(57)【要約】【課題】ガスセンサが経年変化するおそれがあるときであっても、収容室におけるガス洩れを検知できる燃料電池システムを提供する。【解決手段】システムは、収容室１０に収容された燃料電池７と、収容室１０における燃料電池で使用または発生するガスを検知するガスセンサ１００ｍと、収容室１０の空気を換気させる換気部６と、制御部１００とをもつ。制御部１００は、定期的または不定期的に換気部６による換気量を低減させるか０とする換気抑制時間帯を形成し、換気抑制時間帯において収容室１０における燃料電池で使用または発生するガスの洩れの有無をガスセンサ１００ｍに基づいて検知する。【選択図】  図１
2012028182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
収容室を有する筐体と、
前記収容室に配置されアノード流体およびカソード流体により発電する燃料電池と、
前記収容室に配置され前記燃料電池にアノード流体を供給するアノード流体供給部と、
前記収容室に配置され前記燃料電池にカソード流体を供給するカソード流体供給部と、
前記収容室における燃料電池で使用または発生するガスを検知するためのガスセンサと、
前記収容室の空気を外部に排出すると共に外部の空気を前記収容室に吸入することにより前記収容室の空気を換気させる換気部と、定期的または不定期的に前記換気部による換気量を低減させるか０とする換気抑制時間帯を形成し、前記換気抑制時間帯において、前記収容室における前記燃料電池で使用または発生するガスの洩れの有無を、ガスセンサが検知したガス濃度に基づいて検知する制御部とを具備する燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１において、前記制御部は、システムが運転されているとき、前記換気部の作動により前記収容室を換気させつつ、前記収容室における前記燃料電池で使用または発生するガスの洩れの有無を前記ガスセンサが検知したガス濃度に基づいて検知する通常検知処理を実行しつつ、定期的または不定期的に前記換気抑制時間帯を形成し、前記換気抑制時間帯において前記収容室における前記燃料電池で使用または発生するガスの洩れの有無を前記ガスセンサが検知したガス濃度に基づいて検知する燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１または２において、前記ガスセンサは、一の燃料電池で使用または発生するガスを検知するための第１センサ部と、他の燃料電池で使用または発生するガスを検知するための第２センサ部とを備えており、
前記制御部は、前記換気部による換気量を第１低減換気量まで低下または０とさせる第１換気抑制時間帯を形成し、前記第１換気抑制時間帯において前記収容室における前記燃料電池で使用または発生するガスの洩れの有無を前記第１センサ部により検知する第１処理と、前記換気部による換気量を第２低減換気量まで低下させまたは０とさせる第２換気抑制時間帯を形成し、前記第２換気抑制時間帯において前記収容室における前記燃料電池で使用または発生するガスの洩れの有無を前記第２センサ部により検知する第２処理を実行する燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの一項において、前記燃料電池の発電電力が所定値以下である条件が満足されるとき、前記制御部は、前記換気部による換気量を低減させるか０とすることにより、前記収容室における前記燃料電池で使用または発生するガスの洩れの有無を、前記ガスセンサが検知したガス濃度に基づいて検知する燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１〜４のうちの一項において、前記換気抑制時間帯における前記ガスセンサが検知したガス濃度の変化に基づいて前記ガスの洩れの有無を検知す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、ガスセンサを筐体の収容室に有する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、燃料電池を収容する収容室をもつ筐体と、筐体の収容室のガス濃度を検知するガスセンサと、収容室の内部を換気させる換気部とを備えている。万一、収容室における配管等からのガス洩れがガスセンサが検知したガス濃度に基づいて検知されるときであっても、収容室における換気により対処できる（特許文献1）。更には、他の文献においても、燃料電池を収容する筐体の収容室に、ガスを検知するガスセンサを設けた燃料電池システムが開示されている（特許文献２，３）。また、検知された可燃性ガスの濃度が増加するときには、収容室の自動解放扉の開度を高めて換気量を増加させ、収容室における可燃性ガスの濃度の増加を抑える燃料電池システムが開示されている（特許文献４）。
【０００３】
更に、特許文献５は、ガス検出判断回路に少なくとも二つの閾値が設けられ、センサ出力値が二つの閾値間に位置するときにおいてガス漏れなしが判定される燃料電池システムを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２８１３８号公報
【特許文献２】特開２００４−２５３２５９号公報
【特許文献３】特開２００６−１９６２６５号公報
【特許文献４】特開平８−３１４３６号公報
【特許文献５】特開２００５−２５１６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した燃料電池システムによれば、筐体の収容室におけるガス濃度を検知するガスセンサが設けられているため、万一、燃料電池システムにおいてガス漏れが発生するとしても、ガス洩れを良好に検知できる。産業界では、更にガス漏れを良好に検知できることが要請されている。例えば、センサの種類によっては、経年変化や予想外の事情等によりガスセンサの出力値の０点が変化するおそれがある。このような場合には、収容室においてガス洩れの検知精度に影響を与えるおそれがある。このような場合であっても、ガス漏れを良好に検知できることが要請されている。
【０００６】
燃料電池システムの運転が停止している状態のときには、燃料原料やアノードガス等といったガスは収容室の配管に流れておらず、収容室は大気雰囲気である。このため、ガスセンサの出力値の０点が変化するおそれがある場合には、燃料電池システムの運転が停止しているときにおいて、ガスセンサの出力値の０点の補正することが考えられている。しかしこの場合には、燃料電池システムが長時間（例えば１週間、１ヶ月以上）にわたり連続的に運転されるときには、運転が停止されないため、上記補正が事実上制限される。この場合、ガスセンサの検知精度が影響を受けるおそれがある。
【０００７】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、収容室において配置されている配管等からガス洩れが発生するときであってもガス洩れを良好に検知でき、収容室におけるガス洩れを良好に検知できる燃料電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る燃料電池システム（以下、システムともいう）は、収容室を有する筐体と、筐体の収容室に配置されアノード流体およびカソード流体により発電する燃料電池と、筐体の収容室に配置され燃料電池にアノード流体を供給するアノード流体供給部と、筐体の収容室に配置され燃料電池にカソード流体を供給するカソード流体供給部と、筐体の収容室における燃料電池で使用または発生するガスを検知するためのガスセンサと、筐体の収容室の空気を外部に排出すると共に外部の空気を収容室に吸入することにより収容室の空気を換気させる換気部と、定期的または不定期的に換気部による換気量を低減させるか０とする換気抑制時間帯を形成し、換気抑制時間帯において、収容室における燃料電池で使用または発生するガスの洩れの有無を、ガスセンサが検知したガス濃度に基づいて検知する制御部とを具備する。
【０００９】
