特許 7455710 燃料電池システム、及び、燃料電池システム運転方法

(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】2024-03-15

(45)【発行日】2024-03-26

(54)【発明の名称】燃料電池システム、及び、燃料電池システム運転方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04291 20160101AFI20240318BHJP

   H01M 8/0612 20160101ALI20240318BHJP

   H01M 8/04313 20160101ALI20240318BHJP

   H01M 8/04858 20160101ALI20240318BHJP

   H01M 8/04664 20160101ALI20240318BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20240318BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04291

H01M8/0612

H01M8/04313

H01M8/04858

H01M8/04664

H01M8/12 101

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020153270

(22)【出願日】2020-09-11

(65)【公開番号】P2022047383

(43)【公開日】2022-03-24

【審査請求日】2023-03-02

(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】渡邉 崇之

(72)【発明者】

【氏名】香田 淳也

(72)【発明者】

【氏名】池田 泰久

【審査官】加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１０３３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０５３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５７２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３１８８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１６４９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１２９２５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１７５０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ８／０４－８／０６６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

改質水を用いて原料ガスを水蒸気改質し、改質ガスを生成する改質器と、
前記改質ガスと酸化剤ガスとが供給されて発電が行われると共に、発電に伴い水蒸気を含む排ガスを排出する燃料電池と、
前記排ガス中の水蒸気を凝縮させた凝縮水を前記改質水として貯留する水タンクと、
前記水タンクの水位を検出する水位検出部と、
前記水位検出部で検出された水位が、改質水不足水位よりも低くなった場合に、前記燃料電池の発電出力を水回復用出力へと増大させて水位回復時間の間継続させる、水回復処理を実行する水回復処理実行部と、
を備え、
前記水回復用出力で発電された電力で、要求負荷電力を超える電力を、系統電力へ逆潮流させる、
燃料電池システム。

【請求項2】

前記水回復用出力は、前記凝縮水の回収流量が最大となる時の出力で設定される、請求項１に記載の燃料電池システム。

【請求項3】

前記水回復用出力で発電された電力で、要求負荷電力を超える電力を、前記系統電力への逆潮が行えない場合に、自立ヒータで消費する、請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム。

【請求項4】

前記水回復処理実行部による前記水回復処理の終了後から、前記水位検出部により前記改質水不足水位が検出されるまでの時間が、予め設定された異常短時間より短い場合に、水漏れを報知する、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。

【請求項5】

改質水を用いて原料ガスが水蒸気改質された改質ガスと酸化剤ガスとで発電が行われる燃料電池から排出された排ガス中の水蒸気を凝縮させて凝縮水を前記改質水として水タンクへ貯留し、
前記水タンクの水位が改質水不足水位よりも低くなった場合に、前記燃料電池の発電出力を水回復用出力へと増大させて水位回復時間の間継続させる水回復処理を実行し、
前記水回復用出力で発電された電力で、要求負荷電力を超える電力を、系統電力へ逆潮流させる、
燃料電池システム運転方法。

【請求項6】

前記水回復用出力は、前記凝縮水の回収流量が最大となる時の出力で設定される、請求項５に記載の燃料電池システム運転方法。

【請求項7】

前記水回復用出力で発電された電力で、要求負荷電力を超える電力を、前記系統電力への逆潮が行えない場合に、自立ヒータで消費する、請求項５または請求項６に記載の燃料電池システム運転方法。

【請求項8】

前記水回復処理の終了後から、前記水タンクの水位が改質水不足水位よりも低くなるまでの時間が、予め設定された異常短時間より短い場合に、水漏れを報知する、請求項５～請求項７のいずれか１項に記載の燃料電池システム運転方法。

【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、及び、燃料電池システム運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、炭化水素ガスなどの原料ガスを水蒸気改質して得られる水素を含む改質ガスを燃料として発電を行う燃料電池システムが提案されている。当該燃料電池システムでは、燃料電池から排出される排ガスを冷却することで排ガスに含まれる水蒸気を凝縮させ、改質水として再利用することが一般的である。そして、当該凝縮水で改質水を賄う水自立運転が行われ、水自立運転が成立するように、様々な技術が提案されている（特許文献１、２参照）。

