特許 7197409 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】

(24)【登録日】2022-12-19

(45)【発行日】2022-12-27

(54)【発明の名称】燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20221220BHJP

   H01M 8/04014 20160101ALI20221220BHJP

   F24H 1/00 20220101ALI20221220BHJP

   F24H 9/16 20220101ALI20221220BHJP

   F24H 1/18 20220101ALI20221220BHJP

   F24H 1/12 20220101ALI20221220BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20221220BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 J

H01M8/04 Z

H01M8/04014

F24H1/00 631A

F24H9/16 B

F24H1/18 D

F24H9/16 D

F24H1/12 B

H01M8/12 101

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019045542

(22)【出願日】2019-03-13

(65)【公開番号】P2020149834

(43)【公開日】2020-09-17

【審査請求日】2021-09-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000220262

【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】安藤 大樹

【審査官】大内 俊彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－８０８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９５４５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－７０９８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ８／００－８／２４９５

Ｆ２４Ｈ １／００，１／１２，１／１８，９／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料ガスと改質水が供給され、燃料ガスを改質しつつ発電を行う燃料電池と、
湯を加圧状態で蓄える貯湯タンクと、
前記燃料電池からの排気と、前記貯湯タンクからの湯との間で熱交換が行われる排気熱交換部と、
前記排気熱交換部での熱交換により前記排気中の水蒸気を凝縮して得られた水を改質水として貯留する改質水タンクと、
前記貯湯タンクが所定内圧以上になると開放される圧抜き弁と、
前記圧抜き弁から排出される水及び前記改質水タンクからの余剰水を排水する混合排水部と、
前記貯湯タンクの湯を前記排気熱交換部との間で循環させる熱回収循環路と、
を備え、
前記圧抜き弁は前記熱回収循環路に設けられている、
燃料電池システム。

【請求項2】

前記貯湯タンクからの湯を加熱するバックアップ熱源機と、
前記バックアップ熱源機の外部に配置され、前記バックアップ熱源機から排出される排水、及び、前記混合排水部からの水を流入させて排出する排水設備と、
を備えた請求項１に記載の燃料電池システム。

【請求項3】

燃料ガスと改質水が供給され、燃料ガスを改質しつつ発電を行う燃料電池と、
湯を加圧状態で蓄える貯湯タンクと、
前記燃料電池からの排気と、前記貯湯タンクからの湯との間で熱交換が行われる排気熱交換部と、
前記排気熱交換部での熱交換により前記排気中の水蒸気を凝縮して得られた水を改質水として貯留する改質水タンクと、
前記貯湯タンクが所定内圧以上になると開放される圧抜き弁と、
前記圧抜き弁から排出される水及び前記改質水タンクからの余剰水を排水する混合排水部と、
前記貯湯タンクからの湯を加熱するバックアップ熱源機と、
前記バックアップ熱源機の外部に配置され、前記バックアップ熱源機から排出される排水、及び、前記混合排水部からの水を流入させて排出する排水設備と、
を備え、
前記圧抜き弁は、前記貯湯タンクから前記バックアップ熱源機へ向かう送出路に設けられている、
燃料電池システム。

【請求項4】

前記燃料電池及び前記改質水タンクが内部に配置された燃料電池ユニット筐体を備え、 前記圧抜き弁は、前記燃料電池ユニット筐体内に配置されている、請求項１～請求項３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、電力と湯の供給が可能な燃料電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

住宅等に用いる従来の燃料電池システムとして以下のものが知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－５２６８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の燃料電池システムでは、発電時に発生した熱を回収するために、貯湯タンクの湯を循環させて熱交換器で熱交換を行っている。当該貯湯タンクや循環路には、圧力逃がし弁が設けられており、所定圧力を超えた場合に圧力を逃がしている。圧力逃がし弁の開放時には排水が生じるため、この排水を処理するための設備が必要となるが、特許文献１には、排水処理についての記載はない。

