JP2019091658A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成でシステム内の熱の有効利用を図る。【解決手段】水素を含む改質ガスと酸素を含む酸化剤ガスとに基づいて発電する燃料電池を備える燃料電池システムは、原燃料ガスを改質して改質ガスを生成する改質器と、改質ガスの生成に用いられる水を貯留する水タンクと、燃料電池から排出される排気ガスを熱交換流体との熱交換により凝縮し凝縮水として水タンクに供給する熱交換器と、熱交換流体が循環する循環ラインと、循環ラインから切替弁を介して分岐し、水タンク内を通って循環ラインに合流する分岐ラインと、熱交換流体が分岐ラインを流通する流通状態と、分岐ラインを流通しない非流通状態とのいずれかに切り替えるように切替弁を制御する制御装置と、を備えるものである。【選択図】図２

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。

従来、この種の燃料電池システムとしては、燃焼排ガス中の水蒸気を水との熱交換により凝縮して凝縮水を生成する熱交換器と、熱交換器により生成された凝縮水を貯留する水タンクと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この燃料電池システムでは、水タンクを加熱するための専用のヒータを設けて水タンクを加熱することで、水タンク内の水が凍結するのを防止している。

特開２０１５−１２２２５１号公報

上述した燃料電池システムでは、水タンクを加熱する専用のヒータを設けることから、ヒータの設置スペースを確保するためにサイズの大型化に繋がるだけでなく、システムの複雑化やコストの増加を招くことになる。また、専用のヒータを設けることによりエネルギの消費が増えることになるから、燃料電池システム内の熱の有効利用を図るために、なお改善の余地がある。

本発明は、簡易な構成でシステム内の熱の有効利用を図ることを主目的とする。

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の燃料電池システムは、水素を含む改質ガスと酸素を含む酸化剤ガスとに基づいて発電する燃料電池を備える燃料電池システムであって、原燃料ガスを改質して前記改質ガスを生成する改質器と、前記改質ガスの生成に用いられる水を貯留する水タンクと、前記燃料電池から排出される排気ガスを熱交換流体との熱交換により凝縮し凝縮水として前記水タンクに供給する熱交換器と、前記熱交換流体が循環する循環ラインと、前記循環ラインから切替弁を介して分岐し、前記水タンク内を通って前記循環ラインに合流する分岐ラインと、前記熱交換流体が前記分岐ラインを流通する流通状態と、前記分岐ラインを流通しない非流通状態とのいずれかに切り替えるように前記切替弁を制御する制御装置と、を備えることを要旨とする。

本発明の燃料電池システムでは、熱交換器の熱交換に用いられる熱交換流体が循環する循環ラインと、循環ラインから切替弁を介して分岐し水タンク内を通って循環ラインに合流する分岐ラインと、を備え、熱交換流体が分岐ラインを流通する流通状態と、分岐ラインを流通しない非流通状態とのいずれかに切替弁を切り替える。これにより、切替弁を流通状態とすることにより、熱交換器の熱交換で加熱された熱交換流体を用いて水タンク内の水を加熱することができる。また、水タンク内の水温が低い場合に切替弁を流通状態とすることにより、分岐ラインを通る熱交換流体を冷却して熱交換器へ供給し、排気ガスの凝縮を促すことができる。また、このような熱の利用を、分岐ラインと切替弁とを設ける簡易な構成で実現することができる。したがって、簡易な構成でシステム内の熱を有効利用して、水タンクの凍結防止を図ることができる。

本発明の燃料電池システムにおいて、前記水タンク内の水温を取得する水温取得手段を備え、前記制御装置は、前記水タンク内の水温が凍結の可能性のある所定の凍結温度以下である場合に、前記流通状態に切り替えるように前記切替弁を制御するものとしてもよい。こうすれば、適切なタイミングで熱交換流体を分岐ラインから水タンク内に流通させて水タンクの凍結防止を図ることができる。なお、水温取得手段は、水温を直接的に取得してもよいし、水タンクの周囲温度やシステム外気温などから水温を間接的に取得してもよい。

本発明の燃料電池システムにおいて、前記水タンク内の水を前記改質器に給水する給水ラインに設けられ、正逆両方向に水を送出可能な改質水ポンプを備え、前記改質器と前記改質水ポンプと前記水タンクとは、上方から下方に向かってこの順で並んで配設されているものとしてもよい。このように構成すれば、システム停止する際に、改質水ポンプを逆方向に駆動して給水ライン内や改質水ポンプ内の水を水タンク内に容易に戻すことができるから、給水ラインや改質水ポンプ内の水の凍結防止が不要となる。このため、水タンク内に分岐ラインを通す簡易な構成で、改質水の凍結防止を適切に行うことができる。

本発明の燃料電池システムにおいて、前記水タンク内の水温を取得する水温取得手段と、前記水タンク内の水位を検出する水位検出手段と、を備え、前記制御装置は、前記水タンク内の水位が所定水位以下で且つ前記水タンク内の水温が前記熱交換流体を冷却可能な所定の冷却可能温度以下である場合に、前記流通状態に切り替えるように前記切替弁を制御するものとしてもよい。こうすれば、熱交換流体を分岐ラインから水タンク内に流通させて熱交換させることにより、冷却された熱交換流体を熱交換器へ供給して排気ガスの凝縮を促すことができる。このため、適切なタイミングで熱交換器における水の凝縮を促して水タンク内の水位の復帰を図ることができる。

本発明の燃料電池システムにおいて、前記水タンク内の水温を取得する水温取得手段と、前記水タンク内の水に接触する電極を用いて水の導電率を検出する導電率検出手段と、前記検出された水の導電率に基づいて前記熱交換器を含む前記燃料電池システムの異常を判定する異常判定手段と、を備え、前記制御装置は、前記異常判定手段による異常判定の際に、前記水タンク内の水温が所定温度を超えていれば前記非流通状態に切り替え、前記水タンク内の水温が所定温度以下であれば前記流通状態に切り替えるように前記切替弁を制御するものとしてもよい。ここで、水タンク内の水温が低い場合には、水タンク内のイオン濃度の影響により、検出される導電率が高くなって、システム異常と誤判定しやすいものとなる。このため、水タンク内の水温が所定温度以下であれば流通状態に切り替えて水タンク内の水を加熱してイオン濃度の影響を排除することにより、システム異常と誤判定するのを防止することができる。

