(57)【要約】【課題】水蒸気改質に用いる水を確保した状態で燃料電池部を運転できる燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システムにおいて運転制御部１０は、回収水タンク６で貯えられている回収水の水量が所定の運転可否判定値以下の場合、燃料電池部２の運転を行うことの可否を判定するための運転可否判定処理を行うように構成され、運転可否判定処理において、燃料電池部２の運転を行いながら湯水循環路２２を循環する循環湯水により燃焼排ガスを冷却し、当該燃焼排ガス中から回収した回収水を回収水タンク６に貯える場合、将来の所定判定時間内に回収水タンク６に貯えられている回収水の水量が増加傾向になると予測されれば燃料電池部２の運転を継続すると決定し、回収水タンク６に貯えられている回収水の水量が増加傾向にならないと予測されれば燃料電池部２の運転を停止すると決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された前記燃料ガスが供給されるアノード、及び、酸素ガスが供給されるカソードを有する燃料電池部と、前記燃料電池部での発電反応で用いられた後に前記アノードから排出される排出燃料ガス中の燃料成分を燃焼させる燃焼部と、湯水を貯え、貯えている湯水を給湯用途に向けて出湯するのに応じて、給水路から新たに水が補充されるように構成される貯湯タンクと、前記貯湯タンクから取り出した湯水が再び前記貯湯タンクに戻る間に流れる湯水循環路、及び、当該湯水循環路の途中に設けられ、前記燃焼部から排出される燃焼排ガスと前記貯湯タンクから取り出されて前記湯水循環路を循環する循環湯水とを熱交換させる排熱回収用熱交換部を有して、前記燃焼部から排出される前記燃焼排ガスが保有している熱を循環湯水で回収して前記貯湯タンクに蓄えさせる熱回収部と、前記排熱回収用熱交換部において前記湯水循環路を循環する循環湯水により前記燃焼排ガスが冷却されることで当該燃焼排ガス中から回収される回収水を貯える回収水タンクと、運転を制御する運転制御部とを備え、前記回収水タンクに貯えられている水が、前記改質部での前記原燃料の水蒸気改質に用いられる燃料電池システムであって、
前記運転制御部は、前記回収水タンクで貯えられている回収水の水量が所定の運転可否判定値以下の場合、前記燃料電池部の運転を行うことの可否を判定するための運転可否判定処理を行うように構成され、
前記運転可否判定処理において、前記燃料電池部の運転を行いながら、前記湯水循環路を循環する循環湯水により前記燃焼排ガスを冷却し、当該燃焼排ガス中から回収した回収水を前記回収水タンクに貯える場合、将来の所定判定時間内に、前記回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向になると予測されれば、前記燃料電池部の運転を継続すると決定し、前記回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向にならないと予測されれば、前記燃料電池部の運転を停止すると決定する燃料電池システム。
【請求項２】
前記運転制御部は、前記運転可否判定処理において、前記将来の所定判定時間内に、前記排熱回収用熱交換部に供給される循環湯水の温度が、前記燃焼排ガスを冷却するのに適した適正湯水温度以下になると予測される場合に、前記回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向になると予測して、前記燃料電池部の運転を継続すると決定し、前記将来の所定判定時間内に、前記排熱回収用熱交換部に供給される循環湯水の温度が前記適正湯水温度以下にならないと予測される場合に、前記回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向にならないと予測して、前記燃料電池部の運転を停止すると決定する請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記貯湯タンクと前記排熱回収用熱交換部との間の前記湯水循環路を流れる循環湯水からの放熱状態を調節可能な送風式の冷却部と、
前記貯湯タンクと前記排熱回収用熱交換部との間の前記湯水循環路を流れる循環湯水のうち、前記貯湯タンクから取り出された後、前記冷却部によって放熱状態が調節される前の循環湯水の温度を測定する取出湯水温度測定部とを備え、
前記運転制御部は、前記取出湯水温度測定部が測定した循環湯水の温度が、前記燃焼排ガスを冷却するのに適した適正湯水温度よりも高い所定の判定温度以上の場合、前記冷却部の動作状態を、循環湯水からの放熱を相対的に促進する放熱促進状態に切り替え、前記取出湯水温度測定部が測定した循環湯水の温度が前記所定の判定温度未満の場合、前記冷却部の動作状態を、循環湯水からの放熱を相対的に促進しない非放熱促進状態に切り替える放熱状態調節処理を行うように構成され、
前記運転制御部は、前記運転可否判定処理において、前記冷却部の動作状態を前記放熱促進状態に切り替えており、且つ、現在の外気温度が設定温度より高く、且つ、前記将来の所定判定時間内に当日の日没時刻が存在していないという運転停止条件が満たされる場合に、前記回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向にならないと予測して、前記燃料電池部の運転を停止すると決定し、前記運転停止条件が満たされない場合に、前記燃料電池部の運転を継続すると決定する請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記貯湯タンクと前記排熱回収用熱交換部との間の前記湯水循環路を流れる循環湯水からの放熱状態を調節可能な送風式の冷却部と、
前記貯湯タンクと前記排熱回収用熱交換部との間の前記湯水循環路を流れる循環湯水のうち、前記貯湯タンクから取り出された後、前記冷却部によって放熱状態が調節される前の循環湯水の温度を測定する取出湯水温度測定部とを備え、
前記運転制御部は、前記取出湯水温度測定部が測定した循環湯水の温度が、前記燃焼排ガスを冷却するのに適した適正湯水温度よりも高い所定の判定温度以上の場合、前記冷却部の動作状態を、循環湯水からの放熱を相対的に促進する放熱促進状態に切り替え、前記取出湯水温度測定部が測定した循環湯水の温度が前記所定の放熱判定温度未満の場合、前記冷却部の動作状態を、循環湯水からの放熱を相対的に促進しない非放熱促進状態に切り替える放熱状態調節処理を行うように構成され、
