JP2016090082A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a heat exchanger in which city water flows from being corroded by residual chlorine without entailing complication and cost increase of a fuel cell system.SOLUTION: A control device 15 for a fuel cell system comprises: a first-temperature high-water control unit 61 that controls a stored-hot-water circulation pump 22b so as to fill a hot water storage tank 21 with stored hot water, which is discharged from a heat exchanger 12, at a first temperature 2a corresponding to a first target temperature T1a lower than a second target temperature T1b of the stored hot water; and a second-temperature high-water control unit 62 that controls the stored-hot-water circulation pump 22b so as to fill the hot water storage tank 21 with the stored hot water at a second temperature T2b corresponding to a second target temperature T1b of the stored hot water discharged from the heat exchanger 12 after the hot water storage tank 21 is filled with the stored hot water at the first temperature T2a under the first-temperature high-water control unit 61.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system.

燃料電池システムの一形式として、特許文献1に示されているものが知られている。特許文献1の図1に示されているように、燃料電池システムは、冷却水循環系5に連結されて冷却水7の排熱を回収するステンレス合金製の排熱回収用熱交換器21と、その二次熱媒体としての低イオン濃度の中間熱媒水25の循環通路22と、この循環通路に連結されて中間熱媒水の回収熱をイオン濃度の高い(特に残留塩素濃度の高い)外部熱媒水12に伝達する炭素鋼製の供給側熱交換器23と、を備えている。これにより、外部熱媒水に水道水を用いても、供給側熱交換器23は応力腐食割れを起こさない。   As one type of fuel cell system, one shown in Patent Document 1 is known. As shown in FIG. 1 of Patent Document 1, the fuel cell system includes a stainless steel exhaust heat recovery heat exchanger 21 that is connected to the coolant circulation system 5 and recovers the exhaust heat of the coolant 7; The circulation path 22 of the intermediate heat transfer water 25 having a low ion concentration as the secondary heat medium, and the recovery heat of the intermediate heat transfer water connected to the circulation path to the outside with a high ion concentration (especially high residual chlorine concentration). A supply side heat exchanger 23 made of carbon steel that is transmitted to the heat transfer water 12. Thereby, even if it uses a tap water for external heat-medium water, the supply side heat exchanger 23 does not raise | generate a stress corrosion crack.

特開平06−029036号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-029036

上述した特許文献1に記載されている燃料電池システムにおいて、残留塩素濃度が高い水道水が流通する熱交換器は、残留塩素によって腐食が生じない。しかし、燃料電池システムは、構造の複雑化、高コスト化となるという問題があった。   In the fuel cell system described in Patent Document 1 described above, the heat exchanger in which tap water having a high residual chlorine concentration flows does not corrode due to residual chlorine. However, the fuel cell system has a problem that the structure is complicated and the cost is increased.

本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、燃料電池システムにおいて、複雑化・高コスト化を招くことなく、水道水が流通する熱交換器が残留塩素によって腐食するのを抑制することを目的とする。   The present invention was made to solve the above-described problems, and in a fuel cell system, the heat exchanger through which tap water circulates is prevented from being corroded by residual chlorine without increasing complexity and cost. The purpose is to do.

上記の課題を解決するため、請求項1に係る燃料電池システムの発明は、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、貯湯水を貯水する貯湯槽と、燃料電池の排熱と貯湯水との間で熱交換が行われる熱交換器と、貯湯槽と熱交換器との間において貯湯水を循環させるように形成された貯湯水循環ラインと、貯湯水循環ラインに設けられ、貯湯水を送出して循環させる送出装置と、送出装置の送出量を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、熱交換器から導出される貯湯水の第二目標温度より低い第一目標温度に対応する第一温度の貯湯水によって貯湯槽を満水にするように送出装置を制御する第一温度満水制御部と、第一温度満水制御部によって貯湯槽を第一温度の貯湯水で満水にした後に、熱交換器から導出される貯湯水の第二目標温度に対応する第二温度の貯湯水によって貯湯槽を満水にするように送出装置を制御する第二温度満水制御部と、を備えている。   In order to solve the above problems, a fuel cell system according to a first aspect of the present invention includes a fuel cell that generates power using fuel and an oxidant gas, a hot water storage tank for storing hot water, and exhaust heat and hot water of the fuel cell. Is installed in the hot water circulation line formed to circulate the hot water between the hot water storage tank and the heat exchanger, and the hot water circulation line. And a control device for controlling the delivery amount of the delivery device, the control device corresponding to the first target temperature lower than the second target temperature of the hot water discharged from the heat exchanger. After the hot water tank is filled with the first temperature hot water by the first temperature hot water control part, and the first temperature full water control part that controls the delivery device to fill the hot water tank with the hot water of the first temperature, Second hot water derived from heat exchanger Comprises a second temperature-full level control unit for controlling the delivery device to the full level of the hot water storage tank, the by the hot water of the second temperature corresponding to the temperature.

これによれば、貯湯槽は、第一温度満水制御部によって第一温度の貯湯水で満水にされた後に、第二温度満水制御部によって第一温度より高温である第二温度の貯湯水で満水にされる。その結果、貯湯槽に供給される水道水に含有される残留塩素濃度は第一温度に上昇された貯湯槽内において低下されるため、複雑化・高コスト化を招くことなく、水道水が循環する熱交換器が残留塩素によって腐食するのを抑制することができる。さらに、第一温度の貯湯水で満水にされた貯湯槽から供給される貯湯水は、残留塩素濃度が低下された上で熱交換器に供給されて昇温されるため、高温環境下においてより強く作用する残留塩素による腐食作用が抑制される。よって、熱交換器における腐食を抑制するとともに排熱回収効率を向上させることができる。   According to this, after the hot water storage tank is filled with the hot water of the first temperature by the first temperature full control unit, the hot water of the second temperature that is higher than the first temperature by the second temperature full control unit. Filled up. As a result, the concentration of residual chlorine contained in the tap water supplied to the hot water tank is lowered in the hot water tank raised to the first temperature, so that the tap water is circulated without causing complication and cost increase. It is possible to suppress the heat exchanger that is corroded by residual chlorine. Furthermore, since the hot water supplied from the hot water tank filled with the hot water at the first temperature is supplied to the heat exchanger after the residual chlorine concentration is lowered, the hot water is heated. Corrosion due to residual chlorine acting strongly is suppressed. Therefore, corrosion in the heat exchanger can be suppressed and exhaust heat recovery efficiency can be improved.

本発明による燃料電池システムの一実施形態の概要を示す概要図である。It is a schematic diagram showing an outline of one embodiment of a fuel cell system according to the present invention. 図1に示す燃料電池システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the fuel cell system shown in FIG. 図1および図2に示す制御装置で実行される制御プログラムのフローチャートである。3 is a flowchart of a control program executed by the control device shown in FIGS. 1 and 2. 残留塩素が含有されている液体を放置した場合の水温と残留塩素濃度との関係を示すマップである。It is a map which shows the relationship between the water temperature at the time of leaving the liquid containing a residual chlorine, and a residual chlorine concentration.

以下、本発明による燃料電池システムの一実施形態について説明する。燃料電池システムは、図1に示すように、発電ユニット10および貯湯槽21を備えている。発電ユニット10は、筐体10a、燃料電池モジュール11(30)、熱交換器12、インバータ装置13、水タンク14、および制御装置15を備えている。燃料電池モジュール11(30)、熱交換器12、インバータ装置13、水タンク14、および制御装置15は、筐体10a内に収容されている。   Hereinafter, an embodiment of a fuel cell system according to the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the fuel cell system includes a power generation unit 10 and a hot water storage tank 21. The power generation unit 10 includes a housing 10a, a fuel cell module 11 (30), a heat exchanger 12, an inverter device 13, a water tank 14, and a control device 15. The fuel cell module 11 (30), the heat exchanger 12, the inverter device 13, the water tank 14, and the control device 15 are accommodated in the housing 10a.

燃料電池モジュール11は、後述するように燃料電池34を少なくとも含んで構成されるものである。燃料電池モジュール11は、改質用原料、改質水およびカソードエアが供給されている。具体的には、燃料電池モジュール11は、一端が供給源Gsに接続されて改質用原料が供給される改質用原料供給管11aの他端が接続されている。改質用原料供給管11aは、原料ポンプ11a1が設けられている。さらに、燃料電池モジュール11は、一端が水タンク14に接続されて改質水が供給される水供給管11bの他端が接続されている。水供給管11bは、改質水ポンプ11b1が設けられている。さらに、燃料電池モジュール11は、一端がカソードエアブロワ11c1に接続されてカソードエアが供給されるカソードエア供給管11cの他端が接続されている。   As will be described later, the fuel cell module 11 includes at least a fuel cell 34. The fuel cell module 11 is supplied with reforming raw material, reforming water, and cathode air. Specifically, the fuel cell module 11 has one end connected to the supply source Gs and the other end of the reforming material supply pipe 11a to which the reforming material is supplied. The reforming material supply pipe 11a is provided with a material pump 11a1. Furthermore, the fuel cell module 11 has one end connected to the water tank 14 and the other end of the water supply pipe 11b to which the reforming water is supplied. The water supply pipe 11b is provided with a reforming water pump 11b1. Further, the fuel cell module 11 has one end connected to the cathode air blower 11c1 and the other end of the cathode air supply pipe 11c to which the cathode air is supplied.

