特許 6800059 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】6800059

(24)【登録日】2020年11月26日

(45)【発行日】2020年12月16日

(54)【発明の名称】燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/0612 20160101AFI20201207BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20201207BHJP

   F24H 1/00 20060101ALI20201207BHJP

   F24H 1/18 20060101ALI20201207BHJP

   C01B 3/38 20060101ALI20201207BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20201207BHJP

【ＦＩ】

   H01M8/0612

   H01M8/04 Z

   F24H1/00 631A

   F24H1/18 B

   C01B3/38

   !H01M8/12

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-58280(P2017-58280)

(22)【出願日】2017年3月23日

(65)【公開番号】特開2018-160429(P2018-160429A)

(43)【公開日】2018年10月11日

【審査請求日】2019年12月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000284

【氏名又は名称】大阪瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】特許業務法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】細川 沙奈

【審査官】 加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２７７９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１００２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２７５３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０５７４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−２２５１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０１６９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２７６６２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ８／０４−８／０６６８

Ｆ２４Ｈ １／００

Ｆ２４Ｈ １／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、
前記改質部で生成された前記燃料ガスが供給されるアノード、及び酸素ガスが供給されるカソードを有する燃料電池部と、
前記燃料電池部での発電反応に用いられた後に前記アノードから排出される前記燃料ガス中の燃料成分を燃焼させる燃焼部と、
前記燃焼部から排出された燃焼排ガスの熱を回収する熱回収装置と、を備え、
前記熱回収装置で前記燃焼排ガスが冷却されることで当該燃焼排ガス中から回収される回収水が、改質水として前記改質部での原燃料の水蒸気改質に用いられる燃料電池システムであって、
前記熱回収装置は、
湯水を貯える第１貯湯タンク及び当該第１貯湯タンクに貯えられる湯水から放熱させる第１放熱器を有する第１熱回収部と、
湯水を貯える第２貯湯タンク及び当該第２貯湯タンクに貯えられる湯水から放熱させる第２放熱器を有する第２熱回収部と、
前記燃焼排ガスが供給される熱交換部と、
前記第１熱回収部及び前記第２熱回収部を制御する熱回収制御部と、を備え、
前記熱回収制御部は、
前記第１貯湯タンクと前記熱交換部との間で湯水を循環させて前記燃焼排ガスの熱を前記第１貯湯タンクで回収する第１熱回収運転、及び前記第２放熱器を作動させて前記第２貯湯タンクに貯えられる湯水から放熱させる第２放熱運転を行う第１熱回収モードと、
前記第２貯湯タンクと前記熱交換部との間で湯水を循環させて前記燃焼排ガスの熱を前記第２貯湯タンクで回収する第２熱回収運転、及び前記第１放熱器を作動させて前記第１貯湯タンクに貯えられる湯水から放熱させる第１放熱運転を行う第２熱回収モードと、に切り替え可能である燃料電池システム。

【請求項2】

前記回収水を貯える回収水タンクを備え、当該回収水タンク内の前記回収水が前記改質水として前記改質部に供給される請求項１に記載の燃料電池システム。

【請求項3】

前記熱回収制御部は、前記回収水タンク内の前記回収水が下限水量未満になると、前記第１熱回収モードと前記第２熱回収モードとの切り替えを行う請求項２に記載の燃料電池システム。

【請求項4】

前記熱回収制御部は、
前記第１熱回収モードにおいて、前記第１貯湯タンクから前記熱交換部に供給される湯水の温度が第１上限温度以上になると、前記第２熱回収モードへの切り替えを行い、
前記第２熱回収モードにおいて、前記第２貯湯タンクから前記熱交換部に供給される湯水の温度が第２上限温度以上になると、前記第１熱回収モードへの切り替えを行う請求項１又は２に記載の燃料電池システム。