燃料電池システム１０の構成の概略を示す構成図である。 排熱回収装置８０の構成の概略を示す構成図である。 改質水タンク６３と水精製器７０の構成の概略を示す構成図である。 凍結防止制御処理の一例を示すフローチャートである。 水位復帰制御処理の一例を示すフローチャートである。 導電率判定制御処理の一例を示すフローチャートである。 変形例の改質水タンク１６３と水精製器１７０の構成図である。

次に、本発明を実施するための形態について説明する。

図１は本実施形態の燃料電池システム１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は排熱回収装置８０の構成の概略を示す構成図であり、図３は改質水タンク６３と水精製器７０の構成の概略を示す構成図である。燃料電池システム１０は、図１に示すように、水素を含む燃料ガスと酸素を含む酸化剤ガス（エア）との供給を受けて発電する燃料電池スタック３６を有する発電ユニット２０と、発電ユニット２０の発電に伴って発生する熱を回収して給湯する貯湯タンク１０１を有する給湯ユニット１００と、システム全体を制御する制御装置９５と、を備える。

発電ユニット２０は、改質水を蒸発させて水蒸気を生成すると共に原燃料ガス（例えば天然ガスやＬＰガス）を予熱する気化器３２と、原燃料ガスと水蒸気とから水素を含む燃料ガス（改質ガス）を生成する改質器３３と、燃料ガスとエアとにより発電する燃料電池スタック３６とを含む発電モジュール３０と、気化器３２に原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給装置４０と、燃料電池スタック３６にエアを供給するエア供給装置５０と、改質水を気化器３２に供給する改質水供給装置６０と、発電モジュール３０で発生した排熱を回収する排熱回収装置８０と、を備える。これらは、筐体２２に収容されている。なお、筐体２２には、吸気口２２ａと排気口２２ｂとが設けられ、吸気口２２ａ付近には外気を取り込んで筐体２２の内部を換気するための換気ファン２４が設けられ、排気口２２ｂ付近には、可燃ガスの漏れを検出するための可燃ガスセンサ９７が設けられている。

改質器３３は、セラミックなどの担体に改質触媒（例えば、ＲｕまたはＮｉ系の触媒）が担持されて構成され、気化器３２から供給された原燃料ガスと水蒸気との混合ガスを水蒸気改質反応によって燃料ガス（改質ガス）に改質する。

気化器３２、改質器３３および燃料電池スタック３６は、断熱性材料により形成された箱型のモジュールケース３１内に収容されている。モジュールケース３１内には、燃料電池スタック３６の起動や、気化器３２における水蒸気の生成、改質器３３における水蒸気改質反応に必要な熱を供給するための燃焼部３４が設けられている。燃焼部３４には燃料電池スタック３６を通過した燃料オフガス（アノードオフガス）と酸化剤オフガス（カソードオフガス）とが供給され、これらの混合ガスを点火ヒータ３５により点火して燃焼させることにより、燃料電池スタック３６や気化器３２、改質器３３を加熱する。燃料オフガスおよび酸化剤オフガスの燃焼により生成される燃焼排ガスは、燃焼触媒３７を介して熱交換器８２へ供給される。燃焼触媒３７は、燃焼部３４で燃え残った燃料ガスを触媒によって再燃焼させる酸化触媒である。

原燃料ガス供給装置４０は、ガス供給源１と気化器３２とを接続する原燃料ガス供給管４１を有する。原燃料ガス供給管４１には、ガス供給源１側から順に、原燃料ガス供給弁（電磁弁）４２，４３、オリフィス４４、原燃料ガスポンプ４５、脱硫器４６が設けられており、原燃料ガス供給弁４２，４３を開弁した状態で原燃料ガスポンプ４５を駆動することにより、ガス供給源１からの原燃料ガスを脱硫器４６を通過させて気化器３２へ供給する。気化器３２へ供給された原燃料ガスは、気化器３２を経て改質器３３へ供給され、燃料ガスへと改質される。原燃料ガス供給弁４２，４３は、直列に接続された２連弁である。脱硫器４６は、原燃料ガスに含まれる硫黄分を除去するものであり、例えば、硫黄化合物をゼオライトなどの吸着剤に吸着させて除去する常温脱硫方式などを採用することができる。なお、脱硫方式は、常温脱硫方式に限られず、種々の方式を採用し得る。また、原燃料ガス供給管４１の原燃料ガス供給弁４３とオリフィス４４との間には、当該原燃料ガス供給管４１内の原燃料ガスの圧力を検出する圧力センサ４７が設けられ、オリフィス４４と原燃料ガスポンプ４５との間には、原燃料ガス供給管４１を流れる原燃料ガスの単位時間当たりの流量を検出する流量センサ４８が設けられている。

エア供給装置５０は、外気と連通するフィルタ５２と燃料電池スタック３６とを接続するエア供給管５１を有する。エア供給管５１には、エアブロワ５３が設けられており、エアブロワ５３を駆動することにより、フィルタ５２を介して吸入したエアを燃料電池スタック３６へ供給する。また、エア供給管５１には、エアブロワ５３の下流側にエア供給管５１を流れるエアの単位時間当たりの流量を検出する流量センサ５４が設けられている。

改質水供給装置６０は、筐体２２の底部に配置されて改質水を貯蔵する改質水タンク６３と気化器３２とを接続する改質水供給管６１を有する。改質水タンク６３には、タンクから水を汲み上げる改質水ポンプ６２が設けられており、改質水ポンプ６２を駆動することにより、改質水タンク６３内の水を改質水供給管６１を通して気化器３２へ供給する。気化器３２へ供給された改質水は、気化器３２で水蒸気とされ、改質器３３における水蒸気改質反応に利用される。改質水ポンプ６２は、例えばギヤポンプなどモータ駆動のポンプとして構成されており、ポンプモータの回転方向を切り替えることで正逆両方向に水を送出可能である。即ち、改質水ポンプ６２は、ポンプモータを正回転方向に駆動することにより、改質水タンク６３内の水を気化器３２へ向けて送ることができ、ポンプモータを逆回転方向に駆動することにより、改質水供給管６１内の水を改質水タンク６３へ戻すことができる。また、改質器３３（気化器３２）と改質水ポンプ６２と改質水タンク６３は、上からこの順に配設されているため、燃料電池システム１０を停止する際に改質水ポンプ６２（ポンプモータ）を逆回転方向に駆動することで、改質水供給管６１内の水を改質水タンク６３内に容易に戻すことができる。