熱交換器12は、燃料電池モジュール11から排気される燃焼排ガスが供給されるとともに貯湯槽21からの貯湯水が供給され、燃焼排ガス(燃料電池34および改質部33の各排熱を含んでいる)と貯湯水との間で熱交換が行われる熱交換器である。具体的には、貯湯槽21は、貯湯水を貯湯するものであり、貯湯水が循環する(図にて矢印の方向に循環する)貯湯水循環ライン22が接続されている。貯湯水循環ライン22上には、下端から上端に向かって順番にラジエータ22a、貯湯水循環ポンプ22b、熱交換器貯湯水導入温度センサ22c、熱交換器12、および熱交換器貯湯水導出温度センサ22dが配設されている。熱交換器12は、燃料電池モジュール11からの排気管11dが接続(貫設)されている。熱交換器12は、水タンク14に接続されている凝縮水供給管12aが接続されている。   The heat exchanger 12 is supplied with combustion exhaust gas exhausted from the fuel cell module 11 and supplied with hot water from the hot water storage tank 21, and includes combustion exhaust gas (including exhaust heat from the fuel cell 34 and the reforming unit 33). Heat exchanger) and hot water storage. Specifically, the hot water storage tank 21 stores hot water, and is connected to a hot water circulation line 22 through which the hot water circulates (circulates in the direction of the arrow in the figure). On the hot water storage line 22, a radiator 22a, a hot water circulation pump 22b, a heat exchanger hot water introduction temperature sensor 22c, a heat exchanger 12, and a heat exchanger hot water derivation temperature sensor 22d are sequentially arranged from the lower end to the upper end. It is arranged. The heat exchanger 12 is connected (penetrated) with an exhaust pipe 11 d from the fuel cell module 11. The heat exchanger 12 is connected to a condensed water supply pipe 12 a connected to the water tank 14.

熱交換器12において、燃料電池モジュール11からの燃焼排ガスは、排気管11dを通って熱交換器12内に導入され、貯湯水との間で熱交換が行われ凝縮されるとともに冷却される。凝縮後の燃焼排ガスは排気管11dを通って外部に排出される。また、凝縮された凝縮水は、凝縮水供給管12aを通って水タンク14に供給される。なお、水タンク14は、凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化するようになっている。
上述した熱交換器12、貯湯槽21および貯湯水循環ライン22から、排熱回収システム20が構成されている。排熱回収システム20は、燃料電池モジュール11の排熱を貯湯水に回収して蓄える。
In the heat exchanger 12, the combustion exhaust gas from the fuel cell module 11 is introduced into the heat exchanger 12 through the exhaust pipe 11d, exchanged with the hot water, condensed and cooled. The condensed combustion exhaust gas is discharged to the outside through the exhaust pipe 11d. Moreover, the condensed condensed water is supplied to the water tank 14 through the condensed water supply pipe 12a. The water tank 14 purifies the condensed water with ion exchange resin.
The heat exchanger 12, the hot water tank 21, and the hot water circulation line 22 described above constitute an exhaust heat recovery system 20. The exhaust heat recovery system 20 recovers and stores the exhaust heat of the fuel cell module 11 in hot water storage.

貯湯槽21は、密封式の容器である。貯湯槽21は、圧力逃がし弁21dを備えている。圧力逃がし弁21dは、貯湯槽21内の圧力が所定圧力以上となった場合、その圧力(内部の気体)を外部に逃がすために開状態となる。貯湯槽21は、耐圧式の容器である。貯湯槽21は、少なくとも水道水の圧力に耐えることができる。
貯湯槽21内には、貯湯槽21内の貯湯水の温度状態を検出する貯湯槽内温度状態検出装置21bが設けられている。貯湯槽内温度状態検出装置21bは、複数(本実施形態においては5個)の温度センサ21b1,21b2,21b3,21b4,21b5から構成されており、上下方向(鉛直方向)に沿って等間隔(貯湯槽21内の上下方向高さの4分の一の距離)にて配設されている。温度センサ21b1は貯湯槽21の内部下面位置(21a付近)に配置されている。各温度センサ21b1,21b2,21b3,21b4,21b5はその位置の貯湯槽21内の液体(温水または水)の温度をそれぞれ検出するものである。この温度センサ群による各位置での湯温の検出結果に基づいて貯湯槽21内の残湯量すなわち貯湯槽21内の貯湯水の温度状態が検出されるようになっている。残湯量は、貯湯槽21内に蓄えられた熱量を表している。なお、貯湯槽内温度状態検出装置21bは、最下部に設けられている温度センサ21b1のみによって構成されるようにしてもよい。
貯湯槽21内の温度分布は、基本的には、温度の異なる二層に分かれている。上層は比較的温度が高い層(例えば50度以上)であり、下層は比較的温度が低い層(例えば20度以下(水道水の温度))である。上下各層は、それぞれほぼ同一温度である。
The hot water tank 21 is a sealed container. The hot water tank 21 includes a pressure relief valve 21d. When the pressure in the hot water storage tank 21 becomes equal to or higher than a predetermined pressure, the pressure relief valve 21d is opened to release the pressure (internal gas) to the outside. The hot water tank 21 is a pressure-resistant container. The hot water tank 21 can withstand at least the pressure of tap water.
In the hot water tank 21, a hot water tank temperature state detection device 21b for detecting the temperature state of the hot water in the hot water tank 21 is provided. The hot water tank temperature state detection device 21b is composed of a plurality of (in this embodiment, five) temperature sensors 21b1, 21b2, 21b3, 21b4, and 21b5, and is equally spaced along the vertical direction (vertical direction) ( It is arranged at a distance of a quarter of the vertical height in the hot water tank 21). The temperature sensor 21b1 is disposed at the inner lower surface position (near 21a) of the hot water tank 21. Each temperature sensor 21b1, 21b2, 21b3, 21b4, 21b5 detects the temperature of the liquid (hot water or water) in the hot water storage tank 21 at that position. The amount of remaining hot water in the hot water storage tank 21, that is, the temperature state of the hot water stored in the hot water storage tank 21, is detected based on the detection result of the hot water temperature at each position by the temperature sensor group. The amount of remaining hot water represents the amount of heat stored in the hot water storage tank 21. In addition, you may make it the hot water tank inside temperature state detection apparatus 21b be comprised only by the temperature sensor 21b1 provided in the lowest part.
The temperature distribution in the hot water storage tank 21 is basically divided into two layers having different temperatures. The upper layer is a layer having a relatively high temperature (for example, 50 degrees or more), and the lower layer is a layer having a relatively low temperature (for example, 20 degrees or less (temperature of tap water)). The upper and lower layers are at substantially the same temperature.

貯湯槽21は、貯湯槽21から貯湯水を調整可能に導出する導出装置23と、給水源24からの給水を貯湯槽21に導入する導入装置25と、を備えている。
導出装置23は、貯湯水が使用される湯水使用機器41に接続され、湯水使用機器41に貯湯水を供給する貯湯水供給管42と、貯湯水供給管42に接続され貯湯水を外部に排出する排水管43と、排水管43に設けられ排水管43を制御装置15の開閉指令に応じて開閉する開閉弁44と、から構成されている。また、導出装置23は、湯水使用機器41および貯湯水供給管42から構成するようにしてもよい。なお、湯水使用機器41は、例えば複数の湯利用機器および熱利用機器から構成されている。湯利用機器としては、浴槽、シャワ、キッチン(キッチンの蛇口)、洗面所(洗面所の蛇口)などがある。熱利用機器としては、浴室暖房、床暖房、浴槽の湯を追い炊き機構などがある。熱利用機器は、貯湯水を循環させるタイプや貯湯水を熱交換後に排出するタイプのものがある。
貯湯水供給管42は、通過する貯湯水の供給量(単位時間あたりの通水量)を検出する流量計42aが設けられている。流量計42aの検出結果は、制御装置15に送信されている。
The hot water storage tank 21 is provided with a derivation device 23 that adjustably supplies hot water from the hot water storage tank 21, and an introduction device 25 that introduces the water supplied from the water supply source 24 into the hot water storage tank 21.
The derivation device 23 is connected to a hot water use device 41 where hot water is used, and a hot water supply pipe 42 for supplying hot water to the hot water use device 41, and a hot water supply pipe 42 connected to the hot water supply pipe 42 to discharge the hot water to the outside. And a switching valve 44 provided on the draining pipe 43 and opening / closing the draining pipe 43 in accordance with an opening / closing command of the control device 15. Further, the derivation device 23 may be constituted by a hot water use device 41 and a hot water supply pipe 42. In addition, the hot water use apparatus 41 is comprised from the some hot water utilization apparatus and heat utilization apparatus, for example. There are bathtubs, showers, kitchens (kitchen faucets), and washrooms (toilet faucets). Examples of heat utilization devices include bathroom heating, floor heating, and hot water for bathtubs. There are two types of heat utilization devices: a type that circulates hot water and a type that discharges hot water after heat exchange.
The hot-water storage water supply pipe 42 is provided with a flow meter 42a that detects the supply amount of hot-water storage water that passes therethrough (water flow rate per unit time). The detection result of the flow meter 42 a is transmitted to the control device 15.

導入装置25は、給水源24と貯湯槽21とを接続する給水管51から構成されている。給水源24は、例えば水道管である。給水管51は、供給されている給水の圧力を所定圧力に減圧する減圧装置52を設けている。なお、導入装置25は、給水源24が圧力が比較的高い水道管ではなく圧力の比較的低い供給源である場合、給水管51と給水管51に設けられたポンプなどの圧送装置とから構成するようにしてもよい。   The introduction device 25 includes a water supply pipe 51 that connects the water supply source 24 and the hot water storage tank 21. The water supply source 24 is a water pipe, for example. The water supply pipe 51 is provided with a pressure reducing device 52 that reduces the pressure of the supplied water to a predetermined pressure. The introduction device 25 includes a water supply pipe 51 and a pumping device such as a pump provided in the water supply pipe 51 when the water supply source 24 is not a water pipe having a relatively high pressure but a relatively low pressure supply source. You may make it do.

