(57)【要約】【課題】高い安全性を有する燃料電池システムを提供すること。【解決手段】本発明は、建物（１０）の外部に設置された筐体（２０）と、筐体（２０）の内部に配置された燃料電池ユニット（３０）と、燃料電池ユニット（３０）に可燃性ガスを供給するためのガス供給経路（４０）と、ガス供給経路（４０）に設けられた遮断弁（４２）と、を備えた燃料電池システム（１００）であって、筐体（２０）の温度が筐体閾値温度を超えた場合、筐体（２０）の周囲の温度が周囲閾値温度を超えた場合、及び、建物（１０）の外壁（１２）の温度が建物閾値温度を超えた場合から選ばれる少なくとも１つの場合に遮断弁（４２）が閉じられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の外部に設置された筐体と、
前記筐体の内部に配置された燃料電池ユニットと、
前記燃料電池ユニットに可燃性ガスを供給するためのガス供給経路と、
前記ガス供給経路に設けられた遮断弁と、
を備え、
前記筐体の温度が筐体閾値温度を超えた場合、前記筐体の周囲の温度が周囲閾値温度を超えた場合、及び、前記建物の外壁の温度が建物閾値温度を超えた場合から選ばれる少なくとも１つの場合に前記遮断弁が閉じられる、燃料電池システム。
【請求項２】
前記筐体の温度が筐体閾値温度を超えた場合、前記筐体の周囲の温度が周囲閾値温度を超えた場合、及び、前記建物の外壁の温度が建物閾値温度を超えた場合から選ばれる少なくとも１つの場合に前記遮断弁を閉じるように動作する保護機能部を備えた、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記保護機能部は、温度ヒューズ及びサーモスイッチから選ばれる少なくとも１つを含む、請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記保護機能部は、前記遮断弁に接続された電力供給回路上に位置している、請求項２又は３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
制御部と、
前記筐体の温度を検出する温度センサと、
をさらに備え、
前記制御部は、前記温度センサによって検出された前記筐体の温度が前記筐体閾値温度を超えたときに前記遮断弁を閉じる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
制御部と、
前記筐体の前記周囲の温度を検出する温度センサと、
をさらに備え、
前記制御部は、前記温度センサによって検出された前記筐体の前記周囲の温度が前記周囲閾値温度を超えたときに前記遮断弁を閉じる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
制御部と、
前記建物の前記外壁の温度を検出する温度センサと、
をさらに備え、
前記制御部は、前記温度センサによって検出された前記建物の前記外壁の温度が前記建物閾値温度を超えたときに前記遮断弁を閉じる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記保護機能部又は前記温度センサは、前記筐体の内面に取り付けられている、請求項２〜７のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記筐体の前記内面は、前記建物に向かい合っている前記筐体の壁部の内面である、請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記温度センサは、前記筐体の内部に配置され、前記筐体の前記内部から前記筐体の温度、前記筐体の前記周囲の温度、又は、前記建物の前記外壁の温度を検出する、請求項５〜７のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記保護機能部又は前記温度センサは、前記筐体の外部に配置されている、請求項２〜７のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記保護機能部又は前記温度センサは、前記筐体の外面に取り付けられている、請求項２〜７のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
前記筐体の前記外面は、前記建物に向かい合っている前記筐体の壁部の外面である、請求項１２に記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
前記保護機能部又は前記温度センサは、前記建物の前記外壁に取り付けられている、請求項２〜７のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１５】
前記筐体が前記建物に接しており、
前記保護機能部又は前記温度センサは、前記筐体と前記建物との接触位置において前記筐体の温度を検出する、請求項２〜５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１６】
前記遮断弁は、前記筐体の内部に配置されている、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１７】
前記遮断弁は、前記筐体の外部に配置されている、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１８】
前記燃料電池ユニットは、燃料電池スタックを含み、
前記ガス供給経路は、前記燃料電池スタックに接続されており、
前記ガス供給経路を通じて前記燃料電池スタックに前記可燃性ガスとしての水素ガスが供給される、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１９】
前記燃料電池ユニットは、燃料電池スタックと改質器とを含み、
前記ガス供給経路は、前記改質器に接続されており、
前記ガス供給経路を通じて前記改質器に前記可燃性ガスとしての原料ガスが供給され、
