(57)【要約】【課題】コンパクトな構成で、各機器の作動温度域毎に最適な熱回収が可能になるとともに、互いに熱影響が及ぶことを可及的に阻止する。【解決手段】燃料電池システム１０は、外部から第１の水を給水するための第１給水路７０、及び、低温機器から発生する熱を回収するために前記第１の水を循環する第１循環路７２が接続されるとともに、前記第１の水を貯留する低温側貯湯槽６２と、高温機器から発生する熱を回収するために第２の水を循環する第２循環路７４、及び、外部に前記第２の水を給水するための第２給水路７６が接続されるとともに、前記第２の水を貯留する高温側貯湯槽６４とを備え、前記低温側貯湯槽６２と前記高温側貯湯槽６４は、連通路６６により連通可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池モジュールと、
前記燃料電池モジュールを駆動させるための補機と、
前記燃料電池モジュールで発生した直流電力を要求仕様電力に変換する電力変換装置と、
前記燃料電池モジュールの発電量を制御する制御装置と、
を備える燃料電池システムであって、
外部から第１の水を給水するための第１給水路、及び、少なくとも前記補機、前記電力変換装置又は前記制御装置のいずれかより発生する熱を回収するために前記第１の水を循環する第１循環路が接続されるとともに、前記第１の水を貯留する低温側貯湯槽と、
前記燃料電池モジュールから発生する熱を回収するために第２の水を循環する第２循環路、及び、外部に前記第２の水を給水するための第２給水路が接続されるとともに、前記第２の水を貯留する高温側貯湯槽と、
を備え、
前記低温側貯湯槽と前記高温側貯湯槽は、前記低温側貯湯槽から前記高温側貯湯槽に前記第１の水を給水するための連通路により連通可能であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池システムにおいて、前記低温側貯湯槽は、少なくとも前記第１の水の温度を検出する第１温度検出器又は前記第１の水の水位を検出する第１水位検出器のいずれかを備えるとともに、
前記高温側貯湯槽は、少なくとも前記第２の水の温度を検出する第２温度検出器又は前記第２の水の水位を検出する第２水位検出器を備え、
前記連通路は、前記低温側貯湯槽から前記高温側貯湯槽への前記第１の水の給水量を調整する連通路用給水調整器を備え、
前記制御装置は、少なくとも前記第１温度検出器、前記第１水位検出器、前記第２温度検出器又は前記第２水位検出器のいずれかの検出結果に基づいて、前記連通路用給水調整器による前記第１の水の給水量を調整することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池システムにおいて、前記第１給水路は、外部からの前記第１の水の温度を検出する第１給水路用温度検出器、及び、外部からの前記第１の水の給水量を調整する第１給水路用給水調整器を備えるとともに、
前記第２給水路は、外部への前記第２の水の温度を検出する第２給水路用温度検出器、及び、外部への前記第２の水の給水量を調整する第２給水路用給水調整器を備え、
前記制御装置は、少なくとも前記第１温度検出器、前記第１水位検出器、前記第２温度検出器、前記第２水位検出器、前記第１給水路用温度検出器又は前記第２給水路用温度検出器のいずれかの検出結果に基づいて、少なくとも前記第１給水路用給水調整器の前記第１の水の給水量又は前記第２給水路用給水調整器の前記第２の水の給水量のいずれかを調整することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項２又は３記載の燃料電池システムにおいて、前記第１循環路は、前記第１循環路を循環する前記第１の水の流量を調整する第１循環路用流量調整器を備えるとともに、
前記第２循環路は、前記第２循環路を循環する前記第２の水の流量を調整する第２循環路用流量調整器を備え、
前記制御装置は、少なくとも前記第１温度検出器、前記第１水位検出器、前記第２温度検出器、前記第２水位検出器、前記第１給水路用温度検出器又は前記第２給水路用温度検出器のいずれかの検出結果に基づいて、少なくとも前記第１循環路用流量調整器の前記第１の水の流量又は前記第２循環路用流量調整器の前記第２の水の流量のいずれかを調整することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の燃料電池システムにおいて、前記第２循環路は、前記第２循環路から外部に前記第２の水を排水するための排水路と、
前記第２循環路から排水する前記第２の水の排水量を調整する第２循環路用排水調整器と、
を備え、
前記制御装置は、少なくとも前記第１温度検出器、前記第１水位検出器、前記第２温度検出器、前記第２水位検出器、前記第１給水路用温度検出器又は前記第２給水路用温度検出器のいずれかの検出結果に基づいて、前記第２循環路用排水調整器の前記第２の水の排出量を調整することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池システムにおいて、前記低温側貯湯槽は、前記高温側貯湯槽よりも上部に設けられることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池システムにおいて、前記第１循環路は、少なくとも前記補機、前記電力変換装置又は前記制御装置のうち、前記燃料電池システム内で上部に設置されている順に熱を回収するように設定されることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料電池システムにおいて、前記第１循環路は、少なくとも前記補機、前記電力変換装置又は前記制御装置のうち、作動温度が低い順に熱を回収するように設定されることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料電池システムにおいて、発電反応に使用されて前記燃料電池モジュールから排出される排ガスが流通する排気路と、
前記第２循環路及び前記排気路に接続されるとともに、前記第２の水と前記排ガスの熱交換を行う熱交換器と、
を備え、
前記熱交換器は、前記燃料電池モジュールの直上部に設けることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池モジュールは、固体酸化物形燃料電池モジュールであることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１１】
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池モジュールと、
前記燃料電池モジュールを駆動させるための補機と、
前記燃料電池モジュールで発生した直流電力を要求仕様電力に変換する電力変換装置と、
前記燃料電池モジュールの発電量を制御する制御装置と、
外部から第１の水を給水するための給水路、及び、少なくとも前記補機、前記電力変換装置又は前記制御装置のいずれかより発生する熱を回収するために前記第１の水を循環する第１循環路が接続されるとともに、前記第１の水を貯留する低温側貯湯槽と、
前記燃料電池モジュールから発生する熱を回収するために第２の水を循環する第２循環路、及び、外部に前記第２の水を導出するための導水路が接続されるとともに、前記第２の水を貯留する高温側貯湯槽と、
前記低温側貯湯槽と前記高温側貯湯槽とを連通させるとともに、前記低温側貯湯槽から高温側貯湯槽に前記第１の水を給水するための連通路と、
を備える燃料電池システムの運転方法であって、
前記低温側貯湯槽の水位が下限値以上であるか否かを検出する第１工程と、
前記低温側貯湯槽の水位が上限値以下であるか否かを検出する第２工程と、
前記低温側貯湯槽の水温が上限値以下であるか否かを検出する第３工程と、
外部から前記低温側貯湯槽に前記第１の水を給水する第４工程と、
前記低温側貯湯槽から前記高温側貯湯槽に前記第１の水を給水する第５工程と、
前記低温側貯湯槽から前記第１循環路に前記第１の水を循環する第６工程と、
を有し、
少なくとも前記第１工程、前記第２工程又は前記第３工程のいずれかの検出結果に基づいて、少なくとも前記第４工程、前記第５工程又は前記第６工程のいずれかを行うことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の燃料電池システムの運転方法において、前記第１工程で、前記低温側貯湯槽の水位が下限値未満であると検出された際、前記第４工程を行うことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２記載の燃料電池システムの運転方法において、前記第１工程で、前記低温側貯湯槽の水位が下限値以上であると検出され、且つ、前記第２工程で、前記低温側貯湯槽の水位が上限値超過であると検出され、且つ、前記第３工程で、前記低温側貯湯槽の水温が上限値超過であると検出された際、前記第４工程及び第５工程を行うことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の燃料電池システムの運転方法において、前記第１工程で、前記低温側貯湯槽の水位が下限値以上であると検出され、且つ、前記第２工程で、前記低温側貯湯槽の水位が上限値超過であると検出され、且つ、前記第３工程で、前記低温側貯湯槽の水温が上限値以下であると検出された際、前記第５工程及び第６工程を行うことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の燃料電池システムの運転方法において、前記第１工程で、前記低温側貯湯槽の水位が下限値以上であると検出され、且つ、前記第２工程で、前記低温側貯湯槽の水位が上限値以下であると検出され、且つ、前記第３工程で、前記低温側貯湯槽の水温が上限値超過であると検出された際、前記第４工程を行うことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項１６】