【0003】

特許文献１では、水自立運転が成立しないと判断した場合に、発電出力を増大させて、凝縮回収される凝縮水を増大させている。水自立運転が成立するか否かについては、燃料電池の出力と排ガスの出口温度の関係から定められたマップデータに基づいて判断されている。また、特許文献２では、水タンクの水位が判定水位よりも低い場合に水自立運転が成立しないと判断し、燃料電池からの排ガスの露点を高くして、回収される凝縮水を増大させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許５９０２５４２号公報

【文献】特開２０１６－２２５１０３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では、凝縮水を貯留するタンクの水位に関わらず、水自立運転の成立判断を行っているので、何らかの要因により水タンクの水位が低下した場合に、凝縮水で改質水の不足を補えない場合が生じることも考えられる。また、低負荷時における、発電出力の切り換え頻度が高くなってしまう。

【0006】

一方、特許文献２では、水タンクの水位が判定水位よりも低い場合に、排ガスの露点を通常時よりも高くしているが、水タンクの水位が判定水位よりも高くなれば、通常の排ガス露点に戻るため、露点制御の切り換え頻度が高くなってしまう。

【0007】

本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、簡易な制御で改質水不足を回避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】

【0008】

請求項１に記載の燃料電池システムは、改質水を用いて原料ガスを水蒸気改質し、改質ガスを生成する改質器と、前記改質ガスと酸化剤ガスとが供給されて発電が行われると共に、発電に伴い水蒸気を含む排ガスを排出する燃料電池と、前記排ガス中の水蒸気を凝縮させた凝縮水を前記改質水として貯留する水タンクと、前記水タンクの水位を検出する水位検出部と、前記水位検出部で検出された水位が、改質水不足水位よりも低くなった場合に、前記燃料電池の発電出力を水回復用出力へと増大させて水位回復時間の間継続させる、水回復処理を実行する水回復処理実行部と、を備えている。

【0009】

請求項１に係る燃料電池システムでは、水位検出部で検出された水タンクの水位が、改質水不足水位よりも低くなった場合に、燃料電池の発電出力を水回復用出力へと増大させ、当該水回復出力を水位回復時間の間継続させる。水位回復時間は、水回復出力において回収される凝縮水の量に応じて、改質水を確保できる水量となるように設定される。このように、水回復用出力を継続させて水タンクの水位を上昇させることにより、簡易に改質水不足を回避することができる。

【0010】

請求項２に記載の燃料電池システムは、前記水回復用出力は、前記凝縮水の回収流量が最大となる時の出力で設定される。

【0011】

請求項２に係る燃料電池システムによれば、短時間で多くの凝縮水を回収することができる。

【0012】

請求項１に記載の燃料電池システムは、前記水回復用出力で発電された電力で、要求負荷電力を超える電力を、系統電力へ逆潮流させる。

【0013】

請求項１に記載の燃料電池システムによれば、要求負荷電力を超えた電力を逆潮流させて、有効に利用することができる。

【0014】

請求項３に記載の燃料電池システムは、前記水回復用出力で発電された電力で、要求負荷電力を超える電力を、自立ヒータで消費する。

【0015】

請求項３に記載の燃料電池システムによれば、要求負荷電力を超えた電力を、比較的調整の容易な自立ヒータで消費することにより、有効に利用することができる。

【0016】

請求項４に記載の燃料電池システムは、前記水回復処理実行部による前記水回復処理の終了後から、前記水位検出部により前記改質水不足水位が検出されるまでの時間が、予め設定された異常短時間より短い場合に、水漏れを報知する。

【0017】

請求項４に記載の燃料電池システムでは、水回復処理の終了後から、水位検出部により改質水不足水位が検出されるまでの時間が、異常短時間より短い場合に、水漏れを報知する。ここでの異常短時間は、正常時（水漏れなし）において想定される最短の時間よりも短く設定される。このようして、燃料電池システムにおける水漏れを検知することができる。

