特開 2017-182940 燃料電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-182940(P2017-182940A)

(43)【公開日】2017年10月5日

(54)【発明の名称】燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20170908BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20170908BHJP

   H01M 8/04858 20160101ALI20170908BHJP

   F24H 1/00 20060101ALI20170908BHJP

   F24H 1/18 20060101ALI20170908BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20170908BHJP

【ＦＩ】

   H01M8/04 Z

   H01M8/00 Z

   H01M8/04 J

   H01M8/04 P

   F24H1/00 631A

   F24H1/18 B

   F24H1/18 D

   H01M8/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-64804(P2016-64804)

(22)【出願日】2016年3月29日

(71)【出願人】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110685

【弁理士】

【氏名又は名称】小山 方宜

(72)【発明者】

【氏名】竹本 真典

(72)【発明者】

【氏名】迫田 純

(72)【発明者】

【氏名】筒井 大視

【テーマコード（参考）】

3L122

5H026

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

3L122AA02

3L122AA12

3L122AA28

3L122AA33

3L122AA34

3L122AA65

3L122AB01

3L122AB12

3L122AB22

3L122AB30

3L122AD05

3L122AD06

3L122BB02

3L122BD02

3L122BD04

3L122BD05

3L122GA01

5H026AA06

5H126BB06

5H127AA07

5H127AB02

5H127AB23

5H127AC07

5H127AC15

5H127BA05

5H127BA12

5H127BB02

5H127DC45

5H127DC93

5H127GG03

5H127GG10

(57)【要約】

【課題】燃料電池の廃熱を用いた温水製造を優先しつつ、簡易な構成で所望箇所へ出湯可能な燃料電池システムを提供する。
【解決手段】温水タンク２内の貯留水は、加温装置６により加温される。循環路３は、ユースポイントに向けて温水を取り出し可能な温水取出部８を有し、循環ポンプ７により温水タンク２との間で温水を循環させる。給水タンク４は、温水タンク２より高所に設置される。貯湯タンク５は、温水タンク２より高所であるが給水タンク４より低所に設置され、給水タンク４と給水路２１を介して接続される一方、温水タンク２と温水路２２を介して接続され、燃料電池１０の廃熱を用いて貯留水が加温される。給水タンク４から貯湯タンク５への給水と、貯湯タンク５から温水タンク２への給水とは、それぞれ水頭圧差を利用してなされる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加温装置により貯留水を加温可能な温水タンクと、
ユースポイントに向けて温水を取り出し可能な温水取出部を有し、循環ポンプにより前記温水タンクとの間で温水を循環させる循環路と、
前記温水タンクより高所に設置される給水タンクと、
前記温水タンクより高所であるが前記給水タンクより低所に設置され、前記給水タンクと給水路を介して接続される一方、前記温水タンクと温水路を介して接続され、燃料電池の廃熱を用いて貯留水が加温される貯湯タンクとを備え、
前記給水タンクから前記貯湯タンクへの給水と、前記貯湯タンクから前記温水タンクへの給水とは、それぞれ水頭圧差を利用してなされる
ことを特徴とする燃料電池システム。

【請求項2】

前記給水タンクは、貯留水の水位を設定水位に維持するための水位制御器を備え、
前記貯湯タンクは、密閉型タンクであり、
前記給水タンクと前記貯湯タンクとを常時連通しておくことで、前記貯湯タンクから前記温水タンクへの給水に伴い、その給水と同量の水が、前記給水タンクから前記貯湯タンクへ送水される
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】

前記温水タンクは、密閉型タンクであり、
前記給水タンクから前記貯湯タンクへの給水と、前記貯湯タンクから前記温水タンクへの給水とは、それぞれ少なくとも、前記給水タンクと前記ユースポイントとの間に発生する水頭圧差を利用してなされる
ことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。

【請求項4】

前記温水タンクは、開放型タンクであり、
前記給水タンクから前記貯湯タンクへの給水と、前記貯湯タンクから前記温水タンクへの給水とは、それぞれ前記給水タンクと前記温水タンクとの間に発生する水頭圧差を利用してなされる
ことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。

