(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転状態の異常を検知可能な検知部と、該検知部の出力信号に基づいて燃料電池発電システムを停止させる旨の保護動作指令信号を出力する保護制御装置と、該保護制御装置が出力する前記保護動作指令信号に基づいて前記燃料電池発電システムを停止させる保護動作を行う保護動作器と、前記保護制御装置に前記保護動作指令信号を出力させるための模擬信号を出力する模擬信号発生器とを備え、
前記模擬信号発生器により前記検知部が前記運転状態の異常を検知した場合と同様の前記模擬信号を前記保護制御装置に入力することで前記保護動作指令信号を出力させて前記保護動作器の前記保護動作を確認する異常自己診断機能を備えると共に、
前記保護制御装置は前記検知部の故障を判断する故障判断部を含み、前記故障判断部が前記検知部の故障を判断した場合も前記保護制御装置が前記保護動作指令信号を出力し、
前記故障判断部が前記検知部の故障を判断しない場合でも前記模擬信号発生器により前記検知部が故障した場合と同様の前記模擬信号を前記保護制御装置に入力することで前記保護動作指令信号を出力させて前記保護動作器の前記保護動作を確認する故障自己診断機能を備える、燃料電池発電システム。
【請求項２】
前記異常自己診断機能及び前記故障自己診断機能の少なくとも何れかによる前記保護動作の確認が、定期的に行われる、請求項１記載の燃料電池発電システム。
【請求項３】
前記燃料電池発電システムは、原燃料を改質して改質ガスを生成する改質装置と、前記改質装置で生成された改質ガスを用いて発電する燃料電池と、前記原燃料の前記改質装置への供給を遮断する原燃料遮断器と、前記燃料電池で発電された電力の出力を遮断する電気出力遮断器とを備え、
前記保護動作器が、少なくとも前記原燃料遮断器又は前記電気出力遮断器を含む、請求項１記載の燃料電池発電システム。
【請求項４】
前記検知部が、温度検知器、圧力検知器、電圧検知器、電流検知器、回転数検知器、及び可燃性ガス検知器の内の何れかを少なくとも含む、請求項３記載の燃料電池発電システム。
【請求項５】
前記燃料電池発電システムの発電運転の起動又は停止を制御する発停指令装置を更に備え、
前記異常自己診断機能及び前記故障自己診断機能の少なくとも何れかによる前記保護動作の確認が、前記発停指令装置が出力する発電運転の正常な停止に係る指令信号が前記保護制御装置に入力された場合に実施される、請求項４記載の燃料電池発電システム。
【請求項６】
前記検知部は互いに検知機能が異なる複数の検知器を備え、
前記異常自己診断機能及び前記故障自己診断機能の少なくとも何れかによる前記保護動作の確認が、前記複数の検知器を対象に一定順序で実施される、請求項５記載の燃料電池発電システム。
【請求項７】
表示部を更に備え、
前記検知部による前記運転状態の異常の検知及び前記故障判断部による前記検知部の故障の判断の少なくとも何れかによって前記保護動作が実施された場合は前記表示部に異常状態である旨が表示され、前記正常な停止に係る指令信号に基づいて前記異常自己診断機能及び前記故障自己診断機能の少なくとも何れかによる前記保護動作が実施された場合は表示されない、請求項６記載の燃料電池発電システム。
【請求項８】
発電運転に係る全ての動作を制御及び監視する主制御装置を更に備え、
前記故障判断部、前記保護制御装置又は前記保護動作器の少なくとも何れかに異常若しくは故障が発生した場合に前記主制御装置が前記動作を停止させる、請求項１記載の燃料電池発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素と酸素とを反応させて発電を行う燃料電池発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高効率な小規模発電が可能な燃料電池発電システムは、発電時に発生する熱エネルギーを利用するためのシステム構築が容易であると共に、高いエネルギー利用効率が実現できるため、分散型発電システムとして好適に用いられている。
【０００３】
燃料電池発電システムは、その発電部の本体として、燃料電池を有している。この燃料電池としては、固体高分子型燃料電池やリン酸型燃料電池等が一般的に用いられている。これらの燃料電池では、発電のための燃料として水素が用いられる。しかし、この水素の供給手段は、現在、インフラストラクチャーとして整備されていない。そのため、燃料電池発電システムには、通常、発電に必要な水素を生成するための改質装置が設けられている。この改質装置では、メタン等の炭化水素系の原燃料が用いられて、水素を豊富に含む水素リッチガス（以下、改質ガスという）が生成される。燃料電池では、この改質装置から供給される改質ガスと空気とが用いられて発電が行われる。
【０００４】
ところで、燃料電池発電システムには、その安全性を担保するための様々な診断機構が設けられている。例えば、燃料電池発電システムは、改質装置から燃料電池に対して改質ガスが正常に供給されるか否かを診断するための改質ガス供給機構に係る故障診断機構を有している。そして、この故障診断機構によって改質ガス供給機構に故障が検知された場合、燃料電池発電システムでは、その発電運転を停止する等の保護動作が行われる。このように、燃料電池発電システムでは、様々な診断機構によってその安全な発電運転が担保されている。
【０００５】
ここで、燃料電池発電システムの安全な発電運転を担保するための診断機構の一例として、上述した改質ガス供給機構に係る故障診断機構について概説する。
【０００６】
図７は、従来の燃料電池発電システムにおける改質ガス供給機構に係る故障診断機構の構成を模式的に示すブロック図である。尚、図７では、燃料電池発電システムにおける改質ガス供給機構及びその故障診断機構の一部分を抜粋して示している。
【０００７】
図７に示すように、従来の燃料電池発電システムにおける故障診断機構１０１は、改質ガスと空気とを用いて発電して電力を出力する燃料電池５１と、この燃料電池５１に対して図７では図示しない改質装置で生成された改質ガスを導入するための改質ガス供給用配管５４と、この改質ガス供給用配管５４を通した改質装置から燃料電池５１への改質ガスの供給を断続するための第１の開閉弁５２及び第２の開閉弁５３と、この第１の開閉弁５２及び第２の開閉弁５３の開閉動作を制御するためのアクチュエータ５２ａ及びアクチュエータ５３ａと、改質ガス供給用配管５４内の改質ガスの圧力を検出するための圧力センサ５５（検知部品）と、アクチュエータ５２ａ及びアクチュエータ５３ａの動作を制御すると共に圧力センサ５５の出力信号に応じて第１の開閉弁５２及び第２の開閉弁５３の異常若しくは故障を診断する故障診断部５６とを有している。
