(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムであって、
燃料電池と、
燃料ガス供給部と、
前記燃料ガス供給部から前記燃料電池に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給流路と、
前記燃料電池と前記燃料ガス供給流路と接続され、前記燃料電池から排出される前記燃料ガスを、再利用のために前記燃料ガス供給流路に循環させる燃料ガス循環流路と、
前記燃料ガス循環流路上に設けられ、前記燃料ガスを循環させるための循環ポンプと、
前記循環ポンプのポンプ温度を検知するポンプ温度検知部と、
前記循環ポンプを暖機する暖機手段と、
前記循環ポンプを駆動するポンプ制御部と、
前記循環ポンプの故障を判定するための故障判定部と、
を備え、
前記燃料電池の発電に先立つ前記燃料電池システムの起動時において、前記ポンプ制御部が前記循環ポンプを一時的に駆動させ、
前記ポンプ温度検知部の検知した前記ポンプ温度が水の融点未満である場合には、前記暖機手段は前記燃料電池を発電させ該発電に伴う熱で前記循環ポンプを暖機し、
前記故障判定部は、前記暖機の結果、前記循環ポンプの前記ポンプ温度が前記水の融点以上となると、前記ポンプ制御部により前記循環ポンプを再駆動する駆動信号を出力し、該再駆動の際の前記循環ポンプの回転数が所定回転数未満の場合に、前記循環ポンプが故障していると判定し、
前記循環ポンプが故障していると判定された場合であって前記燃料電池が発電を行っている場合には、前記燃料電池の発電を停止させると共に、前記ポンプ制御部は、前記循環ポンプの前記再駆動の駆動信号の出力を停止させることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
前記暖機手段は、
酸化ガスを前記燃料電池に供給するための酸化ガス供給部を備え、
前記ポンプ温度検知部が検知した前記ポンプ温度が前記水の融点未満であると、前記燃料ガス供給部および前記酸化ガス供給部に、それぞれ前記燃料ガスおよび前記酸化ガスを前記燃料電池に供給させることにより前記燃料電池で発電を行わせ、発電により生じる熱で前記循環ポンプを暖機することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記循環ポンプは、前記燃料電池と一体化して設置されることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の燃料電池システムにおいて、
前記暖機手段は、
前記燃料ガス循環流路であって、前記循環ポンプの設けられた位置より前記燃料ガスの循環方向に対して上流側の位置から、前記燃料ガスを前記燃料電池システムの外部に排出するためのパージ流路と、
前記パージ流路に設けられる遮断弁と、
前記遮断弁を開弁制御する弁制御部と、
前記酸化ガス供給部が前記燃料電池に供給する前記酸化ガスの供給量を調整可能な酸化ガス調整部と、
を備え、
前記燃料電池で発電を行わせる際に、前記弁制御部に、前記遮断弁を開弁させ、前記燃料電池に供給される前記燃料ガス供給量を増加させ、該燃料ガス供給量に対応させて、前記酸化ガス調整部に前記酸化ガス供給量を増加させることで、前記燃料電池の発電量を増加させることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
燃料電池システムの運転方法であって、
前記燃料電池システムは、
燃料電池と、
燃料ガス供給部と、
前記燃料ガス供給部から前記燃料電池に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給流路と、
前記燃料電池と前記燃料ガス供給流路と接続され、前記燃料電池から排出される前記燃料ガスを、再利用のために前記燃料ガス供給流路に循環させる燃料ガス循環流路と、
前記燃料ガス循環流路上に設けられ、前記燃料ガスを循環させるための循環ポンプと、
を備え、
前記運転方法は、
（Ａ）前記燃料電池の発電に先立つ前記燃料電池システムの起動時において、前記循環ポンプを一時的に駆動させた上で、前記循環ポンプのポンプ温度を検知する工程と、
（Ｂ）検知した前記ポンプ温度が水の融点未満である場合に、前記燃料電池を発電させ該発電に伴う熱で前記循環ポンプを暖機する工程と、
