(57)【要約】【課題】冬季や寒冷地で燃料電池が低出力発電する場合でも、燃料電池を適温に維持しながら、高温の湯水を得ることができ、熱回収経路の水が凍結する可能性を低減する。【解決手段】熱回収ポンプ２８と、熱回収ポンプ２８から送られた水と燃料電池１１から排出されるオフガスとを熱交換させる第１熱交換器１８と、第１熱交換器１８での熱交換で加温された水と冷却水経路１９を循環して発電に伴って発熱する燃料電池１１を冷却する冷却水とを熱交換させる第２熱交換器２１とを順に連接して燃料電池１１で発生する熱を回収する熱回収経路２３に、一端が第１熱交換器１８と第２熱交換器２１との間で熱回収経路２３に接続され他端が熱回収ポンプ２８よりも上流側で熱回収経路２３に接続されて第１熱交換器１８から流出した水の一部を熱回収ポンプ２８の上流側に戻す流路を形成する分岐経路２６と、分岐経路２６を閉鎖できる流量調整器２７とを設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
能力可変の熱回収ポンプと、
前記熱回収ポンプから送られた水と、燃料電池から排出されるオフガスとを熱交換させる第１熱交換器と、
前記第１熱交換器での熱交換で加温された水と、冷却水経路を循環して発電に伴って発熱する前記燃料電池を冷却する冷却水とを熱交換させる第２熱交換器と、
を水の上流側から下流側に向かって前記熱回収ポンプ、前記第１熱交換器、前記第２熱交換器の順に連接して前記燃料電池で発生する熱を回収する熱回収経路に、
一端が前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間で前記熱回収経路に接続され、他端が前記熱回収ポンプよりも上流側で前記熱回収経路に接続されて、前記第１熱交換器から流出した水の一部を前記熱回収ポンプの上流側に戻す流路を形成する分岐経路と、
開閉可能な弁を閉じることにより前記分岐経路を閉鎖できる流量調整器と、
を設けた、燃料電池システム。
【請求項２】
前記流量調整器が前記分岐経路を閉鎖している状態において、前記熱回収ポンプの能力を下限値まで下げても前記冷却水経路における前記第２熱交換器よりも下流側で且つ前記燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度以下になる場合に、前記流量調整器の弁が開く、請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記流量調整器は弁の開度を調節可能な流量調整弁からなり、
前記熱回収ポンプの能力を下限値まで下げても前記冷却水経路における前記第２熱交換器よりも下流側で且つ前記燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度以下になる場合に、前記流量調整器の弁が所定開度まで開く、請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記熱回収ポンプは、前記冷却水経路における前記第２熱交換器よりも下流側で且つ前記燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ前記所定温度範囲の上限温度より低くなるように、能力が制御され、
前記流量調整器が前記分岐経路を閉鎖している状態において、前記熱回収ポンプの能力が下限値まで低下した場合に、前記流量調整器の弁が開く、請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記熱回収ポンプは、前記冷却水経路における前記第２熱交換器よりも下流側で且つ前記燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ前記所定温度範囲の上限温度より低くなるように、能力が制御され、
前記流量調整器は弁の開度を調節可能な流量調整弁からなり、
前記熱回収ポンプの能力が下限値まで低下した場合に、前記流量調整器の弁が所定開度まで開く、請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記流量調整器が前記分岐経路を閉鎖している状態において、前記熱回収経路における前記第２熱交換器よりも上流側の部分を流れる水の温度が所定温度以下で且つ前記燃料電池の発電出力が所定出力より低い場合に、前記流量調整器の弁が開く、請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記流量調整器は弁の開度を調節可能な流量調整弁からなり、
前記熱回収経路における前記第２熱交換器よりも上流側の部分を流れる水の温度が所定温度以下で且つ前記燃料電池の発電出力が所定出力より低い場合に、前記流量調整器の弁が所定開度に開く、請求項１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、燃料電池システムに関し、特に燃料電池の発電に伴って発生する熱を回収する熱回収経路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、燃料電池システムは、水素を主成分とする燃料ガスと酸化剤ガスである空気とを反応させて発電する燃料電池と、燃料電池の発電に伴って発生する熱を回収する熱回収経路を備えた燃料電池ユニットとを有し、熱回収経路で回収した熱は温水としてタンクに蓄えている。
【０００３】
燃料電池ユニットでは、まず、冷却水経路を循環する冷却水を用いて発電に伴って燃料電池で発生した熱を回収する。次に、燃料電池との熱交換により燃料電池の熱を回収して水温が上昇した冷却水は、燃料電池から回収した熱を熱交換器を通じて熱回収経路を流れる水に伝達する。そして、熱交換器で熱を放出した冷却水は、再び燃料電池へ供給されて燃料電池の熱回収に利用される。
【０００４】
このようにして、燃料電池で発生する熱の回収は冷却水を循環させる方法で行われ、燃料電池の温度が発電に適した温度となるように燃料電池に流入する冷却水の流量が調整され、また、燃料電池に流入する冷却水の温度が所定の温度範囲となるように熱回収経路を流れる水の流量が調整される。
【０００５】
そして、熱交換器で回収した熱は、熱回収経路に連結された貯湯タンクに温水として蓄えられ、給湯、風呂水、暖房などに利用される。
【０００６】
ところで、熱交換器を流れる熱回収経路の水の流量は、燃料電池の発電出力と熱交換器に流入する水の温度の成り行き任せとなる。
【０００７】
例えば、燃料電池が比較的低出力で発電した場合は、燃料電池から発生する熱量が比較的小さいので、燃料電池を適温に維持するための冷却水の循環水量は少なくて済み、この場合は、熱交換器で回収できる熱量も小さいため熱回収経路を流れる水量を少なくしている。
【０００８】
冬季や寒冷地での使用などで熱回収経路の熱交換器に流入する水の温度が低いために、熱交換器で冷却水と熱交換させる水の必要水量が熱回収経路のポンプの流量調節範囲の下限値よりも少なくなると、燃料電池に流入する冷却水の温度が制御目標としていた所定の温度範囲より低くなって、発電に適した温度より低い温度に冷却水で燃料電池が冷却されることになり、その結果、燃料電池の発電が不安定になるという課題があった。
【０００９】
そこで、一端が熱回収経路におけるポンプの下流側で熱交換器の上流側の部分に接続し他端が熱回収経路におけるポンプの上流側の部分に接続してポンプから流出する水の一部をポンプの上流側に戻すバイパス流路を設けて、ポンプの流量制御に加えて、バイパス流路に流す水の割合を制御することが提案された（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−１９９９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の技術は、バイパス流路に流す水の割合を増やすことで、熱回収経路の熱交換器に流入する水の流量を、ポンプの流量調節範囲の下限値よりも少なくできるようにしたものであるため、熱交換器に流入する水の流量がわずかになると、水が熱交換器を流出してからタンクに流入するまでに要する時間が長くなって熱回収経路における熱交換器とタンクとの間の部分で放熱してしまって、タンクに十分に高温の湯水をためることができないという課題があった。
【００１２】
特に、冬季や寒冷地で燃料電池システムの燃料電池が比較的低出力で発電している場合に熱回収経路の熱交換器に流入する水の温度が低いために、バイパス流路に流す水の割合を増やして、熱交換器に流入する水の水量を熱回収経路のポンプの流量調節範囲の下限値よりも少なくした場合には、熱回収経路における水の流量が少ない部分で水が凍結する可能性があるという課題があった。
【００１３】
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するもので、冬季や寒冷地で燃料電池システムの燃料電池が比較的低出力で発電した場合でも、燃料電池を適温に維持しながら、燃料電池で発生する熱を回収して従来よりも高温の湯水を得ることができ、冬季や寒冷地で熱回収経路における水の流量が少ない部分で水が凍結する可能性を低減できる燃料電池システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池システムは、燃料電池で発生する熱を回収する熱回収経路に、能力可変の熱回収ポンプと、前記熱回収ポンプから送られた水と燃料電池から排出されるオフガスとを熱交換させる第１熱交換器と、前記第１熱交換器での熱交換で加温された水と冷却水経路を循環して発電に伴って発熱する前記燃料電池を冷却する冷却水とを熱交換させる第２熱交換器とを、水の上流側から下流側に向かって前記熱回収ポンプ、前記第１熱交換器、前記第２熱交換器の順に連接している。
【００１５】
さらに、上記構成の熱回収経路に、一端が前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間で前記熱回収経路に接続され他端が前記熱回収ポンプよりも上流側で前記熱回収経路に接続されて前記第１熱交換器から流出した水の一部を前記熱回収ポンプの上流側に戻す流路を形成する分岐経路と、開閉可能な弁を閉じることにより前記分岐経路を閉鎖できる流量調整器とを設けたのである。
【００１６】
上記構成において、流量調整器が分岐経路を閉鎖しているために第１熱交換器から流出した熱回収経路の水の全部が第２熱交換器に流入する状態において、流量調整器の弁を開けると、第１熱交換器から流出した熱回収経路の水の一部が、分岐経路を通って熱回収ポンプの上流側に戻る。そして、分岐経路を通って熱回収ポンプの上流側に戻った水は、熱回収ポンプを経て第１熱交換器を通過する時に再びオフガスと熱交換する。
【００１７】
そのため、流量調整器の弁を開けると、流量調整器が分岐経路を閉鎖している場合よりも、第２熱交換器に流入する水の流量を減らすことができ且つ第２熱交換器に流入する水の温度を上昇させることができる。
【００１８】
冬季や寒冷地で燃料電池システムの燃料電池が比較的低出力で発電した場合は、第１熱交換器から流出した水の全部が第２熱交換器に流入する状態では熱回収ポンプの能力を下限値まで低下させても冷却水が燃料電池を適温より低い温度に冷却させてしまう。
【００１９】
このような場合に、流量調整器の弁を開けることにより、第２熱交換器に流入する水の
流量を減らし且つ第２熱交換器に流入する水の温度を上げると、第２熱交換器で熱交換されて燃料電池に流入する冷却水の温度が、流量調整器の弁を開ける前よりも高くなる。
【００２０】
その結果、冷却水により燃料電池が適温より低い温度に冷却されるのを抑制して、燃料電池を適温に維持することができる。
【００２１】
また、流量調整器の弁を開けた結果、第２熱交換器に流入する水の温度が上がると、流量調整器の弁を開ける前よりも燃料電池を適温に維持するために必要な第２熱交換器で熱交換させる水の流量が増える。
【００２２】
そして、燃料電池を適温に維持するために熱回収ポンプにより第２熱交換器に流入する水の流量が増やされると、熱回収経路における第２熱交換器の下流側の部分での水の放熱の影響が少なくなり、熱回収経路の流出端で従来よりも高温の湯水を得ることができ、熱回収経路の流出端にタンクを接続している場合は、そのタンクに従来よりも高温の湯水をためることができる。
【００２３】
また、流量調整器の弁が開いた時には、熱回収経路の水の流量が増え、分岐経路を流れた水が合流する部分よりも下流側の熱回収経路の水の温度が上がるので、冬季や寒冷地で燃料電池が比較的低出力で発電する場合でも、流量調整器の弁を開けることにより、熱回収経路における水の流量が少ない部分で水が凍結する可能性を低減することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の燃料電池システムは、冬季や寒冷地で燃料電池システムの燃料電池が比較的低出力で発電した場合でも、流量調整器の弁を開けることにより、燃料電池が適温より低い温度に冷却されるのを抑制して、燃料電池を適温に維持しながら、燃料電池で発生する熱を回収して従来よりも高温の湯水を得ることができ、冬季や寒冷地で熱回収経路における水の流量が少ない部分で水が凍結する可能性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムに貯湯タンクを接続した状態を示す概略構成図
【図２】本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャート
【図３】本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャート
【図４】本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムに貯湯タンクを接続した状態を示す概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
