(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードおよびカソードを有する燃料電池と、前記燃料電池のカソードにカソードガスを供給するカソードガス通路と、前記燃料電池のアノードに燃料ガスを供給する燃料ガス通路と、前記燃料ガス通路に設けられた第１ガス搬送源と、前記燃料ガス通路において前記第１ガス搬送源よりも上流に設けられた遮断弁と、中空室を有し前記遮断弁と前記第１ガス搬送源との間に設けられたバッファと、前記燃料ガス通路のうち前記遮断弁と前記第１ガス搬送源との間の通路部分のガス圧力を検知する圧力検知要素と、前記圧力検知要素の検知信号が入力され且つ前記第１ガス搬送源および前記遮断弁を制御する制御部とを具備する燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、
前記遮断弁が開放状態で且つ前記第１ガス搬送源が駆動して燃料ガス通路において燃料ガスを前記第１ガス搬送源よりも下流に向けて搬送させているとき、
前記第１ガス搬送源を駆動させつつ前記遮断弁を閉鎖させ、前記遮断弁の閉鎖後において前記圧力検知要素が検知する前記通路部分の圧力が規定圧力以下に減圧されるか否かを判定し、前記圧力検知要素が検知する圧力が規定圧力以下に減圧されるとき、前記遮断弁の閉鎖機能が正常であり且つ前記通路部分の気密性が正常であると判定する判定処理を前記燃料電池の発電運転中に実行し、
前記制御部は、前記判定処理において前記遮断弁および前記通路部分が正常であると判定されたとき、前記遮断弁を開放させて発電運転を継続させ、前記判定処理において前記遮断弁および前記通路部分が正常であると判定されないとき、警報を出力する燃料電池システム。
【請求項２】
アノードおよびカソードを有する燃料電池と、前記燃料電池のカソードにカソードガスを供給するカソードガス通路と、前記燃料電池のアノードに燃料ガスを供給する燃料ガス通路と、前記燃料ガス通路に設けられた第１ガス搬送源と、前記燃料ガス通路において前記第１ガス搬送源よりも上流に設けられた遮断弁と、中空室を有し前記遮断弁と前記第１ガス搬送源との間に設けられたバッファと、前記燃料ガス通路のうち前記遮断弁と前記第１ガス搬送源との間の通路部分のガス圧力を検知する圧力検知要素と、前記圧力検知要素の検知信号が入力され且つ前記第１ガス搬送源および前記遮断弁を制御する制御部とを具備する燃料電池システムにおいて、
前記遮断弁は、前記燃料ガス通路において直列に設けられた上流側の第１遮断弁および下流側の第２遮断弁で形成されており、
前記制御部は、
（i）前記第１遮断弁および前記第２遮断弁が開放状態で且つ前記第１ガス搬送源が駆動して燃料ガスを前記第１ガス搬送源よりも下流に向けて搬送させているとき、
（ii）前記第１ガス搬送源を駆動させつつ前記第１遮断弁および前記第２遮断弁のうちいずれか一方の遮断弁を閉鎖させ、前記一方の遮断弁の閉鎖後において前記圧力検知要素が検知する前記通路部分の圧力が規定圧力以下に減圧されるか否かを判定し、前記圧力検知要素が検知する圧力が規定圧力以下に減圧されるとき、前記一方の遮断弁の閉鎖機能が正常であり且つ前記通路部分の気密性が正常であると判定する第１判定処理を実行し、その後、
（iii）前記第１ガス搬送源を駆動させつつ前記第１遮断弁および前記第２遮断弁のうちいずれか他方の遮断弁を閉鎖させ、前記他方の遮断弁の閉鎖後において前記圧力検知要素が検知する前記通路部分の圧力が規定圧力以下に減圧されるか否かを判定し、前記圧力検知要素が検知する圧力が規定圧力以下に減圧されるとき、前記他方の遮断弁の閉鎖機能が正常であり且つ前記通路部分の気密性が正常であると判定する第２判定処理を実行する燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１において、前記遮断弁は、前記燃料ガス通路において直列に設けられた上流側の第１遮断弁および下流側の第２遮断弁で形成されており、
前記制御部は、
（i）前記第１遮断弁および前記第２遮断弁が開放状態で且つ前記第１ガス搬送源が駆動して燃料ガスを前記第１ガス搬送源よりも下流に向けて搬送させているとき、
（ii）前記第１ガス搬送源を駆動させつつ前記第１遮断弁および前記第２遮断弁のうちいずれか一方の遮断弁を閉鎖させ、前記一方の遮断弁の閉鎖後において前記圧力検知要素が検知する前記通路部分の圧力が規定圧力以下に減圧されるか否かを判定し、前記圧力検知要素が検知する圧力が規定圧力以下に減圧されるとき、前記一方の遮断弁の閉鎖機能が正常であり且つ前記通路部分の気密性が正常であると判定する第１判定処理を実行し、その後、
（iii）前記第１ガス搬送源を駆動させつつ前記第１遮断弁および前記第２遮断弁のうちいずれか他方の遮断弁を閉鎖させ、前記他方の遮断弁の閉鎖後において前記圧力検知要素が検知する前記通路部分の圧力が規定圧力以下に減圧されるか否かを判定し、前記圧力検知要素が検知する圧力が規定圧力以下に減圧されるとき、前記他方の遮断弁の閉鎖機能が正常であり且つ前記通路部分の気密性が正常であると判定する第２判定処理を実行する燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの一項において、前記判定処理において正常であると判定されないとき、前記制御部は、前記遮断弁の開放および閉鎖を交互に複数回繰り返す指令を前記遮断弁に出力し、その後、前記判定処理を再び実行する燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１〜４のうちの一項において、前記カソードガス通路は、カソードガスを前記燃料電池のカソードに向けて搬送させる第２ガス搬送源を備えており、前記カソードガス通路は、前記燃料電池のアノードから吐出されたガスと、前記第２ガス搬送源を介して前記燃料電池のカソードから吐出されたカソードガスまたはカソードオフガスとを合流させ得る構成となっており、
前記制御部は、前記判定処理を実行するとき、前記判定処理を実行した直後、前記判定処理を実行する直前のうちのいずれかにおいて、前記第２ガス搬送源の駆動によりカソードガスを前記カソードガス通路に供給させることにより、前記燃料電池のアノードから吐出されるガスをカソードガスまたはカソードオフガスで希釈させる希釈操作を実行する燃料電池システム。
【請求項６】
請求項１〜４のうちの一項において、（i）前記カソードガス通路は、カソードガスを前記燃料電池のカソードに向けて搬送させる第２ガス搬送源を備えており、（ii）前記燃料ガス通路は、改質前の燃料ガスを改質器に供給させる通路であり、前記燃料ガス通路は、燃料ガスを脱硫させる脱硫器、脱硫された燃料ガスを、改質水搬送源で搬送された改質水で生成された水蒸気に基づく改質反応により、水素含有のアノードガスとして改質させる改質器とを備えており、
（iii）前記制御部は、前記燃料電池の発電運転が終了させる指令が出力されたとき、
前記第１ガス搬送源の駆動により燃料ガスを前記改質器に供給させて、改質反応により水素含有ガスを生成させて前記燃料電池のアノードを還元性雰囲気に維持させつつ、前記第２ガス搬送源の駆動により前記燃料電池のカソードに供給されるカソードガスで前記燃料電池を冷却させる停止モードを実行し、前記停止モード後に前記第１ガス搬送源および前記第２ガス搬送源を停止させた状態に維持させる待機モードを実行し、
（iv）前記制御部は、前記停止モード中、前記停止モードから前記待機モードに移行するとき、前記待機モード中のうちのいずれかにおいて、前記判定処理を実行する燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料ガス通路を開閉させる遮断弁をもつ燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、燃料電池システムの燃料電池に繋がるガス通路の一部に閉空間を形成し、閉空間の圧力及び温度の双方に基づいてガス通路の異常を判定する技術を開示する。このものは、ガスの体積が温度に影響されることに着目している。そして、ガス通路の異常を判定するにあたり、制御部は、閉空間の圧力の他に閉空間の温度をも考慮する。このため、閉空間からガス漏れが発生していないにも拘わらず、ガス漏れが発生していると制御部が過誤判定することが防止される。