【0018】

請求項５に記載の燃料電池システム運転方法は、改質水を用いて原料ガスが水蒸気改質された改質ガスと酸化剤ガスとで発電が行われる燃料電池から排出された排ガス中の水蒸気を凝縮させて凝縮水を前記改質水として水タンクへ貯留し、前記水タンクの水位が改質水不足水位よりも低くなった場合に、前記燃料電池の発電出力を水回復用出力へと増大させて水位回復時間の間継続させる水回復処理を実行する、ものである。

【0019】

請求項５に係る燃料電池システム運転方法では、水タンクの水位が、改質水不足水位よりも低くなった場合に、燃料電池の発電出力を水回復用出力へと増大させ、当該水回復出力を水位回復時間の間継続させる。水位回復時間は、水回復出力において回収される凝縮水の量に応じて、改質水を確保できる水量となるように設定される。このように、水回復用出力を継続させて水タンクの水位を上昇させることにより、簡易に改質水不足を回避することができる。

【0020】

請求項６に記載の燃料電池システム運転方法は、前記水回復用出力は、前記凝縮水の回収流量が最大となる時の出力で設定される。

【0021】

請求項６に係る燃料電池システム運転方法によれば、短時間で多くの凝縮水を回収することができる。

【0022】

請求項５に記載の燃料電池システム運転方法は、前記水回復用出力で発電された電力で、要求負荷電力を超える電力を、系統電力へ逆潮流させる。

【0023】

請求項５に記載の燃料電池システム運転方法によれば、要求負荷電力を超えた電力を逆潮流させて、有効に利用することができる。

【0024】

請求項７に記載の燃料電池システム運転方法は、前記水回復用出力で発電された電力で、要求負荷電力を超える電力を、自立ヒータで消費する。

【0025】

請求項７に記載の燃料電池システム運転方法によれば、要求負荷電力を超えた電力を、比較的調整の容易な自立ヒータで消費することにより、有効に利用することができる。

【0026】

請求項８に記載の燃料電池システム運転方法は、前記水回復処理の終了後から、前記水タンクの水位が改質水不足水位よりも低くなるまでの時間が、予め設定された異常短時間より短い場合に、水漏れを報知する。

【0027】

請求項８に記載の燃料電池システム運転方法は、水回復処理の終了後から、水タンクの水位が改質水不足水位よりも低くなるまでの時間が、異常短時間より短い場合に、水漏れを報知する。ここでの異常短時間は、正常時（水漏れなし）において想定される最短の時間よりも短く設定される。このようして、燃料電池システムにおける水漏れを検知することができる。

【発明の効果】

【0028】

以上詳述したように、本発明によれば、簡易な制御で燃料電池システムの改質水不足を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】第１実施形態に係る燃料電池システムを示すブロック図である。

【図2】第１実施形態に係る燃料電池システムの、制御系に係るブロック図である。

【図3】第１実施形態の改質水回復処理のフローチャートである。

【図4】第１実施形態の電力分配処理のフローチャートである。

【図5】第２実施形態に係る燃料電池システムの、制御系に係るブロック図である。

【図6】第２実施形態の改質水回復処理のフローチャートである。

【図7】第２実施形態の水漏れ検知処理のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0030】

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。

【0031】

本実施形態に係る燃料電池システムＳ１は、図１に示されるように、燃料電池モジュール１０と、貯湯タンク２０と、熱交換器２２と、凝縮水タンク２４と、水位センサ２６と、制御装置６０とを備える。

【0032】

燃料電池モジュール１０は、気化器１２と、改質器１４と、燃料電池１６（セルスタック）とを有する。この燃料電池モジュール１０は、原料ガス供給経路３４、酸化剤ガス供給経路３６、及び、改質水供給経路３８と接続されている。燃料電池モジュール１０には、原料ガス供給経路３４、酸化剤ガス供給経路３６、及び、改質水供給経路３８を通じて原料ガス、酸化剤ガス、及び、改質水がそれぞれ供給される。

