(57)【要約】【課題】筐体内のガス漏れを検知できる可燃性ガスセンサが設けられるとともに可燃性ガスセンサの検出感度の低下も判定できる燃料電池システムを提供する。【解決手段】ケーシング３１から流入する燃焼排ガスを外部に排出する排出通路５０と、排出通路５０内に換気空気と燃焼排ガスが合流する合流点５７よりも下流側であるセンサ配置部６０に設けられて可燃性ガスの濃度を検出する可燃性ガスセンサ５８と、センサ配置部６０に可燃性ガスを指示された指示濃度Ｃ１にて流す指示部と、指示濃度Ｃ１に対する可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１に基づいて可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かの判定をする判定部と、を備える。【選択図】図１
2017016916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードに供給される燃料とカソードに供給される酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
前記燃料電池からのアノードオフガスと前記燃料電池からのカソードオフガスが燃焼されて燃焼排ガスを生成する燃焼部と、
断熱性材料で形成されて前記燃料電池、前記燃焼部を内部に収容するケーシングと、
前記ケーシングを内部に収容し、該内部が換気されて換気空気を外部に排出する換気用排気口が設けられた筐体と、
前記ケーシングに接続され、前記ケーシングから流入する前記燃焼排ガスを前記外部に排出する排出通路と、
前記排出通路内に前記換気空気と前記燃焼排ガスが合流する合流点よりも下流側であるセンサ配置部に設けられて可燃性ガスの濃度を検出する可燃性ガスセンサと、
前記センサ配置部に前記可燃性ガスを指示された指示濃度にて流す指示部と、
前記指示濃度に対する前記可燃性ガスセンサの出力値に基づいて前記可燃性ガスセンサの検出感度が低下しているか否かの判定をする判定部と、
を備えた燃料電池システム。
【請求項２】
改質用原料と改質水とから前記燃料を生成して前記燃料電池に供給する改質部を備え、
前記指示部は、前記燃焼部の非着火状態において、前記改質用原料の濃度を予め設定された指示値にて前記燃料電池へ向けて送出する制御に基づいて、前記センサ配置部における前記可燃性ガスを前記指示濃度にする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記改質部に前記改質用原料を供給する燃料供給部を備え、
前記燃料供給部は、前記改質用原料を供給する燃料ポンプを有し、前記燃料ポンプの制御に基づいて、前記センサ配置部における前記可燃性ガスを前記指示濃度にする請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記酸化剤ガスをカソードエアとして前記カソードに供給するカソードエア供給部を備え、該カソードエア供給部は、カソードエアブロワを有し、前記燃料ポンプ及び前記カソードエアブロワの制御に基づいて、前記センサ配置部における前記可燃性ガスを前記指示濃度にする請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記カソードエアブロワが前記筐体内に設けられ、前記換気空気を前記換気用排気口から外部に排出する換気ファンが設けられ、前記燃料ポンプと前記カソードエアブロワ及び前記換気ファンの制御に基づいて、前記センサ配置部における前記可燃性ガスを前記指示濃度にする請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記判定部は、前記判定を定期的に行う請求項２〜５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記指示部は、前記燃焼部の着火状態において、前記燃焼部に導入されたカソードオフガスに含まれる酸素流量を、前記燃焼部に導入された前記アノードオフガスに含まれる前記可燃性ガスを完全燃焼させるために必要な理想的な酸素流量で除した酸素比を判定酸素比に変更させて、前記センサ配置部における前記可燃性ガスを前記指示濃度にする酸素比変更部を有する請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記酸素比変更部は、前記判定酸素比を前記燃焼部において前記アノードオフガスに含まれる前記可燃性ガスの不完全燃焼が発生する不完全燃焼開始酸素比よりも変化させる請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
改質用原料と改質水とから前記燃料を生成して前記燃料電池に供給する改質部と、
前記改質部に前記改質用原料を供給する燃料供給部と、を備え、
前記酸素比変更部は、前記酸素比を前記判定酸素比に変化させる前と比べて、前記燃料供給部が供給する前記改質用原料の流量を変化させて、前記酸素比を前記判定酸素比に変化させる請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記燃料電池から掃引される電流である掃引電流を変更する掃引電流変更部と、
前記酸化剤ガスをカソードエアとして前記カソードに供給するカソードエア供給部と、を有し、
前記酸素比変更部は、前記酸素比を前記判定酸素比に変化させる前と比べて、前記掃引電流が変化するように前記掃引電流変更部を制御するとともに、前記掃引電流の変化に応じた前記カソードエアの流量分だけ前記カソードエアの流量が変化するように前記カソードエア供給部を制御して、前記酸素比を前記判定酸素比に変化させる請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記燃料電池から掃引される電流である掃引電流と、前記カソードに供給される前記酸化剤ガスとしてのカソードエアの流量に基づいて、前記酸素比が前記判定酸素比に変化する前記改質用原料の流量である指示原料流量を演算する指示原料流量演算部を有し、
前記酸素比変更部は、前記燃料供給部が供給する前記改質用原料の流量が前記指示原料流量となるように前記燃料供給部を制御する請求項９に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記燃料供給部が供給する前記改質用原料の流量に基づいて、前記酸素比が前記判定酸素比に変化する前記燃料電池から掃引される電流である指示電流を演算する指示電流演算部と、
前記燃料供給部が供給する前記改質用原料の流量及び前記指示電流演算部によって演算された前記指示電流に基づいて、前記酸素比が前記判定酸素比に変化する前記カソードエアの流量である指示カソードエア流量を演算する指示カソードエア流量演算部と、を有し、
前記酸素比変更部は、前記燃料電池から掃引される前記掃引電流が前記指示電流となるように前記掃引電流変更部を制御するとともに、前記燃料電池に供給される前記カソードエの流量が前記指示カソードエア流量となるように前記カソードエア供給部を制御する請求項１０に記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
前記改質部の温度を検出する改質部温度検出部を有し、
前記指示原料流量演算部は、前記改質部温度検出部によって検出された前記改質部の温度に基づいて、前記指示原料流量を演算する請求項１１に記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
前記改質部の温度を検出する改質部温度検出部を有し、
前記指示電流演算部は、前記改質部温度検出部によって検出された前記改質部の温度に基づいて、前記指示電流を演算する請求項１２に記載の燃料電池システム。
【請求項１５】
前記指示部は、前記燃料電池の発電状態において、前記燃料電池に出力変化をさせて、前記センサ配置部における前記可燃性ガスを前記指示濃度にする請求項１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、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、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池が、他の補助機器、例えば、燃料ガス、酸化剤ガスの流量を制御するバルブとその配管とともに、筐体内に設けられ、燃料電池システムの運転により発生した燃焼排ガスは、筐体内に設けられた配管を通って、筐体の外部へ排出されていた。筐体内におけるこれらのガスの漏洩例えば配管接続の緩み等の原因によるガス漏れを検知する可燃性ガスセンサが筐体内に設けられている。（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２２９１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ガス漏れを検知する可燃性ガスセンサは、同一のガス濃度に対しても、経年変化等により検出感度が低下していくものであるため、ガス漏れを正しく検知するには、可燃性ガスセンサの検出感度が低下しているか否かを判定する必要がある。しかしながら、従来の如く、可燃性ガスセンサが筐体内に設けられた構成において、可燃性ガスセンサの検出感度が低下しているか否かの判定は、筐体内に、ガス漏れを起こさせる必要があるため、事実上無理であり、判定することができなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、筐体内のガス漏れを検知できる可燃性ガスセンサが設けられるとともに可燃性ガスセンサの検出感度の低下も判定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】
上記課題を解決するために、請求項１に係る燃料電池システムは、アノードに供給される燃料とカソードに供給される酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、前記燃料電池からのアノードオフガスと前記燃料電池からのカソードオフガスが燃焼されて燃焼排ガスを生成する燃焼部と、断熱性材料で形成されて前記燃料電池、前記燃焼部を内部に収容するケーシングと、前記ケーシングを内部に収容し、該内部が換気されて換気空気を外部に排出する換気用排気口が設けられた筐体と、前記ケーシングに接続され、前記ケーシングから流入する前記燃焼排ガスを前記外部に排出する排出通路と、前記排出通路内に前記換気空気と前記燃焼排ガスが合流する合流点よりも下流側であるセンサ配置部に設けられて可燃性ガスの濃度を検出する可燃性ガスセンサと、前記センサ配置部に前記可燃性ガスを指示された指示濃度にて流す指示部と、前記指示濃度に対する前記可燃性ガスセンサの出力値に基づいて前記可燃性ガスセンサの検出感度が低下しているか否かの判定をする判定部と、を備えることを要旨とする。
【０００７】
これによれば、可燃性ガスセンサが、燃焼排ガスを外部に排出する排出通路内に筐体内からの換気空気と燃焼排ガスが合流する合流点よりも下流側であるセンサ配置部に設けられているので、可燃性ガスセンサは、筐体内へ漏洩した可燃性ガスが合流点よりも下流側であるセンサ配置部に至ることにより、可燃性ガスの筐体内への漏洩が検知できる。指示部によりセンサ配置部に可燃性ガスが指示濃度にて流されることにより、判定部は、指示濃度に対する可燃性ガスセンサの出力値に基づいて可燃性ガスセンサの検出感度が低下しているか否かの判定ができる。なお、センサ配置部における可燃性ガスの指示濃度は、適宜選択可能であり、可燃性ガスセンサの出力値にて可燃性ガスセンサの検出感度の低下を判定する際に、特定できていれば足りるものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態における燃料電池システムの概要図である。
【図２】図１に示す可燃性ガスセンサの出力を示すグラフである。
【図３】燃焼部に導入される混合ガスの酸素比λを演算する方法の概要を示した説明図である。
【図４】改質部の温度と改質ガス組成との関係を示したマッピングデータである。
【図５】図１に示す制御装置で実行される「第一検出感度低下判定処理」のフローチャートである。
【図６】図１に示す制御装置で実行される「第二検出感度低下判定処理」のフローチャートである。
【図７】図１に示す制御装置にて実行される「第三検出感度低下判定処理」のフローチャートである。
