(57)【要約】【課題】水貯留部の水位が弁の異常により予期せず上昇又は低下した場合の対策が講じられた燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システムＳが、燃料電池１２と、燃料電池１２で利用する水を貯留する水貯留部Ｔと、水貯留部Ｔにおける水位を所定範囲内に維持する水位維持制御を行う水位制御手段Ｚを有する水供給装置３０と、を備え、水位制御手段Ｚは、水位維持制御を行っても水貯留部Ｔにおける水位を所定範囲内に維持できない状態が検出された場合に、開閉弁Ｖを水が通過するように開閉弁Ｖ及び水ポンプ３４の動作状態を制御する異常解消制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
前記燃料電池で利用する水を貯留する水貯留部と、
前記水貯留部に供給可能な水を貯留する補充用水貯留部、前記補充用水貯留部及び前記水貯留部の間を連結する水路、前記水路を開閉可能な開閉弁、前記水路の中の水を付勢可能な水ポンプ、及び、前記開閉弁及び前記水ポンプの動作を制御して前記水貯留部における水位を所定範囲内に維持する水位維持制御を行う水位制御手段を有する水供給装置と、を備え、
前記水位制御手段は、前記水位維持制御を行っても前記水貯留部における水位を前記所定範囲内に維持できない状態が検出された場合に、前記開閉弁を水が通過するように前記開閉弁及び前記水ポンプの動作状態を制御する異常解消制御を行う燃料電池システム。
【請求項２】
前記水位制御手段は、前記異常解消制御において、前記開閉弁を通過する水の流速を繰り返し増減させるように前記開閉弁及び前記水ポンプの動作状態を制御する請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
燃料電池と、
前記燃料電池で利用する水を貯留する水貯留部と、
前記水貯留部に供給可能な水を貯留する補充用水貯留部、前記補充用水貯留部及び前記水貯留部の間を連結する水路、前記水路を開閉可能な開閉弁、前記水路の中の水を付勢可能な水ポンプ、及び、前記開閉弁及び前記水ポンプの動作を制御して前記水貯留部における水位を所定範囲内に維持する水位維持制御を行う水位制御手段を有する水供給装置と、を備え、
前記水位制御手段は、前記水位維持制御を行っても前記水貯留部における水位を前記所定範囲内に維持できない状態が検出された場合に、前記開閉弁への通電状態を変化させる異常解消制御を行う燃料電池システム。
【請求項４】
前記水位制御手段は、前記異常解消制御において、前記開閉弁への通電量を繰り返し増減させる請求項３記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記水位制御手段は、前記異常解消制御を行った後、前記水位維持制御を行う請求項１〜４の何れか一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、燃料電池で利用する水を貯留する水貯留部における水位を所定範囲内に維持する水位維持制御を行う燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
アノード及びカソードで構成される燃料電池を備える燃料電池システムでは、アノードに供給されるガスを加湿するため、カソードに供給されるガスを加湿するため、燃料電池を冷却するため等の様々な目的で水が利用される。例えば、特許文献１に記載の燃料電池システムは水貯留部を備え、その水貯留部に貯留してある水が、水蒸気改質に用いる水蒸気を供給するため（加えて、アノードに供給されるガスを加湿するため）、カソードに供給されるガスを加湿するため、燃料電池を冷却するために利用されている。
【０００３】
加えて、特許文献１に記載の燃料電池システムでは、水貯留部における水位は水位計によって監視され、水貯留部の水位の制御が行われる。例えば、特許文献１の図５には、水貯留部に供給可能な水を貯留する補充用水貯留部、補充用水貯留部及び水貯留部の間を連結する水路、水路を開閉可能な開閉弁、及び、水路の中の水を付勢可能な水ポンプが記載されている。そして、水貯留部の水位が下限水位未満となった場合には、水ポンプを運転し及び弁の開度を調節して補充用水貯留部から水貯留部へ水を供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第０１／０７１８３７号（図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の燃料電池システムでは、補充用水貯留部及び水貯留部の間を連結する水路に設けられた開閉弁に異常が発生した場合の対策が講じられていない。例えば、開閉弁としての電磁弁は、プランジャが弁座に対して相対移動可能に配置され、プランジャが弁座に対して当接する位置に移動したときに閉弁し及びプランジャが弁座から離れる位置に移動したときに開弁するように構成されている。プランジャの移動は、プランジャを一方向に付勢し続けるバネと、プランジャに対する吸引力を調整可能な吸引子（電磁石）とによって制御される。通常、プランジャは、バネによって吸引子から離れる方向に移動させられており、吸引子から吸引されたとき、プランジャは、バネ力に抗して吸引子に付着する方向に移動する。このような電磁弁において、プランジャと弁座との間に異物が噛み込まれたとき、閉弁操作を行っているにも拘わらず予期せず開弁状態となる場合がある。他にも、例えば、開弁状態から閉弁状態に切り換えるために吸引子による吸引力を小さくして、バネ力によってプランジャを移動させようとしても、そのバネ力が開弁状態における流体の供給圧に負けてプランジャが吸引子に付着した状態のままになることにより予期せず閉弁状態に切り換わらないことも起こり得る。そして、このように弁が予期しない状態となっていると、水貯留部の水位が予期せず上昇又は低下する可能性もある。
【０００６】
例えば、水貯留部の水が、アノードに供給されるガスを加湿するため、及び、カソードに供給されるガスを加湿するために用いられている場合、その水位が上昇すると燃料電池セルに水が浸入する可能性がある。その場合、燃料電池セルからの出力電圧が低下するという問題が生じ得る。或いは、水貯留部の水位が低下すると燃料電池セルに供給される水分が減少して、アノードとカソードとの間の電解質におけるイオン伝導性能が低下するため、燃料電池セルからの出力電圧が低下するという問題が生じ得る。
また或いは、水貯留部の水が、燃料電池の冷却水として用いられている場合には、その水位の低下に伴って冷却水の流量が不足し、燃料電池セルの温度が上昇して出力電圧が低下するといった問題が生じ得る。
【０００７】
このように、水貯留部の水位が予期せず上昇又は低下した場合の対策が講じられていない燃料電池システムでは、燃料電池の出力電圧の低下や故障を避けるために、燃料電池の発電運転を停止せざるを得ない。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、水貯留部の水位が弁の異常により予期せず上昇又は低下した場合の対策が講じられた燃料電池システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池システムの特徴構成は、
