特許 6269301 燃料電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6269301

(24)【登録日】2018年1月12日

(45)【発行日】2018年1月31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 20160101AFI20180122BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20180122BHJP

   H01M 8/12 20160101ALI20180122BHJP

【ＦＩ】

   H01M8/04 J

   H01M8/00 Z

   H01M8/12

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-95410(P2014-95410)

(22)【出願日】2014年5月2日

(65)【公開番号】特開2015-213021(P2015-213021A)

(43)【公開日】2015年11月26日

【審査請求日】2017年2月22日

(73)【特許権者】

【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】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】三瀬 尚史

(72)【発明者】

【氏名】田中 靖国

【審査官】 笹岡 友陽

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１８６６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２４３５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−４９０２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ８／００−８／２４９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池と、
触媒上で燃料と水とを反応させて、前記燃料電池に供給される改質ガスを生成する改質器と、
前記改質器で生成された改質ガスが前記燃料電池に向けて流通する改質ガス供給ラインと、
前記燃料電池から排出されたオフガスと熱交換水ラインを流通する温水との間で熱交換する熱交換器と、
オフガスが前記熱交換器において熱交換されて得られた凝縮水が流通する凝縮水供給ラインと、
前記凝縮水供給ラインを介して供給される凝縮水を改質水として貯留する水貯留部と、
前記水貯留部に貯留された改質水が前記改質器に向けて流通する改質水供給ラインと、
前記凝縮水供給ラインを介さずに前記水貯留部に水を改質水として補給する第１補給水補給手段と、
前記熱交換器に前記熱交換水ラインを介して接続される貯湯タンクであって、前記貯湯タンク又は前記熱交換水ライン内の温水の温度を検出する温度検出部を備え、前記熱交換水ラインを流通し前記熱交換器において熱交換された温水を貯留する貯湯タンクと、
前記温度検出部で検出された温水の温度が基準温度以上であるときに、水を前記水貯留部に補給するように前記第１補給水補給手段を制御する制御部と、を備える燃料電池システム。

【請求項2】

前記制御部は、前記温度検出部で検出された温水の温度が基準温度以上である状態が設定時間以上継続するときに、水を前記水貯留部に補給するように前記第１補給水補給手段を制御する、請求項１に記載の燃料電池システム。

【請求項3】

前記水貯留部は、前記水貯留部の内部の上部に配置された高水位検出部と、前記水貯留部の内部の下部に配置された低水位検出部とを備え、
前記制御部は、前記低水位検出部が前記水貯留部内の水位を検知したときに、水を前記水貯留部に補給するように前記第１補給水補給手段を制御し、前記高水位検出部が前記水貯留部内の水位を検知したときに、前記水貯留部への水の補給を停止するように前記第１補給水補給手段を制御する、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。

【請求項4】

水を前記貯湯タンクに補給する第２補給水補給手段と、
前記貯湯タンク内の温水を外部へ排出する温水排出手段と、を更に備え
前記制御部は、水を前記貯湯タンクに補給すると共に前記貯湯タンク内の温水を外部へ排出するように、前記第２補給水補給手段及び前記温水排出手段を制御する、請求項１〜３のいずれか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、高温型燃料電池を備える燃料電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

高温型燃料電池を備える燃料電池システムは、燃料電池において、アノードに供給される水素を含む改質ガスと、カソードに供給される空気中の酸素とが化学反応することにより発電を行う。改質ガスは、一般的に、外部から改質器に供給される燃料と水とが改質器の触媒上で反応して生成される。一方、外部からの水の供給を必要としない燃料電池システムも考えられる。例えば、ラジエーターを備える燃料電池システムにおいては、ラジエーターは、高温型燃料電池から排出される水蒸気を含むオフガスを冷却して水（ドレン水）を生成する。生成された水は、改質水として再び改質器で利用される（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−２４３５５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前述のような燃料電池システムでは、改質器において改質ガスを生成するために、改質水を改質器へ確実に供給する必要がある。従って、改質水を貯留するタンクに、改質器へ供給可能な量の改質水が貯留されていなければならない。しかし、ドレン水の生成が不十分であると、改質用の水が不足し、改質器において十分な改質ガスを生成することができなくなり、燃料電池の劣化を促進させる可能性があった。

