(57)【要約】【課題】水処理部の負荷を低減させ、水処理部の長寿命化に貢献できる燃料電池システムを提供する。【解決手段】システムは、燃料電池２の運転に関して発生するガスに含まれる水蒸気を凝縮させて凝縮水を生成させる凝縮水生成器５１〜５４と、凝縮水の純度を高める水処理部３と、水処理部３の上流に位置するように水処理部３と凝縮水生成器５１〜５４との間に介在する切替弁８とをもつ。切替弁８の通水形態では、生成された凝縮水を水処理部３に供給させる。切替弁８の排水形態では、凝縮水が余剰であるとき、および／または、システムの起動運転時において、凝縮水生成器５１〜５４で生成された凝縮水を排水部５７に排出させる。【選択図】図１
2010277961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード流体およびカソード流体により発電運転を行う燃料電池と、
前記燃料電池の運転に関して発生するガスに含まれる水蒸気を凝縮させて凝縮水を生成させる凝縮水生成器と、
前記凝縮水生成器で生成された凝縮水の純度を高める水処理部と、
前記水処理部の上流に位置するように前記水処理部と前記凝縮水生成器との間に介在する切替弁とを具備する燃料電池システムであって、
前記切替弁は、
前記凝縮水生成器で生成された凝縮水を前記水処理部に供給させる通水形態と、前記凝縮水が余剰であるとき、および／または、燃料電池システムの起動運転時において、前記凝縮水生成器で生成された凝縮水を前記水処理部に供給させることを制限し、且つ、前記凝縮水生成器で生成された水を排出させる排水形態とに切り替え可能とされている燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１において、前記凝縮水が余剰であるとき、および／または、燃料電池システムの起動運転時において、前記切替弁は、少なくとも１回排水形態に切り替えられる燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１において、前記燃料電池システムの運転中において外気温度が所定温度Ｔｙよりも低く、前記凝縮水精製器で生成される凝縮水が余剰になると推定されるとき、前記切替弁は、少なくとも１回排水形態に切り替えられる燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１において、前記燃料電池システムの所定の発電出力以上の高出力運転状態が所定時間以上継続されており、前記凝縮水生成器で生成される凝縮水が余剰になると推定されるとき、前記切替弁は、少なくとも１回排水形態に切り替えられる燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１において、前記凝縮水生成器を冷却させる水が所定温度Ｔｌｏｗよりも低く、前記凝縮水生成器で生成される凝縮水が余剰になると推定されるとき、前記切替弁は、少なくとも１回排水形態に切り替えられる燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池の運転に関して発生するガスに含まれる水蒸気を凝縮させて凝縮水を生成させる凝縮水生成器を有する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１，２は、アノード流体およびカソード流体により発電運転を行う燃料電池と、燃料電池の運転に関して発生するガスに含まれる水蒸気を凝縮させて凝縮水を生成させる凝縮水生成器と、凝縮水生成器で生成された凝縮水の純度を高めるイオン交換樹脂を有する水処理部とを備える燃料電池システムを開示している。このものによれば、生成された凝縮水を水処理部に供給させる凝縮水供給通路の途中の分岐部に、凝縮水を排出させる凝縮水分岐通路が設けられている。このものによれば、必要以上の凝縮水が水処理部に供給されることが抑制されており、イオン交換樹脂の長寿命化が確保されている。また特許文献３は、回収された凝縮水の汚れを検知する水質検知手段と、回収された凝縮水の汚れに応じて開閉弁を制御して排水する制御手段とを有する燃料電池システムを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３０００５８号公報
【特許文献２】特開２００８−３０００５９号公報
【特許文献３】特開２００６−１０７８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
産業界では、水処理部の負荷をできるだけ低減させることが要請されている。しかしながら、上記した特許文献１〜３に係る技術によれば、水処理部の負荷を低減させるには限界があった。
【０００５】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、余剰の水、および／または、不純物濃度が高い水を水処理部において必要以上に精製させることを抑制し、水処理部の負荷をできるだけ低減させ、水処理部の長寿命化に貢献できる燃料電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る燃料電池システムは、アノード流体およびカソード流体により発電運転を行う燃料電池と、燃料電池の運転に関して発生するガスに含まれる水蒸気を凝縮させて凝縮水を生成させる凝縮水生成器と、凝縮水生成器で生成された凝縮水の純度を高める水処理部と、水処理部の上流に位置するように水処理部と凝縮水生成器との間に介在する切替弁とを具備する燃料電池システムであって、切替弁は、（ｉ）凝縮水生成器で生成された凝縮水を水処理部に供給させる通水形態と、（ｉｉ）システムにおける水が余剰であるとき、および／または、燃料電池システムの起動運転時において、凝縮水生成器で生成された凝縮水を水処理部に供給させることを制限し、且つ、凝縮水生成器で生成された水を排出させる排水形態とに切り替え可能とされている。
【０００７】
燃料電池システムでは、燃料電池の運転（起動運転および／または発電運転）に関して発生するガスに含まれる水蒸気を凝縮水生成器において凝縮させて凝縮水を生成させる。凝縮水生成器で生成された凝縮水は水処理部に供給され、水処理部により精製される。これにより凝縮水の純度が高まる。
【０００８】
システムにおける凝縮水が余剰であるとき、および／または、燃料電池システムの起動運転時において、切替弁が少なくとも１回排水形態に切り替えられ、凝縮水生成器で生成された凝縮水が排水される。
【０００９】
切替弁が通水形態に切り替えられているとき、凝縮水生成器で生成された凝縮水は水処理部に供給され、水処理部により精製される。これに対して、切替弁が排水形態に切り替えられているときには、凝縮水生成器で生成された凝縮水が水処理部に供給されることは制限される。且つ、凝縮水生成器で生成された水は水処理部以外に排出される。これにより余剰の凝縮水、および／または、不純物濃度が高い凝縮水が排出される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、システムにおける水が余剰であるとき、および／または、燃料電池システムの起動運転時において、切替弁が排水形態に切り替えられる。切替弁が排水形態に切り替えられているとき、凝縮水生成器で生成された凝縮水が水処理部に供給されることは制限される。且つ、凝縮水生成器で生成された水は排出される。これにより余剰の凝縮水、および／または、不純物濃度が高い凝縮水が任意に排出できる。従って、余剰の水、および／または、不純物濃度が高い水を水処理部において必要以上に精製させることが抑制される。故に、水処理部の負荷ができるだけ低減され、水処理部の長寿命化が図られ、水処理部の次回のメンテナンスまでの時間を長くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に係り、燃料電池システムのシステム図である。
【図２】第１熱交換器〜第４熱交換器と貯湯タンクの貯湯通路との関係を示す図である。
【図３】第１熱交換器〜第４熱交換器と貯湯タンクの貯湯通路との関係を示す図である。
【図４】実施形態２に係り、燃料電池システムのシステム図である。
【図５】実施形態３に係り、制御部が実行するフローチャートである。
【図６】実施形態４に係り、制御部が実行するフローチャートである。
【図７】実施形態５に係り、制御部が実行するフローチャートである。
【図８】実施形態６に係り、制御部が実行するフローチャートである。
【図９】実施形態８に係り、制御部が実行するフローチャートである。
【図１０】実施形態１５に係り、燃料電池システムのシステム図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
システムにおける水が余剰であるとき、切替弁は、少なくとも１回排水形態に切り替えられることが好ましい。これにより余剰の水による不具合が抑えられる。不具合としては、凝縮水生成器で生成された余剰の凝縮水が溢水することが例示される。
【００１３】
システムの起動運転時には、ガスの組成の安定性には限界があり、ガスに含まれる水蒸気を凝縮させた凝縮水の純度にも限界がある。そこで本発明の一視点によれば、燃料電池システムの起動運転時において、切替弁は、少なくとも１回排水形態に切り替えられることが好ましい。これにより、不純物を含む凝縮水を水処理部で精製させることが抑制され、水処理部の長寿命化に有利である。
【００１４】
システムの運転中において外気温度が所定温度Ｔｙよりも低いときがある。例えば、冬季、寒冷地等においてシステムが運転されるとき、凝縮水生成器における冷却能力が高く、凝縮水生成能が高い。このため凝縮水生成器において凝縮水が多めに生成され易く、凝縮水が余剰となり易い。そこで本発明の一視点によれば、燃料電池システムの運転中において外気温度が所定温度Ｔｙよりも低く、凝縮水生成器で生成される凝縮水が余剰になると推定されるとき、切替弁は、少なくとも１回排水形態に切り替えられることが好ましい。
