JP2012038538A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of preventing such a failure that the system shuts down shortly after the startup.SOLUTION: A fuel cell system comprises: a condenser 74 which generates condensed water by cooling steam-containing gas; a stored hot water channel 71 which supplies water in a hot water storage tank 70 to the condenser 74 as cooling water; a stored hot water conveyance source 72 which supplies water in the hot water storage tank 70 to the stored hot water channel 71 as the cooling water to cool the steam-containing gas in the condenser 74; a reforming water tank 44 to which the condensed water generated by the condenser 74 is recovered; a reforming water conveyance source 42 which supplies the water in the reforming water tank 44 to a reformer 2; and a control unit 100 which outputs a signal to allow activation of the system if a condition that a water level in the reforming water tank 44 is equal to or higher than a predetermined water level is met when starting up the system.

Description

本発明は、水蒸気含有ガスを凝縮器において冷却させて凝縮水を形成し、その凝縮水を改質水として改質水タンクに溜める燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system in which water vapor-containing gas is cooled in a condenser to form condensed water, and the condensed water is stored as reformed water in a reformed water tank.

燃料電池システムは、改質水で燃料原料を改質させてアノードガスを生成させる改質器と、アノードガスおよびカソードガスにより発電する燃料電池と、システムの排熱で加熱された温水を貯留する貯湯槽と、システムの運転に伴い発生する水蒸気含有ガスを冷却させて凝縮水を生成させる凝縮器と、貯湯槽の水を凝縮器に冷却水として供給する貯湯通路と、貯湯槽の水を貯湯通路に冷却水として供給して凝縮器の水蒸気含有ガスを冷却させる貯湯水搬送源と、凝縮器で生成された凝縮水を回収して液相状の改質水として溜める改質水タンクとを有する(特許文献1,2)。   The fuel cell system stores a reformer that reforms a fuel raw material with reformed water to generate an anode gas, a fuel cell that generates power using the anode gas and the cathode gas, and hot water heated by the exhaust heat of the system. A hot water storage tank, a condenser that cools the steam-containing gas generated by the operation of the system to generate condensed water, a hot water storage passage that supplies the hot water from the hot water tank to the condenser as cooling water, and hot water stored in the hot water tank A hot water supply source that cools the water vapor-containing gas in the condenser by supplying it as cooling water to the passage, and a reforming water tank that collects the condensed water generated by the condenser and stores it as liquid phase reforming water. (Patent Documents 1 and 2)

特開2008-234869号公報JP 2008-234869 A 特開2007-280970号公報JP 2007-280970 A

上記した特許文献は、システムが改質水の不足で停止した後の起動方法を言及しているものではない。従って、システムが改質水の不足で停止した後に、システムを起動させるとき、起動して発電運転を短時間実行させるものの、水不足によりシステムの発電運転が再び停止してしまうおそれがある。本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、システムを起動したとしても、改質水が不足するおそれがないため、水枯れを要因としてシステムの運転が起動後に短時間で停止するといった不具合を抑えることができる燃料電池システムを提供することを課題とする。   The above-mentioned patent documents do not mention a starting method after the system is stopped due to lack of reforming water. Therefore, when the system is started after the system is stopped due to a shortage of reforming water, the system is started and the power generation operation is executed for a short time, but the power generation operation of the system may be stopped again due to the shortage of water. The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and even if the system is started, there is no risk of running out of reforming water, so that the operation of the system is stopped in a short time after startup due to water drainage. It is an object of the present invention to provide a fuel cell system capable of suppressing problems.

請求項1に係る本発明は、改質水で燃料原料を改質させてアノードガスを生成させる改質器と、アノードガスおよびカソードガスにより発電する燃料電池と、システムの排熱で加熱された温水を貯留する貯湯槽と、システムの運転に伴い発生する水蒸気含有ガスを冷却させて凝縮水を生成させる凝縮器と、貯湯槽の水を凝縮器に冷却水として供給する貯湯通路と、貯湯槽の水を貯湯通路に冷却水として供給して凝縮器の水蒸気含有ガスを冷却させる貯湯水搬送源と、凝縮器で生成された凝縮水を回収して液相状の改質水として溜める改質水タンクと、改質水タンクに溜められている改質水の水位を検知するセンサと、改質水タンクに溜められている改質水を改質器に供給する改質水搬送源と、システムを起動させるにあたり、改質水タンクの水位が所定水位以上であるという第1条件、貯湯槽のうち第1所定温度以下の水の量が所定量以上であるという第2条件のうち少なくともいずれかの条件が満足されるとき、システムを起動許可させる制御部とを具備する燃料電池システムである。この場合、システムを起動したとしても、改質水が不足するおそれがないと推定されるためである。   The present invention according to claim 1 is a reactor that reforms a fuel raw material with reforming water to generate anode gas, a fuel cell that generates electricity using anode gas and cathode gas, and heated by exhaust heat of the system. A hot water storage tank for storing hot water, a condenser for cooling the steam-containing gas generated during the operation of the system to generate condensed water, a hot water storage passage for supplying the water in the hot water storage tank as cooling water, and a hot water storage tank Supply of hot water to the hot water storage passage as cooling water to cool the steam-containing gas in the condenser, and reforming that collects the condensed water generated by the condenser and stores it as liquid reforming water A water tank, a sensor for detecting the level of the reforming water stored in the reforming water tank, a reforming water conveyance source for supplying the reforming water stored in the reforming water tank to the reformer, When starting up the system, When at least one of the first condition that the position is equal to or higher than the predetermined water level and the second condition that the amount of water below the first predetermined temperature in the hot water tank is equal to or higher than the predetermined amount is satisfied, the system is A fuel cell system including a control unit that permits activation. In this case, even if the system is started, it is estimated that there is no possibility that the reformed water is insufficient.

請求項2に係る本発明は、改質水で燃料原料を改質させてアノードガスを生成させる改質器と、前記アノードガスおよびカソードガスにより発電する燃料電池と、システムの排熱で加熱された温水を貯留する貯湯槽と、システムの運転に伴い発生する水蒸気含有ガスを冷却させて凝縮水を生成させる凝縮器と、貯湯槽の水を凝縮器に冷却水として供給する貯湯通路と、貯湯槽の水を貯湯通路に冷却水として供給して凝縮器の水蒸気含有ガスを冷却させる貯湯水搬送源と、貯湯通路のうち凝縮器よりも上流の通路部分の水を外気を用いて冷却作用を発揮するラジエータ装置と、凝縮器で生成された凝縮水を回収して液相状の改質水として溜める改質水タンクと、改質水タンクに溜められている改質水の水位を検知するセンサと、改質水タンクに溜められている改質水を改質器に供給する改質水搬送源と、システムを起動させるにあたり、改質水タンクの水位が所定水位以上であるという第1条件、貯湯槽のうち第1所定温度以下の水の量が所定量以上であるという第2条件、外気の温度が第2所定温度以下であるという第3条件のうち少なくともいずれか一つの条件が満足されるとき、システムを起動許可させる制御部とを具備する燃料電池システムである。この場合、システムを起動したとしても、改質水が不足するおそれがないと推定されるためである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a reformer that reforms a fuel raw material with reforming water to generate an anode gas, a fuel cell that generates electric power using the anode gas and the cathode gas, and heated by exhaust heat of the system. A hot water storage tank for storing hot water, a condenser for cooling the steam-containing gas generated during the operation of the system to generate condensed water, a hot water storage passage for supplying the water in the hot water tank to the condenser as cooling water, and hot water storage A hot water supply source for cooling the water vapor-containing gas of the condenser by supplying the tank water as cooling water to the hot water storage passage, and cooling the water in the passage portion upstream of the condenser in the hot water storage passage using the outside air. Detects the level of reforming water stored in the reforming water tank, the reforming water tank that collects the condensed water generated by the condenser and stores it as liquid phase reforming water Sensor and reforming water tank The first condition that the water level of the reforming water tank is equal to or higher than a predetermined water level when starting the system and the reforming water transport source that supplies the reforming water to the reformer. The system is activated when at least one of the second condition that the amount of water below the predetermined temperature is equal to or higher than the predetermined amount and the third condition that the temperature of the outside air is equal to or lower than the second predetermined temperature is satisfied. A fuel cell system including a control unit to be permitted. In this case, even if the system is started, it is estimated that there is no possibility that the reformed water is insufficient.

好ましくは、システムを起動させるにあたり、改質水タンクの水位が所定水位未満である場合、凝縮器における凝縮水生成能力が確保されると判定されるときには、第1条件を緩和した緩和第1条件を前記改質水タンクの水位が満足するとき、制御部はシステムを起動許可させる。システムを起動したとしても、改質水が不足するおそれがないと推定されるためである。   Preferably, when starting the system, when the water level of the reforming water tank is less than a predetermined water level, when it is determined that the condensed water generation capability in the condenser is secured, the relaxed first condition that relaxes the first condition When the water level of the reforming water tank is satisfied, the control unit allows the system to be activated. This is because even if the system is started, it is presumed that there is no risk of the reforming water being insufficient.

請求項4に係る本発明は、改質水で燃料原料を改質させてアノードガスを生成させる改質器と、アノードガスおよびカソードガスにより発電する燃料電池と、システムの排熱で加熱された温水を貯留する貯湯槽と、システムの運転に伴い発生する水蒸気含有ガスを冷却させて凝縮水を生成させる凝縮器と、貯湯槽の水を凝縮器に冷却水として供給する貯湯通路と、貯湯槽の水を貯湯通路に冷却水として供給して凝縮器の水蒸気含有ガスを冷却させる貯湯水搬送源と、凝縮器で生成された凝縮水を回収して液相状の改質水として溜める改質水タンクと、改質水タンクに溜められている改質水の水位を検知するセンサと、改質水タンクに溜められている改質水を改質器に供給する改質水搬送源と、システムを起動させるにあたり、改質水タンクの水量、貯湯槽のうち第1所定温度以下の水の量に基づいてシステムを起動許可させる制御部とを具備する燃料電池システムである。この場合、システムを起動したとしても、改質水が不足するおそれがないと推定されるためである。   According to a fourth aspect of the present invention, a reformer that reforms a fuel raw material with reforming water to generate anode gas, a fuel cell that generates power using the anode gas and the cathode gas, and heated by the exhaust heat of the system A hot water storage tank for storing hot water, a condenser for cooling the steam-containing gas generated during the operation of the system to generate condensed water, a hot water storage passage for supplying the water in the hot water storage tank as cooling water, and a hot water storage tank Supply of hot water to the hot water storage passage as cooling water to cool the steam-containing gas in the condenser, and reforming that collects the condensed water generated by the condenser and stores it as liquid reforming water A water tank, a sensor for detecting the level of the reforming water stored in the reforming water tank, a reforming water conveyance source for supplying the reforming water stored in the reforming water tank to the reformer, When starting up the system, The amount is a fuel cell system and a control unit for activating allowed the system based on the amount of the first predetermined temperature or less of water out of the hot water storage tank. In this case, even if the system is started, it is estimated that there is no possibility that the reformed water is insufficient.

請求項5に係る本発明は、改質水で燃料原料を改質させてアノードガスを生成させる改質器と、前記アノードガスおよびカソードガスにより発電する燃料電池と、システムの排熱で加熱された温水を貯留する貯湯槽と、システムの運転に伴い発生する水蒸気含有ガスを冷却させて凝縮水を生成させる凝縮器と、貯湯槽の水を凝縮器に冷却水として供給する貯湯通路と、貯湯槽の水を貯湯通路に冷却水として供給して凝縮器の水蒸気含有ガスを冷却させる貯湯水搬送源と、貯湯通路のうち凝縮器よりも上流の通路部分の水を外気を用いて冷却作用を発揮するラジエータ装置と、凝縮器で生成された凝縮水を回収して液相状の改質水として溜める改質水タンクと、改質水タンクに溜められている改質水の水位を検知するセンサと、前記改質水タンクに溜められている改質水を改質器に供給する改質水搬送源と、システムを起動させるにあたり、改質水タンクの水量、貯湯槽のうち第1所定温度以下の水の量、外気の温度に基づいてシステムを起動許可させる制御部とを具備する燃料電池システムである。この場合、システムを起動したとしても、改質水が不足するおそれがないと推定されるためである。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a reformer for reforming a fuel raw material with reforming water to generate an anode gas, a fuel cell for generating electric power with the anode gas and the cathode gas, and heating with exhaust heat of the system. A hot water storage tank for storing hot water, a condenser for cooling the steam-containing gas generated during the operation of the system to generate condensed water, a hot water storage passage for supplying the water in the hot water tank to the condenser as cooling water, and hot water storage A hot water supply source for cooling the water vapor-containing gas of the condenser by supplying the tank water as cooling water to the hot water storage passage, and cooling the water in the passage portion upstream of the condenser in the hot water storage passage using the outside air. Detects the level of reforming water stored in the reforming water tank, the reforming water tank that collects the condensed water generated by the condenser and stores it as liquid phase reforming water A sensor and the modified water tank The reforming water transport source that supplies the reforming water stored in the reformer and the amount of water in the reforming water tank, the amount of water below the first predetermined temperature in the hot water storage tank, It is a fuel cell system provided with the control part which permits starting of a system based on the temperature of this. In this case, even if the system is started, it is estimated that there is no possibility that the reformed water is insufficient.

好ましくは、制御部は、システムを起動させるにあたり、システムの起動に使用される起動エネルギーとシステムの停止に使用される停止エネルギーとを加えた起動停止エネルギーよりも、システムを発電運転するときのエネルギー節約量が上回る発電運転時間が得られるときにシステムを起動許可させる。   Preferably, when starting the system, the control unit uses the energy for starting the system for power generation operation, rather than the start / stop energy obtained by adding the start energy used for starting the system and the stop energy used for stopping the system. The system is allowed to start when the generation operation time exceeding the saving amount is obtained.

改質器は、燃料原料を改質水(気相および/または液相の改質水)で改質させてアノードガスを生成させる。燃料電池は、アノードガスおよびカソードガスにより発電する。貯湯槽は、システムの排熱で加熱された温水を貯留する。凝縮器は、システムの運転に伴い発生する水蒸気含有ガスを冷却させて凝縮水を生成させる。このような水蒸気含有ガスとしては、アノードガス、アノードオフガス、カソードガス、カソードオフガス、燃焼排気ガスのうちの少なくとも1種が例示される。凝縮器で生成された凝縮水は、改質水タンクに液相の改質水として溜められる。センサは、改質水タンクに溜められている改質水の水位を直接的または間接的に検知する。間接的に検知とは、改質水の貯留量に関する物理量を検知することにより水位を検知する場合も含む意味である。改質水搬送源が駆動すると、改質水タンクに溜められている改質水は改質器に供給され、改質反応に使用される。   The reformer reforms the fuel material with reforming water (gas phase and / or liquid phase reforming water) to generate anode gas. The fuel cell generates power with anode gas and cathode gas. The hot water storage tank stores hot water heated by the exhaust heat of the system. The condenser cools the steam-containing gas generated during the operation of the system and generates condensed water. Examples of such water vapor-containing gas include at least one of anode gas, anode off gas, cathode gas, cathode off gas, and combustion exhaust gas. The condensed water generated by the condenser is stored in the reformed water tank as liquid phase reformed water. The sensor directly or indirectly detects the water level of the reforming water stored in the reforming water tank. Indirect detection includes the case where the water level is detected by detecting a physical quantity related to the amount of reformed water stored. When the reforming water conveyance source is driven, the reforming water stored in the reforming water tank is supplied to the reformer and used for the reforming reaction.

制御部は、システムを起動させるにあたり、改質水タンクの水位が所定水位以上であるという第1条件が満足されるとき、システムを起動許可させる信号を出力する。この場合、改質水タンク(以下、タンクともいう)の水量が確保されているため、システムが起動した直後に停止することが抑えられる。所定水位は、システムが起動した直後にタンクの水枯れでシステムが停止しないようなタンクの水位を意味し、システムの種類、システムの設置環境などに応じて、更に、システムが水自立タイプであるか否かなどに応じて適宜設定される。タンクの水位が所定水位以上であるという第1条件が満足されないときには、システムの起動に制限がかかる。更に、仮にシステムを起動させたとしても、改質水不足により、システムの発電が直ぐに停止されるおそれがある。このため制御部は、システムを起動許可させない。   In starting the system, the control unit outputs a signal for allowing the system to start when the first condition that the water level of the reforming water tank is equal to or higher than a predetermined water level is satisfied. In this case, since the amount of water in the reformed water tank (hereinafter also referred to as a tank) is secured, it is possible to suppress the stop immediately after the system is started. Predetermined water level means the water level in the tank so that the system does not stop immediately after the system starts up, and depending on the type of system and the installation environment of the system, the system is a water self-supporting type It is appropriately set depending on whether or not. When the first condition that the water level of the tank is equal to or higher than the predetermined water level is not satisfied, the activation of the system is limited. Furthermore, even if the system is started, the power generation of the system may be stopped immediately due to the lack of reforming water. For this reason, the control unit does not permit activation of the system.

システムを起動させた後に、水枯れを要因として短時間でシステム停止することは、エネルギ的に不利である。すなわち、システムのランニングコスト、燃料コストを増加させる要因となり、好ましくない。そこで、本発明に係る燃料電池システムによれば、制御部は、システムを起動させたとしても改質水の不足がないときには、システムを起動許可させる信号を出力する。この場合、起動後、短時間のうちにシステムが停止してしまうことが抑えられる。殊に、水を改質水として補給する操作を長期にわたり抑制または廃止する水自立運転タイプのシステムの場合には、タンクに溜められる改質水が制限される可能性があるため、本発明は有効である。なお、水を改質水として補給する操作を実施するタイプのシステムの場合にも、本発明は有効である。   It is energetically disadvantageous to shut down the system in a short time due to water drainage after the system is started. That is, it becomes a factor which increases the running cost and fuel cost of the system, which is not preferable. Therefore, according to the fuel cell system of the present invention, the control unit outputs a signal for permitting activation of the system when there is no shortage of reforming water even when the system is activated. In this case, it is possible to prevent the system from stopping in a short time after activation. In particular, in the case of a water self-sustained operation type system that suppresses or eliminates the operation of replenishing water as reformed water over a long period of time, there is a possibility that the reformed water stored in the tank may be limited. It is valid. Note that the present invention is also effective in the case of a system that performs an operation of replenishing water as reformed water.

本発明によれば、システムを起動したとしても、改質水が不足するおそれがないと推定されるため、水枯れを要因としてシステムの運転が起動後に短時間で停止するといった不具合を抑えることができる燃料電池システムを提供することができる。   According to the present invention, even if the system is started, it is presumed that there is no risk of running out of the reforming water. A fuel cell system can be provided.

システムの概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of a system. システムに搭載されているタンクの概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the tank mounted in the system. 制御部が実行するフローチャートである。It is a flowchart which a control part performs. 図3に示す制御を実施した場合の特性例を模式的に示す。The characteristic example at the time of implementing control shown in Drawing 3 is shown typically. 別の実施形態に係り、制御部が実行するフローチャートである。It is a flowchart which concerns on another embodiment and a control part performs. 更に別の実施形態に係り、制御部が実行するフローチャートである。10 is a flowchart executed by a control unit according to another embodiment. 基準日における気温の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the temperature on a reference day. 基準日において燃料電池を発電電力W1で発電しているときにおけるタンクの水収支の変動を示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation | variation of the water balance of a tank when producing | generating a fuel cell with the generated electric power W1 in a reference | standard day. 燃料電池を発電電力W1で発電しているときにおけるタンクの水収支の変動を示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation | variation of the water balance of a tank when the fuel cell is generating with the generated electric power W1. 燃料電池を発電電力W1で発電しているときにおけるタンクの水収支の変動を示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation | variation of the water balance of a tank when the fuel cell is generating with the generated electric power W1. システムを発電停止モードで運転しているときにおけるタンクの水収支の変動を示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation | variation of the water balance of a tank when operating the system by the power generation stop mode. システムを起動運転しているときにおけるタンクの水収支の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of the water balance of a tank when starting a system. 適用形態の一例に係り、発電モジュールの内部を示す概要図である。It is an outline figure showing an inside of a power generation module concerning an example of an application form.

本発明の一視点によれば、システムを起動させるにあたり、貯湯槽から貯湯通路を介して凝縮器に送られる水が凝縮器において凝縮作用を発揮できるように、貯湯槽のうち第1所定温度以下の水の量が所定量以上であるという第2条件が更に満足されるとき、制御部は、システムを起動許可させることが好ましい。第1条件および第2条件の双方が満足されるとき、凝縮器における凝縮水の生成量が一層増加し、タンクにおける水位が一層確保され易いためである。第1所定温度は、水蒸気含有ガスを冷却させて凝縮器において水蒸気含有ガスから凝縮水を生成できる温度が好ましく、水蒸気含有ガスの温度よりも低い温度である。例えば35、30℃または25℃が例示される。   According to one aspect of the present invention, when the system is started, the water sent from the hot water storage tank to the condenser via the hot water storage passage can exhibit a condensing action in the condenser, and the first predetermined temperature or lower in the hot water storage tank. When the second condition that the amount of water is equal to or greater than the predetermined amount is further satisfied, the control unit preferably allows the system to be activated. This is because when both the first condition and the second condition are satisfied, the amount of condensed water generated in the condenser is further increased, and the water level in the tank is more easily secured. The first predetermined temperature is preferably a temperature at which the steam-containing gas can be cooled and condensed water can be generated from the steam-containing gas in the condenser, and is lower than the temperature of the steam-containing gas. For example, 35, 30 degreeC, or 25 degreeC is illustrated.

本発明の一視点によれば、貯湯通路のうち凝縮器よりも上流の通路部分の水を外気を用いて冷却作用を発揮するラジエータ装置が設けられている。この場合、システムを起動させるにあたり、ラジエータ装置が当該通路部分の水を冷却する冷却作用を発揮できるように外気が第2所定温度以下であるという第3条件が更に満足されるとき、制御部は、システムを起動許可させることが好ましい。第1条件及び第3条件が満足されるとき、凝縮器における凝縮水の生成量が一層増加し、タンクにおける水位が一層確保されやすいためである。第2所定温度は、貯湯通路のうち凝縮器よりも上流の通路部分の水を外気で冷却できる温度を意味し、当該通路部分の水よりも低温である。例えば38、35℃、30℃または25℃が例示される。   According to one aspect of the present invention, there is provided a radiator device that exhibits a cooling action by using outside air for water in a passage portion upstream of a condenser in a hot water storage passage. In this case, when the system is started, when the third condition that the outside air is equal to or lower than the second predetermined temperature is further satisfied so that the radiator device can exert a cooling action for cooling the water in the passage portion, the control unit It is preferable to allow the system to be activated. This is because when the first condition and the third condition are satisfied, the amount of condensed water generated in the condenser is further increased, and the water level in the tank is more easily secured. The second predetermined temperature means a temperature at which the water in the passage portion upstream of the condenser in the hot water storage passage can be cooled with outside air, and is lower than the water in the passage portion. For example, 38, 35 degreeC, 30 degreeC, or 25 degreeC is illustrated.