前記運転制御部は、前記運転可否判定処理において、前記冷却部の動作状態を前記放熱促進状態に切り替えており、且つ、現在の外気温度が設定温度より高く、且つ、前記将来の所定判定時間内に外気温度が前記設定温度以下にならないと予測されるという運転停止条件が満たされる場合に、前記回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向にならないと予測して、前記燃料電池部の運転を停止すると決定し、前記運転停止条件が満たされない場合に、前記燃料電池部の運転を継続すると決定する請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記運転制御部は、前記運転可否判定処理の結果に基づいて前記燃料電池部の運転を停止した後、前記排熱回収用熱交換部に供給される循環湯水の温度が前記適正湯水温度以下になった或いは前記適正湯水温度以下になると予測された場合、前記燃料電池部の運転を再開する請求項２〜４の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記運転制御部は、前記運転可否判定処理において、前記回収水タンクで貯えられている回収水の水量が前記運転可否判定値よりも少ない所定の運転停止実行値以下の場合、前記将来の所定判定時間内に、前記回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向になると予測されるか否かに関わらず、前記燃料電池部の運転を停止する請求項１〜５の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記運転停止実行値は、停止している前記燃料電池部の運転を開始する過程で前記改質部に供給する必要のある水量よりも大きい値に設定されている請求項６に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記運転制御部は、前記回収水タンクで貯えられている回収水の水量の実際の低下状況に基づいて、前記回収水タンクで貯えられている回収水の水量が前記運転停止実行値以下になるまでの予測所要時間を算出し、当該予測所要時間を前記将来の所定判定時間として設定する請求項６又は７に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、改質部で生成された燃料ガスが供給されるアノード、及び、酸素ガスが供給されるカソードを有する燃料電池部と、燃料電池部での発電反応で用いられた後にアノードから排出される排出燃料ガス中の燃料成分を燃焼させる燃焼部と、排熱回収用熱交換部において湯水循環路を循環する循環湯水により燃焼排ガスが冷却されることで当該燃焼排ガス中から回収される回収水を貯える回収水タンクと、運転を制御する運転制御部とを備え、回収水タンクに貯えられている水が、改質部での原燃料の水蒸気改質に用いられる燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（特開２０１６−１０５３９３号公報）に記載の燃料電池システムでは、貯湯タンクに貯えられている湯水を、燃料電池から排出される排気ガス（燃焼排ガス）を冷却するための冷却媒体として用いることが記載されている。そして、燃料電池から排出される排気ガス（燃焼排ガス）を冷却することで得られる凝縮水は回収水タンクに貯えられ、その水が改質部での原燃料の水蒸気改質に用いられる。このように、燃焼排ガスに含まれる水分を凝縮させて回収し、回収した水を水蒸気改質に利用するというサイクルを確立できれば、外部から回収水タンクに水をほとんど補充することなく燃料電池の運転を継続できる。
【０００３】
特許文献１に記載の燃料電池システムでは、回収水タンクに貯えている水の量が低下した場合には、燃料電池の出力を下げて、水の使用量を低減させる節水モードを実行している。これにより、回収水タンクから消費される水の量を少なくできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１０５３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の燃料電池システムでは、電力需要とは無関係に、回収水タンクに貯えている水の量に応じて燃料電池の出力を変更している。そのため、回収水タンクに貯えている水の量が低下して燃料電池の出力を低下させた場合には、例えば商用電力系統からの買電電力が増加し、燃料電池を設置しているメリットが小さくなるという問題がある。
【０００６】
尚、回収水タンクに貯えている水の量が所定のレベルまで低下したとしても、その後、何等かの要因によって、回収水タンクに貯えられる水の量が増加傾向になる場合がある。例えば、将来の所定判定時間内に、燃料電池から排出される排気ガス（燃焼排ガス）に対する冷却能力が高くなる時間帯が存在すれば、その時間帯において回収水タンクに貯えられている水の量が増加傾向になる。つまり、回収水タンクに貯えている水の量が所定のレベルまで低下した場合に、燃料電池の出力を下げて水の使用量を低減させるといった制御を行わなくても、燃料電池システム内での水のサイクルを確立し続けることができる。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、水蒸気改質に用いる水を確保した状態で燃料電池部を運転できる燃料電池システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池システムの特徴構成は、原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された前記燃料ガスが供給されるアノード、及び、酸素ガスが供給されるカソードを有する燃料電池部と、前記燃料電池部での発電反応で用いられた後に前記アノードから排出される排出燃料ガス中の燃料成分を燃焼させる燃焼部と、湯水を貯え、貯えている湯水を給湯用途に向けて出湯するのに応じて、給水路から新たに水が補充されるように構成される貯湯タンクと、前記貯湯タンクから取り出した湯水が再び前記貯湯タンクに戻る間に流れる湯水循環路、及び、当該湯水循環路の途中に設けられ、前記燃焼部から排出される燃焼排ガスと前記貯湯タンクから取り出されて前記湯水循環路を循環する循環湯水とを熱交換させる排熱回収用熱交換部を有して、前記燃焼部から排出される前記燃焼排ガスが保有している熱を循環湯水で回収して前記貯湯タンクに蓄えさせる熱回収部と、前記排熱回収用熱交換部において前記湯水循環路を循環する循環湯水により前記燃焼排ガスが冷却されることで当該燃焼排ガス中から回収される回収水を貯える回収水タンクと、運転を制御する運転制御部とを備え、前記回収水タンクに貯えられている水が、前記改質部での前記原燃料の水蒸気改質に用いられる燃料電池システムであって、
前記運転制御部は、前記回収水タンクで貯えられている回収水の水量が所定の運転可否判定値以下の場合、前記燃料電池部の運転を行うことの可否を判定するための運転可否判定処理を行うように構成され、
