燃料電池システム
【課題】省電力化電磁弁を用いて燃料電池に供給する流体の制御を行なう燃料電池システムにおいて、ノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうことが可能である燃料電池システムを提供すること。
【解決手段】燃料電池１と、燃料電池１に燃料ガスおよび空気を供給するポンプ２、９と燃料ガスおよび空気を燃料電池１に供給する流路に配した電磁式開閉弁５、６、７、１２、１３と、燃料電池１に供給する燃料ガスおよび空気の流量を制御するとともに、電磁式開閉弁５、６、７、１２、１３への通電量を制御する制御部１５を備えている。
【解決手段】燃料電池１と、燃料電池１に燃料ガスおよび空気を供給するポンプ２、９と燃料ガスおよび空気を燃料電池１に供給する流路に配した電磁式開閉弁５、６、７、１２、１３と、燃料電池１に供給する燃料ガスおよび空気の流量を制御するとともに、電磁式開閉弁５、６、７、１２、１３への通電量を制御する制御部１５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し、特に省電力化電磁弁を用いて流体制御を行なう燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池を用いた家庭用の発電システムである燃料電池システムに対して、幅広い需要が見込まれている。この燃料電池システムには数多くの電磁式開閉弁やファン、ポンプ等の補機が用いられているが、燃料電池システムの発電効率を向上させるためには、これらの補機が消費する電力を低減することが重要である。
【０００３】
従来の燃料電池システムでは、原料供給源からの原料の燃料処理機への供給／遮断、燃料処理機で生成した燃料ガスの燃料電池への供給／遮断等を複数の電磁式開閉弁を作動させることにより実現しているものがあった（例えば、特許文献１の第４−８頁、図１参照）。図１３は、特許文献１に記載された従来の燃料電池システムを示すものである。
【０００４】
図１３に示すように従来の燃料電池システムは、水素リッチな燃料ガスと空気中の酸素とを用いて発電を行なう燃料電池１０１と、原料を水蒸気改質し水素リッチな燃料ガスを生成する燃料処理機１０２と、燃料処理機１０２に原料供給源からの原料を供給する原料ガス供給流路１０３と、燃料処理機１０２への原料の供給／遮断を行なう開閉弁１０４と、燃料処理機１０２に水供給源からの水を供給する水流路１０５と、燃料処理機１０２への水の供給／遮断を行なう開閉弁１０６と、燃料処理機１０２を加熱するバーナ１０７と、燃料処理機１０２から生成された燃料ガスを燃料電池１０１に供給する燃料ガス供給流路１０８と、燃料電池１０１への燃料ガスの供給／遮断を行なう開閉弁１０９と、燃料電池１０１から排出される残余燃料ガスをバーナ１０７に供給する燃料ガス排出流路１１０と、残余燃料ガスの排出／遮断を行なう開閉弁１１１と、燃料処理機１０２からの燃料ガスを燃料電池１０１をバイパスして残余燃料ガス遮断弁１１１より下流の燃料ガス排出流路１１０と合流する燃料ガスバイパス流路１１２と、燃料ガスバイパス流路１１２への燃料ガスの供給／遮断を行なう開閉弁１１３とから構成されている。そして、システムの起動運転時には、開閉弁１０４、１０６を開として原料と改質用の水を燃料処理機１０２に供給する。このとき開閉弁１０９、１１１は閉とし、開閉弁１１３は開とすることにより、燃料処理機１０２から導出される燃料ガスは燃料電池１０１に供給されずに燃料ガスバイパス流路１１２、燃料ガス排出流路１１０を通じてバーナ１０７に供給されて燃焼される。一方、燃料ガス中の一酸化炭素濃度が所定値以下になると開閉弁１０９、１１１は開とし、開閉弁１１３は閉とすることにより、燃料処理機１０２から導出される燃料ガスは燃料電池１０１に供給されて、燃料電池に供給された空気中の酸素と電気化学的に反応することにより発電を行なう。燃料電池１０１で使用されなかった残余燃料ガスは燃料ガス排出流路１１０を通じてバーナ１０７に供給されて燃焼される。
【０００５】
なお、図１３に示す従来の燃料電池システムでは燃料電池での発電に使用する空気の供給・排出に関する技術的開示はないが、一般的には空気ブロワのからの空気の供給／遮断を複数の電磁式開閉弁を作動させることにより実現する（例えば、特許文献２の第７−１４頁、図１参照）。
【０００６】
そして燃料電池システムの内部消費電力を低減させるために、電磁式開閉弁である開閉弁１０４、１０６、１０９、１１１、１１３、空気供給／遮断用の電磁式開閉弁に対して、弁の駆動コイルに流す電流を、起動時に比べて保持時には減少させることにより全体として消費電力を低減した省電力化電磁弁（例えば、特許文献３の第５−９頁、図１−図３
参照）を用いることが有用であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２７６７４２号公報
【特許文献２】特開２００８−２４３７６２号公報
【特許文献３】特開２００７−２４２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが上述したような省電力化電磁弁を用いた場合、閉弁した状態の電磁弁を開弁させるために通電する電流より、開状態を保持するために通電する電流のほうが少ないため、電磁弁を開状態で保持するための保持力も開弁時の保持力より弱くなる。そのため、振動等の外乱によって電磁弁が閉弁する異常が起こった場合、燃料電池での発電に必要な燃料ガスや空気の供給ができなくなり、電磁弁が閉弁してから約１秒後に燃料電池からの出力が異常となるため燃料電池システムの運転が継続できなくなるという新たな課題を見出した。
【０００９】
また開状態を保持するときに通電する電流としては、発振回路などからのパルス状の電流を一定間隔で間欠的に供給する方法が一般的である。しかしながらこの場合、ノイズ等の外乱を受けることにより発振回路などからの電流が１パルス分供給されないことにより電磁弁の保持力がさらに低下して閉弁する異常が起こった場合に関しても、上述した課題と同様の事象が起こることを見出した。
【００１０】
そこで、本発明は、前記従来の課題を解決するもので、省電力化電磁弁を用いて燃料電池に供給する流体の制御を行なう燃料電池システムにおいて、ノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうことが可能であ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】
【００１１】
上述した従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行なう燃料電池と、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、燃料電池に酸化剤ガスを供給する第１酸化剤ガス供給部と、燃料電池及び燃料ガス供給部を連通する燃料ガス供給経路と、燃料電池及び第１酸化剤ガス供給部を連通する第１酸化剤ガス供給経路と、発電に使用しなかった残余燃料ガスを燃料電池から排出する燃料ガス排出経路と、発電に使用しなかった残余酸化剤ガスを燃料電池から排出する酸化剤ガス排出経路と、燃料ガス供給部、第１酸化剤ガス供給部、燃料ガス供給経路上、第１酸化剤ガス供給経路上、燃料ガス排出経路又は酸化剤ガス排出経路に設けられた電磁式開閉弁と、電磁式開閉弁に供給される流体の通流状態を検知する流体通流検知器と、電磁式開閉弁に第１の通電量を供給することにより電磁式開閉弁を開弁する開弁動作状態、電磁式開閉弁に第１の通電量より小さい第２の通電量を供給することにより開弁状態を保持する開弁保持状態、及び、電磁式開閉弁への通電を停止する閉弁状態のうちのいずれかの状態に電磁式開閉弁を制御する制御部とを備える。
【００１２】
これによって、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、流体通流検知器で検知される流体の通流状態が遮断されたと判断した場合に、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより電磁式開閉弁を開くように制御することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の燃料電池システムによれば、燃料電池に供給する流体の制御を行なう省電力化電磁弁がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池システムのブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における開閉弁の動作フロー図
【図３】本発明の実施の形態１における開閉弁の動作フロー図
【図４】本発明の実施の形態１における開閉弁の動作フロー図
【図５】本発明の実施の形態２における燃料電池システムのブロック図
【図６】本発明の実施の形態３における燃料電池システムのブロック図
【図７】本発明の実施の形態４における燃料電池システムのブロック図
【図８】本発明の実施の形態４における開閉弁の動作フロー図
【図９】本発明の実施の形態４における開閉弁の動作フロー図
【図１０】本発明の実施の形態４における開閉弁の動作フロー図
【図１１】本発明の実施の形態５における燃料電池システムのブロック図
【図１２】本発明の実施の形態６における燃料電池システムのブロック図
【図１３】従来の燃料電池システムのブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
第１の発明は、燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行なう燃料電池と、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、燃料電池に酸化剤ガスを供給する第１酸化剤ガス供給部と、燃料電池及び燃料ガス供給部を連通する燃料ガス供給経路と、燃料電池及び第１酸化剤ガス供給部を連通する第１酸化剤ガス供給経路と、発電に使用しなかった残余燃料ガスを燃料電池から排出する燃料ガス排出経路と、発電に使用しなかった残余酸化剤ガスを燃料電池から排出する酸化剤ガス排出経路と、燃料ガス供給部、第１酸化剤ガス供給部、燃料ガス供給経路上、第１酸化剤ガス供給経路上、燃料ガス排出経路又は酸化剤ガス排出経路に設けられた電磁式開閉弁と、電磁式開閉弁に供給される流体の通流状態を検知する流体通流検知器と、電磁式開閉弁に第１の通電量を供給することにより電磁式開閉弁を開弁する開弁動作状態、電磁式開閉弁に第１の通電量より小さい第２の通電量を供給することにより開弁状態を保持する開弁保持状態、及び、電磁式開閉弁への通電を停止する閉弁状態のうちのいずれかの状態に電磁式開閉弁を制御する制御部とを備える燃料電池である。かかる構成にすることにより、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、流体通流検知器で検知される流体の通流状態が遮断されたと判断した場合に、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより電磁式開閉弁を開くように制御することができる。
【００１６】
第２の発明は、特に、第１の発明の燃料電池システムに加えて、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、流体通流検知器で検知される流体の通流状態が遮断されたと判断した場合に、電磁式開閉弁に第１の通電量を供給する燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、閉弁した電磁式開閉弁に対して、開弁するときと同等の力で電磁式開閉弁を開くように制御することができる。
【００１７】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の燃料電池システムに加えて、流体通流検知器とは電磁式開閉弁に供給される流体の流量を検知する流量計である燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、流量計で検知されるガスの流量が所定の流量範囲を外れた場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより電磁式開閉弁を開くように制御することができる。
【００１８】
第４の発明は、特に、第３の発明の燃料電池システムに加えて、制御部は流量計で検知される流体の流量が目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れたか否かを第１の周期で検知し、第１の周期より長い第２の周期でフィードバック制御を行う燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、フィードバック制御の周期よりも短い周期、すなわちフィードバック制御による流量制御をしていないことによる意図的な流量変動が生じない区間において、閉弁した電磁式開閉弁を開くように制御するため、電磁式開閉弁が開弁復帰時に供給流量を安定させることができる。
【００１９】
第５の発明は、特に、第３の発明の燃料電池システムに加えて、制御部は流量計で検知される流体の流量が目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給する期間はフィードバック制御を中断する燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、電磁式開閉弁を開くように制御しているときにはフィードバック制御が中断されているため意図的な流量変動が生じず、閉弁した電磁式開閉弁が開弁復帰時に供給流量を安定させることができる。
【００２０】
第６の発明は、特に、第３の発明の燃料電池システムに加えて、制御部は流量計で検知される流体の流量が目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給開始してから所定の期間はフィードバック制御を中断する燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、電磁式開閉弁を開くように制御しているが電磁式開閉弁が開弁していない期間を意図する『所定の期間』に対してフィードバック制御が中断されているため意図的な流量変動が生じず、閉弁した電磁式開閉弁が開弁復帰時に供給流量を安定させることができる。
【００２１】
第７の発明は、特に、第３から第６のいずれか１つの発明の燃料電池システムに加えて、燃料ガス供給部は、原料ガス及び水を用いて燃料ガスを生成する燃料処理部と、燃料処理部に原料ガスを供給する原料ガス供給経路とを有し、電磁式開閉弁は、燃料ガス供給経路上、燃料ガス排出経路上又は原料ガス供給経路上に設けられ、流量計は、燃料ガス供給経路上又は原料ガス供給経路上に設けられ、流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れた場合とは、流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以下になる場合である燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以下になった場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給して電磁式開閉弁を開くように制御することができる。
【００２２】
第８の発明は、特に、第３から第６のいずれか１つの発明の燃料電池システムに加えて、電磁式開閉弁は、第１酸化剤ガス供給経路上又は酸化剤ガス排出経路上に設けられ、流量計は、第１酸化剤ガス供給経路上に設けられ、流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れた場合とは、流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以下になる場合である燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以下になった場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給して開閉弁を開くように制御することができる。
【００２３】
第９の発明は、特に、第３から第６のいずれか１つの発明の燃料電池システムに加えて、燃料ガス供給部は、原料ガス、水及び酸化剤ガスを用いて燃料ガスを生成する燃料処理部と、燃料処理部に酸化剤ガスを供給する第２酸化剤ガス供給部と、燃料処理部及び第２酸化剤ガス供給部を連通する第２酸化剤ガス供給経路を有し、電磁式開閉弁は、第２酸化剤ガス供給経路上、燃料ガス供給経路または燃料ガス排出流路上に設けられ、流量計は、
第２酸化剤ガス供給経路上に設けられ、流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れた場合とは、流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以下になる場合である燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以下になった場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給して電磁式開閉弁を開くように制御することができる。
【００２４】
第１０の発明は、特に、第３から第６のいずれか１つの発明の燃料電池システムに加えて、燃料ガス供給部は、原料ガス、水及び酸化剤ガスを用いて燃料ガスを生成する燃料処理部を有し、第１酸化剤ガス供給部は、第１酸化剤ガス供給経路から分岐して燃料処理部に酸化剤ガスを供給する第２酸化剤ガス供給経路を有し、電磁式開閉弁は、第１酸化剤ガス供給経路のうちの分岐より下流側の経路上又は酸化剤ガス排出経路上に設けられ、流量計は、第２酸化剤ガス供給経路上に設けられ、流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れた場合とは、流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以上になる場合である燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以上になった場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給して開閉弁を開くように制御することができる。
【００２５】
第１１の発明は、特に、第３から第６のいずれか１つの発明の燃料電池システムに加えて、燃料ガス供給部は、原料ガス及び水を用いて前記燃料ガスを生成する燃料処理部と、燃料処理部に水を供給する水供給経路とを有し、電磁式開閉弁は、燃料ガス供給経路上、燃料ガス排出経路上又は水供給経路上に設けられ、流量計は、燃料ガス供給経路上又は水供給経路上に設けられ、流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れた場合とは、流量計で検知される水供給経路を通流する水の流量、または流量計で検知される燃料ガス供給経路または燃料ガス排出流路を通流するガスの流量が所定の流量以下になる場合である燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、流量計で検知される水またはガスの流量が所定の流量以下になった場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給して電磁式開閉弁を開くように制御することができる。
【００２６】
第１２発明は、特に、第１または第２の発明の燃料電池システムに加えて、流体通流検知器とは電磁式開閉弁の供給側または排出側の流体の圧力を検知する圧力計である燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、圧力計で検知されるガスの圧力が所定の圧力範囲を外れた場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより電磁式開閉弁を開くように制御することができる。
【００２７】
第１３発明は、特に、第１２の発明の燃料電池システムに加えて、電磁式開閉弁に供給される流体の流量を検知する流量計を備え、制御部は流量計で検知される流体の流量が目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れたか否かを第１の周期で検知し、第１の周期より長い第２の周期でフィードバック制御を行う燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、フィードバック制御の周期よりも短い周期、すなわちフィードバック制御による流量制御をしていないことによる意図的な流量変動が生じない区間において、閉弁した電磁式開閉弁を開くように制御するため、電磁式開閉弁が開弁復帰時に供給流量を安定させることができる。
【００２８】
第１４の発明は、特に、第１２の発明の燃料電池システムに加えて、電磁式開閉弁に供給される流体の流量を検知する流量計を備え、制御部は流量計で検知される流体の流量が
目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給する期間はフィードバック制御を中断する燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、電磁式開閉弁を開くように制御しているときにはフィードバック制御が中断されているため意図的な流量変動が生じず、閉弁した電磁式開閉弁が開弁復帰時に供給流量を安定させることができる。
【００２９】
第１５の発明は、特に、第１２の発明の燃料電池システムに加えて、電磁式開閉弁に供給される流体の流量を検知する流量計を備え、制御部は流量計で検知される流体の流量が目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給開始してから所定の期間はフィードバック制御を中断する燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、電磁式開閉弁を開くように制御しているが電磁式開閉弁が開弁していない期間を意図する『所定の期間』に対してフィードバック制御が中断されているため意図的な流量変動が生じず、閉弁した電磁式開閉弁が開弁復帰時に供給流量を安定させることができる。
【００３０】
第１６の発明は、特に、第１２から第１５のいずれか１つの発明の燃料電池システムに加えて、燃料ガス供給部は、原料ガス及び水を用いて燃料ガスを生成する燃料処理部と、燃料処理部に原料ガスを供給する原料ガス供給経路とを有し、電磁式開閉弁は、燃料ガス供給経路上、燃料ガス排出経路上又は原料ガス供給経路上に設けられ、圧力計は、燃料ガス供給経路上又は原料ガス供給経路上に設けられ、圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合とは、圧力計で検知される電磁式開閉弁の供給側のガスの圧力が第１の所定の圧力以上になる、または、圧力計で検知される電磁式開閉弁の排出側のガスの圧力が第２の所定の圧力以下になる場合である燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、圧力計で検知される電磁式開閉弁の供給側のガスの圧力が第１の所定の圧力以上になった、または、圧力計で検知される電磁式開閉弁の排出側のガスの圧力が第２の所定の圧力以下になった場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給して電磁式開閉弁を開くように制御することができる。
【００３１】
第１７の発明は、特に、第１２から第１５のいずれか１つの発明の燃料電池システムに加えて、電磁式開閉弁は、第１酸化剤ガス供給経路上又は酸化剤ガス排出経路上に設けられ、圧力計は、第１酸化剤ガス供給経路上に設けられ、圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合とは、圧力計で検知される電磁式開閉弁の供給側のガスの圧力が第１の所定の圧力以上になる、または、圧力計で検知される電磁式開閉弁の排出側のガスの圧力が第２の所定の圧力以下になる場合である燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、圧力計で検知される電磁式開閉弁の供給側のガスの圧力が第１の所定の圧力以上になった、または、圧力計で検知される電磁式開閉弁の排出側のガスの圧力が第２の所定の圧力以下になった場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給して開閉弁を開くように制御することができる。
【００３２】
第１８の発明は、特に、第１２から第１５のいずれか１つの発明の燃料電池システムに加えて、燃料ガス供給部は、原料ガス、水及び酸化剤ガスを用いて燃料ガスを生成する燃料処理部と、燃料処理部に酸化剤ガスを供給する第２酸化剤ガス供給部と、燃料処理部及び第２酸化剤ガス供給部を連通する第２酸化剤ガス供給経路を有し、電磁式開閉弁は、第２酸化剤ガス供給経路上、燃料ガス供給経路または燃料ガス排出流路上に設けられ、圧力計は、第２酸化剤ガス供給経路上に設けられ、圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合とは、圧力計で検知される電磁式開閉弁の供給側のガスの圧力が第１の所定の圧力以上になる、または、圧力計で検知される電磁式開閉弁の排出側のガスの圧力が第２の所定の圧力以下になる場合である燃料電池システムである。かかる構成にする
ことにより、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、圧力計で検知される電磁式開閉弁の供給側のガスの圧力が第１の所定の圧力以上になった、または、圧力計で検知される電磁式開閉弁の排出側のガスの圧力が第２の所定の圧力以下になった場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給して電磁式開閉弁を開くように制御することができる。
【００３３】
第１９の発明は、特に、第１２から第１５のいずれか１つの発明の燃料電池システムに加えて、燃料ガス供給部は、原料ガス、水及び酸化剤ガスを用いて燃料ガスを生成する燃料処理部を有し、第１酸化剤ガス供給部は、第１酸化剤ガス供給経路から分岐して燃料処理部に酸化剤ガスを供給する第２酸化剤ガス供給経路を有し、電磁式開閉弁は、第１酸化剤ガス供給経路のうちの分岐より下流側の経路上又は酸化剤ガス排出経路上に設けられ、圧力計は、第２酸化剤ガス供給経路上に設けられ、圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合とは、圧力計で検知されるガスの圧力が所定の圧力以上になる場合である燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、圧力計で検知されるガスの圧力が所定の圧力以上になった場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給して開閉弁を開くように制御することができる。
【００３４】
第２０の発明は、特に、第１２から第１５のいずれか１つの発明の燃料電池システムに加えて、燃料ガス供給部は、原料ガス及び水を用いて燃料ガスを生成する燃料処理部と、燃料処理部に水を供給する水供給経路とを有し、電磁式開閉弁は、燃料ガス供給経路上、燃料ガス排出経路上又は水供給経路上に設けられ、圧力計は、燃料ガス供給経路上又は水供給経路上に設けられ、圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合とは、圧力計で検知される電磁式開閉弁の供給側のガスまたは水の圧力が第１の所定の圧力以上になる、または、圧力計で検知される電磁式開閉弁の排出側のガスまたは水の圧力が第２の所定の圧力以下になる場合である燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、圧力計で検知される電磁式開閉弁の供給側のガスまたは水の圧力が第１の所定の圧力以上になった、または、圧力計で検知される電磁式開閉弁の排出側のガスまたは水の圧力が第２の所定の圧力以下になった場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給して電磁式開閉弁を開くように制御することができる。
【００３５】
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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の本実施の形態１における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【００３７】
図１に示すように、本実施の形態における燃料電池システムは、水素リッチな燃料ガスと空気中の酸素とを用いて発電を行なう燃料電池１と、燃料ガス供給源からの燃料ガスを燃料電池１に供給するポンプ２と、燃料ガス供給源からの燃料ガスがポンプ２を通じて燃料電池１に供給されるように配した燃料ガス供給流路３と、燃料電池１での発電に使用しなかった残余燃料ガスが燃料電池１から排出されるように配した燃料ガス排出流路４と、燃料ガス供給源から供給される燃料ガスのポンプ２への供給／遮断を行なう開閉弁５と、ポンプ２から供給される燃料ガスの燃料電池１への供給／遮断を行なう開閉弁６と、燃料電池１から排出される残余燃料ガスの排出／遮断を行なう開閉弁７と、燃料電池１へ供給される燃料ガス流量を検知する燃料ガス流量計８と、酸化剤ガスとしての酸素を含む空気を取り込んで燃料電池１に供給するポンプ９と、ポンプ９で取り込んだ空気が燃料電池１に供給されるように配した第１空気供給流路１０と、燃料電池１での発電に使用しなかっ
た残余空気が燃料電池１から排出されるように配した空気排出流路１１と、ポンプ９から供給される空気の燃料電池１への供給／遮断を行なう開閉弁１２と、燃料電池１から排出される残余空気の排出／遮断を行なう開閉弁１３と、燃料電池１へ供給される空気流量を検知する第１空気流量計１４と、制御部１５を備えている。
【００３８】
燃料ガス供給流路３は上流側が燃料ガス供給源に接続され、下流側が燃料電池１に接続されている。燃料ガス排出流路４は上流側が燃料電池１に接続され、下流側は開放されシステム外に残余燃料ガスを排出するように配されている。第１空気供給流路１０は上流側がポンプ９に接続され、下流側が燃料電池１に接続されている。空気排出流路１１は上流側が燃料電池１に接続され、下流側は開放されシステム外に残余空気を排出するように配されている。
【００３９】
ここで、燃料ガス供給源から供給される燃料ガスとしては、水素または水素を主成分とするような混合ガスを使用することができる。また燃料ガス供給源としては、水素または水素を主成分とするような混合ガスを充填したボンベまたはガスインフララインを用いることができる。なお、本実施の形態では「残余燃料ガスはシステム外に排出」としたが、図示していないバーナ等の処理装置で燃焼させて、燃焼排ガスとしてシステム外に排出してもよい。
【００４０】
なお、本実施の形態における、ポンプ２、ポンプ９、燃料ガス供給流路３、第１空気供給流路１０、燃料ガス排出流路４、空気排出流路１１、燃料ガス流量計８は各々、第１の本発明における燃料ガス供給部、第１酸化剤ガス供給部、燃料ガス供給経路、第１酸化剤ガス供給経路、燃料ガス排出経路、酸化剤ガス排出経路、流体通流検知器の具体的な実施の一例である。また開閉弁５、６、７のいずれかと燃料ガス流量計８は各々、第３の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例である。また開閉弁１２、１３のいずれかと第１空気流量計１４に関しても各々、第３または第８の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例である。
【００４１】
次に、本実施の形態における燃料電池システムに関して、具体的動作を説明する。
【００４２】
図１に示す燃料電池システムでは、開閉弁５、６、７を開にすることにより燃料ガス供給源から供給された燃料ガスは燃料ガス供給流路３を通じてポンプ２に供給される。ポンプ２は後述するように制御部１５により能力値を変化させながら駆動する。ポンプ２から導出された燃料ガスは燃料ガス供給流路３を通じて燃料電池１に供給され、後述する燃料電池１に供給された空気中の酸素と電気化学的に反応し、発電を行なう。燃料電池１での発電により燃料ガス中の水素は消費されるが、発電に使用されなかった燃料ガスは残余燃料ガスとして燃料電池１から排出される。燃料電池１から排出された残余燃料ガスは、燃料ガス排出流路４と通じてシステム外に排出される。一方、発電に用いる酸化剤ガスとしての空気は、後述するように制御部１５により能力値を変化させながら駆動しているポンプ９により、ポンプ９周辺から取り込まれる。取り込まれた空気は、開閉弁１２、１３を開にすることにより第１空気供給流路１０を通じて燃料電池１に供給され、既述のとおり燃料ガス中の水素と電気化学的に反応することにより発電を行なう。燃料電池１での発電により空気中の酸素は消費されるが、発電に使用されなかった空気の一部は残余空気として燃料電池１から排出される。燃料電池１から排出された残余空気は、空気排出流路１１と通じてシステム外に排出される。
【００４３】
制御部１５は発電に必要な燃料ガス流量を燃料電池１に供給するために、燃料ガス流量計８が検知する燃料ガスの検知流量を発電に必要な目標流量になるように、燃料ガス流量計８の検知流量に基づいてポンプ２の能力値を変化させるフィードバック制御を行なっている。また制御部１５は同様に、発電に必要な空気流量を燃料電池１に供給するために、
第１空気流量計１４の検知する空気の検知流量を発電に必要な目標流量になるように、第１空気流量計１４の検知流量に基づいてポンプ９の能力値を変化させるフィードバック制御を行なっている。
【００４４】
さらに、制御部１５は、開閉弁５、６、７、１２、１３を開とするときには、各開閉弁５、６、７、１２、１３に対して、第１の通電量を供給することにより閉弁している開閉弁を開弁させる開弁動作状態を一定時間（例えば１秒間）行ない、ついで第１の通電量より小さい第２の通電量を供給することにより、開弁状態を保持する開弁保持状態を継続する制御を行なう。一方、開閉弁５、６、７、１２、１３を閉とするときには、通電を停止することにより開閉弁を閉弁させる閉弁状態を行ない、次回の開弁までは閉弁状態を継続する制御を行なう。
【００４５】
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第３の本発明に関する具体的な動作の一例について図２を参照しながら説明する。なお後述する第３の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁６は第３の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【００４６】
燃料電池システムが動作中は開閉弁６は開状態であり、制御部１５によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図２において、制御部１５は流量計が検出する検知流量が目標流量に対して所定の流量範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ００１）。なお、本動作の一例では、流量計として燃料ガス流量計８を用いて燃料ガス流量を検出し、「所定の流量範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知流量が目標流量の半分未満になったか否かを監視」している。検知流量が所定の流量範囲を外れていない（検知流量が目標流量の半分以上ある）場合はステップＳ００１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ００１で所定の流量範囲を外れた場合、すなわち検知流量が目標流量の半分未満になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ００２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁６のことであり、開閉弁６に対してステップＳ００２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ００３）した後、制御部１５は電磁式開閉弁である開閉弁６への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ００４）、開弁保持状態を継続する。
