JP2014216188A - 燃料電池装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 長期信頼性の向上した燃料電池装置を提供する。【解決手段】 本発明の燃料電池装置は、燃料ガスと酸素含有ガスとで発電を行なう燃料電池セル１９と、燃料電池セル１９に供給する燃料ガスを生成するための水蒸気改質反応が可能な改質器３と、改質器３に供給する水を精製するための水処理装置９と、水処理装置９にて処理され、改質器３に供給する水を貯水するための水タンク１１と、水処理装置９と水タンク１１とをつなぐ接続配管４１と接続配管４１を流れる水の水流を変更する水流変更部材とを備えることから、気泡が接続配管４１に留まることを抑制でき、長期信頼性の向上した燃料電池装置とすることができる。【選択図】 図３

Description

本発明は、燃料電池装置に関する。

近年、次世代エネルギーとして、燃料ガス（水素含有ガス）と酸素含有ガス（空気）とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを複数個配列してなるセルスタックが知られている。また、セルスタックを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールや、燃料電池モジュールを外装ケース内に収納してなる燃料電池装置が種々提案されている。

このような燃料電池装置においては、天然ガスや灯油等の原燃料を改質処理して、燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成する改質器を備えており、該改質器では効率のよい改質反応である水蒸気改質を行なうことが知られている。

また、このような燃料電池装置と給湯器とを組み合わせてなるコジェネレーションシステムにおいては、燃料電池モジュールより排出される排ガスと水とで熱交換を行ない、この熱交換の際に排ガスに含まれる水が凝縮水として生成される。

そして、熱交換により生成された凝縮水は、続いて水処理装置によって純水が生成され、生成された純水は一旦水タンクに貯水された後、水ポンプにより改質器に供給される。改質器では、水ポンプより供給された水を用いて水蒸気改質を行なう。生成された水蒸気を含む燃料ガスが燃料電池セルでの発電に使用された後、燃料電池モジュールより排出される。上述したような構成により、水自立運転が可能な燃料電池装置とされる（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００９−９８０８号公報

ところで、このような燃料電池装置においては、水処理装置と水タンクとを接続する接続配管に気泡が生じる場合があり、この気泡によって水の流れが遮られ、水タンクの水位が低下し、場合によっては燃料電池装置の運転が停止するおそれがあった。

それゆえ、本発明は、水処理装置と水タンクとを接続する接続配管を流れる水が遮られることを抑制でき、長期信頼性の向上した燃料電池装置を提供することを目的とする。

本発明の燃料電池装置は、燃料ガスと酸素含有ガスとで発電を行なう燃料電池セルと、該燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するための水蒸気改質反応が可能な改質器と、該改質器に供給する水を精製するための水処理装置と、該水処理装置にて処理され、前記改質器に供給する水を貯水するための水タンクと、前記水処理装置と前記水タンクとをつなぐ接続配管と、該接続配管を流れる水の水流を変更する水流変更部材と、を備えることを特徴とする。

本発明の燃料電池装置は、水処理装置と水タンクとをつなぐ接続配管を流れる水の水流
を変更する水流変更部材を備えることから、水処理装置より接続配管を介して水タンクに供給される水に気泡が含まれていた場合であっても、水流変更部材により接続配管を流れる水の水流を変更することで、水処理装置と水タンクとを接続する接続配管を流れる水が遮られること抑制でき、長期信頼性の向上した燃料電池装置とすることができる。