【請求項5】

前記循環ポンプは、前記燃料電池により発電された電力を使って駆動される
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。

【請求項6】

前記貯湯タンクには、下部に、前記給水タンクからの給水路が接続され、上部に、前記温水タンクへの温水路が接続されている
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池の廃熱を用いて温水を製造する燃料電池システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、温水タンク内の貯留水を、たとえば蒸気ヒータのような加温装置により加温しておき、その温水をユースポイントに取り出し可能なシステムが知られている。一方、下記特許文献１に開示されるように、燃料電池（６）の廃熱を用いて温水を製造することも知られている。この特許文献１に記載の発明では、貯湯タンク（５０）内の貯留水が、熱交換器（３２，４６，７１）に循環されて燃料電池のオフガスにより加温されると共に、温水供給管（６２）により外部に出湯可能とされる（［０００５］、［０００８］、［００２０］−［００２２］）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−２１６８１９号公報（［０００５］−［００２５］、図４）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

燃料電池の廃熱を用いた温水製造は、発電時の廃熱を利用するので省エネルギで低コストである。従って、燃料電池の廃熱を用いた温水製造を優先できれば好適であるが、それをいかに簡易に実現するかについて課題がある。また、燃料電池の廃熱を用いて製造した温水をユースポイントまで送水する際、それをいかに簡易に実現するかについて課題がある。

【0005】

そこで、本発明が解決しようとする課題は、簡易な構成で、燃料電池の廃熱を用いた温水製造を優先しつつ、所望箇所へ出湯可能な燃料電池システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、加温装置により貯留水を加温可能な温水タンクと、ユースポイントに向けて温水を取り出し可能な温水取出部を有し、循環ポンプにより前記温水タンクとの間で温水を循環させる循環路と、前記温水タンクより高所に設置される給水タンクと、前記温水タンクより高所であるが前記給水タンクより低所に設置され、前記給水タンクと給水路を介して接続される一方、前記温水タンクと温水路を介して接続され、燃料電池の廃熱を用いて貯留水が加温される貯湯タンクとを備え、前記給水タンクから前記貯湯タンクへの給水と、前記貯湯タンクから前記温水タンクへの給水とは、それぞれ水頭圧差を利用してなされることを特徴とする燃料電池システムである。

【0007】

請求項１に記載の発明によれば、循環路に温水を循環させておくことで、循環路の温水取出部から温水を迅速に取り出すことができる。また、貯湯タンク内の貯留水を燃料電池の廃熱を用いて加温しておき、その貯湯タンク内の温水を温水タンクへの給水として利用することができる。これにより、温水タンクの側において、一から加温装置によって加温する必要がない。しかも、給水タンクから貯湯タンクへの給水と、貯湯タンクから温水タンクへの給水とを、それぞれ水頭圧差を利用して容易に実施することができる。

【0008】

請求項２に記載の発明は、前記給水タンクは、貯留水の水位を設定水位に維持するための水位制御器を備え、前記貯湯タンクは、密閉型タンクであり、前記給水タンクと前記貯湯タンクとを常時連通しておくことで、前記貯湯タンクから前記温水タンクへの給水に伴い、その給水と同量の水が、前記給水タンクから前記貯湯タンクへ送水され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である。

【0009】

請求項２に記載の発明によれば、水頭圧差を用いて、貯湯タンクから温水タンクへの給水に伴い、その給水と同量の水を給水タンクから貯湯タンクへ送水することができる。従って、給水タンクから貯湯タンクへの給水を制御する必要がない。

【0010】

請求項３に記載の発明は、前記温水タンクは、密閉型タンクであり、前記給水タンクから前記貯湯タンクへの給水と、前記貯湯タンクから前記温水タンクへの給水とは、それぞれ少なくとも、前記給水タンクと前記ユースポイントとの間に発生する水頭圧差を利用してなされることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システムである。

【0011】

請求項３に記載の発明によれば、給水タンクから貯湯タンクへの給水と、貯湯タンクから温水タンクへの給水とを、それぞれ少なくとも、給水タンクとユースポイントとの間に発生する水頭圧差を利用して、自動的に行うことができる。

