(57)【要約】  本発明の燃料電池システムは、燃料電池（１）と、燃料電池システム（１００）の運転に必要な水が循環する水循環経路と、水抜き時に水循環経路を複数のブロックに分割し、かつ、各ブロック間の水の導通が切れるように構成された分離機構と、各ブロックに接続された排水路と、前記排水路に設けられた排水弁と、を備える。
2010125734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの運転に必要な水が循環する水循環経路と、
水抜き時に前記水循環経路を複数のブロックに分割し、かつ、前記水循環経路中の水を各ブロックに分けるように構成された分離機構と、
各ブロックに接続された排水路と、
前記排水路に設けられた排水弁と、を備える、燃料電池システム。
【請求項２】
前記水循環経路は、前記燃料電池を冷却する冷却水が循環する第１の水循環経路と前記第１の水循環経路から排出された冷却水を浄化して前記第１の水循環経路に戻す第２の水循環経路を有し、
前記分離機構は、前記第１の水循環経路及び前記第２の水循環経路が接続され、前記冷却水が貯えられる第１水タンクで構成されている、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記第１の水循環経路に設けられた第１排水路と、
前記第１排水路に設けられた第１排水弁と、
前記第２の水循環経路に設けられた第２排水路と、
前記第２排水路に設けられた第２排水弁と、を備える、請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記第１の水循環経路に設けられた、第１のメンテナンス部品及び前記第１の水循環経路の異常を検知する第１の異常検知器の少なくともいずれか一方と、
前記第２の水循環経路に設けられた、第２のメンテナンス部品及び前記第２の水循環経路の異常を検知する第２の異常検知器の少なくともいずれか一方と、を備える、請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記水循環経路は、前記燃料電池システムの排熱を回収した水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクより取り出され、前記燃料電池システムの排熱を回収した後、前記貯湯タンクに戻る水が通流する水経路と、を有し、
前記分離機構は、前記燃料電池システムの排熱を回収する前の前記水経路に設けられた第１開閉弁と、前記燃料電池システムの排熱を回収した後の前記水経路に設けられた第２開閉弁と、を有する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記水経路に設けられた第３排水路と、
前記第３排水路に設けられた第３排水弁と、
前記貯湯タンクに設けられた第４排水路と、
前記第４排水路に設けられた第４排水弁と、を備える、請求項５記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記水経路に設けられた該水経路の異常を検知する第３の異常検知器と、前記貯湯タンクに設けられた第４の異常検知器とを備える、請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記水循環経路は、前記燃料電池の排ガスから回収した回収水を貯える第２水タンクと、前記回収水を浄化した浄化水を前記燃料電池を冷却する冷却水として貯える第１水タンクと、前記第１水タンクと前記第２水タンクを接続する第１接続路と、前記第１接続路より分岐された第１分岐路と、前記第１分岐路に設けられた第５排水弁と、を有し、
前記第１接続路には、浄化器が設けられ、
前記第１分岐路は、前記第５排水弁を開放することにより、前記浄化器及び前記第２水タンクを含むブロックの水が水抜きされるように構成されている、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記第２水タンクは、前記浄化器よりも上方に配設され、
前記第２水タンク内の水位を検知する水位検知器と、
前記第５排水弁を開放して前記浄化器及び前記第２水タンクを含むブロックの水を水抜きさせ、前記水抜き完了後の水張り動作において、前記水位検知器で検知される水位の上昇により前記浄化器の水張りが完了したことを検知する制御器と、を備える、請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記第１水タンク内の水位を検知する水位検知器と、
前記第５排水弁を開放して前記浄化器及び前記第２水タンクを含むブロックの水を水抜きさせ、前記水抜き完了後の水張り動作において、前記水位検知器で検知される水位の上昇により前記浄化器の水張りが完了したことを検知する制御器と、を備える、請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記第１接続路に設けられ、前記第２水タンク内の回収水を前記第１水タンクに送出するための水ポンプを備え、
前記第１分岐路は、前記第１接続路の前記水ポンプを基準にして前記浄化器が設けられている側より分岐されている、請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記第１水タンクよりオーバーフローした水を前記第２水タンクに戻すための第２接続路を備え、
前記第２水タンクは大気開放されており、
前記第１水タンクは、前記第２接続路及び前記第２水タンクを通じて大気開放されている、請求項８〜１１のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
操作者の手動操作により前記水循環経路のうち水抜き処理を実行するブロックの設定指示を受け付ける指示取得器と、
前記指示取得器により水抜き処理が指示されたブロックに接続された排水路（以下、水抜き排水路）から排出できるよう、前記水抜き排水路に設けられた前記排水弁を開放する制御器と、を備える、請求項１〜１２のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
操作者の手動操作により前記水循環経路のうち水抜き処理を実行するブロックの設定指示を受け付ける指示取得器と、
前記指示取得器により水抜き処理が指示されたブロックに応じた水抜き処理の異常検知を開始する制御器と、を備える、請求項１〜４、８〜１２のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１５】
前記ブロックに設けられた水タンクと、
前記水タンクの水位を検知する水位検知器と、を備え、
前記制御器は、前記水位検知器により検知された水位に基づき、前記異常検知を実行する、請求項１４に記載の燃料電池システム。
【請求項１６】
原料及び水を用いて水素含有ガスを生成する水素生成器と、
前記水素生成器に前記水を供給する水供給器と、
前記水供給器から前記水素生成器に供給される水が通流する水供給路と、
前記第２の水循環経路に設けられた第２水タンクと、
前記水供給路より分岐して、前記第２水タンクに供給される水が通流する第２分岐経路と、
前記水供給器より供給される前記水の流入先を前記水素生成器と前記第２水タンクとの間で切替える切替器と、
前記第２の水循環経路の水抜き処理又は前記水循環経路の全ての経路の水抜き処理において、前記水供給器を作動させるとともに、前記切替器を前記水供給器より供給される前記水の流入先を前記第２水タンク側に切替えるように構成された制御器と、を備える、請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項１７】
燃料電池と、燃料電池システムの運転に必要な水が循環する水循環経路と、水抜き時に前記水循環経路を複数のブロックに分割し、かつ、前記水循環経路中の水を各ブロックに分けるように構成された分離機構と、各ブロックに接続された排水路と、前記排水路に設けられた排水弁と、を備える燃料電池システムの水抜き方法であって、
メンテナンスが必要な部品が設けられた前記ブロックもしくは異常が検知された前記ブロックに接続された前記排水路の前記排水弁を開放して、前記ブロックのみの水抜きを実行する、燃料電池システムの水抜き方法。
【請求項１８】
前記水循環経路内が凍結のおそれがある場合及び前記燃料電池システムを休止状態にする場合の少なくともいずれか一方の場合において、
全ての前記排水弁を開放して、前記水循環経路の全てのブロックの水抜きを実行する、請求項１７に記載の燃料電池システムの水抜き方法。
【請求項１９】
前記水循環経路は、前記燃料電池を冷却する冷却水が循環する第１の水循環経路と前記第１の水循環経路から排出された冷却水を浄化して前記第１の水循環経路に戻す第２の水循環経路とを有し、
前記分離機構は、前記第１の水循環経路及び前記第２の水循環経路が接続され、前記冷却水が貯えられる冷却水タンクで構成され、
前記排水路は、前記第１の水循環経路に設けられた第１排水路と前記第２の水循経路に設けられた第２排水路とを有し、
前記排水弁は、前記第１排水路に設けられた第１排水弁と前記第２排水路に設けられた第２排水弁とを有し、
前記第１の水循環経路に設けられた、第１のメンテナンス部品及び前記第１の水循環経路の異常を検知する第１の異常検知器の少なくともいずれか一方と、
前記第２の水循環経路に設けられた、第２のメンテナンス部品及び前記第２の水循環経路の異常を検知する第１の異常検知器の少なくともいずれか一方と、を前記燃料電池システムは、さらに備え、
前記第１のメンテナンス部品に対するメンテナンス時又は前記第１の水循環経路の異常検知時の少なくともいずれか一方において、前記第１の水循環経路のみ水抜きを実行し、
前記第２のメンテナンス部品に対するメンテナンス時又は前記第２の水循環経路の異常が検知されると、前記第２の水循環経路のみ水抜きを実行する、請求項１７に記載の燃料電池システムの水抜き方法。
【請求項２０】
前記水循環経路は、前記燃料電池の排熱を回収した水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクより取り出され、前記燃料電池の排熱を回収した後、前記貯湯タンクに戻る水が通流する水経路と、を有し、
前記分離機構は、前記燃料電池の排熱を回収する前の前記水経路に設けられた第１開閉弁と、前記燃料電池の排熱を回収した後の前記水経路に設けられた第２開閉弁と、を有し、
前記排水路は、前記水経路に設けられた第３排水路と前記貯湯タンクに設けられた第４排水路とを有し、
前記排水弁は、前記第３排水路に設けられた第３排水弁と前記第４排水路に設けられた第４排水弁とを有し、
前記水経路に設けられた、該水経路の異常を検知する第３の異常検知器と、
前記貯湯タンクに設けられた、前記貯湯タンクの異常を検知する第４の異常検知器と、を前記燃料電池システムはさらに備え、
前記水経路の異常が検知されると、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を閉止し、前記第３排水弁を開放し、前記水経路内の水抜きのみを実行し、
前記貯湯タンクの異常が検知されると、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を閉止し、前記第４排水弁を開放し、前記貯湯タンク内の水抜きのみを実行する、請求項１７に記載の燃料電池システムの水抜き方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水経路に水浄化器等の定期的に交換が必要な交換機器や温度センサ等の故障が発生した場合に交換される機器を備える燃料電池システム、及びこれを備える燃料電池システムの水抜き方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池システムには、メンテナンスが必要な場合に燃料電池の冷却水経路から水を抜くことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１３４２０６号公報（段落「００３３」）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１記載の燃料電池システムは、メンテナンスの際に冷却水経路内の水を抜くことについて開示があるが、燃料電池システムには、冷却水経路以外の水経路を有しており、メンテナンスをする際の状況に応じてこれらの水経路からどのように水抜きを実行するのかについては考慮されていない。【０００５】
本発明は、従来の課題を解決するもので、メンテナンをする際の状況に応じた水抜きが可能な燃料電池システム及び燃料電池システムの水抜き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】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池システムの運転に必要な水が循環する水循環経路と、水抜き時に前記水循環経路を複数のブロックに分割し、かつ、前記水循環経路中の水を各ブロックに分けるように構成された分離機構と、各ブロックに接続された排水路と、前記排水路に設けられた排水弁と、を備えることを特徴とする。【０００７】
また、本発明の燃料電池システムの水抜き方法は、燃料電池と、燃料電池システムの運転に必要な水が循環する水循環経路と、水抜き時に前記水循環経路を複数のブロックに分割し、かつ、前記水循環経路中の水を各ブロックに分けるように構成された分離機構と、各ブロックに接続された排水路と、前記排水路に設けられた排水弁と、を備える燃料電池システムの水抜き方法であって、メンテナンスが必要な部品が設けられた前記ブロックもしくは異常が検知された前記ブロックに接続された前記排水路の前記排水弁を開放して、前記ブロックのみの水抜きを実行する、ことを特徴とする。【０００８】
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施形態の詳細な説明から明らかにされる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の燃料電池システム及び燃料電池システムの水抜き方法によれば、水循環経路内の水抜きが必要なブロックの水のみが水循環経路外に排出されるので、水抜き動作後の水張り動作時間が短縮され、メンテナンスがより早期に完了することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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模式的に示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す燃料電池システムの操作器の概略構成を示す模式図である。
【図３】図３は、図１に示す燃料電池システムの操作器の概略構成を示す模式図である。
【図４】図４は、図１に示す燃料電池システムの第１の水循環経路の水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【図５】図５は、図４に示す燃料電池システムの水抜き処理における第１の水循環経路の水抜き異常検知シーケンスを模式的に示すフローチャートである。
【図６】図６は、図１に示す燃料電池システムの第２の水循環経路の水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【図７】図７は、図６に示す燃料電池システムの水抜き処理における第２の水循環経路の水抜き異常検知シーケンスを模式的に示すフローチャートである。
【図８】図８は、図１に示す燃料電池システムの水循環経路の全ブロックの水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【図９】図９は、図８に示す燃料電池システムの水抜き処理における水循環経路の水抜き異常検知シーケンスを模式的に示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの概略構成を模式的に示すブロック図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す燃料電池システムの排熱回収水経路（水経路）の水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、図１０に示す燃料電池システムの貯湯タンクの水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムの概略構成を模式的に示すブロック図である。
【図１４】図１４は、図１３に示す燃料電池システムの水抜き動作を含む一連のフローを示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、本変形例４の燃料電池システムの概略構成を模式的に示すブロック図である。
【図１６】図１６は、図１５に示す燃料電池システムの水抜き動作を含む一連のフローを示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池システムの概略構成を模式的に示すブロック図である。
【図１８】図１８は、図１７に示す燃料電池システムの水循環経路の全ブロックの水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、図１８に示す燃料電池システムの水抜き処理における水循環経路の水抜き異常検知シーケンスを模式的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態における燃料電池システム及び燃料電池システムの水抜き方法について具体的に説明する。
【００１２】
第１の形態の燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池システムの運転に必要な水が循環する水循環経路と、水抜き時に水循環経路を複数のブロックに分割し、かつ、水循環経路中の水を各ブロックに分けるように構成された分離機構と、各ブロックに接続された排水路と、排水路に設けられた排水弁と、を備える、ことを特徴とする。
【００１３】
これにより、水循環経路のうち水抜きが必要なブロックのみが水抜きされるので水抜き動作後の水張り動作時間が短縮され、メンテナンスがより早期に完了される。
【００１４】
ここで、上記発明は、操作者により指示取得器を介して選択された水抜きモードに従って、水循環経路のうち水抜きが必要なブロックのみの水抜き動作を実行する場合と、指示取得器を介した水抜きモードの選択なしに、水抜きが必要なブロックのみの水抜き動作を自動的に実行する場合との両方を含む。
【００１５】
また、本発明において、「水抜き」とは、水循環経路のうち所定のブロック内の水を、排水弁を開放することで、排水路から燃料電池システム外に排出することをいう。
【００１６】
ここで、「排水弁」は、各ブロックに少なくとも一つ設けられるよう構成されている。
【００１７】
また、第２の形態の燃料電池システムは、第１の形態の燃料電池システムにおいて、水循環経路は、燃料電池を冷却する冷却水が循環する第１の水循環経路と第１の水循環経路から排出された冷却水を浄化して第１の水循環経路に戻す第２の水循環経路を有し、分離機構は、第１の水循環経路及び第２の水循環経路が接続され、冷却水が貯えられる第１水タンクで構成されている、ことを特徴とする。
【００１８】
また、第３の形態の燃料電池システムは、第２の形態の燃料電池システムにおいて、第１の水循環経路に設けられた第１排水路と、第１排水路に設けられた第１排水弁と、第２の水循環経路に設けられた第２排水路と、第２排水路に設けられた第２排水弁と、を備える、ことを特徴とする。
【００１９】
また、第４の形態の燃料電池システムは、第２の形態の燃料電池システムにおいて、第１の水循環経路に設けられた、第１のメンテナンス部品及び第１の水循環経路の異常を検知する第１の異常検知器の少なくともいずれか一方と、第２の水循環経路に設けられた、第２のメンテナンス部品及び第２の水循環経路の異常を検知する第２の異常検知器の少なくともいずれか一方と、を備える、ことを特徴とする。
【００２０】
ここで、「第１のメンテナンス部品」は、定期的にメンテナンス（点検／交換）される部品をいい、冷却水を送出する第２水ポンプ内に設けられているフィルターや第１水タンク内の不純物を捕捉するフィルター等が例示される。また、「第２のメンテナンス部品」は、定期的にメンテナンス（点検／交換）される部品をいい、燃料電池の排ガスから回収した回収水を浄化するための浄化器や、回収水を貯える回収水タンク内の不純物を捕捉するフィルターや、浄化された水を送出する第１水ポンプ内に設けられているフィルター等が例示される。
【００２１】
また、第１の異常検知器としては、冷却水の温度を検知する温度検知器や、第１水タンクの水位を検知する水位検知器や、第２水ポンプの回転数検知器等が例示される。同様に、第２の異常検知器としては、回収水の温度を検知する温度検知器や、回収水タンクの水位検知器や、第１水ポンプの回転数検知器等が例示される。
【００２２】
また、第５の形態の燃料電池システムは、第１の形態の燃料電池システムにおいて、水循環経路は、燃料電池システムの排熱を回収した水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクより取り出され、燃料電池システムの排熱を回収した後、貯湯タンクに戻る水が通流する水経路と、を有し、分離機構は、燃料電池システムの排熱を回収する前の水経路に設けられた第１開閉弁と、燃料電池システムの排熱を回収した後の水経路に設けられた第２開閉弁と、を有する、ことを特徴とする。
【００２３】
また、第６の形態の燃料電池システムは、第５の形態の燃料電池システムにおいて、水経路に設けられた第３排水路と、第３排水路に設けられた第３排水弁と、貯湯タンクに設けられた第４排水路と、第４排水路に設けられた第４排水弁と、を備える、ことを特徴とする。
【００２４】
また、第７の形態の燃料電池システムは、第５の形態の燃料電池システムにおいて、水経路に設けられた該水経路の異常を検知する第３の異常検知器と、貯湯タンクに設けられた第４の異常検知器とを備える、ことを特徴とする。
【００２５】
ここで、「第３の異常検知器」としては、水経路を通流する水の温度を検知する温度検知器や水経路内の水を送出する第３水ポンプの回転数検知器等が例示される。また、「第４の異常検知器」としては、貯湯タンク内の水の温度を検知する温度検知器や貯湯タンクの水位を検知する水位検知器等が例示される。
【００２６】
また、第８の形態の燃料電池システムは、第１の形態の燃料電池システムにおいて、水循環経路は、燃料電池の排ガスから回収した回収水を貯える第２水タンクと、回収水を浄化した浄化水を燃料電池を冷却する冷却水として貯える第１水タンクと、第１水タンクと第２水タンクを接続する第１接続路と、第１接続路より分岐された第１分岐路と、第１分岐路に設けられた第５排水弁と、を有し、第１接続路には、浄化器が設けられ、第１分岐路は、第５排水弁を開放することにより、浄化器を含む経路の水が水抜きされるように構成されている、ことを特徴とする。
【００２７】
また、第９の形態の燃料電池システムは、第８の形態の燃料電池システムにおいて、第２水タンクは、浄化器よりも上方に配設され、第２水タンク内の水位を検知する水位検知器と、第５排水弁を開放して浄化器及び第２水タンクを含むブロックの水を水抜きさせ、水抜き完了後の水張り動作において、水位検知器で検知される水位の上昇により浄化器の水張りが完了したことを検知する制御器と、を備える、ことを特徴とする。
【００２８】
第１０の形態の燃料電池システムは、第８の形態の燃料電池システムにおいて、第１水タンク内の水位を検知する水位検知器と、第５排水弁を開放して浄化器及び第２水タンクを含むブロックの水を水抜きさせ、水抜き完了後の水張り動作において、水位検知器で検知される水位の上昇により浄化器の水張りが完了したことを検知する制御器と、を備える、ことを特徴とする。
【００２９】
これにより、浄化器を含むブロックの水抜きを実行した後の水張り動作において、このブロックの水張りが完了したことを確認することが可能になる。
【００３０】
ここで、「制御器」は、集中制御を行う単独の制御器で構成されてもよく、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成されてもよい。「制御器」としては、例えば、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等を用いることができる。
【００３１】
また、第１１の形態の燃料電池システムは、第８の形態の燃料電池システムにおいて、第１接続路に設けられ、第２水タンク内の回収水を第１水タンクに送出するための水ポンプを備え、第１分岐路は、第１接続路の水ポンプを基準にして浄化器が設けられている側より分岐されている、ことを特徴とする。
【００３２】
また、第１２の形態の燃料電池システムは、第８〜第１１のいずれかの形態の燃料電池システムにおいて、第１水タンクよりオーバーフローした水を第２水タンクに戻すための第２接続路を備え、第２水タンクは大気開放されており、第１水タンクは、第２接続路及び第２水タンクを通じて大気開放されている、ことを特徴とする。
【００３３】
また、第１３の形態の燃料電池システムは、第１〜第１２のいずれかの形態の燃料電池システムにおいて、操作者の手動操作により水循環経路のうち水抜き処理を実行するブロックの設定指示を受け付ける指示取得器と、指示取得器により水抜き処理が指示されたブロックに接続された排水路（以下、水抜き排水路）から排出できるよう、水抜き排水路に設けられた排水弁を開放する制御器と、を備える、ことを特徴とする。
【００３４】
ここで、「指示取得器」は、例えば、操作者の操作により燃料電池システムの動作を制御するリモコンで構成されている。そして、操作者が、このリモコン上に設けられた釦を操作することで、選択された水抜きモード（排水弁制御モード）に関する信号が制御器へ入力される。
【００３５】
また、第１４の形態の燃料電池システムは、第１〜第４、第８〜第１２のいずれかの形態の燃料電池システムにおいて、操作者の手動操作により前記水循環経路のうち水抜き処理を実行するブロックの設定指示を受け付ける指示取得器と、前記指示取得器により水抜き処理が指示されたブロックに応じた水抜き処理の異常検知を開始する制御器と、を備える、ことを特徴とする。
【００３６】
また、第１５の形態の燃料電池システムは、第１４の形態の燃料電池システムにおいて、指示取得器により水抜き処理が指示されたブロックに設けられた水タンクと、水タンクの水位を検知する水位検知器と、を備え、制御器は、水位検知器により検知された水位に基づき、異常検知を実行する、ことを特徴とする。
【００３７】
さらに、第１６の形態の燃料電池システムは、第２の形態の燃料電池システムにおいて、原料及び水を用いて水素含有ガスを生成する水素生成器と、水素生成器に水を供給する水供給器と、水供給器から水素生成器に供給される水が通流する水供給路と、第２の水循環経路に設けられた第２水タンクと、水供給路より分岐して、第２水タンクに供給される水が通流する第２分岐経路と、水供給器より供給される水の流入先を水素生成器と第２水タンクとの間で切替える切替器と、第２の水循環経路の水抜き処理又は水循環経路の全ての経路の水抜き処理において、水供給器を作動させるとともに、切替器を水供給器より供給される水の流入先を第２水タンク側に切替えるように構成された制御器と、を備える、ことを特徴とする。
【００３８】
また、第１の形態の燃料電池システムの水抜き方法は、燃料電池と、燃料電池システムの運転に必要な水が循環する水循環経路と、水抜き時に水循環経路を複数のブロックに分割し、かつ、水循環経路中の水を各ブロックに分けるように構成された分離機構と、各ブロックに接続された排水路と、排水路に設けられた排水弁と、を備える燃料電池システムの水抜き方法であって、メンテナンスが必要な部品が設けられたブロックもしくは異常が検知されたブロックに接続された排水路の排水弁を開放して、上記ブロックのみの水抜きを実行する、ことを特徴とする。
【００３９】
これにより、水循環経路内の水抜きが必要なブロックのみが水抜きされるので、水抜き動作後の水張り動作時間が短縮され、メンテナンスがより早期に完了される。