（Ｃ）該暖機の結果、前記循環ポンプの前記ポンプ温度が前記水の融点以上となると、前記循環ポンプを再駆動する駆動信号を出力し、該再駆動の際の前記循環ポンプの回転数が所定回転数未満の場合に、前記循環ポンプが故障していると判定する工程と、
（Ｄ）前記工程（Ｃ）において前記循環ポンプが故障していると判定された場合であって、前記燃料電池が発電を行っている場合には、前記燃料電池の発電を停止させると共に、前記循環ポンプの前記再駆動の駆動信号の出力を停止させる工程と、
を備えることを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【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おいて、燃料ガスを循環させるための循環ポンプの異常検知に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水素を含有する燃料ガスと酸素を含有する酸化ガスを用いて発電を行う燃料電池が注目されている。このような燃料電池を備える燃料電池システムは、燃料電池に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給流路と、燃料電池から排出された燃料ガスを、再利用のために燃料ガス供給流路に循環させる燃料ガス循環流路と、燃料ガス循環流路上に設けられ、前記燃料ガスを循環させるための循環ポンプなどを備えている。なお、上述したガス流路のうち、燃料ガスが循環する流路を循環系流路とも呼ぶ。
【０００３】
上述したような燃料電池システムにおいて、上記燃料電池システムの起動時に、循環ポンプの駆動を試みて、循環ポンプが駆動するか否かを検知するポンプ駆動検知が行われる場合がある（下記特許文献１参照）。ここで、このポンプ駆動検知において、循環ポンプが駆動しないと検知された場合には、循環ポンプが故障していると判定され、例えば、発電を中止するなどの処置がとられていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１７２０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、燃料電池では、発電中に電気化学反応によって水が生成され、この生成水も循環系流路を循環し、循環ポンプ内に生成水が残留する場合がある。このような状態で、外気温が氷点下というような低温になり、一定時間燃料電池システムの運転が停止されると、循環ポンプ内の残留水が凍結する場合があり、この場合、循環ポンプが駆動しないおそれがあった。
【０００６】
従って、上述の燃料電池システムの起動時に、ポンプ駆動検知を行った場合であって、循環ポンプが駆動しなかった場合において、循環ポンプが故障により駆動しない場合の他、循環ポンプが凍結によって駆動しない場合も考えられる。そうすると、ポンプ駆動検知において、循環ポンプが凍結により駆動せず、実際には故障していない場合でも、循環ポンプの故障と判定されてしまうおそれがあった。その結果、循環ポンプが実際には故障していない場合であっても、発電を中止しなければならないなどの不具合が生じるおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、燃料電池システムの起動時において、循環ポンプが正常なのか、故障なのかを正確に判定する技術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】
上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の燃料電池システムにおいて、
燃料電池システムであって、
燃料電池と、
燃料ガス供給部と、
前記燃料ガス供給部から前記燃料電池に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給流路と、
前記燃料電池と前記燃料ガス供給流路と接続され、前記燃料電池から排出される前記燃料ガスを、再利用のために前記燃料ガス供給流路に循環させる燃料ガス循環流路と、
前記燃料ガス循環流路上に設けられ、前記燃料ガスを循環させるための循環ポンプと、
前記循環ポンプのポンプ温度を検知するポンプ温度検知部と、
前記循環ポンプを暖機する暖機手段と、
