(57)【要約】【課題】簡単な構成で水素生成装置の圧抜き器の固着回避が可能な信頼性の高い燃料電池システムを提供する。【解決手段】原料及び水蒸気を用いて水素含有ガスを生成する改質器３と、改質器３に水蒸気を供給する水蒸発器４と、改質器３よりも下流の経路５に設けられ、経路５内のガスの大気への流通を遮断する封止器６と、改質器３に原料を供給する原料供給器７と、原料供給器７と改質器３とを接続する経路８とを有する水素生成装置２を備え、改質器３より上流の経路８に、水蒸発器４での水蒸発等によって昇圧された水素生成装置２内を大気に開放するための圧抜き器９が設けられ、この圧抜き器９が水素生成装置２内の圧力が第１の圧力以上になると、水素生成装置２内を大気に開放できるリリーフ機構を有し、システムの起動待機中及び／又は起動処理時に、原料供給器７を動作させ、第１の圧力以上になるよう昇圧動作を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料及び水蒸気を用いて水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質器に前記水蒸気を供給する水蒸発器と、前記改質器よりも下流の経路に設けられ、前記経路内のガスの大気への流通を遮断する封止器と、前記改質器に前記原料を供給する原料供給器と、前記原料供給器と前記改質器とを接続する経路と、を有する水素生成装置と、
前記改質器より上流の経路に設けられ、前記水素生成装置内を大気に開放するための圧抜き器と、
少なくとも前記原料供給器を制御する制御器と、
を備え、
前記圧抜き器は、前記水素生成装置内の圧力が第１の圧力以上になると、前記水素生成装置内を大気に開放するリリーフ機構を有し、
前記制御器は、停止処理が完了してから次の起動処理を開始するまでの起動待機中、及び、前記水蒸発器に水を供給開始する前の起動処理時の少なくとも一方において、前記原料供給器を動作させ、前記第１の圧力以上になるよう制御する昇圧動作を行う、
燃料電池システム。
【請求項２】
前記封止器は、非通電時に閉状態となる電磁弁である、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
少なくとも前記水素生成装置を覆うように配置されている筺体と、前記筺体内を換気する換気器と、を備え、
前記制御器は、前記昇圧動作中又は前記昇圧動作の後に、前記換気器の風量を上げるよう制御する、請求項１〜２のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項４】
可燃性ガスを燃焼する燃焼器と、圧抜き器の大気開放側と前記燃焼器とを接続する経路と、を備え、
前記制御器は、前記昇圧動作中又は前記昇圧動作後に、前記燃焼器の着火動作を行うよう制御する、請求項１〜２のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記水素生成装置内の圧力を検知する圧力検知器を備え、
前記制御器は、前記圧力検知器で検知される圧力が、第１の圧力を所定時間以上保持した場合に、前記昇圧動作を停止する、請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記圧抜き器の大気開放側より下流側の経路に設けられ、圧力を検知する圧力検知器を備え、
前記制御器は、前記圧力検知器で検知される圧力が、第１の圧力より低い第２の圧力以上となった場合に、前記昇圧動作を停止する請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記圧抜き器の大気開放側より下流側に設けられ、可燃ガスを検知する可燃ガス検知器を備え、
前記制御器は、前記可燃ガス検知器で可燃ガス用の所定濃度以上の可燃ガスが検知された場合に、前記昇圧動作を停止する、請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項８】
少なくとも前記水素生成装置を覆うように配置されている筺体を備え、
前記可燃ガス検知器は、前記圧抜き器の大気開放側より下流側の経路又は前記筺体内に設けられる、請求項７に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素及び酸素を電気化学反応させて発電する燃料電池システムに関し、特に、水蒸気改質反応により炭化水素系の原料と水とから水素含有ガスを生成する水素生成装置を有する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、発電効率が高く、大気汚染物質もほとんど排出しないクリーンな発電装置として、近年期待されている。特に、燃料電池の発電時に発生する排熱も回収利用する家庭用燃料電池コージェネレーションシステム（以下、燃料電池システム）は、総合的なエネルギー効率が高く、省エネルギー機器としての普及が望まれている。