本発明の一視点によれば、システムを起動させるにあたり、改質水タンクの水位が所定水位未満である場合であっても、凝縮器における凝縮水生成能力が確保されると判定されるときには、第1条件を緩和した緩和第1条件を改質水タンクの水位が満足するとき、制御部はシステムを起動許可させる。また、凝縮器における凝縮水生成能力が確保されないと判定されるときには、緩和第1条件の満足に拘わらず、制御部はシステムを起動許可させない。その理由としては、凝縮器における凝縮水生成能力が確保されると判定されるときには、改質水タンクの水位が所定水位未満であっても、システムの運転停止が抑えられるためである。   According to one aspect of the present invention, when the system is started, even when the water level of the reforming water tank is less than the predetermined water level, when it is determined that the condensed water generation capability in the condenser is ensured, When the water level of the reforming water tank satisfies the relaxed first condition obtained by relaxing the first condition, the control unit permits the system to be activated. Moreover, when it determines with the condensed water production | generation capability in a condenser not being ensured, a control part does not permit starting of a system irrespective of satisfaction of 1st relaxation conditions. The reason for this is that when it is determined that the condensed water generation capability of the condenser is ensured, even if the water level of the reforming water tank is less than the predetermined water level, the system shutdown can be suppressed.

本発明の一視点によれば、センサは、タンクにおいてこれの重力方向における上部から下部に向けて位置する高水位、中水位を検知することが好ましい。この場合、制御部は、タンクの水位が高水位以上であるときにおいて通常の発電モードを実行することが好ましい。タンクの水位が高水位未満であり且つ中水位以上であるときにおいて燃料電池の最高発電出力に出力制限をかける出力制限モードを実行することが好ましい。システムを起動させるにあたり、タンクの水位が中水位以上であるときにおいてシステムを起動許可させると共に、改質水タンクの水位が中水位未満であるときにおいてシステムを起動許可させないことが好ましい。タンクの水位が中水位以上であれば、システムを起動させたとしても、タンクの水不足が原因でシステムの発電運転が停止することは抑えられるためである。本発明の一視点によれば、制御部は、システムを起動許可させた後に、燃料原料を改質器に供給させ、且つ、改質水搬送源を駆動させてタンクの改質水を改質器に供給させることが好ましい。これによりシステムの起動が進行する。   According to one aspect of the present invention, it is preferable that the sensor detects a high water level and a middle water level that are located from the upper part to the lower part in the direction of gravity in the tank. In this case, it is preferable that the control unit executes the normal power generation mode when the water level of the tank is higher than the high water level. It is preferable to execute an output restriction mode in which the output restriction is applied to the maximum power generation output of the fuel cell when the water level of the tank is lower than the high water level and higher than the middle water level. In starting the system, it is preferable that the system is permitted to start when the water level of the tank is equal to or higher than the middle water level, and that the system is not permitted to start when the water level of the reforming water tank is less than the middle water level. This is because, if the water level of the tank is equal to or higher than the middle water level, even if the system is started, it is possible to prevent the power generation operation of the system from being stopped due to the lack of water in the tank. According to one aspect of the present invention, the control unit, after allowing the system to start, supplies the fuel raw material to the reformer and drives the reforming water conveyance source to reform the reforming water in the tank. It is preferable to supply to the vessel. As a result, the system starts up.

(実施形態1)
図1はシステムの概要を示す。これは固体酸化物形の燃料電池に適用している。システムは、基本的には、固体酸化物形の燃料電池1と、改質器2と、制御部100と、筐体9とを有する。更に、燃料電池システムは、筐体9の内部において、改質水系4と、燃料原料供給系5、カソードガス供給糸6、貯湯系7とを有する。なお図1では、燃料電池1は模式化されて図示されている。システムは、タンク44に水を長期間にわたりまたは半永久的に補給せずに発電運転する水自立タイプである。図1に示すように、改質器2は、蒸発部20と、燃料原料が供給される改質部22とを備えている。蒸発部20は、改質水系4から蒸発部20に供給される液相状の改質水を水蒸気化させる。改質部22は蒸発部20の下流に設けられており、蒸発部20で生成された水蒸気で燃料原料を水蒸気改質させてアノードガスを生成させる。アノードガスは水素ガスまたは水素含有ガスである。筐体9は、筐体9の収容室91と外気とを連通させる外気取込口92および排出口93をもつ。発電モジュール3は筐体9の内部に収容されており、発電室32を形成する断熱材で形成された容器状の断熱部30を有しており、断熱部30の内部に燃料電池1および改質器2を燃焼用空間23を介して収容して形成されている。発電モジュール3では、燃料電池1の上側には改質器2(改質部22および蒸発部20)が配置されている。発電モジュール3では、燃料電池1と改質器2(改質部22および蒸発部20)との間には、燃焼用空間23が形成されている。殊に、燃料電池1の上部と改質器2(改質部22および蒸発部20)の下部との間には、燃焼用空間23が形成されている。燃料電池1のアノードから吐出されたアノードオフガスが燃焼用空間23に排出される。アノードオフガスは、燃料電池1のアノードから排出されるガスを意味し、未反応の水素(可燃成分)を含有して燃焼可能である。カソードオフガスは未反応の酸素を含有している。燃焼用空間23に排出されたアノードオフガスは、酸素を含むカソードガスまたはカソードオフガス(燃焼用空気に相当)により燃焼され、燃焼炎24を燃焼用空間23において形成する。燃焼用空間23において燃焼炎24を形成したガスは、燃焼排気ガスとなる。燃焼用空間23における燃焼炎24は改質部22および蒸発部20の双方を加熱させ、改質部22の温度を改質反応温度領域に維持させる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows an overview of the system. This is applied to a solid oxide fuel cell. The system basically includes a solid oxide fuel cell 1, a reformer 2, a control unit 100, and a housing 9. Further, the fuel cell system includes a reforming water system 4, a fuel material supply system 5, a cathode gas supply thread 6, and a hot water storage system 7 inside the housing 9. In FIG. 1, the fuel cell 1 is schematically shown. The system is a water self-supporting type in which power generation operation is performed without supplying water to the tank 44 for a long period of time or semipermanently. As shown in FIG. 1, the reformer 2 includes an evaporation unit 20 and a reforming unit 22 to which a fuel material is supplied. The evaporator 20 vaporizes the liquid phase reformed water supplied from the reforming water system 4 to the evaporator 20. The reforming unit 22 is provided downstream of the evaporation unit 20 and steam-reforms the fuel material with the steam generated by the evaporation unit 20 to generate anode gas. The anode gas is hydrogen gas or hydrogen-containing gas. The housing 9 has an outside air intake port 92 and a discharge port 93 that allow the storage chamber 91 of the housing 9 to communicate with the outside air. The power generation module 3 is housed inside the housing 9 and has a container-like heat insulating portion 30 formed of a heat insulating material that forms the power generation chamber 32, and the fuel cell 1 and the modified battery are formed inside the heat insulating portion 30. The mass device 2 is formed through the combustion space 23. In the power generation module 3, the reformer 2 (the reforming unit 22 and the evaporation unit 20) is disposed on the upper side of the fuel cell 1. In the power generation module 3, a combustion space 23 is formed between the fuel cell 1 and the reformer 2 (the reforming unit 22 and the evaporation unit 20). In particular, a combustion space 23 is formed between the upper part of the fuel cell 1 and the lower part of the reformer 2 (the reforming part 22 and the evaporation part 20). The anode off gas discharged from the anode of the fuel cell 1 is discharged into the combustion space 23. The anode off gas means a gas discharged from the anode of the fuel cell 1 and contains unreacted hydrogen (combustible component) and can be combusted. The cathode off gas contains unreacted oxygen. The anode off-gas discharged to the combustion space 23 is burned by a cathode gas containing oxygen or a cathode off-gas (corresponding to combustion air) to form a combustion flame 24 in the combustion space 23. The gas that forms the combustion flame 24 in the combustion space 23 becomes combustion exhaust gas. The combustion flame 24 in the combustion space 23 heats both the reforming unit 22 and the evaporation unit 20 and maintains the temperature of the reforming unit 22 in the reforming reaction temperature region.

図1に示すように、改質水系4は、改質部22における水蒸気改質において水蒸気として消費される改質水を改質部22に供給するものであり、水精製器40と改質器2とを結ぶ改質水通路41と、改質水ポンプ42(改質水搬送源)と、給水バルブ43とを有する。水精製器40は、水を浄化させ得るイオン交換樹脂等の水精製材40aを有する。改質水通路41には、タンク44、改質水ポンプ42、給水バルブ43が設けられている。   As shown in FIG. 1, the reforming water system 4 supplies reforming water that is consumed as water vapor in steam reforming in the reforming unit 22 to the reforming unit 22. 2, a reforming water passage 41, a reforming water pump 42 (reforming water transport source), and a water supply valve 43. The water purifier 40 includes a water purification material 40a such as an ion exchange resin that can purify water. In the reforming water passage 41, a tank 44, a reforming water pump 42, and a water supply valve 43 are provided.

図1に示すように、燃料原料供給系5は、炭化水素系等の燃料原料を改質器2に供給させるために燃料源50に繋がる燃料原料供給通路51と、入口バルブ52と、流量計53、脱硫器54と、燃料原料ポンプ55(燃料原料搬送源)とを有する。燃料原料供給通路51には、入口バルブ52、流量計53、脱硫器54および燃料原料ポンプ55がこの順番に設けられているが、順番はこれに限定されるものではない。カソードガス供給糸6は、空気であるカソードガスを燃料電池1のカソード12に供給するカソードガス供給通路60と、除塵フィルタ61と、カソードガスポンプ62(カソードガス搬送源)と、流量計63とを有する。カソードガス供給通路60には、除塵フィルタ61、カソードガスポンプ62および流量計63がこの順番に配置されているが、この順番に限定されるものではない。除塵フィルタ61は、筐体9の収容室91に配置されている。カソードガスポンプ62が駆動すると、外気は外気取込口92から収容室91に流入し、除塵フィルタ61およびカソードガス供給通路60を介してカソードガスとして燃料電池1の入口からカソード12に供給される。   As shown in FIG. 1, the fuel material supply system 5 includes a fuel material supply passage 51 connected to a fuel source 50 for supplying a fuel material such as a hydrocarbon system to the reformer 2, an inlet valve 52, a flow meter. 53, a desulfurizer 54, and a fuel feed pump 55 (fuel feed transfer source). In the fuel material supply passage 51, an inlet valve 52, a flow meter 53, a desulfurizer 54, and a fuel material pump 55 are provided in this order. However, the order is not limited to this. The cathode gas supply yarn 6 includes a cathode gas supply passage 60 for supplying a cathode gas, which is air, to the cathode 12 of the fuel cell 1, a dust filter 61, a cathode gas pump 62 (cathode gas transport source), and a flow meter 63. Have. Although the dust filter 61, the cathode gas pump 62, and the flow meter 63 are arranged in this order in the cathode gas supply passage 60, the order is not limited to this order. The dust filter 61 is disposed in the housing chamber 91 of the housing 9. When the cathode gas pump 62 is driven, outside air flows into the housing chamber 91 from the outside air inlet 92 and is supplied to the cathode 12 from the inlet of the fuel cell 1 as cathode gas through the dust filter 61 and the cathode gas supply passage 60.

図1に示すように、貯湯系7は、貯湯槽70と、凝縮器74および貯湯槽70を循環する貯湯通路71と、貯湯通路71に設けられた貯湯ポンプ72(貯湯水搬送源)と、凝縮器74とを有する。貯湯槽70の下部には出水口70pが設けられている。貯湯槽70の上部には入水口70iが設けられている。貯湯通路71は、出水口70pから凝縮器74までの往路71aと、凝縮器74から入水口70iまでの復路71cとを有する。貯湯ポンプ72が作動すると、貯湯槽72の底部付近の水は出水口70pから吐出され、貯湯通路71の往路71aから凝縮器74に供給され、凝縮器74における排気ガスとの熱交換により加熱される。加熱された水は復路71cを介して入水口70iから貯湯槽70に戻る。これにより貯湯槽70は温水を貯留させる。貯湯槽70には高さ方向に沿って複数個の温度センサ70tが配置されている。貯湯槽70の温水が給湯通路70hから温水消費部70kに取り出されると、補給通路70wから水道水等の補給水が補給される。よって貯湯槽70は常に満水状態となるように設定されている。   As shown in FIG. 1, the hot water storage system 7 includes a hot water storage tank 70, a hot water storage passage 71 that circulates through the condenser 74 and the hot water storage tank 70, a hot water storage pump 72 (hot water storage water conveyance source) provided in the hot water storage path 71, And a condenser 74. A water outlet 70 p is provided in the lower part of the hot water tank 70. A water inlet 70 i is provided at the upper part of the hot water tank 70. The hot water storage passage 71 has a forward path 71a from the water outlet 70p to the condenser 74 and a return path 71c from the condenser 74 to the water inlet 70i. When the hot water storage pump 72 is activated, water near the bottom of the hot water storage tank 72 is discharged from the outlet 70p, supplied to the condenser 74 from the forward passage 71a of the hot water storage passage 71, and heated by heat exchange with the exhaust gas in the condenser 74. The The heated water returns to the hot water tank 70 from the water inlet 70i through the return path 71c. Thereby, the hot water tank 70 stores hot water. In the hot water storage tank 70, a plurality of temperature sensors 70t are arranged along the height direction. When the hot water in the hot water storage tank 70 is taken out from the hot water supply passage 70h to the hot water consumption unit 70k, make-up water such as tap water is supplied from the supply passage 70w. Accordingly, the hot water tank 70 is set to be always full.

発電モジュール3の近傍には凝縮器74(熱交換器に相当)が設けられている。凝縮器74は、発電モジュール3から排出される燃焼排気ガスが通過するガス通路74gと、貯湯系7の貯湯通路71の水が通過する水通路74wとをもつ。凝縮器74のガス通路74gを流れる排気ガスの熱は、熱交換により水通路74wに伝達され、更に貯湯系7の貯湯通路71の水に伝達される。凝縮器74のガス通路74gから排気通路75が筐体9の排気口76に向けて延設されている。発電モジュール3の発電室32の排気ガスは、凝縮器74のガス通路74gおよび排気通路75を介して、排気口76から排出される。凝縮器74のガス通路74gから凝縮水通路77が水精製器40に向けて延設されている。この排気ガスは水蒸気含有ガスである。従って排気ガスに含まれている気相状の水分は、凝縮器74のガス通路74gにおいて水通路74wにより冷却されて凝縮水を生成する。凝縮水は凝縮水通路77から水精製器40を介してタンク44に貯留される。貯湯通路71の往路71aには、往路71aの水を強制的に冷却させ得る冷却装置として機能するラジエータ装置79が設けられている。ラジエータ装置79は、冷却フィンをもつと共に往路71aに連通する放熱通路をもつラジエータ79aと、ラジエータ79aに送風してこれを積極的に冷却させる冷却ファン79cとをもつ。冷却ファン79cの回転数は固定でも可変でも良い。なおラジエータ装置79は筐体9の外側でも良いし筐体9の内部でも良いし、あるいは、貯湯槽70を収容する図略の筐体の内部でも良い。   A condenser 74 (corresponding to a heat exchanger) is provided in the vicinity of the power generation module 3. The condenser 74 has a gas passage 74g through which the combustion exhaust gas discharged from the power generation module 3 passes and a water passage 74w through which water in the hot water storage passage 71 of the hot water storage system 7 passes. The heat of the exhaust gas flowing through the gas passage 74g of the condenser 74 is transferred to the water passage 74w by heat exchange, and further transferred to the water in the hot water storage passage 71 of the hot water storage system 7. An exhaust passage 75 extends from the gas passage 74 g of the condenser 74 toward the exhaust port 76 of the housing 9. The exhaust gas in the power generation chamber 32 of the power generation module 3 is discharged from the exhaust port 76 via the gas passage 74g and the exhaust passage 75 of the condenser 74. A condensed water passage 77 extends from the gas passage 74 g of the condenser 74 toward the water purifier 40. This exhaust gas is a steam-containing gas. Therefore, the vapor-phase moisture contained in the exhaust gas is cooled by the water passage 74w in the gas passage 74g of the condenser 74 to generate condensed water. The condensed water is stored in the tank 44 from the condensed water passage 77 through the water purifier 40. The forward path 71a of the hot water storage passage 71 is provided with a radiator device 79 that functions as a cooling device capable of forcibly cooling the water in the forward path 71a. The radiator device 79 includes a radiator 79a having cooling fins and a heat radiation passage communicating with the forward path 71a, and a cooling fan 79c that blows air to the radiator 79a and actively cools the radiator 79a. The rotational speed of the cooling fan 79c may be fixed or variable. The radiator device 79 may be outside the housing 9, inside the housing 9, or inside an unillustrated housing that houses the hot water tank 70.

さて、システムが起動するときには、燃料原料ポンプ55が駆動し、燃料原料が脱硫器54、燃料原料供給通路51、蒸発部20および改質部22を経て燃料電池1に供給され、燃料電池1を介して燃焼用空間23に供給される。またカソードガスポンプ62が駆動するため、カソードガス(空気)が燃焼用空気として燃焼用空間23に供給される。これにより可燃性の燃料原料が燃焼用空間23においてカソードガス(燃焼用空気)により燃焼され、燃焼炎24を燃焼用空間23において形成する。燃焼炎24は改質部22および蒸発部20を高温に加熱させ、改質反応可能とさせるとともに燃料電池を暖機する。   When the system is started, the fuel material pump 55 is driven, and the fuel material is supplied to the fuel cell 1 through the desulfurizer 54, the fuel material supply passage 51, the evaporation unit 20, and the reforming unit 22, To the combustion space 23. Further, since the cathode gas pump 62 is driven, cathode gas (air) is supplied to the combustion space 23 as combustion air. As a result, the combustible fuel material is burned by the cathode gas (combustion air) in the combustion space 23, and a combustion flame 24 is formed in the combustion space 23. The combustion flame 24 heats the reforming unit 22 and the evaporation unit 20 to a high temperature, enables a reforming reaction, and warms up the fuel cell.

次に、燃料電池1の発電運転時には、燃料原料ポンプ55が駆動し、燃料原料が燃料原料供給通路51を介して改質器2の蒸発部20に供給される。また改質水ポンプ42が駆動し、タンク44の液相状の改質水が改質水通路41を介して蒸発部20に供給される。ここで、蒸発部20は加熱されているため、蒸発部20は改質水を水蒸気化させる。水蒸気は改質部22に供給される。改質部22は燃料原料を水蒸気改質させ、アノードガスを生成させる。   Next, during the power generation operation of the fuel cell 1, the fuel material pump 55 is driven, and the fuel material is supplied to the evaporation unit 20 of the reformer 2 through the fuel material supply passage 51. Further, the reforming water pump 42 is driven, and the liquid phase reforming water in the tank 44 is supplied to the evaporation unit 20 through the reforming water passage 41. Here, since the evaporation unit 20 is heated, the evaporation unit 20 vaporizes the reformed water. The steam is supplied to the reforming unit 22. The reforming unit 22 steam reforms the fuel material to generate anode gas.

燃料原料がメタン系である場合には、水蒸気改質ではアノードガスの生成は、次の(1)式に基づくと考えられている。固体酸化物形の燃料電池1では、H他にCOも燃料となりうる。
(1)…CH+2HO→4H+CO
CH+HO→3H+CO
生成されたアノードガスは、アノードガス通路14およびアノードガスマニホルド13を介して、燃料電池1のアノード11の入口に供給されて発電に使用される。またカソードガスポンプ62が駆動しているため、筐体9の外部の外気がカソードガスとして除塵フィルタ61およびカソードガス供給通路60を介して燃料電池1のカソード12の入口に供給される。これにより燃料電池1は発電する。発電反応においては、水素含有ガスで供給されるアノード11では基本的には(2)の反応が発生すると考えられている。酸素が供給されるカソード12では基本的には(3)の反応が発生すると考えられている。カソード12において発生した酸素イオン(O2−)がカソード12からアノード11に向けて電解質を伝導する。
(2)…H+O2−→HO+2e
COが含まれている場合には、CO+O2−→CO+2e
(3)…1/2O+2e→O2−
発電反応後のアノードオフガスは、発電反応しなかった水素や未反応の燃料原料(メタン)を含む。カソードオフガスは発電反応に未反応な酸素を含む。アノードオフガスおよびカソードオフガスは、燃料電池1の上方の燃焼用空間23に排出され、燃焼炎24を燃焼用空間23において形成する。燃焼炎24における燃焼反応において水素やメタンが酸素と反応するため、燃焼反応によりHOが生成される。燃焼した後の燃焼排気ガスは、凝縮器74のガス通路74g、ガス出口78を経て排気通路75を流れ、更に、排気通路75の先端の排気口76から筐体9の外部に放出される。ここで、凝縮器74のガス通路74gを流れる排気ガスは、水分を含む。この水分は、改質反応に必要な改質水量に対して余剰に投入した水(通常、改質触媒,燃料電池触媒のコーキング良くしのために必要な水量に対して2.5以上(S/C)を投入する。)、上記した(2)におけるHO、燃焼炎24の燃焼反応により生成されたHOを含む。排気ガスに含まれている水分は、凝縮器74のガス通路74gにおいて水通路74wにより冷却されて凝縮し、凝縮水を生成させる。凝縮器74のガス通路74gで生成された凝縮水は凝縮水通路77から水精製器40に供給され、水精製器40で精製される。精製された水は、タンク44に改質水44wとして貯留される。凝縮水を改質水として再利用することにより、システムが水自立可能となる。水自立とは、長期にわたりあるいは半永久的に改質水をシステムに補給せずに済む状態を意味する。上記したように燃料電池1のアノード11の上部からアノードオフガスが燃焼用空間23に吐出され、カソード12から吐出されたカソードオフガスが燃焼用空間23に吐出され、アノードオフガスがカソードオフガスにより燃焼されて燃焼炎24を形成し、改質部22および蒸発部20を加熱させる。なお、固体酸化物形の燃料電池1を搭載するシステムによれば、定常運転における燃料電池1の作動温度は400〜1100℃の範囲内、500〜800℃の範囲内が例示される。
When the fuel raw material is methane-based, it is considered that the generation of the anode gas in the steam reforming is based on the following equation (1). In the solid oxide fuel cell 1, CO can be used as fuel in addition to H 2 .
(1) ... CH 4 + 2H 2 O → 4H 2 + CO 2
CH 4 + H 2 O → 3H 2 + CO
The generated anode gas is supplied to the inlet of the anode 11 of the fuel cell 1 through the anode gas passage 14 and the anode gas manifold 13 and used for power generation. Since the cathode gas pump 62 is driven, outside air outside the housing 9 is supplied as cathode gas to the inlet of the cathode 12 of the fuel cell 1 through the dust filter 61 and the cathode gas supply passage 60. Thereby, the fuel cell 1 generates electric power. In the power generation reaction, it is considered that the reaction (2) basically occurs at the anode 11 supplied with the hydrogen-containing gas. It is considered that the reaction (3) basically occurs at the cathode 12 to which oxygen is supplied. Oxygen ions (O 2− ) generated at the cathode 12 conduct the electrolyte from the cathode 12 toward the anode 11.
(2) ... H 2 + O 2− → H 2 O + 2e
When CO is contained, CO + O 2− → CO 2 + 2e
(3)... 1 / 2O 2 + 2e → O 2−
The anode off gas after the power generation reaction includes hydrogen that has not undergone the power generation reaction and unreacted fuel raw material (methane). The cathode off gas contains oxygen that has not reacted in the power generation reaction. The anode off-gas and the cathode off-gas are discharged into the combustion space 23 above the fuel cell 1 to form a combustion flame 24 in the combustion space 23. Since hydrogen and methane react with oxygen in the combustion reaction in the combustion flame 24, H 2 O is generated by the combustion reaction. The combustion exhaust gas after combustion flows through the exhaust passage 75 through the gas passage 74g and the gas outlet 78 of the condenser 74, and is further discharged from the exhaust port 76 at the tip of the exhaust passage 75 to the outside of the housing 9. Here, the exhaust gas flowing through the gas passage 74g of the condenser 74 contains moisture. This water is excessively added to the amount of reforming water necessary for the reforming reaction (usually 2.5 or more (S more than the amount of water necessary for improving the coking of the reforming catalyst and the fuel cell catalyst). / C) is poured.), including of H 2 O produced by combustion reaction of H 2 O, the combustion flame 24 in the above (2). Moisture contained in the exhaust gas is cooled and condensed by the water passage 74w in the gas passage 74g of the condenser 74 to generate condensed water. The condensed water generated in the gas passage 74 g of the condenser 74 is supplied from the condensed water passage 77 to the water purifier 40 and purified by the water purifier 40. The purified water is stored in the tank 44 as the reformed water 44w. By reusing condensed water as reformed water, the system can be water self-supporting. Water self-supporting means a state where it is not necessary to replenish the system with reforming water over a long period or semipermanently. As described above, the anode off gas is discharged from the upper part of the anode 11 of the fuel cell 1 into the combustion space 23, the cathode off gas discharged from the cathode 12 is discharged into the combustion space 23, and the anode off gas is burned by the cathode off gas. A combustion flame 24 is formed, and the reforming unit 22 and the evaporation unit 20 are heated. In addition, according to the system in which the solid oxide fuel cell 1 is mounted, the operating temperature of the fuel cell 1 in the steady operation is exemplified in the range of 400 to 1100 ° C, and in the range of 500 to 800 ° C.

