(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の所定時間連続してガスが流れ続けると警報を発するマイコンメータを介して導入されるガスを改質原料とし、水素リッチな燃料ガスを生成する改質器と、
前記燃料ガスにより発電を行う燃料電池ユニットと、
前記燃料電池ユニットの起動及び運転停止を制御する制御手段と、
人の活動を検知する活動検知手段と、
前記活動検知手段により、前記マイコンメータを介してガスが供給されるガス使用器具の不使用時間帯を推定する不使用時間帯推定手段と、を備え、
前記制御手段が、前記第１の所定時間が経過するまでの間における前記不使用時間帯において、第２の所定時間の間継続して前記燃料電池ユニットへのガス供給停止状態を維持することで、前記マイコンメータの警報を回避するように前記燃料電池ユニットの運転停止制御を行う燃料電池システムにおいて、
前記制御手段は、前記燃料電池ユニットの運転停止処理を開始してから、前記燃料電池ユニットに対するガス供給が停止されるまでに必要な第３の所定時間を記憶しており、
前記制御手段は、前記不使用時間帯に設定した前記第２の所定時間の開始時刻から前記第３の所定時間遡った時刻に、前記燃料電池ユニットの運転停止処理を開始することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
外気温を測定する外気温測定手段、又は、前記燃料電池ユニット内の温度を測定する燃料電池温度測定手段を備え、
前記制御手段は、外気温、及び前記燃料電池ユニット内の温度の少なくとも一方に応じて前記第３の所定時間を算出することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記第２の所定時間が経過する前に前記活動検知手段により人の活動が検知された場合には、前記制御手段は、前記第２の所定時間の経過時間をリセットし、新たに第２の所定時間が経過するまで、前記燃料電池ユニットへのガス供給停止状態を維持することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記リセット後の第２の所定時間の終了時刻が前記不使用時間帯に含まれない場合には、前記制御手段は、前記運転停止処理を中止することを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記運転停止処理を中止した場合には、前記制御手段は、前記第１の所定時間が経過するまでの間の別の不使用時間帯において、前記運転停止処理を再度行うことを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記活動検知手段は、前記燃料電池ユニットに接続された負荷で使用される電力を検知する手段であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記燃料電池ユニットの発電時に発生する熱によって加熱された温水を蓄える貯湯ユニットを更に備え、
前記活動検知手段は、前記貯湯ユニットからの給湯量を測定する給湯量測定手段であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記活動検知手段によって検知された人の活動から、一日の時間帯ごとにおける平均的な活動状態を記憶する活動記憶手段を更に備え、
前記制御手段は、前記第３の所定時間の経過中に検知された人の活動が、同じ時間帯における平均的な活動状態と異なる場合には、前記運転停止制御を変更することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記第２の所定時間の経過中において、前記活動検知手段が人の活動を検知した場合には、前記制御手段は、前記運転停止処理を中止し、前記燃料電池ユニットを発電状態に復帰させることを特徴とする請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記燃料電池ユニットの発電時に発生する熱によって加熱された温水を蓄える貯湯ユニットを更に備え、
前記活動検知手段は、前記貯湯ユニットからの給湯量を測定する給湯量測定手段であり、
前記制御手段は、前記第３の所定時間の経過中に検知された人の活動が、同じ時間帯における平均的な活動状態と異なる場合には、前記運転停止処理を中止し、前記燃料電池ユニットを発電状態に復帰させることを特徴とする請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記運転停止処理を中止した場合には、前記制御手段は、前記第１の所定時間が経過するまでの間の別の不使用時間帯において、前記運転停止処理を再度行うことを特徴とする請求項９及び１０に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記燃料電池ユニット内の温度を測定する燃料電池温度測定手段を備え、
前記制御手段は、前記燃料電池ユニット内の温度が所定値以下である場合には、前記運転停止処理を中止しないことを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記運転停止処理を開始してから、前記運転停止制御を変更する時点までの経過時間が所定時間以上であれば、前記運転停止処理を中止しないことを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
一日における特定の時間帯を前記不使用時間帯として手動設定可能な不使用時間帯設定手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１５】
前記不使用時間帯設定手段による前記不使用時間帯の設定対象日を、特定の曜日に設定可能な停止曜日設定手段を備えたことを特徴とする請求項１４に記載の燃料電池システム。
【請求項１６】
前記ガス使用器具に関する器具情報を入力可能な器具情報入力手段を備え、
前記制御手段は、前記器具情報により、前記運転停止制御を変更することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１７】
前記器具情報は、ガス使用器具の有無であることを特徴とする請求項１６に記載の燃料電池システム。
【請求項１８】
前記ガス使用器具の有無を示す器具情報を入力可能な器具情報入力手段を備え、
前記制御手段は、前記器具情報によりガス使用器具が無いと判断した場合には、前記第２の所定時間が経過する前に前記活動検知手段により人の活動が検知された場合であっても、前記第２の所定時間の経過時間をリセットしないことを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項１９】
前記ガス使用器具の有無を示す器具情報を入力可能な器具情報入力手段を備え、
前記制御手段は、前記器具情報によりガス使用器具が無いと判断した場合には、前記第３の所定時間の経過中に検知された人の活動が、同じ時間帯における平均的な活動状態と異なる場合であっても、前記運転停止制御を変更しないことを特徴とする請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項２０】
前記器具情報は、ガス使用器具の種類であることを特徴とする請求項１６に記載の燃料電池システム。
【請求項２１】
前記制御手段は、前記器具情報に応じて、一日の中でガスが使用される可能性が高い時間帯を設定すると共に、前記ガスが使用される可能性が高い時間帯を除いて前記不使用時間帯を設定することを特徴とする請求項１６乃至２０のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項２２】
設定された前記第２の所定時間の設定時間を報知する停止報知手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項２３】
前記第２の所定時間の経過中において、ガス使用器具の使用を避けるよう警告する警告手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか１項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、燃料電池システムに関し、特に、長期間の連続的なガス使用が一時的に中断されるように制御される燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムが家庭で用いられる場合、燃料源として都市ガス等の商用ガスが用いられている。この場合、商用ガスは、各家庭に保護機能を有するマイコンメータを介して供給される。
マイコンメータは、保護機能の一つとして「ガス漏れ警報機能」を有しており、第１の所定時間（例えば、３０日）連続してガスが流れ続けたと判定すると警報を発する。具体的には、マイコンメータは、第２の所定時間毎（例えば、６０分毎）にガスの流れを検出しており、この検出により、第１の所定時間にわたって連続して第２の所定時間毎にガス流が検出されると、ガス漏れと判定して、警報を発するようになっている。
【０００３】
一方、燃料電池システムは、ガスを連続使用するように構成されているため、第１の所定時間を超えて連続使用していると、マイコンメータによってガス漏れと誤判定されてしまう。ガス漏れと判定されると、ユーザは、警報解除操作等を行わなくてはならず、非常な手間が掛かってしまうと共に、ガスが遮断されることにより、燃料電池システムがダメージを受ける場合がある。したがって、燃料電池システムでは、第１の所定時間内に少なくとも第２の所定時間だけ運転を停止して、ガスが流れていないことをマイコンメータに検出させることで、第１の所定時間の計測をリセットし、ガス漏れ警報機能によるガス漏れ誤判定を回避（以下、単に「警報回避」という）しなければならない。
【０００４】
このような警報回避のために、上述のように、一定時間燃料電池の運転を停止するように自動制御される燃料電池システムが提案されている（特許文献１参照）。
特許文献１に記載された燃料電池システムは、固体高分子形燃料電池であり、２７日目までに計測された家庭における電力・温水使用スケジュールにより、人が活動していない時間帯を推測する学習機能を有しており、２８日目以降に所定時間の運転停止を最適タイミングで行うようになっている。
【０００５】
特許文献１の固体高分子形燃料電池では、起動及び運転停止を早期に行うことができるので、運転停止処理を開始してから短時間のうちにガス供給を止めることができる。これにより、特許文献１の燃料電池システムでは、電力負荷や給湯負荷の利用状況に基づいて推定された人が活動していない時間帯を狙って、容易に運転停止を行うことができる。
【０００６】
また、この燃料電池システムでは、警報回避のための運転停止予定時間の直前に所定の電力使用等があった場合は、別の候補時間に停止を行うようになっている。