【０００３】
ところで、従来の燃料電池システムには一般に、発電運転時に必要となる水素含有ガスを生成するための水素生成装置が設けられている。水素生成装置は、少なくとも改質器を備え、この改質器内に設けられた改質触媒体において水蒸気改質反応が進行することにより、有機化合物を含む都市ガス等の原料と水とから水素含有ガスを生成するものである。
【０００４】
この場合、改質器の改質触媒体は、バーナ等の加熱手段により水蒸気改質反応の進行に適した温度に加熱される。バーナでは都市ガスと空気との混合ガスを燃焼できるので、高温の燃焼排ガスを利用して改質器の改質触媒体を加熱することができる。また、燃料電池の発電運転時には、燃料電池で使用されなかったアノードオフガスを、上述のバーナで燃焼することもできる。このようにして、適温に加熱された改質器では、都市ガス等の原料及び水蒸気を改質反応させて水素含有ガスを効率良く生成できる。
【０００５】
また、上記改質反応に使用される水蒸気は、水素生成装置内部に配された水蒸発器を用いて水蒸気が生成され、改質器で改質反応に使用される。燃料電池の運転停止時には、水素生成装置内部のガス経路や燃料電池の反応ガス経路を大気と連通させないように、例えば、ガス（原料、水素含有ガス、または酸化剤ガス）や改質水のインプット部やアウトプット部が封止される。このような部分の封止により、燃料電池および水素生成装置の内部に外部空気が混入するのを防止することができる。
【０００６】
一方、インプット部やアウトプット部を完全に封止した状態において、燃料電池システムの内部状態が大気圧に対して過度の正圧状態や負圧状態になる場合がある。特に、水素生成装置の場合、停止時に、内部空間と外気との連通を遮断した封止状態にすると、水蒸発器内部において水蒸発による体積膨張により、過度の加圧状態になる場合がある。そこで、封止用の電磁弁などの開閉制御により、水素生成装置の内部を一時的に大気開放にして、当該内部の圧力を低下させる圧抜きをする。
【０００７】
ところで、水素生成装置の運転中に停電などにより水素生成装置への電力供給が遮断されて、水素生成装置の運転が停止した場合においては、上記のような電磁弁の開閉制御により、上昇した水素生成装置の内圧を外気に開放することはできない。そこで、特許文献１に開示されているように、改質器と水蒸発器との間を連通ずる経路に圧抜き器を設ける構成が提案されている。圧抜き器としては、バネ封止機構を有する弁が提案されており、水素生成装置内の圧力が所定の圧力以上になった場合に、バネ封止機構の封止が解除されるように構成されている。
【０００８】
ただし、弁のバネ封止機構の弁座と弁体との間の長期に亘る密着状態による両者間（例えば、ゴムパッキン部）の固着が発生し、圧抜き機能が発揮できない状況が発生する可能
性がある。このような、弁の固着不良を回避する方法としては、弁を電気的に開閉可能な電磁弁で構成し、電磁弁を閉めた状態から強制的に開閉動作をさせる構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第０９／０８７９７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の構成では、圧抜き器として電磁弁を用いるものとしており、低コスト化や小型化の観点からは、電磁弁の替わりにバネ封止機構を有するリリーフ弁を圧抜き器として用いることが好ましい。しかしながら、圧抜き弁としてリリーフ弁を用いた場合に、電磁弁のように電気的に開閉動作を行うことができないため、固着不良を回避することが困難であるという課題があった。なお、特許文献１の技術では、圧抜き器としてリリーフ弁を用いた場合に、固着不良を回避する方法については、なんら記載されていない。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、簡単な構成で、水素生成装置の圧抜き器の固着回避が可能な信頼性の高い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】