【００４７】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部１５は、電磁式開閉弁である開閉弁６を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、流体通流検知器の具体的一例である流量計としての燃料ガス流量計８で検知されるガスの流量が所定の流量範囲を外れた場合に開閉弁６が閉弁したと判断し、開閉弁６に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁６を開くように制御することができるため、燃料電池１に供給する燃料ガスの制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁６がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、電磁式開閉弁である「開閉弁６に対して第２の通電量より大きい通電量を印加」するとしたが、第２の通電量より大きい通電量として、開弁動作状態において閉弁している開閉弁を開弁させる通電量である第１の通電量を印加すると、消費電力は増加するが確実に開弁することができるため、有用である。
【００４９】
なお、本実施の形態では、開閉弁６と燃料ガス流量計８を、第３の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁５と燃料ガス流量計８または、開閉弁７と燃料ガス流量計８を、第３の本発明における電磁式
開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第３の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を、各々、開閉弁５または開閉弁７と読み替えることにより明らかである。
【００５０】
また、本実施の形態では、開閉弁６のみに対して第３の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁５、６、７に対して第３の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【００５１】
また、本実施の形態では燃料ガス流量計８は燃料ガス供給流路３に配したがこの限りではなく、燃料ガス排出流路４に配しても構わない。すなわち、燃料電池１での発電により水素消費後の燃料ガス流量を検知するため、燃料電池１から排出される残余燃料ガス流量に対して目標流量を設定する必要があるが、この場合においても、何らかの原因で電磁式開閉弁が閉弁した場合は燃料ガス流量計８で検知する流量が急減するため、第３の本発明に関する具体的な動作が実現できることは明らかである。
【００５２】
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第３または第８の本発明に関する具体的な動作の一例について図２を参照しながら説明する。なお後述する第３または第８の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁１２は第３または第８の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【００５３】
燃料電池システムが動作中は開閉弁１２は開状態であり、制御部１５によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図２において、制御部１５は流量計が検出する検知流量が目標流量に対して所定の流量範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ００１）。なお本動作の一例では、流量計として第１空気流量計１４を用いて空気の流量を検出し、「所定の流量範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知流量が目標流量の半分未満になったか否かを監視」している。検知流量が所定の流量範囲を外れていない（検知流量が目標流量の半分以上ある）場合はステップＳ００１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ００１で所定の流量範囲を外れた場合、すなわち検知流量が目標流量の半分未満になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ００２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式遮断弁とは開閉弁１２のことであり、開閉弁１２に対してステップＳ００２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ００３）した後、制御部１５は電磁式開閉弁である開閉弁１２への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ００４）、開弁保持状態を継続する。
【００５４】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部１５は、電磁式開閉弁である開閉弁１２を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、第１空気流量計１４で検知される空気の流量が所定の流量範囲を外れた場合に開閉弁１２が閉弁したと判断し、開閉弁１２に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁１２を開くように制御することができるため、燃料電池１に供給する空気の制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁１２がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【００５５】
なお、本実施の形態では、電磁式開閉弁である「開閉弁１２に対して第２の通電量より大きい通電量を印加」するとしたが、第２の通電量より大きい通電量として、開弁動作状態において閉弁している開閉弁を開弁させる通電量である第１の通電量を印加すると、消費電力は増加するが確実に開弁することができるため、有用である。
【００５６】
なお、本実施の形態では、開閉弁１２と第１空気流量計１４を、第３または第８の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁１３と第１空気流量計１４を、第３または第８の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第３または第８の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁１２を、開閉弁１３と読み替えることにより明らかである。
【００５７】
また、本実施の形態では、開閉弁１２のみに対して第３または第８の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁１２、１３に対して第３または第８の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【００５８】
また、本実施の形態では第１空気流量計１４は第１空気供給流路１０に配したがこの限りではなく、空気排出流路１１に配しても構わない。すなわち、燃料電池１での発電により酸素消費後の空気流量を検知するため、燃料電池１から排出される残余空気流量に対して目標流量を設定する必要があるが、この場合においても、何らかの原因で電磁式開閉弁が閉弁した場合は第１空気流量計１４で検知する流量が急減するため、第３または第８の本発明に関する具体的な動作が実現できることは明らかである。
【００５９】
さらに、第４の本発明の具体的動作の一例として、本実施の形態における制御部１５の、燃料ガス流量計８の検知流量に基づいてポンプ２の能力値を変化させるフィードバック制御の周期（以下、第２の周期）と、燃料ガス流量計８の検知流量が目標流量に対して所定の流量範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ００１）周期（以下、第１の周期）の関係として「第１の周期より第２の周期を長く」設定することは、電磁式開閉弁である開閉弁６を開弁させた後の燃料ガス流量をより安定させることができるため、有用である。すなわち、例えば電磁式開閉弁としての開閉弁６が何らかの原因で閉弁した場合は燃料ガス流量計８の検知流量は急減するが、第１の周期より第２の周期を長く設定していない場合、ステップＳ００１での「所定の流量範囲を外れた」検知よりも前または、開閉弁６の開弁よりも前にフィードバック制御によるポンプ２の能力値増加を制御部１５は実施することが発生し、ステップＳ００２での開閉弁６の開弁により目標流量に対して急増した燃料ガスが燃料電池１に通流する。しかしながら、第１の周期より第２の周期を長く設定すると、ステップＳ００１での「所定の流量範囲を外れた」検知よりも前または、開閉弁６の開弁よりも前でのフィードバック制御によるポンプ２の能力値増加を防止することができ、ステップＳ００２での開閉弁６の開弁により通流する燃料ガスは、開閉弁６の閉弁前のポンプ２の能力値で供給するために急増することなく燃料ガスが燃料電池１に通流することが可能となる。
【００６０】
なお、第４の本発明の具体的動作の一例では、電磁式開閉弁として開閉弁６を用いて説明したがこの限りではなく、電磁式開閉弁として、開閉弁５または開閉弁７を用いても構わない。さらには、開閉弁１２と第１空気流量計１４とポンプ９または、開閉弁１３と第１空気流量計１４とポンプ９を用いても構わない。
【００６１】
（変形例１）
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第５の本発明に関する具体的な動作の一例について図３を参照しながら説明する。なお後述する第５の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁６は第５の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【００６２】
燃料電池システムが動作中は開閉弁６は開状態であり、制御部１５によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図３において、制御部１５は
流量計が検出する検知流量が目標流量に対して所定の流量範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ１０１）。なお、本動作の一例では、流量計として燃料ガス流量計８を用いて燃料ガス流量を検出し、「所定の流量範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知流量が目標流量の半分未満になったか否かを監視」している。検知流量が所定の流量範囲を外れていない（検知流量が目標流量の半分以上ある）場合はステップＳ１０１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ１０１で所定の流量範囲を外れた場合、すなわち検知流量が目標流量の半分未満になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁の開弁動作を開始する。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁６のことであり、開閉弁６に対してステップＳ１０２を実施する。まず、流量計の検知流量に基づくフィードバック制御を中断し（Ｓ１０２）し、ついで電磁式開閉弁である開閉弁６に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ１０３）、開閉弁６を開弁させる。なお本動作の一例における「検知流量に基づくフィードバック制御」とは、燃料ガス流量計８の検知流量に基づいてポンプ２の能力値を変化させる制御のことである。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ１０４）した後、制御部１５は電磁式開閉弁である開閉弁６への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ１０５）、開弁保持状態を継続する。そしてステップＳ１０２から中断していたフィードバック制御を再開する（Ｓ１０６）。
【００６３】
本実施の形態の変形例１における燃料電池システムの構成をとると上述した作用・効果に加えて、制御部１５は、電磁式開閉弁である開閉弁６に第２の通電量より大きい通電量を供給する期間、すなわち開閉弁６が閉弁したと判断した時点から再度安定して開弁したと判断できるまでの間はフィードバック制御が中断されているため、開閉弁６の開弁よりも前でのフィードバック制御によるポンプ２の能力値増加を防止することができ、開閉弁６の開弁により通流する燃料ガスは、開閉弁６の閉弁前のポンプ２の能力値で供給するために、流量が急増することなく安定して燃料ガスが燃料電池１に通流することが実現できる。
【００６４】
なお、第５の本発明に関する具体的な動作では、開閉弁６と燃料ガス流量計８を、第５の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁５と燃料ガス流量計８または、開閉弁７と燃料ガス流量計８を、第５の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第５の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を、各々、開閉弁５または開閉弁７と読み替えることにより明らかである。
【００６５】
また、本実施の形態では、開閉弁６のみに対して第５の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁５、６、７に対して第５の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【００６６】
また、開閉弁６と燃料ガス流量計８を、第５の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁１２と第１空気流量計１４または、開閉弁１３と第１空気流量計１４を、第５の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第５の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を、各々、開閉弁１２または開閉弁１３と読み替え、燃料ガス流量計８を第１空気流量計１４と読み替えることにより明らかである。
【００６７】
また、第５の本発明に関する具体的な動作では、開閉弁１２のみに対して第５の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁１２、１３に対して第５の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【００６８】
（変形例２）
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第６の本発明に関する具体的な動作の一例について図４を参照しながら説明する。なお、後述する第６の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁６は第６の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【００６９】
燃料電池システムが動作中は開閉弁６は開状態であり、制御部１５によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図４において、制御部１５は流量計が検出する燃料ガスの検知流量が目標流量に対して所定の流量範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ２０１）。なお本動作の一例では、流量計として燃料ガス流量計８を用いて燃料ガス流量を検出し、「所定の流量範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知流量が目標流量の半分未満になったか否かを監視」している。検知流量が所定の流量範囲を外れていない（検知流量が目標流量の半分以上ある）場合はステップＳ２０１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ２０１で所定の流量範囲を外れた場合、すなわち検知流量が目標流量の半分未満になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁の開弁動作を開始する。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁６のことであり、開閉弁６に対してステップＳ１０２を実施する。まず、流量計の検知流量に基づくフィードバック制御を中断し（Ｓ２０２）し、ついで電磁式開閉弁である開閉弁６に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ２０３）、電磁式開閉弁である開閉弁６を開弁させる。なお本動作の一例における「検知流量に基づくフィードバック制御」とは、燃料ガス流量計８の検知流量に基づいてポンプ２の能力値を変化させる制御のことである。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているが、１秒程度の開弁動作のうち最初の０．１〜０．２秒で電磁式開閉弁は開弁し、残りの０．８〜０．９秒は開弁状態を安定させるための時間であるため、印加を０．５秒間保持（Ｓ２０４）した後、制御部１５は中断していたフィードバック制御を再開する（Ｓ２０５）。そしてさらに通電量より大きい通電量の印加を０．５秒間保持（Ｓ２０６）した後、制御部１５は電磁式開閉弁である開閉弁６への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ２０７）、開弁保持状態を継続する。
【００７０】
本実施の形態の変形例２における燃料電池システムの構成をとると上述した作用・効果に加えて、制御部１５は、電磁式開閉弁である開閉弁６に第２の通電量より大きい通電量を供給する期間のうち、開閉弁６が閉弁したと判断した時点から再度開弁したと判断できるまでの間はフィードバック制御が中断されているため、開閉弁６の開弁よりも前でのフィードバック制御によるポンプ２の能力値増加を防止することができ、開閉弁６の開弁により通流する燃料ガスは、開閉弁６の閉弁前のポンプ２の能力値で供給するために、流量が急増することなく安定して燃料ガスが燃料電池１に通流することが実現できるとともに、より短時間でフィードバック制御を再開できるために燃料電池１へ供給する燃料ガス流量の安定化を実現することができる。
【００７１】
なお、第６の本発明に関する具体的な動作では、開閉弁６と燃料ガス流量計８を、第６の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁５と燃料ガス流量計８または、開閉弁７と燃料ガス流量計８を、第６の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第６の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を、各々、開閉弁５または開閉弁７と読み替えることにより明らかである。またさらには本実施の形態では、開閉弁６のみに対して第６の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁５、６、７に対して第６の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【００７２】
また、開閉弁６と燃料ガス流量計８を、第６の本発明における電磁式開閉弁と流量計の
具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁１２と第１空気流量計１４または、開閉弁１３と第１空気流量計１４を、第６の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第６の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を、各々、開閉弁１２または開閉弁１３と読み替えることにより明らかである。
【００７３】
また、第６の本発明に関する具体的な動作では、開閉弁１２のみに対して第６の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁１２、１３に対して第６の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【００７４】
また、第６の本発明に関する具体的な動作では、ステップＳ２０４での保持時間を０．５秒としたがこの限りではなく、上述した具体的な動作で明らかなように、開弁が終わっている０．２秒以上かつ、通電量を第２の通電量に戻す（Ｓ２０７）前である１．０秒未満の中で任意に設定しても構わない。
【００７５】
（実施の形態２）
図５は、本発明の本実施の形態２における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【００７６】
図５に示すように、本実施の形態における燃料電池システムは、水素リッチな燃料ガスと空気中の酸素とを用いて発電を行なう燃料電池３１と、原料ガス供給源からの原料ガスと、水と空気とを用いて水素リッチな燃料ガスを生成する燃料処理機３２と、原料ガス供給源からの原料ガスを燃料処理機３２に供給するポンプ３３と、原料ガス供給源からの原料ガスがポンプ３３を通じて燃料処理機３２に供給されるように配した原料ガス供給流路３４と、燃料処理機３２で生成された燃料ガスが燃料電池３１に供給されるように配した燃料ガス供給流路３５と、燃料電池３１での発電に使用しなかった残余燃料ガスが燃料電池３１から排出されるように配した燃料ガス排出流路３６と、燃料処理機３２で生成された燃料ガスを燃料電池３１に供給せずにバイパスして排出する燃料ガスバイパス流路３７と、原料ガス供給源から供給される原料ガスのポンプ２への供給／遮断を行なう開閉弁３８と、ポンプ３３から供給される原料ガスの燃料処理機３２への供給／遮断を行なう開閉弁３９と、燃料処理機３２で生成される燃料ガスの燃料電池３１への供給／遮断を行なう開閉弁４０と、燃料電池３１から排出される残余燃料ガスの排出／遮断を行なう開閉弁４１と、燃料処理機３２で生成される燃料ガスの燃料ガスバイパス流路３７への供給／遮断を行なう開閉弁４２と、燃料処理機３２へ供給される原料ガス流量を検知する原料ガス流量計４３と、酸化剤ガスとしての酸素を含む空気を取り込んで燃料電池３１に供給するポンプ４４と、ポンプ４４で取り込んだ空気が燃料電池３１に供給されるように配した第１空気供給流路４５と、燃料電池３１での発電に使用しなかった残余空気が燃料電池３１から排出されるように配した空気排出流路４６と、ポンプ４４から供給される空気の燃料電池３１への供給／遮断を行なう開閉弁４７と、燃料電池３１から排出される残余空気の排出／遮断を行なう開閉弁４８と、燃料電池３１へ供給される空気流量を検知する第１空気流量計４９と、燃料処理機３２での燃料ガス生成時に発生する一酸化炭素を除去するための酸化剤ガスとしての空気を取り込んで燃料処理機３２に供給するポンプ５０と、ポンプ５０で取り込んだ空気を燃料処理機３２に供給されるように配した第２空気供給流路５１と、ポンプ５０から供給される空気の燃料処理機３２への供給／遮断を行なう開閉弁５２と、燃料処理機３２へ供給される空気流量を検知する第２空気流量計５３と、水供給源から水を燃料処理機３２に供給するポンプ５４と、水供給源からの水がポンプ５４を通じて燃料処理機３２に供給されるように配した水供給流路５５と、水供給源から供給される水のポンプ５４への供給／遮断を行なう開閉弁５６と、燃料処理機３２へ供給される水流量を検知する水流量計５７と、制御部５８を備えている。
【００７７】
原料ガス供給流路３４は上流側が原料ガス供給源に接続され、下流側が燃料処理機３２に接続されている。燃料ガス供給流路３５は上流側が燃料処理機３２に接続され、下流側が燃料電池３１に接続されている。燃料ガス排出流路３６は上流側が燃料電池３１に接続され、下流側は開放されシステム外に残余燃料ガスを排出するように配されている。燃料ガスバイパス流路３７は上流側が開閉弁４０より上流の燃料ガス供給流路３５に接続され、下流側が開閉弁４１より下流の燃料ガス排出流路３６に接続されている。第１空気供給流路４５は上流側がポンプ４４に接続され、下流側が燃料電池３１に接続されている。空気排出流路４６は上流側が燃料電池３１に接続され、下流側は開放されシステム外に残余空気を排出するように配されている。第２空気供給流路５１は上流側がポンプ５０に接続され、下流側が燃料処理機３２に接続されている。水供給流路５５は上流側が水供給源に接続され、下流側が燃料処理機３２に接続されている。
【００７８】
ここで、原料ガス供給源から供給される原料ガスとしては、メタンやプロパン等の炭化水素系ガス、都市ガスやＬＰガスから付臭成分を除去した炭化水素系混合ガスなどを使用することができる。また原料ガス供給源としては、上述の原料ガスを充填したボンベ・カートリッジまたはガスインフラライン、を用いることができる。なお、本実施の形態では「残余燃料ガスはシステム外に排出」としたが、図示していないバーナ等の処理装置で燃焼させて、燃焼排ガスとしてシステム外に排出してもよい。
【００７９】
なお、本実施の形態における、燃料処理機３２、原料ガス供給流路３４は各々、第７の本発明における燃料処理部、原料ガス供給経路の具体的な実施の一例である。また、燃料処理機３２、ポンプ５０、第２空気供給流路５１は各々、第９の本発明における燃料処理部、第２酸化剤ガス供給部、第２酸化剤ガス供給経路の具体的な実施の一例である。また、燃料処理機３２、水供給流路５５は各々、第１１の本発明における燃料処理部、水供給経路の具体的な実施の一例である。
【００８０】
次に、本実施の形態における燃料電池システムに関して、具体的動作を説明する。
【００８１】
図５に示す燃料電池システムでは、開閉弁３８、３９を開にすることにより原料ガス供給源から供給された原料ガスは原料ガス供給流路３４を通じてポンプ３３に供給される。ポンプ３３は後述するように制御部５８により能力値を変化させながら駆動する。ポンプ３３から導出された原料ガスは原料ガス供給流路３４を通じて燃料処理機３２に供給される。一方、開閉弁５６を開にすることにより水供給源から供給された水は、水供給流路５５を通じてポンプ５４に供給される。ポンプ５４は後述するように制御部５８により能力値を変化させながら駆動する。ポンプ５４から導出された水は水供給流路５５を通じて燃料処理機３２に供給される。さらには後述するポンプ５０から供給される空気も燃料処理機３２に供給され、原料ガスと水と空気とを用いて水素リッチな燃料ガスを生成する。燃料処理機３２の運転初期においては生成された燃料ガス中には一酸化炭素濃度が高いため、燃料処理機３２から導出された燃料ガスは開閉弁３９、４１を閉、開閉弁４２を開とすることによりシステム系外に排出する。燃料処理機３２の運転継続により生成された燃料ガス中の一酸化炭素濃度が低減されると、燃料処理機３２から導出された燃料ガスは開閉弁３９、４１を開、開閉弁４２を閉とすることにより燃料電池３１に供給する。燃料電池３１に供給された燃料ガスは、後述する燃料電池３１に供給された空気中の酸素と電気化学的に反応し、発電を行なう。燃料電池３１での発電により燃料ガス中の水素は消費されるが、発電に使用されなかった燃料ガスは残余燃料ガスとして燃料電池３１から排出される。燃料電池３１から排出された残余燃料ガスは、燃料ガス排出流路３６を通じてシステム外に排出される。一方、発電に用いる酸化剤ガスとしての空気は、後述するように制御部５８により能力値を変化させながら駆動しているポンプ４４により、ポンプ４４周辺から取り込まれる。取り込まれた空気は、開閉弁４７、４８を開にすることにより第１空気
供給流路４５を通じて燃料電池３１に供給され、既述のとおり燃料ガス中の水素と電気化学的に反応することにより発電を行なう。燃料電池３１での発電により空気中の酸素は消費されるが、発電に使用されなかった空気の一部は残余空気として燃料電池３１から排出される。燃料電池３１から排出された残余空気は、空気排出流路４６を通じてシステム外に排出される。さらに燃料ガス生成に用いる酸化剤ガスとしての空気は、後述するように制御部５８により能力値を変化させながら駆動しているポンプ５０により、ポンプ５０周辺から取り込まれる。取り込まれた空気は、開閉弁５２を開にすることにより第２空気供給流路５１を通じて燃料処理機３２に供給され、既述のとおり燃料処理機３２に供給された原料ガスおよび水とともに用いられることにより燃料ガスを生成する。
【００８２】
制御部５８は発電に必要な原料ガス流量と水を燃料処理機３２に供給するために、原料ガス流量計４３と水流量計５７が検知する原料ガスと水の検知流量を発電に必要な目標流量になるように、原料ガス流量計４３および水流量計５７の検知流量に基づいてポンプ３３、ポンプ５４の能力値を変化させるフィードバック制御を行なっている。また制御部５８は同様に、発電に必要な空気流量を燃料電池３１に供給するために、第１空気流量計４９の検知する空気の検知流量を発電に必要な目標流量になるように、第１空気流量計４９の検知流量に基づいてポンプ４４の能力値を変化させるフィードバック制御を行なっている。またさらに制御部５８は同様に、燃料ガス生成に必要な空気流量を燃料処理機３２に供給するために、第２空気流量計５３の検知する空気の検知流量を燃料ガス生成に必要な目標流量になるように、第２空気流量計５３の検知流量に基づいてポンプ５０の能力値を変化させるフィードバック制御を行なっている。
【００８３】
さらに、制御部５８は、開閉弁３８、３９、４０、４１、４２、４７、４８、５２、５６を開とするときには、各開閉弁３８、３９、４０、４１、４２、４７、４８、５２、５６に対して、第１の通電量を供給することにより閉弁している開閉弁を開弁させる開弁動作状態を一定時間（例えば１秒間）行ない、ついで第１の通電量より小さい第２の通電量を供給することにより開弁状態を保持する開弁保持状態を継続する制御を行なう。一方、開閉弁３８、３９、４０、４１、４２、４７、４８、５２、５６を閉とするときには、通電を停止することにより開閉弁を閉弁させる閉弁状態を行ない、次回の開弁までは閉弁状態を継続する制御を行なう。
【００８４】
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第７の本発明に関する具体的な動作の一例について図２を参照しながら説明する。なお後述する第７の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁３８は第７の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【００８５】
燃料電池システムが動作中は開閉弁３８は開状態であり、制御部５８によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図２において、制御部５８は流量計が検出する検知流量が目標流量に対して所定の流量範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ００１）。なお本動作の一例では、流量計として原料ガス流量計４３を用いて原料ガス流量を検出し、「所定の流量範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知流量が目標流量の半分未満になったか否かを監視」している。検知流量が所定の流量範囲を外れていない（検知流量が目標流量の半分以上ある）場合はステップＳ００１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ００１で所定の流量範囲を外れた場合、すなわち検知流量が目標流量の半分未満になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ００２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁３８のことであり、開閉弁３８に対してステップＳ００２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ００３）した後、制御部５８は電磁式開閉弁である開閉弁３８への通電量を第２の通電量に戻
し（Ｓ００４）、開弁保持状態を継続する。
【００８６】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部５８は、電磁式開閉弁である開閉弁３８を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、原料ガス流量計４３で検知されるガスの流量が所定の流量範囲を外れた場合に開閉弁３８が閉弁したと判断し、開閉弁３８に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁３８を開くように制御することができるため、燃料電池３１での発電に必要な燃料ガスを生成している燃料処理機３２に供給する原料ガスの制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁３８がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【００８７】
また、本実施の形態では、開閉弁３８と原料ガス流量計４３を、第７の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁３９と原料ガス流量計４３または、開閉弁４０と原料ガス流量計４３、開閉弁４１と原料ガス流量計４３を、第７の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第７の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁３８を、各々、開閉弁３９、４０または４１と読み替えることにより明らかである。
【００８８】
また、本実施の形態では、開閉弁３８のみに対して第７の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁３８、３９、４０、４１に対して第７の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【００８９】
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第９の本発明に関する具体的な動作の一例について図２を参照しながら説明する。なお後述する第９の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁５２は第９の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【００９０】
燃料電池システムが動作中は開閉弁５２は開状態であり、制御部５８によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図２において、制御部５８は流量計が検出する検知流量が目標流量に対して所定の流量範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ００１）。なお本動作の一例では、流量計として第２空気流量計５３を用いて空気流量を検出し、「所定の流量範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知流量が目標流量の半分未満になったか否かを監視」している。検知流量が所定の流量範囲を外れていない（検知流量が目標流量の半分以上ある）場合はステップＳ００１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ００１で所定の流量範囲を外れた場合、すなわち検知流量が目標流量の半分未満になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ００２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁５２のことであり、開閉弁５２に対してステップＳ００２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ００３）した後、制御部５８は電磁式開閉弁である開閉弁５２への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ００４）、開弁保持状態を継続する。
【００９１】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部５８は、電磁式開閉弁である開閉弁５２を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、第２空気流量計５３で検知される空気の流量が所定の流量範囲を外れた場合に開閉弁５２が閉弁したと判断し、開閉弁５２に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁５２を開くように制御することができるため、燃料電池３１での発電に必要な燃料ガスを生成している燃料処理機３２に供給する空気の制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁５２がノ
イズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【００９２】
また、本実施の形態では、開閉弁５２と第２空気流量計５３を、第９の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁４０と第２空気流量計５３または、開閉弁４１と第２空気流量計５３を、第９の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第９の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁５２を、各々、開閉弁４０、４１と読み替えることにより明らかである。
【００９３】
また、本実施の形態では、開閉弁５２のみに対して第９の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁５２、４０、４１に対して第９の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【００９４】
さらに、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第１１の本発明に関する具体的な動作の一例について図２を参照しながら説明する。なお後述する第１１の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁５６は第１１の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【００９５】
燃料電池システムが動作中は開閉弁５６は開状態であり、制御部５８によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図２において、制御部５８は流量計が検出する検知流量が目標流量に対して所定の流量範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ００１）。なお本動作の一例では、流量計として水流量計５７を用いて水流量を検出し、「所定の流量範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知流量が目標流量の半分未満になったか否かを監視」している。検知流量が所定の流量範囲を外れていない（検知流量が目標流量の半分以上ある）場合はステップＳ００１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ００１で所定の流量範囲を外れた場合、すなわち検知流量が目標流量の半分未満になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ００２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁５６のことであり、開閉弁５６に対してステップＳ００２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ００３）した後、制御部５８は電磁式開閉弁である開閉弁５６への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ００４）、開弁保持状態を継続する。
【００９６】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部５８は、電磁式開閉弁である開閉弁５６を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、水流量計５７で検知される水の流量が所定の流量範囲を外れた場合に開閉弁５６が閉弁したと判断し、開閉弁５６に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁５６を開くように制御することができるため、燃料電池３１での発電に必要な燃料ガスを生成している燃料処理機３２に供給する水の制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁５６がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【００９７】
また、本実施の形態では、開閉弁５６と水流量計５７を、第１１の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁４０と水流量計５７または、開閉弁４１と水流量計５７を、第１１の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第１１の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁５６を、各々、開閉弁４０、４１と読み替える
ことにより明らかである。
【００９８】
また、本実施の形態では、開閉弁５６のみに対して第１１の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁５６、４０、４１に対して第１１の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【００９９】
（実施の形態３）
図６は、本発明の本実施の形態３における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図６において、図５と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【０１００】
本実施の形態における燃料電池システムは、実施の形態２における燃料電池システムと比して、第２空気供給流路５９が、開閉弁４７より上流の第１空気供給流路４５と燃料処理機３２とを接続するように配せられ、ポンプ４４が取り込んだ空気の一部を燃料処理機３２に供給するように構成している点で異なる。また第１空気流量計４９を削除している点でも異なる。
【０１０１】
なお、本実施の形態における、燃料処理機３２、第２空気供給流路５９は各々、第１０の本発明における燃料処理部、第２酸化剤ガス供給経路の具体的な実施の一例である。
【０１０２】
次に、本実施の形態における燃料電池システムに関して、具体的動作を説明する。
【０１０３】
図６に示す燃料電池システムでは、開閉弁３８、３９を開にすることにより原料ガス供給源から供給された原料ガスは原料ガス供給流路３４を通じてポンプ３３に供給される。ポンプ３３は後述するように制御部５８により能力値を変化させながら駆動する。ポンプ３３から導出された原料ガスは原料ガス供給流路３４を通じて燃料処理機３２に供給される。一方、開閉弁５６を開にすることにより水供給源から供給された水は、水供給流路５５を通じてポンプ５４に供給される。ポンプ５４は後述するように制御部５８により能力値を変化させながら駆動する。ポンプ５４から導出された水は水供給流路５５を通じて燃料処理機３２に供給される。さらには後述するポンプ５０から供給される空気も燃料処理機３２に供給され、原料ガスと水と空気とを用いて水素リッチな燃料ガスを生成する。燃料処理機３２の運転初期においては生成された燃料ガス中には一酸化炭素濃度が高いため、燃料処理機３２から導出された燃料ガスは開閉弁３９、４１を閉、開閉弁４２を開とすることによりシステム系外に排出する。燃料処理機３２の運転継続により生成された燃料ガス中の一酸化炭素濃度が低減されると、燃料処理機３２から導出された燃料ガスは開閉弁３９、４１を開、開閉弁４２を閉とすることにより燃料電池３１に供給する。燃料電池３１に供給された燃料ガスは、後述する燃料電池３１に供給された空気中の酸素と電気化学的に反応し、発電を行なう。燃料電池３１での発電により燃料ガス中の水素は消費されるが、発電に使用されなかった燃料ガスは残余燃料ガスとして燃料電池３１から排出される。燃料電池３１から排出された残余燃料ガスは、燃料ガス排出流路３６を通じてシステム外に排出される。一方、発電に用いる酸化剤ガスとしての空気は、後述するように制御部５８により能力値を変化させながら駆動しているポンプ４４により、ポンプ４４周辺から取り込まれる。取り込まれた空気は、開閉弁４７、４８を開にすることにより第１空気供給流路４５を通じて燃料電池３１に供給され、既述のとおり燃料ガス中の水素と電気化学的に反応することにより発電を行なう。燃料電池３１での発電により空気中の酸素は消費されるが、発電に使用されなかった空気の一部は残余空気として燃料電池３１から排出される。燃料電池３１から排出された残余空気は、空気排出流路４６を通じてシステム外に排出される。さらに燃料ガス生成に用いる酸化剤ガスとしての空気は、後述するように制御部５８により能力値を変化させながら駆動しているポンプ４４により、ポンプ４４周辺から取り込まれる。取り込まれた空気は、開閉弁５２を開にすることにより第１空気供給流路４５から第２空気供給流路５９を通じて燃料処理機３２に供給され、既述のとおり
燃料処理機３２に供給られた原料ガスおよび水とともに用いられることにより燃料ガスを生成する。
【０１０４】
制御部５８は、発電に必要な原料ガス流量と水を燃料処理機３２に供給するために、原料ガス流量計４３と水流量計５７が検知する原料ガスと水の検知流量を発電に必要な目標流量になるように、原料ガス流量計４３および水流量計５７の検知流量に基づいてポンプ３３、ポンプ５４の能力値を変化させるフィードバック制御を行なっている。また制御部５８は同様に、燃料ガス生成に必要な空気流量を燃料処理機３２に供給するために、第２空気流量計５３の検知する空気の検知流量を燃料ガス生成に必要な目標流量になるように、第２空気流量計５３の検知流量に基づいてポンプ４４の能力値を変化させるフィードバック制御を行なっている。
【０１０５】
さらに、制御部５８は、開閉弁３８、３９、４０、４１、４２、４７、４８、５２、５６を開とするときには、各開閉弁３８、３９、４０、４１、４２、４７、４８、５２、５６に対して、第１の通電量を供給することにより閉弁している開閉弁を開弁させる開弁動作状態を一定時間（例えば１秒間）行ない、ついで第１の通電量より小さい第２の通電量を供給することにより開弁状態を保持する開弁保持状態を継続する制御を行なう。一方、開閉弁３８、３９、４０、４１、４２、４７、４８、５２、５６を閉とするときには、通電を停止することにより開閉弁を閉弁させる閉弁状態を行ない、次回の開弁までは閉弁状態を継続する制御を行なう。
【０１０６】
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第１０の本発明に関する具体的な動作の一例について図２を参照しながら説明する。なお後述する第１０の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁４７は第１０の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【０１０７】
燃料電池システムが動作中は開閉弁４７は開状態であり、制御部５８によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図２において、制御部５８は流量計が検出する検知流量が目標流量に対して所定の流量範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ００１）。なお本動作の一例では、流量計として第２空気流量計５３を用いて空気の流量を検出し、「所定の流量範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知流量が目標流量の２倍以上になったか否かを監視」している。検知流量が所定の流量範囲を外れていない（検知流量が目標流量の２倍未満ある）場合はステップＳ００１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ００１で所定の流量範囲を外れた場合、すなわち検知流量が目標流量の２倍以上になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ００２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式遮断弁とは開閉弁４７のことであり、開閉弁４７に対してステップＳ００２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ００３）した後、制御部５８は電磁式開閉弁である開閉弁４７への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ００４）、開弁保持状態を継続する。
【０１０８】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部５８は、電磁式開閉弁である開閉弁４７を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、第２空気流量計５３で検知される空気の流量が所定の流量範囲を外れた場合に開閉弁４７が閉弁したと判断し、開閉弁４７に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁４７を開くように制御することができるため、燃料電池３１に供給する空気の制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁４７がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【０１０９】
なお、本実施の形態では、開閉弁４７と第２空気流量計５３を、第１０の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁４８と第２空気流量計５３を、第１０の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第１０の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁４７を開閉弁４８と読み替えることにより明らかである。
【０１１０】
また、本実施の形態では、開閉弁４７のみに対して第１０の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁４７、４８に対して第１０の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【０１１１】
（実施の形態４）
図７は、本発明の本実施の形態４における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図７において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【０１１２】
本実施の形態における燃料電池システムは、実施の形態１における燃料電池システムと比して、圧力計６０、６１が各々、開閉弁６と燃料ガス流量計８との間の燃料ガス供給流路３および、開閉弁１２と第１空気流量計１４との間の第１空気供給流路１０に配せられるように構成している点で異なる。
【０１１３】
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第１２の本発明に関する具体的な動作の一例について図８を参照しながら説明する。なお後述する第１２の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁６は第１２の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【０１１４】
燃料電池システムが動作中は開閉弁６は開状態であり、制御部１５によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図８において、制御部１５は圧力計が検出する圧力が目標圧力に対して所定の圧力範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ３０１）。なお本動作の一例では、燃料ガス供給流路３を通流する燃料ガスの圧力を圧力計６０を用いて検出し、「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知圧力が目標圧力の２倍以上になったか否かを監視」している。検知圧力が所定の圧力範囲を外れていない（検知圧力が目標圧力の２倍未満ある）場合はステップＳ３０１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ３０１で所定の圧力範囲を外れた場合、すなわち検知圧力が目標圧力の２倍以上になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ３０２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁６のことであり、開閉弁６に対してステップＳ３０２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ３０３）した後、制御部１５は電磁式開閉弁である開閉弁６への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ３０４）、開弁保持状態を継続する。
【０１１５】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部１５は、電磁式開閉弁である開閉弁６を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、流体通流検知器の具体的一例である圧力計６０で検知されるガスの圧力が所定の圧力範囲を外れた場合に開閉弁６が閉弁したと判断し、開閉弁６に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁６を開くように制御することができるため、燃料電池１に供給する燃料ガスの制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁６がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【０１１６】
なお、本実施の形態では、電磁式開閉弁である「開閉弁６に対して第２の通電量より大きい通電量を印加」するとしたが、第２の通電量より大きい通電量として、開弁動作状態において閉弁している開閉弁を開弁させる通電量である第１の通電量を印加すると、消費電力は増加するが確実に開弁することができるため、有用である。
【０１１７】
なお、本実施の形態では、開閉弁６と圧力計６０を、第１２の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁５と圧力計６０または、開閉弁７と圧力計６０を、第１２の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例としても構わない。まず開閉弁５と圧力計６０の場合、圧力計６０は開閉弁５の排出側の圧力を検知しているため、上述した第１２の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を開閉弁５と読み替え、「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは例えば「検知圧力が目標圧力の半分以下になったか否かを監視」している、とすることによりあきらかである。一方、開閉弁７と圧力計６０の場合、圧力計６０は開閉弁７の供給側の圧力を検知しているため、上述した第１２の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を開閉弁５と読み替えることにより明らかである。
【０１１８】
なお、本実施の形態では、開閉弁６のみに対して第１２の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁５、６、７に対して第１２の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【０１１９】
また、本実施の形態では圧力計６０は開閉弁６と燃料ガス流量計８との間の燃料ガス供給流路３に配したがこの限りではなく、開閉弁６より下流の燃料ガス供給流路３や燃料ガス排出流路４に配しても構わない。すなわち、この場合においても、何らかの原因で電磁式開閉弁が閉弁した場合は圧力計６０で検知する圧力は電磁式開閉弁の供給側では検知する圧力が急増し、排出側では急減するため、第１２の本発明に関する具体的な動作が実現できることは明らかである。
【０１２０】
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第１２または第１７の本発明に関する具体的な動作の一例について図８を参照しながら説明する。なお後述する第１２または第１７の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁１２は第１２または第１７の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【０１２１】
燃料電池システムが動作中は開閉弁１２は開状態であり、制御部１５によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図８において、制御部１５は圧力計が検出する検知圧力が目標圧力に対して所定の圧力範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ３０１）。なお本動作の一例では、第１空気供給流路１０を通流する空気の圧力を圧力計６１を用いて検出し、「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知圧力が目標圧力の２倍以上になったか否かを監視」している。検知圧力が所定の圧力範囲を外れていない（検知圧力が目標圧力の２倍未満である）場合はステップＳ３０１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ３０１で所定の圧力範囲を外れた場合、すなわち検知圧力が目標圧力の２倍以上になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ３０２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式遮断弁とは開閉弁１２のことであり、開閉弁１２に対してステップＳ３０２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ３０３）した後、制御部１５は電磁式開閉弁である開閉弁１２への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ３０４）、開弁保持状態を継続する。
【０１２２】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部１５は、電磁式開閉弁である開閉弁１２を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、圧力計６１で検知され
る空気の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合に開閉弁１２が閉弁したと判断し、開閉弁１２に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁１２を開くように制御することができるため、燃料電池１に供給する空気の制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁１２がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【０１２３】
なお、本実施の形態では、電磁式開閉弁である「開閉弁１２に対して第２の通電量より大きい通電量を印加」するとしたが、第２の通電量より大きい通電量として、開弁動作状態において閉弁している開閉弁を開弁させる通電量である第１の通電量を印加すると、消費電力は増加するが確実に開弁することができるため、有用である。
【０１２４】
なお、本実施の形態では、開閉弁１２と圧力計６１を、第１２または第１７の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁１３と圧力計６１を、第１２または第１７の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第１２または第１７の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁１２を、開閉弁１３と読み替えることにより明らかである。
【０１２５】
また、本実施の形態では、開閉弁１２のみに対して第１２または第１７の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁１２、１３に対して第１２または第１７の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【０１２６】
また、本実施の形態では圧力計６１は開閉弁１２と第１空気流量計１４との間の第１空気供給流路１０に配したがこの限りではなく、開閉弁１２より下流の第１空気供給流路１０や第１空気排出流路１１に配しても構わない。すなわち、この場合においても、何らかの原因で電磁式開閉弁が閉弁した場合は圧力計６１で検知する圧力は電磁式開閉弁の供給側では検知する圧力が急増し、排出側では急減するため、第１２または第１７の本発明に関する具体的な動作が実現できることは明らかである。
【０１２７】
さらに、第１３の本発明の具体的動作の一例として、本実施の形態における制御部１５の、燃料ガス流量計８の検知流量に基づいてポンプ２の能力値を変化させるフィードバック制御の周期（以下、第２の周期）と、圧力計６０の検知圧力が目標圧力に対して所定の圧力範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ３０１）周期（以下、第１の周期）の関係として「第１の周期より第２の周期を長く」設定することは、電磁式開閉弁である開閉弁６を開弁させた後の燃料ガス流量をより安定させることができるため、有用である。すなわち、例えば電磁式開閉弁としての開閉弁６が何らかの原因で閉弁した場合は燃料ガス流量計８の検知流量は急減するが、第１の周期より第２の周期を長く設定していない場合、ステップＳ３０１での「所定の圧力範囲を外れた」検知よりも前または、開閉弁６の開弁よりも前にフィードバック制御によるポンプ２の能力値増加を制御部１５は実施することが発生し、ステップＳ３０２での開閉弁６の開弁により目標流量に対して急増した燃料ガスが燃料電池１に通流する。しかしながら、第１の周期より第２の周期を長く設定すると、ステップＳ３０１での「所定の圧力範囲を外れた」検知よりも前または、開閉弁６の開弁よりも前でのフィードバック制御によるポンプ２の能力値増加を防止することができ、ステップＳ３０２での開閉弁６の開弁により通流する燃料ガスは、開閉弁６の閉弁前のポンプ２の能力値で供給するために急増することなく燃料ガスが燃料電池１に通流することが可能となる。
【０１２８】
なお、第１３の本発明の具体的動作の一例では、電磁式開閉弁として開閉弁６を用いて
説明したがこの限りではなく、電磁式開閉弁として、開閉弁５または開閉弁７を用いても構わない。さらには、開閉弁１２と圧力計６１とポンプ９または、開閉弁１３と圧力計６１とポンプ９を用いても構わない。
【０１２９】
（変形例１）
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第１４の本発明に関する具体的な動作の一例について図９を参照しながら説明する。なお、後述する第１４の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁６は第１４の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【０１３０】
燃料電池システムが動作中の場合、開閉弁６は開状態であり、制御部１５によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図９において、制御部１５は圧力計が検出する圧力が目標圧力に対して所定の圧力範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ４０１）。なお本動作の一例では、燃料ガス供給流路３を通流する燃料ガスの圧力を圧力計６０を用いて検出し、「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知圧力が目標圧力の２倍以上になったか否かを監視」している。検知圧力が所定の圧力範囲を外れていない（検知圧力が目標圧力の２倍未満ある）場合はステップＳ４０１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ４０１で所定の圧力範囲を外れた場合、すなわち検知圧力が目標圧力の２倍以上になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁の開弁動作を開始する。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁６のことであり、開閉弁６に対してステップＳ４０２を実施する。まず、流量計の検知流量に基づくフィードバック制御を中断し（Ｓ４０２）し、ついで電磁式開閉弁である開閉弁６に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ４０３）、開閉弁６を開弁させる。なお本動作の一例における「検知流量に基づくフィードバック制御」とは、燃料ガス流量計８の検知流量に基づいてポンプ２の能力値を変化させる制御のことである。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ４０４）した後、制御部１５は電磁式開閉弁である開閉弁６への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ４０５）、開弁保持状態を継続する。そしてステップＳ４０２から中断していたフィードバック制御を再開する（Ｓ４０６）。
【０１３１】
本実施の形態の変形例１における燃料電池システムの構成をとると上述した作用・効果に加えて、制御部１５は、電磁式開閉弁である開閉弁６に第２の通電量より大きい通電量を供給する期間、すなわち開閉弁６が閉弁したと判断した時点から再度安定して開弁したと判断できるまでの間はフィードバック制御が中断されているため、開閉弁６の開弁よりも前でのフィードバック制御によるポンプ２の能力値増加を防止することができ、開閉弁６の開弁により通流する燃料ガスは、開閉弁６の閉弁前のポンプ２の能力値で供給するために、流量が急増することなく安定して燃料ガスが燃料電池１に通流することが実現できる。
【０１３２】
なお、第１４の本発明に関する具体的な動作では、開閉弁６と圧力計６０を、第１４の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁５と圧力計６０または、開閉弁７と圧力計６０を、第１４の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。まず開閉弁５と圧力計６０の場合、圧力計６０は開閉弁５の排出側の圧力を検知しているため、上述した第１２の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を開閉弁５と読み替え、「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは例えば「検知圧力が目標圧力の半分以下になったか否かを監視」している、とすることによりあきらかである。一方、開閉弁７と圧力計６０の場合、圧力計６０は開閉弁７の供給側の圧力を検知しているため、上述した第１２の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を開閉弁５と読み替えることにより明らかである。
【０１３３】
また、本実施の形態では、開閉弁６のみに対して第１２の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁５、６、７に対して第１２の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【０１３４】
また、本実施の形態では圧力計６０は開閉弁６と燃料ガス流量計８との間の燃料ガス供給流路３に配したがこの限りではなく、開閉弁６より下流の燃料ガス供給流路３や燃料ガス排出流路４に配しても構わない。すなわち、この場合においても、何らかの原因で電磁式開閉弁が閉弁した場合は圧力計６０で検知する圧力は電磁式開閉弁の供給側では検知する圧力が急増し、排出側では急減するため、第１２の本発明に関する具体的な動作が実現できることは明らかあである。
【０１３５】
また、開閉弁６と圧力計６０を、第１４の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁１２と圧力計６１または、開閉弁１３と圧力計６１を、第１４の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第１４の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を、各々、開閉弁１２または開閉弁１３と読み替え、圧力計６０を圧力計６１と読み替えることにより明らかである。
【０１３６】
また、第１４の本発明に関する具体的な動作では、開閉弁１２のみに対して第１４の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁１２、１３に対して第１４の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【０１３７】
（変形例２）
さらに次に本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第１５の本発明に関する具体的な動作の一例について図１０を参照しながら説明する。なお後述する第１５の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁６は第１５の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【０１３８】
燃料電池システムが動作中は開閉弁６は開状態であり、制御部１５によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図１０において、制御部１５は圧力計が検出する圧力が目標圧力に対して所定の圧力範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ５０１）。なお、本動作の一例では、燃料ガス供給流路３を通流する燃料ガスの圧力を圧力計６０を用いて検出し、「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知圧力が目標圧力の２倍以上になったか否かを監視」している。検知圧力が所定の圧力範囲を外れていない（検知圧力が目標圧力の２倍未満ある）場合はステップＳ５０１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ５０１で所定の圧力範囲を外れた場合、すなわち検知圧力が目標圧力の２倍以上になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁の開弁動作を開始する。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁６のことであり、開閉弁６に対してステップＳ５０２を実施する。まず、流量計の検知流量に基づくフィードバック制御を中断し（Ｓ５０２）し、ついで電磁式開閉弁である開閉弁６に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ５０３）、開閉弁６を開弁させる。なお本動作の一例における「検知流量に基づくフィードバック制御」とは、燃料ガス流量計８の検知流量に基づいてポンプ２の能力値を変化させる制御のことである。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているが、１秒程度の開弁動作のうち最初の０．１〜０．２秒で電磁式開閉弁は開弁し、残りの０．８〜０．９秒は開弁状態を安定させるための時間であるため、印加を０．５秒間保持（Ｓ５０４）した後、制御部１５は中断していたフィードバック制御を再開する（Ｓ５０５）。そしてさらに通電量より大きい通電量の印加を０．５秒間保持（Ｓ５０６）した後、制御部１５は電磁式開閉弁である開閉弁６への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ
５０７）、開弁保持状態を継続する。
【０１３９】