【0005】

本発明は、燃料電池から排出される水蒸気を含むオフガスを冷却して改質水を得る燃料電池システムにおいて、安定して改質水を改質器に供給できる燃料電池システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、燃料電池と、触媒上で燃料と水とを反応させて、前記燃料電池に供給される改質ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成された改質ガスが前記燃料電池に向けて流通する改質ガス供給ラインと、前記燃料電池から排出されたオフガスと熱交換水ラインを流通する温水との間で熱交換する熱交換器と、オフガスが前記熱交換器において熱交換されて得られた凝縮水が流通する凝縮水供給ラインと、前記凝縮水供給ラインを介して供給される凝縮水を改質水として貯留する水貯留部と、前記水貯留部に貯留された改質水が前記改質器に向けて流通する改質水供給ラインと、前記凝縮水供給ラインを介さずに前記水貯留部に水を改質水として補給する第１補給水補給手段と、前記熱交換器に前記熱交換水ラインを介して接続される貯湯タンクであって、前記貯湯タンク又は前記熱交換水ライン内の温水の温度を検出する温度検出部を備え、前記熱交換水ラインを流通し前記熱交換器において熱交換された温水を貯留する貯湯タンクと、前記温度検出部で検出された温水の温度が基準温度以上であるときに、水を前記水貯留部に補給するように前記第１補給水補給手段を制御する制御部と、を備える燃料電池システムに関する。

【0007】

また、前記制御部は、前記温度検出部で検出された温水の温度が基準温度以上である状態が設定時間以上継続するときに、水を前記水貯留部に補給するように前記第１補給水補給手段を制御することが好ましい。

【0008】

また、前記水貯留部は、前記水貯留部の内部の上部に配置された高水位検出部と、前記水貯留部の内部の下部に配置された低水位検出部とを備え、前記制御部は、前記低水位検出部が前記水貯留部内の水位を検知したときに、水を前記水貯留部に補給するように前記第１補給水補給手段を制御し、前記高水位検出部が前記水貯留部内の水位を検知したときに、前記水貯留部への水の補給を停止するように前記第１補給水補給手段を制御することが好ましい。

【0009】

また、水を前記貯湯タンクに補給する第２補給水補給手段と、前記貯湯タンク内の温水を外部へ排出する温水排出手段と、を更に備え前記制御部は、水を前記貯湯タンクに補給すると共に前記貯湯タンク内の温水を外部へ排出するように、前記第２補給水補給手段及び前記温水排出手段を制御することが好ましい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、燃料電池から排出される水蒸気を含むオフガスを冷却して改質水を得る燃料電池システムにおいて、安定して改質水を改質器に供給できる燃料電池システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施形態における燃料電池システム１を示す概略図である。

【図2】本発明の第１実施形態における燃料電池システム１の制御部８の制御を示すフローチャートである。

【図3】本発明の第２実施形態における燃料電池システム１Ａを示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜第１実施形態＞
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態における燃料電池システム１を示す概略図である。
図１に示すように、第１実施形態の燃料電池システム１は、燃料電池２と、燃焼器２１と、熱交換器３と、貯湯タンク４と、水貯留部としての改質水タンク５と、改質器７と、セパレータ５１と、第１不純物除去部５２と、第２不純物除去部５３と、制御部８と、を備える。

【0013】

また、燃料電池システム１は、オフガスラインＬ１と、熱交換水ラインＬ２と、温水使用ラインＬ３と、貯湯タンク給水ラインＬ４と、改質水循環ラインＬ５と、燃料供給ラインＬ６１と、空気供給ラインＬ６２と、改質ガス供給ラインＬ６３とを備える。本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。

【0014】

オフガスラインＬ１は、燃焼前オフガスラインＬ１１１と、燃焼後オフガスラインＬ１１２と、下流側オフガスラインＬ１２とを有する。
燃焼前オフガスラインＬ１１１の一端部は、燃料電池２に接続されており、燃焼前オフガスラインＬ１１１の他端部は、燃焼器２１に接続されている。燃料電池２から排出されるオフガスＧ１は、オフガスラインＬ１を通じて燃焼器２１に供給される。

