JP2018004107A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池の廃熱を用いて温水を製造する燃料電池システムにおけるスケールトラブルを防止する。
【解決手段】燃料電池４の廃熱を用いて貯留水が加熱される貯湯タンク５と、貯湯タンク５への給水路６に設けられる硬水軟化装置７と、貯湯タンク５からユースポイントへの水を加熱する加熱装置９とを備える。硬水軟化装置７による軟水を用いることで、加熱装置９へのスケールの付着を防止できる。温水取出部２を有する循環路３に、貯湯タンク５からの温水を循環させる場合、循環ポンプ８へのスケールの付着を防止できる。循環回路１４を介して燃料電池４のオフガス廃熱で貯湯タンク５の貯留水を加熱する場合、循環回路１４の循環水を軟水とすれば、循環回路１４の熱交換器１２，１３やポンプ１８へのスケールの付着を防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池の廃熱を用いて温水を製造する燃料電池システムに関するものである。

従来、下記特許文献１に開示される加熱装置（２）が知られている。この加熱装置（２）は、燃料電池セル（６０）を備えた発電機（４）と、この発電機（４）のオフガス（排ガス）の廃熱を回収して第２熱交換器（１４）および第１熱交換器（１２）に供給する冷却水循環路（３４）と、内部に給湯用水を蓄える蓄熱槽（１６）と、この蓄熱槽（１６）内の給湯用水を前記各熱交換器（１２，１４）との間で循環させて加熱する給湯用水循環路（８）と、蓄熱槽（１６）に給湯用水として水道水を供給する給水路（３９）と、蓄熱槽（１６）からの出湯路（蓄熱槽出水路４４，第１給湯路４６，第２給湯路５４など）と、この出湯路に設けられてガスの燃焼によって給湯用水を加熱する補助熱源機（５１）とを備える。

特開２０１５−１６５１７６号公報（段落［００１９］−［００３５］、図１）

しかしながら、従来技術では、給水路（３９）からの給湯用水として水道水が用いられる。そのため、貯湯タンク（蓄熱槽１６）からの出湯路に設けた加熱装置（補助熱源機５１）に、スケール（水中の硬度成分が炭酸イオンやシリカなどと結合して析出したもの）を付着させて伝熱阻害や流路閉塞などのトラブルを生じさせるおそれがある。

また、このようなスケールトラブルは、加熱装置に限らず、次に述べるような循環路の循環ポンプや、燃料電池の廃熱回収用の熱交換器においても生じ得る。

すなわち、まず、温水のユースポイントにて即座に出湯できるように、ユースポイント付近（ユースポイントへの温水取出部）を通る循環路を設けておき、その循環路への給水として前記貯湯タンクからの温水を用いたい場合がある。この場合も、貯湯タンクへの給水が水道水であると、循環路に設けた循環ポンプにスケールを付着させてトラブルを生じさせるおそれがある。

また、燃料電池の廃熱回収用の熱交換器において、燃料電池のオフガスと貯湯タンクからの通水とを熱交換する場合、オフガスが高温のため熱交換器において局所的な沸騰が起こり得るので、スケールトラブルを生じさせるおそれがある。このことは、貯湯タンク内の貯留水自体を前記廃熱回収用の熱交換器（つまりオフガスとの熱交換器）に循環させる場合に限らず、従来技術のように、貯湯タンク内の貯留水（給湯用水循環路８の水）と燃料電池のオフガスとの熱交換を、循環回路（冷却水循環路３４）を介して行う場合にも起こり得る。つまり、燃料電池のオフガスとその冷却水とを熱交換するオフガス熱交換器と、このオフガス熱交換器で加熱された冷却水で貯湯タンク内の貯留水を加熱する加熱用熱交換器（第１熱交換器１２，第２熱交換器１４）との間で冷却水を循環させる循環回路（冷却水循環路３４）を備える場合も、その循環冷却水が水道水である場合、特にオフガス熱交換器にスケールを付着させてトラブルを生じさせるおそれがある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、貯湯タンクからの出湯路に設けた加熱装置へのスケールの付着を防止する燃料電池システムを提供することにある。また、ユースポイントへの温水取出部が設けられた循環路に適用する場合、循環ポンプへのスケールの付着も防止することを課題とする。さらに、貯湯タンク内の貯留水を加熱するための熱交換器、つまり燃料電池の廃熱回収用の熱交換器へのスケールの付着を防止することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、燃料電池の廃熱を用いて貯留水が加熱される貯湯タンクと、この貯湯タンクへの給水路に設けられる硬水軟化装置と、前記貯湯タンクからユースポイントへの水を加熱する加熱装置とを備えることを特徴とする燃料電池システムである。

