(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原燃料ガスを改質してなる燃料ガスおよび酸素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、
供給源から供給される原燃料ガスを前記燃料電池側へと送り出すポンプと、
前記ポンプの動作状態を示す数値からなる動作状態情報に基づいて前記ポンプの動作を制御するポンプ制御手段と、
前記動作状態情報と閾値とを比較することで、前記供給源からの原燃料ガスの供給が停止したか否かを判断する判断手段と、を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記動作状態情報は、前記原燃料ガスを送り出すときの前記ポンプの出力値であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記動作状態情報は、前記原燃料ガスを送り出すときの現在のポンプ出力値と所定期間における前記ポンプ出力値の平均値との差分値であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記動作状態情報は、前記原燃料ガスを送り出すときのポンプ出力値を制御するためのポンプ出力指令値であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記動作状態情報は、前記燃料ガスを送り出すときのポンプ出力値を制御するための現在のポンプ出力指令値と所定期間における前記ポンプ出力指令値の平均値との差分値であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記ポンプの運転時間に応じて前記閾値を変更する閾値変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記ポンプの周辺の温度に応じて前記閾値を変更する閾値変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記ポンプの積算流量に応じて前記閾値を変更する閾値変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つ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、燃料ガスがポンプによって供給される燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の種類としては、固体高分子形燃料電池、りん酸形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池および固体酸化物形燃料電池などがある。たとえば、固体酸化物形燃料電池の場合、燃料極に水素ガスなどの燃料ガスを供給し、空気極に酸素を供給し、化学反応を利用して発電する。
【０００３】
連続的に燃料電池で発電させるためには、燃料極および空気極にそれぞれ燃料ガスおよび酸素を供給し続けることが重要である。
【０００４】
家庭用の燃料電池では、一般家庭に供給される、都市ガスまたはプロパンガスを原燃料ガスとし、原燃料ガスを改質器で改質することにより、連続的に燃料ガスを生成して供給することができる。
【０００５】
しかしながら、都市ガスなどの原燃料ガスは、地震や台風などの自然災害、ガス管工事などの人為的な理由により家庭内への供給が停止する場合がある。原燃料ガスの供給が停止すると発電を継続することができないので、燃料電池システムの運転を停止する必要がある。
【０００６】
特許文献１記載の燃料電池システムは、アノード側の燃料ガスのガス圧を検出するガス圧検出手段、カソード側の酸化ガスの濃度を検出する濃度検出手段、ケミカルショートを推定する推定手段などを備え、燃料電池の運転停止時にカソード側の残留ガスを掃出している。
【０００７】
特許文献２記載の燃料電池システムは、原燃料ガスの供給が停止したことを検知するガス遮断検知手段を備え、原燃料ガスの供給が停止されたことが検知されると、バックアップ電源によって燃料生成器の冷却手段を動作させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１９０８２４号公報
