JP7335746B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
本発明は、ガスにより発電を行う燃料電池システムに関する。
発電に伴い、排気から凝縮水を得る燃料電池システムがある。
従来、燃料電池から排出される排ガスを冷媒で冷却して凝縮水を生成し、この凝縮水が燃料電池の発電に用いる改質水として用いられている。しかし、凝縮水の多くは改質水として使用され、余剰水量が殆ど無いため、例えば災害などで断水し住宅で雑用水の確保が困難なった場合に、この凝縮水を雑用水として利用できない。
本発明の課題は、ユーザによる凝縮水の生成量を増加させる増加指示によって、凝縮水の生成量を増加させることである。
第１態様に係る燃料電池システムは、燃料、空気制御部を用いて供給される空気、及び前記燃料の改質を行う改質水が供給されて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池の排ガスを冷媒で冷却し、凝縮水を生成する排気熱交換部と、前記冷媒を冷却する冷却部と、少なくともユーザによる凝縮水の生成量を増加させる増加指示によって、前記排ガスと前記冷媒との熱交換量を増加させる制御装置と、を有することを特徴とする。
この構成によると、少なくともユーザによる凝縮水の生成量を増加させる増加指示によって、制御装置は、排ガスと冷媒との熱交換量を増加させる。
制御装置が排ガスと冷媒との熱交換量を増加させることで、冷媒との熱交換によって生成される凝縮水の生成量が増加する。
このように、ユーザによる凝縮水の生成量を増加させる増加指示によって、凝縮水の生成量を増加させることができる。
第２態様に係る燃料電池システムは、第１態様に記載の燃料電池システムにおいて、前記凝縮水を前記改質水として貯留する改質水貯留部を有し、前記改質水貯留部に貯留された改質水の量を検知する水量センサを有し、前記水量センサによって検知される改質水の量が、予め定められた基準値未満になると、前記制御装置は、前記排ガスと前記冷媒との熱交換量を増加させることを特徴とする。
この構成によると、水量センサによって検知される改質水の量が、予め定められた基準値未満になると、制御装置は、排ガスと冷媒との熱交換量を増加させる。これにより、凝縮水によって、燃料電池へ供給する改質水を賄うことができる。
第３態様に係る燃料電池システムは、第１又は第２態様に記載の燃料電池システムにおいて、ユーザからの凝縮水の生成量を増加させる増加指示を入力可能な入力部を有することを特徴とする。
この構成によると、ユーザが入力部に凝縮水の生成量を増加させる増加指示を入力することで、凝縮水の生成量を増加させることができる。
第４態様に係る燃料電池システムは、第１～第３態様の何れか１態様に記載の燃料電池システムにおいて、前記冷媒が前記排気熱交換部を通過するように、前記冷媒を循環させる循環部を有し、前記制御装置は、前記冷却部を制御して前記冷媒の冷却量を大きくさせる、前記循環部を制御して単位時間当たりに前記排気熱交換部を通過する冷媒の量を増加させる、及び前記空気制御部を制御して前記燃料電池への空気の供給量を減少させる、の内少なくとも一つを実行して前記排ガスと前記冷媒との熱交換量を増加させることを特徴とする。
この構成によると、制御装置は、冷却部を制御して冷媒の冷却量を大きくさせる、循環部を制御して単位時間当たりに排気熱交換部を通過する冷媒の量を増加させる、及び空気制御部を制御して燃料電池への空気の供給量を減少させる、の内少なくとも一つを実行して排ガスと冷媒との熱交換量を増加させる。
このように、制御装置が、冷却部、循環部、及び空気制御部の内少なくとも一つを制御することで、凝縮水の生成量を増加させることができる。
第５態様に係る燃料電池システムは、第４態様に記載の燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、前記冷却部を制御して前記冷媒の冷却量を大きくさせる、前記循環部を制御して単位時間当たりに前記排気熱交換部を通過する冷媒の量を増加させる、及び前記空気制御部を制御して前記燃料電池への空気の供給量を減少させる、の全てを実行して前記排ガスと前記冷媒との熱交換量を増加させることを特徴とする。
この構成によると、制御装置は、冷却部を制御して冷媒の冷却量を大きくさせる、循環部を制御して単位時間当たりに排気熱交換部を通過する冷媒の量を増加させる、及び空気制御部を制御して燃料電池への空気の供給量を減少させる、の全てを実行して排ガスと冷媒との熱交換量を増加させる。
これにより、制御装置が、何れか一つだけを実行する場合と比して、凝縮水の生成量を増加させることができる。
第６態様に係る燃料電池システムは、第１～第５態様の何れか１態様に記載の燃料電池システムにおいて、前記排気熱交換部との間で前記冷媒が循環すると共に、前記冷媒を貯留する加圧式の冷媒貯留部と、前記冷媒貯留部で温められた上水が流れる第一流路部材と、前記冷媒貯留部へ供給される上水が流れる第二流路部材と、前記冷媒貯留部で温められた上水が前記第一流路部材を流れるのを遮断する第一遮断部材と、前記冷媒貯留部へ供給される上水が前記第二流路部材を流れるのを遮断する第二遮断部材と、を有することを特徴とする。
この構成によると、第一遮断部材によって、冷媒貯留部で温められた上水の流れを遮断し、第二遮断部材によって、冷媒貯留部へ供給される上水の流れを遮断する。これにより、外部から上水が供給されない断水時に、加圧式の冷媒貯留部の保圧状態を維持することができる。
第７態様に係る燃料電池システムは、第６態様に記載の燃料電池システムにおいて、クレーム７コピー、ことを特徴とする。
この構成によると、ユーザによる凝縮水の生成量を増加させる増加指示によって、制御装置は、第一遮断部材を制御し、冷媒貯留部で温められた上水が第一流路部材を流れるのを遮断し、第二遮断部材を制御し、冷媒貯留部へ供給される上水が第二流路部材を流れるのを遮断する。これにより、ユーザが第一遮断部材及び第二遮断部材を操作することなく、上水の流れを遮断することができる。
本態様では、必要に応じて、凝縮水の生成量を増加させることができる燃料電池システムを得ることができる。
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る燃料電池システム１０を図１～図５にしたがって説明する。本実施形態の燃料電池システム１０は、一例として住宅に用いられるものである。なお、各図に示す矢印ＵＰは、鉛直方向の上方を示す。
本発明の第１実施形態に係る燃料電池システム１０を図１～図５にしたがって説明する。本実施形態の燃料電池システム１０は、一例として住宅に用いられるものである。なお、各図に示す矢印ＵＰは、鉛直方向の上方を示す。
