(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、
前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、
前記燃料ガス供給手段に含まれている変成手段の温度を検知する状態検知手段と、
前記状態検知手段が検知した結果を利用して、起動の際の予め決められた所定の制限時間内に前記変成手段の温度が、予め決められた適切な温度に到達したかどうか調べることで、前記変成手段を加熱する変成ヒータの異常を検知し、異常内容に対応した運転モードにて運転制御を行う運転制御手段と、
前記異常内容に対応した運転モードに切り換えるための運転モード切換手段とを備え、
前記異常内容に対応した運転モードは、前記燃料ガス供給手段に含まれる改質器及び改質ガスの熱伝導の加熱により前記変成手段が前記適切な温度に到達するために必要な時間に応じた時間を、起動の際の前記制限時間に代わる別の制限時間として扱い、前記別の制限時間内に前記変成手段の温度が所定温度に到達しなかった場合、異常停止を行う代用モードである、燃料電池発電システム。
【請求項２】
前記所定の制御温度到達時間は、予め前記変成ヒータで加熱しなかった場合の前記変成手段の温度上昇特性を求めておき、その温度上昇特性における、起動開始から制御温度に到達するまでの時間より長い時間である請求項１記載の燃料電池発電システム。
【請求項３】
燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、
前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、
前記燃料電池へ供給される冷却水の温度を検知する状態検知手段と、
前記状態検知手段が検知した結果を利用して、前記燃料電池が果たす所定の機能の異常を検知し、異常内容に対応した運転モードにて運転制御を行う運転制御手段と、
前記異常内容に対応した運転モードに切り換えるための運転モード切換手段と、
前記燃料電池で発生した熱を用いる貯湯タンクとを備え、
前記異常内容に対応した運転モードは、起動時前記燃料電池への冷却水を加熱する冷却水ヒータの機能に代えて、前記貯湯タンクの湯の熱を利用して前記冷却水を加熱する機能で代用させるモードである燃料電池発電システム。
【請求項４】
前記運転モード切換手段は、リモコンのスイッチの所定の手順、組み合わせによる切替操作にて切り換える請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池発電システム。
【請求項５】
前記運転モード切換手段は、通信手段を介して宅外メンテナンス制御手段より、異常内容に対応した運転プログラムを送信し、送信された運転プログラムにて運転するように遠隔操作にて切り換える請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池発電システム。
【請求項６】
燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段とを備えた燃料電池発電システムを制御する燃料電池発電システムの制御方法であって、
前記燃料ガス供給手段に含まれている変成手段の温度を検知する状態検知ステップと、
前記状態検知ステップが検知した結果を利用して、起動の際の予め決められた所定の制限時間内に前記変成手段の温度が、予め決められた適切な温度に到達したかどうか調べることで、前記変成手段を加熱する変成ヒータの異常を検知し、異常内容に対応した運転モードにて運転制御を行う運転制御ステップと、
前記異常内容に対応した運転モードに切り換える運転モード切換ステップとを備え、
前記異常内容に対応した運転モードは、前記燃料ガス供給手段に含まれる改質器及び改質ガスの熱伝導の加熱により前記変成手段が前記適切な温度に到達するために必要な時間に応じた時間を、起動の際の前記制限時間に代わる別の制限時間として扱い、前記別の制限時間内に前記変成手段の温度が所定温度に到達しなかった場合、異常停止を行う代用モードである、燃料電池発電システムの制御方法。
【請求項７】
燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、前記燃料電池で発生した熱を用いる貯湯タンクとを備えた燃料電池発電システムを制御する燃料電池発電システムの制御方法であって、
前記燃料電池の温度を検知する状態検知ステップと、
前記状態検知ステップが検知した結果を利用して、前記燃料電池が果たす所定の機能の異常を検知し、異常内容に対応した運転モードにて運転制御を行う運転制御ステップと、
前記異常内容に対応した運転モードに切り換える運転モード切換ステップとを備え、