【図８】図１に示す制御装置にて実行される「第四検出感度低下判定処理」のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明による燃料電池システムの一実施形態について説明する。図１に示すように、燃料電池システム１００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、屋内に設置された筐体１０ａ、筐体１０ａの内部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、貯水器１４（改質水供給部に相当する）、制御装置１５、及び報知部１７を備えている。
【００１０】
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、改質水および酸化剤ガスとして空気であるカソードエアが供給されている。改質用原料としては可燃性ガスである天然ガス、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る。本実施形態においては天然ガスにて説明する。具体的には、燃料電池モジュール１１は、一端が供給源Ｇｓ例えば都市ガス（天然ガス）のガス供給管に接続されて改質用原料即ち可燃性ガス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（燃料ポンプ、燃料供給部に相当する）が設けられ、原料ポンプ１１ａ１は電気モータ１１ａ２にて駆動されて、電気モータ１１ａ２の駆動デューティにて流量が制御される。原料ポンプ１１ａ１は、制御装置１５からの制御指示値によって供給源Ｇｓからの改質用原料供給量（単位時間あたりの流量）を調整するものである。改質用原料供給管１１ａの原料ポンプ１１ａ１の下流側に設けられた流量センサ１１ａ３は、原料ポンプ１１ａ１が送出する改質用原料（可燃性ガス）の流量を検出する。流量センサ１１ａ３は、その検出結果を制御装置１５に送信するようになっている。
【００１１】
さらに、燃料電池モジュール１１は、一端が貯水器１４（改質水供給部に相当する）に接続されて改質水が供給される改質水供給管１１ｂの他端が接続されている。改質水供給管１１ｂは、改質水ポンプ１１ｂ２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（カソードエア供給部に相当する）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。
【００１２】
燃料電池モジュール１１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、燃料電池３４、蒸発部３２、改質部３３および燃焼部３６を内部に収容する。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。
【００１３】
蒸発部３２には、一端（下端）が貯水器１４に接続された改質水供給管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。
【００１４】
改質部３３は、後述する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から供給された改質用原料と水蒸気から改質ガス（燃料に相当する）を生成して改質ガス送出管３８から導出するものである。
【００１５】
燃料電池３４は、燃料極３４ｐ（アノードに相当する）、空気極３４ｑ（酸化剤極、カソードに相当する）、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３４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３４ｐ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。なお、４００℃以下でも定格以下の発電量の発電は、可能である。また、６００℃で発電開始を許可している。
【００１６】
セル３４ａの燃料極３４ｐ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３４ｑ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。
【００１７】
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送出管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。
【００１８】
カソードエアブロワ１１ｃ１は、電気モータ１１ｃ２により駆動されるもので、電気モータ１１ｃ２の駆動デューティにより、流量が制御される。カソードエア供給管１１ｃのカソードエアブロワ１１ｃ１の下流側に設けられた流量センサ１１ｃ３は、カソードエアブロワ１１ｃ１が吐出するカソードエア流量を検出する。流量センサ１１ｃ３は、その検出結果を制御装置１５に送信するようになっている。
【００１９】
改質部３３は、後述する燃焼部３６によって燃焼され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から供給された原料ガス（改質用原料、水蒸気）から改質ガス（燃料）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、原料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）。すなわち、改質部３３では、下記化１及び化２に示す反応が生じている。
（化１）ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２
（化２）Ｈ２Ｏ＋ＣＯ⇔Ｈ２＋ＣＯ２
このように生成された改質ガスは、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】
改質部３３には、改質部３３の温度Ｔ１（触媒の温度）を検出する、改質部温度センサ３３ａが設けられている。改質部温度センサ３３ａの検出結果（出力信号）は制御装置１５に送信される。
【００２１】
燃料極３４ｐでは、下記化３及び化４に示す反応が生じている。
（化３）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
（化４）
ＣＯ＋Ｏ２−→ＣＯ２＋２ｅ−
【００２２】
空気極３４ｑでは、下記化５に示す反応が生じている。
（化５）
１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−
すなわち、空気極３４ｐで生成した酸化物イオン（Ｏ２−）が電界質を透過し、燃料極３４ｑで水素と反応することによって電気エネルギーを発生させている。
【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から排気される可燃成分を含むアノードオフガス（燃料オフガス）を、燃料電池３４からのカソードオフガス（酸化剤オフガス）で燃焼させて、燃焼後に発生する燃焼ガスによって蒸発部３２及び改質部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】
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１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、貯水器１４に接続されている凝縮水供給管１２ａが接続されている。
【００２６】
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、排気ガス導入部部１２ｂ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を通り後述する燃焼排ガス排出通路５０（排出通路に相当する）を介して、筐体１０ａの外部へ排出される。また、凝縮された凝縮水は、熱交換器１２から凝縮水供給管１２ａを通って貯水器１４に供給される。なお、貯水器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。
【００２７】
上述した熱交換器１２、貯湯槽２１及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。
【００２８】
熱交換器１２の排気ガス導入部１２ｂの入口がケーシング３１に接続されている部分、すなわちケーシング３１の導出口３１ａには、燃焼触媒２８が設けられている。燃焼触媒２８には、燃焼部３６から排気される燃焼ガスが導入される。燃焼触媒２８は、燃焼ガスに含まれる燃焼部３６において未燃焼の可燃成分（例えば、水素、メタンガス、一酸化炭素など）を触媒反応によって燃焼させる。燃焼触媒２８には、プラチナやパラジウムなどの貴金属をセラミックの単体などに担持させたものが含まれる。なお、燃焼触媒２８は、水素、メタンガス、一酸化炭素などの可燃成分を火炎燃焼でなく触媒反応によって燃焼させる、燃焼速度が大きく、燃焼効率も高いため未燃焼ガスの排出を抑制することができる。
【００２９】
燃焼触媒２８には、燃焼触媒を触媒の活性温度まで加熱して可燃成分を燃焼させるための燃焼触媒ヒータ２８ａが設けられている。燃焼触媒ヒータ２８ａは制御装置１５の指示によって加熱され、システム起動前に燃焼触媒２８を活性温度まで上昇させるために使用されるものである。
【００３０】
インバータ装置１３は、燃料電池３４によって発電された電流を掃引する。この電流を以下に、掃引電流と呼ぶ。そして、インバータ装置１３は、掃引した直流電流である掃引電流を交流電流に変換し、当該交流電流を交流の系統電源１６ａ及び外部電力負荷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。インバータ装置１３は、掃引電流の電流値を検出することができ、掃引電流量を増減させることができる。インバータ装置１３には、系統電源１６ａからの交流電流が電源ライン１６ｂを介して入力される。そして、インバータ装置１３は、入力された交流電流を所定の直流電流に変換して補機（各ポンプ、ブロワなど）や制御装置１５に出力する。
【００３１】
制御装置１５は、燃料電池システム１００を統括制御するものである。制御装置１５は、補機を駆動して燃料電池システム１００の運転を制御する。制御装置１５は、改質用原料流量センサ１１ａ３によって検出された改質用原料の蒸発部３２への流量に基づいて、原料ポンプ１１ａ１が蒸発部３２に供給する改質用原料の流量をフィードバック制御する。また、制御装置１５は、カソードエア流量センサ１１ｃ２によって検出されたカソードエアの燃料電池３４への流量に基づいて、カソードエアブロワ１１ｃ１が燃料電池３４に供給するカソードエアの流量をフィードバック制御する。なお、制御装置１５は、リニア電流制御によって、原料ポンプ１１ａ１を駆動する電気モータ１１ａ２や、カソードエアブロワ１１ｃ１を駆動する電気モータ１１ｃ２に供給する電流量を調整する。ここでいうリニア電流制御とは、原料ポンプ１１ａ１を駆動する電圧デューティ比を変更し、実効電流を除変させるＰＷＭ制御が含まれる。
【００３２】
制御装置１５は、原料ポンプ１１ａ１によって蒸発部３２に供給される改質用原料の流量を調整するとともに、改質水ポンプ１１ｂ２によって蒸発部３２に供給される改質水の流量を調整し、更に、カソードエアブロワ１１ｃ１によって燃料電池３４に供給されるカソードエアの流量を調整することによって、燃料電池３４で発電される発電電力を調整するとともに、燃焼部３６で発生した熱量を調整して、蒸発部３２及び改質部に供給される熱量を調整する。
【００３３】
燃料電池システム１００は、熱交換器１２にて生じた凝縮水が供給された貯水器１４から溢れ出た水を筐体１０ａの外部に排水するために、貯水器１４からオーバーフローライン１４ａを介して、筐体１０ａの外部即ち屋内に設置された間接排水口空間１４ｂに接続されて一旦屋内の大気中に開放される。なお、間接排水口空間１４ｂは、屋外に排水する外部配管１４ｃに接続されているため、凝縮水は、屋内から屋外に排水される。
【００３４】
排気管１１ｄは、熱交換器１２の下流側で分岐してオーバーフローライン１４ａに合流するドレン管路１２ｃが設けられている。排気管１１ｄにおける熱交換器１２からの凝縮後の燃焼排ガスによる凝縮水は、ドレン管路１２ｃを通り、次いでオーバーフローライン１４ａを通り、筐体１０ａの外部即ち屋内に設置された間接排水口空間１４ｂに接続されて、一旦屋内の大気中に開放される。そして、凝縮水は、間接排水口空間１４ｂから、外部配管１４ｃを介して、屋内から屋外に排水される。熱交換器１２にて生じた凝縮水を筐体１０ａの外部に排水する排水管路１４ｄには、凝縮水供給管１２ａ，貯水器１４およびオーバーフローライン１４ａが相当する。