【請求項5】

前記第１熱回収部は、
前記第１貯湯タンクから前記熱交換部に湯水を流す第１往路と、
前記熱交換部から前記第１貯湯タンクに湯水を流す第１復路と、
前記第１往路に設けられ、当該第１往路を流れる湯水から放熱させる前記第１放熱器と、
前記第１往路のうち前記第１放熱器よりも下流側と前記第１復路とに亘って設けられ、前記熱交換部を迂回して前記第１往路から前記第１復路に湯水を流す第１バイパス路と、を備え、
前記第２熱回収部は、
前記第２貯湯タンクから前記熱交換部に湯水を流す第２往路と、
前記熱交換部から前記第２貯湯タンクに湯水を流す第２復路と、
前記第２往路に設けられ、当該第２往路を流れる湯水から放熱させる前記第２放熱器と、
前記第２往路のうち前記第２放熱器よりも下流側と前記第２復路とに亘って設けられ、前記熱交換部を迂回して前記第２往路から前記第２復路に湯水を流す第２バイパス路と、を備える請求項１〜４の何れか一項に記載の燃料電池システム。

【請求項6】

前記熱回収制御部は、
前記第１熱回収モードにおいて、前記第１放熱器を停止させた状態で、前記第１貯湯タンクと前記熱交換部との間で湯水を循環させると共に、前記第２放熱器を作動させた状態で、前記第２貯湯タンクからの湯水を前記第２バイパス路を経由して前記第２貯湯タンクに戻し、
前記第２熱回収モードにおいて、前記第１放熱器を作動させた状態で、前記第１貯湯タンクからの湯水を前記第１バイパス路を経由して前記第１貯湯タンクに戻すと共に、前記第２放熱器を停止させた状態で、前記第２貯湯タンクと前記熱交換部との間で湯水を循環させる請求項５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、燃料電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、燃料電池システムとして、原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、改質部で生成された燃料ガスが供給されるアノード、及び酸素ガスが供給されるカソードを有する燃料電池部と、燃料電池部での発電反応に用いられた後にアノードから排出される燃料ガス中の燃料成分を燃焼させる燃焼部と、燃焼部から排出された燃焼排ガスの熱を回収する熱回収装置と、を備え、熱回収装置で燃焼排ガスが冷却されることで当該燃焼排ガス中から回収される回収水が、改質水として改質部での原燃料の水蒸気改質に用いられる燃料電池システムが知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、燃焼排ガス中の水蒸気を凝縮して回収水として回収する凝縮器を有し、回収水を改質水として使用する燃料電池システムが開示されている。特許文献１に記載の燃料電池システムでは、凝縮器に貯湯槽の低温液体が供給され、この液体との熱交換によって水蒸気が凝縮される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−２７６６２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の燃料電池システムでは、例えば、気温が高い場合やシステムが囲われている場合、あるいは貯湯槽の湯水が長時間使用されない場合、凝縮器によって回収される回収水の回収量が減少してしまう。そうすると、システムの出力を低下させたり、あるいは、システムを停止させたりする等の不都合が懸念される。

【0006】

上記状況に鑑み、必要量の回収水を安定的に確保可能な燃料電池システムが要望されている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の特徴は、
原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、
前記改質部で生成された前記燃料ガスが供給されるアノード、及び酸素ガスが供給されるカソードを有する燃料電池部と、
前記燃料電池部での発電反応に用いられた後に前記アノードから排出される前記燃料ガス中の燃料成分を燃焼させる燃焼部と、
前記燃焼部から排出された燃焼排ガスの熱を回収する熱回収装置と、を備え、
前記熱回収装置で前記燃焼排ガスが冷却されることで当該燃焼排ガス中から回収される回収水が、改質水として前記改質部での原燃料の水蒸気改質に用いられる燃料電池システムであって、
前記熱回収装置は、
湯水を貯える第１貯湯タンク及び当該第１貯湯タンクに貯えられる湯水から放熱させる第１放熱器を有する第１熱回収部と、
湯水を貯える第２貯湯タンク及び当該第２貯湯タンクに貯えられる湯水から放熱させる第２放熱器を有する第２熱回収部と、
前記燃焼排ガスが供給される熱交換部と、
前記第１熱回収部及び前記第２熱回収部を制御する熱回収制御部と、を備え、
前記熱回収制御部は、
前記第１貯湯タンクと前記熱交換部との間で湯水を循環させて前記燃焼排ガスの熱を前記第１貯湯タンクで回収する第１熱回収運転、及び前記第２放熱器を作動させて前記第２貯湯タンクに貯えられる湯水から放熱させる第２放熱運転を行う第１熱回収モードと、
前記第２貯湯タンクと前記熱交換部との間で湯水を循環させて前記燃焼排ガスの熱を前記第２貯湯タンクで回収する第２熱回収運転、及び前記第１放熱器を作動させて前記第１貯湯タンクに貯えられる湯水から放熱させる第１放熱運転を行う第２熱回収モードと、に切り替え可能であることにある。