【００１２】
上記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、原料及び水蒸気を用いて水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質器に前記水蒸気を供給する水蒸発器と、前記改質器よりも下流の経路に設けられ、前記経路内のガスの大気への流通を遮断する封止器と、前記改質器に前記原料を供給する原料供給器と、前記原料供給器と前記改質器とを接続する経路と、を有する水素生成装置と、前記改質器より上流の経路に設けられ、前記水素生成装置内を大気に開放するための圧抜き器と、少なくとも前記原料供給器を制御する制御器と、を備え、前記圧抜き器は、前記水素生成装置内の圧力が第１の圧力以上になると、前記水素生成装置内を大気に開放するリリーフ機構を有し、前記制御器は、停止処理が完了してから次の起動処理を開始するまでの起動待機中、及び、前記水蒸発器に水を供給開始する前の起動処理時の少なくとも一方において、前記原料供給器を動作させ、前記第１の圧力以上になるよう制御する昇圧動作を行うものである。
【００１３】
これにより、簡単な構成で水素生成装置の圧抜きを行なえるとともに、圧抜き器としてリリーフ機構を有する弁等を用いた場合に、原料供給器を動作させることにより強制的に内部の圧力を高め、リリーフ弁を開放させることができ、長期放置時の固着不良を回避することができるため、信頼性の高い燃料電池システムを実現することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、環境負荷が少なく、省エネ性の高いエネルギー機器であると同時に、信頼性の高い燃料電池システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池システムの構成図
【図２】本発明の実施の形態２における燃料電池システムの構成図
【図３】本発明の実施の形態３における燃料電池システムの構成図
【図４】本発明の実施の形態４における燃料電池システムの構成図
【図５】本発明の実施の形態５における燃料電池システムの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、原料及び水蒸気を用いて水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質器に前記水蒸気を供給する水蒸発器と、前記改質器よりも下流の経路に設けられ、前記経路内のガスの大気への流通を遮断する封止器と、前記改質器に前記原料を供給する原料供給器と、前記原料供給器と前記改質器とを接続する経路と、を有する水素生成装置と、前記改質器より上流の経路に設けられ、前記水素生成装置内を大気に開放するための圧抜き器と、少なくとも前記原料供給器を制御する制御器と、を備え、前記圧抜き器は、前記水素生成装置内の圧力が第１の圧力以上になると、前記水素生成装置内を大気に開放するリリーフ機構を有し、前記制御器は、停止処理が完了してから次の起動処理を開始するまでの起動待機中、及び、前記水蒸発器に水を供給開始する前の起動処理時の少なくとも一方において、前記原料供給器を動作させ、前記第１の圧力以上になるよう制御する昇圧動作を行うものである。
【００１７】
これにより、簡単な構成で水素生成装置の圧抜きを行なえるとともに、圧抜き器としてリリーフ弁等を用いた場合に、原料供給器を動作させることにより強制的に内部の圧力を高め、リリーフ弁を開放させることができ、長期放置時の固着不良を回避することができるため、信頼性の高い燃料電池システムを実現することができる。
【００１８】
また、本発明は、封止器が、非通電時に閉状態となる電磁弁であってもよい。
【００１９】
これにより、燃料電池システムへの電力供給が遮断された場合に、封止器が自動的に閉状態となるので、改質器の下流側から改質器内の水素含有ガスが外気に排出されることを抑制することができる。
【００２０】
また、本発明は、少なくとも前記水素生成装置を覆うように配置されている筺体と、前記筺体内を換気する換気器と、を備え、前記制御器が、前記昇圧動作中又は前記昇圧動作の後に、前記換気器の風量を上げるよう制御するものであってもよい。
【００２１】
これにより、圧抜き器から放出される可燃性のガスを、換気器の送風により希釈し拡散することができ、システムの安全性を向上させることができる。
【００２２】
