(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と酸化剤ガスとにより発電し、電力負荷装置に接続された系統電源に電源ラインを介して接続された燃料電池と、
改質用原料と改質水とから前記燃料を生成する改質部と、
を備えた燃料電池システムであって、
前記改質用原料を前記改質部に供給する原料供給管と、
前記原料供給管に設けられ前記改質用原料を前記改質部に送り出すガス供給装置と、
前記原料供給管に設けられ前記改質用原料の流量を計測するガス流量計と、
前記ガス流量計の出力信号に基づいて前記燃料電池システムを制御する制御装置とを、備え、
前記制御装置は、
前記ガス流量計によって実際に計測されたガス流量計測値と、前記燃料電池の目標発電出力値に対応する前記改質用原料の目標流量である目標ガス流量値とから、前記ガス流量計測値が異常であるか否かを判定する第一ガス流量値異常判定部と、
前記第一ガス流量値異常判定部によって前記ガス流量計測値が異常であると判定された場合に、前記電力負荷装置の総電力消費量から算出される前記燃料電池の目標発電出力値を、前記目標発電出力値に対応する前記改質用原料の目標流量が脈動や振動を増加させる共振点からずれるように、変更させる目標発電出力値変更部と、
前記目標発電出力値変更部によって前記燃料電池の目標発電出力値が変更された後に、前記ガス流量計によって実際に計測されたガス流量計測値と、前記燃料電池の変更後の目標発電出力値に対応する前記改質用原料の目標流量である変更後目標ガス流量値とから、前記ガス流量計測値が異常であるか否かを判定する第二ガス流量値異常判定部と、を備えている燃料電池システム。
【請求項２】
前記ガス供給装置は、
シリンダと、
前記シリンダ内を区画することで、改質用原料を一時的に貯留する貯留室を形成するとともに、スライド可能かつ液密である可動隔壁と、を有しており、
前記ガス供給装置は、前記可動隔壁が反復スライドする駆動周波数が一定であり、かつ、前記可動隔壁の振幅量に応じて前記改質用原料の供給量を調整可能である請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記目標発電出力値変更部は、
前記目標発電出力値が判定値よりも小さい場合には、前記目標発電出力値を所定量増加させた増加後目標発電出力値に変更し、
前記目標発電出力値が判定値よりも大きい場合には、前記目標発電出力値を所定量減少させた減少後目標発電出力値に変更する請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記目標発電出力値変更部は、
前記目標発電出力値が判定値よりも小さい場合には、前記目標発電出力値に対して所定比率増加させた増加後目標発電出力値に変更し、
前記目標発電出力値が判定値よりも大きい場合には、前記目標発電出力値に対して所定比率減少させた減少後目標発電出力値に変更する請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記第二ガス流量値異常判定部によって前記ガス流量計測値が異常であると判定された場合に、前記電力負荷装置の総電力消費量から算出される前記燃料電池の目標発電出力値を再変更する第二目標発電出力値変更部と、
前記第二目標発電出力値変更部によって前記燃料電池の目標発電出力値が再変更された後に、前記ガス流量計によって実際に計測されたガス流量計測値と、前記燃料電池の再変更後の目標発電出力値に対応する前記改質用原料の目標流量である再変更後目標ガス流量値とから、前記ガス流量計測値が異常であるか否かを判定する第三ガス流量値異常判定部と、
を備えている請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
燃料と酸化剤ガスとにより発電し、電力負荷装置に接続された系統電源に電源ラインを介して接続された燃料電池と、
改質用原料と改質水とから前記燃料を生成する改質部と、
を備えた燃料電池システムであって、
前記改質用原料を前記改質部に供給する原料供給管と、
前記原料供給管に設けられ前記改質用原料を前記改質部に送り出すガス供給装置と、
前記原料供給管に設けられ前記改質用原料の流量を計測するガス流量計と、
前記ガス流量計の出力信号に基づいて前記燃料電池システムを制御する制御装置とを、備え、
前記制御装置は、
前記ガス流量計によって実際に計測されたガス流量計測値と、前記燃料電池の目標発電出力値に対応する前記改質用原料の目標流量である目標ガス流量値とから、前記ガス流量計測値が異常であるか否かを判定する第一ガス流量値異常判定部と、
前記目標ガス流量値と前記ガス流量計測値との変更前差分値を記憶する差分値記憶部と、
前記第一ガス流量値異常判定部によって前記ガス流量計測値が異常であると判定された場合に、前記電力負荷装置の総電力消費量から算出される前記燃料電池の目標発電出力値を、前記目標発電出力値に対応する前記改質用原料の目標流量が脈動や振動を増加させる共振点からずれるように、変更させる目標発電出力値変更部と、
前記目標発電出力値変更部によって前記燃料電池の目標発電出力値が変更された後に、前記ガス流量計によって実際に計測されたガス流量計測値と、前記燃料電池の変更後の目標発電出力値に対応する前記改質用原料の目標流量である変更後目標ガス流量値との変更後の差分である変更後差分値を演算し、前記変更後差分値と前記差分値記憶部に記憶された前記変更前差分値とを比較して、前記ガス流量計が異常であるか否かを判定するガス流量計異常判定部を備えてい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、燃料の流量を計測する流量計の故障を正しく判定する判定機能を備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムにおいて、発電量は、空気や水蒸気に対する燃料ガスの供給量によって決定されるため、燃料ガスの流量を計測する流量計は、重要な役割を担っている。
【０００３】
特許文献１には、同一のガス配管より分岐して他のガス機器（燃料電池、ガスヒートポンプ等）と同時使用する際の流量計が記載されている。この場合、流量計は、他の機器動作によるガス圧の脈動が原因でガス漏れを誤検知してしまうことがある。そのため、システムでの流量計の上流と下流とを電磁弁閉弁によりガス圧力脈動による影響を遮断し、正しくガス漏れを検出することが記載されている。
【０００４】
特許文献２には、燃料電池システムに改質水を供給する水ポンプの回転数が異常であるとき、回転数の増加と減少とを交互に繰り返す制御を行なうことで、ポンプの共振に起因する回転数の異常を抑制または回避し、システムを運転継続させる。そして、回転数の増加と減少とを交互に繰り返す制御を行なっても回転数の異常が是正されない場合は、ポンプの故障と判断し、システム停止することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１８５１０９号公報
【特許文献２】特開２０１３−１９１３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１に記載されている燃料電池システム用ガス漏れ検知システムは、ガス流量計測時において、ガス脈動によるガス漏れの誤検知を防ぐものであるが、ガス漏れを正しく検出することに特化しているものにすぎない。
