燃料電池システム
【課題】燃料電池システムにおいて、排熱回収系が異常となったときに燃料電池システムを停止運転する安全装置を備えた場合に、異常発生箇所を的確に判定する。
【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池２４の排熱と貯湯水との間で熱交換することで排熱を貯湯水に回収して蓄える排熱回収系３０と、補機用電源５５からの駆動電圧を補機に供給している電源回路５７に設けられ該電源回路５７を貯湯水の温度に応じて連通・遮断する電源遮断装置５６と、補機用電源５５の出力電圧を検出する電圧検出装置５５ａと、貯湯水の温度を検出する温度センサ３２ｃと、制御装置６０と、を備えている。制御装置６０は、電圧検出装置５５ａにより検出された補機用電源の出力電圧および温度センサ３２ｃにより検出された貯湯水の温度から、補機用電源５５および排熱回収系３０のいずれが異常であるかを判定する判定手段を備えている。
【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池２４の排熱と貯湯水との間で熱交換することで排熱を貯湯水に回収して蓄える排熱回収系３０と、補機用電源５５からの駆動電圧を補機に供給している電源回路５７に設けられ該電源回路５７を貯湯水の温度に応じて連通・遮断する電源遮断装置５６と、補機用電源５５の出力電圧を検出する電圧検出装置５５ａと、貯湯水の温度を検出する温度センサ３２ｃと、制御装置６０と、を備えている。制御装置６０は、電圧検出装置５５ａにより検出された補機用電源の出力電圧および温度センサ３２ｃにより検出された貯湯水の温度から、補機用電源５５および排熱回収系３０のいずれが異常であるかを判定する判定手段を備えている。
【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】
燃料電池システムの一形式として、特許文献１に示されているものが知られている。特許文献１の図１に示されているように、燃料電池システムは、第１の流体（８）を熱源（駆動源２）側に循環させる第１の流路（循環路６）、第１の流体を圧送する第１のポンプ（１０、循環ポンプ１０Ａ）、第２の流体（１４、温水１４Ａ）を流す第２の流路（循環路１２）、第２の流体を圧送する第２のポンプ（２０、循環ポンプ２０Ａ）、第１及び第２の流体間で熱交換を行う熱交換手段（熱交換器１６、１６Ａ）、第１のポンプ又は第２のポンプの一方又は双方の制御により、第１の流体の熱源前後の温度差の調節、第２の流体の流量調整を行う制御手段（制御部１８）を備えた熱交換装置及び熱交換処理を実現する処理方法であって、熱源側の耐久性能を低下させることなく、また、熱源側の熱量に依存することなく、熱交換の最適化を実現するようになっている。
【０００３】
また、燃料電池システムの他の一形式として、特許文献２に示されているものが知られている。特許文献２の図１に示されているように、燃料電池システムは、燃料を改質して水素を得る燃料改質装置１１と、燃料改質装置から水素を供給され発電する燃料電池本体１２と、燃料電池本体及び燃料改質装置から発生する排熱を回収する排熱回収装置１４と、燃料改質装置、燃料電池本体及び排熱回収装置を制御する制御装置１５とを備え、さらに温度センサ２０を備え、制御装置１５は、温度センサの出力で連続運転方式と、１日の中で１回以上の起動と停止を行う間歇運転方式とを切り替えるようになっている。制御装置は、月日に基づいて運転を切り替えたり、市水の温度に基づき運転を切り替えたり、気温や貯湯槽の状況により運転を切り替えるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１３９３９６号公報
【特許文献２】特開２００４−００６２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１および特許文献２に記載されている燃料電池システムにおいては、排熱を回収する排熱回収系を有しているが、排熱回収系が異常となったとき（例えば排熱回収水が高温となったとき）に燃料電池システムを停止運転するようになっていない。これに対し、排熱回収系が異常となったときに燃料電池システムを停止運転する安全装置を備えることが要請されている。この場合、燃料電池システムを構成する補機への電源電圧の供給を停止するように構成することで燃料電池システムを停止運転することが考えられる。しかし、補機用電源の異常により電源電圧の供給が停止されたのか、排熱回収系の異常により電源電圧の供給が停止されたのかが判定できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、燃料電池システムにおいて、排熱回収系が異常となったときに燃料電池システムを停止運転する安全装置を備えた場合に、異常発生箇所を的確に判定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、燃料電池の排熱と貯湯水との間で熱交換することで排熱を貯湯水に回収して蓄える排熱回収系と、燃料、酸化剤ガスおよび貯湯水を供給する補機に駆動電圧を供給する補機用電源と、補機用電源からの駆動電圧を補機に供給している電源回路に設けられ該電源回路を貯湯水の温度に応じて連通・遮断する電源遮断装置と、補機用電源の出力電圧を検出する電圧検出装置と、貯湯水の温度を検出する温度センサと、燃料、酸化剤ガスおよび貯湯水の供給を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、電圧検出装置により検出された補機用電源の出力電圧および温度センサにより検出された貯湯水の温度から、補機用電源および排熱回収系のいずれが異常であるかを判定する判定手段を備えている。
【０００８】
また請求項２に係る発明は、請求項１において、電源遮断装置は、貯湯水の温度を感知しその温度変化に応じて変形する感熱部と、感熱部の変形に応じて電源回路を連通・遮断するスイッチ部と、を備えており、温度センサは、電源遮断装置の感熱部により感知される貯湯水の温度を検出する。
【０００９】
また請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２において、判定手段は、電圧検出装置により検出された補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、温度センサにより検出された貯湯水の温度が所定温度未満である場合に、補機用電源が異常であると判定する。
【００１０】
また請求項４に係る発明は、請求項１または請求項２において、判定手段は、電圧検出装置により検出された補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、温度センサにより検出された貯湯水の温度が所定温度以上である場合に、排熱回収系が異常であると判定する。
【００１１】
また請求項５に係る発明は、請求項１または請求項２において、判定手段は、電圧検出装置により検出された補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、温度センサにより検出された貯湯水の温度が所定温度以上である状態が第１の所定時間継続した場合に、排熱回収系が異常であると判定する。
【００１２】
また請求項６に係る発明は、請求項１または請求項２において、判定手段は、電圧検出装置により検出された補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、温度センサにより検出された貯湯水の温度が所定温度未満である状態が第１の所定時間より長い第２の所定時間継続した場合に、補機用電源が異常であると判定する。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、燃料電池システムにおいては、貯湯水の温度が所定の動作温度以上となった場合、電源遮断装置が補機用電源からの駆動電圧を補機に供給している電源回路を遮断することができる。よって、排熱回収系が異常となったとき（例えば貯湯水が高温となったとき）に燃料電池システムを停止運転する安全装置として電源遮断装置を備えることができる。また、判定手段は、電圧検出装置により検出された補機用電源の出力電圧および温度センサにより検出された貯湯水の温度から、補機用電源および排熱回収系のいずれが異常であるかを判定する。これにより、補機への電源電圧の供給を停止するように構成することで燃料電池システムを停止運転するようにした場合、補機用電源の異常により電源電圧の供給が停止されたのか、排熱回収系の異常により電源電圧の供給が停止されたのか、すなわち異常発生箇所を的確に判定することができる。
【００１４】
また請求項２に係る発明は、請求項１において、請求項１において、電源遮断装置は、貯湯水の温度を感知しその温度変化に応じて変形する感熱部と、感熱部の変形に応じて電源回路を連通・遮断するスイッチ部と、を備えており、温度センサは電源遮断装置の付近に設置され、電源遮断装置の感熱部により感知される貯湯水の温度を検出するため、電源遮断装置の実際の遮断動作温度を検出することで、異常発生箇所をより正確に判定することができる。
【００１５】
上記のように構成した請求項３に係る発明においては、請求項１または請求項２において、判定手段は、電圧検出装置により検出された補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、温度センサにより検出された貯湯水の温度が所定温度未満である場合に、補機用電源が異常であると判定する。これにより、補機用電源が異常であることを的確に判定することができる。
【００１６】
上記のように構成した請求項４に係る発明においては、請求項１または請求項２において、判定手段は、電圧検出装置により検出された補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、温度センサにより検出された貯湯水の温度が所定温度以上である場合に、排熱回収系が異常であると判定する。これにより、排熱回収系が異常であることを的確に判定することができる。
【００１７】
上記のように構成した請求項５に係る発明においては、請求項１または請求項２において、判定手段は、電圧検出装置により検出された補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、温度センサにより検出された貯湯水の温度が所定温度以上である状態が第１の所定時間継続した場合に、排熱回収系が異常であると判定する。これにより、排熱回収系が異常であることを的確かつ正確に判定することができる。
【００１８】
上記のように構成した請求項６に係る発明においては、請求項１または請求項２において、判定手段は、電圧検出装置により検出された補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、温度センサにより検出された貯湯水の温度が所定温度未満である状態が第１の所定時間より長い第２の所定時間継続した場合に、補機用電源が異常であると判定する。これにより、補機用電源が異常であることを的確かつ正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による燃料電池システムの一実施形態の概要を示す概要図である。
【図２】図１に示す電源遮断装置の構造を示す断面図であり、（ａ）は電源回路を閉じている状態を示し、（ｂ）は電源回路を開いている状態を示している。
【図３】図１に示す燃料電池システムを示すブロック図である。
【図４】図３に示す制御装置で実行される制御プログラム（異常判定）のフローチャートである。
【図５】図４に示すフローチャートを実行したときの一実施例のタイムチャートである。
【図６】図３に示す制御装置で実行される制御プログラム（異常判定）のフローチャートである。
【図７】図６に示すフローチャートを実行したときの一実施例のタイムチャートである。
【図８】図３に示す制御装置で実行される制御プログラム（補機用電源故障判定後の処理）のフローチャートである。
【図９】図３に示す制御装置で実行される制御プログラム（排熱回収系異常判定後の処理）のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明による燃料電池システムの一実施の形態について説明する。図１はこの燃料電池システムの概要を示す概要図である。この燃料電池システムは、箱状の筐体１１、燃料電池モジュール２０、排熱回収システム３０、インバータ装置５０および制御装置６０を備えている。
【００２１】
筐体１１は、筐体１１内を区画して第１室Ｒ１および第２室Ｒ２を形成する仕切部材１２を備えている。第１室Ｒ１は第１空間を形成し、第２室Ｒ２は第２空間を形成する。仕切部材１２は、筐体１１を上下に区画する（仕切る）板状部材である。筐体１１内には、仕切部材１２より上方および下方に第１室Ｒ１および第２室Ｒ２が形成される。
【００２２】
燃料電池モジュール２０は、第１室Ｒ１内に該第１室Ｒ１の内壁面から空間をおいて収納されている。燃料電池モジュール２０は、ケーシング２１、燃料電池２４を少なくとも含んで構成されるものである。本実施の形態では、燃料電池モジュール２０は、ケーシング２１、蒸発部２２、改質部２３および燃料電池２４を備えている。
【００２３】
ケーシング２１は、断熱性材料で箱状に形成されている。ケーシング２１は、第１室Ｒ１内に該第１室Ｒ１の内壁面から空間をおいて図示しない支持構造により支持されている。ケーシング２１内には、蒸発部２２、改質部２３および燃料電池２４が配設されている。このとき、蒸発部２２、改質部２３が燃料電池２４の上方に位置するように配設されている。
【００２４】
蒸発部２２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２２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２３に供給するものである。改質用原料としては天然ガス、ＬＰＧ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り、本実施形態においては天然ガスにて説明する。