本実施の形態の変形例２における燃料電池システムの構成をとると上述した作用・効果に加えて、制御部１５は、電磁式開閉弁である開閉弁６に第２の通電量より大きい通電量を供給する期間のうち、開閉弁６が閉弁したと判断した時点から再度開弁したと判断できるまでの間はフィードバック制御が中断されているため、開閉弁６の開弁よりも前でのフィードバック制御によるポンプ２の能力値増加を防止することができ、開閉弁６の開弁により通流する燃料ガスは、開閉弁６の閉弁前のポンプ２の能力値で供給するために、流量が急増することなく安定して燃料ガスが燃料電池１に通流することが実現できるとともに、より短時間でフィードバック制御を再開できるために燃料電池１へ供給する燃料ガス流量の安定化を実現することができる。
【０１４０】
なお、第１５の本発明に関する具体的な動作では、開閉弁６と圧力計６０を、第１５の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁５と圧力計６０または、開閉弁７と圧力計６０を、第１５の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例としても構わない。まず開閉弁５と圧力計６０の場合、圧力計６０は開閉弁５の排出側の圧力を検知しているため、上述した第１５の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を開閉弁５と読み替え、「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは例えば「検知圧力が目標圧力の半分以下になったか否かを監視」している、とすることによりあきらかである。一方、開閉弁７と圧力計６０の場合、圧力計６０は開閉弁７の供給側の圧力を検知しているため、上述した第１５の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を開閉弁５と読み替えることにより明らかである。またさらには本実施の形態では、開閉弁６のみに対して第１５の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁５、６、７に対して第１５の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【０１４１】
また、開閉弁６と圧力計６０を、第１５の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁１２と圧力計６１または、開閉弁１３と圧力計６１を、第１５の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第１５の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を、各々、開閉弁１２または開閉弁１３と読み替えることにより明らかである。
【０１４２】
また、第１５の本発明に関する具体的な動作では、開閉弁１２のみに対して第１５の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁１２、１３に対して第１５の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【０１４３】
また、なお第６の本発明に関する具体的な動作では、ステップＳ５０４での保持時間を０．５秒としたがこの限りではなく、上述した具体的な動作で明らかなように、開弁が終わっている０．２秒以上かつ、通電量を第２の通電量に戻す（Ｓ５０７）前である１．０秒未満の中で任意に設定しても構わない。
【０１４４】
（実施の形態５）
図１１は、本発明の本実施の形態５における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図１１において、図５と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【０１４５】
本実施の形態における燃料電池システムは、実施の形態１における燃料電池システムと比して、圧力計６２、６３、６４、６５が各々、開閉弁３９と原料ガス流量計４３との間
の原料ガス供給流路３４、開閉弁４７と第１空気流量計４９との間の第１空気供給流路４５、開閉弁５２と第２空気流量計５３との間の第２空気供給流路５１、およびに開閉弁５６と水流量計５７との間の水供給流路５５配せられるように構成している点で異なる。
【０１４６】
次に本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第１６の本発明に関する具体的な動作の一例について図８を参照しながら説明する。なお後述する第１６の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁３８は第１６の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【０１４７】
燃料電池システムが動作中は開閉弁３８は開状態であり、制御部５８によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図８において、制御部５８は圧力計が検出する検知圧力が目標圧力に対して所定の圧力範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ３０１）。なお本動作の一例では、原料ガス供給流路３４を通流する原料ガスの圧力を圧力計６２を用いて検出し、「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知圧力が目標圧力の半分未満になったか否かを監視」している。検知圧力が所定の圧力範囲を外れていない（検知流量が目標流量の半分以上ある）場合はステップＳ３０１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ３０１で所定の圧力範囲を外れた場合、すなわち検知圧力が目標圧力の半分未満になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ３０２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁３８のことであり、開閉弁３８に対してステップＳ３０２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ３０３）した後、制御部５８は電磁式開閉弁である開閉弁３８への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ３０４）、開弁保持状態を継続する。
【０１４８】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部５８は、電磁式開閉弁である開閉弁３８を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、流体通流検知器の具体的一例である圧力計６２で検知されるガスの圧力が所定の圧力範囲を外れた場合に開閉弁３８が閉弁したと判断し、開閉弁３８に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁３８を開くように制御することができるため、燃料電池３１での発電に必要な燃料ガスを生成している燃料処理機３２に供給する原料ガスの制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁３８がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【０１４９】
なお、本実施の形態では、開閉弁３８と圧力計６２を、第１６の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁３９と圧力計６２または、開閉弁４０と圧力計６２、開閉弁４１と圧力計６２を、第１６の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第１６の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁３８を、各々、開閉弁３９、４０または４１と読み替え、電磁式電磁弁に対して圧力計が供給側に配置されている場合は「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは例えば「検知圧力が目標圧力の２倍以上になったか否かを監視」し、排出側に配置されている場合は「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは例えば「検知圧力が目標圧力の半分以下になったか否かを監視」する、とすることによりあきらかである。
【０１５０】
なお、本実施の形態では、開閉弁３８のみに対して第１６の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁３８、３９、４０、４１に対して第１６の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【０１５１】
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第１８の本発明に関する具体的な動作の一例について図８を参照しながら説明する。なお後述する第１８の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁５２は第１８の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【０１５２】
燃料電池システムが動作中は開閉弁５２は開状態であり、制御部５８によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図８において、制御部５８は圧力計が検出する検知圧力が目標圧力に対して所定の圧力範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ３０１）。なお本動作の一例では、第２空気供給流路５１を通流する空気の圧力を圧力計６４を用いて検出し、「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知圧力が目標圧力の２倍以上になったか否かを監視」している。検知圧力が所定の圧力範囲を外れていない（検知圧力が目標圧力の２倍未満である）場合はステップＳ３０１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ３０１で所定の圧力範囲を外れた場合、すなわち検知圧力が目標圧力の２倍以上になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ３０２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁５２のことであり、開閉弁５２に対してステップＳ３０２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ３０３）した後、制御部５８は電磁式開閉弁である開閉弁５２への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ３０４）、開弁保持状態を継続する。
【０１５３】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部５８は、電磁式開閉弁である開閉弁５２を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、圧力計６４で検知される空気の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合に開閉弁５２が閉弁したと判断し、開閉弁５２に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁５２を開くように制御することができるため、燃料電池３１での発電に必要な燃料ガスを生成している燃料処理機３２に供給する空気の制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁５２がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【０１５４】
なお、本実施の形態では、開閉弁５２と圧力計６４を、第１８の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁４０と圧力計６４または、開閉弁４１と圧力計６４を、第１８の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第１８の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁５２を、各々、開閉弁４０、４１と読み替え、電磁式電磁弁に対して圧力計が供給側に配置されている場合は「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは例えば「検知圧力が目標圧力の２倍以上になったか否かを監視」し、排出側に配置されている場合は「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは例えば「検知圧力が目標圧力の半分以下になったか否かを監視」する、とすることによりあきらかである。
【０１５５】
また、本実施の形態では、開閉弁５２のみに対して第１８の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁５２、４０、４１に対して第１８の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【０１５６】
さらに、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第２０の本発明に関する具体的な動作の一例について図８を参照しながら説明する。なお後述する第２０の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁５６は第２０の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【０１５７】
燃料電池システムが動作中は開閉弁５６は開状態であり、制御部５８によって第２の通
電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図２において、制御部５８は圧力計が検出する検知圧力が目標圧力に対して所定の圧力範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ３０１）。なお本動作の一例では、水供給流路５５を通流する水の圧力を圧力計６５を用いて検出し、「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知圧力が目標圧力の２倍以上になったか否かを監視」している。検知圧力が所定の圧力範囲を外れていない（検知圧力が目標圧力の２倍未満である）場合はステップＳ３０１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ３０１で所定の圧力範囲を外れた場合、すなわち検知圧力が目標圧力の２倍以上になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ３０２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁５６のことであり、開閉弁５６に対してステップＳ３０２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ３０３）した後、制御部５８は電磁式開閉弁である開閉弁５６への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ３０４）、開弁保持状態を継続する。
【０１５８】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部５８は、電磁式開閉弁である開閉弁５６を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、圧力計６５で検知される水の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合に開閉弁５６が閉弁したと判断し、開閉弁５６に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁５６を開くように制御することができるため、燃料電池３１での発電に必要な燃料ガスを生成している燃料処理機３２に供給する水の制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁５６がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【０１５９】
なお、本実施の形態では、開閉弁５６と圧力計６５を、第２０の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁４０と圧力計６５または、開閉弁４１と圧力計６５を、第２０の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第２０の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁５６を、各々、開閉弁４０、４１と読み替えることにより明らかである。またさらには本実施の形態では、開閉弁５６のみに対して第２０の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁５６、４０、４１に対して第２０の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【０１６０】
（実施の形態６）
図１２は、本発明の本実施の形態６における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図１２において、図６と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【０１６１】
本実施の形態における燃料電池システムは、実施の形態３における燃料電池システムと比して、圧力計６６が開閉弁５２と第２空気流量計５３との間の第２空気供給流路５９に配せられるように構成している点で異なる。
【０１６２】
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第１９の本発明に関する具体的な動作の一例について図８を参照しながら説明する。なお後述する第１９の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁４７は第１９の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【０１６３】
燃料電池システムが動作中は開閉弁４７は開状態であり、制御部５８によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図８において、制御部５８
は圧力計が検出する検知圧力が目標圧力に対して所定の圧力範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ３０１）。なお本動作の一例では、第２空気供給流路５９を通流する空気の圧力を圧力計６６を用いて検出し、「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知圧力が目標圧力の２倍以上になったか否かを監視」している。検知圧力が所定の圧力範囲を外れていない（検知圧力が目標圧力の２倍未満ある）場合はステップＳ３０１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ３０１で所定の圧力範囲を外れた場合、すなわち検知圧力が目標圧力の２倍以上になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ３０２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式遮断弁とは開閉弁４７のことであり、開閉弁４７に対してステップＳ３０２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ３０３）した後、制御部５８は電磁式開閉弁である開閉弁４７への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ３０４）、開弁保持状態を継続する。
【０１６４】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部５８は、電磁式開閉弁である開閉弁４７を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、流体通流検知器の具体的一例である圧力計６６で検知されるガスの圧力が所定の圧力範囲を外れた場合に開閉弁４７が閉弁したと判断し、開閉弁４７に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁４７を開くように制御することができるため、燃料電池３１に供給する空気の制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁４７がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【０１６５】
なお、本実施の形態では、開閉弁４７と圧力計６６を、第１９の本発明における電磁式開閉弁と圧力計６６の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁４８と圧力計６６を、第１９の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第１９の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁４７を開閉弁４８と読み替えることにより明らかである。
【０１６６】
また、本実施の形態では、開閉弁４７のみに対して第１９の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁４７、４８に対して第１９の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【０１６７】
以上のように、本発明にかかる燃料電池システムは、省電力化電磁弁が閉弁する異常が起こった場合に異常を検知して再度開弁を行なうように制御することができるため、省電力化電磁弁を用いて燃料電池に供給する流体の制御を行なう燃料電池システムに有用である。
【符号の説明】
【０１６８】
１、３１、１０１ 燃料電池
２、９、３３、４４、５０、５４ ポンプ
３、３５、１０８ 燃料ガス供給流路
４、３６、１１０ 燃料ガス排出流路
５、６、７、１２、１３、３８、３９、４０、４１、４２、４７、４８、５２、１０４、１０６、１０９、１１１、１１３、５６ 開閉弁
８ 燃料ガス流量計
１０、４５ 第１空気供給流路
１１、４６ 空気排出流路
１４、４９ 第１空気流量計
１５、５４、５８ 制御部
３２、１０２ 燃料処理機
３４、１０３ 原料ガス供給流路
３７、１１２ 燃料ガスバイパス流路
４３ 原料ガス流量計
５１、５９ 第２空気供給流路
５３ 第２空気流量計
５５ 水供給流路
５７ 水流量計
６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６ 圧力計
１０５ 水流路
１０７ バーナ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関し、特に省電力化電磁弁を用いて流体制御を行なう燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池を用いた家庭用の発電システムである燃料電池システムに対して、幅広い需要が見込まれている。この燃料電池システムには数多くの電磁式開閉弁やファン、ポンプ等の補機が用いられているが、燃料電池システムの発電効率を向上させるためには、これらの補機が消費する電力を低減することが重要である。
【０００３】
従来の燃料電池システムでは、原料供給源からの原料の燃料処理機への供給／遮断、燃料処理機で生成した燃料ガスの燃料電池への供給／遮断等を複数の電磁式開閉弁を作動させることにより実現しているものがあった（例えば、特許文献１の第４−８頁、図１参照）。図１３は、特許文献１に記載された従来の燃料電池システムを示すものである。
【０００４】
図１３に示すように従来の燃料電池システムは、水素リッチな燃料ガスと空気中の酸素とを用いて発電を行なう燃料電池１０１と、原料を水蒸気改質し水素リッチな燃料ガスを生成する燃料処理機１０２と、燃料処理機１０２に原料供給源からの原料を供給する原料ガス供給流路１０３と、燃料処理機１０２への原料の供給／遮断を行なう開閉弁１０４と、燃料処理機１０２に水供給源からの水を供給する水流路１０５と、燃料処理機１０２への水の供給／遮断を行なう開閉弁１０６と、燃料処理機１０２を加熱するバーナ１０７と、燃料処理機１０２から生成された燃料ガスを燃料電池１０１に供給する燃料ガス供給流路１０８と、燃料電池１０１への燃料ガスの供給／遮断を行なう開閉弁１０９と、燃料電池１０１から排出される残余燃料ガスをバーナ１０７に供給する燃料ガス排出流路１１０と、残余燃料ガスの排出／遮断を行なう開閉弁１１１と、燃料処理機１０２からの燃料ガスを燃料電池１０１をバイパスして残余燃料ガス遮断弁１１１より下流の燃料ガス排出流路１１０と合流する燃料ガスバイパス流路１１２と、燃料ガスバイパス流路１１２への燃料ガスの供給／遮断を行なう開閉弁１１３とから構成されている。そして、システムの起動運転時には、開閉弁１０４、１０６を開として原料と改質用の水を燃料処理機１０２に供給する。このとき開閉弁１０９、１１１は閉とし、開閉弁１１３は開とすることにより、燃料処理機１０２から導出される燃料ガスは燃料電池１０１に供給されずに燃料ガスバイパス流路１１２、燃料ガス排出流路１１０を通じてバーナ１０７に供給されて燃焼される。一方、燃料ガス中の一酸化炭素濃度が所定値以下になると開閉弁１０９、１１１は開とし、開閉弁１１３は閉とすることにより、燃料処理機１０２から導出される燃料ガスは燃料電池１０１に供給されて、燃料電池に供給された空気中の酸素と電気化学的に反応することにより発電を行なう。燃料電池１０１で使用されなかった残余燃料ガスは燃料ガス排出流路１１０を通じてバーナ１０７に供給されて燃焼される。
【０００５】
なお、図１３に示す従来の燃料電池システムでは燃料電池での発電に使用する空気の供給・排出に関する技術的開示はないが、一般的には空気ブロワのからの空気の供給／遮断を複数の電磁式開閉弁を作動させることにより実現する（例えば、特許文献２の第７−１４頁、図１参照）。
【０００６】
そして燃料電池システムの内部消費電力を低減させるために、電磁式開閉弁である開閉弁１０４、１０６、１０９、１１１、１１３、空気供給／遮断用の電磁式開閉弁に対して、弁の駆動コイルに流す電流を、起動時に比べて保持時には減少させることにより全体として消費電力を低減した省電力化電磁弁（例えば、特許文献３の第５−９頁、図１−図３
参照）を用いることが有用であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２７６７４２号公報
【特許文献２】特開２００８−２４３７６２号公報
【特許文献３】特開２００７−２４２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが上述したような省電力化電磁弁を用いた場合、閉弁した状態の電磁弁を開弁させるために通電する電流より、開状態を保持するために通電する電流のほうが少ないため、電磁弁を開状態で保持するための保持力も開弁時の保持力より弱くなる。そのため、振動等の外乱によって電磁弁が閉弁する異常が起こった場合、燃料電池での発電に必要な燃料ガスや空気の供給ができなくなり、電磁弁が閉弁してから約１秒後に燃料電池からの出力が異常となるため燃料電池システムの運転が継続できなくなるという新たな課題を見出した。
【０００９】
また開状態を保持するときに通電する電流としては、発振回路などからのパルス状の電流を一定間隔で間欠的に供給する方法が一般的である。しかしながらこの場合、ノイズ等の外乱を受けることにより発振回路などからの電流が１パルス分供給されないことにより電磁弁の保持力がさらに低下して閉弁する異常が起こった場合に関しても、上述した課題と同様の事象が起こることを見出した。
【００１０】
そこで、本発明は、前記従来の課題を解決するもので、省電力化電磁弁を用いて燃料電池に供給する流体の制御を行なう燃料電池システムにおいて、ノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうことが可能であ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】
【００１１】
上述した従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行なう燃料電池と、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、燃料電池に酸化剤ガスを供給する第１酸化剤ガス供給部と、燃料電池及び燃料ガス供給部を連通する燃料ガス供給経路と、燃料電池及び第１酸化剤ガス供給部を連通する第１酸化剤ガス供給経路と、発電に使用しなかった残余燃料ガスを燃料電池から排出する燃料ガス排出経路と、発電に使用しなかった残余酸化剤ガスを燃料電池から排出する酸化剤ガス排出経路と、燃料ガス供給部、第１酸化剤ガス供給部、燃料ガス供給経路上、第１酸化剤ガス供給経路上、燃料ガス排出経路又は酸化剤ガス排出経路に設けられた電磁式開閉弁と、電磁式開閉弁に供給される流体の通流状態を検知する流体通流検知器と、電磁式開閉弁に第１の通電量を供給することにより電磁式開閉弁を開弁する開弁動作状態、電磁式開閉弁に第１の通電量より小さい第２の通電量を供給することにより開弁状態を保持する開弁保持状態、及び、電磁式開閉弁への通電を停止する閉弁状態のうちのいずれかの状態に電磁式開閉弁を制御する制御部とを備える。
【００１２】
これによって、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、流体通流検知器で検知される流体の通流状態が遮断されたと判断した場合に、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより電磁式開閉弁を開くように制御することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の燃料電池システムによれば、燃料電池に供給する流体の制御を行なう省電力化電磁弁がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池システムのブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における開閉弁の動作フロー図
【図３】本発明の実施の形態１における開閉弁の動作フロー図
【図４】本発明の実施の形態１における開閉弁の動作フロー図
【図５】本発明の実施の形態２における燃料電池システムのブロック図
【図６】本発明の実施の形態３における燃料電池システムのブロック図
【図７】本発明の実施の形態４における燃料電池システムのブロック図
【図８】本発明の実施の形態４における開閉弁の動作フロー図
【図９】本発明の実施の形態４における開閉弁の動作フロー図
【図１０】本発明の実施の形態４における開閉弁の動作フロー図
【図１１】本発明の実施の形態５における燃料電池システムのブロック図
【図１２】本発明の実施の形態６における燃料電池システムのブロック図
【図１３】従来の燃料電池システムのブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
第１の発明は、燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行なう燃料電池と、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、燃料電池に酸化剤ガスを供給する第１酸化剤ガス供給部と、燃料電池及び燃料ガス供給部を連通する燃料ガス供給経路と、燃料電池及び第１酸化剤ガス供給部を連通する第１酸化剤ガス供給経路と、発電に使用しなかった残余燃料ガスを燃料電池から排出する燃料ガス排出経路と、発電に使用しなかった残余酸化剤ガスを燃料電池から排出する酸化剤ガス排出経路と、燃料ガス供給部、第１酸化剤ガス供給部、燃料ガス供給経路上、第１酸化剤ガス供給経路上、燃料ガス排出経路又は酸化剤ガス排出経路に設けられた電磁式開閉弁と、電磁式開閉弁に供給される流体の通流状態を検知する流体通流検知器と、電磁式開閉弁に第１の通電量を供給することにより電磁式開閉弁を開弁する開弁動作状態、電磁式開閉弁に第１の通電量より小さい第２の通電量を供給することにより開弁状態を保持する開弁保持状態、及び、電磁式開閉弁への通電を停止する閉弁状態のうちのいずれかの状態に電磁式開閉弁を制御する制御部とを備える燃料電池である。かかる構成にすることにより、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、流体通流検知器で検知される流体の通流状態が遮断されたと判断した場合に、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより電磁式開閉弁を開くように制御することができる。
【００１６】
第２の発明は、特に、第１の発明の燃料電池システムに加えて、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、流体通流検知器で検知される流体の通流状態が遮断されたと判断した場合に、電磁式開閉弁に第１の通電量を供給する燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、閉弁した電磁式開閉弁に対して、開弁するときと同等の力で電磁式開閉弁を開くように制御することができる。
【００１７】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の燃料電池システムに加えて、流体通流検知器とは電磁式開閉弁に供給される流体の流量を検知する流量計である燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、流量計で検知されるガスの流量が所定の流量範囲を外れた場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより電磁式開閉弁を開くように制御することができる。
【００１８】
第４の発明は、特に、第３の発明の燃料電池システムに加えて、制御部は流量計で検知される流体の流量が目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れたか否かを第１の周期で検知し、第１の周期より長い第２の周期でフィードバック制御を行う燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、フィードバック制御の周期よりも短い周期、すなわちフィードバック制御による流量制御をしていないことによる意図的な流量変動が生じない区間において、閉弁した電磁式開閉弁を開くように制御するため、電磁式開閉弁が開弁復帰時に供給流量を安定させることができる。
【００１９】
第５の発明は、特に、第３の発明の燃料電池システムに加えて、制御部は流量計で検知される流体の流量が目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給する期間はフィードバック制御を中断する燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、電磁式開閉弁を開くように制御しているときにはフィードバック制御が中断されているため意図的な流量変動が生じず、閉弁した電磁式開閉弁が開弁復帰時に供給流量を安定させることができる。
【００２０】
第６の発明は、特に、第３の発明の燃料電池システムに加えて、制御部は流量計で検知される流体の流量が目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給開始してから所定の期間はフィードバック制御を中断する燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、電磁式開閉弁を開くように制御しているが電磁式開閉弁が開弁していない期間を意図する『所定の期間』に対してフィードバック制御が中断されているため意図的な流量変動が生じず、閉弁した電磁式開閉弁が開弁復帰時に供給流量を安定させることができる。
【００２１】