換気部は、燃料電池の運転時および／または非運転時において、筐体の収容室の空気を外部に排出すると共に外部の空気を収容室に吸入することにより、収容室の空気を換気させることができる。制御部は、定期的または不定期的に換気部による換気量を低減させるか０とすることにより換気抑制時間帯を形成する。制御部は、換気抑制時間帯において収容室における燃料電池で使用または発生するガスの洩れの有無をガスセンサが検知したガス濃度に基づいて検知する。
【００１０】
換気量が低減されたり０とされる上記した換気抑制時間帯によれば、収容室における換気量が抑制される。従って、外部の新鮮な空気が収容室に流入することが制約され、収容の空気が収容室の外部に流出することが制約される。このような換気抑制時間帯によれば、万一、燃料電池で使用または発生するガスが配管等から収容室に洩れている場合において、換気量が多い場合には比較して、収容室における燃料電池で使用または発生するガスの濃度が高くなる。このためガスセンサが燃料電池で使用または発生するガスの有無をそれだけ検知し易くなる。このように収容室における燃料電池で使用または発生するガスの濃度が高くなるため、経年変化等によりガスセンサの０点がずれた場合であっても、ガスセンサがガス洩れを検知し易くなる。
【００１１】
換気抑制時間帯において、換気量が確保されつつも低減される場合には、収容室の換気が維持されるため、収容室における熱こもりを抑制させるのに貢献でき、収容室に収容されている補機類の長寿命化に貢献できる。また、換気抑制時間帯において換気量が０とされる場合には、収容室の人工換気が停止されるため、収容室における燃料電池で使用または発生するガスの濃縮化に貢献でき、ガスセンサの出力値に基づく検知精度および検知応答性を高めるのに貢献できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、制御部は、定期的または不定期的に換気部による換気量を低減させるか０とする換気抑制時間帯を形成する。制御部は、換気抑制時間帯において、収容室における燃料電池で使用または発生するガスの洩れの有無を検知する。万一、燃料電池で使用または発生するガスが収容室に洩れている場合において、換気抑制時間帯では、換気量が多い場合に比較して、収容室における燃料電池で使用または発生するガスが収容室の外部に排出されることが抑制され、収容室における燃料電池で使用または発生するガスの濃度が相対的に高くなる。このため燃料電池で使用または発生するガスをガスセンサがそれだけ検知し易くなる。殊に、経年変化、予想外の事情等によりガスセンサの０点がずれた場合であっても、収容室における燃料電池で使用または発生するガスの濃度が高くなるため、ガスセンサの検知応答性が高くなる。従ってガスセンサの経年変化または予想外の事情等に対応し易い利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係り、システムの概要を模式的に示す図である。
【図２】実施形態１に係り、換気量とガス濃度との関係を模式的に示すグラフである。
【図３】従来技術に係り、ガスセンサの出力値とガス濃度との関係を模式的に示すグラフである。
【図４】実施形態１に係り、ガスセンサの出力値とガス濃度との関係を模式的に示すグラフである。
【図５】ガス漏れがある場合において。換気量の変化とガスセンサの出力値との関係を示すグラフである。
【図６】ガス漏れがない場合または、洩れ量が既定量以下の場合において。換気量の変化とガスセンサの出力値との関係を示すグラフである。
【図７】実施形態３に係り、制御部のＣＰＵが実行するフローチャートである。
【図８】実施形態５に係り、システムの概要を模式的に示す図である。
【図９】実施形態６に係り、システムの概要を模式的に示す図である。
【図１０】実施形態７に係り、システムの概要を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
燃料電池は、筐体の収容室に配置されており、アノード活物質を有するアノード流体およびカソード活物質を有するカソード流体により発電する。燃料電池は、固体高分子形、固体酸化物形、溶融炭酸塩形、リン酸形等のいずれでも良い。アノード流体供給部は、筐体の収容室に配置されており、燃料電池のアノードにアノード流体を供給する。カソード流体供給部は、筐体の収容室に配置されており、燃料電池のカソードにカソード流体を供給する。ガスセンサは、筐体の収容室における燃料電池で使用または発生するガスを検知する。
【００１５】
換気部は、燃料電池の運転時において、または、非運転時であっても必要時において、筐体の収容室の空気を外部に排出すると共に外部の空気を収容室に吸入することにより、収容室の空気を換気させる。制御部は、定期的または不定期的に換気部による換気量を低減させるか０とする換気抑制時間帯を形成する。換気抑制時間帯は適宜形成される。例えば第１所定時間間隔ごとに換気抑制時間帯を形成することができる。第１所定時間としては、０．２時間〜４８時間の範囲内において適宜設定できる。換気抑制時間帯は第２所定時間継続することができる。第２所定時間としては、例えば５秒間〜１０分間の範囲、１０秒間〜５分間の範囲において適宜設定できる。制御部は、換気抑制時間帯において収容室における燃料電池で使用または発生するガスの洩れの有無をガスセンサの出力値に基づいて検知する。
【００１６】
燃料電池で使用または発生するガスとしては、システムまたはユーザ等に影響を与えるガスであり、アノード流体を生成させる燃料原料、水素、一酸化炭素等が例示される。水素、一酸化炭素はアノード流体中に含まれることがある。換気抑制時間帯においては、換気量が多い場合に比較して、収容室における燃料電池で使用または発生するガスが収容室の外部に排出されることが抑制される。従って万一、収容室において燃料電池で使用または発生するガスが洩れているとき、燃料電池で使用または発生するガスが大気で希釈されることが抑えられ、収容室における燃料電池で使用または発生するガスの濃度が相対的に高くなる。このためガスセンサの出力値が高くなり、燃料電池で使用または発生するガスをそれだけ検知し易くなる。殊に、ガスセンサが経年変化しているときであっても、燃料電池で使用または発生するガスをそれだけ検知し易くなる。
【００１７】
本発明の一視点によれば、制御部は、システムが運転されているとき、換気部の作動により収容室を換気させつつ収容室における燃料電池で使用または発生するガスの洩れの有無をガスセンサが検知したガス濃度に基づいて検知する通常検知処理を実行しつつ、定期的または不定期的に換気抑制時間帯を形成し、換気抑制時間帯において収容室における燃料電池で使用または発生するガスの洩れの有無をガスセンサが検知したガス濃度に基づいて検知することが好ましい。通常検知処理においても、収容室における燃料電池で使用または発生するガスの洩れの有無を検知できる。これに対して換気抑制時間帯においては、換気量が多い場合に比較して、収容室における燃料電池で使用または発生するガスが収容室の外部に排出されることが抑制される。従って収容室において燃料電池で使用または発生するガスが洩れているとき、燃料電池で使用または発生するガスが大気で希釈されることが抑えられ、燃料電池で使用または発生するガスの濃度が相対的に高くなる。このため換気抑制時間帯においてはガスセンサが燃料電池で使用または発生するガスをそれだけ検知し易くなる。殊に、ガスセンサが経年変化しているときであっても、燃料電池で使用または発生するガスをそれだけ検知し易くなる。
【００１８】
ガスセンサは、一の燃料電池で使用または発生するガスを検知する第１センサ部と、他の燃料電池で使用または発生するガスを検知する第２センサ部とを備えていることが好ましい。この場合、制御部は、換気部による換気量を第１低減換気量まで低下または０とさせる第１換気抑制時間帯を形成し、第１換気抑制時間帯において収容室における燃料電池で使用または発生するガスの洩れの有無を第１センサ部により検知する第１処理を実行できる。更に制御部は、換気部による換気量を第２低減換気量まで低下させまたは０とさせる第２換気抑制時間帯を形成し、第２換気抑制時間帯において収容室における燃料電池で使用または発生するガスの洩れの有無を第２センサ部により検知する第２処理を実行することができる。一の燃料電池で使用または発生するガスを検知する第１センサ部と、他の燃料電池で使用または発生するガスを検知する第２センサ部とにおいて、センサ出力特性、最適検知条件等が異なる場合等に有効である。なお、制御部は第１処理と第２処理とを所定の時間間隔を隔てて交互に実行できる。