特許文献２は、ポンプの共振に起因するポンプの回転数異常に対応するものが記載されているに過ぎず、様々な原因で引き起こされる圧力脈動に必ずしも対処するものではない。
【０００７】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、ガス流量計の故障を正しく判定することができ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】
【０００８】
上述した課題を解決するために請求項１に係る燃料電池システムは、燃料と酸化剤ガスとにより発電し、電力負荷装置に接続された系統電源に電源ラインを介して接続された燃料電池と、改質用原料と改質水とから前記燃料を生成する改質部と、を備えている。
そして、前記改質用原料を前記改質部に供給する原料供給管と、前記原料供給管に設けられ前記改質用原料を前記改質部に送り出すガス供給装置と、前記原料供給管に設けられ前記改質用原料の流量を計測するガス流量計と、前記ガス流量計の出力信号に基づいて前記燃料電池システムを制御する制御装置とを、備えている。
前記制御装置は、前記ガス流量計によって実際に計測されたガス流量計測値と、前記燃料電池の目標発電出力値に対応する前記改質用原料の目標流量である目標ガス流量値とから、前記ガス流量計測値が異常であるか否かを判定する第一ガス流量値異常判定部と、前記第一ガス流量値異常判定部によって前記ガス流量計測値が異常であると判定された場合に、前記電力負荷装置の総電力消費量から算出される前記燃料電池の目標発電出力値を、前記目標発電出力値に対応する前記改質用原料の流量が脈動や振動を増加させる共振点からずれるように、変更させる目標発電出力値変更部と、を備えている。
さらに、前記制御装置は、前記目標発電出力値変更部によって前記燃料電池の目標発電出力値が変更された後に、前記ガス流量計によって実際に計測されたガス流量計測値と、前記燃料電池の変更後の目標発電出力値に対応する前記改質用原料の目標流量である変更後目標ガス流量値とから、前記ガス流量計測値が異常であるか否かを判定する第二ガス流量値異常判定部と、を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
これによると、制御装置は、第一ガス流量値異常判定部において、ガス流量計によって実際に計測されたガス流量計測値と、燃料電池の目標発電出力値に対応する改質用原料の目標流量である目標ガス流量値とから、ガス流量計測値が異常であるか否かを判定する。そして、ガス流量計測値が異常と判断した場合、目標発電出力値変更部によって、目標発電出力値を変更させることで、改質用原料のガス流量を変更させる。これによって、ガス流量計が計測する異常な流量値の原因のうち、ガス流量計の故障以外の原因となる不均一な流れ（例えば、流体の疎密の繰り返しによる縦波）、ポンプの脈動、および配管の振動等を生じる改質用原料のガス流量を変更し、脈動や振動を増加させる共振点をずらすので、異常の原因となる事象が緩和され或いは解消される。
【００１０】
そのため、目標発電出力値を変更させた後に、第二ガス流量値異常判定部において、ガス流量計によって実際に計測されたガス流量計測値と、燃料電池の変更後の目標発電出力値に対応する改質用原料の目標流量である変更後目標ガス流量値とから、ガス流量計測値が異常であるか否かを判定する。ガス流量計測値が異常である場合、ガス流量計によって計測されるガス流量計測値の異常が緩和或いは解消されていないので、ガス流量計自体の故障であると判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による第一実施形態における燃料電池システム全体を示す概要図である。
【図２】第一実施形態における制御装置の概要を示すブロック図である。
【図３】ガスポンプを断面で表す概要図である。
【図４】第一実施形態におけるガス流量計の故障を判定する手順を示すフローチャートである。
【図５】第二実施形態におけるガス流量計の故障を判定する手順を示すフローチャートである。
【図６】第三実施形態における制御装置の概要を示すブロック図である。
【図７】第三実施形態におけるガス流量計の故障を判定する手順を示すフローチャートである。
【図８】第四実施形態における燃料電池システム全体を示す概要図である。
【図９】第五実施形態における制御装置の概要を示すブロック図である。
【図１０】第五実施形態におけるガス流量計の故障を判定する手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第一実施形態）
以下、本発明による燃料電池システムの第一実施形態について説明する。図１に示すように、燃料電池システム１は、発電ユニット１０および貯湯槽２１を備えている。発電ユニット１０は、筐体１０ａ、燃料電池モジュール１１、熱交換器１２、インバータ装置１３、水タンク１４、および制御装置１５を備えている。
【００１３】
燃料電池モジュール１１は、後述するように燃料電池３４を少なくとも含んで構成されるものである。燃料電池モジュール１１は、改質用原料、改質水およびカソードエアが供給されている。具体的には、燃料電池モジュール１１は、一端が供給源Ｇｓに接続されて改質用原料が供給される原料供給管（供給管）１１ａの他端が接続されている。さらに、燃料電池モジュール１１は、一端が水タンク１４に接続されて改質水が供給される水供給管１１ｂの他端が接続されている。水供給管１１ｂは、改質水ポンプ１１ｂ１が設けられ、改質水ポンプ１１ｂ１の下流側に水センサ１１ｂ２が設けられている。水センサ１１ｂ２は、例えば、静電容量の変化を水の有無によって検知するものであり、センシング領域に水が存在すると水有りと検知する。さらに、燃料電池モジュール１１は、一端がカソードエアブロワ１１ｃ１に接続されてカソードエアが供給されるカソードエア供給管１１ｃの他端が接続されている。
【００１４】
原料供給管１１ａに関して詳述する。原料供給管１１ａには、上流から順番に遮断弁１１ａ１、ガス流量計１１ａ３、脱流器１１ａ２、ガスポンプ（ガス供給装置）１１ａ４、および逆止弁１１ａ５が設けられている。遮断弁１１ａ１、ガス流量計１１ａ３、脱流器１１ａ２、ガスポンプ１１ａ４、および逆止弁１１ａ５は、筐体１０ａ内に収納されている。
【００１５】
遮断弁１１ａ１は原料供給管１１ａを制御装置１５の指令によって開閉自在に遮断する弁（２連弁）である。ガス流量計１１ａ３は、燃料電池３４に供給されている燃料（改質用原料）の流量すなわち単位時間あたりの流量を計測するものであり、その計測結果を制御装置１５に送信している。ガス流量計１１ａ３は、例えば、カルマン渦式流量計、熱式流量計等を使用することができる。
【００１６】
