特許 7548757 燃料電池装置

(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】2024-09-02

(45)【発行日】2024-09-10

(54)【発明の名称】燃料電池装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20240903BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20240903BHJP

   H01M 8/04537 20160101ALI20240903BHJP

   H01M 8/04858 20160101ALI20240903BHJP

   H01M 8/0432 20160101ALI20240903BHJP

   H01M 8/04302 20160101ALI20240903BHJP

   H01M 8/04225 20160101ALI20240903BHJP

   H01M 8/043 20160101ALI20240903BHJP

   H01M 8/04007 20160101ALI20240903BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 Z

H01M8/00 Z

H01M8/04537

H01M8/04858

H01M8/0432

H01M8/04302

H01M8/04225

H01M8/043

H01M8/04007

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020154954

(22)【出願日】2020-09-15

(65)【公開番号】P2022048898

(43)【公開日】2022-03-28

【審査請求日】2023-05-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100132045

【弁理士】

【氏名又は名称】坪内 伸

(72)【発明者】

【氏名】小林 和明

(72)【発明者】

【氏名】白石 晋平

(72)【発明者】

【氏名】松井 栄造

(72)【発明者】

【氏名】青野 智剛

(72)【発明者】

【氏名】中村 竜一

(72)【発明者】

【氏名】岡田 道忠

【審査官】大内 俊彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－７６９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２０３６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２１１９８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２７２１５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３２１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２２１７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－７１２１６（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】

系統に連系する燃料電池装置であって、
燃料電池と、
前記燃料電池の排熱を熱媒と熱交換させる熱交換器と、
前記熱媒を貯留する熱媒タンクと、
前記熱交換器及び前記熱媒タンクの間で前記熱媒を循環させる循環路と、
前記循環路の近傍に設けられ、前記燃料電池装置が系統から解列する場合に前記燃料電池の発電電力を消費する電力消費器と、
前記燃料電池装置が系統に連系している場合、所定の条件のいずれかを満たすとき、前記電力消費器を稼働させる制御部と、を備え、
前記所定の条件は、前記燃料電池の起動時期における前記熱媒タンクへの前記熱媒の補充が必要である時の外気温又は前記熱媒の温度が第２の温度閾値以下であることを含む
燃料電池装置。

【請求項2】

系統に連系する燃料電池装置であって、
燃料電池と、
前記燃料電池の排熱を熱媒と熱交換させる熱交換器と、
前記熱媒を貯留する熱媒タンクと、
前記熱交換器及び前記熱媒タンクの間で前記熱媒を循環させる循環路と、
前記循環路の近傍に設けられ、前記燃料電池装置が系統から解列する場合に前記燃料電池の発電電力を消費する電力消費器と、
前記燃料電池装置が系統に連系している場合、所定の条件のいずれかを満たすとき、前記電力消費器を稼働させる制御部と、
前記熱媒タンクの前記熱媒と給水路から供給される水を熱交換させることにより、温水を出水する給湯路と、を備え、
前記所定の条件は、前記熱媒タンク内の前記熱媒の温度が第３の温度閾値以下であり且つ前記給湯路への出水を優先する出湯優先モードが選択されることを含む
燃料電池装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の燃料電池装置において、
前記所定の条件は、外気温又は前記熱媒の温度が第１の温度閾値以下であることを含む 燃料電池装置。

【請求項4】

請求項２に従属する請求項３に記載の燃料電池装置において、
前記所定の条件は、前記燃料電池の起動時期における前記熱媒タンクへの前記熱媒の補充が必要である時の外気温又は前記熱媒の温度が第２の温度閾値以下であることを含む
燃料電池装置。

【請求項5】

請求項１、又は請求項１に従属する請求項３に記載の燃料電池装置において、
前記循環路に前記熱媒を循環させる熱媒ポンプを、さらに備え、
前記所定の条件は、前記熱媒タンクへの前記熱媒の補充後に前記熱媒ポンプを稼働させる所定時間中であることを含む
燃料電池装置。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１項に記載の燃料電池装置において、
前記循環路に設けられ、前記熱媒を冷却するラジエータと、
前記ラジエータを冷却する冷却器とを、さらに備え、
前記制御部は、前記所定の条件の一部を満たすとき、前記冷却器の稼働を停止させる
燃料電池装置。