燃料電池と、
前記燃料電池で利用する水を貯留する水貯留部と、
前記水貯留部に供給可能な水を貯留する補充用水貯留部、前記補充用水貯留部及び前記水貯留部の間を連結する水路、前記水路を開閉可能な開閉弁、前記水路の中の水を付勢可能な水ポンプ、及び、前記開閉弁及び前記水ポンプの動作を制御して前記水貯留部における水位を所定範囲内に維持する水位維持制御を行う水位制御手段を有する水供給装置と、を備え、
前記水位制御手段は、前記水位維持制御を行っても前記水貯留部における水位を所定範囲内に維持できない状態が検出された場合に、前記開閉弁を水が通過するように前記開閉弁及び前記水ポンプの動作状態を制御する異常解消制御を行う点にある。
【００１０】
水位維持制御を行っても水貯留部における水位を所定範囲内に維持できない状態が検出された場合、その異常は、弁が異物を噛み込むことにより閉弁操作を行っているにも拘わらず開弁状態となることにより発生している可能性がある。
本特徴構成によれば、水位制御手段が、開閉弁を水が通過するように開閉弁及び水ポンプの動作状態を制御する異常解消制御を行うため、開閉弁を通過する水の圧力で異物が開閉弁から流れ出すことを期待できる。本願において、開閉弁の動作状態の制御には、開弁・閉弁制御の他に開度制御を含み、水ポンプの動作状態の制御には、停止と作動とを切り換える制御の他に、作動又は停止している状態のまま維持する制御を含む。その結果、その後は開閉弁が正常に動作すると考えられ、これにより、その後は水貯留部における水位を所定範囲内に維持できると考えられる。これに基づいて、燃料電池の発電運転の継続が可能となる。
従って、水貯留部の水位が弁の異常により予期せず上昇又は低下した場合の対策が講じられた燃料電池システムを提供できる。
【００１１】
本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、前記水位制御手段は、前記異常解消制御において、前記開閉弁を通過する水の流速を繰り返し増減させるように前記開閉弁及び前記水ポンプの動作状態を制御する点にある。
【００１２】
上記特徴構成によれば、開閉弁を通過する水の流速が増減を繰り返すことで異物が動くことを期待でき、最終的には異物が開閉弁から流れ出すことを期待できる。
【００１３】
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、
燃料電池と、
前記燃料電池で利用する水を貯留する水貯留部と、
前記水貯留部に供給可能な水を貯留する補充用水貯留部、前記補充用水貯留部及び前記水貯留部の間を連結する水路、前記水路を開閉可能な開閉弁、前記水路の中の水を付勢可能な水ポンプ、及び、前記開閉弁及び前記水ポンプの動作を制御して前記水貯留部における水位を所定範囲内に維持する水位維持制御を行う水位制御手段を有する水供給装置と、を備え、
前記水位制御手段は、前記水位維持制御を行っても前記水貯留部における水位を所定範囲内に維持できない状態が検出された場合に、前記開閉弁への通電状態を変化させる異常解消制御を行う点にある。
【００１４】
水位維持制御を行っても水貯留部における水位を所定範囲内に維持できない状態が検出された場合、その異常は、開閉弁のプランジャが吸引子に付着したままになることにより開弁操作を行っているにも拘わらず閉弁状態となることにより又は閉弁操作を行っているにも拘わらず開弁状態となることにより発生している可能性がある。
本特徴構成によれば、水位制御手段が、開閉弁への通電状態を変化させる異常解消制御を行うため、開閉弁のプランジャと吸引子との間の吸引力が変化して、プランジャと吸引子とが離れることを期待できる。その結果、その後は開閉弁が正常に動作すると考えられ、これにより、その後は水貯留部における水位を所定範囲内に維持できると考えられる。これに基づいて、燃料電池の発電運転の継続が可能となる。
従って、水貯留部の水位が弁の異常により予期せず上昇又は低下した場合の対策が講じられた燃料電池システムを提供できる。
【００１５】
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記水位制御手段は、前記異常解消制御において、前記開閉弁への通電量を繰り返し増減させる点にある。
【００１６】
上記特徴構成によれば、開閉弁のプランジャと吸引子との間の吸引力が増減を繰り返すことでプランジャが吸引子に対して動くことを期待でき、最終的にはプランジャと吸引子とが離れることを期待できる。
【００１７】
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記水位制御手段は、前記異常解消制御を行った後、前記水位維持制御を行う点にある。
【００１８】
上記特徴構成によれば、異常解消制御によって正常に動作させる措置が行われた開閉弁を用いて、水貯留部における水位を所定範囲内に戻す制御が行われる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態の燃料電池システムの概略構成図である。
【図２】第２実施形態の燃料電池システムの概略構成図である。
【図３】第３実施形態の燃料電池システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して第１実施形態の燃料電池システムについて説明する。
図１は、第１実施形態の燃料電池システムの概略構成図である。本実施形態の燃料電池システムＳ１（Ｓ）は、燃料電池発電装置１０Ａ（１０）と、水供給装置３０Ａ（３０）と、各装置１０Ａ、３０Ａの運転を制御する制御手段Ｚとを備える。
以下、燃料電池発電装置１０Ａの構成と水供給装置３０Ａの構成について説明する。
【００２１】
〔燃料電池発電装置の構成〕
燃料電池発電装置１０Ａは、アノード１２ａ、カソード１２ｂ、並びに、アノード１２ａ及びカソード１２ｂの間に設けられる電解質１２ｃで構成される燃料電池１２を備える。更に、本実施形態の燃料電池発電装置１０Ａには、メタンなどの炭化水素系のガスやアルコールなどの原燃料を改質して水素を主成分とするガスを生成する改質装置１１が設けられている。燃料電池１２は、アノード１２ａ及びカソード１２ｂの間に電解質１２ｃを挟んで形成されるセルを複数個重ねたセルスタックの形態で構成される。尚、図１では、簡略化のため単一のセルのみを記載している。アノード１２ａには改質装置１１で生成された水素を主成分とするガスが供給される。カソード１２ｂには酸素（空気）が供給される。
【００２２】
更に、燃料電池発電装置１０Ａは、燃料電池１２で利用する水を貯留する水貯留部Ｔとして、アノード用加湿水貯留部１３とカソード用加湿水貯留部１４とを備える。アノード１２ａに供給されるガスは、供給途中でアノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水に接触して加湿される。つまり、アノード用加湿水貯留部１３は、アノード１２ａに供給されるガスを加湿するアノード用加湿器Ｗａとして機能する。同様に、カソード１２ｂに供給されるガスは、供給途中でカソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水に接触して加湿される。つまり、カソード用加湿水貯留部１４は、カソード１２ｂに供給されるガスを加湿するカソード用加湿器Ｗｂとして機能する。