【０００８】
そして、図７に示すように、燃料電池５１と図示しない改質装置とが、改質ガス供給用配管５４によって接続されている。又、この改質ガス供給用配管５４の所定の位置に、第１の開閉弁５２及び第２の開閉弁５３が各々配設されている。これらの第１の開閉弁５２及び第２の開閉弁５３には、アクチュエータ５２ａ及びアクチュエータ５３ａが各々設けられている。又、改質ガス供給用配管５４の、第１の開閉弁５２と第２の開閉弁５３との間に、圧力センサ５５が配設されている。故障診断部５６と、アクチュエータ５２ａ及びアクチュエータ５３ａ、及び圧力センサ５５とは、図５では破線で示した配線によって相互に接続されている。
【０００９】
このように構成された故障診断機構１０１では、例えば、故障診断部５６によって第１の開閉弁５２と第２の開閉弁５３とが共に閉弁された時、圧力センサ５５によって所定の圧力値以上の圧力値が検出された場合は第１の開閉弁５２の漏れを検知し、故障診断部５６は第１の開閉弁５２の故障を判断する。
【００１０】
又、第１の開閉弁５２が開弁されかつ第２の開閉弁５３が閉弁された時、圧力センサ５５によって所定の圧力値以下の圧力値が検出された場合は第２の開閉弁５３の漏れを検知し、故障診断部５６は第２の開閉弁５３の故障を判断する。
【００１１】
そして、故障診断部５６によって第１の開閉弁５２又は第２の開閉弁５３の少なくとも一方が故障と判断された場合、燃料電池発電システムでは、その発電運転の停止等の所定の保護動作が行われる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２２７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した従来の構成では、開閉弁の異常若しくは故障が、圧力センサの圧力検知性能の経年劣化によって検知不能になる危険性があった。この場合、開閉弁の異常等が検知不能になる危険性があるので、燃料電池発電システムでは、その発電運転の停止等の保護動作が正常に行われない危険性があった。そこで、上述した従来の構成では、安全性を担保するために、作業者が定期的に点検することによって、開閉弁の異常若しくは故障の有無を更に確認していた。
【００１３】
例えば、手動操作によって図７に示す第１の開閉弁５２及び第２の開閉弁５３を適宜操作した後、圧力センサ５５とは別の校正された圧力センサを用いて上述の如く燃料ガス供給用配管５４内の圧力を測定することによって、第１の開閉弁５２及び第２の開閉弁５３の異常等の有無を確認していた。又、場合によっては、燃料電池発電システムから開閉弁を取り外し、この取り外した開閉弁を個別に検査することにより、開閉弁の異常等の有無を確認していた。そのため、この作業者による定期点検によって人件費等の費用が発生するため、燃料電池発電システムの維持費が高価になるという課題を有していた。
【００１４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、検知部品の経年劣化に対しても異常検知や故障検知による保護動作の確認を定期的に行うと共に、自己診断を行うことによって定期点検を不要とすることにより、維持費が安価な燃料電池発電システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池発電システムは、運転状態の異常を検知可能な検知部と、該検知部の出力信号に基づいて燃料電池発電システムを停止させる旨の保護動作指令信号を出力する保護制御装置と、該保護制御装置が出力する前記保護動作指令信号に基づいて前記燃料電池発電システムを停止させる保護動作を行う保護動作器と、前記保護制御装置に前記保護動作指令信号を出力させるための模擬信号を出力する模擬信号発生器とを備え、前記模擬信号発生器により前記検知部が前記運転状態の異常を検知した場合と同様の前記模擬信号を前記保護制御装置に入力することで前記保護動作指令信号を出力させて前記保護動作器の前記保護動作を確認する異常自己診断機能を備えると共に、前記保護制御装置は前記検知部の故障を判断する故障判断部を含み、前記故障判断部が前記検知部の故障を判断した場合も前記保護制御装置が前記保護動作指令信号を出力し、前記故障判断部が前記検知部の故障を判断しない場合でも前記模擬信号発生器により前記検知部が故障した場合と同様の前記模擬信号を前記保護制御装置に入力することで前記保護動作指令信号を出力させて前記保護動作器の前記保護動作を確認する故障自己診断機能を備える。
【００１６】
かかる構成とすると、異常自己診断機能によって定期的に保護動作を確認するので、作業者による定期点検が不要になると共に、燃料電池発電システムの安全な発電運転が担保される。又、維持費が安価な燃料電池発電システムを提供することが可能になる。又、故障自己診断機能によって定期的に保護動作を確認するので、作業者による定期点検が不要になると共に、燃料電池発電システムの安全な発電運転が担保される。又、維持費が安価な燃料電池発電システムを提供することが可能になる。
【００１７】
上記の場合、前記異常自己診断機能及び前記故障自己診断機能の少なくとも何れかによる前記保護動作の確認が、定期的に行われる。
【００１８】
かかる構成とすると、異常自己診断機能及び故障自己診断機能の少なくとも何れかによる保護動作の確認が定期的に行われるので、燃料電池発電システムの安全な発電運転が更に担保される。
【００１９】
又、上記の場合、前記燃料電池発電システムは、原燃料を改質して改質ガスを生成する改質装置と、前記改質装置で生成された改質ガスを用いて発電する燃料電池と、前記原燃料の前記改質装置への供給を遮断する原燃料遮断器と、前記燃料電池で発電された電力の出力を遮断する電気出力遮断器とを備え、前記保護動作器が、少なくとも前記原燃料遮断器又は前記電気出力遮断器を含んでいてもよい。
【００２０】
かかる構成とすると、燃料電池発電システムに供給される原燃料が原燃料遮断器によって遮断、又は、燃料電池の発電によって出力される電力が電気出力遮断器によって遮断されるので、燃料電池発電システムの安全性を確実に担保することが可能になる。
【００２１】
この場合、前記検知部が、温度検知器、圧力検知器、電圧検知器、電流検知器、回転数検知器、及び可燃性ガス検知器の内の何れかを少なくとも含んでいてもよい。
【００２２】
かかる構成とすると、燃料電池発電システムの発電運転時における温度、圧力、電圧、電流、回転数、及び可燃性ガスの漏洩等の運転状態を検知することができるので、燃料電池発電システムの安全性を確実に担保することが可能になる。