前記循環ポンプを駆動するポンプ制御部と、
前記循環ポンプの故障を判定するための故障判定部と、
を備え、
前記燃料電池システムの起動時において、前記ポンプ温度検知部の検知した前記ポンプ温度が水の融点未満の場合に、前記暖機手段が前記循環ポンプを暖機させると共に、前記ポンプ制御部が前記循環ポンプを駆動させ、
前記故障判定部は、前記循環ポンプの前記ポンプ温度が前記水の融点以上の場合であって、前記循環ポンプの回転数が所定回転数未満の場合に、前記循環ポンプが故障していると判定することを要旨とする。
【０００９】
上記構成の燃料電池システムによれば、循環ポンプが凍結していた場合であっても、循環ポンプが正常なのか、実際に故障なのかを正確に判定することが可能となる。
【００１０】
上記燃料電池システムにおいて、
前記暖機手段は、
酸化ガスを前記燃料電池に供給するための酸化ガス供給部を備え、
前記ポンプ温度検知部が検知した前記ポンプ温度が前記水の融点未満であると、前記燃料ガス供給部および前記酸化ガス供給部に、それぞれ前記燃料ガスおよび前記酸化ガスを前記燃料電池に供給させることにより前記燃料電池で発電を行わせ、発電により生じる熱で前記循環ポンプを暖機するようにしてもよい。
【００１１】
このようにすれば、燃料電池システムの装置を使って循環ポンプを暖機することが可能であるので、燃料電池システムの部品点数を抑制することができる。
【００１２】
上記燃料電池システムにおいて、
前記循環ポンプを、前記燃料電池と一体化して設置するようにしてもよい。
【００１３】
このようにすれば、燃料電池で生じた熱が、速やかに循環ポンプに伝達されるので、素早く循環ポンプを暖機させることができる。
【００１４】
上記燃料電池システムにおいて、
前記暖機手段は、
前記燃料ガス循環流路であって、前記循環ポンプの設けられた位置より前記燃料ガスの循環方向に対して上流側の位置から、前記燃料ガスを前記燃料電池システムの外部に排出するためのパージ流路と、
前記パージ流路に設けられる遮断弁と、
前記遮断弁を開弁制御する弁制御部と、
前記酸化ガス供給部が前記燃料電池に供給する前記酸化ガスの供給量を調整可能な酸化ガス調整部と、
を備え、
前記燃料電池で発電を行わせる際に、前記弁制御部に、前記遮断弁を開弁させ、前記燃料電池に供給される前記燃料ガス供給量を増加させ、該燃料ガス供給量に対応させて、前記酸化ガス調整部に前記酸化ガス供給量を増加させることで、前記燃料電池の発電量を増加させるようにしてもよい。
【００１５】
このようにすれば、燃料電池の発電量の増加に伴い、発電により生じる熱も増加するので、素早く循環ポンプを暖機させることができる。
【００１６】
上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の燃料電池システムの運転方法は
燃料電池システムの運転方法であって、
前記燃料電池システムは、
燃料電池と、
燃料ガス供給部と、
前記燃料ガス供給部から前記燃料電池に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給流路と、
前記燃料電池と前記燃料ガス供給流路と接続され、前記燃料電池から排出される前記燃料ガスを、再利用のために前記燃料ガス供給流路に循環させる燃料ガス循環流路と、
前記燃料ガス循環流路上に設けられ、前記燃料ガスを循環させるための循環ポンプと、
を備え、
前記運転方法は、
（Ａ）前記燃料電池システムの起動時において、前記循環ポンプのポンプ温度を検知する工程と、
（Ｂ）検知した前記ポンプ温度が水の融点未満である場合に、前記循環ポンプを暖機すると共に、前記循環ポンプを駆動させる工程と、
（Ｃ）前記循環ポンプの前記ポンプ温度が前記水の融点以上の場合であって、前記循環ポンプの回転数が所定回転数未満の場合に、前記循環ポンプが故障していると判定する工程と、
を備えることを要旨とする。
【００１７】
上記構成の燃料電池システムの運転方法によれば、循環ポンプが凍結していた場合であっても、循環ポンプが正常なのか、実際に故障なのかを正確に判定することが可能となる。
【００１８】