【0012】

請求項４に記載の発明は、前記温水タンクは、開放型タンクであり、前記給水タンクから前記貯湯タンクへの給水と、前記貯湯タンクから前記温水タンクへの給水とは、それぞれ前記給水タンクと前記温水タンクとの間に発生する水頭圧差を利用してなされることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システムである。

【0013】

請求項４に記載の発明によれば、給水タンクから貯湯タンクへの給水と、貯湯タンクから温水タンクへの給水とを、それぞれ給水タンクと温水タンクとの間に発生する水頭圧差を利用して、自動的に行うことができる。

【0014】

請求項５に記載の発明は、前記循環ポンプは、前記燃料電池により発電された電力を使って駆動されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池システムである。

【0015】

請求項５に記載の発明によれば、燃料電池により発電された電力を用いて、循環ポンプを低コストに運転することができる。

【0016】

さらに、請求項６に記載の発明は、前記貯湯タンクには、下部に、前記給水タンクからの給水路が接続され、上部に、前記温水タンクへの温水路が接続されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池システムである。

【0017】

請求項６に記載の発明によれば、貯湯タンク内に温度成層を形成して、貯湯タンクの上部から比較的高温の水を優先して、温水タンクへ供給することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、簡易な構成で、燃料電池の廃熱を用いた温水製造を優先しつつ、所望箇所へ出湯可能な燃料電池システムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施例の燃料電池システムを示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例の燃料電池システム１を示す概略図である。

【0021】

本実施例の燃料電池システム１は、温水を貯留する温水タンク２と、この温水タンク２との間で温水を循環させる循環路３と、温水タンク２より高所に設置される給水タンク４と、この給水タンク４から温水タンク２への給水系統に設けられ、温水タンク２より高所であるが給水タンク４より低所に設置される貯湯タンク５とを備える。

【0022】

温水タンク２は、給水タンク４から貯湯タンク５を介して給水された水を貯留する。温水タンク２は、本実施例では、密閉型タンク（つまり大気開放されないタンク）とされる。

【0023】

温水タンク２内の貯留水は、加温装置６により加温可能とされる。加温装置６は、本実施例では温水タンク２に設けられるが、場合により循環路３（たとえば循環ポンプ７と温水取出部８との間）に設けられてもよい。加温装置６は、本実施例では蒸気ヒータから構成されるが、場合により電気ヒータまたはバーナなどから構成されてもよい。いずれにしても、温水タンク２内の貯留水（または循環路３内の循環水）の温度に基づき加温装置６を制御することで、温水タンク２内の貯留水（または循環路３内の循環水）の温度を目標温度に維持することができる。なお、温水タンク２内に温度成層（上部ほど高温で下部ほど低温の状態）を形成する場合、温水タンク２の所定高さの温水温度に基づき加温装置６を制御することができる。

【0024】

循環路３は、ユースポイントに向けて温水を取り出し可能な温水取出部８を有し、循環ポンプ７により温水タンク２との間で温水を循環させる。図示例では、温水タンク２の上部と下部とが循環路３で接続されており、その循環路３には循環ポンプ７の他、一または複数の温水取出部８が設けられている。

【0025】

循環ポンプ７を作動させると、温水タンク２内の貯留水は、循環路３を介して、再び温水タンク２へ戻される。温水タンク２に対する循環路３の接続位置の設定により、循環ポンプ７の作動中、温水タンク２内の貯留水を撹拌して水温の均一化を図ることができ、あるいは、温水タンク２内の貯留水の撹拌を抑制して温度成層の形成を図ることができる。なお、循環ポンプ７は、燃料電池システム１の作動中、典型的には、常時運転を継続する。

【0026】

温水タンク２内の貯留水は、循環路３の温水取出部８から、所望により適宜の配管を介して、各種のユースポイントへ出湯可能とされる。すなわち、ユースポイントの出湯口が開けられると、その出湯口から外部へ出湯することができる。ユースポイントは、特に問わないが、たとえば、家庭用の燃料電池システムの場合、カラン、シャワーまたは浴槽などとされ、業務用の燃料電池システムの場合、各種温水利用機器（例えば、厨房での温水利用）とされる。