また、本発明は、可燃性ガスを燃焼する燃焼器と、圧抜き器の大気開放側と前記燃焼器とを接続する経路と、を備え、前記制御器が、前記昇圧動作中又は前記昇圧動作後に、前記燃焼器の着火動作を行うよう制御するものであってもよい。
【００２３】
これにより、圧抜き器から放出される可燃性のガスを、燃焼器で燃焼させ拡散を防止することができ、システムの安全性を向上させることができる。
【００２４】
また、本発明は、前記水素生成装置内の圧力を検知する圧力検知器を備え、前記制御器は、前記圧力検知器で検知される圧力が、第１の圧力を所定時間以上保持した場合に、前記昇圧動作を停止するものであってもよい。
【００２５】
これにより、圧力検知器で水素生成装置内の圧力を検出するだけの簡単な構成で、圧抜き器の固着回避動作の完了の有無を検出することができ、信頼性の高い燃料電池システムを確実に実現することができる。
【００２６】
また、本発明は、前記圧抜き器の大気開放側より下流側の経路に設けられ、圧力を検知する圧力検知器を備え、前記制御器は、前記圧力検知器で検知される圧力が、第１の圧力より低い第２の圧力以上となった場合に、前記昇圧動作を停止するものであってもよい。これにより、圧力検知器で圧抜き器の下流の圧力の変化を検出するだけの簡単な構成で、
圧抜き器の固着回避動作の完了の有無を検出することができ、信頼性の高い燃料電池システムを確実に実現することができる。
【００２７】
また、本発明は、前記圧抜き器の大気開放側より下流側に設けられ、可燃ガスを検知する可燃ガス検知器を備え、前記制御器が、前記可燃ガス検知器で可燃ガス用の所定濃度以上の可燃ガスが検知された場合に、前記昇圧動作を停止するものであってもよい。
【００２８】
これにより、可燃ガス検知器で圧抜き器の下流における可燃ガスの流通の有無を検出するだけの簡単な構成で、圧抜き器の固着回避動作の完了の有無を検出することができ、信頼性の高い燃料電池システムをより確実に実現することができる。
【００２９】
また、本発明は、少なくとも前記水素生成装置を覆うように配置されている筺体を備え、前記可燃ガス検知器が、前記圧抜き器の大気開放側より下流側の経路又は前記筺体内に設けられるものであってもよい。
【００３０】
これにより、可燃ガス検知器で水素生成装置からの可燃ガスの漏れを容易に検出できるとともに、圧抜き器の下流における可燃ガスの流通の有無を検出するだけの簡単な構成で、圧抜き器の固着回避動作の完了の有無を検出することができ、安全性に優れ信頼性の高い燃料電池システムを実現することができる。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。先に説明した従来の構成と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における燃料電池システムの構成図である。
【００３３】
図１に示すように、本実施の形態の燃料電池システムは、水素及び酸素を電気化学反応させて発電する燃料電池スタック１を備えるとともに、原料及び水蒸気を用いて水素含有ガスを生成する改質器３と、改質器３に原料を供給する原料供給器７と、改質器３に水蒸気を供給する水蒸発器４と、改質器３よりも下流の水素含有ガス経路５に設けられ、水素含有ガス経路５内のガスの燃料電池スタック１を通じて大気への流通を遮断する封止器６とを有する水素生成装置２を備える。改質器３より上流の原料供給器７と改質器３とを接続する原料供給経路８には、これと連通する圧抜き器９が設けられている。圧抜き器９は、水蒸発器４での水蒸発などによって昇圧された水素生成装置２内を大気に開放するものである。さらに、少なくとも原料供給器７を制御する制御器（図示せず）を備え、この制御器は、燃料電池システムの停止処理が完了してから次の起動処理を開始するまでの起動待機中及び水蒸発器４に水を供給開始する前の起動処理時の少なくともいずれか一方において、原料供給器７を動作させ、水素生成装置２内部の圧力を、第１の圧力以上になるよう制御するものである。
【００３４】
圧抜き器９は、水素生成装置２内の圧力が第１の圧力以上になると、水素生成装置２内を大気に開放できるリリーフ機構を有するものである。圧抜き器９として使用するリリーフ機構は、一般に、流路の一方から他方の方向にのみ流体が流れるように構成されている弁である。より具体的には、流路の一方の側の圧力が第１の圧力以上になった場合に、バネ封止機構の封止が解除され、流路の他方の側へ流体が流れるように構成されている弁である。第１の圧力は、通常運転時の水素生成装置２の内部圧力よりも高く、水素生成装置２を構成する改質器３や水蒸発器４の機械強度よりも十分低い圧力に設定することが望ましい。