本実施形態の燃料電池装置を備える燃料電池システムの構成の一例を示す構成図である。 図１に示す燃料電池システムを構成する燃料電池モジュールの一例を示す外観斜視図である。 図２に示す燃料電池モジュールの断面図である。 本実施形態の燃料電池装置を構成する水処理装置と、水タンクと、水処理装置および水タンクをつなぐ接続配管について示す概念図であり、接続配管内に回転体である水流変更部材を設けた例を示す概念図である。 本実施形態の燃料電池装置を構成する水処理装置と、水タンクと、水処理装置および水タンクをつなぐ接続配管について示す概念図であり、接続配管に、該接続配管に振動を与える振動体を設けた例を示す概念図である。 本実施形態の燃料電池装置を構成する熱交換器と、水処理装置と、水タンクと、水処理装置および水タンクをつなぐ接続配管について示す概念図であり、熱交換器と水処理装置をつなぐ凝縮水供給管に弁を設けた例を示す概念図である。 図４に示す水タンクに、水位検知部材を設けた例を示す概念図である。 本実施形態の燃料電池装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。

図１は、本実施形態の燃料電池装置を備える燃料電池システムの構成の一例を示す構成図である。図１に示す燃料電池システムは、本実施形態の燃料電池装置の一例である発電ユニットと、熱交換後の湯水を貯湯する貯湯ユニットと、これらのユニット間を水が循環するための循環配管とから構成されている。なお、以降の図において同一の構成については同一の符号を用いて説明する。

図１に示す発電ユニットは、燃料極層、固体電解質層、酸素極層を有する燃料電池セルを複数個組み合わせてなるセルスタック５、都市ガス等の原燃料を供給する原燃料供給部１、セルスタック５を構成する燃料電池セルに酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給部２、原燃料と水蒸気により原燃料を水蒸気改質する改質器３を備えている。なお、図１に示す発電ユニットでは、セルスタック５と改質器３とを収納容器に収納することで燃料電池モジュール４（以下、モジュールという場合がある。）が構成され、図１においては、二点鎖線により囲って示している。なお、図１には示していないが、セルスタック５から排出される発電に使用されなかった排ガスを浄化するための浄化装置や、発電で使用されなかった燃料ガスを燃焼させるための着火装置を設けることができる。

また、図１に示す発電ユニットにおいては、セルスタック５を構成する燃料電池セルの発電により生じた排ガス（排熱）と水とで熱交換を行なう熱交換器８に水を循環させる循環配管１５、熱交換器８で生成された凝縮水を純水に処理するための水処理装置９、水処理装置９にて処理された水（純水）を貯水するための水タンク１１とが設けられており、水タンク１１と熱交換器８との間が凝縮水供給管１０により接続されている。なお、水処理装置９としてはイオン交換樹脂を備えるイオン交換樹脂装置を用いることが好ましい。

水タンク１１に貯水された水は、水タンク１１と改質器３とを接続する水供給管１３に備えられた水ポンプ１２により改質器３に供給される。

さらに図１に示す発電ユニットは、モジュール４にて発電された直流電力を交流電力に変換し、変換された電気の外部負荷への供給量を調整するための供給電力調整部（パワーコンディショナ）６、熱交換器８の出口に設けられ熱交換器８の出口を流れる水（循環水流）の水温を測定するための出口水温センサ１４のほか、後述する各種機器の動作を制御する制御装置７が設けられており、循環配管１５内で水を循環させる循環ポンプ１７とあわせて発電ユニットが構成されている。そして、これら発電ユニットを構成する各装置を、外装ケース内に収納することで、設置や持ち運び等が容易な燃料電池装置とすることができる。なお、貯湯ユニットは、熱交換後の湯水を貯湯するための貯湯タンク１６を具備して構成されている。

ここで、図１に示した燃料電池システムの運転方法について説明する。

セルスタック５の発電に必要な燃料ガスを生成するにあたり、制御装置７は原燃料供給部１、水ポンプ１２を作動させる。それにより、改質器３に原燃料（天然ガス、灯油等）と水とが供給され、改質器３で水蒸気改質を行なうことにより、水素を含む燃料ガスが生成されて燃料電池セルの燃料極層側に供給される。