前記改質器は、前記原料ガスと水とを反応させて前記燃料電池スタックに供給されるべき水素含有ガスを生成する、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項２０】
前記遮断弁は、通電時に開状態となり、非通電時に閉状態となる弁である、請求項１〜１９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するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の燃料電池システムは、可燃性ガスの漏洩、ヒータの異常加熱などによって火災が発生することを防止するために、温度ヒューズを備えていることがある（例えば、特許文献１）。温度ヒューズは、システム内に設けられ、システム内の温度が許容範囲を超えたときに切れる。温度ヒューズの切断に応じて、燃料遮断弁が閉じられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２６８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、システム内に温度ヒューズが設けられているにすぎない。そのため、従来の構成は、建物の火災などの外部の異変を速やかに検出できず、安全性を十分に確保できないという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高い安全性を有す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】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、
建物の外部に設置された筐体と、
前記筐体の内部に配置された燃料電池ユニットと、
前記燃料電池ユニットに可燃性ガスを供給するためのガス供給経路と、
前記ガス供給経路に設けられた遮断弁と、
を備え、
前記筐体の温度が筐体閾値温度を超えた場合、前記筐体の周囲の温度が周囲閾値温度を超えた場合、及び、前記建物の外壁の温度が建物閾値温度を超えた場合から選ばれる少なくとも１つの場合に前記遮断弁が閉じられるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の燃料電池システムでは、筐体の温度が筐体閾値温度を超えた場合、筐体の周囲の温度が周囲閾値温度を超えた場合、及び、建物の外壁の温度が建物閾値温度を超えた場合から選ばれる少なくとも１つの場合に遮断弁が閉じられる。建物の火災などの外部の異変に応じて、可燃性ガスの供給を速やかに止めることができる。そのため、本発明によれば、高い安全性を有する燃料電池システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池システムの構成図
【図２】変形例１にかかる燃料電池システムの構成図
【図３】変形例２にかかる燃料電池システムの構成図
【図４】変形例３にかかる燃料電池システムの構成図
【図５】変形例４にかかる燃料電池システムの構成図
【図６】本発明の実施の形態２における燃料電池システムの構成図
【図７】変形例５にかかる燃料電池システムの構成図
【図８】変形例６にかかる燃料電池システムの構成図
【図９】変形例７にかかる燃料電池システムの構成図
【図１０】本発明の実施の形態３における燃料電池システムの構成図
【図１１】本発明の実施の形態４における燃料電池システムの構成図
【図１２】変形例８にかかる燃料電池システムの構成図
【図１３】本発明の実施の形態５における燃料電池システムの構成図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
第１の発明は、建物の外部に設置された筐体と、前記筐体の内部に配置された燃料電池ユニットと、前記燃料電池ユニットに可燃性ガスを供給するためのガス供給経路と、前記ガス供給経路に設けられた遮断弁と、を備えた燃料電池システムであって、前記筐体の温度が筐体閾値温度を超えた場合、前記筐体の周囲の温度が周囲閾値温度を超えた場合、及び、前記建物の外壁の温度が建物閾値温度を超えた場合から選ばれる少なくとも１つの場合に前記遮断弁が閉じられる。第１の発明によれば、筐体の温度が筐体閾値温度を超えた場合、筐体の周囲の温度が周囲閾値温度を超えた場合、及び、建物の外壁の温度が建物閾値温度を超えた場合から選ばれる少なくとも１つの場合に遮断弁が閉じられる。建物の火災などの外部の異変に応じて、可燃性ガスの供給を速やかに止めることができる。そのため、第１の発明によれば、高い安全性を有する燃料電池システムを提供できる。
【００１０】
第２の発明では、特に、第１の発明の燃料電池システムは、前記筐体の温度が筐体閾値温度を超えた場合、前記筐体の周囲の温度が周囲閾値温度を超えた場合、及び、前記建物の外壁の温度が建物閾値温度を超えた場合から選ばれる少なくとも１つの場合に前記遮断弁を閉じるように動作する保護機能部を備えていてもよい。保護機能部によれば、建物の火災などの外部の異変に応じて、可燃性ガスの供給を速やかに止めることができる。
【００１１】
第３の発明では、特に、第２の発明の前記保護機能部は、温度ヒューズ及びサーモスイッチから選ばれる少なくとも１つを含んでいてもよい。温度ヒューズ及びサーモスイッチは、電力及び制御を必要としないデバイスであり、高い信頼性を有する。そのため、これらのデバイスを使用すれば、建物の火災などの外部の異変に応じて確実に遮断弁を閉じることができる。
【００１２】
第４の発明では、特に、第２又は第３の発明の前記保護機能部は、前記遮断弁に接続された電力供給回路上に位置していてもよい。このような構成によれば、制御部などの他の回路との間で信号の授受を行う必要が無いので、緊急時に遮断弁を確実に閉じることができる。
【００１３】