第１の発明は、能力可変の熱回収ポンプと、前記熱回収ポンプから送られた水と燃料電池から排出されるオフガスとを熱交換させる第１熱交換器と、前記第１熱交換器での熱交換で加温された水と冷却水経路を循環して発電に伴って発熱する前記燃料電池を冷却する冷却水とを熱交換させる第２熱交換器とを水の上流側から下流側に向かって前記熱回収ポンプ、前記第１熱交換器、前記第２熱交換器の順に連接して前記燃料電池で発生する熱を回収する熱回収経路に、一端が前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間で前記熱回収経路に接続され他端が前記熱回収ポンプよりも上流側で前記熱回収経路に接続されて前記第１熱交換器から流出した水の一部を前記熱回収ポンプの上流側に戻す流路を形成する分岐経路と、開閉可能な弁を閉じることにより前記分岐経路を閉鎖できる流量調整器とを設けた燃料電池システムである。
【００２７】
上記構成において、流量調整器が分岐経路を閉鎖しているために第１熱交換器から流出した熱回収経路の水の全部が第２熱交換器に流入する状態において、流量調整器の弁を開
けると、第１熱交換器から流出した熱回収経路の水の一部が、分岐経路を通って熱回収ポンプの上流側に戻る。そして、分岐経路を通って熱回収ポンプの上流側に戻った水は、熱回収ポンプを経て第１熱交換器を通過する時に再びオフガスと熱交換する。
【００２８】
そのため、流量調整器の弁を開けると、流量調整器が分岐経路を閉鎖している場合よりも、第２熱交換器に流入する水の流量を減らすことができ且つ第２熱交換器に流入する水の温度を上昇させることができる。
【００２９】
冬季や寒冷地で燃料電池システムの燃料電池が比較的低出力で発電した場合は、第１熱交換器から流出した水の全部が第２熱交換器に流入する状態では熱回収ポンプの能力を下限値まで低下させても冷却水が燃料電池を適温より低い温度に冷却させてしまう。
【００３０】
このような場合に、流量調整器の弁を開けることにより、第２熱交換器に流入する水の流量を減らし且つ第２熱交換器に流入する水の温度を上げると、第２熱交換器で熱交換されて燃料電池に流入する冷却水の温度が、流量調整器の弁を開ける前よりも高くなる。
【００３１】
その結果、冷却水により燃料電池が適温より低い温度に冷却されるのを抑制して、燃料電池を適温に維持することができる。
【００３２】
また、流量調整器の弁を開けた結果、第２熱交換器に流入する水の温度が上がると、流量調整器の弁を開ける前よりも燃料電池を適温に維持するために必要な第２熱交換器で熱交換させる水の流量が増える。
【００３３】
そして、燃料電池を適温に維持するために熱回収ポンプにより第２熱交換器に流入する水の流量が増やされると、熱回収経路における第２熱交換器の下流側の部分での水の放熱の影響が少なくなり、熱回収経路の流出端で従来よりも高温の湯水を得ることができ、熱回収経路の流出端にタンクを接続している場合は、そのタンクに従来よりも高温の湯水をためることができる。
【００３４】
また、流量調整器の弁が開いた時には、熱回収経路の水の流量が増え、分岐経路を流れた水が合流する部分よりも下流側の熱回収経路の水の温度が上がるので、冬季や寒冷地で燃料電池が比較的低出力で発電する場合でも、流量調整器の弁を開けることにより、熱回収経路における水の流量が少ない部分で水が凍結する可能性を低減することができる。
【００３５】
第２の発明は、特に、第１の発明の燃料電池システムの構成で、前記流量調整器が前記分岐経路を閉鎖している状態において、前記熱回収ポンプの能力を下限値まで下げても前記冷却水経路における前記第２熱交換器よりも下流側で且つ前記燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度以下になる場合に、前記流量調整器の弁が開くものである。
【００３６】
燃料電池を適温に維持することは、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ所定温度範囲の上限温度より低くなるように調節することにより容易に実現できる。
【００３７】
燃料電池システムは、燃料電池の発電に伴って発生する熱を、熱回収経路を流れる水によって回収するので、燃料電池が発電している時は、第２熱交換器に流入する冷却水経路の冷却水の温度は、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の温度よりも高い。
【００３８】
そのため、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の上限温度以上の場合には、第２熱交換器に
流入する熱回収経路の水の流量を増やすことにより、第２熱交換器における冷却水と熱回収経路の水との熱交換量を増やして、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度を所定温度範囲の上限温度よりも低い温度になるように下げることができる。
【００３９】
逆に、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度以下の場合には、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を減らすことにより、第２熱交換器における冷却水と熱回収経路の水との熱交換量を減らして、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度を所定温度範囲の下限温度よりも高い温度になるように上げることができる。
【００４０】
ゆえに、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ所定温度範囲の上限温度より低くなるように、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を調節することにより、燃料電池を適温に維持することができる。
【００４１】
そして、熱回収ポンプの能力（搬送能力）は、通常は、制御器（制御手段）により、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ所定温度範囲の上限温度より低くなるように調節される。
【００４２】
もし、熱回収ポンプの能力を下限値まで下げても、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が、所定温度範囲の下限温度より高くならない（所定温度範囲の下限温度以下になる）、すなわち、燃料電池が適温より低い温度に冷却される場合は、燃料電池の発熱量（発電量）が比較的小さくて第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の温度が冬季や寒冷地での水温に近い場合であると、推測することができる。
【００４３】
したがって、第１の発明の燃料電池システムの構成で、流量調整器が分岐経路を閉鎖している状態において、熱回収ポンプの能力を下限値まで下げても冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度以下になる場合に、流量調整器の弁が開くように構成することにより、燃料電池が冷却水により適温よりも低い温度に冷却される場合に第２熱交換器において冷却水から熱回収経路の水に伝達される熱量を減らすことで、燃料電池が適温より低い温度に冷却されるのを抑制して、燃料電池を適温に維持することができる。
【００４４】
また、流量調整器の弁を開けると、分岐経路を通って熱回収ポンプの上流側に戻った水が第１熱交換器を通過する時に再びオフガスと熱交換することにより、第２熱交換器に流入する水の温度が上がる。
【００４５】
そして、第２熱交換器に流入する水の温度が上がったことにより、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の上限温度以上になると、その冷却水の温度が所定温度範囲の上限温度よりも低い温度になるように、制御器（制御手段）が熱回収ポンプの能力（搬送能力）を制御して、熱回収ポンプが第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を増やす。
【００４６】
そして、熱回収ポンプにより第２熱交換器に流入する水の流量が増やされると、熱回収経路における第２熱交換器の下流側の部分での水の放熱の影響が少なくなり、熱回収経路の流出端で従来よりも高温の湯水を得ることができ、熱回収経路の流出端にタンクを接続
している場合は、そのタンクに従来よりも高温の湯水をためることができる。
【００４７】
また、流量調整器の弁が開いた時には、熱回収経路の水の流量が増え、分岐経路を流れた水が合流する部分よりも下流側の熱回収経路の水の温度が上がるので、冬季や寒冷地で燃料電池が比較的低出力で発電する場合でも、流量調整器の弁を開けることにより、熱回収経路における水の流量が少ない部分で水が凍結する可能性を低減することができる。
【００４８】
なお、第２の発明は、例えば、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度を検知する冷却水温度検知器を設けて、冷却水温度検知器が検知する温度が所定温度範囲の上限温度より高ければ、制御器（制御手段）が熱回収ポンプの能力（搬送能力）を上げ、冷却水温度検知器が検知する温度が所定温度範囲の下限温度より低ければ、制御器（制御手段）が熱回収ポンプの能力（搬送能力）を下げる制御を行い、流量調整器が分岐経路を閉鎖している状態において制御器（制御手段）が熱回収ポンプの能力（搬送能力）を下限値まで下げた後でも冷却水温度検知器が所定温度範囲の下限温度より低い温度を検知する場合に、制御器（制御手段）が流量調整器の弁を開くように構成することにより、実施することができる。
【００４９】
第３の発明は、特に、第１の発明の燃料電池システムの構成で、前記流量調整器が弁の開度を調節可能な流量調整弁からなり、前記熱回収ポンプの能力を下限値まで下げても前記冷却水経路における前記第２熱交換器よりも下流側で且つ前記燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度以下になる場合に、前記流量調整器の弁が所定開度まで開くものである。
【００５０】
燃料電池を適温に維持することは、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ所定温度範囲の上限温度より低くなるように調節することにより容易に実現できる。
【００５１】
燃料電池システムは、燃料電池の発電に伴って発生する熱を、熱回収経路を流れる水によって回収するので、燃料電池が発電している時は、第２熱交換器に流入する冷却水経路の冷却水の温度は、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の温度よりも高い。
【００５２】
そのため、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の上限温度より高い場合には、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を増やすことにより、第２熱交換器における冷却水と熱回収経路の水との熱交換量を増やして、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度を所定温度範囲の上限温度に近づけることができる。
【００５３】
逆に、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より低い場合には、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を減らすことにより、第２熱交換器における冷却水と熱回収経路の水との熱交換量を減らして、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度を所定温度範囲の下限温度に近づけることができる。
【００５４】
ゆえに、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ所定温度範囲の上限温度より低くなるように、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を調節することにより、燃料電池を適温に維持することができる。
【００５５】
そして、熱回収ポンプの能力（搬送能力）は、通常は、制御器（制御手段）により、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ所定温度範囲の上限温度より低くなるように調節される。
【００５６】
もし、熱回収ポンプの能力を下限値まで下げても、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が、所定温度範囲の下限温度より高くならない（所定温度範囲の下限温度以下になる）、すなわち、燃料電池が適温より低い温度に冷却される場合は、燃料電池の発熱量（発電量）が比較的小さくて第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の温度が冬季や寒冷地での水温に近い場合であると、推測することができる。
【００５７】
したがって、第１の発明の燃料電池システムの構成で、流量調整器が弁の開度を調節可能な流量調整弁からなり、熱回収ポンプの能力を下限値まで下げても冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度以下になる場合に、流量調整器の弁が所定開度まで開くように構成することにより、燃料電池が冷却水により適温よりも低い温度に冷却される場合に第２熱交換器において冷却水から熱回収経路の水に伝達される熱量を減らすことで、燃料電池が適温より低い温度に冷却されるのを抑制して、燃料電池を適温に維持することができる。
【００５８】
また、流量調整器の弁を所定開度まで開けると、分岐経路を通って熱回収ポンプの上流側に戻った水が第１熱交換器を通過する時に再びオフガスと熱交換することにより、第２熱交換器に流入する水の温度が上がる。
【００５９】
そして、第２熱交換器に流入する水の温度が上がったことにより、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の上限温度以上になると、その冷却水の温度が所定温度範囲の上限温度よりも低い温度になるように、制御器（制御手段）が熱回収ポンプの能力（搬送能力）を制御して、熱回収ポンプが第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を増やす。
【００６０】