【0005】

本発明は、上記事実を考慮して、圧抜きにより生じる排水構造を簡略化することが可能な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】

請求項１に記載の燃料電池システムは、燃料ガスと改質水が供給され、燃料ガスを改質しつつ発電を行う燃料電池と、湯を加圧状態で蓄える貯湯タンクと、前記燃料電池からの排気と、前記貯湯タンクからの湯との間で熱交換が行われる排気熱交換部と、前記排気熱交換部での熱交換により前記排気中の水蒸気を凝縮して得られた水を改質水として貯留する改質水タンクと、前記貯湯タンクが所定内圧以上になると開放される圧抜き弁と、前記圧抜き弁から排出される水及び前記改質水タンクからの余剰水を排水する混合排水部と、を備えている。

【0007】

請求項１に記載の燃料電池システムでは、燃料ガスと改質水とを燃料電池に供給することで、燃料電池で発電が行われる。一方、貯湯タンクには湯が加圧状態で貯留されており、熱交換部では燃料電池からの排気と貯湯タンクからの湯との間で熱交換が行われる。燃料電池からの排気は、熱交換部で冷却されると、燃料電池の排気中の水蒸気が凝縮され、改質水として改質水タンクに貯留される。貯湯タンクが所定内圧以上になると開放される圧抜き弁を開放した時に排出された水は、改質水タンクからの余剰水と共に混合排水部から排水される。

【0008】

請求項１に記載の燃料電池システムによれば、圧抜き弁を開放した時に排出された水と、改質水タンクからの余剰水とが、混合排水部から排水されるので、別々に排水部を設ける場合と比較して、排水構造を簡略化することができる。

【0009】

請求項２に記載の燃料電池システムは、前記貯湯タンクからの湯を加熱するバックアップ熱源機と、前記バックアップ熱源機の外部に配置され、前記バックアップ熱源機から排出される排水、及び、前記混合排水部からの水を流入させて排出する排水設備と、を備えている。

【0010】

請求項２に記載の燃料電池システムによれば、バックアップ熱源機により、貯湯タンクにおける蓄熱量が不足した場合にも、所定温度での給湯を行うことができる。そして、排水設備は、バックアップ熱源機から排出される排水と、混合排水部からの水を流入させて排出する。このように、排水設備によって、排水処理をまとめて行うことにより、排水設備を簡略化することができ、設置時の排水設備に関わる現場工事も簡素化することができる。

【0011】

請求項３に記載の燃料電池システムは、前記圧抜き弁は、前記貯湯タンクから前記バックアップ熱源機へ向かう送出路に設けられている。

【0012】

請求項３に記載の燃料電池システムによれば、圧抜き弁を、貯湯タンクからバックアップ熱源機へ向かう送出路に設けているので、貯湯タンクに圧抜き弁を設ける場合と比較して、簡易に圧抜きを行うことができる。

【0013】

請求項１に記載の燃料電池システムは、前記貯湯タンクの湯を前記排気熱交換部との間で循環させる熱回収循環路を有し、前記圧抜き弁は前記熱回収循環路に設けられている。

【0014】

請求項１に記載の燃料電池システムによれば、圧抜き弁を、熱回収循環路に設けているので、貯湯タンクに圧抜き弁を設ける場合と比較して、簡易に圧抜きを行うことができる。

【0015】

請求項４に記載の燃料電池システムは、前記燃料電池及び前記改質水タンクが内部に配置された燃料電池ユニット筐体を備え、前記圧抜き弁は、前記燃料電池ユニット筐体内に配置されている。

【0016】

請求項４に記載の燃料電池システムによれば、改質水タンクの配置された燃料電池ユニット筐体内に圧抜き弁が配置されているので、混合排水部への配管構造を簡易にすることができる。

【発明の効果】

【0017】

以上説明したように、本発明の燃料電池システムによれば、排水設備を簡略化できる、という優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す構成図である。