【００３５】
なお、封止器６は、非通電時に閉状態となる電磁弁で構成される。圧抜き器９の出口は大気開放されるが、その下流側の経路にはその内部圧力を検知する圧力検知器２７を備えている。また、制御器は、圧力検知器２７で検知される圧力が、第１の圧力より低い第２の圧力以上となった場合に、固着回避のための昇圧動作を停止する。
【００３６】
改質器３への原料供給経路８は外部ガス配管に接続される。例えば、原料ガスとして都市ガスを用いる燃料電池システムであれば、都市ガスの供給配管であり、ＬＰガスを用いるシステムであれば、ＬＰガスのボンベとなる。原料供給器７の上流には、開閉弁であるガス元弁１０、原料ガス中に含まれる付臭剤等の硫黄成分を除去する脱硫器１１を備える。原料供給器７は、脱硫器１１を経由して送られた原料ガスを所定の圧力に昇圧するブロワであり、例えば、ダイアフラムを往復駆動することで気体搬送を行うブロワが用いられる。
【００３７】
燃料電池スタック１は、改質器３で製造された水素含有ガス中の水素と、酸化剤供給経路２３から送られた酸化剤ガス（例えば、空気中の酸素）とが、燃料極であるアノードおよび酸素極であるカソード（図示せず）において電気化学的に反応し、発電を行うものである。
【００３８】
また、改質器３は、原料ガス（例えば、メタンやプロパン）から、触媒による改質反応（例えば水蒸気改質反応）により燃料ガス（例えば、水素）を製造し、燃料電池スタック１の燃料極に送出するものである。改質反応は一般に高温下で行われるため、原料ガスや排燃料ガスを燃焼させ改質器３内の原料ガス等を加熱している。
【００３９】
このような燃料電池システムにおいて、通常発電を行う場合は、まず、ガス元弁１０を開放し、脱硫器１１に原料ガスを導入する。導入された原料ガスは、この脱硫器１１で内部に含まれる付臭剤等の硫黄成分を除去された後、原料供給器７により昇圧され、改質器３に送られる。一方、水蒸発器４には水供給器１２により純水が供給され、加熱されて蒸気となる。改質器３において、原料ガスと水蒸気とが触媒反応を起こすことで改質され、水素含有ガスが生成される。改質器３で生成された水素含有ガスは、水素含有ガス経路５に導入され、封止器６を開放することで、燃料電池スタック１に供給される。一方、酸化剤供給器２１は、例えば、装置外部の空気を燃料電池スタック１に供給するブロワであり、この酸化剤供給器２１より送られた空気は、加湿器２２で所定の湿度に加湿された後、酸化剤供給経路２３を通じて、燃料電池スタック１に供給される。
【００４０】
燃料電池スタック１において、改質器３で生成された水素含有ガスに含まれる水素（原料ガス）と、酸化剤供給器２１から送られた空気に含まれる酸素（酸化剤ガス）とが、電気化学的に反応し、電気エネルギーを生成する。燃料電池スタック１で反応を終えた水素含有オフガスは、水素含有オフガス経路２４に導入され、燃料電池スタック１より排出される。この水素含有オフガスは、一般に改質器３の燃焼部に導入されて燃焼され、改質反応時の加熱源として利用される。また、燃料電池スタック１で反応を終えた酸化剤オフガスは、酸化剤オフガス経路２５を通じて、最終的に外部に排出される。
【００４１】
なお、発電を停止する場合は、ガス元弁１０を閉止し、原料供給経路８への原料の導入を防止するとともに、原料供給器７や酸化剤供給器１２の駆動を停止する。
【００４２】
ここで、圧抜き器９が、水素生成装置２内の圧力が第１の圧力以上になると、水素生成装置２内を大気に開放できるリリーフ機構を有するとともに、制御器は、停止処理が完了してから次の起動処理を開始するまでの起動待機中及び水蒸発器４に水を供給開始する前の起動処理時の少なくともいずれか一方において、原料供給器７を動作させ、第１の圧力以上になるよう制御する固着回避のための昇圧動作を行うものである。よって、簡単な構
成で水素生成装置２の圧抜きを行なえるとともに、圧抜き器９としてリリーフ弁を用いた場合に、原料供給器７により強制的に内部の圧力を高め、リリーフ弁を開放させることができ、長期放置時の固着不良を回避することができる。
【００４３】
また、封止器６が、非通電時に閉状態となる電磁弁であるものであるため、燃料電池システムへの電力供給が遮断された場合に、封止器６が自動的に閉状態となるので、改質器３の下流側から改質器３内の水素含有ガスが外気に排出されることを抑制することができる。
【００４４】