そして、熱回収ポンプにより第２熱交換器に流入する水の流量が増やされると、熱回収経路における第２熱交換器の下流側の部分での水の放熱の影響が少なくなり、熱回収経路の流出端で従来よりも高温の湯水を得ることができ、熱回収経路の流出端にタンクを接続している場合は、そのタンクに従来よりも高温の湯水をためることができる。
【００６１】
また、流量調整器の弁が所定開度まで開いた時には、熱回収経路の水の流量が増え、分岐経路を流れた水が合流する部分よりも下流側の熱回収経路の水の温度が上がるので、冬季や寒冷地で燃料電池が比較的低出力で発電する場合でも、流量調整器の弁を所定開度まで開けることにより、熱回収経路における水の流量が少ない部分で水が凍結する可能性を低減することができる。
【００６２】
なお、第３の発明は、例えば、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度を検知する冷却水温度検知器を設けて、冷却水温度検知器が検知する温度が所定温度範囲の上限温度より高ければ、制御器（制御手段）が熱回収ポンプの能力（搬送能力）を上げ、冷却水温度検知器が検知する温度が所定温度範囲の下限温度より低ければ、制御器（制御手段）が熱回収ポンプの能力（搬送能力）を下げる制御を行い、制御器（制御手段）が熱回収ポンプの能力（搬送能力）を下限値まで下げた後でも冷却水温度検知器が所定温度範囲の下限温度より低い温度を検知する場合に、制御器（制御手段）が流量調整器（弁の開度を調節可能な流量調整弁）の弁を所定開度まで開く（弁が所定開度よりも小さく開いていた場合は弁を所定開度まで開く）よ
うに構成することにより、実施することができる。
【００６３】
第４の発明は、特に、第１の発明の燃料電池システムの構成で、前記熱回収ポンプが、前記冷却水経路における前記第２熱交換器よりも下流側で且つ前記燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ前記所定温度範囲の上限温度より低くなるように、能力が制御され、前記流量調整器が前記分岐経路を閉鎖している状態において、前記熱回収ポンプの能力が下限値まで低下した場合に、前記流量調整器の弁が開くものである。
【００６４】
燃料電池を適温に維持することは、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ所定温度範囲の上限温度より低くなるように調節することにより容易に実現できる。
【００６５】
燃料電池システムは、燃料電池の発電に伴って発生する熱を、熱回収経路を流れる水によって回収するので、燃料電池が発電している時は、第２熱交換器に流入する冷却水経路の冷却水の温度は、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の温度よりも高い。
【００６６】
そのため、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の上限温度以上の場合には、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を増やすことにより、第２熱交換器における冷却水と熱回収経路の水との熱交換量を増やして、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度を所定温度範囲の上限温度よりも低い温度になるように下げることができる。
【００６７】
逆に、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度以下の場合には、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を減らすことにより、第２熱交換器における冷却水と熱回収経路の水との熱交換量を減らして、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度を所定温度範囲の下限温度よりも高い温度になるように上げることができる。
【００６８】
ゆえに、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ所定温度範囲の上限温度より低くなるように、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を調節することにより、燃料電池を適温に維持することができる。
【００６９】
そして、熱回収ポンプの能力（搬送能力）は、通常は、制御器（制御手段）により、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ所定温度範囲の上限温度より低くなるように調節される。
【００７０】
そして、熱回収ポンプの能力が下限値まで下げられる場合は、燃料電池の発熱量（発電量）が比較的小さくて第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の温度が冬季や寒冷地での水温に近い場合であると、推測することができる。
【００７１】
したがって、第１の発明の燃料電池システムの構成で、熱回収ポンプが、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ所定温度範囲の上限温度より低くなるように、能力が制御され、流量調整器が分岐経路を閉鎖している状態において、熱回収ポンプの能力が下限値まで低下した場合に、流量調整器の弁が開くように構成することにより、燃料
電池が冷却水により適温よりも低い温度に冷却される場合に第２熱交換器において冷却水から熱回収経路の水に伝達される熱量を減らすことで、燃料電池が適温より低い温度に冷却されるのを抑制して、燃料電池を適温に維持することができる。
【００７２】
また、流量調整器の弁を開けると、分岐経路を通って熱回収ポンプの上流側に戻った水が第１熱交換器を通過する時に再びオフガスと熱交換することにより、第２熱交換器に流入する水の温度が上がる。
【００７３】
そして、第２熱交換器に流入する水の温度が上がったことにより、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の上限温度以上になると、その冷却水の温度が所定温度範囲の上限温度よりも低い温度になるように、制御器（制御手段）が熱回収ポンプの能力（搬送能力）を制御して、熱回収ポンプが第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を増やす。
【００７４】
そして、熱回収ポンプにより第２熱交換器に流入する水の流量が増やされると、熱回収経路における第２熱交換器の下流側の部分での水の放熱の影響が少なくなり、熱回収経路の流出端で従来よりも高温の湯水を得ることができ、熱回収経路の流出端にタンクを接続している場合は、そのタンクに従来よりも高温の湯水をためることができる。
【００７５】
また、流量調整器の弁が開いた時には、熱回収経路の水の流量が増え、分岐経路を流れた水が合流する部分よりも下流側の熱回収経路の水の温度が上がるので、冬季や寒冷地で燃料電池が比較的低出力で発電する場合でも、流量調整器の弁を開けることにより、熱回収経路における水の流量が少ない部分で水が凍結する可能性を低減することができる。
【００７６】
なお、第４の発明は、例えば、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度を検知する冷却水温度検知器を設けて、冷却水温度検知器が検知する温度が所定温度範囲の上限温度より高ければ、制御器（制御手段）が熱回収ポンプの能力（搬送能力）を上げ、冷却水温度検知器が検知する温度が所定温度範囲の下限温度より低ければ、制御器（制御手段）が熱回収ポンプの能力（搬送能力）を下げる制御を行い、流量調整器が分岐経路を閉鎖している状態において制御器（制御手段）が熱回収ポンプの能力（搬送能力）を下限値まで下げた（熱回収ポンプの能力（搬送能力）が下限値まで下がった）場合に、制御器（制御手段）が流量調整器の弁を開くように構成することにより、実施することができる。
【００７７】
第５の発明は、特に、第１の発明の燃料電池システムの構成で、前記熱回収ポンプが、前記冷却水経路における前記第２熱交換器よりも下流側で且つ前記燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ前記所定温度範囲の上限温度より低くなるように、能力が制御され、前記流量調整器が弁の開度を調節可能な流量調整弁からなり、前記熱回収ポンプの能力が下限値まで低下した場合に、前記流量調整器の弁が所定開度まで開くものである。
【００７８】
燃料電池を適温に維持することは、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ所定温度範囲の上限温度より低くなるように調節することにより容易に実現できる。
【００７９】
燃料電池システムは、燃料電池の発電に伴って発生する熱を、熱回収経路を流れる水によって回収するので、燃料電池が発電している時は、第２熱交換器に流入する冷却水経路の冷却水の温度は、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の温度よりも高い。
【００８０】
そのため、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側
の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の上限温度より高い場合には、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を増やすことにより、第２熱交換器における冷却水と熱回収経路の水との熱交換量を増やして、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度を所定温度範囲の上限温度に近づけることができる。
【００８１】
逆に、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より低い場合には、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を減らすことにより、第２熱交換器における冷却水と熱回収経路の水との熱交換量を減らして、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度を所定温度範囲の下限温度に近づけることができる。
【００８２】
ゆえに、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ所定温度範囲の上限温度より低くなるように、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を調節することにより、燃料電池を適温に維持することができる。
【００８３】
そして、熱回収ポンプの能力（搬送能力）は、通常は、制御器（制御手段）により、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ所定温度範囲の上限温度より低くなるように調節される。
【００８４】
そして、熱回収ポンプの能力が下限値まで下げられる場合は、燃料電池の発熱量（発電量）が比較的小さくて第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の温度が冬季や寒冷地での水温に近い場合であると、推測することができる。
【００８５】
したがって、第１の発明の燃料電池システムの構成で、熱回収ポンプが、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ所定温度範囲の上限温度より低くなるように、能力が制御され、流量調整器が弁の開度を調節可能な流量調整弁からなり、熱回収ポンプの能力が下限値まで低下した場合に、流量調整器の弁が所定開度まで開くように構成することにより、燃料電池が冷却水により適温よりも低い温度に冷却される場合に第２熱交換器において冷却水から熱回収経路の水に伝達される熱量を減らすことで、燃料電池が適温より低い温度に冷却されるのを抑制して、燃料電池を適温に維持することができる。
【００８６】
また、流量調整器の弁を所定開度まで開けると、分岐経路を通って熱回収ポンプの上流側に戻った水が第１熱交換器を通過する時に再びオフガスと熱交換することにより、第２熱交換器に流入する水の温度が上がる。
【００８７】
そして、第２熱交換器に流入する水の温度が上がったことにより、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の上限温度以上になると、その冷却水の温度が所定温度範囲の上限温度よりも低い温度になるように、制御器（制御手段）が熱回収ポンプの能力（搬送能力）を制御して、熱回収ポンプが第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を増やす。
【００８８】
そして、熱回収ポンプにより第２熱交換器に流入する水の流量が増やされると、熱回収経路における第２熱交換器の下流側の部分での水の放熱の影響が少なくなり、熱回収経路の流出端で従来よりも高温の湯水を得ることができ、熱回収経路の流出端にタンクを接続している場合は、そのタンクに従来よりも高温の湯水をためることができる。
【００８９】
また、流量調整器の弁が所定開度まで開いた時には、熱回収経路の水の流量が増え、分岐経路を流れた水が合流する部分よりも下流側の熱回収経路の水の温度が上がるので、冬季や寒冷地で燃料電池が比較的低出力で発電する場合でも、流量調整器の弁を所定開度まで開けることにより、熱回収経路における水の流量が少ない部分で水が凍結する可能性を低減することができる。
【００９０】
なお、第５の発明は、例えば、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度を検知する冷却水温度検知器を設けて、冷却水温度検知器が検知する温度が所定温度範囲の上限温度より高ければ、制御器（制御手段）が熱回収ポンプの能力（搬送能力）を上げ、冷却水温度検知器が検知する温度が所定温度範囲の下限温度より低ければ、制御器（制御手段）が熱回収ポンプの能力（搬送能力）を下げる制御を行い、制御器（制御手段）が熱回収ポンプの能力（搬送能力）を下限値まで下げた（熱回収ポンプの能力（搬送能力）が下限値まで下がった）場合に、制御器（制御手段）が流量調整器（弁の開度を調節可能な流量調整弁）の弁を所定開度まで開く（弁が所定開度よりも小さく開いていた場合は弁を所定開度まで開く）ように構成することにより、実施することができる。