【０００３】
特許文献２は、燃料ガス通路において弁、脱硫器、改質装置を直列に配置した燃料電池システムを開示する。このものによれば、システムの発電運転終了後には弁が閉鎖されるため、燃料ガス通路には閉塞経路が形成される。閉塞経路は温度が次第に低下するため、閉塞経路内のガス体積が小さくなり、閉塞経路は次第に負圧化される。負圧化された状態では、弁の円滑な開放動作に支障をきたすおそれがある。そこで、複数設けられている弁のうち、上流にある弁を一時的に開放させ、燃料ガスを燃料ガス通路に供給させることにより、燃料ガス通路の負圧化を抑制させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2006-92789号公報
【特許文献２】特開2005-44653号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１，２によれば、燃料ガス通路に設けられている遮断弁の閉鎖機能が正常であるか否か、あるいは、燃料ガス通路の通路部分の気密性が正常であるか否かを、判定することは、困難である。
【０００６】
特許文献１によれば、完全な閉空間のないシステムの場合には、ガス通路の気密性異常、つまり、ガス漏れ等の異常を検知することは、困難である。また、都市ガスを改質反応により改質させたアノードガスを用いる燃料電池システムの場合には、都市ガス等の燃料ガスの元圧が一般的には1.0〜2.5kPaと低圧であるため、温度変化による影響も大きく、気密の異常について過誤判定する可能性が高い。
【０００７】
特許文献２によれば、制御部は、燃料ガス通路における負圧を解消する制御を実行するが、配管の気密性、ガス漏れの異常検知に関しては、言及されていない。また、ガス漏れがあった場合には、負圧を解消させるために上流側の弁を一時的に開いて燃料ガスを燃料ガス通路に供給させるため、燃料ガス通路に供給された燃料ガスが外部に漏れる可能性がある。さらに都市ガスを用いるガス機器においては、安全性の観点から、２個の弁を直列に配置した２連弁が設けられることが一般的である。しかし特許文献２に係る技術においては、仮に、一方の弁が異物の噛み込み等で、閉弁指令が出力されているにも拘わらず、開放状態のまま維持される不具合が発生したとき、その不具合を検知することが困難である。そのため、２連弁のうち一方の弁が開放状態のままで、システムが長期的に運転されるおそれがあり、好ましくない。
【０００８】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、燃料ガス通路に設けられている遮断弁の閉鎖機能が正常であり且つ燃料ガス通路の通路部分の気密性が正常であるか否かを、容易に判定できる燃料電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の様相１に係る燃料電池システムは、アノードおよびカソードを有する燃料電池と、燃料電池のカソードにカソードガスを供給するカソードガス通路と、燃料電池のアノードに燃料ガスを供給する燃料ガス通路と、燃料ガス通路に設けられた第１ガス搬送源と、燃料ガス通路において第１ガス搬送源よりも上流に設けられた遮断弁と、燃料ガス通路のうち遮断弁と第１ガス搬送源との間の通路部分のガス圧力に関する物理量を検知する圧力検知要素と、圧力検知要素の検知信号が入力され且つ第１ガス搬送源および遮断弁を制御する制御部とを具備する燃料電池システムにおいて、制御部は、遮断弁が開放状態で且つ第１ガス搬送源が駆動して燃料ガス通路において燃料ガスを第１ガス搬送源よりも下流に向けて搬送させているとき、第１ガス搬送源を駆動させつつ遮断弁を閉鎖させ、遮断弁の閉鎖後において圧力検知要素が検知する通路部分の圧力が規定圧力以下に減圧されるか否かを判定し、圧力検知要素が検知する圧力が規定圧力以下に減圧されるとき、遮断弁の閉鎖機能が正常であり且つ通路部分の気密性が正常であると判定する判定処理を実行する。
【００１０】
本様相によれば、遮断弁が開放状態で且つ第１ガス搬送源が駆動して燃料ガスを燃料ガス通路において第１ガス搬送源よりも下流に向けて搬送させているとき、制御部は、第１ガス搬送源を駆動させつつ、遮断弁を閉鎖させる判定処理を実行する。遮断弁が閉鎖されるため、ガス源から遮断弁を介して燃料ガスが燃料ガス通路に供給されない。それにも拘わらず、第１ガス搬送源が駆動して燃料ガス通路の燃料ガスを第１ガス搬送源よりも下流に搬送させる。このため、燃料ガス通路において遮断弁と第１ガス搬送源との間の通路部分（遮断弁よりも下流で且つ第１ガス搬送源よりも上流の通路部分）が速やかに減圧化（例えば負圧化）される。
【００１１】
上記した判定処理において、制御部は、圧力検知要素が検知する通路部分の圧力が規定圧力以下に減圧されるか否かを判定する。圧力検知要素が検知する圧力が規定圧力以下に減圧されるとき、制御部は、『遮断弁の正常に閉鎖しており、且つ、当該通路部分の気密性が正常である』と判定する。遮断弁が正常に閉鎖できること、燃料ガス通路における当該通路部分の気密性が得られていることは、システムの運転において極めて重要である。
【００１２】
判定にあたり、燃料ガス通路のうち遮断弁と第１ガス搬送源との間の通路部分が減圧化（例えば負圧化）されるか否かが重要である。このため、圧力検知要素が検知する圧力値は重要であるものの、燃料ガスの温度の影響は少ないか実質的にない。圧力検知要素は、燃料ガス通路のうち遮断弁と第１ガス搬送源との間の通路部分におけるガス圧力に関する物理量を検知できるものであれば良く、圧力センサ、圧力スイッチ等を例示できる。判定処理は、燃料電池の発電運転中に実行されても良いし、発電運転をしていないときに実行されても良い。
【００１３】
（２）本発明の様相２に係る燃料電池システムによれば、様相において、判定処理は燃料電池の発電運転中に実行され、判定処理において遮断弁および通路部分が正常であると判定されるとき、制御部は、発電運転を継続させ、判定処理において遮断弁および通路部分が正常であると判定されないとき、制御部は警報を出力する。判定処理においては、第１ガス搬送源が駆動して燃料ガス通路の燃料ガスを第１ガス搬送源よりも下流に搬送させるため、燃料ガスは第１ガス搬送源の下流に向けて搬送される。このため、判定処理を実行させつつも、燃料ガスを第１ガス搬送源の下流に向けて搬送させることができる。従って制御部は燃料電池の発電運転中においても、判定処理を実行することができる。判定処理において遮断弁および通路部分が正常であると判定されるとき、制御部は発電運転を継続させる。判定処理において遮断弁および通路部分が正常であると判定されないとき、制御部は警報を出力する。警報は、ユーザなどへの警報でも良いし、システム停止でも良い。
【００１４】
（３）本発明の様相３に係る燃料電池システムによれば、様相において、遮断弁は、燃料ガス通路において直列に設けられた上流側の第１遮断弁および下流側の第２遮断弁で形成されており、制御部は、（i）第１遮断弁および第２遮断弁が開放状態で且つ第１ガス搬送源が駆動して燃料ガスを第１ガス搬送源の下流に向けて搬送させているとき、（ii）第１ガス搬送源を駆動させつつ第１遮断弁および第２遮断弁のうちいずれか一方の遮断弁を閉鎖させ、一方の遮断弁の閉鎖後において圧力検知要素が検知する通路部分の圧力が規定圧力以下に減圧されるか否かを判定し、圧力検知要素が検知する圧力が規定圧力以下に減圧されるとき、一方の遮断弁の閉鎖機能が正常であり且つ前記通路部分の気密性が正常であると判定する第１判定処理を実行し、その後、(iii)第１ガス搬送源を駆動させつつ第１遮断弁および第２遮断弁のうちいずれか他方の遮断弁を閉鎖させ、他方の遮断弁の閉鎖後において圧力検知要素が検知する通路部分の圧力が規定圧力以下に減圧されるか否かを判定し、圧力検知要素が検知する圧力が規定圧力以下に減圧されるとき、他方の遮断弁の閉鎖機能が正常であり且つ通路部分の気密性が正常であると判定する第２判定処理を実行する。