さらに、この燃料電池システムでは、警報回避のために運転を停止している最中に、貯湯ユニット内の補助加熱器で実際にガスが使用された場合には、運転停止時間（第２の所定時間）の計測をリセットして、新たに運転停止時間が経過するのを待つようになっている。これにより、この燃料電池システムでは、第１の所定時間内において、ガスが実際に使用されていない第２の所定時間を確保することで、警報回避することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３５３２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の固体高分子形燃料電池とは異なるタイプの固体電解質形燃料電池を用いた燃料電池システムは、運転停止に要する時間が４〜５時間程度であり、固体高分子形燃料電池と比べて非常に長時間を要する。すなわち、固体電解質形燃料電池は、燃料電池セルの運転温度が７００℃程度と高温であり、運転停止処理が開始されてからも、燃料電池セルの酸化を防止するために、少量のガスを流し続けなくてはならない。しかも、このガスを燃焼により処理しなければならない。
【０００９】
このため、固体電解質形燃料電池は、燃料電池セルの温度を下げるのには長時間を要すると共に、ガスを完全に遮断可能となるまでに４〜５時間と長時間を要し、ガス漏れ警報機能によるガス漏れ誤判定を回避するためには、第２の所定時間を併せると５〜６時間程度を要する。
したがって、固体電解質形燃料電池を用いた燃料電池システムでは、このような長期間にわたって不使用時間帯を確保することができない場合には、ガス漏れ警報機能によるガス漏れ誤判定を回避することができないという問題があった。
【００１０】
また、一般に、燃料電池システムは、燃料電池システムとは別のガス使用器具でのガス使用を監視する手段がないので、警報回避ができたか否かを実際に確認することはできない。すなわち、第２の所定時間の間、燃料電池システムではガス使用を停止していても、別のガス使用器具でガス使用されている場合には、依然としてマイコンメータはガス流を検出することになり、警報回避を行うことができない。
【００１１】
上記特許文献１の燃料電池システムにおいては、停止期間中に、燃料電池システムが有する貯湯ユニット内の補助加熱器におけるガス使用を考慮しているものの、商用ガスを用いる他のガス使用器具（例えば、ガスコンロ、床暖房、ガスストーブ等）におけるガス使用を考慮していない。このため、上記特許文献１の燃料電池システムでは、燃料電池システム以外でのガス使用を考慮していないので、警報回避の確実性が低いという問題があった。
【００１２】
また、上記特許文献１の燃料電池システムでは、運転停止中に、補助加熱器が使用された場合に、第２の所定時間の計測が常にリセットされるようになっている。しかしながら、リセットされた結果、新たな第２の所定時間の終了時刻が、人の活動時間帯にかかってしまう場合が生じる。この場合、リセットされた第２の所定時間の終了前までに、他のガス使用器具が使用される可能性が高いので、警報回避できる可能性が低くなるという問題があった。
【００１３】
従って、本発明は、マイコンメータのガス漏れ警報機能による警報を回避する確実性を大幅に高め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している。
また、本発明は、固体電解質形燃料電池を用いた場合であっても、マイコンメータのガス漏れ警報機能による警報を回避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している。
さらに、本発明は、ガス漏れ警報機能による警報を回避するための運転停止時間を人の活動状態に合わせて適宜に設定可能な燃料電池システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するために、本発明は、第１の所定時間連続してガスが流れ続けると警報を発するマイコンメータを介して導入されるガスを改質原料とし、水素リッチな燃料ガスを生成する改質器と、燃料ガスにより発電を行う燃料電池ユニットと、燃料電池ユニットの起動及び運転停止を制御する制御手段と、人の活動を検知する活動検知手段と、活動検知手段により、マイコンメータを介してガスが供給されるガス使用器具の不使用時間帯を推定する不使用時間帯推定手段と、を備え、制御手段が、第１の所定時間が経過するまでの間における不使用時間帯において、第２の所定時間の間継続して燃料電池ユニットへのガス供給停止状態を維持することで、マイコンメータの警報を回避するように燃料電池ユニットの運転停止制御を行う燃料電池システムにおいて、制御手段は、燃料電池ユニットの運転停止処理を開始してから、燃料電池ユニットに対するガス供給が停止されるまでに必要な第３の所定時間を記憶しており、制御手段は、不使用時間帯に設定した第２の所定時間の開始時刻から第３の所定時間遡った時刻に、燃料電池ユニットの運転停止処理を開始することを特徴としている。
【００１５】
このように構成された本発明においては、運転停止処理の開始時刻を、ユーザによるガスの不使用時間帯（ガス器具のユーザによる使用が無いと推定される時間帯）の開始時よりも早めて設定することで、不使用時間帯の開始に合わせてガス供給を完全に停止することが可能であり、これにより、マイコンメータの警報を回避することができる。
【００１６】
一方、従来は、不使用時間帯に入ってから運転停止処理を開始していたので、不使用時間帯が比較的短時間である場合には、マイコンメータの警報を回避することができなかった。特に、燃料電池ユニットが固体電解質形燃料電池のように、運転停止処理を開始してからガス供給が完全に停止されるまでに、４〜５時間と長時間を要するものであった場合は、不使用時間帯内に警報回避のために完全にガス供給を停止する時間を第２の所定時間（例えば、１時間）だけ確保することができず、不使用時間帯を意図的に延長しなければ警報回避できなかった。すなわち、不使用時間帯の長さが、ガスの完全停止までに必要な４〜５時間と、ガスを完全に停止する第２の所定時間とを加算した時間（例えば、５〜６時間）よりも短い場合は、警報を回避できなかった。
【００１７】
これに対して、本発明では、不使用時間帯が短時間である場合や、運転停止処理に長時間を要する燃料電池ユニットを用いた場合であっても、不使用時間帯が最低でも第２の所定時間以上あれば、上記構成により、マイコンメータの警報回避を行うことが可能である。
【００１８】
本発明において、好ましくは、外気温を測定する外気温測定手段、又は、前記燃料電池ユニット内の温度を測定する燃料電池温度測定手段を備え、制御手段は、外気温、及び燃料電池ユニット内の温度の少なくとも一方に応じて第３の所定時間を算出する。
第３の所定時間は、燃料電池ユニットのセルの酸化が発生しない程度の温度まで、燃料電池ユニットの温度が下がるのに要する時間であるから、外気温や燃料電池ユニット内の温度に応じて変化する。上記構成の本発明では、運転停止処理を行うときの外気温や燃料電池ユニット内の温度に基づいて、第３の所定時間を適切に算出することで、不使用時間帯の開始時刻に合わせて、より正確にガス供給を停止させることができる。
【００１９】
本発明において、好ましくは、第２の所定時間が経過する前に活動検知手段により人の活動が検知された場合には、制御手段は、第２の所定時間の経過時間をリセットし、新たに第２の所定時間が経過するまで、燃料電池ユニットへのガス供給停止状態を維持する。
ガス供給を停止している第２の所定時間の経過中に、人の活動を検知した場合は、人がガス使用器具を使用してしまう可能性があり、マイコンメータの警報回避に失敗する可能性が高くなる。このため、上記構成の本発明では、人の活動を検知した場合は、その時点から新たに第２の所定時間のカウントを始めてガス停止時間を延長することで、警報回避の確率を高めることができる。なお、本発明では、不使用時間帯の開始時点に合わせて、ガス供給を完全に停止することができるため、延長可能な時間を従来よりも長く確保することができる。
【００２０】
本発明において、好ましくは、リセット後の第２の所定時間の終了時刻が不使用時間帯に含まれない場合には、制御手段は、運転停止処理を中止する。
人の活動を検知してリセットした第２の所定時間の終了時刻が不使用時間帯を超えてしまう場合は、第２の所定時間の計測のリセットにより、ガス供給停止時間を延長しても、警報回避が失敗する可能性が高い。このため、上記構成の本発明では、このような場合には、燃料電池システムの運転停止状態を解除して、発電状態に戻すことで、早期に電力需要に備えることができる。
【００２１】
本発明において、好ましくは、運転停止処理を中止した場合には、制御手段は、第１の所定時間が経過するまでの間の別の不使用時間帯において、運転停止処理を再度行う。
このように構成された本発明によれば、運転停止処理を中止した場合には、次の不使用時間帯に再度運転停止処理を試みることで、全体として警報回避の確率を高めることができる。
【００２２】
本発明において、好ましくは、活動検知手段は、燃料電池ユニットに接続された負荷で使用される電力を検知する手段である。
このように構成された本発明によれば、人の活動を検知するために別途センサを設けることなく、負荷追従等の目的で燃料電池システムに既に存在する電力検知手段によって人の活動を検知することができる。
【００２３】
本発明において、好ましくは、燃料電池ユニットの発電時に発生する熱によって加熱された温水を蓄える貯湯ユニットを更に備え、活動検知手段は、貯湯ユニットからの給湯量を測定する給湯量測定手段である。
このように構成された本発明によれば、人の活動を検知するために別途センサを設けることなく、コジェネシステムに既に存在する給湯量測定手段によって人の活動を検知することができる。
【００２４】
本発明において、好ましくは、活動検知手段によって検知された人の活動から、一日の時間帯ごとにおける平均的な活動状態を記憶する活動記憶手段を更に備え、制御手段は、第３の所定時間の経過中に検知された人の活動が、同じ時間帯における平均的な活動状態と異なる場合には、運転停止制御を変更する。
不使用時間帯の推定に用いる平均的な活動状態と比較して、第３の所定時間の経過中の人の活動状態が異なっていると推測される場合には、第２の所定時間（ガス停止時間）の経過中にガスが使用されてしまう可能性が高い。このため、上記構成の本発明では、運転停止制御を変更することで、今回予定していた運転停止処理を行わなかったり、無駄に終わってしまうであろうガス停止時間を設けることなく再起動処理を行ったりする等の対応をとることで、運転効率を向上させることができる。
【００２５】
本発明において、好ましくは、第２の所定時間の経過中において、活動検知手段が人の活動を検知した場合には、制御手段は、運転停止処理を中止し、燃料電池ユニットを発電状態に復帰させる。