【００１５】
燃料電池システムの定格発電運転が所定時間以上継続されているとき、発電運転に使用されるアノードガス流体およびカソード流体の供給流量が増加する。このため凝縮水生成器において凝縮水が多めに生成され易く、凝縮水が余剰となり易い。そこで本発明の一視点によれば、燃料電池システムの定格発電運転が所定時間以上継続されており、凝縮水生成器で生成される凝縮水が余剰になると推定されるとき、切替弁は、少なくとも１回排水形態に切り替えられることが好ましい。また、燃料電池システムの所定の発電出力以上の高出力運転状態が所定時間以上継続されており、凝縮水生成器で生成される凝縮水が余剰になると推定されるとき、切替弁は、少なくとも１回排水形態に切り替えられることが好ましい。
【００１６】
本発明の一視点によれば、凝縮水生成器を冷却させる水が所定温度Ｔｌｏｗよりも低く、凝縮水生成器で生成される凝縮水が余剰になると推定されるとき、切替弁は、少なくとも１回排水形態に切り替えられることが好ましい。
【００１７】
ガスに含まれている水蒸気が凝縮水生成器において貯湯タンクから流れる水により冷却されて凝縮される場合がある。この場合、貯湯タンクから流れる水の温度が所定温度以下と低温であるときには、凝縮水生成器において単位時間当たり生成される凝縮水の流量が増加し、凝縮水が余剰となり易い。そこで、貯湯タンクから流れる水の温度が所定温度以下であり、凝縮水生成器で生成される凝縮水が余剰になると推定されるとき、切替弁は、少なくとも１回排水形態に切り替えられることが好ましい。
【００１８】
貯湯タンクに溜められている温水の消費流量が所定流量よりも多い場合がある。この場合、水道水などの低温の新水が貯湯タンクに多量に補給されるため、貯湯タンクの温水の温度が低下する。貯湯タンクの水の温度が所定温度以下であるときには、凝縮水生成器において生成される凝縮水の流量が増加する傾向がある。この場合、貯湯タンクから流れる水の温度が所定温度以下となり易い。従って、凝縮水生成器において生成される凝縮水の流量が増加し、凝縮水が余剰となり易い。そこで、貯湯タンクに溜められている温水の消費流量が所定流量よりも多く、凝縮水生成器で生成される凝縮水が余剰になると推定されるときには、切替弁は、少なくとも１回排水形態に切り替えられることが好ましい。
【００１９】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について図１〜図３を参照して説明する。図１において、燃料電池システム（以下、単にシステムともいう）は、一般家庭、または業務店、ビル等に設置される定置用であり、（ｉ）燃料原料を改質させる改質器１と、（ｉｉ）複数の燃料電池を組み付けた形成されたスタック２と、水精製材３０を有する水処理部３と、（ｉｉｉ）水処理部３で精製された水を改質水として溜める水タンク４とを有する。水タンク４に溜められる水の水位を検知する水位センサ４０が水タンク４に設けられている。スタック２は、アノードガスが供給されるアノード２０と、カソードガスが供給されるカソード２１と、アノード２０およびカソード２１で挟まれた電解質２２とを有する。電解質２２は固体高分子形でも良いし、固体酸化物形でも良い。
【００２０】
改質器１は、改質触媒を有する改質部１０と、改質部１０を加熱させる燃焼部１１とをもつ。改質部１０には温度センサ１０ｔが設けられている。アノード２０の入口には、これを開閉するアノード入口弁２０ｉが設けられている。アノード２０の出口には、これを開閉するアノード出口弁２０ｐが設けられている。カソード２１の入口には、これを開閉するカソード入口弁２１ｉが設けられている。カソード２１の出口には、これを開閉するカソード出口弁２１ｐが設けられている。
【００２１】
更に、図１に示すように、システムは、燃料源１２からガス状または液状の改質用燃料を改質器１の改質部１０に搬送源１３ｃにより遮断弁１３ｘの開放を介して供給させる改質用燃料通路１３と、改質器１の改質部１０からスタック２のアノード２０の入口に向かうアノードガス通路１６と、カソードガス搬送源１７ｃ（ポンプ、ブロア、ファン等）のカソードガスをスタック２のカソード２１に供給するカソードガス通路１７と、スタック２のアノード２０の出口から改質器１の燃焼部１１に向かうアノードオフガス通路１８と、アノードガス通路１６の中間部とアノードオフガス通路１８を繋ぐ迂回通路１６０と、迂回通路１６０に設けられた迂回弁１６２と、スタック２のカソード２１の出口から外部に向かうカソードオフガス通路１９と、燃焼用空気を搬送源１５ｃにより改質器１の燃焼部１１に供給する燃焼用空気通路１５と、燃焼部１１で燃焼される排ガスを外部に放出させる排ガス通路１６１とをもつ。アノードオフガスはスタック２のアノードから吐出されたガスを意味し、高い相対湿度を有する。カソードオフガスはスタック２のカソードから吐出されたガスを意味し、高い相対湿度を有する。
【００２２】
図１に示すように、アノードオフガス通路１８には第１熱交換器５１が設けられている。カソードオフガス通路１９には第２熱交換器５２が設けられている。アノードガス通路１６には第３熱交換器５３が設けられている。排ガス通路１６１には第４熱交換器５４が設けられている。第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４は凝縮水生成器として機能する。
【００２３】
図２，図３から理解できるように、システムで生成される排熱を温水として溜める貯湯タンク６が設けられている。貯湯タンク６の温水を消費する部位に温水を供給させるように給湯通路６１が貯湯タンク６の上部から延設されている。貯湯タンク６の温水が消費されたとき、水道水等の水源６３ｃの新水を貯湯タンク６に補給させる新水弁６２をもつ新水通路６３が、貯湯タンク６の底部に延設されている。貯湯タンク６のタンク室６ｒには、複数の温水温度センサ６０が重力方向に沿って配置されており、貯湯タンク６の蓄熱量および温水量が検知される。
【００２４】
図２および図３は、第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４と貯湯タンク６から導出される貯湯通路６４との関係を例示する。図２に示す形態では、貯湯タンク６の底部付近から貯湯通路６４がループ状に導出されている。貯湯通路６４には、第１熱交換器５１、第２熱交換器５２、第３熱交換器５３、第４熱交換器５４が貯湯ポンプ６５（水搬送源）と共に設けられている。貯湯ポンプ６５が作動すると、貯湯タンク６の底部付近の水（貯湯タンク６の上部よりも低温）は貯湯通路６４を流れ、第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４と熱交換して加熱され、貯湯タンク６の上部の帰還ポート６ｐに帰還する。このとき第１熱交換器５１の室５１ｒ、第２熱交換器５２の室５２ｒ、第３熱交換器５３の室５３ｒ、第４熱交換器５４の室５４ｒのガスが冷却される。それらのガスに含まれる水蒸気が凝縮されて凝縮水となる。図１から理解できるように、凝縮水は第１熱交換器５１の室５１ｒの底面５１ｂ、第２熱交換器５２の室５２ｒの底面５２ｂ、第３熱交換器５３の室５３ｒの底面５３ｂ、第４熱交換器５４の室５４ｒの底面５４ｂにそれぞれ溜まる。貯湯タンク６から導出された貯湯通路６４のうち、第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４の全部の入口の水温（熱交換する前の水温）を検知する温度センサ６ｔが設けられている。なお、第１熱交換器５１、第２熱交換器５２、第３熱交換器５３、第４熱交換器５４の配置順は、図２の配置に限定されるものではない。
【００２５】
図３に示す形態についても、図２に示す形態と基本的には同様である。但し、第２熱交換器５２、第３熱交換器５３、第４熱交換器５４と熱交換するループ状の循環通路６６ｆが水ポンプ６７ｆ（水搬送源）と共に設けられている。水ポンプ６７ｆが作動すると、循環通路６６ｆの水は、複数の熱交換器、すなわち、第４熱交換器５４、第２熱交換器５２、第１熱交換器５１と熱交換して加熱される。水ポンプ６７ｓが作動すると、ループ状の循環通路６６ｓの水は、第３熱交換器５３と熱交換して加熱される。
【００２６】
貯湯タンク６の底部付近から導出されている貯湯通路６４の水は、中間熱交換器６８ｆ、中間熱交換器６８ｓと熱交換して昇温する。貯湯ポンプ６５が作動すると、貯湯タンク６の底部付近の水は、貯湯通路６４を流れるため、中間熱交換器６８ｆを介して循環通路６６ｆの温水と熱交換して加熱され、且つ、中間熱交換器６８ｓを介して循環通路６６ｓと熱交換して加熱される。このような熱交換により、第１熱交換器５１の室５１ｒ、第２熱交換器５２の室５２ｒ、第３熱交換器５３の室５３ｒ、第４熱交換器５４の室５４ｒの熱いガスが冷却される。従って、それらのガスに含まれる水蒸気が凝縮されて凝縮水となる。なお、図３において、第１熱交換器５１、第２熱交換器５２、第３熱交換器５３、第４熱交換器５４の配置順はこれに限定されるものではない。なお、凝縮水は第１熱交換器５１の室５１ｒの底面５１ｂ、第２熱交換器５２の室５２ｒの底面５２ｂ、第３熱交換器５３の室５３ｒの底面５３ｂ、第４熱交換器５４の室５４ｒの底面５４ｂに溜まる。
【００２７】