第５の発明では、特に、第１の発明の燃料電池システムは、制御部と、前記筐体の温度を検出する温度センサと、をさらに備えていてもよく、前記制御部は、前記温度センサによって検出された前記筐体の温度が前記筐体閾値温度を超えたときに前記遮断弁を閉じてもよい。第５の発明においても、建物の火災などの外部の異変に応じて、可燃性ガスの供給を速やかに止めることができる。
【００１４】
第６の発明では、特に、第１の発明の燃料電池システムは、制御部と、前記筐体の前記周囲の温度を検出する温度センサと、をさらに備えていてもよく、前記制御部は、前記温度センサによって検出された前記周囲の温度が前記周囲閾値温度を超えたときに前記遮断弁を閉じてもよい。第６の発明においても、建物の火災などの外部の異変に応じて、可燃性ガスの供給を速やかに止めることができる。
【００１５】
第７の発明では、特に、第１の発明の燃料電池システムは、制御部と、前記建物の前記外壁の温度を検出する温度センサと、をさらに備えていてもよく、前記制御部は、前記温度センサによって検出された前記建物の前記外壁の温度が前記建物閾値温度を超えたときに前記遮断弁を閉じてもよい。第６の発明においても、建物の火災などの外部の異変に応じて、可燃性ガスの供給を速やかに止めることができる。
【００１６】
第８の発明では、特に、第２〜第７の発明のいずれか１つの発明の前記保護機能部又は前記温度センサは、前記筐体の内面に取り付けられていてもよい。このような構成によれば、保護機能部を物理的なダメージなどから保護しつつ、外部の異変を確実に検出することができる。
【００１７】
第９の発明では、特に、第８の発明の前記筐体の前記内面は、前記建物に向かい合っている前記筐体の壁部の内面であってもよい。第９の発明によれば、温度上昇に素早く反応して可燃性ガスの供給を速やかに止めることができる。結果として、燃料電池システムの安全性をさらに高めることができる。
【００１８】
第１０の発明では、特に、第５〜第７の発明のいずれか１つの発明の前記温度センサは、前記筐体の内部に配置され、前記筐体の前記内部から前記筐体の温度、前記筐体の前記周囲の温度、又は、前記建物の前記外壁の温度を検出する。このような構成によれば、温度センサを物理的なダメージなどから保護しつつ、外部の異変を確実に検出することができる。結果として、燃料電池システムの信頼性及び安全性も高まる。
【００１９】
第１１の発明では、特に、第２〜第７の発明のいずれか１つの発明の前記保護機能部又は前記温度センサは、前記筐体の外部に配置されていてもよい。このような構成によれば、建物の火災などの外部の異変を直接かつ確実に検出することができる。
【００２０】
第１２の発明では、特に、第２〜第７の発明のいずれか１つの発明の前記保護機能部又は前記温度センサは、前記筐体の外面に取り付けられていてもよい。このような構成によれば、建物の火災などの外部の異変をより確実に検出することができる。
【００２１】
第１３の発明では、特に、第１２の発明の前記筐体の前記外面は、前記建物に向かい合っている前記筐体の壁部の外面であってもよい。第１３の発明によれば、温度上昇に素早く反応して可燃性ガスの供給を速やかに止めることができる。結果として、燃料電池システムの安全性をさらに高めることができる。
【００２２】
第１４の発明では、特に、第２〜第７の発明のいずれか１つの発明の前記保護機能部又は前記温度センサは、前記建物の前記外壁に取り付けられていてもよい。このような構成によれば、建物の外壁の温度を直接検出できる。そのため、建物の異変をいち早く検出することができる。
【００２３】
第１５の発明では、特に、第２〜第５の発明のいずれか１つの発明の前記筐体が前記建物に接していてもよく、前記保護機能部又は前記温度センサは、前記筐体と前記建物との接触位置において前記筐体の温度を検出してもよい。第１５の発明によれば、建物と筐体との接触位置における筐体の温度が検出されるので、建物の火災などの外部の異変をより確実に検出することができる。結果として、燃料電池システムの安全性が高まる。
【００２４】
第１６の発明では、特に、第１〜第１５の発明のいずれか１つの発明の前記遮断弁は、前記筐体の内部に配置されていてもよい。この場合、遮断弁を外部環境から確実に保護できる。
【００２５】
第１７の発明では、特に、第１〜第１５の発明のいずれか１つの発明の前記遮断弁は、前記筐体の外部に配置されていてもよい。この場合、建物から十分に離れた位置で可燃性ガスの供給を止めることができる。したがって、第１７の発明によれば、より高い安全性が確保されうる。
【００２６】
第１８の発明では、特に、第１〜第１７の発明のいずれか１つの発明の前記燃料電池ユニットは、燃料電池スタックを含んでいてもよく、前記ガス供給経路は、前記燃料電池スタックに接続されていてもよく、前記ガス供給経路を通じて前記燃料電池スタックに前記可燃性ガスとしての水素ガスが供給されてもよい。純水素型燃料電池システムは、改質器を必要としないので、小型化に有利である。また、純水素型燃料電池システムは、高い発電効率を達成できるとともに、急速起動も可能である。再生可能エネルギーに由来する水素ガスを使用すれば、完全なＣＯ2フリーのシステムを構築できる。
【００２７】
第１９の発明では、特に、第１〜第１７の発明のいずれか１つの発明の前記燃料電池ユニットは、燃料電池スタックと改質器とを含んでいてもよく、前記ガス供給経路は、前記改質器に接続されていてもよく、前記ガス供給経路を通じて前記改質器に前記可燃性ガスとしての原料ガスが供給されてもよく、前記改質器は、前記原料ガスと水とを反応させて前記燃料電池スタックに供給されるべき水素含有ガスを生成してもよい。第１９の発明の燃料電池システムは、水素貯蔵タンクなどの水素ガス源を必要としないので、家屋、集合住宅などの小規模の施設にも導入しやすい。
【００２８】