第７の発明は、特に、第３から第６のいずれか１つの発明の燃料電池システムに加えて、燃料ガス供給部は、原料ガス及び水を用いて燃料ガスを生成する燃料処理部と、燃料処理部に原料ガスを供給する原料ガス供給経路とを有し、電磁式開閉弁は、燃料ガス供給経路上、燃料ガス排出経路上又は原料ガス供給経路上に設けられ、流量計は、燃料ガス供給経路上又は原料ガス供給経路上に設けられ、流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れた場合とは、流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以下になる場合である燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以下になった場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給して電磁式開閉弁を開くように制御することができる。
【００２２】
第８の発明は、特に、第３から第６のいずれか１つの発明の燃料電池システムに加えて、電磁式開閉弁は、第１酸化剤ガス供給経路上又は酸化剤ガス排出経路上に設けられ、流量計は、第１酸化剤ガス供給経路上に設けられ、流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れた場合とは、流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以下になる場合である燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以下になった場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給して開閉弁を開くように制御することができる。
【００２３】
第９の発明は、特に、第３から第６のいずれか１つの発明の燃料電池システムに加えて、燃料ガス供給部は、原料ガス、水及び酸化剤ガスを用いて燃料ガスを生成する燃料処理部と、燃料処理部に酸化剤ガスを供給する第２酸化剤ガス供給部と、燃料処理部及び第２酸化剤ガス供給部を連通する第２酸化剤ガス供給経路を有し、電磁式開閉弁は、第２酸化剤ガス供給経路上、燃料ガス供給経路または燃料ガス排出流路上に設けられ、流量計は、
第２酸化剤ガス供給経路上に設けられ、流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れた場合とは、流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以下になる場合である燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以下になった場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給して電磁式開閉弁を開くように制御することができる。
【００２４】
第１０の発明は、特に、第３から第６のいずれか１つの発明の燃料電池システムに加えて、燃料ガス供給部は、原料ガス、水及び酸化剤ガスを用いて燃料ガスを生成する燃料処理部を有し、第１酸化剤ガス供給部は、第１酸化剤ガス供給経路から分岐して燃料処理部に酸化剤ガスを供給する第２酸化剤ガス供給経路を有し、電磁式開閉弁は、第１酸化剤ガス供給経路のうちの分岐より下流側の経路上又は酸化剤ガス排出経路上に設けられ、流量計は、第２酸化剤ガス供給経路上に設けられ、流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れた場合とは、流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以上になる場合である燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以上になった場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給して開閉弁を開くように制御することができる。
【００２５】
第１１の発明は、特に、第３から第６のいずれか１つの発明の燃料電池システムに加えて、燃料ガス供給部は、原料ガス及び水を用いて前記燃料ガスを生成する燃料処理部と、燃料処理部に水を供給する水供給経路とを有し、電磁式開閉弁は、燃料ガス供給経路上、燃料ガス排出経路上又は水供給経路上に設けられ、流量計は、燃料ガス供給経路上又は水供給経路上に設けられ、流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れた場合とは、流量計で検知される水供給経路を通流する水の流量、または流量計で検知される燃料ガス供給経路または燃料ガス排出流路を通流するガスの流量が所定の流量以下になる場合である燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、流量計で検知される水またはガスの流量が所定の流量以下になった場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給して電磁式開閉弁を開くように制御することができる。
【００２６】
第１２発明は、特に、第１または第２の発明の燃料電池システムに加えて、流体通流検知器とは電磁式開閉弁の供給側または排出側の流体の圧力を検知する圧力計である燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、圧力計で検知されるガスの圧力が所定の圧力範囲を外れた場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより電磁式開閉弁を開くように制御することができる。
【００２７】
第１３発明は、特に、第１２の発明の燃料電池システムに加えて、電磁式開閉弁に供給される流体の流量を検知する流量計を備え、制御部は流量計で検知される流体の流量が目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れたか否かを第１の周期で検知し、第１の周期より長い第２の周期でフィードバック制御を行う燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、フィードバック制御の周期よりも短い周期、すなわちフィードバック制御による流量制御をしていないことによる意図的な流量変動が生じない区間において、閉弁した電磁式開閉弁を開くように制御するため、電磁式開閉弁が開弁復帰時に供給流量を安定させることができる。
【００２８】
第１４の発明は、特に、第１２の発明の燃料電池システムに加えて、電磁式開閉弁に供給される流体の流量を検知する流量計を備え、制御部は流量計で検知される流体の流量が
目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給する期間はフィードバック制御を中断する燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、電磁式開閉弁を開くように制御しているときにはフィードバック制御が中断されているため意図的な流量変動が生じず、閉弁した電磁式開閉弁が開弁復帰時に供給流量を安定させることができる。
【００２９】
第１５の発明は、特に、第１２の発明の燃料電池システムに加えて、電磁式開閉弁に供給される流体の流量を検知する流量計を備え、制御部は流量計で検知される流体の流量が目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給開始してから所定の期間はフィードバック制御を中断する燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、電磁式開閉弁を開くように制御しているが電磁式開閉弁が開弁していない期間を意図する『所定の期間』に対してフィードバック制御が中断されているため意図的な流量変動が生じず、閉弁した電磁式開閉弁が開弁復帰時に供給流量を安定させることができる。
【００３０】
第１６の発明は、特に、第１２から第１５のいずれか１つの発明の燃料電池システムに加えて、燃料ガス供給部は、原料ガス及び水を用いて燃料ガスを生成する燃料処理部と、燃料処理部に原料ガスを供給する原料ガス供給経路とを有し、電磁式開閉弁は、燃料ガス供給経路上、燃料ガス排出経路上又は原料ガス供給経路上に設けられ、圧力計は、燃料ガス供給経路上又は原料ガス供給経路上に設けられ、圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合とは、圧力計で検知される電磁式開閉弁の供給側のガスの圧力が第１の所定の圧力以上になる、または、圧力計で検知される電磁式開閉弁の排出側のガスの圧力が第２の所定の圧力以下になる場合である燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、圧力計で検知される電磁式開閉弁の供給側のガスの圧力が第１の所定の圧力以上になった、または、圧力計で検知される電磁式開閉弁の排出側のガスの圧力が第２の所定の圧力以下になった場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給して電磁式開閉弁を開くように制御することができる。
【００３１】
第１７の発明は、特に、第１２から第１５のいずれか１つの発明の燃料電池システムに加えて、電磁式開閉弁は、第１酸化剤ガス供給経路上又は酸化剤ガス排出経路上に設けられ、圧力計は、第１酸化剤ガス供給経路上に設けられ、圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合とは、圧力計で検知される電磁式開閉弁の供給側のガスの圧力が第１の所定の圧力以上になる、または、圧力計で検知される電磁式開閉弁の排出側のガスの圧力が第２の所定の圧力以下になる場合である燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、圧力計で検知される電磁式開閉弁の供給側のガスの圧力が第１の所定の圧力以上になった、または、圧力計で検知される電磁式開閉弁の排出側のガスの圧力が第２の所定の圧力以下になった場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給して開閉弁を開くように制御することができる。
【００３２】
第１８の発明は、特に、第１２から第１５のいずれか１つの発明の燃料電池システムに加えて、燃料ガス供給部は、原料ガス、水及び酸化剤ガスを用いて燃料ガスを生成する燃料処理部と、燃料処理部に酸化剤ガスを供給する第２酸化剤ガス供給部と、燃料処理部及び第２酸化剤ガス供給部を連通する第２酸化剤ガス供給経路を有し、電磁式開閉弁は、第２酸化剤ガス供給経路上、燃料ガス供給経路または燃料ガス排出流路上に設けられ、圧力計は、第２酸化剤ガス供給経路上に設けられ、圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合とは、圧力計で検知される電磁式開閉弁の供給側のガスの圧力が第１の所定の圧力以上になる、または、圧力計で検知される電磁式開閉弁の排出側のガスの圧力が第２の所定の圧力以下になる場合である燃料電池システムである。かかる構成にする
ことにより、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、圧力計で検知される電磁式開閉弁の供給側のガスの圧力が第１の所定の圧力以上になった、または、圧力計で検知される電磁式開閉弁の排出側のガスの圧力が第２の所定の圧力以下になった場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給して電磁式開閉弁を開くように制御することができる。
【００３３】
第１９の発明は、特に、第１２から第１５のいずれか１つの発明の燃料電池システムに加えて、燃料ガス供給部は、原料ガス、水及び酸化剤ガスを用いて燃料ガスを生成する燃料処理部を有し、第１酸化剤ガス供給部は、第１酸化剤ガス供給経路から分岐して燃料処理部に酸化剤ガスを供給する第２酸化剤ガス供給経路を有し、電磁式開閉弁は、第１酸化剤ガス供給経路のうちの分岐より下流側の経路上又は酸化剤ガス排出経路上に設けられ、圧力計は、第２酸化剤ガス供給経路上に設けられ、圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合とは、圧力計で検知されるガスの圧力が所定の圧力以上になる場合である燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、圧力計で検知されるガスの圧力が所定の圧力以上になった場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給して開閉弁を開くように制御することができる。
【００３４】
第２０の発明は、特に、第１２から第１５のいずれか１つの発明の燃料電池システムに加えて、燃料ガス供給部は、原料ガス及び水を用いて燃料ガスを生成する燃料処理部と、燃料処理部に水を供給する水供給経路とを有し、電磁式開閉弁は、燃料ガス供給経路上、燃料ガス排出経路上又は水供給経路上に設けられ、圧力計は、燃料ガス供給経路上又は水供給経路上に設けられ、圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合とは、圧力計で検知される電磁式開閉弁の供給側のガスまたは水の圧力が第１の所定の圧力以上になる、または、圧力計で検知される電磁式開閉弁の排出側のガスまたは水の圧力が第２の所定の圧力以下になる場合である燃料電池システムである。かかる構成にすることにより、制御部は、電磁式開閉弁を開弁保持状態に制御し、かつ、圧力計で検知される電磁式開閉弁の供給側のガスまたは水の圧力が第１の所定の圧力以上になった、または、圧力計で検知される電磁式開閉弁の排出側のガスまたは水の圧力が第２の所定の圧力以下になった場合に電磁式開閉弁が閉弁したと判断し、電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給して電磁式開閉弁を開くように制御することができる。
【００３５】
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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の本実施の形態１における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【００３７】
図１に示すように、本実施の形態における燃料電池システムは、水素リッチな燃料ガスと空気中の酸素とを用いて発電を行なう燃料電池１と、燃料ガス供給源からの燃料ガスを燃料電池１に供給するポンプ２と、燃料ガス供給源からの燃料ガスがポンプ２を通じて燃料電池１に供給されるように配した燃料ガス供給流路３と、燃料電池１での発電に使用しなかった残余燃料ガスが燃料電池１から排出されるように配した燃料ガス排出流路４と、燃料ガス供給源から供給される燃料ガスのポンプ２への供給／遮断を行なう開閉弁５と、ポンプ２から供給される燃料ガスの燃料電池１への供給／遮断を行なう開閉弁６と、燃料電池１から排出される残余燃料ガスの排出／遮断を行なう開閉弁７と、燃料電池１へ供給される燃料ガス流量を検知する燃料ガス流量計８と、酸化剤ガスとしての酸素を含む空気を取り込んで燃料電池１に供給するポンプ９と、ポンプ９で取り込んだ空気が燃料電池１に供給されるように配した第１空気供給流路１０と、燃料電池１での発電に使用しなかっ
た残余空気が燃料電池１から排出されるように配した空気排出流路１１と、ポンプ９から供給される空気の燃料電池１への供給／遮断を行なう開閉弁１２と、燃料電池１から排出される残余空気の排出／遮断を行なう開閉弁１３と、燃料電池１へ供給される空気流量を検知する第１空気流量計１４と、制御部１５を備えている。
【００３８】
燃料ガス供給流路３は上流側が燃料ガス供給源に接続され、下流側が燃料電池１に接続されている。燃料ガス排出流路４は上流側が燃料電池１に接続され、下流側は開放されシステム外に残余燃料ガスを排出するように配されている。第１空気供給流路１０は上流側がポンプ９に接続され、下流側が燃料電池１に接続されている。空気排出流路１１は上流側が燃料電池１に接続され、下流側は開放されシステム外に残余空気を排出するように配されている。
【００３９】
ここで、燃料ガス供給源から供給される燃料ガスとしては、水素または水素を主成分とするような混合ガスを使用することができる。また燃料ガス供給源としては、水素または水素を主成分とするような混合ガスを充填したボンベまたはガスインフララインを用いることができる。なお、本実施の形態では「残余燃料ガスはシステム外に排出」としたが、図示していないバーナ等の処理装置で燃焼させて、燃焼排ガスとしてシステム外に排出してもよい。
【００４０】
なお、本実施の形態における、ポンプ２、ポンプ９、燃料ガス供給流路３、第１空気供給流路１０、燃料ガス排出流路４、空気排出流路１１、燃料ガス流量計８は各々、第１の本発明における燃料ガス供給部、第１酸化剤ガス供給部、燃料ガス供給経路、第１酸化剤ガス供給経路、燃料ガス排出経路、酸化剤ガス排出経路、流体通流検知器の具体的な実施の一例である。また開閉弁５、６、７のいずれかと燃料ガス流量計８は各々、第３の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例である。また開閉弁１２、１３のいずれかと第１空気流量計１４に関しても各々、第３または第８の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例である。
【００４１】
次に、本実施の形態における燃料電池システムに関して、具体的動作を説明する。
【００４２】
図１に示す燃料電池システムでは、開閉弁５、６、７を開にすることにより燃料ガス供給源から供給された燃料ガスは燃料ガス供給流路３を通じてポンプ２に供給される。ポンプ２は後述するように制御部１５により能力値を変化させながら駆動する。ポンプ２から導出された燃料ガスは燃料ガス供給流路３を通じて燃料電池１に供給され、後述する燃料電池１に供給された空気中の酸素と電気化学的に反応し、発電を行なう。燃料電池１での発電により燃料ガス中の水素は消費されるが、発電に使用されなかった燃料ガスは残余燃料ガスとして燃料電池１から排出される。燃料電池１から排出された残余燃料ガスは、燃料ガス排出流路４と通じてシステム外に排出される。一方、発電に用いる酸化剤ガスとしての空気は、後述するように制御部１５により能力値を変化させながら駆動しているポンプ９により、ポンプ９周辺から取り込まれる。取り込まれた空気は、開閉弁１２、１３を開にすることにより第１空気供給流路１０を通じて燃料電池１に供給され、既述のとおり燃料ガス中の水素と電気化学的に反応することにより発電を行なう。燃料電池１での発電により空気中の酸素は消費されるが、発電に使用されなかった空気の一部は残余空気として燃料電池１から排出される。燃料電池１から排出された残余空気は、空気排出流路１１と通じてシステム外に排出される。
【００４３】
制御部１５は発電に必要な燃料ガス流量を燃料電池１に供給するために、燃料ガス流量計８が検知する燃料ガスの検知流量を発電に必要な目標流量になるように、燃料ガス流量計８の検知流量に基づいてポンプ２の能力値を変化させるフィードバック制御を行なっている。また制御部１５は同様に、発電に必要な空気流量を燃料電池１に供給するために、
第１空気流量計１４の検知する空気の検知流量を発電に必要な目標流量になるように、第１空気流量計１４の検知流量に基づいてポンプ９の能力値を変化させるフィードバック制御を行なっている。
【００４４】
さらに、制御部１５は、開閉弁５、６、７、１２、１３を開とするときには、各開閉弁５、６、７、１２、１３に対して、第１の通電量を供給することにより閉弁している開閉弁を開弁させる開弁動作状態を一定時間（例えば１秒間）行ない、ついで第１の通電量より小さい第２の通電量を供給することにより、開弁状態を保持する開弁保持状態を継続する制御を行なう。一方、開閉弁５、６、７、１２、１３を閉とするときには、通電を停止することにより開閉弁を閉弁させる閉弁状態を行ない、次回の開弁までは閉弁状態を継続する制御を行なう。
【００４５】
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第３の本発明に関する具体的な動作の一例について図２を参照しながら説明する。なお後述する第３の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁６は第３の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【００４６】
燃料電池システムが動作中は開閉弁６は開状態であり、制御部１５によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図２において、制御部１５は流量計が検出する検知流量が目標流量に対して所定の流量範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ００１）。なお、本動作の一例では、流量計として燃料ガス流量計８を用いて燃料ガス流量を検出し、「所定の流量範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知流量が目標流量の半分未満になったか否かを監視」している。検知流量が所定の流量範囲を外れていない（検知流量が目標流量の半分以上ある）場合はステップＳ００１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ００１で所定の流量範囲を外れた場合、すなわち検知流量が目標流量の半分未満になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ００２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁６のことであり、開閉弁６に対してステップＳ００２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ００３）した後、制御部１５は電磁式開閉弁である開閉弁６への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ００４）、開弁保持状態を継続する。
【００４７】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部１５は、電磁式開閉弁である開閉弁６を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、流体通流検知器の具体的一例である流量計としての燃料ガス流量計８で検知されるガスの流量が所定の流量範囲を外れた場合に開閉弁６が閉弁したと判断し、開閉弁６に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁６を開くように制御することができるため、燃料電池１に供給する燃料ガスの制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁６がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、電磁式開閉弁である「開閉弁６に対して第２の通電量より大きい通電量を印加」するとしたが、第２の通電量より大きい通電量として、開弁動作状態において閉弁している開閉弁を開弁させる通電量である第１の通電量を印加すると、消費電力は増加するが確実に開弁することができるため、有用である。
【００４９】
なお、本実施の形態では、開閉弁６と燃料ガス流量計８を、第３の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁５と燃料ガス流量計８または、開閉弁７と燃料ガス流量計８を、第３の本発明における電磁式
開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第３の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を、各々、開閉弁５または開閉弁７と読み替えることにより明らかである。
【００５０】
また、本実施の形態では、開閉弁６のみに対して第３の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁５、６、７に対して第３の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【００５１】
また、本実施の形態では燃料ガス流量計８は燃料ガス供給流路３に配したがこの限りではなく、燃料ガス排出流路４に配しても構わない。すなわち、燃料電池１での発電により水素消費後の燃料ガス流量を検知するため、燃料電池１から排出される残余燃料ガス流量に対して目標流量を設定する必要があるが、この場合においても、何らかの原因で電磁式開閉弁が閉弁した場合は燃料ガス流量計８で検知する流量が急減するため、第３の本発明に関する具体的な動作が実現できることは明らかである。
【００５２】
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第３または第８の本発明に関する具体的な動作の一例について図２を参照しながら説明する。なお後述する第３または第８の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁１２は第３または第８の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【００５３】
燃料電池システムが動作中は開閉弁１２は開状態であり、制御部１５によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図２において、制御部１５は流量計が検出する検知流量が目標流量に対して所定の流量範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ００１）。なお本動作の一例では、流量計として第１空気流量計１４を用いて空気の流量を検出し、「所定の流量範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知流量が目標流量の半分未満になったか否かを監視」している。検知流量が所定の流量範囲を外れていない（検知流量が目標流量の半分以上ある）場合はステップＳ００１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ００１で所定の流量範囲を外れた場合、すなわち検知流量が目標流量の半分未満になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ００２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式遮断弁とは開閉弁１２のことであり、開閉弁１２に対してステップＳ００２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ００３）した後、制御部１５は電磁式開閉弁である開閉弁１２への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ００４）、開弁保持状態を継続する。
【００５４】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部１５は、電磁式開閉弁である開閉弁１２を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、第１空気流量計１４で検知される空気の流量が所定の流量範囲を外れた場合に開閉弁１２が閉弁したと判断し、開閉弁１２に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁１２を開くように制御することができるため、燃料電池１に供給する空気の制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁１２がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【００５５】
なお、本実施の形態では、電磁式開閉弁である「開閉弁１２に対して第２の通電量より大きい通電量を印加」するとしたが、第２の通電量より大きい通電量として、開弁動作状態において閉弁している開閉弁を開弁させる通電量である第１の通電量を印加すると、消費電力は増加するが確実に開弁することができるため、有用である。
【００５６】
なお、本実施の形態では、開閉弁１２と第１空気流量計１４を、第３または第８の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁１３と第１空気流量計１４を、第３または第８の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第３または第８の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁１２を、開閉弁１３と読み替えることにより明らかである。
【００５７】
また、本実施の形態では、開閉弁１２のみに対して第３または第８の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁１２、１３に対して第３または第８の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【００５８】
また、本実施の形態では第１空気流量計１４は第１空気供給流路１０に配したがこの限りではなく、空気排出流路１１に配しても構わない。すなわち、燃料電池１での発電により酸素消費後の空気流量を検知するため、燃料電池１から排出される残余空気流量に対して目標流量を設定する必要があるが、この場合においても、何らかの原因で電磁式開閉弁が閉弁した場合は第１空気流量計１４で検知する流量が急減するため、第３または第８の本発明に関する具体的な動作が実現できることは明らかである。
【００５９】
さらに、第４の本発明の具体的動作の一例として、本実施の形態における制御部１５の、燃料ガス流量計８の検知流量に基づいてポンプ２の能力値を変化させるフィードバック制御の周期（以下、第２の周期）と、燃料ガス流量計８の検知流量が目標流量に対して所定の流量範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ００１）周期（以下、第１の周期）の関係として「第１の周期より第２の周期を長く」設定することは、電磁式開閉弁である開閉弁６を開弁させた後の燃料ガス流量をより安定させることができるため、有用である。すなわち、例えば電磁式開閉弁としての開閉弁６が何らかの原因で閉弁した場合は燃料ガス流量計８の検知流量は急減するが、第１の周期より第２の周期を長く設定していない場合、ステップＳ００１での「所定の流量範囲を外れた」検知よりも前または、開閉弁６の開弁よりも前にフィードバック制御によるポンプ２の能力値増加を制御部１５は実施することが発生し、ステップＳ００２での開閉弁６の開弁により目標流量に対して急増した燃料ガスが燃料電池１に通流する。しかしながら、第１の周期より第２の周期を長く設定すると、ステップＳ００１での「所定の流量範囲を外れた」検知よりも前または、開閉弁６の開弁よりも前でのフィードバック制御によるポンプ２の能力値増加を防止することができ、ステップＳ００２での開閉弁６の開弁により通流する燃料ガスは、開閉弁６の閉弁前のポンプ２の能力値で供給するために急増することなく燃料ガスが燃料電池１に通流することが可能となる。
【００６０】
なお、第４の本発明の具体的動作の一例では、電磁式開閉弁として開閉弁６を用いて説明したがこの限りではなく、電磁式開閉弁として、開閉弁５または開閉弁７を用いても構わない。さらには、開閉弁１２と第１空気流量計１４とポンプ９または、開閉弁１３と第１空気流量計１４とポンプ９を用いても構わない。
【００６１】
（変形例１）
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第５の本発明に関する具体的な動作の一例について図３を参照しながら説明する。なお後述する第５の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁６は第５の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【００６２】
燃料電池システムが動作中は開閉弁６は開状態であり、制御部１５によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図３において、制御部１５は
流量計が検出する検知流量が目標流量に対して所定の流量範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ１０１）。なお、本動作の一例では、流量計として燃料ガス流量計８を用いて燃料ガス流量を検出し、「所定の流量範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知流量が目標流量の半分未満になったか否かを監視」している。検知流量が所定の流量範囲を外れていない（検知流量が目標流量の半分以上ある）場合はステップＳ１０１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ１０１で所定の流量範囲を外れた場合、すなわち検知流量が目標流量の半分未満になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁の開弁動作を開始する。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁６のことであり、開閉弁６に対してステップＳ１０２を実施する。まず、流量計の検知流量に基づくフィードバック制御を中断し（Ｓ１０２）し、ついで電磁式開閉弁である開閉弁６に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ１０３）、開閉弁６を開弁させる。なお本動作の一例における「検知流量に基づくフィードバック制御」とは、燃料ガス流量計８の検知流量に基づいてポンプ２の能力値を変化させる制御のことである。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ１０４）した後、制御部１５は電磁式開閉弁である開閉弁６への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ１０５）、開弁保持状態を継続する。そしてステップＳ１０２から中断していたフィードバック制御を再開する（Ｓ１０６）。
【００６３】
本実施の形態の変形例１における燃料電池システムの構成をとると上述した作用・効果に加えて、制御部１５は、電磁式開閉弁である開閉弁６に第２の通電量より大きい通電量を供給する期間、すなわち開閉弁６が閉弁したと判断した時点から再度安定して開弁したと判断できるまでの間はフィードバック制御が中断されているため、開閉弁６の開弁よりも前でのフィードバック制御によるポンプ２の能力値増加を防止することができ、開閉弁６の開弁により通流する燃料ガスは、開閉弁６の閉弁前のポンプ２の能力値で供給するために、流量が急増することなく安定して燃料ガスが燃料電池１に通流することが実現できる。
【００６４】
なお、第５の本発明に関する具体的な動作では、開閉弁６と燃料ガス流量計８を、第５の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁５と燃料ガス流量計８または、開閉弁７と燃料ガス流量計８を、第５の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第５の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を、各々、開閉弁５または開閉弁７と読み替えることにより明らかである。
【００６５】
また、本実施の形態では、開閉弁６のみに対して第５の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁５、６、７に対して第５の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【００６６】
また、開閉弁６と燃料ガス流量計８を、第５の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁１２と第１空気流量計１４または、開閉弁１３と第１空気流量計１４を、第５の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第５の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を、各々、開閉弁１２または開閉弁１３と読み替え、燃料ガス流量計８を第１空気流量計１４と読み替えることにより明らかである。
【００６７】