請求項１に記載の発明によれば、貯湯タンクへの給水として軟水を用いるので、貯湯タンクからユースポイントへの出湯路に加熱装置を設けても、その加熱装置へのスケールの付着を防止することができる。

請求項２に記載の発明は、燃料電池のオフガスとその冷却水とを熱交換するオフガス熱交換器と、このオフガス熱交換器で加熱された冷却水で前記貯湯タンク内の貯留水を加熱する加熱用熱交換器と、前記オフガス熱交換器と前記加熱用熱交換器との間で冷却水を循環させる循環回路とを備え、前記循環回路を循環する冷却水として、前記硬水軟化装置からの軟水を用いることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システムである。

請求項２に記載の発明によれば、循環回路の循環水（オフガス熱交換器と加熱用熱交換器との間の循環水）を介して、燃料電池のオフガス廃熱で貯湯タンク内の貯留水を加熱することができる。その際、循環回路の循環水として軟水を用いるので、オフガス熱交換器や加熱用熱交換器へのスケールの付着を防止することができる。

請求項３に記載の発明は、前記加熱用熱交換器から前記オフガス熱交換器への冷却水送り路に、空冷式のラジエータが設けられ、前記オフガス熱交換器への冷却水の水温を第一目標温度に維持するように、前記ラジエータの通風量を制御することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システムである。

請求項３に記載の発明によれば、オフガス熱交換器への冷却水の水温を第一目標温度に維持して、オフガス熱交換器においてオフガスを露点温度以下に確実に冷却して、安定した水自立を図ることができる。しかも、空冷式のラジエータの通風量の制御により、簡易に実現することができる。

請求項４に記載の発明は、前記循環回路には、循環冷却水の循環流量調整手段が設けられ、前記加熱用熱交換器への冷却水の水温を第二目標温度に維持するように、前記循環流量調整手段による循環流量を制御することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の燃料電池システムである。

請求項４に記載の発明によれば、加熱用熱交換器への冷却水の水温を第二目標温度に維持して、貯湯タンク内の貯留水の加熱温度を安定させることができる。

請求項５に記載の発明は、循環ポンプにより温水を循環させる流路であって、ユースポイントへの温水取出部が設けられた循環路を備え、この循環路に、前記加熱装置が設けられると共に、前記貯湯タンクからの温水路が接続されており、前記加熱装置は、前記循環路の内、前記温水路との接続部よりも下流で、前記温水取出部よりも上流に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池システムである。

請求項５に記載の発明によれば、循環路に温水を循環させておくことで、循環路の温水取出部から温水を迅速に取り出すことができる。その際、循環路には、貯湯タンクからの温水路との接続部よりも下流で、ユースポイントへの温水取出部よりも上流に、加熱装置が設けられるので、温水取出部からユースポイントへの出湯温度を加熱装置により所望に維持することができる。また、循環路には、貯湯タンクからの温水が供給されるが、その温水は軟水であるので、加熱装置の他、循環ポンプへのスケールの付着を防止することができる。

さらに、請求項６に記載の発明は、前記硬水軟化装置は、前記燃料電池により発電された電力で駆動されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池システムである。

請求項６に記載の発明によれば、燃料電池により硬水軟化装置を稼働させることができ、別途電源を用意する必要がない。また、商用電源に代えて、安価な都市ガスを使って燃料電池により発電された電力を用いることで、低コストに運転することができる。

本発明の燃料電池システムによれば、貯湯タンクからの出湯路に設けた加熱装置へのスケールの付着を防止することができる。また、ユースポイントへの温水取出部が設けられた循環路に適用する場合、循環ポンプへのスケールの付着を防止することができる。さらに、貯湯タンク内の貯留水を加熱するための熱交換器、つまり燃料電池の廃熱回収用の熱交換器へのスケールの付着を防止することができる。