前記運転可否判定処理において、前記燃料電池部の運転を行いながら、前記湯水循環路を循環する循環湯水により前記燃焼排ガスを冷却し、当該燃焼排ガス中から回収した回収水を前記回収水タンクに貯える場合、将来の所定判定時間内に、前記回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向になると予測されれば、前記燃料電池部の運転を継続すると決定し、前記回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向にならないと予測されれば、前記燃料電池部の運転を停止すると決定する点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、運転制御部は、回収水タンクで貯えられている回収水の水量が所定の運転可否判定値以下にまで低下した場合であっても、将来の所定判定時間内に、回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向になると予測されれば、燃料電池部の運転を継続すると決定する。つまり、回収水タンクで貯えられている回収水の水量が少なくなったとしても、その後、原燃料の水蒸気改質のために用いる水（回収水）を充分に確保し続けることができる可能性が高い場合には、燃料電池部の運転が継続されて、それにより発生した電気及び熱が利用可能になる。それに対して、回収水タンクで貯えられている回収水の水量が少なくなり、且つ、その後、原燃料の水蒸気改質のために用いる水（回収水）を充分に確保し続けることができる可能性が低い場合には、少なくとも一定量の水が回収水タンクに残された状態で燃料電池部の運転が停止される。そして、その後の適当なタイミングで、回収水タンクに残された水を水蒸気改質に利用して、燃料電池部の運転を再開できる。
従って、水蒸気改質に用いる水を確保した状態で燃料電池部を運転できる燃料電池システムを提供できる。
【００１０】
本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、前記運転制御部は、前記運転可否判定処理において、前記将来の所定判定時間内に、前記排熱回収用熱交換部に供給される循環湯水の温度が、前記燃焼排ガスを冷却するのに適した適正湯水温度以下になると予測される場合に、前記回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向になると予測して、前記燃料電池部の運転を継続すると決定し、前記将来の所定判定時間内に、前記排熱回収用熱交換部に供給される循環湯水の温度が前記適正湯水温度以下にならないと予測される場合に、前記回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向にならないと予測して、前記燃料電池部の運転を停止すると決定する点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、運転制御部は、将来の所定判定時間内に、排熱回収用熱交換部に供給される循環湯水の温度が適正湯水温度以下になると予測される場合に、回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向になると予測する。つまり、排熱回収用熱交換部に供給される循環湯水の温度が、燃焼排ガスを充分に冷却して、充分な量の凝縮水を発生させることができる程度まで低ければ、回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向になると予測する。それに対して、運転制御部は、将来の所定判定時間内に、排熱回収用熱交換部に供給される循環湯水の温度が適正湯水温度以下にならないと予測される場合に、回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向にならないと予測する。つまり、排熱回収用熱交換部に供給される循環湯水の温度が、燃焼排ガスを充分に冷却して、充分な量の凝縮水を発生させることができる程度まで低くなければ、回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向にならないと予測する。このように、運転制御部は、排熱回収用熱交換部に供給される循環湯水の温度を参照して、回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向になるか否かを判定できる。
【００１２】
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記貯湯タンクと前記排熱回収用熱交換部との間の前記湯水循環路を流れる循環湯水からの放熱状態を調節可能な送風式の冷却部と、
前記貯湯タンクと前記排熱回収用熱交換部との間の前記湯水循環路を流れる循環湯水のうち、前記貯湯タンクから取り出された後、前記冷却部によって放熱状態が調節される前の循環湯水の温度を測定する取出湯水温度測定部とを備え、
前記運転制御部は、前記取出湯水温度測定部が測定した循環湯水の温度が、前記燃焼排ガスを冷却するのに適した適正湯水温度よりも高い所定の判定温度以上の場合、前記冷却部の動作状態を、循環湯水からの放熱を相対的に促進する放熱促進状態に切り替え、前記取出湯水温度測定部が測定した循環湯水の温度が前記所定の判定温度未満の場合、前記冷却部の動作状態を、循環湯水からの放熱を相対的に促進しない非放熱促進状態に切り替える放熱状態調節処理を行うように構成され、
前記運転制御部は、前記運転可否判定処理において、前記冷却部の動作状態を前記放熱促進状態に切り替えており、且つ、現在の外気温度が設定温度より高く、且つ、前記将来の所定判定時間内に当日の日没時刻が存在していないという運転停止条件が満たされる場合に、前記回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向にならないと予測して、前記燃料電池部の運転を停止すると決定し、前記運転停止条件が満たされない場合に、前記燃料電池部の運転を継続すると決定する点にある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、運転制御部は、冷却部によって放熱状態が調節される前の循環湯水の温度が所定の判定温度以上の場合、冷却部の動作状態を放熱促進状態に切り替え、その循環湯水の温度が判定温度未満の場合、冷却部の動作状態を非放熱促進状態に切り替える。つまり、貯湯タンクから取り出された後、冷却部によって放熱状態が調節される前の循環湯水の温度が、燃焼排ガスを冷却するのに適した適正湯水温度より高くても、冷却部の作用により、排熱回収用熱交換部に供給される循環湯水の温度を適正湯水温度以下にする又は適正湯水温度に近付けることができる。
【００１４】
また、本特徴構成のような送風式の冷却部を用いる場合、日没時刻になると、日が陰ることで外気温度が低下し、それに伴って冷却部による冷却能力が上昇することで、循環湯水からの放熱が促進されると考えてもよい。
そこで本特徴構成では、運転制御部は、将来の所定判定時間内に当日の日没時刻が存在していない場合、冷却部の動作状態が放熱促進状態であっても循環湯水からの放熱があまり促進されないため、排熱回収用熱交換部に供給される循環湯水の温度があまり低下せず、その結果、回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向にならないと予測する。