ガスポンプ１１ａ４（ガス供給装置）は、燃料電池３４に燃料（改質用原料）を供給する原料供給装置であり、制御装置１５からの制御指令値にしたがって供給源Ｇｓからの燃料供給量（供給流量（単位時間あたりの流量））を調整するものである。このガスポンプ１１ａ４は、改質用原料を吸入し改質部３３に圧送する圧送装置である。ガスポンプ１１ａ４として、例えば、特開２００５−２７６６９７号公報に記載された燃料電池システム用ガスポンプを挙げることができる。このガスポンプ１１ａ４は、図３に示すように、シリンダ１１ａ４ａと、シリンダ１１ａ４ａ内を区画することで、貯留室１１ａ４ｂを形成する可動隔壁１１ａ４ｃ（ダイヤフラム）とを備えている。可動隔壁１１ａ４ｃは、シリンダ１１ａ４ａ内に設けられた中央軸受１１ａ４ｄに配置され駆動ロッド１１ａ４ｅによりシリンダ１１ａ４ａ内を液密的にスライド可能である。駆動ロッド１１ａ４ｅには、永久磁石１１ａ４ｆが組付けられ、シリンダ１１ａ４ａに固定された電磁石１１ａ４ｇの磁極の切換えによって、一定の駆動周波数で周期的に往復動する。ガスポンプ１１ａ４は、可動隔壁１１ａ４ｃが往復動することで、貯留室１１ａ４ｂの容積が変化し、貯留室１１ａ４ｂに改質用原料を導入・導出する開閉弁１１ａ４ｈを開閉するとともに、吸入口１１ａ４ｉの改質用原料の吸入および吐出口１１ａ４ｊからの吐出をおこなう。このガスポンプ１１ａ４は、駆動ロッド１１ａ４ｅのストローク量を変えることで、可動隔壁１１ａ４ｃの振幅が変化し、ガスポンプ１１ａ４が送り出す改質用原料の量を変えることができる。
他に使用されるポンプとして、例えば、プランジャポンプを挙げることができる。プランジャポンプは、一定空間容積にある液を往復運動にて容積変化させ液体にエネルギーを与えるポンプである。プランジャの往復動により液体の吸込・吐出し作用を行う。プランジャは、電源周波数（６０Ｈｚ、５０Ｈｚ）に基づいて回転するクランク機構によって往復動し、プランジャの往復動の駆動周波数は、一般に一定である。
逆止弁１１ａ５は、ガスポンプ１１ａ４から改質部３３への改質用原料の流れは許容するが、その反対向きの流れは規制する。逆止弁としては、例えば、スイング式逆止弁、ボール式リフト逆止弁、ばね式リフト逆止弁等を使用する。
【００１７】
熱交換器１２は、燃料電池モジュール１１から排気される燃焼排ガスが供給されるとともに貯湯槽２１からの貯湯水が供給され、燃焼排ガスと貯湯水とが熱交換する熱交換器１２である。具体的には、貯湯槽２１は、貯湯水を貯湯するものであり、貯湯水が循環する（図にて矢印の方向に循環する）貯湯水循環ライン２２が接続されている。貯湯水循環ライン２２上には、貯湯槽２１の下端から上端に向かって順番に貯湯水循環ポンプ２２ａ、電気ヒータ２２ｂおよび熱交換器１２が配設されている。
電気ヒータ２２ｂは、電気抵抗が可変であり、燃料電池３４の実際の発電出力と、ユーザー消費電力との差に応じて、電気ヒータ２２ｂの電気抵抗が制御される。また、電気ヒータ２２ｂは、貯湯水循環ライン２２を加熱して凍結を防止するとともに、自立発電時の余剰電力を消費するためのヒータであり、交流電源の負荷装置である。熱交換器１２は、燃料電池モジュール１１からの排気管１１ｄが接続（貫設）されている。熱交換器１２は、水タンク１４に接続されている凝縮水供給管１２ａが接続されている。
【００１８】
熱交換器１２において、燃料電池モジュール１１からの燃焼排ガスは、排気管１１ｄを通って熱交換器１２内に導入され、貯湯水との間で熱交換が行われ凝縮されるとともに冷却される。凝縮後の燃焼排ガスは排気管１１ｄを通って外部に排出される。また、凝縮された凝縮水は、凝縮水供給管１２ａを通って水タンク１４に供給される。なお、水タンク１４は、凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化するようになっている。
【００１９】
さらに、燃料電池システム１は、インバータ装置１３を備えている。インバータ装置１３は、燃料電池３４から電力供給ライン４４によって出力される直流電圧を入力し所定の交流電圧に変換して、交流の系統電源１６ａおよび外部電力負荷１６ｃ（例えば電化製品）に接続されている電源ライン１６ｂに出力する。また、インバータ装置１３は、系統電源１６ａからの交流電圧を電源ライン１６ｂを介して入力し所定の直流電圧に変換して補機（各ポンプ、ブロワなど）や制御装置１５に出力する。
【００２０】
なお、制御装置１５は、補機を駆動して燃料電池システム１の運転を制御する。電源ライン１６ｂ上には、インバータ装置１３から出力される電力（インバータ出力電力）を検出する電力検出装置４５が設けられている。電力検出装置４５としては、例えば、デジタルサンプリング方式の電力計を使用することができ、インバータ出力電力である三相電力は、例えば３台の電力計を用いて測定することができる。電力計は、入力電流・電圧の波形を入力回路内でデジタル値に変換し、ＣＰＵなどの演算回路により、演算することで電力を求める。電力検出装置４５は、検出結果を制御装置１５に送信するようになっている。
【００２１】
燃料電池モジュール１１は、ケーシング３１、蒸発部３２、改質部３３および燃料電池３４を備えている。ケーシング３１は、断熱性材料で箱状に形成されている。
蒸発部３２は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱するものである。蒸発部３２は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料を混合して改質部３３に供給するものである。改質用原料としては天然ガス、ＬＰガスなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態においては天然ガスにて説明する。
【００２２】
蒸発部３２には、一端（下端）が水タンク１４に接続された水供給管１１ｂの他端が接続されている。また、蒸発部３２には、一端が供給源Ｇｓに接続された原料供給管１１ａが接続されている。供給源Ｇｓは、例えば都市ガスのガス供給管、ＬＰガスのガスボンベである。
【００２３】
改質部３３は、上述した燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部３２から供給された混合ガス（改質用原料、水蒸気）から改質ガスを生成して導出するものである。改質部３３内には、触媒（例えば、ＲｕまたはＮｉ系の触媒）が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素などを含んだガスが生成されている（いわゆる水蒸気改質反応）。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス（メタンガス）、改質に使用されなかった改質水（水蒸気）を含んでいる。このように、改質部３３は改質用原料（原燃料）と改質水とから改質ガス（燃料）を生成して燃料電池３４に供給する。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応である。
【００２４】
燃料電池３４は、燃料極、空気極（酸化剤極）、および両極の間に介装された電解質からなる複数のセル３４ａが積層されて構成されている。本実施形態の燃料電池は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池３４の燃料極には、燃料として水素、一酸化炭素、メタンガスなどが供給される。水素を直接燃料として用いることが可能である。この場合、改質部３３は省略することができる。
【００２５】
セル３４ａの燃料極側には、燃料である改質ガスが流通する燃料流路３４ｂが形成されている。セル３４ａの空気極側には、酸化剤ガスである空気（カソードエア）が流通する空気流路３４ｃが形成されている。燃料電池３４は、燃料と酸化剤ガスとにより発電する。
【００２６】