請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の燃料電池システムの運転方法において、前記第１工程で、前記低温側貯湯槽の水位が下限値以上であると検出され、且つ、前記第２工程で、前記低温側貯湯槽の水位が上限値以下であると検出され、且つ、前記第３工程で、前記低温側貯湯槽の水温が上限値以下であると検出された際、前記第６工程を行うことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項１７】
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池モジュールと、
前記燃料電池モジュールを駆動させるための補機と、
前記燃料電池モジュールで発生した直流電力を要求仕様電力に変換する電力変換装置と、
前記燃料電池モジュールの発電量を制御する制御装置と、
外部から第１の水を給水するための給水路、及び、少なくとも前記補機、前記電力変換装置又は前記制御装置のいずれかより発生する熱を回収するために前記第１の水を循環する第１循環路が接続されるとともに、前記第１の水を貯留する低温側貯湯槽と、
前記燃料電池モジュールから発生する熱を回収するために第２の水を循環する第２循環路、及び、外部に前記第２の水を導出するための導水路が接続されるとともに、前記第２の水を貯留する高温側貯湯槽と、
前記低温側貯湯槽と前記高温側貯湯槽とを連通させるとともに、前記低温側貯湯槽から高温側貯湯槽に前記第１の水を給水するための連通路と、
を備える燃料電池システムの運転方法であって、
前記高温側貯湯槽の水位が下限値以上であるか否かを検出する第１工程と、
前記高温側貯湯槽の水位が上限値以下であるか否かを検出する第２工程と、
前記高温側貯湯槽の水温が上限値以下であるか否かを検出する第３工程と、
前記低温側貯湯槽から前記高温側貯湯槽に前記第１の水を給水する第４工程と、
前記高温側貯湯槽から外部に前記第２の水を導出する第５工程と、
前記高温側貯湯槽から前記第２循環路に前記第２の水を循環する第６工程と、
を有し、
少なくとも前記第１工程、前記第２工程又は前記第３工程のいずれかの検出結果に基づいて、少なくとも前記第４工程、前記第５工程又は前記第６工程のいずれかを行うことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の燃料電池システムの運転方法において、前記第１工程で、前記高温側貯湯槽の水位が下限値未満であると検出された際、前記第４工程を行うことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項１９】
請求項１７又は１８記載の燃料電池システムの運転方法において、前記第１工程で、前記高温側貯湯槽の水位が下限値以上であると検出され、且つ、前記第２工程で、前記高温側貯湯槽の水位が上限値超過であると検出され、且つ、前記第３工程で、前記高温側貯湯槽の水温が上限値超過であると検出された際、前記第４工程、第５工程及び前記第６工程を行うことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項２０】
請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の燃料電池システムの運転方法において、前記第１工程で、前記高温側貯湯槽の水位が下限値以上であると検出され、且つ、前記第２工程で、前記高温側貯湯槽の水位が上限値超過であると検出され、且つ、前記第３工程で、前記高温側貯湯槽の水温が上限値以下であると検出された際、前記第５工程及び第６工程を行うことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項２１】
請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の燃料電池システムの運転方法において、前記第１工程で、前記高温側貯湯槽の水位が下限値以上であると検出され、且つ、前記第２工程で、前記高温側貯湯槽の水位が上限値以下であると検出され、且つ、前記第３工程で、前記高温側貯湯槽の水温が上限値超過であると検出された際、前記第４工程及び前記第６工程を行うことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項２２】
請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の燃料電池システムの運転方法において、前記第１工程で、前記高温側貯湯槽の水位が下限値以上であると検出され、且つ、前記第２工程で、前記高温側貯湯槽の水位が上限値以下であると検出され、且つ、前記第３工程で、前記高温側貯湯槽の水温が上限値以下であると検出された際、前記第６工程を行うことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項２３】
請求項１１〜２２のいずれか１項に記載の燃料電池システムの運転方法において、前記燃料電池モジュールは、固体酸化物形燃料電池モジュールであることを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池モジュールと、前記燃料電池モジュールを駆動させるための補機と、前記燃料電池モジュールで発生した直流電力を要求仕様電力に変換する電力変換装置と、前記燃料電池モジュールの発電量を制御する制御装置とを備える燃料電池システム及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）は、固体電解質に酸化物イオン導電体、例えば、安定化ジルコニアを用いており、この固体電解質の両側にアノード電極及びカソード電極を配設した電解質・電極接合体を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持している。この燃料電池は、通常、電解質・電極接合体とセパレータとが所定数だけ積層された燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
この場合、固体酸化物形燃料電池を搭載した燃料電池システムは、発生する熱量の多い高温型燃料電池システムである。従って、熱の利用効率の向上を図るため、固体酸化物形燃料電池の排熱を利用して湯を製造するコージェネレーションシステムが採用されている。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示されている燃料電池発電システムでは、図９に示すように、燃料電池１ａ、改質器２ａ及びインバータ３ａが単一のハウジング４ａ内に収容されている。熱回収設備は、高温（６０℃〜８０℃）のお湯を貯留する第１貯湯槽５ａと、低温（４０℃〜６０℃）のお湯を貯留する第２貯湯槽６ａとを備えている。
【０００５】
燃料電池１ａを冷却することによって暖められた水は、第１貯湯槽５ａ及び第２貯湯槽６ａに貯留されている。第１貯湯槽５ａのお湯は、床暖房装置７ａに供給される一方、第２貯湯槽６ａのお湯は、風呂８ａ及び台所９ａに供給されている。
【０００６】
また、特許文献２に開示されている燃料電池コージェネレーションシステムでは、図１０に示すように、燃料電池１ｂで発生する熱を温水として蓄える貯湯タンク２ｂを備えている。貯湯タンク２ｂには、給湯出口３ｂ、４ｂが設けられるとともに、前記給湯出口３ｂ、４ｂには、それぞれ弁５ｂ、６ｂが設けられている。貯湯タンク２ｂに温度検出手段７ｂが設けられ、この温度検出手段７ｂの検出温度に基づいて、弁５ｂ、６ｂの動作が制御されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−０７５３９０号公報
【特許文献２】特開２００５−２５９６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献１では、燃料電池１ａを冷却するとともに、熱回収を行っているものの、作動温度域が異なる部分毎に、効率よく熱回収することができない。特に、高温型燃料電池（固体酸化物形燃料電池や溶融炭酸塩形燃料電池等）や、中温型燃料電池（リン酸形燃料電池や水素分離膜形燃料電池等）が用いられる際、高温部（燃料電池）、中温部（補機）及び低温部（制御装置、電力変換装置）の熱管理が良好になされず、互いに熱の影響を受け易いという問題がある。
【０００９】
しかも、特許文献１は、利用される温水温度が異なる複数の外部熱利用機器が接続される際に、有効なシステムであり、使用される環境の自由度が低下するという問題がある。さらに、高温型燃料電池に適用した場合、この燃料電池を水道水で冷却すると、発電効率が低下するおそれがある。
【００１０】
また、上記の特許文献２では、燃料電池１ｂを冷却するとともに、熱回収を行っているものの、作動温度域が異なる部分毎に効率よく熱回収することができない。
【００１１】
しかも、特許文献２は、利用される温水温度が異なる複数の外部熱利用機器が接続される際に、有効なシステムであり、使用される環境の自由度が低下するという問題がある。さらに、単一の貯湯タンク２ｂにより高温熱利用機器と低温熱利用機器とに温水を供給している。このため、比較的大きな温度差が必要である場合、貯湯タンク２ｂの高さ寸法を相当に大きく設定する必要があり、システムが大型化するおそれがある。
【００１２】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、コンパクトな構成で、各機器の作動温度域毎に最適な熱回収が可能になるとともに、互いに熱影響が及ぶことを可及的に阻止することができる燃料電池システム及びその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池モジュールと、前記燃料電池モジュールを駆動させるための補機と、前記燃料電池モジュールで発生した直流電力を要求仕様電力に変換する電力変換装置と、前記燃料電池モジュールの発電量を制御する制御装置とを備える燃料電池システムに関するものである。