【００１５】
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記貯湯タンクと前記排熱回収用熱交換部との間の前記湯水循環路を流れる循環湯水からの放熱状態を調節可能な送風式の冷却部と、
前記貯湯タンクと前記排熱回収用熱交換部との間の前記湯水循環路を流れる循環湯水のうち、前記貯湯タンクから取り出された後、前記冷却部によって放熱状態が調節される前の循環湯水の温度を測定する取出湯水温度測定部とを備え、
前記運転制御部は、前記取出湯水温度測定部が測定した循環湯水の温度が、前記燃焼排ガスを冷却するのに適した適正湯水温度よりも高い所定の判定温度以上の場合、前記冷却部の動作状態を、循環湯水からの放熱を相対的に促進する放熱促進状態に切り替え、前記取出湯水温度測定部が測定した循環湯水の温度が前記所定の放熱判定温度未満の場合、前記冷却部の動作状態を、循環湯水からの放熱を相対的に促進しない非放熱促進状態に切り替える放熱状態調節処理を行うように構成され、
前記運転制御部は、前記運転可否判定処理において、前記冷却部の動作状態を前記放熱促進状態に切り替えており、且つ、現在の外気温度が設定温度より高く、且つ、前記将来の所定判定時間内に外気温度が前記設定温度以下にならないと予測されるという運転停止条件が満たされる場合に、前記回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向にならないと予測して、前記燃料電池部の運転を停止すると決定し、前記運転停止条件が満たされない場合に、前記燃料電池部の運転を継続すると決定する点にある。
【００１６】
上記特徴構成によれば、運転制御部は、冷却部によって放熱状態が調節される前の循環湯水の温度が所定の判定温度以上の場合、冷却部の動作状態を放熱促進状態に切り替え、その循環湯水の温度が判定温度未満の場合、冷却部の動作状態を非放熱促進状態に切り替える。つまり、貯湯タンクから取り出された後、冷却部によって放熱状態が調節される前の循環湯水の温度が、燃焼排ガスを冷却するのに適した適正湯水温度より高くても、冷却部の作用により、排熱回収用熱交換部に供給される循環湯水の温度を適正湯水温度以下にする又は適正湯水温度に近付けることができる。
【００１７】
また、本特徴構成のような送風式の冷却部を用いる場合、外気温度が低下すると、それに伴って冷却部による冷却能力が上昇することで、循環湯水からの放熱が促進されると考えてもよい。
そこで本特徴構成では、運転制御部は、将来の所定判定時間内に、外気温度が設定温度以下にならないと予測される場合、冷却部による循環湯水からの放熱があまり促進されないため、排熱回収用熱交換部に供給される循環湯水の温度があまり低下せず、その結果、回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向にならないと予測する。
【００１８】
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御部は、前記運転可否判定処理の結果に基づいて前記燃料電池部の運転を停止した後、前記排熱回収用熱交換部に供給される循環湯水の温度が前記適正湯水温度以下になった或いは前記適正湯水温度以下になると予測された場合、前記燃料電池部の運転を再開する点にある。
【００１９】
排熱回収用熱交換部に供給される循環湯水の温度が実際に適正湯水温度以下になった場合、或いは、その循環湯水の温度が適正湯水温度以下になると予測された場合には、排熱回収用熱交換部に供給される循環湯水によって燃焼排ガスを充分に冷却して、充分な量の凝縮水を発生させることができる或いはできると予測されるため、回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向になると予測される。つまり、燃料電池部の運転を再開しても、その後、原燃料の水蒸気改質のために用いる水（回収水）を充分に確保し続けることができると予測される。
そこで本特徴構成では、運転制御部は、運転可否判定処理の結果に基づいて燃料電池部の運転を停止した後、排熱回収用熱交換部に供給される循環湯水の温度が適正湯水温度以下になった或いは適正湯水温度以下になると予測された場合、燃料電池部の運転を再開する。
【００２０】
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御部は、前記運転可否判定処理において、前記回収水タンクで貯えられている回収水の水量が前記運転可否判定値よりも少ない所定の運転停止実行値以下の場合、前記将来の所定判定時間内に、前記回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向になると予測されるか否かに関わらず、前記燃料電池部の運転を停止する点にある。
ここで、前記運転停止実行値は、停止している前記燃料電池部の運転を開始する過程で前記改質部に供給する必要のある水量よりも大きい値に設定されていることが好ましい。
【００２１】
上記特徴構成によれば、回収水タンクで貯えられている回収水の水量が少なくなったとしても、一定量の水が回収水タンクに残された状態で燃料電池部の運転が停止される。そして、その後の適当なタイミングで、回収水タンクに残された水を水蒸気改質に利用して、燃料電池部の運転を再開できる。
【００２２】
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御部は、前記回収水タンクで貯えられている回収水の水量の実際の低下状況に基づいて、前記回収水タンクで貯えられている回収水の水量が前記運転停止実行値以下になるまでの予測所要時間を算出し、当該予測所要時間を前記将来の所定判定時間として設定する点にある。
【００２３】
回収水タンクで貯えられている回収水の水量が少なくなったとしても、その水量が上記運転停止実行値以下になるよりも前に、回収水タンクで貯えられている回収水の水量が増加傾向になるのであれば、燃料電池部の運転を継続しても構わない。
そこで本特徴構成では、運転制御部は、回収水タンクで貯えられている回収水の水量の実際の低下状況に基づいて、回収水タンクで貯えられている回収水の水量が運転停止実行値以下になるまでの予測所要時間を算出し、その予測所要時間を将来の所定判定時間として設定する。つまり、運転制御部は、将来、回収水タンクで貯えられている回収水の水量が運転停止実行値以下になるまでの間に、回収水タンクに貯えられている回収水の水量が増加傾向になるか否かを予測して、燃料電池部の運転を継続するか停止するかを決定する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】燃料電池部の運転可否判定処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に図面を参照して本発明の実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。