排気通路75のうち凝縮器74のガス通路74gの下流の部位の排気ガスの温度T2を検知するガス温度センサ201が設けられている。貯湯通路71の往路71aのうち凝縮器74の水通路74wよりも上流の水の温度T1を検知する水温センサ202が設けられている。外気温度T3を検知する外気温度センサ205が外気取込口92付近に設けられている。但し、センサ205は筐体9の外方に配置されていても良い。センサ201,202,205,70tの温度信号は制御部100に入力される。制御部100は、入力処理回路と、出力処理回路と、CPUと、メモリとを有する。制御部100は、ポンプ62,55,72,42,バルブ52,43、ファン79c等の補機を制御する。   A gas temperature sensor 201 for detecting the temperature T2 of the exhaust gas in a portion of the exhaust passage 75 downstream of the gas passage 74g of the condenser 74 is provided. A water temperature sensor 202 that detects the temperature T1 of the water upstream of the water passage 74w of the condenser 74 in the forward passage 71a of the hot water storage passage 71 is provided. An outside air temperature sensor 205 for detecting the outside air temperature T3 is provided in the vicinity of the outside air inlet 92. However, the sensor 205 may be disposed outside the housing 9. Temperature signals from the sensors 201, 202, 205, and 70 t are input to the control unit 100. The control unit 100 includes an input processing circuit, an output processing circuit, a CPU, and a memory. The control unit 100 controls auxiliary machines such as pumps 62, 55, 72, and 42, valves 52 and 43, and a fan 79c.

燃料電池1はインバータ501およびスイッチング素子502を介して電力負荷504および商用電源505に系統連系されている。電力負荷504はブレーカ506を介して商用電源505に接続されている。燃料電池1の発電出力が不足するとき、スイッチング素子502がオンしている状態において、商用電源505から電力負荷504に給電される。スイッチング素子502が断電されると、燃料電池1と商用電源505とは断電される。ここで、貯湯通路71のうち凝縮器74よりも上流の往路71aの水の温度T1が既定温度以上である場合には、凝縮器74における冷却能力が低下し、凝縮器74における凝縮生成量が低下する。このためタンク44に貯留される改質水の水位が過剰に低下するおそれがある場合、制御部100は、ラジエータ装置79のファン79cを作動させるかあるいはファン79cの単位時間あたりの出力(回転数)を増加させることにより、貯湯通路71のうち凝縮器74よりも上流の往路71a(凝縮器74の入口側)の水の温度T1を低下させる。これにより凝縮器74の水通路74wにおける冷却能力が増加し、凝縮器74のガス通路74gにおいて凝縮される凝縮水の生成量が増加する。凝縮水は凝縮器74から凝縮水通路77を介してタンク44に重力で流下する。こうして凝縮水がタンク44に供給され改質水として利用される。なお本実施形態によれば、システムが停止しているときには、貯湯ポンプ72および冷却ファン79cは停止している。システムが起動すれば、貯湯ポンプ72および冷却ファン79cは必要に応じて駆動する。   The fuel cell 1 is grid-connected to an electric power load 504 and a commercial power source 505 via an inverter 501 and a switching element 502. The power load 504 is connected to the commercial power source 505 via the breaker 506. When the power generation output of the fuel cell 1 is insufficient, power is supplied from the commercial power source 505 to the power load 504 while the switching element 502 is on. When the switching element 502 is disconnected, the fuel cell 1 and the commercial power source 505 are disconnected. Here, if the temperature T1 of the water in the forward passage 71a upstream of the condenser 74 in the hot water storage passage 71 is equal to or higher than the predetermined temperature, the cooling capacity in the condenser 74 is reduced, and the amount of condensation generated in the condenser 74 is reduced. descend. For this reason, when the water level of the reforming water stored in the tank 44 may be excessively lowered, the control unit 100 operates the fan 79c of the radiator device 79 or outputs the output per unit time (the number of rotations) of the fan 79c. ) Is increased, the temperature T1 of the water in the forward passage 71a (the inlet side of the condenser 74) upstream of the condenser 74 in the hot water storage passage 71 is lowered. Thereby, the cooling capacity in the water passage 74w of the condenser 74 increases, and the amount of condensed water condensed in the gas passage 74g of the condenser 74 increases. The condensed water flows down from the condenser 74 to the tank 44 through the condensed water passage 77 by gravity. Thus, the condensed water is supplied to the tank 44 and used as reforming water. According to the present embodiment, when the system is stopped, the hot water storage pump 72 and the cooling fan 79c are stopped. When the system is started, the hot water storage pump 72 and the cooling fan 79c are driven as necessary.

図2はタンク44を示す。タンク44には、これの上部から下部に向けて、オーバフロー水位Over、第1水位としての高水位High,第2水位としての中水位Mid,第3水位としての低水位Lowの3水準の水位が設定されている。高水位Highを検知できる高水位センサ301(第1水位センサ)、中水位Midを検知できる中水位センサ302(第2水位センサ)、低水位Lowを検知できる低水位センサ303(第3水位センサ)がそれぞれタンク44に設けられている。高水位センサ301、中水位センサ302および低水位センサ303といった各センサは、導電率センサでも良いしフロートセンサでも良い。導電率センサについては、水が存在すれば水の導電率2〜10μS/cmを示すのに対し、水がない場合は電極間が空気となるため、0μS/cmとなり、導電率とともに純水の有無、不純物の混在の有無を検知可能である。センサ301,302,303のうち最も下部に配置されている低水位センサ303については、導電率センサが好ましい。その理由としては、タンク44の水量が低下したとしても、タンク44の底部に水は存在する。このためタンク44に不純物が混在すれば、導電率の変化により不純物の混在の有無、純水の有無を検知できる確率が高くなるためである。タンク44に貯留されている過剰の水をオーバフローさせるオーバフロー部44pが、タンク44の上部に設けられている。よって、高水位Highよりも上方にオーバフロー水位Overが設けられている。通常の発電モードであれば、タンク44の水位は高水位High以上に維持されるようにシステムは設定されており、タンク44において水が増加しても、オーバフロー部44pから水がオーバフローし、システム外に排水される。本実施形態によれば、システムは、タンク44に水を長期間にわたりまたは半永久的に補給せずに発電運転する水自立タイプである。このため水道水等の補給水を水精製器40またはタンク44に補給させる補給配管が基本的には配置されていない。   FIG. 2 shows the tank 44. From the upper part to the lower part of the tank 44, there are three levels of water level: overflow water level Over, high water level High as the first water level, medium water level Mid as the second water level, and low water level Low as the third water level. Is set. High water level sensor 301 (first water level sensor) capable of detecting high water level High, middle water level sensor 302 (second water level sensor) capable of detecting medium water level Mid, low water level sensor 303 (third water level sensor) capable of detecting low water level Low Are respectively provided in the tank 44. Each sensor such as the high water level sensor 301, the middle water level sensor 302, and the low water level sensor 303 may be a conductivity sensor or a float sensor. As for the conductivity sensor, when water is present, the conductivity of water is 2 to 10 μS / cm, but when there is no water, the space between the electrodes becomes air, so that it becomes 0 μS / cm. Presence / absence and presence / absence of impurities can be detected. Of the sensors 301, 302, and 303, the low water level sensor 303 disposed at the bottom is preferably a conductivity sensor. The reason is that water is present at the bottom of the tank 44 even if the amount of water in the tank 44 decreases. For this reason, if impurities are mixed in the tank 44, the probability of detecting the presence / absence of impurities and the presence / absence of pure water increases due to the change in conductivity. An overflow portion 44 p that overflows excess water stored in the tank 44 is provided in the upper portion of the tank 44. Therefore, the overflow water level Over is provided above the high water level High. In the normal power generation mode, the system is set so that the water level of the tank 44 is maintained at a high water level High or higher. Even if water increases in the tank 44, the water overflows from the overflow unit 44p, and the system Drained outside. According to the present embodiment, the system is a water self-supporting type in which power generation operation is performed without supplying water to the tank 44 for a long period of time or semipermanently. For this reason, a supply pipe for supplying supply water such as tap water to the water purifier 40 or the tank 44 is basically not arranged.

本実施形態における起動許可についての基本的な考え方について下記に示す。凝縮器74において凝縮される凝縮水の生成量が少なくなると、タンク44に回収される改質水が少なくなる。例えば、貯湯槽70が温水で満水状態(満蓄状態)であり、貯通通路71の水温が高く、且つ、外気温度T3が高温といった場合(例えば夏季)には、凝縮器74において凝縮される凝縮水の生成量が少なくなり、タンク44に回収される改質水も少なくなる傾向がある。このような改質水貯留にとって厳しい条件においても、システムの省エネルギ性,CO2削減率,経済性等においてメリットが充分に発揮されるように、システムの起動に要するエネルギ,システムの停止に要するエネルギを考慮し、起動させたシステムを時間TM3ぶんは最低限発電させることが好ましい。システムを起動させたとしても、システムの発電運転が短時間継続するものの、改質水の不足のためシステムが短時間のうちに再び停止すると、充分な省エネルギ性が得られず、システムのランニングコストが増加するためである。   The basic concept of the start permission in this embodiment is shown below. When the amount of condensed water condensed in the condenser 74 decreases, the reformed water recovered in the tank 44 decreases. For example, when the hot water tank 70 is full of hot water (full storage state), the water temperature of the storage passage 71 is high, and the outside air temperature T3 is high (for example, in summer), the hot water tank 70 is condensed in the condenser 74. There is a tendency that the amount of condensed water generated decreases and the reformed water recovered in the tank 44 also decreases. Energy required for system startup and system shutdown so that the benefits of system energy saving, CO2 reduction rate, economy, etc. can be fully demonstrated even under severe conditions for such reformed water storage. In consideration of the above, it is preferable to generate a minimum amount of power for the activated system for the time TM3. Even if the system is started, power generation operation of the system continues for a short time. However, if the system is stopped again in a short time due to the lack of reforming water, sufficient energy saving is not obtained, and the system is running. This is because the cost increases.

省エネルギ性について検討した例を下記に示す。すなわち、システムの起動エネルギーをJ1[kWh]とし,システムの停止エネルギーをJ2[kWh]とするシステムの場合、システムの起動および停止の1回で、J12のエネルギーが使用される。J12=J1+J2
一方、システムが規定発電量および規定効率で発電した場合において、ΔJ3kWのエネルギーの低減があると仮定する。システムが時間TM3発電するとき、ΔJ3×TM3[kWh]のエネルギーが低減できる。
An example of studying energy saving is shown below. That is, in the case of a system in which the startup energy of the system is J1 [kWh] and the shutdown energy of the system is J2 [kWh], the energy of J12 is used once in the startup and shutdown of the system. J12 = J1 + J2
On the other hand, when the system generates power with the specified power generation amount and the specified efficiency, it is assumed that there is a reduction in energy of ΔJ3 kW. When the system generates power for time TM3, the energy of ΔJ3 × TM3 [kWh] can be reduced.

(ΔJ3×TM3)≧(J12+α)の関係式が満たされるように、時間TM3が決定される。なお、αに関しては、システムのコストおよび償却期間等を含めて優位性が出るように適宜設定される。従って、システムを起動させた後に時間TM3以上の発電が可能な条件がそろった場合には、制御部100は、システムに起動許可を与え、システムを起動させることが好ましい。   Time TM3 is determined so that the relational expression (ΔJ3 × TM3) ≧ (J12 + α) is satisfied. As for α, it is set as appropriate so as to have an advantage including the cost of the system and the depreciation period. Therefore, when the conditions that allow generation of electric power for time TM3 or longer after the system is started are satisfied, the control unit 100 preferably gives the system start permission and starts the system.

制御部100は、システムの起動許可を与える第1条件〜第3条件を考慮する。
(i)タンク44の水位に関する第1条件
(ii)貯湯槽70に溜められている第1所定温度以下の冷水の量(水位)に関する第2条件
(iii)外気温度T3の温度に関する第3条件
ここで、外気温度T3は、貯湯通路71のうち凝縮器74よりも上流に位置する往路71aの貯湯水をラジエータ装置79の冷却ファン79cで冷却する場合には、凝縮器74を冷却させるための往路71cの水を積極的に冷却できる温度に相当する
本実施形態によれば、起動前では、ポンプ62,55,42,72,ファン79cは停止されている。システムを起動させるにあたり、まず、制御部100は、タンク44の水位が所定の中水位Mid以上という第1条件を満たすか否かを判定する。更に、貯湯槽70のうち第1所定温度以下の冷水の量が所定量以上であるという第2条件を満たすか否かを判定する。ここで、貯湯槽70の上部には温水が存在する。水の比重差のため、貯湯槽70の下部には、温水よりも温度が低い水がほぼ分離して存在する。これを本実施形態では温水に対する用語として、冷水という。冷水は第1所定温度(例えば30℃または35℃)以下の温度とする。冷水の量は冷水の水位に相当する。貯湯槽70の高さ方向には複数の温度センサ70tが設けられており、各温度センサ70tからの温度信号により制御部100は冷水の水位を認識できる。冷水の水位を図1においてA1,A2(A1<A2)と仮定する。第1所定温度は、貯湯槽70から貯湯通路71の往路71a(凝縮器74よりも上流の通路部分)を介して凝縮器74の水通路74wに送られる水が凝縮器74において凝縮作用を発揮できるように設定される。更に、外気温度T3が第2所定温度(例えば20〜35℃のうちの任意温度)以下であるという第3条件を満たすか否かを判定する。第2所定温度は、ラジエータ装置79の冷却ファン79cの作動により外気が往路71a(凝縮器74よりも上流の通路部分)の水を冷却する冷却作用を発揮できるように設定される。
The control unit 100 considers the first condition to the third condition that give the activation permission of the system.
(I) The first condition relating to the water level of the tank 44 (ii) The second condition relating to the amount (water level) of cold water stored in the hot water storage tank 70 not exceeding the first predetermined temperature (iii) The third condition relating to the temperature of the outside air temperature T3 Here, the outside air temperature T3 is used to cool the condenser 74 when the hot water stored in the forward path 71a located upstream of the condenser 74 in the hot water storage passage 71 is cooled by the cooling fan 79c of the radiator device 79. According to the present embodiment, which corresponds to a temperature at which water in the forward path 71c can be actively cooled, the pumps 62, 55, 42, 72, and the fan 79c are stopped before starting. In starting the system, first, the control unit 100 determines whether or not the first condition that the water level of the tank 44 is equal to or higher than a predetermined middle water level Mid is satisfied. Further, it is determined whether or not the second condition that the amount of cold water having a temperature equal to or lower than the first predetermined temperature in the hot water tank 70 is equal to or higher than a predetermined amount is satisfied. Here, warm water exists in the upper part of the hot water tank 70. Due to the difference in specific gravity of water, water having a temperature lower than that of the hot water is substantially separated in the lower part of the hot water tank 70. In the present embodiment, this is called cold water as a term for hot water. The cold water is set to a temperature not higher than a first predetermined temperature (for example, 30 ° C. or 35 ° C.). The amount of cold water corresponds to the water level of cold water. A plurality of temperature sensors 70t are provided in the height direction of the hot water tank 70, and the control unit 100 can recognize the water level of the cold water based on the temperature signal from each temperature sensor 70t. The water level of cold water is assumed to be A1, A2 (A1 <A2) in FIG. The first predetermined temperature is such that water sent from the hot water tank 70 to the water passage 74w of the condenser 74 via the forward passage 71a of the hot water passage 71 (passage portion upstream from the condenser 74) exhibits a condensing action in the condenser 74. It is set to be possible. Furthermore, it is determined whether or not the third condition that the outside air temperature T3 is equal to or lower than a second predetermined temperature (for example, an arbitrary temperature of 20 to 35 ° C.) is satisfied. The second predetermined temperature is set such that the outside air can exhibit a cooling action of cooling the water in the forward path 71a (the passage part upstream from the condenser 74) by the operation of the cooling fan 79c of the radiator device 79.

そして、第1条件、第2条件および第3条件のうちのいずれかの条件が満たされるとき、システムに水を補給せずに水自立タイプのシステムであっても、システムを起動させたとしても改質水不足のおそれがないと推定されるため、システムを起動許可させる信号が制御部100により出力される。制御部100は、システムを起動許可させた後に、燃料原料を発電モジュール3に供給させると共にカソードガスポンプ62の駆動によりカソードガスを燃焼用空気として発電モジュール3に供給させる。これにより燃焼炎24を形成し、燃焼炎24で蒸発部20および改質部22を加熱させる。制御部100は、改質部22が改質反応に適する温度領域まで昇温させ、その後、ポンプ42(改質水搬送源)を駆動させてタンク44の改質水を改質部22に供給させて改質反応によりアノードガスを生成させる。アノードガスは発電モジュール3の燃料電池1のアノード11に供給される。発電モジュール3に供給されたアノードガスおよびカソードガスにより燃料電池1は発電する。改質水の不足が抑えられるため、起動後に短時間での短時間にシステムの運転が停止するといった不具合が未然に防止される。よってシステムの省エネルギ性が確保され、システムのランニングコストの増加が抑えられる。   And even if it is a water self-supporting type system without supplying water to the system when any of the first condition, the second condition and the third condition is satisfied, even if the system is started Since it is presumed that there is no risk of reforming water shortage, a signal for permitting activation of the system is output by the controller 100. After allowing the system to be activated, the control unit 100 supplies the fuel material to the power generation module 3 and drives the cathode gas pump 62 to supply the cathode gas as combustion air to the power generation module 3. Thereby, the combustion flame 24 is formed, and the evaporation section 20 and the reforming section 22 are heated by the combustion flame 24. The control unit 100 raises the temperature to a temperature range suitable for the reforming reaction by the reforming unit 22, and then drives the pump 42 (reformed water transport source) to supply the reforming water in the tank 44 to the reforming unit 22. Thus, anode gas is generated by the reforming reaction. The anode gas is supplied to the anode 11 of the fuel cell 1 of the power generation module 3. The fuel cell 1 generates power using the anode gas and cathode gas supplied to the power generation module 3. Since the shortage of the reforming water is suppressed, the problem that the system operation is stopped in a short time after activation is prevented in advance. Therefore, energy saving of the system is ensured, and an increase in running cost of the system can be suppressed.

(実施形態2)
本実施形態は前記した実施形態1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図1および図2を準用する。本実施形態においても、システムは、タンク44に水を長期間にわたりまたは半永久的に補給せずに発電運転する水自立タイプである。システムを起動させるにあたり、タンク44に溜められている水が中水位Mid以上であるという第1条件が満足されると、制御部100はシステムに起動許可を与える。
(Embodiment 2)
Since this embodiment basically has the same configuration and the same function and effect as the first embodiment, FIGS. 1 and 2 are applied mutatis mutandis. Also in this embodiment, the system is a water self-supporting type in which power generation operation is performed without supplying water to the tank 44 for a long period or semipermanently. In starting the system, when the first condition that the water stored in the tank 44 is equal to or higher than the middle water level Mid is satisfied, the control unit 100 gives the start permission to the system.

更に、システムの発電運転中において、制御部100が実行する制御について以下に説明する。   Further, the control executed by the control unit 100 during the power generation operation of the system will be described below.

(1)システムが電力負荷504の負荷に応じて通常の発電モードを実行しているときには、凝縮器74において凝縮される凝縮水の生成量が良好であり、タンク44の水量が良好である。このため、高水位センサ301がONして高水位を検知する。中水位センサ302がONして中水位を検知する。更に低い水位センサ303がONして低水位を検知する。この場合、システムの通常の発電モード(電力負荷等に基づき発電)を実行させる。燃料電池1の発電電力が不足しており連系が必要であれば、系統連系している商用電源505の電力が電力負荷504に供給される。   (1) When the system is executing the normal power generation mode according to the load of the power load 504, the amount of condensed water condensed in the condenser 74 is good, and the amount of water in the tank 44 is good. For this reason, the high water level sensor 301 is turned on to detect the high water level. The middle water level sensor 302 is turned on to detect the middle water level. Further, the low water level sensor 303 is turned on to detect the low water level. In this case, the normal power generation mode (power generation based on the power load or the like) of the system is executed. If the generated power of the fuel cell 1 is insufficient and interconnection is necessary, the power of the commercial power supply 505 connected to the grid is supplied to the power load 504.