【００２３】
アノード用加湿水貯留部１３には、水位が上限水位未満となり且つ下限水位以上となるアノード用所定範囲内にあるか否かを検出可能なセンサ、即ち、貯留されている水が上限水位以上になっているか否かを検出可能なレベルセンサ１３ａと、貯留されている水が下限水位未満となっているか否かを検出可能なレベルセンサ１３ｂとが設けられている。同様に、カソード用加湿水貯留部１４にも、水位が上限水位未満となり且つ下限水位以上となるカソード用所定範囲内にあるか否かを検出可能なセンサ、即ち、貯留されている水が上限水位以上になっているか否かを検出可能なレベルセンサ１４ａと、貯留されている水が下限水位未満となっているか否かを検出可能なレベルセンサ１４ｂとが設けられている。
アノード用加湿水貯留部１３の容量とカソード用加湿水貯留部１４の容量とは同じであってもよく或いは異なっていてもよい。また、アノード用加湿水貯留部１３における上記アノード用所定範囲（上限水位及び下限水位）とカソード用加湿水貯留部１４における上記カソード用所定範囲（上限水位及び下限水位）とは各別に設定されている。
【００２４】
〔水供給装置の構成〕
水供給装置３０Ａは、水貯留部Ｔとしてのアノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４に供給可能な水を貯留する補充用水貯留部３２と、補充用水貯留部３２とアノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４との間を連結する水路３３、３５、３６、３７、水路３５、３６、３７を開閉可能な開閉弁としての電磁弁Ｖ（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ）、及び、水路３３、３５、３６、３７の中の水を付勢可能な水ポンプ３４を備える。また、制御手段Ｚは、水供給装置３０Ａの水貯留部Ｔにおける水位を所定範囲内に維持する水位維持制御を行う水位制御手段として機能する。
【００２５】
本実施形態において、水供給装置３０Ａは、補充用水貯留部３２とアノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４との間を連結する水路として、循環水路３３とアノード用給水路３５とアノード用排水路３６とカソード用給排水路３７を備える。例えば、循環水路３３では、補充用水貯留部３２に貯留されている水が水ポンプ３４で補充用水貯留部３２の外部に取り出された後で再び補充用水貯留部３２に戻るように連続的又は断続的に循環させられる。
【００２６】
アノード用給水路３５は循環水路３３及びアノード用加湿水貯留部１３の間を接続するように設けられており、補充用水貯留部３２から循環水路３３を経由してアノード用加湿水貯留部１３に給水するときに用いられる。アノード用給水路３５の途中には、アノード用給水路３５を開閉可能なアノード用給水電磁弁Ｖａが設けられている。
【００２７】
アノード用排水路３６はアノード用加湿水貯留部１３及び補充用水貯留部３２の間を接続するように設けられており、アノード用加湿水貯留部１３から補充用水貯留部３２に排水するときに用いられる。アノード用排水路３６の途中には、アノード用排水路３６を開閉可能なアノード用排水電磁弁Ｖｂが設けられている。
【００２８】
カソード用給排水路３７は、アノード用給水路３５及びカソード用加湿水貯留部１４の間を接続するように設けられており、補充用水貯留部３２から循環水路３３及びアノード用給水路３５を経由してカソード用加湿水貯留部１４に給水するとき及びカソード用加湿水貯留部１４からアノード用給水路３５及び循環水路３３を経由して補充用水貯留部３２に排水するときに兼用される。カソード用給排水路３７の途中には、カソード用給排水路３７を開閉可能なカソード用給排水電磁弁Ｖｃが設けられている。
【００２９】
水供給装置３０Ａは、循環水路３３の途中にイオン交換樹脂装置３１を備える。燃料電池発電装置１０Ａにおいて発電が行われている通常時運転中は、アノード用給水電磁弁Ｖａとアノード用排水電磁弁Ｖｂとカソード用給排水電磁弁Ｖｃとは閉じられており、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４の何れも補充用水貯留部３２とは隔離されている。
水供給装置３０Ａは、燃料電池発電装置１０Ａの通常時運転中は、水ポンプ３４を動作させた状態で補充用水貯留部３２に貯留されている水を循環水路３３を循環させる。つまり、補充用水貯留部３２に貯留されている水は、循環水路３３を循環する間にイオン交換樹脂装置３１を通過するため、継続的にイオン交換処理を施されている。その結果、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４に供給される水はイオン交換処理が施された状態の水であることが確保される。
【００３０】
〔燃料電池発電装置の通常時運転〕
燃料電池発電装置１０Ａの発電運転を継続すると、アノード用加湿水貯留部１３の水位及びカソード用加湿水貯留部１４の水位は低下してくる。これは、アノード１２ａに供給されるガスを加湿するためにアノード用加湿水貯留部１３の水が利用され、カソード１２ｂに供給されるガスを加湿するためにカソード用加湿水貯留部１４の水が利用されるからである。そのため、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水が下限水位未満となっているか否かを検出可能なレベルセンサ１３ｂの出力結果に基づいて、下限水位未満となったと判定すると後述するようなアノード用加湿水貯留部１３への給水処理を行う。同様に、制御手段Ｚは、カソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水が下限水位未満となっているか否かを検出可能なレベルセンサ１４ｂの出力結果に基づいて、下限水位未満となったと判定すると後述するようなカソード用加湿水貯留部１４への給水処理を行う。
【００３１】
加えて、本実施形態の燃料電池システムＳ１では、定期的に、アノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水の少なくとも一部分の入れ換え、及び、カソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水の少なくとも一部分の入れ換えが行われる。その際、制御手段Ｚは、後述するような、アノード用加湿水貯留部１３からの排水処理、及び、カソード用加湿水貯留部１４からの排水処理を行う。アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水を入れ換える目的としては、アノード１２ａに供給されるガス中の成分及びカソード１２ｂに供給されるガス中の成分が各加湿水貯留部１３、１４に貯留されている水に溶け込み、水の電気伝導度が上昇してしまったままの状態で利用されることを防止する点にある。
【００３２】
以下に、制御手段Ｚが、燃料電池発電装置１０Ａの通常時運転中に行う、水貯留部Ｔにおける水位を所定範囲内に維持するための水位維持制御（アノード用加湿水貯留部１３への給水処理、アノード用加湿水貯留部１３からの排水処理、カソード用加湿水貯留部１４への給水処理、カソード用加湿水貯留部１４からの排水処理）の内容について説明する。