【請求項7】

請求項６に記載の燃料電池装置において、
前記冷却器は、ファンである燃料電池装置。

【請求項8】

請求項１から４、６、７のいずれか１項に記載の燃料電池装置において、
前記循環路に前記熱媒を循環させる熱媒ポンプを、さらに備え、
前記制御部は、前記所定の条件の一部を満たすとき、前記熱媒ポンプの稼働を増大させる
燃料電池装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、燃料電池装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

水素と酸素の電気化学反応により電気を発生させる燃料電池装置が知られている。燃料電池装置では、電気化学反応及び水素を製造する改質装置を含む構成においては改質反応において熱を発する。燃料電池装置では、発生する熱を輩出する排熱機構が設けられることが一般的である（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１９５４５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

燃料電池装置の製造コストの低減のために、排熱機構の簡潔化が検討されている。しかし、状況によっては熱媒を加熱する必要があり、簡潔化によっては必要な熱を熱媒に与えることができなくなる可能性があった。

【0005】

従って、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされた本開示の目的は、構成を簡潔化させながら熱媒に必要な熱を付与可能な燃料電池装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した諸課題を解決すべく、第１の観点による燃料電池装置は、
系統に連系する燃料電池装置であって、
燃料電池と、
前記燃料電池の排熱を熱媒と熱交換させる熱交換器と、
前記熱媒を貯留する熱媒タンクと、
前記熱交換器及び前記熱媒タンクの間で前記熱媒を循環させる循環路と、
前記循環路の近傍に設けられ、前記燃料電池装置が系統から解列する場合に前記燃料電池の発電電力を消費する電力消費器と、
前記燃料電池装置が系統に連係している場合、所定の条件のいずれかを満たすとき、前記電力消費器を稼働させる制御部と、を備え、
前記所定の条件は、前記燃料電池の起動時期における前記熱媒タンクへの前記熱媒の補充が必要である時の外気温又は前記熱媒の温度が第２の温度閾値以下であることを含む。
又、第２の観点による燃料電池装置は、
系統に連系する燃料電池装置であって、
燃料電池と、
前記燃料電池の排熱を熱媒と熱交換させる熱交換器と、
前記熱媒を貯留する熱媒タンクと、
前記熱交換器及び前記熱媒タンクの間で前記熱媒を循環させる循環路と、
前記循環路の近傍に設けられ、前記燃料電池装置が系統から解列する場合に前記燃料電池の発電電力を消費する電力消費器と、
前記燃料電池装置が系統に連系している場合、所定の条件のいずれかを満たすとき、前記電力消費器を稼働させる制御部と、
前記熱媒タンクの前記熱媒と給水路から供給される水を熱交換させることにより、温水を出水する給湯路と、を備え、
前記所定の条件は、前記熱媒タンク内の前記熱媒の温度が第３の温度閾値以下であり且つ前記給湯路への出水を優先する出湯優先モードが選択されることを含む。

【発明の効果】

【0007】

上記のように構成された本開示に係る燃料電池装置によれば、構成を簡潔化しながら熱媒に必要な熱を付与可能である。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態に係る燃料電池装置の概念構成を示すブロック図である。

【図2】図１の制御部が実行する第１の凍結防止処理を説明するためのフローチャートである。

【図3】図１の制御部が実行する第２の凍結防止処理を説明するためのフローチャートである。

【図4】図１の制御部が実行する残留塩素除去処理を説明するためのフローチャートである。

【図5】図１の制御部が実行する加熱処理を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示を適用した燃料電池装置の実施形態について、図面を参照して説明する。

【0010】

図１に示すように、本開示の一実施形態に係る燃料電池装置１０は、燃料電池１１、熱交換器１２、熱媒タンク１３、循環路１４、余剰電力消費器１５及び制御部１６を含んで構成される。燃料電池装置１０は、さらに、熱媒ポンプ１７、ファン付きのラジエータ１８及び給湯路１９を含んでよい。

【0011】

燃料電池装置１０は、系統に連系又は解列可能である。燃料電池装置１０は、系統に連系した状態で、一般の負荷機器に電力を供給する。燃料電池装置１０は、系統から解列した状態で、燃料電池装置１０を構成する各補機類等に電力を供給する。