燃料電池システム１０は、図１に示されるように、冷媒タンク付き燃料電池ユニット１２（以下「電池ユニット１２）」）、及び電池ユニット１２とは別体とされた図示せぬバックアップ熱源機ユニット（以下「熱源機ユニット）」）の２個のユニットで構成されている。さらに、燃料電池システム１０は、燃料電池システム１０に設けられた各種電装部品の制御を行う制御装置７０を備えている。この電池ユニット１２、及び熱源機ユニット１４は、一例として、屋外のコンクリート等で形成された基礎の上、又はベランダ等に設置することができる。
（電池ユニット１２の構成）
電池ユニット１２の筐体１６の内部には、発電を行うと共に排ガスを排出する発電部１７、排ガスによって冷媒Ｗ２を加熱する冷媒加熱部１９、及び冷媒Ｗ２によって上水を加熱する上水加熱部２１が設けられている。
電池ユニット１２の筐体１６の内部には、発電を行うと共に排ガスを排出する発電部１７、排ガスによって冷媒Ｗ２を加熱する冷媒加熱部１９、及び冷媒Ｗ２によって上水を加熱する上水加熱部２１が設けられている。
－発電部１７－
発電部１７は、都市ガス、空気（酸素）及び改質水Ｗ１が供給されて発電を行う燃料電池モジュール１８（以下「電池モジュール１８」）と、都市ガスを電池モジュール１８へ供給する燃料ガス管２０とを備えている。さらに、発電部１７は、燃料ガス管２０の中間部に設けられ都市ガス中に含まれる硫黄化合物を除去する脱硫器２２と、電池モジュール１８へ供給する改質水Ｗ１を貯留する改質水タンク２４と、改質水タンク２４の改質水Ｗ１の量を検知する水量センサ２１４と、改質水タンク２４に貯留されている改質水Ｗ１を外部に取り出す取出し機構２２０とを備えている。また、発電部１７は、ユーザによって凝縮水の生成量を増加させる増加指示をリモコンで入力できる入力部２１０を備えている。なお、入力部２１０、改質水タンク２４、水量センサ２１４、及び取出し機構２２０については、詳細を後述する。
発電部１７は、都市ガス、空気（酸素）及び改質水Ｗ１が供給されて発電を行う燃料電池モジュール１８（以下「電池モジュール１８」）と、都市ガスを電池モジュール１８へ供給する燃料ガス管２０とを備えている。さらに、発電部１７は、燃料ガス管２０の中間部に設けられ都市ガス中に含まれる硫黄化合物を除去する脱硫器２２と、電池モジュール１８へ供給する改質水Ｗ１を貯留する改質水タンク２４と、改質水タンク２４の改質水Ｗ１の量を検知する水量センサ２１４と、改質水タンク２４に貯留されている改質水Ｗ１を外部に取り出す取出し機構２２０とを備えている。また、発電部１７は、ユーザによって凝縮水の生成量を増加させる増加指示をリモコンで入力できる入力部２１０を備えている。なお、入力部２１０、改質水タンク２４、水量センサ２１４、及び取出し機構２２０については、詳細を後述する。
また、発電部１７は、改質水タンク２４と電池モジュール１８とを連結する改質水供給管２６と、改質水供給管２６の中間部に設けられ、改質水タンク２４の改質水Ｗ１を電池モジュール１８へ供給するための改質水ポンプ２８とを備えている。さらに、発電部１７は、電池モジュール１８で発電された電力を外部へ送電する配線６６と、配線６６の中間部に設けられ、直流電力を交流電力に変換するインバータ６８と、空気ブロワ８６が設けられた酸化ガス管８８とを備えている。空気ブロワ８６は、空気制御部の一例である。
－冷媒加熱部１９－
冷媒加熱部１９は、冷媒Ｗ２を貯留する冷媒タンク３０と、電池モジュール１８から排出された排ガスと冷媒Ｗ２との間で熱交換を行う排気熱交換器３１と、電池モジュール１８と排気熱交換器３１とを接続する第１排ガス管３２とを備えている。さらに、冷媒加熱部１９は、排気熱交換器３１の内部で生成された水分（排気熱交換器３１の内部で凝縮された排ガス中の水分）を改質水タンク２４へ排出するための排水管３５と、排水管３５の途中から分岐し、排気熱交換器３１を通過した排ガスを筐体１６の外部へ排出するための第２排ガス管３４とを備えている。また、冷媒加熱部１９は、冷媒タンク３０の底部と排気熱交換器３１とを連結し冷媒タンク３０の冷媒Ｗ２を排気熱交換器３１へ供給するための配管３６を備えている。
冷媒加熱部１９は、冷媒Ｗ２を貯留する冷媒タンク３０と、電池モジュール１８から排出された排ガスと冷媒Ｗ２との間で熱交換を行う排気熱交換器３１と、電池モジュール１８と排気熱交換器３１とを接続する第１排ガス管３２とを備えている。さらに、冷媒加熱部１９は、排気熱交換器３１の内部で生成された水分（排気熱交換器３１の内部で凝縮された排ガス中の水分）を改質水タンク２４へ排出するための排水管３５と、排水管３５の途中から分岐し、排気熱交換器３１を通過した排ガスを筐体１６の外部へ排出するための第２排ガス管３４とを備えている。また、冷媒加熱部１９は、冷媒タンク３０の底部と排気熱交換器３１とを連結し冷媒タンク３０の冷媒Ｗ２を排気熱交換器３１へ供給するための配管３６を備えている。
さらに、冷媒加熱部１９は、冷媒タンク３０の天井壁３０ａと排気熱交換器３１とを連結し、排気熱交換器３１を通過した冷媒Ｗ２を冷媒タンク３０へ戻すための配管３８と、配管３８の途中に配置され、冷媒タンク３０へ戻される冷媒Ｗ２の温度を検知する温度センサ３７とを備えている。
また、冷媒加熱部１９は、配管３６に設けられて冷媒タンク３０の冷媒Ｗ２を排気熱交換器３１側へ送り出すための熱回収ポンプ４０と、配管３６に設けられて冷媒Ｗ２の熱を外部に放出可能とするラジエータ等を備えた冷却部４２とを備えている。熱回収ポンプ４０は、循環部の一例であって、排気熱交換器３１は、排気熱交換部の一例である。
なお、本実施形態では、冷媒タンク３０の冷媒Ｗ２として水（一例として水道水等）が用いられている。
さらに、冷媒タンク３０の天井壁３０ａには、開口は形成されておらず、冷媒タンク３０は、冷媒Ｗ２が充填された加圧式タンクとされている。
以上説明したように、筐体１６の内部には、冷媒タンク３０と排気熱交換器３１との間で冷媒Ｗ２が循環する経路、即ち、配管３６及び配管３８で第１の循環経路１１８が形成されている。
－上水加熱部２１－
上水加熱部２１は、冷媒タンク３０の冷媒Ｗ２と筐体１６の外部から供給された上水との間で熱交換を行うために、冷媒タンク３０の下端側の部分に端部が連結された上水管５２と、冷媒タンク３０の上端側の部分に端部が連結された排出管５４とを備えている。
上水加熱部２１は、冷媒タンク３０の冷媒Ｗ２と筐体１６の外部から供給された上水との間で熱交換を行うために、冷媒タンク３０の下端側の部分に端部が連結された上水管５２と、冷媒タンク３０の上端側の部分に端部が連結された排出管５４とを備えている。