【００２５】
この蒸発部２２には、一端（下端）が水タンク１３内に配設された給水管４１の他端が接続されている。給水管４１には、改質水ポンプ４１ａが設けられている。改質水ポンプ４１ａは、蒸発部２２に改質水を供給するとともにその改質水供給量を調整するものである。
【００２６】
また、蒸発部２２には、燃料供給源（図示省略）からの改質用原料が改質用原料供給管４２を介して供給されている。改質用原料供給管４２には、上流から順番に一対の原料バルブ（図示省略）、脱硫器４２ａ、および原料ポンプ４２ｂが設けられている。原料バルブは改質用原料供給管４２を開閉する電磁開閉弁である。脱硫器４２ａは改質用原料中の硫黄分（例えば、硫黄化合物）を除去するものである。原料ポンプ４２ｂは、燃料供給源からの燃料供給量を調整するものである。
【００２７】
改質部２３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２２から供給された混合ガス（改質用原料、水蒸気）から改質ガスを生成して導出するものである。改質部２３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、混合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ガスが生成されている（いわゆる水蒸気改質反応）。これと同時に、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気が反応して水素ガスと二酸化炭素とに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これら生成されたガス（いわゆる改質ガス）は燃料電池２４の燃料極に導出されるようになっている。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）を含んでいる。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応であり、一酸化炭素シフト反応は発熱反応である。
【００２８】
燃料電池２４は、燃料極、空気極（酸化剤極）、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２４ａが積層されて構成されている。本実施の形態の燃料電池は、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２４の燃料極には、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。水素だけではなく天然ガスや石炭ガスなども直接燃料として用いることが可能である。この場合、改質部２３は省略することができる。
【００２９】
セル２４ａの燃料極側には、燃料である改質ガスが流通する燃料流路２４ｂが形成されている。セル２４ａの空気極側には、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２４ｃが形成されている。
【００３０】
燃料電池２４は、マニホールド２５上に設けられている。マニホールド２５には、改質部２３からの改質ガスが改質ガス供給管４３を介して供給される。燃料流路２４ｂは、その下端（一端）がマニホールド２５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４４ａ（カソードエア送出（送風）手段）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４４を介して供給され、空気流路２４ｃ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。
【００３１】
カソードエアブロワ４４ａは、第２室Ｒ２内に配設されている。カソードエアブロワ４４ａは、第２室Ｒ２内の空気を吸入し燃料電池２４の空気極に吐出するものであり、その吐出量は調整制御（例えば燃料電池２４の負荷電力量（消費電力量）に応じて制御）されるものである。
【００３２】
燃料電池２４においては、燃料極に供給された燃料と空気極に供給された酸化剤ガスによって発電が行われる。すなわち、燃料極では、下記化１および化２に示す反応が生じ、空気極では、下記化３に示す反応が生じている。すなわち、空気極で生成した酸化物イオン（Ｏ２−）が電解質を透過し、燃料極で水素と反応することにより電気エネルギーを発生させている。したがって、燃料流路２４ｂおよび空気流路２４ｃからは、発電に使用されなかった改質ガスおよび酸化剤ガス（空気）が導出する。
【００３３】
（化１）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
【００３４】
（化２）
ＣＯ＋Ｏ２−→ＣＯ２＋２ｅ−
【００３５】
（化３）
１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−
【００３６】
そして、燃料流路２４ｂおよび空気流路２４ｃから導出した、発電に使用されなかった改質ガスは、燃料電池２４と蒸発部２２（改質部２３）の間の燃焼空間Ｒ３にて、発電に使用されなかった酸化剤ガス（空気）によって燃焼され、その燃焼ガスによって蒸発部２２および改質部２３が加熱される。さらには、燃料電池モジュール２０内を動作温度に加熱している。その後、燃焼ガスは排気口２１ａから燃料電池モジュール２０の外に排気される。
【００３７】
排熱回収システム３０は、燃料電池２４の排熱と貯湯水との間で熱交換することで排熱を貯湯水に回収して蓄える排熱回収系である。排熱回収システム３０は、貯湯水を貯湯する貯湯槽３１と、貯湯水が循環する貯湯水循環ライン３２と、燃料電池モジュール２０からの燃焼排ガスと貯湯水との間で熱交換が行われる熱交換器３３と、が備えられている。
【００３８】
貯湯槽３１は、１つの柱状容器を備えており、その内部に温水が層状に、すなわち上部の温度が最も高温であり下部にいくにしたがって低温となり下部の温度が最も低温であるように貯留されるようになっている。貯湯槽３１の柱状容器の下部には水道水などの水（低温の水）が補給され、貯湯槽３１に貯留された高温の温水が貯湯槽３１の柱状容器の上部から導出されるようになっている。
【００３９】
貯湯水循環ライン３２の一端は貯湯槽３１の下部に、他端は貯湯槽３１の上部に接続されている。貯湯水循環ライン３２上には、一端から他端に向かって順番に貯湯水循環手段である貯湯水循環ポンプ３２ａ、第１温度センサ３２ｂ、熱交換器３３、第２温度センサ３２ｃおよび第３温度センサ３２ｄが配設されている。貯湯水循環ポンプ３２ａは、貯湯槽３１の下部の貯湯水を吸い込んで貯湯水循環ライン３２を図示矢印方向へ通水させて貯湯槽３１の上部に吐出するものであり、その流量（送出量）が制御されるようになっている。貯湯水循環ポンプ３２ａは、第３温度センサ３２ｄの検出温度（貯湯水の貯湯槽３１の入口温度）が所定の温度または温度範囲となるように、送出量が制御されるようになっている。
【００４０】
第１温度センサ３２ｂは、熱交換器３３の貯湯水導入側の貯湯水循環ライン３２であって熱交換器３３と貯湯槽３１との間に配設されている。第１温度センサ３２ｂは、貯湯水の熱交換器３３の入口温度すなわち貯湯水の貯湯槽３１の出口温度を検出するものであり、その検出結果を制御装置６０に送信するようになっている。
【００４１】
第２温度センサ３２ｃは、熱交換器３３の貯湯水導出側の貯湯水循環ライン３２であって熱交換器３３と貯湯槽３１との間に配設されている。すなわち、第２温度センサ３２ｃは、電源遮断装置５６付近に配設されており、電源遮断装置５６により検出（感温）される貯湯水の温度を検出するものである。この第２温度センサ３２ｃは、貯湯水の熱交換器３３の出口温度すなわち貯湯水の電源遮断装置５６付近の温度を検出するものであり、その検出結果を制御装置６０に送信するようになっている。
【００４２】
第３温度センサ３２ｄは、熱交換器３３の貯湯水導出側の貯湯水循環ライン３２であって電源遮断装置５６貯湯槽３１との間に配設されている。第３温度センサ３２ｄは、貯湯水の熱交換器３３の出口温度すなわち貯湯水の貯湯槽３１の入口温度を検出するものであり、その検出結果を制御装置６０に送信するようになっている。尚、第２温度センサ３２ｃと第３温度センサ３２ｄは分けずに、1つに統合させても良い。
【００４３】
熱交換器３３は、燃料電池モジュール２０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３１からの貯湯水が供給され燃焼排ガスと貯湯水が熱交換する熱交換器である。この熱交換器３３は、筐体１１内に配設されている。本実施の形態では、熱交換器３３は、燃料電池モジュール２０の下部に設けられており、少なくとも熱交換器３３の下部は仕切部材１２を貫通して第２室Ｒ２に突出されて配設されている。
【００４４】
熱交換器３３は、ケーシング３３ａを備えている。ケーシング３３ａの上部には、燃料電池モジュール２０のケーシング２１の下部に設けられ燃焼排ガスが導出される排気口２１ａに連通する接続管４５が接続されている。ケーシング３３ａの下部には、第１排気口１１ａに接続されている排気管４６が接続されている。ケーシング３３ａの底部には、純水器１４に接続されている凝縮水供給管４７が接続されている。ケーシング３３ａ内には、貯湯水循環ライン３２に接続されている熱交換部（凝縮部）３３ｂが配設されている。
【００４５】
このように構成された熱交換器３３においては、燃料電池モジュール２０からの燃焼排ガスは、接続管４５を通ってケーシング３３ａ内に導入され、貯湯水が流通する熱交換部３３ｂを通る際に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４６を通って第１排気口１１ａから外部に排出される。また、凝縮された凝縮水は、凝縮水供給管４７を通って純水器１４に供給される（自重で落水する）。一方、熱交換部３３ｂに流入した貯湯水は、加熱されて流出される。
【００４６】
さらに、貯湯水循環ライン３２上には、熱交換器３３の貯湯水導出側の貯湯水循環ライン３２であって熱交換器３３と貯湯槽３１との間に、電源遮断装置５６が設けられている。電源遮断装置５６は、補機用電源５５（インバータ装置５０）からの駆動電圧を補機に供給している電源回路５７に設けられ該電源回路５７を貯湯水の温度に応じて連通・遮断するものである。本実施形態では、電源遮断装置５６は補機用電源５５と補機用駆動回路６０ａとの間に設けるようにしたが、補機用駆動回路６０ａと補機との間、インバータ装置５０と補機用電源５５との間に設けるようにしてもよい。
【００４７】
電源遮断装置５６は、図２に示すように、ハウジング５６ａ、感熱部５６ｂ、キャップ５６ｃ、スイッチ部５６ｄおよび駆動ピン５６ｅを備えている。ハウジング５６ａは、有底筒状の本体ケース５６ａ１と支持体５６ａ２とで構成されている。
【００４８】
感熱部５６ｂは、貯湯水の温度を感知しその温度変化に応じて変形するものである。感熱部５６ｂは、支持体５６ａ２の外側面に保持されており、例えばバイメタルや形状記憶合金で構成されている。貯湯水の昇温により感熱部５６ｂの温度が所定の動作温度（例えば９７℃）以上になると、感熱部５６ｂが、その感熱部５６ｂを構成する金属の熱膨張率差により変形し（下側に凸となるように変形し）、駆動ピン５６ｅが、可動ばね片５６ｄ２を変形させるように駆動される。なお、感熱部５６ｂは、動作温度以上となって一旦変形すると、もとの形状に復帰するには、その対象温度が動作温度より低い所定の復帰温度（例えば７０℃）とならなければならない。すなわち、感熱部５６ｂの温度が復帰温度未満となれば、図２（ａ）に示すように、感熱部５６ｂは、上側が凸となって復帰する。
【００４９】
キャップ５６ｃは、支持体５６ａ２の上から本体ケース５６ａ１の外側に嵌装され、感熱部５６ｂを支持体５６ａ２に固定している。このとき、感熱部５６ｂの周縁部がキャップ５６ｃと支持体５６ａ２とにより挟持されており、感熱部５６ｂの中央部は貯湯水の温度に応じて変形可能である。キャップ５６ｃの感熱部５６ｂに対向する部分には開口５６ｃ１が形成されている。それにより、感熱部５６ｂは、この電源遮断装置５６が設置される付近の熱を受けることができる。
【００５０】
スイッチ部５６ｄは、感熱部５６ｂの変形に応じて電源回路５７を連通・遮断するスイッチであり、ハウジング５６ａの内部に設けられている。スイッチ部５６ｄは、本体ケース５６ａ１の筒状部の略中央部に固定され端子５６ｆに接続されている固定接点５６ｄ１と、本体ケース５６ａ１の筒状部に基端が固定され端子５６ｇに接続されている可動ばね片５６ｄ２と、可動ばね片５６ｄ２の先端に設けられ固定接点５６ｄ１と対向する可動接点５６ｄ３と、を含んで構成されている。スイッチ部５６ｄは、端子５６ｆ，５６ｇを介して電源回路５７に接続されている。
【００５１】
可動バネ片５６ｄ２は、可動接点５６ｄ３が固定接点５６ｄ１に当接するように付勢されており、後述する駆動ピン５６ｅが下方に押圧されていないときには、可動接点５６ｄ３は固定接点５６ｄ１に当接しているので、スイッチ部５６ｄは閉状態にある（図２（ａ）参照）。このとき、電源回路５７は連通されている。一方、駆動ピン５６ｅが下方に押圧されているときには、可動バネ片５６ｄ２はその付勢力に抗して下方に押されるため、可動接点５６ｄ３は固定接点５６ｄ１から離れるので、スイッチ部５６ｄは開状態にある（図２（ｂ）参照）。このとき、電源回路５７は遮断されている。
【００５２】
駆動ピン５６ｅは、支持体５６ａ２の中央部において、本体ケース５６ａ１の中心軸方向に摺動可能に軸支されている。駆動ピン５６ｅは、感熱部５６ｂとスイッチ５６ｄの可動バネ片５６ｄ２との間に配設されており、感熱部５６ｂとスイッチ５６ｄの可動バネ片５６ｄ２とによって移動可能に保持されている。駆動ピン５６ｅは、感熱部５６ｂの変形によって駆動され、その変形をスイッチ部５６ｄに伝達するものである。
【００５３】