【0027】

給水タンク４は、貯湯タンク５ひいては温水タンク２への給水を貯留する。給水タンク４は、本実施例では、開放型タンク（つまり大気開放されたタンク）とされる。給水タンク４には常温水（典型的には市水）が供給可能とされ、給水タンク４への給水を制御することで、給水タンク４内は設定水位に維持される。具体的には、給水タンク４は水位制御器９を備え、この水位制御器９により、給水タンク４内は設定水位に維持される。水位制御器９は、特に問わないが、本実施例では、定水位弁（ボールタップ式の副弁により主弁を作動させる給水弁）とされる。

【0028】

貯湯タンク５は、給水タンク４からの給水（そして温水タンク２への給水となる水）を貯留する。貯湯タンク５は、本実施例では、密閉型タンク（つまり大気開放されないタンク）とされる。貯湯タンク５内の貯留水は、燃料電池１０の廃熱を用いて加温されると共に、温水タンク２へ供給可能とされる。

【0029】

燃料電池１０は、周知のとおり、原燃料（図示例ではガス管１１からのメタンガスを主成分とする都市ガス）と水（水蒸気）とを改質器（図示省略）において水蒸気改質反応させることにより水素を生成し、その水素と空気中の酸素とをセルスタック（図示省略）において化学反応させて発電する装置である。発電した電気は、インバータで交流電流に変換され、各種の電気機器へ供給される。また、燃料電池１０では、発電時に熱を生じるので、その熱を用いて、貯湯タンク５内の貯留水が加温される。なお、燃料電池１０の種類は、特に問わない。本実施例では、固体酸化物形（ＳＯＦＣ）が用いられるが、たとえば固体高分子形（ＰＥＦＣ）などを用いてもよい。

【0030】

前述したとおり、貯湯タンク５は、燃料電池１０の廃熱を用いて貯留水が加温される。典型的には、燃料電池１０のオフガス廃熱を用いて、貯湯タンク５内の貯留水が加温される。つまり、燃料電池１０における発電時、セルスタックや改質器からはオフガス（排ガス）が排出されるが、そのオフガス廃熱を用いて、貯湯タンク５内の貯留水を加温する。あるいは、これに代えてまたはこれに加えて、セルスタックの冷却器において、セルスタックからの廃熱を回収して、貯湯タンク５内の貯留水を加温する。

【0031】

燃料電池１０のオフガス廃熱で貯湯タンク５内の貯留水を加温するために、本実施例では、燃料電池１０側のオフガス熱交換器１２と、貯湯タンク５側の貯留水加温熱交換器１３とが、循環液回路１４で接続されている。循環液回路１４は、オフガス熱交換器１２と貯留水加温熱交換器１３との間で、循環液（たとえば水）を循環させる。具体的には、貯留水加温熱交換器１３からの循環液は、送り路１４ａを介してオフガス熱交換器１２へ供給され、オフガス熱交換器１２を通過後の循環液は、戻し路１４ｂを介して貯留水加温熱交換器１３へ戻される。送り路１４ａ（または戻し路１４ｂ）に設けた循環液ポンプ１５を作動させることで、循環液回路１４内に循環液を循環させることができる。燃料電池１０の運転中（つまり発電中）、循環液ポンプ１５は作動を継続する。

【0032】

オフガス熱交換器１２では、燃料電池１０の廃熱を用いて、循環液が加温される。本実施例では、オフガスと循環液とを混ぜることなく熱交換して、オフガスの冷却を図ると共に循環液を加温する。

【0033】

貯留水加温熱交換器１３では、オフガス熱交換器１２からの循環液を用いて、貯湯タンク５内の貯留水が加温される。本実施例では、貯留水と循環液とを混ぜることなく熱交換して、貯留水の加温を図ると共に循環液の冷却を図る。

【0034】

なお、本実施例では、貯湯タンク５内に貯留水加温熱交換器１３を設置して、循環液と貯留水とを間接熱交換したが、場合により、貯留水加温熱交換器１３の設置を省略して、貯湯タンク５内の貯留水自体をオフガス熱交換器１２との間で循環させてもよい。つまり、貯湯タンク５内の貯留水を、送り路１４ａを介してオフガス熱交換器１２に供給して、オフガス熱交換器１２においてオフガス廃熱を用いて加温し、戻し路１４ｂを介して貯湯タンク５へ戻す循環を繰り返してもよい。