上水管５２は、筐体１６の外部から上水を３０へ供給する配管であって、排出管５４は、冷媒タンク３０で温められた上水を筐体１６の外部へ排出する配管である。
さらに、上水管５２の途中には、上水の流れを遮断する遮断部材５６が配置されており、排出管５４の途中には、上水の流れを遮断する遮断部材５８が配置されている。また、上水加熱部２１には、上水管５２において遮断部材５６に対して上水の流れ方向の上流側の部分と、排水管５４において遮断部材５８に対して上水の流れ方向の下流側の部分とを連結する連結管６０とが設けられている。
（電池モジュール１８の構成）
次に、発電部１７に備えられた電池モジュール１８について具体的に説明する。電池モジュール１８の筐体７１の内部には、図２に示されるように、改質触媒７２と、バーナ７４と、燃料電池スタック７６と、が設けられている。電池モジュール１８は、燃料電池の一例である。
次に、発電部１７に備えられた電池モジュール１８について具体的に説明する。電池モジュール１８の筐体７１の内部には、図２に示されるように、改質触媒７２と、バーナ７４と、燃料電池スタック７６と、が設けられている。電池モジュール１８は、燃料電池の一例である。
改質触媒７２は、燃料ガス管２０と接続されている。この改質触媒７２には、脱硫器２２にて硫黄化合物が吸着除去された都市ガスが燃料ガス管２０を通じて供給される。この改質触媒７２は、供給された都市ガス（原料ガス）を、改質水供給管２６を通じて供給された改質水（凝縮水）Ｗ１を利用して水蒸気改質する。
バーナ７４には、後述するスタック排ガス管８０が接続されている。このバーナ７４は、スタック排ガス管８０を通じて供給されたバーナガス（未反応の水素ガスを含むスタック排ガス）を燃焼し、改質触媒７２を加熱する。そして、この改質触媒７２では、脱硫器２２から供給された都市ガス（原料ガス）から、水素ガスを含む燃料ガスが生成される。この燃料ガスは、燃料ガス管７５を通じて後述する燃料電池スタック７６の燃料極７８へ供給される。
燃料電池スタック７６は、固体酸化物形の燃料電池スタックであり、積層された複数の燃料電池セル８１（図２では１つのみ図示）を有している。各燃料電池セル８１は、電解質層８２と、この電解質層８２の表裏面にそれぞれ積層された燃料極７８及び空気極８４とを有している。
空気極８４（カソード極）には、空気ブロワ８６が設けられた酸化ガス管８８を通じて酸化ガス（筐体１６の外部の空気）が供給される。この空気極８４では、下記式（１）で示されるように、酸化ガス中の酸素と後述する燃料極７８で生成された電子とが反応して酸素イオンが生成される。この酸素イオンは、電解質層８２を通って燃料極７８に到達する。
（空気極反応）
１／２Ｏ２＋２ｅ－ →Ｏ２－ ・・・（１）
１／２Ｏ２＋２ｅ－ →Ｏ２－ ・・・（１）
一方、燃料極７８では、下記式（２）及び式（３）で示されるように、電解質層８２を通ってきた酸素イオンが燃料ガス中の水素及び一酸化炭素と反応し、水（水蒸気）及び二酸化炭素と、電子が生成される。燃料極７８で生成された電子は、外部回路を通って空気極８４に到達する。そして、このようにして電子が燃料極７８から空気極８４に移動することにより、各燃料電池セル８１において発電される。また、各燃料電池セル８１は、発電時に上記反応に伴って発熱する。
（燃料極反応）
Ｈ２ ＋Ｏ２－ →Ｈ２Ｏ＋２ｅ－ ・・・（２）
ＣＯ＋Ｏ２－ →ＣＯ２＋２ｅ－ ・・・（３）
Ｈ２ ＋Ｏ２－ →Ｈ２Ｏ＋２ｅ－ ・・・（２）
ＣＯ＋Ｏ２－ →ＣＯ２＋２ｅ－ ・・・（３）
燃料電池スタック７６に接続されたスタック排ガス管８０の上流側は、燃料極排ガス管９０及び空気極排ガス管９２に分岐されており、この燃料極排ガス管９０及び空気極排ガス管９２は、燃料極７８及び空気極８４にそれぞれ接続されている。燃料極７８から排出された燃料極排ガスと、空気極８４から排出された空気極排ガスとは、燃料極排ガス管９０及び空気極排ガス管９２を通じて排出されると共に、スタック排ガス管８０内にて混合されてスタック排ガスとされる。このスタック排ガスは、燃料極排ガスに含まれる未反応の水素ガスを含んでおり、前述の通り、バーナ７４にバーナガスとして供給される。なお、このバーナ７４には、バーナ排ガスを排気熱交換器３１へ排出する第１排ガス管３２が接続されている。
（制御装置７０）
制御装置７０は、図３に示されるように、系統電力又はインバータ６８からの電力が供給され、電池ユニット１２の電装部品、例えば、改質水ポンプ２８、熱回収ポンプ４０、冷却部４２等の制御を行う。
制御装置７０は、図３に示されるように、系統電力又はインバータ６８からの電力が供給され、電池ユニット１２の電装部品、例えば、改質水ポンプ２８、熱回収ポンプ４０、冷却部４２等の制御を行う。
（作用）
次に、本実施形態の燃料電池システム１０の動作について説明する。
燃料電池システム１０では、図２に示す改質触媒７２から燃料ガスが燃料電池スタック７６の燃料極７８へ供給されると共に、空気ブロワ８６が稼動して酸化ガス管８８から酸化ガスとしての空気が燃料電池スタック７６の空気極８４へ供給される。これにより、燃料電池スタック７６において燃料ガス及び酸化ガスが反応し発電する。
次に、本実施形態の燃料電池システム１０の動作について説明する。
燃料電池システム１０では、図２に示す改質触媒７２から燃料ガスが燃料電池スタック７６の燃料極７８へ供給されると共に、空気ブロワ８６が稼動して酸化ガス管８８から酸化ガスとしての空気が燃料電池スタック７６の空気極８４へ供給される。これにより、燃料電池スタック７６において燃料ガス及び酸化ガスが反応し発電する。
この発電に伴い燃料電池スタック７６からは、未反応の水素ガスを含むスタック排ガスが排出され、このスタック排ガスは、バーナガスとしてバーナ７４にて燃焼される。このバーナ７４からは、バーナ排ガスが排出される。このバーナ排ガスは、水蒸気を含んでおり、図１に示す第１排ガス管３２を通じて排気熱交換器３１へ供給される。
この排気熱交換器３１では、バーナ排ガスと冷媒タンク３０から供給された冷媒Ｗ２との間で熱交換がなされ、冷媒Ｗ２が加熱されると共にバーナ排ガスに含まれる水蒸気が凝縮される。排気熱交換器３１で生成された凝縮水（蒸留水）は、改質水Ｗ１として改質水タンク２４に回収される。改質水タンク２４に回収された改質水Ｗ１は、改質水供給管２６を通じて改質触媒７２へ供給され、図２に示す改質触媒７２にて水蒸気改質用の水蒸気として利用される。なお、水分の除去されたバーナ排ガスは、第２排ガス管３４を介して外部に排出される。