【００１４】
この燃料電池システムは、外部から第１の水を給水するための第１給水路、及び、少なくとも補機、電力変換装置又は制御装置のいずれかより発生する熱を回収するために前記第１の水を循環する第１循環路が接続されるとともに、前記第１の水を貯留する低温側貯湯槽と、燃料電池モジュールから発生する熱を回収するために第２の水を循環する第２循環路、及び、外部に前記第２の水を給水するための第２給水路が接続されるとともに、前記第２の水を貯留する高温側貯湯槽とを備えている。そして、低温側貯湯槽と高温側貯湯槽は、前記低温側貯湯槽から前記高温側貯湯槽に第１の水を給水するための連通路により連通可能である。
【００１５】
また、低温側貯湯槽は、少なくとも第１の水の温度を検出する第１温度検出器又は前記第１の水の水位を検出する第１水位検出器のいずれかを備えるとともに、高温側貯湯槽は、少なくとも第２の水の温度を検出する第２温度検出器又は前記第２の水の水位を検出する第２水位検出器を備え、連通路は、前記低温側貯湯槽から前記高温側貯湯槽への前記第１の水の給水量を調整する連通路用給水調整器を備え、制御装置は、少なくとも前記第１温度検出器、前記第１水位検出器、前記第２温度検出器又は前記第２水位検出器のいずれかの検出結果に基づいて、前記連通路用給水調整器による前記第１の水の給水量を調整することが好ましい。
【００１６】
このため、低温側貯湯槽に貯留される第１の水が、最適な温度や水位を保持し得るように、前記低温側貯湯槽から高温側貯湯槽に供給される前記第１の水の給水量を調整することができる。一方、高温側貯湯槽に貯留される第２の水が、最適な温度や水位を保持し得るように、低温側貯湯槽から前記高温側貯湯槽に供給される第１の水の給水量を調整することが可能になる。
【００１７】
従って、低温側貯湯槽及び高温側貯湯槽は、いずれも各機器毎の作動温度域に最適な熱回収を行うことができるように、常時、最適な水を貯留することが可能になり、燃料電池システムの熱効率の向上が容易且つ確実に図られる。
【００１８】
さらに、第１給水路は、外部からの第１の水の温度を検出する第１給水路用温度検出器、及び、外部からの前記第１の水の給水量を調整する第１給水路用給水調整器を備えるとともに、第２給水路は、外部への第２の水の温度を検出する第２給水路用温度検出器、及び、外部への前記第２の水の給水量を調整する第２給水路用給水調整器を備え、制御装置は、少なくとも第１温度検出器、第１水位検出器、第２温度検出器、第２水位検出器、前記第１給水路用温度検出器又は前記第２給水路用温度検出器のいずれかの検出結果に基づいて、少なくとも前記第１給水路用給水調整器の前記第１の水の給水量又は前記第２給水路用給水調整器の前記第２の水の給水量のいずれかを調整することが好ましい。
【００１９】
これにより、低温側貯湯槽に貯留される第１の水が、最適な温度や水位を保持し得るように、外部からの前記第１の水の給水量を調整することができる。一方、高温側貯湯槽に貯留される第２の水が、最適な温度や水位を保持し得るように、外部への前記第２の水の給水量を調整することが可能になる。
【００２０】
従って、低温側貯湯槽及び高温側貯湯槽は、いずれも各機器毎の作動温度域に最適な熱回収を行うことができるように、常時、最適な水を貯留することが可能になり、燃料電池システムの熱効率の向上が容易且つ確実に図られる。
【００２１】
さらにまた、第１循環路は、前記第１循環路を循環する第１の水の流量を調整する第１循環路用流量調整器を備えるとともに、第２循環路は、前記第２循環路を循環する第２の水の流量を調整する第２循環路用流量調整器を備え、制御装置は、少なくとも第１温度検出器、第１水位検出器、第２温度検出器、第２水位検出器、第１給水路用温度検出器又は第２給水路用温度検出器のいずれかの検出結果に基づいて、少なくとも前記第１循環路用流量調整器の前記第１の水の流量又は前記第２循環路用流量調整器の前記第２の水の流量のいずれかを調整することが好ましい。
【００２２】
このため、低温側貯湯槽に貯留される第１の水は、最適な温度や水位を保持することができ、低温機器（補機、電力変換装置又は制御装置）への前記第１の水の循環を良好に行うことが可能になる。一方、高温側貯湯槽に貯留される第２の水は、最適な温度や水位を保持することができ、高温機器（燃料電池モジュール）への前記第２の水の循環を良好に行うことが可能になる。
【００２３】
従って、低温側貯湯槽及び高温側貯湯槽は、いずれも各機器毎の作動温度域に最適な熱回収を行うことができるように、常時、最適な水を貯留することが可能になり、燃料電池システムの熱効率の向上が容易且つ確実に図られる。
【００２４】
また、第２循環路は、前記第２循環路から外部に第２の水を排水するための排水路と、前記第２循環路から排水する前記第２の水の排水量を調整する第２循環路用排水調整器とを備え、制御装置は、少なくとも第１温度検出器、第１水位検出器、第２温度検出器、第２水位検出器、第１給水路用温度検出器又は第２給水路用温度検出器のいずれかの検出結果に基づいて、前記第２循環路用排水調整器の前記第２の水の排出量を調整することが好ましい。
【００２５】
これにより、高温側貯湯槽に貯留される第２の水が、最適な温度や水位を保持し得るように、第２循環路用排水調整器の前記第２の水の排出量を調整することが可能になる。
【００２６】
このため、高温側貯湯槽は、高温機器の作動温度域に最適な熱回収を行うことができるように、常時、最適な第２の水を貯留することが可能になり、燃料電池システムの熱効率の向上が容易且つ確実に図られる。
【００２７】
さらに、低温側貯湯槽は、高温側貯湯槽よりも上部に設けられることが好ましい。従って、低温側貯湯槽から高温側貯湯槽への第１の水の供給は、重力を利用して上方から下方に向かって行うことができ、燃料電池システムの運転効率を向上させることが可能になる。
【００２８】
さらにまた、第１循環路は、少なくとも補機、電力変換装置又は制御装置のうち、燃料電池システム内で上部に設置されている順に熱を回収するように設定されることが好ましい。
【００２９】
これにより、低温側貯湯槽から比較的低温で作動する低温機器（補機、電力変換装置、制御装置等）への第１の水の循環は、重力を利用して上方から下方に向かって行うことができ、燃料電池システムの運転効率を向上させることが可能になる。
【００３０】
しかも、低温機器から発生する熱を回収することができるため、前記低温機器の高温化を抑制することが可能になり、該低温機器を安定的に稼動するとともに、耐久性及び寿命の向上が容易に図られる。その上、第１循環路の全長を短尺化することができ、第１循環路用流量調整器の圧力損失を低減することが可能になる。
【００３１】
また、第１循環路は、少なくとも補機、電力変換装置又は制御装置のうち、作動温度が低い順に熱を回収するように設定されることが好ましい。このため、低温側貯湯槽から比較的低温で作動する低温機器（補機、電力変換装置、制御装置等）への第１の水の循環は、作動温度の低い機器から、順次、行われる。従って、この作動温度の低い機器に、熱回収前の第１の水を優先的に循環させることができる。これにより、低温機器の高温化を抑制することが可能になり、前記低温機器を安定的に稼動するとともに、耐久性及び寿命の向上が容易に図られる。
【００３２】
さらに、燃料電池システムは、発電反応に使用されて燃料電池モジュールから排出される排ガスが流通する排気路と、第２循環路及び前記排気路に接続されるとともに、第２の水と前記排ガスの熱交換を行う熱交換器とを備え、前記熱交換器は、前記燃料電池モジュールの直上部に設けることが好ましい。このため、熱交換器は、燃料電池モジュールから発生する熱を効果的に回収することができ、燃料電池システムの熱効率の向上が容易且つ確実に図られる。
【００３３】
さらにまた、燃料電池モジュールは、固体酸化物形燃料電池モジュールであることが好ましい。燃料電池システムの熱効率をより一層向上させることが可能になるからである。
【００３４】
また、本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池モジュールと、前記燃料電池モジュールを駆動させるための補機と、前記燃料電池モジュールで発生した直流電力を要求仕様電力に変換する電力変換装置と、前記燃料電池モジュールの発電量を制御する制御装置と、外部から第１の水を給水するための給水路、及び、少なくとも前記補機、前記電力変換装置又は前記制御装置のいずれかより発生する熱を回収するために前記第１の水を循環する第１循環路が接続されるとともに、前記第１の水を貯留する低温側貯湯槽と、前記燃料電池モジュールから発生する熱を回収するために第２の水を循環する第２循環路、及び、外部に前記第２の水を導出するための導水路が接続されるとともに、前記第２の水を貯留する高温側貯湯槽と、前記低温側貯湯槽と前記高温側貯湯槽とを連通させるとともに、前記低温側貯湯槽から前記高温側貯湯槽に前記第１の水を給水するための連通路とを備える燃料電池システムの運転方法に関するものである。
【００３５】
この運転方法は、低温側貯湯槽の水位が、下限値以上であるか否かを検出する第１工程と、前記低温側貯湯槽の水位が、上限値以下であるか否かを検出する第２工程と、前記低温側貯湯槽の水温が、上限値以下であるか否かを検出する第３工程と、外部から前記低温側貯湯槽に第１の水を給水する第４工程と、前記低温側貯湯槽から高温側貯湯槽に前記第１の水を給水する第５工程と、前記低温側貯湯槽から第１循環路に前記第１の水を循環する第６工程とを有し、少なくとも前記第１工程、前記第２工程又は前記第３工程のいずれかの検出結果に基づいて、少なくとも前記第４工程、前記第５工程又は前記第６工程のいずれかを行う。
【００３６】