【００３３】
〔アノード用加湿水貯留部への給水処理〕
制御手段Ｚは、レベルセンサ１３ｂの検出結果に基づいて上述のようにアノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となったと判定すると、水ポンプ３４を動作させた状態でアノード用給水路３５に設けられているアノード用給水電磁弁Ｖａを開操作する。本実施形態において、制御手段Ｚは、水ポンプ３４からの単位時間当たりの水の送出量を一定に制御して、アノード用給水電磁弁Ｖａを所定時間開操作することで、下限水位以上且つ上限水位未満となるレベルにまで給水する。つまり、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３への給水量を給水時間で管理する。その結果、補充用水貯留部３２からアノード用加湿水貯留部１３へ所定量の水が供給されて、アノード用加湿水貯留部１３における水位がアノード用所定範囲内に維持される。
このように、燃料電池発電装置１０Ａの通常時運転中において、アノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水の水位は、上限水位以上になることはなく、且つ、下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続することはない。この第１設定時間は、アノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となったことが検出されてから、上記給水処理によりアノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位以上になるまでの時間に相当する。
【００３４】
〔カソード用加湿水貯留部への給水処理〕
制御手段Ｚは、レベルセンサ１４ｂの検出結果に基づいて上述のようにカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となったと判定すると、水ポンプ３４を動作させた状態でカソード用給水路に設けられているカソード用給排水電磁弁Ｖｃを開操作する。本実施形態において、制御手段Ｚは、水ポンプ３４からの単位時間当たりの水の送出量を一定に制御して、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを所定時間開操作することで下限水位以上且つ上限水位未満となるレベルにまで給水する。つまり、制御手段Ｚは、カソード用加湿水貯留部１４への給水量を給水時間で管理する。その結果、補充用水貯留部３２からカソード用加湿水貯留部１４へ所定量の水が供給されて、カソード用加湿水貯留部１４における水位がカソード用所定範囲内に維持される。
このように、燃料電池発電装置１０Ａの通常時運転中において、カソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水の水位は、上限水位以上になることはなく、且つ、下限水位未満となる状態が第２設定時間以上継続することはない。この第２設定時間は、カソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となったことが検出されてから、上記給水処理によりカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位以上になるまでの時間に相当する。
【００３５】
〔アノード用加湿水貯留部からの排水処理〕
制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水の入れ換えタイミング（例えば、１０分に１回のタイミングなど）になると、アノード用排水路３６に設けられているアノード用排水電磁弁Ｖｂを、例えばアノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となるまで開操作する。アノード用排水路３６は循環水路３３と隔離されているため、水ポンプ３４は動作させたままでもよい。その結果、アノード用加湿水貯留部１３から補充用水貯留部３２への排水が行われる。但し、アノード用加湿水貯留部１３の水を全て排出するのではなく、アノード用加湿水貯留部１３に流入する改質ガス（水素）を加湿できるだけの水をアノード用加湿水貯留部１３に残しておく必要がある。
制御手段Ｚは、上記排水処理が完了すると、上述したアノード用加湿水貯留部１３への給水処理を行って、イオン交換処理が施された水を補充用水貯留部３２からアノード用加湿水貯留部１３へ供給する。この排水処理が行われてアノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となってから、給水処理によりアノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位以上になるまでの時間は上記第１設定時間に相当する。
【００３６】
〔カソード用加湿水貯留部からの排水処理〕
制御手段Ｚは、カソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水の入れ換えタイミング（例えば、１０分に１回のタイミングなど）になると、水ポンプ３４を停止させた状態でカソード用給排水路３７に設けられているカソード用給排水電磁弁Ｖｃを、例えばカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となるまで開操作する。その結果、カソード用加湿水貯留部１４から循環水路３３への排水が行われる。但し、カソード用加湿水貯留部１４の水を全て排出するのではなく、カソード用加湿水貯留部１４に流入する酸素（空気）を加湿できるだけの水をカソード用加湿水貯留部１４に残しておく必要がある。
制御手段Ｚは、上記排水処理が完了すると、上述したカソード用加湿水貯留部１４への給水処理を行ってイオン交換処理が施された水を補充用水貯留部３２からカソード用加湿水貯留部１４へ供給する。この排水処理が行われてカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となってから、給水処理によりカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位以上になるまでの時間は上記第２設定時間に相当する。
【００３７】
以上のように、制御手段Ｚが、燃料電池発電装置１０Ａの通常時運転中において上述のような水位維持制御を行っていれば、アノード用加湿水貯留部１３及びカソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水の水位は上限水位以上になることはなく、且つ、アノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続すること及びカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となる状態が第２設定時間以上継続することはない。そこで、制御手段Ｚは、水位維持制御を行ってもアノード用加湿水貯留部１３又はカソード用加湿水貯留部１４における水位を所定範囲内に維持できない状態が検出された場合（即ち、上限水位以上になったことを検出した場合、及び、アノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続したこと又はカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となる状態が第２設定時間以上継続したことを検出した場合）には、異常が発生したと判定する。