また、図１に示す熱回収ポンプ４０を稼動させることで、第１の循環経路１１８は、冷媒タンク３０と排気熱交換器３１との間で冷媒Ｗ２を循環させる。このため、冷媒タンク３０内の下側の冷媒Ｗ２は配管３６を介して排気熱交換器３１へ供給され、排気熱交換器３１で加熱された後、冷媒タンク３０の上側に戻り、これによって冷媒タンク内の冷媒Ｗ２の温度が上側から下側に向けて徐々に上昇する。
ここで、燃料電池システム１０では、発電に用いる改質水Ｗ１は、水蒸気を含んだバーナ排ガスから回収するため、バーナ排ガスを冷却する必要がある。その際、十分な量の水を回収するために、バーナ排ガスを一定温度（例えば、４７°Ｃ）以下まで冷却する必要がある。
バーナ排ガスの冷却には、熱回収水（冷媒Ｗ２）と熱交換する方法をとるが、例えば、発電を行っており、かつ、湯の使用が少ない場合などで、冷媒タンク３０が満蓄になる等の状況により熱回収水温が上昇してくると、バーナ排ガスを十分には冷却できなくなり、十分な量の改質水Ｗ１を確保できなくなる。そのため、熱回収水の温度は一定（例えば、４４°Ｃ）以下に保つ必要があり、配管３６に冷媒Ｗ２の熱を外部に放出可能とする冷却部４２を配置し、必要に応じて冷媒Ｗ２の冷却を行う。
また、ユーザが図示せぬ蛇口を開放して出湯要求をしたときに、温められた冷媒タンク３０の冷媒Ｗ２は、冷媒タンク３０で、外部より供給された上水との間で熱交換を行う。さらに、冷媒タンク３０で温められた上水は、排出管５４を流れて筐体１６の外部へ排出され、出湯される。
なお、上水を温める必要がない場合には、遮断部材５６、５８が上水の流れを遮断し、上水は、連結管６０を流れて筐体１６の外部へ排出される。
（要部構成）
次に、入力部２１０、改質水タンク２４、水量センサ２１４、取出し機構２２０、及び凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取り、制御装置７０が各部を制御する構成等について説明する。
次に、入力部２１０、改質水タンク２４、水量センサ２１４、取出し機構２２０、及び凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取り、制御装置７０が各部を制御する構成等について説明する。
－入力部２１０－
入力部２１０は、凝縮水の生成量を増加させる増加指示、及び後述する取出しポンプ２２４を稼動させる稼動指示をユーザがリモコンで入力できるように、図１に示されるように、筐体１６の外部に配置されている。
入力部２１０は、凝縮水の生成量を増加させる増加指示、及び後述する取出しポンプ２２４を稼動させる稼動指示をユーザがリモコンで入力できるように、図１に示されるように、筐体１６の外部に配置されている。
この構成において、ユーザによって凝縮水の生成量を増加させる増加指示が入力部２１０へ入力されると、制御装置７０は、凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取る。この増加信号を受け取ると、詳細は後述するが、凝縮水の生成量が増加し、増加した凝縮水が、筐体１６から外部へ供給される。そして、供給された水は、ユーザによって雑用水として使用される。
－改質水タンク２４、水量センサ２１４－
改質水タンク２４は、図４に示されるように、上方が開放された箱型とされている。水量センサ２１４は、一例として静電容量式の水量センサで、改質水Ｗ１の水位を検知することで改質水Ｗ１の量を検知するようになっている。
改質水タンク２４は、図４に示されるように、上方が開放された箱型とされている。水量センサ２１４は、一例として静電容量式の水量センサで、改質水Ｗ１の水位を検知することで改質水Ｗ１の量を検知するようになっている。
この構成において、制御装置７０は、水量センサ２１４の検知結果により、改質水タンク２４内の改質水Ｗ１の量を取得する。具体的には、制御装置７０は、水量センサ２１４の検知結果により、発電部１７を稼動させるために必要となる基準値Ｋ１（図４参照）に対する改質水Ｗ１の未達量及び過達量を取得する。改質水タンク２４内の改質水Ｗ１の量が基準値Ｋ１未満の場合に、制御装置７０は、凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取る。この増加信号を受け取ると、詳細は後述するが、凝縮水の生成量が増加し、増加した凝縮水によって、改質水タンク２４内の改質水Ｗ１が、基準値Ｋ１に達する。
－取出し機構２２０－
取出し機構２２０は、図４に示されるように、取出し配管２２２と、取出しポンプ２２４と、取出し口２２８とを備えている。
取出し機構２２０は、図４に示されるように、取出し配管２２２と、取出しポンプ２２４と、取出し口２２８とを備えている。
取出し配管２２２は、Ｌ字状とされており、水平方向に延びている水平部２２２ａと、垂直方向に延びている垂直部２２２ｂとを有している。水平部２２２ａの一端は、改質水タンク２４の側板２４ａの外側において基準値Ｋ１の上方部分に取り付けられている。具体的には、基準値Ｋ１を超えた改質水Ｗ１が水平部２２２ａへ流れ込むように、水平部２２２ａの一端が、改質水タンク２４の側板２４ａの外側に取り付けられている。さらに、垂直部２２２ｂは、水平部２２２ａの他端から下方へ延びており、垂直部２２２ｂの下端は、筐体１６の底板１６ａに達している。
取出しポンプ２２４は、取出し配管２２２の水平部２２２ａに設けられており、改質水タンク２４に貯留されている改質水Ｗ１を改質水タンク２４から取り出すようになっている。取出し口２２８は、取出し配管２２２の垂直部２２２ｂの下端部に取り付けられており、垂直部２２２ｂの下端部を筐体１６の底板１６ａに取り付けている。
この構成において、改質水タンク２４に貯留されている改質水Ｗ１の量が基準値Ｋ１を超えているときに、入力部２１０に取出しポンプ２２４を稼動させる稼動指示が入力されると、取出しポンプ２２４が、改質水タンク２４に貯留されている改質水Ｗ１を改質水タンク２４から取り出す。さらに、改質水タンク２４から取り出された改質水Ｗ１は、取出し配管２２２を流れ、取出し口２２８を流れて、筐体１６から外部へ供給される。
－制御装置７０－
図３に示す制御装置７０が、凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取っていない場合には、排気熱交換器３１で生成される凝縮水の量を電池モジュール１８へ供給される改質水Ｗ１の量だけに基づいて決める通常モードで、電池ユニット１２の各部を制御する。
図３に示す制御装置７０が、凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取っていない場合には、排気熱交換器３１で生成される凝縮水の量を電池モジュール１８へ供給される改質水Ｗ１の量だけに基づいて決める通常モードで、電池ユニット１２の各部を制御する。