前記異常内容に対応した運転モードは、起動時前記燃料電池への冷却水を加熱する冷却水ヒータの機能に代えて、前記貯湯タンクの湯の熱を利用して前記冷却水を加熱する機能で代用させるモードである燃料電池発電システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料電池を用いた燃料電池発電システム、及び燃料電池発電システムの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に従来例１としての給湯装置（例えば特許文献１参照。）の構成を示す。図５において、水回路に設けられ加熱器５を制御するための情報を検出する検出器６、７と、加熱器５の運転ＯＮ／ＯＦＦ及び出湯口２より給湯するお湯の温度を設定する操作器８と、検出器６、７の情報と操作器８の設定をもとに加熱器５の発熱量及び発停を制御する制御器９と、検出器６、７の情報と操作器８の設定に関係なく、所定の制御量で加熱器５を制御するサブ制御器１４と、制御器９とサブ制御器１４の何れかを選択する手動操作の選択器１５と、検出器６の情報が所定の範囲を逸脱したとき、制御器９より優先して加熱器５の運転をＯＦＦする異常制御器１３と、検出器６とは別に独立して設けた異常温度上昇等の不安全状態を検出する不安全検出器１０と、この不安全検出器１０の信号により全ての制御器より優先して加熱器５の作動を無条件で停止させる保安器１２を備え、異常制御器１３が作動して運転をＯＦＦしたときは、選択器１５の操作により加熱器５の制御を制御器９からサブ制御器１４に手動で切り換えるように構成されていた。
【０００３】
図６に従来例２としての燃料電池を用いた発電システムの構成を示す。図６において、２１は燃料電池であり、燃料ガス供給手段２２は天然ガスなどの原料を水蒸気改質し、水素を主成分とするガスを生成して燃料電池２１に供給する。燃料ガス供給手段２２は、改質ガスを生成する改質器２３と、改質ガスに含まれる一酸化炭素を水と反応させ二酸化炭素と水素にするための一酸化炭素変成器２４とを具備している。燃料側加湿器２５では、燃料電池２１に供給する燃料ガスを加湿する。２６は空気供給装置であり、酸化剤の空気を燃料電池２１に供給する。このとき、酸化側加湿器２７で供給空気を加湿する。さらに、燃料電池２１に水を送って冷却する冷却配管２８と、冷却配管内の水を循環させるポンプ２９とを備えている。
【０００４】
また、熱交換器３０および循環ポンプ３１により燃料電池２１の発電による排熱を排熱回収配管３２を経由して貯湯タンク３３へ排熱回収するように接続されている。
【０００５】
さらに運転開始時は、燃料電池２１の起動時間を短縮するために、燃料処理装置２２において改質器２３や一酸化炭素変成器２４に内蔵されたヒータ、温度検知器（図示せず）を用いて、改質反応、変成反応に適した温度帯に到達するまでの時間を短縮させたり、冷却配管２８の経路においても、同様に冷却水を加熱するヒータ、温度検知器（図示せず）を用いて、発電反応に適した温度帯に到達するまでの時間を短縮させていた。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２９４００１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例１（図５）の給湯装置では、検出器の故障で給湯装置が停止した場合において、製造者または販売者が安全を確認した上で選択器を操作して加熱器の制御を制御器からサブ制御器に切り換えることで検出器の故障に無関係に強制的に加熱器を所定量で運転するというもので、制御情報を検出する検出器の故障を異常対象としていたため、異常対応範囲が限定されていた。また、異常発生時には、製造者または販売者の立ち会いを前提に、手動にて選択器の切り換え操作により加熱器の制御をサブ制御器に切り換えるようにしているため、異常内容の軽微な故障等を簡単な方法で、速やかに対処することが出来なかった。
【０００８】
また、上記従来例２（図６）の燃料電池発電システムは、燃料電池２１の起動時間を短縮するための改質器２３や一酸化炭素変成器２４に内蔵されたヒータ、温度検知器、冷却配管２８の経路の冷却水を加熱するヒータの故障、異常時には、異常停止させた後、修理を待たざるを得ないといった課題があった。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決し、異常発生時に、異常内容の軽微な故障を、予め決めておいた代替方法で対処し運転再開できる、信頼性の高い燃料電池発電システム、燃料電池発電システムの制御方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、第１の本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池（２１）と、
前記燃料電池（２１）に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段（２２）と、
前記燃料電池（２１）に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段（３４）と、
前記燃料ガス供給手段（２２）に含まれている変成手段（２４）の温度を検知する状態検知手段（４２）と、