【0008】

本特徴構成によれば、第１熱回収モードにおいて、第１貯湯タンクによる燃焼排ガスの熱回収効率が低下して回収水の回収量が減少した場合、燃焼排ガスの熱回収先を第２貯湯タンクに切り替えると共に、第１貯湯タンクに貯えられる湯水から放熱させる。その後、第２熱回収モードにおいて、第２貯湯タンクによる燃焼排ガスの熱回収効率が低下して回収水の回収量が減少した場合、燃焼排ガスの熱回収先を第１貯湯タンクに切り替えると共に、第２貯湯タンクに貯えられる湯水から放熱させる。このように、第１熱回収モードと第２熱回収モードとを交互に切り替えることにより、必要量の回収水を安定的に確保することができる。

【0009】

さらに、本発明において、
前記回収水を貯える回収水タンクを備え、当該回収水タンク内の前記回収水が前記改質水として前記改質部に供給されると好適である。

【0010】

本特徴構成によれば、回収水を回収水タンクに貯えることにより、必要量の回収水を安定的に確保し易い。

【0011】

さらに、本発明において、
前記熱回収制御部は、前記回収水タンク内の前記回収水が下限水量未満になると、前記第１熱回収モードと前記第２熱回収モードとの切り替えを行うと好適である。

【0012】

本特徴構成によれば、回収水タンク内の回収水が下限水量未満になれば、第１熱回収モードから第２熱回収モード又は第２熱回収モードから第１熱回収モードに自動的に切り替わる。これにより、第１貯湯タンク及び第２貯湯タンクのうち一方による燃焼排ガスの熱回収効率が低下した場合に、燃焼排ガスの熱回収先を第１貯湯タンク及び第２貯湯タンクのうち他方に確実に切り替えることができる。

【0013】

さらに、本発明において、
前記熱回収制御部は、
前記第１熱回収モードにおいて、前記第１貯湯タンクから前記熱交換部に供給される湯水の温度が第１上限温度以上になると、前記第２熱回収モードへの切り替えを行い、
前記第２熱回収モードにおいて、前記第２貯湯タンクから前記熱交換部に供給される湯水の温度が第２上限温度以上になると、前記第１熱回収モードへの切り替えを行うと好適である。

【0014】

本特徴構成によれば、第１熱回収モードにおいて、第１貯湯タンクから熱交換部に供給される湯水の温度が第１上限温度以上になれば、第２熱回収モードに自動的に切り替わると共に、第２熱回収モードにおいて、第２貯湯タンクから熱交換部に供給される湯水の温度が第２上限温度以上になれば、第１熱回収モードに自動的に切り替わる。これにより、熱交換部に供給される湯水の温度が高くなり過ぎて、熱交換部における燃焼排ガスの熱回収効率が低下した場合に、熱交換部への湯水の供給元を第１貯湯タンクから第２貯湯タンク又は第２貯湯タンクから第１貯湯タンクに確実に切り替えることができる。

【0015】

さらに、本発明において、
前記第１熱回収部は、
前記第１貯湯タンクから前記熱交換部に湯水を流す第１往路と、
前記熱交換部から前記第１貯湯タンクに湯水を流す第１復路と、
前記第１往路に設けられ、当該第１往路を流れる湯水から放熱させる前記第１放熱器と、
前記第１往路のうち前記第１放熱器よりも下流側と前記第１復路とに亘って設けられ、前記熱交換部を迂回して前記第１往路から前記第１復路に湯水を流す第１バイパス路と、を備え、
前記第２熱回収部は、
前記第２貯湯タンクから前記熱交換部に湯水を流す第２往路と、
前記熱交換部から前記第２貯湯タンクに湯水を流す第２復路と、
前記第２往路に設けられ、当該第２往路を流れる湯水から放熱させる前記第２放熱器と、
前記第２往路のうち前記第２放熱器よりも下流側と前記第２復路とに亘って設けられ、前記熱交換部を迂回して前記第２往路から前記第２復路に湯水を流す第２バイパス路と、を備えると好適である。