【0015】

燃焼後オフガスラインＬ１１２の一端部は、燃焼器２１に接続されており、燃焼後オフガスラインＬ１１２の他端部は、熱交換器３に接続されている。燃焼器２１においてオフガスＧ１が燃焼されて生成された高温の燃焼ガスＧ２は、燃焼後オフガスラインＬ１１２を通じて熱交換器３に供給される。

【0016】

下流側オフガスラインＬ１２の一端部は、熱交換器３に接続されており、下流側オフガスラインＬ１２の他端部は、燃料電池システム１の外部へ解放されている。下流側オフガスラインＬ１２の途中には、セパレータ（気水分離器）５１が接続されている。燃焼ガスＧ２は、セパレータ（気水分離器）５１を介して排気ガスとして、下流側オフガスラインＬ１２を流通して燃料電池システム１の外部へ排出される。

【0017】

熱交換水ラインＬ２は、高温側ラインＬ２１と、低温側ラインＬ２２と、を有する。高温側ラインＬ２１の一端部は熱交換器３に接続されており、高温側ラインＬ２１の他端部は、貯湯タンク４に接続されている。高温側ラインＬ２１は、熱交換器３により熱交換された高温の温水Ｗ１を貯湯タンク４に流通させる。熱交換水ラインＬ２としての高温側ラインＬ２１には、温水Ｗ１が流通することに限られず、例えば、水道水が流通してもよい。

【0018】

低温側ラインＬ２２の一端部は、貯湯タンク４に接続されており、低温側ラインＬ２２の他端部は、熱交換器３に接続されている。低温側ラインＬ２２の途中には、ポンプ４３が接続されている。低温側ラインＬ２２は、ポンプ４３の駆動により、貯湯タンク４に貯留されている温水Ｗ１を熱交換器３に流通させる。低温側ラインＬ２２には、貯湯タンク４に貯留されている水Ｗ１（温水Ｗ１）が流通することに限られず、例えば、水道水が流通してもよい。

【0019】

温水使用ラインＬ３の一端部は、貯湯タンク４に接続されており、温水使用ラインＬ３の他端部は、温水使用設備（図示せず）に接続されている。また、温水使用ラインＬ３の途中には、ポンプ４４が接続されている。温水使用ラインＬ３及びポンプ４４は、貯湯タンク４内の温水を外部へ排出する温水排出手段を構成する。ポンプ４４が駆動することにより、温水使用ラインＬ３は、貯湯タンク４に貯留されている温水Ｗ１を温水使用設備（図示せず）に流通させる。

【0020】

貯湯タンク給水ラインＬ４の一端部は、供給水Ｗ２の供給源（図示せず）に接続されており、貯湯タンク給水ラインＬ４の他端部は、貯湯タンク４に接続されている。貯湯タンク給水ラインＬ４の途中には、ポンプ４５が接続されている。貯湯タンク給水ラインＬ４は、供給水Ｗ２の供給源（図示せず）からの供給水Ｗ２を貯湯タンク４に流通させる。貯湯タンク給水ラインＬ４及びポンプ４５は、供給水Ｗ２を貯湯タンク４に補給する第２補給水補給手段を構成する。供給水Ｗ２は、常温又は高温の水でもよいし、水道水でもよい。

【0021】

改質水循環ラインＬ５は、凝縮水供給ラインＬ５１と、改質水供給ラインＬ５２と、改質水浄化上流ラインＬ５３と、改質水浄化下流ラインＬ５４と、改質水タンク給水ラインＬ５５と、を有している。

【0022】

凝縮水供給ラインＬ５１の一端部は、セパレータ５１に接続されており、凝縮水供給ラインＬ５１の他端部は、改質水タンク５に接続されている。凝縮水供給ラインＬ５１は、燃焼ガスＧ２中に混在している水（ドレン水）を、セパレータ５１により燃焼ガスＧ２から分離して凝縮水として改質水タンク５へ流通させる。即ち、凝縮水供給ラインＬ５１には、オフガスＧ１から生成された燃焼ガスＧ２が熱交換器３において熱交換されて得られた凝縮水（改質水Ｗ３）が、流通する。

