(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する燃料電池と、
前記燃料電池を収納する筐体と、
前記筐体内の換気を行う換気ファンと、前記換気ファンによる前記筐体内の換気が行われる際に、前記換気に伴って流れる流体の流路上に配設され、前記流体の流量が第一流量より大きい場合にオン信号を出力し、前記流体の流量が前記第一流量以下である場合にオフ信号を出力する流量検知装置と、を備える換気装置と、
前記換気ファンを少なくとも制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、
前記第一流量は、前記流体が燃料を含む場合に、前記流体が可燃性を有する程度の前記流体の流量のうち最大流量に相当する第二流量より大きく設定され、
前記流体の流路の一部は、前記換気の際に前記筐体内から排出される流体が流通する排気部によって構成され、
前記換気ファンは、前記排気部に配設され、
前記流量検知装置は、
前記流体の流路上にて開口する第一開口部と、
前記流体の流路上にて前記第一開口部と異なる方向に開口する第二開口部と、
前記第一開口部に作用する前記流体の圧力が導入される第一圧力室と、
前記第二開口部に作用する前記流体の圧力が導入される第二圧力室と、
前記第一圧力室と前記第二圧力室とを接続する接続管と、
前記接続管上に配設され、前記第一圧力室と前記第二圧力室とが連通している連通状態と、前記第一圧力室と前記第二圧力室とが遮断されている遮断状態とを切り替える切替弁と、
前記第一圧力室内の圧力と前記第二圧力室内の圧力との圧力差が所定圧力差より大きい場合に前記オン信号を出力し、前記圧力差が前記所定圧力差以下である場合に前記オフ信号を出力するスイッチ部と、
を備えた差圧スイッチであり、
前記制御装置は、
前記切替弁によって前記接続管を前記遮断状態にして、前記換気ファンの駆動量を、前記流量検知装置の出力が前記オン信号となるオン駆動量範囲内の前記換気ファンの第一駆動量から、前記流量検知装置の出力が前記オフ信号となるオフ駆動量範囲内の前記換気ファンの第二駆動量に低減させて、前記オン信号である前記流量検知装置の出力が前記オフ信号に切り替わるか否かの確認をすることにより前記流量検知装置の異常の有無の確認をする第一異常有無確認部と、
前記切替弁によって前記接続管を前記遮断状態にして、前記第一異常有無確認部によって前記換気ファンの駆動量を前記第二駆動量に低減させたときに、前記流量検知装置の出力が前記オン信号である場合、前記切替弁を切り替え制御して前記遮断状態である前記接続管を前記連通状態にして、前記オン信号である前記流量検知装置の出力が前記オフ信号に切り替わるか否かを確認することにより、前記流量検知装置の異常の有無の確認をする第二異常有無確認部と、を備え、
前記オフ駆動量範囲は、ゼロより大きく、かつ、前記第一流量に相当する第一流量駆動量以下に設定されている燃料電池システム。
【請求項２】
燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
前記燃料電池を収納する筐体と、
前記筐体内の換気を行う換気ファンと、前記換気ファンによる前記筐体内の換気が行われる際に、前記換気に伴って流れる流体の流路上に配設され、前記流体の流量が第一流量より大きい場合にオン信号を出力し、前記流体の流量が前記第一流量以下である場合にオフ信号を出力する流量検知装置と、を備える換気装置と、
前記換気ファンを少なくとも制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、
前記第一流量は、前記流体が燃料を含む場合に、前記流体が可燃性を有する程度の前記流体の流量のうち最大流量に相当する第二流量より大きく設定され、
前記流体の流路の一部は、前記換気の際に前記筐体内から排出される流体が流通する排気部によって構成され、
前記換気ファンは、前記排気部に配設され、
前記流量検知装置は、
前記流体の流路上にて開口する第一開口部と、
前記流体の流路上にて前記第一開口部と異なる方向に開口する第二開口部と、
前記第一開口部に作用する前記流体の圧力が導入される第一圧力室と、
前記第二開口部に作用する前記流体の圧力が導入される第二圧力室と、
前記第一圧力室と前記第二圧力室とを接続する接続管と、
前記接続管上に配設され、前記第一圧力室と前記第二圧力室とが連通している連通状態と、前記第一圧力室と前記第二圧力室とが遮断されている遮断状態とを切り替える切替弁と、
前記第一圧力室内の圧力と前記第二圧力室内の圧力との圧力差が所定圧力差より大きい場合に前記オン信号を出力し、前記圧力差が前記所定圧力差以下である場合に前記オフ信号を出力するスイッチ部と、
を備えた差圧スイッチであり、
前記制御装置は、
前記切替弁によって前記接続管を前記遮断状態にして、前記換気ファンの駆動量を、前記流量検知装置の出力が前記オン信号となるオン駆動量範囲内の前記換気ファンの第一駆動量から、前記流量検知装置の出力が前記オフ信号となるオフ駆動量範囲内の前記換気ファンの第二駆動量に低減させて、前記オン信号である前記流量検知装置の出力が前記オフ信号に切り替わるか否かの確認をすることにより前記流量検知装置の異常の有無の確認をする第一異常有無確認部と、
前記切替弁によって前記接続管を前記遮断状態にして、前記第一異常有無確認部によって前記換気ファンの駆動量を前記第二駆動量に低減させたときに、前記流量検知装置の出力が前記オン信号である場合、前記切替弁を切り替え制御して前記遮断状態である前記接続管を前記連通状態にして、前記オン信号である前記流量検知装置の出力が前記オフ信号に切り替わるか否かを確認することにより、前記流量検知装置の異常の有無の確認をする第二異常有無確認部と、を備え、
前記オフ駆動量範囲は、前記第二流量に相当する第二流量駆動量より大きく、かつ、前記第一流量に相当する第一流量駆動量以下に設定され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、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムの一形式として、特許文献１に示されているものが知られている。燃料電池システムは、特許文献１の図１に示すように、燃料電池２、燃料電池２を収納するパッケージ１、パッケージ１内部を換気する換気ファン６および換気ファン６の動作状態を検知する換気センサ７を備えている。換気センサ７は、換気ファン６の換気に伴って発生する流体の流量（換気量）を検知している。燃料電池２の発電に使用される燃料ガスは可燃性を有するため、この燃料ガスがパッケージ１内部で流出した場合における安全性を確保する必要がある。具体的には、パッケージ１内部が換気される際に、パッケージ１から換気出口５を介して外部（大気）に排出される流体における燃料ガスの割合を、流体が可燃性を有さない程度に低減させるため、パッケージ１内部の換気量を所定換気量以上にするように、換気ファン６が制御されている。そして、換気センサ７により、換気ファン６による換気量が所定換気量より小さくなったと検知された場合には、換気ファン６または換気センサ７が故障したとして、燃料電池システムの運転が停止される。