上記したように貯湯タンク６の底部から貯湯通路６４に供給された水は、貯湯通路６４に沿って、第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４を流れる。第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４は、貯湯通路６４の水により直接的または間接的に冷却される。従って、貯湯タンク６から貯湯通路６４に供給される水の温度（温度センサ６ｔの検知温度）が低いとき、第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４の冷却機能、熱交換機能、凝縮能が高い。この場合、第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４において凝縮水を生成させる機能が向上し、生成される凝縮水の単位時間当たりの流量が増加する。ここで、冬季、寒冷地等では、貯湯タンク６から貯湯通路６４に供給される水の温度が低い。このため、第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４における凝縮水生成機能が高く、生成される凝縮水の単位時間あたり流量が増加し、システムの水が余剰となり易い。
【００２８】
図１から理解できるように、第１熱交換器５１は、スタック２のアノード２０からアノードオフガス通路１８に吐出されるアノードオフガスを冷却させる。これにより、アノードオフガスに含まれている水蒸気を凝縮させ、凝縮水を第１熱交換器５１の底面５１ｂに溜める。第２熱交換器５２は、スタック２のカソード２１からカソードオフガス通路１９に吐出されるカソードオフガスを冷却させる。これにより、カソードオフガスに含まれている水蒸気を凝縮させ、凝縮水を第２熱交換器５２の底面５２ｂに溜める。第３熱交換器５３は、改質器１の改質部１０からアノードガス通路１６に吐出されるアノードガスを冷却させる。これにより、アノードガスに含まれている水蒸気を凝縮させ、凝縮水を第３熱交換器５３の底面５３ｂに溜める。第４熱交換器５４は、改質器１の燃焼部１１から排ガス通路１６１に吐出される排ガスを冷却させる。これにより、排ガスに含まれている水蒸気を凝縮させ、凝縮水を第４熱交換器５４の底面５４ｂに溜める。
【００２９】
図１から理解できるように、第１熱交換器５１から第１凝縮水通路５１０が水処理部３に向けて導出され、
第１凝縮水通路５１０には第１排水弁７１が設けられている。第２熱交換器５２から第２凝縮水通路５２０が水処理部３に向けて導出され、第２凝縮水通路５２０には第２排水弁７２が設けられている。第３熱交換器５３から第３凝縮水通路５３０が水処理部３に向けて導出され、第３凝縮水通路５３０には第３排水弁７３が設けられている。第４熱交換器５４から第４凝縮水通路５４０が水処理部３に向けて導出され、第４凝縮水通路５４０には第４排水弁７４が設けられている。
【００３０】
第１排水弁７１は通常の状態では、常時閉鎖されている。しかし第１熱交換器５１に溜められた凝縮水の量が所定値を越えると、これを検知するセンサの信号または水圧により、第１排水弁７１が自動的に開放される。このため、第１熱交換器５１に溜められた凝縮水は、第１凝縮水通路５１０および開放状態の第１排水弁７１を介して水処理部３に向けて重力等により流れる。第２排水弁７２は通常の状態では常時閉鎖されている。しかし第２熱交換器５２に溜められた凝縮水の量が所定値を超えると、これを検知するセンサの信号または水圧により、第２開閉弁７２は自動的に開放される。従って、第２凝縮水通路５２０および開放状態の第２排水弁７２を介して水処理部３に向けて重力等により流れる。第３排水弁７３は通常の状態では常時閉鎖されている。しかし第３熱交換器５３に溜められた凝縮水の量が所定値を越えると、これを検知するセンサの信号または水圧により、第３排水弁７３が自動的に開放される。このため、第３熱交換器５３に溜められた凝縮水は、第３凝縮水通路５３０および開放状態の第３排水弁７３を介して水処理部３に向けて重力等により流れる。第４排水弁７４は通常の状態では常時閉鎖されている。しかし、第４熱交換器５４に溜められた凝縮水の量が所定値を超えると、これを検知するセンサの信号または水圧により、第４排水弁７４は自動的に開放される。従って、第４熱交換器５４に溜められた凝縮水は、第４凝縮水通路５４０および開放状態の第４排水弁７４を介して水処理部３に向けて重力等により流れる。
【００３１】
第１凝縮水通路５１０〜第４凝縮水通路５４０は合流して合流通路５５０（凝縮水通路）となる。水処理部３に流れた水は、水処理部３に保持されているイオン交換樹脂等の水精製材３０により精製される。これにより水の純度が高くなる。精製された水は、水処理部３から水タンク４に移動し、水タンク４に改質水として溜められる。水タンク４に溜められた水量は水位センサ４０により検知される。水タンク４から溢れた余剰水はドレイン通路４２から排出される。ドレイン通路４２から排出される水は、水処理部３で処理された後の精製水である。ドレイン通路４２から排出される水量が増加すると、水処理部３は無用な水精製を実施したことになる。これは、水処理部３の長寿命化を考慮すると、好ましくない。
【００３２】
水タンク４から改質器１まで改質水通路４３が延設されている。改質水通路４３には、改質水ポンプ４５（改質水搬送源）および遮断弁４４が配置されている。遮断弁４４が開放されている状態で、改質水ポンプ４５が作動すると、水タンク４の改質水が改質水通路４３を介して改質部１０に供給されて水蒸気化される。これにより改質部１０に供給された改質用燃料が水蒸気で改質される。よって、水素を主要成分として含むアノードガスが改質部１０において生成される。
【００３３】
ところでシステムの起動運転時には、燃焼用燃料が燃焼用燃料通路１４から、開放する遮断弁１４ｘを介して改質器１の燃焼部１１に供給され、更に、燃焼用空気が燃焼用空気通路１５から改質器１の燃焼部１１に供給される。すると、燃焼炎が燃焼部１１において生成され、改質部１０が加熱され、改質部１０が次第に昇温される。燃焼部１１で生成された高温の排ガスは排ガス通路１６１を流れ、第４熱交換器５４で冷却されて外部に放出される。システムの起動開始から時間が経過し、改質部１０が改質反応に適する温度領域に加熱されたら、改質用燃料が改質用燃料通路１３から改質器１の改質部１０に供給されると共に、水タンク４の水が改質水として改質部１０に供給され、水蒸気とされる。改質用燃料は水蒸気により改質され、水素を主要成分として含むアノードガスが形成される。水蒸気で改質されるため、アノードガスは水蒸気を含み、高い湿度をもち、凝縮水を生成させ得る。
【００３４】
システムの起動運転時には、改質部１０の温度の安定性が必ずしも充分ではなく、改質部１０に保持されている改質触媒の活性も必ずしも充分ではなく、改質反応の安定性も限界がある。このためシステムの起動運転時には、改質部１０で改質された改質ガスであるアノードガスの組成の安定性は限界がある。そこでシステムの起動運転時には、改質器１を作動させつつも、制御部１００は、アノード入口弁２０ｉおよびアノード出口弁２０ｐを閉鎖させ、アノードガスをスタック２のアノード２０に供給させる操作を廃止する。カソード入口弁２１ｉおよびカソード出口弁２１ｐも閉鎖させることが好ましい。すなわち起動運転時には、制御部１００は、迂回弁１６２を開放させ、改質部１０のアノードガス（可燃成分としての水素を含む）を迂回通路１６０を介して改質器１の燃焼部１１に戻し、燃焼部１１で燃焼させる。このように起動運転時には、スタック２が発電せず、アノードガスの組成が安定しないものの、アノードガスがスタック２のアノード２０に供給されないため、スタック２の長寿命化に貢献できる。
【００３５】
改質部１０の温度が安定すると、アノードガスの組成が安定する。このためシステムは起動運転から発電運転に移行する。発電運転では、制御部１００は迂回弁１６２を閉鎖し、アノード入口弁２０ｉおよびアノード出口弁２０ｐを開放させ、且つ、カソード入口弁２１ｉおよびカソード出口弁２１ｐを開放させる。これにより水素を主要成分として含むアノードガスは、アノードガス通路１６およびアノード入口弁２０ｉを介してスタック２のアノード２０に流入し、発電反応に使用される。アノード２０から吐出されたアノードオフガスは、可燃成分を含んでおり、アノード出口弁２０ｐを介してアノードオフガス通路１８に吐出され、改質器１の燃焼部１１に戻り、燃焼される。カソードガスはカソード入口弁２１ｉからスタック２のカソード２１に流入し、発電反応に使用される。カソードオフガスは、カソード出口弁２１ｐを介してカソードオフガス通路１９に吐出され、外部に放出される。スタック２の発電反応により水がスタック２の内部において生成される。このためスタック２から吐出されたアノードオフガスおよびカソードオフガスは、多量に水蒸気を含み、高い湿度をもつため、凝縮水を生成させ得る。システムの発電運転時には、改質部１０からアノードガスがスタック２のアノード２０に供給され、空気がカソードガスとしてスタック２のカソード２１に供給される。このようにスタック２が発電運転する。
【００３６】
図１に示すように、第１凝縮水通路５１０〜第４凝縮水通路５４０の合流通路５５０（凝縮水通路）には、切替弁８が設けられている。切替弁８は、第１凝縮水通路５１０〜第４凝縮水通路５４０に共通している。切替弁８は、凝縮水を重力を利用して通過させ得るように、第１凝縮水通路５１０〜第４凝縮水通路５４０に対して重力方向の下方に配置されており、すなわち、第１排水弁７１〜第４排水弁７４に対して重力方向の下方に配置されている。
【００３７】
図１から理解できるように、切替弁８は三方弁であり、第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４に繋がる第１ポート８１と、水処理部３および水タンク４に繋がる第２ポート８２と、排水通路５７ａを介して排水部５７に繋がる第３ポート８３とをもつ。切替弁８は通水形態と排水形態とに切り替え可能とされている。通水形態では、第１ポート８１および第２ポート８２が開放され、第３ポート８３が閉鎖される。よって通水形態では、第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４で生成された凝縮水を重力により水処理部３に供給させる。これに対して、排水形態では、第１ポート８１および第３ポート８３が開放され、第２ポート８２が閉鎖される。よって排水形態では、第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４で生成された凝縮水を水処理部３に供給させることを制限し、且つ、第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４で生成された水を排水部５７に向けて重力により排出させる。通常の状態では切替弁８は通水形態に維持されている。