【００１９】
換気部による換気は、筐体の収容室における熱こもりを抑える機能も有する。換気量を低減させるか０とする場合には、収容室の熱こもりが促進されるおそれがあり、熱こもりが過剰になる場合には、補機類の長寿命化には有利ではない。燃料電池の発電電力が所定値以下であれば、発電電力が大きい場合には比較して、燃料電池、補機類の放熱は抑えられている。改質器が設けられている場合には、改質器からの放熱も抑えられている。
【００２０】
そこで本発明の一視点によれば、制御部は、燃料電池の発電電力が所定値以下であるとき、換気量を低減または０とさせる換気抑制時間帯を形成することができる。この場合、燃料電池の発電電力が所定値以下に抑えられており、燃料電池、補機類、改質器等の放熱が抑えられているため、収容室における換気量を低減させるか０としても、収容室における熱こもりが抑制される。
【００２１】
本発明の一視点によれば、換気抑制時間帯が第１所定時間ｔ１間隔で実施され、換気抑制時間帯が第２所定時間ｔ２ぶん実施されることが好ましい。換気抑制時間帯において換気量が０とされる場合、その換気抑制時間帯が継続される第２所定時間をｔ２（０）とする。単位時間あたり、換気抑制時間帯において換気量がＱ１からＱ２に低減される場合、換気抑制時間帯が継続される第２所定時間をｔ２（Ｑ２）とする。この場合、ｔ２（Ｑ２）＞ｔ２（０）の関係設定されていることが好ましい。換気量が少ない方が収容室において熱こもりが発生するおそれがあるため、熱こもりの抑制を考慮すれば、換気抑制時間帯が早期に終了した方が好ましいためである。
【００２２】
本発明の一視点によれば、換気抑制時間帯におけるガスセンサが検知したガス濃度の変化に基づいて有害ガスの洩れの有無を検知することが好ましい。
【００２３】
ところで、換気量の違いによるガスセンサの出力値の違いによってガスの洩れを検知することが好ましい。このため、図５、６の場合には、第２所定時間ｔ２後のガス濃度の変化量が所定値以上であるとき、制御部は洩れと判定する。更に、第２所定時間ｔ２の間にガス濃度が所定値を超えたらガス洩れと判定する方法がある。また、第２所定時間ｔ２を待たずに判定できる方法がある。この場合、洩れ量が多いときに、より早く判定できる。換気抑制時間帯においてガス濃度の変化率が所定値以上になったら、制御部がガス洩れと判定する方法がある。
【００２４】
燃料原料として使用されるメタンガス（天然ガス）や水素が使用されることがある。この場合、これらは空気より軽いため、換気量が小さい場合には、収容室内の上部に滞留しやすい性質を持っている。このため、収容室内の上部にガスセンサを設置することにより、有害ガスの漏れを検知しやすくなる。一酸化炭素は、空気とほぼ同じ重さ（やや軽い）であるが、通常換気量の場合には空気の流れによって上部に移動する傾向をもつ。換気量が小さい場合には、一酸化炭素は、収容室内の温度による自然対流により収容室内の上部に滞留しやすい性質を持っている。このため、収容室内の上部にガスセンサを設置することで有害ガスの漏れを検知しやすくなる。対象ガスが空気よりも重い場合（例えば、燃料原料がプロパンガスや灯油等の場合）には、換気量が小さい場合には、収容室内の下部にガスが滞留しやすい性質を持っている。この場合、収容室内の下部にガスセンサを設置することが好ましい。
【００２５】
（実施形態１）
図１は実施形態１の概念を示す。システムは、収容室１０を有する筐体１と、筐体１の収容室１０に配置された発電モジュール９と、発電モジュール９の断熱壁９０の包囲された燃料電池のスタック７と、筐体１の収容室１０に配置されスタック７のアノードにアノードガス（アノード流体）を供給するアノードガス通路（アノード流体供給部）７８と、筐体１の収容室１０に配置されスタック７のカソードにカソードガスである空気（カソード流体）を供給するカソードガス通路７０（カソード流体供給部）と、筐体１の収容室１０における燃料電池で使用または発生するガスを検知するガスセンサ１００ｍと、換気部６と、制御部１００とを有する。スタック７の燃料電池は、アノード活物質を有するアノードガスおよびカソード活物質を有するカソードガスにより発電する。アノードガス通路７８は筐体１の収容室１０に配置されており、スタック７のアノードにアノードガスを供給する。
【００２６】
カソードガス通路７０は、カソードガスポンプ７２（カソードガ流体搬送源）と、除塵フィルタ１７と、流量計７６とを有する。アノードガス通路７８は、燃料原料源（都市ガス、プロパンボンベ等）に繋がり、ポンプ、脱硫器、バルブ、改質器等を有する。燃料原料源から改質器に供給された燃料原料は、改質されて、アノードガスとしてスタック７のアノードに供給される。
【００２７】
筐体１の上部には、複数の橋架部１２ｘをもつグリル構造の排気口１２が形成されている。排気口１２は、上部１２ｕ、下部１２ｄ，側部１２ｓを有する。筐体１の下部には、複数の橋架部１１ｘをもつグリル構造の吸気口１１が形成されている。吸気口１１は、上部１１ｕ、下部１１ｄ，側部１１ｓを有する。換気部６は収容室１０において発電モジュール９の下方に位置して収容されている。換気部６は、ハウジングと、ハウジングに配置された回転可能な送風ファンとを有する。換気部６が駆動してファンが回転すると、筐体１の収容室１０の空気は排気口１２から筐体１の外部１４に排出されると共に、外部１４の新鮮な空気は吸気口１１から収容室１０に吸入される。これにより収容室１０の空気を換気させる。
【００２８】
ガスセンサ１００ｍは、筐体１の収容室１０において発電モジュール９の上方に位置するように、排気口１２の近傍において、排気口１２の上部１２ｕの高さ位置よりも上方に配置されている。このため、換気部６の換気量が低減または０になる場合には、収容室１０において燃料電池で使用または発生するガスがガスセンサ１００ｍ付近に滞留され易くなる。よって、換気部６の換気量が低減または０になる場合には、収容室１０における燃料電池で使用または発生するガスをガスセンサ１００ｍが効率よく検知できるようになっている。システムにおける燃料電池で使用または発生するガスとしては、システムまたはユーザ等に影響を与えるガスであり、アノードガス改質用の燃料原料、改質反応で発生した水素、一酸化炭素等が挙げられる。ガスセンサ１００ｍは、上記した燃料電池で使用または発生するガスの全体を検知できる方式でも良いし、あるいは、複数のガスをそれぞれ個別に検知できる複数のセンサ部を備える方式でも良いし、あるいは、複数のガスのうち単数のガスのみを検知できるセンサ部を備える方式でも良い。
【００２９】
換気部６が駆動するとき、筐体１の収容室１０に吸入される空気の収容室１０における流れは、基本的には、図１において、矢印Ｘ１０，Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ１３，Ｘ１４として示されている。すなわち、システムが運転（起動運転、発電運転、停止運転等）されているとき、換気部６が作動して吸引作用が発生する。すると、筐体１の外部１４の新鮮な空気が筐体１１の吸気口１１から矢印Ｘ１０方向に沿って収容室１０に吸引され、更に前述したように、矢印Ｘ１０，Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ１３方向に流れ、発電モジュール９の断熱壁９０に接触して発電モジュール９を冷却させた後、矢印Ｘ１４方向として排気口１２から外部１４に放出される。このようにシステムが運転されているときには、換気部６が作動して吸気口１１から排気口１２に向けて収容室１０の換気が実行される。この場合、制御部１００はガスセンサ１００ｍの出力値を計測し、収容室１０におけるガス漏れの有無を検知している（通常検知処理）。