【0016】

本特徴構成によれば、第１熱回収部及び第２熱回収部の夫々において、熱回収循環路及び放熱循環路を簡単に構築することができる。

【0017】

さらに、本発明において、
前記熱回収制御部は、
前記第１熱回収モードにおいて、前記第１放熱器を停止させた状態で、前記第１貯湯タンクと前記熱交換部との間で湯水を循環させると共に、前記第２放熱器を作動させた状態で、前記第２貯湯タンクからの湯水を前記第２バイパス路を経由して前記第２貯湯タンクに戻し、
前記第２熱回収モードにおいて、前記第１放熱器を作動させた状態で、前記第１貯湯タンクからの湯水を前記第１バイパス路を経由して前記第１貯湯タンクに戻すと共に、前記第２放熱器を停止させた状態で、前記第２貯湯タンクと前記熱交換部との間で湯水を循環させると好適である。

【0018】

本特徴構成によれば、第１熱回収モードでは、第１放熱器が停止した状態で、第１貯湯タンクと熱交換部との間で湯水が循環されることにより、燃焼排ガスの熱が第１貯湯タンクに回収される。これと同時に、第２放熱器が作動した状態で、第２貯湯タンクからの湯水が第２バイパス路を経由して第２貯湯タンクに戻ることにより、第２放熱器によって第２往路を流れる湯水から放熱される。

【0019】

また、第２熱回収モードでは、第２放熱器が停止した状態で、第２貯湯タンクと熱交換部との間で湯水が循環されることにより、燃焼排ガスの熱が第２貯湯タンクに回収される。これと同時に、第１放熱器が作動した状態で、第１貯湯タンクからの湯水が第１バイパス路を経由して第１貯湯タンクに戻ることにより、第１放熱器によって第１往路を流れる湯水から放熱される。

【0020】

すなわち、本特徴構成によれば、第１貯湯タンク及び第２貯湯タンクのうち一方による燃焼排ガスの熱の回収と、第１貯湯タンク及び第２貯湯タンクのうち他方に貯えられる温水からの放熱とを、同時にかつ効果的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】燃料電池システムを示す図である。

【図2】第１熱回収モードにおける湯水の流れを示す図である。

【図3】第２熱回収モードにおける湯水の流れを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明を実施するための形態について、図面に基づき説明する。

【0023】

図１に示すように、燃料電池システムは、蒸発部１と、改質部２と、燃料電池部３と、燃焼部４と、熱回収装置５と、分離部６と、回収水タンク７と、を備えている。

【0024】

蒸発部１は、改質水を用いて水蒸気を生成する。改質部２は、蒸発部１で生成された水蒸気を用いて原燃料（本実施形態では、メタン）を水蒸気改質して燃料ガスを生成する。蒸発部１には、図示しない脱硫器で脱硫された原燃料と回収水タンク７からの改質水とが混合されて供給される。蒸発部１に改質水を供給する改質水路８が設けられている。改質水路８には、改質水を圧送する改質水ポンプＰ１が設けられている。

【0025】

燃料電池部３は、改質部２で生成された燃料ガスが供給されるアノード３ａと、酸素ガスが供給されるカソード３ｂと、アノード３ａとカソード３ｂとに挟まれた電解質３ｃと、備えている。燃料電池部３は、固体酸化物形燃料電池であり、改質部２で生成された燃料ガス中の水素等と酸素ガスとを電解質３ｃを介して化学反応させることにより発電を行う。

【0026】

燃焼部４は、燃料電池部３での発電反応に用いられた後にアノード３ａから排出される燃料ガス（残存燃料ガス）と、燃料電池部３での発電反応に用いられた後にカソード３ｂから排出される酸素ガスとを混合し、残存燃料ガス中の燃焼成分を燃焼させる。燃焼部４における燃焼過程で生じた熱は、蒸発部１での水蒸気生成や改質部２での水蒸気改質、燃料電池部３（カソード３ｂ）に供給される酸素ガスの予熱に用いられる。