さらに、制御装置７０は、前述した増加信号を受け取ると、電池ユニット１２を通常モードから凝縮水を増加させる増加モードへ切り替える。具体的には、制御装置７０は、熱回収ポンプ４０、冷却部４２、及び空気ブロワ８６を制御して凝縮水を増加させる。なお、制御装置７０の各部の制御の詳細については、後述する要部構成の作用と共に説明する。
（要部構成の作用）
要部構成の作用について、図５に示すフロー図と共に説明する。
要部構成の作用について、図５に示すフロー図と共に説明する。
燃料電池システム１０を稼動させると、ステップＳ１００で、制御装置７０は、電池ユニット１２を通常モードで稼働させる。なお、通常モードでは、取出しポンプ２２４は、稼動していない。
次に、ステップＳ２００で、制御装置７０が、凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取ったか否かを判断する。具体的には、制御装置７０は、改質水タンク２４に貯留されている改質水Ｗ１の量が基準値Ｋ１未満の場合に、又はユーザからの凝縮水の生成量を増加させる増加指示が入力部２１０へ入力された場合に、凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取る。
増加信号を受け取った場合は、ステップＳ３００へ移行し、増加信号を受け取っていないと判断した場合は、再度ステップＳ２００で、制御装置７０は、前述した判断を行う。つまり、増加信号を受け取っていない場合は、通常モードが継続される。
次に、ステップＳ３００で、制御装置７０は、電池ユニット１２を通常モードから凝縮水を増加させる増加モードへ切り替える。具体的には、制御装置７０は、図１に示す冷却部４２を制御し、冷却部４２の運動量を大きくすることで、冷媒Ｗ２の冷却量を大きくさせる。本実施形態では、一例として、冷却部４２の運動量を、通常モードのときの運動量から２０〔％〕増加させる。
冷却部４２の運動量を大きくすることで、排気熱交換器３１へ供給される冷媒Ｗ２の温度が通常モードのときの温度に対して低下する。冷媒Ｗ２の温度が低下することで、排気熱交換器３１でのバーナ排ガスと冷媒Ｗ２との熱交換量が増加する。バーナ排ガスと冷媒Ｗ２との熱交換量が増加することで、排気熱交換器３１で生成される凝縮水は、増加して改質水Ｗ１として改質水タンク２４に回収される。
さらに、制御装置７０は、図１に示す熱回収ポンプ４０の回転数を増加させる。換言すれば、制御装置７０は、単位時間当たりに排気熱交換器３１を通過する冷媒Ｗ２の量を増加させる。本実施形態では、一例として、熱回収ポンプ４０の回転数を、通常モードのときの回転数から２０〔％〕増加させる。
熱回収ポンプ４０の回転数を増加させることで、単位時間当たりに排気熱交換器３１を通過する冷媒Ｗ２の量が増加する。排気熱交換器３１を通過する冷媒Ｗ２の量が増加することで、排気熱交換器３１でのバーナ排ガスと冷媒Ｗ２との熱交換量が増加する。バーナ排ガスと冷媒Ｗ２との熱交換量が増加することで、排気熱交換器３１で生成される凝縮水は、増加して改質水Ｗ１として改質水タンク２４に回収される。
さらに、制御装置７０は、図１に示す空気ブロワ８６の回転数を減少させる。換言すれば、制御装置７０は、燃料電池スタック７６の空気極８４への空気の供給量を減少させる。本実施形態では、一例として、空気ブロワ８６の回転数を、通常モードのときの回転数から２０〔％〕減少させる。
空気ブロワ８６の回転数を減少させることで、図２に示す燃料電池スタック７６の空気極８４へ供給される空気の量が減少する。これにより、バーナ排ガスの露点が上昇する。つまり、バーナ排ガスに含まれる水蒸気が凝縮する温度が上昇する。
バーナ排ガスに含まれる水蒸気が凝縮する温度が上昇することで、排気熱交換器３１でのバーナ排ガスと冷媒Ｗ２との熱交換量が増加する。バーナ排ガスと冷媒Ｗ２との熱交換量が増加することで、排気熱交換器３１で生成される凝縮水は、増加して改質水Ｗ１として改質水タンク２４に回収される。
そして、取出しポンプ２２４は、基準値Ｋ１を超えている改質水Ｗ１を改質水タンク２４から取り出す。改質水タンク２４から取り出された改質水Ｗ１は、取出し配管２２２を流れ、取出し口２２８を流れて、筐体１６から外部へ供給される。そして、外部へ供給された水は、ユーザによって使用される。
次に、ステップＳ４００で、制御装置７０は、凝縮水の生成量を増加させる増加信号が取り消されたか否かを判断する。具体的には、制御装置７０は、改質水タンク２４に貯留されている改質水Ｗ１の量が基準値Ｋ１に達した場合で、かつ、ユーザからの凝縮水の生成量を増加させる増加指示の取り消しが入力部２１０へ入力された場合に、増加信号が取り消されたと判断する。
増加信号が消滅したと判断した場合は、ステップＳ５００へ移行し、増加信号が取り消されていないと判断した場合は、再度ステップＳ４００で、制御装置７０は、前述した判断を行う。つまり、増加信号が取り消されていないと判断した場合は、増加モードが継続される。
次に、ステップＳ５００で、制御装置７０は、電池ユニット１２を増加モードから通常モードへ切り替える。
具体的には、制御装置７０は、図４に示す取出しポンプ２２４が稼動している場合には、取出しポンプ２２４を非稼動とする。さらに、制御装置７０は、図１に示す冷却部４２の運動量を小さくさせ、通常モードの運動量に戻す。また、制御装置７０は、図１に示す熱回収ポンプ４０の回転数を減少させ、通常モードの回転数に戻す。さらに、制御装置７０は、図１に示す空気ブロワ８６の回転数を増加させ、通常モードの回転数に戻す。
ステップＳ５００で、制御装置７０が電池ユニット１２を増加モードから通常モードへ切り替えると、ステップＳ２００へ移行して、前述した工程が繰り返される。
（まとめ）
以上説明したように、制御装置７０が凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取ると、制御装置７０は、電池ユニット１２を通常モードから増加モードへ切り替える。これにより、排気熱交換器３１で生成される凝縮水は、増加して改質水Ｗ１として改質水タンク２４に回収される。このように、ユーザによる凝縮水の生成量を増加させる増加指示によって、凝縮水の生成量を増加させることができる。
以上説明したように、制御装置７０が凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取ると、制御装置７０は、電池ユニット１２を通常モードから増加モードへ切り替える。これにより、排気熱交換器３１で生成される凝縮水は、増加して改質水Ｗ１として改質水タンク２４に回収される。このように、ユーザによる凝縮水の生成量を増加させる増加指示によって、凝縮水の生成量を増加させることができる。