【００３０】
システムが運転（起動運転、発電運転、停止運転等）されているとき、あるいは、システムが運転されていないとき、換気部６のファンは所定の回転数で回転駆動し、収容室１０を換気する。本実施形態によれば、制御部１００は、定期的または不定期的に、換気部６の単位時間あたりの出力を低下させ、換気部６による単位時間あたりの換気量を低減させるか０とする。つまり換気部６のファンの単位時間あたりの回転数を低下または０とさせる。これにより制御部１００はシステムの運転中において換気抑制時間帯を形成する。これにより、収容室１０における燃料電池で使用または発生するガスの洩れの検知感度を高める。すなわち、制御部１００は、システムが運転されているとき、換気部６の作動により収容室１０を換気させつつ収容室１０における燃料電池で使用または発生するガスの洩れの有無をガスセンサ１００ｍの出力値に基づいて検知する通常検知処理を実行しつつ、定期的または不定期的に換気抑制時間帯を形成し、換気抑制時間帯において収容室１０における燃料電池で使用または発生するガスの洩れの有無をガスセンサ１００ｍの出力値に基づいて検知する。
【００３１】
上記したように換気部６の単位時間あたりの出力を低下させたり０とさせる換気抑制時間帯によれば、万一、燃料電池で使用または発生するガスが収容室１０に洩れている場合において、換気部６の出力が大きくて収容室１０の換気量が多い通常検知処理の場合に比較して、収容室１０における燃料電池で使用または発生するガスが収容室１０の外部に排出されることが抑制され、収容室１０における燃料電池で使用または発生するガスの濃度が相対的に高くなる。このためガスセンサ１００ｍの出力値が高くなり易く、収容室１０の燃料電池で使用または発生するガスを応答性よく検知できる。殊に、経年変化等によりガスセンサ１００ｍの０点が感度が低下する方向にずれている場合であっても、収容室１０における燃料電池で使用または発生するガスの検知濃度が高くなるため、ガスセンサ１００ｍの出力値が高くなり、それだけ検知し易くなる。従って本実施形態はガスセンサ１００ｍの経年変化に対応し易い利点が得られる。
【００３２】
図２は、燃料電池で使用または発生するガスが既定量漏れている場合において、換気部６による換気量と燃料電池で使用または発生するガスのガス濃度との基本的な関係を模式的に示す。図２の縦軸で示されるガス濃度は、換気量を変化させた後においてガス濃度を示す。図２に示すように、換気部６による換気量がＱ２からＱ１に増加されると、収容室１０に流入した換気用空気により収容室１０の燃料電池で使用または発生するガスは希釈化されるため、収容室１０においてガス濃度は相対的に低下する傾向がある。逆に、換気部６による換気量がＱ１からＱ２に低減されると、収容室１０におけるガス濃度は相対的に高くなる傾向がある。
【００３３】
図３は、従来技術に係るガスセンサ１００ｍの出力特性を示す。図３の特性線Ｗ１に示すように、ガスセンサ１００ｍの出力値は、基本的には燃料電池で使用または発生するガスのガス濃度と相関性をもつ。燃料電池で使用または発生するガスの濃度が高くなると、基本的には出力値は増加する傾向がある。燃料電池で使用または発生するガスの濃度が低下すると、基本的には出力値は減少する傾向がある。従って、ガス漏れと検知し警報を出力すべきガス濃度がＡ−１とすると、ガスセンサ１００ｍの出力値がＶｅ（絶対値）以上となった場合に、ガス漏れが検知されて警報が出される。
【００３４】
ここで、図３の特性線Ｗ２に示すように、ガスセンサ１００ｍの出力値の０点がＶ０-1から０点がＶ０-２にずれるように、ガスセンサ１００ｍが経年変化することが往々にしてある。このようにガスセンサ１００ｍが経年変化した場合には、ガス濃度がＡ-１であったとしても、ガスセンサ１００ｍの出力値はＶｅ未満のＶｆ（Ｖｆ＜Ｖｅ）を示すに過ぎない。この場合、ガスセンサ１００ｍの検知感度が実質的に低下することになり、収容室１０におけるガス漏れが既定濃度Ａ−１として検知されないおそれがあり、好ましくない。この場合、図２の特性線Ｗ２に示すように、ガス濃度がＡ-２（Ａ-２＞Ａ-１）に更に増加しなければ、ガスセンサ１００ｍの出力値はＶｅに到達せず、収容室１０における既定濃度Ａ−１でのガス漏れが検知されず、警報が出力されないおそれがある。
【００３５】
換言すると、図３に示す従来技術では、ガスセンサ１００ｍの出力値ＶがＶｅ以上となった場合に、制御部１００は、ガス洩れ異常である旨を検知し、警報を出力し、システムの運転を停止させていた。従って、ゼロ点が経年変化でＶ０-１からＶ０-２に変化するときには、ゼロ点補正がされない場合には、ガス濃度がＡ-１ではなくＡ-２（Ａ-２＞Ａ-１）に増加しなければ、ガス洩れである検知できないおそれがある。このような従来技術によれば、比較的短い時間間隔で、ガスセンサ１００ｍのゼロ点補正をすることで検知精度を確保している。ゼロ点補正は、燃料電池で使用または発生するガスが０であることが前提であるため、システムの運転は一般的には停止される。
【００３６】
しかしながら燃料電池システムによっては、システムが長時間（例えば１週間，１ヶ月）にわたり連続運転するような場合がある。この場合には、システムの運転の停止が長期にわたり発生しないため、ゼロ点補正が事実上できないといった問題がある。この点本実施形態によれば、システムの運転を停止させずとも、システムを連続的に運転させつつ、換気部６の換気量を低減させるか０とすることにより換気抑制時間帯を形成すれば、収容室１０のうちガスセンサ１００ｍ付近において燃料電池で使用または発生するガスを適度に濃縮できるため、ガスセンサ１００ｍの出力値に基づいて、収容室１０におけるガス漏れを良好に検知することが可能となる。もちろん、システムの運転を停止させてガスセンサ１００ｍの出力値について０点補正を頻繁にしても良い。換言すると、本実施形態によれば、換気部６の換気量の低減に基づいて収容室１０におけるガス濃度を変化させてガス洩れを検知する。この場合、図３に示すようにガスセンサ１００ｍの出力値のゼロ点が仮にずれていたとしても、良好なガス漏れ検知結果が得られ、ガス漏れの検出精度を確保することができる。
【００３７】
図４は、本実施形態に係るガスセンサ１００ｍの特性を示す。ガスセンサ１００ｍが経年変化していない場合、ガスセンサ１００ｍの出力値がＶｅ（閾値）を高出力側に超えるとき、収容室１０におけるガス濃度はＡ-１であり、収容室１０におけるガス漏れが良好に検知され、警報が出力される。しかしながら図４の特性線Ｗ２に示すように、出力値の０点がＶ０-1から０点がＶ０-２にずれるようにガスセンサ１００ｍが経年変化することがある。このようにガスセンサ１００ｍが経年変化した場合であっても、本実施形態によれば、換気部６による換気量を低減させたり０にすることにより換気抑制時間帯を形成する。この場合、前述したように換気抑制時間帯において収容室１０の燃料電池で使用または発生するガスがガスセンサ１００ｍ付近において濃縮され、ガス濃度がＡ-２（Ａ-２＞Ａ-１）に増加する。このように燃料電池で使用または発生するガスが収容室１０において濃縮されるため、ガスセンサ１００ｍのセンサ出力値はＶｆからＶｅに増加し、収容室１０におけるガス漏れが良好に検知される。
【００３８】
図５及び図６は、本実施形態に係る出力値の検知を行った場合の一例を示す。システムの運転中において、換気部６は、単位時間あたりの換気量Ｑ１を継続的に維持し、収容室１０が換気されている場合を例示する。換気量がＱ１に設定されている場合において、制御部１００は、ガスセンサ１００ｍの出力値Ｖ１を求める通常検知処理を規定時間間隔（例えば１０ミリ秒間隔）ごとに実行する。通常検知処理において出力値Ｖ１がＶｅ（閾値）よりも大きいときには、制御部１００は収容室１０のガス洩れが発生している判定し、警報器に警報を出する。通常検知処理の途中において、起動開始時刻または前回の換気抑制時間帯の終了時刻から第１所定時間ｔ１経過しているときには、制御部１００は、換気部６の単位時間あたりの出力を低下させて換気抑制時間帯を形成し、単位時間あたりの換気量をＱ１からＱ２に低下させる。換気量をＱ２に低下させる換気抑制時間帯は、第２所定時間ｔ２ぶん継続される。第２所定時間ｔ２継続された後、換気量はＱ１に再び戻す。