【0012】

燃料電池１１は、供給される都市ガス、空気及び改質水を用いて発電する。燃料電池１１は、発電に伴い、高熱の排ガスを輩出する。燃料電池１１は、排出路を有する。燃料電池１１は、排出路を介して熱交換器１２に排ガスを送出する。

【0013】

熱交換器１２は、燃料電池１１が排ガスを介して排出する排熱を、熱媒と熱交換させる。熱交換器１２において熱媒との熱交換により排ガスから凝縮した改質水は、改質水タンク２０に貯留される。改質水タンク２０に貯留される改質水は、改質水ポンプ２１により昇圧されて、燃料電池１１に供給される。熱交換器１２において凝縮されない排ガスは燃料電池装置１０から、排気される。

【0014】

熱媒タンク１３は、熱媒を貯留する。熱媒は、例えば、水、不凍液などの比熱の大きな流体である。熱媒タンク１３には、温度センサ２２及び液面センサ２３が設けられる。温度センサ２２は、熱媒タンク１３内の熱媒の温度を検知する。液面センサ２３は、熱媒タンク１３内の熱媒の液面が、液面センサ２３の設置位置に到達しているか否かを検知する。熱媒タンク１３から排出路２４を介して、熱媒が排出され得る。熱媒タンク１３には供給路２５を介して、熱媒が供給され得る。

【0015】

循環路１４は、熱媒を、熱交換器１２及び熱媒タンク１３の間に循環させる。循環路１４は、例えば、熱媒タンク１３から熱交換器１２へ熱媒を送出する配管と、熱交換器１２から熱媒タンク１３へ熱媒を送出する配管とを含む。循環路１４には、任意の位置に温度センサ２６が設けられていてよい。温度センサ２６は、取り付けられた位置における循環路１４の温度を検知する。温度センサ２６は、例えば、熱媒タンク１３から熱交換器１２へ熱媒を送出する配管に設けられてよい。

【0016】

余剰電力消費器（電力消費器）１５は、循環路１４の近傍に設けられる。余剰電力消費器１５は、燃料電池１１の発電中に系統から解列される場合、燃料電池１１が発電して一般の負荷機器に供給できない余剰電力（発電電力）を消費するために設けられる負荷機器である。余剰電力消費器１５は、例えば、自立ヒータなどの消費電力の大きな負荷機器である。余剰電力消費器１５は、燃料電池１１からだけでなく、系統から電力が供給されてよい。なお、電力消費器の一例として余剰電力を消費する余剰電力消費器が挙げられているが、電力消費器は余剰電力消費器に限定されない。

【0017】

熱媒ポンプ１７は、循環路１４に設けられる。熱媒ポンプ１７は、熱媒を昇圧することにより循環路１４に循環させる。熱媒ポンプ１７は、制御部１６により制御されることにより、稼働する。熱媒ポンプ１７は、稼働及び停止の切替えだけでなく、稼働強度、言換えると回転数を調整可能であってよい。

【0018】

ラジエータ１８は、循環路１４に設けられる。ラジエータ１８は、熱媒を内部に流動させることにより熱媒の熱を放熱させることにより、熱媒を冷却する。ラジエータ１８には、冷却器２９が設けられる。冷却器２９は、ラジエータ１８における冷却効果を増大させる。冷却器２９には、ファン、ブロア等、ラジエータ１８へ送風などすることにより、ラジエータを冷却できる任意の機器が適用されてよい。

【0019】

給湯路１９は、熱媒タンク１３内に設けられる内部通路２７を介して給水路２８に接続される。給湯路１９は、内部通路２７の通過時に熱媒タンク１３中の熱媒と熱交換することにより、給水路２８から供給される水が加熱された温水を出水する。

【0020】

制御部１６は、１以上のプロセッサ及びメモリを含む。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、及び特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでよい。専用のプロセッサは、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を含んでよい。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ；Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）を含んでよい。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）を含んでよい。制御部１６は、１つまたは複数のプロセッサが協働するＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－Ｃｈｉｐ）、及びＳｉＰ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎ ａ Ｐａｃｋａｇｅ）のいずれかであってもよい。制御部１６は、燃料電池装置１０の多様な機能を奏するべく、各構成要素を制御する。