また、燃料電池システムは、換気ファン６を制御することにより、パッケージ１内部の換気量を所定換気量より小さくするように一時的に低減または停止させて、換気センサ７により検知される換気量が所定換気量より小さくなるか否かの確認を行うことにより、換気センサ７が故障しているか否かの故障判定を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−７０７４７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、上述した特許文献１に記載の燃料電池システムにおいては、換気センサ７（流量検知装置）の故障判定が行われる際、パッケージ１内部の換気量を所定換気量より小さくするように換気ファン６の駆動量が低減されたときに、燃料ガスがパッケージ１内部で流出して、パッケージ１から換気出口５を介して排出される流体における燃料ガスの割合が、流体が可燃性を有する程度になる場合がある。また、故障判定が行われる際、換気ファン６の駆動が停止されたときに、燃料ガスがパッケージ１内部でリークして、燃料ガスがパッケージ１から換気出口５以外の部位を介して流出する場合がある。この場合、例えば、燃料電池システムが屋内に設置されている場合には、燃料ガスが屋外に排出されず、屋内に流出するときがある。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した課題を解消するためになされたもので、換気に伴って発生する流体の流量を検知する流量検知装置の異常の有無を確認するために換気ファンの駆動量を低減させたときに、筐体内にて燃料が流出した場合においても、筐体内の換気を適切に行う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】
【０００６】
上記の課題を解決するため、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する燃料電池と、燃料電池を収納する筐体と、筐体内の換気を行う換気ファンと、換気ファンによる筐体内の換気が行われる際に、換気に伴って流れる流体の流路上に配設され、流体の流量が第一流量より大きい場合にオン信号を出力し、流体の流量が第一流量以下である場合にオフ信号を出力する流量検知装置と、を備える換気装置と、換気ファンを少なくとも制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、第一流量は、流体が燃料を含む場合に、流体が可燃性を有する程度の流体の流量のうち最大流量に相当する第二流量より大きく設定され、流体の流路の一部は、換気の際に筐体内から排出される流体が流通する排気部によって構成され、換気ファンは、排気部に配設され、流量検知装置は、流体の流路上にて開口する第一開口部と、流体の流路上にて第一開口部と異なる方向に開口する第二開口部と、第一開口部に作用する流体の圧力が導入される第一圧力室と、第二開口部に作用する流体の圧力が導入される第二圧力室と、第一圧力室と第二圧力室とを接続する接続管と、接続管上に配設され、第一圧力室と第二圧力室とが連通している連通状態と、第一圧力室と第二圧力室とが遮断されている遮断状態とを切り替える切替弁と、第一圧力室内の圧力と第二圧力室内の圧力との圧力差が所定圧力差より大きい場合にオン信号を出力し、圧力差が所定圧力差以下である場合にオフ信号を出力するスイッチ部と、を備えた差圧スイッチであり、制御装置は、切替弁によって接続管を遮断状態にして、換気ファンの駆動量を、流量検知装置の出力がオン信号となるオン駆動量範囲内の換気ファンの第一駆動量から、流量検知装置の出力がオフ信号となるオフ駆動量範囲内の換気ファンの第二駆動量に低減させて、オン信号である流量検知装置の出力がオフ信号に切り替わるか否かの確認をすることにより流量検知装置の異常の有無の確認をする第一異常有無確認部と、切替弁によって接続管を遮断状態にして、第一異常有無確認部によって換気ファンの駆動量を第二駆動量に低減させたときに、流量検知装置の出力がオン信号である場合、切替弁を切り替え制御して遮断状態である接続管を連通状態にして、オン信号である流量検知装置の出力がオフ信号に切り替わるか否かを確認することにより、流量検知装置の異常の有無の確認をする第二異常有無確認部と、を備え、オフ駆動量範囲は、ゼロより大きく、かつ、第一流量に相当する第一流量駆動量以下に設定されている。
これによれば、第一異常有無確認部は、流量検知装置の異常の有無の確認をする際に、換気ファンの駆動量を、流量検知装置の出力がオン信号となるオン駆動量範囲内の換気ファンの第一駆動量から、換気装置の異常が無い場合に、流量検知装置の出力がオフ信号となるオフ駆動量範囲内の換気ファンの第二駆動量に低減する。ここで、第一異常有無確認部が換気ファンの駆動量を第二駆動量に低減した場合、換気の際に筐体内から排出される流体が流通する排気部に換気ファンが配設され、かつ、オフ駆動量範囲がゼロより大きく設定されているため、換気ファンによる換気が行われることにより、筐体内が負圧になる。これにより、第一異常有無確認部による流量検知装置の異常の有無の確認の際に、筐体内にて燃料が流出した場合においても、燃料は、換気に伴って流れる流体の流路に沿って確実に換気される。よって、例えば、燃料電池システムが屋内に設置されている場合においても、燃料が屋内に流出することを抑制できる。したがって、第一異常有無確認部による流量検知装置の異常の有無の確認の際に、換気ファンの駆動量を低減させる場合においても、筐体内の換気を適切に行うことができる。
また、流量検知装置は、比較的簡易に構成できる差圧スイッチであるため、流量検知装置を比較的低コストにて構成することができる。よって、筐体内の換気を、比較的低コストかつ適切に行うことができる。
第一異常有無確認部による流量検知装置の異常の有無の確認の際に、第一異常有無確認部が換気ファンの駆動量を第二駆動量に低減しても、オン信号である流量検知装置の出力がオフ信号に切り替わらない場合、制御装置が流量検知装置の異常を検知する。ここで、第一異常有無確認部による流量検知装置の異常の有無の確認の際に、例えば、流量検知装置の出力をオン信号とする流量の流体（風等）が外部から筐体内に流入した場合には、換気装置に異常がないにもかかわらず、オン信号である流量検知装置の出力がオフ信号に切り替わらないと第一異常有無確認部によって確認されるため、制御装置が流量検知装置の異常を検知することが考えられる。
これに対して、第一異常有無確認部の確認結果により、制御装置が流量検知装置の異常を検知するような場合においても、第二異常有無確認部は、切替弁を切り替え制御して遮断されている第一圧力室と第二圧力室とを連通させて、オン信号である流量検知装置の出力がオフ信号に切り替わるか否かを確認する。ここで、第一圧力室と第二圧力室とが連通した場合、第一圧力室内と第二圧力室内との圧力差が無くなる。このとき、流量検知装置の出力がオン信号からオフ信号に切り替わった場合には、流量検知装置が正常に作動しているため、制御装置は、第一異常有無確認部の確認結果が例えば風等の外的要因による誤りであり、流量検知装置に異常がないと検知する。よって、制御装置は、第二異常有無確認部により、流量検知装置に異常があるか否かをより確実に検知することができる。したがって、筐体内の換気をさらに適切に行うことができる。
【０００７】