【００３９】
換気量がＱ２に低減された場合（換気量の低減開始時刻から第２所定時間ｔ２経過した後）において、制御部１００は、ガスセンサ１００ｍの出力値を求める。ここで、収容室１０においてガス洩れがある場合には、ガスが濃縮されて収容室１０におけるガスの濃度が増加するため、ガスセンサ１００ｍの出力値Ｖ２は、出力値Ｖ１（換気抑制時間帯の直前の出力値）よりも増加する（Ｖ２＞Ｖ１）。そこで制御部１００は、両者の差ΔＶ（ΔＶ＝Ｖ２−Ｖ１）を求める。この場合、ガスセンサ１００ｍの出力値の差ΔＶ（ΔＶ＝Ｖ２−Ｖ１）がΔＶｘ（閾値）以上となると、収容室１０におけるガス洩れの発生が検知される。
【００４０】
これに対して、収容室１０においてガス漏れが発生していない場合、あるいは、規定量以下のガス漏れ量の場合は、ガスセンサ１００ｍの出力値Ｖ２（換気抑制時間帯の実行後の出力値）自体は小さい。従って、出力値の差ΔＶ（ΔＶ＝Ｖ２−Ｖ１）が小さい。出力値の差ΔＶがΔＶｘ未満である場合には、図６に示すように、出力値Ｖ２が出力値Ｖ１に対してあまり増加せず、増加したとしても僅かである。従って、ガスセンサ１００ｍの出力値の差ΔＶ（ΔＶ＝Ｖ２−Ｖ１）は微小であり、配管等のガス洩れは発生しておらず、システムは正常であると判定される。
【００４１】
このように本実施形態によれば、システムの運転を停止させずとも、システムを連続的に運転させつつ、換気部６の換気量を低減させるか０とすることにより換気抑制時間帯を形成すれば、収容室１０のうちガスセンサ１００ｍ付近において燃料電池で使用または発生するガスを適度に濃縮できるため、ガスセンサ１００ｍの出力値に基づいて、収容室１０におけるガス漏れを良好に検知することが可能となる。０点補正は、システムの運転が停止した状態で必要に応じて実行できる。場合によっては、０点補正せずとも別段の支障が無いため、０点補正を廃止することもできる。
【００４２】
（実施形態２）
本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有するため、図１〜図６を準用できる。本実施形態によれば、前述したように、換気抑制時間帯は第２所定時間ｔ２ぶん継続される。第２所定時間ｔ２継続された後、換気量はＱ１に再び戻る。ここで、換気抑制時間帯において換気量が０とされる場合において、その換気抑制時間帯が継続される第２所定時間をｔ２（０）とする。換気抑制時間帯において換気量が０ではなくＱ２に低減される場合において、換気抑制時間帯が継続される第２所定時間をｔ２（Ｑ２）とする。ｔ２（Ｑ２）＞ｔ２（０）にできる。ｔ２（Ｑ２）＝ｔ２（０）にできる。
【００４３】
理由としては次のようである。収容室１０の換気量が０であれば、換気による放熱が低下するため、収容室１０に収容されている補機類等の部品からの放熱の影響が相対的に大きくなり、収容室１０における熱こもりが発生し易いといえる。しかしながら、換気量がＱ２に低減されているといえども、収容室１０が換気されている限り、収容室１０における熱こもりが抑えられる。このため、第２所定時間ｔ２（Ｑ２）を長めに設定しても、収容室１０の熱こもりの影響が少ないためである。但し、場合によっては、ｔ２（Ｑ２）＝ｔ２（０）、または、ｔ２（Ｑ２）≒ｔ２（０）としても良い。制御部は１００は、換気抑制時間帯についてｔ２（Ｑ２）およびｔ２（０）を交互に実行できるが、ｔ２（Ｑ２）のみ、あるいは、ｔ２（０）のみ実行しても良い。
【００４４】
（実施形態３）
図７は実施形態３を示す。本実施形態は実施形態１，２と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。図７は制御部１００が内蔵するＣＰＵが実行するフローチャートを示す。システムが起動すると、このフローチャートに基づいて制御が開始（Start）され、既定周期（１０ミリ秒等）で制御が行われる。システムが運転しているとき、換気部６は換気量Ｑ１で駆動している。ガスセンサ１００ｍの出力値Ｖを求める（ステップＳ２）。出力値ＶがＶｅ（絶対値）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４）。ガスセンサ１００ｍの出力値ＶがＶｅ（閾値）よりも大きい場合には（ステップＳ４のＮＯ）、制御部１００は、ガス漏れ異常と判定し、警報を出力しシステムを停止する（ステップＳ１６）。ガスセンサ１００ｍの出力値ＶがＶｅ以下（Ｖ≦Ｖｅ）であると判定され場合には（ステップＳ４のＹＥＳ）、ガス漏れは一応ないと推定される。しかしながら、起動開始時刻もしくは前回の高感度処理の終了時刻から経過した経過時間ｔが第１所定時間ｔ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００４５】
経過時間ｔが第１所定時間ｔ１以下である場合には（ステップＳ６のＹＥＳ）、制御部１００は、ガスセンサ１００ｍは正常であると判断し、システム運転を継続し（ステップＳ８）、メインルーチンに戻る。ここで、第１所定時間ｔ１は、基本的にはガスセンサ１００ｍの経時特性により決定される値である。１日単位でゼロ点が大きく変化するようなセンサであれば、第１所定時間ｔ１は例えば１時間〜２４時間の範囲内において適宜設定される。
【００４６】
経過時間ｔが第１所定時間ｔ１よりも経過しているときには（ステップＳ６のＮＯ）、制御部１００は、第２所定時間ｔ２ぶん、換気部６による単位時間あたりの換気量を、正規の換気量Ｑ１からＱ２に低減させる換気抑制時間帯を形成する（ステップＳ１０）。単位時間あたり、Ｑ２／Ｑ１として、例えば、０．８〜０．０５の範囲、０．６〜０．１の範囲、０．５〜０．２の範囲に設定できる。ここで、収容室１０の換気量が低減されると、収容室１０における燃料電池で使用または発生するガスの濃度が高くなると共に、換気により収容室１０の補機類の冷却を促進させる作用が低下する。更に、換気により発電モジュール９を冷却させる能力も低下する。ここで、第２所定時間ｔ２は、既定量のガスが漏れた場合においてガスセンサ１００ｍの出力値の変化に基づいて、筐体１の内部および外部のガス濃度が過剰に高濃度にならず、且つ、収容室１０におけるガス漏れの有無を誤検知なく検知できること、且つ、筐体１の収容室１０に収容されている補機類、制御部１００、発電モジュール９を冷却させることに対して影響を与えないといった観点から適宜決定される。第２所定時間ｔ２としては１０秒〜１０分の範囲、特に３０秒〜５分の範囲内が例示される。
【００４７】
更に、制御部１００は、第２所定時間ｔ２が経過した後、換気部６による換気量をＱ１からＱ２に低減させた前後におけるガスセンサ１００ｍの出力値の差ΔＶ（ΔＶ＝Ｖ２−Ｖ１）を求める（ステップＳ１２）。制御部１００は、差ΔＶがΔＶｘ（閾値）以下か否かを判定する（ステップＳ１４）。ΔＶ≦ΔＶｘである場合には（ステップＳ１２のＹＥＳ）、収容室１０においてガス洩れは発生しておらず、配管等のガス流路系は正常であると判定し、システムの運転を継続する（ステップＳ８）。一方、ΔＶ＞ΔＶｘである場合には（ステップＳ１４のＮＯ）、収容室１０においてガス漏れが発生しており、配管等のガス流路系は異常である判定し、システムを停止すると共に警報器に警報を出力する（ステップＳ１６）。以上説明したように本実施形態によれば、従来から採用されているガスセンサ１００ｍの出力値の絶対値Ｖｅを用いる他に、換気量の低減させた前後におけるガスセンサ１００ｍの出力値の変化量ΔＶ（ΔＶ＝Ｖ２−Ｖ１）を用いて、収容室１０におけるガス漏れの有無を判定するために、精度良くガス漏れ検知が可能となる。
（実施形態４）