【0033】

原料ガス供給経路３４には、原料ガスを流通させるブロワ４０が設けられており、酸化剤ガス供給経路３６には、酸化剤ガスを流通させるブロワ４２が設けられている。また、改質水供給経路３８には、改質水を流通させるポンプ４４が設けられている。原料ガス供給経路３４を流通する原料ガスとしては、例えば、都市ガス、液化石油ガス、バイオガスなどのメタンを含む炭化水素系ガスが使用される。

【0034】

改質水供給経路３８を流通する改質水は、燃料電池モジュール１０に設けられた気化器１２によって気化され、気化器１２にて改質水が気化されて生じた水蒸気は、改質器１４に供給される。また、改質器１４には、原料ガス供給経路３４を通じてメタンを含む炭化水素系の原料ガスが供給される。この改質器１４には、水蒸気改質器が適用されている。

【0035】

そして、改質器１４では、改質水が気化されて生じた水蒸気を利用して原料ガスが水蒸気改質され、水素を含む改質ガスが生成される。メタンを含む炭化水素系ガスが原料ガスとして使用された場合、改質器１４における水蒸気改質反応は、下記式（１）の通りである。

【0036】

ＣＨ_４＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ_２・・・・（１）

【0037】

燃料電池１６には、一例として、固体酸化物形燃料電池が適用されている。この燃料電池１６は、例えば、セルスタックであり、積層された複数のセルを有している。各セルは、燃料極、電解質層、空気極を有している。各セルの燃料極には、改質器１４にて生成された改質ガスが供給され、各セルの空気極には、酸化剤ガス（空気）が供給される。

【0038】

空気極では、下記式（２）で示されるように、酸化剤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、電解質層を通って燃料極に到達する。

【0039】

（空気極反応）
１／２Ｏ_２＋２ｅ^－→Ｏ^２－・・・（２）

【0040】

一方、燃料極では、下記式（３）及び式（４）で示されるように、電解質層を通ってきた酸素イオンが改質ガス中の水素及び一酸化炭素と反応し、水及び二酸化炭素と、電子が生成される。燃料極で生成された電子は、外部回路を通って空気極に到達する。

【0041】

そして、このようにして電子が燃料極から空気極に移動することにより、各セルにおいて発電される。燃料極で生成された水は、気相の水蒸気であり、燃料極にて発生するアノードオフガスには、水蒸気が含まれている。燃料電池１６から排ガス経路４６を通じて排出される排ガスには、水蒸気を含むアノードオフガスが含まれている。

【0042】

（燃料極反応）
Ｈ_２ ＋Ｏ^２－→Ｈ_２Ｏ＋２ｅ^－・・・（３）
ＣＯ＋Ｏ^２－→ＣＯ_２＋２ｅ^－・・・（４）

【0043】

燃料電池１６は、電気配線Ｅ１を介してパワーコンディショナ５８と電気的に接続されている。パワーコンディショナ５８は、制御装置６０と電気的に接続されている。パワーコンディショナ５８は、電気配線Ｅ１を流れる電流の大きさを制御可能とされ、電気配線Ｅ１を流れる電流の大きさは、パワーコンディショナ５８を介して制御装置６０によって制御されている。また、パワーコンディショナ５８は、図示しない変電機器を介して家庭用負荷、及び系統電力と接続されている。また、パワーコンディショナ５８は、燃料電池システムＳ１内の自立ヒータ２６を含む各補機に接続されている。燃料電池１６で発電された電力は、家庭用負荷、各補機、で消費され、余剰分が系統電力へ逆潮流される。

【0044】

なお、自立ヒータ２６は、後述する貯湯循環経路４８の熱交換器２２よりも下流側に設けられている。自立ヒータ２６は、主に停電時において自立発電を行う際に用いられるヒータであり、熱交換器２２から貯湯タンク２０へ送出される湯水を加熱する。

【0045】

熱交換器２２は、排ガス経路４６を介して燃料電池１６と接続されている。また、熱交換器２２は、貯湯循環経路４８を介して貯湯タンク２０と接続されている。貯湯タンク２０には、湯水が貯留されている。貯湯タンク２０の湯水は、不図示のポンプで貯湯循環経路４８へ送出され、熱交換器２２と貯湯タンク２０の間を循環する。