前記状態検知手段（４２）が検知した結果を利用して、起動の際の予め決められた所定の制限時間内に前記変成手段の温度が、予め決められた適切な温度に到達したかどうか調べることで、前記変成手段を加熱する変成ヒータ（４３）の異常を検知し、異常内容に対応した運転モードにて運転制御を行う運転制御手段（４７）と、
前記異常内容に対応した運転モードに切り換えるための運転モード切換手段（４４）とを備え、
前記異常内容に対応した運転モードは、前記燃料ガス供給手段（２２）に含まれる改質器（２３）及び改質ガスの熱伝導の加熱により前記変成手段が前記適切な温度に到達するために必要な時間に応じた時間を、起動の際の前記制限時間に代わる別の制限時間として扱い、前記別の制限時間内に前記変成手段の温度が所定温度に到達しなかった場合、異常停止を行う代用モードである、燃料電池発電システムである。
【００１１】
また、第２の本発明は、前記所定の制御温度到達時間は、予め前記変成ヒータ（４２）で加熱しなかった場合の前記変成手段（２４）の温度上昇特性を求めておき、その温度上昇特性における、起動開始から制御温度に到達するまでの時間より長い時間である第１の本発明の燃料電池発電システムである。
【００１２】
また、第３の本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池（２１）と、
前記燃料電池（２１）に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段（２２）と、
前記燃料電池（２１）に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段（３４）と、
前記燃料電池（２１）へ供給される冷却水の温度を検知する状態検知手段（５０）と、
前記状態検知手段（５０）が検知した結果を利用して、前記燃料電池（２１）が果たす所定の機能の異常を検知し、異常内容に対応した運転モードにて運転制御を行う運転制御手段（４７）と、
前記異常内容に対応した運転モードに切り換えるための運転モード切換手段（４４）と、
前記燃料電池（２１）で発生した熱を用いる貯湯タンク（３３）とを備え、
前記異常内容に対応した運転モードは、起動時前記燃料電池（２１）への冷却水を加熱する冷却水ヒータ（４９）の機能に代えて、前記貯湯タンク（３３）の湯の熱を利用して前記冷却水を加熱する機能で代用させるモードである燃料電池発電システムである。
【００１８】
また、第４の本発明は、前記運転モード切換手段（４４）は、リモコンのスイッチの所定の手順、組み合わせによる切替操作にて切り換える第１〜３の本発明のいずれかの燃料電池発電システムである。
【００１９】
また、第５の本発明は、前記運転モード切換手段（４４）は、通信手段を介して宅外メンテナンス制御手段（５４）より、異常内容に対応した運転プログラムを送信し、送信された運転プログラムにて運転するように遠隔操作にて切り換える第１〜３の本発明のいずれかの燃料電池発電システムである。
【００２０】
また、第６の本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段とを備えた燃料電池発電システムを制御する燃料電池発電システムの制御方法であって、
前記燃料ガス供給手段に含まれている変成手段の温度を検知する状態検知ステップと、
前記状態検知ステップが検知した結果を利用して、起動の際の予め決められた所定の制限時間内に前記変成手段の温度が、予め決められた適切な温度に到達したかどうか調べることで、前記変成手段を加熱する変成ヒータの異常を検知し、異常内容に対応した運転モードにて運転制御を行う運転制御ステップと、
前記異常内容に対応した運転モードに切り換える運転モード切換ステップとを備え、
前記異常内容に対応した運転モードは、前記燃料ガス供給手段に含まれる改質器及び改質ガスの熱伝導の加熱により前記変成手段が前記適切な温度に到達するために必要な時間に応じた時間を、起動の際の前記制限時間に代わる別の制限時間として扱い、前記別の制限時間内に前記変成手段の温度が所定温度に到達しなかった場合、異常停止を行う代用モードである、燃料電池発電システムの制御方法である。
【００２１】
また、第７の本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、前記燃料電池で発生した熱を用いる貯湯タンクとを備えた燃料電池発電システムを制御する燃料電池発電システムの制御方法であって、
前記燃料電池の温度を検知する状態検知ステップと、
前記状態検知ステップが検知した結果を利用して、前記燃料電池が果たす所定の機能の異常を検知し、異常内容に対応した運転モードにて運転制御を行う運転制御ステップと、
前記異常内容に対応した運転モードに切り換える運転モード切換ステップとを備え、
前記異常内容に対応した運転モードは、起動時前記燃料電池への冷却水を加熱する冷却水ヒータの機能に代えて、前記貯湯タンクの湯の熱を利用して前記冷却水を加熱する機能で代用させるモードである燃料電池発電システムの制御方法である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における燃料電池発電システムのブロック構成図である。
【００２５】