また、第５の本発明に関する具体的な動作では、開閉弁１２のみに対して第５の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁１２、１３に対して第５の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【００６８】
（変形例２）
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第６の本発明に関する具体的な動作の一例について図４を参照しながら説明する。なお、後述する第６の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁６は第６の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【００６９】
燃料電池システムが動作中は開閉弁６は開状態であり、制御部１５によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図４において、制御部１５は流量計が検出する燃料ガスの検知流量が目標流量に対して所定の流量範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ２０１）。なお本動作の一例では、流量計として燃料ガス流量計８を用いて燃料ガス流量を検出し、「所定の流量範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知流量が目標流量の半分未満になったか否かを監視」している。検知流量が所定の流量範囲を外れていない（検知流量が目標流量の半分以上ある）場合はステップＳ２０１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ２０１で所定の流量範囲を外れた場合、すなわち検知流量が目標流量の半分未満になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁の開弁動作を開始する。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁６のことであり、開閉弁６に対してステップＳ１０２を実施する。まず、流量計の検知流量に基づくフィードバック制御を中断し（Ｓ２０２）し、ついで電磁式開閉弁である開閉弁６に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ２０３）、電磁式開閉弁である開閉弁６を開弁させる。なお本動作の一例における「検知流量に基づくフィードバック制御」とは、燃料ガス流量計８の検知流量に基づいてポンプ２の能力値を変化させる制御のことである。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているが、１秒程度の開弁動作のうち最初の０．１〜０．２秒で電磁式開閉弁は開弁し、残りの０．８〜０．９秒は開弁状態を安定させるための時間であるため、印加を０．５秒間保持（Ｓ２０４）した後、制御部１５は中断していたフィードバック制御を再開する（Ｓ２０５）。そしてさらに通電量より大きい通電量の印加を０．５秒間保持（Ｓ２０６）した後、制御部１５は電磁式開閉弁である開閉弁６への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ２０７）、開弁保持状態を継続する。
【００７０】
本実施の形態の変形例２における燃料電池システムの構成をとると上述した作用・効果に加えて、制御部１５は、電磁式開閉弁である開閉弁６に第２の通電量より大きい通電量を供給する期間のうち、開閉弁６が閉弁したと判断した時点から再度開弁したと判断できるまでの間はフィードバック制御が中断されているため、開閉弁６の開弁よりも前でのフィードバック制御によるポンプ２の能力値増加を防止することができ、開閉弁６の開弁により通流する燃料ガスは、開閉弁６の閉弁前のポンプ２の能力値で供給するために、流量が急増することなく安定して燃料ガスが燃料電池１に通流することが実現できるとともに、より短時間でフィードバック制御を再開できるために燃料電池１へ供給する燃料ガス流量の安定化を実現することができる。
【００７１】
なお、第６の本発明に関する具体的な動作では、開閉弁６と燃料ガス流量計８を、第６の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁５と燃料ガス流量計８または、開閉弁７と燃料ガス流量計８を、第６の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第６の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を、各々、開閉弁５または開閉弁７と読み替えることにより明らかである。またさらには本実施の形態では、開閉弁６のみに対して第６の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁５、６、７に対して第６の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【００７２】
また、開閉弁６と燃料ガス流量計８を、第６の本発明における電磁式開閉弁と流量計の
具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁１２と第１空気流量計１４または、開閉弁１３と第１空気流量計１４を、第６の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第６の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を、各々、開閉弁１２または開閉弁１３と読み替えることにより明らかである。
【００７３】
また、第６の本発明に関する具体的な動作では、開閉弁１２のみに対して第６の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁１２、１３に対して第６の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【００７４】
また、第６の本発明に関する具体的な動作では、ステップＳ２０４での保持時間を０．５秒としたがこの限りではなく、上述した具体的な動作で明らかなように、開弁が終わっている０．２秒以上かつ、通電量を第２の通電量に戻す（Ｓ２０７）前である１．０秒未満の中で任意に設定しても構わない。
【００７５】
（実施の形態２）
図５は、本発明の本実施の形態２における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【００７６】
図５に示すように、本実施の形態における燃料電池システムは、水素リッチな燃料ガスと空気中の酸素とを用いて発電を行なう燃料電池３１と、原料ガス供給源からの原料ガスと、水と空気とを用いて水素リッチな燃料ガスを生成する燃料処理機３２と、原料ガス供給源からの原料ガスを燃料処理機３２に供給するポンプ３３と、原料ガス供給源からの原料ガスがポンプ３３を通じて燃料処理機３２に供給されるように配した原料ガス供給流路３４と、燃料処理機３２で生成された燃料ガスが燃料電池３１に供給されるように配した燃料ガス供給流路３５と、燃料電池３１での発電に使用しなかった残余燃料ガスが燃料電池３１から排出されるように配した燃料ガス排出流路３６と、燃料処理機３２で生成された燃料ガスを燃料電池３１に供給せずにバイパスして排出する燃料ガスバイパス流路３７と、原料ガス供給源から供給される原料ガスのポンプ２への供給／遮断を行なう開閉弁３８と、ポンプ３３から供給される原料ガスの燃料処理機３２への供給／遮断を行なう開閉弁３９と、燃料処理機３２で生成される燃料ガスの燃料電池３１への供給／遮断を行なう開閉弁４０と、燃料電池３１から排出される残余燃料ガスの排出／遮断を行なう開閉弁４１と、燃料処理機３２で生成される燃料ガスの燃料ガスバイパス流路３７への供給／遮断を行なう開閉弁４２と、燃料処理機３２へ供給される原料ガス流量を検知する原料ガス流量計４３と、酸化剤ガスとしての酸素を含む空気を取り込んで燃料電池３１に供給するポンプ４４と、ポンプ４４で取り込んだ空気が燃料電池３１に供給されるように配した第１空気供給流路４５と、燃料電池３１での発電に使用しなかった残余空気が燃料電池３１から排出されるように配した空気排出流路４６と、ポンプ４４から供給される空気の燃料電池３１への供給／遮断を行なう開閉弁４７と、燃料電池３１から排出される残余空気の排出／遮断を行なう開閉弁４８と、燃料電池３１へ供給される空気流量を検知する第１空気流量計４９と、燃料処理機３２での燃料ガス生成時に発生する一酸化炭素を除去するための酸化剤ガスとしての空気を取り込んで燃料処理機３２に供給するポンプ５０と、ポンプ５０で取り込んだ空気を燃料処理機３２に供給されるように配した第２空気供給流路５１と、ポンプ５０から供給される空気の燃料処理機３２への供給／遮断を行なう開閉弁５２と、燃料処理機３２へ供給される空気流量を検知する第２空気流量計５３と、水供給源から水を燃料処理機３２に供給するポンプ５４と、水供給源からの水がポンプ５４を通じて燃料処理機３２に供給されるように配した水供給流路５５と、水供給源から供給される水のポンプ５４への供給／遮断を行なう開閉弁５６と、燃料処理機３２へ供給される水流量を検知する水流量計５７と、制御部５８を備えている。
【００７７】
原料ガス供給流路３４は上流側が原料ガス供給源に接続され、下流側が燃料処理機３２に接続されている。燃料ガス供給流路３５は上流側が燃料処理機３２に接続され、下流側が燃料電池３１に接続されている。燃料ガス排出流路３６は上流側が燃料電池３１に接続され、下流側は開放されシステム外に残余燃料ガスを排出するように配されている。燃料ガスバイパス流路３７は上流側が開閉弁４０より上流の燃料ガス供給流路３５に接続され、下流側が開閉弁４１より下流の燃料ガス排出流路３６に接続されている。第１空気供給流路４５は上流側がポンプ４４に接続され、下流側が燃料電池３１に接続されている。空気排出流路４６は上流側が燃料電池３１に接続され、下流側は開放されシステム外に残余空気を排出するように配されている。第２空気供給流路５１は上流側がポンプ５０に接続され、下流側が燃料処理機３２に接続されている。水供給流路５５は上流側が水供給源に接続され、下流側が燃料処理機３２に接続されている。
【００７８】
ここで、原料ガス供給源から供給される原料ガスとしては、メタンやプロパン等の炭化水素系ガス、都市ガスやＬＰガスから付臭成分を除去した炭化水素系混合ガスなどを使用することができる。また原料ガス供給源としては、上述の原料ガスを充填したボンベ・カートリッジまたはガスインフラライン、を用いることができる。なお、本実施の形態では「残余燃料ガスはシステム外に排出」としたが、図示していないバーナ等の処理装置で燃焼させて、燃焼排ガスとしてシステム外に排出してもよい。
【００７９】
なお、本実施の形態における、燃料処理機３２、原料ガス供給流路３４は各々、第７の本発明における燃料処理部、原料ガス供給経路の具体的な実施の一例である。また、燃料処理機３２、ポンプ５０、第２空気供給流路５１は各々、第９の本発明における燃料処理部、第２酸化剤ガス供給部、第２酸化剤ガス供給経路の具体的な実施の一例である。また、燃料処理機３２、水供給流路５５は各々、第１１の本発明における燃料処理部、水供給経路の具体的な実施の一例である。
【００８０】
次に、本実施の形態における燃料電池システムに関して、具体的動作を説明する。
【００８１】
図５に示す燃料電池システムでは、開閉弁３８、３９を開にすることにより原料ガス供給源から供給された原料ガスは原料ガス供給流路３４を通じてポンプ３３に供給される。ポンプ３３は後述するように制御部５８により能力値を変化させながら駆動する。ポンプ３３から導出された原料ガスは原料ガス供給流路３４を通じて燃料処理機３２に供給される。一方、開閉弁５６を開にすることにより水供給源から供給された水は、水供給流路５５を通じてポンプ５４に供給される。ポンプ５４は後述するように制御部５８により能力値を変化させながら駆動する。ポンプ５４から導出された水は水供給流路５５を通じて燃料処理機３２に供給される。さらには後述するポンプ５０から供給される空気も燃料処理機３２に供給され、原料ガスと水と空気とを用いて水素リッチな燃料ガスを生成する。燃料処理機３２の運転初期においては生成された燃料ガス中には一酸化炭素濃度が高いため、燃料処理機３２から導出された燃料ガスは開閉弁３９、４１を閉、開閉弁４２を開とすることによりシステム系外に排出する。燃料処理機３２の運転継続により生成された燃料ガス中の一酸化炭素濃度が低減されると、燃料処理機３２から導出された燃料ガスは開閉弁３９、４１を開、開閉弁４２を閉とすることにより燃料電池３１に供給する。燃料電池３１に供給された燃料ガスは、後述する燃料電池３１に供給された空気中の酸素と電気化学的に反応し、発電を行なう。燃料電池３１での発電により燃料ガス中の水素は消費されるが、発電に使用されなかった燃料ガスは残余燃料ガスとして燃料電池３１から排出される。燃料電池３１から排出された残余燃料ガスは、燃料ガス排出流路３６を通じてシステム外に排出される。一方、発電に用いる酸化剤ガスとしての空気は、後述するように制御部５８により能力値を変化させながら駆動しているポンプ４４により、ポンプ４４周辺から取り込まれる。取り込まれた空気は、開閉弁４７、４８を開にすることにより第１空気
供給流路４５を通じて燃料電池３１に供給され、既述のとおり燃料ガス中の水素と電気化学的に反応することにより発電を行なう。燃料電池３１での発電により空気中の酸素は消費されるが、発電に使用されなかった空気の一部は残余空気として燃料電池３１から排出される。燃料電池３１から排出された残余空気は、空気排出流路４６を通じてシステム外に排出される。さらに燃料ガス生成に用いる酸化剤ガスとしての空気は、後述するように制御部５８により能力値を変化させながら駆動しているポンプ５０により、ポンプ５０周辺から取り込まれる。取り込まれた空気は、開閉弁５２を開にすることにより第２空気供給流路５１を通じて燃料処理機３２に供給され、既述のとおり燃料処理機３２に供給された原料ガスおよび水とともに用いられることにより燃料ガスを生成する。
【００８２】
制御部５８は発電に必要な原料ガス流量と水を燃料処理機３２に供給するために、原料ガス流量計４３と水流量計５７が検知する原料ガスと水の検知流量を発電に必要な目標流量になるように、原料ガス流量計４３および水流量計５７の検知流量に基づいてポンプ３３、ポンプ５４の能力値を変化させるフィードバック制御を行なっている。また制御部５８は同様に、発電に必要な空気流量を燃料電池３１に供給するために、第１空気流量計４９の検知する空気の検知流量を発電に必要な目標流量になるように、第１空気流量計４９の検知流量に基づいてポンプ４４の能力値を変化させるフィードバック制御を行なっている。またさらに制御部５８は同様に、燃料ガス生成に必要な空気流量を燃料処理機３２に供給するために、第２空気流量計５３の検知する空気の検知流量を燃料ガス生成に必要な目標流量になるように、第２空気流量計５３の検知流量に基づいてポンプ５０の能力値を変化させるフィードバック制御を行なっている。
【００８３】
さらに、制御部５８は、開閉弁３８、３９、４０、４１、４２、４７、４８、５２、５６を開とするときには、各開閉弁３８、３９、４０、４１、４２、４７、４８、５２、５６に対して、第１の通電量を供給することにより閉弁している開閉弁を開弁させる開弁動作状態を一定時間（例えば１秒間）行ない、ついで第１の通電量より小さい第２の通電量を供給することにより開弁状態を保持する開弁保持状態を継続する制御を行なう。一方、開閉弁３８、３９、４０、４１、４２、４７、４８、５２、５６を閉とするときには、通電を停止することにより開閉弁を閉弁させる閉弁状態を行ない、次回の開弁までは閉弁状態を継続する制御を行なう。
【００８４】
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第７の本発明に関する具体的な動作の一例について図２を参照しながら説明する。なお後述する第７の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁３８は第７の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【００８５】
燃料電池システムが動作中は開閉弁３８は開状態であり、制御部５８によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図２において、制御部５８は流量計が検出する検知流量が目標流量に対して所定の流量範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ００１）。なお本動作の一例では、流量計として原料ガス流量計４３を用いて原料ガス流量を検出し、「所定の流量範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知流量が目標流量の半分未満になったか否かを監視」している。検知流量が所定の流量範囲を外れていない（検知流量が目標流量の半分以上ある）場合はステップＳ００１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ００１で所定の流量範囲を外れた場合、すなわち検知流量が目標流量の半分未満になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ００２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁３８のことであり、開閉弁３８に対してステップＳ００２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ００３）した後、制御部５８は電磁式開閉弁である開閉弁３８への通電量を第２の通電量に戻
し（Ｓ００４）、開弁保持状態を継続する。
【００８６】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部５８は、電磁式開閉弁である開閉弁３８を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、原料ガス流量計４３で検知されるガスの流量が所定の流量範囲を外れた場合に開閉弁３８が閉弁したと判断し、開閉弁３８に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁３８を開くように制御することができるため、燃料電池３１での発電に必要な燃料ガスを生成している燃料処理機３２に供給する原料ガスの制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁３８がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【００８７】
また、本実施の形態では、開閉弁３８と原料ガス流量計４３を、第７の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁３９と原料ガス流量計４３または、開閉弁４０と原料ガス流量計４３、開閉弁４１と原料ガス流量計４３を、第７の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第７の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁３８を、各々、開閉弁３９、４０または４１と読み替えることにより明らかである。
【００８８】
また、本実施の形態では、開閉弁３８のみに対して第７の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁３８、３９、４０、４１に対して第７の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【００８９】
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第９の本発明に関する具体的な動作の一例について図２を参照しながら説明する。なお後述する第９の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁５２は第９の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【００９０】
燃料電池システムが動作中は開閉弁５２は開状態であり、制御部５８によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図２において、制御部５８は流量計が検出する検知流量が目標流量に対して所定の流量範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ００１）。なお本動作の一例では、流量計として第２空気流量計５３を用いて空気流量を検出し、「所定の流量範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知流量が目標流量の半分未満になったか否かを監視」している。検知流量が所定の流量範囲を外れていない（検知流量が目標流量の半分以上ある）場合はステップＳ００１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ００１で所定の流量範囲を外れた場合、すなわち検知流量が目標流量の半分未満になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ００２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁５２のことであり、開閉弁５２に対してステップＳ００２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ００３）した後、制御部５８は電磁式開閉弁である開閉弁５２への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ００４）、開弁保持状態を継続する。
【００９１】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部５８は、電磁式開閉弁である開閉弁５２を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、第２空気流量計５３で検知される空気の流量が所定の流量範囲を外れた場合に開閉弁５２が閉弁したと判断し、開閉弁５２に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁５２を開くように制御することができるため、燃料電池３１での発電に必要な燃料ガスを生成している燃料処理機３２に供給する空気の制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁５２がノ
イズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【００９２】
また、本実施の形態では、開閉弁５２と第２空気流量計５３を、第９の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁４０と第２空気流量計５３または、開閉弁４１と第２空気流量計５３を、第９の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第９の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁５２を、各々、開閉弁４０、４１と読み替えることにより明らかである。
【００９３】
また、本実施の形態では、開閉弁５２のみに対して第９の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁５２、４０、４１に対して第９の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【００９４】
さらに、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第１１の本発明に関する具体的な動作の一例について図２を参照しながら説明する。なお後述する第１１の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁５６は第１１の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【００９５】
燃料電池システムが動作中は開閉弁５６は開状態であり、制御部５８によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図２において、制御部５８は流量計が検出する検知流量が目標流量に対して所定の流量範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ００１）。なお本動作の一例では、流量計として水流量計５７を用いて水流量を検出し、「所定の流量範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知流量が目標流量の半分未満になったか否かを監視」している。検知流量が所定の流量範囲を外れていない（検知流量が目標流量の半分以上ある）場合はステップＳ００１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ００１で所定の流量範囲を外れた場合、すなわち検知流量が目標流量の半分未満になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ００２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁５６のことであり、開閉弁５６に対してステップＳ００２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ００３）した後、制御部５８は電磁式開閉弁である開閉弁５６への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ００４）、開弁保持状態を継続する。
【００９６】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部５８は、電磁式開閉弁である開閉弁５６を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、水流量計５７で検知される水の流量が所定の流量範囲を外れた場合に開閉弁５６が閉弁したと判断し、開閉弁５６に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁５６を開くように制御することができるため、燃料電池３１での発電に必要な燃料ガスを生成している燃料処理機３２に供給する水の制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁５６がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【００９７】
また、本実施の形態では、開閉弁５６と水流量計５７を、第１１の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁４０と水流量計５７または、開閉弁４１と水流量計５７を、第１１の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第１１の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁５６を、各々、開閉弁４０、４１と読み替える
ことにより明らかである。
【００９８】
また、本実施の形態では、開閉弁５６のみに対して第１１の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁５６、４０、４１に対して第１１の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【００９９】
（実施の形態３）
図６は、本発明の本実施の形態３における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図６において、図５と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【０１００】
本実施の形態における燃料電池システムは、実施の形態２における燃料電池システムと比して、第２空気供給流路５９が、開閉弁４７より上流の第１空気供給流路４５と燃料処理機３２とを接続するように配せられ、ポンプ４４が取り込んだ空気の一部を燃料処理機３２に供給するように構成している点で異なる。また第１空気流量計４９を削除している点でも異なる。
【０１０１】
なお、本実施の形態における、燃料処理機３２、第２空気供給流路５９は各々、第１０の本発明における燃料処理部、第２酸化剤ガス供給経路の具体的な実施の一例である。
【０１０２】
次に、本実施の形態における燃料電池システムに関して、具体的動作を説明する。
【０１０３】
図６に示す燃料電池システムでは、開閉弁３８、３９を開にすることにより原料ガス供給源から供給された原料ガスは原料ガス供給流路３４を通じてポンプ３３に供給される。ポンプ３３は後述するように制御部５８により能力値を変化させながら駆動する。ポンプ３３から導出された原料ガスは原料ガス供給流路３４を通じて燃料処理機３２に供給される。一方、開閉弁５６を開にすることにより水供給源から供給された水は、水供給流路５５を通じてポンプ５４に供給される。ポンプ５４は後述するように制御部５８により能力値を変化させながら駆動する。ポンプ５４から導出された水は水供給流路５５を通じて燃料処理機３２に供給される。さらには後述するポンプ５０から供給される空気も燃料処理機３２に供給され、原料ガスと水と空気とを用いて水素リッチな燃料ガスを生成する。燃料処理機３２の運転初期においては生成された燃料ガス中には一酸化炭素濃度が高いため、燃料処理機３２から導出された燃料ガスは開閉弁３９、４１を閉、開閉弁４２を開とすることによりシステム系外に排出する。燃料処理機３２の運転継続により生成された燃料ガス中の一酸化炭素濃度が低減されると、燃料処理機３２から導出された燃料ガスは開閉弁３９、４１を開、開閉弁４２を閉とすることにより燃料電池３１に供給する。燃料電池３１に供給された燃料ガスは、後述する燃料電池３１に供給された空気中の酸素と電気化学的に反応し、発電を行なう。燃料電池３１での発電により燃料ガス中の水素は消費されるが、発電に使用されなかった燃料ガスは残余燃料ガスとして燃料電池３１から排出される。燃料電池３１から排出された残余燃料ガスは、燃料ガス排出流路３６を通じてシステム外に排出される。一方、発電に用いる酸化剤ガスとしての空気は、後述するように制御部５８により能力値を変化させながら駆動しているポンプ４４により、ポンプ４４周辺から取り込まれる。取り込まれた空気は、開閉弁４７、４８を開にすることにより第１空気供給流路４５を通じて燃料電池３１に供給され、既述のとおり燃料ガス中の水素と電気化学的に反応することにより発電を行なう。燃料電池３１での発電により空気中の酸素は消費されるが、発電に使用されなかった空気の一部は残余空気として燃料電池３１から排出される。燃料電池３１から排出された残余空気は、空気排出流路４６を通じてシステム外に排出される。さらに燃料ガス生成に用いる酸化剤ガスとしての空気は、後述するように制御部５８により能力値を変化させながら駆動しているポンプ４４により、ポンプ４４周辺から取り込まれる。取り込まれた空気は、開閉弁５２を開にすることにより第１空気供給流路４５から第２空気供給流路５９を通じて燃料処理機３２に供給され、既述のとおり
燃料処理機３２に供給られた原料ガスおよび水とともに用いられることにより燃料ガスを生成する。
【０１０４】
制御部５８は、発電に必要な原料ガス流量と水を燃料処理機３２に供給するために、原料ガス流量計４３と水流量計５７が検知する原料ガスと水の検知流量を発電に必要な目標流量になるように、原料ガス流量計４３および水流量計５７の検知流量に基づいてポンプ３３、ポンプ５４の能力値を変化させるフィードバック制御を行なっている。また制御部５８は同様に、燃料ガス生成に必要な空気流量を燃料処理機３２に供給するために、第２空気流量計５３の検知する空気の検知流量を燃料ガス生成に必要な目標流量になるように、第２空気流量計５３の検知流量に基づいてポンプ４４の能力値を変化させるフィードバック制御を行なっている。
【０１０５】
さらに、制御部５８は、開閉弁３８、３９、４０、４１、４２、４７、４８、５２、５６を開とするときには、各開閉弁３８、３９、４０、４１、４２、４７、４８、５２、５６に対して、第１の通電量を供給することにより閉弁している開閉弁を開弁させる開弁動作状態を一定時間（例えば１秒間）行ない、ついで第１の通電量より小さい第２の通電量を供給することにより開弁状態を保持する開弁保持状態を継続する制御を行なう。一方、開閉弁３８、３９、４０、４１、４２、４７、４８、５２、５６を閉とするときには、通電を停止することにより開閉弁を閉弁させる閉弁状態を行ない、次回の開弁までは閉弁状態を継続する制御を行なう。
【０１０６】
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第１０の本発明に関する具体的な動作の一例について図２を参照しながら説明する。なお後述する第１０の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁４７は第１０の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【０１０７】
燃料電池システムが動作中は開閉弁４７は開状態であり、制御部５８によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図２において、制御部５８は流量計が検出する検知流量が目標流量に対して所定の流量範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ００１）。なお本動作の一例では、流量計として第２空気流量計５３を用いて空気の流量を検出し、「所定の流量範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知流量が目標流量の２倍以上になったか否かを監視」している。検知流量が所定の流量範囲を外れていない（検知流量が目標流量の２倍未満ある）場合はステップＳ００１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ００１で所定の流量範囲を外れた場合、すなわち検知流量が目標流量の２倍以上になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ００２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式遮断弁とは開閉弁４７のことであり、開閉弁４７に対してステップＳ００２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ００３）した後、制御部５８は電磁式開閉弁である開閉弁４７への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ００４）、開弁保持状態を継続する。
【０１０８】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部５８は、電磁式開閉弁である開閉弁４７を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、第２空気流量計５３で検知される空気の流量が所定の流量範囲を外れた場合に開閉弁４７が閉弁したと判断し、開閉弁４７に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁４７を開くように制御することができるため、燃料電池３１に供給する空気の制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁４７がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【０１０９】
なお、本実施の形態では、開閉弁４７と第２空気流量計５３を、第１０の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁４８と第２空気流量計５３を、第１０の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第１０の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁４７を開閉弁４８と読み替えることにより明らかである。
【０１１０】
また、本実施の形態では、開閉弁４７のみに対して第１０の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁４７、４８に対して第１０の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【０１１１】