第３の所定時間の経過中に通常と異なる活動パターンを検出した後、第２の所定時間（ガス停止時間）に人の活動を検知した場合、それ以降においても平均的な活動パターンと異なることが予測されるため、第２の所定時間の計測をリセットすることで第２の所定時間を延長しても、警報回避ができずに無駄になってしまう可能性が高い。このため、上記構成の本発明では、このような場合には、第２の所定時間の延長処理（すなわち、第２の所定時間の計測のリセット処理）を行うことなく、発電状態に復帰するように構成されている。
【００２６】
本発明において、好ましくは、燃料電池ユニットの発電時に発生する熱によって加熱された温水を蓄える貯湯ユニットを更に備え、活動検知手段は、貯湯ユニットからの給湯量を測定する給湯量測定手段であり、制御手段は、第３の所定時間の経過中に検知された人の活動が、同じ時間帯における平均的な活動状態と異なる場合には、運転停止処理を中止し、燃料電池ユニットを発電状態に復帰させる。
第３の所定時間の経過中における給湯量が平均的なパターンと異なる場合は、入浴時間が異なる等、人の活動が通常の生活パターンから大きくずれることが予想されるので、ガス停止時間帯にガスが使用されてしまう可能性が特に高い。このため、上記構成の本発明では、このような場合には、第３の所定時間の経過中に発電状態に戻すことで無駄な運転停止を避けることができる。
【００２７】
本発明において、好ましくは、運転停止処理を中止した場合には、制御手段は、第１の所定時間が経過するまでの間の別の不使用時間帯において、運転停止処理を再度行う。
平均活動パターンからずれた人の活動は、イレギュラーなものであるため、別の不使用時間帯に再度運転停止処理を実施することで、次回は警報回避に成功する可能性が高い。このため、上記構成の本発明では、第３の所定時間の経過中に通常の平均活動パターンから異なった人の活動が検出されたことにより、運転停止処理を中止した場合にも、別の不使用時間帯において、再度の運転停止処理を行う。
【００２８】
本発明において、好ましくは、燃料電池ユニット内の温度を測定する燃料電池温度測定手段を備え、制御手段は、燃料電池ユニット内の温度が所定値以下である場合には、運転停止処理を中止しない。
モジュール温度が所定温度以下まで下がると、再起動に要するエネルギーが大きくなってしまうので、この場合はそのまま運転停止させて警報回避を試みる方が望ましい。このため、上記構成の本発明では、燃料電池ユニット内のモジュール温度が第３の所定時間の経過と共に所定温度以下（例えば５００℃以下）まで下がっていた場合には、そのまま運転停止させて警報回避を試みる。
【００２９】
本発明において、好ましくは、制御手段は、運転停止処理を開始してから、運転停止制御を変更する時点までの経過時間が所定時間以上であれば、運転停止処理を中止しない。
このように構成された本発明によれば、所定時間が経過することでモジュール温度が低下した場合は、再起動に要する大きなエネルギーを考慮して、そのまま運転停止させて警報回避を試みる。
【００３０】
本発明において、好ましくは、一日における特定の時間帯を不使用時間帯として手動設定可能な不使用時間帯設定手段を備える。
このように構成された本発明によれば、不使用時間帯を自動設定（推定）ではなく手動設定とすることで、家庭によっては自動設定（推定）した場合よりも精度よく運転停止制御を行うことができる。また、ユーザが手動設定することで、ガス使用器具を使用すべきでない時間帯がユーザによって認識されるため、このような時間帯にガス使用器具が使用される可能性が更に低くなる。
【００３１】
本発明において、好ましくは、不使用時間帯設定手段による不使用時間帯の設定対象日を、特定の曜日に設定可能な停止曜日設定手段を備える。
特定の曜日（例えば土曜日、日曜日）には生活パターンが異なる場合が考えられるが、上記構成の本発明では、運転停止制御を行う曜日を限定することで、ユーザの生活パターンに応じて、ガスの使われない時間帯を正確に狙って停止させることができる。
【００３２】
本発明において、好ましくは、ガス使用器具に関する器具情報を入力可能な器具情報入力手段を備え、制御手段は、器具情報により、運転停止制御を変更する。
このように構成された本発明によれば、得られた器具情報に基づいて、ガス使用器具の有無、種類に応じて適切な運転停止制御を行うことができる。
【００３３】
本発明において、好ましくは、器具情報は、ガス使用器具の有無である。
このように構成された本発明によれば、ガス使用器具の有無に応じて、適切な制御を行うことができる。例えばオール電化の家庭では、運転停止処理中に使用されて困るのは、燃料電池システムに付随する給湯器だけであり、しかも、この給湯器は使用されたか否かを燃料システム側で検出することができる。したがって、上記構成の本発明では、ガス使用器具の使用を「推定」するような制御は不要になるため、ガス使用器具がある場合とは異なる簡素化した制御を行うことが可能となる。
【００３４】
本発明において、好ましくは、ガス使用器具の有無を示す器具情報を入力可能な器具情報入力手段を備え、制御手段は、器具情報によりガス使用器具が無いと判断した場合には、第２の所定時間が経過する前に活動検知手段により人の活動が検知された場合であっても、第２の所定時間の経過時間をリセットしない。
このように構成された本発明によれば、第２の所定時間の経過中におけるガス使用器具の使用を考慮する必要がないので、燃料電池システムに付随する給湯器の使用を検出した場合を除いて、第２の所定時間の計測をリセットしない。
【００３５】
本発明において、好ましくは、ガス使用器具の有無を示す器具情報を入力可能な器具情報入力手段を備え、制御手段は、器具情報によりガス使用器具が無いと判断した場合には、第３の所定時間の経過中に検知された人の活動が、同じ時間帯における平均的な活動状態と異なる場合であっても、運転停止制御を変更しない。
ガス使用器具が無い場合は、燃料電池システムに付随する給湯器以外にガスの使用チャンネルが無いので、第３の所定時間の経過中に通常と異なるガス使用を検知しても、第２の所定時間（ガス停止期間）を確保できない可能性は低い。また、給湯器が使用された場合には、第２の所定時間の経過カウントがリセットされるが、第２の所定時間の計測のリセットを行う場合でも、給湯器の使用が長時間続く可能性は低い。このため、上記構成の本発明では、ガス使用器具が無い場合には、警報回避できる可能性が高いため、運転停止制御を変更しない。
【００３６】
本発明において、好ましくは、器具情報は、ガス使用器具の種類である。
ガス使用器具の種類によって、一般的に使用される時間帯は異なる。上記構成の本発明では、ガス使用器具の種類に応じて、不使用時間帯として設定することが適切でない時間帯を決めることができるので、不使用時間帯の推定をより正確に行うことができる。
【００３７】
本発明において、好ましくは、制御手段は、器具情報に応じて、一日の中でガスが使用される可能性が高い時間帯を設定すると共に、ガスが使用される可能性が高い時間帯を除いて不使用時間帯を設定する。
このように構成された本発明によれば、ガス使用器具の器具情報（有無及び種類）で特定されるガス使用器具の一般的な使用時間帯を避けることにより、不使用時間帯の推定をより正確に行うことができる。
【００３８】
本発明において、好ましくは、設定された第２の所定時間の設定時間を報知する停止報知手段を備える。
このように構成された本発明によれば、次回に行われる運転停止処理の時間帯を予告することで、ユーザに停止時間帯を認識させることができ、この時間帯におけるガス使用器具の使用を防止することができる。
【００３９】
本発明において、好ましくは、第２の所定時間の経過中において、ガス使用器具の使用を避けるよう警告する警告手段を備える。
このように構成された本発明によれば、運転停止処理中であることをユーザに知らせることで、ガス使用器具が使用されることを防止することができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の燃料電池システムによれば、マイコンメータのガス漏れ警報機能による警報を回避する確実性を大幅に高めることができる。
また、本発明の燃料電池システムによれば、固体電解質形燃料電池を用いた場合であっても、マイコンメータのガス漏れ警報機能による警報を回避することができる。
さらに、本発明の燃料電池システムによれば、ガス漏れ警報機能による警報を回避するための運転停止時間を人の活動状態に合わせて適宜に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態による燃料電池システムの全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）を示す全体構成図である。
【図３】本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の燃料電池モジュールを示す正面断面図である。
【図４】図３のIII-III線に沿う断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の燃料電池セル単体を示す部分断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の燃料電池セルスタックを示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）を示すブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の起動時の動作を示すタイムチャートである。
【図９】本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の運転停止時の動作を示すタイムチャートである。
【図１０】固体電解質型燃料電池における運転停止制御の説明図である。
【図１１】固体電解質型燃料電池における運転停止制御の説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態による燃料電池システムの運転停止制御の説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態による燃料電池システムにおいて、不使用時間帯に電力使用が検出された場合の運転停止制御の説明図である。
【図１４】本発明の一実施形態による燃料電池システムにおいて、不使用時間帯に電力使用が検出され、運転停止処理を中止する場合の運転停止制御の説明図である。
【図１５】本発明の一実施形態による燃料電池システムにおいて、不使用時間帯に給湯使用が検出された場合の運転停止制御の説明図である。
【図１６】本発明の一実施形態による燃料電池システムにおいて、不使用時間帯の前に電力使用が検出された場合の運転停止制御の説明図である。
【図１７】本発明の一実施形態による燃料電池システムにおいて、不使用時間帯の前に給湯使用が検出された場合の運転停止制御の説明図である。
【図１８】本発明の一実施形態による燃料電池システムの操作装置の説明図である。
【図１９】本発明の一実施形態による燃料電池システムの表示装置の説明図である。