さらに、運転方法は、第１工程で、低温側貯湯槽の水位が、下限値未満であると検出された際、第４工程を行うことが好ましい。従って、低温側貯湯槽に貯留される第１の水の水位は、外部からの給水により調整することができる。すなわち、低温側貯湯槽は、低温機器の作動温度に最適な熱回収が可能となるように、常時、最適な水位に第１の水を貯留することができ、燃料電池システムの熱効率の向上が確実に図られる。
【００３７】
さらにまた、運転方法は、第１工程で、低温側貯湯槽の水位が、下限値以上であると検出され、且つ、第２工程で、前記低温側貯湯槽の水位が、上限値超過であると検出され、且つ、第３工程で、前記低温側貯湯槽の水温が、上限値超過であると検出された際、第４工程及び第５工程を行うことが好ましい。
【００３８】
これにより、低温側貯湯槽に貯留される第１の水の水位及び水温は、外部からの給水及び高温側貯湯槽への前記第１の水の給水により調整することができる。このため、低温側貯湯槽は、低温機器の作動温度に最適な熱回収が可能となるように、常時、第１の水を最適な水位及び水温で貯留することができ、燃料電池システムの熱効率の向上が確実に図られる。
【００３９】
また、運転方法は、第１工程で、低温側貯湯槽の水位が、下限値以上であると検出され、且つ、第２工程で、前記低温側貯湯槽の水位が、上限値超過であると検出され、且つ、第３工程で、前記低温側貯湯槽の水温が、上限値以下であると検出された際、第５工程及び第６工程を行うことが好ましい。
【００４０】
従って、低温側貯湯槽に貯留される第１の水の水位及び水温は、高温側貯湯槽への前記第１の水の給水により調整することができ、低温機器への前記第１の水の循環を良好に行うことが可能になる。これにより、低温側貯湯槽は、低温機器の作動温度に最適な熱回収が遂行されるように、常時、第１の水を最適な水位及び水温で貯留することができ、燃料電池システムの熱効率の向上が確実に図られる。
【００４１】
さらに、運転方法は、第１工程で、低温側貯湯槽の水位が、下限値以上であると検出され、且つ、第２工程で、前記低温側貯湯槽の水位が、上限値以下であると検出され、且つ、第３工程で、前記低温側貯湯槽の水温が、上限値超過であると検出された際、第４工程を行うことが好ましい。
【００４２】
このため、低温側貯湯槽に貯留される第１の水の水位及び水温は、外部からの給水により調整することができる。従って、低温側貯湯槽は、低温機器の作動温度に最適な熱回収が可能となるように、常時、第１の水を最適な水位及び水温で貯留することができ、燃料電池システムの熱効率の向上が確実に図られる。
【００４３】
さらにまた、運転方法は、第１工程で、低温側貯湯槽の水位が、下限値以上であると検出され、且つ、第２工程で、前記低温側貯湯槽の水位が、上限値以下であると検出され、且つ、第３工程で、前記低温側貯湯槽の水温が、上限値以下であると検出された際、第６工程を行うことが好ましい。
【００４４】
これにより、低温側貯湯槽に貯留される第１の水の水位及び水温は、所望の範囲内に維持されているため、低温機器への前記第１の水の循環を良好に行うことができる。このため、低温側貯湯槽は、低温機器の作動温度に最適な熱回収が可能となるように、常時、第１の水を最適な水位及び水温で貯留することができ、燃料電池システムの熱効率の向上が確実に図られる。
【００４５】
また、本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池モジュールと、前記燃料電池モジュールを駆動させるための補機と、前記燃料電池モジュールで発生した直流電力を要求仕様電力に変換する電力変換装置と、前記燃料電池モジュールの発電量を制御する制御装置と、外部から第１の水を給水するための給水路、及び、少なくとも前記補機、前記電力変換装置又は前記制御装置のいずれかより発生する熱を回収するために前記第１の水を循環する第１循環路が接続されるとともに、前記第１の水を貯留する低温側貯湯槽と、前記燃料電池モジュールから発生する熱を回収するために第２の水を循環する第２循環路、及び、外部に前記第２の水を導出するための導水路が接続されるとともに、前記第２の水を貯留する高温側貯湯槽と、前記低温側貯湯槽と前記高温側貯湯槽とを連通させるとともに、前記低温側貯湯槽から前記高温側貯湯槽に前記第１の水を給水するための連通路とを備える燃料電池システムの運転方法に関するものである。
【００４６】
この運転方法は、高温側貯湯槽の水位が、下限値以上であるか否かを検出する第１工程と、前記高温側貯湯槽の水位が、上限値以下であるか否かを検出する第２工程と、前記高温側貯湯槽の水温が、上限値以下であるか否かを検出する第３工程と、低温側貯湯槽から前記高温側貯湯槽に第１の水を給水する第４工程と、前記高温側貯湯槽から外部に第２の水を導出する第５工程と、前記高温側貯湯槽から前記第２循環路に前記第２の水を循環する第６工程とを有し、少なくとも前記第１工程、前記第２工程又は前記第３工程のいずれかの検出結果に基づいて、少なくとも前記第４工程、前記第５工程又は前記第６工程のいずれかを行う。
【００４７】
さらに、運転方法は、第１工程で、高温側貯湯槽の水位が、下限値未満であると検出された際、第４工程を行うことが好ましい。従って、高温側貯湯槽に貯留される第２の水の水位は、低温側貯湯槽からの給水により調整することができる。すなわち、高温側貯湯槽は、高温機器の作動温度に最適な熱回収が可能となるように、常時、最適な水位に第２の水を貯留することができ、燃料電池システムの熱効率の向上が確実に図られる。
【００４８】
さらにまた、運転方法は、第１工程で、高温側貯湯槽の水位が、下限値以上であると検出され、且つ、第２工程で、前記高温側貯湯槽の水位が、上限値超過であると検出され、且つ、第３工程で、前記高温側貯湯槽の水温が、上限値超過であると検出された際、第４工程、第５工程及び第６工程を行うことが好ましい。
【００４９】
これにより、高温側貯湯槽に貯留される第２の水の水位及び水温は、低温側貯湯槽からの給水及び外部への導出により調整することができるとともに、高温機器への前記第２の水の循環を行うことが可能になる。このため、高温側貯湯槽は、高温機器の作動温度に最適な熱回収が遂行されるように、常時、第２の水を最適な水位及び水温で貯留することができ、燃料電池システムの熱効率の向上が確実に図られる。
【００５０】
また、運転方法は、第１工程で、高温側貯湯槽の水位が、下限値以上であると検出され、且つ、第２工程で、前記高温側貯湯槽の水位が、上限値超過であると検出され、且つ、第３工程で、前記高温側貯湯槽の水温が、上限値以下であると検出された際、第５工程及び第６工程を行うことが好ましい。
【００５１】
従って、高温側貯湯槽に貯留される第２の水の水位及び水温は、外部への導出により調整することができ、高温機器への前記第２の水の循環が良好に行われる。これにより、高温側貯湯槽は、高温機器の作動温度に最適な熱回収が可能となるように、常時、第２の水を最適な水位及び水温で貯留することができ、燃料電池システムの熱効率の向上が確実に図られる。
【００５２】
さらに、運転方法は、第１工程で、高温側貯湯槽の水位が、下限値以上であると検出され、且つ、第２工程で、前記高温側貯湯槽の水位が、上限値以下であると検出され、且つ、第３工程で、前記高温側貯湯槽の水温が、上限値超過であると検出された際、第４工程及び第６工程を行うことが好ましい。
【００５３】
このため、高温側貯湯槽に貯留される第２の水の水位及び水温は、低温側貯湯槽からの給水により調整することが可能になり、高温機器への前記第２の水の循環を良好に行うことができる。従って、高温側貯湯槽は、高温機器の作動温度に最適な熱回収が可能となるように、常時、第２の水を最適な水位及び水温で貯留することができ、燃料電池システムの熱効率の向上が確実に図られる。
【００５４】
さらにまた、運転方法は、第１工程で、高温側貯湯槽の水位が、下限値以上であると検出され、且つ、第２工程で、前記高温側貯湯槽の水位が、上限値以下であると検出され、且つ、第３工程で、前記高温側貯湯槽の水温が、上限値以下であると検出された際、第６工程を行うことが好ましい。
【００５５】
これにより、高温側貯湯槽に貯留される第２の水の水位及び水温は、所望の範囲内に維持されているため、高温機器への前記第２の水の循環を良好に行うことができる。このため、高温側貯湯槽は、高温機器の作動温度に最適な熱回収が可能となるように、常時、第２の水を最適な水位及び水温で貯留することができ、燃料電池システムの熱効率の向上が確実に図られる。
【００５６】
また、燃料電池モジュールは、固体酸化物形燃料電池モジュールであることが好ましい。従って、燃料電池システムの熱効率をより一層向上させることが可能になる。
【発明の効果】
【００５７】
本発明によれば、低温側貯湯槽は、外部から給水される第１の水を貯留しており、この第１の水を比較的低温で作動する低温機器（補機、電力変換装置及び制御装置）に循環させることによって、前記低温機器から発生する熱を回収している。このため、低温機器を良好に冷却することができ、前記低温機器を安定的に稼動させるとともに、耐久性及び寿命の向上を図ることが可能になる。
【００５８】
さらに、高温側貯湯槽は、低温側貯湯槽から給水される第１の水を、第２の水として貯留している。そして、第２の水を比較的高温で作動する高温機器（燃料電池モジュール）に循環させることによって、前記高温機器から発生する熱を回収する一方、外部に熱回収済みの前記第２の水を供給している。これにより、燃料電池システムの熱効率の向上が図られる。
【００５９】
さらにまた、燃料電池システムには、低温側貯湯槽及び高温側貯湯槽が個別に設けられるため、コンパクトな構成で、各機器毎の作動温度域に最適な熱回収が可能になり、前記燃料電池システムの熱効率を容易且つ確実に向上させることができる。
【００６０】
また、本発明によれば、低温側貯湯槽に貯留される第１の水の水位及び水温は、外部からの給水及び高温側貯湯槽への給水により調整することが可能になり、低温機器への前記第１の水の循環を行うことができる。従って、低温側貯湯槽は、低温機器の作動温度に最適な熱回収が可能となるように、常時、第１の水を最適な水位及び水温で貯留することができ、燃料電池システムの熱効率の向上が確実に図られる。