図１は、燃料電池システムの構成を示す図である。図示するように、燃料電池システムは、原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部１と、改質部１で生成された燃料ガスが供給されるアノード２ａ、及び、酸素ガスが供給されるカソード２ｂを有する燃料電池部２と、運転を制御する運転制御部１０とを備える。加えて、燃料電池システムは、燃料電池部２での発電反応で用いられた後にアノード２ａから排出される排出燃料ガス中の燃料成分を燃焼させる燃焼部３と、湯水を貯え、貯えている湯水を給湯用途９に向けて出湯するのに応じて、給水路２３から新たに水が補充されるように構成される貯湯タンク８と、貯湯タンク８から取り出した湯水が再び貯湯タンク８に戻る間に流れる湯水循環路２２、及び、当該湯水循環路２２の途中に設けられ、燃焼部３から排出される燃焼排ガスと貯湯タンク８から取り出されて湯水循環路２２を循環する循環湯水とを熱交換させる排熱回収用熱交換部４を有して、燃焼部３から排出される燃焼排ガスが保有している熱を循環湯水で回収して貯湯タンク８に蓄えさせる熱回収部Ｈとを備える。更に、燃料電池システムは、排熱回収用熱交換部４において湯水循環路２２を循環する循環湯水により燃焼排ガスが冷却されることで当該燃焼排ガス中から回収される回収水を貯える回収水タンク６を備え、回収水タンク６に貯えられている水が、改質部１での原燃料の水蒸気改質に用いられるように構成される。
【００２６】
燃料電池システムは、取り扱われる情報を記憶する記憶部１２を備える。また、燃料電池システムは、外気の温度を測定する外気温度測定部１３を備える。
【００２７】
燃料電池部２のアノード２ａに供給する燃料ガスを生成する改質部１には、原燃料供給路１６を介して都市ガスなどの原燃料ガスが供給され、回収水タンク６に貯えられている改質用水が改質用水ポンプ１５によって改質用水供給路２０を介して供給される。改質用水ポンプ１５の動作は運転制御部１０が制御する。そして、改質部１で生成された燃料ガスは燃料ガス供給路１７を通って燃料電池部２のアノード２ａに供給される。
【００２８】
燃料電池部２は、アノード２ａとカソード２ｂとの間に電解質２ｃを挟んで構成されるセルを複数積層して形成される。燃料電池部２では、改質部１から供給される燃料ガスがアノード２ａに供給され、酸素供給路２１を介して供給される空気（酸素ガス）がカソード２ｂに供給されて、発電反応が行われる。燃料電池部２で発電された電力は電力変換部（図示せず）を介して電力負荷装置（図示せず）に供給される。燃料電池部２は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）や固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）など、様々なタイプの燃料電池を用いて実現できる。
【００２９】
燃料電池部２のアノード２ａでは、全ての水素が発電反応によって消費される訳ではなく、アノード２ａから排出される排出燃料ガス中には水素が含まれている。そして、燃焼部３では、排出燃料ガス中の燃料成分（水素）を燃焼させる。カソード２ｂから排出される排出酸素ガスには酸素が含まれているので、排出燃料ガス及び排出酸素ガスを共に燃焼部３に供給して燃焼させてもよい。図示は省略するが、燃焼部３で発生した燃焼熱は改質部１での改質反応に用いることができる。また、後述するように、燃焼部３から排出される燃焼排ガスが保有する熱は、貯湯タンク８に貯えられている流体としての湯水を加熱するために用いられる。
【００３０】
貯湯タンク８には、熱が湯水の形態で蓄えられる。本実施形態では、貯湯タンク８には、温度成層を形成する状態で湯水が貯えられる。つまり、貯湯タンク８の内部では、相対的に低温の湯水がその下部に貯えられ、相対的に高温の湯水がその上部に貯えられるように構成されている。貯湯タンク８に貯えられている湯水は、湯水循環路２２を通って排熱回収用熱交換部４と貯湯タンク８との間で循環する。湯水循環路２２における湯水の流動は、湯水循環ポンプ１４によって行われる。湯水循環ポンプ１４の動作は運転制御部１０が制御する。そして、貯湯タンク８の下部から取り出されて湯水循環路２２を流れる相対的に低温の湯水は、排熱回収用熱交換部４での熱交換により、燃焼部３から排出される燃焼排ガスが保有する熱を回収し（即ち、湯水は昇温され）、相対的に高温の湯水となって貯湯タンク８の上部へと流入する。
【００３１】
本実施形態では、排熱回収用熱交換部４と貯湯タンク８との間の湯水循環路２２の途中に、そこを流れる湯水の温度（即ち、貯湯タンク８に流入する湯水の温度）を測定する温度センサＴ１が設けられている。そして、運転制御部１０は、燃料電池部２を運転している間、温度センサＴ１で測定される、貯湯タンク８に流入する湯水の温度が所定の温度（例えば６０℃など）となるように湯水循環ポンプ１４の動作を制御する。そうすると、燃料電池部２を運転している間、貯湯タンク８の上部には約６０℃の湯水が継続して供給される。
【００３２】
貯湯タンク８の上部には出湯路２４が接続されており、貯湯タンク８の上部に貯えられている湯水は、出湯路２４を介して給湯用途９へ供給される。給湯用途９は、例えば湯水そのものを消費する給湯装置である。貯湯タンク８の下部には給水路２３が接続されており、給水路２３を介して貯湯タンク８の下部に上水が供給される。例えば、貯湯タンク８の内部には給水路２３から上水の給水圧が加わっており、給湯用途９へはその給水圧によって湯水が供給され、それに伴って給水路２３から上水が補充される。
【００３３】
貯湯タンク８には、貯えている湯水の温度を測定する温度センサＴ４，Ｔ５，Ｔ６が設けられている。具体的には、貯湯タンク８の上部から下部へ向かって順に、温度センサＴ４及び温度センサＴ５及び温度センサＴ６が設けられている。つまり、温度センサＴ４は、貯湯タンク８の上部側に貯えられている湯水の温度を測定し、温度センサＴ６は、貯湯タンク８の下部側に貯えられている湯水の温度を測定し、温度センサＴ５は、それらの中間部分に貯えられている湯水の温度を測定する。上述したように、貯湯タンク８には、温度成層を形成する状態で湯水が貯えられることを考慮すると、温度センサＴ６で測定される湯水の温度が最も低くなるはずである。温度センサＴ４，Ｔ５，Ｔ６の測定結果は運転制御部１０に伝達される。
【００３４】
上述した排熱回収用熱交換部４では、燃焼部３から排出される燃焼排ガスからの熱回収、即ち燃焼排ガスの冷却が行われるため、排熱回収用熱交換部４よりも下流側の燃焼排ガス路１８には、凝縮した水（回収水）が存在している。この回収水は、燃焼排ガス路１８から分岐する回収水路１９に導かれて、水処理部５に流入する。水処理部５は、例えば、回収水に含まれる電解質のイオン（例えば、イオン化して溶存している塩類やアンモニアなど）を例えばＨ＋、ＯＨ−と交換することで、回収水に含まれる電解質の濃度を相対的に低くさせる（即ち、電気伝導度を低くさせる）機能などを果たす。