【0021】

制御部１６は、例えば、電力管理装置などから、燃料電池１１を系統に連系したことを情報として取得する。制御部１６は、燃料電池１１が系統に連系している場合、所定の条件のいずれかを満たすとき、余剰電力消費器１５を稼働させる。所定の条件は、後述するように、第１の条件、第２の条件、第３の条件及び第４の条件の複数の条件を含んでよい。所定の条件は、第１の条件から第４の条件以外の条件を含んでよい。制御部１６は、後述するように所定の条件の一部を満たすとき、さらに冷却器２９の稼働を停止させてよい。なお、制御部１６は、後述するように所定の条件の一部を満たすとき、さらに熱媒ポンプ１７の稼働を増大させてよい。

【0022】

第１の条件は、燃料電池１１の稼働中の外気温又は熱媒の温度が第１の温度閾値以下であることであってよい。燃料電池１１の稼働中は、燃料電池１１の起動時期から燃料電池１１の停止時期までを含む。なお、燃料電池１１の起動時期とは、ユーザ等により燃料電池装置１０の起動が開始されてから、燃料電池装置１０が通常発電できるまでの間の期間を言う。第１の温度閾値は、例えば、熱媒の凝固点又は凝固点よりも少し高い温度である。熱媒が水である構成においては、第１の温度閾値は、０℃以上４℃以下の範囲で定められてよい。制御部１６は、燃料電池装置１０の筐体の外部に設けられる温度センサ又は電力管理装置などから外気温を情報として取得してよい。制御部１６は、温度センサ２２から熱媒の温度を情報として取得してよい。さらに具体的には、第１の条件は、燃料電池１１の起動時期の外気温又は熱媒の温度が第１の温度閾値以下であってよい。制御部１６は、第１の条件を満たす場合、余剰電力消費器１５の稼働に加えて、冷却器２９の稼働の停止及び熱媒ポンプ１７の稼働の増大の少なくとも一方を実行してよい。

【0023】

制御部１６は、余剰電力消費器１５の稼働中に外気温又は熱媒の温度が第１の温度閾値を超えるとき、余剰電力消費器１５の稼働を停止させる。さらに、制御部１６は、余剰電力消費器１５の稼働中に外気温又は熱媒の温度が第１の温度閾値を超えるとき、冷却器２９の稼働及び熱媒ポンプ１７の稼働の低減の少なくとも一方を実行してよい。

【0024】

第２の条件は、燃料電池１１の起動時期において、熱媒タンク１３への熱媒の補充（水張り）が必要である時の外気温又は熱媒の温度が第２の温度閾値以下であることであってよい。制御部１６は、液面センサ２３から、熱媒が設置位置に到達していないことを情報として取得する場合に、熱媒の補充が必要であると判断する。第２の温度閾値は、第１の温度閾値と同じであっても異なってもよい。第２の温度閾値は、例えば、熱媒の凝固点である。

【0025】

制御部１６は、第２の条件を満たす場合、余剰電力消費器１５の稼働に加えて、冷却器２９の稼働の停止及び熱媒ポンプ１７の稼働の増大の少なくとも一方を実行してよい。

【0026】

制御部１６は、第２の条件を満たすと判断した後、循環路１４の温度が開始閾値以上である場合、熱媒の補充を許可してよい。制御部１６は、温度センサ２６から循環路１４の温度を情報として取得してよい。開始閾値は、熱媒の凍結を防ぎ得る配管の温度であり、例えば、熱媒の凝固点より１０℃以上高い温度などのように、適宜定められてよい。熱媒の補充の許可は、例えば、供給路２５に設けられる制御弁を開放する指令を制御弁に送信することによって行われてよく、供給路２５に設けられる手動弁の開放を操作者に報知することによって行われてよい。さらに、制御部１６は、第２の条件を持たすと判断した後、循環路１４の温度が開始閾値以上である場合、余剰電力消費器１５の稼働を停止させてよい。