【図２０】本発明の一実施形態による燃料電池システムの表示装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）を説明する。
図１は、本発明の一実施形態による燃料電池システムの全体構成図である。図１は、本発明の一実施形態の燃料電池システム１が家庭内に設置された場合を示しているが、これに限らず、燃料電池システム１を工場、集合住宅、公共施設等のガス及び電力を使用する場所に設置してもよい。
【００４３】
図１では、系統電力（商用電力）が家庭へ供給されている。燃料電池システム１は、カレントトランスＣＴから需要電力モニター信号を受け、この信号に基づいて、発電電力を家庭へ供給する。よって、家庭へ系統電力と発電電力が供給される。
【００４４】
また、ガス供給ラインからマイコンメータ２００を介してガスが家庭へ供給されている。このガスは、家庭内のガス使用器具（例えば、ガスコンロ、床暖房、ガスストーブ等）へ供給される。また、このガスは、マイコンメータ２００の下流側で分岐したガス供給路を通って、発電用ガス及び補助加熱用ガスとして、それぞれ燃料電池システム１及び貯湯ユニット（以下、「温水製造装置」ともいう）５０へ供給される。
【００４５】
燃料電池システム１は、このガスを用いて、後述するように発電等を行う。
また、貯湯ユニット５０は、燃料電池システム１からの排熱を利用して水を昇温して湯を生成及び貯留し、家庭へ給湯可能となっている。また、貯湯ユニット５０には、補助加熱用器具が備えられている。補助加熱用器具は、貯留されている湯温度が低い場合に、給湯時に供給する湯を再加熱するためのガス器具である。
貯湯ユニット５０は、燃料電池システム１へ給湯情報モニター信号を送出する。この給湯情報モニター信号は、貯湯情報、給湯量情報を含んでいる。
【００４６】
次に、本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）である燃料電池システム１の構造について説明する。図２に示すように、本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）又は燃料電池システム１は、燃料電池モジュール２と、補機ユニット４を備えている。
【００４７】
燃料電池モジュール２は、ハウジング６を備え、このハウジング６内部には、断熱材（図示せず但し断熱材は必須の構成ではなく、なくても良いものである。）を介して密封空間８が形成されている。なお、断熱材は設けないようにしても良い。この密閉空間８の下方部分である発電室１０には、燃料ガスと酸化剤（空気）とにより発電反応を行う燃料電池セル集合体１２が配置されている。この燃料電池セル集合体１２は、１０個の燃料電池セルスタック１４（図６参照）を備え、この燃料電池セルスタック１４は、１６本の燃料電池セルユニット１６（図５参照）から構成されている。このように、燃料電池セル集合体１２は、１６０本の燃料電池セルユニット１６を有し、これらの燃料電池セルユニット１６の全てが直列接続されている。
【００４８】
燃料電池モジュール２の密封空間８の上述した発電室１０の上方には、燃焼室１８が形成され、この燃焼室１８で、発電反応に使用されなかった残余の燃料ガスと残余の酸化剤（空気）とが燃焼し、排気ガスを生成するようになっている。
また、この燃焼室１８の上方には、燃料ガスを改質する改質器２０が配置され、上述した残余ガスの燃焼熱によって改質器２０を改質反応が可能な温度となるように加熱している。さらに、この改質器２０の上方には、燃焼熱を受けて空気を加熱するための空気用熱交換器２２が配置されている。
【００４９】
次に、補機ユニット４は、水道等の水供給源２４からの水を貯水してフィルターにより純水とする純水タンク２６と、この貯水タンクから供給される水の流量を調整する水流量調整ユニット２８（モータで駆動される「水ポンプ」等）を備えている。また、補機ユニット４は、都市ガス等の燃料供給源３０から供給された燃料ガスを遮断するガス遮断弁３２と、燃料ガスから硫黄を除去するための脱硫器３６と、燃料ガスの流量を調整する燃料流量調整ユニット３８（モータで駆動される「燃料ポンプ」等）を備えている。さらに、補機ユニット４は、空気供給源４０から供給される酸化剤である空気を遮断する電磁弁４２と、空気の流量を調整する改質用空気流量調整ユニット４４及び発電用空気流量調整ユニット４５（モータで駆動される「空気ブロア」等）と、改質器２０に供給される改質用空気を加熱する第１ヒータ４６と、発電室に供給される発電用空気を加熱する第２ヒータ４８とを備えている。これらの第１ヒータ４６と第２ヒータ４８は、起動時の昇温を効率よく行うために設けられているが、省略しても良い。
【００５０】
次に、燃料電池モジュール２には、排気ガスが供給される温水製造装置５０が接続されている。この温水製造装置５０には、水供給源２４から水道水が供給され、この水道水が排気ガスの熱により温水となり、図示しない外部の給湯器の貯湯タンクへ供給されるようになっている。
また、燃料電池モジュール２には、燃料ガスの供給量等を制御するための制御ボックス５２が取り付けられている。
さらに、燃料電池モジュール２には、燃料電池モジュールにより発電された電力を外部に供給するための電力取出部（電力変換部）であるインバータ５４が接続されている。
【００５１】
次に、図３及び図４により、本発明の実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の燃料電池モジュールの内部構造を説明する。図３は、本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の燃料電池モジュールを示す側面断面図であり、図４は、図３のIII-III線に沿って断面図である。
図３及び図４に示すように、燃料電池モジュール２のハウジング６内の密閉空間８には、上述したように、下方から順に、燃料電池セル集合体１２、改質器２０、空気用熱交換器２２が配置されている。
【００５２】
改質器２０は、その上流端側に純水を導入するための純水導入管６０と改質される燃料ガスと改質用空気を導入するための被改質ガス導入管６２が取り付けられ、また、改質器２０の内部には、上流側から順に、蒸発部２０ａと改質部２０ｂが形成され、これらの蒸発部２０ａと改質部２０ｂには改質触媒が充填されている。この改質器２０に導入された水蒸気（純水）が混合された燃料ガス及び空気は、改質器２０内に充填された改質触媒により改質される。改質触媒としては、アルミナの球体表面にニッケルを付与したものや、アルミナの球体表面にルテニウムを付与したものが適宜用いられる。
【００５３】
この改質器２０の下流端側には、燃料ガス供給管６４が接続され、この燃料ガス供給管６４は、下方に延び、さらに、燃料電池セル集合体１２の下方に形成されたマニホールド６６内で水平に延びている。燃料ガス供給管６４の水平部６４ａの下方面には、複数の燃料供給孔６４ｂが形成されており、この燃料供給孔６４ｂから、改質された燃料ガスがマニホールド６６内に供給される。
【００５４】
このマニホールド６６の上方には、上述した燃料電池セルスタック１４を支持するための貫通孔を備えた下支持板６８が取り付けられており、マニホールド６６内の燃料ガスが、燃料電池セルユニット１６内に供給される。
【００５５】
次に、改質器２０の上方には、空気用熱交換器２２が設けられている。この空気用熱交換器２２は、上流側に空気集約室７０、下流側に２つの空気分配室７２を備え、これらの空気集約室７０と空気分配室７２は、６個の空気流路管７４により接続されている。ここで、図４に示すように、３個の空気流路管７４が一組（７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄ，７４ｅ，７４ｆ）となっており、空気集約室７０内の空気が各組の空気流路管７４からそれぞれの空気分配室７２へ流入する。
【００５６】
空気用熱交換器２２の６個の空気流路管７４内を流れる空気は、燃焼室１８で燃焼して上昇する排気ガスにより予熱される。
空気分配室７２のそれぞれには、空気導入管７６が接続され、この空気導入管７６は、下方に延び、その下端側が、発電室１０の下方空間に連通し、発電室１０に余熱された空気を導入する。
【００５７】
次に、マニホールド６６の下方には、排気ガス室７８が形成されている。また、図４に示すように、ハウジング６の長手方向に沿った面である前面６ａと後面６ｂの内側には、上下方向に延びる排気ガス通路８０が形成され、この排気ガス室通路８０の上端側は、空気用熱交換器２２が配置された空間と連通し、下端側は、排気ガス室７８と連通している。また、排気ガス室７８の下面のほぼ中央には、排気ガス排出管８２が接続され、この排気ガス排出管８２の下流端は、図２に示す上述した温水製造装置５０に接続されている。
図３に示すように、燃料ガスと空気との燃焼を開始するための点火装置８３が、燃焼室１８に設けられている。
【００５８】
次に図５により燃料電池セルユニット１６について説明する。図５は、本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の燃料電池セルユニットを示す部分断面図である。
図５に示すように、燃料電池セルユニット１６は、燃料電池セル８４と、この燃料電池セル８４の上下方向端部にそれぞれ接続された内側電極端子８６とを備えている。
燃料電池セル８４は、上下方向に延びる管状構造体であり、内部に燃料ガス流路８８を形成する円筒形の内側電極層９０と、円筒形の外側電極層９２と、内側電極層９０と外側電極層９２との間にある電解質層９４とを備えている。この内側電極層９０は、燃料ガスが通過する燃料極であり、（−）極となり、一方、外側電極層９２は、空気と接触する空気極であり、（＋）極となっている。
【００５９】
燃料電池セル１６の上端側と下端側に取り付けられた内側電極端子８６は、同一構造であるため、ここでは、上端側に取り付けられた内側電極端子８６について具体的に説明する。内側電極層９０の上部９０ａは、電解質層９４と外側電極層９２に対して露出された外周面９０ｂと上端面９０ｃとを備えている。内側電極端子８６は、導電性のシール材９６を介して内側電極層９０の外周面９０ｂと接続され、さらに、内側電極層９０の上端面９０ｃとは直接接触することにより、内側電極層９０と電気的に接続されている。内側電極端子８６の中心部には、内側電極層９０の燃料ガス流路８８と連通する燃料ガス流路９８が形成されている。
【００６０】
内側電極層９０は、例えば、Ｎｉと、ＣａやＹ、Ｓｃ等の希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたジルコニアとの混合体、Ｎｉと、希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたセリアとの混合体、Ｎｉと、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕから選ばれる少なくとも一種をドープしたランタンガレードとの混合体、の少なくとも一種から形成される。