【0023】

改質水供給ラインＬ５２の一端部は、改質水タンク５に接続されており、改質水供給ラインＬ５２の他端部は、改質器７に接続されている。また、改質水供給ラインＬ５２の途中には、改質水供給ラインＬ５２の一端部側から他端部側に向かって第１不純物除去部５２、ポンプ５５がこの順でそれぞれ接続されている。改質水供給ラインＬ５２は、水貯留部としての改質水タンク５に貯留された改質水Ｗ３を、改質器７に向けて流通させる。

【0024】

改質水浄化上流ラインＬ５３の一端部は、改質水タンク５に接続されており、改質水浄化上流ラインＬ５３の他端部は、第２不純物除去部５３に接続されている。改質水浄化上流ラインＬ５３の途中には、ポンプ５７が接続されている。改質水浄化上流ラインＬ５３は、ポンプ５７の駆動により、改質水タンク５内の改質水Ｗ３を第２不純物除去部５３に流通させる。

【0025】

改質水浄化下流ラインＬ５４の一端部は、第２不純物除去部５３に接続されており、改質水浄化下流ラインＬ５４の他端部は、改質水タンク５に接続されている。改質水浄化下流ラインＬ５４は、第２不純物除去部５３においてイオン交換樹脂を通された改質水Ｗ３を、改質水タンク５に流通させる。

【0026】

改質水タンク給水ラインＬ５５の一端部は、供給水Ｗ４の供給源（図示せず）に接続されており、改質水タンク給水ラインＬ５５の他端部は、改質水タンク５に接続されている。改質水タンク給水ラインＬ５５の途中には、ポンプ５６が接続されている。改質水タンク給水ラインＬ５５は、ポンプ５６の駆動により、供給水Ｗ４の供給源（図示せず）からの供給水Ｗ４を改質水タンク５に流通させる。供給水Ｗ４の供給源（図示せず）、改質水タンク給水ラインＬ５５、及び、ポンプ５６は、第１補給水補給手段を構成する。従って、第１補給水補給手段は、凝縮水供給ラインＬ５１を介さずに水貯留部としての改質水タンク５に供給水Ｗ４を、改質水として補給する。供給水Ｗ４は、常温又は高温の水でもよいし、水道水でもよい。

【0027】

燃料供給ラインＬ６１の一端部は、都市ガス等の燃料Ｇ３を供給可能な燃料供給部（図示せず）に接続されており、燃料供給ラインＬ６１の他端部は、改質器７に接続されている。燃料供給ラインＬ６１は、燃料供給部（図示せず）からの燃料Ｇ３を改質器７へ流通させる。

【0028】

空気供給ラインＬ６２の一端部は、空気Ａ１を燃料電池２に供給するための空気供給部としてのブロワ（図示せず）及びフィルタ（図示せず）に接続されている。空気供給ラインＬ６２の他端部は、燃料電池２に接続されている。空気供給ラインＬ６２は、ブロワ及びフィルタを通過した空気Ａ１を、燃料電池２に流通させる。

【0029】

改質ガス供給ラインＬ６３の一端部は、改質器７に接続されており、改質ガス供給ラインＬ６３の他端部は、燃料電池２に接続される。改質ガス供給ラインＬ６３は、改質器７において生成された水素を含む改質ガスＧ４を、燃料電池２に向けて流通させる。

【0030】

燃料電池２は、高温型の燃料電池であるＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）である。燃料電池２においては、改質器７から供給される水素を含む改質ガスＧ４と、空気供給ラインＬ６２から供給される空気Ａ１中の酸素とが反応することにより、発電が行われる。燃料電池２において発電を行うときの温度である運転温度は、７００℃〜１０００℃と高温である。燃料電池２によって発電された電気は、パワーコンディショナ（図示せず）に送られ、ＡＣ電圧に変換される。