また、改質水タンク６３には、図３に示すように、改質水の水位に追従して上下に変位するフロート６４ａにより改質水タンク６３の水位を検出するフロートスイッチ式の水位センサ６４と、改質水タンク６３内を大気開放するための大気開放管６６と、改質水タンク６３内の水抜きを行うための水抜き口６７と、改質水タンク６３の下部に設けられ水の温度を検出する水温センサ６８と、改質水タンク６３内の水の導電率を検出する導電率センサ６９とが設けられている。水位センサ６４は、ＨｉスイッチとＬｏスイッチの２つのスイッチを有し、Ｈｉスイッチのオンによりタンク内水位Ｗｌが比較的高い高水位Ｗｌ＿ｈｉにあることを検出し、Ｌｏスイッチのオンによりタンク内水位Ｗｌが比較的低い低水位Ｗｌ＿ｌｏにあることを検出し、ＨｉスイッチおよびＬｏスイッチのオフによりタンク内水位Ｗｌが低水位Ｗｌ＿ｌｏと高水位Ｗｌ＿ｈｉの間にあることを検出する。また、導電率センサ６９は、一対の電極が改質水タンク６３内に配置されて改質水タンク６３内の水に直接接触する接触式のセンサとして構成されており、電極間を流れる電流を検出することで改質水タンク６３内の水の導電率を検出する。この導電率センサ６９は、排熱回収装置８０の熱交換器８２の破損などの何らかの異常により、改質水タンク６３内の水に不純物が混入したか否かの判定に用いられる。

排熱回収装置８０は、図１に示すように、発電モジュール３０から燃焼排ガスが供給される熱交換器８２と貯湯水を貯蔵する貯湯タンク１０１とを接続して貯湯水の循環路を形成する循環配管８１を有する。循環配管８１には、循環ポンプ８３が設けられており、循環ポンプ８３を駆動することにより、熱交換器８２による貯湯水と燃焼排ガスとの熱交換により貯湯水を加温すると共に加温した貯湯水を貯湯タンク１０１へ貯湯する。熱交換器８２に供給された燃焼部３４からの燃焼排ガスは、熱交換により水蒸気成分が凝縮され、凝縮された水（凝縮水）が凝縮水供給管８８を介して改質水タンク６３に回収される。凝縮水供給管８８には水精製器７０（図２，図３参照）が設けられており、水精製器７０により精製（浄化）された水が改質水タンク６３に回収される。残りの排気ガス（ガス成分）は、排気ガス排出管７５を介して外気へ排出される。

また、排熱回収装置８０は、図１，図２に示すように、循環配管８１に、循環配管８１を流れる貯湯水を加熱するヒータ８４と、循環配管８１を流れる貯湯水を冷却するラジエータ８５と、ラジエータ８５を通った貯湯水の流路を切り替える切替弁８６（三方弁）とが設けられている。本実施形態では、燃料電池スタック３６の発電出力が負荷４の要求出力を超える場合には、ヒータ８４が駆動するようにヒータ８４に通電することにより余剰電力を消費する。このため、ヒータ８４は、余剰電力の消費機器として機能する。一方で、余剰電力を消費するためのヒータ８４の駆動により、循環配管８１を流れる貯湯水が加熱されると、ラジエータ８５が貯湯水を冷却するようにラジエータファン８５ａを駆動する。また、切替弁８６は、循環配管８１から分岐するタンク内流通配管８７に貯湯水を流すか否かを切り替えるものである。このタンク内流通配管８７は、切替弁８６を介して循環配管８１から分岐し、改質水タンク６３内を流通して、再び循環配管８１に合流するものである。このため、切替弁８６は、ラジエータ８５を通った貯湯水がタンク内流通配管８７に流れることなく熱交換器８２に直接向かう流路（直通流路ともいう）と、循環配管８１から分岐したタンク内流通配管８７を流れる流路（タンク内流通流路ともいう）とのいずれかに切り替え可能となっている。循環配管８１内の貯湯水が、タンク内流通配管８７を通って改質水タンク６３内を流通することにより、改質水タンク６３内の水との間で熱交換を行うことができる。

水精製器７０は、図３に示すように、改質水タンク６３と別体に構成された筒状（例えば円筒状）の収容容器７１内に、水精製材として充填されたイオン交換樹脂層７４と、イオン交換樹脂層７４の下部に配置されたフィルタ７５とを備える。収容容器７１は、改質水タンク６３と隣接するように筐体２２の底部に配置されており、上面に中心から偏心した位置に設けられ凝縮水供給管８８に接続された流入口７２と、側面下端に設けられホースなどの接続管６５を介して改質水タンク６３に接続される流出口７３とを備える。水精製器７０は、上方の流入口７２から収容容器７１内に流入した凝縮水がイオン交換樹脂層７４とフィルタ７５とを通過することにより、凝縮水に含まれる不純物を吸着除去して純水化し、純水化された水が下方の流出口７３から流出することにより、純水化された水を接続管６５を介して改質水タンク６３に供給する。なお、接続管６５を介して接続された水精製器７０（収容容器７１）と改質水タンク６３とは、定常状態で水面の水位が同じ高さとなる。

水精製器７０のイオン交換樹脂層７４は、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とが所定の混合比で混合されたものであり、収容容器７１内におけるイオン交換樹脂層７４の上部には所定高さの空間７１ａが形成されている。空間７１ａの所定高さは数十ｍｍ程度であり、一例として３０ｍｍ程度とすることができる。また、空間７１ａ内にはスペーサ７６が配置されており、収容容器７１の側壁上端には空間７１ａに連通し水を排出可能な排水口７７が設けられている。スペーサ７６は、上下方向に貫通した流路が形成された樹脂製の部材であり、高さ方向の中央部に絞りを有する砂時計状に形成されている。このスペーサ７６は、上端と下端の最大径部において、外周縁が部分的に（例えば周方向に９０度間隔となる四箇所で）直線状に切り欠かれた非円形状となっており、空間７１ａ内に配置された状態で収容容器７１の円形状の内壁面との間に若干の隙間が形成される。また、排水口６７は、Ｕ字部７８ａを介して外部に凝縮水を排出可能な排水管７８が接続されている。Ｕ字部７８ａは、水を滞留するようにＵ字状に屈曲しており、滞留した水によって水精製器７０（収容容器７１の空間７１ａ）内と外部（大気）とが連通しないように排水管７８を水封する水封部である。なお、排水口７７は、定常状態の改質水タンク６３の水位が満水位近傍のときに、水を排出可能な高さ位置に設けられている。即ち、改質水タンク６３の満水位を管理可能な高さ位置に排水口７７が設けられている。