一方、制御装置７は酸素含有ガス供給部２を動作させることにより、燃料電池セルの酸素極層側に酸素含有ガス（空気）を供給する。

なお、制御装置７はモジュール４において着火装置（図示せず）を作動させることにより、セルスタック５の発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させる。それにより、モジュール内の温度（セルスタック５や改質器３の温度）が上昇し、効率よい発電を行なうことができる。

セルスタック５の発電に伴って生じた排ガスは、浄化装置にて浄化された後、熱交換器８に供給され、循環配管１５を流れる水とで熱交換される。熱交換器８での熱交換により生じたお湯は、循環配管１５を流れて貯湯タンク１６に貯水される。一方、熱交換器８での熱交換によりセルスタック５より排出される排ガスに含まれる水が凝縮水となり、凝縮水供給管１０を通じて、水処理装置９に供給される。凝縮水は、水処理装置９にて純水とされて、水タンク１１に供給される。水タンク１１に貯水された水は、水ポンプ１２により水供給管１３を介して改質器３に供給される。このように、凝縮水を有効利用することにより、水自立運転を行なうことができる。

なお、上述の例においては熱交換器８にて生成される凝縮水のみを改質器３に供給する構成の燃料電池装置を用いて説明したが、改質器３に供給する水として水道水を利用することもできる。この場合、水道水に含まれる不純物を処理するための水処理装置として、例えば、活性炭フィルター、逆浸透膜装置、イオン交換樹脂装置等を、この順に接続することで、純水を効率よく精製することができる。なお、水道水を用いる場合においても、水処理装置にて生成した純水が、水タンク１１に貯水されるよう各装置を接続する。

続いて、図１に示すモジュール４の一例について説明する。図２、図３は、本実施形態の燃料電池装置を構成するモジュール４の一例を示し、図２はモジュール４を示す外観斜視図であり、図３は図２に示すモジュール４の断面図である。

図２に示すモジュール４においては、収納容器１８の内部に、内部を燃料ガスが流通するガス流路（図示せず）を有する柱状の燃料電池セル１９を立設させた状態で一列に配列し、隣接する燃料電池セル１９間が集電部材（図示せず）を介して電気的に直列に接続されているとともに、燃料電池セル１９の下端をガラスシール材等の絶縁性接合材（図示せず）でマニホールド２０に固定してなるセルスタック５を２つ備えるセルスタック装置２
１を収納して構成されている。なお、セルスタック５の両端部には、セルスタック５（燃料電池セル１９）の発電により生じた電気を集電して外部に引き出すための、電気引き出し部を有する導電部材が配置されている（図示せず）。なお、図２においては、セルスタック装置２１が２つのセルスタック５を備えている場合を示しているが、適宜その個数は変更することができ、例えばセルスタック５を１つだけ備えていてもよい。また、収納容器１８には、モジュール４の温度を測定するための温度センサである熱電対２８が設けられている。

また、図２においては、燃料電池セル１９として、内部を燃料ガスが長手方向に流通するガス流路を有する中空平板型で、ガス流路を有する支持体の表面に、燃料極層、固体電解質層および酸素極層を順に積層してなる固体酸化物形の燃料電池セル１９を例示している。なお、燃料電池セル１９においては、内部を酸素含有ガスが長手方向に流通するガス流路を有する形状とすることもでき、この場合、内側より酸素極層、固体電解質層、燃料極層を順に設け、モジュール４の構成は適宜変更すればよい。さらには、燃料電池セルは中空平板型に限られるものではなく、例えば平板型や円筒型とすることもでき、あわせて収納容器１８の形状を適宜変更することが好ましい。

また、図２に示すモジュール４においては、燃料電池セル１９の発電で使用する燃料ガスを得るために、原燃料供給管２５を介して供給される都市ガス等の原燃料を改質して燃料ガスを生成するための改質器３をセルスタック５の上方に配置している。また、改質器３は、効率のよい改質反応である水蒸気改質を行なうことができる構造とすることができ、水を気化させるための気化部２３と、原燃料を燃料ガスに改質するための改質触媒（図示せず）が配置された改質部２２とを備えている。