【００１５】
第１判定処理において、制御部は、上流側の第１遮断弁および下流側の第２遮断弁のうち一方の遮断弁の閉鎖機能が正常であり、且つ、通路部分の気密性が正常であると判定することができる。第２判定処理において、制御部は、上流側の第１遮断弁および下流側の第２遮断弁のうち他方の遮断弁の閉鎖機能が正常であり、且つ、通路部分の気密性が正常であると判定することができる。
【００１６】
（４）本発明の様相４に係る燃料電池システムによれば、様相において、判定処理において正常であると判定されないとき、制御部は、遮断弁の開放および閉鎖を交互に複数回繰り返す指令を遮断弁に出力し、その後、判定処理を再び実行する。判定処理において正常であると判定されないとき、遮断弁の閉鎖機能が低下している可能性が高い。従って、異物が遮断弁に噛み込んでいるおそれがある。この場合、遮断弁は正常に閉鎖されないため、閉鎖機能が低下している。そこで制御部は、遮断弁の開放および閉鎖を交互に複数回繰り返す。これにより異物の噛み込みが解消され、遮断弁が正常状態に復帰する可能性がある。第１ガス搬送源を駆動させて遮断弁に吸引力を作用させることが好ましい。吸引力により異物は除去され易くなる。
【００１７】
（５）本発明の様相５に係る燃料電池システムによれば、様相において、カソードガス通路は、カソードガスを燃料電池のカソードに向けて搬送させる第２ガス搬送源を備えており、カソードガス通路は、燃料電池のアノードから吐出されたガスと、第２ガス搬送源を介して燃料電池のカソードから吐出されたカソードガスまたはカソードオフガスとを合流させ得る構成となっており、制御部は、判定処理を実行するとき、判定処理を実行した直後、判定処理を実行する直前のうちのいずれかにおいて、第２ガス搬送源の駆動によりカソードガスをカソードガス通路に供給させることにより、燃料電池のアノードから吐出されるガスをカソードガスまたはカソードオフガスで希釈させる希釈操作を実行する。
【００１８】
本様相によれば、制御部は、判定処理を実行するとき、判定処理を実行した直後、判定処理を実行する直前のうちのいずれかにおいて、第２ガス搬送源の駆動によりカソードガスをカソードガス通路に供給させる。これにより判定処理において燃料電池のアノードから吐出される可燃性をもつガスの濃度を、空気であるカソードガスまたはカソードオフガスで希釈させた状態で排出させることができる。
【００１９】
（６）本発明の様相６に係る燃料電池システムによれば、様相において、（i）カソードガス通路は、カソードガスを燃料電池のカソードに向けて搬送させる第２ガス搬送源を備えており、（ii）燃料ガス通路は、改質前の燃料ガスを改質器に供給させる通路であり、燃料ガス通路は、燃料ガスを脱硫させる脱硫器、脱硫された燃料ガスを、改質水搬送源で搬送された改質水で生成された水蒸気に基づく改質反応により、水素含有のアノードガスとして改質させる改質器とを備えており、（iii）制御部は、燃料電池の発電運転が終了させる指令が出力されたとき、第１ガス搬送源の駆動により燃料ガスを改質器に供給させて、改質反応により水素含有ガスを生成させて燃料電池のアノードを還元性雰囲気に維持させつつ、第２ガス搬送源の駆動により燃料電池のカソードに供給されるカソードガスで燃料電池を冷却させる停止モードを実行し、停止モード後に第１ガス搬送源および第２ガス搬送源を停止させた状態に維持させる待機モードを実行し、（iv）制御部は、停止モード中、停止モードから待機モードに移行するとき、待機モード中のうちの少なくともいずれかにおいて、判定処理を実行する。
【００２０】
本様相によれば、制御部は、停止モード中、停止モードから待機モードに移行するとき、待機モード中のうちの少なくともいずれかにおいて、判定処理を実行する。これらのモードは燃料電池の発電運転中ではないため、判定処理を複数回繰り返して行うことができ、判定の精度を高め得る。判定処理において正常でないと判定されたら、システムの次回の起動までに、遮断弁および燃料ガス通路をメンテナンスできる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、燃料ガス通路に設けられている遮断弁の閉鎖機能が正常であり且つ通路部分の気密性が正常であるか否かを、容易に判定できる燃料電池システムを提供することを課題とする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態１に係り、燃料電池システムの燃料ガス通路付近の概念を模式的に示す図である。
【図２】実施形態２に係り、燃料電池システムの燃料ガス通路付近の概念を模式的に示す図である。
【図３】他の実施形態に係り、制御部が実行する制御則を示すフローチャートである。
【図４】別の実施形態に係り、制御部が実行する制御則を示すフローチャートである。
【図５】更に別の実施形態に係り、燃料電池システムの概念を模式的に示す図である。
【図６】制御部の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係るシステムによれば、制御部は、遮断弁が開放状態で且つ第１ガス搬送源が駆動して燃料ガス通路において燃料ガスを第１ガス搬送源よりも下流に向けて搬送させているとき、第１ガス搬送源を駆動させつつ遮断弁を閉鎖させる。制御部は、遮断弁の閉鎖後において圧力検知要素が検知する通路部分の圧力が規定圧力以下に減圧されるか否かに基づいて、遮断弁および通路部分の正否を判定する。すなわち、圧力検知要素が検知する圧力が規定圧力以下（例えば負圧化）に減圧されるとき、制御部は、遮断弁の閉鎖機能が正常であり且つ通路部分の気密性が正常であると判定する判定処理を実行する。遮断弁の閉鎖機能が正常であり且つ通路部分の気密性が正常である場合には、通路部分の減圧化（負圧化）は速やかに実現される。遮断弁の閉鎖機能が正常でない場合、または、通路部分の気密性が正常でない場合には、外気もしくは燃料ガスが通路部分に侵入するため、通路部分の減圧化（負圧化）は実現されないか、実現されにくい。  
【００２４】
例えば、制御部は、基準時刻から規定時間以内に、通路部分の圧力が規定圧力以下に減圧されるか否かに基づいて、正否を判定することができる。あるいは、制御部は、基準時刻から、通路部分の圧力が規定圧力以下に減圧されるまでの経過時間の長さに基づいて、正否を判定することができる。通路部分が減圧されないときには、外気もしくは燃料ガスが通路部分に侵入していることに相当するため、遮断弁および通路部分は正常ではないと判定される。基準時刻とは、遮断弁が閉鎖されたタイミングに基づいて決定できる。例えば、遮断弁を閉鎖させる指令が出力された時刻、当該時刻から短時間経過した時刻等が挙げられる。規定時間は、システムの種類、第１ガス搬送源の能力、燃料ガス通路の流路断面積、燃料ガス通路において遮断弁と第１ガス搬送源との間における流路容積等に応じて設定できる。判定処理が発電運転中に実行されるときには、発電運転への影響を考慮し、判定処理を速やかに終了するため、規定時間をできるだけ短縮させることが好ましい。判定処理が発電運転していないときに実行されるときには、発電運転への影響を考慮せずとも良いため、時間の制限は緩む。
【００２５】
（実施形態１）
