＵ等からなる演算処理部、メモリ等からなる記憶部、通信部、及びカレンダー機能を有する時計部を有している（いずれも図示せず）。演算処理部は、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、演算処理部は、記憶部に記憶されたデータや操作入力部から入力されたデータを処理する。
【００６０】
ここで、本明細書において、制御器とは、単独の制御器だけでなく、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をも意味する。このため、制御器１１０は、単独の制御器から構成される必要はなく、複数の制御器が分散配置され、それらが協働して燃料電池システム１００を制御するように構成されていてもよい。
【００６１】
なお、本実施の形態１においては、異常判定器１１０ａが、各検知器１３１〜１４０から入力されたデータ（物理量）に基づき異常であるか否かを判定する構成としたが、これに限定されず、各検知器１３１〜１４０がマイコン等の演算器を備えることにより、それぞれが検知する物理量に基づき異常であるか否かを判定する構成としてもよい。
【００６２】
また、リモコン１２０は、マイコンで構成された制御部（図示せず）、通信部（図示せず）、表示部１２０ａ、及びキー操作部１２０ｂを有していて、制御部が、通信部等を制御している。また、リモコン１２０は、制御信号を通信部で受信し、これを制御部が処理して表示部１２０ａに伝達する。また、リモコン１２０のキー操作部１２０ｂから入力された操作信号が、リモコン１２０の制御部及び通信部を介して、制御器１１０に送信され、制御器１１０の通信部で受信される。そして、運転を強制的に停止させて燃料電池システム１００のメンテナンスや点検を行うような場合に、燃料電池システム１００の使用者又はメンテナンス作業者（操作者）が、リモコン１２０を介して運転停止のための入力操作（停止指令入力）することにより、制御器１１０は、運転中の燃料電池システム１００を強制的に停止させる。なお、ここで言う「運転中」とは、燃料電池システム１００の起動処理中、発電運転中、及び停止処理中の少なくともいずれか一つを含む。このリモコン１２０で停止入力操作した際の燃料電池システム１００の停止処理（以下、強制停止処理と称する）については、後述する。
【００６３】
なお、以下の説明では、その説明を簡略化するために、制御器１１０とリモコン１２０との信号のやりとりは、双方の通信部による通信及びリモコン１２０における制御部の処理を省略して記述する。
【００６４】
［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の起動処理（起動動作）について、図１を参照しながら説明する。なお、以下の動作は、使用者がリモコン１２０を操作することで、制御器１１０が燃料電池システム１００を制御することにより遂行される。
【００６５】
まず、起動処理開始時においては、原料ガス及び酸化剤ガスが酸化剤ガス供給経路４６を通流しないように、第３開閉弁７４、第５開閉弁７６、及び第６開閉弁７７は、それぞれの弁を閉止した状態を維持する。また、一酸化炭素が充分に低減されていない燃料ガスが、燃料電池１０１の燃料ガス流路１０１ａに供給されないように、第１切替器７３は、第１ポート７３ａを第２ポート７３ｂと連通させ、かつ、第３ポート７３ｃを遮断する。ついで、第１開閉弁７１は、その弁を開放し、原料ガス供給経路４１に原料ガスが供給される。
【００６６】
次に、第２開閉弁７２が、その弁を開放する。これにより、原料ガスが、水素生成装置１０２をバイパスして、原料ガス供給器１１２から図示されない流路を介してバーナ１０２ａに供給される。また、燃焼空気が、燃焼空気供給器１１７から燃焼空気供給経路５６を介してバーナ１０２ａに供給される。バーナ１０２ａでは、供給された原料ガスを燃焼空気によって燃焼させ、燃焼排ガスが生成される。生成された燃焼排ガスは、水素生成装置１０２内に設けられた燃焼排ガス経路（図示せず）を通流し、改質器、変成器、浄化器を加熱した後、燃料電池システム１００（パッケージ１１１）の外部に排出される。このとき、燃燃焼排ガスからの伝熱により、水素生成装置１０２の改質器、変成器、及び浄化器が加熱される。
【００６７】
次に、水素生成装置１０２の改質器に、原料ガスが、原料ガス供給器１１２から原料ガス供給経路４１を介して供給され、また、第１凝縮水タンク１０５Ａから改質用水供給経路５７を介して改質用水（凝縮水）が供給される。そして、供給された水が加熱されて水蒸気になり、原料ガスと水蒸気が反応して、水素を含む改質ガスが生成される。生成された改質ガスは、水素生成装置１０２の変成器及び浄化器を通過し、一酸化炭素が低減された、燃料ガスとして水素生成装置１０２より送出される。送出された燃料ガスは、水素生成装置１０２の浄化器の出口から第１燃料ガス供給経路４２ａに導入される。
【００６８】
第１燃料ガス供給経路４２ａに導入された燃料ガスは、第１燃料ガス供給経路４２ａ、燃料電池バイパス経路４４、及びオフ燃料ガス経路４３（正確には、燃料電池バイパス経路４４とオフ燃料ガス経路４３との合流部よりも下流側のオフ燃料ガス経路４３）を通流して、バーナ１０２ａに供給される。バーナ１０２ａに燃料ガスが供給されるようになると、原料ガス供給器１１２からバーナ１０２ａへの水素生成装置１０２をバイパスした直接的な原料ガスの供給が停止される。
【００６９】
次に、水素生成装置１０２の改質器に設けられた温度検知器（図示せず）が、所定の温度（例えば、５００℃）になると、第６開閉弁７７及び第９開閉弁８１は、その弁を開放し、原料ガスが、パージガス供給経路４９及び酸化剤ガス供給経路４６（正確には、酸化剤ガス供給経路４６の第３開閉弁７４よりも下流側の経路）を通流して、燃料電池１０１の酸化剤ガス流路１０１ｂに供給され、燃料電池システム１００の停止期間中に燃料ガス流路１０１ａより電解質を介して酸化剤ガス流路１０１ｂに侵入した水素が、原料ガスによってパージされる（燃料電池システム１００の起動処理時におけるカソードパージ処理）。カソードパージ処理によって、掃気されたカソードパージガス及び原料ガスは、カソードパージガス排出経路５０を通流して、バーナ１０２ａに供給され、燃焼される。そして、少なくともカソードパージ処理開始前に酸化剤ガス流路１０１ｂ内に封入されたガスをバーナ１０２ａに送出させるのに必要な量以上の原料ガスを供給すると、第６開閉弁７７及び第９開閉弁８１は、閉止し、燃料電池システム１００の起動処理時におけるカソードパージ処理を終了する。
【００７０】
そして、水素生成装置１０２の改質器、変成器、及び浄化器に設けられた温度検知器（それぞれ、図示せず）が所定の温度（例えば、改質器が、６００〜６５０℃、変成器が、２００〜２５０℃、浄化器が１３０〜１７０℃）を検知すると、燃料電池システム１００の起動処理を終了し、発電処理（発電動作）に移行開始する。
【００７１】
次に、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の発電処理（発電動作）について説明する。
【００７２】
まず、制御器１１０は、水素生成装置１０２の改質器、変成器、及び浄化器に設けられた温度検知器が検知した温度が、それぞれ所定の温度（例えば、改質器が、６００〜６５０℃内の所定温度、変成器が、２００〜２５０℃内の所定温度、浄化器が１３０〜１７０℃内の所定温度）になると、変成器及び浄化器で一酸化炭素が充分に低減されたと判断して、発電処理開始信号を出力する。
【００７３】
すると、第３開閉弁７４、第４開閉弁７５、及び第５開閉弁７６は、それぞれの弁を開放する。また、第１切替器７３は、第１ポート７３ａを第３ポート７３ｃと連通させ、かつ、第２ポート７３ｂを遮断するとともに、酸化剤ガス供給器１０３の動作を開始させる。
【００７４】