【００３５】
水封トラップ１２ｃ１が、ドレン管路１２ｃに介設されている。水封トラップ１２ｃ１により、燃焼排ガスが、排水管路１４ｄ即ち少なくとも間接排水口空間１４ｂへと流れないようにされる。従って、燃焼排ガスの屋内への排出が、防止される。
【００３６】
筐体１０ａに隣接して、排気ダクト室５９が設けられている。排気ダクト室５９には、換気排気用ダクト５１および燃焼排気用ダクト５２が設けられている。
【００３７】
筐体１０ａには、筐体１０ａ内に外気を吸い込むための吸気口１０ｃ、筐体１０ａ内の空気（換気空気に相当する）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、換気ファン５４、換気ファンモータ５４ａ及び逆止弁５４ｂが設けられている。換気ファン５４は換気ファンモータ５４ａにて駆動されて、換気ファンモータ５４ａによる駆動デューティにて流量が制御される。逆止弁５４ｂは、排気ダクト室５９から筐体１０ａ内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。
【００３８】
換気用排気口１０ｄには、換気ファン５５が設けられ、換気ファン５５は換気ファンモータ５５ａにて駆動されて、換気ファンモータ５５ａへの駆動デューティに応じて流量が制御される。換気ファン５５は、筐体１０ａ内の空気（換気空気）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、出口を屋外に設置された煙突部５３の内管５３ａに接続されている。換気ファン５５が駆動されると筐体１０ａ内の空気（換気排気）は、換気用排気口１０ｄ、換気ファン５５、換気排気用ダクト５１および煙突部５３の内管５３ａを通って屋外に排出される（図１の破線の矢印で示す）。筐体１０ａから、空気（換気空気）を筐体１０ａの外部へ排出する換気用排気通路５６には、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が相当する。
【００３９】
筐体１０ａ内から換気用排気口１０ｄを通り、換気排気用ダクト５１へと送出される空気（換気空気）の流量は、換気ファン５５を駆動する換気ファンモータ５５ａの駆動デューティに応じるので、駆動デューティから求めることができる。
【００４０】
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と合流点５７にて合流されている。燃料電池システム１００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、熱交換器１２、排気管１１ｄ、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）、合流点５７にて空気（換気空気）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を通って屋外に排出される。熱交換器１２から流入する燃焼排ガスを外部に排出する燃焼排ガス排出通路５０（排出通路に相当する）には、排気管１１ｄ、燃焼排ガス用排気口１０ｅ、燃焼排気用ダクト５２、換気排気用ダクト５１、煙突部５３の内管５３ａが相当する。
【００４１】
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５９と連通している。屋外の外気は、吸気用流路ＦＰ１を通って排気ダクト室５９内に流入（吸気）される。
【００４２】
図１に示す如く、換気排気用ダクト５１に合流点５７よりも下流側であるセンサ配置部６０に、可燃性ガスを検知できる可燃性ガスセンサ５８が設けられている。可燃性ガスセンサ５８は、例えば、接触燃焼式センサを用いることができ、その出力特性を図２に示す。筐体１０ａ内の可燃性ガスの漏洩は、漏洩した可燃性ガスが、筐体１０ａから換気用排気通路５６を経て合流点５７よりも下流側であるセンサ配置部６０に至るため、可燃性ガスセンサ５８にて検知できる。
【００４３】
可燃性ガスセンサ５８は、正常時は、図２の実線に示される如く、例えば可燃性ガス濃度Ｃａに対し、出力はＶａである。一方、可燃性ガスセンサ５８が故障している場合は、図２の破線に示す如く、例えば可燃性ガス濃度Ｃａに対し、出力はＶｂ（＜Ｖａ）と低い出力となり、検出感度が低下する。検出感度が低下した可燃性ガスセンサ５８を用いて、ガス漏れを検知している場合には、ガス漏れが生じているにも係らず、ガス漏れが検出できない。従って、可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かの判定が必要となる
【００４４】
次に、可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かの判定について説明する。制御装置１５は、可燃性ガスセンサ５８が設けられた合流点５７よりも下流側であるセンサ配置部６０における可燃性ガスの濃度例えば指示された指示濃度Ｃ１に対する可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１が所定以内であるか否かを判定する。指示濃度Ｃ１に対する出力値Ｖ１が所定以内にない場合は、可燃性ガスセンサ５８の検出感度は低下、即ち可燃性ガスセンサ５８は故障と判定する。センサ配置部６０における可燃性ガスの濃度を指示濃度Ｃ１とするには、燃焼部３６の非着火状態においては、供給源Ｇｓから原料ポンプ１１ａ１にて供給される改質用原料（可燃性ガス）及びカソードエアブロワ１１ｃにて供給されるカソードエアは、燃料電池３４にて消費されることなく、センサ配置部６０に到達する。従って、この場合は、燃料電池３４へ供給源Ｇｓから原料ポンプ１１ａ１にて供給される改質用原料（可燃性ガス）の流量とカソードエアブロワ１１ｃにて供給されるカソードエアの流量と、換気用排気通路５６から排気される換気空気の流量に基づいて、センサ配置部６０における可燃性ガスの濃度を指示濃度Ｃ１とすることができる。改質用原料の濃度を予め設定された指示値にて燃料電池３４へ向けて送出する制御に基づいて、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にすることもできる。なお、センサ配置部６０における可燃性ガスの指示濃度Ｃ１は、適宜選択可能であり、可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１にて可燃性ガスセンサ５８の検出感度の低下を判定する際に、特定できていれば足りるものである。
【００４５】
又、センサ配置部６０における可燃性ガスの濃度を指示濃度Ｃ１とするには、燃焼部３６の着火状態においては、供給源Ｇｓから燃料ポンプ１１ａ１にて供給される改質用原料（可燃性ガス）及びカソードエアブロワ１１ｃにて供給されるカソードエアは、燃料電池３４及び燃焼部３６にて消費され、可燃性ガスは燃焼触媒２８にて燃焼されるため、センサ配置部６０に到達しない。従って、燃焼部３６に導入されたカソードオフガスに含まれる酸素流量を、燃焼部３６に導入されたアノードオフガスに含まれる可燃性ガスを完全燃焼させるために必要な理想的な酸素流量で除した酸素比λを判定酸素比λａに変更させて、可燃性ガスを不完全燃焼させることにより、可燃性ガスをセンサ配置部６０に到達させて、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にすることができる。なお。燃焼触媒２８にて、アノードオフガス中に含まれる燃焼部３６において未燃焼の可燃成分も所定の燃焼が行われるが、本発明における酸素比λは、説明の都合上、燃焼部３６及び燃焼触媒２８による燃焼を含めて演算されるものとする。
【００４６】
（酸素比λの演算方法）
次に、図３及び図４を用いて、燃焼部３６に導入されるアノードオフガスとカソードオフガスの混合物である混合ガスの酸素比λを演算する方法について以下に順次説明する。
（１）  改質用原料流量センサ１１ａ３によって検出された改質用原料の流量に基づいて、改質部３３から流出する改質ガスの流量が演算される。
【００４７】
（２）  改質部温度センサ３３ａによって検出された改質部３３の温度に基づいて、図４に示すマッピングデータを参照して、改質ガスの組成を演算する。なお、図４に示すように、改質部３３の温度が高くなるに従って、改質ガス中に含まれるメタン（ＣＨ４）の割合は少なくなる。また、改質部３３の温度が高くなるに従って、改質ガス中に含まれる水素（Ｈ２）の割合は多くなる。また、改質部３３の温度が高くなるに従って、改質ガス中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）の割合は多くなるが、水素の割合よりもより多くならない。
【００４８】
（３）  （１）で演算された改質ガスの流量と、（２）で演算された改質ガスの組成に基づいて、改質部３３から燃料電池３４に供給される改質ガスの各可燃成分の流量が演算される。
（４）  燃料電池３４から掃引される掃引電流に基づいて、燃料電池３４で消費される水素の流量が演算される。
【００４９】
（５）  （３）で演算された燃料電池３４に供給される改質ガスの各可燃成分の流量と、（４）で演算された燃料電池３４で消費される水素の流量に基づいて、燃料電池３４から燃焼部３６に供給されるアノードオフガスの各可燃成分の流量が演算される。つまり、改質ガスに含まれる水素の流量から燃料電池３４で消費される水素の流量が減算されて、アノードオフガスに含まれる水素の流量が演算される。そして、改質ガスの可燃成分のうち水素を除いた各可燃成分の流量が、アノードオフガスの可燃成分のうち水素を除いた各可燃成分の流量として演算される。
【００５０】
（６）  （５）で演算されたアノードオフガスの各可燃成分の流量に基づいて、燃焼部３６に供給されるアノードオフガスを完全燃焼させるのに必要な理想的な酸素量が演算される。
【００５１】
（７）  燃料電池３４から掃引される掃引電流に基づいて、燃料電池３４で消費される酸素の流量が演算される。
（８）  カソードエア流量センサ１１ｃ３によって検出されたカソードエアの流量と、（７）で演算された燃料電池３４で消費される酸素の流量に基づいて、燃料電池３４から燃焼部３６に供給されるカソードオフガスに含まれる酸素流量が演算される。つまり、カソードエアに含まれる酸素の流量から、燃料電池３４で消費される酸素の流量が減算されて、カソードオフガスに含まれる酸素流量が演算される。
【００５２】
（９）  （８）で演算されたカソードオフガスに含まれる酸素流量を、（６）で演算されたアノードオフガスを完全燃焼させるのに必要な理想的な酸素量で除算することによって、燃焼部３６に導入される混合ガスの酸素比λが演算される。
【００５３】
又、センサ配置部６０における可燃性ガスの濃度を指示濃度Ｃ１とするには、燃料電池３４の発電状態において、燃料電池３４の出力を変化させて、その変化の過渡期に燃焼部３６の燃焼状態を不完全燃焼状態、または、燃料リーン状態による燃焼の一部停止状態が発生させることにより、可燃性ガスをセンサ配置部６０に到達させて、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にすることもできる。以下に、可燃性ガスセンサ５８の検出感度の低下を判定する具体的方法について説明する。
【００５４】
（第一検出感度低下判定処理）
以下に、図５に示すフローチャートを用いて、「第一検出感度低下判定処理」について説明する。「第一検出感度低下判定処理」は、燃焼部３６の非着火状態において、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にする改質用原料の指示原料流量Ｆａを演算して、改質用原料を燃料電池３４へ向けて送出することに基づき、指示濃度Ｃ１に対する可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１に基づいて可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かの判定する方法である。
【００５５】
制御装置１５は、燃料電池３４の起動を検知すると、着火ヒータ３６ａ１，３６ａ２を着火する前即ち燃焼部３６が非着火状態にある場合に、図５に示すフローチャートに対応するプログラムの実行を開始する。
【００５６】