ラジエータ22aは、貯湯水循環ライン22を循環する熱媒体(貯湯水)を冷却する冷却装置であり、制御装置15の指令によってオン・オフ制御されており、オン状態のときには熱媒体を冷却し、オフ状態のときには冷却しないものである。なお、ラジエータ22aは、熱媒体と空気との間で熱交換が行われる熱交換部(図示省略)と、熱交換部を空冷する冷却ファン(図示省略)とを備えている。
貯湯水循環ポンプ22bは、貯湯水循環ライン22の熱媒体(貯湯水)を送出して図示矢印方向へ循環させる送出装置であり、制御装置15によって制御されてその吐出量(送出量)が制御されるようになっている。
The radiator 22a is a cooling device that cools the heat medium (hot water) circulating through the hot water circulation line 22, and is controlled to be turned on / off by a command from the control device 15. The heat medium is cooled and turned off in the on state. It is not cooled when in the state. The radiator 22a includes a heat exchanging unit (not shown) in which heat is exchanged between the heat medium and air, and a cooling fan (not shown) for air-cooling the heat exchanging unit.
The hot water circulation pump 22b is a delivery device that sends out the heat medium (hot water) in the hot water circulation line 22 and circulates it in the direction of the arrow in the figure, and is controlled by the control device 15 to control its discharge amount (delivery amount). It is like that.

熱交換器貯湯水導入温度センサ22cは、貯湯水循環ライン22であって貯湯槽21の貯湯水導出口21aと熱交換器12の貯湯水導入口12bとの間に設けられている。熱交換器貯湯水導入温度センサ22cは、熱交換器12に導入される貯湯水の温度を検出して、制御装置15に送信している。
熱交換器貯湯水導出温度センサ22dは、貯湯水循環ライン22であって熱交換器12の貯湯水導出口12cと貯湯槽21の貯湯水導入口21cとの間に設けられている。熱交換器貯湯水導出温度センサ22dは、熱交換器12の貯湯水導出口12c付近に設けられるのが望ましい。熱交換器貯湯水導出温度センサ22dは、熱交換器12から導出される貯湯水の温度T1を検出して、制御装置15に送信している。なお、熱交換器貯湯水導出温度センサ22dの代わりに、熱交換器12内に設けられ、熱交換器12から導出される貯湯水の温度(特に熱交換器12の貯湯水導出口12c側の温度)を検出する温度センサを使用するようにしてもよい。
The heat exchanger hot water introduction temperature sensor 22 c is provided in the hot water circulation line 22 between the hot water outlet 21 a of the hot water tank 21 and the hot water inlet 12 b of the heat exchanger 12. The heat exchanger hot water introduction temperature sensor 22 c detects the temperature of the hot water introduced into the heat exchanger 12 and transmits it to the control device 15.
The heat exchanger hot water outlet temperature sensor 22 d is provided in the hot water circulation line 22 between the hot water outlet 12 c of the heat exchanger 12 and the hot water inlet 21 c of the hot water tank 21. The heat exchanger hot water outlet temperature sensor 22d is preferably provided in the vicinity of the hot water outlet 12c of the heat exchanger 12. The heat exchanger hot water derivation temperature sensor 22 d detects the temperature T1 of the hot water derived from the heat exchanger 12 and transmits it to the control device 15. In addition, instead of the heat exchanger hot water derivation temperature sensor 22d, the temperature of the hot water provided in the heat exchanger 12 and led out from the heat exchanger 12 (particularly on the hot water outlet 12c side of the heat exchanger 12). You may make it use the temperature sensor which detects (temperature).

インバータ装置13は、燃料電池34から出力される直流電圧を入力し所定の交流電圧に変換して、交流の系統電源16aおよび外部電力負荷16c(例えば電化製品)に接続されている電源ライン16bに出力する。また、インバータ装置13は、系統電源16aからの交流電圧を電源ライン16bを介して入力し所定の直流電圧に変換して補機(各ポンプ、ブロワなど)や制御装置15に出力する。なお、制御装置15は、補機を駆動して燃料電池システムの運転を制御する。   The inverter device 13 receives the DC voltage output from the fuel cell 34, converts it to a predetermined AC voltage, and supplies it to a power line 16b connected to an AC system power supply 16a and an external power load 16c (for example, an electrical appliance). Output. Further, the inverter device 13 receives an AC voltage from the system power supply 16 a via the power supply line 16 b, converts it to a predetermined DC voltage, and outputs it to the auxiliary machines (each pump, blower, etc.) and the control device 15. The control device 15 controls the operation of the fuel cell system by driving an auxiliary machine.

燃料電池モジュール11(30)は、ケーシング31、蒸発部32、改質部33および燃料電池34を備えている。ケーシング31は、断熱性材料で箱状に形成されている。
蒸発部32は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱するものである。蒸発部32は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料を混合して改質部33に供給するものである。改質用原料としては天然ガス(メタンガスを主成分とする)、LPガスなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態においては天然ガスにて説明する。
The fuel cell module 11 (30) includes a casing 31, an evaporation unit 32, a reforming unit 33, and a fuel cell 34. The casing 31 is formed in a box shape with a heat insulating material.
The evaporating unit 32 is heated by a combustion gas to be described later, evaporates the supplied reforming water to generate water vapor, and preheats the supplied reforming raw material. The evaporation section 32 mixes the steam generated in this way and the preheated reforming raw material and supplies the mixture to the reforming section 33. The reforming raw materials include natural gas (mainly composed of methane gas), gas fuel for reforming such as LP gas, and liquid fuel for reforming such as kerosene, gasoline, and methanol. I will explain.

蒸発部32には、一端(下端)が水タンク14に接続された水供給管11bの他端が接続されている。また、蒸発部32には、一端が供給源Gsに接続された改質用原料供給管11aが接続されている。供給源Gsは、例えば都市ガスのガス供給管、LPガスのガスボンベである。   The other end of the water supply pipe 11 b whose one end (lower end) is connected to the water tank 14 is connected to the evaporation unit 32. The evaporating section 32 is connected to a reforming material supply pipe 11a having one end connected to the supply source Gs. The supply source Gs is, for example, a gas supply pipe for city gas or a gas cylinder for LP gas.

改質部33は、上述した燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部32から供給された混合ガス(改質用原料、水蒸気)から改質ガスを生成して導出するものである。改質部33内には、触媒(例えば、RuまたはNi系の触媒)が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素などを含んだガスが生成されている(いわゆる水蒸気改質反応)。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス(メタンガス)、改質に使用されなかった改質水(水蒸気)を含んでいる。このように、改質部33は改質用原料(原燃料)と改質水とから改質ガス(燃料)を生成して燃料電池34に供給する。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応である。   The reforming unit 33 is heated by the combustion gas described above and supplied with heat necessary for the steam reforming reaction, so that the reformed gas is generated from the mixed gas (reforming raw material, steam) supplied from the evaporation unit 32. Is generated and derived. The reforming unit 33 is filled with a catalyst (for example, Ru or Ni-based catalyst), and the mixed gas reacts with the catalyst to be reformed to generate a gas containing hydrogen gas and carbon monoxide. (So-called steam reforming reaction). The reformed gas contains hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, steam, unreformed natural gas (methane gas), and reformed water (steam) that has not been used for reforming. As described above, the reforming unit 33 generates reformed gas (fuel) from the reforming raw material (raw fuel) and the reformed water and supplies the reformed gas (fuel) to the fuel cell 34. The steam reforming reaction is an endothermic reaction.

燃料電池34は、燃料極、空気極(酸化剤極)、および両極の間に介装された電解質からなる複数のセル34aが積層されて構成されている。本実施形態の燃料電池は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池34の燃料極には、燃料として水素、一酸化炭素、メタンガスなどが供給される。動作温度は400〜1000℃程度である。   The fuel cell 34 is configured by laminating a fuel electrode, an air electrode (oxidant electrode), and a plurality of cells 34a made of an electrolyte interposed between the two electrodes. The fuel cell of this embodiment is a solid oxide fuel cell, and uses zirconium oxide, which is a kind of solid oxide, as an electrolyte. Hydrogen, carbon monoxide, methane gas, etc. are supplied to the fuel electrode of the fuel cell 34 as fuel. The operating temperature is about 400-1000 ° C.

セル34aの燃料極側には、燃料である改質ガスが流通する燃料流路34bが形成されている。セル34aの空気極側には、酸化剤ガスである空気(カソードエア)が流通する空気流路34cが形成されている。   On the fuel electrode side of the cell 34a, a fuel flow path 34b through which the reformed gas as the fuel flows is formed. An air flow path 34c through which air (cathode air) that is an oxidant gas flows is formed on the air electrode side of the cell 34a.

燃料電池34は、マニホールド35上に設けられている。マニホールド35には、改質部33からの改質ガス(アノードガス)が改質ガス供給管38を介して供給される。燃料流路34bは、その下端(一端)がマニホールド35の燃料導出口に接続されており、その燃料導出口から導出される改質ガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。カソードエアブロワ11c1によって送出されたカソードエアはカソードエア供給管11cを介して供給され、空気流路34cの下端から導入され上端から導出されるようになっている。
燃料電池34においては、燃料極に供給されたアノードガスと空気極に供給されたカソードガスによって発電が行われる。
The fuel cell 34 is provided on the manifold 35. A reformed gas (anode gas) from the reforming unit 33 is supplied to the manifold 35 via a reformed gas supply pipe 38. The lower end (one end) of the fuel flow path 34b is connected to the fuel outlet of the manifold 35, and the reformed gas led out from the fuel outlet is introduced from the lower end and led out from the upper end. . The cathode air sent out by the cathode air blower 11c1 is supplied via the cathode air supply pipe 11c, introduced from the lower end of the air flow path 34c, and led out from the upper end.
In the fuel cell 34, power generation is performed by the anode gas supplied to the fuel electrode and the cathode gas supplied to the air electrode.

燃焼部36は、燃料電池34と蒸発部32および改質部33との間に設けられている。燃焼部36は、燃料電池34からのアノードオフガス(燃料オフガス)と燃料電池34からのカソードオフガス(酸化剤オフガス)とが燃焼されて改質部33を加熱する。   The combustion unit 36 is provided between the fuel cell 34, the evaporation unit 32, and the reforming unit 33. The combustion unit 36 heats the reforming unit 33 by burning the anode offgas (fuel offgas) from the fuel cell 34 and the cathode offgas (oxidant offgas) from the fuel cell 34.