燃料電池スタック３６は、酸素イオン伝導体からなる固体電解質と、固体電解質の一方の面に設けられたアノードと、固体電解質の他方の面に設けられたカソードとを備える固体酸化物燃料電池セルが積層されたものとして構成されており、アノードに供給される燃料ガス中の水素とカソードに供給されるエア中の酸素とによる電気化学反応によって発電する。燃料電池スタック３６の出力端子にはＤＣ／ＤＣコンバータとインバータとを含むパワーコンディショナ９０を介して商用電源２から負荷４への電力ライン３が接続されており、燃料電池スタック３６からの直流電力は、パワーコンディショナ９０による電圧変換および直流／交流変換を経て商用電源２からの交流電力に付加されて負荷４に供給される。

パワーコンディショナ９０から分岐した電力ラインには電源基板９１が接続されている。電源基板９１は、燃料電池スタック３６から出力された直流電圧や商用電力系統２からの交流電圧を補機類の作動に適した直流電圧に変換して当該補機類に供給するものである。実施形態では、補機類としては、原燃料ガス供給弁４２，４３や原燃料ガスポンプ４５、エアブロワ５３、改質水ポンプ６２、循環ポンプ８３、ヒータ８４、ラジエータ８５のラジエータファン８５ａ、切替弁８６などがある。また、補機類が配置された補機室には、補機室内の温度である機内温度を計測する機内温度センサ９８が設けられている。

制御装置９５は、図１に示すように、ＣＰＵ９５ａを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ９５ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ９５ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ９５ｄと、計時を行うタイマ９５ｄと、図示しない入出力ポートと、を備える。制御装置９５には、圧力センサ４７や流量センサ４８，５４、可燃ガスセンサ９７などからの各種検出信号や改質水タンク６３に設けられた水位センサ６４（図３参照）からのタンク内水位Ｗｌ、改質水タンク６３に設けられた水温センサ６８（図３参照）からのタンク水温Ｔｔ、改質水タンク６３に設けられた導電率センサ６９（図３参照）からの導電率Ｃｏ、補機室に設けられた機内温度センサ９８からの機内温度Ｔｈなどが入力ポートを介して入力されている。また、制御装置９５からは、換気ファン２４のファンモータへの駆動信号や原燃料ガス供給弁４２，４３のソレノイドへの駆動信号、原燃料ガスポンプ４５のポンプモータへの駆動信号、エアブロワ５３のブロワモータへの駆動信号、改質水ポンプ６２のポンプモータへの駆動信号、循環ポンプ８３のポンプモータへの駆動信号、ヒータ８４への駆動信号、ラジエータファン８５ａのファンモータへの駆動信号、切替弁８６のソレノイドへの駆動信号、パワーコンディショナ９０のＤＣ／ＤＣコンバータやインバータへの制御信号、電源基板９１への制御信号、点火ヒータ３５への駆動信号、各種情報を表示する表示パネル９６への表示信号などが出力ポートを介して出力されている。

こうして構成された燃料電池システム１０では、負荷４の負荷変動を伴う負荷指令を入力し、定格出力の範囲内で負荷指令に応じた必要電力が出力されるように補機類を運転する。また、入力した負荷指令によっては定格出力で定常運転するように制御される。具体的には、原燃料ガス供給装置４０の制御は、入力した負荷指令に基づいて目標ガス流量を設定し、設定した目標ガス流量と流量センサ４８により検出される流量との偏差に基づくフィードバック制御により原燃料ガスポンプ４５のポンプモータを制御することにより行われる。エア供給装置５０の制御は、目標ガス流量に対し所定の空燃比となるように目標エア流量を設定し、設定した目標エア流量と流量センサ５６により検出されるエア流量との偏差に基づくフィードバック制御によりエアブロワ５５のブロワモータを制御することにより行われる。改質水供給装置６０の制御は、入力した負荷指令に基づいて改質水供給装置６０が供給すべき目標水量を設定し、設定した目標水量に基づいて改質水ポンプ６２のポンプモータを制御することにより行われる。

次に、燃料電池システム１０の動作、特に、排熱回収装置８０の循環配管８１に設けられたヒータ８４やラジエータ８５、切替弁８６の動作について説明する。図４は、凍結防止制御処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、燃料電池システム１０の電源がオンされている状態で制御装置９５のＣＰＵ９５ａにより実行される。なお、切替弁８６は、通常は直通流路側に切り替えられているものとする。

図４の凍結防止制御処理では、制御装置９５のＣＰＵ９５ａは、まず、補機室に設けられた機内温度センサ９８からの機内温度Ｔｈが所定温度Ｔｈｒｅｆ以下であるか否かを判定する（Ｓ１００）。所定温度Ｔｈｒｅｆは、改質水タンク６３や水精製器７０、改質水ポンプ６２などの凍結のおそれを判定するための温度（所定の凍結温度）として、例えば５℃などの０℃近傍の温度に定められている。また、Ｓ１００では、所定温度Ｔｈｒｅｆ以下の状態が所定時間（例えば１分など）継続したか否かを判定してもよい。なお、Ｓ１００では機内温度Ｔｈを用いたが、改質水タンク６３に設けられた水温センサ６８からのタンク水温Ｔｔを用いてもよい。機内温度Ｔｈが所定温度Ｔｈｒｅｆ以下でないと判定すると、凍結のおそれはないと判断し、そのまま凍結防止制御処理を終了する。