ステップＳ１０１において、制御装置１５（指示部）は、筐体１０ａ内を指示換気空気流量Ｑにて換気を行うために、換気ファンモータ５４ａ、５５ａを所定の駆動デューティＹｄにて駆動する。これにより、換気ファン５４が作動して、酸化剤ガス（空気）が吸気口１１ｃから筐体１０ａ内に取り入れられて、筐体１０ａ内を新鮮な空気にする。また、換気ファン５５の作動により、筐体１０ａ内の古い空気（換気空気）は換気用排気口１０ｄから換気用排気通路５６にて筐体１０ａの外部へと送出されて、筐体１０ａ内の換気が行われる。これにより、センサ配置部６０には、換気空気流量Ｑが流れる。
【００５７】
次いで、ステップＳ１０２に進み、制御装置１５(指示部)は、換気空気流量Ｑを含めて演算されるセンサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にする原料ポンプ１１ａ１が供給する指示原料流量Ｆａと、カソードエアブロワ１１ｃ１が供給する指示カソードエア流量Ｇａを演算する。
【００５８】
次いで、ステップＳ１０３に進み、制御装置１５（指示部）は、指示原料流量Ｆａにする原料ポンプ１１ａ１の電気モータ１１ａ２の駆動デューティＦｄを演算し、原料ポンプ１１ａ１のモータ１１ａ２を駆動デューティＦｄで駆動する。
【００５９】
次いで、ステップＳ１０４に進み、制御装置１５（指示部）は、指示カソードエア流量Ｇａにするカソードエアブロワ１１ｃ１のモータ１１ｃ２の駆動デューティＧｄを演算し、カソードエアブロワ１１ｃ１のモータ１１ｃ２を駆動デューティＧｄで駆動する。
【００６０】
次いで、ステップＳ１０５に進み、制御装置１５（指示部）は、改質用原料流量センサ１１ａ３によって検出される改質用原料の流量に基づいて、原料ポンプ１１ａ１が供給する改質用原料の流量がステップＳ１０２で演算された指示原料流量Ｆａとなるように、原料ポンプ１１ａ１をフィードバック制御する。
【００６１】
次いで、ステップＳ１０６に進み、制御装置１５（指示部）は、流量センサ１１ｃ３によって検出されるカソードエアの流量に基づいて、カソードエアブロワ１１ｃ１が供給するカソードエアの流量がステップＳ１０２で演算された指示カソードエア流量Ｇａとなるように、カソードエアブロワ１１ｃ１をフィードバック制御する。これにより、センサ配置部６０における可燃性ガスの濃度は、指示濃度Ｃ１に制御される。
【００６２】
次いで、ステップＳ１０７に進み、制御装置１５（判定部）は、可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１を読み込む。
【００６３】
次いで、ステップＳ１０８に進み、制御装置（判定部）１５は、センサ配置部６０における可燃性ガスの指示濃度Ｃ１に対し、可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１が所定以内か否かを判定する。可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１の所定内とは、可燃性ガスセンサ５８の出力特性が、図２の実線にて正常時から予め設定された閾値以内にあることを指す。
【００６４】
可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１が所定以内にある場合は、制御装置１５（判定部）は、ステップＳ１０８において「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、制御装置１５（判定部）は、可燃性ガスセンサ５８の検出感度は正常であると判定し、ステップＳ１１０に進み、制御装置１５は、燃焼部３６を着火が可能との指示を行う。これにより、燃料電池３４は、発電開始へと進む。
【００６５】
ステップＳ１０８において、可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１が所定以内にない場合は、制御装置１５（判定部）は、「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１では、所定時間ｔ１（例えば数秒〜数十秒）が経過したか否かを判定する。所定時間ｔ１が経過していない場合には、制御装置１５（判定部）は、「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１０７に戻る。
【００６６】
ステップＳ１１１において、所定時間ｔ１が経過している場合は、制御装置１５（判定部）は、「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ１１２に進む。
【００６７】
ステップ１１２では、制御装置１５(判定部)は、可燃性ガスセンサ５８の検出感度は低下している判定結果を確定する。次いで、ステップS１１３に進み、制御装置１５は、報知部１７を作動させて、異常を報知する。ステップＳ１１３が終了すると、「第一検出感度低下判定処理」が終了する。なお、ステップＳ１１１における所定時間ｔ１は、可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているとする判定結果の確定を厳密に行うために設けられた時間である。
【００６８】
（本実施形態の効果）
制御装置１５（判定部）は、可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かの判定を、燃料電池システム１００の定期的な起動時に合わせて行うことができる。従って、可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かの判定を行うために、別途、燃料電池システム１００の着火を止める必要もなくなる。
【００６９】
カソードエアブロワ１１ｃ１を筐体１０ａの内部に設けた例を説明したが、これに限定されることなく、カソードエアブロワ１１ｃ１を筐体１０ａの外部に設けることも可能である。なお、カソードエアブロワ１１ｃ１を筐体１０ａの外部に設けた構成では、換気ファン５４、５５が非作動の状態でも、カソードエアブロワ１１ｃ１はカソードエアである空気を必要量供給できる。従って、カソードエアブロ１１ｃ１を筐体１０ａの外部に設けた構成では、換気ファン５４、５５を非作動として、燃料ポンプ１１ａ１及びカソードエアブロワ１１ｃ１の制御に基づいて、センサ配置部６０における改質用原料である可燃性ガスの濃度Ｃ１が設定できるため、換気ファン５４、５４による流量分を演算する必要もなく、可燃性センサ５８の検出感度が低下の検出が容易となる。
【００７０】
また、可燃性ガスセンサ５８が設けられたセンサ配置部６０に、換気空気のみならずカソードエアも送ることなく、燃焼部３６の非着火状態に改質用原料の濃度を予め設定された指示濃度Ｃ１にて燃料電池３４へ向けて送出するようにしても、同様に、センサ配置部６０における改質用原料である可燃性ガスの濃度を指示濃度Ｃ１に設定できるため、可燃性センサ５８の検出感度が低下の検出が容易となる。この場合、改質用原料の指示濃度Ｃ１は、具体的には、改質用原料の流量が濃度に換算できるもので、原料ポンプ１１ａ１及び流量センサ１１ａ３の制御に基づいて設定可能である。
【００７１】
（第二検出感度低下判定処理）
以下に図６に示すフローチャートを用いて、「第二検出感度低下判定処理」について説明する。「第二検出感度低下判定処理」は、発電ユニット１１が発電している所謂燃焼部３６の着火状態において、燃料電池３４から掃引される掃引電流、及び燃料電池３４に供給されるカソードエアの流量を保ったまま、蒸発部３２に供給される改質用原料の流量を増大させて、つまり、燃料電池３４に供給される改質ガスの流量を増大させることによりセンサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にすべく、燃焼部３６に供給される混合ガスの酸素比λを判定酸素比λａとして、指示濃度Ｃ１に対する可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１に基づいて可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かの判定する方法である。燃料電池システム１００が起動すると、制御装置１５は、プログラムをステップＳ２０１に進める。
【００７２】
ステップＳ２０１において、制御装置１５は、原料ポンプ１１ａ１、カソードエアブロワ１１ｃ１、及び改質水ポンプ１１ｂ２を制御し、着火ヒータ３６ａ１、３６ａ２を着火することにより、燃料電池３４において発電を開始させる。ステップＳ２０１が終了すると、制御装置１５は、プログラムをステップＳ２０２に進める。
【００７３】
ステップＳ２０２において、制御装置１５は、筐体１０ａ内を所定の換気空気流量Ｑにて換気を行うために、換気ファンモータ５４ａ、５５ａを所定の駆動デューティＹｄにて駆動する。これにより、換気ファン５４が作動して、酸化剤ガス（空気）が吸気口１１ｃから筐体１０ａ内に取り入れられるとともに、また、換気ファン５５の作動により、筐体１０ａ内の空気（換気空気）は換気用排気口１０ｄから換気用排気通路５６にて筐体１０ａの外部へと送出されて、筐体１０ａ内の換気が行われる。これにより、センサ配置部６０には、換気空気流量Ｑが流れる。
【００７４】
次に、ステップＳ２０３において、制御装置１５（指示原料流量演算部）は、改質部温度センサ３３ａによって検出された改質部３３の温度に基づいて、図４に示すマッピングデータを参照することにより、改質部３３から燃料電池３４に供給される改質ガスの組成の演算を開始する（図３の２）。ステップＳ２０３が終了すると、制御装置１５は、プログラムをＳ２０４に進める。
【００７５】
ステップＳ２０４において、制御装置１５（指示原料流量演算部）は、インバータ装置１３によって燃料電池３４から掃引されている掃引電流に基づいて、燃料電池３４において消費される水素の流量の演算を開始する（図３の４）。ステップＳ２０４が終了すると、制御装置１５は、プログラムをＳ２０５に進める。
【００７６】
ステップＳ２０５において、制御装置１５（指示原料流量演算部）は、インバータ装置１３によって燃料電池３４から掃引されている掃引電流に基づいて、燃料電池３４において消費される酸素の流量の演算を開始する（図３の７）。次に、制御装置１５（指示原料流量演算部）は、カソードエア流量センサ１１ｃ３によって検出されたカソードエアの流量、燃料電池３４において消費される酸素の流量に基づいて、燃料電池３４から燃焼部３６に供給されるカソードオフガスに含まれる酸素の流量の演算を開始する（図３の８）。ステップＳ２０５が終了すると、制御装置１５は、プログラムをステップＳ２０６に進める。
【００７７】
ステップＳ２０６において、制御装置１５は、タイマーＴＭのカウントを開始させる。ステップＳ２０６が終了すると、制御装置１５は、プログラムをステップＳ２０７に進める。
【００７８】
ステップＳ２０７において、制御装置１５は、タイマーＴＭが規定時間ＴＭａ（例えば１日）を経過したと判断した場合には（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）、プログラムをＳ２０８に進める。一方で、制御装置１５は、タイマーＴＭが規定時間ＴＭａを経過していないと判断した場合には（ステップＳ２０７：ＮＯ）、ステップＳ２０７の処理を繰り返す。
【００７９】
ステップＳ２０８において、制御装置１５（指示部、指示原料流量演算部）は、図３を用いて説明した上述の方法によって、ステップＳ２０３で演算を開始した改質ガスの組成、ステップＳ２０４で演算を開始した燃料電池３４での消費水素流量、及びステップＳ２０５で演算したカソードオフガスに含まれる酸素の流量に基づいて、判定酸素比λａとなる指示原料流量Ｆａを演算する。なお、判定酸素比λａは、可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かを判定する際における、前述の換気空気量Ｑを含めて演算されるセンサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１に調整すべく、燃焼部３６に導入される混合ガスの酸素比である。なお、判定酸素比λａは、１以上であることが好ましい。燃焼部３６に導入される混合ガスの酸素比λが、１未満の判定酸素比λａにされると、燃焼部３６において可燃成分が不完全燃焼することに起因する煤が発生し、当該煤によって、燃焼部３６よりも下流側の流通路が閉塞されてしまうおそれがあるからである。また、指示原料流量Ｆａは、燃料電池３４から掃引される掃引電流、及び燃料電池３４に供給されるカソードエアの流量が保たれたまま、判定酸素比λａとなるような原料ポンプ１１ａ１が供給する改質用原料の流量である。ステップＳ２０８が終了すると、制御装置１５は、プログラムをステップＳ２０９に進める。