【００４０】
また、第２の形態の燃料電池システムの水抜き方法は、第１の形態の燃料電池システムの水抜き方法において、水循環経路内が凍結のおそれがある場合及び燃料電池システムを休止状態にする場合の少なくともいずれか一方の場合において、全ての排水弁を開放して、水循環経路の全てのブロックの水抜きを実行する、ことを特徴とする。
【００４１】
これにより、水循環経路の凍結の恐れがある場合に水循環経路内の水が凍結する可能性を低減できる。また、使用者が長期不在で燃料電池システムを休止状態にする際に、本モードを選択することで、水循環経路の全ブロックについて水抜きが実行されるので長期未使用の間に水が腐敗して、水循環経路内に水詰まりが生じたり、長期未使用の間に水循環経路内で水が凍結したりすることが回避できる。
【００４２】
また、第３の形態の燃料電池システムの水抜き方法は、第１の形態の燃料電池システムの水抜き方法において、水循環経路は、燃料電池を冷却する冷却水が循環する第１の水循環経路と第１の水循環経路から排出された冷却水を浄化して第１の水循環経路に戻す第２の水循環経路とを有し、分離機構は、第１の水循環経路及び第２の水循環経路が接続され、冷却水が貯えられる冷却水タンクで構成され、排水路は、第１の水循環経路に設けられた第１排水路と第２の水循経路に設けられた第２排水路とを有し、排水弁は、第１排水路に設けられた第１排水弁と第２排水路に設けられた第２排水弁とを有し、第１の水循環経路に設けられた、第１のメンテナンス部品及び第１の水循環経路の異常を検知する第１の異常検知器の少なくともいずれか一方と、第２の水循環経路に設けられた、第２のメンテナンス部品及び第２の水循環経路の異常を検知する第２の異常検知器の少なくともいずれか一方と、を燃料電池システムはさらに備え、第１のメンテナンス部品に対するメンテナンス時又は第１の水循環経路の異常検知時の少なくともいずれか一方において、第１の水循環経路のみ水抜きを実行し、第２のメンテナンス部品に対するメンテナンス時又は第２の水循環経路の異常が検知されると、第２の水循環経路のみ水抜きを実行する、ことを特徴とする。
【００４３】
さらに、第４の形態の燃料電池システムの水抜き方法は、第１の形態の燃料電池システムにおいて、水循環経路は、燃料電池の排熱を回収した水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクより取り出され、燃料電池の排熱を回収した後、貯湯タンクに戻る水が通流する水経路と、を有し、分離機構は、燃料電池の排熱を回収する前の水経路に設けられた第１開閉弁と、燃料電池の排熱を回収した後の水経路に設けられた第２開閉弁と、を有し、排水路は、水経路に設けられた第３排水路と貯湯タンクに設けられた第４排水路とを有し、排水弁は、第３排水路に設けられた第３排水弁と第４排水路に設けられた第４排水弁とを有し、水経路に設けられた、該水経路の異常を検知する第３の異常検知器と、貯湯タンクに設けられた、貯湯タンクの異常を検知する第４の異常検知器と、を燃料電池システムはさらに備え、水経路の異常が検知されると、第１開閉弁及び第２開閉弁を閉止し、第３排水弁を開放し、水経路内の水抜きのみを実行し、貯湯タンクの異常が検知されると、第１開閉弁及び第２開閉弁を閉止し、第４排水弁を開放し、貯湯タンク内の水抜きのみを実行する、ことを特徴とする。
【００４４】
以下、本発明の実施の形態を、具体的に図面を参照しながら例示する。なお、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素のみを抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
【００４５】
（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は、水循環経路が第１の水循環経路と第２の水循環経路を有する形態を例示するものである。
【００４６】
［燃料電池システムの構成］
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模式的に示すブロック図である。図２及び図３は、図１に示す燃料電池システムの操作器の概略構成を示す模式図である。
【００４７】
図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システム１００は、吸気口及び排気口を有する筐体７０と貯湯タンク９を備えている。筐体７０内部には、燃料電池１、酸化剤ガス（空気）を供給する酸化剤ガス供給器２、原料と水を改質反応することにより、燃料ガスを生成する水素生成器１０１、熱交換器６、冷却水タンク１２、第１回収水タンク１４Ａ、及び制御器３０が配置されている。
【００４８】
燃料電池１には、水素生成器１０１で生成された燃料ガス（水素ガス）が供給され、また、酸化剤ガス供給器２から酸化剤ガスが供給される。燃料電池１では、供給された燃料ガスと酸化剤ガスとが電気化学的に反応して、電気と熱が発生する。燃料電池１で未利用の燃料ガス（オフ燃料ガス）は燃料ガス排出経路３２を通流して、燃料電池１で未利用の酸化剤ガス（オフ酸化剤ガス）は酸化剤ガス排出経路３１を通流して、それぞれ、燃料電池システム１００外部に排出される。なお、オフ酸化剤ガス中の水蒸気が、酸化剤ガス排出経路３１を通流する間に液化した水は、第１回収水タンク１４Ａで回収される。
【００４９】
また、燃料電池１には、該燃料電池１内で発生した熱を回収して冷却するための冷却水が冷却水経路１１を介して供給される。冷却水経路１１には、冷却水タンク１２が設けられていて、冷却水タンク１２には、冷却水が貯えられる。また、冷却水経路１１には、第２水ポンプ１０、第１温度検知器３３、及び加熱器３６が設けられている。第２水ポンプ１０は、冷却水経路１１内の冷却水を送出するように構成されていて、第２水ポンプ１０には、フィルターや第２水ポンプ１０の回転数を検知する回転数検知器が設けられている。第１温度検知器３３は、冷却水経路１１内の冷却水の温度を検知し、検知した温度を制御器３０に伝達するように構成されている。また、加熱器３６は、冷却水経路１１を通流する冷却水を加熱するように構成されていて、電気ヒーターを用いることができる。なお、加熱器３６は、燃料電池１の余剰電量を消費するように構成されているのが好ましい。
【００５０】
また、冷却水経路１１には、熱交換器６が設けられている。熱交換器６は、燃料電池１から回収した排熱を有する冷却水と、貯湯タンク９から取り出され、排熱回収水経路８を通流する水（貯湯水）と、の間で熱交換するように構成されている。熱交換器６で冷却水が保有する熱を回収した水（貯湯水）は、排熱回収水経路８を通流して、貯湯タンク９に供給される。また、排熱回収水経路８には、第３水ポンプ７が設けられている。第３水ポンプ７は、排熱回収水経路８内の水（貯湯水）を送出するように構成されていて、第３水ポンプ７には、フィルターや第３水ポンプ７の回転数を検知する回転数検知器が設けられている。
【００５１】
さらに、冷却水経路１１には、その下流端が燃料電池システム１００（筐体７０）外に開口された第１排水路１８が接続されている。また、第１排水路１８の筐体７０より外側部分には、第１排水弁２０が設けられている。第１排水弁２０は、その弁体を開放することにより、冷却水経路１１及び冷却水タンク１２内の水が第１排水路１８を通流して、燃料電池システム１００外部に排出されるように構成されている。なお、第１排水弁２０は、制御器３０によってその開閉が制御される自動開閉弁で構成されていてもよく、使用者又はメンテナンス作業員によって開閉される手動開閉弁で構成されていてもよい。
【００５２】
冷却水経路１１には、水素生成器１０１に水を供給するための改質水経路５０が接続されている。改質水経路５０には、改質水経路５０内の水を送出するための第４水ポンプ４５が設けられている。また、改質水経路５０の第４水ポンプ４５よりも下流側の部分には、分岐路４８の上流端が接続されていて、その下流端は、第１回収水タンク１４Ａに接続されている。分岐路４８には、第４開閉弁４７が設けられている。さらに、改質水経路５０の分岐路４８の接続されている部分よりも下流側には、第３開閉弁４６が設けられている。第３開閉弁４６と第４開閉弁４７は、切替え器を構成し、制御器３０は、第３開閉弁４６と第４開閉弁４７の開閉を制御することにより、冷却水タンク１２からの冷却水の流入先を水素生成器１０１と第１回収水タンク１４Ａとの間で切替えることができる。なお、本実施の形態１においては、第３開閉弁４６と第４開閉弁４７で切替え器を構成したが、これに限定されず、例えば、改質水経路５０の分岐路４８の分岐点に三方弁を設けて、制御器３０が、該三方弁の切替えポートを制御することで、冷却水タンク１２からの冷却水の流入先を水素生成器１０１と第１回収水タンク１４Ａとの間で切替え制御を行ってもよい。また、本例においては、改質水流路５０の接続箇所は、本例に限定されるものではなく、例えば、水タンク１２であっても構わない。つまり、改質水流路５０は、冷却水経路１１上のいずれの箇所に接続しても構わない。
【００５３】
また、冷却水タンク１２には、該冷却水タンク１２の水位検知する水位検知器１３が設けられている。水位検知器１３は、冷却水タンク１２の水位を検知し、その検知した水位を制御器３０に出力することができればどの様な形態であってもよく、例えば、フロート式水位検知器や水圧式水位検知器が挙げられる。さらに、冷却水タンク１２には、冷却水タンク１２よりオーバーフローした水を第１回収水タンク１４Ａに戻すための第２接続路２８が接続されている。
【００５４】
第１回収水タンク１４Ａには、水位検知器１５Ａとフィルター５１が設けられている。水位検知器１５Ａは、第１回収水タンク１４Ａ内の水位を検知し、その検知した水位を制御器３０に出力することができればどの様な形態であってもよく、例えば、フロート式水位検知器や水圧式水位検知器が挙げられる。また、フィルター５１は、第１回収水タンク１４Ａ内の不純物を捕捉するように構成されている。
【００５５】
また、第１回収水タンク１４Ａには、第１接続路２１の上流端が接続されていて、その下流端は、冷却水タンク１２に接続されている。第１接続路２１の途中には、第１水ポンプ１６と浄化器１７が設けられている。第１水ポンプ１６は、第１接続路２１内の水を送出するように構成されていて、第１水ポンプ１６には、フィルターや第１水ポンプ１６の回転数を検知する回転数検知器が設けられている。また、浄化器１７は、第１回収水タンク１４Ａ内の水を浄化するように構成されていて、例えば、イオン交換樹脂が充填された容器が用いられる。また、浄化器１７は、本例に限定されず、活性炭等のように冷却水タンク１２に供給される回収水を浄化する部材であればよい。
【００５６】
第１接続路２１の途中には、該第１接続路２１より分岐された第１分岐路２４が接続されている。第１分岐路２４は、その下流端が、燃料電池システム１００（筐体７０）外に開口されていて、第１分岐路２４の筐体７０より下流側の部分には、第２排水弁２６が設けられている。
【００５７】
そして、第１回収水タンク１４Ａ、浄化器１７、及び第１分岐路２４は、第２排水弁２６が、その弁体を開放することにより、浄化器１７及び第１回収水タンク１４Ａ内の水が第１分岐路２４を通流して、燃料電池システム１００外部に排出され、浄化器１７及び第１回収水タンク１４Ａ内が水抜きされる。そして、この水抜き完了後に、浄化器１７及び第１回収水タンク１４Ａの水張りが実行されるが、水位検知器１５Ａにより第１回収水タンク１４Ａ内の水張りが完了していることを検知すると浄化器１７の水張りが完了しているように構成されている。つまり、第１回収水タンク１４Ａの水張り完了時の水位よりも浄化器１７Ａの上端が低くなるよう構成されている。なお、本実施の形態１においては、第１分岐路２４が、「第２排水路」と「第１分岐路」を、第２排水弁２６が「第２排水弁」と「第５排水弁」を兼ねる。これは、本実施の形態１においては、第１接続路２１は、第１回収水タンク１４Ａの底面と接続するよう構成されているために、燃料電池システム１００外に開口された第１分岐路２４及び該第１分岐路２４を開閉する第２排水弁２６を設けるのみで、浄化器１７と第１回収水タンク１４Ａの両方から水抜きを実行することが実現されるからである。
【００５８】
なお、上記、第１回収水タンク１４Ａ、浄化器１７、及び第１分岐路２４の配置は例示であり、浄化器１７及び第１回収水タンク１４Ａ内の水が第１分岐路２４を介して水抜きされ、上記水抜き完了後の水張り時に、水位検知器１５Ａにより第１回収水タンク１４Ａ内の水張り完了を検知した場合に、浄化器１７の水張りが完了するように構成されていれば、どのような形態であってもよい。また、第２排水弁２６は、制御器３０によってその開閉が制御される自動開閉弁で構成されていてもよく、使用者又はメンテナンス作業員によって開閉される手動開閉弁で構成されていてもよい。さらに、浄化器１７及び第１回収水タンク１４Ａの水張りは、燃料電池システム１００の外部から水（例えば、水道水）を第１回収水タンク１４Ａに供給することで行ってもよく、また、貯湯タンク９の水を第１回収水タンク１４Ａに供給することで行ってもよい。
【００５９】
さらに、第１回収水タンク１４Ａは、大気開放されており、冷却水タンク１２は、第２接続路２８及び第１回収水タンク１４Ａを通じて大気開放されている。
【００６０】
また、筐体７０の排気口近傍には、筐体７０内のガス（例えば、空気や燃料ガス等）を外部に排気するための排気器１９が設けられている。排気器１９としては、例えば、ブロワやシロッコファン等のファン類を用いることができる。
【００６１】
制御器３０は、第２水ポンプ１０等の燃料電池システム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く、例えば、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等で構成することができる。なお、制御器３０は、単独の制御器で構成される形態だけでなく、複数の制御器が協働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。また、制御器３０は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等に例示される演算処理部だけでなく、メモリ等からなる記憶部及び計時部を有していてもよい。
【００６２】
図２及び図３に示すように、操作器（指示取得器）２９は、マイクロプロセッサで構成された制御部（図示せず）、通信部（図示せず）、表示部２９ａ、及び入力部２９ｂを有していて、制御部が、通信部等を制御している。操作器２９は、ここでは、パネルコンピュータで構成されている。また、操作器２９は、制御信号を通信部で受信し、これを制御部が処理して表示部２９ａに伝達する。また、操作器２９の入力部２９ｂは、操作者（燃料電池システム１００の使用者やメンテナンス作業員）の手動操作により水循環経路のうち水抜き処理を実行するブロックの設定指示を受け付け、入力部２９ｂに入力された操作信号が、操作器２９の制御部及び通信部を介して、制御器３０に送信され、制御器３０の通信部で受信される。なお、以下の説明では、その説明を簡略化するために、制御器３０と操作器２９との信号のやりとりは、双方の通信部による通信及び操作器２９における制御部の処理を省略して記述する。
【００６３】
また、本実施の形態１においては、「第１のメンテナンス部品」は、例えば、第２水ポンプ１０内に設けられたフィルター（図示せず）や、冷却水タンク１２の冷却水を冷却水経路１１に送出する出口に設けられた冷却水タンク１２内の不純物を捕捉するフィルター（図示せず）等が例示される。「第２のメンテナンス部品」は、浄化器１７やフィルター５１等が例示される。また、「第１の異常検知器」は、水位検知器１３、第１温度検知器３３、及び第２水ポンプ１０の回転数を検知する回転数検知器（図示せず）等が例示される。「第２の異常検知器」は、回収水の温度を検知する温度検知器（図示せず）や、水位検知器１５Ａや、第１水ポンプ１６の回転数を検知する回転数検知器（図示せず）等が例示される。
【００６４】
さらに、本実施の形態１においては、「第１の水循環経路」は、冷却水経路１１及び冷却水タンク１２から構成され、「第２の水循環経路」は、冷却水タンク１２、第１接続路２１、第２接続路２８、及び第１回収水タンク１４Ａから構成され、冷却水タンク１２が分離機構として機能する。
【００６５】
［燃料電池システムの動作］
次に、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の動作について説明する。なお、ここでは、燃料電池システム１００の水抜き動作について説明し、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の発電運転動作については、一般的な燃料電池システム１００の発電運転動作と同様に行われるため、その説明は省略する。
【００６６】
［第１の水循環経路の水抜き処理］
図４は、図１に示す燃料電池システム１００の第１の水循環経路の水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【００６７】
まず、例えば、燃料電池システム１００発電運転中や運転停止中に、制御器３０が、第１の異常検知器である第１温度検知器３３の異常（故障）や、第１のメンテナンス部品である冷却水タンク１２に設けられたフィルター（図示せず）の交換時期になったことを検知したとする。すると、制御器３０は、操作器２９の表示部２９ａに第１温度検知器３３が故障している旨やフィルター交換時期である旨をエラーコード等で報知し、メンテナンス会社にも故障している旨やフィルターの交換時期である旨を報知する。ついで、制御器３０は、燃料電池システム１００が発電運転中である場合には、燃料電池システム１００の発電運転を異常停止させる。
【００６８】
そして、故障している旨等の報知を受け取ったメンテナンス会社のメンテナンス作業員が、以下に示す、第１水循環経路の水抜き処理を行う。
【００６９】
図４に示すように、メンテナンス作業員が、第１排水弁２０を手動で開放し（ステップＳ１０１）、第１の水循環経路の水抜きモードを選択する（ステップＳ１０２）。具体的には、操作器２９の入力部２９ｂを操作して、図２に示す水抜きモード１を選択し、確定ボタンを押下する。水抜きモード１が選択されると、制御器３０は、第１水ポンプ１６、第２水ポンプ１０、及び第４水ポンプ４５の停止状態を維持させ、第３開閉弁４６及び第４開閉弁４７の閉止状態を維持させる。これにより、冷却水タンク１２が分離機構として機能し、第１の水循環経路からなるブロックと、第２の水循環経路からなるブロックと、に分割し、各ブロック間の水を分離させる。そして、冷却水経路１１と冷却水タンク１２を有する第１の水循環経路内の水は、第１排水路１８を介して燃料電池システム１００外に排出され、第１の水循環経路が水抜きされる。
【００７０】
制御器３０は、ステップＳ１０２にて第１の水抜きモードが選択されると、第１の水循環経路の水抜き異常検知シーケンスが実行される（ステップＳ１０３）。ここで、第１の水循環経路の水抜き異常検知シーケンスについて、図５を参照しながら説明する。
【００７１】
図５は、図４に示す燃料電池システム１００の水抜き処理における第１の水循環経路の水抜き異常検知シーケンスを模式的に示すフローチャートである。
【００７２】
図５に示すように、制御器３０は、ステップＳ１０２で水抜きモード１が選択されてからの経過時間がＴ１以上になると（ステップＳ１１）、冷却水タンク１２内の水位検知器１３により冷却水タンク１２に水が残存しているか否かを判断する（ステップＳ１２）。なお、Ｔ１は、冷却水経路１１及び冷却水タンク１２に残存する冷却水が燃料電池システム１００外に排出されるために必要な時間以上の時間であり、予め実験等で求められる。また、水位検知器１３により冷却水タンク１２に水が残存しているか否かは、本実施の形態では、水位検知器１３の検出下限以上の水位が検知されるか否かによって判断される。具体的には、水位検知器１３の検出下限以上の水位が検知されれば、冷却水タンク１２内に水が残存していると判断され、水位検知器１３の検出下限以上の水位が検知されなければ、冷却水タンク１２内に水が残存していないと判断される。
【００７３】
そして、制御器３０は、水位検知器１３により冷却水タンク１２に水が残存していることが検知されると（ステップＳ１２でＹｅｓ）、操作器２９の表示部２９ａに異常を報知させ（ステップＳ１３）、本シーケンスを終了する。一方、制御器３０は、水位検知器１３により冷却水タンク１２に水が残存していることが検知されないと（ステップＳ１２でＮｏ）、表示部２９ａに異常を報知させずに（ステップＳ１４）、本シーケンスを終了する。
【００７４】
次に、制御器３０は、上記水抜き異常検知シーケンスで第１の水循環経路の水抜きに異常なきことを確認して（ステップＳ１０４）、水抜きが終了したことを確認すると、操作器２９の入力部２９ｂに第１の水循環経路の水抜きモードが終了したことを報知させ（図３参照）、メンテナンス作業員は、入力部２９ｂの確定ボタンを押下し、水抜きモード終了を確定する（ステップＳ１０５）。
【００７５】
次に、メンテナンス作業員は、第１排水弁２０を手動で閉止し（ステップＳ１０６）、第１温度検知器３３やフィルターを交換する。第１温度検知器３３やフィルターの交換が終了すると、第１の水循環経路内に水張りを行う。
【００７６】
［第２の水循環経路の水抜き処理］
図６は、図１に示す燃料電池システム１００の第２の水循環経路の水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【００７７】
まず、上記実施の形態１に係る燃料電池システム１００における第１の水循環経路の水抜き処理と同様に、例えば、燃料電池システム１００発電運転中や運転停止中に、制御器３０が、第２の異常検知器である回収水の温度を検知する温度検知器（図示せず）の異常（故障）や、第２のメンテナンス部品である第１回収水タンク１４Ａに設けられたフィルター５１の交換時期になったことを検知したとする。すると、制御器３０は、操作器２９の表示部２９ａに温度検知器が故障している旨やフィルター５１の交換時期である旨をエラーコード等で報知し、メンテナンス会社にも故障している旨やフィルター交換時期である旨を報知する。ついで、制御器３０は、燃料電池システム１００が発電運転中である場合には、燃料電池システム１００の発電運転を異常停止させる。
【００７８】
そして、故障している旨等の報知を受け取ったメンテナンス会社のメンテナンス作業員が、以下に示す、第２の水循環経路の水抜き処理を行う。
【００７９】
図６に示すように、メンテナンス作業員が、第２排水弁２６を手動で開放し（ステップＳ２０１）、第２の水循環経路の水抜きモードを選択する（ステップＳ２０２）。具体的には、操作器２９の入力部２９ｂを操作して、図２に示す水抜きモード２を選択し、確定ボタンを押下する。水抜きモード２が選択されると、制御器３０は、第１水ポンプ１６、第２水ポンプ１０、及び第４水ポンプ４５の停止状態を維持させ、第３開閉弁４６及び第４開閉弁４７の閉止状態を維持させる。これにより、冷却水タンク１２が分離機構として機能し、第２の水循環経路からなるブロックと、第１の水循環経路からなるブロックとに分割し、各ブロック間の水を分離させる。そして、第１接続路２１、第２接続路２８、及び第１回収水タンク１４Ａからなる第２の水循環経路内の水は、第１分岐路２４を介して燃料電池システム１００外に排出され、第２の水循環経路内が水抜きされる。このとき、浄化器１７内の水も水抜きされる。
【００８０】
制御器３０は、ステップＳ２０２にて第２の水循環経路の水抜きモードが選択されると、第２の水循環経路の水抜き異常検知シーケンスが実行される（ステップＳ２０３）。ここで、第２の水循環経路の水抜き異常検知シーケンスについて、図７を参照しながら説明する。
【００８１】
図７は、図６に示す燃料電池システム１００の水抜き処理における第２の水循環経路の水抜き異常検知シーケンスを模式的に示すフローチャートである。
【００８２】
図７に示すように、制御器３０は、ステップＳ２０２で水抜きモード２が選択されてからの経過時間がＴ２以上になると（ステップＳ２１）、第１回収水タンク１４Ａ内の水位検知器１５Ａにより第１回収水タンク１４Ａに水が残存しているか否かを判断する（ステップＳ２２）。なお、Ｔ２は、第２の水循環経路に残存する回収水が燃料電池システム１００外に排出されるために必要な時間以上の時間であり、予め実験等で求められている。また、水位検知器１５Ａにより第１回収水タンク１４Ａに水が残存しているか否かは、本実施の形態では、水位検知器１５Ａの検出下限以上の水位が検知されるか否かによって判断される。具体的には、水位検知器１５Ａの検出下限以上の水位が検知されれば、第１回収水タンク１４Ａ内に水が残存していると判断され、水位検知器１５の検出下限以上の水位が検知されなければ、第１回収水タンク１４Ａ内に水が残存していないと判断される。
【００８３】
そして、制御器３０は、水位検知器１５Ａにより第１回収水タンク１４Ａに水が残存していることが検知されると（ステップＳ２２でＹｅｓ）、操作器２９の表示部２９ａに異常を報知させ（ステップＳ２３）、本シーケンスを終了する。一方、制御器３０は、水位検知器１５Ａにより第１回収水タンク１４Ａに水が残存していることが検知されると、表示部２９ａに異常を報知させずに（ステップＳ２４）、本シーケンスを終了する。
【００８４】
次に、制御器３０は、上記水抜き異常検知シーケンスで第２の水循環経路の水抜きに異常なきことを確認して（ステップＳ２０４）、水抜きが終了したことを確認すると、操作器２９の入力部２９ｂに第２の水循環経路の水抜きモードが終了したことを報知させ（図３参照）、メンテナンス作業員は、入力部２９ｂの確定ボタンを押下し、水抜きモード終了を確定する（ステップＳ２０５）。
【００８５】
次に、メンテナンス作業員は、第２排水弁２６を手動で閉止し（ステップＳ２０６）、温度検知器やフィルター５１を交換する。温度検知器やフィルターの交換が終了すると、第２の水循環経路内に水張りを行う。このとき、上述したように、制御器３０は、水位検知器１５Ａが水位を検知することにより、浄化器１７の水張りが完了したことを検知することができる。
【００８６】
このように本実施の形態１に係る燃料電池システム１００においては、水循環経路のうち、水抜きが必要なブロック（第１の水循環経路又は第２の水循環経路）のみを水抜きすることで、水循環経路内の全ての水を水抜きをするよりも水抜き動作を早期に行うことができ、また、水抜き動作後の水張り動作時間が短縮され、メンテナンスがより早期に完了される。
【００８７】
［水循環経路の全ブロックの水抜き処理］
図８は、図１に示す燃料電池システム１００の水循環経路の全ブロックの水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【００８８】
まず、例えば、使用者が水循環経路内の水が凍結するおそれがあることを、天気予報等の情報で予め把握している場合や長期不在のため燃料電池システム１００を長期使用せず、水循環経路内の水の腐敗や水循環経路内の水凍結の恐れがある場合に、以下に示す、水循環経路の全ブロックの水抜き処理を行う。
【００８９】
図８に示すように、使用者が、第１排水弁２０及び第２排水弁２６を手動で開放し（ステップＳ３０１）、水循環経路の全ブロックの水抜きモードを選択する（ステップＳ３０２）。具体的には、操作器２９の入力部２９ｂを操作して、図２に示す全水抜きモードを選択し、確定ボタンを押下する。全水抜きモードが選択されると、制御器３０は、第１水ポンプ１６及び第２水ポンプ１０の停止状態を維持させ、第３開閉弁４６の閉止状態を維持させ、第４開閉弁４７を開放し、第４水ポンプ４５を作動させる（ステップＳ３０３）。これにより、第１の水循環経路及び第２の水循環経路内の水が燃料電池システム１００外に排出され、水循環経路の全ブロックが水抜きされるとともに、改質水経路５０及び分岐路４８についても水抜きされる。具体的には、冷却水経路１１と冷却水タンク１２を有する第１の水循環経路内の水は、第１排水路１８を介して燃料電池システム１００外に排出され、第１の水循環経路が水抜きされる。また、第４水ポンプ４５が作動するとともに、第３開閉弁４６の閉止状態を維持させ、第４開閉弁４７を開放することにより、改質水経路５０から分岐路４８を介して、第１回収水タンク１４Ａに供給される。そして、第１回収水タンク１４Ａに供給された冷却水は、第１分岐路２４を介して、燃料電池システム１００外に排出される。つまり、上記ステップＳ３０３の動作により改質水経路５０及び分岐路４８の水抜きが実行される。さらに、第１接続路２１、第２接続路２８、及び第１回収水タンク１４Ａを有する第２の水循環経路内の水は、第１分岐路２４を介して燃料電池システム１００外に排出され、第２の水循環経路内が水抜きされる。このとき、浄化器１７内の水も水抜きされる。