【００６１】
さらに、本発明によれば、高温側貯湯槽に貯留される第２の水の水位及び水温は、低温側貯湯槽からの給水及び外部への導出により調整することが可能になり、高温機器への前記第２の水の循環を行うことができる。このため、高温側貯湯槽は、高温機器の作動温度に最適な熱回収が可能となるように、常時、第２の水を最適な水位及び水温で貯留することができ、燃料電池システムの熱効率の向上が確実に図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１０の概略斜視説明図であり、図２は、前記燃料電池システム１０を構成する熱回収装置１２の熱回収系の概略説明図である。
【００６３】
燃料電池システム１０は、燃料ガス（水素）と酸化剤ガス（空気）との電気化学反応により発電する燃料電池モジュール１４と、前記燃料電池モジュール１４に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置（燃料ガスポンプを含む）１６と、前記燃料電池モジュール１４に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置（エアポンプを含む）１８と、前記燃料電池モジュール１４に水を供給する水供給装置（水ポンプを含む）２０と、前記燃料電池モジュール１４で発生した直流電力を要求仕様電力に変換する電力変換装置（インバータを含む）２２と、前記燃料電池モジュール１４の発電量を制御する制御装置２４とを備え、これらが単一の筐体２６に収容される。
【００６４】
燃料電池モジュール１４は、図示しないが、例えば、安定化ジルコニア等の酸化物イオン導電体で構成される固体電解質（固体酸化物）をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体とセパレータとが積層される固体酸化物形の燃料電池を設け、複数の前記燃料電池が鉛直方向に積層される固体酸化物形の燃料電池スタック３４を備える（図２参照）。
【００６５】
燃料電池スタック３４の積層方向上端側には、酸化剤ガスを前記燃料電池スタック３４に供給する前に加熱する熱交換器３６と、炭化水素を主体とする原燃料（例えば、都市ガス）と水蒸気との混合燃料を生成するために、水を蒸発させる蒸発器３８と、前記混合燃料を改質して改質ガスを生成する改質器４０とが配設される。
【００６６】
燃料電池モジュール１４の上方には、この燃料電池モジュール１４から発生する熱を回収するために、該燃料電池モジュール１４からの使用済み反応ガス（以下、排ガスともいう）と水とを熱交換する排ガス熱交換器４２が配設される。
【００６７】
改質器４０は、都市ガス中に含まれるエタン（Ｃ2Ｈ6）、プロパン（Ｃ3Ｈ6）及びブタン（Ｃ4Ｈ10）等の高級炭化水素（Ｃ2+）を、主としてメタン（ＣＨ4）を含む改質ガス（燃料ガス）に水蒸気改質するための予備改質器であり、数百℃の作動温度に設定される。
【００６８】
燃料電池スタック３４は、作動温度が数百℃と高温であり、電解質・電極接合体は、燃料ガス中のメタンが改質されて水素が得られ、この水素がアノード電極に供給される。熱交換器３６は、燃料電池スタック３４から排出される排ガスと、被加熱流体である空気とを対向流に流すことにより、前記空気を昇温させる。
【００６９】
燃料ガス供給装置１６、酸化剤ガス供給装置１８及び水供給装置２０は、制御装置２４により制御されるとともに、前記制御装置２４には、燃料ガスを検知する検出器４４が電気的に接続される。電力変換装置２２には、例えば、商用電源又は、負荷や２次電池等（図示せず）が接続される。
【００７０】
図１、図３及び図４に示すように、筐体２６は、全体として矩形状を有する。この筐体２６には、内部を矢印Ｂ方向（水平方向）に分割するための第１縦仕切り板４６と、矢印Ｃ方向（矢印Ｂ方向に交差する水平方向）に分割するための第２縦仕切り板４８とが、設けられる。
【００７１】
図１及び図３に示すように、筐体２６内には、第１縦仕切り板４６及び第２縦仕切り板４８を介してモジュール部５０、第１流体供給部５２ａ及び電装部５４が配置される。モジュール部５０の下面には、横仕切り板５５ａを介して第２流体供給部５２ｂが配置される。
【００７２】
図１及び図４に示すように、モジュール部５０には、燃料電池モジュール１４及び燃焼器５６が収容されるとともに、前記燃料電池モジュール１４は、前記燃焼器５６の上方に配置される。なお、燃料電池モジュール１４及び燃焼器５６は、断熱材５８内に収容される。
【００７３】
電装部５４には、電力変換装置２２及び制御装置２４が配置される。制御装置２４は、図示していないが、制御ＥＣＵ、制御基板、計測器（電流計、電圧計、電力計等）、非常停止スイッチ、ブザー等を備える。
【００７４】
第１流体供給部５２ａには、水供給装置２０、燃料ガス供給装置１６及び検出器４４が収容される。水供給装置２０は、第１流体供給部５２ａの最下部に配置されるとともに、検出器４４は、燃料ガス供給装置１６の上方に配置される。燃料ガス供給装置１６は、第１流体供給部５２ａ内で載置台５５ｂを介して保持される。第２流体供給部５２ｂには、酸化剤ガス供給装置１８が収容される。筐体２６は、例えば、回転テーブル５９上に回転自在に配置される。
【００７５】
図１及び図２に示すように、熱回収装置１２は、箱状のケーシング６０を備え、このケーシング６０内には、低温側貯湯槽６２と高温側貯湯槽６４とが収容される。
【００７６】
低温側貯湯槽６２は、高温側貯湯槽６４の上方に配置されるとともに、前記低温側貯湯槽６２と前記高温側貯湯槽６４は、該低温側貯湯槽６２から該高温側貯湯槽６４に比較的低温の第１の水を給水するための連通路６６により連通可能である。この連通路６６には、低温側貯湯槽６２から高温側貯湯槽６４への第１の水の給水量を調節する電磁弁（連通路用給水調整器）６８が設けられる。
【００７７】
低温側貯湯槽６２には、外部から第１の水として、例えば、水道水を給水するための第１給水路７０と、補機（燃料ガス供給装置１６、水供給装置２０及び酸化剤ガス供給装置１８）、電力変換装置２２及び制御装置２４から発生する熱を回収するために前記第１の水を循環する第１循環路７２とが接続されるとともに、前記低温側貯湯槽６２には、前記第１の水が貯留される。
【００７８】
高温側貯湯槽６４には、燃料電池モジュール１４から発生する熱を回収するために、比較的高温の第２の水を循環する第２循環路７４と、外部に、例えば、家庭内の給湯システムに前記第２の水を給水するための第２給水路（導水路）７６とが接続されるとともに、前記高温側貯湯槽６４には、前記第２の水が貯留される。
【００７９】
低温側貯湯槽６２は、少なくとも第１の水の温度を検出する第１温度センサ（第１温度検出器）７８ａと、前記第１の水の水位を検出する第１水位センサ（第１水位検出器）８０ａとのいずれかを、本実施形態では、両方を備える。
【００８０】
高温側貯湯槽６４は、同様に、少なくとも第２の水の温度を検出する第２温度センサ（第２温度検出器）７８ｂと、前記第２の水の水位を検出する第２水位センサ（第２水位検出器）８０ｂとのいずれかを、本実施形態では、両方を備える。
【００８１】
第１給水路７０は、外部からの第１の水の温度を検出する第１給水路用温度センサ（第１給水路用温度検出器）８２ａと、外部からの前記第１の水の給水量を調整する第１給水路用バルブ（第１給水路用給水調整器）８４ａとを備える。
【００８２】
第２給水路７６は、外部への第２の水の温度を検出する第２給水路用温度センサ（第２給水路用温度検出器）８２ｂと、外部への前記第２の水の給水量を調整する第２給水路用バルブ（第２給水路用給水調整器）８４ｂとを備える。なお、第１及び第２給水路用温度センサ８２ａ、８２ｂは、必要に応じて備えていればよい。
【００８３】
第１循環路７２は、この第１循環路７２を循環する第１の水の流量を調整する第１循環路用ポンプ（第１循環路用流量調整器）８６ａを備える。第２循環路７４は、この第２循環路７４を循環する第２の水の流量を調整する第２循環路用ポンプ（第２循環路用流量調整器）８６ｂと、前記第２循環路７４から外部に前記第２の水を排出するための排水路（導水路）８８と、前記排水路８８に排出する前記第２の水の排水量を調整する第２循環路用バルブ（第２循環路用排水調整器）９０とを備える。
【００８４】
第１循環路７２は、各低温機器（燃料ガス供給装置１６、酸化剤ガス供給装置１８、水供給装置２０、電力変換装置２２、制御装置２４及び検出器４４）のうち、筐体２６内で上部に配置されている順に熱を回収するように設定される。
【００８５】
また、第１循環路７２は、各低温機器のうち、作動温度が低い順に熱を回収してもよく、あるいは、両方の条件を満たすように設定されてもよい。
【００８６】
本実施形態では、第１循環路７２は、低温側貯湯槽６２側から検出器４４、燃料ガス供給装置１６、制御装置２４、電力変換装置２２、水供給装置２０及び酸化剤ガス供給装置１８の順に接続されて、前記低温側貯湯槽６２に戻される。
【００８７】
第２循環路７４は、排ガス熱交換器４２に接続される一方、この排ガス熱交換器４２は、燃料電池モジュール１４から排出される排ガスが流通する排気路９２が接続される。この排気路９２を流れる排ガスと、第２循環路７４とを流れる第２の水との間で、熱交換が行われる。
【００８８】
このように構成される燃料電池システム１０の動作について、以下に説明する。
【００８９】
図２に示すように、燃料ガス供給装置１６の駆動作用下に、例えば、都市ガス（ＣＨ4、Ｃ2Ｈ6、Ｃ3Ｈ8、Ｃ4Ｈ10を含む）等の原燃料が蒸発器３８に供給される。一方、水供給装置２０の駆動作用下に、蒸発器３８に水が供給されるとともに、酸化剤ガス供給装置１８を介して熱交換器３６に酸化剤ガスである、例えば、空気が供給される。
【００９０】