一方、Ｓ１００で機内温度Ｔｈが所定温度Ｔｈｒｅｆ以下であると判定すると、循環配管８１を流れる貯湯水がタンク内流通配管８７を流れるように、タンク内流通流路側に切替弁８６を切り替えて（Ｓ１０５）、燃料電池システム１０が運転中であるか否かを判定する（Ｓ１１０）。運転中であると判定すると、タンク水温Ｔｔが所定温度Ｔｔｒｅｆ＿ｆｒ以上となるのを待つ（Ｓ１１５）。ここで、燃料電池システム１０が運転中の場合は、循環ポンプ８３の駆動により循環配管８１を流れる貯湯水が熱交換器８２に導入されるため、貯湯タンク１０１内の水温は熱交換器８２での熱交換により比較的高温となっていることが多い。このため、切替弁８６をタンク内流通流路側に切り替えることで、比較的高温の貯湯水と改質水タンク６３内の水との熱交換により、改質水タンク６３内の水を温めることができる。なお、所定温度Ｔｔｒｅｆ＿ｆｒは、凍結のおそれがないことを判定するための温度として例えば１５℃などの温度に定められている。また、Ｓ１１５では、所定温度Ｔｔｒｅｆ＿ｆｒ以上の状態が所定時間（例えば１分など）継続したか否かを判定してもよい。Ｓ１１５でタンク水温Ｔｔが所定温度Ｔｔｒｅｆ＿ｆｒ以上と判定すると、凍結のおそれがなくなったと判断し、循環配管８１を流れる貯湯水がタンク内流通配管８７に流れることなく熱交換器８２に直接向かうように、直通流路側に切替弁８６を切り替えて（Ｓ１２０）、凍結防止制御処理を終了する。

また、Ｓ１１０で運転中でないと判定すると、貯湯水が循環配管８１を流れるように循環ポンプ８３の作動を開始すると共に（Ｓ１２５）、貯湯水を加熱するためにヒータ８４への通電を開始して（Ｓ１３０）、タンク水温Ｔｔが所定温度Ｔｔｒｅｆ＿ｆｒ以上となるのを待つ（Ｓ１３５）。ここで、燃料電池システム１０が運転中でない場合は、循環配管８１内の貯湯水が比較的低温となっていることがあり、循環ポンプ８３は作動を停止している。このため、タンク内流通配管８７に比較的高温の貯湯水を流通させて改質水タンク６３内の水を温めるために、循環ポンプ８３の作動とヒータ８４への通電とを行うのである。また、Ｓ１３５では、所定温度Ｔｔｒｅｆ＿ｆｒ以上の状態が所定時間（例えば１分など）継続したか否かを判定してもよい。Ｓ１３５でタンク水温Ｔｔが所定温度Ｔｔｒｅｆ＿ｆｒ以上となると、ヒータ８４への通電を終了すると共に（Ｓ１４０）、循環ポンプ８３の作動を停止し（Ｓ１４５）、直通流路側に切替弁８６を切り替えて（Ｓ１２０）、凍結防止制御処理を終了する。なお、上述したように、燃料電池システム１０を停止する際に改質水ポンプ６２（ポンプモータ）を逆回転方向に駆動して改質水供給管６１内の水を改質水タンク６３内に戻すことができるから、改質水供給管６１内の水を空の状態とすることができる。このため、改質水供給管６１が凍結するおそれがないから、タンク内流通配管８７により改質水タンク６３の水を温めることで、改質水供給系の凍結を適切に防止することができる。

以上説明した燃料電池システム１０では、貯湯水が循環する循環配管８１と、循環配管８１から切替弁８６を介して分岐し改質水タンク６３内を通って循環配管８１に合流するタンク内流通配管８７とを備える。また、貯湯水がタンク内流通配管８７（改質水タンク６３内）を流通するタンク内流通流路側（流通状態）と、タンク内流通配管８７を流通せずに熱交換器８２に向かう直通流路側（非流通状態）とのいずれかに切替弁８６を切り替える。このため、切替弁８６を切り替えることで循環配管８１内の貯湯水と改質水タンク６３内の水との熱交換をすることができるから、貯湯水の熱を改質水タンク６３内の水の温めに有効利用することができる。したがって、改質水タンク６３に専用のヒータを設けることなく、切替弁８６とタンク内流通配管８７とを設ける簡易な構成で、改質水タンク６３の凍結防止を図ることができる。

また、燃料電池システム１０では、機内温度Ｔｈが所定温度Ｔｈｒｅｆ以下となった場合に切替弁８６を切り替えるから、適切なタイミングで貯湯水をタンク内流通配管８７に流通させて凍結防止を行うことができる。

また、燃料電池システム１０では、気化器３２（改質器３３）と改質水ポンプ６２と改質水タンク６３が、上からこの順に配設されており、システム停止時に改質水ポンプ６２を逆方向回転することで改質水供給管６１内の水を改質水タンク６３内に容易に戻すことができる。このため、改質水供給管６１や改質水ポンプ６２の凍結防止が不要となり、改質水タンク６３内にタンク内流通配管８７を通すことで改質水の凍結防止を適切に行うことができる。

実施形態では、貯湯水を循環配管８１からタンク内流通配管８７へ流すことで改質水タンク６３の凍結防止を行うものを例示したが、これに限られず、次のような処理を行うものとしてもよい。例えば、改質水タンク６３の水位を復帰させる復帰制御処理を行うものとしてもよい。図５は、水位復帰制御処理の一例を示すフローチャートである。この水位復帰制御処理では、制御装置９５のＣＰＵ９５ａは、まず、改質水タンク６３に設けられた水位センサ６４からのタンク内水位Ｗｌが高水位Ｗｌ＿ｈｉ未満であるか否かを判定する（Ｓ２００）。タンク内水位Ｗｌが高水位Ｗｌ＿ｈｉ未満でないと判定すると、そのまま水位復帰制御処理を終了する。一方、タンク内水位Ｗｌが高水位Ｗｌ＿ｈｉ未満であると判定すると、ラジエータ８５（ラジエータファン８５ａ）の作動を開始する（Ｓ２０５）。循環配管８１を流れる貯湯水をラジエータ８５で冷却することで、冷却された貯湯水を熱交換器８２に導入させて排気ガス中の水蒸気を十分に冷却し凝縮される水の量を増やすことができるから、凝縮水の回収の促進を図ることができる。そして、タンク内水位Ｗｌが高水位Ｗｌ＿ｈｉ以上となるか（Ｓ２１０）、タンク内水位Ｗｌが低水位Ｗｌ＿ｌｏ以下となるか（Ｓ２１５）、のいずれかを判定するのを待つ。Ｓ２１０でタンク内水位Ｗｌが高水位Ｗｌ＿ｈｉ以上になったと判定すると、ラジエータ８５（ラジエータファン８５ａ）の作動によりタンク内水位Ｗｌが復帰したと判断し、ラジエータ８５（ラジエータファン８５ａ）の作動を停止して（Ｓ２２０）、水位復帰制御処理を終了する。