【図2】燃料電池モジュールの構成を示す構成図である。

【図3】本発明の実施形態の変形例に係る燃料電池システムの構成を示す構成図である。

【図4】本発明の実施形態の他の変形例に係る燃料電池システムの構成を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１０を図１、及び図２を参照しつつ説明する。

【0020】

図１に示すように、本実施形態の燃料電池システム１０は、 この燃料電池システム１０は、図１に示したように、燃料電池ユニット１２と、タンクユニット１３と、バックアップ熱源機の一例である給湯器ユニット１４との３ユニットで構成されている。燃料電池ユニット１２は、燃料ガス及び水を用いて発電を行い、タンクユニット１３は、燃料電池ユニット１２で用いる伝熱媒体を蓄える。給湯器ユニット１４は、燃料電池ユニット１２から供給される湯を目的の温度まで加熱して供給する。なお、燃料電池ユニット１２、タンクユニット１３、給湯器ユニット１４は、各々、燃料電池ユニット筐体１２Ａ、タンクユニット筐体１３Ａ、給湯器ユニット筐体１４Ａを有し、内部に各機器が配置されている。

【0021】

燃料電池ユニット筐体１２Ａ、タンクユニット筐体１３Ａ、給湯器ユニット筐体１４Ａはそれぞれ独立しており、各ユニット１２、１３、１４は、それぞれ別体で構成されている。

【0022】

燃料電池システム１０の燃料電池ユニット１２は、発電を行う燃料電池の一例である燃料電池モジュール２０を備えている。燃料電池モジュール２０は、ガス供給路２１を介して、ガス継手２２に接続されており、ガス継手の２２には、ガス供給管２４が接続されている。

【0023】

ガス供給管２４は、ガス本管に接続されており、ガス供給管２４には、炭化水素原料の一例であるメタンを主成分とする都市ガスが供給される。ガス供給路２１には、脱硫部２６が設けられており、都市ガスに含まれた硫黄分や硫黄化合物が脱硫部２６で除去されて燃料電池モジュール２０に供給される。

【0024】

また、燃料電池モジュール２０は、供給ポンプ２８を有する改質水流入路３０を介して改質水タンク３２に接続されており、燃料電池モジュール２０には、改質水タンク３２に貯留された改質水が供給ポンプ２８で供給される。この燃料電池モジュール２０は、都市ガスと改質水とを改質反応させて水素を生成する水素生成部（改質器）を備えている（図示省略）。

【0025】

燃料電池モジュール２０は、図２に示すように、筐体２０１の内部に、改質触媒２０２、バーナ２０４、及び燃料電池スタック２０６を主要な構成として備えている。

【0026】

改質触媒２０２は、ガス供給路２１と接続されている。この改質触媒２０２には、脱硫部２６にて硫黄化合物が吸着除去された都市ガスがガス供給路２１を通じて供給される。この改質触媒２０２は、供給された都市ガス（原料ガス）を、改質水流入路３０を通じて供給された改質水（凝縮水）を利用して水蒸気改質する。

【0027】

バーナ２０４には、後述するスタック排ガス管２１０が接続されている。このバーナ２０４は、スタック排ガス管２１０を通じて供給されたバーナガス（未反応の水素ガスを含むスタック排ガス）を燃焼し、改質触媒２０２を加熱する。そして、この改質触媒２０２では、脱硫部２６から供給された都市ガス（原料ガス）から、水素ガスを含む燃料ガスが生成される。この燃料ガスは、燃料ガス管２１２を通じて後述する燃料電池スタック２０６の燃料極２０６Ａに供給される。

【0028】

燃料電池スタック２０６は、固体酸化物形の燃料電池スタックであり、積層された複数の燃料電池セル２１１（図２では１つのみ図示）を有している。各燃料電池セル２１１は、電解質層２０６Ｃと、この電解質層２０６Ｃの表裏面にそれぞれ積層された燃料極２０６Ａ及び空気極２０６Ｂとを有している。