本発明の燃料電池システムの実施例１を示す概略図である。 本発明の燃料電池システムの実施例２を示す概略図である。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の燃料電池システムの実施例１を示す概略図である。
本実施例の燃料電池システム１は、温水を循環させると共にユースポイントへの温水取出部２を有する循環路３と、この循環路３への給水を貯留すると共に燃料電池４の廃熱を用いて貯留水が加熱される貯湯タンク５と、この貯湯タンク５への給水路６に設けられる硬水軟化装置７とを備える。

循環路３は、循環ポンプ８により温水を循環させる流路である。循環路３には、ユースポイントへの温水取出部２が設けられている。循環ポンプ８を作動させると、循環ポンプ８の吐出口から吐出された温水は、循環路３を介して循環ポンプ８の吸込口へ戻される。また、循環路３の中途に設けた一または複数の温水取出部２から、所望により適宜の配管を介して、各種のユースポイントへ温水を取り出すことができる。すなわち、ユースポイントの出湯口が開けられると、その出湯口から外部へ出湯することができる。

温水のユースポイントは、特に問わないが、たとえば、家庭用の燃料電池システム１の場合、カラン、シャワーまたは浴槽などとされ、業務用の燃料電池システム１の場合、各種温水利用機器（たとえば厨房での出湯部）とされる。

循環ポンプ８は、典型的には、常時運転を継続する。但し、循環ポンプ８は、場合により、温水取出部２での出湯時に、出湯を検知（たとえば出湯に伴う循環路３内の圧力低下を検知）して作動してもよい。

循環路３内の循環水を加熱するために、循環路３には加熱装置９が設けられる。加熱装置９は、その構成を特に問わないが、たとえば、バーナ、電気ヒータまたは蒸気ヒータから構成される。本実施例では、加熱装置９は、循環ポンプ８の作動中（つまり循環路３に循環水を循環中）に作動する。また、加熱装置９は、その出口側水温を設定温度に維持するように制御される。これにより、温水取出部２において、設定温度の温水を取り出すことができる。

なお、循環路３には、貯湯タンク５からの温水路１０が接続されるが、加熱装置９は、循環路３の内、温水路１０との接続部よりも下流で温水取出部２よりも上流に設けられるのが好ましい。図示例では、加熱装置９は、循環ポンプ８から温水取出部２への温水送り路３ａに設けられている。但し、場合により、加熱装置９は、温水取出部２から循環ポンプ８への温水戻し路３ｂに設けられてもよい。

循環路３には、好ましくはさらに、膨張タンク（図示省略）が設けられる。膨張タンクは、周知のとおり、循環路３内の循環水の体積変化を吸収する装置であり、循環水を大気開放する開放式でもよいし、大気開放することなく循環水の体積変化を吸収する機構を内蔵した密閉式でもよい。循環路３に膨張タンクを設けることで、循環水の温度変化に伴う体積変化を、膨張タンクで吸収することができる。

貯湯タンク５は、循環路３への給水を貯留する。貯湯タンク５内の貯留水は、燃料電池４の廃熱を用いて加熱される。なお、貯湯タンク５は、本実施例では、密閉型タンク（つまり大気開放されないタンク）とされる。

貯湯タンク５には、給水路６と温水路１０とが接続されている。給水路６は、貯湯タンク５の下部に接続され、温水路１０は、貯湯タンク５の上部に接続されるのが好ましい。そして、貯湯タンク５からの温水路１０は、循環路３に接続される。その際、温水路１０は、循環路３の内、温水取出部２よりも下流で加熱装置９よりも上流に接続されるのが好ましい。

貯湯タンク５への給水路６には、硬水軟化装置７が設けられる。硬水軟化装置７は、周知のとおり、陽イオン交換樹脂などを用いて、水中の硬度成分（カルシウムイオンおよびマグネシウムイオン）を除去する装置である。硬度成分を吸着した陽イオン交換樹脂は、その除去能力が喪失する前に、再生剤（たとえば塩化ナトリウム水溶液）を通液して再生される。また、貯湯タンク５への給水路６には、硬水軟化装置７の入口側または出口側に、給水ポンプ（図示省略）が設けられる。給水ポンプを作動させることで、貯湯タンク５ひいては循環路３へ給水することができる。