燃料電池３４は、マニホールド３５上に設けられている。マニホールド３５には、改質部３３からの改質ガスが改質ガス供給管３８を介して供給される。燃料流路３４ｂは、その下端（一端）がマニホールド３５の燃料導出口に接続されており、その燃料導出口から導出される改質ガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。カソードエアブロワ１１ｃ１によって送出されたカソードエアはカソードエア供給管１１ｃを介して供給され、空気流路３４ｃの下端から導入され上端から導出されるようになっている。
【００２７】
燃焼ガスは、燃料電池３４で発電に使用されなかった改質ガス（アノードオフガス）が酸化剤ガス（カソードオフガス）によって燃焼されて生成されるガスである。アノードガスは、燃料流路３４ｂから導出され、カソードオフガスは、空気流路３４ｃから導出される。燃焼ガスは、燃料電池３４と蒸発部３２および改質部３３との間に設けられた燃焼部３６において生成される。
燃焼部３６は、燃料電池３４と蒸発部３２および改質部３３との間に設けられている。燃焼部３６は、燃焼ガスにより改質部３３を加熱する。燃焼部３６は、燃料電池３４からのアノードオフガス（燃料オフガス）と燃料電池３４からのカソードオフガス（酸化剤オフガス）とが燃焼されて改質部３３を加熱する。燃焼部３６では、アノードオフガスが燃焼されて火炎３７が発生している。燃焼部３６では、アノードオフガスが燃焼されてその燃焼排ガスが発生している。
【００２８】
さらに燃料電池システム１は、制御装置１５を備えている。制御装置１５には上述したガス流量計１１ａ３、遮断弁１１ａ１、各ポンプ１１ａ４，１１ｂ１，２２ａ，カソードエアブロワ１１ｃ１、電気ヒータ２２ｂ、タイマー２３が接続されている（図２参照）。制御装置１５は、マイクロコンピュータ（図示省略）を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（何れも図示省略）を備えている。
【００２９】
制御装置１５は、燃料電池システム１の運転に必要な各種プログラムを実施する。プログラムとして具体的には、図２に示すように、第一ガス流量値異常判定部１５ａ、目標発電出力値変更部１５ｂおよび第二ガス流量値異常判定部１５ｃを備えている。
【００３０】
第一ガス流量値異常判定部１５ａは、ガス流量値取得部１５ａ１と、目標流量取得部１５ａ２と、差分演算部１５ａ３と、差分所定閾値比較部１５ａ４と、継続時間取得部１５ａ５と、所定時間比較部１５ａ６と、を備えている。
ガス流量値取得部１５ａ１は、ガス流量計１１ａ３から実際に計測されたガス流量値を取得する。目標流量取得部１５ａ２は、目標発電出力値に基づいて予め設定された改質用原料の目標流量を取得する。
差分演算部１５ａ３は、ガス流量値取得部１５ａ１で取得された実際の改質用原料の流量と目標流量取得部１５ａ２で取得された目標流量との差分を演算する。差分所定閾値比較部１５ａ４は、差分演算部１５ａ３で演算された差分と所定閾値（ＡＮＬ/ｍｉｎ）との比較をする。
継続時間取得部１５ａ５は、差分が所定閾値（ＡＮＬ/ｍｉｎ）よりも大きい状態が維持される継続時間をタイマー２３より取得する。所定時間比較部１５ａ６は、継続時間取得部１５ａ５で取得された継続時間と予め設定された所定時間（Ｎｓｅｃ）と比較する。
【００３１】
目標発電出力値変更部１５ｂは、所定時間比較部１５ａ６で差分が所定閾値よりも大きい状態の継続時間が所定時間（Ｎｓｅｃ）を超えた場合に、燃料電池システムに設定された目標発電出力値を変更する。
例えば、ユーザーの使用電気機器（外部電力負荷１６ｃ）に基づいて予め設定されている目標発電出力値が５００Ｗ（判定値）未満の場合、システムの発電出力を２００Ｗ増加させる。目標発電出力値変更部１５ｂは、ガスポンプ１１ａ４、改質水ポンプ１１ｂ１、カソードエアブロワ１１ｃ１等の補機を変更後の目標発電出力値となるよう制御する。ガスポンプ１１ａ４の制御として、ガスポンプ１１ａ４で送り出す改質用原料の流量を、目標発電出力値が２００Ｗ増加するように制御する。改質水ポンプ１１ｂ１が供給する改質水の量、およびカソードエアブロワ１１ｃ１が供給するカソードエアの供給量も、目標発電出力値が２００Ｗ増加したことに応じて増加させる制御を行なう。
また、例えば、予め設定されている目標発電出力値が５００Ｗ（判定値）以上の場合、目標発電出力値を２００Ｗに減少させる。目標発電出力値変更部１５ｂは、ガスポンプ１１ａ４、改質水ポンプ１１ｂ１、カソードエアブロワ１１ｃ１等の補機を変更後の目標発電出力値となるよう制御する。ガスポンプ１１ａ４の制御として、ガスポンプ１１ａ４で送り出す改質用原料の流量を、目標発電出力値が２００Ｗとなるように制御する。改質水ポンプ１１ｂ１が供給する改質水の量、およびカソードエアブロワ１１ｃ１が供給するカソードエアの供給量も、目標発電出力値が２００Ｗに減少したことに応じて減少させる制御を行なう。
【００３２】
第二ガス流量値異常判定部１５ｃは、変更後ガス流量値取得部１５ｃ１と、変更後目標流量取得部１５ｃ２と、変更後差分演算部１５ｃ３と、変更後差分所定閾値比較部１５ｃ４と、変更後継続時間取得部１５ｃ５と、変更後所定時間比較部１５ｃ６と、を備えている。
変更後ガス流量値取得部１５ｃ１は、目標発電出力値変更部１５ｂで目標発電出力値が変更された後にガス流量計１１ａ３で実際に計測されたガス流量値を取得する。変更後目標流量取得部１５ｃ２は、目標発電出力値の変更に連動して変更された改質用原料の変更後目標流量を取得する。
変更後差分演算部１５ｃ３は、変更後ガス流量値取得部１５ｃ１で取得された実際の改質用原料の流量と変更後目標流量取得部１５ｃ２で取得された変更後目標流量との差分を演算する。変更後差分所定閾値比較部１５ｃ４は、変更後差分演算部１５ｃ３で演算された変更後差分と所定閾値（ＡＮＬ/ｍｉｎ）との比較をする。
変更後継続時間取得部１５ｃ５は、変更後差分が所定閾値よりも大きい状態が維持される継続時間をタイマーより取得する。変更後所定時間比較部１５ｃ６は、変更後継続時間取得部１５ｃ５で取得された継続時間と予め設定された所定時間（Ｎｓｅｃ）と比較する。
【００３３】
さらに、制御装置１５は、流量計異常決定部１５ｄ、脈動等異常決定部１５ｆ、システム停止司令部１５ｅ、および通常発電制御部１５ｇを備えている。
流量計異常決定部１５ｄは、第二ガス流量値異常判定部１５ｃにおいて、変更後所定時間比較部１５ｃ６が、変更後差分が所定閾値よりも大きい状態が維持される継続時間が所定時間（Ｎｓｅｃ）よりも長いと判定した場合に、ガス流量計１１ａ３自体の故障に起因するガス流量値の出力異常であると決定する。システム停止司令部１５ｅは、ガス流量計１１ａ３の故障であると決定された場合に、燃料電池システム１の稼動を停止させる。
【００３４】
脈動等異常決定部１５ｆは、第二ガス流量値異常判定部１５ｃにおいて、変更後所定時間比較部１５ｃ６が、変更後差分が所定閾値よりも大きい状態が維持される継続時間が所定時間（Ｎｓｅｃ）よりも短いと判定した場合または変更後差分所定閾値比較部１５ｃ４において、変更後差分が所定閾値（ＡＮＬ/ｍｉｎ）未満である場合には、脈動等の異常であると決定する。そして、通常発電制御部１５ｇは、燃料電池システム１に目標発電出力値に追従させた制御を実施する。
【００３５】
次に、上述した第一実施形態の燃料電池システム１におけるガス流量計１１ａ３の故障検知について、図４のフローチャートに基づいて説明する。制御装置１５は、燃料電池システム１の運転中において、上記フローチャートを実行する。