【００３８】
本実施形態において、上記異常は、何れも弁（アノード用給水電磁弁Ｖａ、アノード用排水電磁弁Ｖｂ、カソード用給排水電磁弁Ｖｃ）の異常に起因すると推測する。つまり、制御手段Ｚは、アノード用加湿水貯留部１３又はカソード用加湿水貯留部１４の水位がこれらの弁の異常により予期せず上昇又は低下したと推測する。
以下に、これらの弁の異常によりアノード用加湿水貯留部１３又はカソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水の水位が上限水位以上になる異常、及び、アノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続する異常或いはカソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となる状態が第２設定時間以上継続する異常が発生する理由について説明する。
【００３９】
〔アノード用加湿水貯留部の水位が上限水位以上になる異常〕
この異常は、アノード用給水電磁弁Ｖａを閉操作したにも拘わらず開弁している場合に生じ得る。
具体的には、制御手段Ｚは、アノード用給水電磁弁Ｖａを閉操作することで、アノード用加湿水貯留部１３への給水を停止しようとする。しかし、例えばアノード用給水電磁弁Ｖａが異物を噛み込むことで実際には開弁状態となっている場合がある。この場合、燃料電池発電装置１０Ａの通常時運転中は上述した水位維持制御において水ポンプ３４を停止させる時間帯を除いて水ポンプ３４が連続的に動作しているため、予期せず開弁状態となっているアノード用給水電磁弁Ｖａを通過した水がアノード用加湿水貯留部１３に供給され続ける。その結果、アノード用加湿水貯留部１３の水位が上限水位以上になる異常が発生する。
【００４０】
〔アノード用加湿水貯留部の水位が下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続する異常〕
この異常は、アノード用給水電磁弁Ｖａを開操作したにも拘わらず閉弁している場合、あるいは、アノード用排水電磁弁Ｖｂを閉操作したにも拘わらず開弁している場合に生じ得る。
具体的には、制御手段Ｚは、アノード用給水電磁弁Ｖａを開操作することで、アノード用加湿水貯留部１３への給水を開始しようとする。しかし、例えばアノード用給水電磁弁Ｖａのプランジャが吸引子に付着したままになることにより開弁操作を行っているにも拘わらず閉弁状態となっている場合がある。この場合、アノード用加湿水貯留部１３への給水が行われないため、アノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続する異常が発生する。
或いは、制御手段Ｚは、アノード用排水電磁弁Ｖｂを閉操作することで、アノード用加湿水貯留部１３からの排水を停止しようとする。しかし、例えばアノード用排水電磁弁Ｖｂが異物を噛み込むことで実際には開弁状態となっている場合がある。この場合、アノード用加湿水貯留部１３からアノード用排水電磁弁Ｖｂを通過した水が補充用水貯留部３２へ排水され続ける。その結果、アノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続する異常が発生する。
【００４１】
〔カソード用加湿水貯留部の水位が上限水位以上になる異常〕
この異常は、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを閉操作したにも拘わらず開弁している場合に生じ得る。
具体的には、制御手段Ｚは、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを閉操作することで、カソード用加湿水貯留部１４への給水を停止しようとする。しかし、例えばカソード用給排水電磁弁Ｖｃが異物を噛み込むことで実際には開弁状態となっている場合がある。この場合、燃料電池発電装置１０Ａの通常時運転中は上述した水位維持制御において水ポンプ３４を停止させる時間帯を除いて水ポンプ３４が連続的に動作しているため、予期せず開弁状態となっているカソード用給排水電磁弁Ｖｃを通過した水がカソード用加湿水貯留部１４に供給され続ける。その結果、カソード用加湿水貯留部１４の水位が上限水位以上になる異常が発生する。
【００４２】
〔カソード用加湿水貯留部の水位が下限水位未満となる状態が第２設定時間以上継続する異常〕
この異常は、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを開操作したにも拘わらず閉弁している場合に生じ得る。
具体的には、制御手段Ｚは、カソード用給排水電磁弁Ｖｃを開操作することで、カソード用加湿水貯留部１４への給水を開始しようとする。しかし、例えばカソード用給排水電磁弁Ｖｃのプランジャが吸引子に付着したままになることにより開弁操作を行っているにも拘わらず閉弁状態となっている場合がある。この場合、カソード用加湿水貯留部１４への給水が行われないため、カソード用加湿水貯留部１４の水位が下限水位未満となる状態が第２設定時間以上継続する異常が発生する。
【００４３】
以上のように、閉操作したにも拘わらず開弁している異常、及び、開操作したにも拘わらず閉弁している異常の何れかを原因として、アノード用加湿水貯留部１３又はカソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水の水位が上限水位以上になる異常及び下限水位未満となる状態が第１設定時間或いは第２設定時間以上継続する異常が発生し得る。
本実施形態において、制御手段Ｚは上記異常を解消するために以下の異常解消制御を行う。そして、制御手段Ｚは、異常解消制御を行った後、水位維持制御（給水処理及び排水処理）を適宜行うことで水貯留部Ｔにおける水位を所定範囲内に維持する。
【００４４】
〔電磁弁が異物を噛み込むことで発生している異常に対する異常解消制御〕
上述のように、電磁弁Ｖが異物を噛み込むことで発生する異常には、アノード用加湿水貯留部１３の水位が上限水位以上になる異常、アノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続する異常、カソード用加湿水貯留部の水位が上限水位以上になる異常などがある。
制御手段Ｚは、この異常が発生している状態が検出された場合に、電磁弁Ｖを水が通過するように電磁弁Ｖ及び水ポンプ３４の動作状態を制御する異常解消制御を行う。具体的には、制御手段Ｚは、電磁弁Ｖを開操作する。その結果、電磁弁Ｖを通過する水の流速が増加するため、その水の圧力で異物が電磁弁Ｖから流れ出すことを期待できる。制御手段Ｚは、電磁弁Ｖの開操作に代えて、或いは、電磁弁Ｖの開操作に加えて、水ポンプ３４からの水の吐出量を増加させてもよい。この場合も、電磁弁Ｖを通過する水の流速が増加するため、その水の圧力で異物が電磁弁Ｖから流れ出すことを期待できる。