【特許文献２】特開２００８−１５３０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のように従来技術では、原燃料ガスの供給が停止したことを検出するための検出手段を増設し、検出手段の検出結果に基づいて燃料電池システムの運転を制御している。したがって、従来の燃料電池システムでは、増設した検出手段が誤動作すると原燃料ガスが正常に供給されていても運転を停止させてしまうので、検出手段が正常に動作しているかどうかの確認なども必要となる。検出手段の増設は、燃料電池システムの運転制御を複雑にし、メンテナンスの作業量をも増加させる。
【００１０】
本発明の目的は、検出手段を増設することなく原燃料ガスの供給停止を判断することができる燃料電池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、原燃料ガスを改質してなる燃料ガスおよび酸素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、
供給源から供給される原燃料ガスを前記燃料電池側へと送り出すポンプと、
前記ポンプの動作状態を示す数値からなる動作状態情報に基づいて前記ポンプの動作を制御するポンプ制御手段と、
前記動作状態情報と閾値とを比較することで、前記供給源からの原燃料ガスの供給が停止したか否かを判断する判断手段と、を備えることを特徴とする燃料電池システムである。
【００１２】
また本発明は、前記動作状態情報は、前記原燃料ガスを送り出すときの前記ポンプの出力値であることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記動作状態情報は、前記原燃料ガスを送り出すときの現在のポンプ出力値と所定期間における前記ポンプ出力値の平均値との差分値であることを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記動作状態情報は、前記原燃料ガスを送り出すときのポンプ出力値を制御するためのポンプ出力指令値であることを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記動作状態情報は、前記原燃料ガスを送り出すときのポンプ出力値を制御するための現在のポンプ出力指令値と所定期間における前記ポンプ出力指令値の平均値との差分値であることを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、前記ポンプの運転時間に応じて前記閾値を変更する閾値変更手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、前記ポンプの周辺の温度に応じて前記閾値を変更する閾値変更手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、前記ポンプの積算流量に応じて前記閾値を変更する閾値変更手段をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ポンプの動作状態を示す数値からなる動作状態情報と閾値とを比較することで、原燃料ガスの検出手段を増設することなく、供給源からの原燃料ガスの供給が停止したか否かを判断できる。
【００２０】
また本発明によれば、前記動作状態情報としては、前記原燃料ガスを送り出すときの前記ポンプの出力値、または前記原燃料ガスを送り出すときのポンプ出力値を制御するためのポンプ出力指令値を用いることができる。
【００２１】
また本発明によれば、前記動作状態情報としては、前記原燃料ガスを送り出すときの現在のポンプ出力値と所定期間における前記ポンプ出力値の平均値との差分値または前記原燃料ガスを送り出すときのポンプ出力値を制御するための現在のポンプ出力指令値と所定期間における前記ポンプ出力指令値の平均値との差分値を用いることができる。
【００２２】
経時劣化により、ポンプ出力値またはポンプ出力指令値が経時的に変化すると、同じ目的流量であってもポンプ出力値またはポンプ出力指令値は異なることになる。所定期間におけるポンプ出力値またはポンプ出力指令値の平均値と現在値との差分値を算出し、算出した差分値の閾値処理を行う。所定期間の平均値には、ポンプの経時変化が反映されているので、差分値を用いることで誤判断を防止することができる。
【００２３】
また本発明によれば、前記ポンプの運転時間に応じて前記閾値を変更することで、閾値にポンプの経時変化が反映されるので、誤判断を防止することができる。