【0029】

空気極２０６Ｂ（カソード極）には、空気ブロワ２１２が設けられた酸化ガス管２１４を通じて酸化ガス（筐体１６の外部の空気）が供給される。この空気極２０６Ｂでは、下記式（１）で示されるように、酸化ガス中の酸素と電子とが反応して酸素イオンが生成される。この酸素イオンは、電解質層２０６Ｃを通って燃料極２０６Ａに到達する。

【0030】

（空気極反応）
１／２Ｏ_２＋２ｅ^－ →Ｏ^２－ ・・・（１）

【0031】

一方、燃料極２０６Ａでは、下記式（２）及び式（３）で示されるように、電解質層２０６Ｃを通ってきた酸素イオンが燃料ガス中の水素及び一酸化炭素と反応し、水（水蒸気）及び二酸化炭素と、電子が生成される。燃料極２０６Ａで生成された電子は、外部回路を通って空気極２０６Ｂに到達する。そして、このようにして電子が燃料極２０６Ａから空気極２０６Ｂに移動することにより、各燃料電池セル２１１において発電される。また、各燃料電池セル２１１は、発電時に上記反応に伴って発熱する。

【0032】

（燃料極反応）
Ｈ_２＋Ｏ^２－ →Ｈ_２Ｏ＋２ｅ^－ ・・・（２）
ＣＯ＋Ｏ^２－ →ＣＯ_２＋２ｅ^－ ・・・（３）

【0033】

燃料電池スタック２０６に接続されたスタック排ガス管２１０の上流側は、燃料極排ガス管２０８Ａ及び空気極排ガス管２０８Ｂに分岐されており、この燃料極排ガス管２０８Ａ及び空気極排ガス管２０８Ｂは、燃料極２０６Ａ及び空気極２０６Ｂにそれぞれ接続されている。燃料極２０６Ａから排出された燃料極排ガスと、空気極２０６Ｂから排出された空気極排ガスとは、燃料極排ガス管２０８Ａ及び空気極排ガス管２０８Ｂを通じて排出されると共に、スタック排ガス管２１０内にて混合されてスタック排ガスとされる。このスタック排ガスは、燃料極排ガスに含まれる未反応の水素ガスを含んでおり、上述の通り、バーナ２０４にバーナガスとして供給される。なお、このバーナ２０４に、バーナ排ガスを排気熱交換部３６へ排出する排出路３４が接続されている。

【0034】

排気熱交換部３６には改質水タンク３２が接続されている。燃料電池モジュール２０からの燃焼排ガスは、排気熱交換部３６で冷却され、燃焼排ガス中の水蒸気が凝縮される。これにより、燃焼排ガスは、水とガスとに分けられ、水は改質水タンク３２へ送られて改質水として再利用される。また、ガスは、排気口１５より排気される。

【0035】

改質水タンク３２の側部には、混合タンク３３が設けられている。混合タンク３３には、改質水タンク３２からの余剰水が流入する（オーバーフロー）。また、混合タンク３３には、後述する圧抜き弁３５から排出される水を導く圧抜き水路４１が接続されている。圧抜き水路４１から混合タンク３３へ、圧抜き弁３５から排出される水が流入する。

【0036】

混合タンク３３には、排水ポンプ１００を有した排水路１０２が接続されており、排水路１０２は、排水継手１０２ａに接続された排水管１０４を介して、後述する排水受け１２０に接続されている。排水受け１２０に流入した排水は、下水等に排出することができる。

【0037】

排水ポンプ１００は、混合タンク３３の水が所定量以上になった際に作動し、混合タンク３３内の水を、排水管１０４を介して、給湯器ユニット１４の下方に設けられた排水設備としての排水受け１２８へ送出する。