【００３６】
制御装置１５は、ガス流量計１１ａ３によって改質用原料の流量を計測し、予め設定された目標流量との差分値を求め、求められた差分値が所定閾値（ＡＮＬ/ｍｉｎ）以上であり、かつ、所定閾値以上の状態が所定時間（Ｎｓｅｃ）以上継続したか否かを、第一ガス流量値異常判定部１５ａにより、判定する（ステップ１０１、以下「ステップ」を「Ｓ」と略記する。）。
【００３７】
制御装置１５は、Ｓ１０１において、差分値が所定閾値（ＡＮＬ/ｍｉｎ）以上であり、かつ、所定閾値以上の状態が所定時間（Ｎｓｅｃ）以上継続したと、判定した場合には、プログラムをＳ１０２に移行する。制御装置１５は、目標発電出力値変更部１５ｂにおいて、制御装置１５に設定されている目標発電出力値が５００Ｗより大きいか否かを判定する。目標発電出力値が５００Ｗ未満であると判定された場合には、プログラムをＳ１０３へ移行する。制御装置１５は、差分値が所定閾値未満である場合、および差分値が所定閾値以上であるが、継続時間が所定時間未満である場合には、最初に戻ってＳ１０１を繰り返す。
【００３８】
制御装置１５は、Ｓ１０３において、目標発電出力値変更部１５ｂにより、電気ヒータ２２ｂをＯＮにし、電気ヒータ２２ｂの消費電力を２００Ｗに設定する。システム内の電気ヒータ２２ｂで２００Ｗ電力を消費することで、ユーザーの使用する外部電力負荷１６ｃに応じた発電出力を維持しながら、目標発電出力値をさらに２００Ｗ上げることができる。
そして、制御装置１５は、目標発電出力値変更部１５ｂにより、目標発電出力値を現在の目標発電出力値に２００Ｗ増加させた変更後の値に設定する（Ｓ１０４）。目標発電出力値変更部１５ｂは、ガスポンプ１１ａ４、改質水ポンプ１１ｂ１、カソードエアブロワ１１ｃ１等の補機の作動を変更後の目標発電出力値となるよう制御する。
【００３９】
次に、制御装置１５は、Ｓ１０４による変更後に、第二ガス流量値異常判定部１５ｃにより、ガス流量計１１ａ３に計測された改質用原料の流量と、予め設定された目標流量との変更後差分値を求め、求められた変更後差分値が所定閾値（ＡＮＬ/ｍｉｎ）以上であり、かつ、所定閾値以上の状態が所定時間（Ｎｓｅｃ）以上継続したか否かを判定する（Ｓ１０５）。
【００４０】
制御装置１５は、Ｓ１０５において、求められた変更後差分値が所定値未満である場合、または求められた変更後差分値が所定値以上であるが、所定値以上の状態の継続時間が所定時間未満である場合には、プログラムをＳ１０６へ移行する。
【００４１】
Ｓ１０６において、制御装置１５は、脈動等異常決定部１５ｆにおいて、脈動等に起因するガス流量計測値の異常であると決定する。そして、燃料電池システム１が正常に復帰したと判定し、通常発電制御部１５ｇによって、実際に燃料電池システム１が発電するシステム発電出力を、系統電力からの目標発電出力値に追従させ、ガス流量計１１ａ３の故障検知を行なう制御を終了する。
【００４２】
制御装置１５は、第二ガス流量値異常判定部１５ｃにより、Ｓ１０５において、変更後に求められた変更後差分値が所定閾値（ＡＮＬ/ｍｉｎ）以上であり、かつ所定閾値以上の状態の継続時間が所定時間（Ｎｓｅｃ）以上である場合には、プログラムをＳ１０７へ移行する。
【００４３】
Ｓ１０７において、制御装置１５は、流量計異常決定部１５ｄによりガス流量計１１ａ３の出力異常と決定する。そして、制御装置１５は、システム停止司令部１５ｅにより、燃料電池システム１の稼動を停止させ、ガス流量計１１ａ３の故障検知を行なう制御を終了する。
【００４４】
Ｓ１０２において、目標発電出力値が５００Ｗ以上である場合には、制御装置１５は、目標発電出力値変更部１５ｂにより、プログラムをＳ１０８へ移行する。
制御装置１５は、目標発電出力値変更部１５ｂにより、Ｓ１０８において、目標発電出力値の設定を２００Ｗに変更する。
【００４５】
制御装置１５は、第二ガス流量値異常判定部１５ｃにより、プログラムをＳ１０９へ移行し、変更後にガス流量計１１ａ３に計測される改質用原料の流量と、予め設定された目標流量との変更後差分値を求め、求められた差分が所定閾値（ＡＮＬ/ｍｉｎ）以上であり、かつ、所定閾値以上の状態が所定時間（Ｎｓｅｃ）以上継続したか否かを判定する。
【００４６】
制御装置１５は、第二ガス流量値異常判定部１５ｃにより、Ｓ１０９において、求められた変更後差分値が所定閾値未満である場合、または求められた変更後差分値が所定閾値以上であるが、所定閾値以上の状態の継続時間が所定時間未満である場合には、プログラムをＳ１１０へ移行する。
【００４７】
Ｓ１１０において、制御装置１５は、脈動等異常決定部１５ｆにより、ガス流量計のガス流量計測値の異常は、脈動等による異常と決定する。そして、燃料電池システム１が正常に復帰したと判定し、通常発電制御部１５ｇにより、システム発電出力を系統電力からの目標発電出力値に追従させ、ガス流量計１１ａ３の故障検知を行なう制御を終了する。
【００４８】
制御装置１５は、Ｓ１０９において、求められた変更後差分値が所定閾値（ＡＮＬ/ｍｉｎ）以上であり、かつ所定値以上の状態の継続時間が所定時間（Ｎｓｅｃ）以上である場合には、プログラムをＳ１１１へ移行する。
【００４９】
Ｓ１１１において、制御装置１５は、流量計異常決定部１５ｄにより、ガス流量計１１ａ３の出力異常と決定する。制御装置１５は、システム停止司令部１５ｅにより、燃料電池システム１の稼動を停止させ、ガス流量計１１ａ３の故障検知を行なう制御を終了する。
【００５０】
上記記載で明らかなように、第一実施形態の燃料電池システム１において、燃料と酸化剤ガスとにより発電し、外部電力負荷１６ｃ（電力負荷装置）に接続された系統電源１６ａに電源ライン１６ｂを介して接続された燃料電池３４と、改質用原料と改質水とから燃料を生成する改質部３３と、を備えた燃料電池システム１であって、改質用原料を改質部３３に供給する原料供給管１１ａと、原料供給管１１ａに設けられ改質用原料を改質部３３に送り出すガスポンプ１１ａ４（ガス供給装置）と、原料供給管１１ａに設けられ改質用原料の流量を計測するガス流量計１１ａ３と、ガス流量計１１ａ３の出力信号に基づいて燃料電池システム１を制御する制御装置１５とを、備え、制御装置１５は、ガス流量計１１ａ３によって実際に計測されたガス流量計測値と、燃料電池３４の目標発電出力値に対応する改質用原料の目標流量である目標ガス流量値とから、ガス流量計測値が異常であるか否かを判定する第一ガス流量値異常判定部１５ａと、第一ガス流量値異常判定部１５ａによってガス流量計測値が異常であると判定された場合に、外部電力負荷１６ｃの総電力消費量から算出される燃料電池３４の目標発電出力値を変更する目標発電出力値変更部１５ｂと、目標発電出力値変更部１５ｂによって燃料電池３４の目標発電出力値が変更された後に、ガス流量計１１ａ３によって実際に計測されたガス流量計測値と、燃料電池３４の変更後の目標発電出力値に対応する改質用原料の目標流量である変更後目標ガス流量値とから、ガス流量計測値が異常であるか否かを判定する第二ガス流量値異常判定部１５ｃと、を備えている。
【００５１】