また、請求項２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する燃料電池と、燃料電池を収納する筐体と、筐体内の換気を行う換気ファンと、換気ファンによる筐体内の換気が行われる際に、換気に伴って流れる流体の流路上に配設され、流体の流量が第一流量より大きい場合にオン信号を出力し、流体の流量が第一流量以下である場合にオフ信号を出力する流量検知装置と、を備える換気装置と、換気ファンを少なくとも制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、第一流量は、流体が燃料を含む場合に、流体が可燃性を有する程度の流体の流量のうち最大流量に相当する第二流量より大きく設定され、流体の流路の一部は、換気の際に筐体内から排出される流体が流通する排気部によって構成され、換気ファンは、排気部に配設され、流量検知装置は、流体の流路上にて開口する第一開口部と、流体の流路上にて第一開口部と異なる方向に開口する第二開口部と、第一開口部に作用する流体の圧力が導入される第一圧力室と、第二開口部に作用する流体の圧力が導入される第二圧力室と、第一圧力室と第二圧力室とを接続する接続管と、接続管上に配設され、第一圧力室と第二圧力室とが連通している連通状態と、第一圧力室と第二圧力室とが遮断されている遮断状態とを切り替える切替弁と、第一圧力室内の圧力と第二圧力室内の圧力との圧力差が所定圧力差より大きい場合にオン信号を出力し、圧力差が所定圧力差以下である場合にオフ信号を出力するスイッチ部と、を備えた差圧スイッチであり、制御装置は、切替弁によって接続管を遮断状態にして、換気ファンの駆動量を、流量検知装置の出力がオン信号となるオン駆動量範囲内の換気ファンの第一駆動量から、流量検知装置の出力がオフ信号となるオフ駆動量範囲内の換気ファンの第二駆動量に低減させて、オン信号である流量検知装置の出力がオフ信号に切り替わるか否かの確認をすることにより流量検知装置の異常の有無の確認をする第一異常有無確認部と、切替弁によって接続管を遮断状態にして、第一異常有無確認部によって換気ファンの駆動量を第二駆動量に低減させたときに、流量検知装置の出力がオン信号である場合、切替弁を切り替え制御して遮断状態である接続管を連通状態にして、オン信号である流量検知装置の出力がオフ信号に切り替わるか否かを確認することにより、流量検知装置の異常の有無の確認をする第二異常有無確認部と、を備え、オフ駆動量範囲は、第二流量に相当する第二流量駆動量より大きく、かつ、第一流量に相当する第一流量駆動量以下に設定されている。
これによれば、第一異常有無確認部は、流量検知装置の異常の有無の確認をする際に、換気ファンの駆動量を、流量検知装置の出力がオン信号となるオン駆動量範囲内の換気ファンの第一駆動量から、流量検知装置の出力がオフ信号となるオフ駆動量範囲内の換気ファンの第二駆動量に低減する。また、オフ駆動量範囲は、第二流量に相当する第二流量駆動量より大きく、かつ、第一流量に相当する第一流量駆動量以下に設定されている。第二流量は、流体が燃料を含む場合に、流体が可燃性を有する程度の流体の流量のうち最大流量に相当する流量である。よって、第一異常有無確認部が換気ファンの駆動量を第二駆動量に低減したとき、筐体内にて燃料の流出が発生した場合においても、筐体から排出される流体の流量は第二流量より大きいため、流体が可燃性を有さない。したがって、第一異常有無確認部による流量検知装置の異常の有無の確認の際に、換気ファンの駆動量を低減させる場合においても、筐体内の換気をより適切に行うことができる。
また、流量検知装置は、比較的簡易に構成できる差圧スイッチであるため、流量検知装置を比較的低コストにて構成することができる。よって、筐体内の換気を、比較的低コストかつ適切に行うことができる。
第一異常有無確認部による流量検知装置の異常の有無の確認の際に、第一異常有無確認部が換気ファンの駆動量を第二駆動量に低減しても、オン信号である流量検知装置の出力がオフ信号に切り替わらない場合、制御装置が流量検知装置の異常を検知する。ここで、第一異常有無確認部による流量検知装置の異常の有無の確認の際に、例えば、流量検知装置の出力をオン信号とする流量の流体（風等）が外部から筐体内に流入した場合には、換気装置に異常がないにもかかわらず、オン信号である流量検知装置の出力がオフ信号に切り替わらないと第一異常有無確認部によって確認されるため、制御装置が流量検知装置の異常を検知することが考えられる。
これに対して、第一異常有無確認部の確認結果により、制御装置が流量検知装置の異常を検知するような場合においても、第二異常有無確認部は、切替弁を切り替え制御して遮断されている第一圧力室と第二圧力室とを連通させて、オン信号である流量検知装置の出力がオフ信号に切り替わるか否かを確認する。ここで、第一圧力室と第二圧力室とが連通した場合、第一圧力室内と第二圧力室内との圧力差が無くなる。このとき、流量検知装置の出力がオン信号からオフ信号に切り替わった場合には、流量検知装置が正常に作動しているため、制御装置は、第一異常有無確認部の確認結果が例えば風等の外的要因による誤りであり、流量検知装置に異常がないと検知する。よって、制御装置は、第二異常有無確認部により、流量検知装置に異常があるか否かをより確実に検知することができる。したがって、筐体内の換気をさらに適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による燃料電池システムの一実施形態を示す概要図である。
【図２】図１に示す流量検知装置の断面図である。
【図３】図１に示す制御装置にて筐体内の換気が行われる場合における筐体内の温度と流体の流量および換気ファンの駆動量との関係を表した図である。
【図４】図１に示す制御装置にて実行される制御プログラムのフローチャートである。
【図５】本発明による燃料電池システムの一実施形態の第二変形例における制御プログラムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。なお、本明細書においては説明の便宜上、図１および図２における上側および下側をそれぞれ燃料電池システムの上方および下方として説明する。図１に示すように、燃料電池システムは、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。
【００１２】
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改質用原料供給管１１ａの他端が接続されている。改質用原料供給管１１ａは、原料ポンプ１１ａ１が設けられている。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が設けられている。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。
【００１３】
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および熱交換器１２が配設されている。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。
【００１４】
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を通り燃焼排気用ダクト５２（後述する）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。
【００１５】
上述した熱交換器１２、貯湯槽２１および貯湯水循環ライン２２から、排熱回収システム２０が構成されている。排熱回収システム２０は、燃料電池モジュール１１の排熱を貯湯水に回収して蓄える。
【００１６】
さらに、インバータ装置１３は、燃料電池３４から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。なお、制御装置１５は、補機を駆動して燃料電池システムの運転を制御する。
【００１７】
燃料電池モジュール１１（３０）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。
【００１８】