また、燃料電池システムは、図１に示すように、水タンク１３および純水器１４を備えている。水タンク１３および純水器１４は第２室Ｒ２内に配設されている。水タンク１３は、純水器１４から導出された純水を貯めておくものである。純水タンク１３には、純水タンク１３内の純水量を検出する図示しない水量センサ（水位センサ）が設けられている。水量センサは例えばフロート式、静電容量式などの水位計である。水量センサは制御装置に検出信号を送信するようになっている。
【００５４】
純水器１４は、活性炭とイオン交換樹脂を内蔵しており、例えばフレーク状の活性炭と粒状のイオン交換樹脂を充填している。また被処理水の状態によっては、中空糸フィルタを設置しても良い。純水器１４は、熱交換器３３からの凝縮水を活性炭とイオン交換樹脂によって純水化するものである。純水器１４は、配管４８を介して純水タンク１３に連通しており、純水器１４内の純水は配管４８を通って純水タンク１３に導出される。
【００５５】
また、燃料電池システムは、第２室Ｒ２を形成する筐体１１に形成された空気導入口１１ｃと、第１室Ｒ１を形成する筐体１１に形成された空気導出口１１ｂと、仕切部材１２に形成された空気導入口１２ａに設けられた換気用空気ブロワ１５と、を備えている。この換気用空気ブロワ１５が作動すると、外気が空気導入口１１ｃを介して第２室Ｒ２内に吸い込まれ、換気用空気ブロワ１５によって第１室Ｒ１内に送出され、第１室Ｒ１内の空気が空気導出口１１ｂを介して外部に排出される。
【００５６】
さらに、燃料電池システムは、インバータ装置５０を備えている。インバータ装置５０は、燃料電池２４から出力される直流電圧を入力し所定の交流電圧に変換して交流の系統電源５１および外部電力負荷５３に接続されている電源ライン５２に出力する第１機能と、系統電源５１からの交流電圧を電源ライン５２を介して入力し所定の直流電圧に変換して制御用電源５４や補機用電源５５に出力する第２機能と、を有している。
【００５７】
系統電源（または商用電源）５１は、該系統電源５１に接続された電源ライン５２を介して電力負荷５３に電力を供給するものである。燃料電池２４はインバータシステム１５を介して電源ライン５２に接続されている。電力負荷５３は、交流電源で駆動される負荷であり、例えばドライヤ、冷蔵庫、テレビなどの電化製品である。
【００５８】
制御用電源５４は、インバータ装置５０から出力された直流電圧を所定の直流電圧（例えば５Ｖ）に変換（例えば降圧）して制御装置６０に電源電圧として供給している。
【００５９】
補機用電源５５は、インバータ装置５０から出力された直流電圧を所定の直流電圧（例えば２４Ｖ）に変換（例えば降圧）して、電源遮断装置５６および制御装置６０に設けられている補機用駆動回路６０ａを介して補機に電源電圧として供給している。補機用電源５５は、制御装置６０からの指示によって制御されている。電圧検出装置である電圧センサ５５ａは補機用電源５５からの出力電圧を検出して制御装置６０に送信するものである。
【００６０】
補機は、燃料電池モジュール２０に改質用原料、水、空気を供給するためのモータ駆動のポンプ４１ａ，４２ｂ、換気用空気ブロワ１５およびカソードエアブロワ４４ａなどから構成されている。この補機は直流電圧にて駆動されるものである。
【００６１】
さらに、燃料電池システムは、制御装置６０を備えている。制御装置６０には、上述した温度センサ３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ、電圧センサ５５ａ、各ポンプ３２ａ，４１ａ，４２ｂ、各ブロワ１５，４４ａ、補機用電源５５が接続されている（図３参照）。制御装置６０はマイクロコンピュータ（図示省略）を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示省略）を備えている。ＣＰＵは、燃料電池システムの運転を実施している。ＲＡＭは同プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ＲＯＭは前記プログラムを記憶するものである。
【００６２】
次に、上述した燃料電池システムの作動について説明する。制御装置６０は、補機用電源５５の出力電圧Ｖを監視しており、補機用電源５５に故障が発生したなどの理由によりその出力電圧Ｖが出力されていない場合には、燃料電池システムの発電運転（または起動運転）を停止する停止運転を行う。停止運転は、燃料電池システムに供給されている改質用原料、改質水、カソードエアの供給を停止する運転である。具体的には、補機である原料ポンプ４２ｂ、改質水ポンプ４１ａ、カソードエアブロワ４４ａの駆動を停止することである。その他、燃料電池システムを封止するために、補機である電磁弁を閉状態にすることも含まれる。
【００６３】
なお、燃料電池システムにおいては、排熱回収系の温度異常に対処するために、制御による対処（ソフト的な対処）とメカ的な対処が行われている。ソフト的な対処は、貯湯水の温度（例えば熱交換器３３から貯湯槽３１に供給される貯湯水の温度）を監視し、その温度が所定温度（例えば９０℃）以上となった場合にシステムを停止運転するものである。メカ的な対処は、上述した電源遮断装置５６を設けることである。これらにより、排熱回収系の温度異常となっても、システムを停止運転させることができる。
【００６４】
上述した燃料電池システムの作動のうち異常判定の第１制御例について図４、図５を参照して説明する。制御装置６０は、図示しない起動スイッチがオンされると、図４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。制御装置６０は、補機用電源５５を作動させ（ステップ１０２）、補機用電源５５の出力電圧Ｖを電圧センサ５５ａから読み込む（ステップ１０４）。
【００６５】
制御装置６０は、ステップ１０６において、読み込んだ出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下である状態が所定時間ＴＭ０の間継続しているか否かを判定する。出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下である状態が所定時間ＴＭ０の間継続していない場合には、制御装置６０はステップ１０６にて「ＮＯ」と判定しステップ１０４，１０６の処理を繰り返す。一方、出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下である状態が所定時間ＴＭ０の間継続している場合には、制御装置６０はステップ１０６にて「ＹＥＳ」と判定しプログラムをステップ１０８に進める。なお、判定電圧ＶＬは、補機用電源５５の出力定格の下限値以下の値に設定されるのが好ましい。本実施形態では、出力定格は２４Ｖ±１０％であるので、例えば判定電圧ＶＬは２１Ｖに設定されている。
【００６６】
制御装置６０は、ステップ１０８において、貯湯水の電源遮断装置５６の温度Ｔｈ１を温度センサ３２ｃから読み込む。そして、制御装置６０は、ステップ１１０において、その読み込んだ温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＵ以上であるか否かを判定する。貯湯水の電源遮断装置５６の温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＵ以上である場合には、制御装置６０は、ステップ１１０にて「ＹＥＳ」と判定し、排熱回収系の温度異常であると判定する（ステップ１１２）。
【００６７】
一方、貯湯水の電源遮断装置５６の温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＵ未満である場合には、制御装置６０は、ステップ１１０にて「ＮＯ」と判定し、補機用電源５５の故障であると判定する（ステップ１１４）。
【００６８】
なお、判定温度ＴｈＵは、貯湯槽３１に供給すべき貯湯水の温度は７５〜８５℃等に設定される為その温度以上に設定されるのが好ましく、かつ、電源遮断装置５６の動作温度より低い温度に設定されるのが好ましい。排熱回収系の温度異常は、貯湯水の温度が判定温度より高温となることであり、ポンプ３２ａがエア噛みを起こしたり、施工時の貯湯水の供給ミス、水漏れ等により、貯湯水循環ライン３２に貯湯水が必要流量流せない場合に発生する。
【００６９】
また、補機用電源５５の故障は、例えば補機用電源５５自身の故障、電源供給先の補機の故障による電流異常などで補機用電源５５が自身の安全装置が作動して電源供給を停止する場合、電源ラインに過電圧がかかる（回路部品故障・雷・ノイズ等）などが挙げられる。
【００７０】
例えば、図５に示すように、時刻ｔ１に補機用電源５５の出力電圧Ｖが低下し始め、その後出力電圧Ｖが０Ｖとなった場合において、時刻ｔ２に出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下となり、その状態が時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間すなわち所定時間ＴＭ０の間継続している。このとき、図５（ｂ）の実線で示すように、排熱回収系に異常があり貯湯水の温度が上昇している場合には、時刻ｔ３において、貯湯水の電源遮断装置５６の温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＵ以上であるため、制御装置６０は、排熱回収系の温度異常であると判定する（ステップ１１２）。一方、排熱回収系に温度異常がない場合には、図５（ｂ）の破線で示すように、時刻ｔ３において、貯湯水の電源遮断装置５６の温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＵ未満であるため、制御装置６０は、補機用電源５５の故障であると判定する（ステップ１１４）。
【００７１】
さらに、上述した燃料電池システムの作動のうち異常判定の第２制御例について図６、図７を参照して説明する。制御装置６０は、図示しない起動スイッチがオンされると、図６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。制御装置６０は、補機用電源５５を作動させ（ステップ２０２）、補機用電源５５の出力電圧Ｖを電圧センサ５５ａから読み込む（ステップ２０４）。
【００７２】
制御装置６０は、貯湯水の電源遮断装置５６の温度Ｔｈ１を温度センサ３２ｃから読み込む（ステップ２０６）。そして、制御装置６０は、ステップ２０８において、読み込んだ出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下であり、かつ、読み込んだ温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＵ以上である状態が所定時間ＴＭ１の間継続しているか否かを判定する。前述した状態が所定時間ＴＭ１の間継続している場合には、所定時間ＴＭ１が経過した時点において、制御装置６０はステップ２０８にて「ＹＥＳ」と判定し、排熱回収系の温度異常であると判定する（ステップ２１０）。
【００７３】
一方、前述した状態が所定時間ＴＭ１の間継続していない場合には、制御装置６０は、補機用電源５５の出力電圧Ｖを電圧センサ５５ａから読み込む（ステップ２１２）。そして、制御装置６０は、読み込んだ出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下である状態が所定時間ＴＭ１より長い所定時間ＴＭ２の間継続しているか否かを判定する。制御装置６０は、前述した状態が所定時間ＴＭ２の間継続していない場合には、ステップ２０４〜２１４の処理を繰り返す。一方、前述した状態が所定時間ＴＭ２の間継続している場合には、所定時間ＴＭ２が経過した時点において、制御装置６０はステップ２１４にて「ＹＥＳ」と判定し、補機用電源５５の故障であると判定する（ステップ２１６）。
【００７４】
例えば、図７に示すように、時刻ｔ１１に補機用電源５５の出力電圧Ｖが低下し始め、その後出力電圧Ｖが０Ｖとなった場合において、時刻ｔ１２に出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下となり、その状態が少なくとも時刻ｔ１２から時刻ｔ１４までの間すなわち所定時間ＴＭ２の間継続している。
【００７５】
このとき、図７（ｂ）の実線で示すように、排熱回収系に異常があり貯湯水の温度が上昇している場合には、時刻ｔ１３（時刻ｔ１２から所定時間ＴＭ１経過した時点）において、出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下であり、かつ、読み込んだ温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＵ以上である状態が所定時間ＴＭ１の間継続している。よって、制御装置６０は、ステップ２０８にて「ＹＥＳ」と判定し、排熱回収系の温度異常であると判定する（ステップ２１０）。
【００７６】
一方、排熱回収系に温度異常がない場合には、図７（ｂ）の破線で示すように、時刻ｔ１３において、出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下であるが温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＵ未満であるので、制御装置６０は、ステップ２０８，２１４にてそれぞれ「ＮＯ」と判定する。その後、時刻ｔ１４（時刻ｔ１２から所定時間ＴＭ２経過した時点）において、出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下である状態が所定時間ＴＭ２の間継続している。よって、制御装置６０は、ステップ２１４にて「ＹＥＳ」と判定し、補機用電源５５の故障であると判定する（ステップ２１６）。
【００７７】
次に、上述した燃料電池システムの異常判定が行われた後の制御（システム再起動の許否）について説明する。最初に、補機用電源５５が故障であると判定された場合について図８を参照して説明する。制御装置６０は、図示しない起動スイッチがオンされると、図８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。制御装置６０は、補機用電源５５が故障であると判定するまで、ステップ３０２の判定を繰り返し実行する。制御装置６０は、補機用電源５５が故障であると判定した場合には、ステップ３０２にて「ＹＥＳ」と判定しプログラムをステップ３０４に進めて、他のフローチャートで開始されているシステムの停止運転の処理が完了したか否かを判定する。