【0027】

熱回収装置５は、燃焼部４から排出された燃焼排ガスの熱を回収する。熱回収装置５で燃焼排ガスが冷却されることで当該燃焼排ガス中から回収される回収水が、改質水として改質部２での原燃料の水蒸気改質に用いられる。熱回収装置５は、第１熱回収部９と、第２熱回収部１０と、給湯路１１と、熱交換部１２と、熱回収制御部１３と、を備えている。

【0028】

第１熱回収部９は、第１貯湯タンク１４と、第１放熱器１５と、第１往路１６と、第１復路１７と、第１バイパス路１８と、を備えている。

【0029】

第１貯湯タンク１４は、湯水を貯える。第１貯湯タンク１４に給水する第１給水路１９が設けられている。第１給水路１９のうち第１貯湯タンク１４側の端部は、第１貯湯タンク１４の下部に接続されている。第１貯湯タンク１４には、第１貯湯タンク１４内の湯水の温度を検出する温度センサＴ１が複数（例えば、四つ）、第１貯湯タンク１４の高さ方向に所定の間隔で設けられている。

【0030】

第１放熱器１５は、第１往路１６に設けられ、第１往路１６を流れる湯水から放熱させる。すなわち、第１放熱器１５は、第１貯湯タンク１４に貯えられる湯水から放熱させる。

【0031】

第１往路１６は、第１貯湯タンク１４と熱交換路２０の上流側端部とに亘って設けられ、第１貯湯タンク１４から熱交換部１２に湯水を流す。第１往路１６のうち第１貯湯タンク１４側の端部は、第１貯湯タンク１４の下部に接続されている。第１往路１６には、湯水を圧送する第１湯水ポンプＰ２が設けられている。第１往路１６のうち第１貯湯タンク１４の出口近傍（第１湯水ポンプＰ２よりも上流側）には、第１往路１６内の湯水の温度を検出する温度センサＴ２が設けられている。

【0032】

第１復路１７は、熱交換路２０の下流側端部と第１貯湯タンク１４とに亘って設けられ、熱交換部１２から第１貯湯タンク１４に湯水を流す。第１復路１７のうち第１貯湯タンク１４側の端部は、第１貯湯タンク１４の上部に接続されている。第１復路１７のうち第１貯湯タンク１４の入口近傍には、第１復路１７内の湯水の温度を検出する温度センサＴ３が設けられている。

【0033】

第１バイパス路１８は、第１往路１６のうち第１放熱器１５よりも下流側と第１復路１７とに亘って設けられ、熱交換部１２を迂回して第１往路１６から第１復路１７に湯水を流す。第１バイパス路１８には、第１バイパス路弁Ｖ１が設けられている。

【0034】

第２熱回収部１０は、第２貯湯タンク２１と、第２放熱器２２と、第２往路２３と、第２復路２４と、第２バイパス路２５と、を備えている。

【0035】

第２貯湯タンク２１は、湯水を貯える。第２貯湯タンク２１に給水する第２給水路２６が設けられている。第２給水路２６のうち第２貯湯タンク２１側の端部は、第２貯湯タンク２１の下部に接続されている。第２貯湯タンク２１には、第２貯湯タンク２１内の湯水の温度を検出する温度センサＴ４が複数（例えば、四つ）、第２貯湯タンク２１の高さ方向に所定の間隔で設けられている。

【0036】

第２放熱器２２は、第２往路２３に設けられ、第２往路２３を流れる湯水から放熱させる。すなわち、第２放熱器２２は、第２貯湯タンク２１に貯えられる湯水から放熱させる。

【0037】

第２往路２３は、第２貯湯タンク２１と熱交換路２０の上流側端部とに亘って設けられ、第２貯湯タンク２１から熱交換部１２に湯水を流す。第２往路２３のうち第２貯湯タンク２１側の端部は、第２貯湯タンク２１の下部に接続されている。第２往路２３には、湯水を圧送する第２湯水ポンプＰ３が設けられている。第２往路２３のうち第２貯湯タンク２１の出口近傍（第２湯水ポンプＰ３よりも上流側）には、第２往路２３内の湯水の温度を検出する温度センサＴ５が設けられている。