【００２４】
また本発明によれば、前記ポンプの周辺の温度に応じて前記閾値を変更する。使用するポンプの種類によっては、ポンプの周囲の温度によって送気特性が変化するので、ポンプの周囲の温度に応じて前記閾値を変更することで、誤判断を防止することができる。
【００２５】
また本発明によれば、前記ポンプの積算流量に応じて前記閾値を変更することで、閾値にポンプの経時変化が反映されるので、誤判断を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態である燃料電池システム１００の構成を示す概略図である。
【図２】燃料電池１の構成を示す断面図である。
【図３】ポンプ出力値の経時変化を示す模式図である。
【図４】ポンプ出力値の経時変化を示す模式図である。
【図５】ポンプ出力指令値の経時変化を示す模式図である。
【図６】ポンプ出力指令値の経時変化を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、本発明の実施形態である燃料電池システム１００の構成を示す概略図である。燃料電池システム１００は、固体酸化物形燃料電池１、改質器５、制御装置１０、ポンプ１１を備える。
【００２８】
固体酸化物形燃料電池１は、複数の燃料電池セルを電気的に直列接続して構成されている。固体酸化物形燃料電池１は燃料ガスおよび酸素含有ガスを用いて発電するものであり、固体酸化物形燃料電池１（以下、燃料電池１ということがある）は、改質器５とともに収納容器３内に収容されている。改質器５で原燃料ガスから改質された燃料ガスが燃料電池１に供給されるように構成されている。改質器５内には、都市ガス、プロパンガスなどの原燃料ガスを改質するための触媒が収容されている。
【００２９】
改質器５には、燃料ガスに改質される都市ガスなどの原燃料ガスが、保安メータ７を介して供給されるように構成されている。保安メータ７は、たとえば各家庭に一つ設けられており、この保安メータ７には、その家庭で使用される原燃料ガスの使用量が表示され、また、地震、停電、落雷、台風のような自然災害などの緊急時には原燃料ガスの供給を停止するための開閉弁を有している。
【００３０】
改質器５には、水が供給されるようになっており、改質器５内で水が加熱されて水蒸気となり都市ガス、プロパンガスなどの原燃料ガスと反応し、水蒸気改質が可能となっている。定常状態では、上記原燃料ガスが改質器５に供給され、この改質器５で改質されて、水素を含む燃料ガスが燃料電池１に供給されるとともに、収納容器３内に空気等の酸素含有ガス（以下、空気を酸素含有ガスとして説明する場合がある）が供給され、燃料電池１において発電する。
【００３１】
発電に用いられなかった燃料ガスは、燃料電池１と改質器５との間に形成された燃焼領域１５において、酸素含有ガスと反応して燃焼する。この燃焼により改質器５が加熱され、改質器５内の水蒸気改質反応が促進される。なお、燃焼領域１５には、ヒータ等の着火装置が設けられており、発電に用いられなかった燃料ガスに着火して燃焼させる。
【００３２】
保安メータ７からは、燃料電池システム１００以外に、たとえばガスレンジ３０、給湯器４０などに、原燃料ガスが供給されるように構成されており、それぞれに原燃料ガス供給管が設けられる。
【００３３】
改質器５と燃料電池１との間は、改質器５で改質された燃料ガスを供給するための燃料ガス供給管９ａで連結されており、保安メータ７と改質器５との間は、供給源からの原燃料ガスを燃料電池システム１００に供給するための原燃料ガス供給管９ｂで連結されており、これらの燃料ガス供給管９ａと原燃料ガス供給管９ｂとで燃料ガス供給ライン９を構成している。
【００３４】
原燃料ガス供給管９ｂには、原燃料ガスを改質器５に送り出すためのポンプ１１が設けられており、ポンプ１１は制御装置１０に電気的に接続される。制御装置１０は、負荷に応じて改質器５へと送り出す原燃料ガス量を制御することで、燃料電池１に供給する燃料ガス量を制御しており、ポンプ１１の動作状態を示す数値からなる動作状態情報に基づいてポンプ１１の動作を制御するポンプ制御手段である。また、制御装置１０は、判断手段および閾値変更手段としても機能する。
【００３５】