【００９０】
制御器３０は、ステップＳ３０２にて全水抜きモードが選択されると、水循環経路の全ブロックの水抜き異常検知シーケンスが実行される（ステップＳ３０４）。ここで、水循環経路の全ブロックの水抜き異常検知シーケンスについて、図９を参照しながら説明する。
【００９１】
図９は、図８に示す燃料電池システム１００の水抜き処理における水循環経路の全ブロックの水抜き異常検知シーケンスを模式的に示すフローチャートである。
【００９２】
図９に示すように、制御器３０は、ステップＳ３０２で全水抜きモードが選択されてからの経過時間がＴ３以上になると（ステップＳ３１）、水位検知器１３及び水位検知器１５Ａにより冷却水タンク１２に水が残存しているか、及び第１回収水タンク１４Ａに水が残存しているか否かを判断する（ステップＳ３２）。なお、Ｔ３は、水循環経路の全ブロックに残存する水が燃料電池システム１００外に排出されるために必要な時間以上の時間であり、予め実験等で求められている。また、水位検知器１３による冷却水タンク１２に水が残存しているか否かの判断手法、及び、水位検知器１５Ａによる第１回収水タンク１４Ａに水が残存じているか否かの判断手法は、上述の第１の水循環経路の水抜き処理及び第２の水循環経路の水抜き処理と同様であるので、その説明を省略する。
【００９３】
そして、制御器３０は、水位検知器１３又は水位検知器１５Ａにより、冷却水タンク１２又は第１回収水タンク１４Ａに水が残存していることが検知されると（ステップＳ３２でＹｅｓ）、操作器２９の表示部２９ａに異常を報知させ（ステップＳ３３）、本シーケンスを終了する。一方、制御器３０は、水位検知器１３及び水位検知器１５Ａにより冷却水タンク１３及び第１回収水タンクに水が残存していないことが検知されると、表示部２９ａに異常を報知させずに（ステップＳ３４）、本シーケンスを終了する。
【００９４】
次に、制御器３０は、上記水抜き異常検知シーケンスで水循環経路の全ブロックに異常がないことを確認し（ステップＳ３０５）、水抜きが終了したことを確認すると、操作器２９の入力部２９ｂに水循環経路の全ブロックの水抜きモードが終了したことを報知させ（図３参照）、メンテナンス作業員は、入力部２９ｂの確定ボタンを押下し、水抜きモード終了を確定する（ステップＳ３０６）。これにより、制御器３０は、第４水ポンプ４５を停止させるとともに、第４開閉弁４７を閉止する。
【００９５】
次に、メンテナンス作業員は、第１排水弁２０及び第２排水弁２６を手動で閉止する（ステップＳ３０７）。
【００９６】
このように、全水抜き処理を行うことにより、水循環経路の全ブロックの水の凍結や腐敗を予め回避することが可能となる。
【００９７】
なお、本実施の形態１においては、燃料電池１からの排熱を回収するために、冷却水が有する熱を貯湯水が回収するための熱交換器６を設ける形態としたが、これに限定されず、燃料ガス排出経路３２や酸化剤ガス排出経路３１を通流する未利用の反応ガスが有する熱を回収する冷却水が循環する第１の循環経路を設け、この第１の水循環経路と上記第２の水循環経路とが冷却水タンクを介して分離する形態を採用してもよい。
【００９８】
また、本実施の形態１においては、未利用の酸化剤ガス中の水蒸気から液化した水を第１回収水タンク１４Ａで回収する形態を採用したが、これに限定されず、未利用の燃料ガス中の水蒸気から液化した水を第１回収水タンク１４Ａで回収する形態を採用してもよく、また、未利用の酸化剤ガス及び未利用の燃料ガスの両方のガス中の水蒸気から液化した水を第１回収水タンク１４Ａで回収する形態を採用してもよい。
【００９９】
さらに、本実施の形態１においては、上記水抜き処理において、第１排水弁２０及び第２排水弁２６の開閉動作をメンテナンス作業員が手動で行う形態を採用したが、これに限定されず、上記水抜き処理において、第１排水弁２０及び第２排水弁２６の少なくともいずれか一方を、制御器３０が、これらの開閉を制御する形態を採用してもよい。この場合、メンテナンス作業員により所定の水抜きモードが選択された（ステップＳ１０２、Ｓ２０２、Ｓ３０２）後、第１排水弁２０及び第２排水弁２６の少なくともいずれか一方を開放する動作（ステップＳ１０１、２０１、３０１）が制御器３０により実行される形態となる。
【０１００】
（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は、水循環経路が貯湯タンクと水経路により構成される形態を例示するものである。
【０１０１】
［燃料電池システムの構成］
図１０は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの概略構成を模式的に示すブロック図である。
【０１０２】
図１０に示すように、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システム１００は、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と基本的構成は同じであるが、排熱回収水経路（水経路）８と貯湯タンク９が水循環経路を構成する点が異なる。
【０１０３】
具体的には、排熱回収水経路８には、排熱回収水経路８内の水の温度を検知する第２温度検知器３５が設けられている。また、燃料電池１の排熱を回収する前の排熱回収水経路８には、第１開閉弁５２が設けられ、燃料電池１の排熱を回収した後の排熱回収水経路８には、第２開閉弁５３が設けられている。すなわち、第１開閉弁５２は、排熱回収水経路８の燃料電池１の排熱を回収する熱交換器６よりも上流側に設けられていて、第２開閉弁５３は、排熱回収水経路８の熱交換器６よりも下流側に設けられている。そして、第１開閉弁５２と第２開閉弁５３が、各々の弁体を閉止することにより、貯湯タンク９（正確には、貯湯タンク９と、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２よりも上流側の部分と、排熱回収水経路８の第２開閉弁５３よりも下流側の部分と、からなる）を有するブロックと、排熱回収水経路８（正確には、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２よりも下流側、かつ、第２開閉弁５３よりも上流側の部分）を有するブロックと、に分割し、各ブロックに水を分離する分離機構として機能する。
【０１０４】
また、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２と第２開閉弁５３の間には、第３排水路４１が接続されていて、第３排水路４１には、第３排水弁２７が設けられている。第１開閉弁５２及び第２開閉弁５３は、排熱回収水経路８内の水を通流／遮断するように構成されている。第３排水弁２７は、その弁体を開放することにより、排熱回収水経路８内の水が第３排水路４１を介して、燃料電池システム１００外部に排出されるように構成されている。なお、第１開閉弁５２、第２開閉弁５３、及び第３排水弁２７は、制御器３０によってその開閉が制御される自動開閉弁で構成されていてもよく、使用者又はメンテナンス作業員によって開閉される手動開閉弁で構成されていてもよい。
【０１０５】
また、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２と第２開閉弁５３の間には、ガス抜き器３７が設けられている。ガス抜き器３７は、該ガス抜き器３７を作動させることにより、排熱回収水経路８を大気と連通するように構成されている。ガス抜き器３７は、例えば、排熱回収水経路８を構成する配管に接続されたガス抜き用の配管と、該ガス抜き配管に設けられた開閉弁と、で構成されていてもよい。なお、この開閉弁は、制御器３０によってその開閉が制御される自動開閉弁で構成されていてもよく、使用者又はメンテナンス作業員によって開閉される手動開閉弁で構成されていてもよい。
【０１０６】
貯湯タンク９の上部（ここでは、上端）には、貯湯タンク９を大気と連通させるためのガス抜き器３８が設けられていて、その下部（ここでは、下端）には、第４排水路４２が接続されていて、第４排水路４２には、第４排水弁３９が設けられている。第４排水弁３９は、その弁体を開放することにより、貯湯タンク９内の水が第４排水路４２を介して、燃料電池システム１００外部に排出されるように構成されている。なお、第４排水弁３９は、制御器３０によってその開閉が制御される自動開閉弁で構成されていてもよく、使用者又はメンテナンス作業員によって開閉される手動開閉弁で構成されていてもよい。
【０１０７】
そして、本実施の形態２においては、「第３の異常検知器」は、排熱回収水経路８を通流する水の温度を検知する第２温度検知器３５、第３水ポンプ７の回転数を検知する回転数検知器等（図示せず）が例示される。また、「第４の異常検知器」は、貯湯タンク９内の水の温度を検知する温度検知器（図示せず）及び貯湯タンク９内の水位を検知する水位検知器等（図示せず）が例示される。
【０１０８】
なお、本実施の形態２の燃料電池システム１００において、排熱回収水経路８を通流する水により熱交換器６を介して燃料電池１を冷却する冷却水より熱回収するよう構成されているが、これに代えて、燃料ガス排出経路３２と排熱回収水経路８との間で熱交換する熱交換器を設ける形態としてもよく、酸化剤ガス排出経路３１と排熱回収水経路８との間で熱交換する熱交換器を設ける形態としてもよく、水素生成器１０１を加熱した燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス経路（図示せず）と排熱回収水経路８との間で熱交換する熱交換器を設ける形態としてもよい。つまり、燃料電池システム１００の排熱を排熱回収水経路８の水で回収する熱交換器であれば、いずれの形態であっても構わない。
【０１０９】
［燃料電池システムの動作］
次に、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００の水抜き動作について説明する。
【０１１０】
［水経路の水抜き処理］
図１１は、図１０に示す燃料電池システム１００の排熱回収水経路（水経路）８の水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【０１１１】
まず、例えば、燃料電池システム１００発電運転中や運転停止中に、制御器３０が、第３の異常検知器である第２温度検知器３５の異常（故障）を検知したとする。すると、制御器３０は、操作器２９の表示部２９ａに第２温度検知器３５が故障している旨を報知し、メンテナンス会社にも故障している旨を報知する。ついで、制御器３０は、燃料電池システム１００が発電運転中である場合には、燃料電池システム１００の発電運転を異常停止させる。
【０１１２】
そして、故障している旨等の報知を受け取ったメンテナンス会社のメンテナンス作業員が、以下に示す、排熱回収水経路（水経路）８の水抜き処理を行う。
【０１１３】
図１１に示すように、メンテナンス作業員が、手動で第１開閉弁５２及び第２開閉弁５３を閉止するとともに（ステップＳ４０１）、手動で第３排水弁２７及びガス抜き器３７を開放する（ステップＳ４０２）。これにより、第１開閉弁５２及び第２開閉弁５３が分離機構として機能し、排熱回収水経路８（正確には、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２よりも下流側、かつ、第２開閉弁５３よりも上流側の部分）を有するブロックと、貯湯タンク９（正確には、貯湯タンク９と、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２よりも上流側の部分と、排熱回収水経路８の第２開閉弁５３よりも下流側の部分と、からなる）を有するブロックとに分割し、各ブロック間の水を分離させる。
【０１１４】
その後、メンテナンス作業員は、上記水経路の水抜きモードを選択する（ステップＳ４０３）。具体的には、操作器２９の入力部２９ｂを操作して、図２に示す水抜きモード３を選択し、確定ボタンを押下する。水抜きモード３が選択されると、制御器３０は、水抜き処理の処理時間の計測を開始する。
【０１１５】
上記動作により、排熱回収水経路８内の水が、第３排水路４１を介して燃料電池システム１００外に排出され、排熱回収水経路８が水抜きされる。そして、制御器３０は、計測した上記処理時間が、水抜き処理完了が想定される時間を経過すると、操作器２９の入力部２９ｂに排熱回収水経路８の水抜きモードが終了したことを報知させる（図３参照）。メンテナンス作業員は、操作器２９の表示部２９ａに水抜きモードが終了したことを示す画面が表示されると、第３排水路４１を介して水抜き処理が完了したことを目視により確認し、手動で第３排水弁２７及びガス抜き器３７を手動で閉止する（ステップＳ４０４）。そして、メンテナンス作業員は、入力部２９ｂの確定ボタンを押下し、水抜きモード終了を確定する（ステップＳ４０５）。なお、排熱回収水経路８の水抜きの終了は、予め排熱回収水経路８内の水が水抜きされる時間を実験等で取得し、当該時間経過で判断することができる。
【０１１６】
次に、メンテナンス作業員は、第２温度検知器３５を交換する。第２温度検知器３５の交換が終了すると、排熱回収水経路（水経路）８内に水張りを行う。
【０１１７】
［貯湯タンクの水抜き］
図１２は、図１０に示す燃料電池システム１００の貯湯タンク９の水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【０１１８】
まず、例えば、燃料電池システム１００発電運転中や運転停止中に、制御器３０が、第４の異常検知器である貯湯タンク９に設けられている温度検知器（図示せず）の異常（故障）を検知したとする。すると、制御器３０は、操作器２９の表示部２９ａに温度検知器が故障している旨を報知し、メンテナンス会社にも故障している旨を報知する。ついで、制御器３０は、燃料電池システム１００が発電運転中である場合には、燃料電池システム１００の発電運転を異常停止させる。
【０１１９】
そして、故障している旨等の報知を受け取ったメンテナンス会社のメンテナンス作業員が、以下に示す、貯湯タンク９の水抜き処理を行う。
【０１２０】
図１２に示すように、メンテナンス作業員が、手動で第１開閉弁５２及び第２開閉弁５３を閉止するとともに（ステップＳ５０１）、手動で第４排水弁３９及びガス抜き器３８を開放する（ステップＳ５０２）。これにより、第１開閉弁５２及び第２開閉弁５３が分離機構として機能し、排熱回収水経路８（正確には、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２よりも下流側、かつ、第２開閉弁５３よりも上流側の部分）を有するブロックと、貯湯タンク９（正確には、貯湯タンク９と、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２よりも上流側の部分と、排熱回収水経路８の第２開閉弁５３よりも下流側の部分と、からなる）を有するブロックとに分割し、各ブロック間の水を分離させる。
【０１２１】
その後、メンテナンス作業員は、貯湯タンク９の水抜きモードを選択する（ステップＳ５０３）。具体的には、操作器２９の入力部２９ｂを操作して、図２に示す水抜きモード４を選択し、確定ボタンを押下する。水抜きモード４が選択されると、制御器３０は、水抜き処理の処理時間の計測を開始する。
【０１２２】
上記動作により、貯湯タンク９内の水が、第４排水路４２を介して燃料電池システム１００外に排出され、貯湯タンク９が水抜きされる。そして、制御器３０は、計測した上記処理時間が、水抜き処理完了が想定される時間を経過すると、操作器２９の入力部２９ｂに貯湯タンク９の水抜きモードが終了したことを報知させる（図３参照）。メンテナンス作業員は、操作器２９の表示部２９ａに水抜きモードが終了したことを示す画面が表示されると、第４排水路４２を介して水抜き処理が完了したことを目視により確認し、手動で第４排水弁３９及びガス抜き器３８を手動で閉止する（ステップＳ５０４）。そして、メンテナンス作業員は、入力部２９ｂの確定ボタンを押下し、水抜きモード終了を確定する（ステップＳ５０５）。なお、貯湯タンク９の水抜きの終了は、予め貯湯タンク９内の水が水抜きされる時間を実験等で取得し、当該時間経過で判断することができる。
【０１２３】
次に、メンテナンス作業員は、温度検知器を交換する。温度検知器の交換が終了すると、貯湯タンク９内に水張りを行う。
【０１２４】
このように、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００においては、水循環経路のうち、水抜きが必要なブロック（排熱回収水経路８又は貯湯タンク９）のみを水抜きすることで、水循環経路内の全てのブロックの水抜きをするよりも水抜き動作を早期に行うことができ、また、水抜き動作後の水張り動作時間が短縮され、メンテナンスがより早期に完了される。
【０１２５】
なお、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００においては、上記実施の形態１に係る燃料電池システム１００のように、水循環経路の全ブロックの水抜き処理を行う場合には、第３排水弁２７及び第４排水弁３９を開放し、ガス抜き器３７及びガス抜き器３８を作動（開放）させればよい。
【０１２６】
また、上記水抜き処理では、メンテナンス作業員が、第１開閉弁５２、第２開閉弁５３、第３排水弁２７、第４排水弁３９、ガス抜き器３７、及びガス抜き器３８の開閉を制御する形態を採用したが、これに限定されず、制御器３０が自動でその開閉を行う形態を採用してもよい。なお、この場合、メンテナンス作業員により所定の水抜きモードが選択された（ステップＳ４０３、Ｓ５０３）後、第１開閉弁５２及び第２開閉弁５３を閉止するとともに（ステップＳ４０１、Ｓ５０１）、第３排水弁２７及びガス抜き器３７を開放する（ステップＳ４０２、Ｓ５０２）動作が制御器３０により実行される形態となる。
【０１２７】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の燃料電池システムについて、詳細に説明する。
【０１２８】
［構成］
図１３は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムの概略構成を模式的に示すブロック図である。
【０１２９】
図１３に示すように、本実施の形態３の燃料電池システム１００は、燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池１と、燃料電池１に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給器２と、燃料電池１に燃料ガスを供給する燃料ガス供給器３と、燃料電池１内のカソードガス流路から排出されるオフ酸化剤ガス中に含まれる水分を凝縮させるための第１凝縮器４と、燃料電池１内のアノードガス流路から排出されるオフ燃料ガス中に含まれる水分を凝縮するための第２凝縮器５と、第１凝縮器４で凝縮され、回収された回収水を含む回収水を貯えるための第１回収水タンク１４Ａと、第１回収水タンク１４Ａ内の水位を検知する水位検知器１５Ａと、第１回収水タンク１４Ａ内の不純物を捕捉するフィルター５１と、第２凝縮器５で凝縮され、回収された回収水を貯えるための第２回収水タンク１４Ｂと、第２回収水タンク１４Ｂ内の水位を検知する水位検知器１５Ｂと、燃料電池１を冷却するための冷却水が流れる冷却水経路１１と、冷却水を貯える冷却水タンク１２と、冷却水タンク１２内の水位を検知する水位検知器１３と、第１回収水タンク１４Ａから冷却水タンク１２に供給される水が流れる第１接続路２１と、第１接続路２１を介して冷却水タンク１２へ水を送出するための第１水ポンプ１６と、冷却水タンク１２からオーバーフローした水が第１回収水タンク１４Ａに戻されるための第２接続路２８と、第１接続路２１に設けられ、第１回収水タンク１４Ａ内の水を浄化するための浄化器１７と、冷却水経路１１内の冷却水を送出させるための第２水ポンプ１０と、冷却水経路１１内の冷却水を加熱するための加熱器３６と、冷却水経路１１内の冷却水の温度を検知する第１温度検知器３３と、燃料電池１を冷却した冷却水から保有熱を回収する水が流れる排熱回収水経路（水経路）８と、冷却水経路１１内の冷却水と排熱回収水経路８内の水との間で熱交換するための熱交換器６と、排熱回収水経路８内の水の温度を検知する第２温度検知器３５と、排熱回収水経路８内の水を送出する第３水ポンプ７と、熱交換器６で加熱された温水を蓄える貯湯タンク９とを備える。
【０１３０】
ここで、本実施の形態の燃料電池システムにおいては、水供給源の一例である「第１水タンク」は、冷却水タンクに相当する。また、水供給源の一例である「第２水タンク」は、第１回収水タンク１４Ａ及び第２回収水タンク１４Ｂにより構成されるが、本例に限定されるものでなく、これらのいずれか一方であってもよい。つまり、オフ燃料ガスまたはオフ酸化剤ガス中から回収した回収水の一方を水利用機器（例えば、冷却水タンク１２）に供給する形態を採用しても構わない。ただし、第２回収水タンク１４Ｂはオフ燃料ガスを外気に放出させないため、大気開放されないよう構成する必要があるため、水利用機器への水を供給する場合は、第１回収水タンク１４Ａのような大気開放された水タンクに水を移動させ、間接的に水利用機器に水を供給する形態が採用される。また、水供給源の一例である「貯湯タンク」は、貯湯タンク９に相当する。
【０１３１】
また、「第１のメンテナンス部品」は、例えば、第２水ポンプ１０内に設けられたフィルター（図示せず）や、冷却水タンク１２の冷却水を冷却水経路１１に送出する出口に設けられた冷却水タンク１２内の不純物を捕捉するフィルター（図示せず）等が例示される。「第２のメンテナンス部品」は、浄化器１７やフィルター５１が例示され、例えば、浄化器１７はイオン交換樹脂が充填された容器が用いられる。また、本例に限定されず、活性炭等のように水利用機器に供給される回収水を浄化する部材であればよい。また、フィルター５１は、第２回収水タンク１４Ｂ内に設けられているが、第１水ポンプ１６への不純物の流入を抑制可能であればいずれの箇所に配設してもよく。例えば、第１水ポンプ１６と第２回収水タンク１４Ｂとの間の第１接続路２１に配設しても構わない。
【０１３２】
また、「加熱器」は、加熱器３６に相当し、加熱器３６は、電気ヒーター等が用いられ、特に、燃料電池１の余剰電力を消費する余剰電力ヒーターがより好ましい。また、この「加熱器」は、冷却水経路１１に設けているが、本例に限定されるものでなく、排熱回収水経路８に設ける形態を採用しても構わない。
【０１３３】
さらに、「第１の異常検知器」は、冷却水タンク１２内の水位を検知する水位検知器１３、冷却水経路１１を通流する冷却水の温度を検知する第１温度検知器３３、及び第２水ポンプ１０の回転数を検知する回転数検知器（図示せず）等が例示される。また、「第２の異常検知器」は、例えば、回収水の温度を検知する温度検知器（図示せず）や、第１回収水タンク１４Ａの水位を検知する水位検知器１５Ａや、第１水ポンプ１６の回転数を検知する回転数検知器（図示せず）等が例示される。また、「第３の異常検知器」は、排熱回収水経路８を通流する水の温度を検知する第２温度検知器３５、第３水ポンプ７の回転数を検知する回転数検知器（図示せず）等が例示される。さらに、「第４の異常検知器」は、貯湯タンク９内の水の温度を検知する温度検知器（図示せず）及び貯湯タンク９内の水位を検知する水位検知器（図示せず）等が例示される。
【０１３４】
また、第１接続路２１内の水を経路外に排水するための第１分岐路２４と、第１分岐路２４を開放することで、第１接続路２１内の水を経路外に排出させるための第５排水弁２３と、冷却水経路１１内の水を経路外に排水するための第１排水路１８と、第１排水路１８を開放することで、冷却水経路１１内の水を経路外に排出させるための第１排水弁２０と、排熱回収水経路８内の水を経路外に排水するための第３排水路４１と、第３排水路４１を開放することで、排熱回収水経路８内の水を経路外に排出させるための第３排水弁２７と、第１回収水タンク１４Ａ及び第２回収水タンク１４Ｂ内の水をタンク外部に排水するための第２排水路２２及び第２排水路２５と、第２排水路２２及び第２排水路２５を開放することで、第１回収水タンク１４Ａ及び第２回収水タンク１４Ｂ内の水をタンク外部に排水させるための第２排水弁２６と、貯湯タンク９内の水をタンク外に排水するための第４排水路４２と、第４排水路４２を開放し、貯湯タンク９内の水をタンク外に排水させるための第４排水弁３９とを備える。なお、上記第１〜５排水弁を開放することで、排水された水は、燃料電池システム１００外部に廃棄され、下水道インフラ等に流出される。
【０１３５】
また、排熱回収水経路８には、第１開閉弁５２と第２開閉弁５３が設けられている。具体的には、第１開閉弁５２は、燃料電池１の排熱を回収する前の水が流れる排熱回収水経路８に設けられ、第２開閉弁５３は、燃料電池１の排熱を回収した後の水が流れる排熱回収水経路８に設けられている。すなわち、第１開閉弁５２は、排熱回収水経路８の第１凝縮器４等の燃料電池１の排熱を回収する凝縮器や熱交換器よりも上流側に設けられていて、第２開閉弁５３は、排熱回収水経路８の第１凝縮器４等よりも下流側に設けられている。
【０１３６】
そして、本実施の形態１においては、冷却水経路１１及び冷却水タンク１２が第１の水循環経路を構成し、第１接続路２１、第２接続路２８、冷却水タンク１２、第１回収水タンク１４Ａが第２の水循環経路を構成し、これらの経路が１つの水循環経路を構成する。
【０１３７】
また、上述したように、冷却水タンク１２が分離機構を構成する。具体的には、第１回収水タンク１４Ａ内の水は、第１水ポンプ１６が作動することにより、第１接続路２１を通流して冷却水タンク１２に供給され、冷却水タンク１２よりオーバーフローした水は、第２接続路２８を通流して第１回収水タンク１４Ａに供給される。また、第１水ポンプ１６が停止することにより、冷却水タンク１２が分離機構として機能する。
【０１３８】
さらに、排熱回収水経路８が別の水循環経路を構成し、第１開閉弁５２及び第２開閉弁５３が分離機構を構成する。すなわち、第１開閉弁５２及び第２開閉弁５３を閉止することにより、貯湯タンク９（正確には、貯湯タンク９と、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２よりも上流側の部分と、排熱回収水経路８の第２開閉弁５３よりも下流側の部分と、からなる）を有するブロックと、排熱回収水経路８（正確には、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２よりも下流側、かつ、第２開閉弁５３よりも上流側の部分）を有するブロックと、に分割し、各ブロックに水を分離する。
【０１３９】
なお、上記各水経路から水抜きを実行するには、水抜きされる水経路が大気に開放される。第１接続路２１に関しては、冷却水タンク１２、第２接続路２８、及び大気開放された第１回収水タンク１４Ａを通じて第１接続路２１が大気に開放されている。冷却水経路１１に関しても、第１接続路２１の場合と同様に冷却水タンク１２、第２接続路２８、及び大気開放された第１回収水タンク１４Ａを通じて大気に開放されている。排熱回収水経路８の水抜きに関しては、ガス抜き器３７を開放させることで大気開放される。第１回収水タンク１４Ａ及び第２回収水タンク１４Ｂに関しては、第１回収水タンク１４Ａの大気開放構造により大気開放が確保されている。貯湯タンク９に関しては、ガス抜き器３８を開放させることで大気開放される。
【０１４０】