燃焼部36では、アノードオフガスが燃焼されて火炎37(燃焼ガス)が発生している。燃焼部36では、アノードオフガスが燃焼されてその燃焼排ガスが発生している。燃焼部36には、アノードオフガスを着火させるための一対の着火ヒータ36a1,36a2が設けられている。   In the combustion unit 36, the anode off-gas is burned to generate a flame 37 (combustion gas). In the combustion section 36, the anode off gas is burned and the combustion exhaust gas is generated. The combustion unit 36 is provided with a pair of ignition heaters 36a1 and 36a2 for igniting the anode off gas.

制御装置15は、燃料電池システムの運転を統括して制御する。制御装置15は、貯湯水循環ポンプ22bの送出量を調整することができる。制御装置15は、マイクロコンピュータ(図示省略)を有している。マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、CPU、RAMおよびROM(いずれも図示省略)を備えている。CPUは、燃料電池システムの統括運転を実施している。RAMは制御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は制御プログラムを記憶するものである。   The control device 15 controls the overall operation of the fuel cell system. The control device 15 can adjust the delivery amount of the hot water circulating pump 22b. The control device 15 has a microcomputer (not shown). The microcomputer includes an input / output interface, a CPU, a RAM, and a ROM (all not shown) connected via a bus. The CPU performs the overall operation of the fuel cell system. The RAM temporarily stores variables necessary for execution of the control program, and the ROM stores the control program.

制御装置15は、図2に示すように、第一温度満水制御部61と、第二温度満水制御部62と、を備えている。
第一温度満水制御部61は、熱交換器12から導出される貯湯水の第二目標温度T1bより低い第一目標温度T1aに対応する第一温度T2a(貯湯槽水温)の貯湯水によって貯湯槽21を満水にするように貯湯水循環ポンプ22bを制御する(貯湯水循環ポンプ22bの吐出量を制御する)。第二温度満水制御部62は、第一温度満水制御部61によって貯湯槽21を第一温度T2aの貯湯水で満水にした後に、熱交換器12から導出される貯湯水の第二目標温度T1bに対応する第二温度T2b(貯湯槽水温)の貯湯水によって貯湯槽21を満水にするように貯湯水循環ポンプ22bを制御する(貯湯水循環ポンプ22bの吐出量を制御する)。
As shown in FIG. 2, the control device 15 includes a first temperature full control unit 61 and a second temperature full control unit 62.
The first temperature full water control unit 61 uses the hot water stored in the hot water at the first temperature T2a (hot water temperature) corresponding to the first target temperature T1a lower than the second target temperature T1b of the hot water derived from the heat exchanger 12. The hot-water storage water circulation pump 22b is controlled so as to fill the water 21 (the discharge amount of the hot-water storage water circulation pump 22b is controlled). The second temperature full control unit 62 uses the first temperature full control unit 61 to fill the hot water storage tank 21 with the hot water stored at the first temperature T2a, and then the second target temperature T1b of the hot water derived from the heat exchanger 12 is reached. The hot water circulation pump 22b is controlled so that the hot water storage tank 21 is filled with the hot water stored at the second temperature T2b (hot water tank temperature) corresponding to (the discharge amount of the hot water circulation pump 22b is controlled).

例えば、第一温度T2a(貯湯槽水温)は50〜70℃の範囲に好ましくは60〜65℃の範囲に設定されるのが望ましい。第一目標温度T1aは60〜80℃の範囲に、好ましくは70〜75℃の範囲に設定されるのが望ましい。また、第二温度T2b(貯湯槽水温)は60〜80℃の範囲に好ましくは70〜75℃の範囲に設定されるのが望ましい。第二目標温度T1bは70〜90℃の範囲に、好ましくは80〜85℃の範囲に設定されるのが望ましい。   For example, the first temperature T2a (hot water tank water temperature) is desirably set in the range of 50 to 70 ° C, and preferably in the range of 60 to 65 ° C. The first target temperature T1a is desirably set in the range of 60 to 80 ° C, and preferably in the range of 70 to 75 ° C. Also, the second temperature T2b (hot water tank water temperature) is desirably set in the range of 60 to 80 ° C, and preferably in the range of 70 to 75 ° C. The second target temperature T1b is desirably set in the range of 70 to 90 ° C, preferably in the range of 80 to 85 ° C.

第一目標温度T1aは、貯湯槽21内の貯湯水の残留塩素濃度(例えば2ppm)が一定時間放置した後に所定濃度(例えば0.5ppm)以下となる第一温度(貯湯槽水温)に相当する温度に設定されている。第一温度は、残留塩素濃度が各温度において減衰(減少)するマップに基づいて導出される。このマップは、図4に示すように、水温が高いほど、残留塩素濃度が所定濃度まで減少するのにかかる時間が短くなっている。特に水温が70℃以上では、残留塩素濃度は急速に減少している。そこで、水温70℃について残留塩素濃度が0.1ppm以下となるのに必要かつ十分な時間を一定時間に設定し、一定時間放置した後に残留塩素濃度が所定濃度(例えば0.5ppm)以下に減少する水温を選定する。例えば、70℃、80℃の水温が選定される。最終的に、70℃の水温が選定された場合、第一目標温度T1aは、選定された水温から所定温度(例えば10℃)だけ小さい値(60℃)に設定される。   The first target temperature T1a corresponds to a first temperature (hot water tank water temperature) at which a residual chlorine concentration (for example, 2 ppm) of hot water in the hot water tank 21 becomes a predetermined concentration (for example, 0.5 ppm) or less after being left for a certain period of time. The temperature is set. The first temperature is derived based on a map in which the residual chlorine concentration decays (decreases) at each temperature. In this map, as shown in FIG. 4, the higher the water temperature, the shorter the time taken for the residual chlorine concentration to decrease to a predetermined concentration. In particular, when the water temperature is 70 ° C. or higher, the residual chlorine concentration decreases rapidly. Therefore, the necessary and sufficient time for the residual chlorine concentration to be 0.1 ppm or less at a water temperature of 70 ° C. is set to a certain time, and after standing for a certain time, the residual chlorine concentration is reduced to a predetermined concentration (for example, 0.5 ppm) or less. Select the water temperature to be used. For example, water temperatures of 70 ° C. and 80 ° C. are selected. Finally, when a water temperature of 70 ° C. is selected, the first target temperature T1a is set to a value (60 ° C.) that is smaller than the selected water temperature by a predetermined temperature (for example, 10 ° C.).

なお、残留塩素は、水道水の中に存在させることが必要な遊離残留塩素と結合残留塩素とを合わせたもので、水道水に含まれる物質に対する殺菌や酸化反応に有効に作用し得る塩素化合物のことをいう。遊離残留塩素は、例えば次亜塩素酸(HClO)であり、結合残留塩素は、例えばモノクロラミン(NHCl)とジクロラミン(NHCl)である。 Residual chlorine is a combination of free residual chlorine and combined residual chlorine that must be present in tap water, and is a chlorine compound that can effectively act on the sterilization and oxidation reactions of substances contained in tap water. I mean. The free residual chlorine is, for example, hypochlorous acid (HClO), and the combined residual chlorine is, for example, monochloramine (NHCl) and dichloramine (NHCl 2 ).

さらに、第二目標温度T1bは、改質部33にて必要な改質水を熱交換器12にて導出され凝縮水で賄う水自立が、成立可能な最高温度に設定されている。第二目標温度T1bが最高温度を越えた値に設定された場合、凝縮水が生成され難く、水自立が成立しなくなるからである。   Further, the second target temperature T1b is set to a maximum temperature at which water self-sustained that is derived from the reforming unit 33 by the heat exchanger 12 and covered with condensed water can be established. This is because when the second target temperature T1b is set to a value exceeding the maximum temperature, condensed water is hardly generated and water self-sustainability is not established.

第一温度満水制御部61は、第一熱交換器導出温度制御部61aと、第一制御停止部61bと、を備えている。第一熱交換器導出温度制御部61aは、熱交換器貯湯水導出温度センサ22dによって検出される貯湯水の温度T1が第一目標温度T1aとなるように貯湯水循環ポンプ22bを制御する。貯湯水循環ポンプ22bの吐出量が小さくなり、熱交換器12を流通(通過)する貯湯水の流量(単位時間当たり)が小さくなると、貯湯水の温度T1は上がる。一方、貯湯水循環ポンプ22bの吐出量が大きくなり、熱交換器12を流通(通過)する貯湯水の流量(単位時間当たり)が大きくなると、貯湯水の温度T1は下がる。
このように、貯湯水循環ポンプ22bが制御され、第一目標温度T1aの貯湯水が熱交換器12から導出され貯湯槽21に導入される。
第一制御停止部61bは、貯湯槽内温度状態検出装置21bによって検出される貯湯水の温度状態が、貯湯槽21が第一温度T2aの貯湯水によって満水となる第一満水状態となった場合、貯湯水循環ポンプ22bの駆動を停止する。
The first temperature full control unit 61 includes a first heat exchanger derivation temperature control unit 61a and a first control stop unit 61b. The first heat exchanger derivation temperature control unit 61a controls the hot water circulating pump 22b so that the temperature T1 of the hot water detected by the heat exchanger hot water derivation temperature sensor 22d becomes the first target temperature T1a. When the discharge amount of the hot water circulating pump 22b decreases and the flow rate (per unit time) of the hot water flowing through (passing through) the heat exchanger 12 decreases, the temperature T1 of the hot water increases. On the other hand, when the discharge amount of the hot water circulating pump 22b increases and the flow rate (per unit time) of the hot water flowing through (passing through) the heat exchanger 12 increases, the temperature T1 of the hot water decreases.
Thus, the hot water circulating pump 22b is controlled, and the hot water having the first target temperature T1a is led out from the heat exchanger 12 and introduced into the hot water tank 21.
When the hot water storage tank temperature state detected by the hot water tank internal temperature state detection device 21b is in a first full water state where the hot water storage tank 21 is filled with hot water of the first temperature T2a, the first control stop unit 61b Then, the drive of the hot water circulating pump 22b is stopped.