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に接続された改質用原料供給管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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。動作温度は４００〜１０００℃程度である。水素だけではなく天然ガスや石炭ガスなども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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。燃焼部３６には、アノードオフガスを着火させるための一対の着火ヒータ３６ａ１，３６ａ２が設けられている。
【００２５】
筐体１０ａは、中パネル１０ｂによって燃料電池室Ｒ１と排気ダクト室Ｒ２に区画されている。燃料電池室Ｒ１内には、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が配置されている。排気ダクト室Ｒ２内には、換気排気用ダクト５１および燃焼排気用ダクト５２が配置されている。
【００２６】
中パネル１０ｂは、燃料電池室Ｒ１内に外気を吸い込むための吸気口１０ｃ、燃料電池室Ｒ１内の空気を外部に排出するための換気用排気口１０ｄ、および熱交換器１２からの燃焼排ガスを外部に排出するための燃焼排ガス用排気口１０ｅが形成されている。吸気口１０ｃには、逆止弁４１が設けられている。逆止弁４１は、排気ダクト室Ｒ２から燃料電池室Ｒ１への空気の流れは許容するが、逆方向の流れを規制するものである。
【００２７】
換気用排気口１０ｄには、換気ファン４２が設けられている。換気ファン４２は、燃料電池室Ｒ１内の空気を外部に送出するものである。換気用排気口１０ｄには、換気排気用ダクト５１が接続されている。換気排気用ダクト５１の他端は、煙突部５３の内管５３ａに接続されている。換気ファン４２が駆動されると、燃料電池室Ｒ１内の空気（換気排気）は、換気用排気口１０ｄ、換気排気用ダクト５１および煙突部５３の内管５３ａを通って外部に排出される（破線の矢印で示す）。
【００２８】
燃焼排ガス用排気口１０ｅには、燃焼排気用ダクト５２の一端が接続されている。燃焼排気用ダクト５２の他端は、換気排気用ダクト５１に合流されている。燃料電池システムの発電中において、燃料電池モジュール１１から排出される燃焼排ガスは、燃焼排ガス用排気口１０ｅ、および燃焼排気用ダクト５２を通って換気排気用ダクト５１に導出され（一点破線の矢印で示す）、換気排気と合流されて、換気排気用ダクト５１および煙突部５３の内管５３ａを通って外部に排出される。
煙突部５３は、２重管構造であり、内管５３ａと外管５３ｂとから構成されている。内管５３ａと外管５３ｂとの間に、吸気用流路ＦＰ１が形成されている。吸気用流路ＦＰ１は、外部と排気ダクト室Ｒ２と連通している。外気は、吸気用流路ＦＰ１を通って排気ダクト室Ｒ２内に流入（吸気）される。
【００２９】
なお、換気ファン４２による筐体１０ａ内の換気が行われる際に、換気に伴って流れる流体の流路Ｌは、吸気用流路ＦＰ１、排気ダクト室Ｒ２内における吸気用流路ＦＰ１と吸気口１０ｃとを連通する流路、燃料電池室Ｒ１内における吸気口１０ｃと換気用排気口１０ｄとを連通する流路、換気排気用ダクト５１および煙突部５３の内管５３ａによって構成されている。また、流体の流路Ｌの一部である換気用排気口１０ｄ、換気排気用ダクト５１および煙突部５３の内管５３ａは、換気の際に筐体１０ａ内から排出される流体が流通する排気部Ｅｘを構成する。
【００３０】
また、燃料電池システムは、温度センサ１７および流量検知装置６０をさらに備えている。温度センサ１７は、筐体１０ａ内に配設され、筐体１０ａ内の温度Ｔｈを検出するものである。
流量検知装置６０は、換気ファン４２による筐体１０ａ内の換気が行われる際に、換気に伴って流れる流体の流路Ｌ上に配設され、流体の流量Ｑが切替流量Ｑｋ（特許請求の範囲の第一流量に相当；後述する）より大きい場合にオン信号を出力し、流体の流量Ｑが切替流量Ｑｋ以下である場合にオフ信号を出力するものである。また、流量検知装置６０、逆止弁４１、換気ファン４２および換気ファン４２による筐体１０ａ内の換気が行われる際に、換気に伴って流れる流体の流路Ｌによって、換気装置Ｖが構成されている。
流量検知装置６０は、図２に示すように、圧力導入部６１、スイッチ部６２、ならびに、圧力導入部６１とスイッチ部６２とを接続する第一接続管６３および第二接続管６４を備えている。
【００３１】
圧力導入部６１は、換気排気用ダクト５１内に配設され（図１参照）、流体の圧力をスイッチ部６２に導入するものである。上述したように、燃焼排ガスが燃焼排気用ダクト５２を通って換気排気用ダクト５１内に流入するため、圧力導入部６１が導入する流体の圧力は、換気排気および燃焼排ガスの少なくとも一方の流体の圧力である。
圧力導入部６１は、一般的なピトー管と同様な機能を有する。圧力導入部６１は、絞り管６１ａ、第一圧力導入管６１ｂおよび第二圧力導入管６１ｃを備えている。
【００３２】
絞り管６１ａは、中空円筒状に形成され、流体の流れ（実線の矢印にて示す）に沿うように、かつ、絞り管６１ａ内にて流体が流通するように配設されている。
第一圧力導入管６１ｂの一端は、絞り管６１ａ内にて下方向に開口する第一開口部６１ｂ１が形成されている。第一開口部６１ｂ１には、換気が行われる際に、絞り管６１ａを流通する流体の全圧が作用する。流体の全圧は、流体の静圧および動圧を合わせた圧力である。また、第二圧力導入管６１ｃの一端は、絞り管６１ａ内にて第一開口部６１ｂ１と異なる方向に開口する第二開口部６１ｃ１が形成されている。具体的には、第二開口部６１ｃ１は、上方向に開口している。第二開口部６１ｃ１には、絞り管６１ａを流通する流体の静圧が作用する。
【００３３】
スイッチ部６２は、圧力導入部６１によって導入された流体の圧力に基づいて、流量検知装置６０が出力するオン信号とオフ信号とを切り替えるものである。スイッチ部６２は、ハウジング６２ａ、転動子６２ｂ、可動片６２ｃ、第一固定片６２ｄおよび第二固定片６２ｅを備えている。
【００３４】
ハウジング６２ａの内部は、転動子６２ｂによって、第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２に区画されている。第一圧力室ＲＰ１は、第一接続管６３を介して第一圧力導入管６１ｂと連通している。これにより、第一圧力室ＲＰ１には、第一開口部６１ｂ１に作用する圧力（絞り管６１ａを流通する流体の全圧）が導入される。
第二圧力室ＲＰ２には、可動片６２ｃ、第一固定片６２ｄおよび第二固定片６２ｅが配設されている。第二圧力室ＲＰ２は、第二接続管６４を介して第二圧力導入管６１ｃと連通している。これにより、第二圧力室ＲＰ２には、第二開口部６１ｃ１に作用する圧力（絞り管６１ａを流通する流体の静圧）圧力が導入される。
【００３５】
転動子６２ｂは、弾性変形可能に弾性材料によって形成されたダイアフラムである。
可動片６２ｃは、導電性材料によって平板状に弾性変形可能に形成されている。可動片６２ｃの下面には、転動子６２ｂに形成された突出部６２ｂ１の突出端が接触している。
第一固定片６２ｄおよび第二固定片６２ｅは、導電性材料によって形成され、可動片６２ｃを挟んで空間をおいて配設されている。
【００３６】