さらに、圧抜き器９の大気開放側より下流側の経路に、圧力を検知する圧力検知器２７を設け、制御器により、圧力検知器２７で検知される圧力が、第１の圧力より低い第２の圧力以上となった場合に、固着回避のための昇圧動作を停止する。第２の圧力は、第１の圧力よりも低く、大気開放時の圧抜き器９の出口側の圧力よりも高く設定することが好ましい。これは、圧抜き器９の入口側が第１の圧力以上となり、圧抜き器９が開放されると、その下流ではガス排出流動により内部圧力の上昇が見られることを利用するものである。よって、圧力検知器２７で圧抜き器９の下流の圧力の変化を検出するだけの簡単な構成で、圧抜き器９の固着回避動作の完了の有無を検出することができ、信頼性の高い燃料電池システムを確実に実現することができる。
【００４５】
したがって、本実施の形態の燃料電池システムによれば、信頼性の高い燃料電池システムを実現できる。
【００４６】
上記で説明したように、本実施の形態によれば、簡単な構成で安全性を確保し、信頼性の高い燃料電池システムを提供できる。
【００４７】
なお、上記実施の形態では、圧抜き器９の下流に圧力検知器２７を設置する例で説明したが、これに限らない。例えば、圧力検知器２７の替わりに可燃ガスを検知する可燃ガス検知器を設置するものとしても構わない。可燃ガス検知器で可燃ガス用の所定濃度以上の可燃ガスが検知された場合に、制御器により固着回避のための昇圧動作を停止する。これによれば、可燃ガス検知器で圧抜き器の下流における可燃ガスの流通の有無を検出するだけの簡単な構成で、圧抜き器の固着回避動作の完了の有無を検出することができ、信頼性の高い燃料電池システムをより確実に実現することができる。
【００４８】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における燃料電池システムの構成図である。
【００４９】
図２に示すように、本実施の形態の燃料電池システムは、水素生成装置２内の圧力を検知する圧力検知器２７を備え、制御器（図示せず）は、圧力検知器２７で検知される圧力が、圧抜き器９が開放される圧力である第１の圧力を所定時間以上保持した場合に、原料供給器７による圧抜き器９の固着回避のための昇圧動作を停止するように構成した点で、実施の形態１とは異なる。なお、本実施の形態の燃料電池システムの構成とその作用は、実施の形態１で説明したものと略同一であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５０】
圧抜き器９は、水素生成装置２内の圧力が第１の圧力以上になると、水素生成装置２内を大気に開放できるリリーフ機構を有する、例えば弁であり、圧抜き器９自身が開状態にあるか閉状態にあるかを直接検出することはできない。つまり、圧抜き器９の固着回避動作が完了したかどうかを直接確認できない。そこで、圧力検知器２７で検知される圧力が、圧抜き器９が開放される圧力である第１の圧力を所定時間以上保持した場合に、原料供給器７により圧抜き器９が開放され、固着回避が行われたと見なすことができる。よって、圧力検知器２７で水素生成装置２内の圧力を検出するだけの簡単な構成で、圧抜き器９
の固着回避動作の完了の有無を検出することができ、信頼性の高い燃料電池システムを確実に実現することができる。
【００５１】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における燃料電池システムの構成図である。
【００５２】
図３に示すように、本実施の形態の燃料電池システムは、少なくとも水素生成装置２を覆うように配置されている筺体２８と、筺体２８内を換気する換気器２９とを備え、制御器（図示せず）は、固着回避のための昇圧動作中又は昇圧動作の後に、換気器２９の風量を上げるよう制御するように構成した点で、実施の形態１とは異なる。なお、本実施の形態の燃料電池システムの構成とその作用は、実施の形態１で説明したものと略同一であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５３】
水素生成装置２を含む燃料電池システムは、一つの筺体２８内に収納され、室外もしくは室内に設置されるのが一般的である。設置場所の周囲温度によらず１年を通じて燃料電池システムを安定的に運転させるために、この筺体２８には通常、換気器２９が設けられており、筺体２８内の換気を行うことで、その内部温度が維持される。ここでは、圧抜き器９の固着回避のための昇圧動作中又は昇圧動作の後に、換気器２９の風量を上げるよう制御する。よって、圧抜き器９から放出される可燃性のガスを、換気器２９の送風により希釈し、筺体２８の外部に拡散排出することが促進でき、システムの安全性を向上させることができる。