【００２３】
この場合、前記燃料電池発電システムの発電運転の起動又は停止を制御する発停指令装置を更に備え、前記異常自己診断機能及び前記故障自己診断機能の少なくとも何れかによる前記保護動作の確認が、前記発停指令装置が出力する発電運転の正常な停止に係る指令信号が前記保護制御装置に入力された場合に実施されてもよい。
【００２４】
かかる構成とすると、異常自己診断機能及び故障自己診断機能の少なくとも何れかによる保護動作の確認が好適に実施される。
【００２５】
この場合、前記検知部は互いに検知機能が異なる複数の検知器を備え、前記異常自己診断機能及び前記故障自己診断機能の少なくとも何れかによる前記保護動作の確認が、前記複数の検知器を対象に一定順序で実施されてもよい。
【００２６】
かかる構成とすると、配設された全ての検知器に関して異常自己診断機能及び故障自己診断機能の少なくとも何れかによる保護動作の確認が必要かつ十分な頻度で実施されるので、作業者による定期点検が不要になると共に、燃料電池発電システムの安全性が十分に担保される。
【００２７】
この場合、表示部を更に備え、前記検知部による前記運転状態の異常の検知及び前記故障判断部による前記検知部の故障の判断の少なくとも何れかによって前記保護動作が実施された場合は前記表示部に異常状態である旨が表示され、前記正常な停止に係る指令信号に基づいて前記異常自己診断機能及び前記故障自己診断機能の少なくとも何れかによる前記保護動作が実施された場合は表示されない。
【００２８】
かかる構成とすると、保護動作が実施された場合の実施理由が明確に表示されるので、燃料電池発電システムの使用者が適切な判断及び処置をとることが可能になる。
【００２９】
更に、上記の場合、発電運転に係る全ての動作を制御及び監視する主制御装置を更に備え、前記故障判断部、前記保護制御装置又は前記保護動作器の少なくとも何れかに異常若しくは故障が発生した場合に前記主制御装置が前記動作を停止させてもよい。
【００３０】
かかる構成とすると、故障判断部、保護制御装置又は保護動作器に異常若しくは故障が発生した場合であっても主制御装置が燃料電池発電システムの動作を完全に停止させるので、安全性が更に担保された燃料電池発電システムを提供することが可能になる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は以上に述べたような手段で実施され、検知部品の経年劣化に対しても異常検知や故障検知による保護動作の確認を定期的に行うと共に、自己診断を行うことによって定期点検を不要とすることにより、維持費が安価な燃料電池発電システムを提供することが可能になるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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。
【００３３】
図１は、本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システムにおける制御システムの構成を模式的に示す構成図である。ここで、制御システムとは、燃料電池発電システムにおける発電運転の安全性を担保するために機能するシステム（故障診断機構等）を意味する。
【００３４】
図１に示すように、本実施の形態に係る制御システム１０２は、燃料電池発電システムの運転状態（例えば、燃料電池に供給する改質ガスを生成する図１では図示しない改質装置内の温度及び圧力、改質ガスと空気とを用いて発電する燃料電池の温度、改質装置及び燃料電池で必要な空気を供給する燃焼空気制御手段及び反応空気供給手段におけるブロア等の回転数、燃料電池の発電によって得た電力の電圧値及び電流値、及び、燃料電池発電システムの筐体の内部における改質ガス等の可燃性ガスの濃度等）を検知する検知部１を有している。この検知部１は、本実施の形態では、温度検知器Ｔ、圧力検知器Ｐ、電圧検知器Ｖ、電流検知器Ｉ、回転数検知器Ｒ、及び、可燃性ガス検知器Ｇ等の複数の検知器から構成されている。又、この検知部１は、燃料電池発電システムの運転状態の異常を検知することが可能に構成されている。ここで、本明細書において、運転状態の異常とは、検知部１によって検知された温度、圧力、回転数、電圧値又は電流値、濃度が、予め設定される所定の許容範囲を逸脱した状態を意味する。そして、図１に示すように、検知部１と後述する保護制御装置２とは、所定の配線によって相互に電気的に接続されている。
【００３５】
又、この制御システム１０２は、少なくとも検知部１が出力する出力信号に基づいて燃料電池発電システムの安全性を確保するための所定の保護動作指令信号を出力する保護制御装置２を有している。ここで、この保護制御装置２は、検知部１の故障を判断することが可能な故障判断部３を含んでいる。そして、図１に示すように、保護制御装置２と後述する保護動作器４とは、所定の配線によって相互に電気的に接続されている。
【００３６】
又、この制御システム１０２は、保護制御装置２が出力する所定の保護動作指令信号に基づいて燃料電池発電システムの安全性を確保するための所定の保護動作を行う保護動作器４を有している。この保護動作器４は、本実施の形態では、原燃料遮断器Ｆ及び電気出力遮断器Ｅから構成されている。ここで、原燃料遮断器Ｆは、改質装置に供給される改質ガスを生成するための原料となるメタン等の炭化水素等（原燃料）の供給を必要に応じて遮断する機能を有している。又、電気出力遮断器Ｅは、燃料電池の発電によって得られた電力の燃料電池発電システムからの出力を必要に応じて遮断する機能を有している。
【００３７】
又、この制御システム１０２は、保護制御装置２に上述した所定の保護動作指令信号を強制的に出力させるための模擬信号を出力する模擬信号発生器５を複数有している。これらの模擬信号発生器５は、検知部１と保護制御装置２との間において、温度検知器Ｔ、圧力検知器Ｐ、電圧検知器Ｖ、電流検知器Ｉ、回転数検知器Ｒ、及び可燃性ガス検知器Ｇの各々に関して設けられている。この模擬信号発生器５により出力される模擬信号が保護制御装置２に入力されると、保護制御装置２からは上述した所定の保護動作指令信号が出力される。すると、保護動作器４は、その保護制御装置２から出力される所定の保護動作指令信号に基づいて、所定の保護動作を行う。
【００３８】
ここで、模擬信号発生器５の構成について例示する。
【００３９】