また、燃料電池システム１０では、取出し機構２２０が、改質水タンク２４に貯留される増加した改質水Ｗ１を、改質水タンク２４から取り出し、改質水Ｗ１が筐体１６から外部へ供給される。これにより、ユーザは、外部へ供給された水を雑用水として使用することができる。
また、制御装置７０が凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取ると、制御装置７０は、冷却部４２の運動量を大きくすること、熱回収ポンプ４０の回転数の増加、及び空気ブロワ８６の回転数の減少、の全てを実行した。このため、何れか一つを実行する場合と比して、凝縮水の生成量を増加させることができる。
また、ユーザからの凝縮水の生成量を増加させる増加指示が入力部２１０へ入力されると、制御装置７０が凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取り、制御装置７０は、電池ユニット１２を通常モードから増加モードへ切り替える。このように、ユーザからの凝縮水の生成量を増加させる増加指示が入力部２１０へ入力されることで、凝縮水の生成量を増加させることができる。
また、改質水タンク２４に貯留されている改質水Ｗ１の量が基準値Ｋ１未満になると、制御装置７０が凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取る。そして、制御装置７０は、電池ユニット１２を通常モードから増加モードへ切り替える。これにより、凝縮水によって、電池モジュール１８へ供給する改質水Ｗ１を賄うことができる。
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る燃料電池システム３１０を図６にしたがって説明する。なお、第２実施形態の燃料電池システム３１０については、第１実施形態の燃料電池システムと異なる部分を主に説明する。
本発明の第２実施形態に係る燃料電池システム３１０を図６にしたがって説明する。なお、第２実施形態の燃料電池システム３１０については、第１実施形態の燃料電池システムと異なる部分を主に説明する。
（構成）
燃料電池システム３１０は、図６に示されるように、改質水タンク３２４と、水量センサ３１４と、取出し機構３２０とを備えている。
燃料電池システム３１０は、図６に示されるように、改質水タンク３２４と、水量センサ３１４と、取出し機構３２０とを備えている。
－改質水タンク３２４－
改質水タンク３２４は、上方が開放された箱型とされている。水量センサ３１４は、一例として静電容量式の水量センサで、改質水Ｗ１の水位を検知することで改質水Ｗ１の量を検知するようになっている。
改質水タンク３２４は、上方が開放された箱型とされている。水量センサ３１４は、一例として静電容量式の水量センサで、改質水Ｗ１の水位を検知することで改質水Ｗ１の量を検知するようになっている。
－取出し機構３２０－
取出し機構３２０は、図６に示されるように、取出し配管３２２と、取出し口３２８と、取出し弁３３０と、排出管３４４とを備えている。
取出し機構３２０は、図６に示されるように、取出し配管３２２と、取出し口３２８と、取出し弁３３０と、排出管３４４とを備えている。
取出し配管３２２は、Ｌ字状とされており、水平方向に延びている水平部３２２ａと、垂直方向に延びている垂直部３２２ｂとを有している。水平部３２２ａの一端は、改質水タンク３２４の側板３２４ａにおいて基準値Ｋ１の上方部分に取り付けられている。具体的には、水平部３２２ａの一端は、基準値Ｋ１を超えた改質水Ｗ１が水平部３２２ａへ流れ込むように改質水タンク３２４の側板３２４ａに取り付けられている。さらに、垂直部３２２ｂは、水平部３２２ａの他端から下方へ延びており、垂直部３２２ｂの下端は、筐体１６の底板１６ａに達している。
取出し口３２８は、取出し配管３２２の垂直部３２２ｂの下端部に取り付けられており、取出し配管３２２の垂直部３２２ｂの下端部を筐体１６の底板１６ａに取り付けている。取出し弁３３０は、取出し配管３２２の垂直部３２２ｂに設けられており、取出し配管３２２に形成された流路を開閉するようになっている。
排出管３４４は、Ｌ字状とされており、水平方向に延びている水平部３４４ａと、垂直方向に延びている垂直部３４４ｂとを有している。水平部３４４ａの一端は、改質水タンク３２４の側板３２４ａにおいて上端部分に取り付けられている。具体的には、水平部３４４ａの一端は、改質水タンク３２４から溢れ出ようとする改質水Ｗ１が水平部３４４ａへ流れ込むように改質水タンク３２４の側板３２４ａに取り付けられている。
さらに、垂直部３４４ｂは、水平部３４４ａの他端から下方へ延びており、垂直部３４４ｂの下端は、筐体１６の底板１６ａに達している。
この構成において、電池ユニット１２を増加モードで稼働させて、改質水タンク３２４に貯留されている改質水Ｗ１が基準値Ｋ１を超えると、基準値Ｋ１を超えた改質水Ｗ１が取出し配管３２２へ流れ込む。そして、ユーザが取出し弁３３０を開放することで、改質水Ｗ１が、取出し口３２８を流れて、筐体１６から外部へ供給される。そして、外部へ供給された水は、ユーザによって使用される。
また、改質水タンク３２４に貯留されている改質水Ｗ１が増加して改質水タンク３２４から溢れ出ようとすると、溢れ出ようとする改質水Ｗ１は、排出管３４４へ流れ込む。そして、排出管３４４へ流れ込んだ改質水Ｗ１は、筐体１６から排出される。
このように、燃料電池システム３１０では、改質水タンク３２４から溢れ出ようとする改質水Ｗ１を、筐体１６から排出することができる。他の作用については、第１実施形態と同様である。
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係る燃料電池システム４１０を図７にしたがって説明する。なお、第３実施形態の燃料電池システム４１０については、第１実施形態の燃料電池システムと異なる部分を主に説明する。
本発明の第３実施形態に係る燃料電池システム４１０を図７にしたがって説明する。なお、第３実施形態の燃料電池システム４１０については、第１実施形態の燃料電池システムと異なる部分を主に説明する。
（構成）
燃料電池システム４１０は、図７に示されるように、改質水タンク２４と、水量センサ２１４と、取出し機構４２０とを備えている。
燃料電池システム４１０は、図７に示されるように、改質水タンク２４と、水量センサ２１４と、取出し機構４２０とを備えている。
－取出し機構４２０－
取出し機構４２０は、図７に示されるように、中継配管４２２と、貯水タンク４２８と、取出し配管４３０と、取出し弁４３４と、排出管４３６とを備えている。