【００８０】
ステップＳ２０９において、制御装置１５（指示部、酸素比変更部）は、改質用原料流量センサ１１ａ３によって検出される改質用原料の流量に基づいて、原料ポンプ１１ａ１が供給する改質用原料の流量がステップＳ２０８で演算された指示原料流量Ｆａとなるように、原料ポンプ１１ａ１をフィードバック制御する。これにより、センサ配置部６０における可燃性ガスの濃度が指示濃度Ｃ１にされる。この制御によって、ステップＳ２０９が実行される前と比較して、原料ポンプ１１ａ１が供給する改質用原料の流量が増大する。なお、制御装置１５（指示部、酸素比変更部）は、原料ポンプ１１ａ１が供給している改質用原料の流量が、所定時間（例えば数十秒）後に指示原料流量Ｆａに徐々に増加されるように、原料ポンプ１１ａ１を制御する。これにより、改質用原料の流量の急激な増加によって、燃焼部３６において、火炎の一部が消える部分吹き消えの発生や、火炎の全部が消える完全吹き消えの発生が防止される。このステップＳ２０９の処理によって、燃焼部３６に導入される混合ガスの酸素比λが徐々に判定酸素比λａとなる。また、制御装置１５は、改質水ポンプ１１ｂ２によって蒸発部３２に供給されている改質水の流量を、ステップＳ２０９の処理が開始される前と比べて所定流量増大させる。これにより、蒸発部３２に供給される改質用原料の流量の増大に伴う、改質部３３内でのコーキングの発生が防止される。ステップＳ２０９が終了すると、制御装置１５は、プログラムをステップＳ２１０に進める。
【００８１】
ステップＳ２１０において、制御装置１５（判定部）は、可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１を読み込む。
【００８２】
次いで、ステップＳ２１１に進み、制御装置１５（判定部）は、センサ配置部６０における可燃性ガスの指示濃度Ｃ１に対し、可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１が所定以内か否かを判定する。可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１の所定内とは、可燃性ガスセンサ５８の出力特性が、図２の実線にて正常時から予め設定された閾値以内にあることを指す。
【００８３】
可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１が所定以内にある場合は、制御装置１５（判定部）は、ステップＳ２１１において「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ２１２に進む。ステップＳ２１２では、制御装置１５(判定部)は、可燃性ガスセンサ５８の検出感度は正常であると判定し、ステップＳ２１３に進む。
【００８４】
ステップＳ２１３において，制御装置１５は、タイマーＴＭをリセットして、プログラムをステップＳ２０６に進める。
【００８５】
ステップＳ２１１において、可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１が所定以内にない場合は、制御装置１５(判定部)は、「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ２１４に進む。ステップＳ２１４では、所定時間ｔ１（例えば数秒〜数十秒）が経過したか否かを判定する。所定時間ｔ１が経過していない場合には、制御装置１５(判定部)は、「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ２１０に戻る。
【００８６】
ステップＳ２１４において、所定時間ｔ１が経過している場合は、制御装置１５(判定部)は、「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ２１５に進む。
【００８７】
ステップ２１５では、制御装置１５（判定部）は、可燃性ガスセンサ５８の検出感度は低下している判定結果を確定する。次いで、ステップＳ２１６に進み、制御装置１５は、報知部１７を作動させて、異常を報知する。ステップＳ２１６が終了すると、「第二検出感度低下判定処理」が終了する。なお、ステップＳ２１４における所定時間ｔ１は、可燃性センサ５８の検出感度が低下しているとする判定結果の確定を厳密に行うために設けられた時間である。
【００８８】
（本実施形態の効果）
燃料電池システム１００の運転中において、センサ配置部６０における可燃性ガスが指示濃度Ｃ１にて流されることにより、指示濃度Ｃ１に対する可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１に基づいて可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているかが判定される。このため、燃料電池システム１００を停止させなくても、燃料電池システム１００で発電及び貯湯水の生成を継続させながら、可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かを判定することができる。
【００８９】
また、制御装置１５（指示部、酸素比変更部）は、燃焼部３６に導入される混合ガスの酸素比λを判定酸素比λａにする前と比べて、原料ポンプ１１ａ５（燃料供給部）が供給する改質用原料（燃料）の流量を増大させて、燃焼部３６に導入される混合ガスの酸素比λを判定酸素比λａにする（図６のステップＳ２０９）。これにより、燃焼部３６に供給されるアノードオフガスに含まれる可燃性ガスの流量を確実に増大させることができ、燃焼部３６に導入される混合ガスの酸素比λを判定酸素比λａにすることができる。このため、燃焼部３６において不完全燃焼を発生させることができ、燃焼部３６で燃焼されなかったアノードオフガスに含まれる可燃性ガスを確実にセンサ配置部６０に導入させることができ、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にすることができる。よって、可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かを確実に判定することができる。また、判定酸素比λａに変更させるに際し、カソードエアとしての酸化剤ガス(酸素)の供給量を減少させるのでなく改質用原料の供給量を増加させているので、燃料電池３４での酸素不足等により燃料電池システム１００が停止してしまうことを防止することができ、燃料電池システム１００の運転を継続しながら可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かを判定することができる。
【００９０】
また、制御装置１５（指示部、酸素比変更部）は、燃料電池３４から掃引される掃引電流を一定に保った状態で、原料ポンプ１１ａ５（燃料供給部）が供給する改質用原料（燃料）の流量を増大させて、燃焼部３６に導入される混合ガスの酸素比λを判定酸素比λａにして（図６のステップＳ２０９）、可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かを判定している。これにより、燃料電池３４から掃引される掃引電流が減少しないので、外部電力負荷１６ｃに供給される電流が不足しない。
【００９１】
また、制御装置１５（指示部、指示原料流量演算部）は、燃料電池３４から掃引される電流である掃引電流と、燃料電池３４に供給されるカソードエアの流量に基づいて、燃焼部３６に導入される混合ガスの酸素比λが判定酸素比λａとなる改質用原料の流量である指示原料流量Ｆａを演算する（図６のステップＳ２０８）。そして、制御装置１５（指示部、酸素比変更部）は、原料ポンプ１１ａ１が供給する改質用原料の流量が指示原料流量Ｆａとなるように原料ポンプ１１ａ１を制御する（図６のステップＳ２０９）。これにより、燃焼部３６に供給される混合ガスの酸素比λを精度高く確実に判定酸素比λａにすることができる。このため、燃焼部３６で確実に不完全燃焼を発生させることができ、燃焼部３６で燃焼されなかったアノードオフガスに含まれる可燃性ガスをより確実にセンサ配置部６０に導入させることができ、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にすることができる。よって、可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かをより確実に判定することができる。
【００９２】
制御装置１５（指示部、指示原料流量演算部）は、改質部温度センサ３３ａ（改質部温度検出部）によって検出された改質部３３の温度Ｔ１に基づいて、指示原料流量Ｆａを演算する（図６のステップＳ２０８）。つまり、制御装置１５（指示部、指示原料流量演算部）は、改質部３３の温度Ｔ１に基づいて、改質部３３によって生成された改質ガスの組成を演算する（図３の２、図６のステップＳ２０３）。そして、制御装置１５（指示部、指示原料流量演算部）は、演算された改質ガスの組成に基づいて、指示原料流量Ｆａを演算する。これにより、改質ガスの組成に基づかない場合と比較して、より精度高く、燃焼部３６に導入される混合ガスの酸素比λが判定酸素比λａとなる指示原料流量Ｆａが演算される。このため、燃焼部３６に供給される混合ガスの酸素比λをより判定酸素比λａにすることができる。
【００９３】
このように、燃焼部３６に供給される混合ガスの酸素比λが精度高く確実に判定酸素比λａにされる。これにより、酸素比λが過剰に低下される（例えば１未満）ことに起因する燃焼部３６での煤の発生が防止される。
【００９４】
（第三検出感度低下判定処理）
以下に、図７に示すフローチャートを用いて、「第二検出感度低下判定処理」と異なる点について、「第三検出感度低下判定処理」について説明する。なお、「第三検出感度低下判定処理」各処理について、「第二検出感度低下判定処理」と同一の処理については、「第二検出感度低下判定処理」と同一のステップ番号を付して、その説明を省略する。「第三検出感度低下判定処理」は、蒸発部３２に供給される改質用原料の流量を保ったまま、つまり、燃料電池３４に供給される改質ガスの流量を保ったまま、燃料電池３４から掃引される掃引電流、及び燃料電池３４に供給されるカソードエアの流量を減少させることによりセンサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１に調整すべく、燃焼部３６に供給される混合ガスの酸素比λを判定酸素比λａにして、指示濃度Ｃ１に対する可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１に基づいて可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かの判定する方法である。
【００９５】
ステップＳ２０３に変えて、ステップＳ３０３が実行される。ステップＳ３０３において、制御装置１５（指示電流演算部、指示カソードエア流量演算部）は、改質用原料流量センサ１１ａ３によって検出された蒸発部３２に供給されている改質用原料の流量に基づいて、改質部３３から燃料電池３４に供給される改質ガスの流量の演算を開始する（図３の１）。また、制御装置１５（指示電流演算部、指示カソードエア流量演算部）は、ステップＳ２０３と同様の方法によって、改質部３３から燃料電池３４に供給される改質ガスの組成の演算を開始する（図３の２）。次に、制御装置１５（指示電流演算部、指示カソードエア流量演算部）は、図３を用いて説明した上述の方法によって、燃料電池３４に供給される改質ガスの流量及び当該改質ガスの組成に基づいて、燃料電池３４に供給される改質ガスの各可燃成分の流量の演算を開始する（図３の３）。ステップＳ３０３が終了すると、制御装置１５は、プログラムをステップＳ２０６に進める。
【００９６】