【００４５】
更に、制御手段Ｚは、電磁弁Ｖを通過する水の流速を繰り返し増減させるように電磁弁Ｖ及び水ポンプ３４の動作状態を制御する異常解消制御を行ってもよい。具体的には、制御手段Ｚは、電磁弁Ｖの開操作と閉操作とを交互に繰り返すことや、水ポンプ３４からの水の吐出量の増減を交互に繰り返すことで、電磁弁Ｖを通過する水の流速を繰り返し増減させることができる。電磁弁Ｖを通過する水の流速が増減を繰り返すことで異物が動くことを期待でき、最終的には異物が電磁弁Ｖから流れ出すことを期待できる。
【００４６】
〔電磁弁のプランジャが吸引子に付着したままになることで発生している異常に対する異常解消制御〕
上述のように、電磁弁Ｖのプランジャが吸引子に付着したままになることで発生している異常には、アノード用加湿水貯留部１３の水位が下限水位未満となる状態が第１設定時間以上継続する異常、カソード用加湿水貯留部の水位が下限水位未満となる状態が第２設定時間以上継続する異常などがある。
制御手段Ｚは、この異常が発生している状態が検出された場合に、電磁弁Ｖへの通電状態を変化させる異常解消制御を行う。その結果、電磁弁Ｖのプランジャと吸引子との間の吸引力が変化するため、プランジャと吸引子とが離れることを期待できる。更に、制御手段Ｚは電磁弁Ｖへの通電量を繰り返し増減させる異常解消制御を行ってもよい。この場合、電磁弁Ｖのプランジャと吸引子との間の吸引力が増減を繰り返すことでプランジャが吸引子に対して動くことを期待でき、最終的にはプランジャと吸引子とが離れることを期待できる。
【００４７】
以上のように、制御手段Ｚが異常解消制御を行うことで、その後は電磁弁Ｖが正常に動作する、即ち、その後は水貯留部Ｔにおける水位を所定範囲内に維持できるとの想定に基づいて、燃料電池１２の発電運転の継続が可能となる。
【００４８】
＜第２実施形態＞
第２実施形態の燃料電池システムは、燃料電池発電装置の構成が第１実施形態の燃料電池発電装置と異なっている。以下に第２実施形態の燃料電池システムについて説明するが、第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００４９】
図２は、第２実施形態の燃料電池システムの概略構成図である。本実施形態の燃料電池システムＳ２（Ｓ）は、燃料電池発電装置１０Ｂ（１０）と、水供給装置３０Ｂ（３０）と、各装置１０Ｂ、３０Ｂの運転を制御する制御手段Ｚとを備える。本実施形態において、燃料電池１２にはアノード１２ａ及びカソード１２ｂの間に電解質１２ｃを挟んで形成されるセルを冷却可能な冷却部１２ｄが設けられている。つまり、アノード１２ａ及びカソード１２ｂの間に電解質１２ｃを挟んで形成されるセル及び冷却部１２ｄが複数個重ねられたセルスタックの形態で構成される。
【００５０】
冷却部１２ｄにはカソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水の一部が冷却水ポンプ２１によって付勢されながら冷却水循環路２０を介して供給される。冷却部１２ｄから出た水は冷却水循環路２０を通ってアノード用加湿水貯留部１３に至り、アノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水と熱交換する。但し、冷却水循環路２０を流れる水と、アノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水とは熱交換するのみで混ざることはない。アノード用加湿水貯留部１３で熱交換した後の水は冷却水循環路２０を通ってカソード用加湿水貯留部１４に戻り、カソード用加湿水貯留部１４に貯留されている水と混合される。このように、カソード用加湿水貯留部１４に貯留される水が冷却水として流通する冷却水循環路２０は、カソード用加湿水貯留部１４から冷却部１２ｄとアノード用加湿水貯留部１３とを順に通ってカソード用加湿水貯留部１４に戻る流路を構成する。その結果、燃料電池１２の冷却部１２ｄで回収された熱はアノード用加湿水貯留部１３に貯留される水に渡されて、アノード用加湿水貯留部１３に貯留される水の温度上昇に利用される。
【００５１】
本実施形態の燃料電池システムＳ２は、上述したような、燃料電池１２を冷却できる装置構成及びアノード用加湿水貯留部１３に貯留されている水を昇温できる装置構成を備えている点で第１実施形態の燃料電池システムＳ１と異なっており、他の装置構成並びに運転形態は第１実施形態の燃料電池システムＳ１と同様である。
【００５２】
＜第３実施形態＞
以下に図面を参照して第３実施形態の燃料電池システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
図３は、第３実施形態の燃料電池システムの概略構成図である。本実施形態の燃料電池システムＳ３（Ｓ）は、燃料電池発電装置１０Ｃ（１０）と、水供給装置３０Ｃ（３０）と、各装置１０Ｃ、３０Ｃの運転を制御する制御手段Ｚとを備える。
以下、燃料電池発電装置１０Ｃの構成と水供給装置３０Ｃの構成について説明する。
【００５３】
〔燃料電池発電装置の構成〕
燃料電池発電装置１０Ｃは、上記実施形態で説明したのと同様の燃料電池１２を備える。更に、本実施形態の燃料電池発電装置１０Ｃは、燃料電池１２を冷却可能な冷却水を貯留する冷却水貯留部１９（本発明の「燃料電池１２で利用する水を貯留する水貯留部Ｔ」の一例）と、冷却水が冷却水ポンプ１８によって付勢されて燃料電池１２及び熱交換器１５を順に流通するように構成される冷却水循環路１７とを備える。加えて、燃料電池発電装置１０Ｃは、燃料電池１２の排熱を回収可能な排熱回収装置１６と、排熱回収用熱媒が熱媒ポンプ２３によって付勢されて熱交換器１５を流通するように構成される熱媒循環路２２を備える。冷却水と排熱回収用熱媒とは熱交換器１５において熱交換する。つまり、燃料電池１２から熱を受け取った冷却水は熱交換器１５において排熱回収用熱媒と熱交換し、結果として、燃料電池１２の排熱が排熱回収装置１６で回収される。
【００５４】
冷却水貯留部１９には、水位が上限水位と下限水位との間の所定範囲内にあるか否かを検出可能なセンサ、即ち、貯留されている冷却水が上限水位以上になっているか否かを検出可能なレベルセンサ１９ａと、貯留されている冷却水が下限水位未満となっているか否かを検出可能なレベルセンサ１９ｂとが設けられている。
【００５５】
〔水供給装置の構成〕
水供給装置３０Ｃは、水貯留部Ｔとしての冷却水貯留部１９に供給可能な水を貯留する補充用水貯留部３２と、補充用水貯留部３２と冷却水貯留部１９との間を連結する水路（循環水路３３）、その水路３３を開閉可能な電磁弁Ｖ（Ｖｄ，Ｖｅ）、及び、水路３３の中の水を付勢可能な水ポンプ３４を備える。本実施形態において、補充用水貯留部３２に貯留されている水は、循環水路３３を通ってイオン交換樹脂装置３１及び冷却水貯留部１９を順に流通可能である。循環水路３３の一部分は補充用水貯留部３２から冷却水貯留部１９へ水を供給するための給水路３３ａとして機能し、循環水路３３の別の一部分は冷却水貯留部１９から補充用水貯留部３２へ水を排出するときの排水路３３ｂとして機能する。給水路３３ａの途中には、給水路３３ａを開閉可能な給水用電磁弁Ｖｄが設けられている。排水路３３ｂの途中には、排水路３３ｂを開閉可能な排水用電磁弁Ｖｅが設けられている。補充用水貯留部３２に貯留されている水は、冷却水貯留部１９に供給される際にイオン交換樹脂装置３１を通過してイオン交換処理が施される。