本実施形態は図７に示す実施形態３と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有するため、図１〜図７を準用できる。本実施形態では、ステップＳ１０において換気抑制時間帯を形成するにあたり、換気部６の回転を停止させることにより換気量をゼロにする。この場合、収容室１０の人工換気は停止される。自然換気のみとなる。この場合、人工換気量がゼロであるため、燃料電池で使用または発生するガスが収容室１０において万一洩れている場合には、換気量大で収容室１０が換気されている場合に比較して、収容室１０においてガスセンサ１００ｍ付近では燃料電池で使用または発生するガスの濃縮速度が速い。このためガスセンサ１００ｍの出力値の増加速度が速く、ガスセンサ１００ｍの出力値が増加し易いと考えられる。このため図７に示すステップＳ１４において、ΔＶ≦ΔＶｘ成立する否かを判定するにあたり、閾値として、ΔＶｘよりも小さなΔＶｙを採用しても良い（ΔＶｘ＞ΔＶｙ）。
【００４８】
すなわち、換気抑制時間帯においては、収容室１０の換気量の大きさに応じて、ガスセンサ１００ｍの出力値Ｖに対する閾値、出力値の差ΔＶに対する閾値を変化させることができる。
【００４９】
換言すると、換気抑制時間帯において収容室１０の換気量が相対的に大きいときには、収容室１０においてガス漏れが発生していたとしても、収容室１０においてガスセンサ１００ｍ付近での燃料電池で使用または発生するガスの濃縮速度が相対的に遅くなると考えられる。この場合、ガスセンサ１００ｍの出力値の増加速度が相対的に低下し、出力値が相対的に増加しにくい。この場合、上記した閾値Ｖｅ，ΔＶｘを相対的に大きくすることができる。
【００５０】
また、換気抑制時間帯において収容室１０の換気量が相対的に小さいときには、あるいは、換気量ゼロのときには、燃料電池で使用または発生するガスの洩れが発生している場合には、収容室１０においてガスセンサ１００ｍ付近での燃料電池で使用または発生するガスの濃縮速度が速いと考えられる。この場合、ガスセンサ１００ｍの出力値の増加速度が相対的に速くなり、その出力値の絶対値が相対的に大きくなり、ガス漏れの検知応答性が高くなる。この場合、上記した閾値Ｖｅ，ΔＶｘを小さくしても、ガス洩れの有無を検知できる。
（実施形態５）
図８は実施形態５の概念を示す。燃料電池システムは、固体高分子形燃料電池を組み付けて形成されている。図８に示すように、システムは、収容室１０を有する筐体１と、可燃性をもつ燃料を空気で燃焼させるバーナである燃焼部２と、燃焼部２に空気を供給させるポンプ、ブロア等の空気供給装置３と、燃焼部２に基づく加熱により改質用燃料を改質させる改質器４と、収容室１０を換気させる換気流を発生させる換気部６とを有する。
【００５１】
筐体１の収容室１０は、燃焼部２、空気供給装置３、改質器４、換気部６、スタック７を収容している。可燃性を有する燃焼用燃料を燃焼部２に供給する燃焼用燃料通路２０が収容室１０に配置されている。改質用燃料を改質器４に供給する改質用燃料通路４０（アノード流体供給部）が収容室１０に配置されている。空気供給装置３は、収容室１０の空気を吸引させるための吸引口３１と、ポンプで形成された空気供給機構３２とをもつ。吸引口３１は収容室１０に対面している。ここで、空気供給装置３に内蔵されている空気供給機構３２が作動して回転すると、収容室１０の空気は吸引口３１から吸引され、燃焼用空気として空気供給通路３４を介して燃焼部２に供給され、燃焼部２における燃焼反応に使用される。なお燃焼用燃料および改質用燃料としてはガス状が好ましい。スタック７は、複数の燃料電池の単セルを積層して構成されている。
【００５２】
図８に示すように、スタック７を構成する単セルは、アノード７ａと、カソード７ｃと、アノード７ａおよびカソード７ｃで挟まれた電解質７ｅとを有する。スタック７のカソード７ｃからカソードガス通路７０（カソード流体供給部）が延設されている。カソードガス通路７０にはカソードガス（カソードガス流体）を加湿させる加湿器７１と、収容室１０内の空気をカソードガス（カソード流体）として加湿器７１を介してスタック７のカソード７ｃに供給させるカソードガスポンプ７２（カソード流体搬送源）が設けられている。なお、収容室１０内の空気（カソードガス）は改質器４およびスタック７からの放熱で暖められているため、発電反応の効率が高められる。スタック７のカソード７ｃで発電反応を終えたカソードオフガスは、収容室１０に配置されているカソードオフガス通路７３を介してカソードオフガス排出口７４から外部１４に排出される。
【００５３】
図８に示すように、筐体１は箱状をなしており、天井壁１ｕと底壁１ｄと第１側面壁１ｅと第２側面壁１ｆとを少なくとも有する。筐体１の下部には、外気を収容室１０の下部に吸引できるように吸気口１１が換気口として形成されている。筐体１の上部には、収容室１０の上部の空気を外部１４に放出できるように排気口１２が換気口として形成されている。
【００５４】
換気部６は、換気ファン６０と、換気ファン６０を回転駆動させる駆動モータで形成された駆動部６２とを有しており、筐体１の吸気口１１に直接または他の部材を介して対向するように配置されており、外部１４の空気を収容室１０に吸引させ易くしている。換気部６が作動して換気ファン６０が回転すると、筐体１の外部１４の空気が筐体１の吸気口１１からフィルタ１７を透過して矢印Ｘ１方向に向けて収容室１０に吸引され、更に、収容室１０を流れ、排気口１２から矢印Ｘ２方向に向けて筐体１の外部１４に排出される。これにより収容室１０の換気が実行される。
【００５５】
図８に示すように、空気供給装置３は、筐体１の吸気口１１および換気部６よりも筐体１の内側に配置されている。従って、空気供給装置３の吸引口３１は、筐体１の吸気口１１および換気部６よりも筐体１の内側に配置されている。このため、換気部６が作動して外部１４の新鮮な空気を矢印Ｘ１方向に収容室１０に吸引させるとき、酸素濃度が高い新鮮な空気を吸引口３１から空気供給装置３に良好に吸い込むことができる。この場合、燃焼部２における燃焼効率が高くなる。吸気口１１には、吸気口１１から収容室１０に流入する外気に含まれる塵埃等を低減させるための浄化用のフィルタ１７が設けられている。なお、フィルタ１７は一般的には装備されているが、外気が清浄の場合には廃止しても良い。
【００５６】
一般的には、システムが運転（起動運転，発電運転，停止運転）しているとき、換気部６の換気ファン６０は作動し、収容室１０の空気を上記したように換気させている。このため万一、配管の緩み等に起因してガス洩れが収容室１０において発生するときであっても、洩れたガスは、換気部６の換気作用により排気口１２から外部１４に直ちに排出されるため、安全性が高められている。
【００５７】
改質器４には改質水通路４４が延設されている。改質水通路４４には、システムで生成された凝縮水等の原水を溜めると共にイオン交換樹脂等の精製材４５ａで原水（例えば、システムにおいて発生した凝縮水、水道水等）を精製させる精製器４５と、精製器４５で精製された純度が高い水を改質用水として溜めるタンク４６とを有する。給水ポンプ４８（水搬送源）が作動すると、タンク４６の水は改質水通路４４を介して改質水として改質器４の蒸発部に供給され、水蒸気化される。生成された水蒸気は改質器４の改質部に供給される。更に水蒸気は、改質用燃料通路４０から改質器４に供給される燃料原料を改質させる。
【００５８】
さて、燃料電池システムが運転されるときには、燃焼用燃料が燃焼用燃料通路２０を介して燃焼部２に供される。更に、空気供給装置３が作動するため、空気供給装置３の吸引口３１から収容室１０の空気が燃焼用空気として空気供給通路３４を介して燃焼部２に供給される。これにより燃焼部２において燃焼用燃料が燃焼用空気により燃焼する。このように収容室１０内の空気は燃焼用空気として燃焼部２に供給される。上記したように燃焼部２において燃焼用燃料が燃焼されるため、改質器４の改質部は改質反応に適するように高温に加熱される。この状態で、改質用燃料が改質用燃料通路４０から改質器４に供給されると共に、タンク４６に溜められている水が改質水として改質器４の蒸発部に供給されて水蒸気化される。生成された水蒸気は、改質器４の改質部において改質用燃料を改質させる。これにより水素を主要成分とするアノードガスが生成される。生成されたアノードガスはアノードガス通路７８（アノード流体供給部）および入口バルブ７９ｉを介してスタック７のアノード７ａに供給され、発電反応に使用される。発電反応を経たアノードオフガスは、水素等の可燃成分を残留させているため、アノード７ａの出口から、出口バルブ７９ｐおよびアノードオフガス通路７７を介して燃焼部２に供給され、燃焼部２において燃焼され、燃焼排ガスとして燃焼部２の図略の排気口から外部１４に放出される。なお、スタック７のアノードの入口は入口バルブ７９ｉにより開閉可能である。アノード７ａの出口は出口バルブ７９ｐにより開閉可能である。