【0046】

熱交換器２２では、燃料電池１６から排ガス経路４６を通じて排出された排ガスと、貯湯循環経路４８を循環すると湯水との間で、熱交換が行われる。当該熱交換では、貯湯タンク２０からの湯水が加熱され、燃料電池１６からの排ガスが冷却される。排ガスに含まれる水蒸気は、冷却により凝縮されて凝縮水が生成される。

【0047】

凝縮水タンク２４は、凝縮水経路５０を介して熱交換器２２と接続されている。この凝縮水タンク２４には、熱交換器２２にて生成された凝縮水が貯留される。また、この凝縮水タンク２４は、上述の改質水供給経路３８を介して燃料電池モジュール１０と接続されている。凝縮水経路５０には、排気経路５２が接続されており、排ガスに含まれるガス成分は、排気経路５２を通じて凝縮水経路５０から排出される。凝縮水タンク２４に貯留された凝縮水は、ポンプ４４により、改質水供給経路３８を通じて燃料電池モジュール１０に改質水として供給される。

【0048】

水位センサ２６は、凝縮水タンク２４の水位を検出するためのものであり、Ｈレベル検出部５４と、Ｌレベル検出部５６とを有する。Ｈレベル検出部５４及びＬレベル検出部５６は、それぞれ凝縮水タンク２４の高位レベル（Ｈレベル）及び低位レベル（Ｌレベル）に対応する高さに設けられている。以降、凝縮水タンク２４の高位レベルをＨレベルと称し、凝縮水タンク２４の低位レベルをＬレベルと称する。Ｈレベルは、予め定められる「改質水不足水位」に相当し、Ｌレベルは、予め定められる「低水位」に相当する。Ｈレベル検出部５４及びＬレベル検出部５６は、凝縮水タンク２４の水位がＨレベル及びＬレベルに達している場合に、それぞれ検出信号を出力する。

【0049】

具体的には、凝縮水タンク２４の水位がＨレベル以上である場合には、Ｈレベル検出部５４及びＬレベル検出部５６の両方から検出信号が出力され、凝縮水タンク２４の水位がＨレベル未満でＬレベル以上である場合には、Ｌレベル検出部５６のみから検出信号が出力される。また、凝縮水タンク２４の水位がＬレベル未満である場合には、Ｈレベル検出部５４及びＬレベル検出部５６のいずれからも検出信号が出力されない。凝縮水タンク２４のＨレベルは、例えば、凝縮水タンクの貯水率が５０％の高さに設定され、凝縮水タンク２４のＬレベルは、例えば、凝縮水タンクの貯水率が２０％の高さに設定される。Ｈレベルは、本実施形態の水回復出力運転を開始するための基準となる水位である。Ｌレベルは、例えば、上水から改質水の補水を開始する基準となる水位である。

【0050】

制御装置６０は、ＣＰＵ６２、ＲＯＭ６３、ＲＡＭ６４、ストレージ６５、Ｉ／Ｏ６６、及びこれらを接続するデータバスやコントロールバス等のバス６８を備える。ストレージ６５には、後述する改質水回復処理のプログラム、水回復出力ＰＲ、水位回復時間Ｔ１などのデータが格納されている。

【0051】

ここで、水回復出力ＰＲ、水位回復時間Ｔ１について説明する。水回復出力ＰＲは、凝縮水タンク２４の水位が改質水不足水位以下となった場合に、積極的に凝縮水を増加させるための発電出力である。水回復出力ＰＲは、回収される凝縮水の流量が最大となるように設定することが好ましい。このように設定することにより、短時間で凝縮水タンク２４の水位を上昇させることができる。

【0052】

水位回復時間Ｔ１は、凝縮水タンク２４の水位が改質水不足水位未満となった場合に、燃料電池モジュール１０での発電を水回復出力ＰＲで維持する時間である。水位回復時間Ｔ１として、凝縮水タンク２４の水位が回復水位Ｉとなるように設定される。回復水位Ｉは、Ｈレベルを超えると共に改質水が充分に回復でき、且つ、所定の排水必要レベルに達しない状態となる位置に設定されている。