蒸発器３８では、原燃料に水蒸気が混在されて混合燃料が得られ、この混合燃料は、改質器４０に供給されて水蒸気改質され、Ｃ2+の炭化水素が除去（改質）されてメタンを主成分とする改質ガス（燃料ガス）が得られる。この改質ガスは、燃料電池スタック３４に供給されるため、前記改質ガス中のメタンが改質されて水素が得られ、この水素を主成分とする燃料ガスは、アノード電極（図示せず）に供給される。
【００９１】
一方、熱交換器３６に供給される空気は、後述する排ガスとの間で熱交換が行われ、所望の温度に予め加温される。熱交換器３６で加温された空気は、燃料電池スタック３４に供給され、図示しないカソード電極に供給される。
【００９２】
従って、電解質・電極接合体では、水素と空気との電気化学反応により発電が行われる。各電解質・電極接合体の外周部に排出される高温（数百℃）の排ガスは、熱交換器３６を通って空気と熱交換を行い、この空気を所望の温度に加温して温度低下が惹起される。この排ガスは、排気路９２を介して排ガス熱交換器４２に供給された後、外部に排出される。
【００９３】
次いで、熱回収装置１２の動作について、以下に説明する。
【００９４】
先ず、低温側貯湯槽６２の運転方法について、図５及び図６を参照しながら説明する。
【００９５】
この運転方法は、低温側貯湯槽６２の水位が、予め設定された下限値以上であるか否かを第１水位センサ８０ａを介して検出する第１工程と、前記低温側貯湯槽６２の水位が、予め設定された上限値以下であるか否かを前記第１水位センサ８０ａを介して検出する第２工程と、前記低温側貯湯槽６２の水温が、予め設定された上限値以下であるか否かを第１温度センサ７８ａを介して検出する第３工程と、外部から前記低温側貯湯槽６２に第１の水を給水するために第１給水路用バルブ８４ａをオン／オフ制御する第４工程と、前記低温側貯湯槽６２から高温側貯湯槽６４に前記第１の水を給水するために電磁弁６８をオン／オフ動作する第５工程と、前記低温側貯湯槽６２から第１循環路７２に前記第１の水を循環するために第１循環路用ポンプ８６ａをオン／オフ制御する第６工程とを有する。
【００９６】
そして、少なくとも第１工程、第２工程又は第３工程のいずれかの検出結果（判断事項）に基づいて、少なくとも第４工程、第５工程又は第６工程（制御事項）のいずれかを行う。
【００９７】
具体的に、図６に示すフローチャートに沿って説明すると、低温側貯湯槽６２に設けられている第１水位センサ８０ａを介して、この低温側貯湯槽６２内の第１の水の水量が下限値未満と判断されると（ステップＳ１中、ＮＯ）、ステップＳ２に進んで、第１給水路用バルブ８４ａがオン（開放）される。このため、外部からの水道水は、第１給水路７０を介して低温側貯湯槽６２内に供給される。
【００９８】
また、低温側貯湯槽６２内の水量が下限値以上であると判断されると（ステップＳ１中、ＹＥＳ）、ステップＳ３に進んで、前記低温側貯湯槽６２内の水量が上限値以下か否かが判断される。そして、上限値超過であると判断されると（ステップＳ３中、ＮＯ）、ステップＳ４に進んで、第１温度センサ７８ａの検出結果に基づいて、低温側貯湯槽６２内の第１の水の水温が、上限値以下であるか否かが判断される。
【００９９】
ここで、低温側貯湯槽６２内の第１の水の水温が、上限値超過であると判断されると（ステップＳ４中、ＮＯ）、ステップＳ５に進んで、第１給水路用バルブ８４ａがオンされて水道水が低温側貯湯槽６２に供給される。さらに、ステップＳ６に進んで、電磁弁６８がオンされ、低温側貯湯槽６２内の第１の水は、連通路６６から高温側貯湯槽６４に給水される。
【０１００】
一方、ステップＳ４において、低温側貯湯槽６２内の第１の水の水温が、上限値以下であると判断されると（ステップＳ４中、ＹＥＳ）、ステップＳ７に進んで、電磁弁６８がオンされる。従って、低温側貯湯槽６２内の第１の水は、連通路６６を通って高温側貯湯槽６４に給水される。
【０１０１】
次に、ステップＳ８に進んで、第１循環路用ポンプ８６ａがオンされ、低温側貯湯槽６２に貯留されている第１の水は、第１循環路７２を通って検出器４４、燃料ガス供給装置１６、制御装置２４、電力変換装置２２、水供給装置２０及び酸化剤ガス供給装置１８を、順次、冷却した後、前記低温側貯湯槽６２に戻される。
【０１０２】
さらにまた、ステップＳ３において、低温側貯湯槽６２内の第１の水の水量が、上限値以下であると判断されると（ステップＳ３中、ＹＥＳ）、ステップＳ９に進んで、前記低温側貯湯槽６２の前記第１の水の水温が、上限値以下であるか否かが判断される。そして、第１の水の水温が上限値超過であると判断されると（ステップＳ９中、ＮＯ）、ステップＳ１０に進んで、第１給水路用バルブ８４ａがオンされ、外部からの水道水が低温側貯湯槽６２に供給される。
【０１０３】
また、ステップＳ９において、第１の水の水温が、上限値以下であると判断されると（ステップＳ９中、ＹＥＳ）、ステップＳ１１に進んで、第１循環路用ポンプ８６ａがオンされる。これにより、第１循環路７２に第１の水が循環供給され、低温機器の熱回収作業が終了するまで（ステップＳ１２中、ＹＥＳ）、上記の運転が継続される。
【０１０４】
次いで、高温側貯湯槽６４の運転方法について、図７及び図８を参照しながら説明する。
【０１０５】
この運転方法は、高温側貯湯槽６４の水位が、予め設定された下限値以上であるか否かを第２水位センサ８０ｂを介して検出する第１工程と、前記高温側貯湯槽６４の水位が、予め設定された上限値以下であるか否かを前記第２水位センサ８０ｂを介して検出する第２工程と、前記高温側貯湯槽６４の水温が、予め設定された上限値以下であるか否かを第２温度センサ７８ｂを介して検出する第３工程と、低温側貯湯槽６２から前記高温側貯湯槽６４に第１の水を給水するために電磁弁６８をオン／オフ制御する第４工程と、前記高温側貯湯槽６４から外部に第２の水を導出するために第２給水路用バルブ８４ｂ（又はバルブ９０）をオン／オフ制御する第５工程と、前記高温側貯湯槽６４から第２循環路７４に前記第２の水を循環するために第２循環路用ポンプ８６ｂをオン／オフ制御する第６工程とを有する。
【０１０６】
そして、少なくとも第１工程、第２工程又は第３工程のいずれかの検出結果（判断結果）に基づいて、少なくとも第４工程、第５工程又は第６工程（制御事項）のいずれかを行う。
【０１０７】
具体的に、図８に示すフローチャートに沿って説明すると、先ず、第２水位センサ８０ｂを介して高温側貯湯槽６４の第２の水の水量が、下限値未満であると判断されると（ステップＳ２１中、ＮＯ）、ステップＳ２２に進んで、電磁弁６８がオン（開放）される。このため、低温側貯湯槽６２に貯留されている第１の水は、連通路６６を通って高温側貯湯槽６４に第２の水として供給される。
【０１０８】
一方、ステップＳ２１において、高温側貯湯槽６４の水量が、下限値以上であると判断されると（ステップＳ２１中、ＹＥＳ）、ステップＳ２３に進んで、前記高温側貯湯槽６４内の水量が、上限値以下であるか否かが判断される。
【０１０９】
そして、高温側貯湯槽６４の水量が、上限値超過であるであると判断されると（ステップＳ２３中、ＮＯ）、ステップＳ２４に進んで、前記高温側貯湯槽６４内の第２の水の水温が検出される。この水温が上限値超過であると判断されると（ステップＳ２４中、ＮＯ）、ステップＳ２５に進んで、電磁弁６８がオンされる。従って、比較的低温の第１の水が、低温側貯湯槽６２から高温側貯湯槽６４に供給される。
【０１１０】
さらに、ステップＳ２６に進んで、第２給水路用バルブ８４ｂがオンされ、第２給水路７６から家庭内の給湯システムに補給される。なお、家庭内の給湯システムで温水の補充が不要である際には、バルブ９０がオンされて排水路８８から第２の水が排出される。
【０１１１】
そして、ステップＳ２７に進み、第２循環路用ポンプ８６ｂがオンされて第２循環路７４に第２の水が供給される。この第２の水は、排ガス熱交換器４２に供給され、燃料電池モジュール１４から排出される高温の排ガスと熱交換を行うことにより、熱回収を行って前記高温側貯湯槽６４に戻される。
【０１１２】
また、ステップＳ２４で、高温側貯湯槽６４の第２の水の水温が、上限値以下であると判断されると（ステップＳ２４中、ＹＥＳ）、ステップＳ２８に進み、第２給水路用バルブ８４ａ（又はバルブ９０）がオンされて前記第２の水が前記高温側貯湯槽６４から導出される。さらに、ステップＳ２９に進み、第２循環路用ポンプ８６ｂがオンされて第２循環路７４に第２の水が循環供給される。
【０１１３】
ステップＳ２３で、水量が上限値以下であると判断されると（ステップＳ２３中、ＹＥＳ）、ステップＳ３０に進んで、高温側貯湯槽６４内の第２の水の水温が検出される。この水温が、上限値超過であると判断されると（ステップＳ３０中、ＮＯ）、ステップＳ３１に進み、電磁弁６８がオンされる。このため、比較的低温の第１の水が、低温側貯湯槽６２から高温側貯湯槽６４に供給され、ステップＳ３２に進んで、第２循環路用ポンプ８６ｂがオンされることによって、第２循環路７４に第２の水が循環供給される。
【０１１４】
一方、ステップＳ３０で、高温側貯湯槽６４の水温が、上限値以下であると判断されると、（ステップＳ３０中、ＹＥＳ）、ステップＳ３３に進んで、第２循環路用ポンプ８６ｂがオンされる。これにより、高温側貯湯槽６４内の第２の水は、第２循環路７４に循環供給され、上記の処理が終了するまで（Ｓ３４中、ＹＥＳ）、繰り返し行われる。
【０１１５】
この場合、本実施形態では、低温側貯湯槽６２は、外部から供給される水道水を第１の水として貯留しており、この第１の水を、比較的低温で作動する各低温機器（検出器４４、燃料ガス供給装置１６、制御装置２４、電力変換装置２２、水供給装置２０及び酸化剤ガス供給装置１８）に循環させることによって、前記低温機器から発生する熱を回収している。従って、低温機器を良好に冷却することができ、前記低温機器を安定的に稼動させるとともに、耐久性及び寿命の向上を図ることが可能になる。
【０１１６】
一方、高温側貯湯槽６４は、低温側貯湯槽６２から給水される第１の水を、第２の水として貯留している。そして、第２の水を、比較的高温で作動する高温機器（燃料電池モジュール１４）に循環させることによって、前記高温機器から発生する熱を回収する一方、第２給水路７６を介して家庭内の給湯システムに、熱回収済みの比較的高温な前記第２の水を供給している。これにより、燃料電池システム１０の熱効率の向上が図られるという効果が得られる。