そして、改質器３で生成された燃料ガス（水素含有ガス）は、燃料ガス流通管２４を介してマニホールド２０に供給され、マニホールド２０より燃料電池セル１９の内部に設けられたガス流路に供給される。なお、セルスタック装置２１の構成は、燃料電池セル１９の種類や形状により、適宜変更することができ、例えばセルスタック装置２１に改質器３を含むこともできる。

また図２においては、収納容器１８の一部（前後面）を取り外し、内部に収納されるセルスタック装置２１を後方に取り出した状態を示している。ここで、図２に示したモジュール４においては、セルスタック装置２１を、収納容器１８内にスライドして収納することが可能である。

なお、収納容器１８の内部には、マニホールド２０に並置されたセルスタック５の間に配置され、酸素含有ガスが燃料電池セル１９の側方を下端部から上端部に向けて流れるように、反応ガス導入部材２６が配置されている。

図３に示すように、モジュール４を構成する収納容器１８は、内壁２９と外壁３０とを有する二重構造で、外壁３０により収納容器１８の外枠が形成されるとともに、内壁２９によりセルスタック装置２１を収納する発電室３１が形成されている。さらに収納容器１８においては、内壁２９と外壁３０との間を、モジュール４の底部より供給され、燃料電池セル１９に導入する酸素含有ガスが流通する反応ガス流路３６としている。なお酸素含有ガスはモジュール４の底部に設けられた酸素含有ガス供給口（図示せず）より供給されて、反応ガス流路３６を流れる。

ここで、収納容器１８内には、収納容器１８の上部より、上端側に酸素含有ガスが流入するための酸素含有ガス流入口（図示せず）とフランジ部３９とを備え、下端部に燃料電池セル１９の下端部に酸素含有ガスを導入するための反応ガス流出口３２が設けられてな
る反応ガス導入部材２６が、内壁２９を貫通して挿入されて固定されている。なお、フランジ部３９と内壁２９との間には断熱部材３３が配置されている。

なお、図３においては、反応ガス導入部材２６が、収納容器１８の内部に並置された２つのセルスタック５間に位置するように配置されているが、セルスタック５の数により、適宜配置することができる。例えば、収納容器１８内にセルスタック５を１つだけ収納する場合には、反応ガス導入部材２６を２つ設け、セルスタック５を両側面側から挟み込むように配置することができる。

また発電室３１内には、モジュール４内の熱が極端に放散され、燃料電池セル１９（セルスタック５）の温度が低下して発電量が低減しないよう、モジュール４内の温度を高温に維持するための断熱部材３３が適宜設けられている。

断熱部材３３は、セルスタック５の近傍に配置することが好ましく、特には、燃料電池セル１９の配列方向に沿ってセルスタック５の側面側に配置するとともに、セルスタック５の側面における燃料電池セル１９の配列方向に沿った幅と同等またはそれ以上の幅を有する断熱部材３３を配置することが好ましい。なお、セルスタック５の両側面側に断熱部材３３を配置することが好ましい。それにより、セルスタック５の温度が低下することを効果的に抑制できる。さらには、反応ガス導入部材２６より導入される酸素含有ガスが、セルスタック５の側面側より排出されることを抑制でき、セルスタック５を構成する燃料電池セル１９間の酸素含有ガスの流れを促進することができる。なお、セルスタック５の両側面側に配置された断熱部材３３においては、燃料電池セル１９に供給される酸素含有ガスの流れを調整し、セルスタック５の長手方向および燃料電池セル１９の積層方向における温度分布を低減するための開口部３４が設けられている。なお、複数の断熱部材３３を組み合わせて開口部３４を形成するようにしてもよい。