前述したとおり、本実施例では、貯湯タンク５は、密閉型タンクとされる。この場合、貯湯タンク５内は水で満たされ、給水ポンプの作動により、貯湯タンク５から温水路１０へ出湯しつつ、その出湯分の水を給水路６から貯湯タンク５へ給水することができる。つまり、循環路３の温水取出部２での出湯に伴い、貯湯タンク５から循環路３へ出湯されると、その出湯分と対応した量の水が、給水路６から貯湯タンク５へ供給される。そのために、給水ポンプを、常時作動させておけばよい。その場合でも、貯湯タンク５から循環路３への出湯がない限り、給水路６から貯湯タンク５への実際の給水はなされない。

但し、給水ポンプは、場合により、貯湯タンク５への給水必要時にのみ作動するよう制御されてもよい。たとえば、給水ポンプは、二次側（出口側つまり貯湯タンク５側）の圧力を所定圧力に維持するように、オンオフ制御またはインバータ制御されてもよい。この場合、温水取出部２での出湯が開始されると、貯湯タンク５内の圧力が下がるので、それを検知して給水ポンプを作動させる。そして、温水取出部２での出湯が停止されると、給水ポンプの二次側の圧力が高まるので、それを検知して給水ポンプを停止させる。

燃料電池４は、燃料電池本体１１を備え、この燃料電池本体１１は、図示しないが改質器やセルスタックなどを備える。燃料電池本体１１には、原燃料（都市ガス）Ｇ、空気Ａ、および水（改質水）Ｗが供給される。そして、周知のとおり、原燃料（メタンガスを主成分とする都市ガス）と水（水蒸気）とを改質器において水蒸気改質反応させることにより水素を生成し、その水素と空気中の酸素とをセルスタックにおいて化学反応させて発電する。発電した電気は、インバータで交流電流に変換され、各種の電気機器へ供給される。なお、燃料電池４の種類は、特に問わない。本実施例では、固体酸化物形（ＳＯＦＣ）が用いられるが、たとえば固体高分子形（ＰＥＦＣ）などを用いてもよい。

燃料電池４の廃熱を用いて、貯湯タンク５内の貯留水が加熱される。典型的には、燃料電池４のオフガス廃熱を用いて、貯湯タンク５内の貯留水が加熱される。つまり、燃料電池４における発電時、セルスタックや改質器からはオフガス（排ガス）が排出されるが、そのオフガス廃熱を用いて、貯湯タンク５内の貯留水を加熱する。あるいは、これに代えてまたはこれに加えて、セルスタックの冷却器において、セルスタックからの廃熱を回収して、貯湯タンク５内の貯留水を加熱する。

燃料電池４のオフガス廃熱で貯湯タンク５内の貯留水を加熱するために、本実施例では、燃料電池４のオフガス熱交換器１２と、貯湯タンク５の加熱用熱交換器１３とが、循環回路１４で接続されている。

オフガス熱交換器１２は、燃料電池本体１１からのオフガスとその冷却水とを混ぜることなく熱交換する。そのために、オフガス熱交換器１２には、燃料電池本体１１からオフガス路１５を介してオフガスが通されると共に、循環回路１４の循環水がオフガスの冷却水として通される。これにより、オフガス熱交換器１２において、オフガスは循環冷却水により冷却され、オフガス中の水分の凝縮が図られる。一方、循環回路１４の循環冷却水は、オフガス熱交換器１２において、オフガスと熱交換することで加熱される。

オフガス熱交換器１２からのオフガスの出口側には、セパレータ１６が設けられており、オフガス熱交換器１２に通されたオフガスの気液分離が図られる。そして、気体は、外部へ排出され、凝縮水は、燃料電池本体１１への給水として、供給ポンプ１７を介して燃料電池本体１１へ再供給可能とされる。

加熱用熱交換器１３は、図示例では貯湯タンク５内に配置され、貯湯タンク５内の貯留水とオフガス熱交換器１２からの循環冷却水とを混ぜることなく熱交換する。これにより、加熱用熱交換器１３において、貯湯タンク５内の貯留水が加熱される一方、循環回路１４の循環冷却水は冷却される。