これにより、水素生成装置１０２で生成された燃料ガスが、第１燃料ガス供給経路４２ａ及び第２燃料ガス供給経路４２ｂ（すなわち、燃料ガス供給経路４２）を通流して、燃料電池１０１の燃料ガス流路１０１ａに供給される。また、酸化剤ガス供給器１０３から酸化剤ガスが、酸化剤ガス供給経路４６を通流して、燃料電池１０１の酸化剤ガス流路１０１ｂに供給される。このとき、第１及び第２流量検知器１３２、１３４は、それぞれ、第２燃料ガス供給経路４２ｂ及び酸化剤ガス供給経路４６を通流する燃料ガス及び酸化剤ガスの流量を検知し、検知した流量を制御器１１０に出力する。
【００７５】
そして、燃料電池１０１の燃料ガス流路１０１ａ及び酸化剤ガス流路１０１ｂに供給された燃料ガスと酸化剤ガスは、それぞれ、各セルのアノードとカソードに供給され、電気化学的に反応して水が生成し、電気と熱が発生する。発生した電気は、インバータ１１８によって、直流電流から交流電流に変換され、燃料電池システム１００外の電力負荷に供給される。
【００７６】
燃料電池１０１で使用されなかった余剰の燃料ガスは、オフガスとしてオフ燃料ガス経路４３に供給される。オフ燃料ガス経路４３に供給された余剰の燃料ガスは、第１凝縮器１１４の一次流路１１４ａを通流する間に、燃料ガス中に含まれる水蒸気が凝縮され、水に液化される。そして、第１凝縮器１１４を通過した余剰の燃料ガスは、オフガスとしてバーナ１０２ａに供給され、上述したように、バーナ１０２ａで燃焼される。一方、第１凝縮器１１４で分離された水は、オフ燃料ガス経路４３を介して、第２凝縮水タンク１０５Ｂに供給される。
【００７７】
また、燃料電池１０１で電気化学反応に使用されなかった余剰の酸化剤ガスは、オフ酸化剤ガス経路４７に供給される。オフ酸化剤ガス経路４７に供給された余剰の酸化剤ガスは、第２凝縮器１１５の一次流路１１５ａを通流する間に、酸化剤ガス中に含まれる水蒸気が凝縮され、水に液化される。そして、第２凝縮器１１５を通過した余剰の酸化剤ガスは、第１凝縮水タンク１０５Ａの排気口を介して、最終的に燃料電池システム１００外に排出される。一方、第２凝縮器１１５で分離された水は、オフ酸化剤ガス経路４７を介して、第１凝縮水タンク１０５Ａに供給される。
【００７８】
さらに、第１ポンプ１０７を動作させることで、燃料電池１０１の冷却水流路１０１ｃに、冷却水タンク１０４から冷却水経路（正確には、冷却水供給経路５１）を介して、冷却水が供給される。具体的には、冷却水は、冷却水タンク１０４から冷却水供給経路５１を通流して、熱交換器１０６の一次流路１０６ａに供給される。熱交換器１０６の一次流路１０６ａに供給された冷却水は、熱交換器１０６の一次流路１０６ａを通流する間に、熱交換器１０６の二次流路１０６ｂを通流する貯湯水と熱交換して冷却される。そして、冷却された冷却水は、冷却水供給経路５１を通流して、燃料電池１０１の冷却水流路１０１ｃに供給される。冷却水流路１０１ｃに供給された冷却水は、燃料電池１０１で発生した熱を回収して、燃料電池１０１を冷却する。燃料電池１０１の排熱を回収した冷却水は、冷却水排出経路５２を通流して、冷却水タンク１０４に供給される。
【００７９】
一方、貯湯タンク１０９の下部（ここでは、下端面）から貯湯水経路５５に供給された貯湯水は、第１凝縮器１１４の二次流路１１４ｂ及び第２凝縮器１１５の二次流路１１５ａｂを通流する間に、それぞれ、第１凝縮器１１４の一次流路１１４ａ及び第２凝縮器１１５の一次流路１１５ａを通流する余剰の燃料ガス及び酸化剤ガスと熱交換して、加熱される。加熱された貯湯水は、熱交換器１０６の二次流路１０６ｂに供給され、該熱交換器１０６の二次流路１０６ｂを通流する間に、熱交換器１０６の一次流路１０６ａを通流する冷却水と熱交換して、さらに加熱される。そして、加熱された貯湯水は、貯湯水経路５５を通流して、貯湯タンク１０９の上部に供給され、貯湯水供給路５４から熱負荷に供給される。
【００８０】
次に、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の通常の停止処理（停止動作）について説明する。なお、ここで言う通常の停止処理とは、燃料電池システム１００の運転中において、異常検知器により異常が検知されることで実行される停止処理（異常停止処理）や強制停止処理とは異なる停止処理のことを指す。例えば、電力負荷の電力需要が発電運転を実行する必要のない所定の閾値以下にまで低下することで実行される停止処理や予め設定された停止時刻になることで実行される停止処理等である。
【００８１】
また、本発明においては、停止処理（停止動作）を、制御器１１０が停止指令を出力してから、燃料電池システム１００がその停止処理を完了するまでの動作として定義する。なお、燃料電池システム１００の停止処理の完了後は、制御器１１０は動作していて、制御器１１０以外の部分の動作は停止しており、起動要求が発生した場合には、制御器１１０により起動指令が出力され、速やかに起動処理を開始可能な待機状態に移行する。また、燃料電池１０１の発電の停止は、インバータ１１８の出力をゼロにするとともに、インバータ１１８の出口側の電路を電気的に切り離すことによって行われる。
【００８２】
以下、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の通常の停止処理（停止動作）について図３Ａ、図３Ｂ及び図４に基づき説明する。図３Ａは、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムにおける通常の停止処理の主な動作を示すフローチャートである。図３Ｂは、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムにおける通常の停止処理の主な動作を示すフローチャートである。図４は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの通常の停止処理における燃料電池の排熱回収動作を示すフローチャートである。
【００８３】
まず、図３Ａに示すように、酸化剤ガス供給器１０３の動作を停止し、酸化剤ガス流路１０１ｂへの酸化剤ガスの供給を停止するとともに（ステップＳ１００）、第３開閉弁７４及び第５開閉弁７６を閉鎖し、燃料電池１０１の酸化剤ガス流路１０１ｂを外気と遮断する（ステップＳ１０１）。
【００８４】
また、第１切替器７３は、第１ポート７３ａを第２ポート７３ｂと連通させ、第３ポート７３ｃを遮断するとともに、第４開閉弁７５は、その弁を閉止する（ステップＳ１０２）。これにより、第１切替器７３の第３ポート７３ｃと第４開閉弁７５との間の流路、すなわち、第２燃料ガス供給経路４２ｂ、燃料電池１０１の燃料ガス流路１０１ａ、及びオフ燃料ガス経路４３の第４開閉弁７５までの流路に、燃料ガスが閉じ込められ、外部から燃料ガス流路１０１ａに空気等の混入が抑制され、アノードの劣化を抑制することができる。
【００８５】
また、ブースターポンプ１１２ａ、第３ポンプ１１３及び酸化用空気供給器１１６が停止して、水素生成装置１０２に、原料ガス、改質用水及び酸化用空気の供給が停止される（ステップＳ１０３）。さらに、第１開閉弁７１及び第２開閉弁７２は、その弁を閉止する（ステップＳ１０４）。
【００８６】
これにより、水素生成装置１０２への原料ガス、改質用水及び酸化用空気の供給が停止し、水素生成装置１０２から燃料電池１０１の燃料ガス流路１０１ａへの燃料ガスの供給が停止する。これに伴い、燃料電池１０１からのバーナ１０２ａへのオフガスの供給が停止し、バーナ１０２ａでの燃焼が停止する。そして、上記一連の動作により燃料電池１０１へ燃料ガス及び酸化剤ガスの供給は停止されるので発電も停止する。一方、燃焼空気供給器１１７の動作は継続しているため、水素生成装置１０２は空冷され、水素生成装置１０２の温度が時間経過とともに温度低下する。
【００８７】