【0053】

Ｉ／Ｏ６６には、パワーコンディショナ５８、水位センサ２６、ブロワ４０、ブロワ４２、ポンプ４４、自立ヒータ２８などの、データ取得機器、制御対象機器が接続されている。制御装置６０により、燃料電池システムＳ１の全体が制御される。

【0054】

熱交換器２２での冷却により得られた凝縮水は、前述のように、凝縮水タンク２４を経て燃料電池モジュール１０に改質水として供給される。凝縮水が不足すると、燃料電池モジュール１０に供給される改質水が不足し、改質器１４にて所望の量の改質ガスを得られなくなる。このため、改質水に不足が生じないようにする必要がある。

【0055】

次に、本実施形態の改質水回復処理について説明する。改質水回復処理は、燃料電池システムＳ１の運転中、制御装置６０により、図３に示すフローチャートに基づいた処理が継続して行われる。

【0056】

まず、ステップＳ１０で、水位センサ２６からの検出信号を取得し、ステップＳ１２で、検出信号に基づいて水位レベルがＨレベル未満かどうかを判定する。具体的には、Ｈレベル検出部５４及びＬレベル検出部５６の両方から検出信号が出力される場合には、凝縮水タンク２４の水位がＨレベル以上であるとし、Ｌレベル検出部５６のみから検出信号が出力される場合には、凝縮水タンク２４の水位がＨレベル未満でＬレベル以上であるとし、Ｈレベル検出部５４及びＬレベル検出部５６のいずれからも検出信号が出力されない場合には、凝縮水タンク２４の水位がＬレベル未満であるとする。

【0057】

ステップＳ１２で、判断が否定された場合には、ステップＳ１０へ戻り、その後の処理を繰り返す。

【0058】

ステップＳ１２で、判断が肯定された場合には、ステップＳ１４で、水回復出力ＰＲの運転を実行する。すなわち、発電出力が水回復出力ＰＲとなるように、各部を制御する。具体的には、パワーコンディショナ５８で電流制御を行うと共に、ブロワ４０、４２、ポンプ４４の出力等を制御する。

【0059】

ステップＳ１４の後、ステップＳ１６で、電力分配処理を行う。電力分配処理は、水回復出力ＰＲで得られる電力をどこへ出力するかの配分を行う処理である。図４に示されるように、ステップＳ１６－１で、水回復出力ＰＲで得られる電力が要求されている負荷電力を超える出力かどうかを判断する。判断が否定された場合には、ステップＳ１６－２へ進み、電力出力先を家庭用負荷とする。

【0060】

ステップＳ１６－１での判断が肯定された場合には、ステップＳ１６－３で、系統電力への逆潮流設定があるかどうかを判断する。判断が肯定された場合には、ステップＳ１６－４へ進み、家庭用電力の負荷余剰分を系統電力へ逆潮する。ステップＳ１６－３での判断が否定された場合には、ステップＳ１６－５へ進み、家庭用電力の負荷余剰分を自立ヒータ２８へ出力する。

【0061】

当該電力分配処理では、水回復出力ＰＲで得られる電力が、負荷電力内であれば家庭用負荷で消費し、負荷電力を超える場合には、家庭用負荷で優先的に消費し、余剰分を系統電力へ逆潮させ、逆潮が行えない場合に、自立ヒータ２８での消費を行うように分配する。

【0062】

ステップＳ１６の後、ステップＳ１８で、水位回復時間Ｔ１が経過するまで待機する。水位回復時間Ｔ１の間に、凝縮水が増加し、凝縮水タンク２４の水位が上昇し、Ｈレベルを超え、所定の回復水位Ｉに至る。

【0063】

水位回復時間Ｔ１が経過した後、ステップＳ２０で水回復出力運転から負荷追従運転へ切り換える。そして、ステップＳ１０へ戻り、処理を繰り返す。

【0064】

本実施形態に係る燃料電池システムＳ１では、凝縮水タンク２４の水位がＨレベル未満となった場合には、水回復出力で運転して凝縮水の量を増やすので、改質水不足を抑制することができる。また、水回復出力での運転を、水位回復時間水位回復時間の間継続させことにより回復水位とするので、簡易に改質水不足を抑制することができる。