(2)発電運転において、タンク44の水位が低下している場合には、高水位センサ301がOFFで水位を検知せず、中水位センサ302がONで中水位を検知し、低水位センサ303がONで低水位を検知する場合がある。この場合には、タンク44の水位は、高水位Highと中水位Midとの間に位置しており、タンク44の水位はやや低下している。そこで発電運転中において、制御部100は、電力負荷504の要請に拘わらず、燃料電池1の最高発電出力を、これの定格電力Wset未満である電力W1に出力制限させる制御を実行する。電力W1としては、定格電力Wsetの95%〜40%の範囲、特に90〜50%のうちの任意値が例示される。このようにタンク44の水位が高水位High未満になると、燃料電池1の発電出力が出力制限されるため、改質器2における改質水の消費量が低下し、タンク44から改質器2に供給される単位時間あたりの改質水の量が低減される。   (2) In the power generation operation, when the water level of the tank 44 is lowered, the high water level sensor 301 is OFF and does not detect the water level, the intermediate water level sensor 302 is ON and the intermediate water level is detected, and the low water level sensor 303 is detected. ON may detect low water level. In this case, the water level of the tank 44 is located between the high water level High and the middle water level Mid, and the water level of the tank 44 is slightly lowered. Therefore, during the power generation operation, the control unit 100 performs control to limit the output of the maximum power generation output of the fuel cell 1 to the power W1 that is less than the rated power Wset regardless of the request of the power load 504. Examples of the power W1 include an arbitrary value in the range of 95% to 40% of the rated power Wset, particularly 90 to 50%. Thus, when the water level of the tank 44 becomes less than the high water level High, the power generation output of the fuel cell 1 is limited, so that the amount of reforming water consumed in the reformer 2 decreases, and the reformer 2 from the tank 44 decreases. The amount of reforming water supplied per unit time is reduced.

更に発電運転において、タンク44の水位が高水位High未満になると、場合によっては、冷却ファン79cをオンさせるかその回転数を(高水位High以上の水位の場合よりも)増加させる第1操作、ポンプ72の出力を(高水位High以上の水位の場合よりも)増加させる第2操作のうちの少なくとも一つを実行し、凝縮器74の水通路74wの入口の水の温度T1を低下させ、凝縮器74において凝縮する凝縮水の生成量を増加させる増水操作を実行することもできる。その場合、上記で発電出力制限をすることで、ラジエータ装置79の熱負荷を低減しT1温度をより良く低下させることが可能で凝縮水の増水を向上できる。なお、電力負荷504の電力が不足するときには、燃料電池1と系統連系している商用電源505の電力を電力負荷504に給電させる。   Further, in the power generation operation, when the water level of the tank 44 becomes less than the high water level High, in some cases, the first operation for turning on the cooling fan 79c or increasing the rotational speed (as compared with the case of the water level higher than the high water level High); Performing at least one of the second operations to increase the output of the pump 72 (as compared to the case where the water level is higher than the high water level High), and lowering the temperature T1 of the water at the inlet of the water passage 74w of the condenser 74; A water increasing operation for increasing the amount of condensed water to be condensed in the condenser 74 can also be executed. In that case, by restricting the power generation output as described above, it is possible to reduce the thermal load of the radiator device 79 and to lower the T1 temperature better, and to improve the increase of condensed water. When the power of the power load 504 is insufficient, the power of the commercial power source 505 connected to the fuel cell 1 is supplied to the power load 504.

(3)発電運転において、高水位センサ301がOFFで水位を検知せず、中水位センサ302がOFFで水位を検知せず、低水位センサ303がONで低水位を検知する場合がある。この場合には、タンク44の水位は中水位Mid未満となり、中水位Midと低水位Lowとの間に位置しており、タンク44の水位はかなり低下している。この場合、制御部100はシステムの発電運転を停止させる発電停止モードを実行する。この場合、制御部100の記憶部に予め格納されている発電停止シーケンスに基づいて停止させることが好ましい。更に、場合によっては、中水位High以上の水位の場合よりも冷却ファン79cの回転数(出力)を更に増加させる第1操作、ポンプ72の出力を更に増加させる第2操作のうちの少なくとも一つを実行し、凝縮器74の水通路74wの入口の水の温度T1を低下させ、凝縮器74において凝縮する凝縮水の生成量を増加させる増水操作を実行することができる。但し増水操作を実行せず、発電停止モードを実行しても良い。なお燃料電池1の発電電力が不足するときには、商用電源505から電力負荷504に供給される。   (3) In the power generation operation, the high water level sensor 301 may be OFF and the water level may not be detected, the middle water level sensor 302 may be OFF and the water level may not be detected, and the low water level sensor 303 may be ON and the low water level may be detected. In this case, the water level in the tank 44 is less than the middle water level Mid, and is located between the middle water level Mid and the low water level Low, and the water level in the tank 44 is considerably lowered. In this case, the control unit 100 executes a power generation stop mode for stopping the power generation operation of the system. In this case, it is preferable to stop based on the power generation stop sequence stored in advance in the storage unit of the control unit 100. Further, in some cases, at least one of a first operation for further increasing the rotational speed (output) of the cooling fan 79c and a second operation for further increasing the output of the pump 72 than when the water level is higher than the middle water level High. To increase the generation amount of condensed water condensed in the condenser 74 by lowering the temperature T1 of the water at the inlet of the water passage 74w of the condenser 74. However, the power generation stop mode may be executed without executing the water increasing operation. When the generated power of the fuel cell 1 is insufficient, the commercial power source 505 supplies the power load 504.

(4)発電運転において、高水位センサ301がOFFで水位を検知せず、中水位センサ302がOFFで水位を検知せず、低水位センサ303がOFFで水位を検知しない場合がある。この場合には、タンク44の水位は低水位Low未満に位置しており、かなり低下している。この場合には、制御部100は、システムを緊急停止させる。電力負荷504に商用電源505からの電力が供給される。この場合、燃料電池1の発電を停止させてタンク44の水が改質器2に供給されることを停止させる。この場合、タンク44の水位がかなり不足しているため、ポンプ42を停止させ、改質水を改質器2に供給させない。これにより、改質水不足による改質触媒,燃料電池触媒のコーキングによる劣化や故障を抑止することができる。   (4) In power generation operation, there are cases where the high water level sensor 301 is OFF and the water level is not detected, the middle water level sensor 302 is OFF and the water level is not detected, and the low water level sensor 303 is OFF and the water level is not detected. In this case, the water level of the tank 44 is located below the low water level Low and is considerably lowered. In this case, the control unit 100 makes an emergency stop of the system. Power from the commercial power source 505 is supplied to the power load 504. In this case, the power generation of the fuel cell 1 is stopped and the supply of the water in the tank 44 to the reformer 2 is stopped. In this case, since the water level in the tank 44 is considerably insufficient, the pump 42 is stopped and the reforming water is not supplied to the reformer 2. As a result, it is possible to suppress deterioration and failure due to coking of the reforming catalyst and the fuel cell catalyst due to insufficient reforming water.

(5)各水位センサ301,302,303のON,OFFが論理的に整合するか否かについて判定することが好ましい。論理的に整合しないときには、制御部100は、水位センサの張り付き等の異常で発生していると判定し、システムを緊急停止させる。ここで、各水位センサはONであれば、水ありを検知し、OFFであれば、水無しを検知する。例えば、高水位センサ301がONであり、高水位を検知しているにも拘わらず、中水位センサ302がOFFで中水位を検知していない場合には、論理的にあり得ないため、水位センサの故障と推定される。また、中水位センサ302がONで中水位を検知しているにもかかわらず、低水位センサ303がOFFで低水位を検知しない場合には、論理的にあり得ないため、水位センサの故障と推定される。   (5) It is preferable to determine whether ON / OFF of each water level sensor 301, 302, 303 is logically matched. When the logical alignment does not match, the control unit 100 determines that an abnormality such as sticking of the water level sensor has occurred and causes the system to stop urgently. Here, if each water level sensor is ON, the presence of water is detected, and if it is OFF, the absence of water is detected. For example, if the high water level sensor 301 is ON and the high water level is detected, but the intermediate water level sensor 302 is OFF and no medium water level is detected, it is logically impossible. Presumed to be a sensor failure. In addition, if the low water level sensor 303 is OFF and no low water level is detected even though the intermediate water level sensor 302 is ON and the low water level is not detected, it is logically impossible. Presumed.

以上説明したように本実施形態によれば、発電運転している場合において、タンク44の水位が高水位High以上であることがセンサ301により検知されるとき、制御部100は、電力負荷504の大きさに応じて通常の発電モードで運転する。しかしながらタンク44の水位が高水位High未満であり且つ中水位Mid以上であることがセンサ301,302により検知されるとき、制御部100は、電力負荷504の大きさに拘わらず、燃料電池1の最高発電出力を、これの定格電力Wset未満の発電電力W1に出力制限させ、タンク44の水量の減少速度を抑制させる。これによりシステムの水自立運転を実行することができる。なお、水自立運転であれば、水道水などの補給水が存在しない環境でもシステムを設置できる。更に、水道水などの補給水がシステムに補給されることが長期にわたり抑えられるため、水精製器40のイオン交換樹脂等の水精製材40aの劣化が抑えられる利点が得られる。なおシステムは水自立運転が前提であるため、水道水等の補給水を水精製器40またはタンク44に補給させる補給配管が基本的には配置されていない。タンク44の水位が低下しても、システムに出力制限をかけつつ、タンク44の水量を増加させる増水操作を実行すれば、水自立運転が更に容易である。   As described above, according to the present embodiment, when the sensor 301 detects that the water level of the tank 44 is equal to or higher than the high water level High when the power generation operation is performed, the control unit 100 controls the power load 504. Operate in normal power generation mode according to size. However, when it is detected by the sensors 301 and 302 that the water level of the tank 44 is less than the high water level High and is equal to or higher than the middle water level Mid, the control unit 100 determines whether the fuel cell 1 The maximum power generation output is limited to the generated power W1 less than the rated power Wset, and the rate of decrease in the amount of water in the tank 44 is suppressed. Thereby, the water self-sustained operation of the system can be executed. In the case of water self-sustained operation, the system can be installed even in an environment where there is no makeup water such as tap water. Furthermore, since it is possible to suppress replenishment water such as tap water from being supplied to the system over a long period of time, there is an advantage that deterioration of the water purification material 40a such as an ion exchange resin of the water purifier 40 can be suppressed. Since the system is premised on water self-sustained operation, there is basically no replenishment piping for replenishing water purifier 40 or tank 44 with replenishment water such as tap water. Even if the water level of the tank 44 is lowered, the water self-sustained operation is further facilitated by executing a water increasing operation for increasing the amount of water in the tank 44 while limiting the output to the system.

上記したように本実施形態によれば、タンク44には3水準の水位センサ、すなわち、高水位センサ301、中水位センサ302、低水位センサ303が設けられている。このため、貯湯槽70が温水で満水とされ、かつ、夏季のように気温が高い場合には、凝縮器74において凝縮される凝縮水の生成量が不足しがちとなるものの、外部の水(例えば水道水)をシステムに補給させることなく、水自立運転が可能となる。すなわち、猛暑日を除く一年間のうちのほとんどの日において、システムの通常の発電モードによれば(水自立時)、タンク44の水は高水位Highとオーバフロー水位overとの間における水位で運転され、タンク44の水量は充分である。   As described above, according to the present embodiment, the tank 44 is provided with the three-level water level sensor, that is, the high water level sensor 301, the middle water level sensor 302, and the low water level sensor 303. For this reason, when the hot water tank 70 is filled with warm water and the temperature is high as in the summer, the amount of condensed water condensed in the condenser 74 tends to be insufficient, but external water ( For example, water self-sustained operation is possible without supplying the system with tap water. That is, on most days of the year, excluding hot days, according to the normal power generation mode of the system (when the water is free standing), the water in the tank 44 operates at a water level between the high water level High and the overflow water level over. The amount of water in the tank 44 is sufficient.

本実施形態によれば、前述したようにタンク44の水位が高水位Highよりも低下し、高水位センサ301がOFFとなって水を検知しなくなると、システムの最高発電電力が、システムの定格電力Wsetよりも低い規定発電電力W1となるように、制御部100は、電力負荷504の消費電力に拘わらず、システムの発電運転に出力制限をかける。出力制限により、改質器2において消費される改質水量を低下させる。また、燃料電池1の発電出力が低下するときには、ラジエータ装置79における熱負荷が低減する。これにより貯湯通路71を流れる水の温度が低下し、発電モジュール3の発電室32から排気通路75に向けて排出される排気ガスの温度の低下が可能となり、水収支量(水収支量=凝縮器74において生成された凝縮水の量−改質器2に供給された改質水の量)を増大させることができる。上記した本実施形態によれば、基本的には、貯湯槽70が温水で満水であり、かつ、夏季のように外気温度が高いときであっても、タンク44の水位が高水位High未満であり且つ中水位Mid以上であれば、システムの発電電力に出力制限をかけることで、システムの運転継続が可能となる。しかしながら、予想以上の条件(設置環境等により予想以上に高温の時間帯が長い場合、貯湯ポンプ72の故障で規定流量ぶん、貯湯通路71に水を流せない場合等)で万一発生するおそれがある。この場合には、タンク44の水位がかなり下がり、高水位センサ301および中水位センサ302の双方がOFFになるおそれがある。この場合には、中水位センサ302がOFFになり水を検知できない場合には、タンク44の水は中水位Mid未満であり且つ低水位Low以上であるため、システムを発電停止モード゛に移行させる。   According to the present embodiment, as described above, when the water level of the tank 44 falls below the high water level High and the high water level sensor 301 is turned OFF and no water is detected, the maximum generated power of the system becomes the system rating. Regardless of the power consumption of the power load 504, the control unit 100 limits the power generation operation of the system so that the specified generated power W1 is lower than the power Wset. Due to the output restriction, the amount of reforming water consumed in the reformer 2 is reduced. Further, when the power generation output of the fuel cell 1 decreases, the heat load on the radiator device 79 decreases. As a result, the temperature of the water flowing through the hot water storage passage 71 is lowered, the temperature of the exhaust gas discharged from the power generation chamber 32 of the power generation module 3 toward the exhaust passage 75 can be lowered, and the water balance amount (water balance amount = condensation). It is possible to increase the amount of condensed water produced in the vessel 74 -the amount of reformed water supplied to the reformer 2). According to the above-described embodiment, basically, even when the hot water tank 70 is full of hot water and the outside air temperature is high as in summer, the water level of the tank 44 is less than the high water level High. If there is a medium water level Mid or higher, the system operation can be continued by limiting the output of the generated power of the system. However, there is a possibility that it may occur under unexpected conditions (for example, when the hot time period is longer than expected due to the installation environment, etc., when the hot water storage pump 72 is broken, the specified flow rate is not enough, or the hot water storage passage 71 cannot be flowed). is there. In this case, the water level of the tank 44 is considerably lowered, and there is a possibility that both the high water level sensor 301 and the middle water level sensor 302 are turned off. In this case, when the middle water level sensor 302 is turned off and water cannot be detected, the water in the tank 44 is lower than the middle water level Mid and is lower than the low water level Low, so that the system is shifted to the power generation stop mode. .

以上説明したように本実施形態によれば、システムを起動させるにあたり、タンク44の水位が中水位Midである第2水位以上であるとき、改質水の不足のおそれがないと推定されるため、制御部100は、システムを起動許可させる信号を出力する。タンク44の水位が中水位Midである第2水位未満であるとき、制御部100は、システムを起動許可させない。更に、システムの発電運転中についてみると、水タンク44の水位が高水位Highである第1水位未満に低下するときには、制御部100は、システムの最高発電出力を定格電力未満のW1に制限させる。また、タンク44の水位が高水位Highである第1水位以上のときには、タンク44の水は充分であるため、制御部100は、システムの最高発電出力を定格電力未満のW1に制限させない。   As described above, according to the present embodiment, when starting the system, when the water level of the tank 44 is equal to or higher than the second water level which is the middle water level Mid, it is estimated that there is no fear of the reforming water being insufficient. The control unit 100 outputs a signal for permitting activation of the system. When the water level of the tank 44 is lower than the second water level, which is the middle water level Mid, the control unit 100 does not allow the system to be activated. Further, when the power generation operation of the system is performed, when the water level of the water tank 44 falls below the first water level which is the high water level High, the control unit 100 restricts the maximum power generation output of the system to W1 less than the rated power. . Further, when the water level of the tank 44 is equal to or higher than the first water level which is the high water level High, the water in the tank 44 is sufficient, and the control unit 100 does not limit the maximum power generation output of the system to W1 less than the rated power.

(実施形態3)
本実施形態は前記した実施形態1,2と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図1および図2を準用する。本実施形態によれば、システムを起動させるにあたり、制御部100は、タンク44の水位が所定の高水位High以上という第1条件を満たすか否かを判定する。そして第1条件が満たされるとき、改質水の不足のおそれがないと推定されるため、制御部100はシステムを起動許可させた後、前述同様にシステムを起動させて発電運転する。
(Embodiment 3)
Since this embodiment basically has the same configuration and the same function and effect as the first and second embodiments, FIGS. 1 and 2 are applied mutatis mutandis. According to the present embodiment, when the system is activated, the control unit 100 determines whether or not the first condition that the water level of the tank 44 is equal to or higher than a predetermined high water level High is satisfied. When the first condition is satisfied, it is presumed that there is no fear of the reforming water, so the control unit 100 allows the system to be started, and then starts the system in the same manner as described above to perform a power generation operation.

(実施形態4)
本実施形態は前記した実施形態1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図1および図2を準用する。システムを起動させるにあたり、制御部100は、タンク44の水位が低水位Low(第1条件を緩和した緩和第1条件に相当)を満たすか否かを判定する。更に、貯湯槽70のうち第1所定温度以下の冷水の水量が所定量以上(すなわち、冷水が水位A2(A2>A1)以上であること)であるという第2条件を満たすか否かを判定する。更に、外気温度T3が第2所定温度(例えば20℃)以下と低温であるという第3条件を満たすか否かを判定する。そして、緩和第1条件、第2条件および第3条件が満たされるとき、システムの運転中における改質水不足のおそれがないと推定されるため、制御部100はシステムを起動許可させる信号を出力する。
(Embodiment 4)
Since this embodiment basically has the same configuration and the same function and effect as the first embodiment, FIGS. 1 and 2 are applied mutatis mutandis. In starting the system, the control unit 100 determines whether or not the water level of the tank 44 satisfies the low water level Low (corresponding to the relaxed first condition in which the first condition is relaxed). Furthermore, it is determined whether or not the second condition that the amount of cold water below the first predetermined temperature in the hot water tank 70 is equal to or greater than a predetermined amount (that is, the cold water is equal to or greater than the water level A2 (A2> A1)). To do. Further, it is determined whether or not the third condition that the outside air temperature T3 is as low as a second predetermined temperature (for example, 20 ° C.) is low. And when relaxation 1st condition, 2nd condition, and 3rd condition are satisfy | filled, since it is estimated that there is no possibility of insufficient reforming water during operation | movement of a system, the control part 100 outputs the signal which permits starting of a system .

(実施形態5)
図3は実施形態5を示す。本実施形態は前記した前記した各実施形態と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図1および図2を準用する。システムは、タンク44に水を長期間にわたりまたは半永久的に補給せずに発電運転する水自立タイプである。システムが起動許可される前には、ポンプ42,55,62,72,冷却ファン79cは停止されている。本実施形態においても、システムを起動させるにあたり、タンク44に溜められている水が中水位Mid以上であるという第1条件が満足されると、改質水の不足のおそれがないと推定されるため、制御部100はシステムに起動許可を与える。但し、タンク44に溜められている水が中水位Mid未満であっても、凝縮器74における凝縮水生成量が期待できる場合には、第1条件を緩和した緩和第1条件を設定する。そして緩和第1条件が満足されると、制御部100はシステムに起動許可を与える確率を高める。
(Embodiment 5)
FIG. 3 shows a fifth embodiment. Since this embodiment has basically the same configuration and the same operation and effect as the above-described embodiments, FIGS. 1 and 2 are applied mutatis mutandis. The system is a water self-supporting type in which power generation operation is performed without supplying water to the tank 44 for a long period of time or semipermanently. Before the system is permitted to start, the pumps 42, 55, 62, 72 and the cooling fan 79c are stopped. Also in the present embodiment, when starting the system, if the first condition that the water stored in the tank 44 is equal to or higher than the middle water level Mid is satisfied, it is estimated that there is no risk of insufficient reforming water. Therefore, the control unit 100 gives activation permission to the system. However, if the amount of condensed water generated in the condenser 74 can be expected even if the water stored in the tank 44 is less than the middle water level Mid, the relaxed first condition is set to relax the first condition. When the relaxed first condition is satisfied, the control unit 100 increases the probability of granting the activation permission to the system.

図3に示すフローチャートは、システムが起動前において待機しているとき、周期的(例えば20ミリ秒ごとに)に実行される。まず、システムを起動させて発電運転させる起動運転指示があるか否かを判定する(ステップS2)。システムの起動運転指示は、学習制御,タイマー運転,ユーザーによる起動スイッチ102の操作等によりシステムに発信される。起動運転指示がない場合には(ステップS2のNO)、システムの待機は継続される(ステップS10)。システムの起動運転指示があるとき(ステップS2のYES)、制御部100は、まず、タンク44の水位が中水位Mid(所定水位)以上である第1条件を満たすか否かを判定する(ステップS4)。水位が中水位Mid以上であり、第1条件が満足されるとき(ステップS4のYES)、時間TM3以上の運転が可能と判断される。このため、制御部100はシステム起動許可を出力し(ステップS6)、更に、システムを起動させる(ステップS8)。この場合、制御部100は、燃料原料およびカソードガスを発電モジュール3内に供給させて燃焼炎24を形成、燃焼炎24により蒸発部20を昇温させると共に改質部22を改質反応に適する温度領域に昇温させる。燃焼炎24は同時に燃料電池1を昇温させる。改質部22が昇温したら、ポンプ42を駆動させてタンクの改質水を蒸発部20を介して改質部22に供給させる。これにより改質部22において改質反応が発生し、アノード活物質である水素を含有するアノードガスが生成される。アノードガス及びカソードガスにより燃料電池1は発電する。   The flowchart shown in FIG. 3 is executed periodically (eg, every 20 milliseconds) when the system is waiting before starting. First, it is determined whether or not there is a start operation instruction for starting the system and generating power (step S2). The system start-up operation instruction is transmitted to the system by learning control, timer operation, operation of the start switch 102 by the user, and the like. If there is no start operation instruction (NO in step S2), the system standby is continued (step S10). When there is an instruction to start the system (YES in Step S2), the control unit 100 first determines whether or not the first condition that the water level in the tank 44 is equal to or higher than the middle water level Mid (predetermined water level) is satisfied (Step S2). S4). When the water level is equal to or higher than the middle water level Mid and the first condition is satisfied (YES in step S4), it is determined that the operation for the time TM3 or longer is possible. Therefore, the control unit 100 outputs a system activation permission (step S6) and further activates the system (step S8). In this case, the control unit 100 supplies the fuel raw material and the cathode gas into the power generation module 3 to form the combustion flame 24, raises the temperature of the evaporation unit 20 with the combustion flame 24, and makes the reforming unit 22 suitable for the reforming reaction. The temperature is raised to the temperature range. The combustion flame 24 simultaneously raises the temperature of the fuel cell 1. When the temperature of the reforming unit 22 rises, the pump 42 is driven to supply the reforming water in the tank to the reforming unit 22 via the evaporation unit 20. As a result, a reforming reaction occurs in the reforming unit 22 and an anode gas containing hydrogen as an anode active material is generated. The fuel cell 1 generates power using the anode gas and the cathode gas.