第２０の発明では、特に、第１〜第１９の発明のいずれか１つの発明の前記遮断弁は、通電時に開状態となり、非通電時に閉状態となる弁であってもよい。この型式の弁は、安全性の観点で優れている。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における燃料電池システムの構成を示している。燃料電池システム１００は、筐体２０、燃料電池ユニット３０及びガス供給経路４０を備えている。筐体２０は、建物１０の外部に設置されている。つまり、燃料電池システム１００は、建物１０の外部に設置されている。建物１０と筐体２０との間には適度な広さの空間が確保されている。燃料電池ユニット３０は、筐体２０の内部に配置されている。ガス供給経路４０は、燃料電池ユニット３０に接続されており、筐体２０の外部に延びている。ガス供給経路４０には、遮断弁４２が設けられている。遮断弁４２は、筐体２０の内部に位置している。ガス供給経路４０を通じて、燃料電池ユニット３０に可燃性ガスが供給される。可燃性ガスは、例えば、水素ガスである。
【００３１】
燃料電池システム１００は、例えば、純水素型燃料電池システムである。燃料電池システム１００が純水素型燃料電池システムであるとき、燃料電池ユニット３０は、燃料電池スタック３０ａ及び各種の周辺機器３０ｃを含む。燃料電池スタック３０ａは、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて電力を生成する。本実施の形態では、水素ガスが燃料ガスであり、空気が酸化剤ガスである。燃料電池スタック３０ａは、固体高分子形であってもよく、固体酸化物形であってもよい。周辺機器３０ｃの例には、ポンプ、弁、熱交換器、ヒータ及びセンサが含まれる。ガス供給経路４０は、燃料電池スタック３０ａに接続されている。ガス供給経路４０を通じて、水素貯蔵タンクなどの水素ガス源（図示せず）から燃料電池スタック３０ａに可燃性ガスとしての水素ガスが供給される。ガス供給経路４０には、脱硫器などの他の機器が設けられていてもよい。純水素型燃料電池システムは、改質器を必要としないので、小型化に有利である。また、純水素型燃料電池システムは、高い発電効率を達成できるとともに、急速起動も可能である。再生可能エネルギーに由来する水素ガスを使用すれば、完全なＣＯ2フリーのシステムを構築できる。
【００３２】
燃料電池システム１００において生成された電力は、建物１０に供給されてもよいし、商用の送電設備などの他の設備に供給されてもよい。建物１０の種類は特に限定されない。建物１０の例には、家屋、集合住宅、商業施設、公共施設、宿泊施設、オフィスビル、雑居ビル、倉庫及び工場が含まれる。
【００３３】
燃料電池システム１００は、さらに、制御部３２及び電源回路３４を備えている。制御部３２及び電源回路３４は、筐体２０の内部に配置されている。制御部３２は、筐体２０の外部に配置されていてもよい。電源回路３４は、筐体２０の外部に配置されていてもよい。
【００３４】
制御部３２は、遮断弁４２、周辺機器３０ｃなどの制御対象を制御する。制御部３２として、Ａ／Ｄ変換回路、入出力回路、演算回路及び記憶装置を含むＤＳＰ（Digital Signal Processor）を使用できる。制御部３２には、燃料電池システム１００を適切に運転するためのプログラムが格納されている。電源回路３４は、燃料電池スタック３０ａにおいて生成された電力を外部及び周辺機器３０ｃに供給する役割を担う。電力供給回路３７を通じて、電源回路３４から遮断弁４２に電力が供給される。
【００３５】
燃料電池システム１００においては、筐体２０の温度が筐体閾値温度を超えたときに、遮断弁４２が閉じられる。本実施の形態によれば、建物１０の火災などの外部の異変に応じて、水素ガスの供給を速やかに止めることができる。本実施の形態において、筐体２０は、複数の壁部２１，２２，２３及び２４を有する。筐体２０は、例えば、金属製である。筐体２０の温度は、筐体２０を構成している壁部２１，２２，２３又は２４の温度でありうる。直接的な接触又は熱輻射によって、筐体２０の壁部２１，２２，２３又は２４の温度を検出することができる。
【００３６】
具体的に、燃料電池システム１００は、保護機能部３６を備えている。保護機能部３６は、筐体２０の温度が筐体閾値温度を超えたときに遮断弁４２を閉じるように動作する。保護機能部３６によれば、建物１０の火災などの外部の異変に応じて、水素ガスの供給を速やかに止めることができる。
【００３７】
本実施の形態において、保護機能部３６は、温度ヒューズ及びサーモスイッチから選ばれる少なくとも１つを有する。温度ヒューズ及びサーモスイッチは、電力及び制御を必要としないデバイスであり、高い信頼性を有する。そのため、これらのデバイスを使用すれば、建物１０の火災などの外部の異変に応じて確実に遮断弁４２を閉じることができる。
【００３８】
温度ヒューズは、温度上昇によって溶断する可溶体を備えたデバイスである。可溶体は、例えば、低融点金属及び樹脂で作られている。サーモスイッチは、バイメタルを用いたスイッチ（いわゆるバイメタルサーモスタッド）であってもよく、ＰＴＣサーミスタ（Positive Temperature Coefficient Thermistor）を用いたスイッチであってもよい。バイメタルを用いたスイッチは、熱によってバイメタルが変位することを利用したデバイスである。ＰＴＣサーミスタを用いたスイッチは、設定温度を超えると抵抗が急上昇するＰＴＣサーミスタの特性を利用したデバイスである。サーモスイッチは、動作後に温度が下がると復帰する。これに対し、温度ヒューズは動作後に復帰しない。サーモスイッチは、メンテナンスを簡略化できるという点で有利である。温度ヒューズは、高い信頼性及び高い安全性を確保できるという点で有利である。
【００３９】
本実施の形態において、保護機能部３６は、遮断弁４２に接続された電力供給回路３７上に位置している。電力供給回路３７は、電源回路３４と遮断弁４２とを接続している。保護機能部３６が設定温度で動作すると電力供給回路３７が開き、遮断弁４２への電力供給が止まって遮断弁４２が閉鎖される。あるいは、保護機能部３６が設定温度で動作すると遮断弁４２への電力供給が不足し、遮断弁４２が閉鎖される。このような構成によれば、制御部３２などの他の回路との間で信号の授受を行う必要が無いので、緊急時に遮断弁４２を確実に閉じることができる。