次に、水素生成装置１０２の改質器（図示せず）に設けられた温度検知器（図示せず）の検知温度（ステップＳ１０５）が第１パージ温度以下になると（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、第５開閉弁７６、第６開閉弁７７及び第９開閉弁８１を開放するとともに（ステップＳ１０７）、第１開閉弁７１及び第２開閉弁７２を開放し、ブースターポンプ１１２ａの動作を開始する（燃料電池システム１００の停止処理時におけるカソードパージ処理の開始）（ステップＳ１０８）。ここで、第１パージ温度とは、停止処理時におけるカソードパージ処理時の水素生成装置１０２の温度上昇を加算しても改質器に使用される触媒の耐熱温度未満になる温度（例えば、６００℃）として定義される。なお、停止処理時におけるカソードパージ処理開始時には、水素生成装置１０２の改質器内部は、停止直後に当該内部空間に封止された原料ガスと水蒸気とが残存した状態であるため、停止処理時におけるカソードパージ処理時に原料から炭素が析出する可能性は低くなる。
【００８８】
これにより、原料ガス（パージガス）が、原料ガス供給経路４１からパージガス供給経路４９を通流して、酸化剤ガス供給経路４６（正確には、パージガス供給経路４９と酸化剤ガス供給経路４６との合流部よりも下流側の酸化剤ガス供給経路４６）を介して、燃料電池１０１の酸化剤ガス流路１０１ｂに供給される。そして、酸化剤ガス流路１０１ｂに存在する酸化剤ガスは、パージガスによりパージされ、オフ酸化剤ガス経路４７（正確には、オフ酸化剤ガス経路４７の第５開閉弁７６の上流側の経路）及びカソードパージガス排出経路５０を通流して、バーナ１０２ａに供給される。バーナ１０２ａに供給された酸化剤ガス及び原料ガスは、バーナ１０２ａで燃焼される（ステップＳ１０９）。
【００８９】
そして、上記停止処理時におけるカソードパージ処理が開始されてからの経過時間Ｔ１の測定を行い（ステップＳ１１０）、本経過時間Ｔ１が第１パージ時間Ｊ１以上になると（ステップＳ１１１でＹｅｓ）、ブースターポンプ１１２ａを停止し、第１開閉弁７１及び第２開閉弁７２を閉止し（ステップＳ１１２）、第５開閉弁７６、第６開閉弁７７及び第９開閉弁８１を閉止する（燃料電池システム１００の停止処理時におけるカソードパージ処理の終了）（ステップＳ１１３）。なお、上記第１パージ時間は、燃料電池１０１の酸化剤ガス流路１０１ｂ内の酸化剤ガスが少なくとも酸化剤ガス流路１０１ｂから掃気されるのに必要な時間として定義される。
【００９０】
これにより、第３開閉弁７４、第６開閉弁７７、第５開閉弁７６及び第９開閉弁８１により形成される閉流路、すなわち、パージガス供給経路４９の第６開閉弁７７から下流側の経路、酸化剤ガス供給経路４６の第３開閉弁７４から下流側の経路、酸化剤ガス流路１０１ｂ、オフ酸化剤ガス経路４７の第５開閉弁７６及びカソードパージガス排出経路５０の第９開閉弁８１までの流路（以下、パージガス封止流路）に、パージガスが閉じ込められ、外部から酸化剤ガス流路１０１ｂに空気等の混入が抑制される。
【００９１】
次に、燃料電池システム１００の停止処理時におけるカソードパージ処理が終了した後の上記冷却動作中において、水素生成装置１０２の改質器に設けられた温度検知器は、改質器の温度ｔ１を再検知し（ステップＳ１１４）、検知された温度が、待機可能温度（例えば、５００℃）以下である場合（ステップＳ１１５でＹｅｓ）、燃焼空気供給器１１７は、バーナ１０２ａへの燃焼空気の供給を停止する（ステップＳ１１６）。なお、上記待機可能温度は、燃料電池システム１００が待機状態に移行可能な温度であり、例えば、水素生成装置１０２に原料ガスのみを供給しても炭素析出することのない上限温度として定義される。
【００９２】
一方、燃料電池システム１００の停止処理において、上述の一連の停止処理だけでなく、燃料電池１０１の冷却系統において、所定の冷却動作（排熱回収動作）が並行して実行される。具体的には、図４に示すように、燃料電池１０１の発電を停止した後も、第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８の動作を継続して（ステップＳ２００）、貯湯水は、熱交換器１０６で冷却水と熱交換して、燃料電池１０１が保有している余熱を回収する。
【００９３】
そして、制御器１１０は、改質器に設けられた温度検知器で検知される温度が、第１パージ温度以下になり、停止処理時におけるカソードパージ処理が開始される場合に（ステップＳ２０１）、第１ポンプ１０７の動作を停止させる（ステップＳ２０２）。そして、停止処理時におけるカソードパージ処理が完了すると（ステップＳ２０３）、第１ポンプ１０７の動作を再開し（ステップＳ２０４）、図２ＢのステップＳ１１５で改質器の温度ｔ１が待機可能温度以下にまで低下したことを確認し（ステップＳ２０５）、図２ＢのステップＳ１１６で燃焼用空気供給器１１７による水素生成装置１０２の冷却動作を停止する際に、併せて第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８の動作を停止させる（ステップＳ２０６）。
【００９４】
そして、上記水素生成装置１０２の待機可能温度までの冷却動作及びこの冷却動作に伴い実行される上記燃料電池の冷却動作が完了すると、燃料電池システム１００は、待機状態に移行する（図３ＡのステップＳ１１７、図３ＢのステップＳ２０７）。なお、この待機状態とは、次の燃料電池システムの運転開始を待機している状態のことであり、例えば、所定の起動要求が発生した場合に、制御器１１０より起動指令が出力され、次の起動処理の実行に移行されるような状態として定義される。なお、上記起動要求の例としては、例えば、電力負荷の電力需要が燃料電池システムの発電出力の下限以上になることや、使用者がリモコン１２０のキー操作部１２０ｂを操作して発電開始要求を行うことが挙げられる。
【００９５】
上記待機状態において、水素生成装置１０２は、燃焼用空気供給器１１７が停止しているため自然放冷されるが、その際に、図３Ａに示すように水素生成装置１０２の改質器に設けられた温度検知器が改質器の温度ｔ１を再度検知し（ステップＳ１１８）、検知した温度ｔ１が上記待機可能温度よりも低い第２パージ温度（例えば、３００℃）以下になった場合（ステップＳ１１９）、第１開閉弁７１、第２開閉弁７２、及び第７開閉弁７８は、それぞれの弁を開放し、ブースターポンプ１１２ａが起動する（水素生成装置１０２に対するパージ処理（ＦＰ（Ｆｕｅｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）パージ処理）の開始）（ステップＳ１２０）。これにより、原料ガス供給器１１２から水素生成装置１０２に原料ガス（パージガス）が供給され、水素生成装置１０２内に設けられた改質器等の反応器に存在する水蒸気等のガスが原料ガスによりパージされ、水素生成装置１０２より掃気され、バーナ１０２ａに送出される。バーナ１０２ａに送出されたガスは、バーナ１０２ａで燃焼される（ステップＳ１２１）。このＦＰパージ処理により、水素生成装置１０２内で、水蒸気が結露して、改質触媒等の触媒が劣化するのを抑制することができる。なお、上記第２パージ温度は、水素生成装置１０２に対する上記ＦＰパージ処理時のバーナ１０２ａでの燃焼動作による改質器の温度上昇分を加算しても、改質器内の原料ガスが炭素析出しない温度として定義される。
【００９６】
そして、上記ＦＰパージ処理を開始してからの経過時間Ｔ２を計測し（ステップＳ１２２）、この経過時間Ｔ２が第２パージ時間Ｊ２以上になると（ステップＳ１２３）、ブースターポンプ１１２ａを停止し、第１開閉弁７１、第２開閉弁７２及び第７開閉弁７８を閉止する（ＦＰパージ処理の終了）（ステップＳ１２４）。なお、上記第２パージ時間は、少なくとも水素生成装置１０２内の水蒸気が掃気されるのに必要な時間として定義される。
【００９７】