しかしタンク44の水位が中水位Mid未満であり、第1条件が満足されないときであっても(ステップS4のNO)、制御部100は、タンク44の水位が低水位Low(所定水位)以上であるか否かを判定する(ステップS12)。タンク44の水位が低水位Low未満である場合には(ステップS12のNO)、タンク44内の水がかなり少ないため、制御部100はアラーム104を発報して起動禁止処理をする(ステップS16)。この場合、水補給ラインがないため、ユーザーもしくはメンテナンス者が水の補給を実施する。具体的には筐体9のパネルを外し、収容室91内のタンク44または水精製器40に水を補給し、補給後にパネルを取り付ける。   However, even when the water level in the tank 44 is less than the middle water level Mid and the first condition is not satisfied (NO in step S4), the control unit 100 determines that the water level in the tank 44 is equal to or higher than the low water level Low (predetermined water level). It is determined whether or not there is (step S12). If the water level in the tank 44 is lower than the low water level Low (NO in step S12), the control unit 100 issues an alarm 104 and performs a start prohibition process because the water in the tank 44 is very low (step S16). ). In this case, since there is no water replenishment line, the user or the maintenance person replenishes water. Specifically, the panel of the housing 9 is removed, water is supplied to the tank 44 or the water purifier 40 in the storage chamber 91, and the panel is attached after the supply.

タンク44の水位が低水位Low以上である場合には(ステップS12のYES)、制御部100は、貯湯槽70の冷水が水位A2(高水位)以上であるか否かを判定する(ステップS14)。このようにタンク44の水位が中水位Mid未満であり、第1条件が満足されないときであっても、低水位Low以上である場合には、第1条件を緩和した緩和第1条件が満足される。この場合、貯湯槽70の冷水の水位がA2以上であれば(ステップS14のYES)、第2条件が満足されている。この場合、起動後のポンプ72が駆動すれば、凝縮器74においてガス通路74gを流れる排気ガス(水蒸気含有ガス)は、水通路74wにより冷却されて凝縮され、凝縮水の生成量が良好に確保される。すなわち、システムが起動すれば、ポンプ72が駆動するため、凝縮器74における凝縮水生成能力が確保されると判定される。このため制御部100は、時間TM3以上の発電可能と判断し、システムの起動許可を出力し(ステップS6)、更に、システムを起動させる(ステップS8)。   When the water level of the tank 44 is equal to or higher than the low water level Low (YES in step S12), the control unit 100 determines whether or not the cold water in the hot water tank 70 is equal to or higher than the water level A2 (high water level) (step S14). ). Thus, even when the water level of the tank 44 is less than the middle water level Mid and the first condition is not satisfied, when the water level is the low water level Low or higher, the relaxed first condition that relaxes the first condition is satisfied. The In this case, if the water level of the cold water in the hot water tank 70 is A2 or higher (YES in step S14), the second condition is satisfied. In this case, if the pump 72 after the start is driven, the exhaust gas (steam-containing gas) flowing through the gas passage 74g in the condenser 74 is cooled and condensed by the water passage 74w, and a sufficient amount of condensed water is ensured. Is done. That is, since the pump 72 is driven when the system is started, it is determined that the condensed water generation capability in the condenser 74 is ensured. Therefore, the control unit 100 determines that power generation is possible for the time TM3 or more, outputs a system activation permission (step S6), and further activates the system (step S8).

ところで、外気温度T3が高温であると、ラジエータ装置79の冷却ファン79cで往路71aの水を充分に冷却できない。この場合、タンク44の改質水が不足するおそれがある。このような厳しい環境においても、貯湯槽70の底部の冷水が水位A2以上であり、貯湯槽70の冷水の量が確保されている場合には、システムが起動してポンプ72が駆動すれば、凝縮器74の凝縮水生成能力を確保でき、システムを起動させたとしても時間TM以上運転できる。このような観点から、貯湯槽70における冷水の水位A2の高さは、設定されている。一例を示すと、システムの起動における貯湯水の使用量をQ1[リットル]とし,発電で使用する貯湯水の使用量をQ2[リットル](=q2[リットル/min]×TM3)とする。この場合、貯湯槽70における冷水の水位A2の高さは、Q1+Q2以上の水量を確保できるように設定されている。   By the way, when the outside air temperature T3 is high, the cooling fan 79c of the radiator device 79 cannot sufficiently cool the water in the forward path 71a. In this case, the reforming water in the tank 44 may be insufficient. Even in such a harsh environment, if the cold water at the bottom of the hot water tank 70 is above the water level A2 and the amount of cold water in the hot water tank 70 is secured, the system is activated and the pump 72 is driven, The condensate generation capability of the condenser 74 can be secured, and even if the system is activated, it can be operated for a time TM or more. From such a viewpoint, the height of the water level A2 of the cold water in the hot water tank 70 is set. As an example, the amount of hot water used for system startup is Q1 [liter], and the amount of hot water used for power generation is Q2 [liter] (= q2 [liter / min] × TM3). In this case, the height of the cold water level A2 in the hot water storage tank 70 is set so as to ensure a water amount of Q1 + Q2 or more.

また、貯湯槽70の底部の冷水が水位A2未満である場合には(ステップS14のNO)、冷水は少な目であり、凝縮器74における凝縮水の生成量をあまり期待できないおそれがある。そこで制御部100は外気温度T3が閾値T3-aより低いかどうかを判定する(ステップS20)。外気温度T3が閾値T3-aよりも高い(T3>T3-a)場合には(ステップS20のNO)、第3条件が満足されず、ラジエータ装置79の冷却能力が低下するため、往路71aの水を充分に冷却できず、凝縮器74における凝縮水の生成量が必ずしも充分ではないおそれがある。そこで、貯湯槽70の冷水が水位A2未満の場合には、時間TM3以上の発電が困難であると判断されるため、起動許可は抑えられる。ここで、閾値T3-aは、基本的には、ラジエータ装置79における冷却能力に基づいて決定される温度(第2所定温度に相当)である。1日の気温変化等を考慮し、時間TM3内においてタンク44が水枯れ状態となり、システムが停止に至らないような温度が、閾値T3-aとして設定されている。なお、閾値T3-aは時刻に対してマップとして設定されてもよい。例えば、システムの起動運転指示が出力された時刻がAM6:00のときには、T3-a=30℃にできる。システムの起動運転指示が出力された時刻が12:00のときには、T3-a=35℃などが例示される。前述したように、タンク44の水位が中水位Mid未満(第1条件が満足されない場合)であっても、低水位Low以上である場合には(ステップS12のYES)、緩和第1条件が満足される。この場合、ユーザーが貯湯槽70の温水を消費するときには、貯湯槽70の底部の冷水の水位の高さが水位A2以上に増加し、第2条件が満足される(ステップS14のYES)。このためステップS14からステップS6に進み、制御部100はシステム起動許可を出力し(ステップS6)、システムを起動させる(ステップS8)。   Further, when the cold water at the bottom of the hot water tank 70 is less than the water level A2 (NO in step S14), the cold water is small, and there is a possibility that the amount of condensed water generated in the condenser 74 cannot be expected so much. Therefore, the control unit 100 determines whether or not the outside air temperature T3 is lower than the threshold value T3-a (step S20). If the outside air temperature T3 is higher than the threshold value T3-a (T3> T3-a) (NO in step S20), the third condition is not satisfied and the cooling capacity of the radiator device 79 is reduced. There is a possibility that the water cannot be sufficiently cooled and the amount of condensed water generated in the condenser 74 is not necessarily sufficient. Therefore, when the cold water in the hot water storage tank 70 is less than the water level A2, it is determined that power generation for the time TM3 or more is difficult, and thus the activation permission is suppressed. Here, the threshold value T3-a is basically a temperature (corresponding to the second predetermined temperature) determined based on the cooling capacity of the radiator device 79. In consideration of daily temperature changes and the like, the temperature at which the tank 44 is drained and the system does not stop within the time TM3 is set as the threshold T3-a. Note that the threshold T3-a may be set as a map with respect to time. For example, when the system start-up operation instruction is output at 6:00 AM, T3−a = 30 ° C. can be set. When the time when the system startup operation instruction is output is 12:00, T3-a = 35 ° C. is exemplified. As described above, even if the water level of the tank 44 is lower than the middle water level Mid (when the first condition is not satisfied), if the water level is not lower than the low water level Low (YES in step S12), the relaxed first condition is satisfied. Is done. In this case, when the user consumes the hot water in the hot water tank 70, the height of the cold water level at the bottom of the hot water tank 70 increases to the water level A2 or higher, and the second condition is satisfied (YES in step S14). Therefore, the process proceeds from step S14 to step S6, where the control unit 100 outputs a system activation permission (step S6) and activates the system (step S8).

また、タンク44の水位が中水位Mid未満であっても水位Low以上である場合には(ステップS12のYES)、緩和第1条件は満足される。この場合、貯湯槽70の冷水が水位A2よりも低いとき(第2条件が満足されないとき)であっても(ステップS14のNO)、外気温度T3が閾値T3-a以下と低いため第3条件が満足される(T3≦T3-a)。この場合、貯湯槽70の冷水の水位がA1(A1<A2)以上である場合(第2条件を緩和した緩和第2条件が満足される場合)には(ステップS22のYES)、起動によりラジエータ装置79のファン79cが駆動すれば、貯湯通路71の往路71aの水を効果的に冷却でき、凝縮器74における凝縮水の生成量を確保でき、タンク44の水を増加できる。すなわち、システムが起動すれば、凝縮器74における凝縮水生成能力が確保されると判定される。よって、時間TM3以上の発電が可能と判断され、制御部100は、システム起動許可を出力し(ステップS6)、システムを起動させる(ステップS8)。システムが起動すれば、ポンプ72、ファン79cが駆動するため、凝縮器74の凝縮水生成能力が高まる。   Even if the water level in the tank 44 is less than the middle water level Mid, if the water level is equal to or higher than the low water level (YES in step S12), the relaxed first condition is satisfied. In this case, even if the cold water in the hot water tank 70 is lower than the water level A2 (when the second condition is not satisfied) (NO in step S14), the third condition is because the outside air temperature T3 is as low as the threshold value T3-a or lower. Is satisfied (T3 ≦ T3-a). In this case, when the water level of the cold water in the hot water tank 70 is equal to or higher than A1 (A1 <A2) (when the relaxed second condition that relaxes the second condition is satisfied) (YES in step S22), the radiator is activated by activation. If the fan 79c of the device 79 is driven, the water in the forward passage 71a of the hot water storage passage 71 can be effectively cooled, the amount of condensed water generated in the condenser 74 can be secured, and the water in the tank 44 can be increased. That is, when the system is activated, it is determined that the condensed water generation capability in the condenser 74 is ensured. Therefore, it is determined that power generation can be performed for time TM3 or more, and the control unit 100 outputs a system activation permission (step S6) and activates the system (step S8). When the system is activated, the pump 72 and the fan 79c are driven, so that the condensed water generation capability of the condenser 74 is increased.

更に、タンク44の水位が中水位Mid未満であっても低水位Low以上である場合には(ステップS12のYES,緩和第1条件が満足される場合)、貯湯槽70の冷水が水位A1未満とかなり少ないとき(ステップS22のNO,緩和第2条件が満足されないとき)であっても、外気温度T3が閾値T3-b(例えば10℃)よりも低温であれば(T3≦T3-b,ステップS24のYES)、起動によりポンプ72,ラジエータ装置79のファン79cが駆動すれば、ラジエータ装置79の冷却能力が確保され、貯湯通路71の往路71aの水の冷却を期待できる。ひいては、凝縮器74において凝縮される凝縮水の生成量を増加でき、タンク44の水位が上昇する。すなわち、システムが起動すれば、凝縮器74における凝縮水生成能力が確保されると判定される。この場合、時間TM3以上の発電が可能と判断される。従って、制御部100はステップS24からステップS6に進み、システム起動許可を出力し、システムを起動させる(ステップS8)。ここで、T3-bは、T3-aよりも低温である。   Furthermore, even if the water level in the tank 44 is lower than the middle water level Mid, if the water level is lower than the low water level Low (YES in step S12, the first relaxation condition is satisfied), the cold water in the hot water tank 70 is lower than the water level A1. If the outside air temperature T3 is lower than the threshold value T3-b (for example, 10 ° C.) (T3 ≦ T3-b, If the pump 72 and the fan 79c of the radiator device 79 are driven by the start-up, the cooling capacity of the radiator device 79 is ensured and cooling of the water in the forward path 71a of the hot water storage passage 71 can be expected. As a result, the amount of condensed water condensed in the condenser 74 can be increased, and the water level of the tank 44 rises. That is, when the system is activated, it is determined that the condensed water generation capability in the condenser 74 is ensured. In this case, it is determined that power generation for time TM3 or more is possible. Accordingly, the control unit 100 proceeds from step S24 to step S6, outputs a system activation permission, and activates the system (step S8). Here, T3-b is at a lower temperature than T3-a.

貯湯槽70の冷水の水位A1の高さについては、外気温度T3が閾値T3-a(例えば20℃)以下である(T3≦T3-a)場合において、発電が時間TM3以上の継続できるような水量が設定されている。ここで、貯湯槽70内の冷水がなくなった場合(すなわち、貯湯槽70が温水で満水状態)にラジエータ装置79による水冷却効果が低下し、凝縮器74における凝縮水生成能力が低下し、水枯れが発生するおそれがある。このため、水枯れなくシステムを運転可能な時間の和が時間TM3以上となるように、貯湯槽70の冷水の水位A1の高さが設定されている。   Regarding the height of the cold water level A1 in the hot water storage tank 70, when the outside air temperature T3 is equal to or lower than a threshold T3-a (for example, 20 ° C.) (T3 ≦ T3-a), power generation can be continued for more than time TM3. The amount of water is set. Here, when there is no cold water in the hot water tank 70 (that is, when the hot water tank 70 is full of hot water), the water cooling effect by the radiator device 79 is reduced, and the condensed water generating ability in the condenser 74 is reduced. Withering may occur. For this reason, the height of the water level A1 of the cold water in the hot water tank 70 is set so that the sum of the time during which the system can be operated without running out of water is equal to or greater than the time TM3.

貯湯槽70の冷水が水位A1未満と少なく(ステップS22のNO、第2条件を緩和した緩和第2条件が満足されないとき)、且つ、外気温度T3が閾値温度T3-bよりも高温であるときには(ステップS24のNO)、凝縮器74における凝縮水生成能力が良好に確保されないおそれがある。よってシステムを起動させたとしても、直ぐに停止するおそれが高いため、制御部100はステップS24からステップS2に戻る。ここで、閾値T3-bは、貯湯槽70が温水で満水状態が続いたとしても、つまり、貯湯槽70の冷水が存在しないときであっても、ラジエータ装置79による冷却のみで時間TM3以上発電可能となる温度である。閾値T3-bの考え方は、閾値T3-aと同様である。   When the cold water in the hot water storage tank 70 is less than the water level A1 (NO in step S22, when the relaxed second condition that relaxes the second condition is not satisfied), and the outside air temperature T3 is higher than the threshold temperature T3-b (NO in step S24), there is a possibility that the condensed water generation capability in the condenser 74 may not be ensured satisfactorily. Therefore, even if the system is activated, the control unit 100 returns from step S24 to step S2 because there is a high possibility that the system will immediately stop. Here, even if the hot water storage tank 70 continues to be full with hot water, that is, when there is no cold water in the hot water storage tank 70, the threshold value T3-b This is a possible temperature. The concept of the threshold value T3-b is the same as that of the threshold value T3-a.

貯湯槽70の冷水が水位A1未満と少ないときであっても(ステップS22のNO,緩和第2条件が満足されないとき)、外気温度T3が閾値T3-b以下と低温であるとき(ステップS24のYES,T3≦T3-b)には、ラジエータ装置79のファン79cの駆動で貯湯通路71の往路71aの水が効果的に冷却され、凝縮器74において凝縮される凝縮水の生成量が増加され、水枯れのおそれは解消される。すなわち、システムが起動すれば、凝縮器74における凝縮水生成能力が確保されると判定される。従って、制御部100は、システム起動許可を出力し(ステップS6)、システムを起動させる(ステップS8)。システムが起動すれば、ポンプ72、ファン79cが駆動するため、凝縮器74の凝縮水生成能力が高まり、タンク44が増水される。上記したようにユーザーが貯湯槽70の温水を使用せず貯湯槽70の温水が満水である状態が続いても、冬場や寒冷地等のように、外気温度T3が温度T3−a,または、温度T3−bよりも低い場合には、ファン79cが回転すれば、ラジエータ装置79の冷却能力が確保され、凝縮器74における凝縮水生成能力が確保されるため、制御部100はシステムを起動させることができる。このように本実施形態によれば、システムに水を補給せずに、水自立を行うことができる。更に、システムにおいて、年間等を通してのトータル効率,省エネルギー性,経済性等の向上を図ることが可能となる。   Even when the amount of cold water in the hot water storage tank 70 is as low as less than the water level A1 (NO in step S22, when the relaxed second condition is not satisfied), when the outside air temperature T3 is as low as the threshold value T3-b (in step S24) YES, T3 ≦ T3-b), the water in the forward passage 71a of the hot water storage passage 71 is effectively cooled by driving the fan 79c of the radiator device 79, and the amount of condensed water condensed in the condenser 74 is increased. The risk of water drainage is eliminated. That is, when the system is activated, it is determined that the condensed water generation capability in the condenser 74 is ensured. Therefore, the control unit 100 outputs a system activation permission (step S6) and activates the system (step S8). When the system is started, the pump 72 and the fan 79c are driven, so that the condensed water generation capability of the condenser 74 is increased, and the tank 44 is increased in water. As described above, even if the user does not use the hot water in the hot water tank 70 and the hot water in the hot water tank 70 is full, the outside air temperature T3 is equal to the temperature T3-a, When the temperature is lower than T3-b, if the fan 79c rotates, the cooling capacity of the radiator device 79 is secured, and the condensed water generation capacity in the condenser 74 is secured, so the control unit 100 activates the system. be able to. Thus, according to this embodiment, water independence can be performed without supplying water to the system. Furthermore, it is possible to improve the total efficiency, energy saving, economy and the like throughout the year in the system.

図4は、図3に示す制御を実施した場合の特性例の概念を模式的に示す。特性線M1はタンク44の水位の変化を示す。特性線M2はユーザの発電要求を示す。特性線M3は燃料電池1の発電出力の変化を示す。特性線M4は貯湯槽70の冷水の水位の変化示す。tで起動許可の指示が来たとする。その場合、改質水タンクはMid以下(Step4 NO)であるが、Low以上(Step12 YES)、貯湯槽 冷水水位A2以上(Step14 YES)のため、緩和条件1を満足するため、制御部100はtにおいて起動許可を与え起動を開始する。その後、改質部、燃料電池の暖機が完了した時刻tuで燃料電池1の発電が開始される。但し、時刻tuでは、タンク44の水が高水位High未満であるため、発電出力に制限がかかる。よって時刻tu以降では、ユーザの発電要求が出力W2であるにも拘わらず、燃料電池1の最高発電出力は、W2よりも低いW1に抑えられている。タンク44の水が高水位High以上となった時刻tw以降では、上記した制限が解除される。このため燃料電池1の発電出力は、ユーザの発電要求とほぼ同じとなり、W1よりも高いW2に増加される。発電時間が経過するにつれて、凝縮器74における熱交換で加熱された温水が貯湯槽70に帰還する流量が増加するため、特性線M4に示すように貯湯槽70の冷水の水位は次第に低下する。しかし特性線M1に示すように、タンクの水位は冷水による凝縮器での凝縮量増大で水位が上昇し、ユーザが湯を全く使用せずタンクの冷水水位がゼロになった(温水で満水になった)としても既定時間TM3以上の発電が可能となる。 FIG. 4 schematically shows a concept of a characteristic example when the control shown in FIG. 3 is performed. A characteristic line M1 indicates a change in the water level of the tank 44. A characteristic line M2 indicates a user's power generation request. A characteristic line M3 indicates a change in the power generation output of the fuel cell 1. A characteristic line M4 indicates a change in the water level of the cold water in the hot water tank 70. indication of start-up allowed in t 0 is assumed to come. In that case, the reforming water tank is not higher than Mid (Step 4 NO), but since it is Low or higher (Step 12 YES) and the hot water tank cold water level A2 or higher (Step 14 YES), the control unit 100 satisfies the relaxation condition 1. to start the start given the start-up permitted in t 0. Thereafter, power generation of the fuel cell 1 is started at time tu when the warming-up of the reforming unit and the fuel cell is completed. However, at time tu, since the water in the tank 44 is less than the high water level High, the power generation output is limited. Therefore, after the time tu, the maximum power generation output of the fuel cell 1 is suppressed to W1 lower than W2, although the user's power generation request is the output W2. After the time tw when the water in the tank 44 becomes higher than the high water level High, the above restriction is released. For this reason, the power generation output of the fuel cell 1 becomes substantially the same as the user's power generation request, and is increased to W2 higher than W1. As the power generation time elapses, the flow rate at which the hot water heated by heat exchange in the condenser 74 returns to the hot water tank 70 increases, so that the cold water level in the hot water tank 70 gradually decreases as shown by the characteristic line M4. However, as shown by the characteristic line M1, the water level of the tank rises due to an increase in the amount of condensation in the condenser by cold water, and the user does not use hot water at all, and the cold water level of the tank becomes zero (the hot water fills up). Power generation over a predetermined time TM3 is possible.