なお、本発明は、上記した燃料電池システムなど装置発明や燃料電池システムの運転方法などの態様に限ることなく、それら方法や装置を構築するためのコンピュータプログラムとしての態様や、そのようなコンピュータプログラムを記録した記録媒体としての態様や、上記コンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号など、種々の態様で実現することも可能である。
【００１９】
また、本発明をコンピュータプログラムまたはそのプログラムを記録した記録媒体等として構成する場合には、上記装置の動作を制御するプログラム全体として構成するものとしてもよいし、本発明の機能を果たす部分のみを構成するものとしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下では、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の手順で説明する。
Ａ．実施例：
Ａ１．燃料電池システムの構成：
Ａ２．ポンプ故障検知処理：
Ｂ．変形例：
【００２１】
Ａ．実施例：
Ａ１．燃料電池システムの構成：
図１は、本発明の一実施例としての燃料電池システム１００の構成を示すブロック図である。この燃料電池システム１００は、主に燃料電池１０と、水素タンク２０と、ブロワ３０と、循環ポンプ５０と、希釈器６０と、温度センサ７０と、水素遮断弁２００と、調圧弁２２０と、ガス排出弁２４０と、制御回路４００と、を備えている。
【００２２】
燃料電池１０は、固体高分子型の燃料電池であり、構成単位である単セル（以下単にセルと呼ぶ。）を複数積層したスタック構造を有している。各セルは、電解質膜（図示せず）を挟んでアノード（図示せず）とカソード（図示せず）とを配置した構成となっている。燃料電池１０は、各々のセルのアノード側に水素を含有する燃料ガスを供給し、カソード側に酸素を含有する酸化ガスを供給することで、電気化学反応が進行し、起電力を生じる。燃料電池１０は、生じた電力を燃料電池１０に接続される所定の負荷（例えば、モータや蓄電池。）に供給する。なお、燃料電池１０としては、上記した固体高分子型燃料電池の他、水素分離膜型燃料電池や、アルカリ水溶液電解質型や、リン酸電解質型や、あるいは溶融炭酸塩電解質型等、種々のタイプの燃料電池を用いることができる。以下では、燃料電池１０の燃料ガスが流れる流路をアノード流路２５と呼び、酸化ガスが流れる流路をカソード流路３５と呼ぶ。
【００２３】
水素タンク２０は、高圧の水素ガスが貯蔵される貯蔵装置であり、燃料ガス供給流路２４を介して燃料電池１０のアノード流路２５に接続されている。燃料ガス供給流路２４上において、水素タンク２０から近い順番に、水素遮断弁２００と、調圧弁２２０とが設けられている。水素遮断弁２００を開弁することにより、燃料電池１０に水素ガスを燃料ガスとして供給する。なお、水素タンク２０に代えて、アルコール、炭化水素、アルデヒドなどを原料とする改質反応によって水素を生成し、アノード側へ供給するものとしてもよい。
【００２４】
アノード流路２５の出口側と燃料ガス供給流路２４とがガス循環流路２７によって接続されている。また、このガス循環流路２７上には、循環ポンプ５０が設けられている。循環ポンプ５０が駆動することにより、燃料電池１０のアノードで電気化学反応に供された後の燃料ガスは、ガス循環流路２７および燃料ガス供給流路２４を介して、再び、燃料電池１０のアノード流路２５（アノード）に供給され、発電に再利用される。以下では、燃料ガスが循環する流路、すなわち、ガス循環流路２７、燃料ガス供給流路２４、アノード流路２５、から形成される流路を水素循環系流路とも呼ぶ。
【００２５】
また、循環ポンプ５０は、燃料電池１０と一体化するように、支柱５５によって燃料電池１０と接して設置されている。
【００２６】
燃料電池システム１００には、循環ポンプ５０のポンプ室（図示せず）の温度を検出するための温度センサ７０が設けられている。
【００２７】
ガス循環流路２７上であって燃料電池１０と循環ポンプ５０との間の位置と、希釈器６０とに接続されるパージ流路２８が設けられる。パージ流路２８上には、ガス排出弁２４０が設けられている。燃料ガスが水素循環系流路を循環するうちに、燃料ガス中には、水素以外の不純ガス（窒素等）が混入し、濃度が徐々に増加してしまい、その結果、燃料電池１０の電池性能の低下を招くおそれがある。そこで、本実施例の燃料電池システム１００では、ガス排出弁２４０を定期的に開弁する。そうすると、燃料ガスがパージ流路２８に排出される。このようにパージ流路２８に排出された燃料ガスについての詳細は、後述する。