取出し機構４２０は、図７に示されるように、中継配管４２２と、貯水タンク４２８と、取出し配管４３０と、取出し弁４３４と、排出管４３６とを備えている。
中継配管４２２は、クランク状とされており、水平方向に延びている水平部４２２ａと、水平部４２２ｂと、垂直方向に延びている垂直部４２２ｃとを有している。水平部４２２ａの一端は、改質水タンク２４の側板２４ａにおいて基準値Ｋ１の上方部分に取り付けられている。具体的には、水平部４２２ａの一端は、基準値Ｋ１を超えた改質水Ｗ１が水平部４２２ａへ流れ込むように改質水タンク２４の側板２４ａに取り付けられている。さらに、垂直部４２２ｃは、水平部４２２ａの他端から下方へ延びている。また、水平部４２２ｂは、垂直部４２２ｃの下端から水平方向に延びており、筐体１６の側板１６ｂを貫通しており、水平部４２２ｂの先端は、筐体１６の外部に突出している。
貯水タンク４２８は、上下方向に延びている直方体状であり、筐体１６の外部で筐体１６の側方に配置されている。貯水タンク４２８の底板４２８ａは、上下方向において、改質水タンク２４の下端に対して下方に配置されている。また、貯水タンク４２８の天板４２８ｂは、上下方向において、改質水タンク２４の上端と同様の位置に配置されている。さらに、貯水タンク４２８の側板４２８ｃには、中継配管４２２の水平部４２２ｂの先端が取り付けられている。
取出し配管４３０は、貯水タンク４２８の底板４２８ａに取り付けられており、底板４２８ａから下方へ延びている。取出し弁４３４は、取出し配管４３０に設けられており、取出し配管４３０に形成された流路を開閉するようになっている。
排出管４３６は、Ｌ字状とされており、水平方向に延びている水平部４３６ａと、垂直方向に延びている垂直部４３６ｂとを有している。水平部４３６ａの一端は、貯水タンク４２８の側板４２８ｃと反対側に配置されている貯水タンク４２８の側板４２８ｄにおいて上端部分に取り付けられている。さらに、垂直部４３６ｂは、水平部４３６ａの他端から下方へ延びている。
この構成において、電池ユニット１２を増加モードで稼働させて、改質水タンク２４に貯留されている改質水Ｗ１が基準値Ｋ１を超えると、基準値Ｋ１を超えた改質水Ｗ１が、中継配管４２２へ流れ込む。そして、中継配管４２２へ流れ込んだ改質水Ｗ１は、筐体１６の外部に配置された貯水タンク４２８へ流出して貯水タンク４２８に貯留される。さらに、ユーザが取出し弁４３４を開放することで、貯水タンク４２８に貯留された改質水Ｗ１が、取出し配管４３０を流れて、貯水タンク４２８の外部へ供給される。
また、貯水タンク４２８に貯留されている改質水Ｗ１が増加して改質水Ｗ１が貯水タンク４２８に取り付けられた排出管４３６の水平部４３６ａの一端に達すると、水平部４３６ａの一端に達した改質水Ｗ１は、排出管４３６へ流れ込む。そして、排出管４３６へ流れ込んだ改質水Ｗ１は、排出管４３６を流れて、貯水タンク４２８から排出される。
このように、燃料電池システム４１０では、増加した改質水Ｗ１を貯水タンク４２８に一旦貯水することができる。他の作用については、第１実施形態と同様である。
＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態に係る燃料電池システム５１０を図８にしたがって説明する。なお、第４実施形態の燃料電池システム５１０については、第１実施形態の燃料電池システムと異なる部分を主に説明する。
本発明の第４実施形態に係る燃料電池システム５１０を図８にしたがって説明する。なお、第４実施形態の燃料電池システム５１０については、第１実施形態の燃料電池システムと異なる部分を主に説明する。
図８（Ａ）（Ｂ）に示されるように、燃料電池システム５１０の冷媒タンク５３０の天井壁５３０ａには、開口は形成されておらず、冷媒タンク５３０は、冷媒Ｗ２が充填された加圧式タンクとされている。また、燃料電池システム５１０には、上水熱交換器が設けられていない。冷媒タンク５３０は、冷媒貯留部の一例である。
冷媒タンク５３０の冷媒Ｗ２と筐体１６の外部から供給された上水との間で熱交換を行うために、冷媒タンク３０の下端側の部分に端部が連結された上水管５５２と、冷媒タンク５３０の上端側の部分に端部が連結された排出管５５４とを備えている。
上水管５５２は、筐体１６の外部から上水を５３０へ供給する配管であって、排出管５５４は、冷媒タンク５３０で温められた上水を筐体１６の外部へ排出する配管である。
さらに、上水管５５２の途中には、上水の流れを遮断する遮断部材５５６が配置されており、排出管５５４の途中には、上水の流れを遮断する遮断部材５５８が配置されている。また、上水管５５２において遮断部材５５６に対して上水の流れ方向の上流側の部分と、排水管５５４において遮断部材５５８に対して上水の流れ方向の下流側の部分とを連結する連結管５６０が設けられている。なお、排水管５５４は、第一流路部材の一例であって、遮断部材５５８は、第一遮断部材の一例である。上水管５５２は、第二流路部材の一例であって、遮断部材５５６は、第二遮断部材の一例である。
そして、通常モードでは、制御装置７０は、遮断部材５５６、５５８を制御して、図８（Ａ）に示されるように、冷媒タンク５３０に上水が流れるのを許容する。一方、通常モードから増加モードへ切り替えられると、制御装置７０は、遮断部材５５６、５５８を制御して、図８（Ｂ）に示されるように、冷媒タンク５３０に上水が流れるのを遮断し、連結管５６０へ上水が流れるのを許容する。
このように、通常モードから増加モードへ切り替えられると、ユーザが遮断部材５５６、５５８を操作することなく、冷媒タンク５３０に上水が流れるのを遮断することで、断水時であっても、冷媒タンク５３０の保圧状態を維持することができる。
また、冷媒タンク５３０の保圧状態が維持されることで、電池モジュール１８の発電を継続することができる。
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、空気ブロワ８６を用いて、電池モジュール１８へ空気を供給したが、電池モジュール１８へ供給される空気の量を制御できればよく、他の制御部材であってもよい。
また、上記実施形態では、燃料電池から排出される排ガスの一例である燃焼排ガスを冷媒Ｗ２で冷却し、凝縮水を生成したが、例えば、空気極８４で水が生成される場合には、空気極８４から排出される排出ガスの一例としてカソードオフガスを冷媒Ｗ２で冷却し、凝縮水を生成してもよく、また、燃料極８４で水が生成される場合には、燃料極７８から排出される排出ガスの一例としてアノードオフガスを冷媒Ｗ２で冷却し、凝縮水を生成してもよい。