また、第二温度満水制御部62は、第二熱交換器導出温度制御部62aと、第二制御停止部62bと、を備えている。第二熱交換器導出温度制御部62aは、熱交換器貯湯水導出温度センサ22dによって検出される貯湯水の温度T1が第二目標温度T1bとなるように貯湯水循環ポンプ22bを制御する。貯湯水循環ポンプ22bが制御され、第二目標温度T1bの貯湯水が熱交換器12から導出され貯湯槽21に導入される。
第二制御停止部62bは、貯湯槽内温度状態検出装置21bによって検出される貯湯水の温度状態が、貯湯槽21が第二温度T2bの貯湯水によって満水となる第二満水状態となった場合、貯湯水循環ポンプ22bの駆動を停止する。
The second temperature full water control unit 62 includes a second heat exchanger derived temperature control unit 62a and a second control stop unit 62b. The second heat exchanger derivation temperature controller 62a controls the hot water circulation pump 22b so that the temperature T1 of the hot water detected by the heat exchanger hot water derivation temperature sensor 22d becomes the second target temperature T1b. The hot water circulating pump 22b is controlled, and the hot water having the second target temperature T1b is led out from the heat exchanger 12 and introduced into the hot water tank 21.
When the hot water storage tank temperature state detected by the hot water tank internal temperature state detection device 21b is in a second full water state where the hot water storage tank 21 is filled with hot water of the second temperature T2b, the second control stop unit 62b Then, the drive of the hot water circulating pump 22b is stopped.

また、第二温度満水制御部62は、第一温度満水制御部によって貯湯槽21を第一温度T2aの貯湯水で満水にした時点から所定時間経過した後に、熱交換器12から導出される貯湯水の第二目標温度T1bに対応する第二温度T2bの貯湯水によって貯湯槽21を満水にするように貯湯水循環ポンプ22bを制御する。   The second temperature full control unit 62 also stores hot water derived from the heat exchanger 12 after a predetermined time has elapsed since the first temperature full control unit filled the hot water tank 21 with the hot water stored at the first temperature T2a. The hot water circulation pump 22b is controlled so that the hot water storage tank 21 is filled with hot water of the second temperature T2b corresponding to the second target temperature T1b of water.

また、制御装置15は、図1に示すように。表示部15bが有線または無線にて通信可能に接続されている。表示部15bは、制御装置15からの表示信号を受けて、燃料電池システムの運転状態(運転状況)をユーザに対して表示するものである。表示部15bは、例えば液晶パネルにより構成されている。表示部15bは、ユーザから燃料電池システムに対する指示を入力する操作部を備えるようにしてもよい。   Moreover, the control apparatus 15 is as shown in FIG. The display unit 15b is connected to be communicable by wire or wireless. The display unit 15b receives a display signal from the control device 15 and displays the operating state (operating state) of the fuel cell system to the user. The display unit 15b is configured by a liquid crystal panel, for example. The display unit 15b may include an operation unit that inputs an instruction for the fuel cell system from the user.

次に、上述した燃料電池システムの作動について図3に示すフローチャートに沿って説明する。制御装置15は、そのフローチャートに沿ったプログラムを所定時間(短時間でも長時間でもよい)毎に繰り返し実行する。
制御装置15は、ステップS102において、フラグFが1であるか否かを判定する。フラグFは、貯湯槽21が第一満水状態未満であるか以上であるかを示すフラグである。フラグFが0である場合、貯湯槽21が第一満水状態未満であることを示し、フラグFが1である場合、貯湯槽21が第一満水状態以上であることを示す。貯湯槽21が第一満水状態であるとは、貯湯槽21が第一温度T2aの貯湯水で満水となっている状態である。例えば、貯湯槽21が第一満水状態未満であるとは、貯湯槽21の下層の貯湯水の温度が第一温度T2a未満である状態である。貯湯槽21が第一満水状態未満である場合には、貯湯槽21の上層の貯湯水の温度が第一温度T2a以上であり、かつ、貯湯槽21の下層の貯湯水の温度が第一温度T2a未満である状態も含む。また、貯湯槽21が第一満水状態以上であるとは、貯湯槽21が第一温度T2a以上の貯湯水で満水となっている状態である。
Next, the operation of the fuel cell system described above will be described along the flowchart shown in FIG. The control device 15 repeatedly executes the program according to the flowchart every predetermined time (which may be a short time or a long time).
The controller 15 determines whether or not the flag F is 1 in step S102. The flag F is a flag indicating whether the hot water storage tank 21 is less than or equal to the first full water state. When the flag F is 0, it indicates that the hot water tank 21 is less than the first full water state, and when the flag F is 1, it indicates that the hot water tank 21 is equal to or higher than the first full water state. The hot water storage tank 21 being in the first full state is a state in which the hot water storage tank 21 is full of hot water stored at the first temperature T2a. For example, the hot water storage tank 21 being less than the first full state is a state in which the temperature of the hot water stored in the lower layer of the hot water tank 21 is lower than the first temperature T2a. When the hot water tank 21 is less than the first full state, the temperature of the hot water stored in the upper layer of the hot water tank 21 is equal to or higher than the first temperature T2a, and the temperature of the hot water stored in the lower layer of the hot water tank 21 is the first temperature. Also includes a state of less than T2a. In addition, the hot water storage tank 21 being in the first full water state or more is a state in which the hot water storage tank 21 is full of hot water having the first temperature T2a or higher.

フラグFが0である場合、制御装置15は、ステップS102にて「NO」と判定し、プログラムをステップS104に進める。一方、フラグFが1である場合、制御装置15は、ステップS102にて「YES」と判定し、プログラムをステップS116に進める。   If the flag F is 0, the control device 15 determines “NO” in step S102, and advances the program to step S104. On the other hand, if the flag F is 1, the control device 15 determines “YES” in step S102, and advances the program to step S116.

制御装置15は、ステップS104において、貯湯槽21が第一満水状態以上であるか否かを判定する。具体的には、制御装置15は、貯湯槽内温度状態検出装置21bによって検出される貯湯槽21内の貯湯水の温度状態が、貯湯槽21が第一温度T2aの貯湯水によって満水となる温度状態である場合には、貯湯槽21が第一満水状態であると判定する。一方、制御装置15は、貯湯槽内温度状態検出装置21bによって検出される貯湯槽21内の貯湯水の温度状態が、貯湯槽21上層の貯湯水温度は第一温度T2aであり、かつ貯湯槽21下層の貯湯水温度は第一温度T2a未満である温度状態である場合には、貯湯槽21が第一満水状態未満であると判定する。また、貯湯槽21が第一温度T2a以上の貯湯水で満水となっている状態は、貯湯槽21が第一満水状態以上であると判定する。   In step S104, the control device 15 determines whether or not the hot water storage tank 21 is at or above the first full water state. Specifically, the control device 15 determines that the temperature state of the hot water in the hot water tank 21 detected by the hot water tank temperature state detection device 21b is a temperature at which the hot water tank 21 is filled with the hot water at the first temperature T2a. When it is in the state, it is determined that the hot water storage tank 21 is in the first full state. On the other hand, the control device 15 determines that the temperature state of the hot water in the hot water tank 21 detected by the hot water tank temperature state detection device 21b is the hot water temperature in the upper layer of the hot water tank 21 is the first temperature T2a. When the temperature of the hot water stored in the lower layer 21 is lower than the first temperature T2a, it is determined that the hot water storage tank 21 is lower than the first full water state. Moreover, the state in which the hot water storage tank 21 is full with the hot water stored in the 1st temperature T2a or more determines with the hot water storage tank 21 being more than a 1st full water state.

制御装置15は、貯湯槽21が第一満水状態未満である場合、ステップS104にて「NO」と判定し、プログラムをステップS106以降に進める。すなわち、制御装置15は、上述した第一温度満水制御部61と同様に、熱交換器12から導出される貯湯水の第一目標温度T1aに対応する第一温度T2aの貯湯水によって貯湯槽21を満水にするように貯湯水循環ポンプ22bを制御する。   If the hot water storage tank 21 is less than the first full state, the control device 15 determines “NO” in step S104, and advances the program to step S106 and subsequent steps. That is, the control device 15 uses the hot water storage tank 21 with the hot water stored at the first temperature T2a corresponding to the first target temperature T1a of the hot water derived from the heat exchanger 12, similarly to the first temperature full control unit 61 described above. The hot water circulating pump 22b is controlled to fill the water.

制御装置15は、ステップS106において、熱交換器12から導出される貯湯水(熱交換器出口貯湯水温度)の目標温度を第一目標温度T1aに設定する。制御装置15は、ステップS108において、上述した第一熱交換器導出温度制御部61aと同様に、熱交換器貯湯水導出温度センサ22dによって検出される貯湯水の温度T1が第一目標温度T1aとなるように貯湯水循環ポンプ22bを制御して貯湯水循環ポンプ22bの吐出量を調整する。   In step S106, the controller 15 sets the target temperature of the hot water (heat exchanger outlet hot water temperature) derived from the heat exchanger 12 to the first target temperature T1a. In step S108, similarly to the first heat exchanger derivation temperature control unit 61a described above, the controller 15 determines that the hot water temperature T1 detected by the heat exchanger hot water derivation temperature sensor 22d is the first target temperature T1a. As such, the hot water circulating pump 22b is controlled to adjust the discharge amount of the hot water circulating pump 22b.