【0035】

ところで、送り路１４ａには、ラジエータ１６を設けておくのが好ましい。図示例では、送り路１４ａには、貯留水加温熱交換器１３からオフガス熱交換器１２へ向けて、ラジエータ１６と循環液ポンプ１５とが順に設けられる。所望時にラジエータ１６の冷却ファン１７を作動させることで、オフガス熱交換器１２へ供給する循環液を空冷することができる。これは、燃料電池１０において、いわゆる水自立を実現するためである。

【0036】

つまり、オフガス熱交換器１２においてオフガスを露点温度以下に冷却して、オフガス中の水分を凝縮させ、その凝縮水を前記改質器へ再供給（つまり水自立）するには、循環液の温度が高まり過ぎるのを防止する必要がある。そこで、本実施例では、ラジエータ１６を設けて、オフガス熱交換器１２へ供給する循環液温度を第一目標温度以下に維持する。具体的には、送り路１４ａには、ラジエータ１６の出口側に第一温度センサ１８が設けられ、その検出温度を第一目標温度（たとえば４０℃）に維持するように、冷却ファン１７のモータがインバータ制御される。

【0037】

一方、戻し路１４ｂには、本実施例では、流量調整弁１９が設けられている。流量調整弁１９の開度を調整することで、循環液回路１４内の循環流量を調整することができる。ここでは、戻し路１４ｂには、オフガス熱交換器１２の出口側に第二温度センサ２０が設けられ、その検出温度を第二目標温度（たとえば６０〜７５℃）に維持するように、流量調整弁１９の開度が調整される。これにより、貯留水加温熱交換器１３へ供給する循環液温度を所定温度に維持して、貯湯タンク５内の貯留水を所望温度に加温することができる。なお、循環液回路１４の循環流量を調整する手段は、流量調整弁１９に限らず、たとえば循環液ポンプ１５をインバータ制御するなどしてもよい。

【0038】

貯湯タンク５は、給水タンク４と給水路２１を介して接続される一方、温水タンク２と温水路２２を介して接続される。貯湯タンク５内の貯留水は、前述したとおり、燃料電池１０の廃熱を用いて加温されるが、その際、貯湯タンク５内には温度成層（上部ほど高温で下部ほど低温の状態）が形成される。従って、この温度成層を乱さないために、貯湯タンク５には、図示例のように、下部に、給水タンク４からの給水路２１が接続され、上部に、温水タンク２への温水路２２が接続されるのが好ましい。

【0039】

また、給水路２１と温水路２２とは、所望によりバイパス路２３で接続されてもよい。この場合、給水タンク４からの水を、貯湯タンク５を介して温水タンク２へ供給するか、貯湯タンク５を介さずにバイパス路２３を介して温水タンク２へ供給するかを切替可能に構成される。そのために、図示例では、給水路２１には、バイパス路２３との分岐部より下流に給水弁２４が設けられる一方、温水路２２には、バイパス路２３との合流部より上流に温水弁２５が設けられる。さらに、バイパス路２３には、バイパス弁２６が設けられる。

【0040】

給水弁２４、温水弁２５およびバイパス弁２６は、本実施例では手動弁である。そして、通常、バイパス弁２６が閉じられ、給水弁２４および温水弁２５が開かれた状態に維持される。従って、給水タンク４内の水は、バイパス路２３を介することなく、給水路２１を介して貯湯タンク５へ供給され、貯湯タンク５内の水が、温水路２２を介して温水タンク２へ供給される。

【0041】

一方、所望時には、バイパス弁２６を開ける一方、給水弁２４および温水弁２５を閉じた状態とすることができる。この場合、給水タンク４内の水は、貯湯タンク５を介することなく、バイパス路２３を介して温水タンク２へ供給される。たとえば、貯湯タンク５や循環液回路１４などをメンテナンスする際、バイパス弁２６を開ける一方、給水弁２４および温水弁２５を閉じた状態としておけばよい。その場合、温水タンク２には給水タンク４から直接に給水可能であると共に、温水タンク２において加温装置６にて温水を製造可能であるから、ユースポイントへの湯切れを防止することができる。