ステップＳ２０８に変えて、ステップＳ３０８が実行される。ステップＳ３０８において、制御装置１５は（指示部、指示電流演算部、指示カソードエア流量演算部）は、図３を用いて説明した上述の方法によって、ステップＳ３０３で演算された改質ガスの各可燃成分の流量に基づいて、判定酸素比λａとなる、燃料電池３４から掃引される掃引電流である指示電流Ｉａ及び指示カソードエア流量Ｆｂを演算する。なお、判定酸素比λａは、可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かを判定する際における、換気空気量Ｑを含めて演算されるセンサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１に調整すべく、燃焼部３６に導入される混合ガスの酸素比である。掃引電流が現在の掃引電流値よりも低い指示電流Ｉａにされれば、燃料電池３４で消費される水素の流量及び酸素の流量が減少する。そして、燃料電池３４に供給される改質ガスの流量が保たれた状態で、燃料電池３４で消費される酸素の流量の減少分に相当するカソードエアの流量が減少されれば、燃料電池３４で消費される水素の流量だけが減少して、燃焼部３６の供給される混合ガスに含まれる水素の流量が増加して、燃焼部３６に供給される混合ガスの酸素比λが低下する。このような手法を用いて、制御装置１５は、指示電流Ｉａ及び指示カソードエア流量Ｆｂを演算する。ステップＳ３０８が終了すると、制御装置１５は、プログラムをステップＳ３０９に進める。
【００９７】
ステップＳ３０９において、制御装置１５（指示部、酸素比変更部）は、燃料電池３４からの掃引電流が、所定時間（例えば数秒〜数十秒）をかけて、ステップＳ３０８において演算された指示電流Ｉａに徐変されるように、インバータ装置１３を制御する。これと同時に、制御装置１５（指示部、酸素比変更部）は、カソードエア流量センサ１１ｃ３によって検出されたカソードエアの流量に基づいて、燃料電池３４に供給されているカソードエアの流量が、所定時間（例えば数秒〜数十秒）をかけて、ステップＳ３０８において演算された指示カソードエア流量Ｆｂに徐変されるように、カソードエアブロワ１１ｃ１をフィードバック制御する。これにより、センサ配置部６０における可燃性ガスの濃度が指示濃度Ｃ１にされる。このように、掃引電流及びカソードエアの流量が徐変されることによって、燃焼部３６に供給される混合ガスの流量及び可燃成分の急激な変更に起因する燃焼部３６における部分吹き消えの発生や完全吹き消えの発生が防止される。このステップＳ３０９の処理によって、燃焼部３６に導入される混合ガスの酸素比λが徐々に判定酸素比λａとなる。ステップＳ３０９が終了すると、制御装置１５は、プログラムをステップＳ２１０に進める。
【００９８】
このように、制御装置１５（指示部、酸素比変更部）は、燃焼部３６に供給される混合ガスの酸素比λを判定酸素比λａにする前と比べて、掃引電流が減少するようにインバータ装置１３（掃引電流変更部）を制御するとともに、掃引電流の減少に応じたカソードエア（酸化剤ガス）の流量分だけカソードエアの流量が減少するようにカソードエアブロワ１１ｃ１（カソードエア供給部）を制御して、燃焼部３６に供給される混合ガスの酸素比λを判定酸素比λａにする（図７のステップＳ３０９）。
【００９９】
これにより、掃引電流が減少することによって、燃料電池３４で消費される水素の流量が減少し、これに伴い、燃焼部３６に導入される水素の流量が増大する。また、掃引電流が減少することによって、燃料電池３４で消費される酸素の流量も減少するが、掃引電流の減少に応じたカソードエアの流量分だけカソードエアの流量が減少することによって、燃焼部３６に供給される酸素の流量は増加しない。これにより、燃焼部３６に供給される酸素の流量が増加されず、燃焼部３６に供給される可燃成分の流量を確実に増大させることができ、燃焼部３６に導入されるガスの酸素比を判定酸素比λａにすることができる。このため、燃焼部３６で不完全燃焼を発生させることができ、燃焼部３６で燃焼されなかったアノードオフガスに含まれる可燃性ガスを確実にセンサ配置部６０に導入させることができ、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にすることができる。よって、可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かをより確実に判定することができる。
【０１００】
このように、改質用原料の流量を増大させずに、燃焼部３６に導入される混合ガスの酸素比が判定酸素比λａにされ、可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かが判定される。これにより、改質用原料の流量の増大に起因する燃料電池モジュール１１の過熱が防止される。
【０１０１】
制御装置１５（指示電流演算部）は、原料ポンプ１１ａ１が供給する改質用原料の流量に基づいて、燃焼部３６に導入される混合ガスの酸素比λが判定酸素比λａとなる燃料電池３４から掃引される電流である指示電流Ｉａを演算する（図７のステップＳ３０８）。そして、制御装置１５（指示カソードエア流量演算部）は、カソードエアブロワ１１ｃ１が供給するカソードエアの流量及び演算された指示電流Ｉａに基づいて、燃焼部３６に導入される混合ガスの酸素比λが判定酸素比λａとなるカソードエアの流量である指示カソードエア流量Ｆｂを演算する（図７のステップＳ３０８）。そして、制御装置１５（指示部、酸素比変更部）は、燃料電池３４から掃引される掃引電流が指示電流Ｉａとなるようにインバータ装置１３を制御するとともに、燃料電池３４に供給されるカソードエアの流量が指示カソードエア流量Ｆｂとなるようにカソードエアブロワ１１ｃ１を制御する（図７のステップＳ３０９）。
【０１０２】
このように、混合ガスの酸素比λが判定酸素比λａとなる指示電流Ｉａが演算されて、燃料電池３４から掃引される掃引電流が指示電流Ｉａに変更され、混合ガスの酸素比λが判定酸素比λａなる指示カソードエア流量Ｆｂが演算されて原料ポンプ１１ａ５が供給するカソードエアの流量が指示カソードエア流量Ｆｂに変更される。これにより、燃焼部３６に供給される混合ガスの酸素比λを精度高く確実に判定酸素比λａにすることができる。このため、燃焼部３６で確実に不完全燃焼を発生させることができ、燃焼部３６で燃焼されなかったアノードオフガスに含まれる可燃性ガスをより確実にセンサ配置部６０に導入させることができ、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にすることができる。よって、可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かをより確実に判定することができる。
【０１０３】
また、制御装置１５（指示電流演算部）は、改質部温度センサ３３ａ（改質部温度検出部）によって検出された改質部３３の温度Ｔ１に基づいて、指示電流Ｉａを演算する。つまり、制御装置１５（指示原料流量演算部）は、改質部３３の温度Ｔ１に基づいて、改質部３３によって生成された改質ガスの組成を演算する（図３の２、図７のステップＳ３０３）。そして、制御装置１５（指示部、指示原料流量演算部）は、演算された改質ガスの組成に基づいて、指示電流Ｉａを演算する。これにより、改質ガスの組成に基づかない場合と比較して、より精度高く、燃焼部３６に導入される混合ガスの酸素比λが判定酸素比λａとなる指示原料流量Ｆａが演算される。このため、燃焼部３６に供給される混合ガスの酸素比λをより確実に判定酸素比λａにすることができる。
【０１０４】
（別の実施形態）
以上説明した実施形態では、燃焼部３６に導入される混合ガスの酸素比λを不完全燃焼開始酸素比λ０よりも低い判定酸素比λａにして、燃焼部３６においてアノードオフガスを不完全燃焼させて、センサ配置部６０に導入される燃焼排ガスに含まれる可燃性ガスの流量を増大させることにより、センサ配置部６０における可燃性ガスの濃度を指示濃度Ｃ１にしている。しかしながら、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にする判定酸素比λａは、燃焼部３６に導入される混合ガスの酸素比λを不完全燃焼開始酸素比λ０よりも低くする場合のみならず、通常運転時の酸素比λ（例えば１．６）よりも高くすることも可能である。通常運転時の酸素比λよりも高い判定酸素比λａでは、酸素の流量に対してアノードオフガスに含まれる可燃性ガスの流量が少なすぎて（燃料リーン状態）、燃焼部３６での燃焼が一部停止することにより、燃焼部３６で燃焼されなかったアノードオフガスに含まれる可燃性ガスをより確実にセンサ配置部６０に導入させることができ、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にすることができる。
【０１０５】
以上説明した実施形態では、改質部温度センサ３３ａ（改質部温度検出部）によって検出された改質部３３の温度Ｔ１に基づいて、改質ガスの組成が演算される。しかし、改質部３３から流出する改質ガスの温度を検出する温度センサ（改質部温度検出部）が設けられ、この温度センサによって検出された改質ガスの温度に基づいて、改質ガスの組成が演算される実施形態であっても差し支え無い。
【０１０６】
（第四検出感度低下判定処理）
以下に、図８に示すフローチャートを用いて、「第四検出感度低下判定処理」について説明する。「第四検出感度低下判定処理」は、燃料電池３４の発電中に、燃料電池３４の出力を急変されるように変化させて、その変化の過渡期に燃焼部３６の燃焼状態を不完全燃焼状態、または、燃料リーン状態による燃焼の一部停止状態が発生することを利用して、センサ配置部６０における可燃性ガスの濃度を指示濃度Ｃ１にして、指示濃度Ｃ１に対する可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１に基づいて可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かの判定する方法である。燃料電池システム１００が起動すると、制御装置１５は、プログラムをステップＳ４０１に進める。
【０１０７】
ステップＳ４０１において、制御装置１５は、原料ポンプ１１ａ１、カソードエアブロワ１１ｃ１、及び改質水ポンプ１１ｂ２を制御し、着火ヒータ３６ａ１、３６ａ２を着火することにより、燃料電池３４において発電を開始させる。ステップＳ４０１が終了すると、制御装置１５は、プログラムをステップＳ４０２に進める。
【０１０８】
ステップＳ４０２において、制御装置１５は、筐体１０ａ内を所定の換気空気流量Ｑにて換気を行うために、換気ファンモータ５４ａ、５５ａを所定の駆動デューティＹｄにて駆動する。これにより、換気ファン５４が作動して、酸化剤ガス（空気）が吸気口１１ｃから筐体１０ａ内に取り入れられるとともに、また、換気ファン５５の作動により、筐体１０ａ内の空気（換気空気）は換気用排気口１０ｄから換気用排気通路５６にて筐体１０ａの外部へと送出されて、筐体１０ａ内の換気が行われる。これにより、センサ配置部６０には、換気空気流量Ｑが流れる。
【０１０９】
次に、ステップＳ４０３において、制御装置１５は、タイマーＴＭのカウントを開始させる。ステップＳ４０３が終了すると、制御装置１５は、プログラムをステップＳ４０４に進める。
【０１１０】
ステップＳ４０４において、制御装置１５は、タイマーＴＭが規定時間ＴＭａ（例えば１日）を経過したと判断した場合には（ステップＳ４０４：ＹＥＳ）、プログラムをＳ４０５に進める。一方で、制御装置１５は、タイマーＴＭが規定時間ＴＭａを経過していないと判断した場合には（ステップＳ４０４：ＮＯ）、ステップＳ４０４の処理を繰り返す。
【０１１１】
ステップＳ４０５において、制御装置１５（指示部）は、前述の換気空気量Ｑを含めて演算されるセンサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にする燃料電池３４の出力の変化量Ｐを演算する。燃料電池３４の出力を急変されるように変化させると、その出力変化の過度期に、例えば、燃料電池の出力を増大させる如く、改質用原料（燃料）に急変されるように増加の変化があると、その過度期に燃焼部３６においてアノードオフガスが不完全燃焼して、燃焼部３６で燃焼されなかったアノードオフガスに含まれる可燃性ガスの流量を増大させてより確実にセンサ配置部６０に導入できることにより、センサ配置部６０における可燃性ガスの濃度を指示濃度Ｃ１にすることができる。また、燃料電池の出力を減少させる如く、改質用原料（燃料）に急変されるように減少の変化があると、その過度期に酸素の流量に対してアノードオフガスに含まれる可燃性ガスの流量が少なすぎて（燃料リーン状態）、燃焼部３６での燃焼が一部停止することにより、燃焼部３６で燃焼されなかったアノードオフガスに含まれる可燃性ガスをより確実にセンサ配置部６０に導入させることができ、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にすることもできる。又、燃料電池３４の出力の変化をさせるために燃料電池３４から掃引される掃引電流を急変されるように増減変化させても、その掃引電流の増減変化の過度期に、燃料電池３４における消費される水素の流量と酸素の流量との間に差が生じるため、前述の改質用原料の増減変化の過度期と同様に、アノードオフガスを不完全燃焼あるいは燃料リーン状態を発生させて、燃焼部３６で燃焼されなかったアノードオフガスに含まれる可燃性ガスをより確実にセンサ配置部６０に導入させることができ、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にすることもできる。従って、燃料電池３４の出力の変化量Ｐは、増加変化分でも減少変化分でも適用可能である。ステップＳ４０５が終了すると、制御装置１５は、プログラムをステップＳ４０６に進める。