【００６１】
電解質層９４は、例えば、Ｙ、Ｓｃ等の希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたジルコニア、希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたセリア、Ｓｒ、Ｍｇから選ばれる少なくとも一種をドープしたランタンガレート、の少なくとも一種から形成される。
【００６２】
外側電極層９２は、例えば、Ｓｒ、Ｃａから選ばれた少なくとも一種をドープしたランタンマンガナイト、Ｓｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕから選ばれた少なくとも一種をドープしたランタンフェライト、Ｓｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕから選ばれた少なくとも一種をドープしたランタンコバルタイト、銀、などの少なくとも一種から形成される。
【００６３】
次に図６により燃料電池セルスタック１４について説明する。図６は、本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の燃料電池セルスタックを示す斜視図である。
図６に示すように、燃料電池セルスタック１４は、１６本の燃料電池セルユニット１６を備え、これらの燃料電池セルユニット１６の下端側及び上端側が、それぞれ、セラミック製の下支持板６８及び上支持板１００により支持されている。これらの下支持板６８及び上支持板１００には、内側電極端子８６が貫通可能な貫通穴６８ａ及び１００ａがそれぞれ形成されている。
【００６４】
さらに、燃料電池セルユニット１６には、集電体１０２及び外部端子１０４が取り付けられている。この集電体１０２は、燃料極である内側電極層９０に取り付けられた内側電極端子８６と電気的に接続される燃料極用接続部１０２ａと、空気極である外側電極層９２の外周面全体と電気的に接続される空気極用接続部１０２ｂとにより一体的に形成されている。空気極用接続部１０２ｂは、外側電極層９２の表面を上下方向に延びる鉛直部１０２ｃと、この鉛直部１０２ｃから外側電極層９２の表面に沿って水平方向に延びる多数の水平部１０２ｄとから形成されている。また、燃料極用接続部１０２ａは、空気極用接続部１０２ｂの鉛直部１０２ｃから燃料電池セルユニット１６の上下方向に位置する内側電極端子８６に向って斜め上方又は斜め下方に向って直線的に延びている。
【００６５】
さらに、燃料電池セルスタック１４の端（図６では左端の奥側及び手前側）に位置する２個の燃料電池セルユニット１６の上側端及び下側端の内側電極端子８６には、それぞれ外部端子１０４が接続されている。これらの外部端子１０４は、隣接する燃料電池セルスタック１４の端にある燃料電池セルユニット１６の外部端子１０４（図示せず）に接続され、上述したように、１６０本の燃料電池セルユニット１６の全てが直列接続されるようになっている。
【００６６】
次に図７により本実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）に取り付けられたセンサ類等について説明する。図７は、本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）を示すブロック図である。
図７に示すように、固体電解質型燃料電池１は、制御部１１０を備え、この制御部１１０には、使用者が操作するための「ＯＮ」や「ＯＦＦ」等の操作ボタンを備えた操作装置１１２、発電出力値（ワット数）等の種々のデータを表示するための表示装置１１４、及び、異常状態のとき等に警報（ワーニング）を発する報知装置１１６が接続されている。なお、この報知装置１１６は、遠隔地にある管理センタに接続され、この管理センタに異常状態を通知するようなものであっても良い。
【００６７】
次に、制御部１１０には、以下に説明する種々のセンサからの信号が入力されるようになっている。
先ず、可燃ガス検出センサ１２０は、ガス漏れを検知するためのもので、燃料電池モジュール２及び補機ユニット４に取り付けられている。
ＣＯ検出センサ１２２は、本来排気ガス通路８０等を経て外部に排出される排気ガス中のＣＯが、燃料電池モジュール２及び補機ユニット４を覆う外部ハウジング（図示せず）へ漏れたかどうかを検知するためのものである。
貯湯状態検出センサ１２４は、図示しない給湯器におけるお湯の温度や水量を検知するためのものである。
【００６８】
電力状態検出センサ１２６は、インバータ５４及び分電盤（図示せず）の電流及び電圧等を検知するためのものである。
発電用空気流量検出センサ１２８は、発電室１０に供給される発電用空気の流量を検出するためのものである。
改質用空気流量センサ１３０は、改質器２０に供給される改質用空気の流量を検出するためのものである。
燃料流量センサ１３２は、改質器２０に供給される燃料ガスの流量を検出するためのものである。
【００６９】
水流量センサ１３４は、改質器２０に供給される純水（水蒸気）の流量を検出するためのものである。
水位センサ１３６は、純水タンク２６の水位を検出するためのものである。
圧力センサ１３８は、改質器２０の外部の上流側の圧力を検出するためのものである。
排気温度センサ１４０は、温水製造装置５０に流入する排気ガスの温度を検出するためのものである。
【００７０】
発電室温度センサ１４２は、図４に示すように、燃料電池セル集合体１２の近傍の前面側と背面側に設けられ、燃料電池セルスタック１４の近傍の温度を検出して、燃料電池セルスタック１４（即ち燃料電池セル８４自体）の温度を推定するためのものである。
燃焼室温度センサ１４４は、燃焼室１８の温度を検出するためのものである。
排気ガス室温度センサ１４６は、排気ガス室７８の排気ガスの温度を検出するためのものである。
改質器温度センサ１４８は、改質器２０の温度を検出するためのものであり、改質器２０の入口温度と出口温度から改質器２０の温度を算出する。
外気温度センサ１５０は、固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）が屋外に配置された場合、外気の温度を検出するためのものである。また、外気の湿度等を測定するセンサを設けるようにしても良い。
【００７１】
給湯量センサ１５２は、貯湯ユニット５０からの給湯量を測定し、給湯量信号を送出するする給湯量測定手段である。なお、給湯が行われている場合には、補助加熱用器具による補助加熱によりガスが使用されている可能性が高い。
負荷使用電力センサ１５４は、家庭内での使用電力量を検出し送出する。
【００７２】
これらのセンサ類からの信号は、制御部１１０に送られ、制御部１１０は、これらの信号によるデータに基づき、水流量調整ユニット２８、燃料流量調整ユニット３８、改質用空気流量調整ユニット４４、発電用空気流量調整ユニット４５に、制御信号を送り、これらのユニットにおける各流量を制御するようになっている。
また、制御ユニット１１０は、インバータ５４に、制御信号を送り、電力供給量を制御するようになっている。
さらに、制御部１１０は、マイコンメータ２００によるガス漏れ警報機能による警報を回避するための運転停止制御により、燃料電池システム１の運転停止処理を行うように構成されている。
【００７３】
次に図８により本実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）による起動時の動作を説明する。図８は、本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の起動時の動作を示すタイムチャートである。
最初は、燃料電池モジュール２を温めるために、無負荷状態で、即ち、燃料電池モジュール２を含む回路を開いた状態で、運転を開始する。このとき、回路に電流が流れないので、燃料電池モジュール２は発電を行わない。
【００７４】
先ず、改質用空気流量調整ユニット４４から改質用空気を第１ヒータ４６を経由して燃料電池モジュール２の改質器２０へ供給する。また、同時に、発電用空気流量調整ユニット４５から発電用空気を第２ヒータ４８を経由して燃料電池モジュール２の空気用熱交換器２２へ供給し、この発電用空気が、発電室１０及び燃焼室１８に到達する。
この直ぐ後、燃料流量調整ユニット３８からも燃料ガスが供給され、改質用空気が混合された燃料ガスが、改質器２０及び燃料電池セルスタック１４、燃料電池セルユニット１６を通過して、燃焼室１８に到達する。
【００７５】
次に、点火装置８３により着火して、燃焼室１８にある燃料ガスと空気（改質用空気及び発電用空気）とを燃焼させる。この燃料ガスと空気との燃焼により排気ガスが生じ、この排気ガスにより、発電室１０が暖められ、また、排気ガスが燃料電池モジュール２の密封空間８内を上昇する際、改質器２０内の改質用空気を含む燃料ガスを暖めると共に、空気熱交換器２２内の発電用空気も暖める。
【００７６】
このとき、燃料流量調整ユニット３８及び改質用空気流量調整ユニット４４により、改質用空気が混合された燃料ガスが改質器２０に供給されているので、改質器２０において、式（１）に示す部分酸化改質反応ＰＯＸが進行する。この部分酸化改質反応ＰＯＸは、発熱反応であるので、起動性が良好となる。また、この昇温した燃料ガスが燃料ガス供給管６４により燃料電池セルスタック１４の下方に供給され、これにより、燃料電池セルスタック１４が下方から加熱され、また、燃焼室１８も燃料ガスと空気が燃焼して昇温されているので、燃料電池セルスタック１４は、上方からも加熱され、この結果、燃料電池セルスタック１４は、上下方向において、ほぼ均等に昇温可能となっている。この部分酸化改質反応ＰＯＸが進行しても、燃焼室１８では継続して燃料ガスと空気との燃焼反応が持続される。
【００７７】
ＣmＨn＋ｘＯ2  →  aＣＯ2＋ｂＣＯ＋ｃＨ2                （１）
【００７８】
部分酸化改質反応ＰＯＸの開始後、改質器温度センサ１４８により改質器２０が所定温度（例えば、６００℃）になったことを検知したとき、水流量調整ユニット２８、燃料流量調整ユニット３８及び改質用空気流量調整ユニット４４により、燃料ガスと改質用空気と水蒸気とを予め混合したガスを改質器２０に供給する。このとき、改質器２０においては、上述した部分酸化改質反応ＰＯＸと後述する水蒸気改質反応ＳＲとが併用されたオートサーマル改質反応ＡＴＲが進行する。このオートサーマル改質反応ＡＴＲは、熱的に内部バランスが取れるので、改質器２０内では熱的に自立した状態で反応が進行する。即ち、酸素（空気）が多い場合には部分酸化改質反応ＰＯＸによる発熱が支配的となり、水蒸気が多い場合には水蒸気改質反応ＳＲによる吸熱反応が支配的となる。この段階では、既に起動の初期段階は過ぎており、発電室１０内がある程度の温度まで昇温されているので、吸熱反応が支配的であっても大幅な温度低下を引き起こすことはない。また、オートサーマル改質反応ＡＴＲが進行中も、燃焼室１８では燃焼反応が継続して行われている。
【００７９】