また、燃料電池セル１９の配列方向に沿った内壁２９の内側には、排ガス用内壁３５が設けられており、内壁２９と排ガス用内壁３５との間が、発電室３１内の排ガスが上方から下方に向けて流れる排ガス流路３７とされている。なお、排ガス流路３７は、収納容器１８の底部に設けられた排気孔４０と通じている。また、排ガス用内壁３５のセルスタック５側にも断熱部材３３が設けられている。

それにより、モジュール４の運転に伴って生じる排ガスは、排ガス流路３７を流れた後、排気孔４０より排気される構成となっている。なお、排気孔４０は収納容器１８の底部の一部を切り欠くようにして形成してもよく、また管状の部材を設けることにより形成してもよい。また、排気孔４０内に、モジュール４より排出される排ガスを浄化するための浄化装置（例えば、ハニカム状の燃焼触媒等）を設けることもできる。

なお、図示はしていないが、モジュール４においては、燃料電池セル１９を通過した燃料ガスを着火させるための着火装置が、燃料電池セル１９と改質器３との間に位置するように、収納容器２の側面より挿入されていることが好ましい。なお、着火装置により燃料電池セル１９を通過した燃料ガスを着火させることにより、モジュール４内の温度を高温とすることができるほか、燃料電池セル１９、改質器３の温度を高温に維持することができる。

ところで、上述した燃料電池装置においては、水処理装置９にて生成された純水が水タンク１１に貯水され、水タンク１１に貯水された水が水ポンプ１２により改質器３に供給されるが、水処理装置９と水タンク１１とを接続する凝縮水供給管１０（以下、水処理装置９と水タンク１１とを接続する凝縮水供給管１０を接続配管と言う。）に気泡が生じる場合があり、この気泡によって水処理装置９から供給される水の流れが遮られ、水タンク
１１の水位が低下し、場合によっては燃料電池装置の運転が停止するおそれがある。

それゆえ、本実施形態の燃料電池装置においては、接続配管を流れる水の水流を変更する水流変更部材を有している。それにより、水処理装置１１より供給される水に気泡が含まれていた場合であっても、接続配管を流れる水の水流を変更することで、接続配管を流れる水が遮られること抑制でき、長期信頼性の向上した燃料電池装置とすることができる。以下に、水流変更部材の例について図面を用いて説明する。

図４は、本実施形態の燃料電池装置を構成する水処理装置と、水タンクと、水処理装置および水タンクをつなぐ接続配管について示す概念図であり、接続配管内に回転体である水流変更部材を設けた例を示す概念図である。

図４においては、接続配管４１の内部に、ファンやプロペラといった回転体である水流変更部材４２（以下、回転体４２という。）が設けられている。なお、接続配管４１は水処理装置９と水タンク１１の上端側同士を接続するように設けられている例を示しているが、これに限られるものではない。

水処理装置９より供給される水に気泡が含まれる場合、その気泡は接続配管４１を介して水タンク１１に流れた後、水タンク１１に設けられた水タンク１１に貯水された余剰の水を排出する（オーバーフロー）ための排水管４３を介して排出されるが、一部の気泡が接続配管４１内に留まることにより、水処理装置９から供給される水の流れが遮られ、水タンク１１の水位が低下し、場合によっては燃料電池装置の運転が停止するおそれがある。

ここで、図４においては、接続配管４１の内部に回転体４２が設けられていることから、回転体４２を作動させることで、接続配管４１を流れる水の水流を変更することができる。それにより、接続配管４１に気泡が流れたとしても、その気泡を水タンク１１側に流すことができ、気泡が接続配管４１に留まることを抑制できる。それにより、接続配管４１を流れる、水処理装置９から供給される水が遮られることを抑制できる。それゆえ、水タンク１１の水位が低下することを抑制でき、長期信頼性の向上した燃料電池装置とすることができる。