また、冷却水タンク１２は、第１回収水タンク１４Ａの上方に配設されており、第１回収水タンク１４Ａから冷却水タンク１２に向けて上り勾配になるよう配設されているおり、第５排水弁２３を開放することで第１接続路２１内の水、ひいては浄化器１７内の水は自重で第１分岐路２４より排出されるよう構成されている。
【０１４１】
また、本実施の形態の燃料電池システムは、吸気口及び排気口を備える筐体７０を備え、燃料電池１及び上記水経路、水タンクを収納している。筐体７０の排気口近傍には、筐体７０内のガス（例えば、空気や燃料ガス等）を外部に排気するための排気器１９が設けられている。排気器１９としては、例えば、ブロワやシロッコファン等のファン類を用いることができる。一方、第１〜第５排水弁、ガス抜き器３７、３８は筐体７０の外部に配設されるよう構成されている。
【０１４２】
制御器３０は、第１温度検知器３３、第２温度検知器３５からの信号に基づき各検知器の故障や加熱器３６の故障を判断するよう構成されている。また、制御器３０は、各異常検知器の故障を、操作器（指示取得器）２９の表示部（図１２において図示せず）を介して外部に報知するよう構成されている。また、浄化器１７及びフィルター５１の交換が必要な時期についても判断するよう構成されている。具体的には、図示されない計時器を内蔵し、この計時器で計測された燃料電池システムの発電運転時間の累積値が浄化器１７またはフィルター５１の交換が必要となる時間閾値以上になった場合に、浄化器１７またはフィルター５１の交換が必要である旨を操作器２９の表示部（図１２において図示せず）を介して外部に報知するよう構成されている。
【０１４３】
［動作］
次に、本実施の形態の燃料電池システムの特徴である水循環経路に設けられた第１のメンテナンス部品及び／又は第２のメンテナンス部品の交換、又は制御器３０が第１乃至第４の異常検知器の異常を検知した際の水抜き動作を含む一連の動作について説明する。図１４は、図１３に示す燃料電池システム１００の水抜き動作を含む一連のフローを示すフローチャートである。
【０１４４】
ここで、図１４に示すように第１乃至第４の異常検知器のいずれかにより異常を制御器３０が検知すると（ステップＳ６０１）、制御器３０は、操作器２９の表示部（図示せず）に、異常が検知されている旨をエラーコード等で報知し、メンテナンス会社にも異常が発生している旨を報知するとともに、燃料電池システム１００の発電運転を異常停止させる（ステップＳ６０２）。燃料電池システム１００の発電運転が異常停止された後、メンテナンス作業員は、上記表示部（図示せず）に表示された異常メッセージから水抜きが必要な水循環経路内のブロックを特定する。そして、特定したブロック内の水を水抜きに応じて第１排水弁〜第５排水弁、及びガス抜き器等を適宜手動で開閉し、操作器２９を操作して、水抜きが必要なブロック応じた水抜きモードを上下キーで選択し、確定釦を押下して確定する（ステップＳ６０３）。この操作器２９を介して選択された水抜きモードに関する信号が制御器３０に出力されると、制御器３０は、第１水ポンプ１６、第２水ポンプ１０等を制御し、選択された水抜きモードに応じた水抜き動作を実行する（ステップＳ６０４）。
【０１４５】
具体的には、第１温度検知器３３からの信号に基づき第１温度検知器３３の故障（断線、ショート等）が検知された場合、制御器３０は、操作器２９の表示部２９ａに本故障に応じたエラー表示を表示させるとともに、メンテナンス会社に第１温度検知器３３が故障している旨を報知する。そして、故障している旨の報知を受け取ったメンテナンス会社のメンテナンス作業員は、このエラー表示に応じて、手動で第１排水弁２０を開放し、水抜きモード（例えば、図２に示す水抜きモード１）を選択し、確定する。すると、制御器３０は、第１水ポンプ１６及び第２水ポンプ１０の停止状態を維持するよう制御する。
【０１４６】
これにより、冷却水タンク１２が、水循環経路を冷却水経路１１及び冷却水タンク１２を有する第１ブロックと、第１接続路２１、第２接続路２８、第１回収水タンク１４Ａを有する第２ブロックに分割し、かつ、各ブロックに水を分離する分離機構として機能し、交換が必要な第１温度検知器３３を有する冷却水経路１１の冷却水のみが、第１排水路１８から燃料電池システム外に排出される。
【０１４７】
次に、上記水抜き動作完了後、メンテナンス作業員が故障した機器を交換した後（ステップＳ６０５）、操作器２９を操作して異常停止状態を解除し（ステップＳ６０６）、その後、操作器２９を更に操作して上記水抜き動作により水が排出された水経路の水張り動作を実行させる（ステップＳ６０７）。ここで、上記ステップＳ６０４により故障した機器を有する水経路のみ水抜きが実行されているため、水循環経路の全ブロックの水を抜いた場合に比べ、水張り動作時間が短縮され、メンテナンスがより早期に完了する。次に、水張り動作が完了すると、燃料電池システムは、次の起動を待機する待機状態に移行する。
【０１４８】
ここで、上記「異常停止状態」とは、起動要求が発生しても制御器３０が燃料電池システム１００の起動を許可しない状態であり、「待機状態」とは、起動要求が発生すると制御器３０が燃料電池システム１００の起動処理を開始する状態である。なお、上記「起動要求が発生する」とは、操作器２９の操作により運転開始の指令が入力される場合や、燃料電池システム１００の起動時刻として設定された時刻になった場合や、電力負荷の電力需要が燃料電池システム１００の発電運転が必要な所定の電力閾値以上になった場合等を指す。
【０１４９】
次に、故障した機器の交換時の水抜き動作でなく、第２のメンテナンス部品である浄化器１７が寿命を迎え交換される場合における水抜き動作について説明する。交換される機器の相違、及び選択される水抜きモード及びこれに対応する水抜き動作以外は、上記の故障した第１温度検知器３３の交換時の水抜き動作を含む一連の動作と同様であるのでその説明を省略する。
【０１５０】
上記にて説明したように、燃料電池システム１００の発電運転時間の累積値が浄化器１７の交換が必要な所定の時間閾値以上になると、操作器２９の表示部に浄化器１７の交換が必要な旨を表示し、メンテナンス会社にも浄化器１７の交換が必要な旨を報知するとともに、燃料電池システム１００を異常停止する。燃料電池システム１００が異常停止された後、メンテナンス作業員は、手動で第５排水弁２３を開放するとともに、浄化器１７の交換に対応した水抜きモード（例えば、水抜きモード２）を選択し、確定する。
【０１５１】
すると、制御器３０は、第１水ポンプ１６の停止状態を維持するよう制御する。上記水抜き処理において、上り勾配の第１接続路２１及びその第１分岐路２４が、水循環経路の上記第２ブロックを第１接続路２１からなるブロックと、第１接続路２１以外のブロックとに分割し、各ブロックの水を分離する分離機構として機能し、交換が必要な浄化器１７を有するブロック（第１接続路２１）の水のみが燃料電池システム１００外に排出される。従って、浄化器１７を交換後の水張り動作は、第１接続路２１と連通している水タンク（冷却水タンク１２、第１回収水タンク１４Ａ、及び第２回収水タンク１４Ｂ）内の水も同時に排出する場合に比べ、水張り動作時間がより短縮され、メンテナンスがより早期に完了する。
【０１５２】
次に、水循環経路が排熱回収水経路８と貯湯タンク９から構成される場合に、該水循環経路の異常として、排熱回収水経路８に設けられた第２温度検知器３５の故障（断線、ショート等）が検知された場合（第３の異常検知器の異常が検知された場合）は、メンテナンス作業員が、手動で第１開閉弁５２及び第２開閉弁５３を閉止し、手動で第３排水弁２７を開放するとともに、ガス抜き器３７を開放する。そして、メンテナンス作業員は、操作器２９を介して排熱回収水経路８の水抜きモード（例えば、水抜きモード３）を選択／確定する。すると、制御器３０は、第３水ポンプ７の停止状態を維持するよう制御する。これにより、第１開閉弁５２及び第２開閉弁５３が、貯湯タンク９（正確には、貯湯タンク９と、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２よりも上流側の部分と、排熱回収水経路８の第２開閉弁５３よりも下流側の部分と、からなる）を有するブロックと、排熱回収水経路８（正確には、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２よりも下流側、かつ、第２開閉弁５３よりも上流側の部分）を有するブロックと、に分割し、各ブロックに水を分離する分離機構として機能し、交換が必要な第２温度検知器３５を有する排熱回収水経路８の水のみが燃料電池システム１００外に排出される。従って、第２温度検知器３５を交換後の水張り動作は、排熱回収水経路８と連通している水タンク（貯湯タンク９）内の水も同時に排出する場合に比べ、水張り動作時間がより短縮され、メンテナンスがより早期に完了する。
【０１５３】
次に、本実施の形態３の燃料電池システム１００は、水循環経路に設けられた機器の交換時に対応する水抜きモードを選択して、水抜き動作を実行するだけでなく、使用者が水循環経路内の水が凍結する恐れがあることを、天気予報等の情報で予め把握している場合や長期不在のため燃料電池システム１００を長期使用せず、水循環経路内の水の腐敗や水循環経路内の水凍結の恐れがある場合に、予め水循環経路の全ブロックの水を燃料電池システム１００外に排出する水抜きモードを有する。
【０１５４】
具体的には、上記懸念がある場合に、使用者が、手動で第１〜５排水弁及びガス抜き器３７、３８を開放して、操作器２９を操作して、全水抜きモードを選択、確定する。これにより、水循環経路の全ブロックの水抜きが実行される。このようにして、水経路内の水の凍結や水の腐敗を予め回避することが可能になる。
【０１５５】
（変形例１）
上記実施の形態３の燃料電池システム１００では、水循環経路に設けられた交換機器（フィルター５１、浄化器１７、温度検知器３３、３５、加熱器３６）の交換の際に、メンテナンス作業員が操作器２９を操作して交換する機器に対応した水抜きモードを選択するよう構成されている。しかしながら、本変形例１の燃料電池システム１００においては、メンテナンス作業員による操作器２９を介した水抜きモードの選択なしに、制御器３０が、交換される機器に応じた水抜き動作を自動的に実行するよう構成されていることを特徴とする。具体的には、故障が検知された機器、あるいは交換時期が来た機器に応じた水抜き動作が実行されるプログラムが図示されない記憶器内に記憶され、機器の故障や交換時期が来たことを検知すると、本プログラムに従い、交換される機器に応じた水抜き動作が実行される。なお、交換される機器に応じて実行される水抜き動作の具体的な内容については実施の形態３と同様であるので、その説明を省略する。以上により、本変形例１の燃料電池システム１００によれば、メンテナンス作業員が到着するまでにある程度水抜きが進行しているため、水抜き動作が完了するまでのメンテナンス作業員の待機時間が短縮され、メンテナンの完了がより早期化される。
【０１５６】
（変形例２）
上記実施の形態３および変形例１の燃料電池システム１００では、浄化器１７の交換が必要である場合、第５排水弁２３を開放し、浄化器１７を有する水経路の水のみを排水したが、本変形例２の燃料電池システムでは、冷却水タンク１２内の水も燃料電池システム１００外に排出するよう構成されている。すなわち、本変形例２では、第５排水弁２３を開放するだけでなく、第１排水弁２０も開放するように構成されている。なお、冷却水タンク１２の水を排出するために、本変形例２では、第１排水弁２０を開放させるが、本例に限定されず冷却水タンク１２内の水のみを排出可能な排水路（図示せず）及び排水弁（図示せず）を設け、この排水弁を開放することで冷却水１２タンク内の水抜きを実行する形態を採用しても構わない。
【０１５７】
このように浄化器１７の交換を実行する際に、第１接続路２１だけでなく冷却水タンク１２内の水も廃棄するのは、浄化器１７を交換後、第１水ポンプ１６を動作させ、第１回収水タンク１４Ａ内の水を第１接続路２１に供給して、第１接続路２１の水張り動作を実行する際に、水位検知器１３で検知される水位により第１接続路２１の水張り動作が問題なく実行されたか否かを判断できるからである。つまり、第１接続路２１の水張り動作時に、水位検知器１３により水抜き動作完了時の水位よりも水位の上昇が検知されることで第１接続路２１の水張りが問題なく実行されたと判断することができる。
【０１５８】
（変形例３）
本変形例３の燃料電池システムについて詳細に説明する。
【０１５９】
［構成］
図１５は、本変形例３の燃料電池システムの概略構成を模式的に示すブロック図である。図１５に示されるように、本変形例の燃料電池システム１００は、実施の形態３の燃料電池システム１００の燃料ガス供給器３に代えて原料と水蒸気を用いて改質反応により水素を生成する水素生成器１０１と、この水素生成器１０１に冷却水タンク１２から上記水蒸気用の水（改質水）を供給する改質水経路５０と、改質水経路５０より分岐し、第１回収水タンク１４Ａと接続する分岐路４８と、改質水経路５０に設けられた第４水ポンプ４５と、冷却水タンク１２からの水の流入先を水素生成器１０１と第１回収水タンク１４Ａとの間で切替えるために設けられた第３開閉弁４６及び第４開閉弁４７と、第１回収水タンク１４Ａと第２回収水タンク１４Ｂとの間の連通路４９に設けられた第５開閉弁４３とを備える。図１５に示す通り、第３開閉弁４６は、分岐路４８との分岐点よりも下流の改質水経路５０に設けられ、第４開閉弁４７は分岐路４８に設けられている。また、第１分岐路２４は、第２排水路２２の第２排水弁２６よりも上流側部分において合流していることを特徴とする。なお、第３開閉弁４６及び第４開閉弁４７に代えて、改質水経路５０から分岐路４８への分岐点に三方弁を設ける形態としてもよい。
【０１６０】
その他の構成については、実施の形態３の燃料電池システムと同様であるのでその説明を省略する。
【０１６１】
［動作］
次に、本変形例３の燃料電池システムにおいて浄化器１７の交換の際の水抜き動作を含む一連の動作について説明する。図１６は、図１５に示す燃料電池システム１００の水抜き動作を含む一連のフローを示すフローチャートである。
【０１６２】
浄化器１７の寿命が近づいたと制御器３０が判断すると、実施の形態３と同様に操作器２９の表示部に浄化器１７の交換が必要である旨を表示し（ステップＳ７０１）、メンテナンス会社にも故障している旨を報知するとともに、燃料電池システム１００を異常停止させる。そして、メンテナンス作業員は、手動で第２排水弁２６を開放させる（ステップＳ７０２）。メンテナンス作業員は、操作器２９を操作して、浄化器１７の交換に対応した水抜きモード（例えば、水抜きモード２）を選択し、確定すると（ステップＳ７０３）、制御器３０は、第３開閉弁４６及び第５開閉弁４３を閉止し、第４開閉弁４７を開放するとともに、第４水ポンプ４５を動作させる（ステップＳ７０４）。すると、第１回収水タンク１４Ａ内の回収水が第２排水路２２を介して燃料電池システム１００外に排水されるとともに、冷却水タンク１２内の冷却水が改質水経路５０、分岐路４８、第１回収水タンク１４Ａ、及び第２排水路２２を通じて燃料電池システム１００外部に排水される。そして、第１回収水タンク１４Ａと冷却水タンク１２の水抜きが完了したと、水位検知器１３、１５Ａの信号に基づき判断されると、制御器３０は、第４開閉弁４７を閉止するとともに、第４水ポンプ４５の動作を停止させ、第１回収水タンク１４Ａ及び冷却水タンク１２の水抜き動作を完了する（ステップＳ７０５）。次に、制御器３０により第５排水弁２３が開放され、浄化器１７を有する水経路（第１接続路２１）内の水抜きが実行される（ステップＳ７０６）。第１接続路２１の水抜きが完了すると制御器３０により第５排水弁２３が閉止され（ステップＳ７０７）、メンテナンス作業員は、浄化器１７を交換する（ステップＳ７０８）。浄化器１７の交換が完了すると、手動で第２排水弁２６を閉止する（ステップＳ７０９）とともに操作器２９を操作し、異常停止状態を解除する（ステップＳ７１０）。そして、操作器２９を操作して水張り動作を実行させる（ステップＳ７１１）。水張り動作が完了すると、待機状態に移行する。
【０１６３】
上記一連の動作において、冷却水タンク１２内の水を排出したのは、変形例２の燃料電池システムと同様に第１接続路２１の水張り動作が完了したことを水位検知器１３で検知される水位により確認するためである。
（変形例４）
上記実施の形態３及び変形例１−３の燃料電池システム１００では、メンテナンス作業員により手動で第１〜５排水弁及びガス抜き器３７、３８の開閉制御を実施するよう構成されているが、本変形例４の燃料電池システム１００は、第１〜５排水弁及びガス抜き器３７、３８のいずれも、制御器３０によって開閉可能に構成されていることを特徴とする。従って、機器が故障した場合もしくは浄化器１７が交換時期を迎えた場合は、メンテナンス作業員が選択し、確定した水抜きモードに従って、制御器３０が、水抜きが必要な水循環経路のブロックの水のみが燃料電池システム１００外に排出されるよう第１〜第５排水弁及びガス抜き器３７、３８のうち適切な排水弁、ガス抜き器を開放する。なお、交換が必要な機器に対していずれの排水弁、ガス抜き器を制御器３０が開放させるかは実施の形態３及び変形例１〜３の燃料電池システム１００と同様であるのでその説明を省略する。
【０１６４】
また、使用者が予め水循環経路内の水の凍結の恐れがあることを把握している場合や長期不在にしている場合は、使用者が、操作器２９の全水抜きモードを選択し、確定することにより、制御器３０が、第１〜第５排水弁及びガス抜き器３７、３８の全てを開放することで、全水循環経路の全ブロックの水抜きが実行され、水循環経路内の水の凍結や水腐敗を未然に防止することができる。
【０１６５】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る燃料電池システムは、水循環経路が、第１の水循環経路及び第２の水循環経路と、貯湯タンク及び水経路と、を備える形態を例示するものである。
【０１６６】
［燃料電池システムの構成］
図１７は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池システムの概略構成を模式的に示すブロック図である。
【０１６７】
図１７に示すように、本発明の実施の形態４に係る燃料電池システム１００は、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と基本的構成は同じであるが、排熱回収水経路８と貯湯タンク９が水循環経路を構成するように、第１開閉弁５２、第２開閉弁５３、ガス抜き器３７、ガス抜き器３８、第３排水弁２７、第３排水路４１、第４排水弁３９、及び第４排水路４２を備える点と、第２の水循環経路が第２回収水タンク１４Ｂ及び連通路４９をさらに備える点と、燃料電池システム１００が第１凝縮器４及び第２凝縮器５をさらに備える点と、が異なる。なお、第１開閉弁５２、第２開閉弁５３、ガス抜き器３７、ガス抜き器３８、第３排水弁２７、第３排水路４１、第４排水弁３９、及び第４排水路４２は、実施の形態２に係る燃料電池システム１００と同様に構成されているため、その詳細な説明は省略する。また、本実施の形態４に係る燃料電池システム１００は、実施の形態２と同様に、第３の異常検知器（例えば、排熱回収水経路８に設けられた第２温度検知器３５等）及び第４の異常検知器（例えば、貯湯タンク９内に設けられた温度検知器（図示せず））を備える。
【０１６８】
具体的には、第１凝縮器４は、排熱回収水経路８を通流する水と熱交換して、酸化剤ガス排出経路３１を通流するオフ酸化剤ガス中に含まれる水分を凝縮するように構成されている。また、第２凝縮器５は、排熱回収水経路８を通流する水と熱交換して、燃料ガス排出経路３２を通流するオフ燃料ガス中に含まれる水分を凝縮するように構成されている。第１凝縮器４で凝縮された水（回収水）は、第１回収水タンク１４Ａに貯えられ、第２凝縮器５で凝縮された水（回収水）は、第２回収水タンク１４Ｂに貯えられる。第２回収水タンク１４Ｂは、第１回収水タンク１４Ａよりも上方に位置するように配設されていて、第２回収水タンク１４Ｂに貯えられた回収水は、連通路４９を通流することで、第１回収水タンク１４Ａに供給される。
【０１６９】
また、第２回収水タンク１４Ｂには、該第２回収水タンク１４Ｂの水位を検知する水位検知器１５Ｂが設けられている。水位検知器１５Ｂは、第２回収水タンク１４Ｂ内の水位を検知し、その検知した水位を制御器３０に出力することができればどの様な形態であってもよく、例えば、フロート式水位検知器や水圧式水位検知器が挙げられる。
【０１７０】
連通路４９には、連通路４９内の水を通流／遮断するための第５開閉弁４３が設けられている。第５開閉弁４３は、制御器３０によってその開閉が制御される自動開閉弁で構成されていてもよく、使用者又はメンテナンス作業員によって開閉される手動開閉弁で構成されていてもよい。また、本実施の形態４においては、分岐路４８の下流端が連通路４９の第５開閉弁４３よりも上流側（第２回収水タンク１４Ｂ側）に接続されている。
【０１７１】
［燃料電池システムの動作］
次に、本実施の形態４に係る燃料電池システム１００の水抜き動作について説明する。
【０１７２】
まず、本実施の形態４に係る燃料電池システム１００における第１の水循環経路の水抜き処理は、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と同様に処理されるため、その説明は省略する。
【０１７３】
また、第２の水循環経路の水抜き動作についても、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と同様に処理されるが、第２回収水タンク１４Ｂ内の水を水抜きする場合と第２回収水タンク１４Ｂ内の水を水抜きしない場合で処理が異なる。具体的には、第２回収水タンク１４Ｂの水を水抜きする場合には、制御器３０は、第５開閉弁４３を開放させて、第２回収水タンク１４Ｂ内の水を連通路４９に通流させて、第１回収水タンク１４Ａ及び第１接続路２１を介して、第１分岐路２４から燃料電池システム１００外に排出する。一方、第２回収水タンク１４Ｂの水抜きをしない場合には、制御器３０は、第５開閉弁４３を閉止した状態を維持する。
【０１７４】
また、本実施の形態４に係る燃料電池システム１００における水経路（排熱回収水経路８）の水抜き及び貯湯タンク９の水抜きは、実施の形態２に係る燃料電池システム１００と同様に処理されるため、その説明は省略する。
【０１７５】
［水循環経路の全ブロックの水抜き処理］
図１８は、図１７に示す燃料電池システム１００の水循環経路の全ブロックの水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【０１７６】
上述したように、本実施の形態４に係る燃料電池システム１００は、水循環経路として、第１の水循環経路及び第２の水循環経路からなる水循環経路と、排熱回収水経路８及び貯湯タンク９からなる水循環経路と、を備える。このため、水循環経路の全ブロックの水抜きを行う場合、この２つの水循環経路の全ブロックを水抜きする。以下、本実施の形態４に係る燃料電池システム１００の水循環経路の全ブロックの水抜き処理について、図１８を参照しながら説明する。
【０１７７】
図１８に示すように、使用者が、第１排水弁２０、第２排水弁２６、第３排水弁２７、及び第４排水弁３９を手動で開放し（ステップＳ８０１）、水循環経路の全ブロックの水抜きモードを選択する（ステップＳ８０２）。具体的には、操作器２９の入力部２９ｂを操作して、図２に示す全水抜きモードを選択し、確定ボタンを押下する。全水抜きモードが選択されると、制御器３０は、第１水ポンプ１６及び第２水ポンプ１０の停止状態を維持させ、第３開閉弁４６の閉止状態を維持させ、第４開閉弁４７及び第５開閉弁４３を開放し、第４水ポンプ４５を作動させる（ステップＳ８０３）。これにより、第１の水循環経路内の水が、第１排水路１８から排出され、第２の水循環経路内の水が第１分岐路２４から排出される。また、排熱回収水経路８内の水が第３排水路４１から排出され、貯湯タンク９内の水が第４排水路４２から排出される。更に、第４水ポンプ４５の動作により分岐路４８内の水も第１の回収水タンク１４Ａ及び第１分岐路２４を介して水抜きされる。このようにして、水循環経路の全ブロックが水抜きされる。
【０１７８】
制御器３０は、ステップＳ８０２で全水抜きモードが選択されると、水循環経路の全ブロックの水抜き異常検知シーケンスが実行される（ステップＳ８０４）。ここで、水循環経路の全ブロックの水抜き異常検知シーケンスについて、図１９を参照しながら説明する。
【０１７９】
図１９は、図１８に示す燃料電池システム１００の水抜き処理における水循環経路の全ブロックの水抜き異常検知シーケンスを模式的に示すフローチャートである。
【０１８０】
図９に示すように、制御器３０は、ステップＳ８０２で全水抜きモードが選択されてからの経過時間がＴ４以上になると（ステップＳ８１）、水位検知器１３、水位検知器１５Ａ、及び水位検知器１５Ｂにより冷却水タンク１２、第１回収水タンク１４Ａ、及び第２回収水タンク１４Ｂに水が残存しているか否かを判断する（ステップＳ８２）。なお、Ｔ４は、水循環経路の全ブロックに残存する水が燃料電池システム１００外に排出されるために必要な時間以上の時間であり、予め実験等で求められている。また、水位検知器１３による冷却水タンク１２に水が残存しているか否かの判断手法、及び、水位検知器１５Ａによる第１回収水タンク１４Ａに水が残存じているか否かの判断手法は、上述の実施の形態１の全ブロック水抜き処理と同様であるので、その説明を省略する。また、また、水位検知器１３Ｂにより第２回収水タンク１４Ｂに水が残存しているか否かについても、これらと同様に、水位検知器１３Ｂの検出下限以上の水位が検知されれば、第２回収水タンク１４Ｂ内に水が残存していると判断され、水位検知器１３Ｂの検出下限以上の水位が検知されなければ、第２回収水タンク１４Ｂ内に水が残存していないと判断される。
【０１８１】
そして、制御器３０は、水位検知器１３、水位検知器１５Ａ、及び水位検知器１５Ｂの少なくともいずれか１つの水位検知器により冷却水タンク１２、第１回収水タンク１４Ａ、または第２回収水タンク１４Ｂに水が残存していると判断すると（ステップＳ８２でＹｅｓ）、操作器２９の表示部２９ａに異常を報知させ（ステップＳ８３）、本シーケンスを終了する。一方、制御器３０は、水位検知器１３、水位検知器１５Ａ、及び水位検知器１５Ｂのいずれによっても、冷却水タンク１２、第１回収水タンク１４Ａ、及び第２回収水タンク１４Ｂに水が残存していないと判断すると、表示部２９ａに異常を報知させずに（ステップＳ８４）、本シーケンスを終了する。
【０１８２】
次に、制御器３０は、上記水抜き異常検知シーケンスで水循環経路の全ブロックに異常がないことを確認し（ステップＳ８０５）、水抜きが終了したことを確認すると、操作器２９の入力部２９ｂに水循環経路の全ブロックの水抜きモードが終了したことを報知させ（図３参照）、メンテナンス作業員は、入力部２９ｂの確定ボタンを押下し、水抜きモード終了を確定する（ステップＳ８０６）。これにより、制御器３０は、第４水ポンプ４５を停止させるとともに、第４開閉弁４７及び第５開閉弁４３を閉止する。なお、第４開閉弁４７及び第５開閉弁４３は、閉止させなくてもよい。
【０１８３】
次に、メンテナンス作業員は、第１排水弁２０、第２排水弁２６、第３排水弁２７、及び第４排水弁３９を手動で閉止する（ステップＳ８０７）。
【０１８４】
このように構成された本実施の形態４に係る燃料電池システム１００は、実施の形態１と同様の作用効果を奏する。
【０１８５】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の形態を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の要旨を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。
【産業上の利用可能性】
【０１８６】
本発明に係る燃料電池システム及び燃料電池システムの水抜き方法は、水循環経路のうち水抜きが必要なブロックのみが水抜きされるので、水抜き動作後の水張り動作時間が短縮され、メンテナンスがより早期に完了することが可能になるので、家庭用や業務用の燃料電池システム等として有用である。