このように、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００では、正常な状態で運転停止に移行する場合においては、少なくとも燃料電池１０１の機能を保護する程度の停止処理（例えば、燃料電池システム１００の停止処理時におけるカソードパージ処理）を実行し、速やかに待機状態に移行するように構成されている。また、冷却動作を実行するにしても、水素生成装置１０２が再起動可能な温度状態（つまり、改質器の温度が待機可能温度以下の状態）になるまでの間だけ、排熱回収動作をする等の必要最低限の冷却動作を実行するように構成されている。従って、速やかに待機状態に移行できるとともに、次回の起動処理は、待機状態に移行してからの経過時間によっては、燃料電池１０１等の機器温度が周囲温度（外気温度）よりも高く、燃料電池１０１を昇温するのに必要なエネルギーが削減され、起動処理に要する時間が短縮され、システムの起動性が向上する。
【００９８】
なお、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の通常の停止処理においては、水素生成装置１０２の冷却動作と燃料電池１０１のカソードパージ処理及び排熱回収動作とを実行するよう構成されているが、燃料電池システム１００を待機状態に移行させるために適切な停止動作であれば、これに限定されるものではない。
【００９９】
次に、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の強制停止処理について、図５を参照しながら説明する。図５は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムにおける本停止処理の主な動作を示すフローチャートである。
【０１００】
燃料電池システム１００の使用者又はメンテナンス作業者が、リモコン１２０を操作して、停止指令信号が制御器１１０に入力されると、図５に示すように、通常の停止処理のカソードパージ処理の終了まで（図３Ａ及び図３Ｂに示すステップＳ１００〜ステップＳ１１３及び図４のステップＳ２００〜ステップＳ２０３まで）は、通常の停止処理と同様の停止動作が行われる（ステップＳ５００）。その後、燃焼空気供給器１１７による水素生成装置１０２の冷却動作及び燃料電池１０１の排熱回収動作を実行するが、通常の停止処理とは異なり、改質器の温度ｔ１が待機可能温度以下になった後も、燃焼空気供給器１１７、第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８の動作を継続し、水素生成装置１０２の冷却動作及び燃料電池１０１の排熱回収動作を継続する（ステップＳ５０１）。
【０１０１】
そして、上記冷却動作において改質器に設けられた温度検知器により改質器の温度ｔ１を検知し（ステップＳ５０２）、上記温度検知器の検知温度ｔ１が第２パージ温度以下になると（ステップＳ５０３でＹｅｓ）、通常の停止処理と同様のＦＰパージ処理を実行する（ステップＳ５０４）。すなわち、図３Ｂに示すステップＳ１２０〜ステップＳ１２４を行う。その後、ＦＰパージ処理が完了すると（ステップＳ５０５）、制御器１１０は、燃焼空気供給器１１７、第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８の動作を停止させ（ステップＳ５０６）、停止処理を完了させるとともに、燃料電池システム１００を起動不許可状態に移行させる（ステップＳ５０７）。ここで、起動不許可状態に移行とは、使用者が燃料電池システム１００の運転を開始するように、リモコン１２０を操作（起動指令入力）しても、制御器１１０が、上述した燃料電池システム１００の起動を許可せず、起動指令を出力しない状態にすることをいう。
【０１０２】
なお、停止操作器であるリモコン１２０を介した運転停止のための入力操作により実行される燃料電池システムの上記停止処理を、メンテナンスが必要となる異常（例えば、各検知器１３１〜１４０の故障等）が発生した場合における異常停止処理においても、同様に実施する形態を採用しても構わない。
【０１０３】
ただし、異常判定器１１０ａで検知された異常が、ガス漏れ系の異常（例えば、燃料ガス流路のガス漏れ異常、酸化剤ガス流路のガス漏れ異常、可燃ガス漏れ異常）である場合は、パージ処理中に可燃ガスである原料ガスが燃料電池システム１００のパッケージ１１１内に漏洩して危険であるため、カソードパージ処理やＦＰパージ処理のパージ処理を実行しないように構成されることが好ましい。
【０１０４】
また、通常停止処理及び強制停止処理における燃料電池１０１の排熱回収動作においては、この動作と並行して図６に示す貯湯水温度の制御が実行される。図６は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システム１００における貯湯制御の概要を示すフローチャートである。
【０１０５】
貯湯水温度の制御は、貯湯タンク１０９内には貯湯下限温度（例えば、６０℃）以上の温水が貯えられるよう制御するものである。具体的には、図６に示すように、温度検知器１４１により熱交換器１０６を通過後の貯湯水の温度ｔ３を検知し（ステップＳ６００）、この貯湯水の温度ｔ３が、貯湯下限温度以上である場合には（ステップＳ６０１でＹｅｓ）、制御器１１０は、貯湯タンク１０９側に貯湯水が流入するように第２熱媒体切替器２０６を制御する（ステップＳ６０２）。一方、この貯湯水の温度ｔ３が、貯湯下限温度未満である場合には（ステップＳ６０１でＮｏ）、制御器１１０は、貯湯バイパス経路２０７側になるよう第２熱媒体切替器２０６を制御する（ステップＳ６０３）。
【０１０６】
ここで、強制停止処理と通常の停止処理とを比較すると、強制停止処理では、改質器の温度が待機可能温度以下になってから改質器の温度がＦＰパージ処理可能な温度（第２パージ温度以下の温度）になるまでの期間において、通常の停止処理のように自然放冷により水素生成装置１０２が冷却するのを待つのではなく、燃焼空気供給器１１７による水素生成装置１０２の冷却動作及び第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８による燃料電池１０１の排熱回収動作を継続し、水素生成装置１０２及び燃料電池１０１をより速やかに冷却する。
【０１０７】
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、停止操作器（リモコン１２０）を操作して運転停止のための入力操作をすることで、通常の停止処理の場合に比して、燃料電池１０１及び水素生成装置１０２の冷却量が多くなる強制停止処理が実行される。従って、メンテナンス作業が必要な場合に、メンテナンス作業者や使用者がリモコン１２０を操作して、上記入力操作を実行することで、燃料電池システム１００内の機器温度をメンテナンス作業者が火傷等をしない程度にまでより早く降温させ、メンテナンス作業の着手を迅速化させることができる。
【０１０８】
一方、メンテナンス作業の必要のない通常の停止処理の場合は、上記強制停止処理時に比して、燃料電池１０１及び水素生成装置１０２の冷却量が抑制されるので、待機状態に移行してからの経過時間によっては、次回起動時において、燃料電池システム１００を構成する機器（例えば、水素生成装置１０２、燃料電池１０１等）を昇温するのに必要なエネルギーが削減され、起動処理に要する時間が短縮される。これにより、本実施の形態１に係る燃料電池１００では、燃料電池システム１００の起動性が向上する可能性がある。
【０１０９】
なお、本実施の形態１においては、強制停止処理では、通常停止処理の場合に比して、燃焼空気供給器１１７による水素生成装置１０２の冷却動作時間及び第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８による燃料電池１０１の排熱回収動作時間を多くなるように制御することで、燃料電池１０１及び水素生成装置１０２の冷却量が多くなるように制御したが、これに限定されず、燃焼空気供給器１１７により供給される燃焼空気量、熱交換器１０６を通流する冷却水量及び貯湯水量の少なくともいずれか一方が多くなるように制御してもよい。具体的には、燃焼空気供給器１１７により供給される燃焼空気量を増加させるために燃焼空気供給器１１７の操作量を通常の停止処理における水素生成装置１０２の冷却動作時よりも増加させるように制御してもよい。
【０１１０】