【００２８】
ブロワ３０は、空気を酸化ガスとして燃料電池１０のカソード（図示せず）に供給するための装置である。ブロワ３０は、酸化ガス供給流路３４を介して燃料電池１０のカソード流路３５と接続されている。
【００２９】
また、燃料電池１０のカソード流路３５（の出口側）は、酸化ガス排出流路３６と接続されており、カソードで電気化学反応に供された後の酸化ガスは、酸化ガス排出流路３６に排出される。
【００３０】
希釈器６０は、燃料ガス中に含まれる水素を酸化ガスと混合させて希釈する装置であり、酸化ガス排出流路３６と、パージ流路２８と、混合ガス排出流路４５とそれぞれ接続されている。希釈器６０は、多孔質セラミックから成る流通板６１によって２つの部屋に区切られ、パージ流路２８からの燃料ガスが流入し滞留する滞留室６２と、酸化ガス排出流路３６からの酸化ガスが流入する希釈室６３とを備えている。
【００３１】
ガス排出弁２４０が開弁されると、ガス循環流路２７を流れる燃料ガスが、パージ流路２８を介して、希釈器６０の滞留室６２へ流入し、滞留する。この場合、希釈器６０において、希釈室６３に流入した酸化ガスは、そのまま通過して、混合ガス排出流路４５を介して外部に排出されるが、この際、滞留室６２に滞留している燃料ガスは、酸化ガスの通過により、多孔質な流通板６１を介して希釈室６３へ徐々に吸い込まれていき、希釈室６３で酸化ガスと混合する。その結果、希釈器６０の希釈室６３からは、燃料ガスと酸化ガスとの混合ガスが、混合ガス排出流路４５を介して燃料電池システム１００の外部に排出されることとなる。このようにして、水素循環系流路を循環する燃料ガス中の水素は、酸化ガスにより希釈されて、燃料電池システム１００の外部に排出される。
【００３２】
制御回路４００は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、詳しくは、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算などを実行するＣＰＵ（図示せず）と、ＣＰＵで各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納されたＲＯＭ（図示せず）と、同じくＣＰＵで各種演算処理をするのに必要な各種データが一時的に読み書きされるＲＡＭ（図示せず）と、各種信号を入出力する入出力ボート（図示せず）等を備え、ブロワ３０、循環ポンプ５０、水素遮断弁２００、および、ガス排出弁２４０などの燃料電池システム１００に関する種々の制御を行う。
【００３３】
また、制御回路４００は、ポンプ制御部４１０と、温度検出部４２０と、弁制御部４３０と、ブロワ制御部４４０と、故障判定部４５０として機能し、後述のポンプ故障検知処理を実行する。温度検出部４２０は、温度センサ７０から循環ポンプ５０（ポンプ室）の温度を検出する。
【００３４】
ところで、本実施例の燃料電池システム１００は、起動時において、循環ポンプ５０の故障を検知するためのポンプ故障検知処理を実行する。以下に、この処理について説明する。
【００３５】
Ａ２．ポンプ故障検知処理：
図２は、本実施例の燃料電池システム１００が行うポンプ故障検知処理のフローチャートである。このポンプ故障検知処理開始時の前提条件として、水素遮断弁２００、ガス排出弁２４０は、共に、閉弁されており、ブロワ３０および循環ポンプ５０は、駆動されておらず、すなわち、燃料電池１０は、発電状態にない。
【００３６】
まず、ポンプ制御部４１０は、循環ポンプ５０を駆動するための駆動信号∨を循環ポンプ５０に送信する（ステップＳ１０）。一方、循環ポンプ５０は、正常であれば、駆動信号∨を受けると、それに基づき駆動する。
【００３７】
次に、ポンプ制御部４１０は、循環ポンプ５０が駆動したか、具体的には、循環ポンプ５０が所定回転数α以上で回転しているか否かを判断する（ステップＳ２０）。なお、この所定回転数αは、燃料電池システム１００の具体的な設計に基づいて決定され、例えば、１としてもよい。
【００３８】