図１において、図６で示した従来の燃料電池を用いた発電システムと同じ機能を有するものについては、同一符号を付与しており、それらの機能の詳細は、図６のものに準ずるものとして説明を省略する。
【００２６】
３４は、空気供給装置２６および供給空気を加湿する酸化側加湿器２７からなる酸化剤ガス供給手段である。改質器２３には、改質器２３の温度を検知する改質温度検知手段３５、原料ガスと水とを加熱する加熱手段３６、加熱手段３６へ燃焼用空気を供給する燃焼ファン３７、燃焼ファン３７への供給空気の温度を検知する燃焼ファン吸込温度検知手段３８が備えられている。
【００２７】
さらに、改質器２３には、原料ガスを供給するための原料ガス供給弁３９、加熱手段３６に燃焼ガスを供給するための燃焼ガス供給弁４０、原料ガス、燃料ガスの温度を検知するガス温度検知手段４１が備えられている。一酸化炭素変成器（以下、変成器とする）２４には、変成器２４の温度を検知する変成温度検知手段４２、変成器２４を加熱する変成器ヒータ４３が備えられている。
【００２８】
４４は、燃料ガス供給手段２２、酸化剤ガス供給手段３４、燃料電池２１などの温度、流量、圧力等の状態を検知する状態検知手段またはヒータ、電磁弁、モータなどの異常検知後の特殊運転モードに切り換えるための特殊運転モード切換手段としてのリモコンであり運転状態を表示する表示部４５と運転、停止等のスイッチ操作をするための操作部４６とを具備している。
【００２９】
４７は、正常時は状態検知手段からの状態検知信号を入力し、予め決められた通常運転モードにて、各手段を駆動し運転制御するとともに、状態検知手段または各手段の所定の機能の異常を検知し、異常内容に対応した特殊運転モードにて運転を行う運転制御手段である。
【００３０】
ここで改質温度検知手段３５、燃焼ファン吸込温度検知手段３８、ガス温度検知手段４１、変成温度検知手段４２、は燃料電池発電システムの状態を検知する、本発明の状態検知手段の具体例であり、例えばサーミスタ、熱電対等で構成される。また、燃焼ファン３７、原料ガス供給弁３９、燃焼ガス供給弁４０、変成器ヒータ４３は、本発明の異常を生じる手段の具体例である。
【００３１】
次に動作、作用について説明する。
【００３２】
燃料電池発電システムの起動、発電時には、運転制御手段４７は、燃料ガス供給手段２２の改質器２３において、加熱手段３６を介して天然ガスなどの原料と水を加熱し、発電量に応じて水蒸気改質させ、水素を主成分とするガスを生成して燃料電池２１に供給する。このとき、改質器２３の温度を改質温度検知手段３５により検知し、所定温度（水蒸気改質するための温度：約６００〜７００℃）になるように制御するとともに、ガス温度検知手段４１により、原料ガス温度を検知し、原料ガス供給弁により供給される原料ガス量を温度補正する。
【００３３】
また、燃焼ファン吸込温度検知手段３８により、燃焼用空気温度を検知し、燃焼ファン３７により加熱手段３６に供給される燃焼用空気量を温度補正（空気密度補正）する。
【００３４】
変成器２４は、起動時、運転制御手段４７により変成ヒータ４３を用いて昇温し、起動時間を短縮させるとともに、変成温度検知手段４２により所定温度（変成反応するための温度：約２５０〜３５０℃）になるように制御し、改質ガスに含まれる一酸化炭素を水と反応させ二酸化炭素と水素にする変成反応を行う。ここで、変成ヒータ４３を用いることにより、変成器４３の昇温が促進され、数十分程度で起動できる。
【００３５】
次に、変成ヒータ４３が故障（断線）した場合、運転制御手段４７は、起動時、変成ヒータ４３へ駆動出力するにも関わらず変成温度検知手段４２により変成器温度上昇速度が正常時に比べ遅いことを検知する。所定時間内に所定温度に到達しなかった時点で、変成ヒータ４３の断線故障を確定し、運転モード切換手段であるリモコン４４の表示部４５に異常表示し異常停止する。
【００３６】
この後、リモコン４４の特殊操作（例えば、操作部４６の複数のスイッチの２重押しや一定時間連続押し、またこれらスイッチ押し操作の組み合わせ）により、変成ヒータ４３が断線故障した場合の特殊運転モードに切り換える。すなわち、変成ヒータ４３による昇温動作の無い場合の運転シーケンスに切り換える。
【００３７】
変成ヒータ４３が断線故障した場合の特殊運転モードでは、起動時、変成温度検知手段４２により変成器温度上昇速度が正常時に比べ遅いことを予め想定し、変成ヒータ４３の断線故障判定処理を行わず起動し、改質器２３、及び改質ガスの温熱による熱伝導により想定される所定制御温度到達時間を制限時間として運転起動させる。なお、特殊運転モードや通常運転モードにおける燃料電池発電システムの起動時とは、加熱手段３６で改質器２３の加熱を開始した時点を意味する。
【００３８】
この所定制御温度到達時間は次のようにして求められたものである。すなわち、変成ヒータ４３で加熱しなかった場合の変成器の改質器２３、及び改質ガスの温熱による熱伝導による温度上昇特性を予め把握しておく。そして、この温度上昇特性で燃料電池発電システムの起動開始から、変成反応の適用温度範囲の下限値である起動制御温度（例えば摂氏２５０度）に到達するまでの時間の１．２倍から２．０倍の時間をこの所定制御温度到達時間とする。なお、起動制御温度は触媒体や装置構成により変動するものであり、上記温度に限定されるものではない。