また、熱交換器１０６を通流する冷却水量及び貯湯水量を増加させるために、第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８の操作量を通常の停止処理における燃料電池１０１の排熱回収動作時よりも増加させる形態を採用できるが、これに限定されるものではない。例えば、図２に示すように、第１流量調整器が、第１ポンプ１０７と、燃料電池１０１を通過後の冷却水が熱交バイパス経路２０８と熱交換器１０６とのそれぞれに流入する流量を調整する流量調整器（例：混合弁２０９）と、で構成される場合、混合弁２０９を制御して、熱交換器１０６側に流入する冷却水量を増加させる形態を採用しても構わない。この場合、上記混合弁２０９の制御とともに、第１のポンプ１０７の操作量を維持または増加させるように、第１ポンプ１０７は制御される。
【０１１１】
また、本実施の形態においては、リモコン１２０が、停止操作器を構成したが、これに限定されず、リモコン１２０とは別に、燃料電池システム１００の運転を強制的に停止させるための停止操作器を設けてもよい。
【０１１２】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
【０１１３】
図７に示すように、本発明の実施の形態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、水素生成装置１０２に代えて燃料ガス供給器２００、燃料電池１０１のアノード流路及びカソード流路から排出された燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて燃焼するバーナ２０５を備える点において異なる。なお、上記燃料ガス供給器は、例えば、水素インフラや水素ボンベ等の燃料ガス源から供給される燃料ガスの流量を制御する流量制御器であり、流量調整弁や、昇圧器と流量調整弁を組合せた構成等が使用される。
【０１１４】
本実施の形態２の燃料電池システム１００は、通常の発電運転時において、燃料ガス供給器２００から供給される水素を含む燃料ガスと酸化剤ガス供給器１０３から供給される酸化剤ガスを用いて燃料電池１０１が発電する。そして、上記発電運転時において、制御器１１０の制御により第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８を動作させることで、燃料電池１０１の排熱は、第１ポンプ１０７の動作により循環する冷却水経路２０４内の冷却水により回収される。そして、冷却水により回収された熱は、熱交換器１０６を介して第２ポンプ１０７の動作により循環する貯湯水経路２０４内の貯湯水により回収され、貯湯タンク１０９内に温水として貯えられる。
【０１１５】
なお、上記発電運転時においては当然、燃料電池１０１の上流及び下流の燃料ガス経路２０２上に、それぞれ設けられた第８開閉弁２０１、第７開閉弁７８は開放されるとともに、燃料電池１０１の上流及び下流の酸化剤ガス経路２０３上に、それぞれ設けられた、第３開閉弁７４及び第５開閉弁７６も開放されている。また、熱交換器１０６は、放熱器の一例であり、熱交換器１０６に代えて、実施の形態１と同様に空冷により燃料電池の冷却水を冷却する形態を採用しても構わない。また、この場合、冷却水の冷却量は、冷却水の放熱器への流入量及び空冷ファンの操作量の少なくともいずれか一方により調整される。
【０１１６】
次に、上記燃料電池システム１００の通常の停止処理について図８に基づいて説明する。図８は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムにおける通常の停止処理の主な動作を示すフローチャートである。
【０１１７】
図８に示すように、まず、制御器１１０により停止指令が出力されると、制御器１１０は、燃料ガス供給器２００、酸化剤ガス供給器１０３による燃料電池システム１００への燃料ガス及び酸化剤ガスの供給を停止し、燃料ガス経路２０２上の第８開閉弁２０１及び第５開閉弁７６と酸化剤ガス経路上の第３開閉弁７４及び第７開閉弁とをそれぞれ閉止させる。また、制御器１１０は、インバータ１１８の動作も停止させ、燃料電池１０１の発電運転を停止する。
【０１１８】
そして、燃料電池１０１の発電停止後も燃料電池１０１に残存する余熱を熱回収するため燃料電池システム１００の発電運転時と同様に第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８の排熱回収動作を継続する（ステップＳ７００）。この排熱回収動作においては、燃料電池システム１００の発電運転時と同様に、温度検知器１４１で検知される温度が貯湯タンク１０９に貯えることが可能な下限温度（貯湯下限温度：例えば、６０℃）以上になるように、制御器１１０は、温度検知器１４１の検知温度に基づいて第２ポンプ１０８の操作量を制御して貯湯水の流量を制御する。
【０１１９】
そして、上記排熱回収動作中において温度検知器１３７により燃料電池１０１を通過してから熱交換器１０６に流入するまでの間の冷却水経路２０４内を流れる冷却水の温度（冷却水温度ｔ２）を検知し（ステップＳ７０１）、温度検知器１３７の検知温度が上記貯湯下限温度以上の温度である貯湯可能温度（例えば、６３℃）未満になった場合、制御器１１０は、第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８の動作を停止させ、燃料電池システム１００を待機状態に移行する。
【０１２０】
次に、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００の強制停止処理の一例について、図９に基づき説明する。図９は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システム１００における強制停止処理の一例を示すフローチャートである。
【０１２１】
図９に示すように、まず、燃料電池システム１００の発電運転時において、燃料電池システム１００の使用者又はメンテナンス作業者が、リモコン１２０を操作して、運転停止の操作信号（停止指令信号）が制御器１１０に入力された場合、強制停止処理が実行される。本例においては、制御器１１０の制御により停止指令が出力され、通常の停止処理と同様に燃料ガス供給器２００及び酸化剤ガス供給器１０３からの燃料ガス及び酸化剤ガスの供給が停止される。さらに、制御器１１０の制御により燃料ガス経路２０２上の第８開閉弁２０１及び第５開閉弁７６と酸化剤ガス経路上の第３開閉弁７４及び第７開閉弁７８とがそれぞれ閉止される。
【０１２２】
そして、上記のように燃料電池１０１への燃料ガス及び酸化剤ガスの供給を停止して、燃料電池１０１の発電を停止した後も、通常の停止処理と同様に燃料電池１０１に残存する余熱を熱回収するため第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８の排熱回収動作を継続する（ステップＳ８００）。そして、上記排熱回収動作中において温度検知器１３７により燃料電池１０１を通過し熱交換器１０６に流入するまでの間の冷却水経路２０４内の冷却水の温度を計測し（ステップＳ８０１）、冷却水温度ｔ２が、熱交換器１０６を介して冷却水から貯湯水に伝熱可能であるような温度（排熱回収可能温度：例えば、４０℃）未満になると（ステップＳ８０２）、制御器１１０により第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８の動作を停止させ（ステップＳ８０３）、停止処理を完了するとともに、燃料電池システム１００を起動不許可状態に移行させる（ステップＳ８０４）。
【０１２３】