図１は燃料電池システムを示す。本システムは、電解質膜を挟んだアノード１０およびカソード１１を有する燃料電池１と、燃料電池１のカソード１１にカソードガス（一般的は空気）を供給するカソードガス通路７０と、燃料電池１のアノード１０に燃料ガスとしての燃料ガスを供給する燃料ガス通路６と、燃料ガス通路６に設けられた第１ガス搬送源としての第１ガスポンプ６０、燃料ガス通路６において第１ガスポンプ６０よりも上流つまり燃料ガス通路６の入口側に設けられた遮断弁６９と、燃料ガス通路６のうち遮断弁６９と第１ガスポンプ６０との間の通路部分６ｍのガス圧力を検知する圧力センサ６１（圧力検知要素）と、圧力センサ６１の検知信号が入力され且つ第１ガスポンプ６０および遮断弁６９を制御する制御部１００と、これらを収容する筐体５とを備えている。
【００２６】
燃料ガス通路６は、改質前の燃料ガス（例えば都市ガス）を改質器２Ａに供給させる通路である。図１に示すように、燃料ガス通路６は、入口側から順に、遮断弁６９、圧力センサ６１、燃料ガスを脱硫させる脱硫器６２、流量計６４、中空室をもつバッファタンク６５、第１ガスポンプ６０、開閉弁としての逆止弁６６、発電モジュール１８を直列に配置させている。配置順はこれに限定されるものではない。遮断弁６９の上流には、ガス源６３に繋がるガス配管６ｘと、ガス源６３に繋がる元圧弁６ｙとが設けられている。ガス源６３および元圧弁６ｙは筐体５の外部に配置されている。
【００２７】
発電モジュール１８は、燃料ガス通路６に繋がる改質器２Ａと、改質器２Ａの下流に設けられた燃料電池１と、これらを包囲する断熱壁１９とを有する。改質器２Ａは給水路８にも繋がる。改質器２Ａは、改質水搬送源としての水ポンプ８０で搬送された液相状の改質水を加熱させて水蒸気とさせる蒸発部２と、蒸発部２で生成された水蒸気で燃料ガスを改質反応させ、水素含有のアノードガスとして改質させる改質部３とを有する。逆止弁６６は、第１ガスポンプ６０から発電モジュール１８の改質器２Ａに燃料ガスを矢印Ａ１方向に流入させるものの、燃料ガス通路６から逆止弁６６に作用する圧力が低下すると、自動的に閉鎖され、矢印Ａ２方向のガス流れを阻止する。圧力センサ６１は燃料ガス通路６において遮断弁６９と脱硫器６２の入口６２ｉとの間に設けられている。燃料ガス通路６のうちなるべく上流側の圧力（負圧）を検知し、判定処理を速やかに済ませるためである。カソードガス通路７０には、カソードガスを燃料電池１のカソード１１に向けて搬送させる第２ガス搬送源としての第２ガスポンプ７１が設けられている。圧力センサ６１が検知した検知信号、流量計６４が検知した検知信号は、制御部１００に入力される。制御部１００は遮断弁６９、第１ガスポンプ６０、第２ガスポンプ７１および水ポンプ８０等のシステム機器を制御させる。
【００２８】
ところで、燃料電池１の発電運転においては、元圧弁６ｙが開放されており、更に、遮断弁６９が開放状態で且つ第１ガスポンプ６０が駆動してガス源６３の燃料ガスを第１ガスポンプ６０よりも下流の発電モジュール１８の改質器２Ａに向けて矢印Ａ１方向に搬送させる。改質器２Ａに供給された燃料ガスは、改質反応により改質され、水素を含有するアノードガスとされる。アノードガスは燃料電池１のアノード１０に供給される。発電運転において第２ガスポンプ７１が駆動してカソードガス（空気）を発電モジュール１８の燃料電池１のカソード１１に向けて搬送させる。これにより燃料電池１は発電運転して電力を生成させる。
【００２９】
上記したように遮断弁６９が開放状態で且つ第１ガスポンプ６０が駆動して燃料ガス（例えば都市ガス）を第１ガスポンプ６０よりも下流の発電モジュール１８に向けて搬送させて発電運転させているとき、制御部１００は判定処理を実行する。即ち、制御部１００は、第１ガスポンプ６０を駆動させて燃料ガスを矢印Ａ１方向に下流に向けて搬送させている状態において、遮断弁６９を閉鎖させる。そして、遮断弁６９の閉鎖後において、制御部１００は、圧力センサ６１が検知する通路部分６ｍの圧力Ｐ１が規定圧力ＰＡ以下に減圧されるか否かを判定する。圧力センサ６１が検知する圧力Ｐ１が基準時刻から規定時間内において規定圧力ＰＡ以下に減圧されるとき、制御部１００は、『遮断弁６９の閉鎖機能が正常であり且つ前記通路部分６ｍの気密性が正常である』と判定する。もし、遮断弁６９が閉鎖できず、または、通路部分６ｍの気密性が異常であると、通路部分６ｍの圧力Ｐ１が規定圧力ＰＡ以下に低下しない。基準時刻は、例えば、遮断弁６９を閉鎖する信号を出力したタイミング、遮断弁６９を閉鎖したタイミングとすることができる。
【００３０】
判定にあたり、燃料ガス通路６において遮断弁６９と第１ガスポンプ６０との間の通路部分６ｍが減圧化（例えば負圧化）されるか否かが重要である。このため、ガスの温度の影響は少ないか実質的にない。
【００３１】
上記したように本実施形態によれば、判定処理は燃料電池１の発電運転中に実行され、判定処理において遮断弁６９および通路部分６ｍの気密性が正常であると判定されるとき、制御部１００は、遮断弁６９を直ちに開放させ、燃料電池１の発電運転を継続させる。上記した判定処理において第１ガスポンプ６０は駆動しており、燃料ガスは発電モジュール１８側に供給されているため、改質器２Ａにおける改質反応は維持され、燃料電池１の発電運転が維持される。図１に示すように、圧力センサ６１は燃料ガス通路６において遮断弁６９の下流直下に設けられているため、つまり、遮断弁６９と脱硫器６２との間に設けられているため、圧力センサ６１は通路部分６ｍの負圧化を速やかに検知できる。よって、判定処理に必要される時間をできるだけ短縮でき、発電運転に与える影響を抑えることができる。
【００３２】
これに対して、判定処理において遮断弁６９および通路部分６ｍが正常であるとは判定されないとき（つまり異常であるとき）、制御部１００は警報を出力する。警報は、警報器、ユーザ、メンテナンス会社等への警報でも良いし、システムの発電停止でも良い。
【００３３】
上記したように判定処理においては、第１ガスポンプ６０が駆動して燃料ガス通路６の燃料ガスを第１ガスポンプ６０よりも下流に矢印Ａ１方向に搬送させるため、燃料ガスは第１ガスポンプ６０の下流に向けて搬送される。このため制御部１００は燃料電池１の発電運転中においても判定処理を実行することができる。判定処理において遮断弁６９および通路部分６ｍが正常であると判定されるとき、制御部１００は、発電運転を継続させる。このような判定処理は、発電運転中において規定時間毎に定期的に実行でき、または、不定期的に実行でき、安全性を高め得る。
【００３４】
判定処理においては遮断弁６９が閉鎖されるため、システムの状況等によっては、燃料ガス通路６から発電モジュール１８に供給される燃料ガスの流量が瞬間的に減るおそれがある。しかし、遮断弁６９から第１ガスポンプ６０までの通路長に存在する燃料ガス、バッファ６５の中空室に存在する燃料ガスを考慮すれば、発電運転に与える影響は抑えられる。この意味においても、バッファ６５は遮断弁６９と第１ガスポンプ６０との間に設けられていることが好ましい。
【００３５】
なお、発電運転しているときばかりか、発電運転していないとき（例えば、後述する停止モード時、停止モードから待機モードに移行するとき、待機モードなどにおいて）、制御部１００は上記した判定処理を実行しても良い。
【００３６】
ところで、判定処理において遮断弁６９および通路部分６ｍが正常であると判定されないとき、制御部１００は、遮断弁６９の開放および閉鎖を交互に複数回繰り返す指令を遮断弁６９に出力して誤検知防止制御（噛み込み解除制御）を実行しても良い。この場合、誤検知防止制御後において、制御部１００は判定処理を再び実行することが好ましい。判定処理において正常であると判定されないとき、異物が遮断弁６９に噛み込んでおり、遮断弁６９が完全に閉鎖できず、遮断弁６９の気密性が低下しているおそれがある。そこで制御部１００は、遮断弁６９の開放および閉鎖を交互に複数回繰り返す。遮断弁６９において噛み込まれていた異物が除去され易くなるため、遮断弁６９が正常状態に復帰する可能性が高い。このとき、第１ガスポンプ６０が回転駆動しており、遮断弁６９に対して吸引作用を果たすため、遮断弁６９から異物が除去され易い。