【００７８】
制御装置６０は、システムの停止運転の処理が完了するまでは、ステップ３０４の判定を繰り返し実行する。制御装置６０は、システムの停止運転の処理が完了したと判定した場合には、ステップ３０４にて「ＹＥＳ」と判定しプログラムをステップ３０６に進める。
【００７９】
ステップ３０６において、制御装置６０は、補機用電源５５の出力電圧Ｖを電圧センサ５５ａから読み込み、その出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下であるか否かを判定する。例えば、補機用電源５５の回路周辺の一時的な温度上昇などによる不具合により出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下であった場合において、その外乱が取り除かれて電圧が復帰して出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬより高くなった場合には、制御装置６０は、ステップ３０６にて「ＮＯ」と判定し、システムの再起動を許可して起動運転（発電運転）を開始する（ステップ３０８）。
【００８０】
一方、出力電圧が復帰しない場合においては、詳しくは、出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下である状態が所定時間ＴＭ３の間継続している場合には、制御装置６０は、ステップ３０６，３１０にてそれぞれ「ＹＥＳ」と判定し、システムの再起動を許可することなく待機状態を保持する（ステップ３１０）。なお、所定時間ＴＭ３は、上述した所定時間ＴＭ１、ＴＭ２より十分に長い時間に設定されており、システム内部が冷却されるのに十分な時間に設定されている。所定時間ＴＭ３は、異常が発生したと判定した時点からの経過時間でもよいし、システムの停止運転の処理を完了した時点からの経過時間でもよい。また、待機状態は、システムが運転停止されている状態であり、制御装置６０、制御用電源５４、補機用電源５５などは稼動しているが、補機類は稼動していない状態である。待機状態であって再起動を禁止されている場合には、点検・修理するまで、その状態は維持され、システムが起動・発電運転されることはない。
【００８１】
次に、排熱回収系の温度異常であると判定された場合について図９を参照して説明する。制御装置６０は、図示しない起動スイッチがオンされると、図９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。制御装置６０は、排熱回収系の温度が異常であると判定するまで、ステップ４０２の判定を繰り返し実行する。制御装置６０は、排熱回収系の温度が異常であると判定した場合には、ステップ３０２にて「ＹＥＳ」と判定しプログラムをステップ４０４に進めて、エラー発生回数をカウンタアップする。エラー発生回数は、排熱回収系の温度異常が発生した回数を示すものである。
【００８２】
制御装置６０は、ステップ４０６において、他のフローチャートで開始されているシステムの停止運転の処理が完了したか否かを判定する。制御装置６０は、システムの停止運転の処理が完了するまでは、ステップ４０６の判定を繰り返し実行する。制御装置６０は、システムの停止運転の処理が完了したと判定した場合には、ステップ４０６にて「ＹＥＳ」と判定しプログラムをステップ４０８に進める。
【００８３】
ステップ４０８において、制御装置６０は、先にカウントアップしたエラー発生回数が所定値ｎ以上であるか否かを判定する。制御装置６０は、エラー発生回数が所定値ｎより小さい場合には、プログラムをステップ４１０に進めて、熱交換器３３から貯湯槽３１に供給される貯湯水の温度が十分降温（冷却）されたことを確認した上でシステムを再起動する。
【００８４】
具体的には、制御装置６０は、ステップ４１０において、電源遮断装置５６付近の貯湯水温度Ｔｈ１を温度センサ３２ｃから読み込み、その読み込んだ温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＨ以下であるか否かを判定する。温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＨ以下である場合には、熱交換器３３から貯湯槽３１に供給される貯湯水の温度が十分降温されているので、制御装置６０は、ステップ４１０にて「ＹＥＳ」と判定し上記ステップ３０８と同様にシステムを再起動する（ステップ４１２）。一方、制御装置６０は、温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＨより高い場合には、ステップ４１０にて「ＮＯ」と判定しプログラムをステップ４１１に進める。制御装置６０は、ステップ４１１において、エラー発生回数が所定値ｎより小さいと判定した時点から所定時間経過した時点において温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＨより高い場合には、上記ステップ３１２と同様に再起動を許可しないで点検、修理まで待機状態を保持する（ステップ４１４）。制御装置６０は、ステップ４１１において、所定時間経過後において温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＨ未満である場合には、上記ステップ３０８と同様にシステムを再起動する（ステップ４１２）。
【００８５】
一方、制御装置６０は、エラー発生回数が所定値ｎ以上となった場合すなわちｎ回連続して同じ異常を検知した場合には、上記ステップ３１２と同様に再起動を許可しないで点検、修理まで待機状態を保持する（ステップ４１４）。
【００８６】
なお、上記ステップ４１０の処理に代えて、貯湯槽３１の貯湯水が高温で満水であるか否かを判定するようにしてもよい。例えば、貯湯槽３１が高温（所定温度（例えば７５℃）以上）の貯湯水が満水状態でない状態となったことを貯湯槽３１に設けた図示しない温度センサ群との通信により検知するようにすればよい。また、上記ステップ４１０の処理に代えて、貯湯槽３１から熱交換器３３に供給される貯湯水の温度が十分降温（冷却）されたか否かを判定するようにしてもよい。例えば、温度センサ３２ｂによって貯湯水の温度を検出するようにすればよい。
【００８７】
上述した説明から明らかなように、本実施形態においては、燃料電池システムにおいては、貯湯水の温度が所定の動作温度以上となった場合、電源遮断装置５６が補機用電源５５からの駆動電圧を補機に供給している電源回路５７を遮断することができる。よって、排熱回収系が異常となったとき（例えば貯湯水が高温となったとき）に燃料電池システムを停止運転する安全装置として電源遮断装置５６を備えることができる。また、判定手段（制御装置６０；図４または図６に示すフローチャート）は、電圧検出装置（電圧センサ５５ａ）により検出された補機用電源５５の出力電圧Ｖおよび温度センサ３２ｃにより検出された貯湯水の温度から、補機用電源５５および排熱回収系のいずれが異常であるかを判定する。これにより、補機への電源電圧の供給を停止するように構成することで燃料電池システムを停止運転するようにした場合、補機用電源５５の異常により電源電圧の供給が停止されたのか、排熱回収系の異常により電源電圧の供給が停止されたのか、すなわち異常発生箇所を的確に判定することができる。
【００８８】
よって、燃料電池システムは、補機の電源電圧が低下した場合、発電運転（定常運転）や起動運転の継続が不可能となり、システムを停止運転する。その時、補機用電源５５の異常であるか、排熱回収水系の異常（高温）であるかが判別できる為、不具合発生部位の特定ができ、その対応（点検・修理）も迅速に行うことができる。
【００８９】
また、電源遮断装置５６は、貯湯水の温度を感知しその温度変化に応じて変形する感熱部５６ｂと、感熱部５６ｂの変形に応じて電源回路５７を連通・遮断するスイッチ部５６ｄと、を備えており、温度センサ３２ｃは、電源遮断装置５６の感熱部５６ｂにより感知される貯湯水の温度を検出するため、電源遮断装置５６の実際の遮断動作温度を直接検出することで、異常発生箇所をより正確に判定することができる。
【００９０】
また、前記判定手段は、電圧検出装置（電圧センサ５５ａ）により検出された補機用電源５５の出力電圧Ｖが所定電圧ＶＬ以下であり、かつ、温度センサ３２ｃにより検出された貯湯水の温度Ｔｈ１が所定温度ＴｈＵ未満である場合に、補機用電源が異常であると判定する（ステップ１１４）。これにより、補機用電源５５が異常であることを的確に判定することができる。
【００９１】
また、前記判定手段は、電圧検出装置（電圧センサ５５ａ）により検出された補機用電源５５の出力電圧Ｖが所定電圧ＶＬ以下であり、かつ、温度センサ３２ｃにより検出された貯湯水の温度Ｔｈ１が所定温度ＴｈＵ以上である場合に、排熱回収系が異常であると判定する（ステップ１１２）。これにより、排熱回収系が異常であることを的確に判定することができる。
【００９２】
また、前記判定手段は、電圧検出装置（電圧センサ５５ａ）により検出された補機用電源５５の出力電圧Ｖが所定電圧ＶＬ以下であり、かつ、温度センサ３２ｃにより検出された貯湯水の温度Ｔｈ１が所定温度ＴｈＵ以上である状態が第１の所定時間ＴＭ１継続した場合に、排熱回収系が異常であると判定する（ステップ２１０）。これにより、排熱回収系が異常であることを的確かつ正確に判定することができる。
【００９３】
また、前記判定手段は、電圧検出装置（電圧センサ５５ａ）により検出された補機用電源５５の出力電圧Ｖが所定電圧ＶＬ以下であり、かつ、温度センサ３２ｃにより検出された貯湯水の温度Ｔｈ１が所定温度ＴｈＵ未満である状態が第１の所定時間ＴＭ１より長い第２の所定時間ＴＭ２継続した場合に、補機用電源５５が異常であると判定する。これにより、補機用電源５５が異常であることを的確かつ正確に判定することができる。また、先に排熱回収系の異常を検出し、その後補機用電源５５の故障を検出することができるため、いずれかの異常・故障であるかを明確に区別することができる。
【００９４】
なお、上述した実施形態においては、ステップ１０８の処理などにて温度センサ３２ｃが検出する貯湯水の温度に代えて、温度センサ３２ｄが検出する貯湯水の温度を使用するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１１…筐体、１１ａ…第１排気口、１１ｂ…空気導出口、１１ｃ…空気導入口、１２…仕切部材、１２ａ…空気導入口、１３…水タンク、１４…純水器、１５…換気用空気ブロワ、２０…燃料電池モジュール、２１…ケーシング、２１ａ…排気口、２２…蒸発部、２３…改質部、２４…燃料電池、２４ａ…セル、２４ｂ…燃料流路、２４ｃ…空気流路、２５…マニホールド、３０…排熱回収システム（排熱回収系）、３１…貯湯槽、３２…貯湯水循環ライン、３２ａ…貯湯水循環ポンプ、３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ…温度センサ、３３…熱交換器、５０…インバータ装置、５１…系統電源、５２…電源ライン、５３…外部電力負荷、５４…制御用電源、５５…補機用電源、５５ａ…電圧検出装置、５６…電源遮断装置、５６ｂ…感熱部、５６ｄ…スイッチ部、５７…電源回路、６０…制御装置Ｒ１…第１室、Ｒ２…第２室。
【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】
燃料電池システムの一形式として、特許文献１に示されているものが知られている。特許文献１の図１に示されているように、燃料電池システムは、第１の流体（８）を熱源（駆動源２）側に循環させる第１の流路（循環路６）、第１の流体を圧送する第１のポンプ（１０、循環ポンプ１０Ａ）、第２の流体（１４、温水１４Ａ）を流す第２の流路（循環路１２）、第２の流体を圧送する第２のポンプ（２０、循環ポンプ２０Ａ）、第１及び第２の流体間で熱交換を行う熱交換手段（熱交換器１６、１６Ａ）、第１のポンプ又は第２のポンプの一方又は双方の制御により、第１の流体の熱源前後の温度差の調節、第２の流体の流量調整を行う制御手段（制御部１８）を備えた熱交換装置及び熱交換処理を実現する処理方法であって、熱源側の耐久性能を低下させることなく、また、熱源側の熱量に依存することなく、熱交換の最適化を実現するようになっている。
【０００３】
また、燃料電池システムの他の一形式として、特許文献２に示されているものが知られている。特許文献２の図１に示されているように、燃料電池システムは、燃料を改質して水素を得る燃料改質装置１１と、燃料改質装置から水素を供給され発電する燃料電池本体１２と、燃料電池本体及び燃料改質装置から発生する排熱を回収する排熱回収装置１４と、燃料改質装置、燃料電池本体及び排熱回収装置を制御する制御装置１５とを備え、さらに温度センサ２０を備え、制御装置１５は、温度センサの出力で連続運転方式と、１日の中で１回以上の起動と停止を行う間歇運転方式とを切り替えるようになっている。制御装置は、月日に基づいて運転を切り替えたり、市水の温度に基づき運転を切り替えたり、気温や貯湯槽の状況により運転を切り替えるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１３９３９６号公報