【0038】

燃料電池モジュール２０からの電力は、インバーター回路３８によって交流に変換された後、接続端子４０ａに接続された供給線９２ａを介して外部へ供給される。

【0039】

排気熱交換部３６には、伝熱媒体５０を排気熱交換部３６と貯湯タンク４８との間で循環させる熱回収循環路４２が接続されている。排気熱交換部３６と貯湯タンク４８とを接続する熱回収循環路４２の一方の流路である第一流路４２ａには、熱回収ポンプ４４及びラジエータ４６が設けられている。この第一流路４２ａのラジエータ４６より上流側は、継手４２ｂ、４２ｄ及び配管４２ｃを介して貯湯タンク４８に接続されている。貯湯タンク４８には、湯５０が貯留されている。

【0040】

この第一流路４２ａは、貯湯タンク４８の下部に接続されており、貯湯タンク４８の下部に貯留した湯５０が優先的に排気熱交換部３６へ送られる。貯湯タンク４８から熱回収循環路４２の第一流路４２ａに供給された湯５０は、ラジエータ４６で冷却された後、熱回収ポンプ４４によって排気熱交換部３６へ送られる。なお、ラジエータ４６は、供給される湯５０が高温の際など必要に応じてファンモータが作動する。

【0041】

貯湯タンク４８から第一流路４２ａを介して排気熱交換部３６へ送られた湯５０は、熱回収循環路４２の他方の流路である第二流路４２ｅを介して貯湯タンク４８に戻される。第二流路４２ｅは、継手４２ｆ、４２ｈ及び配管４２ｇを介して貯湯タンク４８の上部に接続されている。燃料電池モジュール２０からの燃焼排ガスの熱は、排気熱交換部３６によって湯５０へ伝達され、この熱で加熱された湯５０は、貯湯タンク４８の上部に戻される。

【0042】

第二流路４２ｅには、圧抜き弁３５が設けられている。圧抜き弁３５は、第二流路４２ｅの圧力が所定の値以上になった場合に開放される弁体で形成されている。圧抜き弁３５により第二流路４２ｅの圧力を逃がし、貯湯タンク４８及び熱回収循環路４２の内圧が所定内圧Ｐ０以上になることが防止されている。

【0043】

タンクユニット１３の貯湯タンク４８の下部には、流入側分岐点６０ａを有する流入路６０が接続されている。流入路６０は、入側管継手６２に接続されている。入側管継手６２は、例えば水道管の給水管６４に接続されており、流入路６０には、上水が供給される。

【0044】

流入側分岐点６０ａから燃料電池ユニット１２へ、バイパス路７４が分岐されている。バイパス路７４は、継手７４ａ、継手７４ｂを介して、後述する混合弁７２と接続されている。

【0045】

貯湯タンク４８に貯留された上水は、貯湯タンク４８の上部に接続された上水供給路４００を介して、燃料電池ユニット１２内の後述する混合弁７２へ送出される。上水供給路４００は、継手４００ａ、配管４００ｂ、継手４００ｃを介して、燃料電池ユニット１２へ通流されている。上水供給路４００を通流する上水は、混合弁７２、出側継手７６、及び出湯管７８を介して、給湯器ユニット１４に供給される。

【0046】

混合弁７２は、バイパス路７４からの上水と貯湯タンク４８からの上水とを混合する弁であり、例えば流出温が予め定められた設定温度となるように、流入路６０からの上水と貯湯タンク４８からの上水との混合比を調整する。

【0047】

上水供給路４００の混合弁７２より下流側は、出側継手７６に接続されており、出側継手７６は、出湯管７８を介して、給湯器ユニット１４の入水継手８０に接続されている。

【0048】

燃料電池ユニット１２には、各ポンプ２８、４４、５６、１００やインバーター回路３８の作動を制御する制御部１１０が設けられている（制御部１１０と各ポンプ２８、４４、５６、１００との接続線は省略）。