【0031】

燃焼器２１は、バーナーや炉等により構成される。燃焼器２１では、燃焼前オフガスラインＬ１１１を通して供給されたオフガスＧ１が燃焼されて、即ち、アノードオフガス及びカソードオフガスが燃焼されて、高温の燃焼ガスＧ２が生成される。

【0032】

熱交換器３は、燃料電池２から排出されたオフガスＧ１から生成された燃焼ガスＧ２と、熱交換水ラインＬ２を流通する温水Ｗ１等との間で熱交換する。即ち、熱交換器３は、燃焼器２１から供給される高温の燃焼ガスＧ２の熱を、低温側ラインＬ２２を流通した貯湯タンク４からの温水Ｗ１に伝達させる。これにより、燃焼ガスＧ２中には、水（ドレン水）が混在した状態となる。セパレータ５１は、熱交換器３における熱交換により生成され燃焼ガスＧ２中に混在している水を、セパレータ５１により燃焼ガスＧ２から分離し、改質水Ｗ３として改質水タンク５へ流通させる。

【0033】

貯湯タンク４は、熱交換器３に熱交換水ラインＬ２を介して接続されている。貯湯タンク４は、熱交換水ラインＬ２を構成する高温側ラインＬ２１を流通する、熱交換器３により熱交換された温水Ｗ１を貯留する。貯湯タンク４に貯留された温水Ｗ１は、ポンプ４３により低温側ラインＬ２２を通して熱交換器３に向けて送り出される。

【0034】

貯湯タンク４内には、温度検出部としての温度検出センサ４１が配置される。温度検出センサ４１は、貯湯タンク４に貯留された温水Ｗ１の温度が基準温度である所定の温度閾値Ｔ１を上回るか否かを、検出する。温度検出センサ４１は、制御部８と電気的に接続されている。温度検出センサ４１で検出された、貯湯タンク４に貯留された温水Ｗ１の温度は、制御部８へ検出信号として送信される。

【0035】

改質水タンク５は、凝縮水供給ラインＬ５１を介して流通した凝縮水を改質水Ｗ３として貯留する。改質水タンク５は、高水位検出部としての第１水位検出センサ５０１と、低水位検出部としての第２水位検出センサ５０２と、を備えている。

【0036】

第１水位検出センサ５０１は、改質水タンク５内の上部に配置されている。第２水位検出センサ５０２は、改質水タンク５内の下部に配置されている。第１水位検出センサ５０１は、改質水タンク５に貯留された改質水Ｗ３の水位が、第１水位検出センサ５０１の配置されている位置を下回っていた状態から上回ったことを検出する。第２水位検出センサ５０２は、改質水タンク５に貯留された改質水Ｗ３の水位が、第２水位検出センサ５０２の配置されている位置を上回っていた状態から下回ったことを検出する。第１水位検出センサ５０１及び第２水位検出センサ５０２は、制御部８と電気的に接続されている。第１水位検出センサ５０１及び第２水位検出センサ５０２により検出された改質水タンク５内の改質水Ｗ３の水位の検出の有無は、制御部８へ検出信号として送信される。

【0037】

第１不純物除去部５２、第２不純物除去部５３は、混床イオン交換樹脂（ポリッシャ）を有している。第１不純物除去部５２は、改質水供給ラインＬ５２を流通する改質水Ｗ３から不純物を除去して、改質水Ｗ３を浄化（純水化）する。第２不純物除去部５３は、改質水浄化上流ラインＬ５３から改質水浄化下流ラインＬ５４へ流通する改質水Ｗ３から不純物を除去して、改質水Ｗ３を浄化（純水化）する。

【0038】

改質器７は、触媒を有している。改質水供給ラインＬ５２を通して供給される改質水Ｗ３と、燃料供給ラインＬ６１を通して供給される燃料Ｇ３とは、改質器７の触媒上で反応する。この反応により、改質器７において、改質ガスＧ４が生成される。生成された改質ガスＧ４は、改質ガス供給ラインＬ６３を通して燃料電池２に供給される。