【００３７】
本実施形態によれば、好ましくは、カソードガス通路７０は、燃料電池１のアノードから吐出されたガスと、第２ガスポンプ７１を介して燃料電池１のカソードから吐出されたカソードガス（空気）またはカソードオフガスとを合流させ得る。この場合、制御部１００は、判定処理を実行するとき、判定処理を実行した直後、判定処理を実行する直前のうちの少なくともいずれかにおいて、第２ガスポンプ７１の駆動により空気であるカソードガスをカソードガス通路７０に供給させることが好ましい。この場合、燃料電池１のアノードから吐出される可燃性をもつガスを、カソードガス（空気）またはカソードオフガスで希釈させることができる。なお、発電中において本制御を実施時は、アノードオフガスはカソードオフガスにて燃焼される。
【００３８】
なお、判定処理が実行されて遮断弁６９および通路部分６ｍの気密性が正常であると判定された直後（判定処理終了から規定時間以内）に、遮断弁６９が開放で第１ガスポンプ６０が駆動している状態において元圧弁６ｙが過誤等で閉鎖されると、燃料ガス通路６のうち第１ガスポンプ６０よりも上流の通路部分６ｍは、前述同様に負圧化される。しかし、遮断弁６９および通路部分６ｍの気密性が正常であると判定された直後であるため、制御部１００は、遮断弁６９および通路部分６ｍの異常ではなく、元圧弁６ｙが閉鎖されたためと認識することができる。よって制御部１００は、元圧弁６ｙが閉鎖されたことをユーザやメンテナンス会社等に警報させる。必要に応じてシステムを停止させることができる。
【００３９】
（実施形態２）
図２は実施形態２を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の作用および効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。遮断弁６９は、燃料ガス通路６（燃料ガス通路）において直列に設けられた上流側の第１遮断弁６９ｆおよび下流側の第２遮断弁６９ｓで形成されている。制御部１００は第１判定処理を実施する。第１判定処理では、第１遮断弁６９ｆおよび第２遮断弁６９ｓが開放状態で且つ第１ガスポンプ６０が駆動して燃料ガス（燃料ガス）を第１ガスポンプ６０の下流に向けて搬送させているとき、制御部１００は第１判定処理を実行する。すなわち、第１ガスポンプ６０を駆動させつつ、第１遮断弁６９ｆおよび第２遮断弁６９ｓのうち遮断弁６９ｆをまず閉鎖させる。そして、遮断弁６９ｆの閉鎖後において、制御部１００は、圧力センサ６１が検知する通路部分６ｍの圧力Ｐ１が規定時間以内に規定圧力ＰＡ以下に減圧（例えば負圧化）されているか否かを判定する。圧力センサ６１が検知する圧力Ｐ１が規定圧力ＰＡ以下に減圧されているとき、制御部１００は、遮断弁６９ｆの閉鎖機能が正常であり且つ通路部分６ｍ（第１遮断弁６９ｆから逆止弁６６の入口までの通路の部分）の気密性が正常であると判定する。
【００４０】
正常であれば、その後引き続いて、制御部１００は第２判定処理を実行する。第２判定処理では、制御部１００は、第１ガスポンプ６０を駆動させつつ第１遮断弁６９ｆおよび第２遮断弁６９ｓのうち遮断弁６９ｓを閉鎖させる。遮断弁６９ｓの閉鎖後において、制御部１００は、圧力センサ６１が検知する通路部分６ｍの圧力Ｐ１が規定時間以内に規定圧力ＰＡ以下に減圧されているか否かを判定し、圧力センサ６１が検知する圧力Ｐ１が規定圧力ＰＡ以下に減圧されているとき、制御部１００は、遮断弁６９ｓの閉鎖機能が正常であり且つ通路部分６ｍ（第２遮断弁６９ｓから逆止弁６６の入口までの通路の部分）の気密性が正常であると判定する。
【００４１】
上記したように第１判定処理において、制御部１００は、上流側の遮断弁６９ｆの閉鎖機能が正常であり、且つ、通路部分６ｍの気密性が正常であると判定することができる。第２判定処理において、制御部１００は、下流側の第２遮断弁６９ｓの閉鎖機能が正常であり、且つ、通路部分６ｍの気密性が正常であると判定することができる。なお、第１判定処理において第２遮断弁６９ｓの正否を判定しても良く、第２判定処理において第１遮断弁６９ｆの正否を判定しても良い。
【００４２】
なお本実施形態においても、判定処理において遮断弁６９が正常であると判定されないとき、制御部１００は、遮断弁６９の開放および閉鎖を交互に複数回繰り返す指令を遮断弁６９ｆ，６９ｓにそれぞれ出力する誤検知防止制御を実行し、その後、判定処理を再び実行することにしても良い。判定処理において正常であると判定されないとき、異物が遮断弁６９ｆ，６９ｓに噛み込んでいるおそれがある。そこで制御部１００は、第１ガスポンプ６０の駆動で遮断弁６９ｆ，６９ｓに吸引力を発生させつつ、下流側の遮断弁６９ｓを開放させた状態で、上流側の遮断弁６９ｆの開放および閉鎖を交互に複数回繰り返す。更には、遮断弁６９ｓの開放および閉鎖を交互に複数回繰り返す。吸引力により異物の噛み込みが解消され易くなり、遮断弁６９ｆ，６９ｓが正常状態に復帰する可能性が高い。なお、遮断弁６９ｆ，６９ｓを同時に開閉させても良い。遮断弁６９ｆ，６９ｓを個別に開閉させても良い。
【００４３】
（実施形態３）
図３は実施形態３を示す。本実施形態は実施形態１，２と基本的には同様の作用および効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図３は制御部１００が実行する判定処理のフローチャートを示す。発電運転中において、気密異常を検知するロジック指示がユーザまたは他の制御部から制御部１００に入力されたとき、制御部１００は、判定処理のフローチャートをスタートさせる（Step.２）。制御部１００は、Step.４で、第１ガスポンプ６０を駆動させて燃料ガスを発電モジュール１８側に搬送させている状態において、遮断弁６９を閉じる。制御部１００はタイマー計測機能をもち、遮断弁６９を閉じた時刻からの経過時間ＴＭ１を計測する。Step.６においては、遮断弁６９を閉じた時刻（基準時刻）から経過時間ＴＭ１が既定時間ＴＭＡを経過したかを判断する。経過時間ＴＭ１が規定時間ＴＭＡ以下の場合（Step.６のＹＥＳ）には、制御部１００は、Step.８に移行し、圧力センサ６１で検知した圧力Ｐ１が既定圧力ＰＡ以下であるか否かを判定する。Ｐ１≦ＰＡが成立する場合には（Step.８のＹＥＳ）、第１ガスポンプ６０が駆動している状態において遮断弁６９が閉じられたことで、燃料ガス通路６の通路部分６ｍが負圧化（減圧化）されている。この場合、制御部１００は、遮断弁６９の閉止機能が正常であり、且つ、燃料ガス通路６のうち遮断弁６９と逆止弁６６の入口との間の通路部分６ｍにおける気密性が正常であると判断し、Step.１０に移行する。制御部１００は、正常フラグを立てると共に遮断弁６９を開放させる（Step.１０）。正常フラグは、遮断弁６９の閉止機能が正常あり、且つ、燃料ガス通路６の通路部分６ｍにおける気密性が正常である旨を意味する。Step.１２で本フローチャートは終了し、メインルーチンにリターンする。このような判定処理において、遮断弁６９の閉鎖機能が正常であり、燃料ガス通路６の通路部分６ｍが正常であると判定されているときには、燃料ガスおよびアノードガスを燃料電池１側に供給流量は精度よく確保できる。このため制御部１００はそのまま燃料電池１の発電運転を継続させる。
【００４４】