図２は、燃料電池１を構成する燃料電池セル２０の構成を示す断面図である。図２（ａ）は、燃料電池セル２０の横断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の切断面線Ａ−Ａにおける断面図である。なお、両図において、燃料電池セル２０の各構成を一部拡大して示している。
【００３６】
この燃料電池セル２０は、中空平板型の燃料電池セル２０で、断面が扁平状で、全体的に見て楕円柱状をした多孔質の導電性支持体（以下、支持体ということがある）２１を備えている。導電性支持体２１の内部には、適当な間隔で複数の燃料ガス流路２２が長手方向に形成されており、燃料電池セル２０は、この導電性支持体２１上に各種の部材が設けられた構造を有している。
【００３７】
導電性支持体２１は、互いに平行な一対の平坦面ｎと、一対の平坦面ｎをそれぞれ接続する弧状面（側面）ｍとで構成されている。平坦面ｎの両面は互いにほぼ平行に形成されており、一方の平坦面ｎ（下面）と両側の弧状面ｍを覆うように多孔質の燃料極層２３が設けられており、さらに、この燃料極層２３を覆うように、緻密質の固体電解質層２４が積層されている。また、固体電解質層２４の上には、反応防止層２５を介して、燃料極層２３と対向するように、多孔質の空気極層２６が積層されている。また、燃料極層２３および固体電解質層２４が積層されていない他方の平坦面ｎ（上面）には、密着層２７を介してインターコネクタ２８が形成されている。
【００３８】
導電性支持体２１、燃料極層２３は、金属を含有するもので、金属としては、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ等が知られている。燃料極層２３は、金属の他に金属酸化物を含有しており、金属酸化物としては、たとえば安定化ジルコニアまたは部分安定化ジルコニアが知られている。
【００３９】
すなわち、燃料極層２３および固体電解質層２４は、両端の弧状面ｍを経由して他方の平坦面ｎ（上面）まで形成されており、固体電解質層２４の両端にインターコネクタ２８の両端が位置するように積層され、固体電解質層２４とインターコネクタ２８で導電性支持体２１を取り囲み、内部を流通する燃料ガスが外部に漏出しないように構成されている。
【００４０】
なお、燃料電池１においては、各燃料電池セル２０が集電部材を介して配列することで燃料電池１を構成しており、各燃料電池セル２０の下端部が、燃料電池セル２０に燃料ガスを供給するためのガスタンクに、ガラスシール材等の接着剤により固定されている。また、燃料電池セル２０の配列方向の両端から複数の燃料電池セル２０を挟持するように、ガスタンクに下端部が固定された弾性変形可能な導電部材を具備している。
【００４１】
改質器５は、燃料電池１の上方に配置され、収納容器３内に収容される。改質器５で生成された燃料ガスは、燃料ガス供給管９ａを介してガスタンクに供給され、ガスタンクを介して燃料電池セル２０の内部に設けられた燃料ガス流路２２に供給される。
【００４２】
また収納容器３の内部に設けられる酸素含有ガス導入部材は、ガスタンクと、ガスタンクに並置された燃料電池１との間に配置され、燃料ガスの流れに合わせて、酸素含有ガスが燃料電池セル２０の側方を下方から上方に向けて流れるように、燃料電池セル２０の下端部に酸素含有ガスを供給する。そして、燃料電池セル２０の燃料ガス流路２２より排出される燃料ガスを酸素含有ガスと反応させて燃料電池セル２０の上端部側の燃焼領域１５で燃焼させることにより、燃料電池セル２０の温度を上昇させることができ、燃料電池１の起動を促進することができる。
【００４３】
以下では、制御装置１０による原燃料ガス供給停止判断処理（以下では単に判断処理という）について説明する。制御装置１０は、動作状態情報に基づいてポンプ１１の動作を制御する。動作状態情報には、ポンプ１１の動作状態を直接的に示すポンプ出力値（Ｗ）、およびポンプ１１の動作状態を間接的に示すポンプ出力指令値（Ｘ）がある。
【００４４】
制御装置１０は、ポンプ１１の動作状態情報を連続的（以下、連続的とは一定時間おきに連続しての意味で用いる）に監視し、予め定める閾値と現在の値とを比較し、その比較結果に応じて供給源からの原燃料ガスの供給が停止したかどうかを判断する。
【００４５】