【0039】

制御部８は、ＣＰＵ（図示せず）と記憶媒体（図示せず）とを主として有している。記憶媒体には、前述のように、制御部８に電気的に接続された各部に対して、各種の制御を行うためにＣＰＵを動作させるためのプログラムがそれぞれ記憶されている。また、制御部８は、ポンプ４３、４４、４５、５５、５６、５７に電気的に接続されており、ポンプ４３、４４、４５、５５、５６、５７に対して駆動及び駆動停止の制御を行う。

【0040】

次に、上記構成の燃料電池システム１の制御部８による制御について、図２を参照して説明する。図２は、本発明の第１実施形態における燃料電池システム１の制御部８の制御を示すフローチャートである。
燃料電池２において発電が行われているときには、熱交換器３において熱交換が行われることにより、水は、生成され、燃焼ガスＧ２中に混在している。この水は、セパレータ５１により燃焼ガスＧ２から分離され、改質水Ｗ３として改質水タンク５へ流通し、改質水タンク５に貯留される。

【0041】

このとき、熱交換器３において熱交換が行われることにより、貯湯タンク４に貯留された温水Ｗ１の温度は上昇する。制御部８の処理は、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１において、温度検出センサ４１は、貯湯タンク４に貯留された温水Ｗ１の温度を検出する。貯湯タンク４に貯留された温水Ｗ１の温度が所定の温度閾値Ｔ１を上回った状態が所定の設定時間以上継続したことを、温度検出センサ４１が検出しない場合（ＮＯ）には、制御部８の処理は、ステップＳ１２に進む。貯湯タンク４に貯留された温水Ｗ１の温度が所定の温度閾値Ｔ１を上回った状態が所定の設定時間以上継続したことを、温度検出センサ４１が検出した場合（ＹＥＳ）には、制御部８の処理は、ステップＳ１３に進む。

【0042】

ステップＳ１２において、第２水位検出センサ５０２は、改質水タンク５に貯留された改質水Ｗ３の水位を検出する。改質水タンク５に貯留された改質水Ｗ３の水位が、第２水位検出センサ５０２の配置されている位置Ｐ２を上回っていた状態から下回ったことを第２水位検出センサ５０２が検出しない場合（ＮＯ）には、制御部８の処理は、再びステップＳ１１へ戻る。改質水タンク５に貯留された改質水Ｗ３の水位が、第２水位検出センサ５０２の配置されている位置Ｐ２を上回っていた状態から下回ったことを第２水位検出センサ５０２が検出した場合（ＹＥＳ）には、制御部８の処理は、ステップＳ１３に進む。

【0043】

ステップＳ１３において、制御部８は、ポンプ５６に対して、ポンプ５６が駆動して改質水タンク５に供給水Ｗ４の供給源（図示せず）から供給水Ｗ４が供給されるように、制御を行う。
また、制御部８は、ポンプ４４に対して、ポンプ４４が駆動して貯湯タンク４内の温水Ｗ１が外部へ排出されるように、制御を行うと共に、ポンプ４５に対して、ポンプ４５が駆動して貯湯タンク４に供給水Ｗ２の供給源（図示せず）から供給水Ｗ２が供給されるように、制御を行う。そして制御部８の処理は、ステップＳ１４へ進む。

【0044】

ステップＳ１４において、温度検出センサ４１は、貯湯タンク４に貯留された温水Ｗ１の温度を検出する。貯湯タンク４に貯留された温水Ｗ１の温度が所定の温度閾値Ｔ１を下回った状態が所定の設定時間以上継続したことを温度検出センサ４１が検出しない場合（ＮＯ）には、制御部８の処理は、ステップＳ１５へ進む。貯湯タンク４に貯留された温水Ｗ１の温度が所定の温度閾値Ｔ１を下回った状態が所定の設定時間以上継続したことを温度検出センサ４１が検出した場合（ＹＥＳ）には、制御部８の処理は、ステップＳ１６へ進む。