【0042】

前述したとおり、貯湯タンク５は、温水タンク２より上方に設置され、給水タンク４は、貯湯タンク５よりも上方に設置される。つまり、下方から上方へ向けて、温水タンク２、貯湯タンク５および給水タンク４が順に設けられる。図示例では、燃料電池システム１は、二点鎖線で示されるように、実質的に二階建て以上の建物に設置され、温水タンク２は貯湯タンク５より下の階に設置され、給水タンク４は貯湯タンク５よりも上の階に設置される。たとえば、貯湯タンク５が１階に設置され、温水タンク２が地階に設置され、給水タンク４が屋上に設置される。

【0043】

次に、本実施例の燃料電池システム１の作用（運転）について、説明する。
本実施例の燃料電池システム１では、給水タンク４から貯湯タンク５への給水と、貯湯タンク５から温水タンク２への給水とは、それぞれ水頭圧差を利用してなされる。具体的には、次のとおりである。

【0044】

前提として、本実施例では、前述したとおり、温水タンク２および貯湯タンク５は、密閉型タンクである一方、給水タンク４は、開放型タンクである。また、温水タンク２より上方に貯湯タンク５が設置され、貯湯タンク５より上方に給水タンク４が設置されている。そして、給水タンク４、貯湯タンク５および温水タンク２は、給水路２１と温水路２２とを介して、常時連通されている。従って、給水タンク４からの給水は、給水路２１、貯湯タンク５、温水路２２、温水タンク２および循環路３を満たし、ユースポイントの出湯口を開くと、水頭圧差により出湯口へ自動的に出湯される。しかも、その出湯分と対応した量の水が、給水タンク４から順次下方へ、水頭圧を利用して送水されることになる。言い換えれば、ユースポイントにおける出湯時、貯湯タンク５から温水タンク２への給水に伴い、その給水と同量の水が、給水タンク４から貯湯タンク５へ送水されることになる。

【0045】

ところで、本実施例の場合、温水取出部８は循環路３に設けられ、その循環路３には循環ポンプ７が設けられている。従って、循環ポンプ７の作動中、温水取出部８を介してユースポイントにて出湯する場合、上述した水頭圧差に加えて、循環ポンプ７の吐出圧も寄与することになる。特に、図示例のように、循環ポンプ７が温水取出部８（ひいてはユースポイント）よりも上方位置に配置される場合、上述した水頭圧差を用いる分、循環ポンプ７の作動エネルギを軽減することができる。いずれにしても、本実施例では、給水タンク４から貯湯タンク５への給水と、貯湯タンク５から温水タンク２への給水とは、それぞれ少なくとも、給水タンク４とユースポイントとの間に発生する水頭圧差を利用してなされる。

【0046】

以上のような給排水とは別に、燃料電池１０の運転に伴い、燃料電池１０の廃熱が循環液回路１４を介して、貯湯タンク５内の貯留水を加温する。その際、所定温度（たとえば７０℃）を目標値として、貯湯タンク５内の貯留水は加温される。そして、その温水が、温水タンク２への給水に用いられる。従って、温水タンク２において一から加温装置６で温水を製造する場合と比較して、燃料電池１０の廃熱を用いて温水タンク２への給水を予熱しておくことで、省エネルギで低コストに温水を製造することができる。

【0047】

また、温水タンク２内の貯留水は、加温装置６により目標温度に維持される。この加温目標温度は、貯湯タンク５内の加温目標温度と同一でもよいし、貯湯タンク５内の加温目標温度よりも高温であってもよい。

【0048】

ところで、循環ポンプ７は、燃料電池１０により発電された電力を使って駆動されるのが好ましい。このことは、循環ポンプ７に限らず、循環液ポンプ１５などについても同様である。さらに、温水タンク２に設けた加温装置６が電気ヒータから構成される場合、その電気ヒータは、燃料電池１０により発電された電力を使って駆動されてもよい。いずれにしても、商用電源に代えて、安価な都市ガスを使って燃料電池１０により発電された電力を用いることで、低コストに運転することができる。また、商用電源から新たに配線するよりも、各種ポンプなどに比較的近い場所から、容易に給電することも可能となる。