原燃料ガスを改質器５へと送り出す流量は、負荷の増減などに応じて適宜変化させる必要があり、目的の流量とするために、制御装置１０はポンプ１１の動作を制御する。たとえば流量を増加させたい場合は、ポンプ１１の出力を大きくし、流量を減少させたい場合は、ポンプ１１の出力を小さくする。何らかの理由で保安メータ７に備えられた開閉弁が閉状態となった場合、原燃料ガス供給管９ｂを流れる原燃料ガスが経時的に少なくなり、閉状態が続くとほぼゼロとなる。このとき、制御装置１０は、原燃料ガスの流量を目的の流量とするためにポンプ１１の出力を大きくするが、原燃料ガスの供給が停止しているために目的流量に達することはない。したがって、原燃料ガスの供給が停止している間は、ポンプ１１の出力は上昇し続けることになる。
【００４６】
また、原燃料ガス供給管９ｂが分岐し、一部の配管がガスレンジ３０に接続されているような場合、ポンプ１１の出力の上昇によってポンプ１１の上流側では、本来原燃料ガスの吹き出し口であるところから空気が流入してしまう。燃料電池システム１００への空気の流入を防ぐためには、原燃料ガスの供給停止を判断し、供給が停止されていればポンプ１１の動作を停止させることが必要となる。
【００４７】
（１）ポンプ出力値に基づく判断処理
・ポンプ出力値の閾値処理
制御装置１０は、ポンプ１１の出力値を連続的に監視し、予め定める閾値Ａと現在のポンプ出力値とを比較し、その比較結果に応じて供給源からの原燃料ガスの供給が停止したかどうかを判断する（閾値処理）。上記のように、原燃料ガスの供給が停止している間は、ポンプ１１の出力は上昇し続けることになるので、閾値処理によって供給停止を判断することができる。
【００４８】
閾値Ａは、予め設定された１つの値を用いてもよく、状況の変化に応じて複数の値から選択してもよく、後述するように状況の変化に応じて算出してもよい。
【００４９】
いずれの場合であっても、１つの閾値Ａを決定し、決定した閾値Ａと現在のポンプ出力値とを比較する。現在のポンプ出力値が閾値Ａを超えたときは、原燃料ガスの供給が停止したと判断することができる。
【００５０】
図３は、ポンプ出力値の経時変化を示す模式図である。横軸は時間ｔを示し、縦軸はポンプ出力値Ｗを示す。
【００５１】
時刻ｔ１までの期間Ｔは、正常に原燃料ガスが供給されており、ポンプ１１は、ほぼ一定の出力値で動作している。時刻ｔ１で何らかの理由により原燃料ガスの供給が停止したために、ポンプ出力値Ｗが急激に上昇し、時刻ｔ２において閾値Ａを超えたために、制御装置１０は、原燃料ガスの供給が停止したと判断する。
【００５２】
なお、燃料電池システム１００への空気の流入を防ぐために、ポンプ出力値が閾値Ａを超えた時刻ｔ２においてポンプ１１の動作を停止させる（Ｗ＝０）ことが好ましい。
【００５３】
このように、本発明では、原燃料ガスの供給が停止したかどうかを、ポンプの出力値に基づいて判断することができるので、検出手段を増設する必要が無い。
【００５４】
・差分値の閾値処理
上記では、現在のポンプ出力値を直接閾値と比較して供給停止を判断しているが、ポンプ１１の経時劣化により、ポンプ出力値が経時的に変化すると、同じ目的流量であってもポンプ出力値は異なることになる。現在のポンプ出力値を直接閾値と比較すると、原燃料ガスの供給が停止していないにもかかわらず、供給が停止したと誤判断してしまうおそれがある。このような誤判断を防止するために、現在から遡った所定の期間におけるポンプ出力値の平均値と現在のポンプ出力値との差で定義される差分値を算出し、算出した差分値の閾値処理を行う。ポンプ１１が経時劣化していた場合でも、現在から遡った所定期間の平均値には、ポンプ出力値の経時変化が反映されているので、差分値を用いることで誤判断を防止することができる。
【００５５】
現在から過去に遡る所定の期間はたとえば、２４時間であり、現在から過去２４時間分のポンプ出力値から平均値を算出し、現在のポンプ出力値との差分値を算出する。所定の期間を一定時間置きに、たとえば、１時間置きに連続してポンプ出力値を求め、平均値を算出し、現在のポンプ出力値との差分値を算出することもできる。
【００５６】
制御装置１０は、ポンプ１１の出力値を連続的に監視するとともに、所定期間のポンプ出力値の平均値も連続的に算出し、現在のポンプ出力値と平均値との差分値を連続的に算出する。予め定める閾値Ｂと現在の差分値とを比較し、その比較結果に応じて供給源からの原燃料ガスの供給が停止したかどうかを判断する。上記のように、原燃料ガスの供給が停止している間は、ポンプ１１の出力は上昇し続けることになるので、閾値処理によって供給停止を判断することができる。
【００５７】