図２は、本実施の形態に係る模擬信号発生器の構成を模式的に例示する構成図である。図２（ａ）は、温度検知器Ｔに関する模擬信号発生器の構成を示している。又、図２（ｂ）は、圧力検知器Ｐに関する模擬信号発生器の構成を示している。ここで、本実施の形態においては、電圧検知器Ｖ、電流検知器Ｉ、回転数検知器Ｒ、及び可燃性ガス検知器Ｇに関する模擬信号発生器の構成は、図２（ｂ）に示す構成と同様である。尚、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す模擬信号発生器の構成は一例であり、例えば他の電子回路等によって模擬信号発生器が構成されてもよい。
【００４０】
図２（ａ）に示すように、温度検知器Ｔに関する模擬信号発生器５は、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２で構成されている。そして、このスイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２の各々における一方の端子は相互に接続されており、更に、温度検知器Ｔから延び出ている配線ｂ’に電気的に接続されている。又、スイッチＳＷ１の他方の端子は、温度検知器Ｔから延び出ている配線ａに電気的に接続されている。更に、スイッチＳＷ２の他方の端子は、配線ｂに電気的に接続されている。尚、配線ａ及び配線ｂは、図１に示す保護制御装置２の特に図示しない接続端子に各々接続されている。
【００４１】
図２（ａ）に示す温度検知器Ｔに関する模擬信号発生器５では、スイッチＳＷ２がＯＮ状態においてスイッチＳＷ１がＯＮ状態とされると、配線ａと配線ｂとが短絡状態（ショート状態）となる。これは、温度検知器Ｔを構成する例えばサーミスタのショートによる異常状態を模擬することになる。尚、スイッチＳＷ２がＯＮ状態でスイッチＳＷ１がＯＦＦ状態とされた場合、サーミスタの模擬されたショート状態は解除される。一方、スイッチＳＷ１がＯＦＦ状態においてスイッチＳＷ２がＯＦＦ状態とされると、配線ｂと配線ｂ’とが断線状態（オープン状態）となる。これは、例えばサーミスタのオープンによる異常状態を模擬することになる。尚、スイッチＳＷ１がＯＦＦ状態でスイッチＳＷ２がＯＮ状態とされた場合、サーミスタの模擬されたオープン状態は解除される。このように、模擬信号発生器５においてスイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２が制御されることにより、温度検知器Ｔのショート状態及びオープン状態が模擬される。
【００４２】
又、図２（ｂ）に示すように、圧力検知器Ｐに関する模擬信号発生器５は、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４で構成されている。そして、このスイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４の各々における一方の端子は相互に接続されており、更に、圧力検知器Ｐの特に図示しないセンシング端子から延び出ている配線ｄに電気的に接続されている。又、スイッチＳＷ３の他方の端子は、圧力検知器Ｐから延び出る電位が０Ｖに保持された配線ｃに電気的に接続されている。更に、スイッチＳＷ４の他方の端子は、圧力検知器Ｐから延び出る電位が５Ｖに保持された配線ｅに電気的に接続されている。尚、配線ｃ、配線ｄ、及び配線ｅは、図１に示す保護制御装置２の特に図示しない接続端子に各々接続されている。
【００４３】
図２（ｂ）に示す圧力検知器Ｐに関する模擬信号発生器５では、スイッチＳＷ４がＯＦＦ状態においてスイッチＳＷ３がＯＮ状態とされると、配線ｃと配線ｄとが短絡状態（ショート状態）となる。ここで、圧力検知器Ｐのセンシング端子から出力され得る正常範囲の電圧が１〜２Ｖであると仮定すると、配線ｃと配線ｄとがショート状態とされることによって配線ｄの電位が０Ｖとなるので、圧力検知器Ｐの異常状態を模擬することが可能になる。尚、スイッチＳＷ４がＯＦＦ状態でスイッチＳＷ３がＯＦＦ状態とされた場合、圧力検知器Ｐの模擬された異常状態は解除される。一方、スイッチＳＷ３がＯＦＦ状態においてスイッチＳＷ４がＯＮ状態とされると、配線ｄと配線ｅとが短絡状態（ショート状態）となる。ここで、上記仮定を適用すると、配線ｄと配線ｅとがショート状態とされることによって配線ｄの電位が５Ｖとなるので、これによっても圧力検知器Ｐの異常状態を模擬することが可能になる。尚、スイッチＳＷ３がＯＦＦ状態でスイッチＳＷ４がＯＦＦ状態とされた場合、圧力検知器Ｐの模擬された異常状態は解除される。このように、模擬信号発生器５においてスイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４が制御されることにより、圧力検知器Ｐの異常状態が模擬される。
【００４４】
ところで、図２に示す温度検知器Ｔ及び圧力検知器Ｐの各々に関する模擬信号発生器５に関して、温度検知器Ｔ及び圧力検知器Ｐの異常状態と故障状態とを明確に分離して模擬することも可能である。
【００４５】
図３及び図４は、本実施の形態に係る他の模擬信号発生器の構成を模式的に例示する構成図である。ここで、図３は、温度検知器Ｔに関する他の模擬信号発生器の構成を示している。又、図４は、圧力検知器Ｐに関する他の模擬信号発生器の構成を示している。尚、本実施の形態においては、電圧検知器Ｖ、電流検知器Ｉ、回転数検知器Ｒ、及び可燃性ガス検知器Ｇに関する他の模擬信号発生器の構成は、図４に示す構成と同様である。
【００４６】
図３に示すように、温度検知器Ｔに関する他の模擬信号発生器５ａは、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２と、スイッチＳＷ５及びスイッチＳＷ６と、抵抗器Ｒ１及び抵抗器Ｒ２とで構成されている。そして、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２とスイッチＳＷ５及びスイッチＳＷ６との各々における一方の端子は相互に接続されており、更に、温度検知器Ｔから延び出ている配線ｂ’に電気的に接続されている。又、スイッチＳＷ１の他方の端子は、温度検知器Ｔから延び出ている配線ａに電気的に接続されている。又、スイッチＳＷ５の他方の端子は、抵抗器Ｒ１を介して、温度検知器Ｔから延び出ている配線ａに電気的に接続されている。更に、スイッチＳＷ２の他方の端子は、配線ｂに電気的に接続されている。又、スイッチＳＷ６の他方の端子は、抵抗器Ｒ２を介して、配線ｂに電気的に接続されている。尚、配線ａ及び配線ｂは、図１に示す保護制御装置２の特に図示しない接続端子に各々接続されている。
【００４７】