【００５４】
（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４における燃料電池システムの構成図である。
【００５５】
図４に示すように、本実施の形態の燃料電池システムは、少なくとも水素生成装置２を覆うように配置されている筺体２８を備え、可燃ガス検知器３０が、圧抜き器９の大気開放側より下流側の経路又は筺体２８内に設けられるように構成した点で、実施の形態１とは異なる。なお、本実施の形態の燃料電池システムの構成とその作用は、実施の形態１で説明したものと略同一であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５６】
水素生成装置２を含む燃料電池システムは、一つの筺体２８内に収納され、室外もしくは室内に設置されるのが一般的である。この筺体２８には通常、可燃ガス検知器３０が設けられている。可燃ガス検知器３０は、システムに供給されるメタンガスやプロパンガス等の原料ガスや、改質器３で生成される水素含有ガスを検出するものであり、筺体２８内における可燃ガスの漏洩を検知する。万一可燃ガスの漏洩が確認された場合は、ガス元弁１０を閉塞したり、燃料電池システム全体を緊急停止したりすることで、システムの安全性を確保することができる。
【００５７】
一方、圧抜き器９は、水素生成装置２内の圧力が第１の圧力以上になると、水素生成装置２内を大気に開放できるリリーフ機構を有する、例えば弁であり、圧抜き器９自身が開状態にあるか閉状態にあるかを直接検出することはできない。つまり、圧抜き器９の固着回避動作が完了したかどうかを直接確認できない。そこで、可燃ガス検知器３０で可燃ガスの排出が確認された場合に、原料供給器７により圧抜き器９が開放され、固着回避が行われたと見なすことができる。
【００５８】
よって、可燃ガス検知器３０で水素生成装置２等からの可燃ガスの漏れを容易に検出できるとともに、圧抜き器９の下流における可燃ガスの流通の有無を検出するだけの簡単な構成で、圧抜き器９の固着回避動作の完了の有無を検出することができ、安全性に優れ信頼性の高い燃料電池システムを実現することができる。
【００５９】
（実施の形態５）
図５は、本発明の実施の形態５における燃料電池システムの構成図である。
【００６０】
図５に示すように、本実施の形態の燃料電池システムは、可燃性ガスを燃焼する燃焼器３１と、圧抜き器９の大気開放側と燃焼器３１とを接続する経路とを備え、制御器（図示せず）は、固着回避のための昇圧動作中又は昇圧動作後に、燃焼器３１の着火動作を行うよう制御するように構成した点で、実施の形態１とは異なる。なお、本実施の形態の燃料電池システムの構成とその作用は、実施の形態１で説明したものと略同一であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００６１】
これにより、圧抜き器９の固着回避動作時に、圧抜き器９から放出される可燃性ガスを、燃焼器３１で燃焼させ消費することができ、外部への可燃性ガスの拡散漏洩を防止することができるため、燃料電池システムの安全性を向上させることができる。
【００６２】
なお、上記実施の形態では、圧抜き器９の設置位置として、改質器３上流の原料供給経路に連通する経路とする例で説明したが、これに限らない。例えば、改質器３と水蒸発器４との間や、水蒸発器４上流の経路に連通する部分に設置するものとしても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明によれば、環境負荷が少なく、省エネ性の高いエネルギー機器であると同時に、高い信頼性や安全性が要望される燃料電池システムなどの技術分野に有用である。
【符号の説明】
【００６４】
１  燃料電池スタック
２  水素生成装置
３  改質器
４  水蒸発器
５  水素含有ガス経路
６  封止器
７  原料供給器
８  原料供給経路
９  圧抜き器
２７  圧力検知器
２８  筺体
２９  換気器
３０  可燃ガス検知器
３１  燃焼器
【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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