【００９１】
第６の発明は、特に、第１の発明の燃料電池システムの構成で、前記流量調整器が前記分岐経路を閉鎖している状態において、前記熱回収経路における前記第２熱交換器よりも上流側の部分を流れる水の温度が所定温度以下で且つ前記燃料電池の発電出力が所定出力より低い場合に、前記流量調整器の弁が開くものである。
【００９２】
燃料電池を適温に維持することは、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ所定温度範囲の上限温度より低くなるように調節することにより容易に実現できる。
【００９３】
燃料電池システムは、燃料電池の発電に伴って発生する熱を、熱回収経路を流れる水によって回収するので、燃料電池が発電している時は、第２熱交換器に流入する冷却水経路の冷却水の温度は、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の温度よりも高い。
【００９４】
そのため、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の上限温度以上の場合には、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を増やすことにより、第２熱交換器における冷却水と熱回収経路の水との熱交換量を増やして、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度を所定温度範囲の上限温度よりも低い温度になるように下げることができる。
【００９５】
逆に、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度以下の場合には、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を減らすことにより、第２熱交換器における冷却水と熱回収経路の水との熱交換量を減らして、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度を所定温度範囲の下限温度よりも高い温度になるように上げることができる。
【００９６】
ゆえに、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ所定温度範囲の上限温度より低くなるように、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を調節することにより、燃料電池を適温に維持することができる。
【００９７】
そして、熱回収ポンプの能力（搬送能力）は、通常は、制御器（制御手段）により、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ所定温度範囲の上限温度より低くなるように調節される。
【００９８】
そして、熱回収経路における第２熱交換器よりも上流側の部分を流れる水の温度が所定温度以下で且つ燃料電池の発電出力が所定出力より低い場合は、燃料電池の発熱量が少なく、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を熱回収ポンプの最低能力での流量まで減らしても、第２熱交換器における熱回収経路の所定温度以下の低温の水との熱交換により冷却水の熱が余分に奪われて、燃料電池が適温より低い温度に冷却されてしまう可能性が高い。
【００９９】
したがって、第１の発明の燃料電池システムの構成で、流量調整器が分岐経路を閉鎖している状態において、熱回収経路における第２熱交換器よりも上流側の部分を流れる水の温度が所定温度以下で且つ燃料電池の発電出力が所定出力より低い場合に、流量調整器の弁が開くように構成することにより、燃料電池が冷却水により適温よりも低い温度に冷却される場合に第２熱交換器において冷却水から熱回収経路の水に伝達される熱量を減らすことで、燃料電池が適温より低い温度に冷却されるのを抑制して、燃料電池を適温に維持することができる。
【０１００】
また、流量調整器の弁を開けると、分岐経路を通って熱回収ポンプの上流側に戻った水が第１熱交換器を通過する時に再びオフガスと熱交換することにより、第２熱交換器に流入する水の温度が上がる。
【０１０１】
そして、第２熱交換器に流入する水の温度が上がったことにより、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の上限温度以上になると、その冷却水の温度が所定温度範囲の上限温度よりも低い温度になるように、制御器（制御手段）が熱回収ポンプの能力（搬送能力）を制御して、熱回収ポンプが第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を増やす。
【０１０２】
そして、熱回収ポンプにより第２熱交換器に流入する水の流量が増やされると、熱回収経路における第２熱交換器の下流側の部分での水の放熱の影響が少なくなり、熱回収経路の流出端で従来よりも高温の湯水を得ることができ、熱回収経路の流出端にタンクを接続している場合は、そのタンクに従来よりも高温の湯水をためることができる。
【０１０３】
また、流量調整器の弁が開いた時には、熱回収経路の水の流量が増え、分岐経路を流れた水が合流する部分よりも下流側の熱回収経路の水の温度が上がるので、熱回収経路における第２熱交換器よりも上流側の部分を流れる水（第２熱交換器に流入する水）の温度が所定温度以下の低温で燃料電池が比較的低出力で発電する場合でも、流量調整器の弁を開けることにより、熱回収経路における水の流量が少ない部分で水が凍結する可能性を低減することができる。
【０１０４】
なお、第６の発明は、例えば、熱回収経路における第２熱交換器よりも上流側の部分を流れる水の温度を検知する上流側熱回収水温度検知器と、燃料電池の発電出力を検知する発電出力検知器と、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度を検知する冷却水温度検知器をそれぞれ設けて、冷却水温度検知器が検知する温度が所定温度範囲の上限温度より高ければ、制御器（制御手段）が熱回収ポンプの能力（搬送能力）を上げ、冷却水温度検知器が検知する温度が所定温度範囲の下限温度より低ければ、制御器（制御手段）が熱回収ポンプの能力（搬送能力）を下げる制御を行い、流量調整器が分岐経路を閉鎖している状態において、上流側熱回収
水温度検知器が所定温度以下の温度を検知し且つ発電出力検知器が所定出力より低い発電出力を検知する場合に、制御器（制御手段）が流量調整器の弁を開くように構成することにより、実施することができる。
【０１０５】
第７の発明は、特に、第１の発明の燃料電池システムの構成で、前記流量調整器が弁の開度を調節可能な流量調整弁からなり、前記熱回収経路における前記第２熱交換器よりも上流側の部分を流れる水の温度が所定温度以下で且つ前記燃料電池の発電出力が所定出力より低い場合に、前記流量調整器の弁が所定開度に開くものである。
【０１０６】
燃料電池を適温に維持することは、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ所定温度範囲の上限温度より低くなるように調節することにより容易に実現できる。
【０１０７】
燃料電池システムは、燃料電池の発電に伴って発生する熱を、熱回収経路を流れる水によって回収するので、燃料電池が発電している時は、第２熱交換器に流入する冷却水経路の冷却水の温度は、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の温度よりも高い。
【０１０８】
そのため、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の上限温度以上の場合には、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を増やすことにより、第２熱交換器における冷却水と熱回収経路の水との熱交換量を増やして、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度を所定温度範囲の上限温度よりも低い温度になるように下げることができる。
【０１０９】
逆に、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度以下の場合には、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を減らすことにより、第２熱交換器における冷却水と熱回収経路の水との熱交換量を減らして、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度を所定温度範囲の下限温度よりも高い温度になるように上げることができる。
【０１１０】
ゆえに、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ所定温度範囲の上限温度より低くなるように、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を調節することにより、燃料電池を適温に維持することができる。
【０１１１】
そして、熱回収ポンプの能力（搬送能力）は、通常は、制御器（制御手段）により、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の下限温度より高く且つ所定温度範囲の上限温度より低くなるように調節される。
【０１１２】
そして、熱回収経路における第２熱交換器よりも上流側の部分を流れる水の温度が所定温度以下で且つ燃料電池の発電出力が所定出力より低い場合は、燃料電池の発熱量が少なく、第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を熱回収ポンプの最低能力での流量まで減らしても、第２熱交換器における熱回収経路の所定温度以下の低温の水との熱交換により冷却水の熱が余分に奪われて、燃料電池が適温より低い温度に冷却されてしまう可能性が高い。
【０１１３】
したがって、第１の発明の燃料電池システムの構成で、流量調整器が弁の開度を調節可能な流量調整弁からなり、熱回収経路における第２熱交換器よりも上流側の部分を流れる
水の温度が所定温度以下で且つ燃料電池の発電出力が所定出力より低い場合に、流量調整器の弁が所定開度に開くように構成することにより、燃料電池が冷却水により適温よりも低い温度に冷却される場合に第２熱交換器において冷却水から熱回収経路の水に伝達される熱量を減らすことで、燃料電池が適温より低い温度に冷却されるのを抑制して、燃料電池を適温に維持することができる。
【０１１４】
また、流量調整器の弁を所定開度まで開けると、分岐経路を通って熱回収ポンプの上流側に戻った水が第１熱交換器を通過する時に再びオフガスと熱交換することにより、第２熱交換器に流入する水の温度が上がる。
【０１１５】
そして、第２熱交換器に流入する水の温度が上がったことにより、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度が所定温度範囲の上限温度以上になると、その冷却水の温度が所定温度範囲の上限温度よりも低い温度になるように、制御器（制御手段）が熱回収ポンプの能力（搬送能力）を制御して、熱回収ポンプが第２熱交換器に流入する熱回収経路の水の流量を増やす。
【０１１６】
そして、熱回収ポンプにより第２熱交換器に流入する水の流量が増やされると、熱回収経路における第２熱交換器の下流側の部分での水の放熱の影響が少なくなり、熱回収経路の流出端で従来よりも高温の湯水を得ることができ、熱回収経路の流出端にタンクを接続している場合は、そのタンクに従来よりも高温の湯水をためることができる。
【０１１７】
また、流量調整器の弁が所定開度まで開いた時には、熱回収経路の水の流量が増え、分岐経路を流れた水が合流する部分よりも下流側の熱回収経路の水の温度が上がるので、熱回収経路における第２熱交換器よりも上流側の部分を流れる水（第２熱交換器に流入する水）の温度が所定温度以下の低温で燃料電池が比較的低出力で発電する場合でも、流量調整器の弁を所定開度まで開けることにより、熱回収経路における水の流量が少ない部分で水が凍結する可能性を低減することができる。
【０１１８】
なお、第７の発明は、例えば、熱回収経路における第２熱交換器よりも上流側の部分を流れる水の温度を検知する上流側熱回収水温度検知器と、燃料電池の発電出力を検知する発電出力検知器と、冷却水経路における第２熱交換器よりも下流側で且つ燃料電池よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度を検知する冷却水温度検知器をそれぞれ設けて、冷却水温度検知器が検知する温度が所定温度範囲の上限温度より高ければ、制御器（制御手段）が熱回収ポンプの能力（搬送能力）を上げ、冷却水温度検知器が検知する温度が所定温度範囲の下限温度より低ければ、制御器（制御手段）が熱回収ポンプの能力（搬送能力）を下げる制御を行い、流量調整器が分岐経路を閉鎖している状態において、上流側熱回収水温度検知器が所定温度以下の温度を検知し且つ発電出力検知器が所定出力より低い発電出力を検知する場合に、制御器（制御手段）が流量調整器（弁の開度を調節可能な流量調整弁）の弁を所定開度まで開く（弁が所定開度よりも小さく開いていた場合は弁を所定開度まで開く）ように構成することにより、実施することができる。
【０１１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明は限定されるものではない。
【０１２０】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
【０１２１】
本実施の形態１の燃料電池システム１００の燃料電池１１は、アノード電極とカソード
電極と電解質膜からなる膜電極接合体（ＭＥＡ）を複数積層した構成からなる。燃料電池１１には、電解質の種類により固体高分子型、固体酸化物型などがあるが、本実施の形態１では固体高分子型とした。
【０１２２】