図３に示す温度検知器Ｔに関する他の模擬信号発生器５ａでは、スイッチＳＷ２がＯＮ状態でありかつスイッチＳＷ５及びスイッチＳＷ６の各々がＯＦＦ状態においてスイッチＳＷ１がＯＮ状態とされると、配線ａと配線ｂとが短絡状態（ショート状態）となる。これは、温度検知器Ｔを構成する例えばサーミスタのショートによる故障状態を模擬することになる。尚、スイッチＳＷ２がＯＮ状態でありかつスイッチＳＷ５及びスイッチＳＷ６の各々がＯＦＦ状態においてスイッチＳＷ１がＯＦＦ状態とされた場合、サーミスタの模擬されたショート状態は解除される。
【００４８】
又、スイッチＳＷ１がＯＦＦ状態でありかつスイッチＳＷ５及びスイッチＳＷ６の各々がＯＦＦ状態においてスイッチＳＷ２がＯＦＦ状態とされると、配線ｂと配線ｂ’とが断線状態（オープン状態）となる。これは、例えばサーミスタのオープンによる故障状態を模擬することになる。尚、スイッチＳＷ１がＯＦＦ状態でありかつスイッチＳＷ５及びスイッチＳＷ６の各々がＯＦＦ状態においてスイッチＳＷ２がＯＮ状態とされた場合、サーミスタの模擬されたオープン状態は解除される。
【００４９】
又、スイッチＳＷ２がＯＮ状態でありかつスイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ６の各々がＯＦＦ状態においてスイッチＳＷ５がＯＮ状態とされると、抵抗器Ｒ１の抵抗値として適切な抵抗値を選択することにより、配線ａと配線ｂとの間の抵抗値がサーミスタの抵抗値と抵抗器Ｒ１の抵抗値との並列での合成抵抗値になるので、配線ａと配線ｂとの間の抵抗値をサーミスタの変化可能な抵抗値の範囲に満たない低い抵抗値とすることができる。これは、温度検知器Ｔを構成するサーミスタの異常状態を模擬することになる。尚、スイッチＳＷ２がＯＮ状態でありかつスイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ６の各々がＯＦＦ状態においてスイッチＳＷ５がＯＦＦ状態とされた場合、サーミスタの模擬された異常状態は解除される。
【００５０】
又、スイッチＳＷ２がＯＦＦ状態でありかつスイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ５の各々がＯＦＦ状態においてスイッチＳＷ６がＯＮ状態とされると、抵抗器Ｒ２の抵抗値として適切な抵抗値を選択することにより、配線ａと配線ｂとの間の抵抗値がサーミスタの抵抗値と抵抗器Ｒ２の抵抗値との直列での合成抵抗値になるので、配線ａと配線ｂとの間の抵抗値をサーミスタの変化可能な抵抗値の範囲を超える高い抵抗値とすることができる。これは、温度検知器Ｔを構成するサーミスタの異常状態を模擬することになる。尚、スイッチＳＷ２がＯＮ状態でありかつスイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ５の各々がＯＦＦ状態においてスイッチＳＷ６がＯＦＦ状態とされた場合、サーミスタの模擬された異常状態は解除される。
【００５１】
このように、模擬信号発生器５ａにおいてスイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ２及びスイッチＳＷ５〜スイッチＳＷ６が適宜制御されることにより、温度検知器Ｔの異常状態を模擬することが可能になる。
【００５２】
一方、図４に示すように、圧力検知器Ｐに関する他の模擬信号発生器５ｂは、スイッチＳＷ３〜スイッチＳＷ４及びスイッチＳＷ７と、抵抗器Ｒ３及び抵抗器Ｒ４とで構成されている。そして、スイッチＳＷ３〜スイッチＳＷ４及びスイッチＳＷ７の各々における一方の端子は相互に接続されており、更に、圧力検知器Ｐの特に図示しないセンシング端子から延び出ている配線ｄに電気的に接続されている。又、図４に示すように、スイッチＳＷ３の他方の端子は、圧力検知器Ｐから延び出る電位が０Ｖに保持された配線ｃに電気的に接続されている。又、スイッチＳＷ４の他方の端子は、圧力検知器Ｐから延び出る電位が５Ｖに保持された配線ｅに電気的に接続されている。更に、図４に示すように、スイッチＳＷ７の他方の端子は、抵抗器Ｒ３を介して、圧力検知器Ｐから延び出る電位が５Ｖに保持された配線ｅに電気的に接続されている。又、スイッチＳＷ７の他方の端子は、抵抗器Ｒ４を介して接地されている。尚、配線ｃ、配線ｄ、及び配線ｅは、図１に示す保護制御装置２の特に図示しない接続端子に各々接続されている。
【００５３】
図４に示す圧力検知器Ｐに関する他の模擬信号発生器５ｂでは、スイッチＳＷ４及びスイッチＳＷ７がＯＦＦ状態においてスイッチＳＷ３がＯＮ状態とされると、配線ｃと配線ｄとが短絡状態（ショート状態）となる。ここで、圧力検知器Ｐのセンシング端子から出力され得る正常範囲の電圧が１〜２Ｖであると仮定すると、配線ｃと配線ｄとがショート状態とされることによって配線ｄの電位が０Ｖとなるので、圧力検知器Ｐの故障状態を模擬することが可能になる。尚、スイッチＳＷ４及びスイッチＳＷ７がＯＦＦ状態でスイッチＳＷ３がＯＦＦ状態とされた場合、圧力検知器Ｐの模擬された故障状態は解除される。
【００５４】
又、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ７がＯＦＦ状態においてスイッチＳＷ４がＯＮ状態とされると、配線ｄと配線ｅとが短絡状態（ショート状態）となる。ここで、上記仮定を適用すると、配線ｄと配線ｅとがショート状態とされることによって配線ｄの電位が５Ｖとなるので、圧力検知器Ｐの故障状態を模擬することが可能になる。尚、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ７がＯＦＦ状態でスイッチＳＷ４がＯＦＦ状態とされた場合、圧力検知器Ｐの模擬された故障状態は解除される。
【００５５】
又、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４がＯＦＦ状態においてスイッチＳＷ７がＯＮ状態とされると、配線ｄが抵抗器Ｒ３と抵抗器Ｒ４との接続部に接続される状態となる。ここで、配線ｄが抵抗器Ｒ３と抵抗器Ｒ４との接続部に接続される場合、抵抗器Ｒ３及び抵抗器Ｒ４の各々の抵抗値として適切な抵抗値を各々選択することにより、配線ｄの電位が抵抗器Ｒ３及び抵抗器Ｒ４によって分圧された例えば３Ｖとなる。つまり、上記仮定を適用すると、圧力検知器Ｐの異常状態を模擬することが可能になる。尚、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４がＯＦＦ状態でスイッチＳＷ７がＯＦＦ状態とされた場合、圧力検知器Ｐの模擬された異常状態は解除される。
【００５６】
このように、模擬信号発生器５ｂにおいてスイッチＳＷ３〜スイッチＳＷ４及びスイッチＳＷ７が適宜制御されることにより、圧力検知器Ｐの異常状態を模擬することが可能になる。
【００５７】