【0038】

第２復路２４は、熱交換路２０の下流側端部と第２貯湯タンク２１とに亘って設けられ、熱交換部１２から第２貯湯タンク２１に湯水を流す。第２復路２４のうち第２貯湯タンク２１側の端部は、第２貯湯タンク２１の上部に接続されている。第２復路２４のうち第２貯湯タンク２１の入口近傍には、第２復路２４内の湯水の温度を検出する温度センサＴ６が設けられている。

【0039】

第２バイパス路２５は、第２往路２３のうち第２放熱器２２よりも下流側と第２復路２４とに亘って設けられ、熱交換部１２を迂回して第２往路２３から第２復路２４に湯水を流す。第２バイパス路２５には、第２バイパス路弁Ｖ２が設けられている。

【0040】

第１往路１６の下流側端部と第２往路２３の下流側端部と熱交換路２０の上流側端部とは、往路弁Ｖ３を介して接続されている。往路弁Ｖ３は、第１往路開位置と、第２往路開位置と、往路閉位置と、に切り替え可能である。第１往路開位置は、第１往路１６と熱交換路２０とを連通し、かつ、第２往路２３と熱交換路２０とを連通しない位置である。第２往路開位置は、第２往路２３と熱交換路２０とを連通し、かつ、第１往路１６と熱交換路２０とを連通しない位置である。往路閉位置は、第１往路１６及び第２往路２３と熱交換路２０とを連通しない位置である。

【0041】

第１復路１７の上流側端部と第２復路２４の上流側端部と熱交換路２０の下流側端部とは、復路弁Ｖ４を介して接続されている。復路弁Ｖ４は、第１復路開位置と、第２復路開位置と、復路閉位置と、に切り替え可能である。第１復路開位置は、第１復路１７と熱交換路２０とを連通し、かつ、第２復路２４と熱交換路２０とを連通しない位置である。第２復路開位置は、第２復路２４と熱交換路２０とを連通し、かつ、第１復路１７と熱交換路２０とを連通しない位置である。復路閉位置は、第１復路１７及び第２復路２４と熱交換路２０とを連通しない位置である。

【0042】

給湯路１１は、第１貯湯タンク１４と第２貯湯タンク２１とに亘って設けられ、第１貯湯タンク１４からの湯水又は第２貯湯タンク２１からの湯水を給湯対象（図示省略）に供給する。給湯路１１のうち第１貯湯タンク１４側の端部は、第１貯湯タンク１４の上部に接続されている。給湯路１１のうち第２貯湯タンク２１側の端部は、第２貯湯タンク２１の上部に接続されている。給湯路１１のうち合流部Ｊよりも第１貯湯タンク１４側には、第１給湯路弁Ｖ５が設けられている。給湯路１１のうち合流部Ｊよりも第２貯湯タンク２１側には、第２給湯路弁Ｖ６が設けられている。

【0043】

熱交換部１２は、燃焼部４から排出された燃焼排ガスが供給される。燃焼排ガスを熱交換部１２に供給する排ガス路２７が設けられている。熱交換部１２には、第１貯湯タンク１４からの湯水又は第２貯湯タンク２１からの湯水が流れる熱交換路２０が設けられている。

【0044】

分離部６は、燃焼排ガス中から回収水を回収して、回収水回収後の燃焼排ガスを排気する。分離部６は、排ガス路２７のうち熱交換部１２よりも下流側に設けられている。

【0045】

回収水タンク７は、分離部６で回収された回収水を貯える。回収水タンク７は、排ガス路２７の下流側端部に接続されている。回収水タンク７内の回収水が改質水として蒸発部１に供給される。

【0046】

熱回収制御部１３は、第１熱回収部９及び第２熱回収部１０を制御する。熱回収制御部１３には、第１バイパス路弁Ｖ１、第２バイパス路弁Ｖ２、往路弁Ｖ３、復路弁Ｖ４、第１給湯路弁Ｖ５、第２給湯路弁Ｖ６、温度センサＴ１〜Ｔ６、第１放熱器１５、第２放熱器２２等が接続されている。熱回収制御部１３は、第１熱回収運転及び第２放熱運転を行う第１熱回収モードと、第２熱回収運転及び第１放熱運転を行う第２熱回収モードと、に切り替え可能である。