閾値Ｂは、予め設定された１つの値を用いてもよく、状況の変化に応じて複数の値から選択してもよく、後述するように状況の変化に応じて算出してもよい。
【００５８】
いずれの場合であっても、１つの閾値Ｂを決定し、決定した閾値Ｂと現在の差分値とを比較する。現在の差分値が閾値Ｂを超えたときは、原燃料ガスの供給が停止したと判断することができる。
【００５９】
図４は、ポンプ出力値の経時変化を示す模式図である。横軸は時間ｔを示し、縦軸はポンプ出力値Ｗを示す。
【００６０】
時刻ｔ１までの期間Ｔは、正常に原燃料ガスが供給されており、ポンプ１１は、ほぼ一定の出力値で動作している。時刻ｔ１で何らかの理由により原燃料ガスの供給が停止したために、ポンプ出力値Ｗが急激に上昇する。制御装置１０は、連続的に所定期間のポンプ出力値の平均値Ｗａｖｅを算出し、現在のポンプ出力値Ｗ１とＷａｖｅとの差分値であるΔＷ（＝Ｗ１−Ｗａｖｅ）を算出する。時刻ｔ２において差分値ΔＷが閾値Ｂを超えたために、制御装置１０は、原燃料ガスの供給が停止したと判断する。
【００６１】
なお、燃料電池システム１００への空気の流入を防ぐために、差分値ΔＷが閾値Ｂを超えた時刻ｔ２においてポンプ１１の動作を停止させる（Ｗ＝０）ことが好ましい。
【００６２】
このように、本発明では、原燃料ガスの供給が停止したかどうかを、ポンプの出力値に基づいて判断することができるので、検出手段を増設する必要が無い。
【００６３】
（２）ポンプ出力指令値に基づく判断処理
・ポンプ出力指令値の閾値処理
上記（１）では、ポンプ出力値に基づき判断処理について説明したが、ポンプ出力値は、ポンプ駆動電圧およびポンプ駆動電流に基づいて算出する値であるから、ポンプ出力値の監視には、常にポンプ出力値の算出を伴うことになる。ポンプ出力値は、ポンプ１１の動作制御に必須の値ではないので、ポンプ出力値の算出は制御装置１０の演算負荷を増大させることになる。ポンプ１１の動作制御を行うための制御値である出力指令値は、ポンプ出力値と同様に、原燃料ガスの供給が停止すると上昇し、原燃料ガスの供給停止の判断に利用できる。また、出力指令値は、ポンプ１１の動作制御を行うための制御アルゴリズムにおいて必須の値であるので、制御装置１０の演算負荷を増大させることがない。
【００６４】
制御装置１０は、ポンプ１１の出力指令値を連続的に取得し、予め定める閾値Ｃと現在のポンプ出力指令値とを比較し、その比較結果に応じて供給源からの原燃料ガスの供給が停止したかどうかを判断する。
【００６５】
閾値Ｃは、予め設定された１つの値を用いてもよく、状況の変化に応じて複数の値から選択してもよく、後述するように状況の変化に応じて算出してもよい。
【００６６】
いずれの場合であっても、１つの閾値Ｃを決定し、決定した閾値Ｃと現在のポンプ出力指令値とを比較する。現在のポンプ出力指令値が閾値Ｃを超えたときは、原燃料ガスの供給が停止したと判断することができる。
【００６７】
図５は、ポンプ出力指令値の経時変化を示す模式図である。横軸は時間ｔを示し、縦軸はポンプ出力指令値Ｘを示す。
【００６８】
時刻ｔ１までの期間Ｔは、正常に原燃料ガスが供給されており、ポンプ１１は、ほぼ一定の出力指令値で動作している。時刻ｔ１で何らかの理由により原燃料ガスの供給が停止したために、ポンプ出力指令値Ｘが急激に上昇し、時刻ｔ２において閾値Ｃを超えたために、制御装置１０は、原燃料ガスの供給が停止したと判断する。
【００６９】
なお、燃料電池システム１００への空気の流入を防ぐために、ポンプ出力指令値Ｘが閾値Ｃを超えた時刻ｔ２においてポンプ１１の動作を停止させる（Ｘ＝０）ことが好ましい。
【００７０】
このように、本発明では、原燃料ガスの供給が停止したかどうかを、ポンプの出力指令値に基づいて判断することができるので、検出手段を増設する必要が無い。
【００７１】
・差分値の閾値処理
上記では、現在のポンプ出力指令値を直接閾値と比較して供給停止を判断しているが、ポンプ１１の経時劣化により、ポンプ出力指令値が経時的に変化すると、同じ目的流量であってもポンプ出力指令値は異なることになる。上記（１）のポンプ出力値と同様に、誤判断を防止するためには、現在から遡った所定の期間におけるポンプ出力指令値の平均値と現在のポンプ出力指令値との差分値を算出し、算出した差分値の閾値処理を行う。現在から遡った所定期間の平均値には、ポンプ出力指令値の経時変化が反映されているので、差分値を用いることで誤判断を防止することができる。