循環回路１４は、オフガス熱交換器１２と加熱用熱交換器１３との間で、水を循環させる。具体的には、加熱用熱交換器１３からオフガス熱交換器１２へは、冷却水送り路１４ａを介して冷却水が供給され、オフガス熱交換器１２から加熱用熱交換器１３へは、冷却水戻し路１４ｂを介して冷却水が戻される。そして、冷却水送り路１４ａ（または冷却水戻し路１４ｂ）に設けた循環用ポンプ１８を作動させることで、加熱用熱交換器１３とオフガス熱交換器１２との間で冷却水を循環させることができる。なお、前述したとおり、オフガス熱交換器１２は、燃料電池４のオフガスと循環回路１４の循環冷却水との熱交換器であり、加熱用熱交換器１３は、循環回路１４の循環冷却水と貯湯タンク５内の貯留水との熱交換器である。

本実施例では、冷却水送り路１４ａには、加熱用熱交換器１３からオフガス熱交換器１２へ向けて順に、ラジエータ１９および循環用ポンプ１８が設けられる。なお、循環用ポンプ１８は、本実施例では冷却水送り路１４ａに設けられているが、場合により冷却水戻し路１４ｂに設けられてもよい。

ラジエータ１９は、冷却ファン２０を備え、所望時に冷却ファン２０を作動させることで、オフガス熱交換器１２へ供給する冷却水を空冷することができる。これは、燃料電池４において、いわゆる水自立を実現するためである。

つまり、オフガス熱交換器１２においてオフガスを露点温度以下に冷却して、オフガス中の水分を凝縮させ、その凝縮水を前記改質器へ再供給（つまり水自立）するには、オフガス熱交換器１２への供給水温が高まり過ぎるのを防止する必要がある。そこで、本実施例では、ラジエータ１９を設けて、オフガス熱交換器１２へ供給する循環冷却水の温度を第一目標温度以下に維持するのがよい。具体的には、冷却水送り路１４ａには、ラジエータ１９の出口側に第一温度センサ２１が設けられ、その検出温度を第一目標温度（たとえば４０℃）に維持するように、ラジエータ１９の通風量を調整する。ここでは、冷却ファン２０のモータの駆動周波数ひいては回転数をインバータで制御することで、ラジエータ１９の通風量を調整する。このようにして、循環回路１４内の循環冷却水の熱余り時（オフガス熱交換器１２への水温が所定以上の際）には、ラジエータ１９の冷却ファン２０を作動させて冷却水の水温を下げることで、燃料電池４の水自立を確実に図ることができる。

さらに、循環回路１４には、循環冷却水の循環流量調整手段が設けられる。本実施例では、循環流量調整手段として、流量調整弁２２が、オフガス熱交換器１２から加熱用熱交換器１３への冷却水戻し路１４ｂに設けられる。循環用ポンプ１８の作動中、流量調整弁２２の開度を調整することで、循環回路１４内の循環流量を調整することができる。なお、流量調整弁２２は、本実施例では、オフガス熱交換器１２から加熱用熱交換器１３への冷却水戻し路１４ｂに設けられるが、場合により、加熱用熱交換器１３からオフガス熱交換器１２への冷却水送り路１４ａに設けられてもよい。また、循環流量調整手段は、循環用ポンプ１８の駆動周波数ひいては回転数を変更するためのインバータから構成されてもよい。つまり、循環用ポンプ１８をインバータ制御して、循環回路１４内の循環流量を調整してもよい。

貯湯タンク５内の貯留水を加熱用熱交換器１３で安定して加熱するために、加熱用熱交換器１３へ供給する循環冷却水の温度を第二目標温度に維持するのがよい。具体的には、冷却水戻し路１４ｂには第二温度センサ２３が設けられ、その検出温度を第二目標温度（たとえ６０〜７５℃）に維持するように、流量調整弁２２の開度を調整して、循環回路１４の循環流量を調整するのが好ましい。なお、循環流量調整手段を冷却水送り路１４ａに設ける場合でも、第二温度センサ２３は冷却水戻し路１４ｂに設けられて、加熱用熱交換器１３への供給水温を所望に維持するよう制御される。

ところで、循環回路１４の循環水として、本実施例では、硬水軟化装置７からの軟水が用いられる。そのために、循環回路１４には、給水路６からの分岐路２４が接続されている。具体的には、給水路６には、硬水軟化装置７よりも下流において、分岐路２４が分岐して設けられており、その分岐路２４の先端部が、循環回路１４に接続されている。この分岐路２４には、逆止弁２５を設けておくことが好ましい。基本的には、予め循環回路１４内に硬水軟化装置７からの軟水が充填され、蒸発等による減少分が分岐路２４から補給される。循環回路１４に対する分岐路２４の接続位置は、特に問わないが、図示例では、循環用ポンプ１８の入口側に接続されている。