このように、本実施の形態では、模擬信号発生器５（又は、模擬信号発生器５ａ及び模擬信号発生器５ｂ）が動作することによって、検知部１の異常（故障）を模擬する模擬信号が出力される。そして、模擬信号発生器５により出力される模擬信号が保護制御装置２に入力されると、保護制御装置２からは所定の保護動作指令信号が出力される。すると、保護動作器４は、この保護制御装置２から出力される所定の保護動作指令信号に基づき、所定の保護動作を行う。尚、模擬信号発生器５及び模擬信号発生器５ａ及び模擬信号発生器５ｂのスイッチＳＷ１〜ＳＷ７のＯＮ／ＯＦＦを含む動作は、保護制御装置２によって適宜制御される。
【００５８】
又、図１に示すように、本実施の形態に係る制御システム１０２は、燃料電池発電システムの発電運転の起動又は停止を制御する発停指令装置６を有している。この発停指令装置６は、保護制御装置２等を介して燃料電池発電システムの発電運転の起動又は停止を制御する。ここで、図１に示すように、発停指令装置６と保護制御装置２とは、所定の配線によって相互に電気的に接続されている。
【００５９】
更に、この制御システム１０２は、保護動作器４による保護動作時に燃料電池発電システムにおいて異常状態が発生した旨を表示することが可能な表示部７を有している。この表示部７と保護制御装置２とは、所定の配線によって相互に電気的に接続されている。この表示部７は、燃料電池発電システムの本体、若しくは、燃料電池発電システム用のリモコン内に配設される。
【００６０】
次に、上述した検知部１、保護制御装置２、及び保護動作器４等を組み込んだ燃料電池発電システムの構成について、図面を参照しながら説明する。尚、図１で示した構成要素と同一の構成要素については同様の符号を付し、その重複する説明は省略する。又、図１で示した構成要素の内、模擬信号発生器５、発停指令装置６、及び表示部７については、図５ではその表記を省略する。
【００６１】
図５は、本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システムのシステム構成を模式的に示す構成図である。
【００６２】
図５に示すように、本実施の形態に係る燃料電池発電システム１００は、メタン等の炭化水素系の原燃料を後述する改質装置１１に供給する原燃料制御手段１４を有している。この原燃料制御手段１４は、原燃料供給経路１５によって、原燃料を常時供給可能なインフラストラクチャーと改質装置１１とに接続されている。
【００６３】
又、この燃料電池発電システム１００は、原燃料制御手段１４から原燃料供給経路１５を介して供給される原燃料を用いて改質ガスを生成する改質装置１１を有している。この改質装置１１は、改質装置１１の所定の箇所を改質ガスの生成に必要な温度に加熱する燃焼装置１２と、この燃焼装置１２から排出される燃焼排ガスを排出するための燃焼排ガス経路１３とを備えている。ここで、燃焼装置１２には、燃焼に必要な空気を供給する燃焼空気制御手段２２と、後述する燃料電池スタック１８から排出される排改質ガス（オフガス）を供給するオフガス供給経路２３とが接続されている。オフガス供給経路２３の他方の端部は、燃料電池スタック１８に接続されている。又、改質装置１１の上流側には原燃料制御手段１４及び原燃料供給経路１５が接続され、その下流側には所定の配管を介してＣＯ変成器１６及びＣＯ除去器１７が接続されている。これらのＣＯ変成器１６及びＣＯ除去器１７では、改質装置１１から排出される改質ガス中の一酸化炭素が除去される。この一酸化炭素が除去された改質ガスは、水素供給経路１９を介して燃料電池スタック１８に供給される。
【００６４】
又、この燃料電池発電システム１００は、発電に必要な空気を供給する反応空気供給手段２１を有している。発電に必要な空気は、この反応空気供給手段２１によって空気供給経路２０を介して、燃料電池スタック１８に供給される。
【００６５】
そして、この燃料電池発電システム１００は、その発電部の本体として、燃料電池スタック１８を有している。この燃料電池スタック１８は、水素供給経路１９を介してＣＯ除去器１７及びＣＯ変成器１６に、空気供給経路２０を介して反応空気供給手段２１に、各々接続されている。つまり、この燃料電池スタック１８では、水素供給経路１９を介して供給される改質ガスと、空気供給経路２０を介して供給される空気とが用いられて、電力を出力するべく発電が行われる。
【００６６】
又、この燃料電池発電システム１００は、燃料電池スタック１８の発電によって生成された電力を制御する電気出力制御手段２４を有している。この電気出力制御手段２４は、所定の配線を介して燃料電池スタック１８の出力端子に電気的に接続されている。この電気出力制御手段２４により、燃料電池発電システム１００からは、例えば家庭用電気機器に適した電力が出力される。
【００６７】
又、この燃料電池発電システム１００は、燃料電池発電システム１００の発電運転に係る全ての動作を制御及び監視する主制御装置１０３を備えている。この主制御装置１０３としては、ＭＰＵ等が好適に用いられる。
【００６８】
更に、この燃料電池発電システム１００は、燃料電池発電システム１００を構成する改質装置１１及び燃料電池スタック１８及び主制御装置１０３等の構成要素の各々をその内部に収納する筐体１０４を備えている。
【００６９】
ここで、本発明の実施の形態では、図５に示すように、図１で示した検知部１の内、温度検知器Ｔが改質装置１１と燃料電池スタック１８とに、又、圧力検知器Ｐが改質装置１１に、又、電圧検知器Ｖと電流検知器Ｉとが電気出力制御手段２４に、又、回転数検知器Ｒが反応空気供給手段２１と燃焼空気制御手段２２とに、更に、可燃性ガス検知器Ｇが筐体１０４の例えば内壁面に、各々設けられている。又、図５に示すように、図１で示した保護動作器４の内、原燃料遮断器Ｆが原燃料供給経路１５の原燃料制御手段１４の上流側に設けられている。又、電気出力遮断器Ｅが、電気出力制御手段２４の出力側に設けられている。又、図５に示すように、少なくとも検知部１の出力信号に基づいて保護動作器４の動作を制御する保護制御装置２が設けられている。これらの検知部１及び保護動作器４と保護制御装置２とは、図５では破線で示す所定の配線によって相互に電気的に接続されている。
【００７０】
次に、図５に示した燃料電池発電システム１００の基本的な運転動作について、図面を参照しながら説明する。
【００７１】
原燃料制御手段１４から供給されるメタン等の炭化水素系の原燃料は、原燃料供給経路１５を通って改質装置１１に供給される。そして、改質装置１１の内部で燃焼装置１２によって加熱され、改質反応によって改質ガスに変換される。この時、燃焼装置１２は、燃焼空気制御手段２２によって供給される空気と燃料電池スタック１８から排出されるオフガスとを用いて原燃料を加熱する。