なお、図４においては、この回転体４２を接続配管４１の内部に設けた例を示しているが、接続配管４１を流れる水の水流を変更することができれば、必ずしも接続配管４１の内部に設ける必要はなく、例えば水処理装置９内の接続配管４１の入口側や出口側に設けても構わないが、より効率よく接続配管４１を流れる水の水流を変更するにあたっては、回転体４２を接続配管４１の内部に設けることが好ましい。

なお、接続配管４１の上端は、排水管４３の下端よりも低い位置となるように接続されていることが好ましい（図４においては排水管４３の下端の位置を破線で示しており、以下の図においても同様である。）。それにより、接続配管４１より水タンク１１に流れた気泡を、効率よく排水管４３側に流すことができることから、水タンク１１に流入した気泡を、効率よく外部に排出することができる。

図５は、本実施形態の燃料電池装置を構成する水処理装置と、水タンクと、水処理装置および水タンクをつなぐ接続配管について示す概念図であり、接続配管に、該接続配管に振動を与える振動体を設けた例を示す概念図である。

図５に示す接続配管４１には、接続配管４１に振動を与える振動体４４が設けられている。それにより、振動体４４を作動させることで、接続配管４１を流れる水の水流を変更
することができ、気泡が接続配管４１に留まることを抑制でき、水処理装置９から供給される水が遮られることを抑制できる。それゆえ、水タンク１１の水位が低下することを抑制でき、長期信頼性の向上した燃料電池装置とすることができる。

あわせて、例えば接続配管４１の内面に気泡が付着している場合には、振動体４４による振動により、接続配管４１の内面に付着している気泡をはずすこともでき、より効率よく、気泡が接続配管４１に留まることを抑制できる。

このような振動体４４としては、接続配管４１に振動を与えることができるものであれば、特に制限はなく、例えば、モーター、圧電振動体、ソレノイド等を適宜設けることができる。なお、これら振動体４４は、接続配管４１に振動を与えることができればよいため、必ずしも接続配管４１に設ける必要はない。

図６は、本実施形態の燃料電池装置を構成する熱交換器と、水処理装置と、水タンクと、水処理装置および水タンクをつなぐ接続配管について示す概念図であり、熱交換器と水処理装置をつなぐ凝縮水供給管に弁を設けた例を示す概念図である。

図４、図５に示す本実施形態の燃料電池装置においては、接続配管４１に水流変更部材として回転体４２や振動体４４を設けた例を示したが、本実施形態の燃料電池装置においては、接続配管４１内を流れる水の水流を変更することができればよい。それゆえ、例えば接続配管４１を流れる水の水圧を変更することでも、気泡が接続配管４１に留まることを抑制できる。

そこで、図６に示す本実施形態の燃料電池装置においては、熱交換器８と水処理装置９とをつなぐ凝縮水供給管１０に、水処理装置９に供給される凝縮水の水圧を調整するための水圧調整部材である弁４５（例えば電磁弁など）を設けた例を示している。

それにより、水処理装置９に供給される凝縮水の量が一定の量となった場合に、この弁４５を解放するように制御することで、水処理装置９に供給される凝縮水の水圧を高めることができ、ひいては接続配管４１を流れる水の水圧を高めることができる。すなわち、本実施形態においては、接続配管４１を流れる水の水圧を変更することで、接続配管４１を流れる水の水流を変更することができることから、弁４５（水圧調整部材）が水流変更部材としての機能を果たしている。それにより、気泡が接続配管４１に留まることを抑制でき、水処理装置９から供給される水が遮られることを抑制できる。それゆえ、水タンク１１の水位が低下することを抑制でき、長期信頼性の向上した燃料電池装置とすることができる。

なお、図６に示す例においては、接続配管４１を流れる水の水圧を変更するにあたり、弁４５を熱交換器８と水処理装置９とをつなぐ凝縮水供給管１０に設けた例を示したが、接続配管４１を流れる水の水圧を変更することができれば、例えば熱交換器８に直接設けるほか、接続配管４１の入口部分に設けることもできる。