また、上記実施形態では、電池ユニット１２が通常モードから増加モードへ切り替えられると、ステップＳ３００で、冷却部４２の運動量を大きくさせる、熱回収ポンプ４０の回転数を増加させる、及び空気ブロワ８６の回転数を減少させる、の全てを実行したが、少なくとも一つを実行すれば良い。しかし、この場合には、全てを実行することで生じる作用は生じない。
また、上記第１実施形態では、取出しポンプ２２４を稼動させることで改質水タンク２４に貯留されている改質水Ｗ１を取り出したが、取出しポンプを利用することなく、重力を利用することで、一定量以上の改質水Ｗ１を改質水タンクから取り出してもよい。
また、上記実施形態では、燃料電池システム１０は、２ユニットに分割されていたが、３ユニット以上に分割されていてもよい。
また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、例えば、上水が流れる配管１２２に水圧計を設け、この水圧計によって検知される水圧が「０」になると、制御装置７０が凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取ってもよい。これにより、断水になると、電池ユニット１２を通常モードから増加モードへ切り替えることができる。
１０ 燃料電池システム
１８ 電池モジュール（燃料電池の一例）
２４ 改質水タンク（改質水貯留部の一例）
３１ 排気熱交換器（排気熱交換部の一例）
４０ 熱回収ポンプ（循環部の一例）
４２ 冷却部
７０ 制御装置
８６ 空気ブロワ（空気制御部の一例）
２１０ 入力部
２１４ 水量センサ
３１０ 燃料電池システム
３１４ 水量センサ
３２４ 改質水タンク（改質水貯留部の一例）
４１０ 燃料電池システム
５１０ 燃料電池システム
５３０ 冷媒タンク（冷媒貯留部の一例）
５５２ 上水管（第二流路部材）
５５４ 排水管（第一流路部材）
５５６ 遮断部材（第二遮断部材）
５５８ 遮断部材（第一遮断部材）
１８ 電池モジュール（燃料電池の一例）
２４ 改質水タンク（改質水貯留部の一例）
３１ 排気熱交換器（排気熱交換部の一例）
４０ 熱回収ポンプ（循環部の一例）
４２ 冷却部
７０ 制御装置
８６ 空気ブロワ（空気制御部の一例）
２１０ 入力部
２１４ 水量センサ
３１０ 燃料電池システム
３１４ 水量センサ
３２４ 改質水タンク（改質水貯留部の一例）
４１０ 燃料電池システム
５１０ 燃料電池システム
５３０ 冷媒タンク（冷媒貯留部の一例）
５５２ 上水管（第二流路部材）
５５４ 排水管（第一流路部材）
５５６ 遮断部材（第二遮断部材）
５５８ 遮断部材（第一遮断部材）
Claims (7)
- 燃料、空気制御部を用いて供給される空気、及び前記燃料の改質を行う改質水が供給されて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池の排ガスを冷媒で冷却し、凝縮水を生成する排気熱交換部と、
前記冷媒を冷却する冷却部と、
少なくともユーザによる凝縮水の生成量を増加させる増加指示によって、前記排ガスと前記冷媒との熱交換量を増加させる制御装置と、
前記冷媒が前記排気熱交換部を通過するように、前記冷媒を循環させる循環部と、を有し、
前記制御装置は、前記循環部を制御して単位時間当たりに前記排気熱交換部を通過する冷媒の量を増加させる、及び前記空気制御部を制御して前記燃料電池への空気の供給量を減少させる、の内少なくとも一つを実行して前記排ガスと前記冷媒との熱交換量を増加させる燃料電池システム。 - 燃料、空気制御部を用いて供給される空気、及び前記燃料の改質を行う改質水が供給されて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池の排ガスを冷媒で冷却し、凝縮水を生成する排気熱交換部と、
前記冷媒を冷却する冷却部と、
少なくともユーザによる凝縮水の生成量を増加させる増加指示によって、前記排ガスと前記冷媒との熱交換量を増加させる制御装置と、
前記冷媒が前記排気熱交換部を通過するように、前記冷媒を循環させる循環部と、を有し、
前記制御装置は、前記冷却部を制御して前記冷媒の冷却量を大きくさせる、前記循環部を制御して単位時間当たりに前記排気熱交換部を通過する冷媒の量を増加させる、及び前記空気制御部を制御して前記燃料電池への空気の供給量を減少させる、の内少なくとも一つを実行して前記排ガスと前記冷媒との熱交換量を増加させ、
前記制御装置は、前記冷却部を制御して前記冷媒の冷却量を大きくさせる、前記循環部を制御して単位時間当たりに前記排気熱交換部を通過する冷媒の量を増加させる、及び前記空気制御部を制御して前記燃料電池への空気の供給量を減少させる、の全てを実行して前記排ガスと前記冷媒との熱交換量を増加させる燃料電池システム。 - 前記凝縮水を前記改質水として貯留する改質水貯留部を有し、
前記改質水貯留部に貯留された改質水の量を検知する水量センサを有し、
前記水量センサによって検知される改質水の量が、予め定められた基準値未満になると、前記制御装置は、前記排ガスと前記冷媒との熱交換量を増加させる請求項１又は２に記載の燃料電池システム。 - ユーザからの凝縮水の生成量を増加させる増加指示を入力可能な入力部を有する請求項１～３の何れか１項に記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、前記冷却部を制御して前記冷媒の冷却量を大きくさせる、前記循環部を制御して単位時間当たりに前記排気熱交換部を通過する冷媒の量を増加させる、及び前記空気制御部を制御して前記燃料電池への空気の供給量を減少させる、の全てを実行して前記排ガスと前記冷媒との熱交換量を増加させる請求項１、請求項３又は請求項４に記載の燃料電池システム。
- 前記排気熱交換部との間で前記冷媒が循環すると共に、前記冷媒を貯留する加圧式の冷媒貯留部と、
前記冷媒貯留部で温められた上水が流れる第一流路部材と、
前記冷媒貯留部へ供給される上水が流れる第二流路部材と、
前記冷媒貯留部で温められた上水が前記第一流路部材を流れるのを遮断する第一遮断部材と、
前記冷媒貯留部へ供給される上水が前記第二流路部材を流れるのを遮断する第二遮断部材と、
を有する請求項１～５の何れか１項に記載の燃料電池システム。 - 少なくともユーザによる凝縮水の生成量を増加させる増加指示によって、前記制御装置は、前記第一遮断部材を制御し、前記冷媒貯留部で温められた上水が前記第一流路部材を流れるのを遮断し、前記第二遮断部材を制御し、前記冷媒貯留部へ供給される上水が前記第二流路部材を流れるのを遮断する請求項６に記載の燃料電池システム。
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