【０１１７】
さらにまた、燃料電池システム１０には、低温側貯湯槽６２及び高温側貯湯槽６４が個別に設けられている。このため、コンパクトな構成で、各機器毎の作動温度域に最適な熱回収が可能になり、燃料電池システム１０の熱効率を容易且つ確実に向上させることができる。
【０１１８】
また、低温側貯湯槽６２に設けられる第１温度センサ７８ａにより、第１の水の温度が検出されるとともに、第１水位センサ８０ａを介して前記第１の水の水位が検出されている。同様に、高温側貯湯槽６４に設けられた第２温度センサ７８ｂを介して第２の水の温度が検出されるとともに、第２水位センサ８０ｂを介して前記第２の水の水位が検出されている。
【０１１９】
そして、制御装置２４は、少なくとも第１温度センサ７８ａ、第１水位センサ８０ａ、第２温度センサ７８ｂ又は第２水位センサ８０ｂのいずれかの検出結果に基づいて、電磁弁６８による第１の水の給水量を調整している。
【０１２０】
従って、低温側貯湯槽６２に貯留される第１の水が、最適な温度や水位を保持し得るように、前記低温側貯湯槽６２から高温側貯湯槽６４に供給される前記第１の水の給水量を調整することができる。一方、高温側貯湯槽６４に貯留される第２の水が、最適な温度や水位を保持し得るように、低温側貯湯槽６２から前記高温側貯湯槽６４に供給される第１の水の給水量を調整することが可能になる。
【０１２１】
これにより、低温側貯湯槽６２及び高温側貯湯槽６４は、いずれも各機器毎の作動温度域に最適な熱回収を行うことができるように、常時、最適な水を貯留することが可能になり、燃料電池システム１０の熱効率の向上が容易且つ確実に図られる。
【０１２２】
さらに、第１給水路７０は、水道水の温度を検出する第１給水路用温度センサ８２ａと、前記水道水の給水量を調整する第１給水路用バルブ８４ａとを備えるとともに、第２給水路７６は、外部への第２の水の温度を検出する第２給水路用温度センサ８２ｂと、前記第２の水の給水量を調整する第２給水路用バルブ８４ｂとを備えている。
【０１２３】
そして、制御装置２４は、少なくとも第１温度センサ７８ａ、第１水位センサ８０ａ、第２温度センサ７８ｂ、第２水位センサ８０ｂ、第１給水路用温度センサ８２ａ又は第２給水路用温度センサ８２ｂのいずれかの検出結果に基づいて、少なくとも第１給水路用バルブ８４ａの第１の水の給水量又は第２給水路用バルブ８４ｂによる第２の水の給水量のいずれかを調整することが可能である。
【０１２４】
これにより、低温側貯湯槽６２に貯留される第１の水が、最適な温度や水位を保持し得るように、外部からの前記第１の水（水道水）の給水量を調整することができる。一方、高温側貯湯槽６４に貯留される第２の水が、最適な温度や水位を保持し得るように、外部への前記第２の水の給水量を調整することが可能になる。
【０１２５】
従って、低温側貯湯槽６２及び高温側貯湯槽６４は、いずれも各機器毎の作動温度域に最適な熱回収を行うことができるように、常時、最適な水を貯留することが可能になり、燃料電池システム１０の熱効率の向上が容易且つ確実に図られる。
【０１２６】
さらにまた、第１循環路７２は、この第１循環路７２を循環する第１の水の流量を調整する第１循環路用ポンプ８６ａを備えるとともに、第２循環路７４は、この第２循環路７４を循環する第２の水の流量を調整する第２循環路用ポンプ８６ｂを備えている。制御装置２４は、少なくとも第１温度センサ７８ａ、第１水位センサ８０ａ、第２温度センサ７８ｂ、第２水位センサ８０ｂ、第１給水路用温度センサ８２ａ又は第２給水路用温度センサ８２ｂのいずれかの検出結果に基づいて、少なくとも第１循環路用ポンプ８６ａによる第１の水の流量又は第２循環路用ポンプ８６ｂの第２の水の流量のいずれかを調整している。
【０１２７】
このため、低温側貯湯槽６２に貯留される第１の水は、最適な温度や水位を保持することができ、低温機器への前記第１の水の循環を良好に行うことが可能になる。一方、高温側貯湯槽６４に貯留される第２の水は、最適な温度や水位を保持することができ、高温機器への前記第２の水の循環により良好に行うことが可能になる。
【０１２８】
従って、低温側貯湯槽６２及び高温側貯湯槽６４は、いずれも各機器毎の作動温度域に最適な熱回収を行うことができるように、常時、最適な水を貯留することが可能になり、燃料電池システム１０の熱効率の向上が容易且つ確実に図られる。
【０１２９】
また、第２循環路７４は、前記第２循環路７４から外部に第２の水を排出するための排水路８８と、この第２の水の排出量を調整するバルブ９０とを備えている。制御装置２４は、少なくとも第１温度センサ７８ａ、第１水位センサ８０ａ、第２温度センサ７８ｂ、第２水位センサ８０ｂ、第１給水路用温度センサ８２ａ又は第２給水路用温度センサ８２ｂのいずれかの検出結果に基づいて、バルブ９０による第２の水の排出量を調整している。
【０１３０】
これにより、高温側貯湯槽６４に貯留される第２の水が、最適な温度や水位を保持し得るように、バルブ９０による前記第２の水の排出量を調整することが可能になる。
【０１３１】
このため、高温側貯湯槽６４は、高温機器の作動温度域に最適な熱回収を行うことができるように、常時、最適な第２の水を貯留することが可能になり、燃料電池システム１０の熱効率の向上が容易且つ確実に図られる。
【０１３２】
さらに、低温側貯湯槽６２は、高温側貯湯槽６４よりも上部に設けられることが好ましい。従って、低温側貯湯槽６２から高温側貯湯槽６４への第１の水の供給は、重力を利用して上方から下方に向かって行うことができ、燃料電池システム１０の運転効率を向上させることが可能になる。
【０１３３】
さらにまた、第１循環路７２は、各低温機器（燃料ガス供給装置１６、酸化剤ガス供給装置１８、水供給装置２０、電力変換装置２２、制御装置２４及び検出器４４）のうち、筐体２６内で上部に配置されている順に熱を回収するように設定されることが好ましい。
【０１３４】
これにより、低温側貯湯槽６２から比較的低温で作動する低温機器（燃料ガス供給装置１６、酸化剤ガス供給装置１８、水供給装置２０、電力変換装置２２、制御装置２４及び検出器４４）への第１の水の循環は、重力を利用して上方から下方に向かって行うことができ、燃料電池システム１０の運転効率を向上させることが可能になる。
【０１３５】
しかも、低温機器からの熱を回収することができるため、前記低温機器の高温化を抑制することが可能になり、該低温機器を安定的に稼動するとともに、耐久性及び寿命の向上が容易に図られる。その上、第１循環路７２の全長を短尺化することができ、第１循環路用ポンプ８６ａの圧力損失を低減することが可能になる。
【０１３６】
また、第１循環路７２は、各低温機器のうち、作動温度が低い順に熱を回収するように設定されることができる。このため、低温側貯湯槽６２から比較的低温で作動する低温機器への第１の水の循環は、作動温度の低い機器から、順次、行われる。従って、作動温度の低い機器に、熱回収前の第１の水を優先的に循環させることができる。これにより、低温機器の高温化を抑制することが可能になり、前記低温機器を安定的に稼動するとともに、耐久性及び寿命の向上が容易に図られる。
【０１３７】
さらに、燃料電池システム１０は、発電反応に使用されて燃料電池モジュール１４から排出される排ガスを流通する排気路９２と、第２循環路７４及び前記排気路９２と接続されるとともに、第２の水と前記排ガスの熱交換を行う排ガス熱交換器４２とを備えている。そして、排ガス熱交換器４２は、燃料電池モジュール１４の直上部に設けられている。このため、排ガス熱交換器４２は、燃料電池モジュール１４から発生する熱を効果的に回収することができ、燃料電池システム１０の熱効率の向上が容易且つ確実に図られる。
【０１３８】
さらにまた、燃料電池モジュール１４は、固体酸化物形燃料電池モジュールであり、燃料電池システム１０の熱効率をより一層向上させることが可能になる。
【０１３９】
また、本発明に係る運転方法は、低温側貯湯槽６２の水位が、下限値以上であるか否かを検出する第１工程と、前記低温側貯湯槽６２の水位が、上限値以下であるか否かを検出する第２工程と、前記低温側貯湯槽６２の水温が、上限値以下であるか否かを検出する第３工程と、外部から前記低温側貯湯槽６２に第１の水を給水する第４工程と、前記低温側貯湯槽６２から高温側貯湯槽６４に前記第１の水を給水する第５工程と、前記低温側貯湯槽６２から第１循環路７２に前記第１の水を循環する第６工程とを有し、少なくとも前記第１工程、前記第２工程又は前記第３工程のいずれかの検出結果に基づいて、少なくとも前記第４工程、前記第５工程又は前記第６工程のいずれかを行っている。
【０１４０】
このため、低温側貯湯槽６２に貯留される第１の水の水位及び水温は、外部からの給水及び高温側貯湯槽６４への給水により調整することが可能になり、低温機器への前記第１の水の循環を行うことができる。従って、低温側貯湯槽６２は、低温機器の作動温度に最適な熱回収が可能となるように、常時、第１の水を最適な水位及び水温で貯留することができ、燃料電池システム１０の熱効率の向上が確実に図られる。
【０１４１】
さらに、第１工程で、低温側貯湯槽６２の水位が、下限値未満であると検出された際、第４工程が行われている。従って、低温側貯湯槽６２に貯留される第１の水の水位は、外部からの給水により調整することができる。すなわち、低温側貯湯槽６２は、低温機器の作動温度に最適な熱回収が可能となるように、常時、最適な水位に第１の水を貯留することができ、燃料電池システム１０の熱効率の向上が確実に図られる。
【０１４２】
さらにまた、第１工程で、低温側貯湯槽６２の水位が、下限値以上であると検出され、且つ、第２工程で、前記低温側貯湯槽６２の水位が、上限値超過であると検出され、且つ、第３工程で、前記低温側貯湯槽６２の水温が、上限値超過であると検出された際、第４工程及び第５工程が行われている。