なお、上記排熱回収可能温度は、上記貯湯可能温度よりも低く市水温度よりも高い温度として設定される。また、上記ステップＳ７０１、Ｓ７０２の判定条件は、熱交換器１０６を介して冷却水から貯湯水に伝熱可能な状態であるか否かを判定可能な条件であれば任意の判定条件でよく、例えば、温度検知器１３７の検知温度と熱交換器１０６に流入する貯湯水の温度を検知する温度検知器１４１の検知温度と差が０よりも大きい所定の閾値以下であるか否かに基づき判断してもよい。また、上記通常停止処理及び強制停止処理における排熱回収動作においては、この動作と並行して、実施の形態１において図６に基づき説明した貯湯制御が同様に実行され、貯湯タンク１０９内には貯湯下限温度以上の温水が貯えられるよう制御される。なお、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００においては、実施の形態１で説明した燃料電池１０１の排熱回収動作（図４参照）に代えて、上述の強制停止処理時における燃料電池１０１の排熱回収動作を実施する形態を採用しても構わない。
【０１２４】
このように本実施の形態２に係る燃料電池システム１００においては、強制停止処理は、通常処理に比べ冷却水温度がより低くなるまで燃料電池１０１の排熱回収動作が継続されるため、燃料電池１０１及び燃料電池１０１に通流する流体が流れる機器の温度（冷却水経路２０４、熱交換器１０６等）をメンテナンス作業者が火傷等をしない程度にまでより早く降温させ、メンテナンス作業への移行を迅速化させることができる。一方、メンテナンス作業の必要のない通常の停止処理の場合は、上記強制停止処理時に比して、燃料電池１０１及び水素生成装置１０２の冷却量が抑制されるので、次回起動時において、燃料電池１０１を昇温するのに必要なエネルギーが削減され、起動処理に要する時間が短縮されるので、燃料電池システム１００の起動性を向上させることができる。
【０１２５】
（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１００は、実施の形態２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、制御器１１０が、通常の発電運転時において、燃料電池１０１に流入する前の温度に基づいて熱交換器１０６を通過する冷却水の通流量を制御する点を新たな特徴とする。具体的には、制御器１１０は、発電運転時において、冷却水経路（ここでは、冷却水排出経路５１）に設けられた温度検知器１４７で検知した温度に基づいて、温度検知器１４７の検知温度が、燃料電池１０１を通過した冷却水温度よりも低い所定の温度になるよう熱交換器１０６を通過する冷却水の通流量を制御する。上記通流量の制御については、第１流量制御器が、第１ポンプ１０７で構成される場合、第１ポンプ１０７の操作量により、これを制御している。なお、図２に示すように、第１流量制御器が、第１ポンプ１０７及び燃料電池１０１を通過後の冷却水が熱交バイパス経路２０８と熱交換器１０６とのそれぞれ流入する流量を調整する流量調整器（例えば、混合弁２０９）で構成される場合、第１ポンプ１０７及び混合弁２０９の操作量により、上記通流量を制御しても構わない。
【０１２６】
また、本実施の形態３に係る燃料電池システム１００では、強制停止処理時において、制御器１１０は、上記通流量が発電運転時における平均通流量よりも大きくなるように第１流量制御器を制御することを特徴とする。具体的には、第１ポンプ１０７の操作量を、燃料電池システム１００の発電運転時の平均操作量よりも大きい所定の操作量となるように制御する（以下、強制冷却動作と称する）点と、強制冷却動作時において、熱交換器１０６を通過した、貯湯水が貯湯バイパス経路２０７に流入するよう第２熱媒体切替器２０６を制御する点と、が実施の形態２に係る燃料電池システム１００と異なる。以下、図１０を参照しながら、本実施の形態３に係る燃料電池システム１００の強制停止処理について説明する。
【０１２７】
図１０は、本発明の実施の形態３の燃料電池システム１００における強制停止処理の一例を示すフローチャートである。
【０１２８】
図１０に示すように、本実施の形態３に係る燃料電池システム１００の強制停止処理では、停止処理開始後も第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８の排熱回収動作を継続させる（ステップＳ８００）。この排熱回収動作においては、制御器１１０は、発電運転時と同様に温度検知器１４７の検知温度が上記所定の温度になるように第１ポンプ１０７の操作量を制御している。その後、温度検知器１３７の検知温度が上記貯湯下限温度以上の温度である貯湯可能温度（例えば、６３℃）未満になると（ステップＳ８００ｂでＹｅｓ）、制御器１１０は、温度検知器１４７で検知される温度に拘わらず、熱交換器１０６を通過する冷却水の通流量が所定値以上になるように第１流量制御器を制御する、強制冷却動作に移行する。この場合、例えば、制御器１１０は、強制冷却動作時の冷却水の通流量が、発電運転時の平均通流量よりも大きい値になるよう第１流量制御器を制御することが好ましい。具体的には、制御器１１０が、第１ポンプ１０７の操作量を発電運転時の平均操作量よりも大きい所定の操作量となるように制御する（ステップＳ８００ｃ）。なお、上記発電運転時の平均通流量は、例えば、第３流量検知器１３８で検知された流量と検知間隔との積の発電運転時における総和を発電運転時間で除した値となる。ここで、図２に示すように熱交換器をバイパスする経路２０８を設ける場合は、上記第３流量検知器１３８の検知流量と流量検知した時点における混合弁２０９の開度とに基づき熱交換器１０６を通流する冷却水の流量を算出し、この算出値と検知間隔との積の発電運転時における総和を発電運転時間で除すことで、上記平均通流量が求められる。また、上記発電運転時の平均操作量は、例えば、制御器１１０から第１ポンプ１０７へ出力指令される操作量と指令間隔との積の発電運転時における総和を発電運転時間で除した値となる。
【０１２９】
ステップＳ８０１以降は、実施の形態２に係る燃料電池システム１００の強制停止処理と同様に、温度検知器１３７の温度が排熱回収可能温度未満になるまで上記強制冷却動作が継続される。これにより、強制停止処理時の排熱回収動作時において上記強制冷却動作を実施しない場合に比して、燃料電池１０１の排熱回収動作の完了をより迅速化することができる。また、上記ステップＳ８００においては、通常の発電運転時と同様の排熱回収動作に継続の是非を判断する際に、温度検知器１４７の検知温度を用いたが、他の条件で継続の是非を判断しても構わない。例えば、強制停止処理開始後の燃料電池１０１の排熱回収動作の経過時間を、時計部により計測し、本経過時間が、所定時間Ｊ３以上になると、強制冷却動作に移行するよう制御しても構わない。
【０１３０】
一方、制御器１１０は、上記強制冷却動作において、貯湯バイパス経路２０７側に貯湯水が流入するように第２熱媒体切替器２０６を制御する。これは、以下の理由による。熱交換器１０７を通流する冷却水の流量を上昇させることで、燃料電池１０１がより速やかに冷却され、ひいては、冷却水経路を通流する冷却水がより低い温度となる。これにより、熱交換器１０６を通過後の貯湯水温度が、貯湯下限温度未満となり易くなる。このため、貯湯水下限温度未満の貯湯水が、貯湯タンク１０９に供給されるのを抑制するように、制御器１１０は第２熱媒体切替器２０６を制御する。ただし、強制冷却動作における、貯湯バイパス経路２０７側への切り替え制御は、強制冷却動作時において、常に本制御を実施することを意味するものではなく、貯湯タンク１０９側に適宜切り替える場合も含むものとする。例えば、熱交換器１０６通過後の貯湯水温度が、貯湯下限温度よりも高い場合に、貯湯タンク１０９側に適宜切り替える場合も含む。
【０１３１】
なお、冷却水経路に図２に示すようなバイパス経路２０８を有する場合、制御器１１０は、上記強制冷却動作において、混合弁２０９の熱交換器１０６側への開度が、発電運転時における平均開度よりも大きくなるよう制御してもよい。また、制御器１１０は、発電運転時と同様の排熱回収動作（ステップＳ８００〜Ｓ８００ｂ）を経ずに、強制冷却停止の開始に伴い、強制冷却動作（ステップＳ８００ｃ）を開始してもよい。また、本実施の形態３に係る燃料電池システム１００においては、実施の形態１で示した燃料電池１０１の排熱回収動作（図４参照）に代えて、図１０に示す燃料電池１０１の排熱回収動作を実施する形態を採用しても構わない。なお、上記発電運転時の平均開度は、例えば、制御器１１０から第１ポンプ１０７へ出力指令される開度と指令間隔との積の発電運転時における総和を発電運転時間で除した値となる。