【００３５】
水処理部５で処理された回収水は回収水タンク６に供給されて一時的に貯えられる。回収水タンク６には回収水タンク６に貯えられている回収水の量を測定するための水量測定部７が設けられている。例えば、水量測定部７は静電容量式の液位センサやフロート式の液位センサである。水量測定部７の測定結果は運転制御部１０に伝達される。
【００３６】
燃料電池システムは、貯湯タンク８と排熱回収用熱交換部４との間の湯水循環路２２を流れる循環湯水からの放熱状態を調節可能な送風式の冷却部１１を備える。冷却部１１の動作は運転制御部１０が制御する。本実施形態の冷却部１１はファン１１ａを有し、そのファン１１ａによって送風された空気（外気）によって湯水循環路２２を流れる循環湯水を冷却することができる。外気温度（例えば外気温度測定部１３で測定される外気の温度）が低いほど、冷却部１１の冷却能力は高くなる。尚、冷却部１１の構成は本実施形態で説明する構成に限定されず、適宜変更可能である。
【００３７】
本実施形態の燃料電池システムでは、回収水タンク６に貯えられている水が、改質部１での原燃料の水蒸気改質に用いられるため、充分な量の水を燃焼排ガス中から回収する必要がある。排熱回収用熱交換部４では、湯水循環路２２を循環する循環湯水により燃焼排ガスを冷却して、燃焼排ガスの水分を凝縮するように構成されているため、排熱回収用熱交換部４に供給される循環湯水の温度（温度センサＴ３で測定される湯水の温度）が、燃焼排ガスを冷却するのに適した適正湯水温度以下（例えば３０℃以下など）になっていることが好ましい。
【００３８】
但し、貯湯タンク８の下部に貯えられており、そこから湯水循環路２２へと取り出される湯水の温度が高温になると、排熱回収用熱交換部４に供給される循環湯水の温度も高くなる場合がある。例えば、貯湯タンク８から給湯用途９へ出湯される湯水の量が少ないと、貯湯タンク８に貯えられる高温の湯水の量が増加し、最終的には貯湯タンク８の温度センサＴ４，Ｔ５，Ｔ６の全てで測定される湯水の温度（即ち、貯湯タンク８の全体の湯水の温度）が高温になってしまう。そうなると、貯湯タンク８の下部から湯水循環路２２へと取り出される湯水の温度が高温になってしまう。
【００３９】
貯湯タンク８から取り出される湯水の温度が高温になると、その湯水では燃焼排ガスを充分に冷却できないため、本実施形態では、冷却部１１で湯水を冷却した上で、排熱回収用熱交換部４に供給するように構成されている。具体的には、以下に説明する放熱状態調節処理が行われる。
【００４０】
〔冷却部１１による放熱状態調節処理〕
燃料電池システムは、貯湯タンク８と排熱回収用熱交換部４との間の湯水循環路２２を流れる循環湯水のうち、貯湯タンク８から取り出された後、冷却部１１によって放熱状態が調節される前の循環湯水の温度を測定する取出湯水温度測定部としての温度センサＴ２を備える。そして、運転制御部１０は、温度センサＴ２が測定した循環湯水の温度が、適正湯水温度よりも高い所定の判定温度以上（例えば３８℃以上など）の場合、冷却部１１の動作状態を、循環湯水からの放熱を相対的に促進する放熱促進状態に切り替え、温度センサＴ２が測定した循環湯水の温度が所定の判定温度未満の場合、冷却部１１の動作状態を、循環湯水からの放熱を相対的に促進しない非放熱促進状態に切り替える放熱状態調節処理を行う。具体的には、運転制御部１０は、温度センサＴ２が測定した循環湯水の温度が上記判定温度以上の場合には冷却部１１のファン１１ａを所定の回転速度で動作させることで放熱促進状態にさせ、温度センサＴ２が測定した循環湯水の温度が上記判定温度未満の場合には冷却部１１のファン１１ａを停止させることで非放熱促進状態にさせる。
【００４１】
このような放熱状態調節処理が行われることで、温度センサＴ２が測定した循環湯水の温度、即ち、貯湯タンク８から取り出された後、冷却部１１によって放熱状態が調節される前の循環湯水の温度が、燃焼排ガスを冷却するのに適した適正湯水温度より高くても、冷却部１１の作用により、排熱回収用熱交換部４に供給される循環湯水の温度を適正湯水温度以下にする又は適正湯水温度に近付けることができる。その結果、排熱回収用熱交換部４では、燃焼排ガスが効果的に冷却され、充分な量の回収水を得て回収水タンク６で貯えることができる。
【００４２】
〔燃料電池部２の運転可否判定処理〕
図２は、燃料電池部２の運転可否判定処理を説明するフローチャートである。
工程＃１０において運転制御部１０は、回収水タンク６で貯えられている回収水の水量が、所定の運転可否判定値以下であるか否かを判定する。運転制御部１０は、水量測定部７の測定結果を参照して、回収水タンク６で貯えられている回収水の水量、即ち、燃料電池部２を運転する場合に改質部１での水蒸気改質のために用いることができる改質用水（回収水）の残量を知ることができる。
【００４３】
そして、運転制御部１０は、回収水タンク６で貯えられている回収水の水量が所定の運転可否判定値（図１のＬ１）以下の場合（工程＃１０において「Ｙｅｓ」の場合）、工程＃１１に移行して、後述するような燃料電池部２の運転を行うことの可否を判定するための運転可否判定処理を行うように構成される。つまり、回収水タンク６での回収水の残量が少なくなっている場合、その後、燃料電池部２の運転を継続しても構わないか否かを判定する。
それに対して、運転制御部１０は、回収水タンク６で貯えられている回収水の水量が運転可否判定値よりも大きい場合（工程＃１０において「Ｎｏ」の場合）、回収水タンク６で貯えられている回収水の水量が充分に多いということであるので、燃料電池部２の運転をそのまま継続する。
【００４４】
工程＃１１において運転制御部１０は、回収水タンク６で貯えられている回収水の水量が上記運転可否判定値よりも少ない所定の運転停止実行値（図１のＬ２）以下であるか否かを判定する。そして、運転制御部１０は、回収水タンク６で貯えられている回収水の水量が運転停止実行値以下の場合、工程＃１４に移行して、燃料電池部２の運転を停止する。この場合、運転停止実行値は、停止している燃料電池部２の運転を開始する過程で改質部１に供給する必要のある水量よりも大きい値に設定されている。つまり、回収水タンク６で貯えられている回収水の水量がこの運転停止実行値よりも少なくなると、燃料電池部２の運転が停止され、その後に運転を再開しようとしても、燃料電池部２の運転を開始する過程で消費する改質用水が足りなくなってしまう。そのため、工程＃１４において運転制御部１０は、燃料電池部２を運転する場合に改質部１での水蒸気改質のために用いることができる改質用水（回収水）の残量が非常に少なくなっている場合には、燃料電池部２の運転を停止する。つまり、停止している燃料電池部２の運転を開始する過程で改質部１に供給する必要のある水量を改質水タンクに少なくとも残した状態で、燃料電池部２の運転を停止させている。
【００４５】