【符号の説明】
【０１８７】
１  燃料電池
２  酸化剤ガス供給器
３  燃料ガス供給器
４  第１凝縮器
５  第２凝縮器
６  熱交換器
７  第３水ポンプ
８  排熱回収水経路
９  貯湯タンク
１０  第２水ポンプ
１１  冷却水経路
１２  冷却水タンク
１３  水位検知器
１４Ａ  第１回収水タンク
１４Ｂ  第２回収水タンク
１５Ａ  水位検知器
１５Ｂ  水位検知器
１６  第１水ポンプ
１７  浄化器
１８  第１排水路
１９  排気器
２０  第１排水弁
２１  第１接続路
２１ａ  上流部
２１ｂ  中流部
２１ｃ  下流部
２２  第２排水路
２３  第５排水弁
２４  第１分岐路
２５  第２排水路
２６  第２排水弁
２７  第３排水弁
２８  第２接続路
２９  指示取得器
２９ａ  表示部
２９ｂ  入力部
３０  制御器
３１  酸化剤ガス排出経路
３２  燃料ガス排出経路
３３  第１温度検知器
３５  第２温度検知器
３６  加熱器
３７  ガス抜き器
３８  ガス抜き器
３９  第４排水弁
４１  第３排水路
４２  第４排水路
４３  第５開閉弁
４５  第４水ポンプ
４６  第３開閉弁
４７  第４開閉弁
４８  分岐路
４９  連通路
５０  改質水経路
５１  フィルター
５２  第１開閉弁
５３  第２開閉弁
７０  筐体
１００  燃料電池システム
１０１  水素生成器
【図１】
2010125734.tif 000003
【図２】
2010125734.tif 000004
【図３】
2010125734.tif 000005
【図４】
2010125734.tif 000006
【図５】
2010125734.tif 000007
【図６】
2010125734.tif 000008
【図７】
2010125734.tif 000009
【図８】
2010125734.tif 000010
【図９】
2010125734.tif 000011
【図１０】
2010125734.tif 000012
【図１１】
2010125734.tif 000013
【図１２】
2010125734.tif 000014
【図１３】
2010125734.tif 000015
【図１４】
2010125734.tif 000016
【図１５】
2010125734.tif 000017
【図１６】
2010125734.tif 000018
【図１７】
2010125734.tif 000019
【図１８】
2010125734.tif 000020
【図１９】
2010125734.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月11日(2011.4.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水経路に水浄化器等の定期的に交換が必要な交換機器や温度センサ等の故障が発生した場合に交換される機器を備える燃料電池システム、及びこれを備える燃料電池システムの水抜き方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池システムには、メンテナンスが必要な場合に燃料電池の冷却水経路から水を抜くことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１３４２０６号公報（段落「００３３」）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１記載の燃料電池システムは、メンテナンスの際に冷却水経路内の水を抜くことについて開示があるが、燃料電池システムには、冷却水経路以外の水経路を有しており、メンテナンスをする際の状況に応じてこれらの水経路からどのように水抜きを実行するのかについては考慮されていない。
【０００５】
本発明は、従来の課題を解決するもので、メンテナンをする際の状況に応じた水抜きが可能な燃料電池システム及び燃料電池システムの水抜き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】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池システムの運転に必要な水が循環する水循環経路と、水抜き時に前記水循環経路を複数のブロックに分割し、かつ、前記水循環経路中の水を各ブロックに分けるように構成された分離機構と、各ブロックに接続された排水路と、前記排水路に設けられた排水弁と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の燃料電池システムの水抜き方法は、燃料電池と、燃料電池システムの運転に必要な水が循環する水循環経路と、水抜き時に前記水循環経路を複数のブロックに分割し、かつ、前記水循環経路中の水を各ブロックに分けるように構成された分離機構と、各ブロックに接続された排水路と、前記排水路に設けられた排水弁と、を備える燃料電池システムの水抜き方法であって、メンテナンスが必要な部品が設けられた前記ブロックもしくは異常が検知された前記ブロックに接続された前記排水路の前記排水弁を開放して、前記ブロックのみの水抜きを実行する、ことを特徴とする。
【０００８】
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施形態の詳細な説明から明らかにされる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の燃料電池システム及び燃料電池システムの水抜き方法によれば、水循環経路内の水抜きが必要なブロックの水のみが水循環経路外に排出されるので、水抜き動作後の水張り動作時間が短縮され、メンテナンスがより早期に完了することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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模式的に示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す燃料電池システムの操作器の概略構成を示す模式図である。
【図３】図３は、図１に示す燃料電池システムの操作器の概略構成を示す模式図である。
【図４】図４は、図１に示す燃料電池システムの第１の水循環経路の水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【図５】図５は、図４に示す燃料電池システムの水抜き処理における第１の水循環経路の水抜き異常検知シーケンスを模式的に示すフローチャートである。
【図６】図６は、図１に示す燃料電池システムの第２の水循環経路の水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【図７】図７は、図６に示す燃料電池システムの水抜き処理における第２の水循環経路の水抜き異常検知シーケンスを模式的に示すフローチャートである。
【図８】図８は、図１に示す燃料電池システムの水循環経路の全ブロックの水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【図９】図９は、図８に示す燃料電池システムの水抜き処理における水循環経路の水抜き異常検知シーケンスを模式的に示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの概略構成を模式的に示すブロック図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す燃料電池システムの排熱回収水経路（水経路）の水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、図１０に示す燃料電池システムの貯湯タンクの水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムの概略構成を模式的に示すブロック図である。
【図１４】図１４は、図１３に示す燃料電池システムの水抜き動作を含む一連のフローを示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、本変形例４の燃料電池システムの概略構成を模式的に示すブロック図である。
【図１６】図１６は、図１５に示す燃料電池システムの水抜き動作を含む一連のフローを示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池システムの概略構成を模式的に示すブロック図である。
【図１８】図１８は、図１７に示す燃料電池システムの水循環経路の全ブロックの水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、図１８に示す燃料電池システムの水抜き処理における水循環経路の水抜き異常検知シーケンスを模式的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態における燃料電池システム及び燃料電池システムの水抜き方法について具体的に説明する。
【００１２】
第１の形態の燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池システムの運転に必要な水が循環する水循環経路と、水抜き時に水循環経路を複数のブロックに分割し、かつ、水循環経路中の水を各ブロックに分けるように構成された分離機構と、各ブロックに接続された排水路と、排水路に設けられた排水弁と、を備える、ことを特徴とする。
【００１３】
これにより、水循環経路のうち水抜きが必要なブロックのみが水抜きされるので水抜き動作後の水張り動作時間が短縮され、メンテナンスがより早期に完了される。
【００１４】
ここで、上記発明は、操作者により指示取得器を介して選択された水抜きモードに従って、水循環経路のうち水抜きが必要なブロックのみの水抜き動作を実行する場合と、指示取得器を介した水抜きモードの選択なしに、水抜きが必要なブロックのみの水抜き動作を自動的に実行する場合との両方を含む。
【００１５】
また、本発明において、「水抜き」とは、水循環経路のうち所定のブロック内の水を、排水弁を開放することで、排水路から燃料電池システム外に排出することをいう。
【００１６】
ここで、「排水弁」は、各ブロックに少なくとも一つ設けられるよう構成されている。
【００１７】
また、第２の形態の燃料電池システムは、第１の形態の燃料電池システムにおいて、水循環経路は、燃料電池を冷却する冷却水が循環する第１の水循環経路と第１の水循環経路から排出された冷却水を浄化して第１の水循環経路に戻す第２の水循環経路を有し、分離機構は、第１の水循環経路及び第２の水循環経路が接続され、冷却水が貯えられる第１水タンクで構成されている、ことを特徴とする。
【００１８】
また、第３の形態の燃料電池システムは、第２の形態の燃料電池システムにおいて、第１の水循環経路に設けられた第１排水路と、第１排水路に設けられた第１排水弁と、第２の水循環経路に設けられた第２排水路と、第２排水路に設けられた第２排水弁と、を備える、ことを特徴とする。
【００１９】
また、第４の形態の燃料電池システムは、第２の形態の燃料電池システムにおいて、第１の水循環経路に設けられた、第１のメンテナンス部品及び第１の水循環経路の異常を検知する第１の異常検知器の少なくともいずれか一方と、第２の水循環経路に設けられた、第２のメンテナンス部品及び第２の水循環経路の異常を検知する第２の異常検知器の少なくともいずれか一方と、を備える、ことを特徴とする。
【００２０】
ここで、「第１のメンテナンス部品」は、定期的にメンテナンス（点検／交換）される部品をいい、冷却水を送出する第２水ポンプ内に設けられているフィルターや第１水タンク内の不純物を捕捉するフィルター等が例示される。また、「第２のメンテナンス部品」は、定期的にメンテナンス（点検／交換）される部品をいい、燃料電池の排ガスから回収した回収水を浄化するための浄化器や、回収水を貯える回収水タンク内の不純物を捕捉するフィルターや、浄化された水を送出する第１水ポンプ内に設けられているフィルター等が例示される。
【００２１】
また、第１の異常検知器としては、冷却水の温度を検知する温度検知器や、第１水タンクの水位を検知する水位検知器や、第２水ポンプの回転数検知器等が例示される。同様に、第２の異常検知器としては、回収水の温度を検知する温度検知器や、回収水タンクの水位検知器や、第１水ポンプの回転数検知器等が例示される。
【００２２】
また、第５の形態の燃料電池システムは、第１の形態の燃料電池システムにおいて、水循環経路は、燃料電池システムの排熱を回収した水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクより取り出され、燃料電池システムの排熱を回収した後、貯湯タンクに戻る水が通流する水経路と、を有し、分離機構は、燃料電池システムの排熱を回収する前の水経路に設けられた第１開閉弁と、燃料電池システムの排熱を回収した後の水経路に設けられた第２開閉弁と、を有する、ことを特徴とする。
【００２３】
また、第６の形態の燃料電池システムは、第５の形態の燃料電池システムにおいて、水経路に設けられた第３排水路と、第３排水路に設けられた第３排水弁と、貯湯タンクに設けられた第４排水路と、第４排水路に設けられた第４排水弁と、を備える、ことを特徴とする。
【００２４】
また、第７の形態の燃料電池システムは、第５の形態の燃料電池システムにおいて、水経路に設けられた該水経路の異常を検知する第３の異常検知器と、貯湯タンクに設けられた第４の異常検知器とを備える、ことを特徴とする。
【００２５】
ここで、「第３の異常検知器」としては、水経路を通流する水の温度を検知する温度検知器や水経路内の水を送出する第３水ポンプの回転数検知器等が例示される。また、「第４の異常検知器」としては、貯湯タンク内の水の温度を検知する温度検知器や貯湯タンクの水位を検知する水位検知器等が例示される。
【００２６】
また、第８の形態の燃料電池システムは、第１の形態の燃料電池システムにおいて、水循環経路は、燃料電池の排ガスから回収した回収水を貯える第２水タンクと、回収水を浄化した浄化水を燃料電池を冷却する冷却水として貯える第１水タンクと、第１水タンクと第２水タンクを接続する第１接続路と、第１接続路より分岐された第１分岐路と、第１分岐路に設けられた第５排水弁と、を有し、第１接続路には、浄化器が設けられ、第１分岐路は、第５排水弁を開放することにより、浄化器を含む経路の水が水抜きされるように構成されている、ことを特徴とする。
【００２７】
また、第９の形態の燃料電池システムは、第８の形態の燃料電池システムにおいて、第２水タンクは、浄化器よりも上方に配設され、第２水タンク内の水位を検知する水位検知器と、第５排水弁を開放して浄化器及び第２水タンクを含むブロックの水を水抜きさせ、水抜き完了後の水張り動作において、水位検知器で検知される水位の上昇により浄化器の水張りが完了したことを検知する制御器と、を備える、ことを特徴とする。
【００２８】
第１０の形態の燃料電池システムは、第８の形態の燃料電池システムにおいて、第１水タンク内の水位を検知する水位検知器と、第５排水弁を開放して浄化器及び第２水タンクを含むブロックの水を水抜きさせ、水抜き完了後の水張り動作において、水位検知器で検知される水位の上昇により浄化器の水張りが完了したことを検知する制御器と、を備える、ことを特徴とする。
【００２９】
これにより、浄化器を含むブロックの水抜きを実行した後の水張り動作において、このブロックの水張りが完了したことを確認することが可能になる。
【００３０】
ここで、「制御器」は、集中制御を行う単独の制御器で構成されてもよく、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成されてもよい。「制御器」としては、例えば、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等を用いることができる。
【００３１】
また、第１１の形態の燃料電池システムは、第８の形態の燃料電池システムにおいて、第１接続路に設けられ、第２水タンク内の回収水を第１水タンクに送出するための水ポンプを備え、第１分岐路は、第１接続路の水ポンプを基準にして浄化器が設けられている側より分岐されている、ことを特徴とする。
【００３２】
また、第１２の形態の燃料電池システムは、第８〜第１１のいずれかの形態の燃料電池システムにおいて、第１水タンクよりオーバーフローした水を第２水タンクに戻すための第２接続路を備え、第２水タンクは大気開放されており、第１水タンクは、第２接続路及び第２水タンクを通じて大気開放されている、ことを特徴とする。
【００３３】
また、第１３の形態の燃料電池システムは、第１〜第１２のいずれかの形態の燃料電池システムにおいて、操作者の手動操作により水循環経路のうち水抜き処理を実行するブロックの設定指示を受け付ける指示取得器と、指示取得器により水抜き処理が指示されたブロックに接続された排水路（以下、水抜き排水路）から排出できるよう、水抜き排水路に設けられた排水弁を開放する制御器と、を備える、ことを特徴とする。
【００３４】
ここで、「指示取得器」は、例えば、操作者の操作により燃料電池システムの動作を制御するリモコンで構成されている。そして、操作者が、このリモコン上に設けられた釦を操作することで、選択された水抜きモード（排水弁制御モード）に関する信号が制御器へ入力される。
【００３５】
また、第１４の形態の燃料電池システムは、第１〜第４、第８〜第１２のいずれかの形態の燃料電池システムにおいて、操作者の手動操作により前記水循環経路のうち水抜き処理を実行するブロックの設定指示を受け付ける指示取得器と、前記指示取得器により水抜き処理が指示されたブロックに応じた水抜き処理の異常検知を開始する制御器と、を備える、ことを特徴とする。
【００３６】
また、第１５の形態の燃料電池システムは、第１４の形態の燃料電池システムにおいて、指示取得器により水抜き処理が指示されたブロックに設けられた水タンクと、水タンクの水位を検知する水位検知器と、を備え、制御器は、水位検知器により検知された水位に基づき、異常検知を実行する、ことを特徴とする。
【００３７】
さらに、第１６の形態の燃料電池システムは、第２の形態の燃料電池システムにおいて、原料及び水を用いて水素含有ガスを生成する水素生成器と、水素生成器に水を供給する水供給器と、水供給器から水素生成器に供給される水が通流する水供給路と、第２の水循環経路に設けられた第２水タンクと、水供給路より分岐して、第２水タンクに供給される水が通流する第２分岐経路と、水供給器より供給される水の流入先を水素生成器と第２水タンクとの間で切替える切替器と、第２の水循環経路の水抜き処理又は水循環経路の全ての経路の水抜き処理において、水供給器を作動させるとともに、切替器を水供給器より供給される水の流入先を第２水タンク側に切替えるように構成された制御器と、を備える、ことを特徴とする。
【００３８】
また、第１の形態の燃料電池システムの水抜き方法は、燃料電池と、燃料電池システムの運転に必要な水が循環する水循環経路と、水抜き時に水循環経路を複数のブロックに分割し、かつ、水循環経路中の水を各ブロックに分けるように構成された分離機構と、各ブロックに接続された排水路と、排水路に設けられた排水弁と、を備える燃料電池システムの水抜き方法であって、メンテナンスが必要な部品が設けられたブロックもしくは異常が検知されたブロックに接続された排水路の排水弁を開放して、上記ブロックのみの水抜きを実行する、ことを特徴とする。
【００３９】
これにより、水循環経路内の水抜きが必要なブロックのみが水抜きされるので、水抜き動作後の水張り動作時間が短縮され、メンテナンスがより早期に完了される。
【００４０】
また、第２の形態の燃料電池システムの水抜き方法は、第１の形態の燃料電池システムの水抜き方法において、水循環経路内が凍結のおそれがある場合及び燃料電池システムを休止状態にする場合の少なくともいずれか一方の場合において、全ての排水弁を開放して、水循環経路の全てのブロックの水抜きを実行する、ことを特徴とする。
【００４１】
これにより、水循環経路の凍結の恐れがある場合に水循環経路内の水が凍結する可能性を低減できる。また、使用者が長期不在で燃料電池システムを休止状態にする際に、本モードを選択することで、水循環経路の全ブロックについて水抜きが実行されるので長期未使用の間に水が腐敗して、水循環経路内に水詰まりが生じたり、長期未使用の間に水循環経路内で水が凍結したりすることが回避できる。
【００４２】
また、第３の形態の燃料電池システムの水抜き方法は、第１の形態の燃料電池システムの水抜き方法において、水循環経路は、燃料電池を冷却する冷却水が循環する第１の水循環経路と第１の水循環経路から排出された冷却水を浄化して第１の水循環経路に戻す第２の水循環経路とを有し、分離機構は、第１の水循環経路及び第２の水循環経路が接続され、冷却水が貯えられる冷却水タンクで構成され、排水路は、第１の水循環経路に設けられた第１排水路と第２の水循経路に設けられた第２排水路とを有し、排水弁は、第１排水路に設けられた第１排水弁と第２排水路に設けられた第２排水弁とを有し、第１の水循環経路に設けられた、第１のメンテナンス部品及び第１の水循環経路の異常を検知する第１の異常検知器の少なくともいずれか一方と、第２の水循環経路に設けられた、第２のメンテナンス部品及び第２の水循環経路の異常を検知する第２の異常検知器の少なくともいずれか一方と、を燃料電池システムはさらに備え、第１のメンテナンス部品に対するメンテナンス時又は第１の水循環経路の異常検知時の少なくともいずれか一方において、第１の水循環経路のみ水抜きを実行し、第２のメンテナンス部品に対するメンテナンス時又は第２の水循環経路の異常が検知されると、第２の水循環経路のみ水抜きを実行する、ことを特徴とする。
【００４３】
さらに、第４の形態の燃料電池システムの水抜き方法は、第１の形態の燃料電池システムにおいて、水循環経路は、燃料電池の排熱を回収した水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクより取り出され、燃料電池の排熱を回収した後、貯湯タンクに戻る水が通流する水経路と、を有し、分離機構は、燃料電池の排熱を回収する前の水経路に設けられた第１開閉弁と、燃料電池の排熱を回収した後の水経路に設けられた第２開閉弁と、を有し、排水路は、水経路に設けられた第３排水路と貯湯タンクに設けられた第４排水路とを有し、排水弁は、第３排水路に設けられた第３排水弁と第４排水路に設けられた第４排水弁とを有し、水経路に設けられた、該水経路の異常を検知する第３の異常検知器と、貯湯タンクに設けられた、貯湯タンクの異常を検知する第４の異常検知器と、を燃料電池システムはさらに備え、水経路の異常が検知されると、第１開閉弁及び第２開閉弁を閉止し、第３排水弁を開放し、水経路内の水抜きのみを実行し、貯湯タンクの異常が検知されると、第１開閉弁及び第２開閉弁を閉止し、第４排水弁を開放し、貯湯タンク内の水抜きのみを実行する、ことを特徴とする。
【００４４】
以下、本発明の実施の形態を、具体的に図面を参照しながら例示する。なお、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素のみを抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
【００４５】
（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は、水循環経路が第１の水循環経路と第２の水循環経路を有する形態を例示するものである。
【００４６】
［燃料電池システムの構成］
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模式的に示すブロック図である。図２及び図３は、図１に示す燃料電池システムの操作器の概略構成を示す模式図である。
【００４７】
図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システム１００は、吸気口及び排気口を有する筐体７０と貯湯タンク９を備えている。筐体７０内部には、燃料電池１、酸化剤ガス（空気）を供給する酸化剤ガス供給器２、原料と水を改質反応することにより、燃料ガスを生成する水素生成器１０１、熱交換器６、冷却水タンク１２、第１回収水タンク１４Ａ、及び制御器３０が配置されている。
【００４８】
燃料電池１には、水素生成器１０１で生成された燃料ガス（水素ガス）が供給され、また、酸化剤ガス供給器２から酸化剤ガスが供給される。燃料電池１では、供給された燃料ガスと酸化剤ガスとが電気化学的に反応して、電気と熱が発生する。燃料電池１で未利用の燃料ガス（オフ燃料ガス）は燃料ガス排出経路３２を通流して、燃料電池１で未利用の酸化剤ガス（オフ酸化剤ガス）は酸化剤ガス排出経路３１を通流して、それぞれ、燃料電池システム１００外部に排出される。なお、オフ酸化剤ガス中の水蒸気が、酸化剤ガス排出経路３１を通流する間に液化した水は、第１回収水タンク１４Ａで回収される。
【００４９】
また、燃料電池１には、該燃料電池１内で発生した熱を回収して冷却するための冷却水が冷却水経路１１を介して供給される。冷却水経路１１には、冷却水タンク１２が設けられていて、冷却水タンク１２には、冷却水が貯えられる。また、冷却水経路１１には、第２水ポンプ１０、第１温度検知器３３、及び加熱器３６が設けられている。第２水ポンプ１０は、冷却水経路１１内の冷却水を送出するように構成されていて、第２水ポンプ１０には、フィルターや第２水ポンプ１０の回転数を検知する回転数検知器が設けられている。第１温度検知器３３は、冷却水経路１１内の冷却水の温度を検知し、検知した温度を制御器３０に伝達するように構成されている。また、加熱器３６は、冷却水経路１１を通流する冷却水を加熱するように構成されていて、電気ヒーターを用いることができる。なお、加熱器３６は、燃料電池１の余剰電量を消費するように構成されているのが好ましい。
【００５０】
また、冷却水経路１１には、熱交換器６が設けられている。熱交換器６は、燃料電池１から回収した排熱を有する冷却水と、貯湯タンク９から取り出され、排熱回収水経路８を通流する水（貯湯水）と、の間で熱交換するように構成されている。熱交換器６で冷却水が保有する熱を回収した水（貯湯水）は、排熱回収水経路８を通流して、貯湯タンク９に供給される。また、排熱回収水経路８には、第３水ポンプ７が設けられている。第３水ポンプ７は、排熱回収水経路８内の水（貯湯水）を送出するように構成されていて、第３水ポンプ７には、フィルターや第３水ポンプ７の回転数を検知する回転数検知器が設けられている。
【００５１】
さらに、冷却水経路１１には、その下流端が燃料電池システム１００（筐体７０）外に開口された第１排水路１８が接続されている。また、第１排水路１８の筐体７０より外側部分には、第１排水弁２０が設けられている。第１排水弁２０は、その弁体を開放することにより、冷却水経路１１及び冷却水タンク１２内の水が第１排水路１８を通流して、燃料電池システム１００外部に排出されるように構成されている。なお、第１排水弁２０は、制御器３０によってその開閉が制御される自動開閉弁で構成されていてもよく、使用者又はメンテナンス作業員によって開閉される手動開閉弁で構成されていてもよい。
【００５２】
冷却水経路１１には、水素生成器１０１に水を供給するための改質水経路５０が接続されている。改質水経路５０には、改質水経路５０内の水を送出するための第４水ポンプ４５が設けられている。また、改質水経路５０の第４水ポンプ４５よりも下流側の部分には、分岐路４８の上流端が接続されていて、その下流端は、第１回収水タンク１４Ａに接続されている。分岐路４８には、第４開閉弁４７が設けられている。さらに、改質水経路５０の分岐路４８の接続されている部分よりも下流側には、第３開閉弁４６が設けられている。第３開閉弁４６と第４開閉弁４７は、切替え器を構成し、制御器３０は、第３開閉弁４６と第４開閉弁４７の開閉を制御することにより、冷却水タンク１２からの冷却水の流入先を水素生成器１０１と第１回収水タンク１４Ａとの間で切替えることができる。なお、本実施の形態１においては、第３開閉弁４６と第４開閉弁４７で切替え器を構成したが、これに限定されず、例えば、改質水経路５０の分岐路４８の分岐点に三方弁を設けて、制御器３０が、該三方弁の切替えポートを制御することで、冷却水タンク１２からの冷却水の流入先を水素生成器１０１と第１回収水タンク１４Ａとの間で切替え制御を行ってもよい。また、本例においては、改質水流路５０の接続箇所は、本例に限定されるものではなく、例えば、水タンク１２であっても構わない。つまり、改質水流路５０は、冷却水経路１１上のいずれの箇所に接続しても構わない。