式（２）に示すオートサーマル改質反応ＡＴＲの開始後、改質器温度センサ１４６により改質器２０が所定温度（例えば、７００℃）になったことを検知したとき、改質用空気流量調整ユニット４４による改質用空気の供給を停止すると共に、水流量調整ユニット２８による水蒸気の供給を増加させる。これにより、改質器２０には、空気を含まず燃料ガスと水蒸気のみを含むガスが供給され、改質器２０において、式（３）の水蒸気改質反応ＳＲが進行する。
【００８０】
ＣmＨn＋ｘＯ2＋ｙＨ2Ｏ  →  aＣＯ2＋ｂＣＯ＋ｃＨ2      （２）
ＣmＨn＋ｘＨ2Ｏ  →  aＣＯ2＋ｂＣＯ＋ｃＨ2             （３）
【００８１】
この水蒸気改質反応ＳＲは吸熱反応であるので、燃焼室１８からの燃焼熱と熱バランスをとりながら反応が進行する。この段階では、燃料電池モジュール２の起動の最終段階であるため、発電室１０内が十分高温に昇温されているので、吸熱反応が進行しても、発電室１０が大幅な温度低下を招くこともない。また、水蒸気改質反応ＳＲが進行しても、燃焼室１８では継続して燃焼反応が進行する。
【００８２】
このようにして、燃料電池モジュール２は、点火装置８３により点火した後、部分酸化改質反応ＰＯＸ、オートサーマル改質反応ＡＴＲ、水蒸気改質反応ＳＲが、順次進行することにより、発電室１０内の温度が徐々に上昇する。次に、発電室１０内及び燃料電池セル８４の温度が燃料電池モジュール２を安定的に作動させる定格温度よりも低い所定の発電温度に達したら、燃料電池モジュール２を含む回路を閉じ、燃料電池モジュール２による発電を開始し、それにより、回路に電流が流れる。燃料電池モジュール２の発電により、燃料電池セル８４自体も発熱し、燃料電池セル８４の温度も上昇する。この結果、燃料電池モジュール２を作動させる定格温度、例えば、６００℃〜８００℃になる。
【００８３】
この後、定格温度を維持するために、燃料電池セル８４で消費される燃料ガス及び空気の量よりも多い燃料ガス及び空気を供給し、燃焼室１８での燃焼を継続させる。なお、発電中は、改質効率の高い水蒸気改質反応ＳＲで発電が進行する。
【００８４】
次に、図９により本実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の運転停止時の動作を説明する。図９は、本実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の運転停止時の動作を示すタイムチャートである。
図９に示すように、燃料電池モジュール２の運転停止を行う場合には、先ず、燃料流量調整ユニット３８及び水流量調整ユニット２８を操作して、燃料ガス及び水蒸気の改質器２０への供給量を減少させる。
【００８５】
また、燃料電池モジュール２の運転停止を行う場合には、燃料ガス及び水蒸気の改質器２０への供給量を減少させると同時に、発電用空気流量調整ユニット４５による発電用空気の燃料電池モジュール２内への供給量を増大させて、燃料電池セル集合体１２及び改質器２０を空気により冷却し、これらの温度を低下させる。その後、改質器２０の温度が所定温度、例えば、４００℃まで低下したとき、燃料ガス及び水蒸気の改質器２０への供給を停止し、改質器２０の水蒸気改質反応ＳＲを終了する。この発電用空気の供給は、改質器２０の温度が所定温度、例えば、２００℃まで低下するまで、継続し、この所定温度となったとき、発電用空気流量調整ユニット４５からの発電用空気の供給を停止する。
【００８６】
このように、本実施形態においては、燃料電池モジュール２の運転停止を行うとき、改質器２０による水蒸気改質反応ＳＲと発電用空気による冷却とを併用しているので、比較的短時間に、燃料電池モジュールの運転を停止させることができる。
【００８７】
次に、図１０及び図１１を参照して、一般的な固体電解質型燃料電池において、マイコンメータの運転停止制御を行う際の問題点について説明する。
図１０は、誤判定を回避するための運転停止が不使用時間帯Ｔ０内に行われた場合を示している。
図１０（ｂ）は、ある家庭における平均的な負荷使用電力の時間変化のパターンを示している。図１０（ｂ）では、時刻ｔ１〜ｔ２の間が、長時間にわたって不使用時間帯Ｔ０となっている。この例では、負荷使用電力が無い時間帯（すなわち、ユーザが電気を使用していない時間帯）を不使用時間帯Ｔ０としている。本実施形態では、この不使用時間帯Ｔ０を家庭内で人が活動していない時間帯と推定しており、よって、不使用時間帯Ｔ０にはガス使用器具が使用されていないものとみなしている。
【００８８】
なお、図１０（ｂ）では、家庭内の電気使用器具における待機電力分を除いており、ユーザによって実質的に使用された電力分の時間変化を示している。また、以下に示す負荷使用電力の時間変化の図も図１０（ｂ）と同様である。
【００８９】
一方、図１０（ａ）は、燃料電池システムのガス使用量の時間変化を示している。図１０（ａ）では、不使用時間帯Ｔ０の開始後の時刻ｔ３に燃料電池システムの運転停止処理が開始され、これにより時刻ｔ３〜ｔ４にかけて、燃料電池セルの酸化防止用にガスが低流量で供給される。
そして、所定時間Ｔａ（第３の所定時間）経過し、燃料電池モジュール内の温度が十分下がった時刻ｔ４において、燃料電池システムへのガス供給が完全に停止されている。時刻ｔ４から所定時間Ｔｂ（第２の所定時間）経過後の時刻ｔ５までは、ガス供給が停止状態に保持されている。よって、この期間Ｔｂの間に、マイコンメータはガス流が停止したことを検出し、ガス漏れ監視期間（第１の所定時間）の計測期間を、再び３０日にリセットする。
【００９０】
ガス停止時間Ｔｂ経過後の時刻ｔ５に、燃料電池システムが起動開始しガス使用量が増大する。燃料電池システムは、ガス供給開始後、時刻ｔ２までに起動を完了する。これにより、ユーザが時刻ｔ２以降に電力を使用したときに、少なくともその一部の電力を、燃料電池システムからの電力によりまかなうことができる。
このように、不使用時間帯Ｔ０が十分に長い場合は、運転停止時間に長時間を要する固体電解質形燃料電池であっても、ガス流が停止している時間を、不使用時間帯Ｔ０の中に十分確保できるため、ガス漏れ監視期間（第１の所定時間）の計測をリセットすることができ、警報回避を行うことが可能である。
【００９１】
一方、図１１は、運転停止が不使用時間帯を超えて行われた場合を示している。
図１１（ａ）は、図１０（ａ）と同一のガス使用量の時間変化を示している。
一方、図１１（ｂ）は、図１０（ｂ）と同様な負荷使用電力の時間変化を示しているが、不使用時間帯Ｔ０が時刻ｔ１〜ｔ６の間の短時間しかなく、図１０の場合（時刻ｔ１〜ｔ２）よりも短くなっている。図１１（ａ）は、通常とは異なりユーザが時刻ｔ６に早期に活動を開始した場合や、不使用時間帯が短い生活パターンのユーザの場合である。
【００９２】
この場合、燃料電池システムでは、時刻ｔ３に運転停止処理が開始されるが、ガスの供給が完全に停止されてから（時刻ｔ４）、再びガス供給が開始されるまでに（時刻ｔ５）、不使用時間帯Ｔ０が既に終了している。
したがって、図１１に示されたように不使用時間帯Ｔ０が短い場合は、不使用時間帯Ｔ０の開始と共に、燃料電池システムの運転停止処理を開始し、ガス停止時間Ｔｂ（時刻ｔ４〜ｔ５）の間に、燃料電池システムでガス供給が完全に停止されていても、ガス停止時間Ｔｂの間に、ユーザが他のガス使用器具を使用している可能性が高い。
このように、不使用時間帯Ｔ０が短い場合は、運転停止時間に長時間を要する固体電解質形燃料電池では、警報回避ができる可能性は極めて低くなってしまう。
【００９３】
次に、本発明の一実施形態による運転停止制御について説明する。
この制御を行うため、制御手段としての制御部１１０は、人の活動を検知するため活動検知手段としての給湯量センサ１５２及び負荷使用電力センサ１５４から、給湯量信号及び負荷使用電力量信号を受け取る。
【００９４】
制御部１１０は、給湯量センサ１５２からの給湯量信号により、ユーザが給湯ユニット５０を用いて使用している給湯量を検出することができる。また、制御部１１０は、負荷使用電力センサ１５４からの負荷使用電力量信号により、ユーザが電気機器を使用している際の使用電力量を検出することができる。よって、制御部１１０は、給湯量信号及び負荷使用電力量信号により、人の活動状態の有無を判定することができる。
【００９５】
上述のように、制御部１１０はガスコンロ等のガス使用器具の使用を直接的には検出することはできない。よって、本実施形態では、制御部１１０は、負荷使用電力量信号及び給湯量信号に基づいて電気機器及び給湯ユニット５０が使用されていると判定した場合は人が活動状態にあると判定し、ガス使用器具（給湯ユニット５０の補助加熱器、及び他のガス使用器具）が使用されると判断する。一方、制御部１１０は、人が活動状態にないと判定した場合は、ガス使用器具が使用されないと判断する。
【００９６】
不使用時間帯推定手段としての制御部１１０は、受け取った負荷使用電力量信号に基づいて、負荷使用電力の平均時間変化を学習する学習機能を有している。詳しくは、制御部１１０は、負荷使用電力センサ１５４から負荷使用電力量信号を受取り、単位時間毎（例えば、３０分、１時間等）の時間帯に区切って、各単位時間の使用電力量を算出し、これを人の活動状態としてメモリ（活動記憶手段）に記憶する。これに基づき、制御部１１０は、負荷使用電力の単位時間毎の時間変化の期間平均パターン（年，季節，月等）、及び曜日や祝平日別の平均パターンを算出し、メモリに記憶する。また、制御部１１０は、これら平均パターンを時間の経過と共に更新する。制御部１１０は、これら負荷使用電力量の平均パターンを用いて、待機電力を除いて電力使用がない時間帯を不使用時間帯Ｔ０に設定する。なお、これら平均パターンの作成方法は、種々の統計学的手法で行うことができる。
【００９７】
なお、本実施形態では、制御部１１０は、負荷使用電力量の平均パターンを用いて、不使用時間帯Ｔ０を推定するように構成されているが、これに限らず、単に負荷電力を使用しているか使用していないかのみを表すパターンを用いて、不使用時間帯Ｔ０を推定するように構成してもよい。
【００９８】
また、制御部１１０は、給湯量信号を用いて不使用時間帯Ｔ０を推定してもよい。制御部１１０は、給湯量信号により、単位時間毎の給湯量を算出し、これを人の活動状態としてメモリ（活動記憶手段）に記憶する。制御部１１０は、時間帯毎の給湯量から、給湯ユニット５０の各種時期、曜日等に基づく給湯使用量パターンを作成することができる。この給湯使用量パターンに基づき、給湯量がない時間帯を不使用時間帯Ｔ０に設定することができる。なお、給湯使用量パターンは、単に給湯使用の有無を表すものであってもよい。
【００９９】
更に、人の動きを検出するモーションセンサや、水道水の使用を検出する流量センサ等の各種のセンサを活動検知手段として用いてもよい。この場合、制御部１１０は、給湯情報モニター信号に基づく給湯使用量パターン、負荷使用電力量信号に基づくパターン、上記各種のセンサ信号に基づくパターンの１つ又はこれらの組み合わせにより、不使用時間帯Ｔ０を推定することができる。