【００７２】
改質装置１１で生成された改質ガスは、ＣＯ変成器１６及びＣＯ除去器１７において一酸化炭素が十分に除去された後、水素供給経路１９を通って燃料電池スタック１８に供給される。一方、反応空気供給手段２１から供給される空気は、空気供給経路２０を通って燃料電池スタック１８に供給される。このようにして供給された改質ガス中の水素と空気中の酸素とが、燃料電池スタック１８の内部における電気化学反応に用いられる。これにより、燃料電池スタック１８では発電が行われる。
【００７３】
そして、燃料電池スタック１８で発生した電力は、電気出力制御手段２４を介して出力されて、家庭等の供給電力として使用される。尚、上述したように、燃料電池スタック１８で電気化学反応に使われなかった残りの改質ガスはオフガス供給経路２３を通って燃焼装置１２に供給され、この燃焼装置１２において改質反応のための加熱燃料として用いられる。
【００７４】
ところで、図１〜図５で示した構成を有する燃料電池発電システム１００の運転動作中において、温度検知器Ｔが改質装置１１又は燃料電池スタック１８の異常温度上昇を検知した場合、圧力検知器Ｐが改質装置１１の異常圧力上昇を検知した場合、電圧検知器Ｖが燃料電池スタック１８の異常電圧上昇又は低下を検知した場合、電流検知器Ｉが燃料電池スタック１８の異常電流上昇を検知した場合、回転数検知器Ｒが反応空気供給手段２１又は燃焼空気制御手段２２のモータの異常回転数（上昇又は低下）を検知した場合、可燃性ガス検知器Ｇが筐体１０４の内部における改質ガス等の可燃性ガスの漏洩を検知した場合、それぞれ保護制御装置２が保護動作指令信号を保護動作器４である原燃料遮断器Ｆ及び電気出力遮断器Ｅに出力する。これにより、原燃料遮断器Ｆが原燃料制御手段１４への原燃料の供給を停止すると共に、電気出力遮断器Ｅが燃料電池スタック１８（電気出力制御手段２４）からの電力の出力を停止し、安全に保護動作としての燃料電池発電システム１００の発電運転の停止が行われる。この時、必要に応じてリモコン等に設けられた表示部７に異常状態が発生した旨が表示される。
【００７５】
又、図１〜図５で示した構成を有する燃料電池発電システム１００の運転動作中において、検知部１を構成する各種検知器の何れかが故障した場合は、保護制御装置２の故障判断部３がその検知器の故障を判断し、上述した異常検知の場合と同様にして保護制御装置２が保護動作指令信号を保護動作器４に出力する。これにより、安全に保護動作としての燃料電池発電システム１００の発電運転の停止が行われる。この時も、必要に応じてリモコン等に設けられた表示部７に異常状態が発生した旨が表示される。ここで、具体的な例として、温度検知器Ｔが故障した場合について説明する。温度検知器Ｔの一例としてのサーミスタが故障した場合は、その故障の原因としては断線又は短絡が考えられる。この場合、サーミスタの電気抵抗値は無限大かゼロかの何れかであるため、サーミスタの電気抵抗値が例えば燃料電池スタック１８の考えられる温度に相当する電気抵抗値の範囲を逸脱した（即ち、上限を上回る、若しくは、下限を下回る）場合、故障判断部３が温度検知器Ｔの故障を判断し、この判断に基づいて安全のために保護動作としての発電運転の停止を行う。
【００７６】
次に、燃料電池発電システム１００が有する、本発明を特徴付ける異常自己診断機能について説明する。
【００７７】
本実施の形態に係る燃料電池発電システム１００では、発電運転が正常に行われており、検知部１が異常状態を検知しない場合でも、定期的に（例えば、定期点検を行うような１年周期で）模擬信号発生器５によって検知部１が異常を検知した場合と同様の模擬信号が保護制御装置２に入力され、これにより燃料電池発電システム１００における保護動作が正常に行われるか否かが確認される。具体的には、温度検知器Ｔの一例としてのサーミスタが異常温度上昇を検知した場合は、サーミスタの電気抵抗値が異常温度の閾値に相当する電気抵抗値以下（負特性素子の場合）になるため、サーミスタがその異常を検知した場合と同様の低い電気抵抗値に相当する模擬信号（若しくは、短絡信号）を模擬信号発生器５が出力すれば、異常自己診断機能による保護動作の確認を行うことができる。この模擬信号発生器５による模擬信号の出力は、図２で示した構成によって実行される。
【００７８】
ここで、模擬信号発生器５により模擬信号が保護制御装置２に定期的に入力されることは、図５では特に図示しないタイマーや、主制御装置１０３が通常備える時計機能によって実行される。例えば、時計機能が利用される場合、保護動作が正常に行われるか否かを確認した時期を主制御装置１０３の記憶部が記憶する。又、主制御装置１０３は、次回の保護動作の確認時期（例えば、１年後の日時）を演算して記憶部に記憶する。そして、時計機能により上記次回の保護動作の確認時期が到来したことが確認されると、主制御装置１０３は、模擬信号を保護制御装置２に入力するよう模擬信号発生器５を制御する。尚、これらの主制御装置１０３による一連の制御動作は、主制御装置１０３の記憶部に予め設定されるソフトウェアによって実行される。
【００７９】
次に、燃料電池発電システム１００が有する、本発明を特徴付ける故障自己診断機能について説明する。
【００８０】
本実施の形態に係る燃料電池発電システム１００では、発電運転が正常に行われており故障判断部３が検知部１の故障を判断しない場合でも、定期的に（例えば、定期点検を行うような１年周期で）模擬信号発生器５によって検知部１が故障した場合と同様の模擬信号が保護制御装置２に入力され、これにより燃料電池発電システム１００における保護動作が正常に行われるか否かが確認される。具体的には、温度検知器Ｔの一例としてのサーミスタの故障を想定した場合、上述した異常自己診断機能の場合と同様にサーミスタの電気抵抗値が上限を上回る（若しくは、下限を下回る）ような模擬信号を模擬信号発生器５が出力すれば、故障自己診断機能による保護動作の確認を行うことができる。この模擬信号発生器５による模擬信号の出力も、図２で示した構成によって実行される。
【００８１】
図６は、燃料電池発電システムにおける制御動作を示すフローチャートである。
【００８２】