【００５３】
また、冷却水タンク１２には、該冷却水タンク１２の水位検知する水位検知器１３が設けられている。水位検知器１３は、冷却水タンク１２の水位を検知し、その検知した水位を制御器３０に出力することができればどの様な形態であってもよく、例えば、フロート式水位検知器や水圧式水位検知器が挙げられる。さらに、冷却水タンク１２には、冷却水タンク１２よりオーバーフローした水を第１回収水タンク１４Ａに戻すための第２接続路２８が接続されている。
【００５４】
第１回収水タンク１４Ａには、水位検知器１５Ａとフィルター５１が設けられている。水位検知器１５Ａは、第１回収水タンク１４Ａ内の水位を検知し、その検知した水位を制御器３０に出力することができればどの様な形態であってもよく、例えば、フロート式水位検知器や水圧式水位検知器が挙げられる。また、フィルター５１は、第１回収水タンク１４Ａ内の不純物を捕捉するように構成されている。
【００５５】
また、第１回収水タンク１４Ａには、第１接続路２１の上流端が接続されていて、その下流端は、冷却水タンク１２に接続されている。第１接続路２１の途中には、第１水ポンプ１６と浄化器１７が設けられている。第１水ポンプ１６は、第１接続路２１内の水を送出するように構成されていて、第１水ポンプ１６には、フィルターや第１水ポンプ１６の回転数を検知する回転数検知器が設けられている。また、浄化器１７は、第１回収水タンク１４Ａ内の水を浄化するように構成されていて、例えば、イオン交換樹脂が充填された容器が用いられる。また、浄化器１７は、本例に限定されず、活性炭等のように冷却水タンク１２に供給される回収水を浄化する部材であればよい。
【００５６】
第１接続路２１の途中には、該第１接続路２１より分岐された第１分岐路２４が接続されている。第１分岐路２４は、その下流端が、燃料電池システム１００（筐体７０）外に開口されていて、第１分岐路２４の筐体７０より下流側の部分には、第２排水弁２６が設けられている。
【００５７】
そして、第１回収水タンク１４Ａ、浄化器１７、及び第１分岐路２４は、第２排水弁２６が、その弁体を開放することにより、浄化器１７及び第１回収水タンク１４Ａ内の水が第１分岐路２４を通流して、燃料電池システム１００外部に排出され、浄化器１７及び第１回収水タンク１４Ａ内が水抜きされる。そして、この水抜き完了後に、浄化器１７及び第１回収水タンク１４Ａの水張りが実行されるが、水位検知器１５Ａにより第１回収水タンク１４Ａ内の水張りが完了していることを検知すると浄化器１７の水張りが完了しているように構成されている。つまり、第１回収水タンク１４Ａの水張り完了時の水位よりも浄化器１７Ａの上端が低くなるよう構成されている。なお、本実施の形態１においては、第１分岐路２４が、「第２排水路」と「第１分岐路」を、第２排水弁２６が「第２排水弁」と「第５排水弁」を兼ねる。これは、本実施の形態１においては、第１接続路２１は、第１回収水タンク１４Ａの底面と接続するよう構成されているために、燃料電池システム１００外に開口された第１分岐路２４及び該第１分岐路２４を開閉する第２排水弁２６を設けるのみで、浄化器１７と第１回収水タンク１４Ａの両方から水抜きを実行することが実現されるからである。
【００５８】
なお、上記、第１回収水タンク１４Ａ、浄化器１７、及び第１分岐路２４の配置は例示であり、浄化器１７及び第１回収水タンク１４Ａ内の水が第１分岐路２４を介して水抜きされ、上記水抜き完了後の水張り時に、水位検知器１５Ａにより第１回収水タンク１４Ａ内の水張り完了を検知した場合に、浄化器１７の水張りが完了するように構成されていれば、どのような形態であってもよい。また、第２排水弁２６は、制御器３０によってその開閉が制御される自動開閉弁で構成されていてもよく、使用者又はメンテナンス作業員によって開閉される手動開閉弁で構成されていてもよい。さらに、浄化器１７及び第１回収水タンク１４Ａの水張りは、燃料電池システム１００の外部から水（例えば、水道水）を第１回収水タンク１４Ａに供給することで行ってもよく、また、貯湯タンク９の水を第１回収水タンク１４Ａに供給することで行ってもよい。
【００５９】
さらに、第１回収水タンク１４Ａは、大気開放されており、冷却水タンク１２は、第２接続路２８及び第１回収水タンク１４Ａを通じて大気開放されている。
【００６０】
また、筐体７０の排気口近傍には、筐体７０内のガス（例えば、空気や燃料ガス等）を外部に排気するための排気器１９が設けられている。排気器１９としては、例えば、ブロワやシロッコファン等のファン類を用いることができる。
【００６１】
制御器３０は、第２水ポンプ１０等の燃料電池システム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く、例えば、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等で構成することができる。なお、制御器３０は、単独の制御器で構成される形態だけでなく、複数の制御器が協働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。また、制御器３０は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等に例示される演算処理部だけでなく、メモリ等からなる記憶部及び計時部を有していてもよい。
【００６２】
図２及び図３に示すように、操作器（指示取得器）２９は、マイクロプロセッサで構成された制御部（図示せず）、通信部（図示せず）、表示部２９ａ、及び入力部２９ｂを有していて、制御部が、通信部等を制御している。操作器２９は、ここでは、パネルコンピュータで構成されている。また、操作器２９は、制御信号を通信部で受信し、これを制御部が処理して表示部２９ａに伝達する。また、操作器２９の入力部２９ｂは、操作者（燃料電池システム１００の使用者やメンテナンス作業員）の手動操作により水循環経路のうち水抜き処理を実行するブロックの設定指示を受け付け、入力部２９ｂに入力された操作信号が、操作器２９の制御部及び通信部を介して、制御器３０に送信され、制御器３０の通信部で受信される。なお、以下の説明では、その説明を簡略化するために、制御器３０と操作器２９との信号のやりとりは、双方の通信部による通信及び操作器２９における制御部の処理を省略して記述する。
【００６３】
また、本実施の形態１においては、「第１のメンテナンス部品」は、例えば、第２水ポンプ１０内に設けられたフィルター（図示せず）や、冷却水タンク１２の冷却水を冷却水経路１１に送出する出口に設けられた冷却水タンク１２内の不純物を捕捉するフィルター（図示せず）等が例示される。「第２のメンテナンス部品」は、浄化器１７やフィルター５１等が例示される。また、「第１の異常検知器」は、水位検知器１３、第１温度検知器３３、及び第２水ポンプ１０の回転数を検知する回転数検知器（図示せず）等が例示される。「第２の異常検知器」は、回収水の温度を検知する温度検知器（図示せず）や、水位検知器１５Ａや、第１水ポンプ１６の回転数を検知する回転数検知器（図示せず）等が例示される。
【００６４】
さらに、本実施の形態１においては、「第１の水循環経路」は、冷却水経路１１及び冷却水タンク１２から構成され、「第２の水循環経路」は、冷却水タンク１２、第１接続路２１、第２接続路２８、及び第１回収水タンク１４Ａから構成され、冷却水タンク１２が分離機構として機能する。
【００６５】
［燃料電池システムの動作］
次に、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の動作について説明する。なお、ここでは、燃料電池システム１００の水抜き動作について説明し、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の発電運転動作については、一般的な燃料電池システム１００の発電運転動作と同様に行われるため、その説明は省略する。
【００６６】
［第１の水循環経路の水抜き処理］
図４は、図１に示す燃料電池システム１００の第１の水循環経路の水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【００６７】
まず、例えば、燃料電池システム１００発電運転中や運転停止中に、制御器３０が、第１の異常検知器である第１温度検知器３３の異常（故障）や、第１のメンテナンス部品である冷却水タンク１２に設けられたフィルター（図示せず）の交換時期になったことを検知したとする。すると、制御器３０は、操作器２９の表示部２９ａに第１温度検知器３３が故障している旨やフィルター交換時期である旨をエラーコード等で報知し、メンテナンス会社にも故障している旨やフィルターの交換時期である旨を報知する。ついで、制御器３０は、燃料電池システム１００が発電運転中である場合には、燃料電池システム１００の発電運転を異常停止させる。
【００６８】
そして、故障している旨等の報知を受け取ったメンテナンス会社のメンテナンス作業員が、以下に示す、第１水循環経路の水抜き処理を行う。
【００６９】
図４に示すように、メンテナンス作業員が、第１排水弁２０を手動で開放し（ステップＳ１０１）、第１の水循環経路の水抜きモードを選択する（ステップＳ１０２）。具体的には、操作器２９の入力部２９ｂを操作して、図２に示す水抜きモード１を選択し、確定ボタンを押下する。水抜きモード１が選択されると、制御器３０は、第１水ポンプ１６、第２水ポンプ１０、及び第４水ポンプ４５の停止状態を維持させ、第３開閉弁４６及び第４開閉弁４７の閉止状態を維持させる。これにより、冷却水タンク１２が分離機構として機能し、第１の水循環経路からなるブロックと、第２の水循環経路からなるブロックと、に分割し、各ブロック間の水を分離させる。そして、冷却水経路１１と冷却水タンク１２を有する第１の水循環経路内の水は、第１排水路１８を介して燃料電池システム１００外に排出され、第１の水循環経路が水抜きされる。
【００７０】
制御器３０は、ステップＳ１０２にて第１の水抜きモードが選択されると、第１の水循環経路の水抜き異常検知シーケンスが実行される（ステップＳ１０３）。ここで、第１の水循環経路の水抜き異常検知シーケンスについて、図５を参照しながら説明する。
【００７１】
図５は、図４に示す燃料電池システム１００の水抜き処理における第１の水循環経路の水抜き異常検知シーケンスを模式的に示すフローチャートである。
【００７２】
図５に示すように、制御器３０は、ステップＳ１０２で水抜きモード１が選択されてからの経過時間がＴ１以上になると（ステップＳ１１）、冷却水タンク１２内の水位検知器１３により冷却水タンク１２に水が残存しているか否かを判断する（ステップＳ１２）。なお、Ｔ１は、冷却水経路１１及び冷却水タンク１２に残存する冷却水が燃料電池システム１００外に排出されるために必要な時間以上の時間であり、予め実験等で求められる。また、水位検知器１３により冷却水タンク１２に水が残存しているか否かは、本実施の形態では、水位検知器１３の検出下限以上の水位が検知されるか否かによって判断される。具体的には、水位検知器１３の検出下限以上の水位が検知されれば、冷却水タンク１２内に水が残存していると判断され、水位検知器１３の検出下限以上の水位が検知されなければ、冷却水タンク１２内に水が残存していないと判断される。
【００７３】
そして、制御器３０は、水位検知器１３により冷却水タンク１２に水が残存していることが検知されると（ステップＳ１２でＹｅｓ）、操作器２９の表示部２９ａに異常を報知させ（ステップＳ１３）、本シーケンスを終了する。一方、制御器３０は、水位検知器１３により冷却水タンク１２に水が残存していることが検知されないと（ステップＳ１２でＮｏ）、表示部２９ａに異常を報知させずに（ステップＳ１４）、本シーケンスを終了する。
【００７４】
次に、制御器３０は、上記水抜き異常検知シーケンスで第１の水循環経路の水抜きに異常なきことを確認して（ステップＳ１０４）、水抜きが終了したことを確認すると、操作器２９の入力部２９ｂに第１の水循環経路の水抜きモードが終了したことを報知させ（図３参照）、メンテナンス作業員は、入力部２９ｂの確定ボタンを押下し、水抜きモード終了を確定する（ステップＳ１０５）。
【００７５】
次に、メンテナンス作業員は、第１排水弁２０を手動で閉止し（ステップＳ１０６）、第１温度検知器３３やフィルターを交換する。第１温度検知器３３やフィルターの交換が終了すると、第１の水循環経路内に水張りを行う。
【００７６】
［第２の水循環経路の水抜き処理］
図６は、図１に示す燃料電池システム１００の第２の水循環経路の水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【００７７】
まず、上記実施の形態１に係る燃料電池システム１００における第１の水循環経路の水抜き処理と同様に、例えば、燃料電池システム１００発電運転中や運転停止中に、制御器３０が、第２の異常検知器である回収水の温度を検知する温度検知器（図示せず）の異常（故障）や、第２のメンテナンス部品である第１回収水タンク１４Ａに設けられたフィルター５１の交換時期になったことを検知したとする。すると、制御器３０は、操作器２９の表示部２９ａに温度検知器が故障している旨やフィルター５１の交換時期である旨をエラーコード等で報知し、メンテナンス会社にも故障している旨やフィルター交換時期である旨を報知する。ついで、制御器３０は、燃料電池システム１００が発電運転中である場合には、燃料電池システム１００の発電運転を異常停止させる。
【００７８】
そして、故障している旨等の報知を受け取ったメンテナンス会社のメンテナンス作業員が、以下に示す、第２の水循環経路の水抜き処理を行う。
【００７９】
図６に示すように、メンテナンス作業員が、第２排水弁２６を手動で開放し（ステップＳ２０１）、第２の水循環経路の水抜きモードを選択する（ステップＳ２０２）。具体的には、操作器２９の入力部２９ｂを操作して、図２に示す水抜きモード２を選択し、確定ボタンを押下する。水抜きモード２が選択されると、制御器３０は、第１水ポンプ１６、第２水ポンプ１０、及び第４水ポンプ４５の停止状態を維持させ、第３開閉弁４６及び第４開閉弁４７の閉止状態を維持させる。これにより、冷却水タンク１２が分離機構として機能し、第２の水循環経路からなるブロックと、第１の水循環経路からなるブロックとに分割し、各ブロック間の水を分離させる。そして、第１接続路２１、第２接続路２８、及び第１回収水タンク１４Ａからなる第２の水循環経路内の水は、第１分岐路２４を介して燃料電池システム１００外に排出され、第２の水循環経路内が水抜きされる。このとき、浄化器１７内の水も水抜きされる。
【００８０】
制御器３０は、ステップＳ２０２にて第２の水循環経路の水抜きモードが選択されると、第２の水循環経路の水抜き異常検知シーケンスが実行される（ステップＳ２０３）。ここで、第２の水循環経路の水抜き異常検知シーケンスについて、図７を参照しながら説明する。
【００８１】
図７は、図６に示す燃料電池システム１００の水抜き処理における第２の水循環経路の水抜き異常検知シーケンスを模式的に示すフローチャートである。
【００８２】
図７に示すように、制御器３０は、ステップＳ２０２で水抜きモード２が選択されてからの経過時間がＴ２以上になると（ステップＳ２１）、第１回収水タンク１４Ａ内の水位検知器１５Ａにより第１回収水タンク１４Ａに水が残存しているか否かを判断する（ステップＳ２２）。なお、Ｔ２は、第２の水循環経路に残存する回収水が燃料電池システム１００外に排出されるために必要な時間以上の時間であり、予め実験等で求められている。また、水位検知器１５Ａにより第１回収水タンク１４Ａに水が残存しているか否かは、本実施の形態では、水位検知器１５Ａの検出下限以上の水位が検知されるか否かによって判断される。具体的には、水位検知器１５Ａの検出下限以上の水位が検知されれば、第１回収水タンク１４Ａ内に水が残存していると判断され、水位検知器１５の検出下限以上の水位が検知されなければ、第１回収水タンク１４Ａ内に水が残存していないと判断される。
【００８３】
そして、制御器３０は、水位検知器１５Ａにより第１回収水タンク１４Ａに水が残存していることが検知されると（ステップＳ２２でＹｅｓ）、操作器２９の表示部２９ａに異常を報知させ（ステップＳ２３）、本シーケンスを終了する。一方、制御器３０は、水位検知器１５Ａにより第１回収水タンク１４Ａに水が残存していることが検知されると、表示部２９ａに異常を報知させずに（ステップＳ２４）、本シーケンスを終了する。
【００８４】
次に、制御器３０は、上記水抜き異常検知シーケンスで第２の水循環経路の水抜きに異常なきことを確認して（ステップＳ２０４）、水抜きが終了したことを確認すると、操作器２９の入力部２９ｂに第２の水循環経路の水抜きモードが終了したことを報知させ（図３参照）、メンテナンス作業員は、入力部２９ｂの確定ボタンを押下し、水抜きモード終了を確定する（ステップＳ２０５）。
【００８５】
次に、メンテナンス作業員は、第２排水弁２６を手動で閉止し（ステップＳ２０６）、温度検知器やフィルター５１を交換する。温度検知器やフィルターの交換が終了すると、第２の水循環経路内に水張りを行う。このとき、上述したように、制御器３０は、水位検知器１５Ａが水位を検知することにより、浄化器１７の水張りが完了したことを検知することができる。
【００８６】
このように本実施の形態１に係る燃料電池システム１００においては、水循環経路のうち、水抜きが必要なブロック（第１の水循環経路又は第２の水循環経路）のみを水抜きすることで、水循環経路内の全ての水を水抜きをするよりも水抜き動作を早期に行うことができ、また、水抜き動作後の水張り動作時間が短縮され、メンテナンスがより早期に完了される。
【００８７】
［水循環経路の全ブロックの水抜き処理］
図８は、図１に示す燃料電池システム１００の水循環経路の全ブロックの水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【００８８】
まず、例えば、使用者が水循環経路内の水が凍結するおそれがあることを、天気予報等の情報で予め把握している場合や長期不在のため燃料電池システム１００を長期使用せず、水循環経路内の水の腐敗や水循環経路内の水凍結の恐れがある場合に、以下に示す、水循環経路の全ブロックの水抜き処理を行う。
【００８９】
図８に示すように、使用者が、第１排水弁２０及び第２排水弁２６を手動で開放し（ステップＳ３０１）、水循環経路の全ブロックの水抜きモードを選択する（ステップＳ３０２）。具体的には、操作器２９の入力部２９ｂを操作して、図２に示す全水抜きモードを選択し、確定ボタンを押下する。全水抜きモードが選択されると、制御器３０は、第１水ポンプ１６及び第２水ポンプ１０の停止状態を維持させ、第３開閉弁４６の閉止状態を維持させ、第４開閉弁４７を開放し、第４水ポンプ４５を作動させる（ステップＳ３０３）。これにより、第１の水循環経路及び第２の水循環経路内の水が燃料電池システム１００外に排出され、水循環経路の全ブロックが水抜きされるとともに、改質水経路５０及び分岐路４８についても水抜きされる。具体的には、冷却水経路１１と冷却水タンク１２を有する第１の水循環経路内の水は、第１排水路１８を介して燃料電池システム１００外に排出され、第１の水循環経路が水抜きされる。また、第４水ポンプ４５が作動するとともに、第３開閉弁４６の閉止状態を維持させ、第４開閉弁４７を開放することにより、改質水経路５０から分岐路４８を介して、第１回収水タンク１４Ａに供給される。そして、第１回収水タンク１４Ａに供給された冷却水は、第１分岐路２４を介して、燃料電池システム１００外に排出される。つまり、上記ステップＳ３０３の動作により改質水経路５０及び分岐路４８の水抜きが実行される。さらに、第１接続路２１、第２接続路２８、及び第１回収水タンク１４Ａを有する第２の水循環経路内の水は、第１分岐路２４を介して燃料電池システム１００外に排出され、第２の水循環経路内が水抜きされる。このとき、浄化器１７内の水も水抜きされる。
【００９０】
制御器３０は、ステップＳ３０２にて全水抜きモードが選択されると、水循環経路の全ブロックの水抜き異常検知シーケンスが実行される（ステップＳ３０４）。ここで、水循環経路の全ブロックの水抜き異常検知シーケンスについて、図９を参照しながら説明する。
【００９１】
図９は、図８に示す燃料電池システム１００の水抜き処理における水循環経路の全ブロックの水抜き異常検知シーケンスを模式的に示すフローチャートである。
【００９２】
図９に示すように、制御器３０は、ステップＳ３０２で全水抜きモードが選択されてからの経過時間がＴ３以上になると（ステップＳ３１）、水位検知器１３及び水位検知器１５Ａにより冷却水タンク１２に水が残存しているか、及び第１回収水タンク１４Ａに水が残存しているか否かを判断する（ステップＳ３２）。なお、Ｔ３は、水循環経路の全ブロックに残存する水が燃料電池システム１００外に排出されるために必要な時間以上の時間であり、予め実験等で求められている。また、水位検知器１３による冷却水タンク１２に水が残存しているか否かの判断手法、及び、水位検知器１５Ａによる第１回収水タンク１４Ａに水が残存じているか否かの判断手法は、上述の第１の水循環経路の水抜き処理及び第２の水循環経路の水抜き処理と同様であるので、その説明を省略する。
【００９３】
そして、制御器３０は、水位検知器１３又は水位検知器１５Ａにより、冷却水タンク１２又は第１回収水タンク１４Ａに水が残存していることが検知されると（ステップＳ３２でＹｅｓ）、操作器２９の表示部２９ａに異常を報知させ（ステップＳ３３）、本シーケンスを終了する。一方、制御器３０は、水位検知器１３及び水位検知器１５Ａにより冷却水タンク１３及び第１回収水タンクに水が残存していないことが検知されると、表示部２９ａに異常を報知させずに（ステップＳ３４）、本シーケンスを終了する。
【００９４】
次に、制御器３０は、上記水抜き異常検知シーケンスで水循環経路の全ブロックに異常がないことを確認し（ステップＳ３０５）、水抜きが終了したことを確認すると、操作器２９の入力部２９ｂに水循環経路の全ブロックの水抜きモードが終了したことを報知させ（図３参照）、メンテナンス作業員は、入力部２９ｂの確定ボタンを押下し、水抜きモード終了を確定する（ステップＳ３０６）。これにより、制御器３０は、第４水ポンプ４５を停止させるとともに、第４開閉弁４７を閉止する。
【００９５】
次に、メンテナンス作業員は、第１排水弁２０及び第２排水弁２６を手動で閉止する（ステップＳ３０７）。
【００９６】
このように、全水抜き処理を行うことにより、水循環経路の全ブロックの水の凍結や腐敗を予め回避することが可能となる。
【００９７】
なお、本実施の形態１においては、燃料電池１からの排熱を回収するために、冷却水が有する熱を貯湯水が回収するための熱交換器６を設ける形態としたが、これに限定されず、燃料ガス排出経路３２や酸化剤ガス排出経路３１を通流する未利用の反応ガスが有する熱を回収する冷却水が循環する第１の循環経路を設け、この第１の水循環経路と上記第２の水循環経路とが冷却水タンクを介して分離する形態を採用してもよい。
【００９８】
また、本実施の形態１においては、未利用の酸化剤ガス中の水蒸気から液化した水を第１回収水タンク１４Ａで回収する形態を採用したが、これに限定されず、未利用の燃料ガス中の水蒸気から液化した水を第１回収水タンク１４Ａで回収する形態を採用してもよく、また、未利用の酸化剤ガス及び未利用の燃料ガスの両方のガス中の水蒸気から液化した水を第１回収水タンク１４Ａで回収する形態を採用してもよい。
【００９９】
さらに、本実施の形態１においては、上記水抜き処理において、第１排水弁２０及び第２排水弁２６の開閉動作をメンテナンス作業員が手動で行う形態を採用したが、これに限定されず、上記水抜き処理において、第１排水弁２０及び第２排水弁２６の少なくともいずれか一方を、制御器３０が、これらの開閉を制御する形態を採用してもよい。この場合、メンテナンス作業員により所定の水抜きモードが選択された（ステップＳ１０２、Ｓ２０２、Ｓ３０２）後、第１排水弁２０及び第２排水弁２６の少なくともいずれか一方を開放する動作（ステップＳ１０１、２０１、３０１）が制御器３０により実行される形態となる。
【０１００】
（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は、水循環経路が貯湯タンクと水経路により構成される形態を例示するものである。
【０１０１】
［燃料電池システムの構成］
図１０は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの概略構成を模式的に示すブロック図である。
【０１０２】
図１０に示すように、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システム１００は、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と基本的構成は同じであるが、排熱回収水経路（水経路）８と貯湯タンク９が水循環経路を構成する点が異なる。
【０１０３】
具体的には、排熱回収水経路８には、排熱回収水経路８内の水の温度を検知する第２温度検知器３５が設けられている。また、燃料電池１の排熱を回収する前の排熱回収水経路８には、第１開閉弁５２が設けられ、燃料電池１の排熱を回収した後の排熱回収水経路８には、第２開閉弁５３が設けられている。すなわち、第１開閉弁５２は、排熱回収水経路８の燃料電池１の排熱を回収する熱交換器６よりも上流側に設けられていて、第２開閉弁５３は、排熱回収水経路８の熱交換器６よりも下流側に設けられている。そして、第１開閉弁５２と第２開閉弁５３が、各々の弁体を閉止することにより、貯湯タンク９（正確には、貯湯タンク９と、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２よりも上流側の部分と、排熱回収水経路８の第２開閉弁５３よりも下流側の部分と、からなる）を有するブロックと、排熱回収水経路８（正確には、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２よりも下流側、かつ、第２開閉弁５３よりも上流側の部分）を有するブロックと、に分割し、各ブロックに水を分離する分離機構として機能する。
【０１０４】
また、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２と第２開閉弁５３の間には、第３排水路４１が接続されていて、第３排水路４１には、第３排水弁２７が設けられている。第１開閉弁５２及び第２開閉弁５３は、排熱回収水経路８内の水を通流／遮断するように構成されている。第３排水弁２７は、その弁体を開放することにより、排熱回収水経路８内の水が第３排水路４１を介して、燃料電池システム１００外部に排出されるように構成されている。なお、第１開閉弁５２、第２開閉弁５３、及び第３排水弁２７は、制御器３０によってその開閉が制御される自動開閉弁で構成されていてもよく、使用者又はメンテナンス作業員によって開閉される手動開閉弁で構成されていてもよい。
【０１０５】
また、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２と第２開閉弁５３の間には、ガス抜き器３７が設けられている。ガス抜き器３７は、該ガス抜き器３７を作動させることにより、排熱回収水経路８を大気と連通するように構成されている。ガス抜き器３７は、例えば、排熱回収水経路８を構成する配管に接続されたガス抜き用の配管と、該ガス抜き配管に設けられた開閉弁と、で構成されていてもよい。なお、この開閉弁は、制御器３０によってその開閉が制御される自動開閉弁で構成されていてもよく、使用者又はメンテナンス作業員によって開閉される手動開閉弁で構成されていてもよい。