【０１００】
また、制御部１１０では、マイコンメータ２００のガス漏れ監視期間（第１の所定時間）、燃料電池システム１の運転停止処理の開始からガス供給が完全に停止されるまでの低流量時間Ｔａ（第３の時間）、及びガス供給を完全に停止してから再起動処理を開始するまでのガス停止時間Ｔｂ（第２の時間）がメモリ内に変更可能に設定されている。ユーザは、これら時間を操作装置１１２から入力し、メモリ内に設定できる。
【０１０１】
なお、低流量時間Ｔａに関しては、制御部１１０が状況に応じて変更するように構成してもよい。この場合、制御部１１０は、外気温度センサ１５０からの外気温度信号、及び発電室温度センサ１４２から温度信号を所定時間毎に受け取り、外気温度及び燃料電池モジュール２内のモジュール温度の少なくとも一方に応じて、低流量時間Ｔａを所定のテーブル及び計算式等を用いて算出し、更新することができる。例えば、燃料電池モジュール２内へ導入する外気温度が低い場合、及び運転時のモジュール温度が低い場合は、低流量時間Ｔａが標準的な温度よりも短く設定される。
【０１０２】
次に、図１２〜図１７に基づいて、各状況に応じた本実施形態の運転停止制御を説明する。
先ず、各状況に共通する処理について説明する。
制御部１１０は、前回の運転停止処理の実行からガス漏れ監視期間が経過する所定日数前（例えば３日前）に、運転停止処理の実行予定日を設定する。そして、制御部１１０は、予定日に対応する負荷使用電力パターンをメモリから読み込む。
【０１０３】
制御部１１０は、予定日の負荷使用電力パターンに基づいて、ガス停止時間Ｔｂよりも長い不使用時間帯Ｔ０のうちの１つを選択する。負荷使用電力パターン（図１２（ｂ）参照）では、時刻ｔ１からｔ２の間が不使用時間帯Ｔ０となっており、制御部１１０は、この不使用時間帯Ｔ０を選択する。
【０１０４】
次に、制御部１１０は、選択した不使用時間帯Ｔ０に基づいて、運転停止処理の開始時刻ｔ３を設定する。本実施形態では、制御部１１０は、時刻ｔ１から低流量時間Ｔａだけ遡った時間に余裕時間Δｔを加えた時間を運転停止処理の開始時刻ｔ３に設定する（ｔ３＝ｔ１−Ｔａ＋Δｔ）。余裕時間Δｔは、ユーザが平均パターンよりも遅くまで活動する場合を考慮したものであり、０分から数時間の間で（例えば、３０分や１時間）任意に設定することができる。
なお、余裕時間Δｔが含まれるように低流量時間Ｔａを算出することで、時刻ｔ１から低流量時間Ｔａ遡った時刻を開始時刻ｔ３とするように構成してもよい。
【０１０５】
図１２の例では、設定した開始時刻ｔ３になると、制御部１１０は運転停止処理を開始する。これにより、時刻ｔ３以降、低流量時間Ｔａの間、継続して低流量のガスが流れ続ける。
低流量時間Ｔａが経過した時刻ｔ４に、モジュール温度等に基づいてガスを完全に遮断できる条件が揃うと、制御部１１０はガスを完全に止め、この状態をガス停止時間Ｔｂの間保持する。
ガス停止時間Ｔｂが経過した時刻ｔ５（人が活動を開始する時刻ｔ２より前）に、制御部１１０は再起動処理を開始する。これにより、燃料電池モジュール２のガス使用量が増大していく。
【０１０６】
図１２の例で示すように、本実施形態では、不使用時間帯Ｔ０が十分に長いものではない場合であっても、不使用時間帯Ｔ０内にガス停止時間Ｔｂ（時刻ｔ４〜ｔ５）が配置されるように、運転停止処理の開始時刻ｔ３が設定される。これにより、本実施形態では、マイコンメータ２００を介して供給されるガス流を不使用時間帯Ｔ０内でガス停止時間Ｔｂの間、停止することができる。これにより、ガス漏れ検出機能による警報回避を確実に行うことが可能となる。
【０１０７】
なお、不使用時間帯Ｔ０内でガス停止期間Ｔｂを確保できた場合、制御部１１０は、ガス漏れ監視期間（第１の所定時間）の計測をリセットする。そして、制御部１１０は、次回の運転停止処理を、リセットされたガス漏れ監視期間が経過する前の所定の不使用時間帯Ｔ０に予定する。
【０１０８】
次に、図１３により、不使用時間帯に人の活動が検出された場合の運転停止制御について説明する。図１３（ｂ）は、選択された負荷使用電力パターン（実線）と、不使用時間帯においてユーザにより実際に使用された電力（一点鎖線）とを示している。制御部１１０は、負荷使用電力センサ１５４からの負荷使用電力量信号に基づいて、時刻ｔ７〜ｔ８間にユーザにより実際に使用された予定外の電力を検出する。
【０１０９】
図１３（ａ）に示すように、制御部１１０は、運転停止処理を時刻ｔ３に開始し、時刻ｔ４にガス供給を完全に停止する。制御部１１０は、時刻ｔ４からガス停止時間Ｔｂが経過する前の時刻ｔ７に上記電力使用を検出すると、ガス供給を停止した状態を保持する。時刻ｔ８に電力使用が検出されなくなると、制御部１１０は、ガス停止時間Ｔｂの経過カウントをリセットし、再度、時間Ｔｂが経過するのを待つ（ガス停止時間Ｔｂの計測のリセット処理）。制御部１１０は、ユーザによる再度の電力使用が検出された場合には、ガス停止時間Ｔｂの計測のリセット処理を繰り返す。なお、この例では、リセットした時間Ｔｂの終了時刻は時刻ｔ２よりも前である。
【０１１０】
ユーザによる電力使用が検出されることなく、リセットされたガス停止時間Ｔｂが経過すると、制御部１１０は、時刻ｔ５に再起動処理を開始する。
ガス停止時間Ｔｂが経過する前に、人の活動（電力使用）が検出された場合には、ユーザによるガス使用器具の使用の可能性がある。したがって、本実施形態では、人の活動が検出された場合にはガス停止時間Ｔｂの計測をリセットし、人の活動が検出されなくなってから再度ガス停止時間Ｔｂの経過をカウントするように構成されている。これにより、ガス供給を停止した状態をガス停止時間Ｔｂの間維持できる可能性を大幅に高めることができる。
【０１１１】
次に、図１４により、リセットしたガス停止時間Ｔｂの終了時刻が、時刻ｔ２以降になる場合の運転停止制御について説明する。
ガス供給が完全に停止された時刻ｔ４からガス停止時間Ｔｂが経過する前の時刻ｔ７に、制御部１１０が電力使用を検出すると、制御部１１０は、電力使用が検出されなくなるまで待つ。
【０１１２】
しかしながら、予定日の負荷使用電力パターンでは時刻ｔ２に不使用時間帯Ｔ０が終了するので、時刻ｔ２からガス停止時間Ｔｂだけ遡った時刻ｔ９以降に電力使用が検出される場合には、人の活動が検出されない状態で継続してガス停止時間Ｔｂを確保することはできなくなる。例えば、電力使用が検出されなくなった時刻ｔ８からガス停止時間Ｔｂを再カウントした場合には、時刻ｔ１０に再起動処理を開始することになるが、ガス停止時間Ｔｂの終了時刻ｔ１０は不使用時間帯Ｔ０の終了時刻ｔ２を超えてしまう。
【０１１３】
したがって、制御部１１０は、時刻ｔ９において、電力使用が検出されている場合には、停止状態を解除して、再起動処理を開始する。そして、ガス漏れ監視期間が経過する前に、次の不使用時間帯Ｔ０を設定し、運転停止制御による運転停止処理を再度実行する。
このように、人が活動していないと判断される状態で、ガス停止時間Ｔｂの間継続してガス供給を停止できない場合には、次の機会に運転停止処理を再設定することで、警報回避を確実に行うことができる。
【０１１４】
次に、図１５により、負荷使用電力パターン及び給湯使用量パターンを用いる場合の運転停止制御について説明する。
図１５（ｃ）は、運転停止予定日の給湯使用量パターン（実線）を示している。この給湯量使用パターンでは、時刻ｔ１１〜ｔ１２が不使用時間帯となっている。しかしながら、図１５（ｃ）では、制御部１１０は、給湯量センサ１５２からの給湯量信号に基づいて、ユーザが時刻ｔ１３〜ｔ１４にかけて給湯使用していることを検出している（一点鎖線）。
【０１１５】
一方、負荷使用電力パターン（図１５（ｂ））では、時刻ｔ１〜ｔ２が不使用時間帯となっている。
本実施形態では、負荷使用電力パターンと給湯使用量パターンのそれぞれの不使用時間帯のうち両方に共通する時間帯を不使用時間帯Ｔ０として使用する。したがって、図１５の例では、時刻ｔ１１〜ｔ１２が不使用時間帯Ｔ０として設定される。
【０１１６】
制御部１１０は、この不使用時間帯Ｔ０内にガス停止時間Ｔｂが配置されるように、時刻ｔ３から運転停止処理を開始し、時刻ｔ４にガスを完全に停止し、ガス停止時間Ｔｂの経過を待つ。
図１５の例では、ガス停止時間Ｔｂが経過する前の時刻ｔ１３に給湯使用が検出されたので、制御部１１０は、給湯使用が検出されなくなるのを待つ。
このとき不使用時間帯Ｔ０が十分に長い場合は、制御部１１０は、給湯使用が検出されなくなった時刻ｔ１４から、ガス停止時間Ｔｂのカウントを新たに開始し、ガス停止時間Ｔｂ経過した時刻ｔ１０に再起動処理を開始することになる。
【０１１７】
しかしながら、図１４の例と同様に、時刻ｔ１２からガス停止時間Ｔｂだけ遡った時刻ｔ９になると、もはや不使用時間帯Ｔ０内でガス停止時間Ｔｂを確保することができなくなるので、制御部１１０は、時刻ｔ９に再起動処理を開始し、次回の不使用時間帯に運転停止処理を再実行する。
このように、負荷使用電力パターンと給湯使用量パターンを用いて、運転停止処理を行うことで、人の活動をより高精度に検出することができるので、警報回避の可能性をさらに高めることができる。
また、上記実施例では、負荷使用電力パターンと給湯使用量パターンを用いているが、給湯使用量パターンのみを用いて、運転停止処理を行ってもよい。
【０１１８】
次に、図１６により、低流量時間Ｔａにおいて、通常と異なる電力使用が検出された場合の運転停止制御について説明する。
制御部１１０は、図１６（ｂ）の負荷使用電力パターン（実線）に基づいて、運転停止処理を時刻ｔ３に開始している。
しかしながら、制御部１１０は、低流量時間Ｔａが経過する前の時刻ｔ２１〜時刻ｔ２２にかけて負荷使用電力パターンと異なる電力使用を検出している（二点鎖線）。制御部１１０は、例えば、負荷使用電力パターンから所定の電力量又は割合だけ異なる使用電力を検出した場合に通常と異なる電力使用があったと判定する。
【０１１９】
制御部１１０は、時刻ｔ４でガス供給を完全に停止し、ガス停止時間Ｔｂの経過を待つ。このガス停止時間Ｔｂが経過する前の時刻ｔ７に、予定外の電力使用（一点鎖線）が検出されると、時刻ｔ５まではガス停止時間Ｔｂの再設定又は延長を行うことが可能であるが再設定を行うことなく、この不使用時間帯Ｔ０における運転停止処理を終了し、再起動処理を開始する（時刻ｔ７）。
【０１２０】
低流量時間Ｔａの経過中に上述のように通常とは異なる電力使用を検出した場合には、この時間以降、ユーザが通常とは異なる生活パターンで時間を過ごす可能性が高い。このため、ガス停止時間Ｔｂの再設定を行っても、不使用時間帯Ｔ０内でガス停止時間Ｔｂを確保できない可能性が高い。よって、本実施形態では、早期に再起動を行って、ユーザに対して電力供給及び給湯を行う。
なお、図１６の例では、負荷使用電力パターンを用いているが、これに限らず、給湯使用量パターンを用いて同様の制御を行ってもよい。
【０１２１】
次に、図１７により、低流量時間Ｔａにおいて、通常と異なる給湯使用が検出された場合の運転停止制御について説明する。