このように、貯湯水循環ポンプ22bが制御されると、第一目標温度T1aの貯湯水が熱交換器12から導出され貯湯槽21に導入される。その結果、貯湯槽21が第一満水状態以上となった場合、制御装置15は、ステップS104にて「YES」と判定し、貯湯水循環ポンプ22bの駆動を停止する(ステップS112)。すなわち、制御装置15は、ステップS104,112において、上述した第一制御停止部61bと同様に、貯湯槽内温度状態検出装置21bによって検出される貯湯水の温度状態が、貯湯槽21が第一温度T2aの貯湯水によって満水となる第一満水状態となった場合、貯湯水循環ポンプ22bの駆動を停止する。
そして、制御装置15は、ステップS114において、フラグFを1に設定する。
Thus, when the hot water circulating pump 22b is controlled, the hot water having the first target temperature T1a is led out from the heat exchanger 12 and introduced into the hot water tank 21. As a result, when the hot water storage tank 21 becomes equal to or higher than the first full water state, the control device 15 determines “YES” in Step S104 and stops the drive of the hot water circulating pump 22b (Step S112). That is, in step S104, 112, the control apparatus 15 is the same as the 1st control stop part 61b mentioned above, and the hot water storage tank 21 is the temperature state of the hot water storage water detected by the hot water tank internal temperature state detection apparatus 21b. When the hot water stored at the temperature T2a is full, the hot water circulating pump 22b is stopped.
And the control apparatus 15 sets the flag F to 1 in step S114.

貯湯槽21が第一満水状態となった後、フラグFは1に設定されているため、制御装置15は、ステップS102にて「YES」と判定し、プログラムをステップS116に進める。
制御装置15は、貯湯槽21が第一満水状態となった時点から所定時間が経過していない場合には、ステップS116にて「NO」と判定し、プログラムをステップS110に進め本プログラムを一旦終了する。制御装置15は、貯湯槽21が第一満水状態となった時点から所定時間が経過した場合には、ステップS116にて「YES」と判定し、プログラムをステップS118以降に進める。なお、所定時間は、貯湯槽21内の貯湯水が放置された場合、貯湯槽21内の貯湯水の残留塩素濃度が、熱交換器12を腐食しない程度である所定濃度以下となる時間に設定されている。
Since the flag F is set to 1 after the hot water storage tank 21 is in the first full state, the control device 15 determines “YES” in step S102 and advances the program to step S116.
When the predetermined time has not elapsed since the hot water storage tank 21 became the first full state, the control device 15 determines “NO” in step S116, advances the program to step S110, and temporarily executes the program. finish. When a predetermined time has elapsed since the hot water storage tank 21 is in the first full state, the control device 15 determines “YES” in step S116 and advances the program to step S118 and subsequent steps. The predetermined time is set to a time when the residual chlorine concentration of the hot water in the hot water tank 21 is not more than a predetermined concentration that does not corrode the heat exchanger 12 when the hot water in the hot water tank 21 is left unattended. Has been.

制御装置15は、ステップS118において、貯湯槽21が第二満水状態以上であるか否かを判定する。具体的には、制御装置15は、貯湯槽内温度状態検出装置21bによって検出される貯湯槽21内の貯湯水の温度状態が、貯湯槽21が第二温度T2bの貯湯水によって満水となる温度状態である場合には、貯湯槽21が第二満水状態であると判定する。一方、制御装置15は、貯湯槽内温度状態検出装置21bによって検出される貯湯槽21内の貯湯水の温度状態が、貯湯槽21上層の貯湯水温度は第二温度T2bであり、かつ貯湯槽21下層の貯湯水温度は第二温度T2b未満である温度状態である場合には、貯湯槽21が第二満水状態未満であると判定する。また、貯湯槽21が第二温度T2b以上の貯湯水で満水となっている状態は、貯湯槽21が第二満水状態以上であると判定する。   In step S118, the control device 15 determines whether the hot water tank 21 is in the second full water state or more. Specifically, the control device 15 determines that the temperature state of the hot water stored in the hot water tank 21 detected by the hot water tank temperature state detection device 21b is such that the hot water tank 21 is filled with the hot water stored at the second temperature T2b. When it is in the state, it is determined that the hot water tank 21 is in the second full state. On the other hand, the control device 15 is configured such that the temperature state of the hot water in the hot water tank 21 detected by the hot water tank temperature state detection device 21b is the hot water temperature in the upper layer of the hot water tank 21 is the second temperature T2b. When the temperature of the hot water stored in the lower layer 21 is lower than the second temperature T2b, it is determined that the hot water storage tank 21 is lower than the second full water state. Moreover, it is determined that the hot water storage tank 21 is full of hot water stored at a temperature equal to or higher than the second temperature T2b.

制御装置15は、貯湯槽21が第二満水状態未満である場合、ステップS118にて「NO」と判定し、プログラムをステップS120以降に進める。すなわち、制御装置15は、上述した第二温度満水制御部62と同様に、熱交換器12から導出される貯湯水の第二目標温度T1bに対応する第二温度T2bの貯湯水によって貯湯槽21を満水にするように貯湯水循環ポンプ22bを制御する。   When the hot water storage tank 21 is less than the second full water state, the control device 15 determines “NO” in step S118 and advances the program to step S120 and subsequent steps. That is, the control device 15 uses the hot water storage tank 21 with the hot water stored at the second temperature T2b corresponding to the second target temperature T1b of the hot water derived from the heat exchanger 12 in the same way as the second temperature full control unit 62 described above. The hot water circulating pump 22b is controlled to fill the water.

制御装置15は、ステップS120において、熱交換器12から導出される貯湯水(熱交換器出口貯湯水温度)の目標温度を第二目標温度T1bに設定する。制御装置15は、ステップS122において、上述した第二熱交換器導出温度制御部62aと同様に、熱交換器貯湯水導出温度センサ22dによって検出される貯湯水の温度T1が第二目標温度T1bとなるように貯湯水循環ポンプ22bを制御して貯湯水循環ポンプ22bの吐出量を調整する。   In step S120, the control device 15 sets the target temperature of the hot water (heat exchanger outlet hot water temperature) derived from the heat exchanger 12 to the second target temperature T1b. In step S122, similarly to the second heat exchanger derived temperature control unit 62a described above, the controller 15 determines that the temperature T1 of the stored hot water detected by the heat exchanger stored water derived temperature sensor 22d is the second target temperature T1b. As such, the hot water circulating pump 22b is controlled to adjust the discharge amount of the hot water circulating pump 22b.

このように、貯湯水循環ポンプ22bが制御されると、第二目標温度T1bの貯湯水が熱交換器12から導出され貯湯槽21に導入される。その結果、貯湯槽21が第二満水状態以上となった場合、制御装置15は、ステップS118にて「YES」と判定し、貯湯水循環ポンプ22bの駆動を停止する(ステップS124)。すなわち、制御装置15は、ステップS118,124において、上述した第二制御停止部62bと同様に、貯湯槽内温度状態検出装置21bによって検出される貯湯水の温度状態が、貯湯槽21が第二温度T2bの貯湯水によって満水となる第二満水状態となった場合、貯湯水循環ポンプ22bの駆動を停止する。
そして、制御装置15は、ステップS126において、フラグFを0に設定する。なお、制御装置15は、通常の排熱回収制御を行う。通常の排熱回収制御は、貯湯槽21内の貯湯水の温度状況、熱交換器12の貯湯水出口温度に基づいて貯湯水循環ポンプ22bの送出量(貯湯水の循環流量)を制御することにより、排熱回収を制御することである。
Thus, when the hot water circulating pump 22b is controlled, the hot water having the second target temperature T1b is led out from the heat exchanger 12 and introduced into the hot water tank 21. As a result, when the hot water storage tank 21 becomes equal to or higher than the second full water state, the control device 15 determines “YES” in Step S118 and stops the drive of the hot water circulating pump 22b (Step S124). That is, in step S118, 124, the controller 15 determines that the temperature state of the hot water detected by the hot water tank temperature state detection device 21b is the same as that of the second control stop unit 62b described above. When the hot water stored at the temperature T2b is full, the hot water circulating pump 22b is stopped.
And the control apparatus 15 sets the flag F to 0 in step S126. The control device 15 performs normal exhaust heat recovery control. Normal waste heat recovery control is performed by controlling the amount of hot water circulating pump 22b (circulated flow rate of hot water) based on the temperature condition of hot water in the hot water tank 21 and the hot water outlet temperature of the heat exchanger 12. It is to control the exhaust heat recovery.

上述した説明から明らかなように、本実施形態の燃料電池システムは、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池34と、貯湯水を貯水する貯湯槽21と、燃料電池34の排熱と貯湯水との間で熱交換が行われる熱交換器12と、貯湯槽21と熱交換器12との間において貯湯水を循環させるように形成された貯湯水循環ライン22と、貯湯水循環ライン22に設けられ、貯湯水を送出して循環させる貯湯水循環ポンプ22b(送出装置)と、貯湯水循環ポンプ22bの送出量を制御する制御装置15と、を備えている。制御装置15は、熱交換器12から導出される貯湯水の第二目標温度T1bより低い第一目標温度T1aに対応する第一温度T2aの貯湯水によって貯湯槽21を満水にするように貯湯水循環ポンプ22bを制御する第一温度満水制御部61と、第一温度満水制御部61によって貯湯槽21を第一温度T2aの貯湯水で満水にした後に、熱交換器12から導出される貯湯水の第二目標温度T1bに対応する第二温度T2bの貯湯水によって貯湯槽21を満水にするように貯湯水循環ポンプ22bを制御する第二温度満水制御部62と、を備えている。   As is clear from the above description, the fuel cell system of this embodiment includes a fuel cell 34 that generates power using fuel and an oxidant gas, a hot water storage tank 21 for storing hot water, and exhaust heat and hot water storage of the fuel cell 34. A heat exchanger 12 that exchanges heat with water, a hot water circulation line 22 that is configured to circulate hot water between the hot water tank 21 and the heat exchanger 12, and a hot water circulation line 22 are provided. And a hot water circulating pump 22b (delivery device) for delivering and circulating hot water, and a control device 15 for controlling the delivery amount of the hot water circulating pump 22b. The control device 15 circulates the hot water storage water so that the hot water storage tank 21 is filled with the hot water stored at the first temperature T2a corresponding to the first target temperature T1a lower than the second target temperature T1b of the hot water derived from the heat exchanger 12. A first temperature full control unit 61 that controls the pump 22b, and the hot water stored in the hot water tank 21 led out from the heat exchanger 12 after the hot water storage tank 21 is filled with the hot water stored at the first temperature T2a by the first temperature full control unit 61. A second temperature full control unit 62 that controls the hot water circulation pump 22b so as to fill the hot water tank 21 with the hot water stored at the second temperature T2b corresponding to the second target temperature T1b.