これによると、制御装置１５は、第一ガス流量値異常判定部１５ａにおいて、ガス流量計１１ａ３によって実際に計測されたガス流量計測値と、燃料電池３４の目標発電出力値に対応する改質用原料の目標流量である目標ガス流量値とから、ガス流量計測値が異常であるか否かを判定する。そして、ガス流量計測値が異常と判断した場合、目標発電出力値変更部１５ｂによって、目標発電出力値を変更させることで、改質用原料のガス流量を変更させる。これによって、ガス流量計１１ａ３が計測する異常な流量値の原因のうち、ガス流量計１１ａ３の故障以外の原因となる不均一な流れ、ガスポンプ１１ａ４の脈動、および原料供給管１１ａの振動等を生じる改質用原料のガス流量を変更し、脈動や振動を増加させる共振点をずらすので、異常の原因となる事象が緩和され或いは解消される。（例えば、ガス流量が減少してガス流量計１１ａ３が計測する異常が緩和されたならば、ガスポンプ１１ａ４の脈動に基づく振幅が緩和されたと考えることができる。）
【００５２】
そのため、目標発電出力値を変更させた後に、第二ガス流量値異常判定部１５ｃにおいて、ガス流量計１１ａ３によって実際に計測されたガス流量計測値と、燃料電池システム１の変更後の目標発電出力値に対応する改質用原料の目標流量である変更後目標ガス流量値とから、ガス流量計測値が異常であるか否かを判定する。ガス流量計測値が異常である場合、ガス流量計１１ａ３によって計測されるガス流量計測値の異常が緩和或いは解消されていないので、ガス流量計１１ａ３自体の故障であると判定することができる。
【００５３】
また、ガスポンプ１１ａ４（ガス供給装置）は、図３に示すように、シリンダ１１ａ４ａと、シリンダ１１ａ４ａ内を区画することで、改質用原料を一時的に貯留する貯留室１１ａ４ｂを形成するとともに、スライド可能かつ液密である可動隔壁１１ａ４ｃ（ダイヤフラム）と、を有しており、ガスポンプ１１ａ４は、可動隔壁１１ａ４ｃが反復スライドする駆動周波数が一定であり、かつ、可動隔壁１１ａ４ｃの振幅量に応じて改質用原料の供給量を調整可能である。
これによると、可動隔壁１１ａ４ｃが改質用原料を供給する駆動周波数が一定であるが、目標発電出力値変更部１５ｂによって目標発電出力値が変更された際に、可動隔壁１１ａ４ｃの振幅量を変更することで、改質用原料の供給量を変更する。このように、駆動周波数を変更することができないガスポンプ１１ａ４供給装置を使用している場合にも、改質用原料の供給量を変更することで、ガス流量計１１ａ３が計測する計測値の異常が緩和或いは解消されるならば、ガス流量計１１ａ３の故障でなく、他の原因で異常な流量値が計測されていると判断することができる。このように、ガス流量計測値の異常を判定して、ガス流量計１１ａ３の故障を正しく判定することができる。
【００５４】
また、目標発電出力値変更部１５ｂは、目標発電出力値が５００Ｗ（判定値）よりも小さい場合には、目標発電出力値を所定量増加させた増加後目標発電出力値（＋２００Ｗ）に変更し、目標発電出力値が５００Ｗ（判定値）よりも大きい場合には、目標発電出力値を所定量減少させた減少後目標発電出力値（２００Ｗ）に変更する。
これによると、目標発電出力値が５００Ｗ（判定値）よりも小さい場合には、目標発電出力値を所定量増加(＋２００Ｗ)させることで、原料供給管１１ａを流れるガス流量を大きく変化させることができる。目標発電出力値が５００Ｗ（判定値）よりも大きい場合には、目標発電出力値を所定量減少させることで、原料供給管１１ａを流れるガス流量を大きく変化させることができる。ユーザーの使用する電気機器による外部電力負荷１６ｃや燃料電池システム１の発電可能な出力に支障を生じることなく、目標発電出力値を大きく変更してガス流量計１１ａ３の故障を判定することができる。
【００５５】
（第二実施形態）
次に、本発明による燃料電池システムの第二実施形態について、図５を用いて説明する。
第二実施形態の燃料電池システムは、目標発電出力値の減少および増加について、具体的な電力値でなく、比率を用いて制御する点において、第一実施形態と相違する。具体的には、増加させる場合には、例えば、システム発電出力を目標発電出力値の１．２倍とする（Ｓ２０４）。（電気ヒータ２２ｂの消費電力を目標発電出力値の０．２倍に設定する（Ｓ２０３））。減少させる場合には、例えば、システム発電出力を目標発電出力値の３分の２に減少させる（Ｓ２０８）。以上の点において第一実施形態と相違し、その他のフローチャート上のステップＳ２０１〜Ｓ２１１は、第一実施形態におけるフローチャート上のステップＳ１０１〜Ｓ１１１と同様である。燃料電池システムの構成も同様であるので、説明を省略する。
【００５６】
上記の記載で明らかなように、第二実施形態における燃料電池システムにおいて、目標発電出力値変更部１５ｂは、目標発電出力値が判定値よりも小さい場合には、目標発電出力値に対して所定比率増加（１．２倍）させた増加後目標発電出力値に変更し、目標発電出力値が判定値よりも大きい場合には、目標発電出力値に対して所定比率減少（−３分の１）させた減少後目標発電出力値に変更する。
これによると、目標発電出力値の増加或いは減少させる変更を、所定比率に基づいて行なうことができる。
【００５７】
（第三実施形態）
次に、本発明による燃料電池システムの第三実施形態について説明する。
第三実施形態の燃料電池システム１０１は、図６に示すように、制御装置１５において、第二ガス流量値異常判定部１５ｃの後に目標発電出力値を再変更する第二目標発電出力値変更部１５ｈと、再変更された後にガス流量計測値の異常を判定する第三ガス流量値異常判定部１５ｉを備える点が、第一実施形態の燃料電池システムと相違する。以下に相違点を具体的に説明する。
【００５８】
第二目標発電出力値変更部１５ｈは、変更後所定時間比較部１５ｃ６で変更後差分が所定閾値（ＡＮＬ/ｍｉｎ）よりも大きい状態が維持される継続時間が所定時間（Ｎｓｅｃ）より大きい場合に、燃料電池システム１０１に設定された目標発電出力値を再変更する。例えば、予め設定されている目標発電出力値が５００Ｗ未満の場合、目標発電出力値を３００Ｗ増加させる。例えば、予め設定されている目標発電出力値が５００Ｗ以上の場合、目標発電出力値を１００Ｗに減少させる。第二目標発電出力値変更部１５ｈは、ガスポンプ１１ａ４、改質水ポンプ１１ｂ１、カソードエアブロワ１１ｃ１等の補機を再変更後の目標発電出力値となるよう制御する。
【００５９】
第三ガス流量値異常判定部１５ｉは、再変更後ガス流量値取得部１５ｉ１と、再変更後目標流量取得部１５ｉ２と、再変更後差分演算部１５ｉ３と、再変更後差分所定閾値比較部１５ｉ４と、再変更後継続時間取得部１５ｉ５と、再変更後所定時間比較部１５ｉ６と、を備えている。
再変更後ガス流量値取得部１５ｉ１は、第二目標発電出力値変更部１５ｈで目標発電出力値が再変更された後にガス流量計１１ａ３から実際に計測されたガス流量値を取得する。再変更後目標流量取得部１５ｉ２は、目標発電出力値の変更に連動して再変更された改質用原料の再変更後目標流量を取得する。
再変更後差分演算部１５ｉ３は、再変更後ガス流量値取得部１５ｉ１で取得された実際の改質用原料の流量と再変更後目標流量取得部１５ｉ２で取得された再変更後目標流量との再変更後差分値を演算する。再変更後差分所定閾値比較部１５ｉ４は、再変更後差分演算部１５ｉ３で演算された再変更後差分値と所定閾値（ＡＮＬ/ｍｉｎ）との比較をする。
再変更後継続時間取得部１５ｉ５は、再変更後差分値が所定閾値よりも大きい状態が維持される継続時間をタイマー２３より取得する。再変更後所定時間比較部１５ｉ６は、再変更後継続時間取得部１５ｉ５で取得された継続時間と予め設定された所定時間（Ｎｓｅｃ）と比較する。その他の構成は、第一実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００６０】