【００４０】
ただし、保護機能部３６が電力供給回路３７上に位置していることは必須ではない。例えば、保護機能部３６は、電源回路３４の一部を構成していてもよい。保護機能部３６の動作に応じて、燃料電池システム１００の全体への電力供給が遮断されてもよい。あるいは、保護機能部３６が設定温度で動作したことを制御部３２が検出したとき、遮断弁４２を閉じるための電気的処理を制御部３２が実行してもよい。
【００４１】
本実施の形態において、保護機能部３６は、筐体２０の内面２１ｐに取り付けられている。このような構成によれば、保護機能部３６を物理的なダメージなどから保護しつつ、外部の異変を確実に検出することができる。保護機能部３６が内面２１ｐに接していてもよいし、保護機能部３６と内面２１ｐとの間に隙間が存在していてもよい。保護機能部３６が内面２１ｐに接している場合、保護機能部３６は、直接的な熱伝導によって筐体２０の温度を検出しうる。保護機能部３６と内面２１ｐとの間に隙間が存在する場合、保護機能部３６は、熱輻射によって筐体２０の温度を検出しうる。言い換えれば、隙間の広さは、保護機能部３６に熱輻射によって熱が十分に伝わる広さでありうる。
【００４２】
本実施の形態において、筐体２０は、複数の壁部２１〜２４で構成されている。壁部２１は、建物１０に向かい合っている部分である。壁部２２は、筐体２０の天井部である。壁部２３は、筐体２０の底部である。壁部２４は、壁部２１に向かい合う部分である。本実施の形態において、保護機能部３６は、壁部２１の内面２１ｐに取り付けられている。壁部２１は、建物１０から最も近い部分であり、建物１０に火災が起きた場合、最初に加熱される可能性が高い。そのため、壁部２１に保護機能部３６が取り付けられている場合、温度上昇に素早く反応して水素ガスの供給を速やかに止めることができる。結果として、燃料電池システム１００の安全性をさらに高めることができる。
【００４３】
もちろん、建物１０に向かい合っていない壁部２２，２３及び２４の内面に保護機能部３６が取り付けられていてもよい。例えば、燃料電池システム１００が建物１０の屋上に設置されている場合、筐体２０の底部である壁部２３の内面に保護機能部３６が取り付けられていてもよい。この場合、建物１０の火災などの外部の異変を最も早く検出できる可能性がある。また、筐体２０が金属製である場合、熱は、筐体２０の全体に速やかに伝導する。
【００４４】
本実施の形態によれば、筐体２０の温度が筐体閾値温度を超えたときに、遮断弁４２が閉じられる。筐体閾値温度は、例えば、建物１０と筐体２０との距離、保護機能部３６の位置などの条件に応じて定められる。一例において、筐体閾値温度は、９０〜１１０℃の範囲に設定される温度である。
【００４５】
本実施の形態において、遮断弁４２は、通電時に開状態となり、非通電時に閉状態となる弁である。この型式の弁は、安全性の観点で優れている。また、この型式の弁は、保護機能部３６との相性に優れている。遮断弁４２は、典型的には、電磁弁である。遮断弁４２には、電力供給回路３７を通じて、電源回路３４から電力が供給される。制御部３２は、直接又は電源回路３４を介して、遮断弁４２の開閉を制御する。
【００４６】
本実施の形態において、遮断弁４２は、筐体２０の内部に配置されている。この場合、遮断弁を外部環境から確実に保護できる。
【００４７】
以下、他の実施の形態及び変形例について説明する。実施の形態１の燃料電池システム１００と他の燃料電池システムとの間の共通する要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略することがある。各実施の形態及び各変形例に関する説明は、技術的に矛盾しない限り、相互に適用されうる。技術的に矛盾しない限り、実施の形態及び変形例は、相互に組み合わされてもよい。
【００４８】
（変形例１）
図２は、変形例１にかかる燃料電池システムの構成を示している。変形例１にかかる燃料電池システム１０２は、改質器３０ｂを備えた燃料電池システムである。燃料電池システム１０２において、燃料電池ユニット３０は、燃料電池スタック３０ａ、改質器３０ｂ及び各種の周辺機器３０ｃを含む。ガス供給経路４０は、改質器３０ｂに接続されている。ガス供給経路４０を通じて、都市ガスインフラストラクチャなどの原料ガス源（図示せず）から改質器３０ｂに可燃性ガスとしての原料ガスが供給される。改質器３０ｂは、原料ガスと水とを反応させて燃料電池スタック３０ａに供給されるべき水素含有ガスを生成する。原料ガスは、例えば、メタンガス、プロパンガスなどの炭化水素ガスである。本変形例においても、建物１０の火災などの外部の異変に応じて、原料ガスの供給を速やかに止めることができる。本変形例の燃料電池システム１０２は、水素貯蔵タンクなどの水素ガス源を必要としないので、家屋、集合住宅などの小規模の施設にも導入しやすい。
【００４９】
本変形例の構成は、他の実施の形態及び他の変形例にも適用されうる。
【００５０】
（変形例２）
図３は、変形例２にかかる燃料電池システムの構成を示している。変形例２にかかる燃料電池システム１０４は、保護機能部３６に代えて、筐体２０の温度を検出する温度センサ４４を備えている。温度センサ４４は、筐体２０の内面２１ｐに取り付けられている。温度センサ４４は、制御部３２に電気的に接続されている。温度センサ４４の検出信号が制御部３２に入力される。制御部３２は、温度センサ４４によって検出された筐体２０の温度が筐体閾値温度を超えたときに遮断弁４２を閉じる。本変形例によれば、建物１０の火災などの外部の異変に応じて、水素ガスの供給を速やかに止めることができる。
【００５１】
温度センサ４４の種類は特に限定されない。温度センサ４４は、接触式のセンサであってもよいし、非接触式のセンサであってもよい。接触式のセンサの例には、サーミスタを用いた温度センサ、及び、熱電対を用いた温度センサが含まれる。非接触式のセンサの例には、赤外線温度センサ及びサーモビューアが含まれる。