Step.８における判定の結果、Ｐ１＞ＰＡである場合（Step.８のＮＯ）には、即ち、通路部分６ｍが負圧化されない場合には、制御部１００はStep.６の前へ戻り、再度、Step.６、Step.８の判定を繰り返す。この結果、経過時間ＴＭ１が規定時間ＴＭＡを経過しても、Ｐ１≦ＰＡとならない場合には、即ち、通路部分６ｍが負圧化されない場合には（Step.６のＮＯ）、遮断弁６９が閉鎖状態で且つ第１ガスポンプ６０が駆動しているにも関わらず、燃料ガス通路６の通路部分６ｍが負圧化（減圧化）とされないことになる。この場合、通路部分６ｍにおけるガス漏れ、もしくは、遮断弁６９の閉鎖機能不良（遮断弁６９を閉鎖させる閉鎖指令が出力されているにも拘わらず、遮断弁６９が開放されたままの状態であること）等による系の気密異常と判定する。制御部１００は、Step.１４において異常を警報器に発報する。この場合、ユーザーまたはメンテナンス会社に発報する。更に必要に応じてシステムを停止させることが好ましい。
【００４５】
なお、遮断弁６９が２連弁であり、遮断弁６９ｆ，６９ｓを有するシステムの場合においては、遮断弁６９ｆ，６９ｓのうちの一方に対する判定処理が終了した後に、遮断弁６９ｆ，６９ｓのうちの他方に対し、判定処理を実施することが好ましい。このように制御部１００は複数の遮断弁６９ｆ，６９ｓの各々に対し、判定処理を実行し、気密異常の有無を検知することが可能である。このように遮断弁６９ｆ，６９ｓからなる２連弁に対し、遮断弁６９ｆ，６９ｓのそれぞれに対して故障（閉鎖できないこと）を検知することでシステムの安全性の一層の向上が図られる。なお、判定処理は発電運転していないときに実行されても良い。
【００４６】
なお、本実施形態によれば、制御部１００は、判定処理を実行するとき、判定処理を実行した直後、判定処理を実行する直前のうちの少なくともいずれかにおいて、発電運転していないときなどで第２ガスポンプ７１が駆動していない場合においては、第２ガスポンプ７１の駆動によりカソードガス（空気）をカソードガス通路７０に供給させることが好ましい。この場合、燃料電池１のアノードから吐出される可燃性のガスを、カソードガス（空気）またはカソードオフガスで希釈させることができる。
【００４７】
（実施形態４）
図４は実施形態４を示す。本実施形態は実施形態１〜３と基本的には同様の作用および効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図４は制御部１００が実行する判定処理のフローチャートを示す。気密性の異常を検知するロジック指示が制御部１００に入力された場合には、制御部１００は、燃料電池１の発電運転中において判定処理のフローチャートをスタートさせる（Step.２Ｂ）。制御部１００は、Step.４Ｂで、第１ガスポンプ６０を駆動させて燃料ガスを発電モジュール１８側に搬送させつつ遮断弁６９を閉じる。Step.６Ｂにおいては、制御部１００は、遮断弁６９を閉じた時刻（基準時刻）からの経過時間ＴＭ１が既定時間ＴＭＡを経過したかを判断する。経過時間ＴＭ１が規定時間ＴＭＡ以下の場合には、制御部１００は、Step.８Ｂに移行し、圧力センサ６１で検知した圧力Ｐ１が既定圧力ＰＡ以下であるか否かを判定する。Ｐ１≦ＰＡが成立する場合には、第１ガスポンプ６０が駆動している状態において遮断弁６９が閉じられたことで、燃料ガス通路６が負圧化されている。この場合、制御部１００は、遮断弁６９の閉止機能が正常あり、且つ、燃料ガス通路６のうち遮断弁６９と逆止弁６６との間の通路部分６ｍにおける気密性が正常であると判断し（Step.８ＢのＹＥＳ）、Step.１０Ｂに移行する。制御部１００は、正常フラグを立てると共に、遮断弁６９を開放させて発電運転を継続させる（Step.１０Ｂ）、更にカウンタをクリアして（Step.１２Ｂ）、本フローチャートを終了し（Step.１４Ｂ）、メインルーチンに戻る。この場合、遮断弁６９の閉鎖機能が正常であり、燃料ガス通路６の通路部分６ｍが正常であると判定処理において判定されたため、燃料ガスの供給流量は精度よく確保できるため、制御部１００はそのまま燃料電池１の発電運転を継続させる。
【００４８】
Step.８Ｂにおける判定の結果、Ｐ１＞ＰＡの場合には、即ち、通路部分６ｍが負圧化されない場合には、制御部１００はStep.６Ｂの前へ戻り、再度、Step.６Ｂ、Step.８Ｂの判定を繰り返す。この結果、経過時間ＴＭ１が規定時間ＴＭＡ経過しても、Ｐ１≦ＰＡが成立しない場合には、即ち、通路部分６ｍが負圧化されない場合には、遮断弁６９が閉鎖状態で且つ第１ガスポンプ６０が駆動しているにも関わらず、燃料ガス通路６の通路部分６ｍが負圧とならないことになる。この場合、通路部分６ｍにおけるガス漏れ、もしくは、遮断弁６９の閉鎖機能不良（遮断弁６９を閉鎖させる閉鎖指令が出力されているにも拘わらず、遮断弁６９が開放されたままの状態であること）等による系の気密異常であるおそれがある。そこで、制御部１００はカウンタを１インクリメントし（Step.２０Ｂ）、カウンタの値がＮ未満であれば（Step.２０ＢのＹＥＳ）、誤検知防止処理を実行し（Step.２４Ｂ）、Step.６Ｂに戻る。誤検知防止処理では、制御部１００は、第１ガスポンプ６０を駆動させて遮断弁６９に吸引力を発生させつつ、遮断弁６９の時間ＴＭＢ［sec］の開放と時間ＴＭＢ［sec］の閉鎖とを含む指令を、Ｍ回繰り返し、Step.６Ｂに戻る。異物の噛み込みであれば、遮断弁６９の噛み込みが解除される可能性が高い。気密異常のおそれがある場合（Step.６ＢのＮＯ）においてカウンタの値がＮ回以上となれば（Step.２２ＢのＮＯ）、制御部１００は気密異常であると判定し、異常を警報器に発報する。この場合、ユーザーまたはメンテナンス会社に発報する。必要に応じて、システムを停止させる。なお、遮断弁６９が２連弁であるシステムの場合においては、遮断弁６９ｆ，６９ｓのうちの一方に対する判定処理が終了した後に、遮断弁６９ｆ，６９ｓのうちの他方に対し、判定処理を実施することで、複数の遮断弁６９ｆ，６９ｓの各々に対し、気密異常の有無を検知することが可能である。なお。本フローチャートを発電運転中に実施する場合等では、カウンタＮ、誤検知防止制御における繰り返し回数Ｍ、および誤検知防止制御の遮断弁開閉時間ＴＭＢは、アノードガスの必要流量に対して供給が確保されるような時間範囲内において設定されることが好ましい。
【００４９】
本実施形態によれば、制御部１００は、判定処理を実行するとき、判定処理を実行した直後、判定処理を実行する直前のうちの少なくともいずれかにおいて、発電運転していないときなどで第２ガスポンプ７１が駆動していない場合においては、第２ガスポンプ７０の駆動によりカソードガスをカソードガス通路７０に供給させる。これにより判定処理において燃料電池１のアノード１０から吐出される可燃性のガスを、空気（カソードガスまたはカソードオフガス）で希釈させることができる。なお、本実施形態によれば、制御部１００は、判定処理を実行するとき、判定処理を実行した直後、判定処理を実行する直前のうちの少なくともいずれかにおいて、第２ガスポンプ７１の駆動によりカソードガスをカソードガス通路７０に供給させることが好ましい。
【００５０】
（実施形態５）
図５および図６は実施形態５の概念を示す。本実施形態は実施形態１〜４と基本的には同様の作用および効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図５に示すように、燃料電池システムは、燃料電池１と、液相状の水を蒸発させて水蒸気を生成させる蒸発部２と、蒸発部２で生成された水蒸気を用いて燃料ガスを改質させてアノードガスを形成する改質部３と、蒸発部２に供給される液相状の水を溜める水タンク４と、これらを収容する筐体５とを有する。燃料電池１は、イオン伝導体を挟むアノード１０とカソード１１とをもち、例えば、ＳＯＦＣとも呼ばれる固体酸化物形燃料電池（運転温度：例えば４００℃以上）に適用できる。
【００５１】