次に、上述した第三実施形態の燃料電池システム１０１におけるガス流量計１１ａ３の故障検知手順について、図７のフローチャートに基づいて説明する。制御装置１５は、燃料電池システム１の運転中において、上記フローチャートを実行する。
【００６１】
第三実施形態のフローチャートは、第一実施形態のフローチャートにおけるＳ１０５およびＳ１０９から連続する手順を示している。Ｓ１０１よりＳ１０５およびＳ１０９までの手順は第一実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００６２】
制御装置１５は、第二ガス流量値異常判定部１５ｃにより、Ｓ１０５において、ガス流量計１１ａ３に変更後に計測された改質用原料の流量と、予め設定された目標流量との変更後差分値を求め、求められた変更後差分値が所定閾値（ＡＮＬ/ｍｉｎ）以上であり、かつ、所定値以上の状態が所定時間（Ｎｓｅｃ）以上継続したことを判定した場合、プログラムをＳ３０１に移行する。Ｓ３０１において、第二目標発電出力値変更部１５ｈは、電気ヒータ２２ｂの消費電力を３００Ｗに設定する。続いて、制御装置１５は、プログラムをＳ３０２に移行して、目標発電出力を目標発電出力値に３００Ｗ増加させる再変更後の目標発電出力値とする。第二目標発電出力値変更部１５ｈは、ガスポンプ１１ａ４、改質水ポンプ１１ｂ１、カソードエアブロワ１１ｃ１等の補機を再変更後の目標発電出力値となるよう制御する。
【００６３】
そして、制御装置１５は、プログラムをＳ３０３に移行し、第三ガス流量値異常判定部１５ｉにおいて、再変更後にガス流量計１１ａ３で計測された改質用原料の流量と、予め設定された目標流量との再変更後差分値を求め、求められた再変更後差分値が所定閾値（ＡＮＬ/ｍｉｎ）以上であり、かつ、所定値以上の状態が所定時間（Ｎｓｅｃ）以上継続したか否かを判定する。
【００６４】
制御装置１５は、Ｓ３０３において、求められた再変更後差分値が所定閾値未満である場合、または、求められた再変更後差分値が所定閾値以上であるが、所定閾値以上の状態の継続時間が所定時間未満である場合には、プログラムをＳ３０４へ移行する。
【００６５】
Ｓ３０４において、制御装置１５は、脈動等異常決定部１５ｆにおいて、脈動等に起因するガス流量計測値の異常であると決定する。そして、燃料電池システム１が正常に復帰したと判定し、通常発電制御部１５ｇによって、実際に燃料電池システム１が発電するシステム発電出力を、系統電力からの目標発電出力値に追従させ、ガス流量計１１ａ３の故障検知を行なう制御を終了する。
【００６６】
制御装置１５は、第三ガス流量値異常判定部１５ｉにより、Ｓ３０３において、再変更後に求められた再変更後差分値が所定閾値（ＡＮＬ/ｍｉｎ）以上であり、かつ所定閾値以上の状態の継続時間が所定時間（Ｎｓｅｃ）以上である場合には、プログラムをＳ３０５へ移行する。
【００６７】
Ｓ３０５において、制御装置１５は、流量計異常決定部１５ｄによりガス流量計１１ａ３の出力異常と決定する。そして、制御装置１５は、システム停止司令部１５ｅにより、燃料電池システム１の稼動を停止させ、ガス流量計１１ａ３の故障検知を行なう制御を終了する。
【００６８】
制御装置１５は、Ｓ１０９において、求められた変更後差分値が所定閾値（ＡＮＬ/ｍｉｎ）以上であり、かつ所定値以上の状態の継続時間が所定時間（Ｎｓｅｃ）以上である場合には、プログラムをＳ３０６へ移行する。
【００６９】
制御装置１５は、第二目標発電出力値変更部１５ｈにより、Ｓ３０６において、目標発電出力値を１００Ｗに再変更することで減少させる。第二目標発電出力値変更部１５ｈは、ガスポンプ１１ａ４、改質水ポンプ１１ｂ１、カソードエアブロワ１１ｃ１等の補機を再変更後の目標発電出力値となるよう制御する。
【００７０】
続いて制御装置１５は、プログラムをＳ３０７へ移行し、第三ガス流量値異常判定部１５ｉにより、再変更後にガス流量計１１ａ３に計測される改質用原料の流量と、予め設定された目標流量との再変更後差分値を求め、求められた再変更後差分値が所定閾値（ＡＮＬ/ｍｉｎ）以上であり、かつ、所定閾値以上の状態が所定時間（Ｎｓｅｃ）以上継続したか否かを判定する。
【００７１】
制御装置１５は、第三ガス流量値異常判定部１５ｉにより、Ｓ３０７において、求められた再変更後差分値が所定閾値未満である場合、または求められた再変更後差分値が所定閾値以上であるが、所定閾値以上の状態の継続時間が所定時間未満である場合には、プログラムをＳ３０８へ移行する。
【００７２】
Ｓ３０８において、制御装置１５は、脈動等異常決定部１５ｆにおいて、脈動等に起因するガス流量計測値の異常であると決定する。そして、燃料電池システム１が正常に復帰したと判定し、通常発電制御部１５ｇによって、実際に燃料電池システム１が発電するシステム発電出力を、系統電力からの目標発電出力値に追従させ、ガス流量計１１ａ３の故障検知を行なう制御を終了する。
【００７３】
制御装置１５は、第三ガス流量値異常判定部１５ｉにより、Ｓ３０７において、再変更後に求められた再変更後差分値が所定閾値（ＡＮＬ/ｍｉｎ）以上であり、かつ所定閾値以上の状態の継続時間が所定時間（Ｎｓｅｃ）以上である場合には、プログラムをＳ３０９へ移行する。
【００７４】
Ｓ３０９において、制御装置１５は、流量計異常決定部１５ｄによりガス流量計１１ａ３の出力異常と決定する。そして、制御装置１５は、システム停止司令部１５ｅにより、燃料電池システム１の稼動を停止させ、ガス流量計１１ａ３の故障検知を行なう制御を終了する。
【００７５】
上記記載で明らかなように、第三実施形態の燃料電池システム１０１において、制御装置１５は、第二ガス流量値異常判定部１５ｃによってガス流量計測値が異常であると判定された場合に、外部電力負荷１６ｃ（電力負荷装置）の総電力消費量から算出される燃料電池３４の目標発電出力値を再変更する第二目標発電出力値変更部１５ｈと、第二目標発電出力値変更部１５ｈによって燃料電池３４の目標発電出力値が再変更された後に、ガス流量計１１ａ３によって実際に計測されたガス流量計測値と、燃料電池３４の再変更後の目標発電出力値に対応する改質用原料の目標流量である再変更後目標ガス流量値とから、ガス流量計測値が異常であるか否かを判定する第三ガス流量値異常判定部１５ｉと、を備えている。
これによると、第二ガス流量値異常判定部１５ｃにおいて判定した後に、さらに第二目標発電出力値変更部１５ｈにおいて目標発電出力値を再変更させる。目標発電出力値を一度変更しただけでは、ガス流量計１１ａ３のガス流量計測値の異常を生じる条件が緩和或いは解消されず、ガス流量計１１ａ３の故障以外の異常を生じる条件が再度合致し、ガス流量計測値の異常が解消されない可能性がある。そのため、さらに目標発電出力値を再変更させ、その後、ガス流量計測値の異常の有無を第三ガス流量値異常判定部１５ｉで判定することで、ガス流量計１１ａ３の故障を確実に判定することができる。
【００７６】
（第四実施形態）
第四実施形態の燃料電池システム２０１は、図８に示すように、逆止弁１１ａ５を削除するとともに、遮断弁１１ａ１とガス流量計１１ａ３との間に圧力センサ１１ａ６を設け、ガス流量計１１ａ３とガスポンプ１１ａ４との間に圧力調整器（ゼロガバナ）１１ａ７を設け、脱流器１１ａ２がガスポンプ１１ａ４の下流側に設けられている点で、第一実施形態の燃料電池システムと相違する。圧力センサ１１ａ６は、燃料電池３４に供給される改質用原料の圧力を検出するものであり、その検出結果を制御装置１５に送信している。圧力調整装器１１ａ７は、入力した改質用原料を所定の圧力に調整する。