運転制御部１０は、工程＃１１において、回収水タンク６で貯えられている回収水の水量が運転停止実行値よりも多いと判定した場合、工程＃１２に移行する。そして、工程＃１２の運転可否判定処理において、運転制御部１０は、燃料電池部２の運転を行いながら、湯水循環路２２を循環する循環湯水により燃焼排ガスを冷却し、当該燃焼排ガス中から回収した回収水を回収水タンク６に貯える場合、将来の所定判定時間内に、回収水タンク６に貯えられている回収水の水量が増加傾向になると予測されれば、燃料電池部２の運転を継続すると決定し（工程＃１３）、回収水タンク６に貯えられている回収水の水量が増加傾向にならないと予測されれば、燃料電池部２の運転を停止すると決定する（工程＃１４）。つまり、運転制御部１０は、回収水タンク６に貯えられている回収水の水量が運転可否判定値以下にまで低下しているとしても、その後の所定判定時間内に回収水タンク６に貯えられている回収水の水量が増加すると予測されるのであれば、燃料電池部２の運転を継続してもよいと決定し、回収水の水量が増加しないと予測されるのであれば、燃料電池部２の運転を停止するべきと決定する。
【００４６】
上記所定判定時間の長さは適宜設定できる。例えば、水量測定部７の測定結果が記憶部１２に継続的に記憶されていれば、運転制御部１０は、回収水タンク６で貯えられている回収水の水量の時間的な推移を参照できる。その場合、運転制御部１０は、回収水タンク６で貯えられている回収水の水量の実際の低下状況に基づいて、回収水タンク６で貯えられている回収水の水量が運転停止実行値以下になるまでの予測所要時間を算出し、当該予測所要時間を将来の所定判定時間として設定できる。
【００４７】
〔回収水タンク６での水量が増加傾向になると予測されるか否かの判定例１〕
運転制御部１０は、運転可否判定処理において、将来の所定判定時間内に、排熱回収用熱交換部４に供給される循環湯水の温度が、燃焼排ガスを冷却するのに適した適正湯水温度以下になると予測される場合に、回収水タンク６に貯えられている回収水の水量が増加傾向になると予測して、燃料電池部２の運転を継続すると決定し、将来の所定判定時間内に、排熱回収用熱交換部４に供給される循環湯水の温度が適正湯水温度以下にならないと予測される場合に、回収水タンク６に貯えられている回収水の水量が増加傾向にならないと予測して、燃料電池部２の運転を停止すると決定する。
【００４８】
例えば、給湯用途９において給湯需要が発生すると、その分だけ低温の上水が貯湯タンク８の下部に供給されて貯えられる。そのため、貯湯タンク８の下部から湯水循環路２２へと取り出されて、排熱回収用熱交換部４に供給される循環湯水の温度は、上記適正湯水温度以下になる可能性が高い。つまり、運転制御部１０は、将来の所定判定時間内に、給湯用途９において設定値以上の給湯需要が発生すると予測される場合に、排熱回収用熱交換部４に供給される循環湯水の温度が適正湯水温度以下になると予測し、将来の所定判定時間内に、設定値以上の給湯需要が発生しないと予測される場合に、排熱回収用熱交換部４に供給される循環湯水の温度が適正湯水温度以下にならないと予測する。この場合、１日の中での給湯用途９での過去の給湯需要の時間的な推移が分かる情報が記憶部１２に記憶されていれば、運転制御部１０は、その情報を参照して、将来の所定判定時間内に、給湯用途９において設定値以上の給湯需要が発生すると予測されるか否かを判定できる。
【００４９】
尚、運転制御部１０が「将来の所定判定時間内に、排熱回収用熱交換部４に供給される循環湯水の温度が、燃焼排ガスを冷却するのに適した適正湯水温度以下になると予測される」と判定する場合には、現時点で排熱回収用熱交換部４に供給されている循環湯水の温度（温度センサＴ３により測定される湯水の温度）が適正湯水温度以下になっている場合、並びに、現時点で貯湯タンク８の下部から湯水循環路２２へと取り出された湯水の温度（温度センサＴ２により測定される湯水の温度）が適正湯水温度以下になっている場合も含まれる。つまり、現時点で貯湯タンク８において熱が満杯状態ではない場合（所謂、満蓄状態ではない場合）や、現時点で貯湯タンク８において熱が満杯状態であるが、冷却部１１が動作して循環湯水が効果的に冷却されることで、排熱回収用熱交換部４には適正湯水温度以下の循環湯水を供給できている場合には、運転制御部１０は、「将来の所定判定時間内に、排熱回収用熱交換部４に供給される循環湯水の温度が、燃焼排ガスを冷却するのに適した適正湯水温度以下になると予測される」と判定する。
【００５０】
〔回収水タンク６での水量が増加傾向になると予測されるか否かの判定例２〕
本実施形態のような送風式の冷却部１１を用いる場合、日没時刻（日の入り時刻）になると、日が陰ることで外気温度が低下し、それに伴って冷却部１１による冷却能力が上昇することで、循環湯水からの放熱が促進されると考えてもよい。当日の日没時刻は、例えば、公開されている暦情報を利用できる。そこで、運転制御部１０は、運転可否判定処理において、冷却部１１の動作状態を放熱促進状態に切り替えており（即ち、現時点で貯湯タンク８において熱が満杯状態であり）、且つ、外気温度測定部１３で測定される現在の外気温度が設定温度より高く、且つ、将来の所定判定時間内に当日の日没時刻が存在していないという運転停止条件が満たされる場合に、回収水タンク６に貯えられている回収水の水量が増加傾向にならないと予測して、燃料電池部２の運転を停止すると決定し、運転停止条件が満たされない場合に、燃料電池部２の運転を継続すると決定する。つまり、運転制御部１０は、将来の所定判定時間内に当日の日没時刻が存在していない場合、冷却部１１の動作状態を放熱促進状態に切り替えていても、冷却部１１による循環湯水からの放熱があまり促進されないため、排熱回収用熱交換部４に供給される循環湯水の温度があまり低下せず、その結果、回収水タンク６に貯えられている回収水の水量が増加傾向にならないと予測する。
【００５１】
〔回収水タンク６での水量が増加傾向になると予測されるか否かの判定例３〕
上記例２の場合と同様に、送風式の冷却部１１を用いる場合、外気温度測定部１３で測定される外気温度が低下すると、それに伴って冷却部１１による冷却能力が上昇することで、循環湯水からの放熱が促進されると考えてもよい。そこで、運転制御部１０は、運転可否判定処理において、冷却部１１の動作状態を放熱促進状態に切り替えており（即ち、現時点で貯湯タンク８において熱が満杯状態であり）、且つ、外気温度測定部１３で測定される現在の外気温度が設定温度より高く、且つ、将来の所定判定時間内に外気温度が設定温度以下にならないと予測されるという運転停止条件が満たされる場合に、回収水タンク６に貯えられている回収水の水量が増加傾向にならないと予測して、燃料電池部２の運転を停止すると決定し、運転停止条件が満たされない場合に、燃料電池部２の運転を継続すると決定する。つまり、運転制御部１０は、将来の所定判定時間内に、外気温度が設定温度以下にならないと予測される場合、冷却部１１の動作状態を放熱促進状態に切り替えていても、冷却部１１による循環湯水からの放熱があまり促進されないため、排熱回収用熱交換部４に供給される循環湯水の温度があまり低下せず、その結果、回収水タンク６に貯えられている回収水の水量が増加傾向にならないと予測する。