(実施形態6)
図5は実施形態6を示す。本実施形態は前記した各実施形態と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図1および図2を準用する。システムは水自立タイプである。図5に示すフローチャートは、システムが待機しているとき、周期的に実行される。まず、システムを起動させて発電運転させる起動運転指示があるか否かを判定する(ステップSB2)。システムの起動運転指示は、学習制御,タイマー運転,ユーザーによる起動スイッチ102の操作等によりシステムに発信される。起動運転指示がない場合には(ステップSB2のNO)、システムの待機は継続される(ステップSB10)。システムの起動運転指示があるとき(ステップSB2のYES)、制御部100は、まず、タンク44の水位が中水位Mid以上か否かを判定する(ステップSB4)。中水位Mid以上であるとき(ステップSB4のYES)、第1条件が満足され、タンク44の水量が十分にあり、改質水の不足のおそれがないと推定されるため、時間TM3以上の運転が可能と判断される。このため、制御部100はシステム起動許可を出力し(ステップSB6)、更に、システムを起動させる(ステップSB8)。これにより改質部22において改質反応が発生し、アノード活物質である水素を含有するアノードガスが生成される。
(Embodiment 6)
FIG. 5 shows a sixth embodiment. Since this embodiment basically has the same configuration and the same operation and effect as the above-described embodiments, FIGS. 1 and 2 are applied mutatis mutandis. The system is a water self-supporting type. The flowchart shown in FIG. 5 is executed periodically when the system is waiting. First, it is determined whether or not there is a start operation instruction for starting the system and generating power (step SB2). The system start-up operation instruction is transmitted to the system by learning control, timer operation, operation of the start switch 102 by the user, and the like. If there is no startup operation instruction (NO in step SB2), the standby of the system is continued (step SB10). When there is a system startup operation instruction (YES in step SB2), the control unit 100 first determines whether or not the water level in the tank 44 is equal to or higher than the middle water level Mid (step SB4). When the water level is equal to or higher than the mid-water level (YES in step SB4), the first condition is satisfied, the amount of water in the tank 44 is sufficient, and it is estimated that there is no risk of reforming water. Is determined to be possible. For this reason, the control unit 100 outputs a system activation permission (step SB6) and further activates the system (step SB8). As a result, a reforming reaction occurs in the reforming unit 22 and an anode gas containing hydrogen as an anode active material is generated.

タンク44の水位が中水位Mid未満であるとき(ステップSB4のNO)、第1条件が満足されない。そこで、制御部100は、タンク44の水位が低水位Low以上であるか否かを判定する(ステップSB12)。タンク44の水位が低水位Low未満である場合には(ステップSB12のNO)、緩和第1条件すらも満足されず、タンク44内の水が少ないため、制御部100はシステム起動許可を出力することなく、アラーム104を発報して起動禁止処理をする(ステップSB16)。タンク44の水位が中水位Mid未満で且つ低水位Low以上である場合には(ステップSB12のYES)、緩和第1条件が満足される。そこで、制御部100は、貯湯槽70の冷水が水位A2(高水位)以上であるか否かを判定する(ステップSB14)。貯湯槽70の冷水が水位A2(高水位)以上である場合には(ステップSB14のYES)、第2条件が満足される。よって、タンク44の水位が低い場合であっても、外気温度T3の如何に関わらず、ポンプ72が駆動して貯湯槽70の冷水を貯湯通路71の往路71aに多量に供給できる。この場合、凝縮器74において貯湯通路71の水通路74wによりガス通路74gにおいて凝縮される凝縮水の生成量が確保される。すなわち、システムが起動すれば、凝縮器74における凝縮水生成能力が確保されると判定される。このため、タンク44の水位が中水位Mid未満で且つ低水位Low以上であるにも拘わらず、つまり、タンク44の水量が少ないにも拘わらず、制御部100は、時間TM3以上の発電可能と判断し、システムの起動許可を出力し(ステップSB6)、更に、システムを起動させる(ステップSB8)。貯湯槽70の冷水が水位A2(高水位)未満である場合には(ステップSB14のNO)、緩和第1条件が満足されるものの第2条件が満足されないため、制御部100は、システム起動許可を出力することなく、ステップSB2に戻る。   When the water level in the tank 44 is less than the middle water level Mid (NO in step SB4), the first condition is not satisfied. Therefore, the control unit 100 determines whether or not the water level of the tank 44 is equal to or higher than the low water level Low (step SB12). When the water level in the tank 44 is lower than the low water level Low (NO in step SB12), even the first relaxation condition is not satisfied and the control unit 100 outputs a system activation permission because the water in the tank 44 is low. Instead, the alarm 104 is issued and the activation prohibition process is performed (step SB16). When the water level in the tank 44 is less than the mid-water level Mid and equal to or higher than the low water level Low (YES in step SB12), the relaxed first condition is satisfied. Then, the control part 100 determines whether the cold water of the hot water tank 70 is more than the water level A2 (high water level) (step SB14). When the cold water in the hot water tank 70 is equal to or higher than the water level A2 (high water level) (YES in step SB14), the second condition is satisfied. Therefore, even when the water level in the tank 44 is low, the pump 72 can be driven to supply a large amount of cold water in the hot water tank 70 to the forward path 71a of the hot water storage passage 71 regardless of the outside air temperature T3. In this case, the amount of condensed water condensed in the gas passage 74g is secured by the water passage 74w of the hot water storage passage 71 in the condenser 74. That is, when the system is activated, it is determined that the condensed water generation capability in the condenser 74 is ensured. For this reason, although the water level of the tank 44 is less than the middle water level Mid and the low water level is Low or higher, that is, the control unit 100 can generate power for the time TM3 or more even though the water amount of the tank 44 is small. Judgment is made, the system activation permission is output (step SB6), and the system is further activated (step SB8). When the cold water in the hot water storage tank 70 is less than the water level A2 (high water level) (NO in step SB14), the first condition is satisfied but the second condition is not satisfied. Without returning to step SB2.

(実施形態7)
図6は実施形態7を示す。本実施形態は前記した前記した各実施形態と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図1および図2を準用する。本実施形態においても、システムは水自立タイプである。システムを起動させるにあたり、タンク44に溜められている水が中水位Mid以上であるという第1条件が満足されると、制御部100はシステムに起動許可を与える。但し、タンク44に溜められている水が中水位Mid未満であり、第1条件が満足されないであっても、第3条件が満足されると、制御部100はシステムに起動許可を与える。
(Embodiment 7)
FIG. 6 shows a seventh embodiment. Since this embodiment has basically the same configuration and the same operation and effect as the above-described embodiments, FIGS. 1 and 2 are applied mutatis mutandis. Also in this embodiment, the system is a water self-supporting type. In starting the system, when the first condition that the water stored in the tank 44 is equal to or higher than the middle water level Mid is satisfied, the control unit 100 gives the start permission to the system. However, even if the water stored in the tank 44 is less than the middle water level Mid and the first condition is not satisfied, the control unit 100 gives the system permission to start if the third condition is satisfied.

図6に示すフローチャートは、システムが待機しているとき、周期的に実行される。まず、システムを起動させて発電運転させる起動運転指示があるか否かを判定する(ステップSC2)。システムの起動運転指示は、学習制御,タイマー運転,ユーザーによる起動スイッチ102の操作等によりシステムに発信される。起動運転指示がない場合には(ステップSC2のNO)、システムの待機は継続される(ステップSC10)。システムの起動運転指示があるとき(ステップSC2のYES)、制御部100は、まず、タンク44の水位が中水位Mid以上か否かを判定する(ステップSC4)。中水位Mid以上であるとき(ステップSC4のYES)、第1条件が満足され、タンク44の水量が充分にあり、時間TM3以上の運転が可能と判断される。このため、制御部100はシステム起動許可を出力し(ステップSC6)、更に、システムを起動させる(ステップSC8)。タンク44の水位が中水位Mid未満であるとき(ステップSC4のNO)、第1条件が満足されない。そこで制御部100は、タンク44の水位が低水位Low以上であるか否かを判定する(ステップSC12)。タンク44の水位が低水位Low未満である場合には(ステップSC12のNO)、緩和第1条件すら満足されず、タンク44内の水が少ないため、制御部100はシステム起動許可を出力することなく、アラーム104を発報して起動禁止処理をする(ステップSC16)。タンク44の水位が中水位Mid未満で且つ低水位Low以上ある場合には(ステップSC12のYES)、緩和第1条件が満足される。そこで制御部100は、外気温度T3が閾値T3−a以下であるか否かを判定する(ステップSC14)。外気温度T3が閾値T3−a以下と低い場合には(ステップSC14のYES)、第3条件が満足されるため、タンク44の水位が低い場合であっても、ラジエータ装置79が往路71aの水を効果的に冷却でき、凝縮器74において凝縮する凝縮水の生成量を確保でき、タンク44の水位を高めることができる。すなわち、システムが起動すれば、凝縮器74における凝縮水生成能力が確保されると判定される。このため、タンク44の水位が低水位Low以上であれば、中水位Mid未満と低いにも拘わらず、つまり、タンク44の水量が少ないにも拘わらず、制御部100は、時間TM3以上の発電可能と判断し、システムの起動許可を出力し(ステップSC6)、更に、システムを起動させる(ステップSC8)。外気温度T3が閾値T3−aよりも高温である場合には(ステップSC14のNO)、制御部100は、システム起動許可を出力することなく、ステップSC2に戻る。ステップSC14おける閾値は、閾値T3−aではなく、閾値T3−bとしても良い。   The flowchart shown in FIG. 6 is executed periodically when the system is waiting. First, it is determined whether or not there is a start operation instruction for starting the system and generating power (step SC2). The system start-up operation instruction is transmitted to the system by learning control, timer operation, operation of the start switch 102 by the user, and the like. If there is no start-up operation instruction (NO in step SC2), the system standby is continued (step SC10). When there is an instruction to start the system (YES in step SC2), the control unit 100 first determines whether or not the water level in the tank 44 is equal to or higher than the middle water level Mid (step SC4). When the water level is equal to or higher than the mid-water level Mid (YES in step SC4), it is determined that the first condition is satisfied, the amount of water in the tank 44 is sufficient, and the operation can be performed for the time TM3 or longer. Therefore, the control unit 100 outputs a system activation permission (step SC6), and further activates the system (step SC8). When the water level in the tank 44 is less than the middle water level Mid (NO in step SC4), the first condition is not satisfied. Therefore, the control unit 100 determines whether or not the water level in the tank 44 is equal to or higher than the low water level Low (step SC12). If the water level in the tank 44 is lower than the low water level Low (NO in step SC12), even the first relaxation condition is not satisfied and the control unit 100 outputs a system activation permission because the water in the tank 44 is low. Instead, the alarm 104 is issued and the activation prohibition process is performed (step SC16). When the water level in the tank 44 is lower than the middle water level Mid and is equal to or higher than the low water level Low (YES in step SC12), the first relaxation condition is satisfied. Therefore, control unit 100 determines whether or not outside air temperature T3 is equal to or lower than threshold value T3-a (step SC14). When the outside air temperature T3 is as low as the threshold value T3-a or lower (YES in step SC14), the third condition is satisfied, so that even when the water level in the tank 44 is low, the radiator device 79 causes the water in the forward path 71a to flow. Can be effectively cooled, the amount of condensed water condensed in the condenser 74 can be secured, and the water level of the tank 44 can be increased. That is, when the system is activated, it is determined that the condensed water generation capability in the condenser 74 is ensured. For this reason, if the water level of the tank 44 is not less than the low water level Low, the control unit 100 generates power for the time TM3 or more even though the water level in the tank 44 is low, that is, it is low. It judges that it is possible, outputs a system activation permission (step SC6), and further activates the system (step SC8). When the outside air temperature T3 is higher than the threshold value T3-a (NO in step SC14), the control unit 100 returns to step SC2 without outputting the system activation permission. The threshold value in step SC14 may be the threshold value T3-b instead of the threshold value T3-a.

(実施形態8)
本実施形態は前記した各実施形態と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図1〜図6を準用する。システムは水自立タイプである。貯湯通路71の往路71aの水の温度T1もしくは排気通路75の排気ガス温度T2に基づいて、ラジエータ装置79の冷却ファン79cはON,OFF制御され、貯湯通路71の往路71aの水を冷却する。例えば、T1≧38℃で冷却ファン79cはONされ、T1≦40℃で冷却ファン79cはOFFとされる。もしくは、排気ガス温度T2≧43℃で冷却フアン79cはONとされ,排気ガス温度T2≦45℃で冷却ファン79cはOFFとされる。
(Embodiment 8)
Since this embodiment basically has the same configuration and the same function and effect as the above-described embodiments, FIGS. 1 to 6 are applied mutatis mutandis. The system is a water self-supporting type. The cooling fan 79c of the radiator device 79 is ON / OFF controlled based on the temperature T1 of the water in the forward path 71a of the hot water storage passage 71 or the exhaust gas temperature T2 of the exhaust path 75, thereby cooling the water in the forward path 71a of the hot water storage passage 71. For example, the cooling fan 79c is turned on when T1 ≧ 38 ° C., and the cooling fan 79c is turned off when T1 ≦ 40 ° C. Alternatively, the cooling fan 79c is turned ON when the exhaust gas temperature T2 ≧ 43 ° C., and the cooling fan 79c is turned OFF when the exhaust gas temperature T2 ≦ 45 ° C.

凝縮器74において凝縮される凝縮水の生成量は、排気ガスの飽和水蒸気曲線に基づき排気ガスの温度T2で決定される。排気ガスの温度T2は貯湯通路71の往路71aの水の温度T1に基づいて決定される。このため凝縮器74において凝縮される凝縮水の生成量は、貯湯通路71の水の温度T1,排気ガスの温度T2で制御可能である。応答性を考えると、ラジエータ装置79の冷却能力が早期に現れる貯湯通路71の水の温度T1で制御した方が好ましい。タンク44の水位センサに基づく制御を下記に記す。通常時には、タンク44の水位は高水位Highとオーバフロー水位overとの間になるようにシステムが運転される。貯湯槽70が温水で満水ではない場合には、貯湯槽70の底部付近には低温の水が存在する。この低温の水が凝縮器74の水通路74wに供給される。排気通路75の排気ガスの温度T2を凝縮器74のガス通路74gにおいて42〜45℃以下まで冷却できれば、凝縮器74において凝縮する凝縮水の生成量が増加し、ひいてはタンク44に溜められる改質水の量が増加する。このため、システムにおける改質水の収支がプラスとなり、水道水等の補給水を改質水としてシステムに長期にわたり補給せずとも良く、システムは水自立可能となる。ここで、凝縮器74におけるガス通路74gの排気ガスと水通路74wの水との温度差を2℃と仮定すると、貯湯通路71の水が40〜43℃以下の温度域になるように、ラジエータ装置79により貯湯通路71のうち凝縮器74の水通路74wの入口温度を冷却できれば、システムは水自立が可能である。タンク44の水位が高水位Highとオーバフロー水位overとの間に存在する場合には、タンク44に溜められている水量は、システムの定格運転が継続したとしても、充分である。このため、制御部100は、電力負荷504が消費する消費電力の大きさに基づき燃料電池1の発電電力を制御することができる。ここで定格とは、システムに対して指定された条件の下でも製造者が保証する使用上の限界を意味する。   The amount of condensed water condensed in the condenser 74 is determined by the exhaust gas temperature T2 based on the saturated water vapor curve of the exhaust gas. The temperature T2 of the exhaust gas is determined based on the temperature T1 of the water in the forward path 71a of the hot water storage passage 71. Therefore, the amount of condensed water condensed in the condenser 74 can be controlled by the temperature T1 of the water in the hot water storage passage 71 and the temperature T2 of the exhaust gas. In consideration of responsiveness, it is preferable to control the temperature by the water temperature T1 of the hot water storage passage 71 in which the cooling capacity of the radiator device 79 appears early. Control based on the water level sensor of the tank 44 will be described below. Normally, the system is operated so that the water level of the tank 44 is between the high water level High and the overflow water level over. When the hot water tank 70 is hot and not full, low temperature water exists near the bottom of the hot water tank 70. This low-temperature water is supplied to the water passage 74 w of the condenser 74. If the temperature T2 of the exhaust gas in the exhaust passage 75 can be cooled to 42 to 45 ° C. or less in the gas passage 74g of the condenser 74, the amount of condensed water condensed in the condenser 74 increases, and as a result, reforming that is stored in the tank 44. The amount of water increases. For this reason, the balance of the reformed water in the system becomes positive, and it is not necessary to supply the system with the supplementary water such as tap water as the reformed water over a long period of time. Here, assuming that the temperature difference between the exhaust gas in the gas passage 74g and the water in the water passage 74w in the condenser 74 is 2 ° C., the radiator so that the water in the hot water storage passage 71 is in a temperature range of 40 to 43 ° C. or less. If the inlet temperature of the water passage 74w of the condenser 74 in the hot water storage passage 71 can be cooled by the device 79, the system can be independent of water. When the water level of the tank 44 exists between the high water level High and the overflow water level over, the amount of water stored in the tank 44 is sufficient even if the rated operation of the system continues. For this reason, the control unit 100 can control the power generated by the fuel cell 1 based on the amount of power consumed by the power load 504. The rating here means the limit of use guaranteed by the manufacturer even under the conditions specified for the system.

これに対して、貯湯槽70が温水で満水状態であり、かつ、外気温度が高い場合(例えば夏季の猛暑日または熱帯地方等)においては、貯湯通路71の往路71a(凝縮器74の入口側)の水の温度T1が高くなるため、凝縮器74における冷却能が不足し、ひいては凝縮器74において凝縮される凝縮水の生成量が不足するおそれがある。このように外気温度が高い場合には、ラジエータ装置79により貯湯通路71の往路71aの水を冷却しても、水の温度T1は40〜43℃を高温側に超える温度域となる。このため、仮に定格発電運転を継続させると、凝縮器74における冷却能が不足し、凝縮器74において生成される凝縮水の生成量が不足となる。この場合、タンク44の水位が低下するおそれがある。そこで、制御部100は、高水位センサ301がOFFである(水がない)ことを検知した場合には、電力負荷504が消費する消費電力の大小に関わらず、制御部100は、システムの最高発電電力をW1(定格電力Wset未満)となるように出力制限をかける。一般的には、発電電力が低い方が、改質燃料量を低減、ひいては改質水量を低減できタンク44の水位の低下を抑制できるとともに、冷却装置の熱負荷を低減することでT1温度の低下、ひいては凝縮器74の凝縮能力の向上により凝縮水の増大を図ることができる。上記により、タンク44内に溜められている改質水の水量の減少を抑制することが可能となる。   On the other hand, when the hot water storage tank 70 is full of hot water and the outside air temperature is high (for example, a hot summer day in summer or the tropical region), the forward path 71a of the hot water storage passage 71 (the inlet side of the condenser 74). ) Becomes high, the cooling capacity in the condenser 74 is insufficient, and as a result, the amount of condensed water condensed in the condenser 74 may be insufficient. Thus, when the outside air temperature is high, even if the water in the forward path 71a of the hot water storage passage 71 is cooled by the radiator device 79, the temperature T1 of the water is in a temperature range exceeding 40 to 43 ° C. on the high temperature side. For this reason, if the rated power generation operation is continued, the cooling capacity in the condenser 74 becomes insufficient, and the amount of condensed water generated in the condenser 74 becomes insufficient. In this case, the water level of the tank 44 may be lowered. Therefore, when the control unit 100 detects that the high water level sensor 301 is OFF (no water), the control unit 100 determines whether the power load consumed by the power load 504 is the highest level of the system. The output is limited so that the generated power becomes W1 (less than the rated power Wset). In general, when the generated power is lower, the amount of reformed fuel is reduced, and hence the amount of reformed water can be reduced, the decrease in the water level of the tank 44 can be suppressed, and the heat load of the cooling device can be reduced to reduce the T1 temperature. Condensed water can be increased by lowering and thus improving the condensing capacity of the condenser 74. As a result, it is possible to suppress a reduction in the amount of reforming water stored in the tank 44.

ところで、タンク44のうち高水位High以上でオーバフロー水位over以下に溜められる水のタンク容量をH1(図2参照)とする。タンク44のうちこれの高水位High未満で且つ中水位Mid以上に溜められる水のタンク容量をH2(図2参照)とする。   By the way, the tank capacity of water stored in the tank 44 below the overflow water level over the high water level High is assumed to be H1 (see FIG. 2). The tank capacity of water stored in the tank 44 below the high water level High and above the middle water level Mid is defined as H2 (see FIG. 2).

タンク容量H1,H2の決定について以下に説明を加える。図7の特性線WAは、ある年の夏季の特定の基準日において実際に測定した気温変化を示す。この基準日は、凝縮水の生成にとって1年間におけるほぼ最悪条件となるように、システムが設置される所定国(日本国)における年間最高気温を示した猛暑日を示す。図7の特性線WAに示すように、昼間において、7時(午前7時)から15時(午後3時)にかけて外気温度が上昇している。2時(午前2時)から7時(午前7時)には、外気温度が相対的に低い。20時(午後8時)から24時(午前0時)には、外気温度が相対的に低い。外気温度が高い場合には、凝縮器74における凝縮が制限され、凝縮器74において生成される凝縮水の生成量が低下し、タンク44の水位が低下する傾向がある。このため、タンク44のタンク容量H1,H2の決定にあたり、凝縮水の生成量の減少が激しい年間最高気温を示す猛暑日を基準とする。よって猛暑日を基準日として設定している。   The determination of the tank capacities H1 and H2 will be described below. A characteristic line WA in FIG. 7 shows a temperature change actually measured on a specific reference day in a summer in a certain year. This reference date indicates a hot day that shows the annual maximum temperature in a given country (Japan) where the system is installed so that it is almost the worst condition for one year for the generation of condensed water. As shown by the characteristic line WA in FIG. 7, the outside air temperature rises from 7 o'clock (7 am) to 15:00 (3 pm) during the daytime. From 2 am (2 am) to 7 am (7 am), the outside air temperature is relatively low. From 20:00 (8 pm) to 24:00 (midnight), the outside air temperature is relatively low. When the outside air temperature is high, the condensation in the condenser 74 is restricted, the amount of condensed water produced in the condenser 74 is reduced, and the water level of the tank 44 tends to be lowered. For this reason, in determining the tank capacities H1 and H2 of the tank 44, a reference is made on a very hot day showing the annual maximum temperature where the amount of condensed water generated is drastically reduced. Therefore, the extremely hot day is set as the reference date.