図１に示すように、燃料電池１１は、燃料ガス供給経路１２から燃料ガス供給ポンプ１３によりアノード電極に供給される水素を主成分とする燃料ガスと、空気供給経路１５から空気供給ポンプ１６によりカソード電極に供給される酸化剤である空気とを用いて、それぞれの電極での電気化学反応により発電を行う。その際、カソードでは反応生成物として水が生成される。
【０１２３】
そして、アノード電極に供給された燃料ガスのうちで燃料電池１１で発電に寄与せず（発電に消費されず）アノード電極から排出される燃料ガス（燃料オフガス）は燃料オフガス排出経路１４から排出され、カソード電極に供給された空気のうちで燃料電池１１で発電に寄与せず（発電に消費されず）カソード電極から排出される空気（空気オフガス）は空気オフガス排出経路１７から排出される。
【０１２４】
また、カソード電極から空気オフガス排出経路１７に排出される空気オフガスには水蒸気が多く含まれているので、空気オフガス排出経路１７の途中に配置された第１熱交換器１８で空気オフガスを冷却することにより、空気オフガスに含まれる水蒸気を凝縮させて水として回収する。また、第１熱交換器１８で空気オフガスを冷却する時に、第１熱交換器１８で空気オフガスの熱も回収する。
【０１２５】
本実施の形態１の燃料電池システム１００では、燃料ガス供給ポンプ１３と空気供給ポンプ１６に電磁誘導式のダイアフラムポンプを用いたが、これに限らず、燃料ガス供給ポンプ１３は燃料ガス供給経路１２に配置して燃料電池１１のアノード電極に燃料ガスを供給することができればどのような構成でもよく、空気供給ポンプ１６は空気供給経路１５に配置して燃料電池１１のカソード電極に空気を供給することができればどのような構成でもよい。
【０１２６】
また、燃料電池１１は発電に伴って発熱するので、燃料電池１１の温度が発電に適した温度となるように、冷却水経路１９を冷却水ポンプ２０により循環する冷却水を用いて冷却する。燃料電池１１との熱交換により温度が上昇した冷却水は、冷却水経路１９に設けられた第２熱交換器２１との熱交換によって冷却された後、冷却水温度検知器２２により冷却水の温度が検知されて、燃料電池１１に流入する。
【０１２７】
冷却水温度検知器２２は、サーミスタからなる温度センサであり、冷却水経路１９における第２熱交換器２１の下流で燃料電池１１の上流に配置され、燃料電池１１に流れる冷却水の温度を測定して、水温が燃料電池１１の発電に適した予め設定された第１所定温度（例えば５５℃）になるように燃料電池システム１００を制御するためのものである。
【０１２８】
本実施の形態１の燃料電池システム１００では、冷却水温度検知器２２にサーミスタを用いたが、冷却水経路１９における第２熱交換器２１の下流で燃料電池１１の上流に配置して冷却水の温度を測定できればどのような構成でもよく、例えば、熱伝対で構成されてもよい。
【０１２９】
本実施の形態１の燃料電池システム１００では、冷却水ポンプ２０に、操作量の増減で流量制御できる回転式ポンプを用いたが、冷却水ポンプ２０は、冷却水経路１９で冷却水を循環させ燃料電池１１に供給できれば、どのような構成でもよく、例えば、遠心式ポンプ、往復式ポンプなどを用いても構わない。
【０１３０】
発電する際に燃料電池で発生する熱を回収する熱回収経路２３は、貯湯タンク２００の水を熱回収経路２３に送水する熱回収ポンプ２８と、熱回収ポンプ２８から送られた水と空気オフガス排出経路１７を流れる空気オフガスとを熱交換させる第１熱交換器１８と、冷却水経路１９を冷却水ポンプ２０により循環する冷却水と熱回収ポンプ２８から送られ第１熱交換器１８を通過した水とを熱交換させる第２熱交換器２１と、第２熱交換器２１から流出した温水を貯める貯湯タンク２００とを順次環状に連接している。
【０１３１】
第２熱交換器２１を第１熱交換器１８の下流側に配置したのは、発電に伴って発熱する燃料電池１１の熱量（第２熱交換器２１で回収する熱量）が、第１熱交換器１８で空気オフガスを冷却する時に第１熱交換器１８で回収する空気オフガスの熱量よりも大きいために、このような順で配置することにより燃料電池システム１００で発生する熱を効率よく回収することができるからである。
【０１３２】
本実施の形態１の燃料電池システム１００では、第１熱交換器１８と第２熱交換器２１にプレート式熱交換器を用いたが、これに限らず、例えば、二重管式熱交換器を用いても構わない。
【０１３３】
第１熱交換器１８は、熱回収経路２３における熱回収ポンプ２８の下流側で且つ第２熱交換器２１の上流側で熱回収ポンプ２８から送られた水と空気オフガス排出経路１７の途中で空気オフガス排出経路１７を流れる空気オフガスとを熱交換して空気オフガスに含まれる水蒸気を凝縮させ空気オフガスの熱を回収することができれば、どのような構成でもよい。
【０１３４】
また、第２熱交換器２１は、冷却水経路１９を冷却水ポンプ２０により循環する冷却水と熱回収ポンプ２８から送られ第１熱交換器１８を通過した水とを熱交換して水温が燃料電池１１の発電に適した予め設定された第１所定温度（例えば５５℃）になるように冷却水を冷却し同時に冷却水から熱を回収することができれば、どのような構成でもよい。
【０１３５】
本実施の形態１の燃料電池システム１００では、熱回収ポンプ２８に、操作量の増減で流量制御できる回転式ポンプを用いたが、熱回収ポンプ２８は、熱回収経路２３で第１熱交換器１８と第２熱交換器２１に水を供給できれば、どのような構成でもよく、例えば、遠心式ポンプ、往復式ポンプなどを用いても構わない。
【０１３６】
熱回収経路２３には、第１熱交換器１８と第２熱交換器２１との間の熱回収経路２３に設けた分岐部２４で熱回収経路２３を分岐し熱回収ポンプ２８の流入側の熱回収経路２３に設けた合流部２５で熱回収経路２３に合流する分岐経路２６が接続されており、分岐経路２６を流れる水量を調整する流量調整器２７が分岐経路２６の途中に設けられている。
【０１３７】
流量調整器２７としては、外部からの開閉制御可能な開閉弁（電磁弁）または外部からの開度調節可能な流量調整弁を用いることができる。
【０１３８】
通常は、流量調整器２７が分岐経路２６を閉じており、第１熱交換器１８から流出した水は、全て第２熱交換器２１に流れ、分岐経路２６には流れない。
【０１３９】
流量調整器２７が分岐経路２６を開いている場合は、第１熱交換器１８を通過する時に水温が上昇し第１熱交換器１８から流出した水の一部が第２熱交換器２１に流れずに分岐経路２６に流れ分岐経路２６を介して熱回収ポンプ２８の流入側に戻り熱回収ポンプ２８に流入しようとしている比較的低温の水と合流（混合）する。
【０１４０】
本実施の形態１の燃料電池システム１００では、流量調整器２７に遮断性能を持つステ
ップ式開閉弁を用いたが、流量調整器２７は、分岐経路２６の流路の開閉を含めて分岐経路２６を流れる水量を調整できれば、どのような構成でもよく、例えば電磁式遮断弁を用いても構わない。
【０１４１】
図１に示すように、本実施の形態１の燃料電池システム１００は、燃料電池システム１００を構成する各機器を制御する制御器２９を備えている。
【０１４２】
制御器２９は、燃料電池システム１００を構成する各機器を制御する機器であれば、どのような形態であってもよい。制御器２９は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵなどに例示される演算処理部と、各制御動作を実行するためのプログラムを格納した、メモリ等から構成される記憶部を備えている。
【０１４３】
そして、制御器２９は、演算処理部が、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、これを実行することにより、これらの情報を処理し、かつ、これらの制御を含む燃料電池システム１００に関する各種制御を行う。
【０１４４】
なお、制御器２９は、単独の制御器で構成される形態だけでなく、複数の制御器が協同して燃料電池システム１００の制御を実行する制御器群で構成される形態であっても構わない。
【０１４５】
また、制御器２９は、マイクロコンピュータで構成されていてもよく、ＭＰＵ、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、論理回路などによって構成されてもよい。
【０１４６】
下流側熱回収水温度検知器３０は、サーミスタからなる温度センサであり、熱回収経路２３における第２熱交換器２１の下流に配置され、第２熱交換器２１から流出する水の温度を測定（検知）する。
【０１４７】
本実施の形態１の燃料電池システム１００では、下流側熱回収水温度検知器３０にサーミスタを用いたが、熱回収経路２３における第２熱交換器２１の下流に配置して第２熱交換器２１から流出する熱回収経路２３の水の温度を測定できれば、どのような構成でもよく、例えば、熱伝対で構成されてもよい。
【０１４８】
燃料電池温度検知器３１は、サーミスタからなる温度センサであり、冷却水経路１９における冷却水が燃料電池１１から流出するところに設置され、燃料電池１１から流出する冷却水の温度を測定（検知）する。
【０１４９】
本実施の形態１の燃料電池システム１００では、燃料電池温度検知器３１にサーミスタを用いたが、冷却水経路１９における冷却水が燃料電池１１から流出するところに配置して燃料電池１１から流出する冷却水の温度を測定できれば、どのような構成でもよく、例えば、熱伝対で構成されてもよい。
【０１５０】
なお、燃料電池１１の温度は、燃料電池１１から流出する冷却水の温度と、ほぼ等しいと考えられるので、燃料電池温度検知器３１が検知する温度を燃料電池１１の温度と見なしてもよい。
【０１５１】
また、冷却水ポンプ２０の冷却水搬送能力を、燃料電池温度検知器３１が検知する冷却水の温度が予め定めた目標温度になるように、燃料電池温度検知器３１が検知した冷却水の温度が目標温度より高い場合には、冷却水ポンプ２０の冷却水搬送能力を大きくし、逆に、燃料電池温度検知器３１が検知した冷却水の温度が目標温度より低い場合には冷却水
ポンプ２０の冷却水搬送能力を小さくすることが好ましい。
【０１５２】
図１に示すように、本実施の形態１の燃料電池システム１００は、貯湯タンク２００と熱回収経路２３と連結し、燃料電池システム１００で回収した熱を貯湯タンク２００に温水として蓄えるよう構成されている。
【０１５３】
次に本実施の形態１の燃料電池システム１００の動作について図１、図２を用いて説明する。
【０１５４】
図２は、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の動作を示すフローチャートである。なお、図２のスタートの時点では、分岐経路２６に水が流れていないものとする。
【０１５５】
図２に示すように、制御器２９は、まず、ステップＳ１０１で冷却水温度検知器２２により第２熱交換器２１で熱交換されて燃料電池１１に流入する冷却水の水温Ｔ１の計測を行い、次のステップＳ１０２へ進む。
【０１５６】
ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で計測した冷却水の水温Ｔ１が予め設定されている第１所定温度範囲内（例えば５５℃±３℃）であるか否かの判定を行う。そしてステップＳ１０２での判定がＹｅｓ（第１所定温度範囲内）の場合はステップＳ１０３へ進み、Ｎｏ（第１所定温度範囲外）の場合は、ステップＳ１０４へ進む。
【０１５７】
ステッＳ１０３に進んだ場合（冷却水の水温Ｔ１が予め設定されている第１所定温度範囲内である場合）は、熱回収ポンプ２８の能力を維持（操作量を保持）し、ステップＳ１０１へ戻る。
【０１５８】
ステップＳ１０２からステップＳ１０４に進んだ場合（冷却水の水温Ｔ１が予め設定されている第１所定温度範囲を外れている場合）は、冷却水の水温Ｔ１が第１所定温度範囲以下であるか否かの判定を行う。そしてステップＳ１０４での判定がＹｅｓ（第１所定温度範囲以下）の場合は、ステップＳ１０５へ進む。
【０１５９】
ステップＳ１０４での判定がＮｏ（第１所定温度範囲以上）の場合は、第２熱交換器２１で熱回収が不十分であるので次のステップＳ１０６で熱回収量を増やすために熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）を増加させ、そして、ステップＳ１０１へ戻る。
【０１６０】
なお、ステップＳ１０６で、もし、流量調整器２７が分岐経路２６を開いていて、第１熱交換器１８から流出した水の一部が第２熱交換器２１に流れずに分岐経路２６に流れ分岐経路２６を介して熱回収ポンプ２８の流入側に戻っている場合で、熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）が充分に大きい場合は、流量調整器２７を閉じる（流量調整器２７が流量調整弁で構成され全閉状態でなければ一段閉動作させる）ものとする。
【０１６１】
ステップＳ１０５では、熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）が下限値か否かを判定する。そして、ステップＳ１０５での判定がＹｅｓ（下限値）の場合は、ステップＳ１０７へ進み、Ｎｏの場合（下限値に達していない場合）は、ステップＳ１０８へ進む。
【０１６２】
ステップＳ１０７では、熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）が下限値になっているので、流量調整器２７が開閉弁で構成され分岐経路２６を閉じていたのであれば、流量調整器２７を開動作させて（流量調整器２７が流量調整弁で構成され全開状態でなければ、流量調整器２７を一段開動作させて）第１熱交換器１８から流出した水の一部を分岐経路２６を介して熱回収ポンプ２８の流入側に戻すことにより、第１熱交換器１８から流出する水の温度を上昇させる。そして、ステップＳ１０１へ戻る。
【０１６３】
ステップＳ１０８に進んだ場合は、熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）が下限値に達していないので、熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）を減少させ、そして、ステップＳ１０１へ戻る。
【０１６４】
この一連の動作は、燃料電池システム１００が発電を行っている間は継続して行われ、発電の停止指令が入力されたときこの動作フローはエンドとなる。
【０１６５】