【0045】

ステップＳ１５において、第１水位検出センサ５０１は、改質水タンク５に貯留された改質水Ｗ３の水位を検出する。改質水タンク５に貯留された改質水Ｗ３の水位が、第１水位検出センサ５０１の配置されている位置Ｐ１を下回っていた状態から上回ったことを第１水位検出センサ５０１が検出しない場合（ＮＯ）には、制御部８の処理は、再びステップＳ１４へ戻る。改質水タンク５に貯留された改質水Ｗ３の水位が、第１水位検出センサ５０１の配置されている位置Ｐ１を下回っていた状態から上回ったことを第１水位検出センサ５０１が検出した場合（ＹＥＳ）には、制御部８の処理は、ステップＳ１６へ進む。

【0046】

ステップＳ１６において、制御部８は、ポンプ４４、４５、５６に対して、ポンプ４４、４５、５６の駆動を停止させる制御を行う。これにより、貯湯タンク４内の温水Ｗ１の外部への排出、及び、貯湯タンク４への供給水Ｗ２の供給が停止される。また、改質水タンク５への供給水Ｗ４の供給が停止される。

【0047】

本実施形態の燃料電池システム１によれば、以下の効果を得ることができる。
燃料電池システム１は、燃料電池２と、触媒上で燃料Ｇ３と水としての改質水Ｗ３とを反応させて、燃料電池２に供給される改質ガスＧ４を生成する改質器７と、改質器７で生成された改質ガスＧ４が燃料電池２に向けて流通する改質ガス供給ラインＬ６３と、燃料電池２から排出されたオフガスＧ１と熱交換水ラインＬ２を流通する温水Ｗ１との間で熱交換する熱交換器３と、オフガスＧ１が熱交換器３において熱交換されて得られた凝縮水が流通する凝縮水供給ラインＬ５１と、凝縮水供給ラインＬ５１を介して供給される凝縮水を改質水Ｗ３として貯留する水貯留部としての改質水タンク５と、水貯留部に貯留された改質水Ｗ３が改質器７に向けて流通する改質水供給ラインＬ５２と、凝縮水供給ラインＬ５１を介さずに水貯留部に水を改質水Ｗ３として補給する第１補給水補給手段としてのポンプ５６及び改質水タンク給水ラインＬ５５と、熱交換器３に熱交換水ラインＬ２を介して接続される貯湯タンク４であって、貯湯タンク４又は熱交換水ラインＬ２内の温水Ｗ１の温度を検出する温度検出部としての温度検出センサ４１と、熱交換水ラインＬ２を流通し熱交換器３において熱交換された温水Ｗ１を貯留する貯湯タンク４と、温度検出センサ４１で検出された温水Ｗ１の温度が基準温度である所定の温度閾値Ｔ１以上であるときに、水を改質水タンク５に補給するように第１補給水補給手段としてのポンプ５６を制御する制御部８と、を備える。

【0048】

このため、燃料電池２において発電が行われ、熱交換器３において熱交換が行われることにより、貯湯タンク４内の温水Ｗ１の温度が上昇し、得られる凝縮水（改質水Ｗ３）の量が減少した場合であっても、改質水タンク５内の改質水Ｗ３がなくなることを、簡易な構成により防ぐことができる。この結果、改質水Ｗ３を改質器７に供給できず、改質器７において十分な改質ガスＧ４を生成することができなくなることを、簡易な構成により防ぐことができる。

【0049】

また、制御部８は、温度検出部としての温度検出センサ４１で検出された温水Ｗ１の温度が基準温度としての所定の温度閾値Ｔ１以上である状態が設定時間以上継続するときに、水を水貯留部に補給するように第１補給水補給手段としてのポンプ５６を制御する。

【0050】

このため、貯湯タンク４内の温水Ｗ１の温度が所定の温度閾値Ｔ１の付近で僅かに上下した場合であっても、制御部８がポンプ４４、４５、５６に対して、ポンプ４４、４５、５６の駆動及び駆動停止を、短時間に頻繁に繰り返すことを抑えることができる。

【0051】

また、水貯留部は、水貯留部の内部の上部に配置された高水位検出部としての第１水位検出センサ５０１と、水貯留部の内部の下部に配置された低水位検出部としての第２水位検出センサ５０２とを備える。制御部８は、第２水位検出センサ５０２が水貯留部内の水位を検知したときに、供給水Ｗ４を水貯留部に補給するように第１補給水補給手段としてのポンプ５６を制御し、第１水位検出センサ５０１が水貯留部内の水位を検知したときに、水貯留部への供給水Ｗ４の補給を停止するように第１補給水補給手段としてのポンプ５６を制御する。