【００３９】
従って、変成ヒータ４３が断線故障した場合の特殊運転モードでは、燃料電池発電システムの起動開始から上記で求めた所定制御温度到達時間が経過した際に、燃料電池発電システムの運転制御を開始する。
【００４０】
また、燃料電池発電システムの起動開始から起動制御温度（例えば摂氏２５０度）に到達するまでの時間の０．２倍から１．０倍までの時間はマージンとして設けたものである。すなわち、このマージンは、夏よりも冬の方が気温が低いなど気温の変動を見越して設けたものである。すなわち、気温が低温の場合であっても十分余裕を持って起動制御温度（例えば摂氏２５０度）に到達出来るようにするために設けたものである。なお、本実施の形態では、所定制御温度到達時間を、燃料電池発電システムの起動開始から起動制御温度（例えば摂氏２５０度）に到達するまでの時間の１．２倍から２．０倍とするとして説明したが、これに限らない。気温が十分低温の時に上述した所定制御温度到達時間を決定した場合であれば、所定制御温度到達時間を、燃料電池発電システムの起動開始から起動制御温度（例えば摂氏２５０度）に到達するまでの時間より若干長い時間すなわち、この時間の１．２倍以下の時間にしても構わない。
【００４１】
その結果、正常時より起動時間が長くかかるものの発電動作には支障無く運転でき、かつ使用者は故障部品（変成ヒータ）交換するまで若干運転起動時間が長くなる他は正常時と同様に燃料電池発電システムを使用することができる。
【００４２】
またこの特殊運転モード運転の場合にも、制限時間内に所定温度に到達しなかった時点で、変成ヒータ４３の断線故障以外の異常を確定し、特殊運転モード切換手段であるリモコン４４の表示部４５にその旨の異常表示し異常停止するため特殊運転モードにおける安全性は確保できる。
【００４３】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２を図１を用いて説明する。この実施の形態２の構成については、実施の形態１と同様である。
【００４４】
次に動作、作用について説明する。
【００４５】
燃料電池発電システムの正常時の起動、発電時の運転動作も実施の形態１と同様である。
【００４６】
次に、状態検知手段のひとつである燃焼ファン吸込温度検知手段３８が故障（断線またはショート）した場合、運転制御手段４７は、リモコン４４からの運転開始操作時、燃焼ファン吸込温度検知手段３８が正常温度範囲から外れていることで故障（断線またはショート）を確定し、特殊運転モード切換手段であるリモコン４４の表示部４５に異常表示し異常停止する。
【００４７】
この後、リモコン４４の特殊操作（例えば、操作部４６の複数のスイッチの２重押しや一定時間連続押し、またこれらスイッチ押し操作の組み合わせ）により、燃焼ファン吸込温度検知手段３８が故障（断線またはショート）した場合の特殊運転モードに切り換える。すなわち、燃焼ファン吸込温度検知手段３８の検知信号による加熱手段３６に供給される燃焼用空気量の温度補正（空気密度補正）の代わりに、ガス温度検知手段４１による原料ガス温度による温度補正に切り換える。
【００４８】
燃焼ファン吸込温度検知手段３８が故障（断線またはショート）した場合の特殊運転モードでは、起動時および発電時、概ね、ガス温度検知手段４１による原料ガス温度が燃焼ファン吸込温度検知手段３８の検知信号による加熱手段３６に供給される燃焼用空気温度より若干低め（数℃から十数℃）となることを予め想定し、ガス温度検知手段４１による原料ガス温度に若干の補正温度（数℃から十数℃）を加算した温度を用いて燃焼ファン吸込温度検知手段３８の代用検知信号として加熱手段３６に供給される燃焼用空気量の温度補正（空気密度補正）を行う。なお、原料ガス温度を推定する方法については後述する。
【００４９】
その結果、ガス温度検知手段４１による原料ガス温度は、正常時の燃焼用空気量の温度補正（空気密度補正）に近似し、季節や設置場所、運転時刻に対してある程度の相関関係をもった温度検知信号であるため、概ね起動、発電動作には支障無く運転でき、かつ故障部品（燃焼ファン吸込温度検知手段３８）交換するまで改質器２３の加熱手段３６の加熱運転において、正常燃焼特性範囲内で、燃料電池発電システムを使用することができる。
【００５０】
また、この特殊運転モード運転の場合にも、加熱手段３６の安全装置（燃焼検知手段、温度過昇検知器等：図示せず）が具備されているため、これらが万一動作した時点で異常停止するため特殊運転モードにおける安全性は確保できる。
【００５１】
なお、上記実施の形態では、燃焼ファン吸込温度検知手段３８が故障（断線またはショート）した場合の構成としているが、ガス温度検知手段４１が故障（断線またはショート）した場合に、逆に燃焼ファン吸込温度検知手段３８により、ガス温度検知手段４１の代用する構成とすることによっても同様の効果を有することは言うまでもない。なお、原料ガス温度を推定する方法については後述する。