【0047】

第１熱回収運転は、第１貯湯タンク１４と熱交換部１２との間で湯水を循環させて燃焼排ガスの熱を第１貯湯タンク１４で回収する。第２放熱運転は、第２放熱器２２を作動させて第２貯湯タンク２１に貯えられる湯水から放熱させる。第２熱回収運転は、第２貯湯タンク２１と熱交換部１２との間で湯水を循環させて燃焼排ガスの熱を第２貯湯タンク２１で回収する。第１放熱運転は、第１放熱器１５を作動させて第１貯湯タンク１４に貯えられる湯水から放熱させる。

【0048】

熱回収制御部１３は、第１熱回収モードにおいて、第１放熱器１５を停止させた状態で、第１貯湯タンク１４と熱交換部１２との間で湯水を循環させる（すなわち、第１熱回収運転を行う）と共に、第２放熱器２２を作動させた状態で、第２貯湯タンク２１からの湯水を第２バイパス路２５を経由して第２貯湯タンク２１に戻す（すなわち、第２放熱運転を行う）。第１熱回収モードでは、熱回収制御部１３によって、第１バイパス路弁Ｖ１が閉じられ、かつ、往路弁Ｖ３が第１往路開位置に切り替えられ、かつ、復路弁Ｖ４が第１復路開位置に切り替えられ、かつ、第２バイパス路弁Ｖ２が開かれる。

【0049】

これにより、図２に示すように、第１熱回収部９において、第１貯湯タンク１４からの湯水が第１往路１６から熱交換路２０、第１復路１７を経由して、第１貯湯タンク１４に戻る。また、第２熱回収部１０において、第２貯湯タンク２１からの湯水が第２往路２３から第２バイパス路２５、第２復路２４を経由して、第２貯湯タンク２１に戻る。その際、第２往路２３を流れる湯水からの放熱が第２放熱器２２によって行われる。

【0050】

熱回収制御部１３は、第２熱回収モードにおいて、第１放熱器１５を作動させた状態で、第１貯湯タンク１４からの湯水を第１バイパス路１８を経由して第１貯湯タンク１４に戻す（すなわち、第１放熱運転を行う）と共に、第２放熱器２２を停止させた状態で、第２貯湯タンク２１と熱交換部１２との間で湯水を循環させる（すなわち、第２熱回収運転を行う）。第２熱回収モードでは、熱回収制御部１３によって、第２バイパス路弁Ｖ２が閉じられ、かつ、往路弁Ｖ３が第２往路開位置に切り替えられ、かつ、復路弁Ｖ４が第２復路開位置に切り替えられ、かつ、第１バイパス路弁Ｖ１が開かれる。

【0051】

これにより、図３に示すように、第２熱回収部１０において、第２貯湯タンク２１からの湯水が第２往路２３から熱交換路２０、第２復路２４を経由して、第２貯湯タンク２１に戻る。また、第１熱回収部９において、第１貯湯タンク１４からの湯水が第１往路１６から第１バイパス路１８、第１復路１７を経由して、第１貯湯タンク１４に戻る。その際、第１往路１６を流れる湯水からの放熱が第１放熱器１５によって行われる。

【0052】

熱回収制御部１３は、第１熱回収モードにおいて、第１貯湯タンク１４から熱交換部１２に供給される湯水の温度（第１供給温度）が第１上限温度以上になると、第２熱回収モードへの切り替えを行い、第２熱回収モードにおいて、第２貯湯タンク２１から熱交換部１２に供給される湯水の温度（第２供給温度）が第２上限温度以上になると、第１熱回収モードへの切り替えを行う。

【0053】

第１供給温度として、本実施形態では、温度センサＴ１の検出温度（第１貯湯タンク１４内の湯水の温度）を採用している。この場合、四つの温度センサＴ１の全ての検出温度が第１上限温度以上になると、第１熱回収モードから第２熱回収モードに切り替わるようにしてもよい。あるいは、四つの温度センサＴ１の検出温度の平均値が第１上限温度以上になると、第１熱回収モードから第２熱回収モードに切り替わるようにしてもよい。あるいは、四つの温度センサＴ１のうち何れか一つの検出温度（例えば、最も上側の温度センサＴ１の検出温度）が第１上限温度以上になると、第１熱回収モードから第２熱回収モードに切り替わるようにしてもよい。