一方、Ｓ２１５でタンク内水位Ｗｌが低水位Ｗｌ＿ｌｏ以下となったと判定すると、ラジエータ８５（ラジエータファン８５ａ）だけではタンク内水位Ｗｌの復帰は困難と判断し、タンク水温Ｔｔが所定温度Ｔｔｒｅｆ＿ｗｌ以下であるか否かを判定する（Ｓ２２５）。ここで、所定温度Ｔｔｒｅｆ＿ｗｌは、タンク内流通配管８７（循環配管８１）内の貯湯水を改質水タンク６３内の水で冷却することができるか否かを判断するための温度（所定の冷却可能温度）として、例えば４０℃や５０℃などに定められている。タンク水温ＴｔがＴｔｒｅｆ＿ｗｌ以下でないと判定すると、改質水タンク６３内の水で貯湯水を冷却することはできず水位復帰は困難であり燃料電池システム１０の運転継続は困難と判断し、燃料電池システム１０を停止させて（Ｓ２３０）、水位復帰制御処理を終了する。

また、Ｓ２２５でタンク水温Ｔｔが所定温度Ｔｔｒｅｆ＿ｗｌ以下であると判定すると、貯湯水がタンク内流通配管８７を流れるようにタンク内流通流路側に切替弁８６を切り替えると共に（Ｓ２３５）、発電出力制限を実行して（Ｓ２４０）、タイマ９５ｄによる時間の計測を開始する（Ｓ２４５）。切替弁８６の切り替えにより、改質水タンク６３内の水との熱交換により冷却された貯湯水を熱交換器８２に導入することができる。また、発電出力制限では、定格出力（例えば７００Ｗなど）に対し１／３〜１／４程度の低出力（例えば２００Ｗなど）に制限する。このような低出力状態に制限すると、原燃料ガス供給装置４０からの原燃料ガスの供給量は減少するが、燃料電池スタック３６での燃料利用率が低下して余剰の燃料オフガスが増加することになる。このオフガスには水素が含有されているから、燃焼部３４でのオフガスの燃焼量が増えることで、凝縮水の回収の促進を図ることができる。また、改質水供給装置６０が供給すべき目標水量を低減させて、改質水タンク６３からの水の供給量を減少させることができる。

こうして切替弁８６を切り替えると共に発電出力制限を実行すると、タイマ９５ｄの計測時間ＴＭが所定時間ＴＭｒｅｆ＿ｗｌ以下であるか否か（Ｓ２５０）、タンク水温Ｔｔが所定温度Ｔｔｒｅｆ＿ｗｌ以下であるか否か（Ｓ２５５）、を監視しながら、タンク内水位Ｗｌが高水位Ｗｌ＿ｈｉ以上となるのを待つ（Ｓ２６０）。タンク内水位Ｗｌが高水位Ｗｌ＿ｈｉ以上となる前に、計測時間ＴＭが所定時間ＴＭｒｅｆ＿ｗｌを超えたり、タンク水温Ｔｔが所定温度Ｔｔｒｅｆ＿ｗｌを超えたりすると、水位復帰は困難であり燃料電池システム１０の運転継続は困難と判断し、燃料電池システム１０を停止させて（Ｓ２３０）、水位復帰制御処理を終了する。一方、計測時間ＴＭが所定時間ＴＭｒｅｆ＿ｗｌを超えたりタンク水温Ｔｔが所定温度Ｔｔｒｅｆ＿ｗｌを超えたりすることなく、タンク内水位Ｗｌが高水位Ｗｌ＿ｈｉ以上となったと判定すると、タンク内水位Ｗｌが復帰したと判断して、直通流路側に切替弁８６を切り替えると共に（Ｓ２６５）、発電出力制限を解除し（Ｓ２７０）、ラジエータ８５（ラジエータファン８５ａ）の作動を停止して（Ｓ２２０）、水位復帰制御処理を終了する。

このように、燃料電池システム１０は、改質水タンク６３内の水位Ｗｌが低くなった場合にタンク水温Ｔｔが所定温度Ｔｔｒｅｆ＿ｗｌ以下であれば、タンク内流通流路側に切替弁８６を切り替えるから、改質水タンク６３内の水との熱交換により水温を下げた貯湯水を熱交換器８２に導入し、排気ガスの凝縮を促進させて熱交換器８２における凝縮水の回収を促すことができる。また、循環配管８１にはラジエータ８５が設けられており、タンク内流通流路側への切替弁８６の切り替えに先立って、ラジエータ８５（ラジエータファン８５ａの作動）による冷却も行うから、循環配管８１を流れる貯湯水の水温をより下げることができる。さらに、燃料電池スタック３６の発電出力を制限するから、凝縮水の回収をより一層促進することができる。これらのことから、改質水タンク６３内の水位Ｗｌが低くなった場合に、適切に水位復帰を図ることができる。

また、次のような処理を行うものとしてもよい。例えば、改質水タンク６３に設けられた導電率センサ６９により検出される導電率Ｃｏに基づいて行われる異常判定に関する処理を行うものとしてもよい。図６は導電率判定制御処理の一例を示すフローチャートである。この導電率判定制御処理では、制御装置９５のＣＰＵ９５ａは、まず、導電率センサ６９からの導電率Ｃｏが所定導電率Ｃｏｒｅｆ以上であるか否かを判定する（Ｓ３００）。所定導電率Ｃｏｒｅｆは、導電率Ｃｏが正常範囲を超えた値となっているのを検出するための閾値として定められている。導電率Ｃｏが所定導電率Ｃｏｒｅｆ以上でないと判定すると、そのまま導電率判定制御処理を終了する。一方、導電率Ｃｏが所定導電率Ｃｏｒｅｆ以上であると判定すると、タイマ９５ｄによる時間の計測を開始して（Ｓ３０５）、タンク水温Ｔｔが所定温度Ｔｔｒｅｆ＿ｃｏ以下であるか否かを判定する（Ｓ３１０）。ここで、燃焼部３４からの燃焼排ガスには二酸化炭素が含まれているため、熱交換器８２で凝縮された凝縮水にも二酸化炭素が溶け込んでいる。また、伝導率Ｃｏを計測する導電率センサ６９は、接触式のセンサであるため、改質水タンク６３内の水中の二酸化炭素（炭酸イオン）濃度が高くなると、検出される導電率Ｃｏが高い値となる。一方で、改質水タンク６３内の水を加熱するなどにより高温状態とすると、水中の炭酸イオンが二酸化炭素ガスとなって水中から放出されるから、水中のイオン濃度が低下して導電率Ｃｏも低下することになる。所定温度Ｔｔｒｅｆ＿ｃｏは、このようなイオン濃度による導電率Ｃｏ上昇の影響を受けにくい水温として例えば４０℃などに定められている。なお、水温と導電率の関係については、特開２０１５−１２２２５１号公報などに記載されている。