（実施の形態４）
図７は、本発明の本実施の形態４における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図７において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【０１１２】
本実施の形態における燃料電池システムは、実施の形態１における燃料電池システムと比して、圧力計６０、６１が各々、開閉弁６と燃料ガス流量計８との間の燃料ガス供給流路３および、開閉弁１２と第１空気流量計１４との間の第１空気供給流路１０に配せられるように構成している点で異なる。
【０１１３】
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第１２の本発明に関する具体的な動作の一例について図８を参照しながら説明する。なお後述する第１２の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁６は第１２の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【０１１４】
燃料電池システムが動作中は開閉弁６は開状態であり、制御部１５によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図８において、制御部１５は圧力計が検出する圧力が目標圧力に対して所定の圧力範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ３０１）。なお本動作の一例では、燃料ガス供給流路３を通流する燃料ガスの圧力を圧力計６０を用いて検出し、「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知圧力が目標圧力の２倍以上になったか否かを監視」している。検知圧力が所定の圧力範囲を外れていない（検知圧力が目標圧力の２倍未満ある）場合はステップＳ３０１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ３０１で所定の圧力範囲を外れた場合、すなわち検知圧力が目標圧力の２倍以上になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ３０２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁６のことであり、開閉弁６に対してステップＳ３０２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ３０３）した後、制御部１５は電磁式開閉弁である開閉弁６への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ３０４）、開弁保持状態を継続する。
【０１１５】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部１５は、電磁式開閉弁である開閉弁６を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、流体通流検知器の具体的一例である圧力計６０で検知されるガスの圧力が所定の圧力範囲を外れた場合に開閉弁６が閉弁したと判断し、開閉弁６に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁６を開くように制御することができるため、燃料電池１に供給する燃料ガスの制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁６がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【０１１６】
なお、本実施の形態では、電磁式開閉弁である「開閉弁６に対して第２の通電量より大きい通電量を印加」するとしたが、第２の通電量より大きい通電量として、開弁動作状態において閉弁している開閉弁を開弁させる通電量である第１の通電量を印加すると、消費電力は増加するが確実に開弁することができるため、有用である。
【０１１７】
なお、本実施の形態では、開閉弁６と圧力計６０を、第１２の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁５と圧力計６０または、開閉弁７と圧力計６０を、第１２の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例としても構わない。まず開閉弁５と圧力計６０の場合、圧力計６０は開閉弁５の排出側の圧力を検知しているため、上述した第１２の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を開閉弁５と読み替え、「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは例えば「検知圧力が目標圧力の半分以下になったか否かを監視」している、とすることによりあきらかである。一方、開閉弁７と圧力計６０の場合、圧力計６０は開閉弁７の供給側の圧力を検知しているため、上述した第１２の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を開閉弁５と読み替えることにより明らかである。
【０１１８】
なお、本実施の形態では、開閉弁６のみに対して第１２の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁５、６、７に対して第１２の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【０１１９】
また、本実施の形態では圧力計６０は開閉弁６と燃料ガス流量計８との間の燃料ガス供給流路３に配したがこの限りではなく、開閉弁６より下流の燃料ガス供給流路３や燃料ガス排出流路４に配しても構わない。すなわち、この場合においても、何らかの原因で電磁式開閉弁が閉弁した場合は圧力計６０で検知する圧力は電磁式開閉弁の供給側では検知する圧力が急増し、排出側では急減するため、第１２の本発明に関する具体的な動作が実現できることは明らかである。
【０１２０】
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第１２または第１７の本発明に関する具体的な動作の一例について図８を参照しながら説明する。なお後述する第１２または第１７の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁１２は第１２または第１７の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【０１２１】
燃料電池システムが動作中は開閉弁１２は開状態であり、制御部１５によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図８において、制御部１５は圧力計が検出する検知圧力が目標圧力に対して所定の圧力範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ３０１）。なお本動作の一例では、第１空気供給流路１０を通流する空気の圧力を圧力計６１を用いて検出し、「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知圧力が目標圧力の２倍以上になったか否かを監視」している。検知圧力が所定の圧力範囲を外れていない（検知圧力が目標圧力の２倍未満である）場合はステップＳ３０１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ３０１で所定の圧力範囲を外れた場合、すなわち検知圧力が目標圧力の２倍以上になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ３０２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式遮断弁とは開閉弁１２のことであり、開閉弁１２に対してステップＳ３０２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ３０３）した後、制御部１５は電磁式開閉弁である開閉弁１２への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ３０４）、開弁保持状態を継続する。
【０１２２】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部１５は、電磁式開閉弁である開閉弁１２を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、圧力計６１で検知され
る空気の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合に開閉弁１２が閉弁したと判断し、開閉弁１２に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁１２を開くように制御することができるため、燃料電池１に供給する空気の制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁１２がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【０１２３】
なお、本実施の形態では、電磁式開閉弁である「開閉弁１２に対して第２の通電量より大きい通電量を印加」するとしたが、第２の通電量より大きい通電量として、開弁動作状態において閉弁している開閉弁を開弁させる通電量である第１の通電量を印加すると、消費電力は増加するが確実に開弁することができるため、有用である。
【０１２４】
なお、本実施の形態では、開閉弁１２と圧力計６１を、第１２または第１７の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁１３と圧力計６１を、第１２または第１７の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第１２または第１７の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁１２を、開閉弁１３と読み替えることにより明らかである。
【０１２５】
また、本実施の形態では、開閉弁１２のみに対して第１２または第１７の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁１２、１３に対して第１２または第１７の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【０１２６】
また、本実施の形態では圧力計６１は開閉弁１２と第１空気流量計１４との間の第１空気供給流路１０に配したがこの限りではなく、開閉弁１２より下流の第１空気供給流路１０や第１空気排出流路１１に配しても構わない。すなわち、この場合においても、何らかの原因で電磁式開閉弁が閉弁した場合は圧力計６１で検知する圧力は電磁式開閉弁の供給側では検知する圧力が急増し、排出側では急減するため、第１２または第１７の本発明に関する具体的な動作が実現できることは明らかである。
【０１２７】
さらに、第１３の本発明の具体的動作の一例として、本実施の形態における制御部１５の、燃料ガス流量計８の検知流量に基づいてポンプ２の能力値を変化させるフィードバック制御の周期（以下、第２の周期）と、圧力計６０の検知圧力が目標圧力に対して所定の圧力範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ３０１）周期（以下、第１の周期）の関係として「第１の周期より第２の周期を長く」設定することは、電磁式開閉弁である開閉弁６を開弁させた後の燃料ガス流量をより安定させることができるため、有用である。すなわち、例えば電磁式開閉弁としての開閉弁６が何らかの原因で閉弁した場合は燃料ガス流量計８の検知流量は急減するが、第１の周期より第２の周期を長く設定していない場合、ステップＳ３０１での「所定の圧力範囲を外れた」検知よりも前または、開閉弁６の開弁よりも前にフィードバック制御によるポンプ２の能力値増加を制御部１５は実施することが発生し、ステップＳ３０２での開閉弁６の開弁により目標流量に対して急増した燃料ガスが燃料電池１に通流する。しかしながら、第１の周期より第２の周期を長く設定すると、ステップＳ３０１での「所定の圧力範囲を外れた」検知よりも前または、開閉弁６の開弁よりも前でのフィードバック制御によるポンプ２の能力値増加を防止することができ、ステップＳ３０２での開閉弁６の開弁により通流する燃料ガスは、開閉弁６の閉弁前のポンプ２の能力値で供給するために急増することなく燃料ガスが燃料電池１に通流することが可能となる。
【０１２８】
なお、第１３の本発明の具体的動作の一例では、電磁式開閉弁として開閉弁６を用いて
説明したがこの限りではなく、電磁式開閉弁として、開閉弁５または開閉弁７を用いても構わない。さらには、開閉弁１２と圧力計６１とポンプ９または、開閉弁１３と圧力計６１とポンプ９を用いても構わない。
【０１２９】
（変形例１）
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第１４の本発明に関する具体的な動作の一例について図９を参照しながら説明する。なお、後述する第１４の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁６は第１４の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【０１３０】
燃料電池システムが動作中の場合、開閉弁６は開状態であり、制御部１５によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図９において、制御部１５は圧力計が検出する圧力が目標圧力に対して所定の圧力範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ４０１）。なお本動作の一例では、燃料ガス供給流路３を通流する燃料ガスの圧力を圧力計６０を用いて検出し、「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知圧力が目標圧力の２倍以上になったか否かを監視」している。検知圧力が所定の圧力範囲を外れていない（検知圧力が目標圧力の２倍未満ある）場合はステップＳ４０１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ４０１で所定の圧力範囲を外れた場合、すなわち検知圧力が目標圧力の２倍以上になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁の開弁動作を開始する。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁６のことであり、開閉弁６に対してステップＳ４０２を実施する。まず、流量計の検知流量に基づくフィードバック制御を中断し（Ｓ４０２）し、ついで電磁式開閉弁である開閉弁６に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ４０３）、開閉弁６を開弁させる。なお本動作の一例における「検知流量に基づくフィードバック制御」とは、燃料ガス流量計８の検知流量に基づいてポンプ２の能力値を変化させる制御のことである。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ４０４）した後、制御部１５は電磁式開閉弁である開閉弁６への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ４０５）、開弁保持状態を継続する。そしてステップＳ４０２から中断していたフィードバック制御を再開する（Ｓ４０６）。
【０１３１】
本実施の形態の変形例１における燃料電池システムの構成をとると上述した作用・効果に加えて、制御部１５は、電磁式開閉弁である開閉弁６に第２の通電量より大きい通電量を供給する期間、すなわち開閉弁６が閉弁したと判断した時点から再度安定して開弁したと判断できるまでの間はフィードバック制御が中断されているため、開閉弁６の開弁よりも前でのフィードバック制御によるポンプ２の能力値増加を防止することができ、開閉弁６の開弁により通流する燃料ガスは、開閉弁６の閉弁前のポンプ２の能力値で供給するために、流量が急増することなく安定して燃料ガスが燃料電池１に通流することが実現できる。
【０１３２】
なお、第１４の本発明に関する具体的な動作では、開閉弁６と圧力計６０を、第１４の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁５と圧力計６０または、開閉弁７と圧力計６０を、第１４の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。まず開閉弁５と圧力計６０の場合、圧力計６０は開閉弁５の排出側の圧力を検知しているため、上述した第１２の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を開閉弁５と読み替え、「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは例えば「検知圧力が目標圧力の半分以下になったか否かを監視」している、とすることによりあきらかである。一方、開閉弁７と圧力計６０の場合、圧力計６０は開閉弁７の供給側の圧力を検知しているため、上述した第１２の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を開閉弁５と読み替えることにより明らかである。
【０１３３】
また、本実施の形態では、開閉弁６のみに対して第１２の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁５、６、７に対して第１２の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【０１３４】
また、本実施の形態では圧力計６０は開閉弁６と燃料ガス流量計８との間の燃料ガス供給流路３に配したがこの限りではなく、開閉弁６より下流の燃料ガス供給流路３や燃料ガス排出流路４に配しても構わない。すなわち、この場合においても、何らかの原因で電磁式開閉弁が閉弁した場合は圧力計６０で検知する圧力は電磁式開閉弁の供給側では検知する圧力が急増し、排出側では急減するため、第１２の本発明に関する具体的な動作が実現できることは明らかあである。
【０１３５】
また、開閉弁６と圧力計６０を、第１４の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁１２と圧力計６１または、開閉弁１３と圧力計６１を、第１４の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第１４の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を、各々、開閉弁１２または開閉弁１３と読み替え、圧力計６０を圧力計６１と読み替えることにより明らかである。
【０１３６】
また、第１４の本発明に関する具体的な動作では、開閉弁１２のみに対して第１４の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁１２、１３に対して第１４の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【０１３７】
（変形例２）
さらに次に本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第１５の本発明に関する具体的な動作の一例について図１０を参照しながら説明する。なお後述する第１５の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁６は第１５の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【０１３８】
燃料電池システムが動作中は開閉弁６は開状態であり、制御部１５によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図１０において、制御部１５は圧力計が検出する圧力が目標圧力に対して所定の圧力範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ５０１）。なお、本動作の一例では、燃料ガス供給流路３を通流する燃料ガスの圧力を圧力計６０を用いて検出し、「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知圧力が目標圧力の２倍以上になったか否かを監視」している。検知圧力が所定の圧力範囲を外れていない（検知圧力が目標圧力の２倍未満ある）場合はステップＳ５０１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ５０１で所定の圧力範囲を外れた場合、すなわち検知圧力が目標圧力の２倍以上になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁の開弁動作を開始する。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁６のことであり、開閉弁６に対してステップＳ５０２を実施する。まず、流量計の検知流量に基づくフィードバック制御を中断し（Ｓ５０２）し、ついで電磁式開閉弁である開閉弁６に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ５０３）、開閉弁６を開弁させる。なお本動作の一例における「検知流量に基づくフィードバック制御」とは、燃料ガス流量計８の検知流量に基づいてポンプ２の能力値を変化させる制御のことである。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているが、１秒程度の開弁動作のうち最初の０．１〜０．２秒で電磁式開閉弁は開弁し、残りの０．８〜０．９秒は開弁状態を安定させるための時間であるため、印加を０．５秒間保持（Ｓ５０４）した後、制御部１５は中断していたフィードバック制御を再開する（Ｓ５０５）。そしてさらに通電量より大きい通電量の印加を０．５秒間保持（Ｓ５０６）した後、制御部１５は電磁式開閉弁である開閉弁６への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ
５０７）、開弁保持状態を継続する。
【０１３９】
本実施の形態の変形例２における燃料電池システムの構成をとると上述した作用・効果に加えて、制御部１５は、電磁式開閉弁である開閉弁６に第２の通電量より大きい通電量を供給する期間のうち、開閉弁６が閉弁したと判断した時点から再度開弁したと判断できるまでの間はフィードバック制御が中断されているため、開閉弁６の開弁よりも前でのフィードバック制御によるポンプ２の能力値増加を防止することができ、開閉弁６の開弁により通流する燃料ガスは、開閉弁６の閉弁前のポンプ２の能力値で供給するために、流量が急増することなく安定して燃料ガスが燃料電池１に通流することが実現できるとともに、より短時間でフィードバック制御を再開できるために燃料電池１へ供給する燃料ガス流量の安定化を実現することができる。
【０１４０】
なお、第１５の本発明に関する具体的な動作では、開閉弁６と圧力計６０を、第１５の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁５と圧力計６０または、開閉弁７と圧力計６０を、第１５の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例としても構わない。まず開閉弁５と圧力計６０の場合、圧力計６０は開閉弁５の排出側の圧力を検知しているため、上述した第１５の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を開閉弁５と読み替え、「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは例えば「検知圧力が目標圧力の半分以下になったか否かを監視」している、とすることによりあきらかである。一方、開閉弁７と圧力計６０の場合、圧力計６０は開閉弁７の供給側の圧力を検知しているため、上述した第１５の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を開閉弁５と読み替えることにより明らかである。またさらには本実施の形態では、開閉弁６のみに対して第１５の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁５、６、７に対して第１５の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【０１４１】
また、開閉弁６と圧力計６０を、第１５の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁１２と圧力計６１または、開閉弁１３と圧力計６１を、第１５の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第１５の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁６を、各々、開閉弁１２または開閉弁１３と読み替えることにより明らかである。
【０１４２】
また、第１５の本発明に関する具体的な動作では、開閉弁１２のみに対して第１５の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁１２、１３に対して第１５の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【０１４３】
また、なお第６の本発明に関する具体的な動作では、ステップＳ５０４での保持時間を０．５秒としたがこの限りではなく、上述した具体的な動作で明らかなように、開弁が終わっている０．２秒以上かつ、通電量を第２の通電量に戻す（Ｓ５０７）前である１．０秒未満の中で任意に設定しても構わない。
【０１４４】
（実施の形態５）
図１１は、本発明の本実施の形態５における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図１１において、図５と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【０１４５】
本実施の形態における燃料電池システムは、実施の形態１における燃料電池システムと比して、圧力計６２、６３、６４、６５が各々、開閉弁３９と原料ガス流量計４３との間
の原料ガス供給流路３４、開閉弁４７と第１空気流量計４９との間の第１空気供給流路４５、開閉弁５２と第２空気流量計５３との間の第２空気供給流路５１、およびに開閉弁５６と水流量計５７との間の水供給流路５５配せられるように構成している点で異なる。
【０１４６】
次に本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第１６の本発明に関する具体的な動作の一例について図８を参照しながら説明する。なお後述する第１６の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁３８は第１６の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【０１４７】
燃料電池システムが動作中は開閉弁３８は開状態であり、制御部５８によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図８において、制御部５８は圧力計が検出する検知圧力が目標圧力に対して所定の圧力範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ３０１）。なお本動作の一例では、原料ガス供給流路３４を通流する原料ガスの圧力を圧力計６２を用いて検出し、「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知圧力が目標圧力の半分未満になったか否かを監視」している。検知圧力が所定の圧力範囲を外れていない（検知流量が目標流量の半分以上ある）場合はステップＳ３０１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ３０１で所定の圧力範囲を外れた場合、すなわち検知圧力が目標圧力の半分未満になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ３０２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁３８のことであり、開閉弁３８に対してステップＳ３０２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ３０３）した後、制御部５８は電磁式開閉弁である開閉弁３８への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ３０４）、開弁保持状態を継続する。
【０１４８】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部５８は、電磁式開閉弁である開閉弁３８を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、流体通流検知器の具体的一例である圧力計６２で検知されるガスの圧力が所定の圧力範囲を外れた場合に開閉弁３８が閉弁したと判断し、開閉弁３８に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁３８を開くように制御することができるため、燃料電池３１での発電に必要な燃料ガスを生成している燃料処理機３２に供給する原料ガスの制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁３８がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【０１４９】
なお、本実施の形態では、開閉弁３８と圧力計６２を、第１６の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁３９と圧力計６２または、開閉弁４０と圧力計６２、開閉弁４１と圧力計６２を、第１６の本発明における電磁式開閉弁と流量計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第１６の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁３８を、各々、開閉弁３９、４０または４１と読み替え、電磁式電磁弁に対して圧力計が供給側に配置されている場合は「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは例えば「検知圧力が目標圧力の２倍以上になったか否かを監視」し、排出側に配置されている場合は「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは例えば「検知圧力が目標圧力の半分以下になったか否かを監視」する、とすることによりあきらかである。
【０１５０】
なお、本実施の形態では、開閉弁３８のみに対して第１６の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁３８、３９、４０、４１に対して第１６の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【０１５１】
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第１８の本発明に関する具体的な動作の一例について図８を参照しながら説明する。なお後述する第１８の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁５２は第１８の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【０１５２】
燃料電池システムが動作中は開閉弁５２は開状態であり、制御部５８によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図８において、制御部５８は圧力計が検出する検知圧力が目標圧力に対して所定の圧力範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ３０１）。なお本動作の一例では、第２空気供給流路５１を通流する空気の圧力を圧力計６４を用いて検出し、「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知圧力が目標圧力の２倍以上になったか否かを監視」している。検知圧力が所定の圧力範囲を外れていない（検知圧力が目標圧力の２倍未満である）場合はステップＳ３０１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ３０１で所定の圧力範囲を外れた場合、すなわち検知圧力が目標圧力の２倍以上になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ３０２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁５２のことであり、開閉弁５２に対してステップＳ３０２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ３０３）した後、制御部５８は電磁式開閉弁である開閉弁５２への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ３０４）、開弁保持状態を継続する。
【０１５３】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部５８は、電磁式開閉弁である開閉弁５２を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、圧力計６４で検知される空気の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合に開閉弁５２が閉弁したと判断し、開閉弁５２に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁５２を開くように制御することができるため、燃料電池３１での発電に必要な燃料ガスを生成している燃料処理機３２に供給する空気の制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁５２がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【０１５４】
なお、本実施の形態では、開閉弁５２と圧力計６４を、第１８の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁４０と圧力計６４または、開閉弁４１と圧力計６４を、第１８の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第１８の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁５２を、各々、開閉弁４０、４１と読み替え、電磁式電磁弁に対して圧力計が供給側に配置されている場合は「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは例えば「検知圧力が目標圧力の２倍以上になったか否かを監視」し、排出側に配置されている場合は「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは例えば「検知圧力が目標圧力の半分以下になったか否かを監視」する、とすることによりあきらかである。
【０１５５】
また、本実施の形態では、開閉弁５２のみに対して第１８の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁５２、４０、４１に対して第１８の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【０１５６】
さらに、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第２０の本発明に関する具体的な動作の一例について図８を参照しながら説明する。なお後述する第２０の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁５６は第２０の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【０１５７】
燃料電池システムが動作中は開閉弁５６は開状態であり、制御部５８によって第２の通