また、流量検知装置６０は、第三接続管６５（特許請求の範囲の接続管に相当）および切替弁６６をさらに備えている。第三接続管６５は、第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とを接続するものである。具体的には、第三接続管６５の一端が第一接続管６３に接続され、第三接続管６５の他端が第二接続管６４に接続されている。すなわち、第三接続管６５は、第一接続管６３および第二接続管６４を介して、第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とを接続している。第三接続管６５によって第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とが接続されている場合、第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とが連通可能になっている。第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とが連通している場合、第一圧力室ＲＰ１内と第二圧力室ＲＰ２内との間を流体が流通可能になっている。
【００３７】
切替弁６６は、第三接続管６５に配設されている。切替弁６６は、第三接続管６５を開状態にして第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とが連通している連通状態と、第三接続管６５を閉状態にして第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とが遮断されている遮断状態とを切り替えるものである。切替弁６６は、制御装置１５と電気的に接続されている。切替弁６６は、制御装置１５によって切替制御される。
【００３８】
ここで、第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とが遮断状態であり、両圧力室ＲＰ１，ＲＰ２の間の圧力差が所定圧力差以下である場合、図２に示すように、可動片６２ｃと第一固定片６２ｄとが接触している。このとき、可動片６２ｃ、第一固定片６２ｄおよび第二固定片６２ｅを含んで構成される電気回路が開状態になっている。この場合、流量検知装置６０は、オフ信号を制御装置１５に出力する。所定圧力差は、絞り管６１ａを流通する流体の流量Ｑが切替流量Ｑｋであるときの動圧（全圧と静圧との差）に相当する圧力差である。
【００３９】
一方、第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とが遮断状態であり、両圧力室ＲＰ１，ＲＰ２の間の圧力差が所定圧力差より大きい場合、可動片６２ｃと第二固定片６２ｅとが接触する。このとき、電気回路は閉状態になっている。この場合、流量検知装置６０は、オン信号を制御装置１５に出力する。すなわち、両圧力室ＲＰ１，ＲＰ２の間の圧力差が生じた際に、転動子６２ｂが平板状（図２に示す）から上方に凸となる形状に変形することにより、突出部６２ｂ１が可動片６２ｃを上方に押圧するため、可動片６２ｃが平板状（図２に示す）から上方に凸となる形状に変形する。そして、圧力差が所定圧力差より大きい場合に、可動片６２ｃと第二固定片６２ｅとが接触する。
このように、流量検知装置６０は、切替流量Ｑｋの動圧に相当する所定圧力差に基づいて、出力の切替を行う差圧スイッチである。なお、所定圧力差の大きさ、ひいては切替流量Ｑｋの大きさは、流量検知装置６０がさらに備える調整部６２ｆによって調整可能である。
【００４０】
他方、第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とが連通状態である場合、第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２との圧力差が無くなるため、図２に示すように、可動片６２ｃと第一固定片６２ｄとが接触する。これにより、電気回路が開状態になるため、流量検知装置６０の出力がオフ信号となる。
【００４１】
次に、上述した燃料電池システムの基本的動作の一例について説明する。制御装置１５は、スタートスイッチ（図示なし）が押されて運転が開始される場合、または計画運転にしたがって運転が開始される場合には、起動運転を開始する。
【００４２】
起動運転が開始されるときは、制御装置１５は、補機を作動させる。具体的には、制御装置１５は、ポンプ１１ａ１，１１ｂ１を作動させ、蒸発部３２に改質用原料および凝縮水（改質水）の供給を開始する。そして、燃焼部３６において、燃料電池３４から導出された改質用原料および改質ガスが着火ヒータ３６ａ１，３６ａ２によって着火される。改質部３３が所定温度（例えば、６００℃）以上となれば、起動運転が終了し、発電運転を開始する。発電運転中では、制御装置１５は、燃料電池３４の発電する電力が、外部電力負荷１６ｃの消費電力となるように補機を制御して、改質ガスおよびカソードエアを燃料電池３４に供給する。
【００４３】
このような発電運転中に、ストップスイッチ（図示なし）が押されて発電運転が停止される場合、または運転計画にしたがって運転が停止される場合には、制御装置１５は、燃料電池システムの停止運転（停止処理）を実施する。制御装置１５は、改質用原料および凝縮水の蒸発部３２への供給を停止し、改質ガスおよび空気の燃料電池３４への供給を停止する。残原料による燃料電池３４の発電が終了すれば、停止運転は終了する。
【００４４】
このような停止運転が終了すると、燃料電池システムは待機状態（待機時）となる。待機時は、燃料電池システムの発電停止状態（すなわち、起動運転、発電運転、停止運転のいずれの運転中でない状態である。）のことであり、発電指示（スタートスイッチのオンなど）を待っている状態のことである。
【００４５】
次に、上述した燃料電池システムおいて、制御装置１５が流量検知装置６０の異常の有無を確認する制御について、図３に示すフローチャートに沿って説明する。燃料電池システムの起動運転が開始されたところから説明する。
【００４６】
起動運転が開始されたときに、制御装置１５は、通常換気制御を開始する（ステップＳ１０２）。通常換気制御は、制御装置１５が、起動運転、発電運転および停止運転時に、換気ファン４２を制御して、筐体１０ａ内の換気をする制御である。ここで、通常換気制御について、具体的に説明する。換気ファン４２は、ＰＷＭ制御によって駆動されている。制御装置１５は、換気ファン４２の駆動量（回転数）をＰＷＭ制御のデューティ比Ｄにて、換気ファン４２のドライバ回路（図示なし）に出力する。通常換気制御中における換気ファン４２に出力される換気デューティ比Ｄｖ（特許請求の範囲の第一駆動量に相当）は、図４に示すように、温度センサ１７によって検出される温度Ｔｈに応じて定められている。具体的には、温度Ｔｈが高いほど、デューティ比Ｄが大きくなるように設定されている。これにより、換気ファン４２の駆動量が増加するほど、温度Ｔｈを下げるようになっている。さらに、換気デューティ比Ｄｖは、最小デューティ比Ｄｍｉｎと最大デューティ比Ｄｍａｘとの間にて設定される。
最小デューティ比Ｄｍｉｎは、最小デューティ比Ｄｍｉｎに相当する換気ファン４２の最小駆動量による絞り管６１ａを流通する流体の流量Ｑである最小流量Ｑｍｉｎが、切替流量Ｑｋよりも大きくなるように設定されている。また、最大デューティ比Ｄｍａｘは、例えば１００％に設定されている。すなわち、換気デューティ比Ｄｖは、切替流量Ｑｋに相当する切替デューティ比Ｄｋ（特許請求の範囲の第一流量駆動量に相当）より大きい。これにより、通常換気制御中において、換気装置Ｖに異常が無い場合、流量Ｑが切替流量Ｑｋより大きくなるため、流量検知装置６０の出力がオン信号となる。このように、換気デューティ比Ｄｖは、流量検知装置６０の出力がオン信号となるオンデューティ比範囲（特許請求の範囲のオン駆動量範囲に相当）Ｈｏｎ内に設定されている。
【００４７】