改質部３は、セラミックス担体３ｋに改質触媒を担持させて形成されており、蒸発部２に隣設されている。蒸発部２はセラミックス担体２ｋをもつ。担体２ｋ，３ｋは粒状、ハニカム状等にできる。改質部３および蒸発部２は改質器２Ａを構成しており、燃料電池１と共に断熱壁１９で包囲され、発電モジュール１８を形成している。発電電運転時には、改質器２Ａは改質反応に適するように断熱壁１９内において加熱される。発電運転時には、蒸発部２は水を加熱させて水蒸気とさせ得るように加熱される。燃焼部１０５は改質部３および蒸発部２を加熱させる。燃料ガス通路６は、ガス源６３からの燃料を改質器２Ａに供給させるものであり、遮断弁６９、脱硫器６２、第１ガスポンプ６０および流量計６４をもつ。配置順は特に限定されない。燃料電池１のカソード１１には、カソードガス（空気）をカソード１１に供給させるためのカソードガス通路７０が繋がれている。カソードガス通路７０には、カソードガス搬送用のガス搬送源として機能するカソードポンプ７１、流量計７２が設けられている。
【００５２】
図５に示すように、筐体５は、外気に連通する吸気口５０と排気口５１と吸気口５０付近（外気）の温度を検知する温度センサ５７とをもつ。温度センサ５７は必要に応じて設ければ良い。筐体５には、改質部３で改質される液相状の改質水を溜める水タンク４が収容されている。水タンク４には、排水バルブ４０ｍが設けられており、更に、電気ヒータ等の加熱機能をもつ加熱部４０が必要に応じて設けられている。加熱部４０は、水タンク４に貯留されている改質水を加熱させるものであり、電気ヒータ等で形成できる。外気温度等の環境温度が低いとき等には、制御部１００からの指令に基づいて、水タンク４の水は加熱部４０により加熱され、凍結が抑制される。なお、水タンク４内の水位は基本的にはほぼ同一となるようにされていることが好ましい。
【００５３】
図５に示すように、水タンク４の出口ポート４ｐと蒸発部２の入口ポート２ｉとを連通させる給水路８が、配管として筐体５内に設けられている。図５に示すように、筐体５内において、水タンク４は蒸発部２の下側に配置されているため、給水路８は上下方向に沿って延びる。給水路８は、水タンク４内に溜められている水を水タンク４の出口ポート４ｐから蒸発部２の入口ポート２ｉに向けて蒸発部２に供給させる通路である。給水路８には、水タンク４内の水を蒸発部２まで搬送させる水ポンプ８０が設けられている。なお、給水路８は蒸発部２，改質部３、燃料電池１等を介して大気に連通するようにされている。水ポンプ８０を水タンク４の出口ポート４ｐ側に設けても良い。
【００５４】
給水路８において、水ポンプ８０の下流で且つ蒸発部２の上流において水センサ８７が設けられている。水センサ８７は、給水路８において蒸発部２の入口ポート２ｉの直前に配置されていることが好ましい。給水路８において水タンク４の出口ポート４ｐから蒸発部２の入口ポート２ｉまでの距離が１００として相対表示されるとき、水タンク４の出口ポート４ｐから７０〜９９の範囲、特に８０〜９０内に、水センサ８７は設置されていることが好ましい。
【００５５】
なお、給水路８には、改質水の流量を測定する流量計は設けられていない。その理由としては、給水路８に供給される単位時間あたりの改質水の流量は少ないため、流量計の検知精度が必ずしも充分ではないためである。但し、場合によっては、演算結果のチェック等のため、給水路８に流量計を設けることにしても良い。
【００５６】
図６に示すように、水ポンプ８０を駆動回路を介して制御するための制御部１００が設けられている。制御部１００は、入力処理回路１００ａ、出力処理回路１００ｂ、タイマー計測機能をもつＣＰＵ１００ｃ、記憶部として機能するメモリ１００ｍとを有する。制御部１００には、水センサ８７，回転数センサ８３、温度センサ５７の検知信号がそれぞれ入力される（図６参照）。制御部１００は水ポンプ８０を制御する。更に、制御部１００は第２ガスポンプ７１，第１ガスポンプ６０、遮断弁６９、警報器１０２を制御することができる（図６参照）。
【００５７】
（システムの運転）
システムの発電運転を実施するとき、制御部１００は、発電運転に先だって暖機運転を実行する。暖機運転では、制御部１００は、遮断弁６９を開放させた状態で、第１ガスポンプ６０を駆動させて燃料ガスを燃料ガス通路６に介して発電モジュール１８の燃料電池１を介して燃焼部１０５に供給させる。制御部１００はカソードポンプ７１も駆動させてカソードガス通路７０を介して空気を発電モジュール１８のカソード１１を介して燃焼部１０５に供給させる。図略の着火部が着火するため、燃焼部１０５において燃料ガス（例えば都市ガス）が空気により燃焼する。燃焼が継続するため、燃焼部１０５における燃焼熱により、改質部３、蒸発部２および燃料電池１が加熱されて暖機される。蒸発部の温度が既定温度以上となると、水ポンプ８０を駆動し改質処理が開始され、改質処理された改質ガスとカソードガスにて燃焼を継続し改質部３、蒸発部２および燃料電池１を過熱し暖機する。改質部３、蒸発部２および燃料電池１が所定の温度域に加熱されると、制御部１００は暖機運転を終了させ、発電運転に移行させる。
【００５８】
制御部１００は、水ポンプ８０を駆動させると、水タンク４内の液相状の改質水は、水タンク４の出口ポート４ｐから給水路８を搬送され入口ポート２ｉから蒸発部２に供給される。改質水は、蒸発部２で加熱されて水蒸気とされる。水蒸気は、燃料ガス通路６から供給される燃料と共に改質部３に移動する。改質部３において燃料ガスは、水蒸気で改質されてアノードガス（水素含有ガス）となる。アノードガスはアノードガス通路７３を介して燃料電池１のアノード１０に供給される。更にカソードポンプ７１が駆動してカソードガス（酸素含有ガス、筐体５内の空気）がカソードガス通路７０を介して燃料電池１のカソード１１に供給される。これにより燃料電池１が発電する。カソード１１から吐出されたカソードオフガスは、発電反応に消費されなった酸素を含む。アノード１０から吐出されたアノードオフガスは、発電反応に消費されなった水素を含む。従って、発電運転においても燃焼部１０５においてアノードオフガスがカソードオフガスにより燃焼され、改質部３および蒸発部２が改質反応に適するように加熱される。
【００５９】
暖機運転および発電運転において、発電モジュール１８で発生した高温の排ガスは、排ガス通路７５を介して筐体５の外方に排気される。排ガス通路７５には、凝縮機能をもつ熱交換器７６が設けられている。貯湯槽７７に繋がる貯湯通路７８および貯湯ポンプ７９が設けられている。貯湯通路７８は往路７８０および復路７８ｃをもつ。貯湯槽７７の低温の水は、貯湯ポンプ７９の駆動により、貯湯槽７７の出口ポート７７ｐから吐出されて往路７８０を通過し、熱交換器７６に至り、熱交換器７６で排ガスにより加熱される。熱交換器７６で加熱された水は、復路７８ｃを介して帰還ポート７７ｉから貯湯槽７７に帰還する。このようにして貯湯槽７７の水は温水となる。前記した排ガスに含まれていた水蒸気は、熱交換器７６で凝縮されて凝縮水となる。凝縮水は、熱交換器７６から延設された凝縮水通路４２を介して重力等により浄水部４３に流下される。従って、浄水部４３および水タンク４は発電モジュール１８の下側に位置する。
【００６０】
浄水部４３はイオン交換樹脂等の水浄化剤４３ａを有するため、凝縮水の不純物は除去される。不純物が除去された水は水タンク４に移動し、水タンク４に改質水として溜められる。水ポンプ８０が正運転で駆動すると、水タンク４内の改質水は給水路８を介して高温の蒸発部２に供給され、蒸発部２で水蒸気とされて改質部３に供給され、改質部３において燃料ガスを改質させる改質反応として消費される。水蒸気改質の一般式は（１）と考えられている。
（１）…ＣｎＨｍ＋ｎＨ２Ｏ→ｎＣＯ＋[（ｍ／２）＋ｎ]Ｈ２
ｎ，ｍは特定の整数を示す。ｎ＝１，ｍ＝４の場合には、メタン（ＣＨ４）が水蒸気改質される。
【００６１】