【０１３２】
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では、強制停止処理において、熱交換器１０６を通過する冷却水の流量を、発電運転時の平均通流量よりも大きい所定の通流量となるように第１流量制御器を制御することで、燃料電池１０１及び燃料電池１０１に通流する流体が流れる機器の温度（例えば、冷却水経路２０４、熱交換器１０６等）をメンテナンス作業者が火傷等をしない程度にまでより早く降温させ、メンテナンス作業への移行を迅速化させることができる。
【０１３３】
（実施の形態４）
図１１は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池システム１００における強制停止処理の一例を示すフローチャートである。
【０１３４】
本発明の実施の形態４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、図１１に示すように、強制停止処理が異なる。
【０１３５】
具体的には、本実施の形態４に係る燃料電池システム１００の強制停止処理では、停止処理開始後も第１ポンプ１０７及び第２ポンプ１０８の排熱回収動作を継続させる（ステップＳ８００）。この排熱回収動作においては、発電運転時と同様に、温度検知器１４７の検知温度が上記所定の温度になるように、制御器１１０は、第１ポンプ１０７の操作量を制御している。その後、カソードパージ処理開始までは、上記排熱回収動作を継続し、カソードパージ処理完了後、制御器１１０は、温度検知器１４７で検知される温度に拘わらず、熱交換器１０６を通過する冷却水の通流量が所定値以上になるように第１流量制御器を制御する、強制冷却動作に移行する。この場合、例えば、強制冷却動作時の冷却水の通流量が、発電運転時の平均通流量よりも大きい値になるよう第１流量制御器を制御することが好ましい。具体的には、制御器１１０は、第１ポンプ１０７の操作量を発電運転時の平均操作量よりも大きい所定の操作量となるように制御する（ステップＳ８００ｃ）。これにより、強制停止処理時の排熱回収動作時において上記強制冷却動作を実施しない場合に比して、燃料電池１０１の排熱回収動作をより迅速化することができる。なお、発電運転時の平均通流量及び平均操作量は、実施の形態３と同様の算出値が例示される。
【０１３６】
なお、ステップＳ８０１以降は、実施の形態１に係る燃料電池システム１００の強制停止処理と同様にＦＰパージ処理が完了するまで上記強制冷却動作が行われる。
【０１３７】
このように構成された本実施の形態４に係る燃料電池システム１００では、実施の形態３に係る燃料電池システム１００よりも、燃料電池１０１及び燃料電池１０１に通流する流体が流れる機器の温度（冷却水経路２０４、熱交換器１０６等）をメンテナンス作業者が火傷等をしない程度にまでより早く降温させ、メンテナンス作業への移行を迅速化させることができる。
【０１３８】
（実施の形態５）
ところで、燃料電池システム１００は、停止処理時において、通常、燃料電池１０１のガス流路（燃料ガス流路１０１ａ、酸化剤ガス流路１０１ｂ）の入口及び出口を閉止して、ガス流路を閉空間とするための封止動作が実行されるよう構成されている。しかしながら、停止処理を行う際に、燃料電池システム１００を構成する機器の温度の低下に伴って、ガス流路内の圧力が低下して、過剰に負圧になり、電解質等の構成部材にダメージを与える可能性がある。そこで、本発明の実施の形態５に係る燃料電池システム１００では、ガス流路内の圧力が、燃料電池１０１の耐負圧限界値よりも大きい所定の圧力閾値Ｐ１以下となった場合に、ガス流路（燃料ガス流路１０１ａ、酸化剤ガス流路１０１ｂ）内にガスを補給する補圧処理を実施するように構成されている。
【０１３９】
また、本実施の形態５に係る燃料電池システム１００においては、強制停止処理時における燃料電池１０１の排熱回収動作において、通常の停止処理時における燃料電池１０１の排熱回収動作よりも単位時間当たりの冷却量を増加させるように構成されている。従って、通常停止処理時よりも燃料電池１０１の温度の低下速度が速く、圧力低下も速くなるため、上記補圧処理の頻度を通常の停止処理における補圧処理の頻度よりも増加させるように構成されている。以下に、その詳細について説明する。
【０１４０】
まず、本実施の形態５に係る燃料電池システム１００の構成は、図６に示す実施の形態２に係る燃料電池システム１００と同様の構成である。また、通常の停止処理については、実施の形態２と同様に燃料電池１０１の排熱回収動作が実行されるとともに、さらに、補圧処理が実行される。なお、補圧処理については後述する。
【０１４１】
また、本実施の形態５に係る燃料電池システム１００における燃料電池１０１の排熱回収動作は、実施の形態２に係る燃料電池システム１００の廃熱回収動作（図７参照）と同じであるが、排熱回収動作において、熱交換器１０６を通流する冷却水の流量が、温度検知器１４７で検知される温度が燃料電池１０１を通過した冷却水温度よりも低い所定の温度になるように、制御器１１０が、第１ポンプ１０７の操作量を制御する。
【０１４２】
次に、本実施の形態５に係る燃料電池システム１００の補圧処理について、図１２を参照しながら説明する。図１２は、本発明の実施の形態５に係る燃料電池システム１００において実行される補圧処理の一例を示すフローチャートである。
【０１４３】
図１２に示すように、停止処理開始後、燃料電池１０１のガス流路（燃料ガス流路１０１ａ及び酸化剤ガス流路１０１ｂ）の封止動作が実行される（ステップＳ９００）。次に、燃料電池１０１内のガス流路内の圧力値を検知し、本圧力値が、上記所定の圧力閾値Ｐ１以下である場合（ステップＳ９０１でＹｅｓ）に、ガス流路内にガスが供給され、補圧される（ステップＳ９０２）。そして、再び、燃料電池１０１内のガス流路内の圧力値が検知され、本圧力値が、大気圧以上である場合に、ガス流路内へのガスの供給を停止し、ガス流路の外気との連通が遮断され、補圧処理が終了する。
【０１４４】
具体的には、燃料ガス流路１０１ａの場合は、燃料ガス流路１０１ａの入口及び出口に設けられた、第８開閉弁２０１及び第７開閉弁７８が閉止され、封止動作が実行される（ステップＳ９００）。ついで、制御器１１０は、第１圧力検知器１３１で検知された圧力値が、上記所定の圧力閾値Ｐ１（例えば、大気圧に対して−５ｋＰａ）以下である場合（ステップＳ９０１でＹｅｓ）に、第７開閉弁７８を閉止したまま、第８開閉弁２０１を開放させ、燃料ガス供給器２００を制御して、ガスを補給させる（ステップＳ９０２）。そして、制御器１１０は、第１圧力検知器１３１で検知された圧力値を取得して、該取得した圧力値が大気圧以上になった場合に、燃料ガス供給器２００から燃料ガス流路１０１ａへのガスの供給を停止させ、第８開閉弁２０１を閉止し、補圧動作を停止する。
【０１４５】
一方、酸化剤ガス流路１０１ｂの場合も同様に、酸化剤ガス流路１０１ｂの入口及び出口に設けられた、第３開閉弁７４及び第５開閉弁７６が閉止され、封止動作が実行される（ステップＳ９００）。ついで、制御器１１０は、第２圧力検知器１３３で検知した圧力値が、上記所定の圧力閾値Ｐ１（例えば、大気圧に対して−５ｋＰａ）以下である場合（ステップＳ９０１でＹｅｓ）に、第５開閉弁７６を閉止したまま、第３開閉弁７４を開放させ、酸化剤ガス流路１０１ｂ内に外気を導入して、酸化剤ガス流路１０１ｂ内を補圧する（ステップＳ９０２）。そして、制御器１１０は、第２圧力検知器１３３で検知された圧力値を取得して、該圧力値が、大気圧と同等になった場合に、第３開閉弁７４を閉止し、補圧動作を停止する。
【０１４６】