【0027】

第３の条件は、熱媒タンク１３への熱媒の補充後に熱媒の温度が熱媒タンク１３内の熱媒の設計上の通常温度で熱媒ポンプ１７を高回転で稼働させる所定時間中であることであってよい。所定時間は、熱媒タンク１３内の熱媒の設計上の通常温度で残留塩素を除去するのに必要な時間である。所定時間は、設計上の通常温度が７５℃である場合、３日間であってよい。制御部１６は、液面センサ２３が水位を検知したとき、熱媒の補充が完了していると判断する。制御部１６は、熱媒の補充の完了後に、熱媒ポンプ１７の稼働を開始させる。制御部１６は、第３の条件を満たす場合、余剰電力消費器１５の稼働に加えて、冷却器２９の稼働の停止及び熱媒ポンプ１７の稼働の増大の少なくとも一方を実行してよい。

【0028】

制御部１６は、第３の条件に基づいて余剰電力消費器１５の稼働後、熱媒ポンプ１７を稼働させる所定時間の経過後、余剰電力消費器１５の稼働を停止させる。さらに、制御部１６は、当該所定時間の経過後、冷却器２９の稼働及び熱媒ポンプ１７の稼働の低減の少なくとも一方を実行してよい。

【0029】

第４の条件は、熱媒タンク１３内の熱媒の温度が第３の温度閾値以下且つ給湯優先モードが燃料電池装置１０の運転モードとして選択されていることであってよい。第３の温度閾値は、水道水を、設計上の温水の温度に昇温させ得る最低温度である。本開示において、第３の温度閾値は５０℃である。給湯優先モードとは、使用者により選択されるモードであり、直ちに燃料電池装置１０からの給湯が要求される場合に使用されるモードである。このモードでは、直ちに熱媒タンク１３内の熱媒の温度の昇温が優先される。制御部１６は、第４の条件を満たす場合、余剰電力消費器１５の稼働に加えて、冷却器２９の稼働の停止及び熱媒ポンプ１７の稼働の増大の少なくとも一方を実行してよい。

【0030】

制御部１６は、第４の条件に基づいて余剰電力消費器１５の稼働後、熱媒タンク１３内の熱媒の温度が第４の温度閾値以上である場合、余剰電力消費器１５の稼働を停止させる。第４の温度閾値は、例えば、燃料電池装置１０における熱媒の適正運転の温度範囲の上限値である。本開示において、第４の温度閾値は、７５℃である。

【0031】

次に、本実施形態において制御部１６が実行する、第１の凍結防止処理について、図２のフローチャートを用いて説明する。

【0032】

ステップＳ１００において、制御部１６は、外気温及び熱媒の温度を取得する。取得後、プロセスはステップＳ１０１に進む。

【0033】

ステップＳ１０１では、制御部１６は、ステップＳ１００において取得した外気温又は熱媒の温度が第１の温度閾値以下であるか否かを判別する。第１の温度閾値以下でない場合、プロセスはステップＳ１００に戻る。第１の温度閾値以下である場合、プロセスはステップＳ１０２に進む。

【0034】

ステップＳ１０２では、制御部１６は、余剰電力消費器１５を稼働する。また、制御部１６は、熱媒ポンプ１７の回転数を増加させる。また、制御部１６は、冷却器２９の稼働を停止する。余剰電力消費器１５の稼働などの実行後、プロセスはステップＳ１０３に進む。

【0035】

ステップＳ１０３では、制御部１６は、外気温及び熱媒の温度を取得する。取得後、プロセスはステップＳ１０４に進む。

【0036】

ステップＳ１０４では、制御部１６は、ステップＳ１０３において取得した外気温及び熱媒の温度が第１の温度閾値を超えるか否かを判別する。第１の温度閾値を超えない場合、プロセスはステップＳ１０３に戻る。第１の温度閾値を超える場合、プロセスはステップＳ１０５に進む。

【0037】

ステップＳ１０５では、制御部１６は、余剰電力消費器１５の稼働を停止する。また、制御部１６は、熱媒ポンプ１７の回転数を通常運転状態に戻す。また、制御部１６は、冷却器２９の稼働を通常運転状態に戻す。余剰電力消費器１５の稼働停止などの実行後、第１の凍結防止処理は終了する。