図8は、ラジエータ装置79で貯湯通路71の水を冷却しつつ、燃料電池1の発電電力W1にて、1日中発電運転を継続させている状態におけるタンク44の水収支のシミレーション結果を示す。この場合、外気温度に対して+4℃まで、ラジエータ装置79の能力,凝縮器74の能力で排気ガスを冷却可能であった場合においての規定時間(1分当り)の水収支を示す。図8の横軸は時間を示し、縦軸はタンク44の水収支(相対表示)を示す。ここで、昼間には外気温度が上昇しているため、図8の特性線WBに示すように、凝縮器74において凝縮される生成水量が低下し、9時(午前9時)〜19時(午後7時)にかけて、外気温度の影響を受けて水収支がマイナスとなる。しかし夜間には、外気温度が低下しているため、凝縮器74において凝縮される凝縮水の生成量が増加し、図7および図8の特性線WBに示すように、水収支がプラスとなる。   FIG. 8 shows a simulation result of the water balance of the tank 44 in a state where the generator device W continues to be operated all day with the generated power W1 of the fuel cell 1 while cooling the water in the hot water storage passage 71 by the radiator device 79. Show. In this case, the water balance for a specified time (per minute) when the exhaust gas can be cooled to + 4 ° C. with respect to the outside air temperature by the ability of the radiator device 79 and the ability of the condenser 74 is shown. The horizontal axis of FIG. 8 indicates time, and the vertical axis indicates the water balance (relative display) of the tank 44. Here, since the outside air temperature rises in the daytime, the amount of generated water condensed in the condenser 74 decreases as shown by the characteristic line WB in FIG. 8, from 9:00 (9:00 am) to 19:00 ( 7pm), the water balance becomes negative due to the influence of outside air temperature. However, since the outside air temperature decreases at night, the amount of condensed water condensed in the condenser 74 increases, and the water balance becomes positive as shown by the characteristic line WB in FIGS. .

図9および図10の特性線WCは、上記した基準日における一日あたりのタンク44における水収支のシミレーション結果を示す。この場合、燃料電池1は連続して発電しており、その発電出力はW1である。図9の横軸は時間を示し、縦軸はタンク44の水収支(相対表示)を示す。各時間での累積をみていくと、1日運転において水収支がゼロとなるように、基準日における所定の基準時刻(図9および図10では24時=午前0時)を設定し、この基準時刻(24時)におけるタンク44の水の貯留量を相対0値と相対表示する。   The characteristic line WC in FIG. 9 and FIG. 10 shows the simulation result of the water balance in the tank 44 per day on the reference day. In this case, the fuel cell 1 continuously generates power, and the power generation output is W1. The horizontal axis in FIG. 9 indicates time, and the vertical axis indicates the water balance (relative display) of the tank 44. When looking at the accumulation at each time, a predetermined reference time on the reference day (24 hours = midnight in FIGS. 9 and 10) is set so that the water balance becomes zero in one-day operation. The amount of water stored in the tank 44 at the time (24:00) is displayed as a relative 0 value.

図9及び図10の特性線WCによれば、タンク44に貯留される水貯留量は、基準日の一日における気温の変化に応じてプラス側およびマイナス側に交互に曲線(例えばサインカーブ)状に変化する。すなわち、特性線WCによれば、1時から8時にかけて水収支プラスが維持されつつ、水は増加し続けている。更に、9時から14時にかけて、水収支プラスはプラスが維持されつつも水は減少し続ける。14時から18時にかけて、水収支マイナスが維持されつつ、水は減少し続ける。19時〜24時にかけて、水収支マイナスが維持されつつ、水は増加し続ける。ここで、基準日(猛暑日)における気温に応じて変化するタンク44における改質水貯留量について、相対0値に対する最高ピーク値をVmaxとする。また、改質水貯留量の相対0値に対する最小ピーク値をVminとする。   According to the characteristic line WC of FIGS. 9 and 10, the amount of water stored in the tank 44 is alternately curved (for example, a sine curve) on the plus side and the minus side according to the change in the temperature on the day of the reference day. It changes in shape. That is, according to the characteristic line WC, water continues to increase while maintaining a water balance plus from 1 o'clock to 8 o'clock. Furthermore, from 9 o'clock to 14 o'clock, the water balance continues to decrease while the water balance plus remains positive. From 14:00 to 18:00, water continues to decrease while maintaining a negative water balance. From 19:00 to 24:00, water continues to increase while maintaining a negative water balance. Here, with respect to the amount of reformed water stored in the tank 44 that changes in accordance with the air temperature on the reference day (extremely hot day), the maximum peak value relative to the 0 value is Vmax. Further, the minimum peak value with respect to the relative 0 value of the reformed water storage amount is set to Vmin.

本実施形態によれば、タンク44のうちこれの高水位High以上でオーバフロー水位over以下に改質水を貯留可能なタンク容量をH1とすると、タンク容量H1は、凝縮水の生成量が低下するため、タンク44の水枯れが発生する傾向がある猛暑日における最高ピーク値Vmaxに基づいて設定されている。具体的には、タンク容量H1は、最高ピーク値Vmaxと第1マージン容量Vαとの合計和に基づいて設定されている。第1マージン容量Vαは、安全率を考慮したタンク44における余裕水量を意味し、システムの種類、システムの設置環境等に応じて適宜設定される。VmaxおよびVαの量が同一単位であれば、Vmax>Vαとすることができる。   According to the present embodiment, if the tank capacity of the tank 44 that can store the reformed water at the high water level High or higher and below the overflow water level over is H1, the tank capacity H1 reduces the amount of condensed water generated. Therefore, it is set based on the maximum peak value Vmax on a very hot day when the tank 44 tends to dry out. Specifically, the tank capacity H1 is set based on the total sum of the maximum peak value Vmax and the first margin capacity Vα. The first margin capacity Vα means the amount of surplus water in the tank 44 in consideration of the safety factor, and is appropriately set according to the type of system, the installation environment of the system, and the like. If the amounts of Vmax and Vα are the same unit, Vmax> Vα can be established.

また、タンク44のうちこれの高水位High未満で且つ中水位Mmid以上に改質水を貯留可能なタンク容量をH2とすると、タンク容量H2は、凝縮水の生成量が低下する傾向がある猛暑日における最小ピーク値Vminに基づいて設定されている。具体的には、タンク容量H2は、最小ピーク値Vminと第2マージン容量Vβとの合計和に基づいて設定されている。第2マージン容量Vβは、安全率を考慮したタンク44における余裕水量を意味し、システム、システムの設置環境等に応じて適宜設定される。VminおよびVβの量が同一単位であれば、Vmin>Vβとすることができる。なおVα=Vβ,Vα>Vβ、Vα<Vβにできる。Vα>Vβであれば、高水位High以上の水量を増加できる利点があり、出力制限を抑制できる。なおVα=Vβ≒0でも良い。   Further, assuming that the tank capacity of the tank 44 that can store the reformed water below the high water level High and above the middle water level Mmid is H2, the tank capacity H2 is extremely hot where the amount of condensed water generated tends to decrease. It is set based on the minimum peak value Vmin in the day. Specifically, the tank capacity H2 is set based on the total sum of the minimum peak value Vmin and the second margin capacity Vβ. The second margin capacity Vβ means a surplus water amount in the tank 44 in consideration of the safety factor, and is appropriately set according to the system, the installation environment of the system, and the like. If the amounts of Vmin and Vβ are the same unit, Vmin> Vβ can be satisfied. Note that Vα = Vβ, Vα> Vβ, and Vα <Vβ. If Vα> Vβ, there is an advantage that the amount of water higher than the high water level High can be increased, and the output restriction can be suppressed. Vα = Vβ≈0 may be used.

このような本実施形態によれば、タンク44の容量の大型化を抑えつつ、システムの水自立が可能であり、水道水等の補給水を改質水としてシステムに長期にわたり補給せずともよいことが理解できる。つまり、図10の特性線WCによれば、0時〜14時(午後2時)までは、余剰の凝縮水をタンク44に貯蓄することができる。これに対して14時(午後2時)〜24時(午前0時)では、タンク44の水位が低下するが、14時〜24時までのほぼ10時間相当分における不足水の容量は、タンク容量H2として、タンク44に確保することができる。従って、タンク1における貯留水量が低下しつつも、システムを発電停止させることなく、燃料電池1を継続的に発電運転させることが可能となる。本実施形態によれば、上記観点に基づき、タンク44のタンク容量H1,タンク容量H2は決定されている。上記したようにタンク44のタンク容量H1,H2が決定されている。このため、凝縮水の生成量が低下する猛暑日であっても、タンク44は水不足になることはない。   According to the present embodiment as described above, the system can be independent of water while suppressing an increase in the capacity of the tank 44, and it is not necessary to replenish the system with reforming water such as tap water over a long period of time. I understand that. That is, according to the characteristic line WC in FIG. 10, surplus condensed water can be stored in the tank 44 from 0:00 to 14:00 (2 pm). On the other hand, from 14:00 (2pm) to 24:00 (midnight), the water level of the tank 44 decreases. However, the capacity of the deficient water corresponding to approximately 10 hours from 14:00 to 24:00 The capacity H2 can be secured in the tank 44. Accordingly, it is possible to continuously operate the fuel cell 1 without stopping the power generation while the amount of stored water in the tank 1 is reduced. According to the present embodiment, the tank capacity H1 and the tank capacity H2 of the tank 44 are determined based on the above viewpoint. As described above, the tank capacities H1 and H2 of the tank 44 are determined. For this reason, the tank 44 does not run out of water even on a very hot day when the amount of condensed water produced decreases.

しかしながら想定外の環境状態、貯湯ポンプ72の故障等で、凝縮器74が冷却されない場合等には、異常等の諸要因によりタンク44の水位が更に低下するおそれがある。そこで、中水位センサ302がOFF(水がない)である検出した場合には、制御部100はシステムを発電モードから発電停止モード゛に移行する。発電停止モードは、システムが正常に停止するときにおける発電停止手段である。   However, when the condenser 74 is not cooled due to an unexpected environmental condition, a malfunction of the hot water storage pump 72, or the like, the water level of the tank 44 may further decrease due to various factors such as abnormality. Therefore, when the middle water level sensor 302 is detected to be OFF (no water), the control unit 100 shifts the system from the power generation mode to the power generation stop mode. The power generation stop mode is power generation stop means when the system stops normally.

発電停止モードについて、次のI〜IIIにおいて説明を加える。   The power generation stop mode will be described in the following I to III.

I.発電停止指示により、制御部100は、ポンプ55,42の出力を低下させ、改質器2に供給される燃料原料および改質水を最低流量とさせる。更に、制御部100は、カソードガスポンプ62の出力を増加させてカソードガスを増加させる。これにより、燃焼用空間23における燃焼炎24の燃焼を継続しながら、発電モジュール3の内部を冷却させる。この場合、改質器2もしくは燃料電池1の温度が既定温度Tc以下になるまで、燃料電池1のアノード等のアノード系を還元雰囲気にするため、燃料原料および改質水を改質器2に供給させ、還元性をもつ水素含有ガスを生成させながら、発電モジュール3を冷却させる。   I. In response to the power generation stop instruction, the control unit 100 reduces the outputs of the pumps 55 and 42 so that the fuel raw material and the reformed water supplied to the reformer 2 have a minimum flow rate. Furthermore, the control unit 100 increases the output of the cathode gas pump 62 to increase the cathode gas. Thereby, the inside of the power generation module 3 is cooled while continuing combustion of the combustion flame 24 in the combustion space 23. In this case, until the temperature of the reformer 2 or the fuel cell 1 becomes equal to or lower than the predetermined temperature Tc, the fuel raw material and the reforming water are supplied to the reformer 2 in order to keep the anode system such as the anode of the fuel cell 1 in a reducing atmosphere. The power generation module 3 is cooled while being supplied and generating a hydrogen-containing gas having reducibility.

II.改質器2もしくは燃料電池1の温度が既定温度Tc以下に低下したら、ポンプ55,42を停止させ、燃料原料および改質水を改質器2に供給させる操作を遮断させる。この場合、発電モジュール3の発電室32に残留している水素をカソードガスで排気通路75に排出させてパージさせる。   II. When the temperature of the reformer 2 or the fuel cell 1 falls below the predetermined temperature Tc, the pumps 55 and 42 are stopped, and the operation of supplying the fuel material and reforming water to the reformer 2 is shut off. In this case, hydrogen remaining in the power generation chamber 32 of the power generation module 3 is discharged to the exhaust passage 75 with the cathode gas and purged.

III.改質器2もしくは燃料電池1の温度がIIより低い既定温度Te以下に冷却されたら、システムを完全停止させ、システムの補機類(例えばバルブやポンプ)も完全停止させる。   III. When the temperature of the reformer 2 or the fuel cell 1 is cooled below a predetermined temperature Te lower than II, the system is completely stopped, and the system auxiliary devices (for example, valves and pumps) are also completely stopped.

さて、タンク44のうち中水位Mid未満で且つ低水位Low以上のタンク容量をH3とする。タンク容量H3の設定方法について説明する。すなわち、図1011はシステムの発電停止モードにおけるタンク44の水収支例を示す。発電停止モードでは、前述したように、改質器2に供給される燃料原料の燃焼量および改質水量が少ないのに対し、発電モジュール3の内部を冷却させるため発電モジュール3内に供給されるカソードガス量が多くなる。このため、排気通路75を流れる排気ガスに含まれる水蒸気分率が低くなるため、排気ガスの温度が10℃以下に冷却されないと、凝縮器74において凝縮される凝縮水の生成量が不足することになる。しかし実際には、排気ガスの温度を10℃以下に冷却することは困難であるため、発電停止モードでは、最悪の場合には改質水がVshortageぶん不足するおそれがある。そこで、タンク44のうち、中水位Mid未満で且つ低水位Low以上のタンク容量H3については、発電停止モード゛で不足する不足値Vshortageと、次回の起動で必要な分の水量Vstartとを確保することが好ましい。ここで、図12は起動モード゛における水収支を示すが、発電運転時とほぼ同等の水収支特性を示すため、図12の特性に拘わらず、水量Vstartとしては実質的に50〜100cc程度であれば良いと考えられる。タンク44の中水位Midが検知されると、システムは発電モードから発電停止モードに移行する。同様に、予想外の諸要因等にて、タンク44の水位が更に低下し、水位が低水位Low未満となった場合には、制御部100は緊急停止を行う。ここで、緊急停止とは、改質水を改質器2に供給を停止することを前提とした停止方法であり、更に改質器2に収容されている改質触媒および燃料電池が劣化しないように、燃料原料等を改質器に供給することも止める。貯湯水,換気空気等のように、発電と直接的に関係なき部位は稼動してもよいし、あるいは、全補機を停止しても良い。これにより、タンク44の改質水が完全になくなった場合において、改質器2に供給する改質水が不足して改質触媒および燃料電池1が劣化することが抑止され、改質器2および燃料電池1の劣化が抑止される。この場合には、制御部100は、異常であると判定し、貯湯ポンプ72の点検等をメンテナンスするとともに、改質水の補給を実施する。   Now, the tank capacity of the tank 44 that is less than the middle water level Mid and equal to or higher than the low water level Low is set to H3. A method for setting the tank capacity H3 will be described. That is, FIG. 1011 shows an example of the water balance of the tank 44 in the power generation stop mode of the system. In the power generation stop mode, as described above, the amount of combustion of the fuel material supplied to the reformer 2 and the amount of reforming water are small, but the power is supplied into the power generation module 3 to cool the inside of the power generation module 3. The amount of cathode gas increases. For this reason, since the water vapor fraction contained in the exhaust gas flowing through the exhaust passage 75 becomes low, the amount of condensed water condensed in the condenser 74 is insufficient unless the temperature of the exhaust gas is cooled to 10 ° C. or lower. become. However, in practice, since it is difficult to cool the exhaust gas temperature to 10 ° C. or less, in the power generation stop mode, there is a possibility that the shortage of reforming water is V shortage in the worst case. Therefore, for the tank capacity H3 of the tank 44 that is less than the middle water level Mid and lower than the low water level Low, a shortage value Vshortage that is insufficient in the power generation stop mode and a water amount Vstart that is necessary for the next start-up are secured. It is preferable. Here, FIG. 12 shows the water balance in the start-up mode. However, since the water balance characteristic is almost the same as that in the power generation operation, the water amount Vstart is substantially about 50 to 100 cc regardless of the characteristic of FIG. I think it would be nice. When the middle water level Mid of the tank 44 is detected, the system shifts from the power generation mode to the power generation stop mode. Similarly, when the water level in the tank 44 further decreases due to unexpected factors, and the water level becomes lower than the low water level Low, the control unit 100 performs an emergency stop. Here, the emergency stop is a stop method on the premise that supply of reforming water to the reformer 2 is stopped, and the reforming catalyst and the fuel cell accommodated in the reformer 2 are not deteriorated. As such, the supply of the fuel material and the like to the reformer is also stopped. Parts that are not directly related to power generation, such as hot water and ventilation air, may be operated, or all auxiliary equipment may be stopped. This prevents the reforming catalyst 2 and the fuel cell 1 from deteriorating due to insufficient reforming water supplied to the reformer 2 when the reforming water in the tank 44 is completely exhausted. And deterioration of the fuel cell 1 is suppressed. In this case, the control unit 100 determines that there is an abnormality, performs maintenance of inspection of the hot water storage pump 72 and the like, and replenishes reforming water.

以上説明したように本実施形態においても、前記した実施形態と同様に、タンク44の水位が高水位High以上であることがセンサ301,302により検知されるとき、制御部100は、電力負荷504の大きさに応じて燃料電池1の発電出力を制御する。タンク44の水位が高水位High未満であることをセンサにより検知されるとき、制御部100は、電力負荷504の大きさに拘わらず、燃料電池1の発電出力をこれの定格電力未満に出力制限することにより、タンク44の改質水の減少を抑制させる。これによりシステムの水自立運転を実行することができる。すなわち、一連の制御、およびタンク44の構成により、新しい水を改質水としてシステムに補給することなく、水自立の発電運転が可能となる。タンク44の改質水の水位が過剰に低下する場合のような異常時には、改質器2および燃料電池1が劣化するに至る前にシステム停止することが可能となる。純水は高い電気絶縁性をもつ。改質水の品質が劣化すれば、水の電気伝導率が高くなる。このため、低水位センサ303として導電率計を用いた場合には、水精製器40のイオン交換樹脂の劣化、水精製能力の劣化、燃料電池の劣化等に起因してタンク44の水質が悪化(つまり、導電率が上昇)していることが、水の導電率の異常として検知が可能となる。殊に、低水位センサ303はタンク44に設けられている水位センサのうち最も下方に配置されている。このため、タンク44の水位の変動に拘わらず、タンク44に溜められている水の品質を検知できる効果が得られる。   As described above, also in this embodiment, when the sensors 301 and 302 detect that the water level of the tank 44 is equal to or higher than the high water level High, the control unit 100 causes the power load 504 to be detected. The power generation output of the fuel cell 1 is controlled in accordance with the magnitude of. When the sensor detects that the water level in the tank 44 is less than the high water level High, the control unit 100 limits the power generation output of the fuel cell 1 to less than the rated power regardless of the size of the power load 504. By doing so, the reduction | decrease of the reforming water of the tank 44 is suppressed. Thereby, the water self-sustained operation of the system can be executed. That is, a series of controls and the configuration of the tank 44 enable water-independent power generation operation without supplying new water as reformed water to the system. When an abnormality occurs when the water level of the reforming water in the tank 44 is excessively lowered, the system can be stopped before the reformer 2 and the fuel cell 1 are deteriorated. Pure water has high electrical insulation. If the quality of the reformed water deteriorates, the electrical conductivity of the water increases. For this reason, when a conductivity meter is used as the low water level sensor 303, the water quality of the tank 44 deteriorates due to deterioration of the ion exchange resin of the water purifier 40, deterioration of the water purification capacity, deterioration of the fuel cell, etc. It is possible to detect that the conductivity is increased (that is, the conductivity of water is abnormal). In particular, the low water level sensor 303 is arranged at the lowest position among the water level sensors provided in the tank 44. For this reason, the effect that the quality of the water stored in the tank 44 can be detected irrespective of the fluctuation of the water level of the tank 44 is obtained.

(他の実施形態)
(1)第2条件のみが成立するときでも起動許可。
タンク44の水量が緩和第1条件を満足しなくても、仮にタンク44の水量がほとんど存在しなくても、燃料原料とカソードガスを供給し燃焼空間で燃焼させた燃焼排気ガスを凝縮器74により凝縮水としてタンク44に回収し、タンク44の水量がある程度確保できたら改質水の供給を開始すれば起動できる。ただし緩和第1条件を満足したときに起動許可する方が改質器2内におけるコーキングを低減できるため好ましい。
(Other embodiments)
(1) The activation is permitted even when only the second condition is satisfied.
Even if the amount of water in the tank 44 does not satisfy the relaxed first condition, or even if there is almost no amount of water in the tank 44, the combustion exhaust gas that is supplied with the fuel material and cathode gas and burned in the combustion space is condensed into the condenser 74. Thus, condensed water is collected in the tank 44, and when the amount of water in the tank 44 can be secured to some extent, it can be started by starting the supply of reforming water. However, it is preferable to permit activation when the first relaxation condition is satisfied because coking in the reformer 2 can be reduced.

(2)第3条件のみ成立するときでも起動許可。
説明は上記と同じである。
(2) Permits activation even when only the third condition is satisfied.
The explanation is the same as above.

(3)改質水タンク4の水量、貯湯槽70のうち第1所定温度以下の水の量に基づいて起動許可される。決められた所定水位、所定量によって起動許可判断するのではなく、改質水タンク44の水量、貯湯槽70のうち第1所定温度以下の水の量を用いてシステム起動後の改質水の水量の収支を演算し、時間TM3以上の発電が可能な条件が成立する場合に起動許可する。この場合には、貯湯水の冷水温度も演算ファクターに加えてもよい。また学習制御により起動する場合には、運転計画を考慮して演算することが好ましい。あらかじめ装置の性能ファクターなどを考慮して、改質水タンク44の水量、貯湯槽70のうち第1所定温度以下の水の量と起動許可との関係を決めたマップを使用して起動許可判断しても良い。なお、貯湯槽70の冷水の水量は、温度センサ70tの中間にあっても複数の温度センサ70tの値を使用して演算することにより算出できる。また改質水タンク44の水量は、例えば、タンク44の底に設けた圧力センサで検出した圧力から算出できる。   (3) Activation is permitted based on the amount of water in the reforming water tank 4 and the amount of water below the first predetermined temperature in the hot water storage tank 70. Rather than determining the start permission based on the predetermined water level and the predetermined amount, the amount of water in the reforming water tank 44 and the amount of water below the first predetermined temperature in the hot water tank 70 are used to start the reforming water after the system is started. The balance of water amount is calculated, and activation is permitted when a condition that enables power generation for time TM3 or more is satisfied. In this case, the cold water temperature of the hot water may be added to the calculation factor. Moreover, when starting by learning control, it is preferable to calculate in consideration of an operation plan. Considering the performance factor of the apparatus in advance, the activation permission determination is made using a map in which the relationship between the amount of water in the reforming water tank 44 and the amount of water below the first predetermined temperature in the hot water tank 70 and the activation permission is determined. You may do it. Note that the amount of cold water in the hot water storage tank 70 can be calculated by using the values of the plurality of temperature sensors 70t even if they are in the middle of the temperature sensor 70t. The amount of water in the reforming water tank 44 can be calculated from, for example, the pressure detected by a pressure sensor provided at the bottom of the tank 44.