また、切替流量Ｑｋは、所定排出流量Ｑｘ（特許請求の範囲の第二流量に相当）よりも大きくなるように設定されている。所定排出流量Ｑｘは、制御装置１５による通常換気制御中に、例えば燃料が燃料電池モジュール１１から筐体１０ａ内に流出して、流体が燃料を含む場合に、流体が可燃性を有する程度の流体の流量Ｑのうち最大流量に相当する。換言すれば、所定排出流量Ｑｘは、流体が燃料を含む場合において着火源があったときに、流体が燃焼する程度の燃料濃度のうち最小燃料濃度に相当する流量Ｑである。すなわち、流体が燃料を含み、かつ、流量Ｑが所定排出流量Ｑｘ以下である場合、着火源があるときには、流体が燃焼する。一方、流量Ｑが所定排出流量Ｑｘより大きい場合は、着火源があっても流体は燃焼しない。
なお、制御装置１５は、通常換気制御中においては、第三接続管６５を閉状態にして第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とが遮断状態になるように切替弁６６を制御している。
【００４８】
図３のフローチャートに戻って説明を続ける。上述した通常換気制御中において、制御装置１５は、ステップＳ１０４にて、流量検知装置６０の出力がオフ信号となるか否かを確認する。上述したように、通常換気制御中においては、流量検知装置６０の出力がオン信号となるオンデューティ比範囲Ｈｏｎ範囲内の換気デューティ比Ｄｖにて換気ファン４２の駆動量が制御されている。このとき、換気装置Ｖに異常が発生し、換気ファン４２が換気デューティ比Ｄｖにて制御されているにもかかわらず、流量Ｑが切替流量Ｑｋ以下になった場合、流量検知装置６０の出力がオフ信号になる。この場合、制御装置１５は、ステップＳ１０４にて「ＮＯ」と判定し、換気装置Ｖの異常を検知する（ステップＳ１０６）。換気装置Ｖの異常は、例えば換気ファン４２の劣化等による換気ファン４２の駆動量の著しい低下や、流体の流路Ｌが閉塞に近い状態であること等である。そして、制御装置１５は、カウンタＣ（後述する）をリセットし（ステップＳ１３０）、例えば使用者に警告等を行った後、燃料電池システムの運転を停止する。
【００４９】
一方、通常換気制御中において、換気装置Ｖに異常が無い場合、流量Ｑが切替流量Ｑｋより大きいことにより、流量検知装置６０の出力がオン信号になる。この場合、制御装置１５は、換気装置Ｖに異常が無いと検知して、ステップＳ１０４にて「ＹＥＳ」と判定し、カウンタＣのカウント数Ｃｎを一つ増加する（ステップＳ１０８）。カウンタＣは、ステップＳ１０４にて「ＹＥＳ」と判定された回数をカウントするものである。また、カウント数Ｃｎは、プログラムが起動されたときに、ゼロに設定される。そして、制御装置１５は、通常換気制御が開始されてから所定時間Ｔが経過しているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。具体的には、制御装置１５は、カウンタＣのカウント数Ｃｎが所定値Ｎ以上であるか否かを判定する。カウント数Ｃｎが所定値Ｎに達した時点が、通常換気制御が開始された時点から所定時間Ｔが経過した時点に相当する。所定時間Ｔは、例えば２４時間である。
通常換気制御を開始してから所定時間Ｔが経過していない場合、制御装置１５は、ステップＳ１１０にて「ＮＯ」判定し、ステップＳ１０６の判定を繰り返し実行する。一方、通常換気制御を開始してから所定時間Ｔが経過した場合、制御装置１５は、ステップＳ１１０にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ１１２に進める。
【００５０】
制御装置１５は、通常換気制御を停止し（ステップＳ１１２）、換気ファン４２のデューティ比Ｄを、オンデューティ比範囲Ｈｏｎ内の換気デューティ比Ｄｖから、確認デューティ比（特許請求の範囲の第二駆動量に相当）Ｄｃにする（ステップＳ１１４）。確認デューティ比Ｄｃは、換気装置Ｖの異常が無い場合に、流量検知装置６０の出力がオフ信号であるオフデューティ比範囲Ｈｏｆｆ（特許請求の範囲のオフ駆動量範囲に相当）内の換気ファン４２のデューティ比Ｄである。オフデューティ比範囲Ｈｏｆｆは、具体的には、ゼロより大きく、切替流量Ｑｋに相当する切替デューティ比Ｄｋ以下の第一オフデューティ比範囲Ｈｏｆｆ１に設定されている（図４参照）。このように、制御装置１５は、ステップＳ１１４にて、流量検知装置６０の出力をオン信号からオフ信号にするように、デューティ比Ｄを低減させる。
【００５１】
そして、制御装置１５は、流量検知装置６０の出力がオフ信号であるか否かを確認することにより、流量検知装置６０の異常の有無を確認する（ステップＳ１１６：第一異常有無確認部）。流量検知装置６０に異常が無い場合、換気ファン４２のデューティ比Ｄが確認デューティ比Ｄｃに低減されたとき、流量Ｑが切替流量Ｑｋ以下になるため、流量検知装置６０の出力がオフ信号になる。この場合、制御装置１５は、流量検知装置６０が正常であると確認して、ステップＳ１１６にて「ＹＥＳ」と判定する。そして、制御装置１５は、カウンタＣをリセットして（ステップＳ１１８）、通常換気制御を再び開始する（ステップＳ１０２）。このように、制御装置１５は、換気装置Ｖが正常に作動している場合、通常換気制御中に所定時間Ｔ毎に定期的に流量検知装置６０の異常有無の確認を繰り返し実行する。
【００５２】
一方、流量検知装置６０に異常が有る場合、換気ファン４２のデューティ比Ｄが確認デューティ比Ｄｃに低減されたとき、流量Ｑが切替流量Ｑｋ以下になったにもかかわらず、流量検知装置６０の出力がオン信号からオフ信号に切り替わらない。この場合、制御装置１５は、流量検知装置６０に異常が有ると確認して、ステップＳ１１６にて「ＮＯ」と判定し、プログラムをステップＳ１２０に進める。なお、このときに発生している流量検知装置６０の異常は、流量検知装置６０の出力がオン信号のまま、オフ信号に切り替わらない故障（以下、オン故障とする。）である。
【００５３】
制御装置１５は、切替弁６６を切替制御して第三接続管６５を開状態にすることにより、第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とを連通状態にし（ステップＳ１２０）、流量検知装置６０の出力がオン信号からオフ信号に切り替わるか否かを確認する（ステップＳ１２２：第二異常有無確認部）。第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とが連通状態にされた場合、第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２との間に圧力差が無くなる。このとき、流量検知装置６０の出力がオン信号からオフ信号に切り替わった場合、制御装置１５は、流量検知装置６０が正常に作動していることを確認できる。この場合、制御装置１５が、上述したステップＳ１１６（第一異常有無確認部）にて流量検知装置６０の異常を確認した時点においては、例えば、風等が外部から筐体１０ａ内に流入して、換気排気用ダクト５１から流出した等により、流量Ｑが切替流量Ｑｋより大きくなることで、流量検知装置６０の出力がオン信号になっていたと考えられる。よって、制御装置１５は、ステップＳ１１６による確認結果が誤りであり、流量検知装置６０自身に異常が無いと判定する。この場合、制御装置１５は、ステップＳ１２２にて「ＹＥＳ」と判定し、切替弁６６を切替制御することにより第三接続管６５を閉状態にして、第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とを遮断状態にする（ステップＳ１２４）。そして、制御装置１５は、タイマーのカウントをリセットして（ステップＳ１１８）、通常換気制御を再び開始する（ステップＳ１０２）。