【特許文献２】特開２００４−００６２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１および特許文献２に記載されている燃料電池システムにおいては、排熱を回収する排熱回収系を有しているが、排熱回収系が異常となったとき（例えば排熱回収水が高温となったとき）に燃料電池システムを停止運転するようになっていない。これに対し、排熱回収系が異常となったときに燃料電池システムを停止運転する安全装置を備えることが要請されている。この場合、燃料電池システムを構成する補機への電源電圧の供給を停止するように構成することで燃料電池システムを停止運転することが考えられる。しかし、補機用電源の異常により電源電圧の供給が停止されたのか、排熱回収系の異常により電源電圧の供給が停止されたのかが判定できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、燃料電池システムにおいて、排熱回収系が異常となったときに燃料電池システムを停止運転する安全装置を備えた場合に、異常発生箇所を的確に判定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、燃料電池の排熱と貯湯水との間で熱交換することで排熱を貯湯水に回収して蓄える排熱回収系と、燃料、酸化剤ガスおよび貯湯水を供給する補機に駆動電圧を供給する補機用電源と、補機用電源からの駆動電圧を補機に供給している電源回路に設けられ該電源回路を貯湯水の温度に応じて連通・遮断する電源遮断装置と、補機用電源の出力電圧を検出する電圧検出装置と、貯湯水の温度を検出する温度センサと、燃料、酸化剤ガスおよび貯湯水の供給を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、電圧検出装置により検出された補機用電源の出力電圧および温度センサにより検出された貯湯水の温度から、補機用電源および排熱回収系のいずれが異常であるかを判定する判定手段を備えている。
【０００８】
また請求項２に係る発明は、請求項１において、電源遮断装置は、貯湯水の温度を感知しその温度変化に応じて変形する感熱部と、感熱部の変形に応じて電源回路を連通・遮断するスイッチ部と、を備えており、温度センサは、電源遮断装置の感熱部により感知される貯湯水の温度を検出する。
【０００９】
また請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２において、判定手段は、電圧検出装置により検出された補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、温度センサにより検出された貯湯水の温度が所定温度未満である場合に、補機用電源が異常であると判定する。
【００１０】
また請求項４に係る発明は、請求項１または請求項２において、判定手段は、電圧検出装置により検出された補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、温度センサにより検出された貯湯水の温度が所定温度以上である場合に、排熱回収系が異常であると判定する。
【００１１】
また請求項５に係る発明は、請求項１または請求項２において、判定手段は、電圧検出装置により検出された補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、温度センサにより検出された貯湯水の温度が所定温度以上である状態が第１の所定時間継続した場合に、排熱回収系が異常であると判定する。
【００１２】
また請求項６に係る発明は、請求項１または請求項２において、判定手段は、電圧検出装置により検出された補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、温度センサにより検出された貯湯水の温度が所定温度未満である状態が第１の所定時間より長い第２の所定時間継続した場合に、補機用電源が異常であると判定する。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、燃料電池システムにおいては、貯湯水の温度が所定の動作温度以上となった場合、電源遮断装置が補機用電源からの駆動電圧を補機に供給している電源回路を遮断することができる。よって、排熱回収系が異常となったとき（例えば貯湯水が高温となったとき）に燃料電池システムを停止運転する安全装置として電源遮断装置を備えることができる。また、判定手段は、電圧検出装置により検出された補機用電源の出力電圧および温度センサにより検出された貯湯水の温度から、補機用電源および排熱回収系のいずれが異常であるかを判定する。これにより、補機への電源電圧の供給を停止するように構成することで燃料電池システムを停止運転するようにした場合、補機用電源の異常により電源電圧の供給が停止されたのか、排熱回収系の異常により電源電圧の供給が停止されたのか、すなわち異常発生箇所を的確に判定することができる。
【００１４】
また請求項２に係る発明は、請求項１において、請求項１において、電源遮断装置は、貯湯水の温度を感知しその温度変化に応じて変形する感熱部と、感熱部の変形に応じて電源回路を連通・遮断するスイッチ部と、を備えており、温度センサは電源遮断装置の付近に設置され、電源遮断装置の感熱部により感知される貯湯水の温度を検出するため、電源遮断装置の実際の遮断動作温度を検出することで、異常発生箇所をより正確に判定することができる。
【００１５】
上記のように構成した請求項３に係る発明においては、請求項１または請求項２において、判定手段は、電圧検出装置により検出された補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、温度センサにより検出された貯湯水の温度が所定温度未満である場合に、補機用電源が異常であると判定する。これにより、補機用電源が異常であることを的確に判定することができる。
【００１６】
上記のように構成した請求項４に係る発明においては、請求項１または請求項２において、判定手段は、電圧検出装置により検出された補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、温度センサにより検出された貯湯水の温度が所定温度以上である場合に、排熱回収系が異常であると判定する。これにより、排熱回収系が異常であることを的確に判定することができる。
【００１７】
上記のように構成した請求項５に係る発明においては、請求項１または請求項２において、判定手段は、電圧検出装置により検出された補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、温度センサにより検出された貯湯水の温度が所定温度以上である状態が第１の所定時間継続した場合に、排熱回収系が異常であると判定する。これにより、排熱回収系が異常であることを的確かつ正確に判定することができる。
【００１８】
上記のように構成した請求項６に係る発明においては、請求項１または請求項２において、判定手段は、電圧検出装置により検出された補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、温度センサにより検出された貯湯水の温度が所定温度未満である状態が第１の所定時間より長い第２の所定時間継続した場合に、補機用電源が異常であると判定する。これにより、補機用電源が異常であることを的確かつ正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による燃料電池システムの一実施形態の概要を示す概要図である。
【図２】図１に示す電源遮断装置の構造を示す断面図であり、（ａ）は電源回路を閉じている状態を示し、（ｂ）は電源回路を開いている状態を示している。
【図３】図１に示す燃料電池システムを示すブロック図である。
【図４】図３に示す制御装置で実行される制御プログラム（異常判定）のフローチャートである。
【図５】図４に示すフローチャートを実行したときの一実施例のタイムチャートである。
【図６】図３に示す制御装置で実行される制御プログラム（異常判定）のフローチャートである。
【図７】図６に示すフローチャートを実行したときの一実施例のタイムチャートである。
【図８】図３に示す制御装置で実行される制御プログラム（補機用電源故障判定後の処理）のフローチャートである。
【図９】図３に示す制御装置で実行される制御プログラム（排熱回収系異常判定後の処理）のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明による燃料電池システムの一実施の形態について説明する。図１はこの燃料電池システムの概要を示す概要図である。この燃料電池システムは、箱状の筐体１１、燃料電池モジュール２０、排熱回収システム３０、インバータ装置５０および制御装置６０を備えている。
【００２１】
筐体１１は、筐体１１内を区画して第１室Ｒ１および第２室Ｒ２を形成する仕切部材１２を備えている。第１室Ｒ１は第１空間を形成し、第２室Ｒ２は第２空間を形成する。仕切部材１２は、筐体１１を上下に区画する（仕切る）板状部材である。筐体１１内には、仕切部材１２より上方および下方に第１室Ｒ１および第２室Ｒ２が形成される。
【００２２】
燃料電池モジュール２０は、第１室Ｒ１内に該第１室Ｒ１の内壁面から空間をおいて収納されている。燃料電池モジュール２０は、ケーシング２１、燃料電池２４を少なくとも含んで構成されるものである。本実施の形態では、燃料電池モジュール２０は、ケーシング２１、蒸発部２２、改質部２３および燃料電池２４を備えている。
【００２３】
ケーシング２１は、断熱性材料で箱状に形成されている。ケーシング２１は、第１室Ｒ１内に該第１室Ｒ１の内壁面から空間をおいて図示しない支持構造により支持されている。ケーシング２１内には、蒸発部２２、改質部２３および燃料電池２４が配設されている。このとき、蒸発部２２、改質部２３が燃料電池２４の上方に位置するように配設されている。
【００２４】
蒸発部２２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２２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２３に供給するものである。改質用原料としては天然ガス、ＬＰＧ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り、本実施形態においては天然ガスにて説明する。
【００２５】
この蒸発部２２には、一端（下端）が水タンク１３内に配設された給水管４１の他端が接続されている。給水管４１には、改質水ポンプ４１ａが設けられている。改質水ポンプ４１ａは、蒸発部２２に改質水を供給するとともにその改質水供給量を調整するものである。
【００２６】
また、蒸発部２２には、燃料供給源（図示省略）からの改質用原料が改質用原料供給管４２を介して供給されている。改質用原料供給管４２には、上流から順番に一対の原料バルブ（図示省略）、脱硫器４２ａ、および原料ポンプ４２ｂが設けられている。原料バルブは改質用原料供給管４２を開閉する電磁開閉弁である。脱硫器４２ａは改質用原料中の硫黄分（例えば、硫黄化合物）を除去するものである。原料ポンプ４２ｂは、燃料供給源からの燃料供給量を調整するものである。
【００２７】
改質部２３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２２から供給された混合ガス（改質用原料、水蒸気）から改質ガスを生成して導出するものである。改質部２３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、混合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ガスが生成されている（いわゆる水蒸気改質反応）。これと同時に、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気が反応して水素ガスと二酸化炭素とに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これら生成されたガス（いわゆる改質ガス）は燃料電池２４の燃料極に導出されるようになっている。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）を含んでいる。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応であり、一酸化炭素シフト反応は発熱反応である。
【００２８】
燃料電池２４は、燃料極、空気極（酸化剤極）、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２４ａが積層されて構成されている。本実施の形態の燃料電池は、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２４の燃料極には、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。水素だけではなく天然ガスや石炭ガスなども直接燃料として用いることが可能である。この場合、改質部２３は省略することができる。
【００２９】
セル２４ａの燃料極側には、燃料である改質ガスが流通する燃料流路２４ｂが形成されている。セル２４ａの空気極側には、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２４ｃが形成されている。
【００３０】
燃料電池２４は、マニホールド２５上に設けられている。マニホールド２５には、改質部２３からの改質ガスが改質ガス供給管４３を介して供給される。燃料流路２４ｂは、その下端（一端）がマニホールド２５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４４ａ（カソードエア送出（送風）手段）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４４を介して供給され、空気流路２４ｃ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。
【００３１】
カソードエアブロワ４４ａは、第２室Ｒ２内に配設されている。カソードエアブロワ４４ａは、第２室Ｒ２内の空気を吸入し燃料電池２４の空気極に吐出するものであり、その吐出量は調整制御（例えば燃料電池２４の負荷電力量（消費電力量）に応じて制御）されるものである。
【００３２】