次に、本実施例の燃料電池システム１の制御（運転方法）について説明する。以下に説明する一連の制御は、図示しない制御器を用いて自動でなされる。

燃料電池４の運転に伴い、燃料電池システム１を稼働させる。これにより、循環回路１４の循環用ポンプ１８が作動すると共に、循環路３の循環ポンプ８が作動する。

循環用ポンプ１８の作動により、燃料電池４のオフガス熱交換器１２と貯湯タンク５の加熱用熱交換器１３との間で冷却水が循環される。これにより、オフガス熱交換器１２において燃料電池本体１１からのオフガスが冷却される一方、加熱用熱交換器１３において貯湯タンク５内の貯留水が加熱される。この際、燃料電池４において水自立を実現するために、第一温度センサ２１の検出温度を第一目標温度に維持するように、ラジエータ１９の冷却ファン２０のモータがインバータ制御される。また、貯湯タンク５内の貯留水を安定して加熱するために、第二温度センサ２３の検出温度を第二目標温度に維持するように、流量調整弁２２の開度が制御される。

循環ポンプ８の作動により、循環路３に温水が循環されるが、この際、加熱装置９は、その出口側水温を目標温度に維持するように制御される。従って、温水取出部２には目標温度の温水が供給され、その温水は所望により温水取出部２からユースポイントへ出湯可能とされる。温水取出部２での出湯に伴い、それと対応した量の水が貯湯タンク５から循環路３へ補給され、その貯湯タンク５には給水路６から水が補給される。

本実施例の燃料電池システム１によれば、貯湯タンク５や循環路３への給水として軟水を用いるので、循環路３の循環ポンプ８、加熱装置９（たとえば加熱装置９がバーナの場合にはその燃焼ガスと循環路３の通水との熱交換器）の他、貯湯タンク５の加熱用熱交換器１３などに、スケールが付着するのが防止される。また、循環回路１４の循環水にも軟水を用いるので、循環回路１４の循環用ポンプ１８の他、オフガス熱交換器１２や加熱用熱交換器１３などに、スケールが付着するのが防止される。特に、局所的な沸騰が起こり得るオフガス熱交換器１２におけるスケールの付着を防止して、通水不良や伝熱不良などによるトラブルを未然に防止することができる。

なお、硬水軟化装置７は、陽イオン交換樹脂の再生タイミングなどで、流路切替バルブ（再生剤の通液、押出、リンス等の工程を切替えるバルブ機構）の駆動のために電力を必要とする。そこで、硬水軟化装置７は、燃料電池４により発電された電力で駆動されるのが好ましい。このことは、硬水軟化装置７に限らず、たとえば、循環ポンプ８や循環用ポンプ１８などについても同様である。いずれにしても、燃料電池４により稼働させることで、別途電源を用意する必要がない。また、商用電源に代えて、安価な都市ガスを使って燃料電池４により発電された電力を用いることで、低コストに運転することができる。

図２は、本発明の燃料電池システムの実施例２を示す概略図である。本実施例２の燃料電池システム１は、基本的には前記実施例１と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。

前記実施例１では、貯湯タンク５からの温水は、循環路３を介して外部へ出湯可能とされたが、本実施例２では、循環路３は設けられない。すなわち、貯湯タンク５からの温水路１０が、そのまま（つまり一方通行の状態で）ユースポイントに接続されている。そして、その温水路１０に加熱装置９が設けられる。加熱装置９により、ユースポイントへの出湯温度を所望に維持することができる。その他の構成および制御は、前記実施例１と同様のため、説明を省略する。

本発明の燃料電池システム１は、前記各実施例の構成（制御を含む）に限らず、適宜変更可能である。特に、燃料電池４の廃熱を用いて貯留水が加熱される貯湯タンク５と、この貯湯タンク５への給水路６に設けられる硬水軟化装置７と、前記貯湯タンク５からユースポイントへの水を加熱する加熱装置９とを備えるのであれば、その他の構成は適宜に変更可能である。