そして、制御器１１０は、上記補圧動作実行後もステップＳ９０１を定期的（例えば、３０ｓｅｃ毎）に実行し、ガス流路内の圧力値が、補圧が必要なレベルにまで低下すれば適宜上記補圧処理を実行する。
【０１４７】
なお、上記補圧処理の実行を判断する際に、ガス経路内の圧力を直接検知する圧力検知器（第１圧力検知器１３１、第２圧力検知器１３３）を用いたが、この圧力と相関する上記ガス流路内の温度検知器（例えば、温度検知器１４３等）の検知温度、時計部で計測された上記圧力と相関する停止処理開始後の経過時間に基づき上記補圧動作を実行する形態を採用しても構わない。
【０１４８】
次に、本実施の形態５に係る燃料電池システム１００における強制停止処理について説明する。上記強制停止処理は、実施の形態２に係る燃料電池システム１００における燃料電池１０１の排熱回収動作と同様のフロー（図９参照）で実施されるが、熱交換器１０６を通流する冷却水の流量が、通常の停止処理の場合よりも大きくなるように制御される。具体的には、実施の形態３に係る燃料電池システム１００と同様に、本実施の形態５に係る燃料電池システム１００の制御器１１０は、温度検知器１４７で検知される温度に拘わらず、熱交換器１０６を通過する冷却水の通流量が所定値以上になるように第１流量制御器を制御する、強制冷却動作を実行する。この場合、例えば、制御器１１０は、強制冷却動作時の冷却水の通流量が、発電運転時の平均通流量よりも大きい値になるように第１流量制御器を制御することが好ましい。具体的には、制御器１１０が、第１ポンプ１０７の操作量を発電運転時の平均操作量よりも大きい所定の操作量となるように制御する。なお、発電運転時の平均通流量及び平均操作量は、実施の形態３と同様の算出値が例示される。
【０１４９】
上記のように強制停止処理時において、制御器１１０が、通常の停止処理よりも燃料電池１０１の冷却速度が上昇するよう排熱回収動作を実行するので、燃料電池１０１の温度の低下が通常の停止処理時よりも迅速化され、ガス経路内が補圧が必要なレベルにまで低下する頻度が上昇する。従って、本実施の形態５に係る燃料電池システム１００の強制停止処理においては、通常の停止処理よりも高い頻度で上記補圧動作を実行することにより、燃料電池１０１のガス流路内の過剰な負圧化が抑制され、燃料電池１０１が保護される。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明に係る燃料電池システムは、メンテナンス作業が必要な場合において、操作者が停止操作器に入力操作して燃料電池システムの運転を停止させることで、より速やかに燃料電池システムのメンテナンス作業に着手することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す燃料電池システムの他の構成を示す模式図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムにおける通常の停止処理の主な動作を示すフローチャートである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムにおける停止処理の主な動作を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの通常の停止処理における燃料電池の排熱回収動作を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムにおける強制停止処理の主な動作を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムにおける貯湯制御の概要を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムにおける通常の停止処理の主な動作を示すフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムにおける強制停止処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムにおける強制停止処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池システムにおける強制停止処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態５に係る燃料電池システムにおいて実行される補圧処理の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１５２】
４１  原料ガス供給経路
４２  燃料ガス供給経路
４２ａ  第１燃料ガス供給経路
４２ｂ  第２燃料ガス供給経路
４３  オフ燃料ガス経路
４４  燃料電池バイパス経路
４５  第１凝縮水経路
４６  酸化剤ガス供給経路
４７  オフ酸化剤ガス経路
４９  パージガス供給経路
５０  カソードパージガス排出経路
５１  冷却水供給経路
５２  冷却水排出経路
５３  水供給路
５４  貯湯水供給路
５５  貯湯水経路
５６  燃焼空気供給経路
５７  改質用水供給経路
５８  酸化用空気供給路
６１  吸気口
６２  排気口
７１  第１開閉弁
７２  第２開閉弁
７３  第１切替器
７３ａ  第１ポート
７３ｂ  第２ポート
７３ｃ  第３ポート
７４  第３開閉弁
７５  第４開閉弁
７６  第５開閉弁
７７  第６開閉弁
７８  第７開閉弁
７９  第８開閉弁
８１  第９開閉弁
１００  燃料電池システム
１０１  燃料電池
１０１ａ  燃料ガス流路
１０１ｂ  酸化剤ガス流路
１０１ｃ  冷却水流路
１０２  水素生成装置
１０２ａ  バーナ
１０３  酸化剤ガス供給器
１０４  冷却水タンク
１０５Ａ  第１凝縮水タンク
１０５Ｂ  第２凝縮水タンク
１０６  熱交換器（放熱器）
１０７  第１ポンプ（第１流量調整器）
１０８  第２ポンプ（第２流量調整器）
１０９  貯湯タンク（蓄熱器）
１１０  制御器
１１０ａ  異常判定器
１１１  パッケージ
１１２  原料ガス供給器
１１２ａ  ブースターポンプ
１１２ｂ  流量調整弁
１１３  第３ポンプ
１１４  第１凝縮器
１１４ａ  一次流路
１１４ｂ  二次流路
１１５  第２凝縮器
１１５ａ  一次流路
１１５ｂ  二次流路
１１６  酸化用空気供給器
１１７  燃焼空気供給器
１１８  インバータ
１１９  換気ファン
１２０  リモコン（停止操作器）
１２０ａ  表示部
１２０ｂ  キー操作部
１３１  第１圧力検知器
１３２  第１流量検知器
１３３  第２圧力検知器
１３４  第２流量検知器
１３５  水位検知器
１３６  水位検知器
１３７  温度検知器
１３８  第３流量検知器
１３９  温度検知器
１４０  可燃性ガスセンサ
１４１  温度検知器
１４７  温度検知器
２００  燃料ガス供給器
２０１  第８開閉弁
２０２  燃料ガス経路
２０３  酸化剤ガス経路
２０４  冷却水経路
２０５  バーナ
２０６  第２熱媒体切替器
２０７  貯湯バイパス経路（第２熱媒体バイパス経路）
２０８  熱交バイパス経路
２０９  混合弁（第１流量調整器）
【図１】
2010170816.tif 000003
【図２】
2010170816.tif 000004
【図３Ａ】
2010170816.tif 000005
【図３Ｂ】
2010170816.tif 000006
【図４】
2010170816.tif 000007
【図５】
2010170816.tif 000008
【図６】
2010170816.tif 000009
【図７】
2010170816.tif 000010
【図８】
2010170816.tif 000011
【図９】
2010170816.tif 000012
【図１０】
2010170816.tif 000013
【図１１】
2010170816.tif 000014
【図１２】
2010170816.tif 000015