【0049】

本実施形態の給湯器ユニット１４は、燃料電池ユニット１２から供給された湯を更に加熱して排出可能とした潜熱回収型の熱源機である。潜熱回収型の熱源機は、バーナ１５０の排気中の水蒸気を水（凝縮水）にすることにより、排気中の潜熱を回収して、熱効率を向上させたタイプの熱源機である。図１に示すように、給湯器ユニット１４の内部には、二次熱交換器１５４Ｂ、一次熱交換器１５４Ａ、燃料電池ユニット１２からの湯を二次熱交換器１５４Ｂ、一次熱交換器１５４Ａに供給する入水路１５２、一次熱交換器１５４Ａを加熱する加熱装置としてのバーナ１５０、バーナ１５０に燃料ガスを供給するガス供給管２４、一次熱交換器１５４Ａを通った湯を排出する給湯路１５８、配管１５２の途中に接続されたバイパス路１６０と給湯路１５８とに接続された混合弁１５６、混合弁１５６から湯を排出する給湯管８６、排出される湯の温度を計測する温度センサ（不図示）、制御装置１６４等が設けられている。制御装置１６４は、混合弁１５６、バーナ１５０へ送る燃料ガスの流量調整弁（図示せず）等の電装部品を制御する。
なお、図１において、燃料電池ユニット１２と給湯器ユニット１４とを接近させて記載されているが、実際の住宅においては、燃料電池ユニット１２と給湯器ユニット１４とはある程度離されている場合がある。

【0050】

給湯器ユニット１４のガス継手８２には、ガス供給管２４が接続されており、給湯器ユニット１４のバーナ１５０には、ガス供給管２４からの都市ガスが供給される。また、給湯器ユニット１４の給湯継手８４には、給湯管８６が接続されており、給湯管８６は、湯が利用される給湯箇所へ配索されている。給湯器ユニット１４に接続された排水管８８は、排水受け１２０に接続されている。排水管８８には、給湯器ユニット１４において凝縮により発生した水が流入し、当該凝縮水が排水受け１２０へ導かれる。

【0051】

給湯器ユニット１４の入水継手８０には、入水路１５２が接続されており、入水路１５２は、二次熱交換器１５４Ｂに接続されている。二次熱交換器１５４Ｂは、一次熱交換器１５４Ａと接続され、一次熱交換器１５４Ａは、混合弁１５６を有する給湯路１５８を介して給湯継手８４に接続されており、混合弁１５６は、バイパス路１６０を介して入水路１５２の入水側分岐点１５２ａに接続されている。混合弁１５６は、入水路１５２からの湯と一次熱交換器１５４Ａからの湯とを混合する弁であり、入水路１５２からの湯と一次熱交換器１５４Ａからの湯との混合比を調整する。

【0052】

この給湯器ユニット１４の制御装置１６４は、マイコン等を備え、マイコンは、バーナ１５０での燃焼量を調整して一次熱交換器１５４Ａでの上水の加熱量を制御するとともに、混合弁１５６の開度を制御する（制御装置１６４とバーナ１５０や混合弁１５６等との接続線は省略）。これにより、制御装置１６４のマイコンは、給湯管８６からの給湯温度が図示しないリモコンで設定された設定温度となるように制御する。

【0053】

（作用、効果）
次に、本実施形態の燃料電池システム１０の動作について説明する。

【0054】

第１実施形態に係る燃料電池システム１０では、改質触媒７２から燃料ガスが燃料電池スタック２０６の燃料極２０６Ａに供給されると共に、空気ブロワ２１２が作動して酸化ガス管２１４から酸化ガスとしての空気が燃料電池スタック２０６の空気極２０６Ｂに供給されると、この燃料電池スタック２０６において燃料ガス及び酸化ガスが反応し発電する。