【００３８】
本実施形態によれば、システムが通常に発電運転されているとき、切替弁８は通水形態に維持されている。よって、第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４で生成された凝縮水は、切替弁８の第１ポート８１および第２ポート８２を介して水処理部３に供給され、水精製材３０で精製され、改質水として利用される。
【００３９】
これに対して、水タンク４に改質水として溜められている水の水位が所定水位以上となったとき、システムにおける水は過剰である。このため、制御部１００は、切替弁８を少なくとも１回、排水形態に所定時間切り替える。排水形態では、制御部１００は、切替弁８の第１ポート８１および第３ポート８３を開放させ、第２ポート８２を閉鎖させ、排水形態とさせる。これにより第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４において生成された凝縮水は、水処理部３に流れることが抑制され、排水通路５７ａを介して排水部５７に排出されて排出される。排水部５７は、水を廃棄させる廃棄場でもよいし、水を再利用する排水タンクでもよい。
【００４０】
なお、発電運転中において切替弁８が排水形態に切り替えられるのは、運転時間の全部のうち一部であり、排水量は少量であるため、システムにおける改質水が不足することが抑制される。所定時間経過すれば、制御部１００は切替弁８を排水形態から通水形態に切り替える。すると、第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４において生成された凝縮水は水処理部３に供給され、改質水として精製されて再利用される。万一、水処理部３および水タンク４の水量が不足するときには、水位センサ４０の水位信号に基づいて、制御部１００は新水弁６２を開放させ、水道水等の新水を水源６３ｃから新水通路６３を介して水処理部３に補給させ、水処理部３で精製させる。
【００４１】
なお、水処理部３の下流に切替弁８を取り付け、水処理部３で精製させた後の水を排出することも考えられる。しかしこの場合には、水処理部３のイオン交換樹脂等の水精製材３０でせっかく精製させた水を排水部５７に排出させることになる。この場合、水精製材３０の負荷が過剰に増大し、水精製材３０の長寿命化の面で好ましくない。この点について本実施形態によれば、凝縮水が流れる流路において水処理部３の上流に切替弁８を設け、切替弁８の切り替えにより、余剰の凝縮水を排水部５７に排出させることにしている。このため、水精製材３０の過剰の負荷が軽減され、水処理部３における水精製材３０の長寿命化に貢献できる。
【００４２】
本実施形態によれば、制御部１００は必要に応じて切替弁８を任意に切り替えることができる。従って、第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４（凝縮水生成器）で生成された凝縮水を水処理部３に供給させる通水形態と、第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４で生成された凝縮水を水処理部３に供給させることを制限する排水形態とに任意に切り替えることができる。この結果、余剰の凝縮水、不純物濃度が高い凝縮水を排水部５７に応答性よく排出させることができる。
【００４３】
なお、制御部１００は、ＣＰＵを搭載すると共に、データおよびプログラムを格納するメモリ等の記憶要素を搭載する。温度センサ１０ｔ、温水温度センサ６０，水位センサ４０等の各センサの信号は、制御部１００に入力される。制御部１００は、第１排水弁７１〜第４排水弁７４、切替弁８、迂回弁１６２、遮断弁４４、新水弁６２、アノード入口弁２０ｉ、アノード出口弁２０ｐ、カソード入口弁２１ｉ、カソード出口弁２１ｐ、インバータ２５等を制御し、システムの作動を制御する。
【００４４】
（実施形態２）
図４は実施形態２を示す。本実施形態は上記した実施形態と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示す。共通する機能を奏する部位には、共通の符号を付する。スタック２は運転温度が４００℃または５００℃以上の固定酸化物形の燃料電池で形成されている。図４に示すように、発電モジュール３００の断熱壁３１０で区画される収容室３２０は、スタック２と、スタック２の上方の改質器１とを収容する。断熱壁３１０の下部に形成された排気ポート１６１ｉから、排ガス通路１６１が筐体９の排気口１６６まで接続されている。スタック２のアノードから吐出された発電反応後のアノードオフガスは、カソードガスやカソードオフガスで燃焼部１１において燃焼し、燃焼火炎１１０を形成する。スタック２の上方に配置されている改質部１０および蒸発部１０ａが燃焼火炎１１０により加熱される。燃焼火炎１１０が燃焼部１１において燃焼して発生した高温のガスは、排ガスとして、収容室３０のポート１６１ｉから排ガス通路１６１に流れ、熱交換器５９を通過した後、筐体９の排気口１６６から外部に放出される。このように排ガス通路１６１には熱交換器５９が設けられている。熱交換器５９は、貯湯タンク６から導出された貯湯通路６４を流れる水（貯湯タンク６の水）により冷却される。従って熱交換器５９を通過する排ガスは冷却されて凝縮水を生成させる。その後、排ガスは筐体９の排気口１６６から外部に放出される。貯湯通路６４のうち熱交換器５９の入口水温は、熱交換器５９の入口側の温度センサ６ｔにより検知され、その温度信号は制御部１００に入力される。
【００４５】
スタック２の発電運転時には、燃料原料ポンプ等の搬送源１３ｃが駆動し、燃料原料源１２の改質用燃料が改質用燃料通路１３を介して改質器１の蒸発部１０ａに供給される。また改質水ポンプ４５が駆動し、水タンク４の改質水が改質水通路４３を介して蒸発部１０ａに供給される。ここで、燃焼火炎１１０により蒸発部１０ａは加熱されており、改質水を水蒸気化させる。水蒸気は改質部１０に供給される。改質部１０は改質用燃料を水蒸気改質させ、アノードガスを生成させる。燃料原料がメタン系である場合には、水蒸気改質によるアノードガスの生成は、次の（１）式に基づくと考えられている。固体酸化物形のスタック２では、Ｈ２他にＣＯも燃料となりうる。
（１）…ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ→４Ｈ２＋ＣＯ２
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２＋ＣＯ
生成されたアノードガスは、図４から理解できるように、アノードガス通路１６およびアノードガスマニホルド１６ｘを介して、スタック２のアノードに供給されて発電に使用される。またカソードガス搬送源１７ｃが駆動しているため、筐体９の収容室９１の空気がカソードガスとして除塵フィルタ１７１およびカソードガス通路１７および収容室３２０内の図示しない通路を介してスタック２のカソードに供給される。これによりスタック２は発電する。発電反応においては、水素含有ガスで供給されるアノードでは基本的には（２）の反応が発生すると考えられている。酸素が供給されるカソードでは基本的には（３）の反応が発生すると考えられている。カソードにおいて発生した酸素イオン（Ｏ２−）がカソードからアノードに向けて電解質を伝導する。
（２）…Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
ＣＯが含まれている場合には、ＣＯ＋Ｏ２−→ＣＯ２＋２ｅ−
（３）…１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−
発電反応後のアノードオフガスは、スタック２の上方の燃焼部１１に排出され、発電反応を経たカソードオフガスおよび発電反応を経ていないカソードガスにより燃焼され、燃焼火炎１１０を燃焼部１１において形成し、排ガスとなる。排ガスは、熱交換器５９（凝縮水生成器）および逃がし弁５８ｘを経て排ガス通路１６１の先端の排気口１６６から筐体９の外部に放出される。排ガスに含まれる水分が凝縮した凝縮水は、熱交換器５９から導出される凝縮水通路５９０および切替弁８を介して水処理部３に供給され、水処理部３の水精製材３０で精製され、改質水として再利用される。精製された水は、水タンク４に改質水４ｗとして貯留される。凝縮水通路５９０には切替弁８が設けられている。切替弁８は、凝縮水を重力を利用して通過させ得るように、熱交換器５９に対して重力方向の下方に配置されている。
【００４６】
図４から理解できるように、切替弁８は三方弁であり、熱交換器５９に繋がる第１ポート８１と、水処理部３および水タンク４に繋がる第２ポート８２と、排水通路５７ａを介して排水部５７に繋がる第３ポート８３とをもつ。切替弁８は通水形態と排水形態とに切り替え可能とされている。通水形態では、第１ポート８１および第２ポート８２が開放され、第３ポート８３が閉鎖される。よって通水形態では、システムにおいて生成された凝縮水を重力により水処理部３に供給させる。これに対して、排水形態では、第１ポート８１および第３ポート８３が開放され、第２ポート８２が閉鎖される。よって排水形態では、システムにおいて生成された凝縮水を水処理部３に供給させることを抑制し、且つ、熱交換器５９で生成された水を排水部５７に向けて重力により排出させる。通常の状態では切替弁８は通水形態に維持されている。但し、システムの水が余剰であるとき、および／または、起動運転時においては、制御部１００は、切替弁８を排水形態に切り替え、不純物濃度が高いまたは余剰の凝縮水を排水部５７に排出させる。これにより水処理部３の水精製材３０の過剰の負荷が低減され、長寿命化を図り得る。