燃料電池２４においては、燃料極に供給された燃料と空気極に供給された酸化剤ガスによって発電が行われる。すなわち、燃料極では、下記化１および化２に示す反応が生じ、空気極では、下記化３に示す反応が生じている。すなわち、空気極で生成した酸化物イオン（Ｏ２−）が電解質を透過し、燃料極で水素と反応することにより電気エネルギーを発生させている。したがって、燃料流路２４ｂおよび空気流路２４ｃからは、発電に使用されなかった改質ガスおよび酸化剤ガス（空気）が導出する。
【００３３】
（化１）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
【００３４】
（化２）
ＣＯ＋Ｏ２−→ＣＯ２＋２ｅ−
【００３５】
（化３）
１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−
【００３６】
そして、燃料流路２４ｂおよび空気流路２４ｃから導出した、発電に使用されなかった改質ガスは、燃料電池２４と蒸発部２２（改質部２３）の間の燃焼空間Ｒ３にて、発電に使用されなかった酸化剤ガス（空気）によって燃焼され、その燃焼ガスによって蒸発部２２および改質部２３が加熱される。さらには、燃料電池モジュール２０内を動作温度に加熱している。その後、燃焼ガスは排気口２１ａから燃料電池モジュール２０の外に排気される。
【００３７】
排熱回収システム３０は、燃料電池２４の排熱と貯湯水との間で熱交換することで排熱を貯湯水に回収して蓄える排熱回収系である。排熱回収システム３０は、貯湯水を貯湯する貯湯槽３１と、貯湯水が循環する貯湯水循環ライン３２と、燃料電池モジュール２０からの燃焼排ガスと貯湯水との間で熱交換が行われる熱交換器３３と、が備えられている。
【００３８】
貯湯槽３１は、１つの柱状容器を備えており、その内部に温水が層状に、すなわち上部の温度が最も高温であり下部にいくにしたがって低温となり下部の温度が最も低温であるように貯留されるようになっている。貯湯槽３１の柱状容器の下部には水道水などの水（低温の水）が補給され、貯湯槽３１に貯留された高温の温水が貯湯槽３１の柱状容器の上部から導出されるようになっている。
【００３９】
貯湯水循環ライン３２の一端は貯湯槽３１の下部に、他端は貯湯槽３１の上部に接続されている。貯湯水循環ライン３２上には、一端から他端に向かって順番に貯湯水循環手段である貯湯水循環ポンプ３２ａ、第１温度センサ３２ｂ、熱交換器３３、第２温度センサ３２ｃおよび第３温度センサ３２ｄが配設されている。貯湯水循環ポンプ３２ａは、貯湯槽３１の下部の貯湯水を吸い込んで貯湯水循環ライン３２を図示矢印方向へ通水させて貯湯槽３１の上部に吐出するものであり、その流量（送出量）が制御されるようになっている。貯湯水循環ポンプ３２ａは、第３温度センサ３２ｄの検出温度（貯湯水の貯湯槽３１の入口温度）が所定の温度または温度範囲となるように、送出量が制御されるようになっている。
【００４０】
第１温度センサ３２ｂは、熱交換器３３の貯湯水導入側の貯湯水循環ライン３２であって熱交換器３３と貯湯槽３１との間に配設されている。第１温度センサ３２ｂは、貯湯水の熱交換器３３の入口温度すなわち貯湯水の貯湯槽３１の出口温度を検出するものであり、その検出結果を制御装置６０に送信するようになっている。
【００４１】
第２温度センサ３２ｃは、熱交換器３３の貯湯水導出側の貯湯水循環ライン３２であって熱交換器３３と貯湯槽３１との間に配設されている。すなわち、第２温度センサ３２ｃは、電源遮断装置５６付近に配設されており、電源遮断装置５６により検出（感温）される貯湯水の温度を検出するものである。この第２温度センサ３２ｃは、貯湯水の熱交換器３３の出口温度すなわち貯湯水の電源遮断装置５６付近の温度を検出するものであり、その検出結果を制御装置６０に送信するようになっている。
【００４２】
第３温度センサ３２ｄは、熱交換器３３の貯湯水導出側の貯湯水循環ライン３２であって電源遮断装置５６貯湯槽３１との間に配設されている。第３温度センサ３２ｄは、貯湯水の熱交換器３３の出口温度すなわち貯湯水の貯湯槽３１の入口温度を検出するものであり、その検出結果を制御装置６０に送信するようになっている。尚、第２温度センサ３２ｃと第３温度センサ３２ｄは分けずに、1つに統合させても良い。
【００４３】
熱交換器３３は、燃料電池モジュール２０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３１からの貯湯水が供給され燃焼排ガスと貯湯水が熱交換する熱交換器である。この熱交換器３３は、筐体１１内に配設されている。本実施の形態では、熱交換器３３は、燃料電池モジュール２０の下部に設けられており、少なくとも熱交換器３３の下部は仕切部材１２を貫通して第２室Ｒ２に突出されて配設されている。
【００４４】
熱交換器３３は、ケーシング３３ａを備えている。ケーシング３３ａの上部には、燃料電池モジュール２０のケーシング２１の下部に設けられ燃焼排ガスが導出される排気口２１ａに連通する接続管４５が接続されている。ケーシング３３ａの下部には、第１排気口１１ａに接続されている排気管４６が接続されている。ケーシング３３ａの底部には、純水器１４に接続されている凝縮水供給管４７が接続されている。ケーシング３３ａ内には、貯湯水循環ライン３２に接続されている熱交換部（凝縮部）３３ｂが配設されている。
【００４５】
このように構成された熱交換器３３においては、燃料電池モジュール２０からの燃焼排ガスは、接続管４５を通ってケーシング３３ａ内に導入され、貯湯水が流通する熱交換部３３ｂを通る際に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４６を通って第１排気口１１ａから外部に排出される。また、凝縮された凝縮水は、凝縮水供給管４７を通って純水器１４に供給される（自重で落水する）。一方、熱交換部３３ｂに流入した貯湯水は、加熱されて流出される。
【００４６】
さらに、貯湯水循環ライン３２上には、熱交換器３３の貯湯水導出側の貯湯水循環ライン３２であって熱交換器３３と貯湯槽３１との間に、電源遮断装置５６が設けられている。電源遮断装置５６は、補機用電源５５（インバータ装置５０）からの駆動電圧を補機に供給している電源回路５７に設けられ該電源回路５７を貯湯水の温度に応じて連通・遮断するものである。本実施形態では、電源遮断装置５６は補機用電源５５と補機用駆動回路６０ａとの間に設けるようにしたが、補機用駆動回路６０ａと補機との間、インバータ装置５０と補機用電源５５との間に設けるようにしてもよい。
【００４７】
電源遮断装置５６は、図２に示すように、ハウジング５６ａ、感熱部５６ｂ、キャップ５６ｃ、スイッチ部５６ｄおよび駆動ピン５６ｅを備えている。ハウジング５６ａは、有底筒状の本体ケース５６ａ１と支持体５６ａ２とで構成されている。
【００４８】
感熱部５６ｂは、貯湯水の温度を感知しその温度変化に応じて変形するものである。感熱部５６ｂは、支持体５６ａ２の外側面に保持されており、例えばバイメタルや形状記憶合金で構成されている。貯湯水の昇温により感熱部５６ｂの温度が所定の動作温度（例えば９７℃）以上になると、感熱部５６ｂが、その感熱部５６ｂを構成する金属の熱膨張率差により変形し（下側に凸となるように変形し）、駆動ピン５６ｅが、可動ばね片５６ｄ２を変形させるように駆動される。なお、感熱部５６ｂは、動作温度以上となって一旦変形すると、もとの形状に復帰するには、その対象温度が動作温度より低い所定の復帰温度（例えば７０℃）とならなければならない。すなわち、感熱部５６ｂの温度が復帰温度未満となれば、図２（ａ）に示すように、感熱部５６ｂは、上側が凸となって復帰する。
【００４９】
キャップ５６ｃは、支持体５６ａ２の上から本体ケース５６ａ１の外側に嵌装され、感熱部５６ｂを支持体５６ａ２に固定している。このとき、感熱部５６ｂの周縁部がキャップ５６ｃと支持体５６ａ２とにより挟持されており、感熱部５６ｂの中央部は貯湯水の温度に応じて変形可能である。キャップ５６ｃの感熱部５６ｂに対向する部分には開口５６ｃ１が形成されている。それにより、感熱部５６ｂは、この電源遮断装置５６が設置される付近の熱を受けることができる。
【００５０】
スイッチ部５６ｄは、感熱部５６ｂの変形に応じて電源回路５７を連通・遮断するスイッチであり、ハウジング５６ａの内部に設けられている。スイッチ部５６ｄは、本体ケース５６ａ１の筒状部の略中央部に固定され端子５６ｆに接続されている固定接点５６ｄ１と、本体ケース５６ａ１の筒状部に基端が固定され端子５６ｇに接続されている可動ばね片５６ｄ２と、可動ばね片５６ｄ２の先端に設けられ固定接点５６ｄ１と対向する可動接点５６ｄ３と、を含んで構成されている。スイッチ部５６ｄは、端子５６ｆ，５６ｇを介して電源回路５７に接続されている。
【００５１】
可動バネ片５６ｄ２は、可動接点５６ｄ３が固定接点５６ｄ１に当接するように付勢されており、後述する駆動ピン５６ｅが下方に押圧されていないときには、可動接点５６ｄ３は固定接点５６ｄ１に当接しているので、スイッチ部５６ｄは閉状態にある（図２（ａ）参照）。このとき、電源回路５７は連通されている。一方、駆動ピン５６ｅが下方に押圧されているときには、可動バネ片５６ｄ２はその付勢力に抗して下方に押されるため、可動接点５６ｄ３は固定接点５６ｄ１から離れるので、スイッチ部５６ｄは開状態にある（図２（ｂ）参照）。このとき、電源回路５７は遮断されている。
【００５２】
駆動ピン５６ｅは、支持体５６ａ２の中央部において、本体ケース５６ａ１の中心軸方向に摺動可能に軸支されている。駆動ピン５６ｅは、感熱部５６ｂとスイッチ５６ｄの可動バネ片５６ｄ２との間に配設されており、感熱部５６ｂとスイッチ５６ｄの可動バネ片５６ｄ２とによって移動可能に保持されている。駆動ピン５６ｅは、感熱部５６ｂの変形によって駆動され、その変形をスイッチ部５６ｄに伝達するものである。
【００５３】
また、燃料電池システムは、図１に示すように、水タンク１３および純水器１４を備えている。水タンク１３および純水器１４は第２室Ｒ２内に配設されている。水タンク１３は、純水器１４から導出された純水を貯めておくものである。純水タンク１３には、純水タンク１３内の純水量を検出する図示しない水量センサ（水位センサ）が設けられている。水量センサは例えばフロート式、静電容量式などの水位計である。水量センサは制御装置に検出信号を送信するようになっている。
【００５４】
純水器１４は、活性炭とイオン交換樹脂を内蔵しており、例えばフレーク状の活性炭と粒状のイオン交換樹脂を充填している。また被処理水の状態によっては、中空糸フィルタを設置しても良い。純水器１４は、熱交換器３３からの凝縮水を活性炭とイオン交換樹脂によって純水化するものである。純水器１４は、配管４８を介して純水タンク１３に連通しており、純水器１４内の純水は配管４８を通って純水タンク１３に導出される。
【００５５】
また、燃料電池システムは、第２室Ｒ２を形成する筐体１１に形成された空気導入口１１ｃと、第１室Ｒ１を形成する筐体１１に形成された空気導出口１１ｂと、仕切部材１２に形成された空気導入口１２ａに設けられた換気用空気ブロワ１５と、を備えている。この換気用空気ブロワ１５が作動すると、外気が空気導入口１１ｃを介して第２室Ｒ２内に吸い込まれ、換気用空気ブロワ１５によって第１室Ｒ１内に送出され、第１室Ｒ１内の空気が空気導出口１１ｂを介して外部に排出される。
【００５６】
さらに、燃料電池システムは、インバータ装置５０を備えている。インバータ装置５０は、燃料電池２４から出力される直流電圧を入力し所定の交流電圧に変換して交流の系統電源５１および外部電力負荷５３に接続されている電源ライン５２に出力する第１機能と、系統電源５１からの交流電圧を電源ライン５２を介して入力し所定の直流電圧に変換して制御用電源５４や補機用電源５５に出力する第２機能と、を有している。
【００５７】
系統電源（または商用電源）５１は、該系統電源５１に接続された電源ライン５２を介して電力負荷５３に電力を供給するものである。燃料電池２４はインバータシステム１５を介して電源ライン５２に接続されている。電力負荷５３は、交流電源で駆動される負荷であり、例えばドライヤ、冷蔵庫、テレビなどの電化製品である。
【００５８】
制御用電源５４は、インバータ装置５０から出力された直流電圧を所定の直流電圧（例えば５Ｖ）に変換（例えば降圧）して制御装置６０に電源電圧として供給している。
【００５９】
補機用電源５５は、インバータ装置５０から出力された直流電圧を所定の直流電圧（例えば２４Ｖ）に変換（例えば降圧）して、電源遮断装置５６および制御装置６０に設けられている補機用駆動回路６０ａを介して補機に電源電圧として供給している。補機用電源５５は、制御装置６０からの指示によって制御されている。電圧検出装置である電圧センサ５５ａは補機用電源５５からの出力電圧を検出して制御装置６０に送信するものである。
【００６０】
補機は、燃料電池モジュール２０に改質用原料、水、空気を供給するためのモータ駆動のポンプ４１ａ，４２ｂ、換気用空気ブロワ１５およびカソードエアブロワ４４ａなどから構成されている。この補機は直流電圧にて駆動されるものである。
【００６１】
さらに、燃料電池システムは、制御装置６０を備えている。制御装置６０には、上述した温度センサ３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ、電圧センサ５５ａ、各ポンプ３２ａ，４１ａ，４２ｂ、各ブロワ１５，４４ａ、補機用電源５５が接続されている（図３参照）。制御装置６０はマイクロコンピュータ（図示省略）を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示省略）を備えている。ＣＰＵは、燃料電池システムの運転を実施している。ＲＡＭは同プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ＲＯＭは前記プログラムを記憶するものである。
【００６２】
次に、上述した燃料電池システムの作動について説明する。制御装置６０は、補機用電源５５の出力電圧Ｖを監視しており、補機用電源５５に故障が発生したなどの理由によりその出力電圧Ｖが出力されていない場合には、燃料電池システムの発電運転（または起動運転）を停止する停止運転を行う。停止運転は、燃料電池システムに供給されている改質用原料、改質水、カソードエアの供給を停止する運転である。具体的には、補機である原料ポンプ４２ｂ、改質水ポンプ４１ａ、カソードエアブロワ４４ａの駆動を停止することである。その他、燃料電池システムを封止するために、補機である電磁弁を閉状態にすることも含まれる。