【００５２】
温度センサ４４とともに、保護機能部３６が設けられていてもよい。例えば、制御部３２は、温度センサ４４によって検出された筐体２０の温度が第１の筐体閾値温度を超えたときに遮断弁４２を閉じる。保護機能部３６は、筐体２０の温度が第２の筐体閾値温度を超えたときに遮断弁４２を閉じるように動作する。第２の筐体閾値温度は、第１の筐体閾値温度よりも高い温度に設定されうる。この場合、保護機能部３６は、温度センサ４４を補完する最終的な安全装置として機能するので、燃料電池システム１０４の安全性を一層高めることができる。
【００５３】
制御部３２は、所定のプログラムを実行することによって、遮断弁４２の開閉を制御する。ただし、制御部３２は、温度センサ４４によって検出された筐体２０の温度が筐体閾値温度を超えたときに遮断弁４２が閉じられるように専用設計された電子回路であってもよい。ソフトウェアによる遮断弁４２の制御は必須ではない。
【００５４】
本変形例の構成は、他の実施の形態及び他の変形例にも適用されうる。
【００５５】
（変形例３）
図４は、変形例３にかかる燃料電池システムの構成を示している。変形例３にかかる燃料電池システム１０６において、遮断弁４２は、筐体２０の外部に配置されている。この場合、建物１０から十分に離れた位置で水素ガスの供給を止めることができる。したがって、本変形例によれば、より高い安全性が確保されうる。ガス供給経路４０は、建物１０が存在しない方向に向かって延びていてもよい。
【００５６】
本変形例の構成は、他の実施の形態及び他の変形例にも適用されうる。
【００５７】
（変形例４）
図５は、変形例４にかかる燃料電池システムの構成を示している。変形例４にかかる燃料電池システム１０８において、遮断弁４２は、制御用ガスの圧力によって動作する弁でありうる。燃料電池システム１０８は、遮断弁４２に制御用ガスを供給するガス供給器４６を備えている。ガス供給管４７を通じて、ガス供給器４６から遮断弁４２に制御用ガスが供給される。制御用ガスは特に限定されない。制御用ガスは、典型的には、空気である。
【００５８】
保護機能部３６は、例えば、ガス供給器４６に接続された電力供給回路３８上に位置している。保護機能部３６が動作すると電力供給回路３８が開き、ガス供給器４６への電力供給が止まり、ガス供給器４６から遮断弁４２への制御用ガスの供給が止まり、遮断弁４２が閉鎖される。あるいは、保護機能部３６が動作すると、ガス供給器４６への電力供給が不足してガス供給器４６が止まり、ガス供給器４６から遮断弁４２への制御用ガスの供給が止まり、遮断弁４２が閉鎖される。このような構成によれば、制御部３２などの他の回路との間で信号の授受を行う必要が無いので、緊急時に遮断弁４２を確実に閉じることができる。
【００５９】
本変形例の構成は、他の実施の形態及び他の変形例にも適用されうる。つまり、他の実施の形態及び他の変形例において、遮断弁４２の種類は特に限定されない。
【００６０】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における燃料電池システムの構成を示している。燃料電池システム２００において、保護機能部３６は、筐体２０の外部に配置されている。このような構成によれば、建物１０の火災などの外部の異変を直接かつ確実に検出することができる。筐体２０は、複数の金具４８によって建物１０に固定されている。金具４８は、筐体２０の一部であってもよい。保護機能部３６の構成及び機能は、実施の形態１で説明した通りである。金具４８は、１つのみ設けられていてもよい。
【００６１】
本実施の形態において、保護機能部３６は、筐体２０の外面２１ｑに取り付けられている。このような構成によれば、建物１０の火災などの外部の異変をより確実に検出することができる。保護機能部３６が外面２１ｑに接していてもよいし、保護機能部３６と外面２１ｑとの間に隙間が存在していてもよい。保護機能部３６が外面２１ｑに接している場合、保護機能部３６は、直接的な熱伝導によって筐体２０の温度を検出しうる。保護機能部３６が金具４８に接している場合、保護機能部３６は、筐体２０の一部である金具４８の温度を検出しうる。保護機能部３６と外面２１ｑとの間に隙間が存在する場合、保護機能部３６は、筐体２０の周囲の温度を検出しうる。
【００６２】
保護機能部３６が筐体２０の温度を検出する場合、保護機能部３６は、筐体２０の温度が筐体閾値温度を超えたときに動作する。これにより、遮断弁４２が閉じられる。保護機能部３６が筐体２０の周囲の温度を検出する場合、保護機能部３６は、筐体２０の周囲の温度が周囲閾値温度を超えたときに動作する。これにより、遮断弁４２が閉じられる。いずれの場合においても、本実施の形態によれば、建物１０の火災などの外部の異変に応じて、水素ガスの供給を速やかに止めることができる。
【００６３】
本実施の形態によれば、筐体２０の温度が筐体閾値温度を超えたときに、又は、筐体２０の周囲の温度が周囲閾値温度を超えたときに遮断弁４２が閉じられる。筐体閾値温度の例は実施の形態１で説明した通りである。周囲閾値温度も、建物１０と筐体２０との距離、保護機能部３６の位置などの条件に応じて定められる。一例において、周囲閾値温度は、１００〜１２０℃の範囲に設定される温度である。なお、「筐体２０の周囲」は、筐体２０から５ｍ以内の領域であってもよく、３ｍ以内の領域であってもよい。筐体２０の周囲の温度は、そのような領域（空間又は地面）において測定された温度でありうる。このような領域を設定することによって、建物１０からの熱輻射又は建物１０から外部に及んだ炎による温度上昇を確実に検出できる。
【００６４】
本実施の形態において、保護機能部３６は、筐体２０の壁部２１の外面２１ｑに取り付けられている。外面２１ｑは、建物１０に向かい合っている筐体２０の壁部２１の外面である。壁部２１は、建物１０から最も近い部分であり、建物１０に火災が起きた場合、最初に加熱される可能性が高い。そのため、壁部２１に保護機能部３６が取り付けられている場合、温度上昇に素早く反応して水素ガスの供給を速やかに止めることができる。結果として、燃料電池システム２００の安全性をさらに高めることができる。