【0038】

次に、本実施形態において制御部１６が実行する、第２の凍結防止処理について、図３のフローチャートを用いて説明する。第２の凍結防止処理は、液面センサ２３から、熱媒が設置位置に到達していないことを情報として取得する場合に開始する。

【0039】

ステップＳ２００において、制御部１６は、外気温及び熱媒の温度を取得する。取得後、プロセスはステップＳ２０１に進む。

【0040】

ステップＳ２０１では、制御部１６は、ステップＳ２００において取得した外気温又は熱媒の温度が第２の温度閾値以下であるか否かを判別する。第２の温度閾値以下でない場合、プロセスはステップＳ２０６に進む。第２の温度閾値以下である場合、プロセスはステップＳ２０２に進む。

【0041】

ステップＳ２０２では、制御部１６は、余剰電力消費器１５を稼働する。稼働後、プロセスはステップＳ２０３に進む。

【0042】

ステップＳ２０３では、制御部１６は、循環路１４の温度を取得する。取得後、プロセスはステップＳ２０４に進む。

【0043】

ステップＳ２０４では、制御部１６は、ステップＳ２０３において取得した循環路１４の温度が開始閾値を超えるか否かを判別する。開始閾値を超えない場合、プロセスはステップＳ２０３に戻る。開始閾値を超える場合、プロセスはステップＳ２０５に進む。

【0044】

ステップＳ２０５では、制御部１６は、余剰電力消費器１５の稼働を停止する。稼働停止後、プロセスはステップＳ２０６に進む。

【0045】

ステップＳ２０６では、制御部１６は、熱媒の補充を許可する。許可後、第２の凍結防止処理は終了する。

【0046】

次に、本実施形態において制御部１６が実行する、残留塩素除去処理について、図４のフローチャートを用いて説明する。残留塩素除去処理は、液面センサ２３から、熱媒が設置位置に到達していないことを情報として取得する場合に開始する。

【0047】

ステップＳ３００において、制御部１６は、液面センサ２３から取得する情報に基づいて、熱媒タンク１３の液面が、液面センサ２３の設置位置に到達しているか否か、を判別する。到達していない場合、プロセスはステップＳ３００に戻る。到達した場合、プロセスはステップＳ３０１に進む。

【0048】

ステップＳ３０１では、制御部１６は、余剰電力消費器１５を稼働する。また、制御部１６は、熱媒ポンプ１７の回転数を増加させる。また、制御部１６は、冷却器２９の稼働を停止する。余剰電力消費器１５の稼働などの実行後、プロセスはステップＳ３０２に進む。

【0049】

ステップＳ３０２では、制御部１６は、残留塩素除去の時間の計時を開始する。開始後、プロセスはステップＳ３０３に進む。

【0050】

ステップＳ３０３では、制御部１６は、熱媒の温度を取得する。取得後、プロセスはステップＳ３０４に進む。

【0051】

ステップＳ３０４では、制御部１６は、ステップＳ３０３において取得した熱媒の温度が通常温度以上であるか否かを判別する。通常温度以上でない場合、プロセスはステップＳ３０３に戻る。通常温度以上である場合、プロセスはステップＳ３０５に進む。

【0052】

ステップＳ３０５では、制御部１６は、ステップＳ３０２における計時開始後、所定時間が経過しているか否かを判別する。所定時間を経過していない場合、プロセスはステップＳ３０５に戻る。所定時間を経過している場合、プロセスはステップＳ３０６に進む。

【0053】

ステップＳ３０６では、制御部１６は、残留塩素除去の時間の計時を停止する。停止後、プロセスはステップＳ３０７に進む。

【0054】

ステップＳ３０７では、制御部１６は、余剰電力消費器１５の稼働を停止する。また、制御部１６は、熱媒ポンプ１７の回転数を通常運転状態に戻す。また、制御部１６は、冷却器２９の稼働を通常運転状態に戻す。余剰電力消費器１５の稼働停止などの実行後、残留塩素除去処理は終了する。

【0055】

次に、本実施形態において制御部１６が実行する、加熱処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。加熱処理は、制御部１６が出湯要求を取得する場合に開始する。