【００６３】
なお、燃料電池システムにおいては、排熱回収系の温度異常に対処するために、制御による対処（ソフト的な対処）とメカ的な対処が行われている。ソフト的な対処は、貯湯水の温度（例えば熱交換器３３から貯湯槽３１に供給される貯湯水の温度）を監視し、その温度が所定温度（例えば９０℃）以上となった場合にシステムを停止運転するものである。メカ的な対処は、上述した電源遮断装置５６を設けることである。これらにより、排熱回収系の温度異常となっても、システムを停止運転させることができる。
【００６４】
上述した燃料電池システムの作動のうち異常判定の第１制御例について図４、図５を参照して説明する。制御装置６０は、図示しない起動スイッチがオンされると、図４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。制御装置６０は、補機用電源５５を作動させ（ステップ１０２）、補機用電源５５の出力電圧Ｖを電圧センサ５５ａから読み込む（ステップ１０４）。
【００６５】
制御装置６０は、ステップ１０６において、読み込んだ出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下である状態が所定時間ＴＭ０の間継続しているか否かを判定する。出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下である状態が所定時間ＴＭ０の間継続していない場合には、制御装置６０はステップ１０６にて「ＮＯ」と判定しステップ１０４，１０６の処理を繰り返す。一方、出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下である状態が所定時間ＴＭ０の間継続している場合には、制御装置６０はステップ１０６にて「ＹＥＳ」と判定しプログラムをステップ１０８に進める。なお、判定電圧ＶＬは、補機用電源５５の出力定格の下限値以下の値に設定されるのが好ましい。本実施形態では、出力定格は２４Ｖ±１０％であるので、例えば判定電圧ＶＬは２１Ｖに設定されている。
【００６６】
制御装置６０は、ステップ１０８において、貯湯水の電源遮断装置５６の温度Ｔｈ１を温度センサ３２ｃから読み込む。そして、制御装置６０は、ステップ１１０において、その読み込んだ温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＵ以上であるか否かを判定する。貯湯水の電源遮断装置５６の温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＵ以上である場合には、制御装置６０は、ステップ１１０にて「ＹＥＳ」と判定し、排熱回収系の温度異常であると判定する（ステップ１１２）。
【００６７】
一方、貯湯水の電源遮断装置５６の温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＵ未満である場合には、制御装置６０は、ステップ１１０にて「ＮＯ」と判定し、補機用電源５５の故障であると判定する（ステップ１１４）。
【００６８】
なお、判定温度ＴｈＵは、貯湯槽３１に供給すべき貯湯水の温度は７５〜８５℃等に設定される為その温度以上に設定されるのが好ましく、かつ、電源遮断装置５６の動作温度より低い温度に設定されるのが好ましい。排熱回収系の温度異常は、貯湯水の温度が判定温度より高温となることであり、ポンプ３２ａがエア噛みを起こしたり、施工時の貯湯水の供給ミス、水漏れ等により、貯湯水循環ライン３２に貯湯水が必要流量流せない場合に発生する。
【００６９】
また、補機用電源５５の故障は、例えば補機用電源５５自身の故障、電源供給先の補機の故障による電流異常などで補機用電源５５が自身の安全装置が作動して電源供給を停止する場合、電源ラインに過電圧がかかる（回路部品故障・雷・ノイズ等）などが挙げられる。
【００７０】
例えば、図５に示すように、時刻ｔ１に補機用電源５５の出力電圧Ｖが低下し始め、その後出力電圧Ｖが０Ｖとなった場合において、時刻ｔ２に出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下となり、その状態が時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間すなわち所定時間ＴＭ０の間継続している。このとき、図５（ｂ）の実線で示すように、排熱回収系に異常があり貯湯水の温度が上昇している場合には、時刻ｔ３において、貯湯水の電源遮断装置５６の温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＵ以上であるため、制御装置６０は、排熱回収系の温度異常であると判定する（ステップ１１２）。一方、排熱回収系に温度異常がない場合には、図５（ｂ）の破線で示すように、時刻ｔ３において、貯湯水の電源遮断装置５６の温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＵ未満であるため、制御装置６０は、補機用電源５５の故障であると判定する（ステップ１１４）。
【００７１】
さらに、上述した燃料電池システムの作動のうち異常判定の第２制御例について図６、図７を参照して説明する。制御装置６０は、図示しない起動スイッチがオンされると、図６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。制御装置６０は、補機用電源５５を作動させ（ステップ２０２）、補機用電源５５の出力電圧Ｖを電圧センサ５５ａから読み込む（ステップ２０４）。
【００７２】
制御装置６０は、貯湯水の電源遮断装置５６の温度Ｔｈ１を温度センサ３２ｃから読み込む（ステップ２０６）。そして、制御装置６０は、ステップ２０８において、読み込んだ出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下であり、かつ、読み込んだ温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＵ以上である状態が所定時間ＴＭ１の間継続しているか否かを判定する。前述した状態が所定時間ＴＭ１の間継続している場合には、所定時間ＴＭ１が経過した時点において、制御装置６０はステップ２０８にて「ＹＥＳ」と判定し、排熱回収系の温度異常であると判定する（ステップ２１０）。
【００７３】
一方、前述した状態が所定時間ＴＭ１の間継続していない場合には、制御装置６０は、補機用電源５５の出力電圧Ｖを電圧センサ５５ａから読み込む（ステップ２１２）。そして、制御装置６０は、読み込んだ出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下である状態が所定時間ＴＭ１より長い所定時間ＴＭ２の間継続しているか否かを判定する。制御装置６０は、前述した状態が所定時間ＴＭ２の間継続していない場合には、ステップ２０４〜２１４の処理を繰り返す。一方、前述した状態が所定時間ＴＭ２の間継続している場合には、所定時間ＴＭ２が経過した時点において、制御装置６０はステップ２１４にて「ＹＥＳ」と判定し、補機用電源５５の故障であると判定する（ステップ２１６）。
【００７４】
例えば、図７に示すように、時刻ｔ１１に補機用電源５５の出力電圧Ｖが低下し始め、その後出力電圧Ｖが０Ｖとなった場合において、時刻ｔ１２に出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下となり、その状態が少なくとも時刻ｔ１２から時刻ｔ１４までの間すなわち所定時間ＴＭ２の間継続している。
【００７５】
このとき、図７（ｂ）の実線で示すように、排熱回収系に異常があり貯湯水の温度が上昇している場合には、時刻ｔ１３（時刻ｔ１２から所定時間ＴＭ１経過した時点）において、出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下であり、かつ、読み込んだ温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＵ以上である状態が所定時間ＴＭ１の間継続している。よって、制御装置６０は、ステップ２０８にて「ＹＥＳ」と判定し、排熱回収系の温度異常であると判定する（ステップ２１０）。
【００７６】
一方、排熱回収系に温度異常がない場合には、図７（ｂ）の破線で示すように、時刻ｔ１３において、出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下であるが温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＵ未満であるので、制御装置６０は、ステップ２０８，２１４にてそれぞれ「ＮＯ」と判定する。その後、時刻ｔ１４（時刻ｔ１２から所定時間ＴＭ２経過した時点）において、出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下である状態が所定時間ＴＭ２の間継続している。よって、制御装置６０は、ステップ２１４にて「ＹＥＳ」と判定し、補機用電源５５の故障であると判定する（ステップ２１６）。
【００７７】
次に、上述した燃料電池システムの異常判定が行われた後の制御（システム再起動の許否）について説明する。最初に、補機用電源５５が故障であると判定された場合について図８を参照して説明する。制御装置６０は、図示しない起動スイッチがオンされると、図８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。制御装置６０は、補機用電源５５が故障であると判定するまで、ステップ３０２の判定を繰り返し実行する。制御装置６０は、補機用電源５５が故障であると判定した場合には、ステップ３０２にて「ＹＥＳ」と判定しプログラムをステップ３０４に進めて、他のフローチャートで開始されているシステムの停止運転の処理が完了したか否かを判定する。
【００７８】
制御装置６０は、システムの停止運転の処理が完了するまでは、ステップ３０４の判定を繰り返し実行する。制御装置６０は、システムの停止運転の処理が完了したと判定した場合には、ステップ３０４にて「ＹＥＳ」と判定しプログラムをステップ３０６に進める。
【００７９】
ステップ３０６において、制御装置６０は、補機用電源５５の出力電圧Ｖを電圧センサ５５ａから読み込み、その出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下であるか否かを判定する。例えば、補機用電源５５の回路周辺の一時的な温度上昇などによる不具合により出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下であった場合において、その外乱が取り除かれて電圧が復帰して出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬより高くなった場合には、制御装置６０は、ステップ３０６にて「ＮＯ」と判定し、システムの再起動を許可して起動運転（発電運転）を開始する（ステップ３０８）。
【００８０】
一方、出力電圧が復帰しない場合においては、詳しくは、出力電圧Ｖが判定電圧ＶＬ以下である状態が所定時間ＴＭ３の間継続している場合には、制御装置６０は、ステップ３０６，３１０にてそれぞれ「ＹＥＳ」と判定し、システムの再起動を許可することなく待機状態を保持する（ステップ３１０）。なお、所定時間ＴＭ３は、上述した所定時間ＴＭ１、ＴＭ２より十分に長い時間に設定されており、システム内部が冷却されるのに十分な時間に設定されている。所定時間ＴＭ３は、異常が発生したと判定した時点からの経過時間でもよいし、システムの停止運転の処理を完了した時点からの経過時間でもよい。また、待機状態は、システムが運転停止されている状態であり、制御装置６０、制御用電源５４、補機用電源５５などは稼動しているが、補機類は稼動していない状態である。待機状態であって再起動を禁止されている場合には、点検・修理するまで、その状態は維持され、システムが起動・発電運転されることはない。
【００８１】
次に、排熱回収系の温度異常であると判定された場合について図９を参照して説明する。制御装置６０は、図示しない起動スイッチがオンされると、図９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。制御装置６０は、排熱回収系の温度が異常であると判定するまで、ステップ４０２の判定を繰り返し実行する。制御装置６０は、排熱回収系の温度が異常であると判定した場合には、ステップ３０２にて「ＹＥＳ」と判定しプログラムをステップ４０４に進めて、エラー発生回数をカウンタアップする。エラー発生回数は、排熱回収系の温度異常が発生した回数を示すものである。
【００８２】
制御装置６０は、ステップ４０６において、他のフローチャートで開始されているシステムの停止運転の処理が完了したか否かを判定する。制御装置６０は、システムの停止運転の処理が完了するまでは、ステップ４０６の判定を繰り返し実行する。制御装置６０は、システムの停止運転の処理が完了したと判定した場合には、ステップ４０６にて「ＹＥＳ」と判定しプログラムをステップ４０８に進める。
【００８３】
ステップ４０８において、制御装置６０は、先にカウントアップしたエラー発生回数が所定値ｎ以上であるか否かを判定する。制御装置６０は、エラー発生回数が所定値ｎより小さい場合には、プログラムをステップ４１０に進めて、熱交換器３３から貯湯槽３１に供給される貯湯水の温度が十分降温（冷却）されたことを確認した上でシステムを再起動する。
【００８４】