【0054】

第２供給温度として、本実施形態では、温度センサＴ４の検出温度（第２貯湯タンク２１内の湯水の温度）を採用している。この場合、四つの温度センサＴ４の全ての検出温度が第２上限温度以上になると、第２熱回収モードから第１熱回収モードに切り替わるようにしてもよい。あるいは、四つの温度センサＴ４の検出温度の平均値が第２上限温度以上になると、第２熱回収モードから第１熱回収モードに切り替わるようにしてもよい。あるいは、四つの温度センサＴ４のうち何れか一つの検出温度（例えば、最も上側の温度センサＴ４の検出温度）が第２上限温度以上になると、第２熱回収モードから第１熱回収モードに切り替わるようにしてもよい。

【0055】

第１上限温度と第２上限温度とは、同一の温度を採用してもよいし、あるいは、異なる温度を採用してもよい。

【0056】

以下、別実施形態について説明する。

【0057】

（１）上記実施形態では、熱回収装置５は、第１熱回収部９と、第２熱回収部１０と、を備えている。しかし、熱回収装置５は、第１熱回収部９及び第２熱回収部１０に加えて、更に、湯水を貯える第３貯湯タンク及び当該第３貯湯タンクに貯えられる湯水から放熱させる第３放熱器を有する第３熱回収部を備えていてもよい。すなわち、熱回収装置５は、熱回収部を三つ以上備えていてもよい。

【0058】

（２）上記実施形態では、熱回収制御部１３は、第１熱回収モードにおいて、第１貯湯タンク１４から熱交換部１２に供給される湯水の温度が第１上限温度以上になると、第２熱回収モードへの切り替えを行い、第２熱回収モードにおいて、第２貯湯タンク２１から熱交換部１２に供給される湯水の温度が第２上限温度以上になると、第１熱回収モードへの切り替えを行う。しかし、これに代えてあるいはこれと共に、熱回収制御部１３は、回収水タンク７内の回収水が下限水量未満になると、第１熱回収モードと第２熱回収モードとの切り替えを行ってもよい。

【0059】

（３）上記実施形態では、熱回収制御部１３は、第１熱回収モードにおいて、温度センサＴ１の検出温度（第１貯湯タンク１４内の湯水の温度）が第１上限温度以上になると、第２熱回収モードへの切り替えを行う。しかし、これに代えて、熱回収制御部１３は、第１熱回収モードにおいて、温度センサＴ２の検出温度（第１往路１６内の湯水の温度）あるいは温度センサＴ３の検出温度（第１復路１７内の湯水の温度）が第１上限温度以上になると、第２熱回収モードへの切り替えを行ってもよい。

【0060】

（４）上記実施形態では、熱回収制御部１３は、第２熱回収モードにおいて、温度センサＴ４の検出温度（第２貯湯タンク２１内の湯水の温度）が第２上限温度以上になると、第１熱回収モードへの切り替えを行う。しかし、これに代えて、熱回収制御部１３は、第２熱回収モードにおいて、温度センサＴ５の検出温度（第２往路２３内の湯水の温度）あるいは温度センサＴ６の検出温度（第２復路２４内の湯水の温度）が第２上限温度以上になると、第１熱回収モードへの切り替えを行ってもよい。

【0061】

なお、上記実施形態及び上記別実施形態は、矛盾が生じない限り、適宜組み合わせることができる。また、本発明は、上記実施形態及び上記別実施形態に限定されるものではなく、その他種々の変更が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0062】

本発明は、燃料電池システムに利用可能である。

【符号の説明】

【0063】

２ 改質部
３ 燃料電池部
３ａ アノード
３ｂ カソード
４ 燃焼部
５ 熱回収装置
７ 回収水タンク
９ 第１熱回収部
１０ 第２熱回収部
１２ 熱交換部
１３ 熱回収制御部
１４ 第１貯湯タンク
１５ 第１放熱器
１６ 第１往路
１７ 第１復路
１８ 第１バイパス路
２１ 第２貯湯タンク
２２ 第２放熱器
２３ 第２往路
２４ 第２復路
２５ 第２バイパス路

【図1】

【図2】

【図3】