これによれば、貯湯槽21は、第一温度満水制御部61によって第一温度T2aの貯湯水で満水にされた後に、第二温度満水制御部62によって第一温度T2aより高温である第二温度T2bの貯湯水で満水にされる。その結果、貯湯槽21に供給される水道水に含有される残留塩素濃度は第一温度T2aに上昇された貯湯槽21内において低下されるため、複雑化・高コスト化を招くことなく、水道水が循環する熱交換器12が残留塩素によって腐食するのを抑制することができる。さらに、第一温度T2aの貯湯水で満水にされた貯湯槽21から供給される貯湯水は、残留塩素濃度が低下された上で熱交換器12に供給されて昇温されるため、高温環境下においてより強く作用する残留塩素による腐食作用が抑制される。よって、熱交換器12における腐食を抑制するとともに排熱回収効率を向上させることができる。   According to this, the hot water storage tank 21 is filled with the hot water stored at the first temperature T2a by the first temperature full control unit 61, and then is hotter than the first temperature T2a by the second temperature full control unit 62. It is filled with hot water at temperature T2b. As a result, the residual chlorine concentration contained in the tap water supplied to the hot water tank 21 is lowered in the hot water tank 21 raised to the first temperature T2a. It can suppress that the heat exchanger 12 with which water circulates corrodes with residual chlorine. Furthermore, since the hot water supplied from the hot water storage tank 21 filled with the hot water of the first temperature T2a is supplied to the heat exchanger 12 after the residual chlorine concentration is lowered, the temperature of the hot water is increased. Corrosion due to residual chlorine which acts more strongly below is suppressed. Therefore, corrosion in the heat exchanger 12 can be suppressed and exhaust heat recovery efficiency can be improved.

また本実施形態の燃料電池システムは、貯湯槽21内に設けられ、貯湯槽21内の貯湯水の温度状態を検出する貯湯槽内温度状態検出装置21bと、貯湯水循環ライン22であって熱交換器12の貯湯水導出口12cと貯湯槽21の貯湯水導入口21cとの間に設けられ、熱交換器12から導出される貯湯水の温度T1を検出する熱交換器貯湯水導出温度センサ22dと、をさらに備えている。第一温度満水制御部61は、熱交換器貯湯水導出温度センサ22dによって検出される貯湯水の温度が第一目標温度T1aとなるように貯湯水循環ポンプ22bを制御する第一熱交換器導出温度制御部61aと、貯湯槽内温度状態検出装置21bによって検出される貯湯水の温度状態が、貯湯槽21が第一温度T2aの貯湯水によって満水となる第一満水状態となった場合、貯湯水循環ポンプ22bの駆動を停止する第一制御停止部61bと、を備えている。第二温度満水制御部62は、熱交換器貯湯水導出温度センサ22dによって検出される貯湯水の温度が、貯湯槽21が第二目標温度T1bとなるように貯湯水循環ポンプ22bを制御する第二熱交換器導出温度制御部62aと、貯湯槽内温度状態検出装置21bによって検出される貯湯水の温度状態が第二温度T2bの貯湯水によって満水となる第二満水状態なった場合、貯湯水循環ポンプ22bの駆動を停止する第二制御停止部62bと、を備えている。
これによれば、貯湯槽21が第一温度T2aの貯湯水で満水にされる際に、熱交換器貯湯水導出温度センサ22dの検出結果に基づいて第一温度T2aの貯湯水で確実に満水にされるとともに、貯湯槽内温度状態検出装置21bの検出結果に基づいて貯湯槽21を第一満水状態とすることができる。また、貯湯槽21が第二温度T2bの貯湯水で満水にされる際に、熱交換器貯湯水導出温度センサ22dの検出結果に基づいて第二温度T2bの貯湯水で確実に満水にされるとともに、貯湯槽内温度状態検出装置21bの検出結果に基づいて貯湯槽21を第二満水状態とすることができる。
Further, the fuel cell system of the present embodiment is provided in the hot water storage tank 21, and includes a hot water tank temperature state detection device 21b for detecting the temperature state of the hot water in the hot water storage tank 21, and a hot water circulation line 22 for heat exchange. The hot water storage water outlet temperature sensor 22d is provided between the hot water outlet 12c of the hot water tank 12 and the hot water inlet 21c of the hot water tank 21 and detects the temperature T1 of the hot water discharged from the heat exchanger 12. And further. The first temperature full water control unit 61 controls the hot water circulating pump 22b so that the temperature of the hot water detected by the heat exchanger hot water derivation temperature sensor 22d becomes the first target temperature T1a. When the hot water stored in the hot water tank detected by the controller 61a and the hot water tank temperature state detection device 21b is in a first full state where the hot water tank 21 is filled with hot water at the first temperature T2a, the hot water circulation is performed. A first control stop unit 61b for stopping the driving of the pump 22b. The second temperature full water control unit 62 controls the hot water circulating pump 22b so that the hot water temperature detected by the heat exchanger hot water derivation temperature sensor 22d becomes the second target temperature T1b in the hot water tank 21. When the temperature state of the stored hot water detected by the heat exchanger derivation temperature control unit 62a and the hot water tank temperature state detection device 21b becomes the second full water state filled with the hot water stored at the second temperature T2b, the hot water circulation pump And a second control stop unit 62b for stopping the drive of 22b.
According to this, when the hot water storage tank 21 is filled with the hot water stored at the first temperature T2a, the hot water is surely filled with the hot water stored at the first temperature T2a based on the detection result of the heat exchanger hot water derived temperature sensor 22d. In addition, the hot water storage tank 21 can be brought into the first full state based on the detection result of the hot water tank internal temperature state detection device 21b. Further, when the hot water storage tank 21 is filled with the hot water stored at the second temperature T2b, the hot water stored in the second temperature T2b is surely filled based on the detection result of the heat exchanger hot water derived temperature sensor 22d. At the same time, the hot water storage tank 21 can be brought into the second full water state based on the detection result of the hot water tank internal temperature state detection device 21b.

また本実施形態の燃料電池システムは、改質用原料および改質水から燃料を生成して燃料電池34に導出する改質部33と、改質水を貯水する水タンク14と、燃料のオフガスである燃料オフガスを酸化剤ガスで燃焼して改質部33を加熱する燃焼部36と、をさらに備え、熱交換器12は、燃料電池34の排熱を含む燃焼部36からの燃焼排ガスと貯湯水との間で熱交換を行い、燃焼排ガス中の水蒸気を凝縮して凝縮水として水タンク14に導出し、第二目標温度T1bは、改質部33にて必要な改質水を熱交換器12にて導出される凝縮水で賄う水自立が、成立可能な最高温度に設定されている。
これによれば、燃料電池システムは、水道水が循環する熱交換器12が残留塩素によって腐食するのを抑制することができるとともに、水自立を確実に成立させることができる。
Further, the fuel cell system of the present embodiment includes a reforming unit 33 that generates fuel from the reforming raw material and reformed water and leads it to the fuel cell 34, a water tank 14 that stores the reformed water, and a fuel off-gas. And a combustion unit 36 that heats the reforming unit 33 by combusting the fuel off-gas with an oxidant gas, and the heat exchanger 12 includes combustion exhaust gas from the combustion unit 36 including exhaust heat of the fuel cell 34. Heat exchange is performed with the hot water storage, water vapor in the combustion exhaust gas is condensed and led to the water tank 14 as condensed water, and the second target temperature T1b The water self-supporting provided by the condensed water derived from the exchanger 12 is set to the highest temperature that can be established.
According to this, the fuel cell system can suppress the heat exchanger 12 in which the tap water circulates from being corroded by residual chlorine, and can establish water independence reliably.

また本実施形態の燃料電池システムにおいては、第一目標温度T1aは、貯湯槽21内の貯湯水の残留塩素濃度が一定時間放置した後に所定濃度以下となる温度に設定されている。
これによれば、貯湯槽21に供給される水道水に含有される残留塩素濃度は、第一温度T2aに上昇された貯湯槽21内において一定時間放置されると、所定濃度以下に確実に低下されるため、複雑化・高コスト化を招くことなく、水道水が循環する熱交換器12が残留塩素によって腐食するのをより確実に抑制することができる。さらに、第一温度T2aの貯湯水で満水にされた貯湯槽21から供給される貯湯水は、残留塩素濃度がより確実に低下された上で熱交換器12に供給されて昇温されるため、高温環境下においてより強く作用する残留塩素による腐食作用がより確実に抑制される。
Further, in the fuel cell system of the present embodiment, the first target temperature T1a is set to a temperature at which the residual chlorine concentration of the hot water in the hot water storage tank 21 becomes a predetermined concentration or less after being left for a certain period of time.
According to this, the residual chlorine concentration contained in the tap water supplied to the hot water tank 21 is surely lowered to a predetermined concentration or lower when left in the hot water tank 21 raised to the first temperature T2a for a certain period of time. Therefore, the heat exchanger 12 in which the tap water circulates can be more reliably suppressed from being corroded by residual chlorine without causing complication and cost increase. Further, the hot water supplied from the hot water tank 21 filled with the hot water of the first temperature T2a is supplied to the heat exchanger 12 and heated up after the residual chlorine concentration is more reliably lowered. In addition, the corrosive action due to residual chlorine that acts more strongly in a high-temperature environment is more reliably suppressed.