具体的には、制御装置６０は、ステップ４１０において、電源遮断装置５６付近の貯湯水温度Ｔｈ１を温度センサ３２ｃから読み込み、その読み込んだ温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＨ以下であるか否かを判定する。温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＨ以下である場合には、熱交換器３３から貯湯槽３１に供給される貯湯水の温度が十分降温されているので、制御装置６０は、ステップ４１０にて「ＹＥＳ」と判定し上記ステップ３０８と同様にシステムを再起動する（ステップ４１２）。一方、制御装置６０は、温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＨより高い場合には、ステップ４１０にて「ＮＯ」と判定しプログラムをステップ４１１に進める。制御装置６０は、ステップ４１１において、エラー発生回数が所定値ｎより小さいと判定した時点から所定時間経過した時点において温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＨより高い場合には、上記ステップ３１２と同様に再起動を許可しないで点検、修理まで待機状態を保持する（ステップ４１４）。制御装置６０は、ステップ４１１において、所定時間経過後において温度Ｔｈ１が判定温度ＴｈＨ未満である場合には、上記ステップ３０８と同様にシステムを再起動する（ステップ４１２）。
【００８５】
一方、制御装置６０は、エラー発生回数が所定値ｎ以上となった場合すなわちｎ回連続して同じ異常を検知した場合には、上記ステップ３１２と同様に再起動を許可しないで点検、修理まで待機状態を保持する（ステップ４１４）。
【００８６】
なお、上記ステップ４１０の処理に代えて、貯湯槽３１の貯湯水が高温で満水であるか否かを判定するようにしてもよい。例えば、貯湯槽３１が高温（所定温度（例えば７５℃）以上）の貯湯水が満水状態でない状態となったことを貯湯槽３１に設けた図示しない温度センサ群との通信により検知するようにすればよい。また、上記ステップ４１０の処理に代えて、貯湯槽３１から熱交換器３３に供給される貯湯水の温度が十分降温（冷却）されたか否かを判定するようにしてもよい。例えば、温度センサ３２ｂによって貯湯水の温度を検出するようにすればよい。
【００８７】
上述した説明から明らかなように、本実施形態においては、燃料電池システムにおいては、貯湯水の温度が所定の動作温度以上となった場合、電源遮断装置５６が補機用電源５５からの駆動電圧を補機に供給している電源回路５７を遮断することができる。よって、排熱回収系が異常となったとき（例えば貯湯水が高温となったとき）に燃料電池システムを停止運転する安全装置として電源遮断装置５６を備えることができる。また、判定手段（制御装置６０；図４または図６に示すフローチャート）は、電圧検出装置（電圧センサ５５ａ）により検出された補機用電源５５の出力電圧Ｖおよび温度センサ３２ｃにより検出された貯湯水の温度から、補機用電源５５および排熱回収系のいずれが異常であるかを判定する。これにより、補機への電源電圧の供給を停止するように構成することで燃料電池システムを停止運転するようにした場合、補機用電源５５の異常により電源電圧の供給が停止されたのか、排熱回収系の異常により電源電圧の供給が停止されたのか、すなわち異常発生箇所を的確に判定することができる。
【００８８】
よって、燃料電池システムは、補機の電源電圧が低下した場合、発電運転（定常運転）や起動運転の継続が不可能となり、システムを停止運転する。その時、補機用電源５５の異常であるか、排熱回収水系の異常（高温）であるかが判別できる為、不具合発生部位の特定ができ、その対応（点検・修理）も迅速に行うことができる。
【００８９】
また、電源遮断装置５６は、貯湯水の温度を感知しその温度変化に応じて変形する感熱部５６ｂと、感熱部５６ｂの変形に応じて電源回路５７を連通・遮断するスイッチ部５６ｄと、を備えており、温度センサ３２ｃは、電源遮断装置５６の感熱部５６ｂにより感知される貯湯水の温度を検出するため、電源遮断装置５６の実際の遮断動作温度を直接検出することで、異常発生箇所をより正確に判定することができる。
【００９０】
また、前記判定手段は、電圧検出装置（電圧センサ５５ａ）により検出された補機用電源５５の出力電圧Ｖが所定電圧ＶＬ以下であり、かつ、温度センサ３２ｃにより検出された貯湯水の温度Ｔｈ１が所定温度ＴｈＵ未満である場合に、補機用電源が異常であると判定する（ステップ１１４）。これにより、補機用電源５５が異常であることを的確に判定することができる。
【００９１】
また、前記判定手段は、電圧検出装置（電圧センサ５５ａ）により検出された補機用電源５５の出力電圧Ｖが所定電圧ＶＬ以下であり、かつ、温度センサ３２ｃにより検出された貯湯水の温度Ｔｈ１が所定温度ＴｈＵ以上である場合に、排熱回収系が異常であると判定する（ステップ１１２）。これにより、排熱回収系が異常であることを的確に判定することができる。
【００９２】
また、前記判定手段は、電圧検出装置（電圧センサ５５ａ）により検出された補機用電源５５の出力電圧Ｖが所定電圧ＶＬ以下であり、かつ、温度センサ３２ｃにより検出された貯湯水の温度Ｔｈ１が所定温度ＴｈＵ以上である状態が第１の所定時間ＴＭ１継続した場合に、排熱回収系が異常であると判定する（ステップ２１０）。これにより、排熱回収系が異常であることを的確かつ正確に判定することができる。
【００９３】
また、前記判定手段は、電圧検出装置（電圧センサ５５ａ）により検出された補機用電源５５の出力電圧Ｖが所定電圧ＶＬ以下であり、かつ、温度センサ３２ｃにより検出された貯湯水の温度Ｔｈ１が所定温度ＴｈＵ未満である状態が第１の所定時間ＴＭ１より長い第２の所定時間ＴＭ２継続した場合に、補機用電源５５が異常であると判定する。これにより、補機用電源５５が異常であることを的確かつ正確に判定することができる。また、先に排熱回収系の異常を検出し、その後補機用電源５５の故障を検出することができるため、いずれかの異常・故障であるかを明確に区別することができる。
【００９４】
なお、上述した実施形態においては、ステップ１０８の処理などにて温度センサ３２ｃが検出する貯湯水の温度に代えて、温度センサ３２ｄが検出する貯湯水の温度を使用するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１１…筐体、１１ａ…第１排気口、１１ｂ…空気導出口、１１ｃ…空気導入口、１２…仕切部材、１２ａ…空気導入口、１３…水タンク、１４…純水器、１５…換気用空気ブロワ、２０…燃料電池モジュール、２１…ケーシング、２１ａ…排気口、２２…蒸発部、２３…改質部、２４…燃料電池、２４ａ…セル、２４ｂ…燃料流路、２４ｃ…空気流路、２５…マニホールド、３０…排熱回収システム（排熱回収系）、３１…貯湯槽、３２…貯湯水循環ライン、３２ａ…貯湯水循環ポンプ、３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ…温度センサ、３３…熱交換器、５０…インバータ装置、５１…系統電源、５２…電源ライン、５３…外部電力負荷、５４…制御用電源、５５…補機用電源、５５ａ…電圧検出装置、５６…電源遮断装置、５６ｂ…感熱部、５６ｄ…スイッチ部、５７…電源回路、６０…制御装置Ｒ１…第１室、Ｒ２…第２室。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
前記燃料電池の排熱と貯湯水との間で熱交換することで前記排熱を前記貯湯水に回収して蓄える排熱回収系と、
前記燃料、前記酸化剤ガスおよび前記貯湯水を供給する補機に駆動電圧を供給する補機用電源と、
前記補機用電源からの前記駆動電圧を前記補機に供給している電源回路に設けられ該電源回路を前記貯湯水の温度に応じて連通・遮断する電源遮断装置と、
前記補機用電源の出力電圧を検出する電圧検出装置と、
前記貯湯水の温度を検出する温度センサと、
前記燃料、前記酸化剤ガスおよび前記貯湯水の供給を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記電圧検出装置により検出された前記補機用電源の出力電圧および前記温度センサにより検出された前記貯湯水の温度から、前記補機用電源および前記排熱回収系のいずれが異常であるかを判定する判定手段を備えている燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１において、前記電源遮断装置は、前記貯湯水の温度を感知しその温度に応じて変形する感熱部と、前記感熱部の変形に応じて前記電源回路を連通・遮断するスイッチ部と、を備えており、
前記温度センサは、前記電源遮断装置の感熱部により感知される前記貯湯水の温度を検出する燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記判定手段は、前記電圧検出装置により検出された前記補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、前記温度センサにより検出された前記貯湯水の温度が所定温度未満である場合に、前記補機用電源が異常であると判定する燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、前記判定手段は、前記電圧検出装置により検出された前記補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、前記温度センサにより検出された前記貯湯水の温度が所定温度以上である場合に、前記排熱回収系が異常であると判定する燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１または請求項２において、前記判定手段は、前記電圧検出装置により検出された前記補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、前記温度センサにより検出された前記貯湯水の温度が所定温度以上である状態が第１の所定時間継続した場合に、前記排熱回収系が異常であると判定する燃料電池システム。
【請求項６】
請求項１または請求項２において、前記判定手段は、前記電圧検出装置により検出された前記補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、前記温度センサにより検出された前記貯湯水の温度が所定温度未満である状態が前記第１の所定時間より長い第２の所定時間継続した場合に、前記補機用電源が異常であると判定する燃料電池システム。
【請求項１】
燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
前記燃料電池の排熱と貯湯水との間で熱交換することで前記排熱を前記貯湯水に回収して蓄える排熱回収系と、
前記燃料、前記酸化剤ガスおよび前記貯湯水を供給する補機に駆動電圧を供給する補機用電源と、
前記補機用電源からの前記駆動電圧を前記補機に供給している電源回路に設けられ該電源回路を前記貯湯水の温度に応じて連通・遮断する電源遮断装置と、
前記補機用電源の出力電圧を検出する電圧検出装置と、
前記貯湯水の温度を検出する温度センサと、
前記燃料、前記酸化剤ガスおよび前記貯湯水の供給を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記電圧検出装置により検出された前記補機用電源の出力電圧および前記温度センサにより検出された前記貯湯水の温度から、前記補機用電源および前記排熱回収系のいずれが異常であるかを判定する判定手段を備えている燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１において、前記電源遮断装置は、前記貯湯水の温度を感知しその温度に応じて変形する感熱部と、前記感熱部の変形に応じて前記電源回路を連通・遮断するスイッチ部と、を備えており、
前記温度センサは、前記電源遮断装置の感熱部により感知される前記貯湯水の温度を検出する燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記判定手段は、前記電圧検出装置により検出された前記補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、前記温度センサにより検出された前記貯湯水の温度が所定温度未満である場合に、前記補機用電源が異常であると判定する燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、前記判定手段は、前記電圧検出装置により検出された前記補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、前記温度センサにより検出された前記貯湯水の温度が所定温度以上である場合に、前記排熱回収系が異常であると判定する燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１または請求項２において、前記判定手段は、前記電圧検出装置により検出された前記補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、前記温度センサにより検出された前記貯湯水の温度が所定温度以上である状態が第１の所定時間継続した場合に、前記排熱回収系が異常であると判定する燃料電池システム。
【請求項６】
請求項１または請求項２において、前記判定手段は、前記電圧検出装置により検出された前記補機用電源の出力電圧が所定電圧以下であり、かつ、前記温度センサにより検出された前記貯湯水の温度が所定温度未満である状態が前記第１の所定時間より長い第２の所定時間継続した場合に、前記補機用電源が異常であると判定する燃料電池システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１６９０８７（Ｐ２０１２−１６９０８７Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７８２７（Ｐ２０１１−２７８２７）
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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