本実施の形態１の燃料電池システム１００は、燃料電池１１で発生する熱を回収する熱回収経路２３に、能力可変の熱回収ポンプ２８と、熱回収ポンプ２８から送られた水と燃料電池１１のカソード電極から排出される空気オフガスとを熱交換させる第１熱交換器１８と、第１熱交換器１８での熱交換で加温された水と冷却水経路１９を循環して発電に伴って発熱する燃料電池１１を冷却する冷却水とを熱交換させる第２熱交換器２１とを水の上流側から下流側に向かって熱回収ポンプ２８、第１熱交換器１８、第２熱交換器２１の順に連接している。
【０１６６】
さらに、本実施の形態１の燃料電池システム１００は、上記構成の熱回収経路２３に、一端が第１熱交換器１８と第２熱交換器２１との間に位置する分岐部２４で熱回収経路２３に接続され他端が熱回収ポンプ２８よりも上流側に位置する合流部２５で熱回収経路２３に接続されて第１熱交換器１８から流出した水の一部を熱回収ポンプ２８の上流側に戻す流路を形成する分岐経路２６と、開閉可能な弁を閉じることにより分岐経路２６を閉鎖できる流量調整器２７とを設けたのである。
【０１６７】
流量調整器２７が分岐経路２６を閉鎖しているために第１熱交換器１８から流出した熱回収経路２３の水の全部が第２熱交換器２１に流入する状態において、流量調整器２７の弁を開けると、第１熱交換器１８から流出した熱回収経路２３の水の一部が、分岐部２４で第２熱交換器２１に流入する水と分岐し、分岐経路２６と流量調整器２７を通って合流部２５で熱回収ポンプ２８の上流側に戻る。そして、分岐経路２６を通って熱回収ポンプ２８の上流側に戻った水は、熱回収ポンプ２８を経て第１熱交換器１８を通過する時に再び空気オフガスと熱交換する。
【０１６８】
そのため、流量調整器２７が分岐経路２６を閉鎖している状態から流量調整器２７の弁を開けると、流量調整器２７が分岐経路２６を閉鎖している場合よりも、第２熱交換器２１に流入する水の流量を減らすことができ且つ第２熱交換器２１に流入する水の温度を上昇させることができる。
【０１６９】
ところで、冬季や寒冷地で燃料電池システム１００の燃料電池１１が比較的低出力で発電した場合（特に熱回収経路２３と貯湯タンク２００とが環状に接続されていない場合、または熱回収経路２３と貯湯タンク２００とが環状に接続されていても取水部（貯湯タンク２００から熱回収経路２３に流出する部分）の水温が低い場合）は、第１熱交換器１８から流出した水の全部が第２熱交換器２１に流入する状態では熱回収ポンプ２８の能力を下限値まで低下させても冷却水が燃料電池１１を適温より低い温度に冷却させてしまう可能性が高い。
【０１７０】
このような場合に、流量調整器２７の弁を開けることにより、第２熱交換器２１に流入する水の流量を減らし且つ第２熱交換器２１に流入する水の温度を上げると、第２熱交換器２１で熱交換されて燃料電池１１に流入する冷却水の温度が、流量調整器２７の弁を開ける前よりも高くなる。
【０１７１】
その結果、冷却水により燃料電池１１が適温より低い温度に冷却されるのを抑制して、
燃料電池１１を適温に維持することができる。
【０１７２】
また、流量調整器２７の弁を開けた結果、第２熱交換器２１に流入する水の温度が上がると、流量調整器２７の弁を開ける前よりも燃料電池１１を適温に維持するために必要な第２熱交換器２１で熱交換させる水の流量が増える。
【０１７３】
そして、燃料電池１１を適温に維持するために熱回収ポンプ２８により第２熱交換器に流入する水の流量が増やされると、熱回収経路２３における第２熱交換器２１の下流側の部分での水の放熱の影響が少なくなり、熱回収経路２３の流出端で従来よりも高温の湯水を得ることができ、熱回収経路２３の流出端に貯湯タンク２００を接続している場合は、その貯湯タンク２００に従来よりも高温の湯水をためることができる。
【０１７４】
また、流量調整器２７の弁が開いた時には、熱回収経路２３の水の流量が増え、分岐経路２６を流れた水が合流する部分（合流部２５）よりも下流側の熱回収経路２３の水の温度が上がるので、冬季や寒冷地で燃料電池が比較的低出力で発電する場合でも（熱回収経路２３と貯湯タンク２００とが環状に接続されていない場合、または熱回収経路２３と貯湯タンク２００とが環状に接続されていても取水部（貯湯タンク２００から熱回収経路２３に流出する部分）の水温が低い場合であっても）、分岐経路２６を閉鎖していた流量調整器２７の弁を開けることにより、熱回収経路２３における水の流量が少ない部分で水が凍結する可能性を低減することができる。
【０１７５】
本実施の形態１の燃料電池システム１００で、流量調整器２７が分岐経路２６を閉鎖している状態において、熱回収ポンプ２８の能力を下限値まで下げても冷却水経路１９における第２熱交換器２１よりも下流側で且つ燃料電池１１よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度（冷却水温度検知器２２の検知温度）が所定温度範囲の下限温度以下になる場合に、流量調整器２７の弁が開く（弁を開ける）ようにしても構わない。
【０１７６】
本実施の形態１の燃料電池システム１００においても、熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）は、制御器２９（制御手段）により、冷却水経路１９における第２熱交換器２１よりも下流側で且つ燃料電池１１よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度（冷却水温度検知器２２の検知温度）が所定温度範囲の下限温度より高く且つ所定温度範囲の上限温度より低くなるように調節される。
【０１７７】
もし、熱回収ポンプ２８の能力を下限値まで下げても、冷却水経路１９における第２熱交換器２１よりも下流側で且つ燃料電池１１よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度（冷却水温度検知器２２の検知温度）が、所定温度範囲の下限温度より高くならない（所定温度範囲の下限温度以下になる）、すなわち、燃料電池１１が適温より低い温度に冷却される場合は、燃料電池１１の発熱量（発電量）が比較的小さくて第２熱交換器２１に流入する熱回収経路２３の水の温度が冬季や寒冷地での水温に近い場合であると、推測することができる。
【０１７８】
したがって、流量調整器２７が分岐経路２６を閉鎖している状態において、熱回収ポンプ２８の能力を下限値まで下げても冷却水経路１９における第２熱交換器２１よりも下流側で且つ燃料電池１１よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度（冷却水温度検知器２２の検知温度）が所定温度範囲の下限温度以下になる場合に、流量調整器２７の弁が開くように構成することにより、燃料電池１１が冷却水により適温よりも低い温度に冷却される場合に第２熱交換器２１において冷却水から熱回収経路２３の水に伝達される熱量を減らすことで、燃料電池１１が適温より低い温度に冷却されるのを抑制して、燃料電池１１を適温に維持することができる。
【０１７９】
また、流量調整器２７の弁を開けると、分岐経路２６を通って熱回収ポンプ２８の上流側に戻った水が第１熱交換器１８を通過する時に再び空気オフガスと熱交換することにより、第２熱交換器２１に流入する水の温度が上がる。
【０１８０】
そして、第２熱交換器２１に流入する水の温度が上がったことにより、冷却水経路１９における第２熱交換器２１よりも下流側で且つ燃料電池１１よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度（冷却水温度検知器２２の検知温度）が所定温度範囲の上限温度以上になると、その冷却水の温度が所定温度範囲の上限温度よりも低い温度になるように、制御器２９（制御手段）が熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）を制御して、熱回収ポンプ２８が第２熱交換器２１に流入する熱回収経路２３の水の流量を増やす。
【０１８１】
そして、熱回収ポンプ２８により第２熱交換器２１に流入する熱回収経路２３の水の流量が増やされると、熱回収経路２３における第２熱交換器２１の下流側の部分での水の放熱の影響が少なくなり、熱回収経路２３の流出端で従来よりも高温の湯水を得ることができ、熱回収経路２３の流出端に貯湯タンク２００を接続している場合は、その貯湯タンク２００に従来よりも高温の湯水をためることができる。
【０１８２】
また、流量調整器２７の弁が開いた時には、熱回収経路２３の水の流量が増え、分岐経路２６を流れた水が合流する部分（合流部２５）よりも下流側の熱回収経路２３の水の温度が上がるので、冬季や寒冷地で燃料電池１１が比較的低出力で発電する場合でも、流量調整器２７の弁を開けることにより、熱回収経路２３における水の流量が少ない部分で水が凍結する可能性を低減することができる。
【０１８３】
本実施の形態１の燃料電池システム１００では、冷却水経路１９における第２熱交換器２１よりも下流側で且つ燃料電池１１よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度を検知する冷却水温度検知器２２を設けて、冷却水温度検知器２２が検知する温度が所定温度範囲の上限温度より高ければ、制御器２９が熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）を上げ、冷却水温度検知器２２が検知する温度が所定温度範囲の下限温度より低ければ、制御器２９が熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）を下げる制御を行い、流量調整器２７が分岐経路２６を閉鎖している状態において制御器２９が熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）を下限値まで下げた後でも冷却水温度検知器２２が所定温度範囲の下限温度より低い温度を検知する場合（図２のステップＳ１０５での判定がＹｅｓ（下限値）の場合）に、制御器２９が流量調整器２７の弁を開くように構成している。
【０１８４】
なお、流量調整器２７として、開閉弁（電磁弁）を用いた場合は、弁が開いた場合に、分岐部２４から分岐経路２６に流れる水と分岐部２４から第２熱交換器２１に流れる水の比率が所望の効果が得られる比率になるように分岐経路２６を構成する必要がある。
【０１８５】
これに対し、流量調整器２７として、弁の開度を調節可能な流量調整弁を用いた場合には、分岐経路２６の閉鎖と開放との切り替えだけでなく、分岐部２４から分岐経路２６に流れる水と分岐部２４から第２熱交換器２１に流れる水の比率を弁の開度で調節できるので、弁が全開した場合に、分岐部２４から分岐経路２６に流れる水の割合が理想の割合より幾らか多めの割合になるように分岐経路２６を構成した後で、分岐部２４から分岐経路２６に流れる水の割合が略理想の割合になるような弁の開度を見付け出して、弁を開く場合には、その見付け出した開度（所定開度）まで開くように構成する。
【０１８６】
この場合は、開閉弁（電磁弁）を用いる場合よりも、分岐経路２６の構成の制約が少なくなる。
【０１８７】
また、流量調整器２７として、弁の開度を調節可能な流量調整弁を用いた場合には、全
閉と所定開度の２通りだけでなく、全閉と所定開度との間に中間開度を設定しても構わない。
【０１８８】
中間開度を設定する場合は、流量調整器２７が分岐経路２６を閉鎖している状態において制御器２９が熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）を下限値まで下げた後でも冷却水温度検知器２２が所定温度範囲の下限温度より低い温度を検知する場合に、制御器２９が流量調整器２７の弁を中間開度まで開くようにし、その後しばらくして、流量調整器２７が中間開度まで開いている状態において制御器２９が熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）を下限値まで下げた後でも冷却水温度検知器２２が所定温度範囲の下限温度より低い温度を検知する場合に、制御器２９が流量調整器２７の弁を所定開度まで開くように構成することにより、分岐部２４から第２熱交換器２１に流れる水の流量が急に大きく変わることによる悪影響を少なくすることができる。
【０１８９】
また、流量調整器２７として、開閉弁（電磁弁）を用いた場合の弁の開閉に要する時間は比較的短時間であるため、分岐部２４から第２熱交換器２１に流れる水の流量が急に大きく変わることによる悪影響が起こる可能性があるが、流量調整器２７として、弁の開度を調節可能な流量調整弁を用いた場合には、目標とする開度まで所定の時間をかけて開度が変化するように、少しずつ段階的に開度を変化させて、分岐部２４から第２熱交換器２１に流れる水の流量が急に大きく変わることによる悪影響を少なくすることができる。
【０１９０】
本実施の形態１の燃料電池システム１００は、熱回収経路２３に流す水に、貯湯タンク２００に貯めた水（温水）を用いない場合でも（燃料電池システム１００単独でも）、燃料電池が適温より低い温度に冷却されるのを抑制して、燃料電池を適温に維持しながら、燃料電池で発生する熱を回収して従来よりも高温の湯水を得ることができる。
【０１９１】
また、本実施の形態１の燃料電池システム１００は、熱回収経路２３における熱回収ポンプ２８と分岐部２４との間に、熱回収ポンプ２８から送られた水と燃料電池１１のカソード電極から排出される空気オフガスとを熱交換させる第１熱交換器１８を設けたが、さらに、熱回収ポンプ２８から送られた水と燃料電池１１のアノード電極から排出される燃料オフガスとを熱交換させる熱交換器を、熱回収経路２３における熱回収ポンプ２８と分岐部２４との間に設けると、第２熱交換器２１に流入する熱回収経路２３の水の温度をさらに高くすることができる。
【０１９２】
また、燃料ガス供給経路１２の上流に、天然ガスなどの炭化水素と水から燃料ガスを生成する燃料生成器を備えている場合は、さらに、熱回収ポンプ２８から送られた水と燃料生成器から排出される燃料ガスとを熱交換させる熱交換器を、熱回収経路２３における熱回収ポンプ２８と分岐部２４との間に設けると、第２熱交換器２１に流入する熱回収経路２３の水の温度をさらに高くすることができる。
【０１９３】