【００５２】
上述したように、工程＃１４において運転制御部１０は、この運転可否判定処理において、回収水タンク６で貯えられている回収水の水量が運転可否判定値よりも少ない所定の運転停止実行値以下の場合、将来の所定判定時間内に、回収水タンク６に貯えられている回収水の水量が増加傾向になると予測されるか否かに関わらず、燃料電池部２の運転を停止する。つまり、回収水タンク６で貯えられている回収水の水量が少なくなったとしても、一定量の水が回収水タンク６に残された状態で燃料電池部２の運転が停止される。そして、その後の適当なタイミングで、回収水タンク６に残された水を水蒸気改質に利用して、燃料電池部２の運転を再開できる。
【００５３】
その後、工程＃１５において運転制御部１０は、運転可否判定処理の結果に基づいて燃料電池部２の運転を停止した後、排熱回収用熱交換部４に供給される循環湯水の温度が適正湯水温度以下になった或いは適正湯水温度以下になると予測された場合、燃料電池部２の運転を再開する（工程＃１６）。
【００５４】
排熱回収用熱交換部４に供給される循環湯水の温度が実際に適正湯水温度以下になった場合、或いは、その循環湯水の温度が適正湯水温度以下になると予測された場合には、排熱回収用熱交換部４に供給される循環湯水によって燃焼排ガスを充分に冷却して、充分な量の凝縮水を発生させることができる或いはできると予測されるため、回収水タンク６に貯えられている回収水の水量が増加傾向になると予測される。つまり、燃料電池部２の運転を再開しても、その後、原燃料の水蒸気改質のために用いる水（回収水）を充分に確保し続けることができると予測される。そこで本実施形態では、運転制御部１０は、運転可否判定処理の結果に基づいて燃料電池部２の運転を停止した後、排熱回収用熱交換部４に供給される循環湯水の温度が適正湯水温度以下になった或いは適正湯水温度以下になると予測された場合、燃料電池部２の運転を再開する。
【００５５】
以上のように、本実施形態の燃料電池システムでは、回収水タンク６で貯えられている回収水の水量が所定の運転可否判定値以下にまで低下した場合であっても、将来の所定判定時間内に、回収水タンク６に貯えられている回収水の水量が増加傾向になると予測されれば、燃料電池部２の運転を継続すると決定する。つまり、回収水タンク６で貯えられている回収水の水量が少なくなったとしても、その後、原燃料の水蒸気改質のために用いる水（回収水）を充分に確保し続けることができる可能性が高い場合には、燃料電池部２の運転が継続されて、それにより発生した電気及び熱が利用可能になる。それに対して、回収水タンク６で貯えられている回収水の水量が少なくなり、且つ、その後、原燃料の水蒸気改質のために用いる水（回収水）を充分に確保し続けることができる可能性が低い場合には、少なくとも一定量の水が回収水タンク６に残された状態で燃料電池部２の運転が停止される。そして、その後の適当なタイミングで、回収水タンク６に残された水を水蒸気改質に利用して、燃料電池部２の運転を再開できる。
【００５６】
＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、本発明の燃料電池システムについて具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、湯水循環路２２を流れる循環湯水からの放熱状態を調節可能な冷却部１１が燃料電池システムに設けられる例を説明したが、燃料電池システムが冷却部１１を備えていなくてもよい。
他にも、上記実施形態では、貯湯タンク８に温度センサＴ４，Ｔ５，Ｔ６が設けられる例を説明したが、貯湯タンク８における温度センサの設置位置や設置数は適宜変更可能である。
【００５７】
＜２＞
上記実施形態では、運転停止条件の例として、冷却部１１の動作状態を放熱促進状態に切り替えており（即ち、現時点で貯湯タンク８において熱が満杯状態であり）、且つ、現在の外気温度が設定温度より高く、且つ、将来の所定判定時間内に当日の日没時刻が存在していないという運転停止条件、及び、冷却部１１の動作状態を放熱促進状態に切り替えており、且つ、現在の外気温度が設定温度より高く、且つ、将来の所定判定時間内に外気温度が設定温度以下にならないと予測されるという運転停止条件を説明した。そして、運転制御部１０は、上記運転停止条件が満たされない場合に、燃料電池部２の運転を継続すると決定する例を説明した。但し、このような決定は、回収水タンク６での水量が増加傾向になると予測されるか否かという観点で行われるものであり、更に別の観点から燃料電池部２の運転を継続するか或いは停止するかを決定してもよい。
【００５８】
例えば、運転停止条件が満たされない場合というのは、現時点で貯湯タンク８において熱が満杯状態ではない場合（即ち、貯湯タンク８で温度成層が形成されていれば、貯湯タンク８の下部には低温の湯水が存在している場合）や、現在の外気温度が設定温度以下になっている場合などである。その場合、本来ならば、冷却部１１が放熱促進状態に切り替えられていなくても排熱回収用熱交換部４に供給される循環湯水の温度が低くなるはず、或いは、冷却部１１が放熱促進状態に切り替えられて冷却部１１による循環湯水からの放熱が促進されることで、排熱回収用熱交換部４に供給される循環湯水の温度が低くなるはずである。そして、回収水タンク６で貯えられている回収水の水量が充分に確保されているはずである。それにも関わらず、回収水タンク６で貯えられている回収水の水量が所定の運転可否判定値以下になっているという状況は、燃料電池システムで何らかの故障が発生していることも考えられる。以上のことを考慮して、運転制御部１０は、上述のような運転停止条件が満たされない場合には、燃料電池部２の運転を継続しつつ、回収水タンク６での水量が低下した旨のエラーを外部に発報することを行ってもよい。或いは、運転制御部１０は、上述のような運転停止条件が満たされない場合には、燃料電池部２の運転を停止させてもよい。
【００５９】
＜３＞
上記実施形態では、幾つかの温度の数値例を説明したが、それらは例示目的で記載したものであり、その内容は適宜変更可能である。
【００６０】
＜４＞
上記実施形態（別実施形態を含む）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、水蒸気改質に用いる水を確保した状態で燃料電池部を運転できる燃料電池システムに利用できる。
【符号の説明】
【００６２】
１  改質部
２  燃料電池部
２ａ  アノード
２ｂ  カソード
３  燃焼部
４  排熱回収用熱交換部（熱回収部  Ｈ）
６  回収水タンク
７  水量測定部
８  貯湯タンク
９  給湯用途
１０  運転制御部
１１  冷却部
２２  湯水循環路（熱回収部  Ｈ）
Ｔ２  温度センサ（取出湯水温度測定部）
【図１】
2020087623.tif 000003
【図２】
2020087623.tif 000004