【００５２】
以下に、ガス温度検知手段４１または燃焼ファン吸込温度検知手段３８が故障した場合に故障していない方の手段でどのように故障した方の手段を代替するかを詳細に説明する。
【００５３】
図２に、燃料電池発電システムの運転時間に対するガス温度検知手段４１で検知される原料ガス温度と燃焼ファン吸込温度検知手段３８で検知される燃焼ファン吸込温度との関係を示す。図２には、燃焼開始から発電開始までの期間、及び発電開始から定格発電までの期間、及び定格発電以降の期間で、ガス温度検知手段４１で検知される原料ガス温度と燃焼ファン吸込温度検知手段３８で検知される燃焼ファン吸込温度が示されている。また、図２には、それぞれの期間におけるガス温度検知手段４１で検知される原料ガス温度の近似直線と燃焼ファン吸込温度検知手段３８で検知される燃焼ファン吸込温度の近似直線が示されている。
【００５４】
まず、燃焼開始から発電開始までの期間において、原料ガス温度は近似直線Ａ１で近似され、燃焼ファン吸込温度は近似直線Ｂ１で近似される。すなわち、近似直線Ａ１及び近似直線Ｂ１はそれぞれ以下に示す数１及び数２のように表される。
【００５５】
【数１】
Ａ１＝ａ１×Ｔ＋Ｃ１
【００５６】
【数２】
Ｂ１＝ｂ１×Ｔ＋Ｄ１
ここで、ａ１は、近似直線Ａ１の傾きであり、Ｃ１は、燃料電池発電装置の加熱手段３６の燃焼開始時の原料ガス温度である。また、ｂ１は、近似直線Ｂ１の傾きであり、Ｄ１は、燃料電池発電装置の加熱手段３６の燃焼開始時の燃焼ファン吸込温度である。また、Ｔは、燃料電池発電装置の加熱手段３６の燃焼開始時からの経過時間である。また、Ｃ１とＤ１は等しい。すなわち、燃料電池発電装置の加熱手段３６の燃焼開始時には、原料ガス温度と燃焼ファン吸込温度とは等しい。
【００５７】
ここで燃焼ガス吸込温度検知手段３８が故障した場合の特殊運転モードでは、ガス温度検知手段４１により原料ガス温度を検知する。そして、検知した原料ガス温度に時間Ｔにおける数２から数１を減算した値、すなわち（Ｂ１−Ａ１）を加算した値を用いて燃焼ファン吸込温度検知手段３８の代用検知信号として加熱手段３６に供給される燃焼用空気量の温度補正（空気密度補正）を行う。
【００５８】
逆に、ガス温度検知手段４１が故障した場合の特殊運転モードでは、燃焼ガス吸込温度検知手段３８により燃焼ファン吸込温度を検知する。そして、検知した燃焼ファン吸込温度に時間Ｔにおける数１から数２を減算した値、すなわち（Ａ１−Ｂ１）を加算した値を用いてガス温度検知手段４１の代用検知信号として原料ガス供給弁により供給される原料ガス量の温度補正を行う。
【００５９】
次に、発電開始から定格発電までの期間において、原料ガス温度は近似直線Ａ２で近似され、燃焼ファン吸込温度は近似直線Ｂ２で近似される。すなわち、近似直線Ａ２及び近似直線Ｂ２はそれぞれ以下に示す数３及び数４のように表される。
【００６０】
【数３】
Ａ２＝ａ２×Ｔ＋Ｃ２
【００６１】
【数４】
Ｂ２＝ｂ２×Ｔ＋Ｄ２
ここで、ａ２は、近似直線Ａ２の傾きであり、Ｃ２は、発電開始時の原料ガス温度である。また、ｂ２は、近似直線Ｂ２の傾きであり、Ｄ２は、発電開始時の燃焼ファン吸い込み温度である。また、Ｔは、発電開始時からの経過時間である。また、ａ２とｂ２は実質上等しい。
【００６２】
ここで燃焼ガス吸込温度検知手段３８が故障した場合の特殊運転モードでは、ガス温度検知手段４１により原料ガス温度を検知する。そして、検知した原料ガス温度にＡ２とＢ２の予め決められた偏差（固定値）Ｅ２を加算した値を用いて燃焼ファン吸込温度検知手段３８の代用検知信号として加熱手段３６に供給される燃焼用空気量の温度補正（空気密度補正）を行う。
【００６３】
逆に、ガス温度検知手段４１が故障した場合の特殊運転モードでは、燃焼ガス吸込温度検知手段３８により燃焼ファン吸込温度を検知する。そして、検知した燃焼ファン吸込温度にＡ２とＢ２の予め決められた偏差（固定値）Ｅ２を減算した値を用いてガス温度検知手段４１の代用検知信号として原料ガス供給弁により供給される原料ガス量の温度補正を行う。
【００６４】
次に、定格発電以降の期間において、原料ガス温度は近似直線Ａ３で近似され、燃焼ファン吸込温度は近似直線Ｂ３で近似される。すなわち、近似直線Ａ３及び近似直線Ｂ３はそれぞれ以下に示す数５及び数６のように表される。
【００６５】
【数５】
Ａ３＝ａ３×Ｔ＋Ｃ３
【００６６】
【数６】
Ｂ３＝ｂ３×Ｔ＋Ｄ３
ここで、ａ３は、近似直線Ａ３の傾きであり、Ｃ３は、定格発電開始時の原料ガス温度である。また、ｂ３は、近似直線Ｂ３の傾きであり、Ｄ３は、定格発電開始時の燃焼ファン吸い込み温度である。また、Ｔは、燃料電池発電装置の定格発電開始時からの経過時間である。また、ａ３とｂ３は実質上等しい。
【００６７】
ここで燃焼ガス吸込温度検知手段３８が故障した場合の特殊運転モードでは、ガス温度検知手段４１により原料ガス温度を検知する。そして、検知した原料ガス温度にＡ２とＢ２の予め決められた偏差（固定値）Ｅ３を加算した値を用いて燃焼ファン吸込温度検知手段３８の代用検知信号として加熱手段３６に供給される燃焼用空気量の温度補正（空気密度補正）を行う。