【００５４】
一方、第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とが連通状態である場合においても、流量検知装置６０の出力がオン信号からオフ信号に切り替わらずに、オン信号のままである場合、制御装置１５は、ステップＳ１１６による確認結果が外的要因によるものでなく、流量検知装置６０自身のオン故障であると確認できる。この場合、制御装置１５は、ステップＳ１２２にて「ＮＯ」と判定し、流量検知装置６０の異常を検知する（ステップＳ１２６）。この場合、制御装置１５は、切替弁６６を切替制御して、第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とを遮断状態にして（ステップＳ１２８）、カウンタＣをリセットし（ステップＳ１３０）、例えば使用者に警告等を行った後、燃料電池システムの運転を停止する。
【００５５】
本実施形態によれば、燃料電池システムは、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池３４と、燃料電池３４を収納する筐体１０ａと、筐体１０ａ内の換気を行う換気ファン４２と、換気ファン４２による筐体１０ａ内の換気が行われる際に、換気に伴って流れる流体の流路Ｌ上に配設され、流体の流量Ｑが切替流量Ｑｋより大きい場合にオン信号を出力し、流体の流量Ｑが切替流量Ｑｋ以下である場合にオフ信号を出力する流量検知装置６０と、を備える換気装置Ｖと、換気ファン４２を少なくとも制御する制御装置１５と、を備えている。切替流量Ｑｋは、流体が燃料を含む場合に、流体が可燃性を有する程度の流体の流量Ｑのうち最大流量に相当する所定排出流量Ｑｘより大きく設定され、流体の流路Ｌの一部は、換気の際に筐体１０ａ内から排出される流体が流通する排気部Ｅｘによって構成され、換気ファン４２は、排気部Ｅｘに配設されている。制御装置１５は、換気ファン４２のデューティ比Ｄを、流量検知装置６０の出力がオン信号となるオンデューティ比範囲Ｈｏｎ内の換気ファン４２の換気デューティ比Ｄｖから、流量検知装置６０の出力がオフ信号となるオフデューティ比範囲Ｈｏｆｆ内の換気ファン４２の確認デューティ比Ｄｃに低減させて、オン信号である流量検知装置６０の出力がオフ信号に切り替わるか否かの確認をすることにより流量検知装置６０の異常の有無の確認をする第一異常有無確認部（ステップＳ１１６）を備えている。オフデューティ比範囲Ｈｏｆｆは、ゼロより大きく、かつ、切替流量Ｑｋに相当する切替デューティ比Ｄｋ以下の第一オフデューティ比範囲Ｈｏｆｆ１に設定されている。
これによれば、第一異常有無確認部は、流量検知装置６０の異常の有無の確認をする際に、換気ファン４２のデューティ比Ｄを、流量検知装置６０の出力がオン信号となるオンデューティ比範囲Ｈｏｎ内の換気ファン４２の換気デューティ比Ｄｖから、換気装置Ｖの異常が無い場合に、流量検知装置６０の出力がオフ信号となる第一オフデューティ比範囲Ｈｏｆｆ１内の換気ファン４２の確認デューティ比Ｄｃに低減する。ここで、第一異常有無確認部が換気ファン４２のデューティ比Ｄを確認デューティ比Ｄｃにした場合、換気の際に筐体１０ａ内から排出される流体が流通する排気部Ｅｘの換気用排気口１０ｄに換気ファン４２が配設され、かつ、第一オフデューティ比範囲Ｈｏｆｆ１がゼロより大きく設定されているため、換気ファン４２による換気が行われることにより、筐体１０ａ内が負圧になる。これにより、第一異常有無確認部による流量検知装置６０の異常の有無の確認の際に、筐体１０ａ内にて燃料が流出した場合においても、燃料は、換気に伴って流れる流体の流路Ｌに沿って確実に換気される。よって、例えば、燃料電池システムが屋内に設置されている場合においても、燃料が屋内に流出することを抑制できる。したがって、第一異常有無確認部による流量検知装置６０の異常の有無の確認の際に、換気ファン４２に対するデューティ比Ｄを低減させる場合においても、筐体１０ａ内の換気を適切に行うことができる。
【００５６】
また、流量検知装置６０は、流体の流路Ｌ上にて開口する第一開口部６１ｂ１と、流体の流路Ｌ上にて第一開口部６１ｂ１と異なる方向に開口する第二開口部６１ｃ１と、第一開口部６１ｂ１に作用する流体の圧力が導入される第一圧力室ＲＰ１と、第二開口部６１ｃ１に作用する流体の圧力が導入される第二圧力室ＲＰ２と、を有するとともに、第一圧力室ＲＰ１内の圧力と第二圧力室ＲＰ２内の圧力との圧力差が所定圧力差より大きい場合にオン信号を出力し、圧力差が所定圧力差以下である場合にオフ信号を出力するスイッチ部と、を備えた差圧スイッチである。
これによれば、流量検知装置６０は、比較的簡易に構成できる差圧スイッチであるため、流量検知装置６０を比較的低コストにて構成することができる。よって、筐体１０ａ内の換気を、比較的低コストかつ適切に行うことができる。
【００５７】
また、第一異常有無確認部による流量検知装置６０の異常の有無の確認の際に、第一異常有無確認部が換気ファン４２のデューティ比Ｄを確認デューティ比Ｄｃに低減しても、オン信号である流量検知装置６０の出力がオフ信号に切り替わらない場合、制御装置１５が流量検知装置６０の異常を検知する。ここで、第一異常有無確認部による流量検知装置６０の異常の有無の確認の際に、例えば、流量検知装置６０の出力をオン信号とする流量の流体（風等）が外部から筐体１０ａ内に流入した場合には、換気装置Ｖに異常がないにもかかわらず、オン信号である流量検知装置６０の出力がオフ信号に切り替わらないと第一異常有無確認部によって確認されるため、制御装置１５が流量検知装置６０の異常を検知することが考えられる。
これに対し、流量検知装置６０は、第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とを接続する第三接続管６５と、第三接続管６５上に配設され、第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とが連通している連通状態と、第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とが遮断されている遮断状態とを切り替える切替弁６６と、をさらに備え、制御装置１５は、切替弁６６を切り替えて第三接続管６５を遮断状態にして、第一異常有無確認部によって換気ファン４２のデューティ比Ｄを確認デューティ比Ｄｃに低減させたときに、流量検知装置６０の出力がオン信号である場合、切替弁６６を切り替え制御して遮断状態である第三接続管６５を連通状態にして、オン信号である流量検知装置６０の出力がオフ信号に切り替わるか否かを確認することにより、流量検知装置６０の異常の有無の確認をする第二異常有無確認部（ステップＳ１２２）をさらに備えている。
これによれば、第一異常有無確認部の確認結果により、制御装置１５が流量検知装置６０の異常を検知するような場合においても、第二異常有無確認部は、切替弁６６を切り替え制御して遮断されている第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とを連通させて、オン信号である流量検知装置６０の出力がオフ信号に切り替わるか否かを確認する。ここで、第二異常有無確認部が切替弁６６を切り替え制御して第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とを連通させるため、第一圧力室ＲＰ１内と第二圧力室ＲＰ２内との圧力差が無くなる。このとき、流量検知装置６０の出力がオン信号からオフ信号に切り替わった場合には、流量検知装置６０が正常に作動しているため、制御装置１５は、第一異常有無確認部の確認結果が例えば風等の外的要因による誤りであり、流量検知装置６０に異常がないと検知する。よって、制御装置１５は、第二異常有無確認部により、流量検知装置６０に異常があるか否かをより確実に検知することができる。したがって、筐体１０ａ内の換気をさらに適切に行うことができる。