【0056】

ステップＳ４００において、制御部１６は、熱媒の温度を取得する。取得後、プロセスはステップＳ４０１に進む。

【0057】

ステップＳ４０１では、制御部１６は、ステップＳ４００において取得した熱媒の温度が第３の温度閾値以下であるか否かを判別する。第３の温度閾値以下でない場合、加熱処理は終了する。第３の温度閾値以下である場合、プロセスはステップＳ４０２に進む。

【0058】

ステップＳ４０２では、制御部１６は、給湯優先モードが選択されているか否かを判別する。給湯優先モードが選択されていない場合、加熱処理は終了する。給湯優先モードが選択されている場合、プロセスはステップＳ４０３に進む。

【0059】

ステップＳ４０３では、制御部１６は、余剰電力消費器１５を稼働する。稼働後、プロセスはステップＳ４０４に進む。

【0060】

ステップＳ４０４では、制御部１６は、熱媒の温度を取得する。取得後、プロセスはステップＳ４０５に進む。

【0061】

ステップＳ４０５では、制御部１６は、ステップＳ４０４において取得した熱媒の温度が第４の温度閾値を超えるか否かを判別する。第４の温度閾値を超えない場合、プロセスはステップＳ４０４に戻る。第４の温度閾値を超える場合、プロセスはステップＳ４０６に進む。

【0062】

ステップＳ４０６では、制御部１６は、余剰電力消費器１５の稼働を停止する。稼働停止後、加熱処理は終了する。

【0063】

以上のような構成の本開示の燃料電池装置１０は、循環路１４の近傍に設けられ且つ燃料電池１１が系統から解列する場合に燃料電池１１の電力を消費する余剰電力消費器１５と、燃料電池１１が系統に連係している場合所定の条件のいずれかを満たすとき余剰電力消費器１５を稼働させる制御部１６と、を備える。従来の燃料電池装置では、熱媒を上水と熱交換させる熱交換器と、当該熱交換器に熱媒タンク間で熱媒を循環させる与熱ポンプが設けられており、凍結防止などのための熱媒の加熱には、熱媒ポンプ１７と与熱ポンプを通常時より高回転で運転させることにより発生する熱が用いられている。このような構成に対して、本実施形態のように、与熱ポンプを設けない構成においては、熱媒ポンプ１７の高回転の運転だけでは、熱媒の加熱が不十分であった。一方で、上述の構成を有する燃料電池装置１０では、一般的に消費電力が大きいため稼働時に発熱する余剰電力消費器１５を稼働させるので、与熱ポンプを設けなくても熱媒を加熱可能である。したがって、本開示の燃料電池装置１０は、構成を簡素化しながら熱媒に必要な熱を付与可能である。

【0064】

また、本開示の燃料電池装置１０は、所定の条件の一部を満たす場合、冷却器２９の稼働を停止する。このような構成により、燃料電池装置１０は、熱媒の冷却を停止するので、熱媒の放熱を抑制し、熱媒の昇温に寄与し得る。

【0065】

また、本開示の燃料電池装置１０は、所定の条件の一部を満たす場合、熱媒ポンプ１７の稼働を増大させる。このような構成により、燃料電池装置１０は、熱媒ポンプ１７を高負荷で稼働させることにより発生させる熱量を増大させるので、熱媒の昇温に寄与し得る。

【0066】

本開示の内容は、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことができる。したがって、これらの変形及び修正は本開示の範囲に含まれる。例えば、各実施形態において、各機能部、各手段、各ステップなどは論理的に矛盾しないように他の実施形態に追加し、若しくは、他の実施形態の各機能部、各手段、各ステップなどと置き換えることが可能である。また、各実施形態において、複数の各機能部、各手段、各ステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本開示の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。

【符号の説明】

【0067】

１０ 燃料電池装置
１１ 燃料電池
１２ 熱交換器
１３ 熱媒タンク
１４ 循環路
１５ 余剰電力消費器
１６ 制御部
１７ 熱媒ポンプ
１８ ラジエータ
１９ 給湯路
２０ 改質水タンク
２１ 改質水ポンプ
２２ 温度センサ
２３ 液面センサ
２４ 排出路
２５ 供給路
２６ 温度センサ
２７ 内部通路
２８ 給水路
２９ 冷却器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】