【００４７】
（実施形態３）
図５は実施形態３を示す。本実施形態は上記実施形態１，２と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示すため、図１〜図４を準用できる。まず、図５に示すように、制御部１００は、水タンク４のタンク水位Ｈｗが第１所定水位Ｈｈｉｇｈ以上まで上昇しているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。タンク水位Ｈｗが第１所定水位Ｈｈｉｇｈ以上まで上昇していなければ（ステップＳ１０２のＮｏ）、システムの水は余剰ではない。このため、制御部１００は切替弁８を水処理部３側に保持させる（ステップＳ１０４）。これによりシステムにおいて生成された凝縮水は、排水部５７に排出されることなく、水処理部３に供給されて精製され、改質水として再利用される。
【００４８】
もし、タンク水位Ｈｗが第１所定水位Ｈｈｉｇｈ以上まで上昇していれば（ステップＳ１０２のＹｅｓ）、システムの水は余剰である。このため制御部１００は切替弁８を排水部５７側に切り替える（ステップＳ１０６）。これによりシステムにおいて生成された余剰の凝縮水は、切替弁８を介して排水部５７に排出される。
【００４９】
次に、水タンク４のタンク水位Ｈｗが第１所定水位Ｈｈｉｇｈよりも低い第２所定水位Ｈｌｏｗ以下まで下降しているか否かを判定する（ステップＳ１０８）。タンク水位Ｈｗが第２所定水位Ｈｌｏｗ以下まで下降していなければ（ステップＳ１０８のＮｏ）、切替弁８を排水部５７側に保持させる（ステップＳ１１０）。これにより余剰の凝縮水を排水部５７に排出する操作が継続される。もし、タンク水位Ｈｗが第２所定水位Ｈｌｏｗ以下まで下降していれば（ステップＳ１０８のＹｅｓ）、余剰水は既に排出されているため、制御部１００は切替弁８を水処理部３側に切り替える（ステップＳ１１２）。これにより凝縮水を排水部５７に排出させる操作が中止される。この結果、システムにおいて生成された凝縮水は、排水部５７に排出されることなく、水処理部３に供給され、精製され、改質水として再利用される。
【００５０】
本実施形態のように、凝縮水が流れる流路において水処理部３の上流に切替弁８を設け、切替弁８の切り替えにより、水精製材３０で精製させる直前の余剰の凝縮水を排出させることにしている。このため、水精製材３０の負荷が軽減され、水処理部３における水精製材３０の長寿命化に貢献できる。
【００５１】
本実施形態によれば、制御部１００は、水タンク４のタンク水位Ｈｗに応じて切替弁８を任意に切り替えることができる。従って、システムにおいて生成された凝縮水を水処理部３に供給させる通水形態と、システムに生成された余剰の凝縮水を水処理部３に供給させることを制限する排水形態とに任意に切り替えることができる。なお、第１所定水位Ｈｈｉｇｈ、第２所定水位Ｈｌｏｗはシステムや使用環境等に応じて適宜設定できる。
【００５２】
（実施形態４）
図６は実施形態４を示す。本実施形態は上記した実施形態１，２と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示すため、図１〜図４を準用できる。貯湯タンク６から導出された貯湯通路６４に設けられた温度センサ６ｔは、熱交換器の入口温度Ｔｗ、すなわち、実施形態１では第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４を流れる貯湯水の最も上流側の水温、または、実施形態２では熱交換器５９の入口の水温を検知する。
【００５３】
まず、図６に示すように、貯湯タンク６から導出されている貯湯通路６４を流れる冷却水の入口温度Ｔｗが第１所定温度Ｔｌｏｗ（例えば４℃）以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。冷却水の入口温度Ｔｗが第１所定温度Ｔｌｏｗ以下であれば（ステップＳ２０２のＹｅｓ）、システムの熱交換器５１〜５４，５９における冷却能および熱交換能は大きく、単位時間当たり生成される凝縮水の流量が増加し易い。
【００５４】
次に、所定の発電出力Ｗｄ以上で発電運転している継続時間ｔｄが所定時間ｔｓｅｔ以上であるか否かを、制御部１００は判定する（ステップＳ２０４）。継続時間ｔｄが所定時間ｔｓｅｔ以上であれば（ステップＳ２０４のＹｅｓ）、高い発電出力が長時間にわたり継続しているため、アノードガス、カソードガス、アノードオフガス、カソードオフガスに含まれる水蒸気量が増加している。ひいては、凝縮水生成器で生成される単位時間当たりの凝縮水の流量が増加し、システムの水は余剰となり易いと推定される。殊に、水タンク４のタンク水位Ｈｗが高水位となり易い。
【００５５】
そこで制御部１００は、水タンク４のタンク水位Ｈｗが第１所定水位Ｈｈｉｇｈ以上まで上昇しているか否かを判定する（ステップＳ２０６）。タンク水位Ｈｗが第１所定水位Ｈｈｉｇｈ以上まで上昇していなければ（ステップＳ２０６のＮｏ）、システムの水、殊に水タンク４内の水はまだ余剰ではないため、制御部１００は、切替弁８を水処理部３側に保持させる（ステップＳ２０８）。これによりシステムの運転で生成された凝縮水は、排水部５７に排出されることなく、水処理部３に供給され、精製され、改質水として再利用される。もし、水タンク４のタンク水位Ｈｗが第１所定水位Ｈｈｉｇｈ以上まで上昇していれば（ステップＳ２０６のＹｅｓ）、システムの水は余剰であると推定されるため、制御部１００は切替弁８を排水部５７側に切り替える（ステップＳ２１０）。これによりシステムの運転で生成された凝縮水は排水部５７に余剰水として排出される。
【００５６】
次に、水タンク４のタンク水位Ｈｗが第２所定水位Ｈｌｏｗ以下まで下降しているか否かを判定する（ステップＳ２１２）。タンク水位Ｈｗが第２所定水位Ｈｌｏｗ以下まで下降していなければ（ステップＳ２１２のＮｏ）、水はまだ余剰であると推定されるため、切替弁８を排水部５７に保持させ（ステップＳ２１４）、凝縮水を余剰水として排水部５７に排出させる。
【００５７】
もし、タンク水位Ｈｗが第２所定水位Ｈｌｏｗ以下まで下降していれば（ステップＳ２１２のＹｅｓ）、余剰水は解消されていると推定されるため、制御部１００は切替弁８を水処理部３側に切り替える（ステップＳ２１６）。これにより凝縮水を排水部５７に排出する操作が中止される。この結果、システムの運転において生成された凝縮水は、排水部５７に排出されることなく、水処理部３に供給され、精製され、改質水とされる。
【００５８】
本実施形態によれば、切替弁８を任意に切り替えることができる。従って、システムにおいて生成された凝縮水を水処理部３に供給させる通水形態と、生成された凝縮水を水処理部３に供給させることを制限する排水形態とに、制御部１００は、切替弁８を任意に切り替えることができる。なお、所定の発電出力Ｗｄ、第１所定水位Ｈｈｉｇｈ、第２所定水位Ｈｌｏｗ、継続時間ｔｄ，所定時間ｔｓｅｔはシステムや使用環境等に応じて適宜設定できる。発電出力Ｗｄは、凝縮水の発生量を増加させる出力に相当し、定格発電出力の８０％以上が例示される。
【００５９】
（実施形態５）
図７は実施形態５を示す。本実施形態は上記した実施形態と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示すため、図１〜図４を準用できる。まず、図７に示すように、制御部１００は、外気温度Ｔｏｕｔが第１所定温度Ｔｙ（例えば５℃）以下であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。外気温度Ｔｏｕｔが第１所定温度Ｔｙ以下であれば（ステップＳ３０２のＹｅｓ）、熱交換器５１〜５４，５９における冷却能および熱交換能は大きく、熱交換器５１〜５４，５９において生成される凝縮水の流量が増加し易い。次に、所定の発電出力Ｗｄ以上で発電運転している継続時間ｔｄが所定時間ｔｓｅｔ以上であるか否かを、制御部１００は判定する（ステップＳ３０４）。継続時間ｔｄが所定時間ｔｓｅｔ以上であれば（ステップＳ３０４のＹｅｓ）、熱交換器５１〜５４，５９において生成される単位時間当たり凝縮水の流量が増加する。よって、余剰の凝縮水が生成されると推定される。この場合、水タンク４のタンク水位Ｈｗが高水位となり易い。
【００６０】
そこで、水タンク４のタンク水位Ｈｗが第１所定水位Ｈｈｉｇｈ以上まで上昇しているか否かを、制御部１００は判定する（ステップＳ３０６）。タンク水位Ｈｗが第１所定水位Ｈｈｉｇｈ以上まで上昇していなければ（ステップＳ３０６のＮｏ）、システムの水、殊に水タンク４内の水はまだ余剰ではないため、制御部１００は、切替弁８を水処理部３側に保持させる（ステップＳ３０８）。これによりシステムの運転において生成された凝縮水は、排水部５７に排出されることなく、水処理部３に供給されて精製され、改質水として再利用される。もし、水タンク４のタンク水位Ｈｗが第１所定水位Ｈｈｉｇｈ以上まで上昇していれば（ステップＳ３０６のＹｅｓ）、制御部１００は、切替弁８を排水部５７に所定時間切り替える（ステップＳ３１０）。これによりシステムで生成された凝縮水は、排水部５７に余剰水として所定時間排出される。
【００６１】