また本実施形態の燃料電池システムにおいては、第二温度満水制御部62は、第一温度満水制御部61によって貯湯槽21を第一温度T2aの貯湯水で満水にした時点から所定時間経過した後に、熱交換器12から導出される貯湯水の第二目標温度T1bに対応する第二温度T2bの貯湯水によって貯湯槽21を満水にするように貯湯水循環ポンプ22bを制御する。
これによれば、貯湯槽21に供給される水道水に含有される残留塩素濃度は、第一温度T2aに上昇された貯湯槽21内において所定時間経過すると、確実に低下されるため、複雑化・高コスト化を招くことなく、水道水が循環する熱交換器12が残留塩素によって腐食するのをより確実に抑制することができる。
Further, in the fuel cell system of the present embodiment, the second temperature full control unit 62, after a predetermined time has elapsed since the first temperature full control unit 61 filled the hot water storage tank 21 with the hot water stored at the first temperature T2a. Then, the hot water circulating pump 22b is controlled so that the hot water storage tank 21 is filled with the hot water stored at the second temperature T2b corresponding to the second target temperature T1b of the hot water derived from the heat exchanger 12.
According to this, since the residual chlorine concentration contained in the tap water supplied to the hot water storage tank 21 is reliably lowered after a predetermined time in the hot water storage tank 21 raised to the first temperature T2a, it is complicated. -It can suppress more reliably that the heat exchanger 12 with which tap water circulates corrodes with residual chlorine, without causing cost increase.

10…発電ユニット、11…燃料電池モジュール、12…熱交換器、15…制御装置(第一温度満水制御部、第二温度満水制御部)、21…貯湯槽、21b…貯湯槽内温度状態検出装置、22…貯湯水循環ライン、22b…貯湯水循環ポンプ(送出装置)、22d…熱交換器貯湯水導出温度センサ、23…導出装置、24…給水源、25…導入装置、34…燃料電池、42a…流量計、44…開閉弁、61…第一温度満水制御部、61a…第一熱交換器導出温度制御部、61b…第一制御停止部、62…第二温度満水制御部、62a…第二熱交換器導出温度制御部、62b…第二制御停止部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electric power generation unit, 11 ... Fuel cell module, 12 ... Heat exchanger, 15 ... Control apparatus (1st temperature fullness control part, 2nd temperature fullness control part), 21 ... Hot water storage tank, 21b ... Temperature state detection in hot water storage tank Apparatus, 22 ... Hot water circulation line, 22b ... Hot water circulation pump (delivery device), 22d ... Heat exchanger hot water derivation temperature sensor, 23 ... Derivation apparatus, 24 ... Water supply source, 25 ... Introduction apparatus, 34 ... Fuel cell, 42a ... Flow meter, 44 ... On-off valve, 61 ... First temperature full control unit, 61a ... First heat exchanger derived temperature control unit, 61b ... First control stop unit, 62 ... Second temperature full control unit, 62a ... first Two heat exchanger derivation temperature control part, 62b ... 2nd control stop part.

Claims (5)

燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
貯湯水を貯水する貯湯槽と、
前記燃料電池の排熱と前記貯湯水との間で熱交換が行われる熱交換器と、
前記貯湯槽と前記熱交換器との間において前記貯湯水を循環させるように形成された貯湯水循環ラインと、
前記貯湯水循環ラインに設けられ、前記貯湯水を送出して循環させる送出装置と、
前記送出装置の送出量を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記熱交換器から導出される貯湯水の第二目標温度より低い第一目標温度に対応する第一温度の貯湯水によって前記貯湯槽を満水にするように前記送出装置を制御する第一温度満水制御部と、
前記第一温度満水制御部によって前記貯湯槽を前記第一温度の貯湯水で満水にした後に、前記熱交換器から導出される貯湯水の前記第二目標温度に対応する第二温度の貯湯水によって前記貯湯槽を満水にするように前記送出装置を制御する第二温度満水制御部と、
を備えている燃料電池システム。
A fuel cell that generates electricity using fuel and oxidant gas;
A hot water storage tank for storing hot water,
A heat exchanger in which heat is exchanged between the exhaust heat of the fuel cell and the stored hot water;
A hot water circulation line formed to circulate the hot water between the hot water tank and the heat exchanger;
A delivery device provided in the hot water circulation line for delivering and circulating the hot water;
A control device for controlling the delivery amount of the delivery device,
The controller is
A first temperature full water that controls the delivery device to fill the hot water tank with hot water having a first temperature corresponding to a first target temperature lower than a second target temperature of the hot water derived from the heat exchanger. A control unit;
The hot water stored at the second temperature corresponding to the second target temperature of the stored hot water derived from the heat exchanger after the hot water storage tank is filled with the hot water stored at the first temperature by the first temperature full water control unit. A second temperature full control unit for controlling the delivery device to fill the hot water tank with
A fuel cell system comprising:
前記貯湯槽内に設けられ、前記貯湯槽内の貯湯水の温度状態を検出する貯湯槽内温度状態検出装置と、
前記貯湯水循環ラインであって前記熱交換器の貯湯水導出口と前記貯湯槽の貯湯水導入口との間に設けられ、前記熱交換器から導出される前記貯湯水の温度を検出する熱交換器貯湯水導出温度センサと、をさらに備え、
前記第一温度満水制御部は、
前記熱交換器貯湯水導出温度センサによって検出される前記貯湯水の温度が前記第一目標温度となるように前記送出装置を制御する第一熱交換器導出温度制御部と、
前記貯湯槽内温度状態検出装置によって検出される前記貯湯水の温度状態が、前記貯湯槽が前記第一温度の貯湯水によって満水となる第一満水状態となった場合、前記送出装置の駆動を停止する第一制御停止部と、を備え、
前記第二温度満水制御部は、
前記熱交換器貯湯水導出温度センサによって検出される前記貯湯水の温度が、前記貯湯槽が前記第二目標温度となるように前記送出装置を制御する第二熱交換器導出温度制御部と、
前記貯湯槽内温度状態検出装置によって検出される前記貯湯水の温度状態が前記第二温度の貯湯水によって満水となる第二満水状態なった場合、前記送出装置の駆動を停止する第二制御停止部と、を備えている請求項1記載の燃料電池システム。
A hot water tank temperature state detection device that is provided in the hot water tank and detects the temperature state of the hot water in the hot water tank;
Heat exchange that is provided in the hot water circulation line between the hot water outlet of the heat exchanger and the hot water inlet of the hot water tank and detects the temperature of the hot water drawn from the heat exchanger. A hot water outlet temperature sensor,
The first temperature full water control unit is
A first heat exchanger derived temperature control unit that controls the delivery device such that the temperature of the stored hot water detected by the heat exchanger stored water derived temperature sensor becomes the first target temperature;
When the temperature state of the stored hot water detected by the hot water tank internal temperature state detection device is in a first full state where the hot water tank is filled with hot water at the first temperature, the delivery device is driven. A first control stop unit to stop,
The second temperature full water control unit is
A second heat exchanger derived temperature control unit that controls the delivery device so that the temperature of the hot water detected by the heat exchanger stored water derived temperature sensor is equal to the second target temperature;
The second control stop that stops the driving of the delivery device when the temperature state of the hot water detected by the hot water tank temperature state detection device becomes a second full water state that is full by the hot water of the second temperature. And a fuel cell system according to claim 1.
改質用原料および改質水から前記燃料を生成して前記燃料電池に導出する改質部と、
前記改質水を貯水する水タンクと、
前記燃料のオフガスである燃料オフガスを酸化剤ガスで燃焼して前記改質部を加熱する燃焼部と、をさらに備え、
前記熱交換器は、前記燃料電池の排熱を含む前記燃焼部からの燃焼排ガスと前記貯湯水との間で前記熱交換を行い、前記燃焼排ガス中の水蒸気を凝縮して凝縮水として前記水タンクに導出し、
前記第二目標温度は、前記改質部にて必要な前記改質水を前記熱交換器にて導出される前記凝縮水で賄う水自立が、成立可能な最高温度に設定されている請求項1または請求項2記載の燃料電池システム。
A reforming section for generating the fuel from the reforming raw material and reforming water and leading it to the fuel cell;
A water tank for storing the reformed water;
A combustion section that burns fuel off-gas that is an off-gas of the fuel with an oxidant gas and heats the reforming section,
The heat exchanger performs the heat exchange between the combustion exhaust gas from the combustion unit including the exhaust heat of the fuel cell and the hot water storage, condenses water vapor in the combustion exhaust gas, and condenses the water as condensed water. To the tank,
The second target temperature is set to a maximum temperature at which water self-supporting that covers the reformed water required in the reforming unit with the condensed water led out by the heat exchanger can be established. The fuel cell system according to claim 1 or 2.
前記第一目標温度は、前記貯湯槽内の貯湯水の残留塩素濃度が一定時間放置した後に所定濃度以下となる温度に設定されている請求項1乃至請求項3のいずれか一項記載の燃料電池システム。   The fuel according to any one of claims 1 to 3, wherein the first target temperature is set to a temperature at which a residual chlorine concentration of the hot water in the hot water tank is not more than a predetermined concentration after being left for a certain period of time. Battery system. 前記第二温度満水制御部は、前記第一温度満水制御部によって前記貯湯槽を前記第一温度の貯湯水で満水にした時点から所定時間経過した後に、前記熱交換器から導出される貯湯水の前記第二目標温度に対応する第二温度の貯湯水によって前記貯湯槽を満水にするように前記送出装置を制御する請求項1乃至請求項4のいずれか一項記載の燃料電池システム。   The second temperature full water control unit is a hot water discharged from the heat exchanger after a predetermined time has elapsed since the first temperature full water control unit filled the hot water storage tank with the first temperature hot water. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, wherein the delivery device is controlled to fill the hot water storage tank with hot water having a second temperature corresponding to the second target temperature.
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