【００５６】
〔燃料電池発電装置の通常時運転〕
燃料電池発電装置１０Ｃにおいて発電が行われている通常時運転中は、冷却水ポンプ１８及び熱媒ポンプ２３は動作しており、燃料電池１２の冷却（即ち、燃料電池１２からの排熱回収）が行われている。
冷却水貯留部１９に貯留されている冷却水の水位は、燃料電池発電装置１０Ｃの通常時運転中は、通常であれば増減しない。そのため、燃料電池発電装置１０Ｃの通常時運転中は、給水用電磁弁Ｖｄと排水用電磁弁Ｖｅとは閉じられており、冷却水貯留部１９は補充用水貯留部３２とは隔離されている。また、補充用水貯留部３２に貯留されている水を付勢可能な水ポンプ３４も停止されている。つまり、燃料電池発電装置１０Ｃは冷却水に関して水自立運転を行うことができる。
【００５７】
以下に、制御手段Ｚが、燃料電池発電装置１０Ｃの通常時運転中に行う、水貯留部Ｔにおける水位を所定範囲内に維持するための水位維持制御（冷却水貯留部１９への給水処理、冷却水貯留部１９からの排水処理）の内容について説明する。
【００５８】
〔冷却水貯留部からの排水処理〕
制御手段Ｚは、冷却水貯留部１９に貯留されている水の入れ換えタイミングになると、水ポンプ３４を停止した状態で、排水路３３ｂに設けられている排水用電磁弁Ｖｅを、例えば冷却水貯留部１９の水位が下限水位未満となるまで開操作する。冷却水貯留部１９に貯留されている水を入れ換える目的としては、冷却水貯留部１９に貯留されている水の電気伝導度が上昇してしまったままの状態で利用されることを防止する点にある。その結果、冷却水貯留部１９から補充用水貯留部３２への排水が行われる。但し、冷却水貯留部１９の水を全て排出するのではなく、燃料電池１２に冷却水として送出できるだけの水を冷却水貯留部１９に残しておく必要がある。
制御手段Ｚは、上記排水処理が完了すると、後述する冷却水貯留部１９への給水処理を行って、イオン交換処理が施された水を冷却水貯留部１９へ供給する。この排水処理が行われて冷却水貯留部１９の水位が下限水位未満となってから、後述する給水処理により冷却水貯留部１９の水位が下限水位以上になるまでの時間を第３設定時間とする。
【００５９】
〔冷却水貯留部への給水処理〕
制御手段Ｚは、レベルセンサ１９ｂの検出結果に基づいて冷却水貯留部１９の水位が下限水位未満となったと判定すると、冷却水貯留部１９への給水処理を行うタイミングであると判定する。本実施形態において、冷却水貯留部１９への給水処理を行うタイミングになるのは、上述した排水処理を行うことで水位が低下したタイミングである。制御手段Ｚは、冷却水貯留部１９への給水処理を行うタイミングになったと判定すると、水ポンプ３４を動作させた状態で給水路３３ａに設けられている給水用電磁弁Ｖｄを開操作する。本実施形態において、制御手段Ｚは、水ポンプ３４からの単位時間当たりの水の送出量を一定に制御して、給水用電磁弁Ｖｄを所定時間開操作することで、下限水位以上且つ上限水位未満となるレベルにまで給水する。つまり、制御手段Ｚは、給水量を給水時間で管理する。その結果、補充用水貯留部３２から冷却水貯留部１９へ所定量の水が供給されて、冷却水貯留部１９における水位が所定範囲内に維持される。
【００６０】
このように、燃料電池発電装置１０Ｃの通常時運転中において上述した水位維持制御が行われることで、冷却水貯留部１９に貯留されている水の水位は、下限水位未満となる状態が第３設定時間以上継続することはない。また、冷却水貯留部１９で冷却水のオーバーフローが発生したときに水位が継続的に上限水位以上となり得る時間を第４設定時間とすると、燃料電池発電装置１０Ｃの通常時運転中において上述した水位維持制御が行われることで、冷却水貯留部１９に貯留されている水の水位は、上限水位以上となる状態が第４設定時間以上継続することはない。
そこで、制御手段Ｚは、水位維持制御を行っても冷却水貯留部１９における水位を所定範囲内に維持できない状態が検出された場合に、即ち、上限水位以上になった状態が第４設定時間以上継続したこと、又は、下限水位未満となる状態が第３設定時間以上継続したことを検出した場合には、異常が発生したと判定する。
【００６１】
本実施形態では、上限水位以上になった状態が第４設定時間以上継続したような異常、又は、下限水位未満となる状態が第３設定時間以上継続したような異常は、何れも弁（給水用電磁弁Ｖｄ、排水用電磁弁Ｖｅ）の異常に起因すると推測する。つまり、制御手段Ｚは、冷却水貯留部１９の水位がこれらの弁の異常により予期せず上昇又は低下したと推測する。
以下に、これらの弁の異常により冷却水貯留部１９に貯留されている水の水位が上限水位以上になる状態が第４設定時間以上継続する異常及び下限水位未満となる状態が第３設定時間以上継続する異常が発生する理由について説明する。
【００６２】
〔冷却水貯留部の水位が上限水位以上になる状態が第４設定時間以上継続する異常〕
この異常は、給水用電磁弁Ｖｄを閉操作したにも拘わらず開弁している場合に生じ得る。
具体的には、制御手段Ｚは、給水用電磁弁Ｖｄを閉操作することで、冷却水貯留部１９への給水を停止しようとする。しかし、例えば給水用電磁弁Ｖｄが異物を噛み込むことで実際には開弁状態となっている場合がある。この場合、水ポンプ３４が未だ動作していれば或いは水ポンプ３４を停止したとしても給水路３３ａの水圧が大きければ、予期せず開弁状態となっている給水用電磁弁Ｖｄを通過した水が冷却水貯留部１９に供給されることもある。その結果、冷却水貯留部１９の水位が上限水位以上になる状態が第４設定時間以上継続する異常が発生する。
【００６３】
〔冷却水貯留部の水位が下限水位未満となる状態が第３設定時間以上継続する異常〕
この異常は、給水用電磁弁Ｖｄを開操作したにも拘わらず閉弁している場合、あるいは、排水用電磁弁Ｖｅを閉操作したにも拘わらず開弁している場合に生じ得る。
具体的には、制御手段Ｚは、水ポンプ３４を動作させた状態で給水用電磁弁Ｖｄを開操作することで、冷却水貯留部１９への給水を開始しようとする。しかし、例えば給水用電磁弁Ｖｄのプランジャが吸引子に付着したままになることにより開弁操作を行っているにも拘わらず閉弁状態となっている場合がある。この場合、冷却水貯留部１９への給水が行われないため、冷却水貯留部１９の水位が下限水位未満となる状態が第３設定時間以上継続する異常が発生する。
或いは、制御手段Ｚは、排水用電磁弁Ｖｅを閉操作することで、冷却水貯留部１９からの排水を停止しようとする。しかし、例えば排水用電磁弁Ｖｅが異物を噛み込むことで実際には開弁状態となっている場合がある。この場合、冷却水貯留部１９から排水用電磁弁Ｖｅを通過した水が補充用水貯留部３２へ排水され続ける。その結果、冷却水貯留部１９の水位が下限水位未満となる状態が第３設定時間以上継続する異常が発生する。
【００６４】
以上のように、閉操作したにも拘わらず開弁している異常、及び、開操作したにも拘わらず閉弁している異常の何れかを原因として、冷却水貯留部１９に貯留されている水の水位が上限水位以上になる状態が第４設定時間以上継続する異常及び下限水位未満となる状態が第３設定時間以上継続する異常が発生し得る。