【０１４３】
これにより、低温側貯湯槽６２に貯留される第１の水の水位及び水温は、外部からの給水及び高温側貯湯槽６４への前記第１の水の給水により調整することができる。このため、低温側貯湯槽６２は、低温機器の作動温度に最適な熱回収が可能となるように、常時、第１の水を最適な水位及び水温で貯留することができ、燃料電池システム１０の熱効率の向上が確実に図られる。
【０１４４】
また、第１工程で、低温側貯湯槽６２の水位が、下限値以上であると検出され、且つ、第２工程で、前記低温側貯湯槽６２の水位が、上限値超過であると検出され、且つ、第３工程で、前記低温側貯湯槽６２の水温が、上限値以下であると検出された際、第５工程及び第６工程が行われている。
【０１４５】
従って、低温側貯湯槽６２に貯留される第１の水の水位及び水温は、高温側貯湯槽６４への前記第１の水の給水により調整することができ、低温機器への前記第１の水の循環を良好に行うことが可能になる。これにより、低温側貯湯槽６２は、低温機器の作動温度に最適な熱回収が遂行されるように、常時、第１の水を最適な水位及び水温で貯留することができ、燃料電池システム１０の熱効率の向上が確実に図られる。
【０１４６】
さらに、第１工程で、低温側貯湯槽６２の水位が、下限値以上であると検出され、且つ、第２工程で、前記低温側貯湯槽６２の水位が、上限値以下であると検出され、且つ、第３工程で、前記低温側貯湯槽６２の水温が、上限値超過であると検出された際、第４工程が行われている。
【０１４７】
このため、低温側貯湯槽６２に貯留される第１の水の水位及び水温は、外部からの給水により調整することができる。従って、低温側貯湯槽６２は、低温機器の作動温度に最適な熱回収が可能となるように、常時、第１の水を最適な水位及び水温で貯留することができ、燃料電池システム１０の熱効率の向上が確実に図られる。
【０１４８】
さらにまた、第１工程で、低温側貯湯槽６２の水位が、下限値以上であると検出され、且つ、第２工程で、前記低温側貯湯槽６２の水位が、上限値以下であると検出され、且つ、第３工程で、前記低温側貯湯槽６２の水温が、上限値以下であると検出された際、第６工程が行われている。
【０１４９】
これにより、低温側貯湯槽６２に貯留される第１の水の水位及び水温は、所望の範囲内に維持されているため、低温機器への前記第１の水の循環を良好に行うことができる。このため、低温側貯湯槽６２は、低温機器の作動温度に最適な熱回収が可能となるように、常時、第１の水を最適な水位及び水温で貯留することができ、燃料電池システム１０の熱効率の向上が確実に図られる。
【０１５０】
また、本発明に係る運転方法は、高温側貯湯槽６４の水位が、下限値以上であるか否かを検出する第１工程と、前記高温側貯湯槽６４の水位が、上限値以下であるか否かを検出する第２工程と、前記高温側貯湯槽６４の水温が、上限値以下であるか否かを検出する第３工程と、低温側貯湯槽６２から前記高温側貯湯槽６４に第１の水を給水する第４工程と、前記高温側貯湯槽６４から外部に第２の水を導出（第２給水路７６への給水及び／又は排水路８８への排出）する第５工程と、前記高温側貯湯槽６４から第２循環路７４に前記第２の水を循環する第６工程とを有し、少なくとも前記第１工程、前記第２工程又は前記第３工程のいずれかの検出結果に基づいて、少なくとも前記第４工程、前記第５工程又は前記第６工程のいずれかが行われている。
【０１５１】
従って、高温側貯湯槽６４に貯留される第２の水の水位及び水温は、低温側貯湯槽６２からの給水及び外部への導出により調整することが可能になり、高温機器への前記第２の水の循環を行うことができる。このため、高温側貯湯槽６４は、高温機器の作動温度に最適な熱回収が可能となるように、常時、第２の水を最適な水位及び水温で貯留することができ、燃料電池システム１０の熱効率の向上が確実に図られる。
【０１５２】
さらに、第１工程で、高温側貯湯槽６４の水位が、下限値未満であると検出された際、第４工程が行われている。これにより、高温側貯湯槽６４に貯留される第２の水の水位は、低温側貯湯槽６２からの給水により調整することができる。すなわち、高温側貯湯槽６４は、高温機器の作動温度に最適な熱回収が可能となるように、常時、最適な水位に第２の水を貯留することができ、燃料電池システム１０の熱効率の向上が確実に図られる。
【０１５３】
さらにまた、第１工程で、高温側貯湯槽６４の水位が、下限値以上であると検出され、且つ、第２工程で、前記高温側貯湯槽６４の水位が、上限値超過であると検出され、且つ、第３工程で、前記高温側貯湯槽６４の水温が、上限値超過であると検出された際、第４工程、第５工程及び第６工程が行われている。
【０１５４】
このため、高温側貯湯槽６４に貯留される第２の水の水位及び水温は、低温側貯湯槽６２からの給水及び外部への導出により調整することができるとともに、高温機器への前記第２の水の循環にを行うことが可能になる。従って、高温側貯湯槽６４は、高温機器の作動温度に最適な熱回収が遂行されるように、常時、第２の水を最適な水位及び水温で貯留することができ、燃料電池システム１０の熱効率の向上が確実に図られる。
【０１５５】
また、第１工程で、高温側貯湯槽６４の水位が、下限値以上であると検出され、且つ、第２工程で、前記高温側貯湯槽６４の水位が、上限値超過であると検出され、且つ、第３工程で、前記高温側貯湯槽６４の水温が、上限値以下であると検出された際、第５工程及び第６工程が行われている。
【０１５６】
これにより、高温側貯湯槽６４に貯留される第２の水の水位及び水温は、外部への導水により調整することができ、高温機器への前記第２の水の循環が良好に行われる。このため、高温側貯湯槽６４は、高温機器の作動温度に最適な熱回収が可能となるように、常時、第２の水を最適な水位及び水温で貯留することができ、燃料電池システム１０の熱効率の向上が確実に図られる。
【０１５７】
さらに、第１工程で、高温側貯湯槽６４の水位が、下限値以上であると検出され、且つ、第２工程で、前記高温側貯湯槽６４の水位が、上限値以下であると検出され、且つ、第３工程で、前記高温側貯湯槽６４の水温が、上限値超過であると検出された際、第４工程及び第６工程が行われている。
【０１５８】
従って、高温側貯湯槽６４に貯留される第２の水の水位及び水温は、低温側貯湯槽６２からの給水により調整することが可能になり、高温機器への前記第２の水の循環を良好に行うことができる。これにより、高温側貯湯槽６４は、高温機器の作動温度に最適な熱回収が可能となるように、常時、第２の水を最適な水位及び水温で貯留することができ、燃料電池システム１０の熱効率の向上が確実に図られる。
【０１５９】
さらにまた、第１工程で、高温側貯湯槽６４の水位が、下限値以上であると検出され、且つ、第２工程で、前記高温側貯湯槽６４の水位が、上限値以下であると検出され、且つ、第３工程で、前記高温側貯湯槽６４の水温が、上限値以下であると検出された際、第６工程が行われている。
【０１６０】
このため、高温側貯湯槽６４に貯留される第２の水の水位及び水温は、所望の範囲内に維持されているため、高温機器への前記第２の水の循環を良好に行うことができる。従って、高温側貯湯槽６４は、高温機器の作動温度に最適な熱回収が可能となるように、常時、第２の水を最適な水位及び水温で貯留することができ、燃料電池システム１０の熱効率の向上が確実に図られる。
【０１６１】
また、燃料電池モジュール１４は、固体酸化物形燃料電池モジュールであり、燃料電池システム１０の熱効率をより一層向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０１６２】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池システムの概略斜視説明図である。
【図２】前記燃料電池システムを構成する熱回収装置の概略説明図である。
【図３】前記燃料電池システムの平面説明図である。
【図４】前記燃料電池システムの正面説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る運転方法において、低温側貯湯槽の判断事項と制御事項との説明図である。
【図６】前記低温側貯湯槽の運転方法を説明するフローチャートである。
【図７】前記運転方法において、高温側貯湯槽の判断事項と制御事項との説明図である。
【図８】前記高温側貯湯槽の運転方法を説明するフローチャートである。
【図９】特許文献１の燃料電池発電システムの説明図である。
【図１０】特許文献２の燃料電池コージェネレーションシステムの説明図である。
【符号の説明】
【０１６３】
１０…燃料電池システム            １４…燃料電池モジュール
１６…燃料ガス供給装置            １８…酸化剤ガス供給装置
２０…水供給装置                  ２２…電力変換装置
２４…制御装置                    ２６…筐体
３４…燃料電池スタック            ３６…熱交換器
３８…蒸発器                      ４０…改質器
４２…排ガス熱交換器              ４４…検出器
６０…ケーシング                  ６２…低温側貯湯槽
６４…高温側貯湯槽                ６６…連通路
６８…電磁弁                      ７０、７６…給水路
７２、７４…循環路                ７８ａ、７８ｂ…温度センサ
８０ａ、８０ｂ…水位センサ        ８２ａ、８２ｂ…給水路用温度センサ
８４ａ、８４ｂ…給水路用バルブ    ８６ａ、８６ｂ…循環路用ポンプ
８８…排水路                      ９０…循環路用バルブ
【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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