【００５９】
システムの発電運転時には、カソードガスポンプ７２（カソード流体搬送源）が作動するため、収容室１０の空気が入口７２ｉからカソードガス（カソード流体）として加湿器７１を介してスタック７のカソード７ｃに供給される。このように燃料電池システムが運転されるとき、換気部６が作動して換気ファン６０が回転し、換気部６のうち吸気口１１側において吸引作用が発生する。このため、筐体１の外部１４の空気が筐体１の吸気口１１から矢印Ｘ１方向に収容室１０に吸引され、収容室１０を流れ、排気口１２から矢印Ｘ２方向に向けて筐体１の外部１４に排出される。これにより収容室１０の換気が実行される。
【００６０】
図８に示すように、燃料電池で使用または発生するガスを検知するガスセンサ１００ｍが収容室１０のうちスタック７および改質器４よりも上方に配置されている。殊に、収容室１０の上部において排気口１２付近（スタック７および改質器４よりも排気口１２側）に、ガスセンサ１００ｍが配置されている。システムの運転中において、万一、収容室１０内の配管の緩み等に起因してガス洩れが発生するときには、ガス洩れはガスセンサ１００ｍにより検知される。収容室１０の上部（スタック７および改質器４よりも上方）には温度センサ１００ｔが配置されている。殊に、収容室１０の上部には排気口１２付近（スタック７および改質器４よりも排気口１２側）に温度センサ１００ｔが配置されている。
【００６１】
本実施形態によれば、システムが運転（起動運転、発電運転、停止運転）している限り、制御部１００は、収容室１０における燃料電池で使用または発生するガスの洩れを検知している（通常検知処理）。更に、通常検知処理よりも検知感度を高めるために、制御部は１００は、換気抑制時間帯を定期的または不定期的に形成する。換気抑制時間帯によれば、換気部６の単位時間あたりの出力は、通常検知処理の場合よりも低下され、よって収容室１０の換気量は低減される。ここで、通常検知処理において換気部６の単位時間あたり回転数をＮnormalとする。換気抑制時間帯における換気部６の単位時間あたり回転数をＮdetectiveとする。ここで、Ｎdetective／Ｎnormal＝０．８以下、０．７以下、０．６以下、０．５以下が例示される。但しこれらに限定されるものではない。
【００６２】
換気抑制時間帯において、ガスセンサ１００ｍが検知したガスの濃度が換気抑制時間帯における閾値よりも大きいとき、制御部１００は、ガス洩れと判定し、警報信号Ａｒを警報器１１０に報知し、警報器１１０は警報を発する。ここで、洩れの対象となる燃料電池で使用または発生するガスは、アノードガスの原料となる改質用の燃料原料（例えば都市ガス、プロパンガス、バイオガス）、および／または、燃料原料が改質された水素を含有するアノードガスが挙げられる。カソードガスは空気であり、実害が無いため、ガス漏れの対象としない。
【００６３】
以上説明したように本実施形態によれば、システムが運転（起動運転、発電運転、停止運転）している限り、制御部１００は、収容室１０における燃料電池で使用または発生するガスの洩れを検知している（通常検知処理）。更に、制御部１００は、定期的または不定期的に換気部６による換気量を低減させるか０とすることにより換気抑制時間帯を別途形成する。換気抑制時間帯において燃料電池で使用または発生するガスの洩れの検知感度は高くなる。
【００６４】
換気抑制時間帯においては、万一、燃料電池で使用または発生するガスが収容室１０に洩れている場合において、換気量が多い場合に比較して、収容室１０における燃料電池で使用または発生するガスが収容室１０の外部に排出されることが抑制され、結果として、収容室１０における燃料電池で使用または発生するガスの濃度が相対的に高くなる。このためガスセンサ１００ｍが燃料電池で使用または発生するガスをそれだけ検知し易くなり、検知感度が高まる。この結果、経年変化等によりガスセンサ１００ｍの０点がずれた場合であっても、収容室１０における燃料電池で使用または発生するガスの濃度が高くなるため、ガスセンサ１００ｍがそれだけ検知し易くなる。従ってガスセンサ１００ｍの経年変化に対応し易い利点が得られる。
【００６５】
（実施形態６）
図９は実施形態６を示す。本実施形態は前述した上記した実施形態と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。図９に示すように、筐体１の収容室１０は、下側の第１収容室１０ｆと上側の第２収容室１０ｓとに仕切壁１８により分割されている。仕切壁１８には換気部６が設けられている。換気部６は、換気ファン６０と、換気ファン６０を回転駆動させる駆動モータで形成された駆動部６２とを有する。上側の第２収容室１０ｓには、発電モジュール９が収容されている。発電モジュール９は、複数の単セルを組み付けて形成されたスタック７と、改質用燃料原料を水蒸気で改質させて水素を主要成分とするアノードガス（アノード流体）を生成させる改質器４と、改質器４とスタック７との間に位置する燃焼用空間２３を形成する燃焼部２と、燃焼部２、スタック７および改質器４を外側から覆う高い断熱性をもつ断熱壁９０とを有する。スタック７を構成する燃料電池は固体酸化物形であり、その発電運転時のおける作動温度は４００℃以上、５００℃以上、６００℃以上と高温である。
【００６６】
図９において、下側の第１収容室１０ｆに配置されている空気供給装置３が作動すると、第１収容室１０ｆの空気は空気供給装置３の吸引口３１から空気供給通路３４に搬送され、更に、発電モジュール９の断熱壁９０内に燃焼用空気またはカソードガスとして供給される。
【００６７】
図９に示すように、改質器４は、改質水から水蒸気を生成させる蒸発部４１０と、改質触媒を有する改質部４２０とを有する。改質用の燃料原料は、改質用燃料通路４０（アノード流体供給部）から蒸発部４１０を介して改質部４２０に供給される。改質部４２０に供給された改質用燃料は、蒸発部４１０で生成された水蒸気により改質され、水素を含むアノードガス（アノード流体）となる。改質部４２０で生成されたアノードガスは、アノードガス通路７８を介してスタック７のアノードに供給され、発電反応に使用されると共に、スタック７の上側の燃焼部２に上昇し、燃焼部２において燃焼用燃料として燃焼用空気により燃焼され燃焼火炎２００を形成する。このように燃焼部２における燃焼火炎２００は、改質器４の蒸発部４１０および改質部４２０を加熱させる。
【００６８】
システムが運転されているとき、換気部６が作動して換気ファン６０が回転し、換気部６の背面６ｒ側において吸引作用が発生する。すると、筐体１の外部１４の新鮮な空気が筐体１の吸気口１１から矢印Ｘ１方向に沿って収容室１０ｆに吸引され、更に、仕切壁１８の開口１９を矢印Ｘ５方向に沿って流れて第２収容室１０ｓに進入し、更に、第２収容室１０ｓにおいて発電モジュール９の断熱壁９０に接触して発電モジュール９を冷却させた後、排気口１２から外部１４に矢印Ｘ２方向に放出される。このようにシステムが運転されているときには、換気部６が作動して第１収容室１０ｆおよび第２収容室１０ｓの換気が実行される。図９に示すように、収容室１０の上部（改質器４よりも上方）にはガスセンサ１００ｍおよび温度センサ１００ｔが配置されている。殊に、収容室１０の上部において排気口１２付近（断熱壁９０よりも排気口１２側）に、ガスセンサ１００ｍおよび温度センサ１００ｔが配置されている。万一、収容室１０内の配管の緩み等に起因してガス洩れが発生するときには、ガスセンサ１００ｍにより検知される。なお、センサ１００ｍ，１００ｔの信号は制御部１００に入力される。
【００６９】