本実施形態において、制御手段Ｚは上記異常を解消するために以下の異常解消制御を行う。そして、制御手段Ｚは、異常解消制御を行った後、水位維持制御（給水処理及び排水処理）を適宜行うことで水貯留部Ｔにおける水位を所定範囲内に維持する。
【００６５】
〔電磁弁が異物を噛み込むことで発生している異常に対する異常解消制御〕
上述のように、電磁弁Ｖが異物を噛み込むことで発生している異常には、冷却水貯留部３２の水位が上限水位以上になる状態が第４設定時間以上継続する異常、冷却水貯留部３２の水位が下限水位未満となる状態が第３設定時間以上継続する異常などがある。
制御手段Ｚは、この異常が発生している状態が検出された場合に、電磁弁Ｖを水が通過するように電磁弁Ｖ及び水ポンプ３４の動作状態を制御する異常解消制御を行う。具体的には、制御手段Ｚは、電磁弁Ｖを開操作する。その結果、電磁弁Ｖを通過する水の流速が増加するため、その水の圧力で異物が電磁弁Ｖから流れ出すことを期待できる。制御手段Ｚは、電磁弁Ｖの開操作に代えて、或いは、電磁弁Ｖの開操作に加えて、水ポンプ３４からの水の吐出量を増加させてもよい。この場合も、電磁弁Ｖを通過する水の流速が増加するため、その水の圧力で異物が電磁弁Ｖから流れ出すことを期待できる。
【００６６】
更に、制御手段Ｚは、電磁弁Ｖを通過する水の流速を繰り返し増減させるように電磁弁Ｖ及び水ポンプ３４の動作状態を制御する異常解消制御を行ってもよい。具体的には、制御手段Ｚは、電磁弁Ｖの開操作と閉操作とを交互に繰り返すことや、水ポンプ３４からの水の吐出量の増減を交互に繰り返すことで、電磁弁Ｖを通過する水の流速を繰り返し増減させることができる。電磁弁Ｖを通過する水の流速が増減を繰り返すことで異物が動くことを期待でき、最終的には異物が電磁弁Ｖから流れ出すことを期待できる。
【００６７】
〔電磁弁のプランジャが吸引子に付着したままになることで発生している異常に対する異常解消制御〕
上述のように、電磁弁Ｖのプランジャが吸引子に付着したままになることで発生している異常には、冷却水貯留部３２の水位が下限水位未満となる状態が第３設定時間以上継続する異常がある。
制御手段Ｚは、この異常が発生している状態が検出された場合に、電磁弁Ｖへの通電状態を変化させる異常解消制御を行う。その結果、電磁弁Ｖのプランジャと吸引子との間の吸引力が変化するため、プランジャと吸引子とが離れることを期待できる。更に、制御手段Ｚは電磁弁Ｖへの通電量を繰り返し増減させる異常解消制御を行ってもよい。この場合、電磁弁Ｖのプランジャと吸引子との間の吸引力が増減を繰り返すことでプランジャが吸引子に対して動くことを期待でき、最終的にはプランジャと吸引子とが離れることを期待できる。
【００６８】
以上のように、制御手段Ｚが異常解消制御を行うことで、その後は電磁弁Ｖが正常に動作する、即ち、その後は水貯留部Ｔにおける水位を所定範囲内に維持できるとの想定に基づいて、燃料電池１２の発電運転の継続が可能となる。
【００６９】
＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態において図面を参照して燃料電池システムＳの構成例を説明したが、燃料電池システムＳの構成は改変可能である。例えば、水供給装置３０からカソード用加湿水貯留部１４に水を供給する水路と、カソード用加湿水貯留部１４から水供給装置３０に水を排出する水路とを各別に備えるような燃料電池システムを構築してもよい。或いは、水供給装置３０からアノード用加湿水貯留部１３に水を供給するとき及びアノード用加湿水貯留部１３から水供給装置３０に水を排出するときに兼用される１つの水路を備えるような燃料電池システムを構築してもよい。このように、燃料電池システムＳの内部の構成、水路の構成、弁の配置などは適宜変更可能である。
【００７０】
＜２＞
上記実施形態では、閉弁操作を行ったにも拘わらず電磁弁Ｖが予期せず開弁している原因として、電磁弁Ｖが異物を噛み込んでいる状態を例示しているが、他の原因によって電磁弁Ｖが予期せず開弁していることもある。例えば、プランジャが吸引子から離れることで閉弁するような電磁弁の場合、プランジャが吸引子に付着したままになることにより閉弁操作を行っているにも拘わらず開弁状態になっていることもある。よって、制御手段Ｚは、閉弁操作を行ったにも拘わらず電磁弁Ｖが予期せず開弁していることにより水位の異常が発生している状態が検出された場合、上述した〔電磁弁のプランジャが吸引子に付着したままになることで発生している異常に対する異常解消制御〕を行ってもよい。
【００７１】
＜３＞
上記実施形態では、制御手段Ｚが、水貯留部Ｔにおける水位を所定範囲内に維持できない状態（即ち、水貯留部Ｔの水位に異常が発生した状態）が検出されたと判定する基準を幾つか例示したが、他の基準に基づいて、水貯留部Ｔにおける水位を所定範囲内に維持できない状態が検出されたと判定してもよい。一例を挙げると、第１実施形態では、制御手段Ｚは、水貯留部Ｔの水位が上限水位以上になったことをレベルセンサで検出したときに、水貯留部Ｔの水位に異常が発生した状態が検出されたと判定しているが、制御手段Ｚが、水貯留部Ｔの水位が上限水位以上になった状態が設定時間継続した場合に水貯留部Ｔの水位に異常が発生した状態が検出されたと判定するような改変も可能である。
【００７２】
＜４＞
上記実施形態では、電動式の開閉弁の一例として電磁弁Ｖを挙げたが、弁体の開度制御が弁体を駆動するステッピングモータの動作制御によって行われるようなモーターバルブを開閉弁として用いてもよい。この場合も、弁体表面に異物が付着して、閉操作を行ったにも拘わらず水路の閉め切りができないという問題が発生することがある。この問題が発生した場合も、上述したのと同様にモーターバルブの開操作を行って（或いは、開操作と閉操作とを交互に繰り返して）、異物を排出させればよい。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、燃料電池で利用する水を貯留する水貯留部に対して補充用水貯留部から水を供給可能な水供給装置を備える燃料電池システムにおいて利用できる。
【符号の説明】
【００７４】
１２  燃料電池
１３  アノード用加湿水貯留部（水貯留部  Ｔ）
１４  カソード用加湿水貯留部（水貯留部  Ｔ）
３０（３０Ａ〜３０Ｃ）  水供給装置
３２  補充用水貯留部
３３  循環水路（水路）
３３ａ  給水路（水路）
３３ｂ  排水路（水路）
３４  水ポンプ
３５  アノード用給水路（水路）
３６  アノード用排水路（水路）
３７  カソード用給排水路（水路）
Ｚ  制御手段（水位制御手段）
Ｓ（Ｓ１〜Ｓ３）  燃料電池システム
Ｖ  電磁弁（開閉弁）
Ｖａ  アノード用給水電磁弁（電磁弁  Ｖ）
Ｖｂ  アノード用排水電磁弁（電磁弁  Ｖ）
Ｖｃ  カソード用給排水電磁弁（電磁弁  Ｖ）
Ｖｄ  給水用電磁弁（電磁弁  Ｖ）
Ｖｅ  排水用電磁弁（電磁弁  Ｖ）
【図１】
2011165338.tif 000003
【図２】
2011165338.tif 000004
【図３】
2011165338.tif 000005