【0055】

この発電に伴い燃料電池スタック２０６からは、未反応の水素ガスを含むスタック排ガスが排出され、このスタック排ガスは、バーナガスとしてバーナ２０４にて燃焼され、このバーナ２０４からは、バーナ排ガスが排出される。このバーナ排ガスは、水蒸気を含んでおり、排出路３４を通じて排気熱交換部３６に供給される。

【0056】

この排気熱交換部３６では、バーナ排ガスと貯湯タンク４８から供給された湯との間で熱交換がなされ、湯が加熱されると共にバーナ排ガスに含まれる水蒸気が凝縮される。排気熱交換部３６で生成された凝縮水（蒸留水）は、改質水として改質水タンク３２に回収される。改質水タンク３２に回収された改質水は、改質水流入路３０を通じて改質触媒７２に供給され、この改質触媒７２にて水蒸気改質用の水蒸気として利用される。なお、水分の除去されたバーナ排ガスは、排気口１５より外部に排出される。改質水タンク３２に貯留された改質水の量が所定量を超えた場合には、隣接する混合タンク３３へオーバーフローにより余剰水として流出する。

【0057】

熱回収ポンプ４４を作動させることで、熱回収循環路４２は、貯湯タンク４８と排気熱交換部３６との間で湯を循環させるため、貯湯タンク４８内の下側の湯は第一流路４２ａ介して排気熱交換部３６へ供給され、排気熱交換部３６で加熱された後、貯湯タンク４８の上側に戻り、これによって貯湯タンク４８内の湯の温度が上側から下側に向けて徐々に上昇する。

【0058】

ここで、本実施形態の燃料電池システム１０では、貯湯タンク４８及び熱回収循環路４２は、閉鎖回路を構成しており、貯湯タンク４８及び熱回収循環路４２には、所定の圧力が作用している。この圧力が所定の値以上になった場合には、圧抜き弁３５が開放される。したがって、貯湯タンク４８及び熱回収循環路４２内の圧力上昇を防止することができる。

【0059】

圧抜き弁３５が開放された圧抜きされた時に圧抜き弁３５から排出された水は、圧抜き水路４１を通って混合タンク３３へ流入する。そして、混合タンク３３に貯留された水の量が所定量を超えた場合には、排水ポンプ１００が駆動され、排水路１０２を通って余剰水として、排水受け１２０に流入する。排水受け１２０には、排水路１０２と排水管８８からの水が集められ、下水等へ排水される。

【0060】

このように、改質水の余剰水、圧抜き弁３５から排出される水、及び、給湯器ユニット１４内の凝縮水をまとめて処理することができるので、別々に排水路を設ける場合と比較して、排水処理を簡略化することができ、設置時の排水受けに関わる現場工事も簡素化することができる。

【0061】

なお、本実施形態では、圧抜き弁３５を第二流路４２ｅに設けたが、圧抜き弁３５は、図３に示されるように、第一流路４２ａに設けてもよいし、図４に示されるように、上水供給路４００に設けてもよい。

【0062】

また、本実施形態では、燃料電池ユニット１２とタンクユニット１３を別体としたが、燃料電池ユニット１２内に貯湯タンク４８を配置して、燃料電池ユニット１２とタンクユニット１３を一体化してもよい。

【0063】

［その他の実施形態］
以上、本発明の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

【0064】

また、上記実施形態では、燃料電池スタック２０６に供給する燃料ガスに都市ガスを用いた例を示したが、燃料ガスとしてプロパンガス等、都市ガス以外の可燃性ガスを用いることもできる。

【符号の説明】

【0065】

１０ 燃料電池システム
１２Ａ 燃料電池ユニット筐体
１４ 給湯器ユニット（バックアップ熱源機）
２０ 燃料電池モジュール（燃料電池）
３２ 改質水タンク
３３ 混合タンク（混合排水部）
３５ 圧抜き弁
３６ 排気熱交換部
４２ 熱回収循環路
４８ 貯湯タンク
１２０ 排水受け（排水設備）
４００ 上水供給路（送出路）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】