ところで、上述した水流変更部材は燃料電池装置の運転を開始して常時稼働させることもできるが、その場合に接続配管４１に気泡が生じていないと判断できる場合もあり、この場合に水流変更部材を常時稼働させることにより、総合効率が低下するおそれがある。それゆえ、水流変更部材を所定の条件を満たす場合にのみ稼働させることで、総合効率の低下を抑えつつ、長期信頼性の向上した燃料電池装置とすることができる。

図７は、図４に示す水タンク１１に、水位検知部材を設けた例を示す概念図であり、図８は図７に示す燃料電池装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。

図７に示す水タンク１１には、水タンク１１の水位を検知する水位検知部材であるフロートスイッチ４６が設けられている。

水タンク１１の水位が高い場合には、上述した接続配管４１に流れ込んだ気泡が、接続配管４１に留まり、水処理装置９からの水の供給が遮られたとしても、水タンク１１に十分な水位があることから、改質器３に水を供給することができないことはないが、水タンク１１の水位が低い場合には、接続配管４１に気泡が留まって水処理装置９から供給される水が遮られると、水タンク１１の水位が低下し、いずれ改質器３に供給される水が不足し、燃料電池装置の運転が停止するおそれがある。従って、水タンク１１においては、水タンク１１の水位を検知できる水位検知部材を設けることが好ましい。

それゆえ、図７に示す燃料電池装置においては、水タンク１１に、水タンク１１の水位を検知する水位検知部材であるフロートスイッチ４６を設けており、それにより、水タンク１１の水位にあわせて、適宜水流変更部材を稼働させることで、効率よい運転を行なうことができる。

ここで、図７に示すフロートスイッチ４６は、水タンク１１の水位が予め定められた所定の水位（Ｌ１）以上となった場合にスイッチがＯＮされ、所定の水位（Ｌ１）を下回った場合にスイッチがＯＦＦされるものである。なお、図７においては、スイッチがＯＮとなっている状態を示している。

以下に、図８を用いて本実施形態の燃料電池装置の運転について説明する。なお、フロートスイッチのＯＮ、ＯＦＦの情報は、制御装置７に伝送され、その情報に基づいて制御装置７は水流変更部材の動作を制御する。それゆえ、制御装置７はマイクロコンピュータを有しており、入出力インターフェイス、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを備えている。なお、ＣＰＵは、燃料電池装置の運転を実施するものであり、ＲＡＭはプログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ＲＯＭはプログラムを記憶するものである。

図８に示す制御においては、制御装置７はまずステップＳ１において、水タンク１１の水位が、予め定められた所定の水位（Ｌ１）以下か否かを判別する。水タンク１１の水位が、所定の水位（Ｌ１）を超えている（上回っている）場合には、ステップＳ２に進み水流変更部材は稼働させない。なお、所定の水位（Ｌ１）は、適宜設定することができるが、効率のよい運転を行なうにあたり、水タンク１１と接続配管４１との接続部の上端よりも高い水位に設定することができる。

ステップＳ１にて、水タンク１１の水位が所定の水位（Ｌ１）以下と判別した場合には、ステップＳ３に進み、所定の水位（Ｌ１）以下を所定時間継続しているか否かを判別する。水タンク１１の水位が所定の水位（Ｌ１）以下となった場合に、水処理装置９から供給される水の量によっては、その後すぐに水位が上がることも想定され、このような場合に直ちに水流変更部材を稼働させると、効率が低下する場合がある。それゆえ、ステップＳ３では、所定の水位（Ｌ１）以下を所定時間継続しているか否かを判別する。なお、所定時間とは水タンク１１の大きさ等に基づいて適宜設定することができるが、例えば１〜３０分程度とすることができる。