ポンプ制御部４１０が、循環ポンプ５０が所定回転数α以上で回転したと判断した場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）には、故障判定部４５０は、循環ポンプ５０が正常に駆動すると判定し（ステップＳ２００）、この処理を終了する。なお、この後、制御回路４００は、例えば、ブロワ３０を駆動し、水素遮断弁２００を開弁して、発電を開始するようにしてもよい。
【００３９】
一方、ポンプ制御部４１０が、循環ポンプ５０が所定回転数α以上で回転していないと判断すると（ステップＳ２０：ＮＯ）、続いて、温度検出部４２０は、温度センサ７０から循環ポンプ５０（ポンプ室）の温度（以下では、循環ポンプ温度Ｔｐ１とする。）を検出する（ステップＳ３０）。なお、この際、ポンプ制御部４１０は、駆動信号∨の送信を停止する。
【００４０】
そして、温度検出部４２０は、循環ポンプ温度Ｔｐ１が水の融点（約０℃）未満か否かを判断する（ステップＳ４０）。ここで、水の融点を「約０℃」と記したのは、圧力状態により融点が変化することを考慮したためである。
【００４１】
温度検出部４２０が、循環ポンプ温度Ｔｐ１が水の融点（約０℃）未満でないと判断した場合（ステップＳ４０：ＮＯ）には、故障判定部４５０は、循環ポンプ５０（ポンプ室）が凍結していないにもかかわらず、循環ポンプ５０が駆動しないので、循環ポンプ５０が故障であると判定し（ステップＳ１００）、この処理を終了する。この後、制御回路４００は、例えば、燃料電池１０で発電を行なわせないなどの処置をするようにしてもよい。
【００４２】
一方、温度検出部４２０が、循環ポンプ温度Ｔｐ１か水の融点（約０℃）未満であると判断した場合（ステップＳ４０：ＹＥＳ）には、制御回路４００は、循環ポンプ５０が凍結して駆動できない状態にあると判断して、燃料電池１０で発電を行う（ステップＳ５０）。具体的には、弁制御部４３０は、水素遮断弁２００を開弁し、アノード流路２５に供給される燃料ガスの供給量が所定値β以下とならないように、ガス排出弁２４０を開閉弁制御させ、また、ブロワ制御部４４０は、ブロワ３０を駆動して、燃料電池１０のカソードに対して、上記燃料ガスの供給量に対応させた量の酸化ガスを供給することで、燃料電池１０で発電を行う。これにより、燃料電池１０は、発電に伴い高温となり、燃料電池１０と接して設置される循環ポンプ５０（のポンプ室）は、暖機され、昇温する。この際、パージ流路２８から排出される燃料ガスは、希釈器６０によって希釈されて、燃料電池システム１００の外部に排出される。なお、所定値βは、燃料電池１０が循環ポンプ５０を十分暖機できるような数値として設定されればよく、燃料電池システム１００の具体的な設計に基づいて決定される。また、この所定値βに基づき、ガス排出弁２４０の開弁頻度も決定されることになる。
【００４３】
このように、燃料電池１０で発電を行う際において、水素遮断弁２００を開弁することで、燃料電池１０のアノードに供給される燃料ガス量を増加させ、また、燃料ガスの供給量に対応させて酸化ガスを燃料電池１０のカソードに供給するようにしている。このようにすれば、燃料電池１０の発電量を増力はせることができ、素早く循環ポンプ５０を暖機させることができる。
【００４４】
燃料電池１０の発電が開始されると、温度検出部４２０は、温度センサ７０から循環ポンプ５０（ポンプ室）の温度（以下では、循環ポンプ温度Ｔｐ２とする。）を検出し（ステップＳ６０）、循環ポンプ温度Ｔｐ２が水の融点（約０℃）以上であるか否かを判断する（ステップＳ７０）。温度検出部４２０は、検出した循環ポンプ温度Ｔｐ２が水の融点（約０℃）以上でないと判断した場合（ステップＳ７０：ＮＯ）には、再度、ステップＳ６０の処理にリターンする。
【００４５】
温度検出部４２０が、循環ポンプ温度Ｔｐ２が水の融点（約０℃）以上と判断した場合（ステップＳ７０：ＹＥＳ）には、ポンプ制御部４１０は、循環ポンプ５０を駆動するための駆動信号∨を再度循環ポンプ５０に送信する（ステップＳ８０）。
【００４６】
そして、ポンプ制御部４１０は、循環ポンプ５０が駆動したか、具体的には、循環ポンプ５０が所定回転数α以上で回転しているか否かを判断する（ステップＳ９０）。
【００４７】