Ｓ３１０でタンク水温Ｔｔが所定温度Ｔｔｒｅｆ＿ｃｏを超えていると判定した場合、既にタンク水温Ｔｔは比較的高温であり、検出された導電率Ｃｏはイオン濃度の影響を大きく受けていないと判断する。この場合、切替弁８６を直通流路側としたままで、導電率Ｃｏが所定導電率Ｃｏｒｅｆ以上の状態が所定時間ＴＭｒｅｆ＿ｃｏ以上継続するか否かを判定する（Ｓ３１５，Ｓ３２０）。所定時間ＴＭｒｅｆ＿ｃｏ以上継続する前に導電率Ｃｏが所定導電率Ｃｏｒｅｆ未満になったと判定すると、導電率Ｃｏに基づく判定の結果は正常であると判断して、導電率判定制御処理を終了する。一方、導電率Ｃｏが所定導電率Ｃｏｒｅｆ以上の状態が所定時間ＴＭｒｅｆ＿ｃｏ以上継続したと判定すると、熱交換器８２の損傷や循環配管８１の水漏れなどの何らかの異常により導電率の高い水（貯湯水など）が熱交換器８２や循環配管８１から凝縮水供給管８８を介して改質水タンク６３内に流入したために、導電率Ｃｏが高い値になっていると判断する。このため、導電率Ｃｏに基づいて異常が生じていると判断し、燃料電池システム１０を停止させて（Ｓ３２５）、導電率判定制御処理を終了する。

また、Ｓ３１０でタンク水温Ｔｔが所定温度Ｔｔｒｅｆ＿ｃｏ以下であると判定した場合、改質水タンク６３内の水温が低くイオン濃度の影響を受けているために導電率Ｃｏが高くなっている可能性があると判断する。この場合、貯湯水がタンク内流通配管８７を流れるように、タンク内流通流路側に切替弁８６を切り替える（Ｓ３３０）。これにより、比較的高温の貯湯水がタンク内流通配管８７を流通して改質水タンク６３内の水との熱交換が行われるから、改質水タンク６３内の水を温めてイオン濃度の影響を抑制することができる。なお、改質水タンク６３内の水を速やかに温めるためにヒータ８４への通電を行うものとしてもよい。そして、導電率Ｃｏが所定導電率Ｃｏｒｅｆ以上の状態が所定時間ＴＭｒｅｆ＿ｃｏ以上継続するか否かを判定する（Ｓ３３５，Ｓ３４０）。所定時間ＴＭｒｅｆ＿ｃｏ以上継続する前に導電率Ｃｏが所定導電率Ｃｏｒｅｆ未満になったと判定すると、イオン濃度の影響により導電率Ｃｏが高くなっていたものの実際には異常は生じていないと判断し、直通流路側に切替弁８６を切り替えて（Ｓ３４５）、導電率判定制御処理を終了する。一方、導電率Ｃｏが所定導電率Ｃｏｒｅｆ以上の状態が所定時間ＴＭｒｅｆ＿ｃｏ以上継続したと判定すると、上述したような熱交換器８２の損傷や循環配管８１の水漏れなどの異常が生じていると判断し、燃料電池システム１０を停止させて（Ｓ３５０）、導電率判定制御処理を終了する。

このように、燃料電池システム１０は、導電率Ｃｏが所定導電率Ｃｏｒｅｆ以上である場合、タンク水温Ｔｔが所定温度Ｔｔｒｅｆ＿ｃｏを超えていれば直通流路側のままで導電率Ｃｏの異常の有無を判定し、タンク水温Ｔｔが所定温度Ｔｔｒｅｆ＿ｃｏ以下であればタンク内流通流路側に切替弁８６を切り替えた上で導電率Ｃｏに基づく異常の有無を判定する。これにより、改質水タンク６３内の水温が低い場合には、貯湯水との熱交換により改質水タンク６３内の水を温めることができるから、導電率Ｃｏに基づいて熱交換器８２などの異常を誤判定するのを防止することができる。

実施形態では、循環配管８１にヒータ８４とラジエータ８５とが設けられるものとしたが、これに限られず、ヒータ８４やラジエータ８５が設けられないものとして、ヒータ８４に関する制御処理やラジエータ８５に関する制御処理を省略してもよい。

実施形態では、切替弁８６がラジエータ８５と熱交換器８２との間に配置されるものとしたが、これに限られず、切替弁８６がラジエータ８５と循環ポンプ８３（ヒータ８４）との間に配置されるものとしてもよい。このようにすれば、タンク内流通配管８７がラジエータ８５の手前で分岐することになるから、ラジエータ８５で冷却される前の貯湯水をタンク内流通配管８７に流して改質水タンク６３内を流通させることができる。このため、凍結防止制御処理や導電率判定制御処理など改質水タンク６３内の水を温める必要がある場合に、効果がより高いものとなる。