電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図２において、制御部５８は圧力計が検出する検知圧力が目標圧力に対して所定の圧力範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ３０１）。なお本動作の一例では、水供給流路５５を通流する水の圧力を圧力計６５を用いて検出し、「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知圧力が目標圧力の２倍以上になったか否かを監視」している。検知圧力が所定の圧力範囲を外れていない（検知圧力が目標圧力の２倍未満である）場合はステップＳ３０１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ３０１で所定の圧力範囲を外れた場合、すなわち検知圧力が目標圧力の２倍以上になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ３０２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式開閉弁とは開閉弁５６のことであり、開閉弁５６に対してステップＳ３０２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ３０３）した後、制御部５８は電磁式開閉弁である開閉弁５６への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ３０４）、開弁保持状態を継続する。
【０１５８】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部５８は、電磁式開閉弁である開閉弁５６を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、圧力計６５で検知される水の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合に開閉弁５６が閉弁したと判断し、開閉弁５６に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁５６を開くように制御することができるため、燃料電池３１での発電に必要な燃料ガスを生成している燃料処理機３２に供給する水の制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁５６がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【０１５９】
なお、本実施の形態では、開閉弁５６と圧力計６５を、第２０の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁４０と圧力計６５または、開閉弁４１と圧力計６５を、第２０の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第２０の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁５６を、各々、開閉弁４０、４１と読み替えることにより明らかである。またさらには本実施の形態では、開閉弁５６のみに対して第２０の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁５６、４０、４１に対して第２０の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【０１６０】
（実施の形態６）
図１２は、本発明の本実施の形態６における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図１２において、図６と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【０１６１】
本実施の形態における燃料電池システムは、実施の形態３における燃料電池システムと比して、圧力計６６が開閉弁５２と第２空気流量計５３との間の第２空気供給流路５９に配せられるように構成している点で異なる。
【０１６２】
次に、本実施の形態に示す燃料電池システムにおいて、第１９の本発明に関する具体的な動作の一例について図８を参照しながら説明する。なお後述する第１９の本発明に関する具体的な動作の一例において、開閉弁４７は第１９の本発明における電磁式開閉弁の具体的な実施の一例である。
【０１６３】
燃料電池システムが動作中は開閉弁４７は開状態であり、制御部５８によって第２の通電量を印加され開弁保持状態を継続する制御がなされている。図８において、制御部５８
は圧力計が検出する検知圧力が目標圧力に対して所定の圧力範囲を外れたか否かを監視している（Ｓ３０１）。なお本動作の一例では、第２空気供給流路５９を通流する空気の圧力を圧力計６６を用いて検出し、「所定の圧力範囲を外れたか否かを監視」とは、例えば「検知圧力が目標圧力の２倍以上になったか否かを監視」している。検知圧力が所定の圧力範囲を外れていない（検知圧力が目標圧力の２倍未満ある）場合はステップＳ３０１に戻り、上述の監視を継続する。一方ステップＳ３０１で所定の圧力範囲を外れた場合、すなわち検知圧力が目標圧力の２倍以上になった場合、電磁式開閉弁が何らかの原因で遮断したと判断し、電磁式開閉弁に対して第２の通電量より大きい通電量を印加し（Ｓ３０２）、電磁式開閉弁を開弁させる。なお本動作の一例では電磁式遮断弁とは開閉弁４７のことであり、開閉弁４７に対してステップＳ３０２を実施する。一般的に１秒程度の開弁動作で電磁式開閉弁は開弁動作状態が安定することが知られているため、印加を１秒間保持（Ｓ３０３）した後、制御部５８は電磁式開閉弁である開閉弁４７への通電量を第２の通電量に戻し（Ｓ３０４）、開弁保持状態を継続する。
【０１６４】
本実施の形態における燃料電池システムの構成をとると、制御部５８は、電磁式開閉弁である開閉弁４７を第２の通電量で開弁保持状態に制御し、かつ、流体通流検知器の具体的一例である圧力計６６で検知されるガスの圧力が所定の圧力範囲を外れた場合に開閉弁４７が閉弁したと判断し、開閉弁４７に第２の通電量より大きい通電量を供給することにより開閉弁４７を開くように制御することができるため、燃料電池３１に供給する空気の制御を行なう省電力化電磁式開閉弁である開閉弁４７がノイズや振動等によって閉弁する異常が起こった場合に、異常を検知して再度開弁を行なうように制御することが可能となり、燃料電池システムの運転を継続することが実現できる。
【０１６５】
なお、本実施の形態では、開閉弁４７と圧力計６６を、第１９の本発明における電磁式開閉弁と圧力計６６の具体的な実施の一例として説明したがこの限りではなく、開閉弁４８と圧力計６６を、第１９の本発明における電磁式開閉弁と圧力計の具体的な実施の一例としても構わない。これらの場合は上述した第１９の本発明に関する具体的な動作に示す開閉弁４７を開閉弁４８と読み替えることにより明らかである。
【０１６６】
また、本実施の形態では、開閉弁４７のみに対して第１９の本発明に関する具体的な動作を実施する説明をしたがこの限りではなく、複数の電磁式開閉弁としての開閉弁４７、４８に対して第１９の本発明に関する具体的な動作を実施しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【０１６７】
以上のように、本発明にかかる燃料電池システムは、省電力化電磁弁が閉弁する異常が起こった場合に異常を検知して再度開弁を行なうように制御することができるため、省電力化電磁弁を用いて燃料電池に供給する流体の制御を行なう燃料電池システムに有用である。
【符号の説明】
【０１６８】
１、３１、１０１ 燃料電池
２、９、３３、４４、５０、５４ ポンプ
３、３５、１０８ 燃料ガス供給流路
４、３６、１１０ 燃料ガス排出流路
５、６、７、１２、１３、３８、３９、４０、４１、４２、４７、４８、５２、１０４、１０６、１０９、１１１、１１３、５６ 開閉弁
８ 燃料ガス流量計
１０、４５ 第１空気供給流路
１１、４６ 空気排出流路
１４、４９ 第１空気流量計
１５、５４、５８ 制御部
３２、１０２ 燃料処理機
３４、１０３ 原料ガス供給流路
３７、１１２ 燃料ガスバイパス流路
４３ 原料ガス流量計
５１、５９ 第２空気供給流路
５３ 第２空気流量計
５５ 水供給流路
５７ 水流量計
６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６ 圧力計
１０５ 水流路
１０７ バーナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行なう燃料電池と、
前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、
前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する第１酸化剤ガス供給部と、
前記燃料電池及び前記燃料ガス供給部を連通する燃料ガス供給経路と、
前記燃料電池及び前記第１酸化剤ガス供給部を連通する第１酸化剤ガス供給経路と、
発電に使用しなかった残余燃料ガスを前記燃料電池から排出する燃料ガス排出経路と、
発電に使用しなかった残余酸化剤ガスを前記燃料電池から排出する酸化剤ガス排出経路と、
前記燃料ガス供給部、前記第１酸化剤ガス供給部、前記燃料ガス供給経路上、前記第１酸化剤ガス供給経路上、前記燃料ガス排出経路又は前記酸化剤ガス排出経路に設けられた電磁式開閉弁と、
前記電磁式開閉弁に供給される流体の通流状態を検知する流体通流検知器と、
前記電磁式開閉弁に第１の通電量を供給することにより前記電磁式開閉弁を開弁する開弁動作状態、前記電磁式開閉弁に前記第１の通電量より小さい第２の通電量を供給することにより開弁状態を保持する開弁保持状態、及び、前記電磁式開閉弁への通電を停止する閉弁状態のうちのいずれかの状態に前記電磁式開閉弁を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電磁式開閉弁を前記開弁保持状態に制御し、かつ、前記流体通流検知器で検知される流体の通流状態が遮断されたと判断した場合に、前記電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記電磁式開閉弁を前記開弁保持状態に制御し、かつ、前記流体通流検知器で検知される流体の通流状態が遮断されたと判断した場合に、前記電磁式開閉弁に第１の通電量を供給することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記流体通流検知器とは前記電磁式開閉弁に供給される前記流体の流量を検知する流量計であり、流体の通流状態が遮断されたと判断した場合とは、前記流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れた場合である請求項１または請求項２のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御部は前記流量計で検知される流体の流量が目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、前記流量計で検知される流体の流量が前記所定の流量範囲を外れたか否かを第１の周期で検知し、前記第１の周期より長い第２の周期で前記フィードバック制御を行う、請求項３記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御部は前記流量計で検知される流体の流量が目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、前記電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給する期間は前記フィードバック制御を中断することを特徴とする請求項３記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記制御部は前記流量計で検知される流体の流量が目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、前記電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給開始してから所定の期間は前記フィードバック制御を中断することを特徴とする請求項３記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記燃料ガス供給部は、原料ガス及び水を用いて前記燃料ガスを生成する燃料処理部と、前記燃料処理部に原料ガスを供給する原料ガス供給経路と、を有し、
前記電磁式開閉弁は、前記燃料ガス供給経路上、前記燃料ガス排出経路上又は前記原料
ガス供給経路上に設けられ、
前記流量計は、前記燃料ガス供給経路上又は前記原料ガス供給経路上に設けられ、
前記流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れた場合とは、前記流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以下になる場合である、請求項３から請求項６のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記電磁式開閉弁は、前記第１酸化剤ガス供給経路上又は前記酸化剤ガス排出経路上に設けられ、
前記流量計は、前記第１酸化剤ガス供給経路上に設けられ、
前記流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れた場合とは、前記流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以下になる場合である、請求項３から請求項６のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記燃料ガス供給部は、原料ガス、水及び酸化剤ガスを用いて前記燃料ガスを生成する燃料処理部と、前記燃料処理部に酸化剤ガスを供給する第２酸化剤ガス供給部と、前記燃料処理部及び前記第２酸化剤ガス供給部を連通する第２酸化剤ガス供給経路を有し、
前記電磁式開閉弁は、前記第２酸化剤ガス供給経路上、前記燃料ガス供給経路または前記燃料ガス排出流路上に設けられ、
前記流量計は、前記第２酸化剤ガス供給経路上に設けられ、
前記流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れた場合とは、前記流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以下になる場合である、請求項３から請求項６のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記燃料ガス供給部は、原料ガス、水及び酸化剤ガスを用いて前記燃料ガスを生成する燃料処理部を有し、
前記第１酸化剤ガス供給部は、前記第１酸化剤ガス供給経路から分岐して前記燃料処理部に酸化剤ガスを供給する第２酸化剤ガス供給経路を有し、
前記電磁式開閉弁は、前記第１酸化剤ガス供給経路のうちの分岐より下流側の経路上又は前記酸化剤ガス排出経路上に設けられ、
前記流量計は、前記第２酸化剤ガス供給経路上に設けられ、
前記流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れた場合とは、前記流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以上になる場合である、請求項３から請求項６のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記燃料ガス供給部は、原料ガス及び水を用いて前記燃料ガスを生成する燃料処理部と、前記燃料処理部に水を供給する水供給経路と、を有し、
前記電磁式開閉弁は、前記燃料ガス供給経路上、前記燃料ガス排出経路上又は前記水供給経路上に設けられ、
前記流量計は、前記燃料ガス供給経路上又は前記水供給経路上に設けられ、
前記流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れた場合とは、前記流量計で検知される前記水供給経路を通流する水の流量、または前記流量計で検知される前記燃料ガス供給経路または前記燃料ガス排出流路を通流するガスの流量が所定の流量以下になる場合である、請求項３から請求項６のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記流体通流検知器とは前記電磁式開閉弁の供給側または排出側の前記流体の圧力を検知する圧力計であり、流体の通流状態が遮断されたと判断した場合とは、前記圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合である請求項１または請求項２のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
前記電磁式開閉弁に供給される前記流体の流量を検知する流量計を備え、
前記制御部は前記流量計で検知される流体の流量が目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、前記圧力計で検知される流体の圧力が前記所定の圧力範囲を外れたか否かを第１の周期で検知し、前記第１の周期より長い第２の周期で前記フィードバック制御を行う、請求項１２記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
前記電磁式開閉弁に供給される前記流体の流量を検知する流量計を備え、
前記制御部は前記流量計で検知される流体の流量が目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、前記電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給する期間は前記フィードバック制御を中断することを特徴とする請求項１２記載の燃料電池システム。
【請求項１５】
前記電磁式開閉弁に供給される前記流体の流量を検知する流量計を備え、
前記制御部は前記流量計で検知される流体の流量が目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、前記電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給開始してから所定の期間は前記フィードバック制御を中断することを特徴とする請求項１２記載の燃料電池システム。
【請求項１６】
前記燃料ガス供給部は、原料ガス及び水を用いて前記燃料ガスを生成する燃料処理部と、前記燃料処理部に原料ガスを供給する原料ガス供給経路と、を有し、
前記電磁式開閉弁は、前記燃料ガス供給経路上、前記燃料ガス排出経路上又は前記原料ガス供給経路上に設けられ、
前記圧力計は、前記燃料ガス供給経路上又は前記原料ガス供給経路上に設けられ、
前記圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合とは、前記圧力計で検知される前記電磁式開閉弁の供給側のガスの圧力が第１の所定の圧力以上になる、または、前記圧力計で検知される前記電磁式開閉弁の排出側のガスの圧力が第２の所定の圧力以下になる場合である、請求項１２から請求項１５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１７】
前記電磁式開閉弁は、前記第１酸化剤ガス供給経路上又は前記酸化剤ガス排出経路上に設けられ、
前記圧力計は、前記第１酸化剤ガス供給経路上に設けられ、
前記圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合とは、前記圧力計で検知される前記電磁式開閉弁の供給側のガスの圧力が第１の所定の圧力以上になる、または、前記圧力計で検知される前記電磁式開閉弁の排出側のガスの圧力が第２の所定の圧力以下になる場合である、請求項１２から請求項１５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１８】
前記燃料ガス供給部は、原料ガス、水及び酸化剤ガスを用いて前記燃料ガスを生成する燃料処理部と、前記燃料処理部に酸化剤ガスを供給する第２酸化剤ガス供給部と、前記燃料処理部及び前記第２酸化剤ガス供給部を連通する第２酸化剤ガス供給経路を有し、
前記電磁式開閉弁は、前記第２酸化剤ガス供給経路上、前記燃料ガス供給経路または前記燃料ガス排出流路上に設けられ、
前記圧力計は、前記第２酸化剤ガス供給経路上に設けられ、
前記圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合とは、前記圧力計で検知される前記電磁式開閉弁の供給側のガスの圧力が第１の所定の圧力以上になる、または、前記圧力計で検知される前記電磁式開閉弁の排出側のガスの圧力が第２の所定の圧力以下になる場合である、請求項１２から請求項１５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１９】
前記燃料ガス供給部は、原料ガス、水及び酸化剤ガスを用いて前記燃料ガスを生成する
燃料処理部を有し、
前記第１酸化剤ガス供給部は、前記第１酸化剤ガス供給経路から分岐して前記燃料処理部に酸化剤ガスを供給する第２酸化剤ガス供給経路を有し、
前記電磁式開閉弁は、前記第１酸化剤ガス供給経路のうちの分岐より下流側の経路上又は前記酸化剤ガス排出経路上に設けられ、
前記圧力計は、前記第２酸化剤ガス供給経路上に設けられ、
前記圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合とは、前記圧力計で検知されるガスの圧力が所定の圧力以上になる場合である、請求項１２から請求項１５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項２０】
前記燃料ガス供給部は、原料ガス及び水を用いて前記燃料ガスを生成する燃料処理部と、前記燃料処理部に水を供給する水供給経路と、を有し、
前記電磁式開閉弁は、前記燃料ガス供給経路上、前記燃料ガス排出経路上又は前記水供給経路上に設けられ、
前記圧力計は、前記燃料ガス供給経路上又は前記水供給経路上に設けられ、
前記圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合とは、
前記圧力計で検知される前記電磁式開閉弁の供給側のガスまたは水の圧力が第１の所定の圧力以上になる、または、前記圧力計で検知される前記電磁式開閉弁の排出側のガスまたは水の圧力が第２の所定の圧力以下になる場合である、請求項１２から請求項１５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１】
燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行なう燃料電池と、
前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、
前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する第１酸化剤ガス供給部と、
前記燃料電池及び前記燃料ガス供給部を連通する燃料ガス供給経路と、
前記燃料電池及び前記第１酸化剤ガス供給部を連通する第１酸化剤ガス供給経路と、
発電に使用しなかった残余燃料ガスを前記燃料電池から排出する燃料ガス排出経路と、
発電に使用しなかった残余酸化剤ガスを前記燃料電池から排出する酸化剤ガス排出経路と、
前記燃料ガス供給部、前記第１酸化剤ガス供給部、前記燃料ガス供給経路上、前記第１酸化剤ガス供給経路上、前記燃料ガス排出経路又は前記酸化剤ガス排出経路に設けられた電磁式開閉弁と、
前記電磁式開閉弁に供給される流体の通流状態を検知する流体通流検知器と、
前記電磁式開閉弁に第１の通電量を供給することにより前記電磁式開閉弁を開弁する開弁動作状態、前記電磁式開閉弁に前記第１の通電量より小さい第２の通電量を供給することにより開弁状態を保持する開弁保持状態、及び、前記電磁式開閉弁への通電を停止する閉弁状態のうちのいずれかの状態に前記電磁式開閉弁を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電磁式開閉弁を前記開弁保持状態に制御し、かつ、前記流体通流検知器で検知される流体の通流状態が遮断されたと判断した場合に、前記電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記電磁式開閉弁を前記開弁保持状態に制御し、かつ、前記流体通流検知器で検知される流体の通流状態が遮断されたと判断した場合に、前記電磁式開閉弁に第１の通電量を供給することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記流体通流検知器とは前記電磁式開閉弁に供給される前記流体の流量を検知する流量計であり、流体の通流状態が遮断されたと判断した場合とは、前記流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れた場合である請求項１または請求項２のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御部は前記流量計で検知される流体の流量が目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、前記流量計で検知される流体の流量が前記所定の流量範囲を外れたか否かを第１の周期で検知し、前記第１の周期より長い第２の周期で前記フィードバック制御を行う、請求項３記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御部は前記流量計で検知される流体の流量が目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、前記電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給する期間は前記フィードバック制御を中断することを特徴とする請求項３記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記制御部は前記流量計で検知される流体の流量が目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、前記電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給開始してから所定の期間は前記フィードバック制御を中断することを特徴とする請求項３記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記燃料ガス供給部は、原料ガス及び水を用いて前記燃料ガスを生成する燃料処理部と、前記燃料処理部に原料ガスを供給する原料ガス供給経路と、を有し、
前記電磁式開閉弁は、前記燃料ガス供給経路上、前記燃料ガス排出経路上又は前記原料
ガス供給経路上に設けられ、
前記流量計は、前記燃料ガス供給経路上又は前記原料ガス供給経路上に設けられ、
前記流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れた場合とは、前記流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以下になる場合である、請求項３から請求項６のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記電磁式開閉弁は、前記第１酸化剤ガス供給経路上又は前記酸化剤ガス排出経路上に設けられ、
前記流量計は、前記第１酸化剤ガス供給経路上に設けられ、
前記流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れた場合とは、前記流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以下になる場合である、請求項３から請求項６のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記燃料ガス供給部は、原料ガス、水及び酸化剤ガスを用いて前記燃料ガスを生成する燃料処理部と、前記燃料処理部に酸化剤ガスを供給する第２酸化剤ガス供給部と、前記燃料処理部及び前記第２酸化剤ガス供給部を連通する第２酸化剤ガス供給経路を有し、
前記電磁式開閉弁は、前記第２酸化剤ガス供給経路上、前記燃料ガス供給経路または前記燃料ガス排出流路上に設けられ、
前記流量計は、前記第２酸化剤ガス供給経路上に設けられ、
前記流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れた場合とは、前記流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以下になる場合である、請求項３から請求項６のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記燃料ガス供給部は、原料ガス、水及び酸化剤ガスを用いて前記燃料ガスを生成する燃料処理部を有し、
前記第１酸化剤ガス供給部は、前記第１酸化剤ガス供給経路から分岐して前記燃料処理部に酸化剤ガスを供給する第２酸化剤ガス供給経路を有し、
前記電磁式開閉弁は、前記第１酸化剤ガス供給経路のうちの分岐より下流側の経路上又は前記酸化剤ガス排出経路上に設けられ、
前記流量計は、前記第２酸化剤ガス供給経路上に設けられ、
前記流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れた場合とは、前記流量計で検知されるガスの流量が所定の流量以上になる場合である、請求項３から請求項６のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記燃料ガス供給部は、原料ガス及び水を用いて前記燃料ガスを生成する燃料処理部と、前記燃料処理部に水を供給する水供給経路と、を有し、
前記電磁式開閉弁は、前記燃料ガス供給経路上、前記燃料ガス排出経路上又は前記水供給経路上に設けられ、
前記流量計は、前記燃料ガス供給経路上又は前記水供給経路上に設けられ、
前記流量計で検知される流体の流量が所定の流量範囲を外れた場合とは、前記流量計で検知される前記水供給経路を通流する水の流量、または前記流量計で検知される前記燃料ガス供給経路または前記燃料ガス排出流路を通流するガスの流量が所定の流量以下になる場合である、請求項３から請求項６のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記流体通流検知器とは前記電磁式開閉弁の供給側または排出側の前記流体の圧力を検知する圧力計であり、流体の通流状態が遮断されたと判断した場合とは、前記圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合である請求項１または請求項２のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
前記電磁式開閉弁に供給される前記流体の流量を検知する流量計を備え、
前記制御部は前記流量計で検知される流体の流量が目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、前記圧力計で検知される流体の圧力が前記所定の圧力範囲を外れたか否かを第１の周期で検知し、前記第１の周期より長い第２の周期で前記フィードバック制御を行う、請求項１２記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
前記電磁式開閉弁に供給される前記流体の流量を検知する流量計を備え、
前記制御部は前記流量計で検知される流体の流量が目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、前記電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給する期間は前記フィードバック制御を中断することを特徴とする請求項１２記載の燃料電池システム。
【請求項１５】
前記電磁式開閉弁に供給される前記流体の流量を検知する流量計を備え、
前記制御部は前記流量計で検知される流体の流量が目標の値となるようにフィードバック制御を行ない、かつ、前記電磁式開閉弁に第２の通電量より大きい通電量を供給開始してから所定の期間は前記フィードバック制御を中断することを特徴とする請求項１２記載の燃料電池システム。
【請求項１６】
前記燃料ガス供給部は、原料ガス及び水を用いて前記燃料ガスを生成する燃料処理部と、前記燃料処理部に原料ガスを供給する原料ガス供給経路と、を有し、
前記電磁式開閉弁は、前記燃料ガス供給経路上、前記燃料ガス排出経路上又は前記原料ガス供給経路上に設けられ、
前記圧力計は、前記燃料ガス供給経路上又は前記原料ガス供給経路上に設けられ、
前記圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合とは、前記圧力計で検知される前記電磁式開閉弁の供給側のガスの圧力が第１の所定の圧力以上になる、または、前記圧力計で検知される前記電磁式開閉弁の排出側のガスの圧力が第２の所定の圧力以下になる場合である、請求項１２から請求項１５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１７】
前記電磁式開閉弁は、前記第１酸化剤ガス供給経路上又は前記酸化剤ガス排出経路上に設けられ、
前記圧力計は、前記第１酸化剤ガス供給経路上に設けられ、
前記圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合とは、前記圧力計で検知される前記電磁式開閉弁の供給側のガスの圧力が第１の所定の圧力以上になる、または、前記圧力計で検知される前記電磁式開閉弁の排出側のガスの圧力が第２の所定の圧力以下になる場合である、請求項１２から請求項１５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１８】
前記燃料ガス供給部は、原料ガス、水及び酸化剤ガスを用いて前記燃料ガスを生成する燃料処理部と、前記燃料処理部に酸化剤ガスを供給する第２酸化剤ガス供給部と、前記燃料処理部及び前記第２酸化剤ガス供給部を連通する第２酸化剤ガス供給経路を有し、
前記電磁式開閉弁は、前記第２酸化剤ガス供給経路上、前記燃料ガス供給経路または前記燃料ガス排出流路上に設けられ、
前記圧力計は、前記第２酸化剤ガス供給経路上に設けられ、
前記圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合とは、前記圧力計で検知される前記電磁式開閉弁の供給側のガスの圧力が第１の所定の圧力以上になる、または、前記圧力計で検知される前記電磁式開閉弁の排出側のガスの圧力が第２の所定の圧力以下になる場合である、請求項１２から請求項１５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１９】
前記燃料ガス供給部は、原料ガス、水及び酸化剤ガスを用いて前記燃料ガスを生成する
燃料処理部を有し、
前記第１酸化剤ガス供給部は、前記第１酸化剤ガス供給経路から分岐して前記燃料処理部に酸化剤ガスを供給する第２酸化剤ガス供給経路を有し、
前記電磁式開閉弁は、前記第１酸化剤ガス供給経路のうちの分岐より下流側の経路上又は前記酸化剤ガス排出経路上に設けられ、
前記圧力計は、前記第２酸化剤ガス供給経路上に設けられ、
前記圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合とは、前記圧力計で検知されるガスの圧力が所定の圧力以上になる場合である、請求項１２から請求項１５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項２０】
前記燃料ガス供給部は、原料ガス及び水を用いて前記燃料ガスを生成する燃料処理部と、前記燃料処理部に水を供給する水供給経路と、を有し、
前記電磁式開閉弁は、前記燃料ガス供給経路上、前記燃料ガス排出経路上又は前記水供給経路上に設けられ、
前記圧力計は、前記燃料ガス供給経路上又は前記水供給経路上に設けられ、
前記圧力計で検知される流体の圧力が所定の圧力範囲を外れた場合とは、
前記圧力計で検知される前記電磁式開閉弁の供給側のガスまたは水の圧力が第１の所定の圧力以上になる、または、前記圧力計で検知される前記電磁式開閉弁の排出側のガスまたは水の圧力が第２の所定の圧力以下になる場合である、請求項１２から請求項１５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２２６９８７（Ｐ２０１２−２２６９８７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９３７３４（Ｐ２０１１−９３７３４）
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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