【0052】

このため、貯湯タンク４内の温水Ｗ１の温度が所定の温度閾値Ｔ１を上回らないときに、改質水タンク５内の改質水Ｗ３の量が極端に少なくなった場合であっても、改質水タンク５内の改質水Ｗ３の量を、改質器７に供給して改質器７において十分な改質ガスＧ４を生成することができる程度の量に維持することができる。

【0053】

また、燃料電池システム１は、水を貯湯タンク４に補給する第２補給水補給手段としてのポンプ４５及び貯湯タンク給水ラインＬ４と、貯湯タンク４内の温水Ｗ１を外部へ排出する温水排出手段としてのポンプ４４及び温水使用ラインＬ３と、を更に備える。制御部８は、水としての供給水Ｗ２を貯湯タンク４に補給すると共に貯湯タンク４内の温水Ｗ１を外部へ排出するように、第２補給水補給手段及び温水排出手段を制御する。

【0054】

このため、燃料電池２において発電が行われ、熱交換器３において熱交換が行われることにより、貯湯タンク４内の温水Ｗ１の温度が上昇した場合に、高温の温水Ｗ１を低温の供給水Ｗ２に、制御部８の制御により速やかに交換することができ、貯湯タンク４内の温水Ｗ１の温度を短時間で低くすることができる。

【0055】

次に、本発明の第２実施形態による燃料電池システム１Ａについて説明する。図３は、本発明の第２実施形態における燃料電池システム１Ａを示す概略図である。
第２実施形態では、温度検出部としての温度検出センサ４１Ａの配置されている位置が、第１実施形態における温度検出センサ４１の配置されている位置とは異なる。これ以外の構成については、第１実施形態と同一であるため、同一の部材については、同一の符号で図示し、説明を省略する。

【0056】

温度検出部としての温度検出センサ４１Ａは、図３に示すように、熱交換水ラインＬ２内に配置されている。温度検出センサ４１Ａは、熱交換水ラインＬ２内を流通する温水Ｗ１（水Ｗ１）の温度を検出可能である。温度検出センサ４１Ａによって、熱交換水ラインＬ２内を流通する温水Ｗ１の温度を検出することにより、制御部８は、第１実施形態と同様の制御を行う。

【0057】

本発明は、上述した実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的範囲において変形が可能である。
例えば、本実施形態では、ステップＳ１１では、温度検出センサ４１が貯湯タンク４に貯留された温水Ｗ１の温度が所定の温度閾値Ｔ１を上回った状態が所定の設定時間以上継続したか否かの判断をしたが、これに限定されない。例えば、温度検出部としての温度検出センサ４１で検出された温水Ｗ１の温度が基準温度としての所定の温度閾値Ｔ１以上であるか否かの判断をすればよい。

【符号の説明】

【0058】

１、１Ａ 燃料電池システム
２ 燃料電池
３ 熱交換器
４ 貯湯タンク
５ 改質水タンク（水貯留部）
７ 改質器
８ 制御部
４１、４１Ａ 温度検出センサ（温度検出部）
４４ ポンプ（温水排出手段）
４５ ポンプ（第２補給水補給手段）
５６ ポンプ（第１補給水補給手段）
５０１ 第１水位検出センサ（高水位検出部）
５０２ 第２水位検出センサ（低水位検出部）
Ｌ２ 熱交換水ライン
Ｌ３ 温水使用ライン（温水排出手段）
Ｌ４ 貯湯タンク給水ライン（第２補給水補給手段）
Ｌ５１ 凝縮水供給ライン
Ｌ５２ 改質水供給ライン
Ｌ５５ 改質水タンク給水ライン（第１補給水補給手段）
Ｌ６３ 改質ガス供給ライン
Ｇ４ 改質ガス
Ｗ１ 温水（水）
Ｗ２、Ｗ４ 供給水
Ｗ３ 改質水（凝縮水）

【図1】

【図2】

【図3】