上述した実施形態では、水精製器７０（収容容器７１）と改質水タンク６３とが別体に構成されるものとしたが、これに限られず、一体に構成されるものとしてもよい。図７は、変形例の改質水タンク１６３と水精製器１７０の構成図である。図示するように、改質水タンク１６３は、実施形態と同様に構成された水精製器１７０を収容する水精製器収容部１６３ａと、水を貯留する貯留部１６３ｂとに区画されている。また、改質水タンク１６３には、水精製器収容部１６３ａを区画するようにタンク内壁の上面から下方へと延在しタンク内壁の底面との間に隙間１７３を形成する第１仕切壁１７１と、貯留部１６３ｂ内に流入した水の水精製器１７０への逆流を抑制するようにタンク内壁の底面から上方へと延在する第２仕切壁１７２とが設けられている。この変形例の改質水タンク１６３では、水精製器収容部１６３ａに収容された水精製器１７０により凝縮水が精製され、その水が流出口としての隙間１６３から第１仕切壁１７１と第２仕切壁１７２の間に流れ込み、第２仕切壁１７２を乗り越えて貯留部１６３ｂ内に貯留される。なお、実施形態やこの変形例の水精製器のように構成するものに限られず、水精製器は凝縮水供給管８８に設けられ、凝縮水を精製して改質水タンクに供給するものであれば如何なる構成としてもよい。例えば、水精製器は空間７１ａに一のスペーサ７６が配置されているが、複数のスペーサが配置されていてもよいし、スペーサ７６が配置されなくてもよい。また、水精製器は、改質水タンク６３よりも水位が高くなる位置に配設されてもよい。

本実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。本実施形態では、発電モジュール３０が「燃料電池」に相当し、燃料電池システム１０が「燃料電池システム」に相当し、改質器３３が「改質器」に相当し、改質水タンク６３が「水タンク」に相当し、熱交換器８２が「熱交換器」に相当し、循環配管８１が「循環配管」に相当し、タンク内流通配管８７が「分岐ライン」に相当し、制御装置９５が「制御装置」に相当する。機内温度センサ９８や水温センサ６８が「水温取得手段」に相当する。水位センサ６４が「水位検出手段」に相当する。導電率センサ６９が「導電率検出手段」に相当する。

なお、本実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、本実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行われるべきものであり、本実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等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、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、燃料電池システムの製造産業などに利用可能である。

１ ガス供給源、２ 商用電源、３ 電力ライン、４ 負荷、１０ 燃料電池システム、２０ 発電ユニット、２２ 筐体、２２ａ 吸気口、２２ｂ 排気口、２４ 換気ファン、３０ 発電モジュール、３１ モジュールケース、３２ 気化器、３３ 改質器、３４ 燃焼部、３５ 点火ヒータ、３６ 燃料電池スタック、３７ 燃焼触媒、４０ 原燃料ガス供給装置、４１ 原燃料ガス供給管、４２，４３ 原燃料ガス供給弁、４４ オリフィス、４５ 原燃料ガスポンプ、４６ 脱硫器、４７ 圧力センサ、４８ 流量センサ、５０ エア供給装置、５１ エア供給管、５２ フィルタ、５３ エアブロワ、５４ 流量センサ、６０ 改質水供給装置、６１ 改質水供給管、６２ 改質水ポンプ、６３，１６３ 改質水タンク、６４ 水位センサ、６４ａ フロート、６５ 接続管、６６ 大気開放管、６７ 水抜き口、６８ 水温センサ、６９ 導電率センサ、７０ 水精製器、７１ 収容容器、７１ａ 空間、７２ 流入口、７３ 流出口、７４ イオン交換樹脂層、７５ フィルタ、７６ スペーサ、７７ 排水口、７８ 排水管、７８ａ Ｕ字部、８０ 排熱回収装置、８１ 循環配管、８２ 熱交換器、８３ 循環ポンプ、８４ ヒータ、８５ ラジエータ、８５ａ ラジエータファン、８６ 切替弁、８７ タンク内流通配管、８８ 凝縮水供給管、８９ 排気ガス排出管、９０ パワーコンディショナ、９１ 電源基板、９５ 制御装置、９５ａ ＣＰＵ、９５ｂ ＲＯＭ、９５ｃ ＲＡＭ、９５ｄ タイマ、９６ 表示パネル、９７ 可燃ガスセンサ、９８ 機内温度センサ、１００ 給湯ユニット、１０１ 貯湯タンク、１６３ａ 水精製器収容部、１６３ｂ 貯留部、１７１ 第１仕切壁、１７２ 第２仕切壁、１７３ 隙間。

Claims (5)

1. 水素を含む改質ガスと酸素を含む酸化剤ガスとに基づいて発電する燃料電池を備える燃料電池システムであって、
   原燃料ガスを改質して前記改質ガスを生成する改質器と、
   前記改質ガスの生成に用いられる水を貯留する水タンクと、
   前記燃料電池から排出される排気ガスを熱交換流体との熱交換により凝縮し凝縮水として前記水タンクに供給する熱交換器と、
   前記熱交換流体が循環する循環ラインと、
   前記循環ラインから切替弁を介して分岐し、前記水タンク内を通って前記循環ラインに合流する分岐ラインと、
   前記熱交換流体が前記分岐ラインを流通する流通状態と、前記分岐ラインを流通しない非流通状態とのいずれかに切り替えるように前記切替弁を制御する制御装置と、
   を備える燃料電池システム。
2. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
   前記水タンク内の水温を取得する水温取得手段を備え、
   前記制御装置は、前記水タンク内の水温が凍結の可能性のある所定の凍結温度以下である場合に、前記流通状態に切り替えるように前記切替弁を制御する
   燃料電池システム。
3. 請求項１または２に記載の燃料電池システムであって、
   前記水タンク内の水を前記改質器に給水する給水ラインに設けられ、正逆両方向に水を送出可能な改質水ポンプを備え、
   前記改質器と前記改質水ポンプと前記水タンクとは、上方から下方に向かってこの順で並んで配設されている
   燃料電池システム。
4. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
   前記水タンク内の水温を取得する水温取得手段と、
   前記水タンク内の水位を検出する水位検出手段と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記水タンク内の水位が所定水位以下で且つ前記水タンク内の水温が前記熱交換流体を冷却可能な所定の冷却可能温度以下である場合に、前記流通状態に切り替えるように前記切替弁を制御する
   燃料電池システム。
5. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
   前記水タンク内の水温を取得する水温取得手段と、
   前記水タンク内の水に接触する電極を用いて水の導電率を検出する導電率検出手段と、
   前記検出された水の導電率に基づいて前記熱交換器を含む前記燃料電池システムの異常を判定する異常判定手段と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記異常判定手段による異常判定の際に、前記水タンク内の水温が所定温度を超えていれば前記非流通状態に切り替え、前記水タンク内の水温が所定温度以下であれば前記流通状態に切り替えるように前記切替弁を制御する
   燃料電池システム。

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