このように構成された第四実施形態の燃料電池システム２０１においても、第一実施形態による作用効果と同一の作用効果を得ることができる。
【００７７】
（第五実施形態）
第五実施形態の燃料電池システム３０１は、図９に示すように、制御装置１５において、第一ガス流量値異常判定部１５ａでガス流量計測値が異常であると判定されたガス流量計測値とガス流量計１１ａ３によって実際に計測された目標ガス流量値との変更前差分値を記憶する差分値記憶部１５ｊを備えている。
そして、第二ガス流量値異常判定部１５ｃの代わりに、目標発電出力値変更部１５ｂによって燃料電池の目標発電出力値が変更された後に、ガス流量計１１ａ３によって実際に計測されたガス流量計測値と、燃料電池３４の変更後の目標発電出力値に対応する改質用原料の目標流量である変更後目標ガス流量値と、の変更後の差分である変更後差分値を演算し、変更後差分値と差分値記憶部１５ｊに記憶された変更前差分値とを変更前差分値・変更後差分値比較部１５ｋ１において比較して、ガス流量計１１ａ３が異常であるか否かを判定するガス流量計異常判定部１５ｋと、を備えている。これらの点において第一実施形態と相違する。その他の構成について、第一実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００７８】
次に、上述した第五実施形態の燃料電池システム３０１におけるガス流量計１１ａ３の故障検知手順について、図１０のフローチャートに基づいて説明する。
Ｓ４０２において、変更前差分値ΔＦＲ１を差分値記憶部１５ｊで記憶する点。また、Ｓ４０６およびＳ４１０において、第二ガス流量値異常判定部１５ｃの代わりに、ガス流量計異常判定部１５ｋにおいて、目標発電出力値変更部１５ｂによって燃料電池の目標発電出力値が変更された後に、実際に計測されたガス流量計測値と変更後目標ガス流量値との変更後の差分である変更後差分値ΔＦＲ２を演算する。そして、変更後差分値ΔＦＲ２と差分値記憶部１５ｊに記憶された変更前差分値ΔＦＲ１とを変更前差分値・変更後差分値比較部１５ｋ１により比較する点。
これらの点において、第一実施形態と相違する。比較において、変更後差分値ΔＦＲ２と変更前差分値ΔＦＲ１と差の絶対値が、閾値ＦＲ＿Ｔｈよりも大きい場合には、改質用原料の流量の変更に影響されたとして脈動等による異常と判断する。ガス流量計１１ａ３の故障である場合には、変更後差分値ΔＦＲ２は変更前差分値ΔＦＲ１と同様の計測異常を生じると考えられるからである。また、Ｓ４０１〜Ｓ４１２の他のステップについては、第一実施形態におけるＳ１０１〜Ｓ１１１と同様である。
【００７９】
上記の説明で明らかなように、第五実施形態の燃料電池システム３０１は、燃料と酸化剤ガスとにより発電し、外部電力負荷１６ｃ（電力負荷装置）に接続された系統電源１６ａに電源ライン１６ｂを介して接続された燃料電池３４と、改質用原料と改質水とから前記燃料を生成する改質部３３と、を備えた燃料電池システム３０１であって、改質用原料を改質部３３に供給する原料供給管１１ａと、原料供給管１１ａに設けられ改質用原料を改質部３３に送り出すガスポンプ１１ａ４（ガス供給装置）と、原料供給管１１ａに設けられ改質用原料の流量を計測するガス流量計１１ａ３と、ガス流量計１１ａ３の出力信号に基づいて燃料電池システム３０１を制御する制御装置１５とを、備え、制御装置１５は、ガス流量計１１ａ３によって実際に計測されたガス流量計測値と、燃料電池３４の目標発電出力値に対応する改質用原料の目標流量である目標ガス流量値とから、ガス流量計測値が異常であるか否かを判定する第一ガス流量値異常判定部１５ａと、第一ガス流量値異常判定部１５ａでガス流量計測値が異常であると判定されたガス流量計測値と目標ガス流量値との変更前差分値ΔＦＲ１を記憶する差分値記憶部１５ｊと、第一ガス流量値異常判定部１５ａによってガス流量計測値が異常であると判定された場合に、外部電力負荷１６ｃの総電力消費量から算出される燃料電池３４の目標発電出力値を変更する目標発電出力値変更部１５ｂと、目標発電出力値変更部１５ｂによって燃料電池３４の目標発電出力値が変更された後に、ガス流量計１１ａ３によって実際に計測されたガス流量計測値と、燃料電池３４の変更後の目標発電出力値に対応する改質用原料の目標流量である変更後目標ガス流量値との変更後の差分である変更後差分値ΔＦＲ２を演算し、変更後差分値ΔＦＲ２と差分値記憶部１５ｊに記憶された変更前差分値ΔＦＲ１とを比較して、ガス流量計１１ａ３が異常であるか否かを判定するガス流量計異常判定部１５ｋを備えている。
これによると、第一ガス流量値異常判定部１５ａでガス流量計測値が異常であると判定され、差分値記憶部１５ｊに記憶された変更前差分値ΔＦＲ１と、目標発電出力値変更部１５ｂにより目標発電出力値が変更された後の変更後差分値ΔＦＲ２と、を比較する。ガス流量計１１ａ３の故障である場合には、変更後差分値ΔＦＲ２は、変更前差分値ΔＦＲ１と同様の計測異常を生じるため、変更前差分値ΔＦＲ１に対して変更後差分値ΔＦＲ２が、閾値ＦＲ＿Ｔｈより大きくなっているときは、脈動等によるガス流量計測異常と判断することができる。
【００８０】
なお、上記実施形態において目標発電出力値の変更を、制御装置１５における目標発電出力値変更部１５ｂによって目標発電出力値の設定を変更することで行なったが、これに限定されない。例えば、電源ライン１６ｂ上に設けられた電力検出装置４５が検出する電力を所定量減少または所定量増加させることで、目標発電出力値の変更を行なってもよい。
また、目標発電出力値について、主に改質用原料（ガス）の流量に基づいて、制御を行なったが、これに限定されず、例えば、改質用原料を送り出すガスポンプ１１ａ４の駆動周波数（回転数）に基づいて制御をおこなってもよい。
また、ガスポンプ１１ａ４は、プランジャポンプに限定されず、例えば、ベーンポンプなど回転式のポンプを使用することができる。
【００８１】
斯様に、上記した実施の形態で述べた具体的構成は、本発明の一例を示したものにすぎず、本発明はそのような具体的構成に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の態様を採り得るものである。
【符号の説明】
【００８２】
１…燃料電池システム、１１ａ…原料供給管、１１ａ２…ガス流量計、１１ａ４…ガスポンプ、１１ａ４ａ…シリンダ、１１ａ４ｂ…貯留室、１１ａ４ｃ…可動隔壁、１５…制御装置、１５ａ…第一ガス流量値異常判定部、１５ｂ…目標発電出力値変更部、１５ｃ…第二ガス流量値異常判定部、１５ｈ…第二目標発電出力値変更部、１５ｉ…第三ガス流量値異常判定部、１５ｊ…差分値記憶部、１５ｋ…ガス流量計異常判定部、１６ａ…系統電源、１６ｂ…電源ライン、１６ｃ…外部電力負荷（電力負荷装置)、３３…改質部、３４…燃料電池、１０１…燃料電池システム、２０１…燃料電池システム、３０１…燃料電池システム。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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