ところで、燃料電池システムによれば、燃料電池１の発電運転を終了させる指令が出力されたとき、制御部１００は、発電モジュール１８内を還元性雰囲気にさせつつ冷却させる停止モードを実行する。停止モードでは、発電運転時よりも少量の改質水を水ポンプ８０により改質器２Ａに供給させると共に第１ガスポンプ６０により発電運転時よりも少量の燃料ガスを改質器２Ａの蒸発部２に供給させて、改質反応により水素含有ガスを少量生成させる。水素は還元性雰囲気を形成するため、発電モジュール１８内の過剰酸化が抑制され、耐久性を高め得る。更に停止モードでは、第２ガスポンプ７１の駆動によりカソードガスを燃料電池１のカソード１１に供給させることにより、発電モジュール１８の内部を冷却させる。発電モジュール１８が規定温度以下まで冷却されたら、酸化のおそれが解消されるため、停止モードが終了される。終了に伴い、制御部１００は、水ポンプ８０、第１ガスポンプ６０および第２ガスポンプ７１を停止させた状態に維持させる待機モードを、次回の起動まで実行する。このように待機モードでは、アノードガス、カソードガス、改質水は発電モジュール１８に供給されない。
【００６２】
本実施形態においても、制御部１００は発電運転しているとき、定期的にまたは不定期的に判定処理を実行することができる。更に、制御部１００は、発電運転していないときにおいても、すなわち、停止モード中、停止モードから待機モードに移行するとき、待機モード中のうちのいずれかにおいて、判定処理を実行することができる。これらのモードは燃料電池１の発電運転中ではないため、判定処理に要する時間を制限されないため、判定処理の繰り返回数を増加させることができ、判定の精度を高め得る。制御部１００は、判定処理を実行するとき、判定処理を実行した直後、判定処理を実行する直前のうちの少なくともいずれかにおいて、カソードガスを流通していない状態においては、前述したように、第２ガスポンプ７０の駆動により筐体５内の空気をカソードガス通路７０に供給させ、燃料ガスを空気で希釈させることが好ましい。これにより燃料電池１のアノード１０から吐出される可燃性のガスを、空気で希釈させることができる。なお、発電運転されていないときに、判定処理において正常でないと判定された場合には、システムの次回の起動までに、遮断弁６９および燃料ガス通路６の不具合をメンテナンスできる。
【００６３】
（実施形態６）
本実施形態は前記した実施形態１〜５と基本的には同様の作用および効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。判定処理における通路部分６ｍの負圧化を短時間で行うため、判定処理において、第１ガスポンプ６０の単位時間における回転数を、判定処理の直前の回転数に比較してΔＮ増加させる。この場合、遮断弁６９を閉鎖させた後に通路部分６ｍを負圧化させるのに必要とされる時間が短縮される。ひいては判定処理に必要とされる時間が短縮される。また、判定処理を実行するタイミングを発電負荷の大きい場合、ひいては第１ガスポンプの回転数の大きい場合とすることで必要とされる時間を短縮しても良い。
【００６４】
もし判定処理が実行されている時間（遮断弁６９が閉鎖している時間）が規定時間ＴＳよりもかなり長くなり，判定処理の直後において燃料ガス（１３Ａ）の流量が不足気味となるおそれが場合が考えられる。この場合、判定処理において遮断弁６９および通路部分６ｍの気密性が正常と判定された直後において、つまり、判定処理の直後の時間ΔＴｗ（例えば０．５〜２０秒以内）において、制御部１００は、第１ガスポンプ６０の単位時間当たりの回転数を判定処理前の回転数よりも増加させ、燃料ガス（１３Ａ）の単位時間あたりの搬送量をΔＶ増加させることにしても良い。時間ΔＴｗ経過すれば、制御部１００は、第１ガスポンプ６０の単位時間当たりの回転数を判定処理前の回転数に復帰させる。
【００６５】
（その他）
本発明は上記し且つ図面に示した各実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実行できる。図１および図２において、燃料ガス通路６において流量計６４、バッファタンク６５、逆止弁６６が搭載されていないシステムでも良い。燃料電池は固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）に限定されず、場合によっては、ＰＥＦＣとも呼ばれる固体高分子形燃料電池でも良いし、リン酸形燃料電池でも良く、溶融炭酸塩形燃料電池でも良く、他のタイプの燃料電池でも良い。加熱部４０は水タンク４に設けられているが、廃止されていても良い。
【００６６】
第１ガス搬送源は第１ガスポンプ６０に限らず、ファン、コンプレッサでも良く、要するに燃料ガス等の燃料ガスを搬送できれば良い。第２ガス搬送源は第２ガスポンプ７１に限らず、ファン、コンプレッサでも良く、要するにカソードガスを搬送できれば良い。遮断弁６９は２連弁でも１連弁でも良い。
【００６７】
圧力センサ６１は上記した位置に限定されず、脱硫器６２と流量計６４との間に設けても良いし、流量計６４とバッファタンク６５との間に設けても良いし、バッファタンク６５と第１ガスポンプ６０との間に設けても良い。上記した実施形態は定置形の燃料電池システムに適用しているが、これに限らず、脱硫器を有しない燃料電池システムに適用しても良いし、水素ガスであるアノードガスを充填した燃料タンクをガス源として有する車両搭載型の燃料電池システムに適用しても良い。上記した記載から次の技術的思想が把握される。
【００６８】
［付記項１］アノードおよびカソードを有する燃料電池と、燃料電池のカソードにカソードガスを供給するカソードガス通路と、燃料電池のアノードに燃料ガスを供給する燃料ガス通路と、燃料ガス通路に設けられた第１ガス搬送源と、燃料ガス通路において第１ガス搬送源よりも上流に設けられた遮断弁と、燃料ガス通路のうち遮断弁と第１ガス搬送源との間の通路部分のガス圧力を検知する圧力検知要素とを具備する燃料電池システムの制御方法であって、遮断弁が開放状態で且つ第１ガス搬送源が駆動して燃料ガスを第１ガス搬送源よりも下流に向けて搬送させているとき、第１ガス搬送源を駆動させつつ遮断弁を閉鎖させる操作を実行し、遮断弁の閉鎖後において圧力検知要素が検知する通路部分の圧力が規定圧力以下に減圧されるか否かを判定する操作を実行し、圧力検知要素が検知する圧力が規定圧力以下に減圧されるとき、遮断弁の閉鎖機能が正常であり且つ通路部分の気密性が正常であると判定する燃料電池システムの制御方法。
【００６９】
［付記項２］アノードおよびカソードを有する燃料電池と、燃料電池のカソードにカソードガスを供給するカソードガス通路と、燃料電池のアノードに燃料ガスを供給する燃料ガス通路と、燃料ガス通路に設けられた第１ガス搬送源と、燃料ガス通路において第１ガス搬送源よりも上流に設けられた遮断弁と、第１ガス搬送源および遮断弁を制御する制御部とを具備する燃料電池システムにおいて、制御部は、遮断弁の開放および閉鎖を交互に複数回繰り返す噛み込み解除処理を実行する燃料電池システム。遮断弁における異物噛み込みが回収され易く、遮断弁の閉鎖不良が改善される。噛み込み解除処理は、発電運転中または発電運転停止中（停止モードまたは待機モード）において実行できる。
【符号の説明】
【００７０】
１は燃料電池、１０はアノード、１１はカソード、１８は発電モジュール、２Ａは改質器、２は蒸発部、３は改質部、４は水タンク、５は筐体、６は燃料ガス通路、６０は第１ガスポンプ（第１ガス搬送源）、６１は圧力センサ（圧力検知要素）、６２は脱硫器、６３はガス源、６９は遮断弁、６９ｆは第１遮断弁、６９ｓは第２遮断弁、７０はカソードガス通路、７１は第２ガスポンプ（第２ガス搬送源）、７５は排ガス通路、８は給水路、１００は制御部を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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