【０１０６】
貯湯タンク９の上部（ここでは、上端）には、貯湯タンク９を大気と連通させるためのガス抜き器３８が設けられていて、その下部（ここでは、下端）には、第４排水路４２が接続されていて、第４排水路４２には、第４排水弁３９が設けられている。第４排水弁３９は、その弁体を開放することにより、貯湯タンク９内の水が第４排水路４２を介して、燃料電池システム１００外部に排出されるように構成されている。なお、第４排水弁３９は、制御器３０によってその開閉が制御される自動開閉弁で構成されていてもよく、使用者又はメンテナンス作業員によって開閉される手動開閉弁で構成されていてもよい。
【０１０７】
そして、本実施の形態２においては、「第３の異常検知器」は、排熱回収水経路８を通流する水の温度を検知する第２温度検知器３５、第３水ポンプ７の回転数を検知する回転数検知器等（図示せず）が例示される。また、「第４の異常検知器」は、貯湯タンク９内の水の温度を検知する温度検知器（図示せず）及び貯湯タンク９内の水位を検知する水位検知器等（図示せず）が例示される。
【０１０８】
なお、本実施の形態２の燃料電池システム１００において、排熱回収水経路８を通流する水により熱交換器６を介して燃料電池１を冷却する冷却水より熱回収するよう構成されているが、これに代えて、燃料ガス排出経路３２と排熱回収水経路８との間で熱交換する熱交換器を設ける形態としてもよく、酸化剤ガス排出経路３１と排熱回収水経路８との間で熱交換する熱交換器を設ける形態としてもよく、水素生成器１０１を加熱した燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス経路（図示せず）と排熱回収水経路８との間で熱交換する熱交換器を設ける形態としてもよい。つまり、燃料電池システム１００の排熱を排熱回収水経路８の水で回収する熱交換器であれば、いずれの形態であっても構わない。
【０１０９】
［燃料電池システムの動作］
次に、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００の水抜き動作について説明する。
【０１１０】
［水経路の水抜き処理］
図１１は、図１０に示す燃料電池システム１００の排熱回収水経路（水経路）８の水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【０１１１】
まず、例えば、燃料電池システム１００発電運転中や運転停止中に、制御器３０が、第３の異常検知器である第２温度検知器３５の異常（故障）を検知したとする。すると、制御器３０は、操作器２９の表示部２９ａに第２温度検知器３５が故障している旨を報知し、メンテナンス会社にも故障している旨を報知する。ついで、制御器３０は、燃料電池システム１００が発電運転中である場合には、燃料電池システム１００の発電運転を異常停止させる。
【０１１２】
そして、故障している旨等の報知を受け取ったメンテナンス会社のメンテナンス作業員が、以下に示す、排熱回収水経路（水経路）８の水抜き処理を行う。
【０１１３】
図１１に示すように、メンテナンス作業員が、手動で第１開閉弁５２及び第２開閉弁５３を閉止するとともに（ステップＳ４０１）、手動で第３排水弁２７及びガス抜き器３７を開放する（ステップＳ４０２）。これにより、第１開閉弁５２及び第２開閉弁５３が分離機構として機能し、排熱回収水経路８（正確には、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２よりも下流側、かつ、第２開閉弁５３よりも上流側の部分）を有するブロックと、貯湯タンク９（正確には、貯湯タンク９と、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２よりも上流側の部分と、排熱回収水経路８の第２開閉弁５３よりも下流側の部分と、からなる）を有するブロックとに分割し、各ブロック間の水を分離させる。
【０１１４】
その後、メンテナンス作業員は、上記水経路の水抜きモードを選択する（ステップＳ４０３）。具体的には、操作器２９の入力部２９ｂを操作して、図２に示す水抜きモード３を選択し、確定ボタンを押下する。水抜きモード３が選択されると、制御器３０は、水抜き処理の処理時間の計測を開始する。
【０１１５】
上記動作により、排熱回収水経路８内の水が、第３排水路４１を介して燃料電池システム１００外に排出され、排熱回収水経路８が水抜きされる。そして、制御器３０は、計測した上記処理時間が、水抜き処理完了が想定される時間を経過すると、操作器２９の入力部２９ｂに排熱回収水経路８の水抜きモードが終了したことを報知させる（図３参照）。メンテナンス作業員は、操作器２９の表示部２９ａに水抜きモードが終了したことを示す画面が表示されると、第３排水路４１を介して水抜き処理が完了したことを目視により確認し、手動で第３排水弁２７及びガス抜き器３７を手動で閉止する（ステップＳ４０４）。そして、メンテナンス作業員は、入力部２９ｂの確定ボタンを押下し、水抜きモード終了を確定する（ステップＳ４０５）。なお、排熱回収水経路８の水抜きの終了は、予め排熱回収水経路８内の水が水抜きされる時間を実験等で取得し、当該時間経過で判断することができる。
【０１１６】
次に、メンテナンス作業員は、第２温度検知器３５を交換する。第２温度検知器３５の交換が終了すると、排熱回収水経路（水経路）８内に水張りを行う。
【０１１７】
［貯湯タンクの水抜き］
図１２は、図１０に示す燃料電池システム１００の貯湯タンク９の水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【０１１８】
まず、例えば、燃料電池システム１００発電運転中や運転停止中に、制御器３０が、第４の異常検知器である貯湯タンク９に設けられている温度検知器（図示せず）の異常（故障）を検知したとする。すると、制御器３０は、操作器２９の表示部２９ａに温度検知器が故障している旨を報知し、メンテナンス会社にも故障している旨を報知する。ついで、制御器３０は、燃料電池システム１００が発電運転中である場合には、燃料電池システム１００の発電運転を異常停止させる。
【０１１９】
そして、故障している旨等の報知を受け取ったメンテナンス会社のメンテナンス作業員が、以下に示す、貯湯タンク９の水抜き処理を行う。
【０１２０】
図１２に示すように、メンテナンス作業員が、手動で第１開閉弁５２及び第２開閉弁５３を閉止するとともに（ステップＳ５０１）、手動で第４排水弁３９及びガス抜き器３８を開放する（ステップＳ５０２）。これにより、第１開閉弁５２及び第２開閉弁５３が分離機構として機能し、排熱回収水経路８（正確には、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２よりも下流側、かつ、第２開閉弁５３よりも上流側の部分）を有するブロックと、貯湯タンク９（正確には、貯湯タンク９と、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２よりも上流側の部分と、排熱回収水経路８の第２開閉弁５３よりも下流側の部分と、からなる）を有するブロックとに分割し、各ブロック間の水を分離させる。
【０１２１】
その後、メンテナンス作業員は、貯湯タンク９の水抜きモードを選択する（ステップＳ５０３）。具体的には、操作器２９の入力部２９ｂを操作して、図２に示す水抜きモード４を選択し、確定ボタンを押下する。水抜きモード４が選択されると、制御器３０は、水抜き処理の処理時間の計測を開始する。
【０１２２】
上記動作により、貯湯タンク９内の水が、第４排水路４２を介して燃料電池システム１００外に排出され、貯湯タンク９が水抜きされる。そして、制御器３０は、計測した上記処理時間が、水抜き処理完了が想定される時間を経過すると、操作器２９の入力部２９ｂに貯湯タンク９の水抜きモードが終了したことを報知させる（図３参照）。メンテナンス作業員は、操作器２９の表示部２９ａに水抜きモードが終了したことを示す画面が表示されると、第４排水路４２を介して水抜き処理が完了したことを目視により確認し、手動で第４排水弁３９及びガス抜き器３８を手動で閉止する（ステップＳ５０４）。そして、メンテナンス作業員は、入力部２９ｂの確定ボタンを押下し、水抜きモード終了を確定する（ステップＳ５０５）。なお、貯湯タンク９の水抜きの終了は、予め貯湯タンク９内の水が水抜きされる時間を実験等で取得し、当該時間経過で判断することができる。
【０１２３】
次に、メンテナンス作業員は、温度検知器を交換する。温度検知器の交換が終了すると、貯湯タンク９内に水張りを行う。
【０１２４】
このように、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００においては、水循環経路のうち、水抜きが必要なブロック（排熱回収水経路８又は貯湯タンク９）のみを水抜きすることで、水循環経路内の全てのブロックの水抜きをするよりも水抜き動作を早期に行うことができ、また、水抜き動作後の水張り動作時間が短縮され、メンテナンスがより早期に完了される。
【０１２５】
なお、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００においては、上記実施の形態１に係る燃料電池システム１００のように、水循環経路の全ブロックの水抜き処理を行う場合には、第３排水弁２７及び第４排水弁３９を開放し、ガス抜き器３７及びガス抜き器３８を作動（開放）させればよい。
【０１２６】
また、上記水抜き処理では、メンテナンス作業員が、第１開閉弁５２、第２開閉弁５３、第３排水弁２７、第４排水弁３９、ガス抜き器３７、及びガス抜き器３８の開閉を制御する形態を採用したが、これに限定されず、制御器３０が自動でその開閉を行う形態を採用してもよい。なお、この場合、メンテナンス作業員により所定の水抜きモードが選択された（ステップＳ４０３、Ｓ５０３）後、第１開閉弁５２及び第２開閉弁５３を閉止するとともに（ステップＳ４０１、Ｓ５０１）、第３排水弁２７及びガス抜き器３７を開放する（ステップＳ４０２、Ｓ５０２）動作が制御器３０により実行される形態となる。
【０１２７】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の燃料電池システムについて、詳細に説明する。
【０１２８】
［構成］
図１３は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムの概略構成を模式的に示すブロック図である。
【０１２９】
図１３に示すように、本実施の形態３の燃料電池システム１００は、燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池１と、燃料電池１に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給器２と、燃料電池１に燃料ガスを供給する燃料ガス供給器３と、燃料電池１内のカソードガス流路から排出されるオフ酸化剤ガス中に含まれる水分を凝縮させるための第１凝縮器４と、燃料電池１内のアノードガス流路から排出されるオフ燃料ガス中に含まれる水分を凝縮するための第２凝縮器５と、第１凝縮器４で凝縮され、回収された回収水を含む回収水を貯えるための第１回収水タンク１４Ａと、第１回収水タンク１４Ａ内の水位を検知する水位検知器１５Ａと、第１回収水タンク１４Ａ内の不純物を捕捉するフィルター５１と、第２凝縮器５で凝縮され、回収された回収水を貯えるための第２回収水タンク１４Ｂと、第２回収水タンク１４Ｂ内の水位を検知する水位検知器１５Ｂと、燃料電池１を冷却するための冷却水が流れる冷却水経路１１と、冷却水を貯える冷却水タンク１２と、冷却水タンク１２内の水位を検知する水位検知器１３と、第１回収水タンク１４Ａから冷却水タンク１２に供給される水が流れる第１接続路２１と、第１接続路２１を介して冷却水タンク１２へ水を送出するための第１水ポンプ１６と、冷却水タンク１２からオーバーフローした水が第１回収水タンク１４Ａに戻されるための第２接続路２８と、第１接続路２１に設けられ、第１回収水タンク１４Ａ内の水を浄化するための浄化器１７と、冷却水経路１１内の冷却水を送出させるための第２水ポンプ１０と、冷却水経路１１内の冷却水を加熱するための加熱器３６と、冷却水経路１１内の冷却水の温度を検知する第１温度検知器３３と、燃料電池１を冷却した冷却水から保有熱を回収する水が流れる排熱回収水経路（水経路）８と、冷却水経路１１内の冷却水と排熱回収水経路８内の水との間で熱交換するための熱交換器６と、排熱回収水経路８内の水の温度を検知する第２温度検知器３５と、排熱回収水経路８内の水を送出する第３水ポンプ７と、熱交換器６で加熱された温水を蓄える貯湯タンク９とを備える。
【０１３０】
ここで、本実施の形態の燃料電池システムにおいては、水供給源の一例である「第１水タンク」は、冷却水タンクに相当する。また、水供給源の一例である「第２水タンク」は、第１回収水タンク１４Ａ及び第２回収水タンク１４Ｂにより構成されるが、本例に限定されるものでなく、これらのいずれか一方であってもよい。つまり、オフ燃料ガスまたはオフ酸化剤ガス中から回収した回収水の一方を水利用機器（例えば、冷却水タンク１２）に供給する形態を採用しても構わない。ただし、第２回収水タンク１４Ｂはオフ燃料ガスを外気に放出させないため、大気開放されないよう構成する必要があるため、水利用機器への水を供給する場合は、第１回収水タンク１４Ａのような大気開放された水タンクに水を移動させ、間接的に水利用機器に水を供給する形態が採用される。また、水供給源の一例である「貯湯タンク」は、貯湯タンク９に相当する。
【０１３１】
また、「第１のメンテナンス部品」は、例えば、第２水ポンプ１０内に設けられたフィルター（図示せず）や、冷却水タンク１２の冷却水を冷却水経路１１に送出する出口に設けられた冷却水タンク１２内の不純物を捕捉するフィルター（図示せず）等が例示される。「第２のメンテナンス部品」は、浄化器１７やフィルター５１が例示され、例えば、浄化器１７はイオン交換樹脂が充填された容器が用いられる。また、本例に限定されず、活性炭等のように水利用機器に供給される回収水を浄化する部材であればよい。また、フィルター５１は、第２回収水タンク１４Ｂ内に設けられているが、第１水ポンプ１６への不純物の流入を抑制可能であればいずれの箇所に配設してもよく。例えば、第１水ポンプ１６と第２回収水タンク１４Ｂとの間の第１接続路２１に配設しても構わない。
【０１３２】
また、「加熱器」は、加熱器３６に相当し、加熱器３６は、電気ヒーター等が用いられ、特に、燃料電池１の余剰電力を消費する余剰電力ヒーターがより好ましい。また、この「加熱器」は、冷却水経路１１に設けているが、本例に限定されるものでなく、排熱回収水経路８に設ける形態を採用しても構わない。
【０１３３】
さらに、「第１の異常検知器」は、冷却水タンク１２内の水位を検知する水位検知器１３、冷却水経路１１を通流する冷却水の温度を検知する第１温度検知器３３、及び第２水ポンプ１０の回転数を検知する回転数検知器（図示せず）等が例示される。また、「第２の異常検知器」は、例えば、回収水の温度を検知する温度検知器（図示せず）や、第１回収水タンク１４Ａの水位を検知する水位検知器１５Ａや、第１水ポンプ１６の回転数を検知する回転数検知器（図示せず）等が例示される。また、「第３の異常検知器」は、排熱回収水経路８を通流する水の温度を検知する第２温度検知器３５、第３水ポンプ７の回転数を検知する回転数検知器（図示せず）等が例示される。さらに、「第４の異常検知器」は、貯湯タンク９内の水の温度を検知する温度検知器（図示せず）及び貯湯タンク９内の水位を検知する水位検知器（図示せず）等が例示される。
【０１３４】
また、第１接続路２１内の水を経路外に排水するための第１分岐路２４と、第１分岐路２４を開放することで、第１接続路２１内の水を経路外に排出させるための第５排水弁２３と、冷却水経路１１内の水を経路外に排水するための第１排水路１８と、第１排水路１８を開放することで、冷却水経路１１内の水を経路外に排出させるための第１排水弁２０と、排熱回収水経路８内の水を経路外に排水するための第３排水路４１と、第３排水路４１を開放することで、排熱回収水経路８内の水を経路外に排出させるための第３排水弁２７と、第１回収水タンク１４Ａ及び第２回収水タンク１４Ｂ内の水をタンク外部に排水するための第２排水路２２及び第２排水路２５と、第２排水路２２及び第２排水路２５を開放することで、第１回収水タンク１４Ａ及び第２回収水タンク１４Ｂ内の水をタンク外部に排水させるための第２排水弁２６と、貯湯タンク９内の水をタンク外に排水するための第４排水路４２と、第４排水路４２を開放し、貯湯タンク９内の水をタンク外に排水させるための第４排水弁３９とを備える。なお、上記第１〜５排水弁を開放することで、排水された水は、燃料電池システム１００外部に廃棄され、下水道インフラ等に流出される。
【０１３５】
また、排熱回収水経路８には、第１開閉弁５２と第２開閉弁５３が設けられている。具体的には、第１開閉弁５２は、燃料電池１の排熱を回収する前の水が流れる排熱回収水経路８に設けられ、第２開閉弁５３は、燃料電池１の排熱を回収した後の水が流れる排熱回収水経路８に設けられている。すなわち、第１開閉弁５２は、排熱回収水経路８の第１凝縮器４等の燃料電池１の排熱を回収する凝縮器や熱交換器よりも上流側に設けられていて、第２開閉弁５３は、排熱回収水経路８の第１凝縮器４等よりも下流側に設けられている。
【０１３６】
そして、本実施の形態１においては、冷却水経路１１及び冷却水タンク１２が第１の水循環経路を構成し、第１接続路２１、第２接続路２８、冷却水タンク１２、第１回収水タンク１４Ａが第２の水循環経路を構成し、これらの経路が１つの水循環経路を構成する。
【０１３７】
また、上述したように、冷却水タンク１２が分離機構を構成する。具体的には、第１回収水タンク１４Ａ内の水は、第１水ポンプ１６が作動することにより、第１接続路２１を通流して冷却水タンク１２に供給され、冷却水タンク１２よりオーバーフローした水は、第２接続路２８を通流して第１回収水タンク１４Ａに供給される。また、第１水ポンプ１６が停止することにより、冷却水タンク１２が分離機構として機能する。
【０１３８】
さらに、排熱回収水経路８が別の水循環経路を構成し、第１開閉弁５２及び第２開閉弁５３が分離機構を構成する。すなわち、第１開閉弁５２及び第２開閉弁５３を閉止することにより、貯湯タンク９（正確には、貯湯タンク９と、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２よりも上流側の部分と、排熱回収水経路８の第２開閉弁５３よりも下流側の部分と、からなる）を有するブロックと、排熱回収水経路８（正確には、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２よりも下流側、かつ、第２開閉弁５３よりも上流側の部分）を有するブロックと、に分割し、各ブロックに水を分離する。
【０１３９】
なお、上記各水経路から水抜きを実行するには、水抜きされる水経路が大気に開放される。第１接続路２１に関しては、冷却水タンク１２、第２接続路２８、及び大気開放された第１回収水タンク１４Ａを通じて第１接続路２１が大気に開放されている。冷却水経路１１に関しても、第１接続路２１の場合と同様に冷却水タンク１２、第２接続路２８、及び大気開放された第１回収水タンク１４Ａを通じて大気に開放されている。排熱回収水経路８の水抜きに関しては、ガス抜き器３７を開放させることで大気開放される。第１回収水タンク１４Ａ及び第２回収水タンク１４Ｂに関しては、第１回収水タンク１４Ａの大気開放構造により大気開放が確保されている。貯湯タンク９に関しては、ガス抜き器３８を開放させることで大気開放される。
【０１４０】
また、冷却水タンク１２は、第１回収水タンク１４Ａの上方に配設されており、第１回収水タンク１４Ａから冷却水タンク１２に向けて上り勾配になるよう配設されているおり、第５排水弁２３を開放することで第１接続路２１内の水、ひいては浄化器１７内の水は自重で第１分岐路２４より排出されるよう構成されている。
【０１４１】
また、本実施の形態の燃料電池システムは、吸気口及び排気口を備える筐体７０を備え、燃料電池１及び上記水経路、水タンクを収納している。筐体７０の排気口近傍には、筐体７０内のガス（例えば、空気や燃料ガス等）を外部に排気するための排気器１９が設けられている。排気器１９としては、例えば、ブロワやシロッコファン等のファン類を用いることができる。一方、第１〜第５排水弁、ガス抜き器３７、３８は筐体７０の外部に配設されるよう構成されている。
【０１４２】
制御器３０は、第１温度検知器３３、第２温度検知器３５からの信号に基づき各検知器の故障や加熱器３６の故障を判断するよう構成されている。また、制御器３０は、各異常検知器の故障を、操作器（指示取得器）２９の表示部（図１２において図示せず）を介して外部に報知するよう構成されている。また、浄化器１７及びフィルター５１の交換が必要な時期についても判断するよう構成されている。具体的には、図示されない計時器を内蔵し、この計時器で計測された燃料電池システムの発電運転時間の累積値が浄化器１７またはフィルター５１の交換が必要となる時間閾値以上になった場合に、浄化器１７またはフィルター５１の交換が必要である旨を操作器２９の表示部（図１２において図示せず）を介して外部に報知するよう構成されている。
【０１４３】
［動作］
次に、本実施の形態の燃料電池システムの特徴である水循環経路に設けられた第１のメンテナンス部品及び／又は第２のメンテナンス部品の交換、又は制御器３０が第１乃至第４の異常検知器の異常を検知した際の水抜き動作を含む一連の動作について説明する。図１４は、図１３に示す燃料電池システム１００の水抜き動作を含む一連のフローを示すフローチャートである。
【０１４４】
ここで、図１４に示すように第１乃至第４の異常検知器のいずれかにより異常を制御器３０が検知すると（ステップＳ６０１）、制御器３０は、操作器２９の表示部（図示せず）に、異常が検知されている旨をエラーコード等で報知し、メンテナンス会社にも異常が発生している旨を報知するとともに、燃料電池システム１００の発電運転を異常停止させる（ステップＳ６０２）。燃料電池システム１００の発電運転が異常停止された後、メンテナンス作業員は、上記表示部（図示せず）に表示された異常メッセージから水抜きが必要な水循環経路内のブロックを特定する。そして、特定したブロック内の水を水抜きに応じて第１排水弁〜第５排水弁、及びガス抜き器等を適宜手動で開閉し、操作器２９を操作して、水抜きが必要なブロック応じた水抜きモードを上下キーで選択し、確定釦を押下して確定する（ステップＳ６０３）。この操作器２９を介して選択された水抜きモードに関する信号が制御器３０に出力されると、制御器３０は、第１水ポンプ１６、第２水ポンプ１０等を制御し、選択された水抜きモードに応じた水抜き動作を実行する（ステップＳ６０４）。
【０１４５】
具体的には、第１温度検知器３３からの信号に基づき第１温度検知器３３の故障（断線、ショート等）が検知された場合、制御器３０は、操作器２９の表示部２９ａに本故障に応じたエラー表示を表示させるとともに、メンテナンス会社に第１温度検知器３３が故障している旨を報知する。そして、故障している旨の報知を受け取ったメンテナンス会社のメンテナンス作業員は、このエラー表示に応じて、手動で第１排水弁２０を開放し、水抜きモード（例えば、図２に示す水抜きモード１）を選択し、確定する。すると、制御器３０は、第１水ポンプ１６及び第２水ポンプ１０の停止状態を維持するよう制御する。
【０１４６】
これにより、冷却水タンク１２が、水循環経路を冷却水経路１１及び冷却水タンク１２を有する第１ブロックと、第１接続路２１、第２接続路２８、第１回収水タンク１４Ａを有する第２ブロックに分割し、かつ、各ブロックに水を分離する分離機構として機能し、交換が必要な第１温度検知器３３を有する冷却水経路１１の冷却水のみが、第１排水路１８から燃料電池システム外に排出される。
【０１４７】
次に、上記水抜き動作完了後、メンテナンス作業員が故障した機器を交換した後（ステップＳ６０５）、操作器２９を操作して異常停止状態を解除し（ステップＳ６０６）、その後、操作器２９を更に操作して上記水抜き動作により水が排出された水経路の水張り動作を実行させる（ステップＳ６０７）。ここで、上記ステップＳ６０４により故障した機器を有する水経路のみ水抜きが実行されているため、水循環経路の全ブロックの水を抜いた場合に比べ、水張り動作時間が短縮され、メンテナンスがより早期に完了する。次に、水張り動作が完了すると、燃料電池システムは、次の起動を待機する待機状態に移行する。
【０１４８】
ここで、上記「異常停止状態」とは、起動要求が発生しても制御器３０が燃料電池システム１００の起動を許可しない状態であり、「待機状態」とは、起動要求が発生すると制御器３０が燃料電池システム１００の起動処理を開始する状態である。なお、上記「起動要求が発生する」とは、操作器２９の操作により運転開始の指令が入力される場合や、燃料電池システム１００の起動時刻として設定された時刻になった場合や、電力負荷の電力需要が燃料電池システム１００の発電運転が必要な所定の電力閾値以上になった場合等を指す。
【０１４９】
次に、故障した機器の交換時の水抜き動作でなく、第２のメンテナンス部品である浄化器１７が寿命を迎え交換される場合における水抜き動作について説明する。交換される機器の相違、及び選択される水抜きモード及びこれに対応する水抜き動作以外は、上記の故障した第１温度検知器３３の交換時の水抜き動作を含む一連の動作と同様であるのでその説明を省略する。
【０１５０】
上記にて説明したように、燃料電池システム１００の発電運転時間の累積値が浄化器１７の交換が必要な所定の時間閾値以上になると、操作器２９の表示部に浄化器１７の交換が必要な旨を表示し、メンテナンス会社にも浄化器１７の交換が必要な旨を報知するとともに、燃料電池システム１００を異常停止する。燃料電池システム１００が異常停止された後、メンテナンス作業員は、手動で第５排水弁２３を開放するとともに、浄化器１７の交換に対応した水抜きモード（例えば、水抜きモード２）を選択し、確定する。
【０１５１】
すると、制御器３０は、第１水ポンプ１６の停止状態を維持するよう制御する。上記水抜き処理において、上り勾配の第１接続路２１及びその第１分岐路２４が、水循環経路の上記第２ブロックを第１接続路２１からなるブロックと、第１接続路２１以外のブロックとに分割し、各ブロックの水を分離する分離機構として機能し、交換が必要な浄化器１７を有するブロック（第１接続路２１）の水のみが燃料電池システム１００外に排出される。従って、浄化器１７を交換後の水張り動作は、第１接続路２１と連通している水タンク（冷却水タンク１２、第１回収水タンク１４Ａ、及び第２回収水タンク１４Ｂ）内の水も同時に排出する場合に比べ、水張り動作時間がより短縮され、メンテナンスがより早期に完了する。
【０１５２】
次に、水循環経路が排熱回収水経路８と貯湯タンク９から構成される場合に、該水循環経路の異常として、排熱回収水経路８に設けられた第２温度検知器３５の故障（断線、ショート等）が検知された場合（第３の異常検知器の異常が検知された場合）は、メンテナンス作業員が、手動で第１開閉弁５２及び第２開閉弁５３を閉止し、手動で第３排水弁２７を開放するとともに、ガス抜き器３７を開放する。そして、メンテナンス作業員は、操作器２９を介して排熱回収水経路８の水抜きモード（例えば、水抜きモード３）を選択／確定する。すると、制御器３０は、第３水ポンプ７の停止状態を維持するよう制御する。これにより、第１開閉弁５２及び第２開閉弁５３が、貯湯タンク９（正確には、貯湯タンク９と、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２よりも上流側の部分と、排熱回収水経路８の第２開閉弁５３よりも下流側の部分と、からなる）を有するブロックと、排熱回収水経路８（正確には、排熱回収水経路８の第１開閉弁５２よりも下流側、かつ、第２開閉弁５３よりも上流側の部分）を有するブロックと、に分割し、各ブロックに水を分離する分離機構として機能し、交換が必要な第２温度検知器３５を有する排熱回収水経路８の水のみが燃料電池システム１００外に排出される。従って、第２温度検知器３５を交換後の水張り動作は、排熱回収水経路８と連通している水タンク（貯湯タンク９）内の水も同時に排出する場合に比べ、水張り動作時間がより短縮され、メンテナンスがより早期に完了する。