【0049】

本発明の燃料電池システム１は、前記実施例の構成（制御を含む）に限らず、適宜変更可能である。特に、加温装置６により貯留水を加温可能な温水タンク２と、この温水タンク２内の温水を循環させると共にユースポイントに向けて温水を取り出し可能な温水取出部８を有する循環路３と、温水タンク２より高所に設置される給水タンク４と、温水タンク２より高所であるが給水タンク４より低所に設置される貯湯タンク５とを備え、貯湯タンク５は、給水タンク４と温水タンク２とに接続されると共に燃料電池１０の廃熱を用いて貯留水が加温され、給水タンク４から貯湯タンク５への給水と、貯湯タンク５から温水タンク２への給水とがそれぞれ水頭圧差を利用してなされるのであれば、その他の構成は適宜に変更可能である。

【0050】

たとえば、前記実施例では、温水タンク２は、密閉型タンクにより構成されたが、場合により、開放型タンクにより構成されてもよい。その場合、温水タンク２内の水位を設定水位に維持するように、貯湯タンク５から温水タンク２への給水を制御すればよい。たとえば、給水タンク４の場合と同様に、温水タンク２にもボールタップ式の定水位弁を設ければよい。あるいは、バイパス路２３との合流部よりも下流側の温水路２２に、給水制御弁を設けて、温水タンク２内の水位に基づき給水制御弁の開閉を制御すればよい。

【0051】

温水タンク２が開放型タンクである場合、ユースポイントでの出湯に伴う温水タンク２への給水時、給水タンク４から貯湯タンク５への給水と、貯湯タンク５から温水タンク２への給水とは、それぞれ水頭圧を利用してなされる。つまり、給水タンク４と温水タンク２との間に発生する水頭圧差を利用して、給水タンク４から貯湯タンク５を介して温水タンク２へ、自動的に給水することができる。

【0052】

なお、温水タンク２が開放型タンクの場合でも、温水タンク２の水面よりもユースポイントが下方に配置されていれば、温水タンク２からユースポイントへの出湯を、温水タンク２とユースポイントとの間に発生する水頭圧差を利用して行うことができる。もちろん、温水取出部８への循環路３に循環ポンプ７が設けられている場合、その吐出圧によっても出湯は円滑になされる。

【0053】

また、前記実施例では、貯湯タンク５は、密閉型タンクとされたが、場合により開放型タンクとされてもよい。その場合、温水タンク２を開放型タンクとする場合と同様にして、貯湯タンク５内の水位を設定水位に維持するように、給水タンク４から貯湯タンク５への給水を制御すればよい。貯湯タンク５が開放型タンクの場合、給水タンク４から貯湯タンク５への給水は、給水タンク４と貯湯タンク５との間に発生する水頭圧を用いてなされる。また、貯湯タンク５から温水タンク２への給水は、温水タンク２が開放型タンクの場合には、貯湯タンク５と温水タンク２との水頭圧差を用いてなされ、温水タンク２が密閉型タンクの場合には、貯湯タンク５とユースポイントとの間の水頭圧を用いてなされる。

【符号の説明】

【0054】

１ 燃料電池システム
２ 温水タンク
３ 循環路
４ 給水タンク
５ 貯湯タンク
６ 加温装置
７ 循環ポンプ
８ 温水取出部
９ 水位制御器
１０ 燃料電池
１１ ガス管
１２ オフガス熱交換器
１３ 貯留水加温熱交換器
１４ 循環液回路（１４ａ：送り路、１４ｂ：戻し路）
１５ 循環液ポンプ
１６ ラジエータ
１７ 冷却ファン
１８ 第一温度センサ
１９ 流量調整弁
２０ 第二温度センサ
２１ 給水路
２２ 温水路
２３ バイパス路
２４ 給水弁
２５ 温水弁
２６ バイパス弁

【図1】