【００６８】
逆に、ガス温度検知手段４１が故障した場合の特殊運転モードでは、燃焼ガス吸込温度検知手段３８により燃焼ファン吸込温度を検知する。そして、検知した燃焼ファン吸込温度にＡ３とＢ３の予め決められた偏差（固定値）Ｅ３を減算した値を用いてガス温度検知手段４１の代用検知信号として原料ガス供給弁により供給される原料ガス量の温度補正を行う。
【００６９】
このように燃焼ガス吸込温度検知手段３８またはガス温度検知手段４１が故障した場合の特殊運転モードでは、ガス温度検知手段４１で検知される原料ガス温度の近似直線と燃焼ファン吸込温度検知手段３８で検知される燃焼ファン吸込温度の近似直線とを利用して、故障した手段の検知温度を推定し、その推定した検知温度を制御に用いることにより、故障した手段を代替することが出来る。
【００７０】
（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３における燃料電池発電システムのブロック構成図である。
【００７１】
図３において、図６で示した従来の燃料電池発電システムおよび、図１で示した実施の形態１の燃料電池発電システムと同じ機能を有するものについては、同一符号を付与しており、それらの機能の詳細は、図６，図１のものに準ずるものとして説明を省略する。
【００７２】
４８は、冷却配管２８の経路において燃料電池２１の冷却水を加熱するための冷却水タンク、４９は冷却水タンク４８内に設けられた冷却水ヒータ、５０は、冷却配管２８の冷却水温度を検知する冷却水温度検知手段であり、運転制御手段４７に温度検知信号を出力し、冷却水ヒータ４９にヒータ出力信号を印加するように接続されている。
【００７３】
また、貯湯タンク３３には、タンク内に貯湯されたお湯の温度を検知するための貯湯タンク温度検知手段５１，５２，５３がタンクの上部、中部、下部に設置されている。
【００７４】
次に動作、作用について説明する。
【００７５】
燃料電池発電システムの起動時には、運転制御手段４７は、冷却配管２８の経路の冷却水タンク４８内に設けられた冷却水ヒータを介して、冷却水を加熱し、冷却水温度検知手段５０により冷却水温度を検知しつつ、発電反応に適した温度帯に到達させる。
【００７６】
さらに、発電時には、燃料電池２１の発電による排熱をポンプ２９を介して冷却水として循環させ、熱交換器３０により排熱回収配管３２を流れる水と熱交換し、循環ポンプ３１により貯湯タンク１３に排熱回収させる。
【００７７】
次に、冷却水ヒータ４９が故障（断線）した場合、運転制御手段４７は、起動時、冷却水ヒータ４９へ駆動出力するにも関わらず冷却水温度検知手段５０により冷却水温度が上昇しないことを検知する。所定時間内に所定温度に到達しなかった時点で、冷却水ヒータ４９の断線故障を確定し、特殊運転モード切換手段であるリモコン４４の表示部４５に異常表示し異常停止する。
【００７８】
この後、リモコン４４の特殊操作（例えば、操作部４６の複数のスイッチの２重押しや一定時間連続押し、またこれらスイッチ押し操作の組み合わせ）により、冷却水ヒータ４９が断線故障した場合の特殊運転モードに切り換える。すなわち、冷却水ヒータ４９による昇温動作の無い場合の運転シーケンスに切り換える。
【００７９】
冷却水ヒータ４９が断線故障した場合の特殊運転モードでは、起動時、冷却水配管２８の経路に加熱手段がないため、貯湯タンク３３に貯湯されたお湯の熱を利用して冷却水を加温させる。すなわち、貯湯タンク３３の貯湯状態を貯湯タンク温度検知手段５１，５２，５３により検知し、貯湯量が一定量以上あれば循環ポンプ３１と冷却水ポンプ２９を駆動し、通常発電時の排熱回収の熱搬送とは逆の熱搬送を行なわせることにより、冷却水温度を上昇させる。
【００８０】
その結果、正常時より起動時間が長くかかるものの発電動作には支障無く運転でき、かつ使用者は故障部品（冷却水ヒータ）交換するまで若干運転起動時間が長くなる他は正常時と同様に燃料電池発電システムを使用することができる。
【００８１】
また、この特殊運転モード運転の場合にも、制限時間内に所定温度に到達しなかった時点で、冷却水ヒータ４９の断線故障以外の異常を確定し、特殊運転モード切換手段であるリモコン４４の表示部４５にその旨の異常表示し異常停止するため、特殊運転モードにおける安全性は確保できる。
【００８２】
さらに、冷却水タンク４８には安全装置（温度過昇検知器等：図示せず）が具備されているため、これらが万一作動した時点で異常停止するため特殊運転モードにおける２重の安全性は確保できる。
【００８３】
（実施の形態４）
図４は本発明の実施の形態４における燃料電池発電システムのブロック構成図である。
【００８４】
図４において、図６で示した従来の燃料電池発電システムおよび、図１，２で示した実施の形態１，２，３の燃料電池発電システムと同じ機能を有するものについては、同一符号を付与しており、それらの機能の詳細は、図６，図１，２のものに準ずるものとして説明を省略する。
【００８５】