ポンプ制御部４１０が、循環ポンプ５０が所定回転数α以上で回転したと判断した場合（ステップＳ９０：ＹＥＳ）には、故障判定部４５０は、前回ポンプ制御部４１０が駆動信号∨を送信して（ステップＳｌＯ）循環ポンプ５０を駆動しようとしても駆動しなかったのは（ステップＳ２０：ＮＯ）、循環ポンプ５０が凍結のため駆動できなかったと判定すると共に、循環ポンプ５０が正常に駆動すると判定する（ステップＳ２００）。その後、この処理を終了し、例えば、制御回路４００は、燃料電池１０で発電を開始させるようにしてもよい。
【００４８】
一方、ポンプ制御部４１０が、循環ポンプ５０が所定回転数α以上で回転していないと判断すると（ステップＳ９０：ＮＯ）、故障判定部４５０は、暖機により循環ポンプ５０（ポンプ室）が凍結していないにもかかわらず、循環ポンプ５０が駆動しないので、循環ポンプ５０が故障であると判定し（ステップＳ１００）、この処理を終了する。なお、この処理の終了時において、上述のステップ５０の処理で、燃料電池１０の発電を行っている場合には、発電を停止するようにしてもよい。なお、この際、ポンプ制御部４１０は、駆動信号Ｖの送信を停止する。
【００４９】
以上のように、本実施例の燃料電池システム１００では、ポンプ故障検知処理において、循環ポンプ５０が駆動しなかった場合であって、循環ポンプ５０（ポンプ室）の温度（循環ポンプ温度Ｔｐ１）が、水の融点（０℃）未満の場合には、燃料電池１０で発電を開始することで、循環ポンプ５０を暖機し、循環ポンプ５０（ポンプ室）の温度を水の融点（０℃）以上に昇温させ、その後、再度、循環ポンプ５０の駆動を試みるようにしている。このようにすれば、循環ポンプ５０が凍結していた場合であっても、循環ポンプ５０が正常なのか、実際に故障なのかを正確に判定することが可能となる。
【００５０】
また、本実施例の燃料電池システム１００では、循環ポンプ５０を燃料電池１０と接するように設置し、ポンプ故障検知処理において、循環ポンプ５０を暖機する場合に、燃料電池１０で発電を行い、その生成熱により循環ポンプ５０を暖機するようにしている。このようにすれば、燃料電池システム１００の装置を使って循環ポンプ５０を暖機することが可能であるので、燃料電池システム１００の部品点数を抑制することができる。また、循環ポンプ５０は、燃料電池１０と接しているので、燃料電池１０で生じた熱が、速やかに循環ポンプ５０に伝達されるので、素早く循環ポンプを暖機させることができる。
【００５１】
なお、水素タンク２０は、請求項における燃料ガス供給部に該当し、ガス循環流路２７は、請求項における燃料ガス循環流路に該当し、ガス排出弁２４０は、請求項における遮断弁に該当し、ポンプ制御部４１０は、請求項におけるポンプ制御部に該当し、温度検出部４２０は、請求項におけるポンプ温度検知部に該当し、弁制御部４３０は、請求項における弁制御部に該当し、ブロワ制御部４４０は、請求項における酸化ガス調整部に該当し、故障判定部４５０は、請求項における故障判定部に該当し、ブロワ３０は、請求項における酸化ガス供給部に該当する。また、ブロワ３０と、水素タンク２０と、水素遮断弁２００と、制御回路４００と、燃料電池１０とは、請求項における暖機手段に該当する。
【００５２】
Ｂ．変形例：
なお、本発明では、上記した実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。
【００５３】
Ｂ１．変形例１：
上記実施例の燃料電池システム１００において、循環ポンプ５０を燃料電池１０に接するように設置していたが本発明は、これに限られるものではない。燃料電池１０の発電に伴い循環ポンプ５０が暖機できる距離であれば、接して設置する必要がなく、循環ポンプ５０を燃料電池１０から所定距離離して設置するようにしてもよい。このようにしても、上記実施例の効果を奏することができる。
【００５４】
Ｂ２．変形例２：
上記実施例の燃料電池システム１００において、循環ポンプ５０を燃料電池１０に接するように設置し、燃料電池１０の発電で生じる熱を用いて、循環ポンプ５０を暖機するようにしていたが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、循環ポンプ５０に所定のヒータなどの熱源を設けて、それにより循環ポンプ５０を暖機するようにしてもよい。このようにすれば、循環ポンプ５０を燃料電池１０と接して設置する必要がなく、循環ポンプ５０の配置の自由度が増す。
【００５５】
Ｂ３．変形例３：