次に、水タンク４のタンク水位Ｈｗが第２所定水位Ｈｌｏｗ以下まで下降しているか否かを、制御部１００は判定する（ステップＳ３１２）。タンク水位Ｈｗが第２所定水位Ｈｌｏｗ以下まで下降していなければ（ステップＳ３１２のＮｏ）、余剰水は存在すると推定されるため、制御部１００は切替弁８を排水部５７に保持させる（ステップＳ３１４）。これにより凝縮水は余剰水として排水部５７に継続して排出される。タンク水位Ｈｗが第２所定水位Ｈｌｏｗ以下まで下降していれば（ステップＳ３１２のＹｅｓ）、余剰水は無くなっているため、制御部１００は切替弁８を水処理部３側に切り替える（ステップＳ３１６）。これにより凝縮水を排水部５７に排出させる操作が中止される。この結果、システムで生成された凝縮水は、排水部５７に排出されることなく、水処理部３に供給され、精製され、改質水として再利用される。また本実施形態では、制御部１００は、外気温度Ｔｏｕｔによる判断（ステップＳ３０２）と発電出力の継続時間（ステップＳ３０４）との双方によって判断しているが、どちらか一方のみによって判断してもよい。さらに外気温度Ｔｏｕｔと積算発電電力量（発電出力×継続時間の積分値）の関係をマップ化して所定時間ｔｓｅｔを決定して判断してもよい。
【００６２】
（実施形態６）
図８は実施形態６を示す。本実施形態は上記した実施形態１，２と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示し、図１〜図４を準用できる。まず、図８に示すように、まず、貯湯タンク６から導出されている貯湯通路６４を流れる冷却水の温度Ｔｗ（実施形態１では貯湯通路６４のうち第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４の全部の入口の水温に相当、実施形態２では貯湯通路６４のうち熱交換器５９の入口の水温に相当）が所定温度Ｔｌｏｗ以下であるか否かを判定する（ステップＳ４０２）。貯湯通路６４を流れる冷却水の入口温度Ｔｗが所定温度Ｔｌｏｗ以下であれば（ステップＳ４０２のＹｅｓ）、熱交換器５１〜５４，５９における冷却機能および熱交換機能が大きい。このため、システムの運転において生成される単位時間当たりの凝縮水の流量が増加すると推定される。次に、発電出力が所定出力Ｗｄ以上で発電運転している継続時間ｔｄが所定時間ｔｓｅｔ以上であるか否かを判定する（ステップＳ４０４）。継続時間ｔｄが所定時間ｔｓｅｔ以上であれば（ステップＳ４０４のＹｅｓ）、システムの発電出力が高く、システムにおいて生成される凝縮水の流量が増加し、余剰水となると一層推定される。このため、制御部１００は切替弁８を排水部５７側に切り替える（ステップＳ４０６）。そして、制御部１００は、切替弁８を排水側に切り替えた状態を所定時間ｔｅ継続させる（ステップＳ４０８）。その後、制御部１００は、切替弁８を水処理部３側に切り替える（ステップＳ４１０）。そして、切替弁８を水処理部３側に切り替えた状態を所定時間ｔｐ継続させ（ステップＳ４１２）、ステップＳ４０２に戻る。上記した本実施形態によれば、凝縮水が余剰となる条件が満足されるとき、制御部１００は切替弁８を排水部５７に切り替えることができる。なお、所定の発電出力Ｗｄ、第１所定温度Ｔｌｏｗ、所定時間ｔｓｅｔ、所定時間ｔｅ，ｔｐはシステムや使用環境等に応じて適宜設定できる。また本実施形態では、制御部１００は、冷却水の温度Ｔｗによる判断（ステップＳ４０２）と発電出力の継続時間（ステップＳ４０４）との双方によって判断しているが、どちらか一方のみによって判断してもよい。さらに冷却水の温度Ｔｗと積算発電電力量（発電出力×継続時間の積分値）の関係をマップ化して所定時間ｔｓｅｔを決定して判断してもよい。
【００６３】
（実施形態７）
本実施形態は上記した実施形態１，２と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示し、図１〜図４を準用できる。システムの起動運転時には、改質部１０の温度の安定性は必ずしも充分ではなく、改質部１０に保持されている改質触媒の活性状態も必ずしも充分ではない。従って、システムの起動運転時には、改質部１０で改質されたアノードガスの組成の安定性は必ずしも充分ではない。この結果、実施形態１ではアノードガスが不純物を含むおそれがあり、実施形態２ではアノードガスおよびアノードオフガスが不純物を含むひいては排ガスが不純物を含むおそれがあるこの場合、起動運転において生成される凝縮水は、不純物を含有し、水処理部３の水精製材３０等の劣化を促進させるおそれがある。
【００６４】
そこでシステムの起動運転のうちの少なくとも一時期において、システムの水（凝縮水や改質水も含む）が余剰であるか否かに関係なく、制御部１００は、切替弁８を排水部５７に切り替え、凝縮水を排水部５７に排出させ、凝縮水を水処理部３に供給させない。これにより改質器１に不純物が混入するおそれが抑えられる。この場合、システムの起動運転が実行されている間の全てにわたり、制御部１００は、切替弁８を排水部５７に切り替え、凝縮水を排出し、凝縮水を水処理部３に供給させないことにできる。あるいは、システムの起動運転のうち改質部１０の温度が相対的に低温である前期においてのみ、制御部１００は、切替弁８を排水部５７に切り替え、凝縮水を排水部５７に排出し、凝縮水を水処理部３に供給させないことにできる。あるいは、起動開始時刻から所定時間ｔｓ、制御部１００は、切替弁８を排水部５７に切り替え、凝縮水を排出し、凝縮水を水処理部３に供給させないことにできる。
【００６５】
上記したようにせっかく生成された凝縮水を排出させるため、水タンク４の改質水が不足するおそれがある。この場合、制御部１００は、新水弁６２を開放させて水道水等の新水を新水通路６３から水処理部３に補給させる。ここで、システムの起動運転とは、実施形態１の場合には、改質器１の燃焼部１１が着火された時刻から開始され、改質部１０で生成されたアノードガスをスタック２のアノードに供給し、スタック２の温度が所定温度に昇温して発電開始するまでの時刻までをいう。また、システムの起動運転とは、実施形態２の場合には、改質用燃料が改質器１に供給された時刻から、スタック２の温度が所定温度に昇温されて発電開始させる時刻までをいう。
【００６６】
本実施形態のように、凝縮水が流れる流路において水処理部３の上流に切替弁８を設け、システムの起動運転時において不純物を含むおそれがある凝縮水を切替弁８から排水部５７に排出させることにしている。このため水処理部３における水精製材３０の過剰の負荷が軽減され、水精製材３０の長寿命化に貢献できる。なお、システムが起動運転を終了して発電運転に移行したときには、制御部１００は、凝縮水を水処理部３に供給させるように、切替弁８を水処理部３側に継続的に保持させることができ、改質水の不足が抑制される。
【００６７】
（実施形態８）
図９は実施形態８を示す。本実施形態は上記した実施形態７と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示し、図１〜図４を準用できる。図９に示すように、制御部１００は、システムが起動運転を開始したか否かを判定する（ステップＳ５０２）。システムが起動運転を開始（ステップＳ５０２のＹｅｓ）しているものの、システムが発電運転中で無ければ（ステップＳ５０４のＮｏ）、システムは起動運転中であるため、凝縮水に不純物が含まれるおそれがある。そこで、システムの水が余剰であるか否かに関係なく、制御部１００は切替弁８を排水部５７に切り替え、起動運転において生成された凝縮水を排水部５７に排出させる（ステップＳ５０６）。次に、制御部１００は、水位センサ４０の信号に基づいて、水タンク４の水量が不足するか否かを判定する（ステップＳ５０８）。水タンク４の水が不足していれば、制御部１００は、新水弁６２を開放して新水通路６３から水道水等の新水を水処理部３に補充させ（ステップＳ５１０）、水道水等の新水を水精製材３０で精製させる。精製された水は水タンク４に移動して改質水として利用され、水不足が解消される。
【００６８】
ステップＳ５０４において、システムが発電運転中であると判定されると（ステップＳ５０４のＹｅｓ）、改質器１は高温であり、改質触媒は活性であり、凝縮水に不純物が含まれるおそれが少ない。このため、制御部１００は切替弁８を排水部５７ではなく水処理部３に切り替える（ステップＳ５２０）。発電運転中において生成された凝縮水を水処理部３に供給して精製させる。更に、制御部１００は、余剰水ありか否かを判定する（ステップＳ５２２）。この場合、水タンク４の水位センサ４０の水位が過剰に高ければ、余剰水があると判定される（ステップＳ５２２のＹｅｓ）。そして、制御部１００は、システムを発電運転させつつ、切替弁８を排水部５７に所定時間ｔｍ切り替え、排水部５７に排出させる。所定時間ｔｍ経過すれば、制御部１００は切替弁８を水処理部３側に再び切り替える。もし余剰水が無ければ（ステップＳ５２２のＮｏ）、制御部１００は切替弁８を水処理部３に切り替え（ステップＳ５２６）、発電運転中に生成された凝縮水を改質水とて再利用する。なお、システムが発電運転に移行したとしても、システムの水が余剰であることが水タンク４の水位センサ４０により検知されると、制御部１００は切替弁８を排水部５７に切り替えて排水部５７に排出させる。
【００６９】
（実施形態９）
本実施形態は上記した実施形態１，２と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示し、図１〜図４を準用できる。前述したように、システムの起動運転時には、改質部１０の温度の安定性は必ずしも充分ではなく、改質部１０で改質されたアノードガスの組成の安定性は必ずしも充分ではなく、不純物を含むおそれがある。そこでシステムの起動運転が継続されているとき、起動開始時刻から、改質部１０の温度が所定温度Ｔｒ（温度センサ１０ｔの検知温度）に到達するまで、制御部１００は、切替弁８を排水部５７に強制的に切り替える。この結果、システムの水（凝縮水を含む）が余剰であるか否かにかかわらず、凝縮水を排水部５７に連続的に排出し続け、水処理部３に供給させない。これにより改質水となる凝縮水に不純物が含まれるおそれが抑えられる。