さて本実施形態によれば、システムが運転（起動運転、発電運転、停止運転）しているとき、制御部１００は、収容室１０における燃料電池で使用または発生するガスの洩れを検知している（通常検知処理）。更に通常検知処理の途中おいて、制御部１００は、定期的または不定期的に換気部６による換気量を低減させるか０とすることにより換気抑制時間帯を別途形成する。万一、ガスが洩れている場合、換気抑制時間帯において燃料電池で使用または発生するガスの洩れの検知感度は、通常検知処理よりも高くなる。制御部１００は、換気時間抑制帯においても、燃料電池で使用または発生するガスの洩れの有無を検知するガス洩れ検知処理を実行する。
【００７０】
具体的には、制御部１００は、換気部６による換気量を通常検知処理の場合よりも低減させるか、０とする。換気量を低減させる場合には、換気部６の単位時間あたり回転数をＮnormalとする。換気抑制時間帯において換気部６の単位時間あたり回転数をＮdｅtｅctivｅとする。Ｎdｅtｅctivｅ／Ｎnormal＝０．８以下、０．７以下、０．６以下、０．５以下が例示される。但しこれらに限定されるものではない。
【００７１】
上記したように本実施形態によれば、制御部１００は、定期的または不定期的に換気部６による換気量を低減させるか０とすることにより換気抑制時間帯を形成する。換気抑制時間帯においては、収容室１０における燃料電池で使用または発生するガスの洩れの検知感度が高められる。万一、燃料電池で使用または発生するガスが収容室１０に洩れている場合において、換気量が多い場合に比較して、収容室１０における燃料電池で使用または発生するガスが収容室１０の外部に排出されることが抑制され、収容室１０における燃料電池で使用または発生するガスの濃度が相対的に高くなる。このためガスセンサ１００ｍが燃料電池で使用または発生するガスをそれだけ検知し易くなる。殊に、経年変化等によりガスセンサ１００ｍの０点がずれた場合であっても、収容室１０における燃料電池で使用または発生するガスの濃度が高くなるため、ガスセンサ１００ｍがそれだけ検知し易くなる。従ってガスセンサ１００ｍの経年変化に対応し易い利点が得られる。
【００７２】
（実施形態７）
図１０は実施形態７を示す。本実施形態は前述した上記した各実施形態と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。ガスセンサ１００ｍは、一の燃料電池で使用または発生するガス（ガス状の燃料原料，水素）を主として検知する第１センサ部１００ｍｆと、他の燃料電池で使用または発生するガス（一酸化炭素ガス）を主として検知する第２センサ部１００ｍｓとを、収容室１０の上部（発電モジュール９の断熱壁９０よりも上方）に備えている。制御部１００は、換気部６による換気量を第１低減換気量Ｑ２ｆまで低下させることにより第１換気抑制時間帯を形成し、第１換気抑制時間帯において、一の燃料電池で使用または発生するガスのガス洩れの有無を第１センサ部１００ｍｆの出力値に基づいて検知する第１処理を実行する。また、制御部１００は、換気部による換気量を第２低減換気量Ｑ２ｓまで低下させることにより第２換気抑制時間帯を形成し、第２換気抑制時間帯において、収容室１０における他の燃料電池で使用または発生するガスのガス洩れの有無を第２センサ部１００ｍｓの出力値に基づいて検知する。
【００７３】
第１センサ部１００ｍｆおよび第２センサ部１００ｍｓにおいて、最適な検知条件が異なる場合に有効である。すなわち、第２センサ部１００ｍｓよりも第１センサ部１００ｍｆの最適な検知条件となるように、第１換気抑制時間帯おける第１低減換気量および時間幅を選択できる。第１センサ部１００ｍｆよりも第２センサ部１００ｍｓの最適な検知条件となるように、第２換気抑制時間帯おける第２低減換気量および時間幅を選択できる。制御部１００は、第１換気抑制時間帯および第２換気抑制時間帯を時間的間隔（第１所定時間に相当）を隔てて交互に実行することが好ましい。
【００７４】
（実施形態８）
本実施形態は前述した上記した各実施形態と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図１〜図１０を準用する。換気部６による換気は、筐体１の収容室１０における熱こもりを抑える機能も有する。換気量を低減させるか０とする換気時間抑制帯では、収容室１０の熱こもりが促進されるおそれがある。このため、万一、耐熱性が必ずしも高くない補機類が収容室１０に搭載されている場合には、長寿命化には有利ではない。
【００７５】
ここで、スタック７の発電電力が大きい場合には、スタック７の発熱は増加し、バルブやポンプ等の補機類の放熱は増加し、改質器４からの放熱は増加する。これに対して、スタック７の発電電力が所定値よりも小さい場合には、スタック７、補機類の発熱は抑制され、改質器４からの放熱は抑制され、熱こもりが発生しにくい。
【００７６】
そこで実施形態によれば、制御部１００は、通常検知処理を実行しているとき、スタック７の発電電力が所定値以下であるという条件が満足されるとき、制御部１００は、上記したように換気量をその直前よりも低減させるか０とする換気抑制時間帯を形成する。この場合、スタック７の発電電力が所定値以下であるため、スタック７の発熱、補機類の発熱、改質器４等の放熱が抑えられている。故に、換気量を低減させるか０としても、収容室１０における過剰な熱こもりが抑制される。よって、収容室１０に収容されている補機類の長寿命化に貢献できる。ここで、スタック７の発電電力が所定値としては、収容室１０における熱こもり等を考慮して設定するが、例えば、定格電力をＷsetとすると、定格電力Ｗsetに対して９５％、９０％、８５％、８０％、７０％、６０％等が例示される。なお本実施形態によれば、換気抑制時間帯におけるガス洩れ検知処理は、前回の換気抑制時間帯の終了時刻から第１所定時間が経過しているか否かに拘わらず、あるいは、第１所定時間が経過したときに実行することができる。
【００７７】
（その他）各実施形態について、燃料電池は固体高分子形、固体酸化物形、リン酸形、溶融炭酸塩形のいずれでも良い。改質器を搭載せず、アノードガスを貯蔵するタンクを搭載するシステムに適用志手も良い。ｔ２（Ｑ２）＝ｔ２（０）、または、ｔ２（Ｑ２）≒ｔ２（０）、または、ｔ２（Ｑ２）＞ｔ２（０）、または、ｔ２（Ｑ２）＜ｔ２（０）としても良い。
【００７８】
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。
【００７９】
上記した記載から次の技術的思想が把握される。
［付記項１］収容室を有する筐体と、筐体の収容室に配置されアノード活物質を有するアノード流体およびカソード活物質を有するカソード流体により発電する燃料電池と、筐体の収容室に配置され燃料電池にアノード流体を供給するアノード流体供給部と、筐体の前記収容室に配置され燃料電池にカソード流体を供給するカソード流体供給部と、筐体の収容室における燃料電池で使用または発生するガスを検知するためのガスセンサと、筐体の収容室の空気を外部に排出すると共に外部の空気を収容室に吸入することにより収容室の空気を換気させる換気部とを具備する燃料電池システム。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は例えば定置用、車両用、電気機器用、電子機器用、携帯用、可搬用、プラント用の燃料電池システム等に利用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１は筐体、１０は収容室、１１は吸気口、１２は排気口、１７はフィルタ、１８は仕切壁、２は燃焼部、３は空気供給装置、４は改質器、６は換気部、６０は換気ファン、６２は駆動部、７はスタック（燃料電池）、７０はカソードガス通路（カソード流体供給部）、７２はカソードガスポンプ（カソード流体搬送源）、７８はアノードガス通路（アノード流体供給部）、１００は制御部、１００ｍはガスセンサを示す。
【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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