【００６５】
もちろん、他の壁部２２，２３及び２４の外面に保護機能部３６が取り付けられていてもよい。
【００６６】
（変形例５）
図７は、変形例５にかかる燃料電池システムの構成を示している。変形例５にかかる燃料電池システム２０２は、保護機能部３６に代えて、温度センサ４４を備えている。温度センサ４４は、例えば、筐体２０の外面２１ｑに取り付けられている。温度センサ４４は、制御部３２に電気的に接続されており、温度センサ４４の検出信号が制御部３２に入力される。温度センサ４４は、筐体２０の壁部２１の温度を検出するものであってもよく、筐体２０の周囲の温度を検出するものであってもよく、建物１０の外壁の温度を検出するものであってもよい。制御部３２は、筐体２０の温度が筐体閾値温度を超えたとき、筐体２０の周囲の温度が周囲閾値温度を超えたとき、又は、建物１０の外壁１２の温度が建物閾値温度を超えたときに遮断弁４２を閉じる。本変形例によれば、建物１０の火災などの外部の異変に応じて、水素ガスの供給を速やかに止めることができる。
【００６７】
建物閾値温度も、建物１０の外壁１２の材質、建物１０と筐体２０との距離、保護機能部３６の位置などの条件に応じて定められる。一例において、建物閾値温度は、１２０〜１５０℃の範囲に設定される温度である。
【００６８】
温度センサ４４の種類は特に限定されない。温度センサ４４の具体例は変形例２で説明した通りである。例えば、接触式の温度センサは、筐体２０の温度を検出するのに適している。非接触式の温度センサは、筐体２０の周囲の温度又は建物１０の外壁の温度を検出するのに適している。なお、温度センサ４４に代えて、又は、温度センサ４４とともに、炎センサを用いることも可能である。炎センサは、炎に含まれた特定波長の微弱な光を検出するセンサであってもよく、炎から発せられた光に含まれた赤外線のスペクトルパターンを解析することによって炎の存在を認識するセンサであってもよい。筐体２０の周囲に炎の存在が認められたときに遮断弁４２が閉じられてもよい。
【００６９】
温度センサ４４に代えて、又は、温度センサ４４とともに、保護機能部３６が設けられていてもよい。
【００７０】
本変形例の構成は、他の実施の形態及び他の変形例にも適用されうる。
【００７１】
（変形例６）
図８は、変形例６にかかる燃料電池システムの構成を示している。変形例６にかかる燃料電池システム２０４において、保護機能部３６は、筐体２０の壁部２２の外面２２ｑに取り付けられている。壁部２２は、建物１０に向かい合っていない壁部である。本変形例において、壁部２２は、筐体２０の天井部である。例えば、建物１０で火災が起きた場合、建物１０に向かい合う壁部２１だけでなく、筐体２０の全体が加熱される可能性が高い。この観点において、保護機能部３６が取り付けられるべき壁部は、建物１０に向かい合う壁部２１に限定されない。
【００７２】
保護機能部３６が外面２２ｑに接していてもよいし、保護機能部３６と外面２２ｑとの間に隙間が存在していてもよい。保護機能部３６が外面２２ｑに接している場合、保護機能部３６は、直接的な熱伝導によって筐体２０の温度を検出しうる。保護機能部３６と外面２２ｑとの間に隙間が存在する場合、保護機能部３６は、筐体２０の周囲の温度を検出しうる。
【００７３】
保護機能部３６に代えて、又は、保護機能部３６とともに、温度センサ４４が設けられていてもよい。
【００７４】
（変形例７）
図９は、変形例７にかかる燃料電池システムの構成を示している。変形例７にかかる燃料電池システム２０６において、保護機能部３６は、建物１０と筐体２０との間の空間に配置されている。筐体２０の周囲の温度が周囲閾値温度を超えたとき、遮断弁４２が閉じられる。本変形例によれば、建物１０の火災などの外部の異変に応じて、水素ガスの供給を速やかに止めることができる。
【００７５】
本変形例において、保護機能部３６は、建物１０と筐体２０との間の空間の温度に応じて動作する。保護機能部３６に代えて、温度センサ４４が使用されている場合には、温度センサ４４は、建物１０と筐体２０との間の空間の温度を検出する。保護機能部３６は、筐体２０の設置面５０に配置されていてもよいし、支持体上に配置されていてもよい。
【００７６】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３における燃料電池システムの構成を示している。燃料電池システム３００においては、建物１０の外壁１２の温度が建物閾値温度を超えたときに、遮断弁４２が閉じられる。本実施の形態によれば、建物１０の火災などの外部の異変に応じて、水素ガスの供給を速やかに止めることができる。
【００７７】
燃料電池システム３００において、保護機能部３６は、建物１０の外壁１２に取り付けられている。このような構成によれば、建物１０の外壁１２の温度を直接検出できる。そのため、建物１０の異変をいち早く検出することができる。
【００７８】
本実施の形態においても、保護機能部３６に代えて、又は、保護機能部３６とともに温度センサ４４が設けられていてもよい。温度センサ４４は、建物１０の外壁１２の温度を検出する。制御部３２は、温度センサ４４によって検出された建物１０の外壁１２の温度が建物閾値温度を超えたときに遮断弁を閉じる。温度センサ４４を用いた場合においても、建物１０の火災などの外部の異変に応じて、水素ガスの供給を速やかに止めることができる。
【００７９】
本実施の形態において、外壁１２は、燃料電池システム３００の筐体２０に向かい合う外壁である。ただし、筐体２０に向かい合っていない外壁に保護機能部３６及び／又は温度センサ４４が取り付けられていてもよい。例えば、建物１０が火元になりやすい区域を有している場合、その区域を構成している外壁に保護機能部３６及び／又は温度センサ４４が取り付けられていてもよい。
【００８０】