【００７０】
この場合、生成された凝縮水を排出させるため、水タンク４の水量が不足するおそれがある。このため、水タンク４の水の不足が検知されると、殊に水タンク４の水位センサ４０により水不足が検知されると、制御部１００は、新水弁６２を開放し、新水通路６３から水道水等の新水を水処理部３に補給させる。補給された新水は、水精製材３０で精製され、水タンク４に移動して改質水として利用される。
【００７１】
しかし起動運転であっても、温度センサ１０ｔで検知される改質部１０の温度が所定温度Ｔｒ（温度センサ１０ｔの検知温度）に到達すると、改質触媒の活性が良好となる。このため、改質部１０で生成されたアノードガスの組成が安定化し、制御部１００は、切替弁８を排水部５７から水処理部３に切り替える。そして、システムにおいて生成される凝縮水を水処理部３に供給させて精製材３０で精製させる。これにより水タンク４に溜められている改質水が不足することが抑制される。
【００７２】
本実施形態のように、システムの起動運転時において改質部１０の温度が所定温度Ｔｒに到達するまでは、凝縮水が不純物を含むおそれがあるため、システムの水が余剰であるか否かにかかわらず、その凝縮水を切替弁８から排水部５７に強制的に排出させる。このため水処理部３における水精製材３０の精製量が低減され、且つ、凝縮水に含まれる不純物が水生成材３０を劣化させることが抑制される。よって水精製材３０の負荷が軽減され、水精製材３０の長寿命化に貢献できる。
【００７３】
所定温度Ｔｒはシステムや使用環境等に応じて適宜設定できる。なお、システムが起動運転から発電運転に移行した場合には、凝縮水に含まれる不純物濃度が低減されるため、且つ、システムの水の過剰な不足を抑制するため、制御部１００は基本的には水処理部３側に保持させる。但し、発電運転中においても、システムの水が余剰であると水位センサ４０の信号に基づいて判定されるときには、制御部１００は、切替弁８を排水部５７側に切り替え、余剰の水を排水部５７に排出させる。
【００７４】
（実施形態１０）
本実施形態は上記した実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示し、図１〜図３を準用できる。第１熱交換器５１で貯留されている凝縮水がこれの所定水位以上になると、第１排水弁７１が自動的に開放し、第１熱交換器５１の凝縮水を第１凝縮水通路５１０に流す。第１熱交換器５１で貯留されている凝縮水が減少すると、第１排水弁７１が自動的に閉鎖する。第２排水弁７２〜第４排水弁７４についても同様である。
【００７５】
前述したように、システムの起動運転時には、改質部１０の温度の安定性は必ずしも充分ではなく、改質部１０で改質されたアノードガスの組成の安定性は必ずしも充分ではなく、不純物を含むおそれがある。そこで本実施形態によれば、システムの起動運転が開始されると、制御部１００は、起動開始時刻から第１排水弁７１が開放する回数をカウントする。システムの水が余剰であるか否かにかかわらず、カウント数が所定回数Ｎｈ以上になるまで、切替弁８は排水部５７に維持され、凝縮水は排水部５７に強制的に排出される。カウント数が所定回数Ｎｈ以上になれば、改質部１０の温度が安定し、改質触媒が活性となり、凝縮水に含まれる不純物濃度は低減されると推定される。よって、制御部１００は切替弁８を水処理部３に切り替え、凝縮水を水処理部３で精製させる。回数Ｎｈはシステムや使用環境等に応じて適宜設定でき、１〜１０回のうちの任意値が例示される。
【００７６】
第１排水弁７１が開放する回数のカウントではなく、制御部１００は、起動開始時刻から第２排水弁７２が開放する回数をカウントし、カウント数が所定回数Ｎｈ以上になるまで、凝縮水が余剰であるか否かにかかわらず、切替弁８を排水部５７に切り替え、凝縮水を排水部５７に強制的に排出させることにしても良い。あるいは、第３排水弁７３が開放する回数をカウントしても良いし、第４排水弁７４が開放する回数をカウントしても良い。場合によっては、制御部１００は、起動開始時刻から第１排水弁７１〜第４排水弁７４がそれぞれ開放する合計回数をカウントし、カウント数が所定回数Ｎｍ以上になるまで、凝縮水が余剰であるか否かにかかわらず、切替弁８を排水部５７に切り替え、凝縮水を排水部５７に強制的に排出させることにしても良い。この場合、カウント数が所定回数Ｎｍ以上になれば、制御部１００は切替弁８を水処理部３に切り替え、凝縮水を水処理部３で精製させる。なお、システムが起動運転から発電運転に移行した場合には、改質器１の温度が安定し、改質触媒の活性が安定し、アノードガスに含まれる不純物濃度が著しく低下するため、制御部１００は基本的には水処理部３側に保持させる。そして発電運転中においてシステムの水が余剰であると判定されるとき、制御部１００は、切替弁８を排水部５７側に切り替え、余剰の水を排水部５７に排出させる。
【００７７】
（実施形態１１）
本実施形態は上記した実施形態１，２と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示し、図１〜図４を準用できる。システムの発電運転が長期間にわたり実行されていないときには、システムの配管に含まれる成分、配管に付着している付着物の成分が水に不純物として溶出するおそれがある。更に、雑菌も水に繁殖しやすい。そこでシステムの発電運転の不使用時間が所定時間ｔｌｏｎｇ（例えば２日）以上であるときには、次の起動運転時において、水の清浄化を図るため、システムの水が余剰であるか否かにかかわらず、制御部１００は、起動開始時刻から所定時間ｔｆ（例えば１０分間）ぶん切替弁８を排水部５７に強制的に切り替える。従って、不純物および雑菌を含むおそれがある凝縮水を水処理部３に供給させることなく、排水部５７に強制的に排出させる。これによりシステムの発電運転が長期間にわたり実行されていないとき、システムの水が余剰であるか否かにかかわらず、不純物や雑菌を含むおそれがある水を水処理部３に供給させることなく、排水部５７に排出させる。この場合、システムの長寿命化に有利である。この場合、水タンク４の水量が不足するおそれがあるため、水が不足すれば、制御部１００は新水弁６２を開放して新水通路６３から水道水等の新水を水処理装置に補給させる。水タンク４の水量が適切か否かは、水タンク４の水位センサ４０により検知される。
【００７８】
本実施形態によれば、システムの起動運転が実行されている間の全てにわたり、あるいは、起動運転の一部のみにおいて、制御部１００は、切替弁８を排水部５７に切り替え、凝縮水を水処理部３に供給させないことにしても良い。本実施形態のように、凝縮水が流れる流路において水処理部３の上流に切替弁８を設け、システムの起動運転時において、不純物を含むおそれがある凝縮水を排出させることにしているため、水処理部３における水精製材３０の負荷が軽減され、水精製材３０の長寿命化に貢献できる。なお、所定時間ｔｌｏｎｇ、所定時間ｔｆはシステムや使用環境等に応じて適宜設定できる。所定時間ｔｌｏｎｇが長いほど、雑菌が繁殖し易いため、所定時間ｔｆを長くできる。なお、システムが起動運転から発電運転に移行した場合には、制御部１００は基本的には切替弁８を水処理部３側に保持させる。そして発電運転においてシステムの水が余剰であると判定されるとき、制御部１００は、切替弁８を排水部５７側に切り替え、余剰の水を排水部５７に排出させる。
【００７９】
（実施形態１２）
本実施形態は上記した各実施形態と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示し、図１〜図４を準用できる。燃料電池システムの、起動運転中および発電運転中において、外気温度Ｔｏｕｔが所定温度Ｔｙよりも低いときにおいて、例えば冬季または寒冷地等において、貯湯タンク６の貯湯通路６４を流れる水の温度が低い。このためシステムが運転されるとき、熱交換器５１〜５４，５９（凝縮水生成器）における冷却能力（凝縮能力）が高く、凝縮水が多めに生成される。よってシステムが発電運転しているとき、単位時間当たり生成される凝縮水が余剰となり易い。殊に、発電出力がＷｄ以上と高い発電運転が所定時間ｔｓｅｔ以上と長時間継続するときには、ガスに含まれる水蒸気量が増加しているため、システムの水が余剰となり易い。
【００８０】
そこで、燃料電池システムの発電運転中において外気温度Ｔｏｕｔが所定温度Ｔｙ（例えば５℃）よりも低い場合には、殊に、発電出力がＷｄ以上と高い発電運転時間が所定時間ｔｓｅｔ以上と長く継続する条件が付加されるときには、制御部１００は、切替弁８を基本的には通水形態に保持しつつも、切替弁８を所定時間ｔｋ（例えば１分間）のみ、少なくとも１回排水形態に切り替える。切替弁８を排水形態に切り替えるにあたり、水タンク４の水位センサ４０による水位が確認され、水位が高いときに、切替弁８が排水形態に切り替えられることが好ましいが、システムにおいて単位時間当たり生成される凝縮水が多くて水が不足しないと推定されるときには、水タンク４の水位を必ずしも確認せずとも良い。本実施形態のように、凝縮水が流れる流路において水処理部３の上流に切替弁８を設け、システムの起動運転時において、不純物を含むおそれがある凝縮水を排出させることにしている。このため水処理部３における水精製材３０の負荷が軽減され、水精製材３０の長寿命化に貢献できる。
【００８１】
（実施形態１３）