【００７２】
現在から過去に遡る所定の期間はたとえば、２４時間であり、現在から過去２４時間分のポンプ出力指令値から平均値を算出し、現在のポンプ出力指令値との差分値を算出する。なお、この場合においても、所定の期間において一定時間毎、たとえば１時間ごとにポンプ出力指令値を取得して平均値を算出し、現在のポンプ出力指令値との差分値を算出することができる。
【００７３】
制御装置１０は、ポンプ１１の出力指令値を連続的に取得するとともに、所定期間のポンプ出力指令値の平均値も連続的に算出し、現在のポンプ出力指令値と平均値との差分値を連続的に算出する。予め定める閾値Ｄと現在の差分値とを比較し、その比較結果に応じて供給源からの原燃料ガスの供給が停止したかどうかを判断する。
【００７４】
閾値Ｄは、予め設定された１つの値を用いてもよく、状況の変化に応じて複数の値から選択してもよく、後述するように状況の変化に応じて算出してもよい。
【００７５】
いずれの場合であっても、１つの閾値Ｄを決定し、決定した閾値Ｄと現在の差分値とを比較する。現在の差分値が閾値Ｄを超えたときは、原燃料ガスの供給が停止したと判断することができる。
【００７６】
図６は、ポンプ出力指令値の経時変化を示す模式図である。横軸は時間ｔを示し、縦軸はポンプ出力指令値Ｘを示す。
【００７７】
時刻ｔ１までの期間Ｔは、正常に原燃料ガスが供給されており、ポンプ１１は、ほぼ一定の出力指令値で動作している。時刻ｔ１で何らかの理由により原燃料ガスの供給が停止したために、ポンプ出力指令値Ｘが急激に上昇する。制御装置１０は、連続的に所定期間のポンプ出力指令値の平均値Ｘａｖｅを算出し、現在のポンプ出力指令値Ｘ１とＸａｖｅとの差分値であるΔＸ（＝Ｘ１−Ｘａｖｅ）を算出する。時刻ｔ２において差分値ΔＸが閾値Ｄを超えたために、制御装置１０は、原燃料ガスの供給が停止したと判断する。
【００７８】
なお、燃料電池システム１００への空気の流入を防ぐために、差分値ΔＸが閾値Ｄを超えた時刻ｔ２においてポンプ１１の動作を停止させる（Ｘ＝０）ことが好ましい。
【００７９】
このように、本発明では、原燃料ガスの供給が停止したかどうかを、ポンプの出力指令値に基づいて判断することができるので、検出手段を増設する必要が無い。
【００８０】
制御装置１０によるポンプ１１の動作制御を、パルス幅変調方式で行う場合、出力指令値Ｘとしてデューティー比を用いる。デューティー比は、パルス幅／周期×１００（％）で表わされ、ポンプ１１の動作制御の場合、制御電圧のパルス幅が長ければ長いほど、すなわちデューティー比が大きければ大きいほどポンプ１１の出力が大きいことになる。
【００８１】
原燃料ガスの供給が停止している間は、ポンプ１１の出力は上昇し続けることになるので、この間デューティー比も上昇し続けることになる。したがって、デューティー比を閾値処理することによって供給停止を判断することができる。
【００８２】
（３）閾値の変更
・ポンプ運転時間
ポンプ１１の送気特性は、運転時間が長くなるほど劣化するので、同じ流量で原燃料ガスを送り出すときであっても、運転時間が長い場合は、運転時間が短い場合に比べて大きなポンプ出力が必要となる。上記のように平均値との差分値によってポンプ出力の経時変化を反映させることができるが、平均値の算出および差分値の算出によって制御装置の演算負荷が増大する。
【００８３】
閾値をポンプ１１の運転時間に応じて変更すれば、閾値処理にポンプ出力の経時変化を反映させることができる。運転時間が長くなるとより大きなポンプ出力が必要となることから、運転時間が長くなるほど閾値が大きくなるように変更すればよい。
【００８４】
ポンプ出力値の閾値処理に用いる閾値Ａの場合、たとえば
変更後の閾値Ａ１（Ｗ）＝ポンプの運転時間（年）×０．１＋Ａ０
で算出される。ここでＡ０は、閾値の初期値であり、ポンプの運転開始時における閾値である。上記の式では、ポンプの運転時間の単位は、年であるから１年単位で閾値を変更すればよい。
【００８５】
ポンプ出力指令値の閾値処理は、ポンプ出力の閾値処理と同様であるので、ポンプ出力指令値の閾値処理に用いる閾値Ｃの場合、たとえば
変更後の閾値Ｃ１（Ｗ）＝ポンプの運転時間（年）×０．１＋Ｃ０
で算出される。ここでＣ０は、閾値の初期値であり、ポンプの運転開始時における閾値である。上記の式から１年単位で閾値を変更すればよい。なお、初期の閾値Ａ０およびＣ０は、たとえば３Ｗに設定される。