５４は、宅外メンテナンス会社、５５は、宅外メンテナンス会社内の燃料電池発電システム用メンテナンス通信機器、５６は通信回線であり、燃料電池発電システムの運転制御手段４７に接続されている。
【００８６】
次に動作、作用について説明する。
【００８７】
燃料電池発電システムの正常運転時には、運転制御手段４７は、必要に応じて運転データのうち、メンテナンス情報（例えば、フィルター消耗部品の累積使用時間等）をリモコン４４を介して、宅外メンテナンス会社５４内の燃料電池発電システム用メンテナンス通信機器５５に送信する。
【００８８】
宅外メンテナンス会社５４は、顧客の燃料電池発電システムのメンテナンス情報を常時監視、管理するるとともにメンテナンス部品が交換時期になればその旨を顧客に通知する。または、通信回線５６を経由してリモコン４４の表示部４５に表示させる。
【００８９】
次に、状態検知手段自体、あるいは各手段の所定の機能が故障した場合、運転制御手段４７は、故障内容を正常時と同様に緊急メンテナンス情報としてリモコン４４を介して、宅外メンテナンス会社５４内の燃料電池発電システム用メンテナンス通信機器５５に送信する。
【００９０】
宅外メンテナンス会社５４は、顧客の燃料電池発電システムの緊急メンテナンス情報を入手すると故障（異常）内容を解析するるとともに、故障内容に応じて実施の形態１，２，３記載の特殊運転モードにて対処可能な故障（異常）であった場合は、特殊運転プログラムを通信回線５６を経由して、顧客の燃料電池発電システムのリモコン４７に送信する。そして、送信された特殊運転モードにて再運転してもらうように顧客に依頼する。
【００９１】
従って、サービスマンが顧客宅に出向くまでもなく、緊急対応ができ、故障内容に応じた故障部品が入手次第、１回の顧客訪問で故障（異常）発生を解決できる。
【００９２】
もちろん、この特殊運転モード運転の場合にも、上記他の実施の形態と同様に当該故障以外の異常も監視した上で再運転をおこなうため、特殊運転モードにおける安全性は確保できる。
【００９３】
さらに、安全装置（温度過昇検知器等：図示せず）が具備されているため、これらが万一作動した時点で異常停止するため特殊運転モードにおける２重の安全性は確保できる。
【００９４】
なお、上記実施の形態では、リモコン４４から通信回線５６を経由して宅外メンテナンス会社５４内の燃料電池発電システム用メンテナンス通信機器５５に送信する構成としているが、運転制御手段４７に通信機能を持たせ、運転制御手段４７から直接宅外メンテナンス会社５４内の燃料電池発電システム用メンテナンス通信機器５５に送信する構成とすることによっても同様の効果を有することは言うまでもない。
【００９５】
なお、本実施の形態の宅外メンテナンス会社５４は本発明の宅外メンテナンス制御手段の例である。
【００９６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の燃料電池発電システム、及び燃料電池発電システムの制御方法によれば、次の効果が得られる。
【００９７】
燃料電池発電システムの状態検知手段の異常・故障だけでなく、アクチュエータ等の異常・故障も異常対象とし、異常・故障内容に応じた特殊運転モードにて再運転可能なため、幅広い異常・故障に対応でき、使用者に機器使用停止の不便を掛けずに安全運転が行える。
【００９８】
特殊運転モードの切換手段も、リモコンの特殊操作等による簡単な切換手段による切り換え操作により切り換え可能にしているため、速やかな異常対処のできる燃料電池発電システムとなる。
【００９９】
特殊運転モードにて対処可能な故障（異常）の場合は、宅外メンテナンス会社より特殊運転プログラムを通信回線を経由して、顧客の燃料電池発電システムに送信することにより、暫定的運転が可能となり、サービスマンが顧客宅に出向くまでもなく、緊急対応ができ、故障内容に応じた故障部品が入手でき次第、１回の顧客訪問で故障（異常）発生を解決できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１、２における燃料電池発電システムのブロック構成図
【図２】本発明の実施の形態２における燃料電池発電システムの運転時間に対するガス温度検知手段４１で検知される原料ガス温度と燃焼ファン吸い込み温度検知手段３８で検知される燃焼ファン吸い込み温度との関係を示す図
【図３】本発明の実施の形態３における燃料電池発電システムのブロック構成図
【図４】本発明の実施の形態４における燃料電池発電システムのブロック構成図
【図５】従来例１の燃料電池発電システムのブロック構成図
【図６】従来例２の燃料電池発電システムのブロック構成図
【符号の説明】
２１  燃料電池
２２  燃料ガス供給手段
３４  酸化剤ガス供給手段
３５  改質温度検知手段
３８  燃焼ファン吸込温度検知手段
４１  ガス温度検知手段
４２  変成温度検知手段
４３  変成ヒータ
４４  特殊運転モード切換手段
４７  運転制御手段
【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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