本実施形態は上記した実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示し、図１〜図３を準用できる。ガスに含まれている水蒸気が、第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４（凝縮水生成器）において、貯湯タンク６から流れる水により冷却されて凝縮される。この場合、貯湯タンク６から貯湯通路６４に流れる水の温度（第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４の上流の水温）が低温であり、所定温度Ｔｘ（例えば４℃）以下であるときには、第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４（凝縮水生成器）において生成される凝縮水の単位時間当たりの流量が増加するため、システムの水が余剰となり易い。殊に、発電出力がＷｄ以上と高い発電運転時間が所定時間ｔｓｅｔ以上継続するという条件が付加されると、生成される凝縮水が増加するため、システムの水が余剰となり易い。
【００８２】
そこで、貯湯タンク６から貯湯通路６４に流れる水の温度が所定温度Ｔｘ以下である場合、殊に、発電出力がＷｄ以上と高い発電運転時間が所定時間ｔｓｅｔ以上継続するという条件が付加されるとき、制御部１００は、切替弁８を基本的には通水形態に保持しつつも、切替弁８を所定時間ｔｅ（例えば１分間）のみ排水形態に切り替える。切替弁８を排水形態に切り替えるにあたり、水タンク４の水位センサ４０による水位が確認され、水位が高いときに、切替弁８が排水形態に切り替えられることが好ましいが、システムにおいて単位時間当たり生成される凝縮水が多くて水が不足しないと推定されるときには、水タンク４の水位を必ずしも確認せずとも良い。
【００８３】
本実施形態のように、凝縮水が流れる流路において水処理部３の上流に切替弁８を設け、不純物を含むおそれがある凝縮水を排出させることにしている。このため水処理部３における水精製材３０の負荷が軽減され、水精製材３０の長寿命化に貢献できる。なお、所定温度ｔｅ，ｔｐはシステムや使用環境等に応じて適宜設定できる。
【００８４】
（実施形態１４）
本実施形態は上記した実施形態１，２と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示し、図１〜図４を準用できる。貯湯タンク６に溜められている温水が消費される流量が所定流量よりも急激に増加するときがある。この場合、水道水などの低温の新水が新水通路６３を介して貯湯タンク６に多量に補給されるため、貯湯タンク６に溜められている温水の温度が急激に低下する。外気温度Ｔｏｕｔが所定温度Ｔｙよりも低いときには、なおさらである。この場合、貯湯タンク６の貯湯通路６４を流れる水（熱交換器で熱交換される前の水温）の温度が所定温度Ｔｌｏｗ（例えば５℃）以下となり易い。従って、システムにおいて単位時間当たり生成される凝縮水の流量が増加し、システムの水が余剰となる。
【００８５】
殊に、発電出力がＷｄ以上と高い発電運転時間が所定時間ｔｓｅｔ以上継続するという条件が付加されると、システムの水が余剰となり易い。
【００８６】
そこで、貯湯タンク６に溜められている温水の消費流量が単位時間当たり所定流量Ｑｗよりも多い場合には、殊に、発電出力がＷｄ以上と高い発電運転時間が所定時間ｔｓｅｔ以上継続するという条件が付加されるとき、制御部１００は、切替弁８を基本的には通水形態に保持しつつも、所定時間ｔｅのみ排水形態に間欠的に切り替えて余剰の凝縮水を排水部５７に排出させ、その後、切替弁８を水処理部３に切り替える。切替弁８を排水形態に切り替えるにあたり、水タンク４の水位センサ４０による水位が確認され、水位が高いときに、切替弁８が排水形態に切り替えられることが好ましいが、システムにおいて単位時間当たり生成される凝縮水が多くて水が不足しないと推定されるときには、水タンク４の水位を必ずしも確認せずとも良い。
【００８７】
所定流量Ｑｗを検知するため、貯湯タンク６の給湯通路６１に流量センサを設け、温水の消費流量を検知することができる。さらには、新水通路６３に流量センサを設け、貯湯タンク６に溜められている温水の消費流量として、新水通路６３から補給される新水の流量を検知することにしても良い。貯湯タンク６の水位は、常に満水状態に維持されるように設定されている。
【００８８】
本実施形態のように、凝縮水が流れる流路において水処理部３の上流に切替弁８を設け、システムの起動運転時において、余剰の凝縮水を排出させることにしているため、水処理部３における水精製材３０の負荷が軽減され、水精製材３０の長寿命化に貢献できる。なお、所定流量Ｑｗ、発電電力Ｗｄ、所定時間ｔｓｅｔは、システムや使用環境等に応じて適宜設定できる。
【００８９】
（実施形態１５）
図１０は実施形態１５を示す。本実施形態は上記した実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示す。水処理部３には、水処理部３に溜められている水の純水度を検知する純水センサ３６が設けられている。純度が高い水は、高い電気絶縁性をもつ。純水センサ３６は水の導電率を検知して、水処理部３に溜められている水の純水度を検知できる。
【００９０】
システムの起動運転、発電運転および停止運転のうちの少なくとも一つにおいて、純水センサ３６が水の純度が所定値よりも低下することを検知すると、その信号が制御部１００に入力される。これにより制御部１００は、切替弁８を排水部５７側に切り替え、第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４において生成された凝縮水を排水部５７に排出させる。これによりシステムの水の純水度が高く維持される。純水センサ３６を水タンク４に取り付けても良い。
【００９１】
ここで、純水センサ３６が水の純度が所定値よりも高く、水処理部３や水タンク４の水の純度が高いことが検知されているときであっても、システムの起動運転時には、改質器１の温度が低温であるため、システムで生成される凝縮水には不純物が含有されるおそれがある。このため、純水センサ３６により水処理部３や水タンク４の水の純度が高いときと検知されるときであっても、システムの起動運転時には、制御部１００は、切替弁８を排水部５７側に切り替え、システムにおいて生成された凝縮水を排水部５７に排出させる。これによりシステムの水の純度が正常に維持される。本実施形態においても、発電運転においてシステムの水が余剰であれば、制御部１００は、切替弁８を排水部５７側に切り替え、第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４において生成された凝縮水を排水部５７に排出させるため、水処理部３の負荷が低減され、長寿命化を図り得る。
【００９２】
（実施形態１６）
本実施形態は上記した各実施形態と基本的には同様の構成および同様の作用効果を示し、図１０を準用できる。図１０に示すように、水処理部３には、水処理部３に溜められている水の純水度を検知する純水センサ３６が設けられている。起動運転時等において生成される凝縮水を切替弁８を介して排水部５７に排出させる排出指令が出力されているにもかかわらず、純水センサ３６で検知される水の純粋度が所定値よりも高く、純水度が充分に高いことが検知されるときには、改質器１の温度が所定温度Ｔｋ以上であれば、制御部１００は、純水センサ３６の結果を優先させ、凝縮水８を水処理部３側に保持させ、水処理部３における水精製を継続させることもできる。
【００９３】
本実施形態においても、発電運転においてシステムの水が余剰であれば、制御部１００は、切替弁８を排水部５７側に切り替え、第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４において生成された余剰の凝縮水を排水部５７に排出させるため、水処理部３の負荷が低減され、長寿命化を図り得る。
【００９４】
（その他）本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。凝縮水の流路において、水処理部３で精製させた水を水タンク４に溜めることにしているが、これに限らず、水タンクおよび水処理部の位置を入れ替え、水タンクに溜めた水を水処理部３で精製させることにしても良い。実施形態１では、第１熱交換器５１〜第４熱交換器５４は互いに独立しているが、これに限らず、併合させても良い。但し、ガスが流れる室を仕切壁で仕切ることが好ましい。更に、改質器１を有しない燃料電池システムにも適用できる。この場合、水素ガス等のアノードガス貯蔵部からスタックにアノードガスが供給される。スタックから吐出されたアノードオフガスおよびカソードオフガスに含まれる水蒸気を凝縮水生成器において凝縮させて凝縮水を生成させるため、発電条件によっては凝縮水が余剰となることがある。
【００９５】
本明細書の記載から次の技術的思想も把握できる。
［付記項１］アノード流体およびカソード流体により発電運転を行う燃料電池と、燃料電池の運転に関して発生するガスに含まれる水蒸気を凝縮させて凝縮水を生成させる凝縮水生成器と、凝縮水生成器で生成された凝縮水の純度を高める水処理部と、水処理部の上流に位置するように水処理部と凝縮水生成器との間に介在する切替弁とを具備する燃料電池システム。
【符号の説明】
【００９６】
１は改質器、１０は改質部、１１は燃焼部、１６はアノードガス通路、１７はカソードガス通路、１８はアノードオフガス通路、１９はカソードオフガス通路、２はスタック（燃料電池）、３は水処理部、３０は水精製材、４は水タンク、４０は水位センサ、５１は第１熱交換器（凝縮水生成器）、５２は第２熱交換器（凝縮水生成器）、５３は第３熱交換器（凝縮水生成器）、５４は第４熱交換器（凝縮水生成器）、５７は排水部、６は貯湯タンク、６１は給湯通路、６２は新水弁、６３は新水通路、５５０は合流通路、５７は排水部、６４は貯湯通路、７１は〜７４は排水弁、８は切替弁、１００は制御部を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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