【０１１２】
ステップＳ４０６において、制御装置１５（指示部）、燃料電池３４の出力を、前述のステップＳ４０５にて演算した変化量Ｐ変化させる。これにより、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にできる。ステップＳ４０６が終了すると、制御装置１５は、プログラムをステップＳ４０７に進める。
【０１１３】
ステップＳ４０７において、制御装置１５（判定部）は、可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１を読み込む。
【０１１４】
次いで、ステップＳ４０８に進み、制御装置１５は、センサ配置部６０における可燃性ガスの指示濃度Ｃ１に対し、可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１が所定以内か否かを判定する。可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１の所定内とは、可燃性ガスセンサ５８の出力特性が、図２の実線にて正常時から予め設定された閾値以内にあることを指す。
【０１１５】
可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１が所定以内にある場合は、制御装置１５（判定部）は、ステップＳ４０８において「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ４０９に進む。ステップＳ４０９では、制御装置１５(判定部)は、可燃性ガスセンサ５８の検出感度は正常であると判定し、ステップＳ４１０に進む。
【０１１６】
ステップＳ４１０において，制御装置１５は、タイマーＴＭをリセットして、プログラムをステップＳ４０３に進める。
【０１１７】
ステップＳ４０８において、可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１が所定以内にない場合は、制御装置１５（判定部）は、「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ４１１に進む。ステップＳ４１１では、所定時間ｔ１（例えば数秒〜数十秒）が経過したか否かを判定する。所定時間ｔ１が経過していない場合には、制御装置１５（判定部）は、「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ４０７に戻る。
【０１１８】
ステップＳ４１１において、所定時間ｔ１が経過している場合は、制御装置１５（判定部）は、「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ４１２に進む。
【０１１９】
ステップ４１２では、制御装置１５（判定部）は、可燃性ガスセンサ５８の検出感度は低下している判定結果を確定する。次いで、ステップＳ４１３に進み、制御装置１５は、報知部１７を作動させて、異常を報知する。ステップＳ４１３が終了すると、「第四検出感度低下判定処理」が終了する。なお、ステップＳ４１１における所定時間ｔ１は、可燃性センサ５８の検出感度が低下しているとする判定結果の確定を厳密に行うために設けられた時間である。
【０１２０】
上述のように、本実施形態に係る燃料電池システム１００によれば、アノード３４ｐに供給される燃料とカソード３４ｑに供給される酸化剤ガスとにより発電する燃料電池３４と、燃料電池３４からのアノードオフガスと燃料電池３４からのカソードオフガスが燃焼されて燃焼排ガスを生成する燃焼部３６と、断熱性材料で形成されて燃料電池３４、燃焼部３６を内部に収容するケーシング３１と、ケーシング３１を内部に収容し、該内部が換気されて換気空気を外部に排出する換気用排気口１０ｄが設けられた筐体１０ａと、ケーシング３１に接続され、ケーシング３１から流入する燃焼排ガスを外部に排出する排出通路５０と、排出通路５０内に換気空気と燃焼排ガスが合流する合流点５７よりも下流側であるセンサ配置部６０に設けられて可燃性ガスの濃度を検出する可燃性ガスセンサ５８と、センサ配置部６０に可燃性ガスを指示された指示濃度Ｃ１にて流す指示部と、指示濃度Ｃ１に対する可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１に基づいて可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かの判定をする判定部と、を備える。これにより、可燃性ガスセンサ５８が、燃焼排ガスを外部に排出する排出通路５０内に筐体１０ａ内からの換気空気と燃焼排ガスが合流する合流点５７よりも下流側であるセンサ配置部６０に設けられているので、可燃性ガスセンサ５８は、筐体１０ａ内へ漏洩した可燃性ガスが合流点５７よりも下流側であるセンサ配置部６０に至ることにより、可燃性ガスの筐体１０ａ内への漏洩が検知できる。指示部により、センサ配置部６０に可燃性ガスが指示濃度Ｃ１にて流されることにより、判定部は、指示濃度Ｃ１に対する可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１に基づいて可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かの判定ができる。
【０１２１】
上述のように、本実施形態に係る燃料電池システム１００によれば、改質用原料と改質水とから燃料を生成して燃料電池３４に供給する改質部３３を備え、指示部は、燃焼部３６の非着火状態において、改質用原料の濃度を予め設定された指示値にて燃料電池３４へ向けて送出する制御に基づいて、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にする。これにより、センサ配置部６０に可燃性ガスが指示濃度Ｃ１にて流されることにより、判定部は、指示濃度Ｃ１に対する可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１に基づいて可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かの判定ができる。
【０１２２】
上述のように、本実施形態に係る燃料電池システム１００によれば、改質部３３に改質用原料を供給する燃料供給部１１ａ１を備え、燃料供給部１１ａ１は、改質用原料を供給する燃料ポンプ１１ａ１を有し、燃料ポンプ１１ａ１の制御に基づいて、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にする。これにより、センサ配置部６０に可燃性ガスが指示濃度Ｃ１にて流されることにより、判定部は、指示濃度Ｃ１に対する可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１に基づいて可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かの判定ができる。
【０１２３】
上述のように、本実施形態に係る燃料電池システム１００によれば、酸化剤ガスをカソードエアとしてカソード３４ｑに供給するカソードエア供給部１１ｃ１を備え、カソードエア供給部１１ｃ１は、カソードエアブロワ１１ｃ１を有し、燃料ポンプ１１ａ１及びカソードエアブロワ１１ｃ１の制御に基づいて、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にする。これにより、センサ配置部６０に可燃性ガスが指示濃度Ｃ１にて流されることにより、判定部は、指示濃度Ｃ１に対する可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１に基づいて可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かの判定ができる。
【０１２４】
上述のように、本実施形態に係る燃料電池システム１００によれば、カソードエアブロワ１１ｃ１が筐体１０ａ内に設けられ、換気空気を換気用排気口１０ｄから外部に排出する換気ファン５５が設けられ、燃料ポンプ１１ａ１とカソードエアブロワ１１ｃ１及び換気ファン５５の制御に基づいて、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にする。これにより、カソードエアブロワ１１ｃ１が筐体１０ａ内に設けられた構成においても、センサ配置部６０における改質用原料である可燃性ガスの指示濃度Ｃ１の設定が容易となって、可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かの判定が容易である。
【０１２５】
上述のように、本実施形態に係る燃料電池システム１００によれば、判定部は、可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かの判定を定期的に行う。これにより、燃料電池システム１００の定期的な起動時に合わせて可燃ガスセンサ５８の定期的な診断を行うことが可能となる。従って、可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かの判定を行うために、別途、燃料電池システム１００の着火を止める必要もない。
【０１２６】
上述のように、本実施形態に係る燃料電池システム１００によれば、指示部は、燃焼部３６の着火状態において、燃焼部３６に導入されたカソードオフガスに含まれる酸素流量を、燃焼部３６に導入されたアノードオフガスに含まれる可燃性ガスを完全燃焼させるために必要な理想的な酸素流量で除した酸素比λを判定酸素比λａに変更させて、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にする酸素比変更部を有する。これにより、センサ配置部６０に可燃性ガスが指示濃度Ｃ１にて流されることにより、判定部は、指示濃度Ｃ１に対する可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１に基づいて可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かの判定ができる。可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かの判定は、燃焼部３６の着火状態に行うことができるため、別途、燃料電池システム１００の着火を止める必要もなく、燃料電池システム１００の運転を継続しながら行うことができる。
【０１２７】
上述のように、本実施形態に係る燃料電池システム１００によれば、判定酸素比λａを燃焼部３６においてアノードオフガスに含まれる可燃性ガスの不完全燃焼が発生する不完全燃焼開始酸素比λ０よりも変化させる。これにより、判定酸素比λａを、完全燃焼開始酸素比λ０よりも低く変化させて、燃焼部３６においてアノードオフガスを不完全燃焼させて、センサ配置部６０に導入される燃焼排ガスに含まれる可燃性ガスの流量を増大させることにより、センサ配置部６０における可燃性ガスの濃度を指示濃度Ｃ１にできる。一方、判定酸素比λａを、通常運転時の酸素比λ（例えば１．６）よりも高く変化させて、酸素の流量に対してアノードオフガスに含まれる可燃性ガスの流量が少なすぎる（燃料リーン状態）状態にして、燃焼部３６での燃焼が一部停止させることにより、燃焼部３６で燃焼されなかったアノードオフガスに含まれる可燃性ガスをセンサ配置部６０に導入して、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にすることができる。このため、燃料電池システム１００の運転を継続しながら、可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１に基づいて可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かを確実に判定することができる。