【0065】

また、本実施形態では、水回復出力ＰＲで得られる電力が、負荷電力内であれば家庭用負荷で消費し、負荷電力を超える場合には、家庭用負荷で優先的に消費し、余剰分を系統電力へ逆潮させる。したがって、水回復出力で得られた電力を有効に利用することができる。さらに、系統電力への逆潮が行えない場合に、自立ヒータ２８での消費を行うので、熱利用が可能であると共に、簡易に電力消費を行うことができる。

【0066】

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。

【0067】

本実施形態の燃料電池システムＳ１は、改質水回復処理中に、水漏れ検知を行う点が第１実施形態と異なる。燃料電池システムＳ１の構成については、図１に示されている第１実施形態と同一である。本実施形態では、図５に示されるように、水漏れ検知カウンタ７０を備えており、水漏れ検知カウンタ７０は、制御装置６０とＩ／Ｏ６６を介して接続されている。水漏れ検知カウンタ７０は、燃料電池システムＳ１において、改質水回復処理が実行された直後から時間カウントを開始する。

【0068】

ストレージ６５には、さらに水漏れ検知時間Ｔ２が格納されている。水漏れ検知時間Ｔ２は、凝縮水タンク２４の水位が回復水位Ｉに達した後、水位がＨレベル未満となるまでに要する、正常時（水漏れなしの時）における最短の時間が設定されている。すなわち、回復水位ＩからＨレベルになるまでの時間が、水漏れ検知時間Ｔ２よりも短い場合には、想定される時間よりも短時間で水の減少が生じているため、水漏れが生じていると判断する。

【0069】

次に、本実施形態の改質水回復処理について説明する。改質水回復処理は、燃料電池システムＳ１の運転中、制御装置６０により、図６に示すフローチャートに基づいた処理が継続して行われる。

【0070】

ステップＳ１０、Ｓ１２は、第１実施形態と同様に実行する。ステップＳ３０では、水漏れ検知処理が実行される。

【0071】

図７に示されるように、水漏れ検知処理は、ステップＳ３０－１で、水漏れ検知カウンタ７０でカウントされた時間が水漏れ検知時間Ｔ２よりも短いかどうかを判断する。判断が肯定された場合には、ステップＳ３０－２で、水漏れ警報を出力する。水漏れ警報は、不図示のリモコンパネルへ表示してもよいし、音声で報知してもよいし、その他、通信で端末機器へ報知してもよい。

【0072】

ステップＳ３０の後、ステップＳ１４、Ｓ１６、Ｓ１８、Ｓ２０は、第１実施形態と同様に実行する。そして、ステップＳ３２で、水漏れ検知カウンタ７０をリセットする。これにより、凝縮水タンク２４の水位が回復水位Ｉとなった直後から、時間カウントを行うことができる。ステップＳ３２の後、ステップＳ１０へ戻り、処理を繰り返す。

【0073】

本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、凝縮水タンク２４の水位がＨレベル未満となった場合には、水回復出力で運転して凝縮水の量を増やすので、改質水不足を抑制することができる。

【0074】

また、本実施形態では、水漏れ検知処理を行い、短時間で凝縮水タンク２４の水位が低下した場合に、水漏れを検知することができる。

【0075】

なお、第１、第２実施形態の改質水回復処理において、凝縮水タンク２４の水位がＨレベル未満と判断された場合に、さらに、Ｌレベル未満かどうかを判断してもよい。そして、判断が肯定された場合に、不図示の上水から改質水の補水を行ってもよい。

【符号の説明】

【0076】

１４ 改質器
１６ 燃料電池
２４ 凝縮水タンク（水タンク）
２６ 自立ヒータ
２６ 水位センサ（水位検出部）
２８ 自立ヒータ
６０ 制御装置（水回復処理実行部）
ＰＲ 水回復出力
Ｓ１ 燃料電池システム
Ｔ１ 水位回復時間
Ｔ２ 水漏れ検知時間（異常短時間）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】