また、本実施の形態１の燃料電池システム１００は、熱回収経路２３における熱回収ポンプ２８と分岐部２４との間に、熱回収ポンプ２８から送られた水と燃料電池１１のカソード電極から排出される空気オフガスとを熱交換させる第１熱交換器１８を設けたが、熱回収経路２３における熱回収ポンプ２８と分岐部２４との間に、熱回収ポンプ２８から送られた水と燃料電池１１のアノード電極から排出される燃料オフガスとを熱交換させる熱交換器または熱回収ポンプ２８から送られた水と燃料生成器から排出される燃料ガスとを熱交換させる熱交換器の少なくともいずれか一方の熱交換器を第１熱交換器１８の代わりに設けても構わない。
【０１９４】
また、冷却水ポンプ２０の冷却水搬送能力を、燃料電池１１から流出する冷却水の温度が目標温度になるように、燃料電池温度検知器３１が検知した冷却水の温度に基づいて調
節する場合は、冷却水温度検知器２２の代わりに下流側熱回収水温度検知器３０を用いることができ、その場合は、以下の動作になる。
【０１９５】
燃料電池温度検知器３１が検知した冷却水の温度が目標温度より高い場合には、制御器２９が冷却水ポンプ２０の冷却水搬送能力を上げ、燃料電池温度検知器３１が検知した冷却水の温度が目標温度より低い場合には、制御器２９が冷却水ポンプ２０の冷却水搬送能力を下げる制御を行い、下流側熱回収水温度検知器３０が検知した水の温度が所定温度範囲の上限温度より高ければ、制御器２９が熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）を上げ、下流側熱回収水温度検知器３０が検知した水の温度が所定温度範囲の下限温度より低ければ、制御器２９が熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）を下げる制御を行い、流量調整器２７が分岐経路２６を閉鎖している状態において制御器２９が熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）を下限値まで下げた後でも下流側熱回収水温度検知器３０が所定温度範囲の下限温度より低い温度を検知する場合に、制御器２９が流量調整器２７の弁を開く。
【０１９６】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る燃料電池システム１００は、図１に示す実施の形態１と同様の構成で、流量調整器２７が分岐経路２６を閉鎖している状態において、熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）が下限値まで低下した場合に、流量調整器２７の弁が開くものであり、その他の構成と動作は、実施の形態１と同様である。
【０１９７】
次に本実施の形態２の燃料電池システム１００の動作について図１、図３を用いて説明する。
【０１９８】
図３は、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００の動作を示すフローチャートである。なお、図３のスタートの時点では、分岐経路２６に水が流れていないものとする。
【０１９９】
図３に示すように、制御器２９は、まず、ステップＳ２０１で冷却水温度検知器２２により第２熱交換器２１で熱交換されて燃料電池１１に流入する冷却水の水温Ｔ１の計測を行い、次のステップＳ２０２へ進む。
【０２００】
ステップＳ２０２では、ステップＳ２０１で計測した冷却水の水温Ｔ１が予め設定されている第１所定温度範囲内（例えば５５℃±３℃）であるか否かの判定を行う。そしてステップＳ２０２での判定がＹｅｓ（第１所定温度範囲内）の場合はステップＳ２０３へ進み、Ｎｏ（第１所定温度範囲外）の場合は、ステップＳ２０４へ進む。
【０２０１】
ステッＳ２０３に進んだ場合（冷却水の水温Ｔ１が予め設定されている第１所定温度範囲内である場合）は、熱回収ポンプ２８の能力を維持（操作量を保持）し、ステップＳ２０１へ戻る。
【０２０２】
ステップＳ２０２からステップＳ２０４に進んだ場合（冷却水の水温Ｔ１が予め設定されている第１所定温度範囲を外れている場合）は、冷却水の水温Ｔ１が第１所定温度範囲以下であるか否かの判定を行う。そしてステップＳ２０４での判定がＹｅｓ（第１所定温度範囲以下）の場合は、ステップＳ２０５へ進む。
【０２０３】
ステップＳ２０４での判定がＮｏ（第１所定温度範囲以上）の場合は、第２熱交換器２１で熱回収が不十分であるので次のステップＳ２０６で熱回収量を増やすために熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）を増加させ、そして、ステップＳ２０１へ戻る。
【０２０４】
なお、ステップＳ２０６で、もし、流量調整器２７が分岐経路２６を開いていて、第１熱交換器１８から流出した水の一部が第２熱交換器２１に流れずに分岐経路２６に流れ分
岐経路２６を介して熱回収ポンプ２８の流入側に戻っている場合で、熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）が充分に大きい場合は、流量調整器２７を閉じる（流量調整器２７が流量調整弁で構成され全閉状態でなければ一段閉動作させる）ものとする。
【０２０５】
ステップＳ２０５では、熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）を減少させて、次のステップＳ２０７へ進む。
【０２０６】
ステップＳ２０７では、熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）が下限値か否かを判定する。そして、ステップＳ２０７での判定がＹｅｓ（下限値）の場合は、ステップＳ２０８へ進み、Ｎｏの場合（下限値に達していない場合）は、ステップＳ２０１へ戻る。
【０２０７】
ステップＳ２０８では、熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）が下限値になっているので、流量調整器２７が開閉弁で構成され分岐経路２６を閉じていたのであれば、流量調整器２７を開動作させて（流量調整器２７が流量調整弁で構成され全開状態でなければ、流量調整器２７を一段開動作させて）第１熱交換器１８から流出した水の一部を分岐経路２６を介して熱回収ポンプ２８の流入側に戻すことにより、第１熱交換器１８から流出する水の温度を上昇させる。そして、ステップＳ２０１へ戻る。
【０２０８】
この一連の動作は、燃料電池システム１００が発電を行っている間は継続して行われ、発電の停止指令が入力されたときこの動作フローはエンドとなる。
【０２０９】
本実施の形態２の燃料電池システム１００は、流量調整器２７が分岐経路２６を閉鎖している状態において、熱回収ポンプ２８の搬送能力が下限値まで低下した場合に、流量調整器２７の弁が開く点で実施の形態１と異なるが、実施の形態１と同様に、燃料電池１１が適温より低い温度に冷却されるのを抑制して、燃料電池１１を適温に維持することができる。
【０２１０】
また、流量調整器２７の弁を開けると、分岐経路２６を通って熱回収ポンプ２８の上流側に戻った水が第１熱交換器１８を通過する時に再び空気オフガスと熱交換することにより、第２熱交換器２１に流入する水の温度が上がり、熱回収ポンプ２８が第２熱交換器２１に流入する熱回収経路２３の水の流量を増やす。
【０２１１】
その結果、熱回収経路２３における第２熱交換器２１の下流側の部分での水の放熱の影響が少なくなり、熱回収経路２３の流出端で従来よりも高温の湯水を得ることができ、熱回収経路２３の流出端に貯湯タンク２００を接続している場合は、その貯湯タンク２００に従来よりも高温の湯水をためることができる。
【０２１２】
また、流量調整器２７の弁が開いた時には、熱回収経路２３の水の流量が増え、分岐経路２６を流れた水が合流する部分（合流部２５）よりも下流側の熱回収経路２３の水の温度が上がるので、冬季や寒冷地で燃料電池１１が比較的低出力で発電する場合でも、流量調整器２７の弁を開けることにより、熱回収経路２３における水の流量が少ない部分で水が凍結する可能性を低減することができる。
【０２１３】
なお、流量調整器２７として、開閉弁（電磁弁）を用いた場合は、弁が開いた場合に、分岐部２４から分岐経路２６に流れる水と分岐部２４から第２熱交換器２１に流れる水の比率が所望の効果が得られる比率になるように分岐経路２６を構成する必要がある。
【０２１４】
これに対し、流量調整器２７として、弁の開度を調節可能な流量調整弁を用いた場合には、分岐経路２６の閉鎖と開放との切り替えだけでなく、分岐部２４から分岐経路２６に流れる水と分岐部２４から第２熱交換器２１に流れる水の比率を弁の開度で調節できるの
で、弁が全開した場合に、分岐部２４から分岐経路２６に流れる水の割合が理想の割合より幾らか多めの割合になるように分岐経路２６を構成した後で、分岐部２４から分岐経路２６に流れる水の割合が略理想の割合になるような弁の開度を見付け出して、弁を開く場合には、その見付け出した開度（所定開度）まで開くように構成する。
【０２１５】
この場合は、開閉弁（電磁弁）を用いる場合よりも、分岐経路２６の構成の制約が少なくなる。
【０２１６】
また、流量調整器２７として、弁の開度を調節可能な流量調整弁を用いた場合には、全閉と所定開度の２通りだけでなく、全閉と所定開度との間に中間開度を設定しても構わない。
【０２１７】
中間開度を設定する場合は、流量調整器２７が分岐経路２６を閉鎖している状態において制御器２９が熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）を下限値まで下げた場合に、制御器２９が流量調整器２７の弁を中間開度まで開くようにし、その後しばらくして、流量調整器２７が中間開度まで開いている状態において制御器２９が熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）を下限値まで下げた場合に、制御器２９が流量調整器２７の弁を所定開度まで開くように構成することにより、分岐部２４から第２熱交換器２１に流れる水の流量が急に大きく変わることによる悪影響を少なくすることができる。
【０２１８】
また、流量調整器２７として、開閉弁（電磁弁）を用いた場合の弁の開閉に要する時間は比較的短時間であるため、分岐部２４から第２熱交換器２１に流れる水の流量が急に大きく変わることによる悪影響が起こる可能性があるが、流量調整器２７として、弁の開度を調節可能な流量調整弁を用いた場合には、目標とする開度まで所定の時間をかけて開度が変化するように、少しずつ段階的に開度を変化させて、分岐部２４から第２熱交換器２１に流れる水の流量が急に大きく変わることによる悪影響を少なくすることができる。
【０２１９】
本実施の形態２の燃料電池システム１００は、熱回収経路２３に流す水に、貯湯タンク２００に貯めた水（温水）を用いない場合でも（燃料電池システム１００単独でも）、燃料電池が適温より低い温度に冷却されるのを抑制して、燃料電池を適温に維持しながら、燃料電池で発生する熱を回収して従来よりも高温の湯水を得ることができる。
【０２２０】
また、本実施の形態２の燃料電池システム１００は、熱回収経路２３における熱回収ポンプ２８と分岐部２４との間に、熱回収ポンプ２８から送られた水と燃料電池１１のカソード電極から排出される空気オフガスとを熱交換させる第１熱交換器１８を設けたが、さらに、熱回収ポンプ２８から送られた水と燃料電池１１のアノード電極から排出される燃料オフガスとを熱交換させる熱交換器を、熱回収経路２３における熱回収ポンプ２８と分岐部２４との間に設けると、第２熱交換器２１に流入する熱回収経路２３の水の温度をさらに高くすることができる。
【０２２１】
また、燃料ガス供給経路１２の上流に、天然ガスなどの炭化水素と水から燃料ガスを生成する燃料生成器を備えている場合は、さらに、熱回収ポンプ２８から送られた水と燃料生成器から排出される燃料ガスとを熱交換させる熱交換器を、熱回収経路２３における熱回収ポンプ２８と分岐部２４との間に設けると、第２熱交換器２１に流入する熱回収経路２３の水の温度をさらに高くすることができる。
【０２２２】
また、本実施の形態２の燃料電池システム１００は、熱回収経路２３における熱回収ポンプ２８と分岐部２４との間に、熱回収ポンプ２８から送られた水と燃料電池１１のカソード電極から排出される空気オフガスとを熱交換させる第１熱交換器１８を設けたが、熱回収経路２３における熱回収ポンプ２８と分岐部２４との間に、熱回収ポンプ２８から送
られた水と燃料電池１１のアノード電極から排出される燃料オフガスとを熱交換させる熱交換器または熱回収ポンプ２８から送られた水と燃料生成器から排出される燃料ガスとを熱交換させる熱交換器の少なくともいずれか一方の熱交換器を第１熱交換器１８の代わりに設けても構わない。
【０２２３】
また、冷却水ポンプ２０の冷却水搬送能力を、燃料電池１１から流出する冷却水の温度が目標温度になるように、燃料電池温度検知器３１が検知した冷却水の温度に基づいて調節する場合は、冷却水温度検知器２２の代わりに下流側熱回収水温度検知器３０を用いることができ、その場合は、以下の動作になる。
【０２２４】
燃料電池温度検知器３１が検知した冷却水の温度が目標温度より高い場合には、制御器２９が冷却水ポンプ２０の冷却水搬送能力を上げ、燃料電池温度検知器３１が検知した冷却水の温度が目標温度より低い場合には、制御器２９が冷却水ポンプ２０の冷却水搬送能力を下げる制御を行い、下流側熱回収水温度検知器３０が検知した水の温度が所定温度範囲の上限温度より高ければ、制御器２９が熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）を上げ、下流側熱回収水温度検知器３０が検知した水の温度が所定温度範囲の下限温度より低ければ、制御器２９が熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）を下げる制御を行い、そして、流量調整器２７が分岐経路２６を閉鎖している状態において制御器２９が熱回収ポンプ２８の搬送能力を下限値まで下げた（熱回収ポンプ２８の搬送能力が下限値まで下がった）場合に、制御器２９が流量調整器２７の弁を開く。