【０１２８】
上述のように、本実施形態に係る燃料電池システム１００によれば、改質用原料と改質水とから燃料を生成して燃料電池３４に供給する改質部３３と、改質部３３に改質用原料を供給する燃料供給部１１ａ１と、を備え、酸素比変更部は、酸素比λを判定酸素比λａに変化させる前と比べて、燃料供給部１１ａ１が供給する改質用原料の流量を変化させて、酸素比λを判定酸素比λａに変化させる。これにより、改質用原料の流量を増大する変化をさせて、判定酸素比λａを、完全燃焼開始酸素比λ０よりも低くして、燃焼部３６においてアノードオフガスを不完全燃焼させて、センサ配置部６０に導入される燃焼排ガスに含まれる可燃性ガスの流量を増大させることにより、センサ配置部６０における可燃性ガスの濃度を指示濃度Ｃ１にできる。一方、改質用原料の流量を減少する変化をさせて、判定酸素比λａを、通常運転時の酸素比λ（例えば１．６）よりも高くして、酸素の流量に対してアノードオフガスに含まれる可燃性ガスの流量が少なすぎる（燃料リーン状態）状態にして、燃焼部３６での燃焼が一部停止させることにより、燃焼部３６で燃焼されなかったアノードオフガスに含まれる可燃性ガスをセンサ配置部６０に導入して、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にすることができる。このため、燃料電池システム１００の運転を継続しながら、可燃性ガスセンサ５８の出力値Ｖ１に基づいて可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かを確実に判定することができる。改質用原料の流量を増大させて判定酸素比λａに変化させる場合は、カソードエアの供給を減少させるのでなく、燃料の供給量を増加させているので、燃料電池３４での酸素不足等により燃料電池システム１００が停止してしまうことを防止することができる。
【０１２９】
上述のように、本実施形態に係る燃料電池システム１００によれば、燃料電池３４から掃引される電流である掃引電流を変更する掃引電流変更部１３と、酸化剤ガスをカソードエアとしてカソード３４ｑに供給するカソードエア供給部１１ｃ１と、を有し、酸素比変更部は、酸素比λを判定酸素比λａに変化させる前と比べて、掃引電流が変化するように掃引電流変更部１３を制御するとともに、掃引電流の変化に応じたカソードエアの流量分だけカソードエアの流量が変化するようにカソードエア供給部１１ｃ１を制御して、酸素比λを判定酸素比λａに変化させる。これにより、掃引電流が減少する変化によって、燃料電池で消費される燃料に含まれる水素の流量が減少して、燃焼部３６に導入されるアノードオフガスに含まれる可燃性ガスである水素の流量が増大する。また、掃引電流が減少する変化によって、燃料電池３４で消費されるカソードエアに含まれる酸素の流量も減少するが、掃引電流の減少に応じたカソードエアの流量分だけカソードエアの流量が減少の変化をすることによって、燃焼部３６に供給される酸素の流量は増大しない。これにより、燃焼部３６に供給される酸素の流量が増大されずに、燃焼部３６に供給される可燃性ガスの流量を確実に増大させることができ、燃焼部３６に導入される混合ガスの酸素比λを判定酸素比λａに低下させることができる。このため、燃焼部３６において不完全燃焼を確実に発生させることができ、燃焼部３６で燃焼されなかったアノードオフガスに含まれる可燃性ガスを確実にセンサ配置部６０に導入させることができる。一方、掃引電流が増大する変化によって、燃料電池で消費される燃料に含まれる水素の流量が増大して、燃焼部３６に導入されるアノードオフガスに含まれる可燃性ガスである水素の流量が減少する。また、掃引電流が増大する変化によって、燃料電池３４で消費されるカソードエアに含まれる酸素の流量も増大するが、掃引電流の増大に応じたカソードエアの流量分だけカソードエアの流量が増大の変化をすることによって、燃焼部３６に供給される酸素の流量は減少しない。これにより、燃焼部３６に供給される酸素の流量が減少されずに、燃焼部３６に供給される可燃性ガスの流量を確実に減少させることができる。これにより、判定酸素比λａを、通常運転時の酸素比λ（例えば１．６）よりも高くして、酸素の流量に対してアノードオフガスに含まれる可燃性ガスの流量が少なすぎる（燃料リーン状態）状態にして、燃焼部３６での燃焼が一部停止させることにより、燃焼部３６で燃焼されなかったアノードオフガスに含まれる可燃性ガスをセンサ配置部６０に導入して、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にすることができる。よって、燃料電池システム１００の運転を継続しながら、可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かを確実に判定することができる。
【０１３０】
上述のように、本実施形態に係る燃料電池システム１００によれば、燃料電池３４から掃引される電流である掃引電流と、カソード３４ｑに供給される酸化剤ガスとしてのカソードエアの流量に基づいて、酸素比λが判定酸素比λａに変化する改質用原料の流量である指示原料流量Ｆａを演算する指示原料流量演算部を有し、酸素比変更部は、燃料供給部１１ａ１が供給する改質用原料の流量が指示原料流量Ｆａとなるように燃料供給部１１ａ１を制御する。このように、酸素比λが判定酸素比λａに低下の変化をする指示原料流量Ｆａが演算され、燃料供給部１１ａ１が供給する改質用原料の流量が指示原料流量Ｆａとなるように燃料供給部１１ａ１が制御される。これにより、燃焼部３６に供給される混合ガスの酸素比λを精度高くより確実に判定酸素比λａにすることができる。このため、燃焼部３６で確実に不完全燃焼を発生させることができ、燃焼部３６で燃焼されなかったアノードオフガスに含まれる可燃性ガスを確実にセンサ配置部６０に導入させることができる。一方、酸素比λが判定酸素比λａに増加の変化をする指示原料流量Ｆａが演算され、燃料供給部１１ａ１が供給する改質用原料の流量が指示原料流量Ｆａとなるように燃料供給部１１ａ１が制御される。これにより、判定酸素比λａを、通常運転時の酸素比λ（例えば１．６）よりも高くして、酸素の流量に対してアノードオフガスに含まれる可燃性ガスの流量が少なすぎる（燃料リーン状態）状態にして、燃焼部３６での燃焼が一部停止させることにより、燃焼部３６で燃焼されなかったアノードオフガスに含まれる可燃性ガスをセンサ配置部６０に導入して、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にすることができる。よって、燃料電池システム１００の運転を継続しながら、可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かを確実に判定することができる。
【０１３１】
上述のように、本実施形態に係る燃料電池システム１００によれば、燃料供給部１１ａ１が供給する改質用原料の流量に基づいて、酸素比λが判定酸素比λａに変化する燃料電池３４から掃引される電流である指示電流Ｉａを演算する指示電流演算部と、燃料供給部１１ａ１が供給する改質用原料の流量及び指示電流演算部によって演算された指示電流Ｉａに基づいて、酸素比λが判定酸素比λａに変化するカソードエアの流量である指示カソードエア流量Ｆｂを演算する指示カソードエア流量演算部と、を有し、酸素比変更部は、燃料電池３４から掃引される掃引電流が指示電流Ｉａとなるように掃引電流変更部１３を制御するとともに、燃料電池３４に供給されるカソードエアの流量が指示カソードエア流量Ｆｂとなるようにカソードエア供給部１１ｃ１を制御する。このように、酸素比λが判定酸素比λａとなる指示電流Ｉａが演算されて、燃料電池３４から掃引される掃引電流が指示電流Ｉａに変更され、酸素比λが判定酸素比λａとなる指示カソードエア流量Ｆｂが演算されて、カソードエア供給部１１ｃ１が供給するカソードエアの流量が指示カソードエア流量Ｆｂに変更される。これにより、燃焼部３６に供給される混合ガスの酸素比λを精度高くより確実に判定酸素比λａにすることができる。この判定酸素比λａを完全燃焼開始酸素比λ０よりも低くする変化にて、燃焼部３６においてアノードオフガスを不完全燃焼させて、センサ配置部６０に導入される燃焼排ガスに含まれる可燃性ガスの流量を増大させることにより、センサ配置部６０における可燃性ガスの濃度を指示濃度Ｃ１にできる。一方、判定酸素比λａを、通常運転時の酸素比λ（例えば１．６）よりも高くする変化にて、酸素の流量に対してアノードオフガスに含まれる可燃性ガスの流量が少なすぎる（燃料リーン状態）状態にして、燃焼部３６での燃焼が一部停止させることにより、燃焼部３６で燃焼されなかったアノードオフガスに含まれる可燃性ガスをセンサ配置部６０に導入して、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にすることができる。よって、燃料電池システム１００の運転を継続しながら、可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かを確実に判定することができる。
【０１３２】
上述のように、本実施形態に係る燃料電池システム１００によれば、改質部３３の温度Ｔ１を検出する改質部温度検出部３３ａを有し、指示原料流量演算部は、改質部温度検出部３３ａによって検出された改質部３３の温度Ｔ１に基づいて、指示原料流量Ｆａを演算する。これにより、指示原料流量演算部は、改質部３３の温度に基づいて、改質部３３によって生成された燃料の組成を演算することができる。そして、指示原料流量演算部は、演算された燃料の組成に基づいて、指示原料流量Ｆａを演算する。これにより、燃料の組成に基づかない場合と比較して、より精度高く、燃焼部３６に供給されるガスの酸素比λが判定酸素比λａとなる指示原料流量Ｆａが演算される。
【０１３３】
上述のように、本実施形態に係る燃料電池システム１００によれば、改質部３３の温度Ｔ１を検出する改質部温度検出部３３ａを有し、指示電流演算部は、改質部温度検出部３３ａによって検出された改質部３３の温度Ｔ１に基づいて、指示電流Ｉａを演算する。これにより、改質部３３の温度Ｔ１に基づいて、改質部３３によって生成された燃料の組成を演算することができる。そして、指示電流演算部は、演算された燃料の組成に基づいて、指示電流Ｉａを演算する。これにより、燃料の組成に基づかない場合と比較して、より精度高く、燃焼部３６に供給される混合ガスの酸素比λが判定酸素比λａとなる指示電流Ｉａが演算される。
【０１３４】
上述のように、本実施形態に係る燃料電池システム１００によれば、指示部は、燃料電池３４の発電状態において、燃料電池３４に出力変化をさせて、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にする。これにより、燃料電池３４の出力を急変されるように変化させて、その変化の過渡期に燃焼部３６の燃焼状態を不完全燃焼状態、または、燃料リーン状態による燃焼の一部停止状態を発生させることができるため、アノードオフガスに含まれる可燃性ガスをセンサ配置部６０に導入して、センサ配置部６０における可燃性ガスを指示濃度Ｃ１にすることができる。よって、燃料電池システム１００の運転を継続しながら、可燃性ガスセンサ５８の検出感度が低下しているか否かを確実に判定することができる。
【０１３５】
なお、複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合せることが可能であることは、明らかである。
【符号の説明】
【０１３６】
１０ａ…筐体、１０ｄ…換気用排気口、１１ａ１…原料ポンプ（燃料ポンプ、燃料供給部）、１１ｃ１…カソードエアブロワ(カソードエア供給部)、１２…熱交換器、１３…インバータ装置（掃引電流変更部）、１４…貯水器（改質水供給部）、１５…制御装置（指示部、判定部、酸素比変更部、指示原料流量演算部、指示電流演算部、指示カソードエア流量演算部）、３１…ケーシング、３３…改質部、３３ａ…改質部温度センサ（改質部温度検出部）、３４…燃料電池、３４ｐ…燃料極（アノード）、３４ｑ…空気極（カソード）、３６…燃焼部、５０…燃焼排ガス排出通路（排出通路）、５５…換気ファン、５７…合流点、５８…可燃性ガスセンサ、６０…センサ配置部、１００…燃料電池システム
【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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