【００８６】
また、出力指令値がデューティー比である場合は、たとえば
変更後の閾値Ｃ１（％）＝ポンプの運転時間（年）×１＋Ｃ０
で算出される。なお、初期の閾値Ｃ０は、たとえば３０％に設定される。
【００８７】
・ポンプ周囲温度
原燃料ガスの送気には、ダイヤフラムポンプが用いられる場合が多い。ダイヤフラムが樹脂材料からなる場合は、ポンプ１１の周囲温度によってダイヤフラムの変形量が変化する。すなわち、同じポンプ出力であっても、実際のガス流量はポンプ１１の周囲温度によって変化する。
【００８８】
周囲温度が低いほど樹脂が硬化してダイヤフラムの変形量が小さくなり流量が小さくなることから、周囲温度が低いほど閾値が大きくなるように変更すればよい。
【００８９】
ポンプ出力値の閾値処理に用いる閾値Ａの場合、たとえば
変更後の閾値Ａ１（Ｗ）＝−ポンプの周囲温度（℃）×０．０１＋０．２０＋Ａ０
で算出される。ここでＡ０は、閾値の基準値であり、ポンプの周囲温度が２０℃となるときの閾値である。閾値は、周囲温度を検出するごとに変更すればよく、たとえば、数分〜数時間ごとに周囲温度を検出し、検出した温度に基づいて変更後の閾値を算出すればよい。
【００９０】
ポンプ出力指令値の閾値処理は、ポンプ出力の閾値処理と同様であるので、ポンプ出力指令値の閾値処理に用いる閾値Ｃの場合、たとえば
変更後の閾値Ｃ１（Ｗ）＝−ポンプの周囲温度（℃）×０．０１＋０．２０＋Ｃ０
で算出される。ここでＣ０は、閾値の基準値であり、ポンプの周囲温度が２０℃となるときの閾値である。閾値は、たとえば、数分〜数時間ごとに検出した温度に基づいて変更後の閾値を算出すればよい。なお、基準の閾値Ａ０およびＣ０は、たとえば３Ｗに設定される。
【００９１】
また、出力指令値がデューティー比である場合は、たとえば
変更後の閾値Ｃ１（％）＝−ポンプの周囲温度（℃）×０．１＋２＋Ｃ０
で算出される。なお、基準の閾値Ｃ０は、たとえば３０％に設定される。
【００９２】
・ポンプ運転時間
上記のようにポンプ１１の送気特性は、運転時間が長くなるほど劣化する。ポンプの運転時間は、ポンプが送り出した流量の積算値である積算流量によっても表わすことができる。運転時間が長くなるほど積算流量は多くなるので、閾値をポンプ１１の積算流量に応じて変更すれば、閾値処理にポンプ出力の経時変化を反映させることができる。積算流量が多くなるとより大きなポンプ出力が必要となることから、積算流量が多くなるほど閾値が大きくなるように変更すればよい。
【００９３】
ポンプ出力値の閾値処理に用いる閾値Ａの場合、たとえば
変更後の閾値Ａ１（Ｗ）＝ポンプの積算流量（ｍ３）×０．０００１＋Ａ０
で算出される。ここでＡ０は、閾値の初期値であり、ポンプの積算流量が０ｍ３における閾値である。
【００９４】
ポンプ出力指令値の閾値処理は、ポンプ出力の閾値処理と同様であるので、ポンプ出力指令値の閾値処理に用いる閾値Ｃの場合、たとえば
変更後の閾値Ｃ１（Ｗ）＝ポンプの積算流量（ｍ３）×０．０００１＋Ｃ０
で算出される。ここでＣ０は、閾値の初期値であり、ポンプの積算流量が０ｍ３における閾値である。なお、初期の閾値Ａ０およびＣ０は、たとえば３Ｗに設定される。
【００９５】
また、出力指令値がデューティー比である場合は、たとえば
変更後の閾値Ｃ１（％）＝ポンプの積算流量（ｍ３）×０．００１＋Ｃ０
で算出される。なお、初期の閾値Ｃ０は、たとえば３０％に設定される。
【符号の説明】
【００９６】
１      固体酸化物形燃料電池
３      収納容器
５      改質器
７      保安メータ
９      燃料ガス供給ライン
９ａ    燃料ガス供給管
９ｂ    原燃料ガス供給管
１０    制御装置
１１    ポンプ
２０    燃料電池セル
３０    ガスレンジ
４０    給湯器
１００  燃料電池システム
【図１】
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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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【図２】
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