ここで、水タンク１１の水位が所定の水位（Ｌ１）以下となって所定時間を経過していない場合には、水流変更部材を稼働させずに、所定時間が経過したか否かを引き続き検知する。一方で、水タンク１１の水位が所定の水位（Ｌ１）以下となって所定時間を経過した場合には、ステップＳ４に進み水流変更部材を稼働させる。それにより、接続配管４１に気泡が流れたとしても、その気泡を水タンク１１側に流すことができ、気泡が接続配管
４１に留まることを抑制できる。それゆえ、接続配管４１を流れる、水処理装置９から供給される水が遮られることを抑制できる。

水流変更部材を稼働させた後は、ステップＳ５に進み、水タンク１１の水位が所定の水位（Ｌ１）を上回ったか否かを検知する。水タンク１１の水位が所定の水位（Ｌ１）を上回っていない場合には、引き続き水流変更部材の稼働を継続する。

一方で、水タンク１１の水位が所定の水位（Ｌ１）を上回った場合には、水タンク１１の水位が十分となり、接続配管４１に気泡が留まり、水処理装置９からの水の供給が遮られたとしても、改質器３に対して水を供給することができる。それゆえ、総合効率の低下を抑制する観点から、ステップＳ６に進み、水流変更部材の稼働を停止する制御を行なう。

制御装置７が以上の制御を行なうことで、効率のよい運転を行なうことができる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。

例えば、水処理装置９の水を効率よく水タンク１１に供給でき（気泡が効率よく水タンク１１側に流れ）、また気泡が効率よく水タンク１１側に流れるように、接続配管４１を、水タンク１１側の上端が水処理装置９側の上端よりも高い位置となるように傾斜して接続することもできる。なおこの場合、傾斜角が例えば１０°以上となるように接続することが好ましい。

また、水タンク１１の水位を検知する水位検知部材が、水位を２箇所測定できるもの（上限水位と下限水位）を用いた場合には、上述したフローチャートにおいて、所定の水位を上回ったか否かの部分を、上限水位を検知したか否かと読み替えればよい。

さらに、水タンク１１の水位が所定の水位（Ｌ１）を上回った場合に、水流変更部材の稼働を停止することが好ましいが、この場合においても、水タンク１１の水位が所定の水位（Ｌ１）を上回って所定時間経過後（例えば１〜３０分）に、水流変更部材の稼働を停止するようにしてもよい。

３：改質器
９：水処理装置
１１：水タンク
１９：燃料電池セル
４１：接続配管
４２：回転体（水流変更部材）
４３：排水管
４４：振動体（水流変更部材）
４５：水圧変更部材（水流変更部材）
４６：フロートスイッチ（水位検知部材）

Claims (6)

1. 燃料ガスと酸素含有ガスとで発電を行なう燃料電池セルと、
   該燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するための水蒸気改質反応が可能な改質器と、該改質器に供給する水を精製するための水処理装置と、
   該水処理装置にて処理され、前記改質器に供給する水を貯水するための水タンクと、
   前記水処理装置と前記水タンクとをつなぐ接続配管と、
   該接続配管を流れる水の水流を変更する水流変更部材と、を備えることを特徴とする燃料電池装置。
2. 前記水流変更部材が回転体であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池装置。
3. 前記水流変更部材が、前記接続配管に振動を与える振動体であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池装置。
4. 前記接続配管を流れる水の水圧を変更する水圧調整部材を備えるとともに、該水圧調整部材が前記水流変更部材とされている請求項１に記載の燃料電池装置。
5. 前記水タンク内に、該水タンク内の水位を検出する水位検知部材を備え、該水位検知装置が検出した前記水タンク内の水位が、予め定められた第１の水位以下の場合に、前記水流変更部材を作動させる制御装置を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれかに記載の燃料電池装置。
6. 前記制御装置は、前記水位検出装置が検出した水位が、前記第１の水位を上回った場合に、前記水流変更部材の動作を停止させる制御を行なうことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池装置。
   
   
   
   
   
   

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