(4)制御部100は、改質水タンク44の水量、貯湯槽70のうち第1所定温度以下の水の量、外気の温度に基づいて起動許可する。この場合、決められた所定水位、所定量、所定温度によって起動許可判断するではなく、制御部100は、改質水タンク44の水量、貯湯槽70のうち第1所定温度以下の水の量、外気の温度を用いてシステム起動後の改質水の水量の収支を演算し、時間TM3以上の発電が可能な条件が成立する場合に起動許可する。この場合、貯湯水の冷水温度も演算ファクターに加えてもよい。学習制御により起動する場合には、運転計画を考慮して演算する。あらかじめ装置の性能ファクターなどを考慮して、改質水タンク44の水量、貯湯槽70のうち第1所定温度以下の水の量、外気の温度と起動許可との関係を決めたマップを使用して起動許可判断しても良い。   (4) The control unit 100 permits activation based on the amount of water in the reforming water tank 44, the amount of water below the first predetermined temperature in the hot water storage tank 70, and the temperature of the outside air. In this case, instead of making a start permission determination based on the determined predetermined water level, predetermined amount, and predetermined temperature, the control unit 100 determines the amount of water in the reforming water tank 44, the amount of water below the first predetermined temperature in the hot water tank 70, The balance of the amount of reforming water after the system is started is calculated using the temperature of the outside air, and the start-up is permitted when a condition capable of generating power for the time TM3 or more is satisfied. In this case, the cold water temperature of the hot water may be added to the calculation factor. When starting by learning control, it calculates in consideration of an operation plan. In consideration of the performance factors of the apparatus, a map in which the amount of water in the reforming water tank 44, the amount of water below the first predetermined temperature in the hot water tank 70, the relationship between the outside air temperature and the start permission is used. The activation permission may be determined.

(適用形態)
図13は適用形態の一例を示す。本形態は前記した実施形態と同様な構成および作用効果を示すため、他の図を準用できる。図13に示すように、複数の燃料電池1は、カソードガスが供給される通路32rを介して並設されてスタックを形成している。燃料電池1同士は図略の集電体により電気的に接続されている。燃料電池1は、アノードガスが流れる通路11rをもつ多孔質導電部11wと、燃料極として機能するアノード11と、カソードガスが供給される通路32rに対面する酸化剤極として機能するカソード12と、アノード11およびカソード12で挟まれた固体酸化物を母材とする電解質膜15と、緻密質のコネクタ10xとを有する。固体酸化物は、酸素イオン(O2−)を伝導させる性質性をもつものであり、YSZ等のジルコニア系、ランタンガレート系が例示される。アノード11は、ニッケル−セリア系サーメットが例示される。カソード12は、サマリウムコバルタイト、ランタンマンガナイトが例示される。材質は上記に限定されるものではない。なお、燃料電池1の下部には、アノードガスを燃料電池1の入口に案内するアノードガスマニホルド13が配置されている。
(Application form)
FIG. 13 shows an example of the application form. Since the present embodiment shows the same configuration and effect as the above-described embodiment, other drawings can be applied mutatis mutandis. As shown in FIG. 13, the plurality of fuel cells 1 are arranged side by side through a passage 32r to which a cathode gas is supplied to form a stack. The fuel cells 1 are electrically connected by a current collector (not shown). The fuel cell 1 includes a porous conductive portion 11w having a passage 11r through which an anode gas flows, an anode 11 that functions as a fuel electrode, a cathode 12 that functions as an oxidant electrode facing the passage 32r to which a cathode gas is supplied, It has an electrolyte membrane 15 using a solid oxide sandwiched between an anode 11 and a cathode 12 as a base material, and a dense connector 10x. The solid oxide has a property of conducting oxygen ions (O 2− ), and examples thereof include zirconia type such as YSZ and lanthanum gallate type. The anode 11 is exemplified by nickel-ceria cermet. Examples of the cathode 12 include samarium cobaltite and lanthanum manganite. The material is not limited to the above. An anode gas manifold 13 that guides the anode gas to the inlet of the fuel cell 1 is disposed below the fuel cell 1.

(その他)
上記した実施形態によれば、タンク44には高水位センサ301、中水位センサ302、低水位センサ303が設けられているが、単一のセンサで高水位、中水位、低水位を検知することにしても良い。高水位センサ301、中水位センサ302、低水位センサ303が設けられているが、高水位センサ301および中水位センサ302だけでも良い。要するにタンク44における複数段階の水位を検知できれば良い。凝縮器74で生成された凝縮水を、水精製機能をもつ水精製器40に溜めて精製させた後にタンク44に貯留させているが、これに限らず、凝縮器74で生成された凝縮水をタンク44に貯留させた後、水精製器40から改質器2に向けて搬送させても良い。
(Other)
According to the above-described embodiment, the tank 44 is provided with the high water level sensor 301, the middle water level sensor 302, and the low water level sensor 303. However, a single sensor detects the high water level, the middle water level, and the low water level. Anyway. Although the high water level sensor 301, the middle water level sensor 302, and the low water level sensor 303 are provided, only the high water level sensor 301 and the middle water level sensor 302 may be used. In short, it is only necessary to detect a plurality of levels of water in the tank 44. Condensed water generated by the condenser 74 is stored in the tank 44 after being stored in the water purifier 40 having a water purification function and purified, but the condensate water generated by the condenser 74 is not limited thereto. May be stored in the tank 44 and then transported from the water purifier 40 toward the reformer 2.

上記した実施形態は、水自立タイプのシステムに適用しているが、これに限らず、水道水等の補給水を水精製器40またはタンク44に補給する水補給タイプのシステムに適用しても良い。上記した実施形態は固体酸化物形の燃料電池システムに適用しているが、これに限らず、アノードガス、アノードオフガス、カソードオフガスのうちの1種または2種以上の水蒸気含有ガスを凝縮させて凝縮水を生成させる凝縮器を有する燃料電池システムであれば良く、固体高分子形、溶融炭酸塩形またはリン酸形の燃料電池システムに適用することもできる。本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。   Although the above-described embodiment is applied to a water self-supporting type system, the present invention is not limited thereto, and may be applied to a water replenishing type system that replenishes water purifier 40 or tank 44 with replenishing water such as tap water. good. The above-described embodiment is applied to a solid oxide fuel cell system. However, the present invention is not limited to this, and one or more of water vapor-containing gases of anode gas, anode off gas, and cathode off gas are condensed. Any fuel cell system having a condenser for generating condensed water may be used, and the present invention can also be applied to a solid polymer type, molten carbonate type or phosphoric acid type fuel cell system. The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications within the scope not departing from the gist.

上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
[付記項1]改質水で燃料原料を改質させてアノードガスを生成させる改質器と、アノードガスおよびカソードガスにより発電する燃料電池と、システムの排熱で加熱された温水を貯留する貯湯槽と、システムの運転に伴い発生する水蒸気含有ガスを冷却させて凝縮水を生成させる凝縮器と、貯湯槽の水を凝縮器に冷却水として供給する貯湯通路と、貯湯槽の水を貯湯通路に冷却水として供給して凝縮器の水蒸気含有ガスを冷却させる貯湯水搬送源と、凝縮器で生成された凝縮水を回収して液相状の改質水として溜める改質水タンクと、改質水タンクに溜められている改質水を改質器に供給する改質水搬送源とを具備する燃料電池システム。改質水タンクに溜められている改質水を改質器に供給することができる。
[付記項2]付記項1において、制御部はシステムを起動させるにあたり、貯湯槽のうち所定温度以下の水量が所定量以上であるという条件が満足されるとき、システムを起動許可させる信号を出力する燃料電池システム。
[付記項3]付記項1または2において、制御部はシステムを起動させるにあたり、外気温度が所定温度以下であるという条件が満足されるとき、システムを起動許可させる信号を出力する燃料電池システム。
[付記項4]付記項1〜3において、制御部はシステムを起動させるにあたり、改質水タンクの水位が所定水位(例えば中水位Mid等の第2水位)以上であるという条件が満足されるとき、システムを起動許可させる信号を出力する燃料電池システム。
[付記項5]付記項1〜4において、制御部はシステムを発電運転しているとき、改質水タンクの水位が所定水位(例えば高水位High等の第1水位)未満のとき、システムの最高発電出力を定格電力未満のW1に制限させ、改質水タンクの水位が所定水位(例えば高水位High等の第1水位)以上のとき、システムの最高発電出力を定格電力未満のW1に制限させない燃料電池システム。
The following technical idea can also be grasped from the above description.
[Additional Item 1] A reformer that generates anode gas by reforming a fuel raw material with reformed water, a fuel cell that generates power using the anode gas and the cathode gas, and hot water heated by the exhaust heat of the system are stored. A hot water storage tank, a condenser that cools the steam-containing gas generated by the operation of the system to generate condensed water, a hot water storage passage that supplies the hot water from the hot water tank to the condenser as cooling water, and hot water stored in the hot water tank A hot water supply source for cooling the water vapor-containing gas of the condenser by supplying it as cooling water to the passage, a reforming water tank for collecting the condensed water generated by the condenser and storing it as liquid phase reforming water, A fuel cell system comprising a reforming water conveyance source that supplies reforming water stored in a reforming water tank to a reformer. The reforming water stored in the reforming water tank can be supplied to the reformer.
[Additional Item 2] In Additional Item 1, the control unit outputs a signal for permitting activation of the system when the condition that the amount of water below a predetermined temperature in the hot water tank is equal to or greater than the predetermined amount is satisfied. Fuel cell system.
[Additional Item 3] The fuel cell system according to Additional Item 1 or 2, wherein the control unit outputs a signal for permitting activation of the system when a condition that the outside air temperature is equal to or lower than a predetermined temperature is satisfied when the system is activated.
[Additional Item 4] In Additional Items 1 to 3, when the control unit starts the system, the condition that the water level of the reforming water tank is equal to or higher than a predetermined water level (for example, the second water level such as the middle water level Mid) is satisfied. When the fuel cell system outputs a signal to allow the system to start.
[Additional Item 5] In Additional Items 1 to 4, when the control unit is performing the power generation operation of the system, when the water level of the reforming water tank is less than a predetermined water level (for example, the first water level such as the high water level High), Limit the maximum power output to W1 less than the rated power, and limit the maximum power output of the system to W1 less than the rated power when the water level of the reforming water tank is higher than the specified water level (for example, the first water level such as high water level High). A fuel cell system that will not let you.

本発明は例えば定置用、車両用、電気機器用、電子機器用、可搬用の燃料電池システムに適用できる。   The present invention can be applied to, for example, stationary, vehicle, electrical equipment, electronic equipment, and portable fuel cell systems.

図中、1は燃料電池、2は改質器、20は蒸発部、22は改質部、3は発電モジュール、32は発電室、4は改質水系、40は水精製器、41は改質水通路、42は改質水ポンプ(改質水搬送源)、43は給水バルブ、44は改質水タンク、5は燃料原料供給系、50は燃料源、51は燃料原料供給通路、6はカソードガス供給系、60はカソードガス供給通路、7は貯湯系、70は貯湯槽、70tは温度センサ、70iは入水口、70pは出水口、71は貯湯通路、72は貯湯ポンプ(貯湯水搬送源)、74は凝縮器、75は排気通路、76は排気口江、77は凝縮水通路、79はラジエータ装置、79aはラジエータ、79cは冷却ファン、100は制御部、102は起動スイッチ、201はガス温度センサ、202は水温センサ、205は外気温度センサ、301は高水位センサ、302は中水位センサ、303は低水位センサを示す。   In the figure, 1 is a fuel cell, 2 is a reformer, 20 is an evaporation section, 22 is a reforming section, 3 is a power generation module, 32 is a power generation chamber, 4 is a reforming water system, 40 is a water purifier, and 41 is a reformer. A quality water passage, 42 is a reforming water pump (reforming water conveyance source), 43 is a water supply valve, 44 is a reforming water tank, 5 is a fuel raw material supply system, 50 is a fuel source, 51 is a fuel raw material supply passage, 6 Is a cathode gas supply system, 60 is a cathode gas supply passage, 7 is a hot water storage system, 70 is a hot water storage tank, 70t is a temperature sensor, 70i is a water inlet, 70p is a water outlet, 71 is a hot water storage passage, 72 is a hot water storage pump (hot water storage water) (Conveying source), 74 is a condenser, 75 is an exhaust passage, 76 is an exhaust outlet, 77 is a condensed water passage, 79 is a radiator device, 79a is a radiator, 79c is a cooling fan, 100 is a control unit, 102 is a start switch, 201 is a gas temperature sensor, 202 is a water temperature sensor, 20 The outside air temperature sensor, 301 a high water level sensor, the medium is 302 level sensor, 303 denotes a low water level sensor.

Claims (6)

改質水で燃料原料を改質させてアノードガスを生成させる改質器と、前記アノードガスおよびカソードガスにより発電する燃料電池と、システムの排熱で加熱された温水を貯留する貯湯槽と、システムの運転に伴い発生する水蒸気含有ガスを冷却させて凝縮水を生成させる凝縮器と、前記貯湯槽の水を前記凝縮器に冷却水として供給する貯湯通路と、前記貯湯槽の水を前記貯湯通路に冷却水として供給して前記凝縮器の水蒸気含有ガスを冷却させる貯湯水搬送源と、前記凝縮器で生成された凝縮水を回収して液相状の改質水として溜める改質水タンクと、前記改質水タンクに溜められている前記改質水の水位を検知するセンサと、前記改質水タンクに溜められている前記改質水を前記改質器に供給する改質水搬送源と、システムを起動させるにあたり、前記改質水タンクの水位が所定水位以上であるという第1条件、前記貯湯槽のうち第1所定温度以下の水の量が所定量以上であるという第2条件のうち少なくともいずれかの条件が満足されるとき、システムを起動許可させる制御部とを具備する燃料電池システム。   A reformer that reforms a fuel raw material with reformed water to generate anode gas, a fuel cell that generates electric power using the anode gas and cathode gas, a hot water storage tank that stores hot water heated by exhaust heat of the system, A condenser that cools a steam-containing gas generated during the operation of the system to generate condensed water, a hot water storage passage that supplies water from the hot water tank as cooling water to the condenser, and water in the hot water tank is the hot water storage A hot water supply source that cools the water vapor-containing gas of the condenser by supplying it as cooling water to the passage, and a reformed water tank that collects the condensed water generated by the condenser and stores it as liquid phase reformed water A sensor for detecting the level of the reformed water stored in the reformed water tank, and a reformed water transport for supplying the reformed water stored in the reformed water tank to the reformer And start the system At least one of the first condition that the water level of the reforming water tank is equal to or higher than a predetermined water level and the second condition that the amount of water below the first predetermined temperature in the hot water storage tank is equal to or higher than a predetermined amount. A fuel cell system comprising: a control unit that permits activation of the system when a condition is satisfied. 改質水で燃料原料を改質させてアノードガスを生成させる改質器と、前記アノードガスおよびカソードガスにより発電する燃料電池と、システムの排熱で加熱された温水を貯留する貯湯槽と、システムの運転に伴い発生する水蒸気含有ガスを冷却させて凝縮水を生成させる凝縮器と、前記貯湯槽の水を前記凝縮器に冷却水として供給する貯湯通路と、前記貯湯槽の水を前記貯湯通路に冷却水として供給して前記凝縮器の水蒸気含有ガスを冷却させる貯湯水搬送源と、前記貯湯通路のうち前記凝縮器よりも上流の通路部分の水を外気を用いて冷却作用を発揮するラジエータ装置と、前記凝縮器で生成された凝縮水を回収して液相状の改質水として溜める改質水タンクと、前記改質水タンクに溜められている前記改質水の水位を検知するセンサと、前記改質水タンクに溜められている前記改質水を前記改質器に供給する改質水搬送源と、システムを起動させるにあたり、前記改質水タンクの水位が所定水位以上であるという第1条件、前記貯湯槽のうち第1所定温度以下の水の量が所定量以上であるという第2条件、前記外気の温度が第2所定温度以下であるという第3条件のうち少なくともいずれか一つの条件が満足されるとき、システムを起動許可させる制御部とを具備する燃料電池システム。   A reformer that reforms a fuel raw material with reformed water to generate anode gas, a fuel cell that generates electric power using the anode gas and cathode gas, a hot water storage tank that stores hot water heated by exhaust heat of the system, A condenser that cools a steam-containing gas generated during the operation of the system to generate condensed water, a hot water storage passage that supplies water from the hot water tank as cooling water to the condenser, and water in the hot water tank is the hot water storage A hot water supply source that cools the water vapor-containing gas of the condenser by supplying it as cooling water to the passage, and water in the passage portion upstream of the condenser in the hot water storage passage is exhibited using outside air. A radiator device, a reformed water tank that collects the condensed water generated in the condenser and stores it as liquid phase reformed water, and detects the level of the reformed water stored in the reformed water tank With sensor A reforming water transport source that supplies the reforming water stored in the reforming water tank to the reformer, and a system level that is activated when the system is activated, the water level of the reforming water tank is equal to or higher than a predetermined water level. At least one of the first condition, the second condition that the amount of water below the first predetermined temperature in the hot water tank is a predetermined amount or more, and the third condition that the temperature of the outside air is below the second predetermined temperature. A fuel cell system comprising: a control unit that permits activation of the system when two conditions are satisfied. 請求項1または請求項2において、システムを起動させるにあたり、前記改質水タンクの水位が前記所定水位未満である場合、前記凝縮器における凝縮水生成能力が確保されると判定されるときには、前記第1条件を緩和した緩和第1条件を前記改質水タンクの水位が満足するとき、前記制御部は前記システムを起動許可させる燃料電池システム。   In claim 1 or claim 2, when starting the system, when the water level of the reforming water tank is less than the predetermined water level, when it is determined that the condensed water generation capability in the condenser is secured, When the water level of the reformed water tank satisfies the relaxed first condition in which the first condition is relaxed, the control unit permits the system to be activated. 改質水で燃料原料を改質させてアノードガスを生成させる改質器と、前記アノードガスおよびカソードガスにより発電する燃料電池と、システムの排熱で加熱された温水を貯留する貯湯槽と、システムの運転に伴い発生する水蒸気含有ガスを冷却させて凝縮水を生成させる凝縮器と、前記貯湯槽の水を前記凝縮器に冷却水として供給する貯湯通路と、前記貯湯槽の水を前記貯湯通路に冷却水として供給して前記凝縮器の水蒸気含有ガスを冷却させる貯湯水搬送源と、前記凝縮器で生成された凝縮水を回収して液相状の改質水として溜める改質水タンクと、前記改質水タンクに溜められている前記改質水の水位を検知するセンサと、前記改質水タンクに溜められている前記改質水を前記改質器に供給する改質水搬送源と、システムを起動させるにあたり、前記改質水タンクの水量、前記貯湯槽のうち第1所定温度以下の水の量に基づいてシステムを起動許可させる制御部とを具備する燃料電池システム。   A reformer that reforms a fuel raw material with reformed water to generate anode gas, a fuel cell that generates electric power using the anode gas and cathode gas, a hot water storage tank that stores hot water heated by exhaust heat of the system, A condenser that cools a steam-containing gas generated during the operation of the system to generate condensed water, a hot water storage passage that supplies water from the hot water tank as cooling water to the condenser, and water in the hot water tank is the hot water storage A hot water supply source that cools the water vapor-containing gas of the condenser by supplying it as cooling water to the passage, and a reformed water tank that collects the condensed water generated by the condenser and stores it as liquid phase reformed water A sensor for detecting the level of the reformed water stored in the reformed water tank, and a reformed water transport for supplying the reformed water stored in the reformed water tank to the reformer And start the system Per the water of the reforming water tank, a fuel cell system and a control unit for activating allowed the system based on the amount of the first predetermined temperature or less of water out of the hot water storage tank. 改質水で燃料原料を改質させてアノードガスを生成させる改質器と、前記アノードガスおよびカソードガスにより発電する燃料電池と、システムの排熱で加熱された温水を貯留する貯湯槽と、システムの運転に伴い発生する水蒸気含有ガスを冷却させて凝縮水を生成させる凝縮器と、前記貯湯槽の水を前記凝縮器に冷却水として供給する貯湯通路と、前記貯湯槽の水を前記貯湯通路に冷却水として供給して前記凝縮器の水蒸気含有ガスを冷却させる貯湯水搬送源と、前記貯湯通路のうち前記凝縮器よりも上流の通路部分の水を外気を用いて冷却作用を発揮するラジエータ装置と、前記凝縮器で生成された凝縮水を回収して液相状の改質水として溜める改質水タンクと、前記改質水タンクに溜められている前記改質水の水位を検知するセンサと、前記改質水タンクに溜められている前記改質水を前記改質器に供給する改質水搬送源と、システムを起動させるにあたり、前記改質水タンクの水量、前記貯湯槽のうち第1所定温度以下の水の量、前記外気の温度に基づいてシステムを起動許可させる制御部とを具備する燃料電池システム。   A reformer that reforms a fuel raw material with reformed water to generate anode gas, a fuel cell that generates electric power using the anode gas and cathode gas, a hot water storage tank that stores hot water heated by exhaust heat of the system, A condenser that cools a steam-containing gas generated during the operation of the system to generate condensed water, a hot water storage passage that supplies water from the hot water tank as cooling water to the condenser, and water in the hot water tank is the hot water storage A hot water supply source that cools the water vapor-containing gas of the condenser by supplying it as cooling water to the passage, and water in the passage portion upstream of the condenser in the hot water storage passage is exhibited using outside air. A radiator device, a reformed water tank that collects the condensed water generated in the condenser and stores it as liquid phase reformed water, and detects the level of the reformed water stored in the reformed water tank With sensor In starting the system and the reforming water transport source that supplies the reforming water stored in the reforming water tank to the reformer, the first of the amount of water in the reforming water tank and the hot water storage tank. A fuel cell system comprising: a controller that permits activation of the system based on an amount of water below a predetermined temperature and the temperature of the outside air. 請求項4または請求項5において、前記制御部は、システムを起動させるにあたり、システムの起動に使用される起動エネルギーとシステムの停止に使用される停止エネルギーとを加えた起動停止エネルギーよりも、システムを発電運転するときのエネルギー節約量が上回る発電運転時間が得られるときにシステムを起動許可させる燃料電池システム。   6. The control unit according to claim 4 or 5, wherein, when the system is started up, the control unit is more effective than the start / stop energy obtained by adding the start energy used for starting the system and the stop energy used for stopping the system. A fuel cell system that allows the system to be activated when a power generation operation time exceeding the energy saving amount when the power generation operation is performed is obtained.
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