【０２２５】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る燃料電池システム１００は、図４に示すように、図１に示す実施の形態１の構成に、熱回収経路２３における第２熱交換器２１の上流で分岐部２４の下流に配置されて第２熱交換器２１に流れる水の温度を検知する上流側熱回収水温度検知器３２と、燃料電池１１の発電出力を検知する発電出力検知器３３とを設け、流量調整器２７が分岐経路２６を閉鎖している状態において、上流側熱回収水温度検知器３２が所定温度以下の温度を検知し且つ発電出力検知器３３が所定出力より低い発電出力を検知する場合に、制御器２９が流量調整器２７の弁を開くようにしたものであり、その他の構成と動作は、実施の形態１と同様である。
【０２２６】
本実施の形態３の燃料電池システム１００では、上流側熱回収水温度検知器３２にサーミスタを用いているが、熱回収経路２３における第２熱交換器２１の上流で分岐部２４の下流に配置して第２熱交換器２１に流れる水の温度を測定できれば、どのような構成でもよく、例えば、熱伝対で構成されてもよい。
【０２２７】
図４に示す構成で、熱回収経路２３における第２熱交換器２１よりも上流側の部分を流れる水の温度（上流側熱回収水温度検知器３２の検知温度）が所定温度以下で且つ燃料電池１１の発電出力（発電出力検知器３３の検知出力）が所定出力より低い場合は、燃料電池１１の発熱量が少なく、第２熱交換器２１に流入する熱回収経路２３の水の流量を熱回収ポンプ２８の最低能力での流量まで減らしても、第２熱交換器２１における熱回収経路２３の所定温度以下の低温の水との熱交換により冷却水の熱が余分に奪われて、燃料電池１１が適温より低い温度に冷却されてしまう可能性が高い。
【０２２８】
したがって、流量調整器２７が分岐経路２６を閉鎖している状態において、熱回収経路２３における第２熱交換器２１よりも上流側の部分を流れる水の温度（上流側熱回収水温度検知器３２の検知温度）が所定温度以下で且つ燃料電池１１の発電出力（発電出力検知器３３の検知出力）が所定出力より低い場合に、流量調整器２７の弁が開くように構成することにより、燃料電池１１が冷却水により適温よりも低い温度に冷却される場合に第２熱交換器２１において冷却水から熱回収経路２３の水に伝達される熱量を減らすことで、
燃料電池１１が適温より低い温度に冷却されるのを抑制して、燃料電池１１を適温に維持することができる。
【０２２９】
また、流量調整器２７の弁を開けると、分岐経路２６を通って熱回収ポンプ２８の上流側に戻った水が第１熱交換器１８を通過する時に再び空気オフガスと熱交換することにより、第２熱交換器２１に流入する水の温度が上がる。
【０２３０】
そして、第２熱交換器２１に流入する水の温度が上がったことにより、冷却水経路１９における第２熱交換器２１よりも下流側で且つ燃料電池１１よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度（冷却水温度検知器２２の検知温度）が所定温度範囲の上限温度以上になると、その冷却水の温度が所定温度範囲の上限温度よりも低い温度になるように、制御器２９が熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）を制御して、熱回収ポンプ２８が第２熱交換器２１に流入する熱回収経路２３の水の流量を増やす。
【０２３１】
そして、熱回収ポンプ２８により第２熱交換器２１に流入する熱回収経路２３の水の流量が増やされると、熱回収経路２３における第２熱交換器２１の下流側の部分での水の放熱の影響が少なくなり、熱回収経路２３の流出端で従来よりも高温の湯水を得ることができ、熱回収経路２３の流出端に貯湯タンク２００を接続している場合は、その貯湯タンク２００に従来よりも高温の湯水をためることができる。
【０２３２】
また、流量調整器２７の弁が開いた時には、熱回収経路２３の水の流量が増え、分岐経路２６を流れた水が合流する部分（合流部２５）よりも下流側の熱回収経路２３の水の温度が上がるので、熱回収経路２３における第２熱交換器２１よりも上流側の部分を流れる水（第２熱交換器２１に流入する水）の温度が所定温度以下の低温で燃料電池１１が比較的低出力で発電する場合でも、流量調整器２７の弁を開けることにより、熱回収経路２３における水の流量が少ない部分で水が凍結する可能性を低減することができる。
【０２３３】
本実施の形態３の燃料電池システム１００は、熱回収経路２３における第２熱交換器２１よりも上流側の部分を流れる水の温度を検知する上流側熱回収水温度検知器３２と、燃料電池１１の発電出力を検知する発電出力検知器３３と、冷却水経路１９における第２熱交換器２１よりも下流側で且つ燃料電池１１よりも上流側の部分を流れる冷却水の温度を検知する冷却水温度検知器２２をそれぞれ設けて、冷却水温度検知器２２が検知する温度が所定温度範囲の上限温度より高ければ、制御器２９が熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）を上げ、冷却水温度検知器２２が検知する温度が所定温度範囲の下限温度より低ければ、制御器２９が熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）を下げる制御を行い、流量調整器２７が分岐経路２６を閉鎖している状態において、上流側熱回収水温度検知器３２が所定温度以下の温度を検知し且つ発電出力検知器３３が所定出力より低い発電出力を検知する場合に、制御器２９が流量調整器２７の弁を開くように構成している。
【０２３４】
本実施の形態３の燃料電池システム１００は、流量調整器２７が分岐経路２６を閉鎖している状態において、上流側熱回収水温度検知器３２が所定温度以下の温度を検知し且つ発電出力検知器３３が所定出力より低い発電出力を検知する場合に、制御器２９が流量調整器２７の弁を開く点で実施の形態１と異なるが、実施の形態１と同様に、燃料電池１１が適温より低い温度に冷却されるのを抑制して、燃料電池１１を適温に維持することができる。
【０２３５】
また、流量調整器２７の弁を開けると、分岐経路２６を通って熱回収ポンプ２８の上流側に戻った水が第１熱交換器１８を通過する時に再び空気オフガスと熱交換することにより、第２熱交換器２１に流入する水の温度が上がり、熱回収ポンプ２８が第２熱交換器２１に流入する熱回収経路２３の水の流量を増やす。
【０２３６】
その結果、熱回収経路２３における第２熱交換器２１の下流側の部分での水の放熱の影響が少なくなり、熱回収経路２３の流出端で従来よりも高温の湯水を得ることができ、熱回収経路２３の流出端に貯湯タンク２００を接続している場合は、その貯湯タンク２００に従来よりも高温の湯水をためることができる。
【０２３７】
また、流量調整器２７の弁が開いた時には、熱回収経路２３の水の流量が増え、分岐経路２６を流れた水が合流する部分（合流部２５）よりも下流側の熱回収経路２３の水の温度が上がるので、冬季や寒冷地で燃料電池１１が比較的低出力で発電する場合でも、流量調整器２７の弁を開けることにより、熱回収経路２３における水の流量が少ない部分で水が凍結する可能性を低減することができる。
【０２３８】
なお、流量調整器２７として、開閉弁（電磁弁）を用いた場合は、弁が開いた場合に、分岐部２４から分岐経路２６に流れる水と分岐部２４から第２熱交換器２１に流れる水の比率が所望の効果が得られる比率になるように分岐経路２６を構成する必要がある。
【０２３９】
これに対し、流量調整器２７として、弁の開度を調節可能な流量調整弁を用いた場合には、分岐経路２６の閉鎖と開放との切り替えだけでなく、分岐部２４から分岐経路２６に流れる水と分岐部２４から第２熱交換器２１に流れる水の比率を弁の開度で調節できるので、弁が全開した場合に、分岐部２４から分岐経路２６に流れる水の割合が理想の割合より幾らか多めの割合になるように分岐経路２６を構成した後で、分岐部２４から分岐経路２６に流れる水の割合が略理想の割合になるような弁の開度を見付け出して、弁を開く場合には、その見付け出した開度（所定開度）まで開くように構成する。
【０２４０】
この場合は、開閉弁（電磁弁）を用いる場合よりも、分岐経路２６の構成の制約が少なくなる。
【０２４１】
また、流量調整器２７として、弁の開度を調節可能な流量調整弁を用いた場合には、全閉と所定開度の２通りだけでなく、全閉と所定開度との間に中間開度を設定しても構わない。
【０２４２】
中間開度を設定する場合は、流量調整器２７が分岐経路２６を閉鎖している状態において、上流側熱回収水温度検知器３２が所定温度以下の温度を検知し且つ発電出力検知器３３が所定出力より低い発電出力を検知する場合に、制御器２９が流量調整器２７の弁を中間開度まで開くようにし、その後しばらくして、流量調整器２７が中間開度まで開いている状態において上流側熱回収水温度検知器３２が所定温度以下の温度を検知し且つ発電出力検知器３３が所定出力より低い発電出力を検知する場合に、制御器２９が流量調整器２７の弁を所定開度まで開くように構成することにより、分岐部２４から第２熱交換器２１に流れる水の流量が急に大きく変わることによる悪影響を少なくすることができる。
【０２４３】
また、流量調整器２７として、開閉弁（電磁弁）を用いた場合の弁の開閉に要する時間は比較的短時間であるため、分岐部２４から第２熱交換器２１に流れる水の流量が急に大きく変わることによる悪影響が起こる可能性があるが、流量調整器２７として、弁の開度を調節可能な流量調整弁を用いた場合には、目標とする開度まで所定の時間をかけて開度が変化するように、少しずつ段階的に開度を変化させて、分岐部２４から第２熱交換器２１に流れる水の流量が急に大きく変わることによる悪影響を少なくすることができる。
【０２４４】
本実施の形態３の燃料電池システム１００は、熱回収経路２３に流す水に、貯湯タンク２００に貯めた水（温水）を用いない場合でも（燃料電池システム１００単独でも）、燃料電池１１が適温より低い温度に冷却されるのを抑制して、燃料電池１１を適温に維持し
ながら燃料電池１１で発生する熱を回収して従来よりも高温の湯水を得ることができる。
【０２４５】
また、本実施の形態３の燃料電池システム１００は、熱回収経路２３における熱回収ポンプ２８と分岐部２４との間に、熱回収ポンプ２８から送られた水と燃料電池１１のカソード電極から排出される空気オフガスとを熱交換させる第１熱交換器１８を設けたが、さらに、熱回収ポンプ２８から送られた水と燃料電池１１のアノード電極から排出される燃料オフガスとを熱交換させる熱交換器を、熱回収経路２３における熱回収ポンプ２８と分岐部２４との間に設けると、第２熱交換器２１に流入する熱回収経路２３の水の温度をさらに高くすることができる。
【０２４６】
また、燃料ガス供給経路１２の上流に、天然ガスなどの炭化水素と水から燃料ガスを生成する燃料生成器を備えている場合は、さらに、熱回収ポンプ２８から送られた水と燃料生成器から排出される燃料ガスとを熱交換させる熱交換器を、熱回収経路２３における熱回収ポンプ２８と分岐部２４との間に設けると、第２熱交換器２１に流入する熱回収経路２３の水の温度をさらに高くすることができる。
【０２４７】
また、本実施の形態３の燃料電池システム１００は、熱回収経路２３における熱回収ポンプ２８と分岐部２４との間に、熱回収ポンプ２８から送られた水と燃料電池１１のカソード電極から排出される空気オフガスとを熱交換させる第１熱交換器１８を設けたが、熱回収経路２３における熱回収ポンプ２８と分岐部２４との間に、熱回収ポンプ２８から送られた水と燃料電池１１のアノード電極から排出される燃料オフガスとを熱交換させる熱交換器または熱回収ポンプ２８から送られた水と燃料生成器から排出される燃料ガスとを熱交換させる熱交換器の少なくともいずれか一方の熱交換器を第１熱交換器１８の代わりに設けても構わない。
【０２４８】
また、冷却水ポンプ２０の冷却水搬送能力を、燃料電池１１から流出する冷却水の温度が目標温度になるように、燃料電池温度検知器３１が検知した冷却水の温度に基づいて調節する場合は、冷却水温度検知器２２の代わりに下流側熱回収水温度検知器３０を用いることができ、その場合は、以下の動作になる。
【０２４９】
燃料電池温度検知器３１が検知した冷却水の温度が目標温度より高い場合には、制御器２９が冷却水ポンプ２０の冷却水搬送能力を上げ、燃料電池温度検知器３１が検知した冷却水の温度が目標温度より低い場合には、制御器２９が冷却水ポンプ２０の冷却水搬送能力を下げる制御を行い、下流側熱回収水温度検知器３０が検知した水の温度が所定温度範囲の上限温度より高ければ、制御器２９が熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）を上げ、下流側熱回収水温度検知器３０が検知した水の温度が所定温度範囲の下限温度より低ければ、制御器２９が熱回収ポンプ２８の能力（搬送能力）を下げる制御を行い、流量調整器２７が分岐経路２６を閉鎖している状態において上流側熱回収水温度検知器３２が所定温度以下の温度を検知し且つ発電出力検知器３３が所定出力より低い発電出力を検知する場合に、制御器２９が流量調整器２７の弁を開く。
【０２５０】
また、外気温度を検知する外気温度検知器を設けた場合は、上流側熱回収水温度検知器３２の代わりに外気温度検知器を用いることができ、その場合は、以下の動作になる。
【０２５１】
流量調整器２７が分岐経路２６を閉鎖している状態において外気温度検知器が所定温度以下の温度を検知し且つ発電出力検知器３３が所定出力より低い発電出力を検知する場合に、制御器２９が流量調整器２７の弁を開く。
【産業上の利用可能性】
【０２５２】
以上のように本発明の燃料電池システムは、冬季や寒冷地で燃料電池システムの燃料電
池が比較的低出力で発電した場合でも、燃料電池を適温に維持しながら、燃料電池で発生する熱を回収して従来よりも高温の湯水を得ることができ、冬季や寒冷地で熱回収経路における水の流量が少ない部分で水が凍結する可能性を低減することができるので、冬季や寒冷地で比較的低出力で発電する可能性がある燃料電池システムに適している。
【符号の説明】
【０２５３】
１１  燃料電池
１８  第１熱交換器
１９  冷却水経路
２１  第２熱交換器
２２  冷却水温度検知器
２３  熱回収経路
２４  分岐部
２５  合流部
２６  分岐経路
２７  流量調整器
２８  熱回収ポンプ
２９  制御器
３２  上流側熱回収水温度検知器
３３  発電出力検知器
１００  燃料電池システム
【図１】
2014238955.tif 000003
【図２】
2014238955.tif 000004
【図３】
2014238955.tif 000005
【図４】
2014238955.tif 000006