（実施の形態４）
図１１は、本発明の実施の形態４における燃料電池システムの構成を示している。本発明の実施の形態４における燃料電池システムの構成を示している。燃料電池システム４００において、筐体２０が建物１０に接している。保護機能部３６は、筐体２０と建物１０との接触位置において筐体２０の温度を検出する。本実施の形態では、筐体２０の壁部２１が建物１０の外壁１２に接している。外壁１２と壁部２１との接触位置において、壁部２１の内面２１ｐに保護機能部３６が取り付けられている。筐体２０の温度が筐体閾値温度を超えたときに、遮断弁４２が閉じられる。本実施の形態によれば、建物１０の火災などの外部の異変に応じて、水素ガスの供給を速やかに止めることができる。特に、建物１０と筐体２０との接触位置における筐体２０の温度が検出されるので、建物１０の火災などの外部の異変をより確実に検出することができる。結果として、燃料電池システム４００の安全性が高まる。
【００８１】
本実施の形態において、保護機能部３６に代えて、温度センサ４４を用いても同じ効果が得られる。
【００８２】
（変形例８）
図１２は、変形例８にかかる燃料電池システムの構成を示している。変形例８にかかる燃料電池システム４０２は、建物１０の屋上に設置されている。建物１０の屋上において、筐体２０が建物１０に接している。保護機能部３６は、筐体２０と建物１０との接触位置において筐体２０の温度を検出する。本変形例では、筐体２０の壁部２３が建物１０の外壁１４に接している。外壁１４と壁部２３との接触位置において、筐体２０の底部である壁部２３の内面２３ｐに保護機能部３６が取り付けられている。筐体２０の温度が筐体閾値温度を超えたときに、遮断弁４２が閉じられる。本変形例によれば、建物１０の火災などの外部の異変に応じて、水素ガスの供給を速やかに止めることができる。特に、建物１０と筐体２０との接触位置における筐体２０の壁部２３の温度が検出されるので、建物１０の火災などの外部の異変をより確実に検出することができる。結果として、燃料電池システム４０２の安全性が高まる。
【００８３】
（実施の形態５）
図１３は、本発明の実施の形態５における燃料電池システムの構成を示している。本発明の実施の形態５における燃料電池システムの構成を示している。燃料電池システム５００において、温度センサ４４は、筐体２０の内部に配置されている。温度センサ４４は、筐体２０の内部から筐体２０の温度、筐体２０の周囲の温度、又は、建物１０の外壁１２の温度を検出する。このような構成によれば、温度センサ４４を物理的なダメージなどから保護しつつ、外部の異変を確実に検出することができる。結果として、燃料電池システム５００の信頼性及び安全性も高まる。
【００８４】
本実施の形態において、筐体２０には、開口部２１ｒが設けられている。温度センサ４４は、開口部２１ｒを通じて、筐体２０の周囲の温度、及び／又は、建物１０の外壁１２の温度を検出しうる。開口部２１ｒには、筐体２０の内部への異物の侵入を阻止しつつ、赤外線を透過させうるカバーが取り付けられていてもよい。そのようなカバーとしては、ガラス板及び樹脂板が挙げられる。樹脂板は、例えば、アクリルのような透明な樹脂で作られている。カバーの厚さ及び材料は、筐体２０の内部から筐体２０の周囲の温度、及び／又は、建物１０の外壁１２の温度を正確に検出できるように定められている。開口部２１ｒは、壁部２１を貫通する単なる貫通孔であってもよい。
【００８５】
なお、温度センサ４４が筐体の２０の内部から筐体２０の温度を検出する場合、開口部２１ｒは不要である。壁部２１の内面２１ｐに接して設けられていたとしても、内面２１ｐから離れて設けられていたとしても、温度センサ４４は、壁部２１の内面２１ｐの温度を検出できる。
【００８６】
本実施の形態においても、温度センサ４４の種類は特に限定されない。温度センサ４４は、赤外線温度センサであってもよく、サーモビューアであってもよい。
【００８７】
（その他）
遮断弁４２が閉じられる条件は１つに限定されず、複数の条件が成立した場合に遮断弁４２が閉じられてもよい。例えば、筐体２０の温度が筐体閾値温度を超え、かつ、筐体２０の周囲の温度が周囲閾値温度を超えた場合に、遮断弁４２が閉じられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上のように、本発明にかかる燃料電池システムは、建物１０の火災などの外部の異変に応じて、水素ガス、都市ガスなどの可燃性ガスの供給を速やかに止めることができる。
【符号の説明】
【００８９】
１０  建物
１２，１４  外壁
２０  筐体
２１，２２，２３，２４  壁部
２１ｐ，２３ｐ  内面
２１ｑ，２２ｑ  外面
２１ｒ  開口部
３０  燃料電池ユニット
３０ａ  燃料電池スタック
３０ｂ  改質器
３０ｃ  周辺機器
３２  制御部
３４  電源回路
３６  保護機能部
３７，３８  電力供給回路
４０  ガス供給経路
４２  遮断弁
４４  温度センサ
４６  ガス供給器
４７  ガス供給管
４８  金具
５０  設置面
１００，１０２，１０４，１０６，１０８，２００，２０２，２０４，２０６，３００，４００，４０２，５００  燃料電池システム
【図１】
2019102266.tif 000003
【図２】
2019102266.tif 000004
【図３】
2019102266.tif 000005
【図４】
2019102266.tif 000006
【図５】
2019102266.tif 000007
【図６】
2019102266.tif 000008
【図７】
2019102266.tif 000009
【図８】
2019102266.tif 000010
【図９】
2019102266.tif 000011
【図１０】
2019102266.tif 000012
【図１１】
2019102266.tif 000013
【図１２】
2019102266.tif 000014
【図１３】
2019102266.tif 000015