たとえば、前記各実施例では、貯湯タンク５内に加熱用熱交換器１３を設置して、循環回路１４の循環水と貯湯タンク５内の貯留水とを間接熱交換したが、場合により、加熱用熱交換器１３の設置を省略して、貯湯タンク５内の貯留水自体をオフガス熱交換器１２との間で循環させてもよい。つまり、貯湯タンク５内の貯留水を、冷却水送り路１４ａを介してオフガス熱交換器１２に供給して、オフガス熱交換器１２においてオフガス廃熱を用いて加熱し、冷却水戻し路１４ｂを介して貯湯タンク５へ戻す循環を繰り返してもよい。あるいは、場合により、加熱用熱交換器１３を貯湯タンク５外に設置して、その加熱用熱交換器１３に貯湯タンク５内の貯留水を循環させ、その循環水と循環回路１４の循環冷却水とを間接熱交換してもよい。

また、前記各実施例では、貯湯タンク５への給水は、給水路６に設けた給水ポンプにより制御する例を説明したが、給水路６に設けた給水弁の開閉により制御してもよい。たとえば、硬水軟化装置７の入口側に給水弁を設けて、その開閉により貯湯タンク５への給水を制御してもよい。

さらに、前記各実施例では、貯湯タンク５は、密閉型タンクにより構成されたが、場合により、開放型タンクにより構成されてもよい。その場合、貯湯タンク５内の水位を設定水位に維持するように、給水路６からの給水を制御すればよい。たとえば、貯湯タンク５内の水位に基づき、給水路６に設けた給水ポンプを制御すればよい。そして、温水路１０に送水ポンプを設け、温水取出部２での出湯時、その出湯分の水を補給するように、送水ポンプを作動させればよい。

１ 燃料電池システム
２ 温水取出部
３ 循環路（３ａ：温水送り路、３ｂ：温水戻し路）
４ 燃料電池
５ 貯湯タンク
６ 給水路
７ 硬水軟化装置
８ 循環ポンプ
９ 加熱装置
１０ 温水路
１１ 燃料電池本体
１２ オフガス熱交換器
１３ 加熱用熱交換器
１４ 循環回路（１４ａ：冷却水送り路、１４ｂ：冷却水戻し路）
１５ オフガス路
１６ セパレータ
１７ 供給ポンプ
１８ 循環用ポンプ
１９ ラジエータ
２０ 冷却ファン
２１ 第一温度センサ
２２ 流量調整弁
２３ 第二温度センサ
２４ 分岐路
２５ 逆止弁
Ａ 空気
Ｇ 原燃料
Ｗ 水

Claims (6)

1. 燃料電池の廃熱を用いて貯留水が加熱される貯湯タンクと、
   この貯湯タンクへの給水路に設けられる硬水軟化装置と、
   前記貯湯タンクからユースポイントへの水を加熱する加熱装置と
   を備えることを特徴とする燃料電池システム。
2. 燃料電池のオフガスとその冷却水とを熱交換するオフガス熱交換器と、
   このオフガス熱交換器で加熱された冷却水で前記貯湯タンク内の貯留水を加熱する加熱用熱交換器と、
   前記オフガス熱交換器と前記加熱用熱交換器との間で冷却水を循環させる循環回路とを備え、
   前記循環回路を循環する冷却水として、前記硬水軟化装置からの軟水を用いる
   ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記加熱用熱交換器から前記オフガス熱交換器への冷却水送り路に、空冷式のラジエータが設けられ、
   前記オフガス熱交換器への冷却水の水温を第一目標温度に維持するように、前記ラジエータの通風量を制御する
   ことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
4. 前記循環回路には、循環冷却水の循環流量調整手段が設けられ、
   前記加熱用熱交換器への冷却水の水温を第二目標温度に維持するように、前記循環流量調整手段による循環流量を制御する
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の燃料電池システム。
5. 循環ポンプにより温水を循環させる流路であって、ユースポイントへの温水取出部が設けられた循環路を備え、
   この循環路に、前記加熱装置が設けられると共に、前記貯湯タンクからの温水路が接続されており、
   前記加熱装置は、前記循環路の内、前記温水路との接続部よりも下流で、前記温水取出部よりも上流に設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
6. 前記硬水軟化装置は、前記燃料電池により発電された電力で駆動される
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。

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