制御部１１０は、図１７（ｂ），（ｃ）の負荷使用電力パターン，給湯使用量パターン（実線）に基づいて、不使用時間帯Ｔ０を時刻ｔ１１〜ｔ１２の間に設定し、時刻ｔ４にガス供給を停止後、時刻ｔ５に再起動するように、時刻ｔ３に運転停止処理を開始している。
【０１２２】
制御部１１０は、低流量時間Ｔａが経過する前の時刻ｔ２３〜ｔ２４にかけて給湯使用量パターンと異なる給湯使用（二点鎖線）を検出している。制御部１１０は、例えば、給湯使用量パターンから所定の給湯使用量又は割合だけ異なる給湯使用を検出した場合に場合に通常と異なる給湯使用があったと判定する。
【０１２３】
時刻ｔ２３に通常とは異なる給湯使用を検出すると、制御部１１０は、直ちに又はこの給湯使用が所定時間継続した時刻ｔ２５に、運転停止処理を解除して、再起動処理を開始する。
低流量時間Ｔａの経過中に上述のように通常とは異なる給湯使用を検出した場合（入浴時間が異なる場合等）には、この時間以降、ユーザが通常とは異なる生活パターンで時間を過ごす可能性が高い。このため、不使用時間帯Ｔ０内でガス停止時間Ｔｂを確保できない可能性が高い。よって、本実施形態では、早期に再起動を行って、ユーザに対して電力供給及び給湯を行う。
【０１２４】
しかしながら、制御部１１０は、時刻ｔ２３に通常と異なる給湯使用を検出した場合であっても、燃料電池温度測定手段としての発電室温度センサ１４２からの温度信号により、モジュール温度が所定温度以下（例えば、５００℃以下）に下がっていることを検出しているときには、運転停止処理を継続する。モジュール温度が所定温度以下まで下がってしまうと再起動に要するエネルギーが大きくなってしまう。また、運転停止処理を続行した場合であっても不使用時間帯Ｔ０内でガス停止時間Ｔｂを確保できる可能性がある。よって、このような場合には、運転停止処理を続行することで、エネルギーの損失を全体として抑制するために、運転停止処理を継続する。
【０１２５】
なお、モジュール温度ではなく、開始時刻ｔ３からの経過時間に基づいて、運転停止処理を継続するか否かを判断するように構成してもよい。すなわち、制御部１１０は、時刻ｔ２３に通常と異なる給湯使用を検出した場合であっても、開始時刻ｔ３から所定時間が経過しているときには、上記と同様にモジュール温度が下がっているものとみなして、運転停止処理を継続する。このように構成しても、エネルギーの損失を全体として抑制することができる。
【０１２６】
次に、図１８に基づいて、本実施形態の操作装置１１２について説明する。
本実施形態の操作装置１１２は、図１８に示すような、設定画面１１２ａを備えている。ユーザは、燃料電池システム１及びガス器具の設置時等に、この設定画面１１２ａから運転停止処理を行う時間帯等を設定することができる。
設定画面１１２ａには、停止時間帯設定欄１１２ｂ、停止曜日設定欄１１２ｃ、ガス器具設定欄１１２ｄが設けられている。不使用時間帯設定手段としての停止時間帯設定欄１１２ｂには、１日のうち燃料電池システム１を停止可能な時刻を設定できる。
【０１２７】
また、停止曜日設定手段としての停止曜日設定欄１１２ｃには、燃料電池システム１を停止可能な曜日を設定できる。
器具情報入力手段としてのガス器具設定欄１１２ｄには、家庭にある燃料電池システム１以外の各ガス使用器具の有無である器具情報を設定できる。なお、ガス器具設定欄１１２ｄの「コンロ」はガスコンロを意味し、「給湯」は燃料電池システム１とは別システムのガス給湯機器を意味し、「暖房」はガスストーブやガス使用の床暖房システムを意味している。
【０１２８】
図１８の例では、停止時間帯が０時〜６時の間に設定され、停止曜日が土曜日及び日曜日に設定され、ガス器具がコンロのみに設定されている。
制御部１１０は、設定画面１１２ａへのユーザ設定入力に基づいて、ガス漏れ監視期間内で運転停止予定時間（又は、不使用時間帯）を設定することができる。この例では、制御部１１０は、例えば、ガス漏れ監視期間が経過する直前の土曜日の０時〜６時の間に運転停止予定時間を設定することができる。また、当初予定されていた土曜日にガス停止時間Ｔｂを確保できず、再実行する場合には、翌日の日曜日の０時〜６時の間に運転停止予定時間を再設定することができる。このように、ユーザ自身が運転停止時間等を手動入力することで、ユーザが運転停止時間等を認識し、設定時間にユーザ自身がガス使用器具を使用してしまうことを抑制することができる。これにより、警報回避の可能性をさらに高めることができる。
【０１２９】
また、制御部１１０は、ガス器具設定欄１１２ｄに設定された器具情報に基づいて、ガス使用器具の有無及び種類を特定する。制御部１１０は、得られた器具情報（ガス使用器具の有無及び種類）に応じて適切な運転停止制御を選択及び実行する。例えば、各ガス使用器具の種類に応じて、これらが一般的に使用される可能性の高い時間帯を特定することができる。これにより、標準的なガス使用パターンを設定し、不使用時間帯を設定することができる。
【０１３０】
また、制御部１１０は、器具情報に基づいて設定したガス使用パターンを、上述の負荷使用電力パターンや給湯使用量パターンの代わりに、又は、これらと共に使用することで、不使用時間帯を推定することができる。
さらに、制御部１１０は、上記ガス使用パターン又は器具情報に基づいて、負荷使用電力パターンから推定される不使用時間帯を補正することができる。例えば、負荷使用電力パターンで推定される不使用時間帯から、器具情報により特定されるガス使用器具が使用されないと推定される時間帯を除いたり、負荷使用電力パターンで推定される不使用時間帯に、使用されると推定される時間帯を加えたりすることで、不使用時間帯の推定をより正確に行うことができる。
【０１３１】
なお、設定画面１１２ａによる停止時間帯及び停止曜日の設定情報は、負荷使用電力パターンや給湯使用量パターンが作成されていない場合のみに用いることも可能である。また、これらパターンが作成された後においても、これらパターンと共に上記設定情報を用いてもよいし、又は、これらパターンを使用せずに上記設定情報のみを用いてもよい。
【０１３２】
また、ガス器具設定欄１１２ｄにいずれのガス使用機器も設定されていない場合（例えば、オール電化の家庭の場合）には、燃料電池システム１以外にガスを使用する器具が存在しない。この場合、負荷使用電力パターン、給湯使用量パターン、及び／又は、設定画面１１２ａによる停止時間帯情報に基づいて、運転停止処理を行う際に、ガス停止時間Ｔｂのカウント中に給湯使用が検出された場合を除いて、ガス停止時間Ｔｂの計測のリセット処理や運転停止処理の解除を行わない。
【０１３３】
すなわち、低流量時間Ｔａ及びガス停止時間Ｔｂのカウント中に電力使用が検出されても、又、低流量時間Ｔａのカウント中に給湯使用が検出されても、制御部１１０は、図１３，図１４，図１６及び図１７を参照して説明したような時間Ｔｂの計測のリセット処理や運転停止処理の解除を行わない。給湯使用を除外したのは、貯湯ユニット５０からの給湯では、補助加熱用器具によりガスが使用される可能性があるからである。
【０１３４】
このように、他のガス使用器具がないことが予め設定により分かっている場合には、人の活動を検出してもガスが使用されることがないから、ガス停止時間Ｔｂの計測のリセット処理や運転停止処理解除を省略することができ、不使用時間帯Ｔ０にガス停止時間Ｔｂを確保できる可能性を高めることが可能である。
【０１３５】
次に、図１９及び図２０に基づいて、本実施形態の表示装置１１４について説明する。
本実施形態の停止報知手段としての表示装置１１４は、図１９に示すような運転表示画面１１４ａを備えている。運転表示画面１１４ａには、発電量表示欄１１４ｂ、負荷使用電力表示欄１１４ｃ、貯湯温度表示欄１１４ｄ、及び次回停止予定表示欄１１４ｅが設けられている。
【０１３６】
発電量表示欄１１４ｂには、電力状態検出センサ１２６からの信号に基づいて、現在の発電量が表示される。
負荷使用電力表示欄１１４ｃには、負荷使用電力センサ１５４からの信号に基づいて、現在の負荷使用電力が表示される。
貯湯温度表示欄１１４ｄには、貯湯状態検出センサ１２４からの信号に基づいて、現在の貯湯温度が表示される。
【０１３７】
次回停止予定表示欄１１４ｅには、制御部１１０が決定した次回の運転停止処理の予定時刻（低流量時間Ｔａ又はガス停止時間Ｔｂの開始時刻）が表示される。ユーザは、次回停止予定表示欄１１４ｅによって、次回の運転停止予定時間を確認することができるので、この時間におけるガス使用器具の使用を控えることで、確実に警報回避を行うことができる。なお、次回停止予定表示欄１１４ｅに、予定終了時刻を併せて表示させてもよい。
【０１３８】
また、本実施形態の警告手段としての表示装置１１４は、図２０に示すような警報表示画面１１４ｆを備えている。警報表示画面１１４ｆには、運転停止処理を行っている旨のメッセージ、及びガス使用器具を使用しないことを促すためのメッセージを表示する。制御部１１０は、運転停止処理を開始すると、警報表示画面１１４ｆを表示させるように表示装置１１４を制御する。
【０１３９】
ユーザは、この警報表示画面１１４ｆを確認することで、ガス使用器具の使用を控えることができる。このように、実際に運転停止処理が行われていることをユーザに報知し、ガス使用器具を使用しないように警告することで、警報回避を確実に行うことができる。
【符号の説明】
【０１４０】
１  固体電解質形燃料電池（燃料電池システム）
２  燃料電池モジュール（燃料電池ユニット）
４  補機ユニット
２０  改質器
５０  貯湯ユニット
１１０  制御部（制御手段）
１５２  給湯量センサ（活動検知手段）
１５４  負荷使用電力センサ（活動検知手段）
Ｔａ  低流量時間（第３の所定時間）
Ｔｂ  ガス停止時間（第２の所定時間）
Ｔ０  不使用時間帯
【図１】
0005488812.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005488812.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005488812.tif 000008
【図８】
0005488812.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005488812.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005488812.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0005488812.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
0005488812.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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