図１〜図６において、燃料電池発電システム１００の発電運転を開始する場合は、図１に示す発停指令装置６から所定の起動指令（運転スイッチによる手動起動、又は、電力負荷上昇検知による自動起動等）を受けて（ステップＳ１）、これにより起動運転を開始し（ステップＳ２）、やがて発電運転に移行する（ステップＳ３）。この時、図１及び図５で示した検知部１は、発電運転の状態が正常か否かを常に監視している。そして、検知部１が発電運転の異常、若しくは検知部１の故障を検知した場合は（ステップＳ４でＮｏ）、前述したように異常・故障検知を行い（ステップＳ２１）、保護動作器４の保護動作によって発電運転の停止が行われる（ステップＳ９）。この時、その保護動作による発電運転の停止が発電運転の異常、若しくは検知部１の故障に起因することが判断されると（ステップＳ１０でＮｏ）、リモコン等に配設された表示部７に異常表示が行われた上で（ステップＳ２２）、燃料電池発電システム１００の発電運転の停止状態保持が行われる（ステップＳ２３）。
【００８３】
一方、燃料電池発電システム１００の発電運転が正常に行われている際（ステップＳ４でＹｅｓ）、発停指令装置６から正常停止指令（運転スイッチによる手動停止、又は、電力負荷低下検知による自動停止等）が出力されて発電運転が停止される場合（ステップＳ５）、通常時は正常停止を行うが（ステップＳ６でＮｏ、及びステップＳ３１）、定期的な自己診断時期（例えば、定期点検を行うような１年周期で）と判断された場合は（ステップＳ６でＹｅｓ）、先ず検知部１における複数の検知器の内から対象となる検知器Ｎ番が選定され（ステップＳ７）、この選定されたＮ番の検知器に係る異常自己診断又は故障自己診断が実施される（ステップＳ８）。そして、ステップＳ８で自己診断が実施されることにより、燃料電池発電システム１００の発電運転が保護動作器４の保護動作によって停止される（ステップＳ９）。この時、その保護動作による発電運転の停止が自己診断に起因することが判断されると（ステップＳ１０でＹｅｓ）、正常停止時における自己診断による保護動作のため異常表示は行われず、検知部１における検知器の順番を１つ進めて、次の自己診断に備える。以降、検知部１における複数の検知器に係る自己診断を順番に実行することになる。尚、複数の検知器に係る自己診断を上述したように一定順序で行っても良いが、各々の検知器の経年劣化の程度や安全上の重要性を勘案して、特定の検知器に係る自己診断を頻繁に実行しても良い。
【００８４】
又、図５に示すように、本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システム１００は、発電運転に係る全ての動作を制御及び監視する主制御装置１０３を備えている。そして、故障判断部３又は保護制御装置２又は保護動作器４の少なくとも何れかに異常若しくは故障が発生した場合には、主制御装置１０３が燃料電池発電システム１００の全ての動作を強制的に停止させる。これにより、燃料電池発電システム１００の発電運転の安全性が更に確保されることになる。
【００８５】
このように、異常自己診断機能又は故障自己診断機能による保護動作の確認を、発停指令装置６からの正常停止指令を保護制御装置２が受けた場合に実施することにより、自己診断のための不要なシステム停止を必要とせず、又、保護動作による異常状態を表示部に表示しないため、ユーザーが気付かないうちに自動的に自己診断が行われる。
【００８６】
又、本発明によれば、模擬信号発生器５（又は、模擬信号発生器５ａ及び模擬信号発生器５ｂ）を図２（又は、図３及び図４）の如く構成するので、温度検知器Ｔ、圧力検知器Ｐ、電圧検知器Ｖ、電流検知器Ｉ、回転数検知器Ｒ、及び可燃性ガス検知器Ｇの故障状態及び異常状態の両方を必要に応じて容易にかつ簡便に模擬することが可能になる。
【００８７】
以上、本発明によれば、圧力センサ等の検知部品の経年劣化に対しても異常検知や故障検知による保護動作の確認を定期的に行い、自己診断を行うことによって定期点検を不要とし、燃料電池発電システムの維持費を安価にすることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明に係る燃料電池発電システムは、検知部品の経年劣化に対しても異常検知や故障検知による保護動作の確認を定期的に行うと共に、自己診断を行うことによって定期点検を不要とすることにより、維持費が安価な燃料電池発電システムとして有用である。
【００８９】
又、電気自動車等の自動車用電源等の用途に対しても、本発明に係る燃料電池発電システムを応用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】図１は、燃料電池発電システムにおける制御システムの構成を模式的に示す構成図である。
【図２】図２は、模擬信号発生器の構成を模式的に例示する構成図である。
【図３】図３は、他の模擬信号発生器の構成を模式的に例示する構成図である。
【図４】図４は、他の模擬信号発生器の構成を模式的に例示する構成図である。
【図５】図５は、燃料電池発電システムのシステム構成を模式的に示す構成図である。
【図６】図６は、燃料電池発電システムの制御動作を示すフローチャートである。
【図７】図７は、従来の燃料電池発電システムにおける改質ガス供給機構に係る故障診断機構の構成を模式的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９１】
１  検知部
２  保護制御装置
３  故障判断部
４  保護動作器
５  模擬信号発生器
５ａ，５ｂ  模擬信号発生器
６  発停指令装置
７  表示部
１１  改質装置
１２  燃焼装置
１３  燃焼排ガス経路
１４  原燃料制御手段
１５  原燃料供給経路
１６  ＣＯ変成器
１７  ＣＯ除去器
１８  燃料電池スタック
１９  水素供給経路
２０  空気供給経路
２１  反応空気供給手段
２２  燃焼空気制御手段
２３  オフガス供給経路
２４  電力出力制御装置
５１  燃料電池
５２  第１の開閉弁
５２ａ  アクチュエータ
５３  第２の開閉弁
５３ａ  アクチュエータ
５４  改質ガス供給用配管
５５  圧力センサ
５６  故障診断部
１００  燃料電池発電システム
１０１  故障診断機構
１０２  制御システム
１０３  主制御装置
１０４  筐体
ＳＷ１〜７  スイッチ
ａ〜ｅ  配線
ｂ’配線
Ｔ  温度検知器
Ｐ  圧力検知器
Ｖ  電圧検知器
Ｉ  電流検知器
Ｒ  回転数検知器
Ｇ  可燃性ガス検知器
Ｆ  原燃料遮断器
Ｅ  電気出力遮断器
Ｒ１〜Ｒ４  抵抗器
【図１】
0005063110.tif 000002
【図２】
0005063110.tif 000003
【図３】
0005063110.tif 000004
【図４】
0005063110.tif 000005
【図５】
0005063110.tif 000006
【図６】
0005063110.tif 000007
【図７】
0005063110.tif 000008