【００５８】
次に、上述した燃料電池システムの実施形態の第一変形例について、上述した実施形態と異なる部分について説明する。
上述した実施形態において、オフデューティ比範囲Ｈｏｆｆは、図４に示すように、ゼロより大きく、切替デューティ比Ｄｋ以下の第一オフデューティ比範囲Ｈｏｆｆ１に設定されている。これに対し、本第一変形例において、オフデューティ比範囲Ｈｏｆｆは、所定排出流量Ｑｘに相当する所定排出デューティ比Ｄｘ（特許請求の範囲の第二流量駆動量に相当）より大きく、かつ、切替デューティ比Ｄｋ以下の第二オフデューティ比範囲Ｈｏｆｆ２に設定されている。
所定排出流量Ｑｘは、流体が燃料を含む場合に、流体が可燃性を有する程度の流体の流量Ｑのうち最大流量に相当する流量である。よって、第一異常有無確認部が換気ファン４２のデューティ比Ｄを確認デューティ比Ｄｃに低減したとき、筐体１０ａ内にて燃料の流出が発生した場合においても、筐体１０ａから排出される流体の流量Ｑは所定排出流量Ｑｘより大きいため、流体が可燃性を有さない。したがって、第一異常有無確認部による流量検知装置６０の異常の有無の確認の際に、換気ファン４２のデューティ比Ｄを低減させる場合においても、筐体１０ａ内の換気をより適切に行うことができる。
【００５９】
次に、上述した燃料電池システムの実施形態の第二変形例について、上述した各実施形態と異なる部分について、図５を用いて説明する。
上述した各実施形態において、第二異常有無確認部（ステップＳ１２２）による流量検知装置６０の異常有無の確認は、通常換気制御が開始された後に行われる。これに対し、本第二変形例においては、第二異常有無確認部による流量検知装置６０の異常有無の確認を、通常換気制御が開始される前にも行う。具体的には、図５に示すように、制御装置１５は、起動運転が開始されたときに、切替弁６６を切替制御して第三接続管６５を開状態にすることにより、第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とを連通状態にし（ステップＳ２０２）、流量検知装置６０の出力がオフ信号となるか否かを確認することにより、流量検知装置６０の異常の有無を確認する（ステップＳ２０４：第二異常有無確認部）。このとき、通常換気制御が開始される前であることにより、換気ファン４２が駆動していないため、流量Ｑはゼロ（すなわち切替流量Ｑｋ以下）である。
【００６０】
ここで、流量検知装置６０の出力がオン信号のままとなる流量検知装置６０のオン故障が発生している場合、流量Ｑが切替流量Ｑｋ以下であるにもかかわらず、流量検知装置６０の出力がオン信号となるため、制御装置１５は、流量検知装置６０がオン故障であると確認できる。この場合、制御装置１５は、ステップＳ２０４にて「ＮＯ」と判定し、流量検知装置６０が異常であると検知する（ステップＳ２０６）。そして、制御装置１５は、切替弁６６を切替制御して、第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とを遮断状態にして（ステップＳ２０８）、例えば使用者に警告等を行った後、燃料電池システムの運転を停止する。
【００６１】
一方、流量検知装置６０が正常である場合、流量Ｑが切替流量Ｑｋ以下であるため、流量検知装置６０はオフ信号を出力する。この場合、制御装置１５は、流量検知装置６０に異常が無いと確認して、ステップＳ２０４にて「ＹＥＳ」と判定し、切替弁６６を切替制御して、第一圧力室ＲＰ１と第二圧力室ＲＰ２とを遮断状態にする（ステップＳ２１０）。そして、制御装置１５は、通常換気制御を開始する（ステップＳ１０２）。これ以降は、上述した各実施形態と同様にプログラムを進める。
これによれば、制御装置１５は、通常換気制御を開始する前に、流量検知装置６０の異常有無を簡易に確認することができる。よって、制御装置１５は、筐体１０ａ内の換気をさらに適切に行うことができる。
【００６２】
なお、上述した実施形態において、燃料電池システムの一例を示したが、本発明はこれに限定されず、他の構成を採用することもできる。例えば、上述した第二変形例において、第二異常有無確認部（ステップＳ２０４）は、起動運転が開始された後、通常換気制御が開始される前に毎回実行されるが、これに代えて、第二異常有無確認部の実行を、起動運転が開始された後、流量検知装置６０の出力がオン信号であることを確認した場合のみ実行するようにしても良い。通常換気制御が開始される前であるときには、流量Ｑがゼロであるため、流量検知装置６０の出力がオン信号である場合、流量検知装置６０がオン故障しているか、あるいは、風等の外的要因が存在する。よって、この場合、第二異常有無確認部を実行することにより、流量検知装置６０がオン故障しているか、または、風等の外的要因が存在しているかを適切に判断することができる。
【００６３】
また、上述した各実施形態において、換気ファン４２は、換気用排気口１０ｄに配設されているが、排気部Ｅｘにおける他の部位（例えば換気排気用ダクト５１内）に配設されているようにしても良い。
また、上述した各実施形態において、第一開口部６１ｂ１が下方に開口し、第二開口部６１ｃ１が上方に開口しているが、これに代えて、第一開口部６１ｂ１に流体の全圧が作用する方向に開口し、第二開口部６１ｃ１に流体の静圧が作用する方向に開口する方向であれば、上述した実施形態と異なる方向に開口するようにしても良い。たとえば、第二開口部６１ｃ１においては、左方向に開口するようにしても良い。
【００６４】
また、上述した各実施形態において、流量検知装置６０の圧力導入部６１は、換気排気用ダクト５１内に配設されているが、これに代えて、換気が行われる際に、排気ダクト室Ｒ２内における外気が流通する流路Ｌ上、または、筐体１０ａ内における流体が流通する流路Ｌ上に配設されているようしても良い。
また、上述した各実施形態において、流量検知装置６０は、流体の全圧と静圧とを導入して全圧と静圧との差に基づいて出力を切り替える差圧スイッチであるが、これに代えて、流体の流量Ｑを検出して、検出された流体の流量Ｑに基づいて出力を切り替えるスイッチとするようにしても良い。
【符号の説明】
【００６５】
１０ａ…筐体、１０ｄ…換気用排気、１５…制御装置、３４…燃料電池、４２…換気ファン、５１…換気排気用ダクト、５３…煙突部、６０…流量検知装置（差圧スイッチ）、６１…圧力導入部、６１ｂ１…第一開口部、６１ｃ１…第二開口部、６２…スイッチ部、６３…第一接続管、６４…第二接続管、６５…第三接続管（接続管）、６６…切替弁、Ｄｃ…確認デューティ比（第二駆動量）、Ｄｋ…切替デューティ比（第一流量駆動量）、Ｄｖ…換気デューティ比（第一駆動量）、Ｄｘ…所定排出デューティ比（第二流量駆動量）、Ｅｘ…排気部、Ｈｏｆｆ…オフデューティ比範囲（オフ駆動量範囲）、Ｈｏｆｆ１…第一オフデューティ比範囲、Ｈｏｆｆ２…第二オフデューティ比範囲、Ｈｏｎ…オンデューティ比範囲（オン駆動量範囲）、Ｌ…流体の流路、Ｑｋ…切替流量（第一流量）、Ｑｘ…所定排出流量（第二流量）、ＲＰ１…第一圧力室、ＲＰ２…第二圧力室、Ｖ…換気装置。
【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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