上記実施例の燃料電池システム１００が行うポンプ故障検知処理（図２）において、温度検出部４２０は、ステップＳ３０の処理で、循環ポンプ温度Ｔｐ１を循環ポンプ５０から直接検出するようにしているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、温度検出部４２０は、燃料電池システム１００外部の大気温を検出し、その大気温から循環ポンプ５０の温度を推算するようにしてもよい。また、温度検出部４２０は、燃料電池システム１００内の所定部（例えば、燃料電池１０。）の温度から循環ポンプ５０の温度を推算するようにしてもよい。このようにすれば、温度センサ７０を設ける必要が無く、部品点数を軽減することができる。
【００５６】
Ｂ４．変形例４：
上記実施例の燃料電池システム１００は、ポンプ故障検知処理（図２）において、循環ポンプ温度Ｔｐ２が、燃料電池１０の発電により、水の融点以上となると（ステップＳ７０：ＹＥＳ）、循環ポンプ５０に駆動信号Ｖを送信し（ステップＳ８０）、さらに、循環ポンプ５０が所定回転数α以上で回転しないと、循環ポンプ５０が故障であると判定するようにしているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、図２のポンプ故障検知処理において、ステップＳ６０〜ステップＳ９０の処理を行わず、以下のようにしてもよい。
【００５７】
すなわち、制御回路４００が燃料電池１０で発電（ステップＳ５０）を開始後、ポンプ制御部４１０は、循環ポンプ５０に駆動信号Ｖを送信する（ステップＳ６０Ａ）。次に、ポンプ制御部４１０は、循環ポンプ５０が駆動したか、具体的には、循環ポンプ５０が所定回転数α以上で回転しているか否かを判断する（ステップＳ７０Ａ）。そして、ポンプ制御部４１０が、循環ポンプ５０が所定回転数α以上で回転したと判断した場合（ステップＳ７０Ａ：ＹＥＳ）には、故障判定部４５０は、循環ポンプ５０が正常に駆動すると判定する（ステップＳ２００）。
【００５８】
一方、ポンプ制御部４１０が、循環ポンプ５０が所定回転数α以上で回転していないと判断すると（ステップＳ７０Ａ：ＮＯ）、続いて、温度検出部４２０は、循環ポンプ温度Ｔｐ２を検出し（ステップＳ８０Ａ）、循環ポンプ温度Ｔｐ２が水の融点（約０℃）以上であるか否かを判断する（ステップＳ９０Ａ）。温度検出部４２０は、検出した循環ポンプ温度Ｔｐ２が水の融点（約０℃）以上でないと判断した場合（ステップＳ９０Ａ：ＮＯ）には、再度、ステップＳ６０Ａの処理にリターンする。
【００５９】
温度検出部４２０が、循環ポンプ温度Ｔｐ２が水の融点（約０℃）以上と判断した場合（ステップＳ９０Ａ：ＹＥＳ）には、故障判定部４５０は、暖機により循環ポンプ５０（ポンプ室）が凍結していないにもかかわらず、循環ポンプ５０が駆動しないので、循環ポンプ５０が故障であると判定し（ステップＳ１００）、この処理を終了する。以上のようにしても、上記実施例の効果を奏することができる。
【００６０】
Ｂ５．変形例５：
上記実施例において、制御回路４００の各部は、ソフトウェア的に構成されているものを、ハードウェア的に構成するようにしてもよいし、ハードウェア的に構成されているものを、ソフトウェア的に構成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施例としての燃料電池システム１００の構成を示すブロック図である。
【図２】上記実施例の燃料電池システム１００が行うポンプ故障検知処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６２】
１０…燃料電池
２０…水素タンク
２４…燃料ガス供給流路
２５…アノード流路
２７…ガス循環流路
２８…パージ流路
３０…ブロワ
３４…酸化ガス供給流路
３５…カソード流路
３６…酸化ガス排出流路
４５…混合ガス排出流路
５０…循環ポンプ
５５…支柱
６０…希釈器
７０…温度センサ
１００…燃料電池システム
２００…水素遮断弁
２２０…調圧弁
２４０…ガス排出弁
４００…制御回路
４１０…ポンプ制御部
４２０…温度検出部
４３０…弁制御部
４４０…ブロワ制御部
４５０…故障判定部
【図１】
0005226936.tif 000002
【図２】
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