【０１５３】
次に、本実施の形態３の燃料電池システム１００は、水循環経路に設けられた機器の交換時に対応する水抜きモードを選択して、水抜き動作を実行するだけでなく、使用者が水循環経路内の水が凍結する恐れがあることを、天気予報等の情報で予め把握している場合や長期不在のため燃料電池システム１００を長期使用せず、水循環経路内の水の腐敗や水循環経路内の水凍結の恐れがある場合に、予め水循環経路の全ブロックの水を燃料電池システム１００外に排出する水抜きモードを有する。
【０１５４】
具体的には、上記懸念がある場合に、使用者が、手動で第１〜５排水弁及びガス抜き器３７、３８を開放して、操作器２９を操作して、全水抜きモードを選択、確定する。これにより、水循環経路の全ブロックの水抜きが実行される。このようにして、水経路内の水の凍結や水の腐敗を予め回避することが可能になる。
【０１５５】
（変形例１）
上記実施の形態３の燃料電池システム１００では、水循環経路に設けられた交換機器（フィルター５１、浄化器１７、温度検知器３３、３５、加熱器３６）の交換の際に、メンテナンス作業員が操作器２９を操作して交換する機器に対応した水抜きモードを選択するよう構成されている。しかしながら、本変形例１の燃料電池システム１００においては、メンテナンス作業員による操作器２９を介した水抜きモードの選択なしに、制御器３０が、交換される機器に応じた水抜き動作を自動的に実行するよう構成されていることを特徴とする。具体的には、故障が検知された機器、あるいは交換時期が来た機器に応じた水抜き動作が実行されるプログラムが図示されない記憶器内に記憶され、機器の故障や交換時期が来たことを検知すると、本プログラムに従い、交換される機器に応じた水抜き動作が実行される。なお、交換される機器に応じて実行される水抜き動作の具体的な内容については実施の形態３と同様であるので、その説明を省略する。以上により、本変形例１の燃料電池システム１００によれば、メンテナンス作業員が到着するまでにある程度水抜きが進行しているため、水抜き動作が完了するまでのメンテナンス作業員の待機時間が短縮され、メンテナンの完了がより早期化される。
【０１５６】
（変形例２）
上記実施の形態３および変形例１の燃料電池システム１００では、浄化器１７の交換が必要である場合、第５排水弁２３を開放し、浄化器１７を有する水経路の水のみを排水したが、本変形例２の燃料電池システムでは、冷却水タンク１２内の水も燃料電池システム１００外に排出するよう構成されている。すなわち、本変形例２では、第５排水弁２３を開放するだけでなく、第１排水弁２０も開放するように構成されている。なお、冷却水タンク１２の水を排出するために、本変形例２では、第１排水弁２０を開放させるが、本例に限定されず冷却水タンク１２内の水のみを排出可能な排水路（図示せず）及び排水弁（図示せず）を設け、この排水弁を開放することで冷却水１２タンク内の水抜きを実行する形態を採用しても構わない。
【０１５７】
このように浄化器１７の交換を実行する際に、第１接続路２１だけでなく冷却水タンク１２内の水も廃棄するのは、浄化器１７を交換後、第１水ポンプ１６を動作させ、第１回収水タンク１４Ａ内の水を第１接続路２１に供給して、第１接続路２１の水張り動作を実行する際に、水位検知器１３で検知される水位により第１接続路２１の水張り動作が問題なく実行されたか否かを判断できるからである。つまり、第１接続路２１の水張り動作時に、水位検知器１３により水抜き動作完了時の水位よりも水位の上昇が検知されることで第１接続路２１の水張りが問題なく実行されたと判断することができる。
【０１５８】
（変形例３）
本変形例３の燃料電池システムについて詳細に説明する。
【０１５９】
［構成］
図１５は、本変形例３の燃料電池システムの概略構成を模式的に示すブロック図である。図１５に示されるように、本変形例の燃料電池システム１００は、実施の形態３の燃料電池システム１００の燃料ガス供給器３に代えて原料と水蒸気を用いて改質反応により水素を生成する水素生成器１０１と、この水素生成器１０１に冷却水タンク１２から上記水蒸気用の水（改質水）を供給する改質水経路５０と、改質水経路５０より分岐し、第１回収水タンク１４Ａと接続する分岐路４８と、改質水経路５０に設けられた第４水ポンプ４５と、冷却水タンク１２からの水の流入先を水素生成器１０１と第１回収水タンク１４Ａとの間で切替えるために設けられた第３開閉弁４６及び第４開閉弁４７と、第１回収水タンク１４Ａと第２回収水タンク１４Ｂとの間の連通路４９に設けられた第５開閉弁４３とを備える。図１５に示す通り、第３開閉弁４６は、分岐路４８との分岐点よりも下流の改質水経路５０に設けられ、第４開閉弁４７は分岐路４８に設けられている。また、第１分岐路２４は、第２排水路２２の第２排水弁２６よりも上流側部分において合流していることを特徴とする。なお、第３開閉弁４６及び第４開閉弁４７に代えて、改質水経路５０から分岐路４８への分岐点に三方弁を設ける形態としてもよい。
【０１６０】
その他の構成については、実施の形態３の燃料電池システムと同様であるのでその説明を省略する。
【０１６１】
［動作］
次に、本変形例３の燃料電池システムにおいて浄化器１７の交換の際の水抜き動作を含む一連の動作について説明する。図１６は、図１５に示す燃料電池システム１００の水抜き動作を含む一連のフローを示すフローチャートである。
【０１６２】
浄化器１７の寿命が近づいたと制御器３０が判断すると、実施の形態３と同様に操作器２９の表示部に浄化器１７の交換が必要である旨を表示し（ステップＳ７０１）、メンテナンス会社にも故障している旨を報知するとともに、燃料電池システム１００を異常停止させる。そして、メンテナンス作業員は、手動で第２排水弁２６を開放させる（ステップＳ７０２）。メンテナンス作業員は、操作器２９を操作して、浄化器１７の交換に対応した水抜きモード（例えば、水抜きモード２）を選択し、確定すると（ステップＳ７０３）、制御器３０は、第３開閉弁４６及び第５開閉弁４３を閉止し、第４開閉弁４７を開放するとともに、第４水ポンプ４５を動作させる（ステップＳ７０４）。すると、第１回収水タンク１４Ａ内の回収水が第２排水路２２を介して燃料電池システム１００外に排水されるとともに、冷却水タンク１２内の冷却水が改質水経路５０、分岐路４８、第１回収水タンク１４Ａ、及び第２排水路２２を通じて燃料電池システム１００外部に排水される。そして、第１回収水タンク１４Ａと冷却水タンク１２の水抜きが完了したと、水位検知器１３、１５Ａの信号に基づき判断されると、制御器３０は、第４開閉弁４７を閉止するとともに、第４水ポンプ４５の動作を停止させ、第１回収水タンク１４Ａ及び冷却水タンク１２の水抜き動作を完了する（ステップＳ７０５）。次に、制御器３０により第５排水弁２３が開放され、浄化器１７を有する水経路（第１接続路２１）内の水抜きが実行される（ステップＳ７０６）。第１接続路２１の水抜きが完了すると制御器３０により第５排水弁２３が閉止され（ステップＳ７０７）、メンテナンス作業員は、浄化器１７を交換する（ステップＳ７０８）。浄化器１７の交換が完了すると、手動で第２排水弁２６を閉止する（ステップＳ７０９）とともに操作器２９を操作し、異常停止状態を解除する（ステップＳ７１０）。そして、操作器２９を操作して水張り動作を実行させる（ステップＳ７１１）。水張り動作が完了すると、待機状態に移行する。
【０１６３】
上記一連の動作において、冷却水タンク１２内の水を排出したのは、変形例２の燃料電池システムと同様に第１接続路２１の水張り動作が完了したことを水位検知器１３で検知される水位により確認するためである。
（変形例４）
上記実施の形態３及び変形例１−３の燃料電池システム１００では、メンテナンス作業員により手動で第１〜５排水弁及びガス抜き器３７、３８の開閉制御を実施するよう構成されているが、本変形例４の燃料電池システム１００は、第１〜５排水弁及びガス抜き器３７、３８のいずれも、制御器３０によって開閉可能に構成されていることを特徴とする。従って、機器が故障した場合もしくは浄化器１７が交換時期を迎えた場合は、メンテナンス作業員が選択し、確定した水抜きモードに従って、制御器３０が、水抜きが必要な水循環経路のブロックの水のみが燃料電池システム１００外に排出されるよう第１〜第５排水弁及びガス抜き器３７、３８のうち適切な排水弁、ガス抜き器を開放する。なお、交換が必要な機器に対していずれの排水弁、ガス抜き器を制御器３０が開放させるかは実施の形態３及び変形例１〜３の燃料電池システム１００と同様であるのでその説明を省略する。
【０１６４】
また、使用者が予め水循環経路内の水の凍結の恐れがあることを把握している場合や長期不在にしている場合は、使用者が、操作器２９の全水抜きモードを選択し、確定することにより、制御器３０が、第１〜第５排水弁及びガス抜き器３７、３８の全てを開放することで、全水循環経路の全ブロックの水抜きが実行され、水循環経路内の水の凍結や水腐敗を未然に防止することができる。
【０１６５】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る燃料電池システムは、水循環経路が、第１の水循環経路及び第２の水循環経路と、貯湯タンク及び水経路と、を備える形態を例示するものである。
【０１６６】
［燃料電池システムの構成］
図１７は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池システムの概略構成を模式的に示すブロック図である。
【０１６７】
図１７に示すように、本発明の実施の形態４に係る燃料電池システム１００は、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と基本的構成は同じであるが、排熱回収水経路８と貯湯タンク９が水循環経路を構成するように、第１開閉弁５２、第２開閉弁５３、ガス抜き器３７、ガス抜き器３８、第３排水弁２７、第３排水路４１、第４排水弁３９、及び第４排水路４２を備える点と、第２の水循環経路が第２回収水タンク１４Ｂ及び連通路４９をさらに備える点と、燃料電池システム１００が第１凝縮器４及び第２凝縮器５をさらに備える点と、が異なる。なお、第１開閉弁５２、第２開閉弁５３、ガス抜き器３７、ガス抜き器３８、第３排水弁２７、第３排水路４１、第４排水弁３９、及び第４排水路４２は、実施の形態２に係る燃料電池システム１００と同様に構成されているため、その詳細な説明は省略する。また、本実施の形態４に係る燃料電池システム１００は、実施の形態２と同様に、第３の異常検知器（例えば、排熱回収水経路８に設けられた第２温度検知器３５等）及び第４の異常検知器（例えば、貯湯タンク９内に設けられた温度検知器（図示せず））を備える。
【０１６８】
具体的には、第１凝縮器４は、排熱回収水経路８を通流する水と熱交換して、酸化剤ガス排出経路３１を通流するオフ酸化剤ガス中に含まれる水分を凝縮するように構成されている。また、第２凝縮器５は、排熱回収水経路８を通流する水と熱交換して、燃料ガス排出経路３２を通流するオフ燃料ガス中に含まれる水分を凝縮するように構成されている。第１凝縮器４で凝縮された水（回収水）は、第１回収水タンク１４Ａに貯えられ、第２凝縮器５で凝縮された水（回収水）は、第２回収水タンク１４Ｂに貯えられる。第２回収水タンク１４Ｂは、第１回収水タンク１４Ａよりも上方に位置するように配設されていて、第２回収水タンク１４Ｂに貯えられた回収水は、連通路４９を通流することで、第１回収水タンク１４Ａに供給される。
【０１６９】
また、第２回収水タンク１４Ｂには、該第２回収水タンク１４Ｂの水位を検知する水位検知器１５Ｂが設けられている。水位検知器１５Ｂは、第２回収水タンク１４Ｂ内の水位を検知し、その検知した水位を制御器３０に出力することができればどの様な形態であってもよく、例えば、フロート式水位検知器や水圧式水位検知器が挙げられる。
【０１７０】
連通路４９には、連通路４９内の水を通流／遮断するための第５開閉弁４３が設けられている。第５開閉弁４３は、制御器３０によってその開閉が制御される自動開閉弁で構成されていてもよく、使用者又はメンテナンス作業員によって開閉される手動開閉弁で構成されていてもよい。また、本実施の形態４においては、分岐路４８の下流端が連通路４９の第５開閉弁４３よりも上流側（第２回収水タンク１４Ｂ側）に接続されている。
【０１７１】
［燃料電池システムの動作］
次に、本実施の形態４に係る燃料電池システム１００の水抜き動作について説明する。
【０１７２】
まず、本実施の形態４に係る燃料電池システム１００における第１の水循環経路の水抜き処理は、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と同様に処理されるため、その説明は省略する。
【０１７３】
また、第２の水循環経路の水抜き動作についても、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と同様に処理されるが、第２回収水タンク１４Ｂ内の水を水抜きする場合と第２回収水タンク１４Ｂ内の水を水抜きしない場合で処理が異なる。具体的には、第２回収水タンク１４Ｂの水を水抜きする場合には、制御器３０は、第５開閉弁４３を開放させて、第２回収水タンク１４Ｂ内の水を連通路４９に通流させて、第１回収水タンク１４Ａ及び第１接続路２１を介して、第１分岐路２４から燃料電池システム１００外に排出する。一方、第２回収水タンク１４Ｂの水抜きをしない場合には、制御器３０は、第５開閉弁４３を閉止した状態を維持する。
【０１７４】
また、本実施の形態４に係る燃料電池システム１００における水経路（排熱回収水経路８）の水抜き及び貯湯タンク９の水抜きは、実施の形態２に係る燃料電池システム１００と同様に処理されるため、その説明は省略する。
【０１７５】
［水循環経路の全ブロックの水抜き処理］
図１８は、図１７に示す燃料電池システム１００の水循環経路の全ブロックの水抜き処理を模式的に示すフローチャートである。
【０１７６】
上述したように、本実施の形態４に係る燃料電池システム１００は、水循環経路として、第１の水循環経路及び第２の水循環経路からなる水循環経路と、排熱回収水経路８及び貯湯タンク９からなる水循環経路と、を備える。このため、水循環経路の全ブロックの水抜きを行う場合、この２つの水循環経路の全ブロックを水抜きする。以下、本実施の形態４に係る燃料電池システム１００の水循環経路の全ブロックの水抜き処理について、図１８を参照しながら説明する。
【０１７７】
図１８に示すように、使用者が、第１排水弁２０、第２排水弁２６、第３排水弁２７、及び第４排水弁３９を手動で開放し（ステップＳ８０１）、水循環経路の全ブロックの水抜きモードを選択する（ステップＳ８０２）。具体的には、操作器２９の入力部２９ｂを操作して、図２に示す全水抜きモードを選択し、確定ボタンを押下する。全水抜きモードが選択されると、制御器３０は、第１水ポンプ１６及び第２水ポンプ１０の停止状態を維持させ、第３開閉弁４６の閉止状態を維持させ、第４開閉弁４７及び第５開閉弁４３を開放し、第４水ポンプ４５を作動させる（ステップＳ８０３）。これにより、第１の水循環経路内の水が、第１排水路１８から排出され、第２の水循環経路内の水が第１分岐路２４から排出される。また、排熱回収水経路８内の水が第３排水路４１から排出され、貯湯タンク９内の水が第４排水路４２から排出される。更に、第４水ポンプ４５の動作により分岐路４８内の水も第１の回収水タンク１４Ａ及び第１分岐路２４を介して水抜きされる。このようにして、水循環経路の全ブロックが水抜きされる。
【０１７８】
制御器３０は、ステップＳ８０２で全水抜きモードが選択されると、水循環経路の全ブロックの水抜き異常検知シーケンスが実行される（ステップＳ８０４）。ここで、水循環経路の全ブロックの水抜き異常検知シーケンスについて、図１９を参照しながら説明する。
【０１７９】
図１９は、図１８に示す燃料電池システム１００の水抜き処理における水循環経路の全ブロックの水抜き異常検知シーケンスを模式的に示すフローチャートである。
【０１８０】
図９に示すように、制御器３０は、ステップＳ８０２で全水抜きモードが選択されてからの経過時間がＴ４以上になると（ステップＳ８１）、水位検知器１３、水位検知器１５Ａ、及び水位検知器１５Ｂにより冷却水タンク１２、第１回収水タンク１４Ａ、及び第２回収水タンク１４Ｂに水が残存しているか否かを判断する（ステップＳ８２）。なお、Ｔ４は、水循環経路の全ブロックに残存する水が燃料電池システム１００外に排出されるために必要な時間以上の時間であり、予め実験等で求められている。また、水位検知器１３による冷却水タンク１２に水が残存しているか否かの判断手法、及び、水位検知器１５Ａによる第１回収水タンク１４Ａに水が残存じているか否かの判断手法は、上述の実施の形態１の全ブロック水抜き処理と同様であるので、その説明を省略する。また、また、水位検知器１３Ｂにより第２回収水タンク１４Ｂに水が残存しているか否かについても、これらと同様に、水位検知器１３Ｂの検出下限以上の水位が検知されれば、第２回収水タンク１４Ｂ内に水が残存していると判断され、水位検知器１３Ｂの検出下限以上の水位が検知されなければ、第２回収水タンク１４Ｂ内に水が残存していないと判断される。
【０１８１】
そして、制御器３０は、水位検知器１３、水位検知器１５Ａ、及び水位検知器１５Ｂの少なくともいずれか１つの水位検知器により冷却水タンク１２、第１回収水タンク１４Ａ、または第２回収水タンク１４Ｂに水が残存していると判断すると（ステップＳ８２でＹｅｓ）、操作器２９の表示部２９ａに異常を報知させ（ステップＳ８３）、本シーケンスを終了する。一方、制御器３０は、水位検知器１３、水位検知器１５Ａ、及び水位検知器１５Ｂのいずれによっても、冷却水タンク１２、第１回収水タンク１４Ａ、及び第２回収水タンク１４Ｂに水が残存していないと判断すると、表示部２９ａに異常を報知させずに（ステップＳ８４）、本シーケンスを終了する。
【０１８２】
次に、制御器３０は、上記水抜き異常検知シーケンスで水循環経路の全ブロックに異常がないことを確認し（ステップＳ８０５）、水抜きが終了したことを確認すると、操作器２９の入力部２９ｂに水循環経路の全ブロックの水抜きモードが終了したことを報知させ（図３参照）、メンテナンス作業員は、入力部２９ｂの確定ボタンを押下し、水抜きモード終了を確定する（ステップＳ８０６）。これにより、制御器３０は、第４水ポンプ４５を停止させるとともに、第４開閉弁４７及び第５開閉弁４３を閉止する。なお、第４開閉弁４７及び第５開閉弁４３は、閉止させなくてもよい。
【０１８３】
次に、メンテナンス作業員は、第１排水弁２０、第２排水弁２６、第３排水弁２７、及び第４排水弁３９を手動で閉止する（ステップＳ８０７）。
【０１８４】
このように構成された本実施の形態４に係る燃料電池システム１００は、実施の形態１と同様の作用効果を奏する。
【０１８５】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の形態を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の要旨を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。
【産業上の利用可能性】
【０１８６】
本発明に係る燃料電池システム及び燃料電池システムの水抜き方法は、水循環経路のうち水抜きが必要なブロックのみが水抜きされるので、水抜き動作後の水張り動作時間が短縮され、メンテナンスがより早期に完了することが可能になるので、家庭用や業務用の燃料電池システム等として有用である。
【符号の説明】
【０１８７】
１  燃料電池
２  酸化剤ガス供給器
３  燃料ガス供給器
４  第１凝縮器
５  第２凝縮器
６  熱交換器
７  第３水ポンプ
８  排熱回収水経路
９  貯湯タンク
１０  第２水ポンプ
１１  冷却水経路
１２  冷却水タンク
１３  水位検知器
１４Ａ  第１回収水タンク
１４Ｂ  第２回収水タンク
１５Ａ  水位検知器
１５Ｂ  水位検知器
１６  第１水ポンプ
１７  浄化器
１８  第１排水路
１９  排気器
２０  第１排水弁
２１  第１接続路
２１ａ  上流部
２１ｂ  中流部
２１ｃ  下流部
２２  第２排水路
２３  第５排水弁
２４  第１分岐路
２５  第２排水路
２６  第２排水弁
２７  第３排水弁
２８  第２接続路
２９  指示取得器
２９ａ  表示部
２９ｂ  入力部
３０  制御器
３１  酸化剤ガス排出経路
３２  燃料ガス排出経路
３３  第１温度検知器
３５  第２温度検知器
３６  加熱器
３７  ガス抜き器
３８  ガス抜き器
３９  第４排水弁
４１  第３排水路
４２  第４排水路
４３  第５開閉弁
４５  第４水ポンプ
４６  第３開閉弁
４７  第４開閉弁
４８  分岐路
４９  連通路
５０  改質水経路
５１  フィルター
５２  第１開閉弁
５３  第２開閉弁
７０  筐体
１００  燃料電池システム
１０１  水素生成器
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの運転に必要な水が循環する水循環経路と、
水抜き時に前記水循環経路を複数のブロックに分割し、かつ、前記水循環経路中の水を各ブロックに分けるように構成された分離機構と、
各ブロックに接続された排水路と、
前記排水路に設けられた排水弁と、を備える、燃料電池システム。
【請求項２】
前記水循環経路は、前記燃料電池を冷却する冷却水が循環する第１の水循環経路と前記第１の水循環経路から排出された冷却水を浄化して前記第１の水循環経路に戻す第２の水循環経路を有し、
前記分離機構は、前記第１の水循環経路及び前記第２の水循環経路が接続され、前記冷却水が貯えられる第１水タンクで構成されている、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記第１の水循環経路に設けられた第１排水路と、
前記第１排水路に設けられた第１排水弁と、
前記第２の水循環経路に設けられた第２排水路と、
前記第２排水路に設けられた第２排水弁と、を備える、請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記第１の水循環経路に設けられた、第１のメンテナンス部品及び前記第１の水循環経路の異常を検知する第１の異常検知器の少なくともいずれか一方と、
前記第２の水循環経路に設けられた、第２のメンテナンス部品及び前記第２の水循環経路の異常を検知する第２の異常検知器の少なくともいずれか一方と、を備える、請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記水循環経路は、前記燃料電池システムの排熱を回収した水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクより取り出され、前記燃料電池システムの排熱を回収した後、前記貯湯タンクに戻る水が通流する水経路と、を有し、
前記分離機構は、前記燃料電池システムの排熱を回収する前の前記水経路に設けられた第１開閉弁と、前記燃料電池システムの排熱を回収した後の前記水経路に設けられた第２開閉弁と、を有する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記水経路に設けられた第３排水路と、
前記第３排水路に設けられた第３排水弁と、
前記貯湯タンクに設けられた第４排水路と、
前記第４排水路に設けられた第４排水弁と、を備える、請求項５記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記水経路に設けられた該水経路の異常を検知する第３の異常検知器と、前記貯湯タンクに設けられた第４の異常検知器とを備える、請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記水循環経路は、前記燃料電池の排ガスから回収した回収水を貯える第２水タンクと、前記回収水を浄化した浄化水を前記燃料電池を冷却する冷却水として貯える第１水タンクと、前記第１水タンクと前記第２水タンクを接続する第１接続路と、前記第１接続路より分岐された第１分岐路と、前記第１分岐路に設けられた第５排水弁と、を有し、
前記第１接続路には、浄化器が設けられ、
前記第１分岐路は、前記第５排水弁を開放することにより、前記浄化器及び前記第２水タンクを含むブロックの水が水抜きされるように構成されている、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記第２水タンクは、前記浄化器よりも上方に配設され、
前記第２水タンク内の水位を検知する水位検知器と、
前記第５排水弁を開放して前記浄化器及び前記第２水タンクを含むブロックの水を水抜きさせ、前記水抜き完了後の水張り動作において、前記水位検知器で検知される水位の上昇により前記浄化器の水張りが完了したことを検知する制御器と、を備える、請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記第１水タンク内の水位を検知する水位検知器と、
前記第５排水弁を開放して前記浄化器及び前記第２水タンクを含むブロックの水を水抜きさせ、前記水抜き完了後の水張り動作において、前記水位検知器で検知される水位の上昇により前記浄化器の水張りが完了したことを検知する制御器と、を備える、請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記第１接続路に設けられ、前記第２水タンク内の回収水を前記第１水タンクに送出するための水ポンプを備え、
前記第１分岐路は、前記第１接続路の前記水ポンプを基準にして前記浄化器が設けられている側より分岐されている、請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記第１水タンクよりオーバーフローした水を前記第２水タンクに戻すための第２接続路を備え、
前記第２水タンクは大気開放されており、
前記第１水タンクは、前記第２接続路及び前記第２水タンクを通じて大気開放されている、請求項８〜１１のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
操作者の手動操作により前記水循環経路のうち水抜き処理を実行するブロックの設定指示を受け付ける指示取得器と、
前記指示取得器により水抜き処理が指示されたブロックに接続された排水路（以下、水抜き排水路）から排出できるよう、前記水抜き排水路に設けられた前記排水弁を開放する制御器と、を備える、請求項１〜１２のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
操作者の手動操作により前記水循環経路のうち水抜き処理を実行するブロックの設定指示を受け付ける指示取得器と、
前記指示取得器により水抜き処理が指示されたブロックに応じた水抜き処理の異常検知を開始する制御器と、を備える、請求項１〜４、８〜１２のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１５】
前記ブロックに設けられた水タンクと、
前記水タンクの水位を検知する水位検知器と、を備え、
前記制御器は、前記水位検知器により検知された水位に基づき、前記異常検知を実行する、請求項１４に記載の燃料電池システム。
【請求項１６】
原料及び水を用いて水素含有ガスを生成する水素生成器と、
前記水素生成器に前記水を供給する水供給器と、
前記水供給器から前記水素生成器に供給される水が通流する水供給路と、
前記第２の水循環経路に設けられた第２水タンクと、
前記水供給路より分岐して、前記第２水タンクに供給される水が通流する第２分岐経路と、
前記水供給器より供給される前記水の流入先を前記水素生成器と前記第２水タンクとの間で切替える切替器と、
前記第２の水循環経路の水抜き処理又は前記水循環経路の全ての経路の水抜き処理において、前記水供給器を作動させるとともに、前記切替器を前記水供給器より供給される前記水の流入先を前記第２水タンク側に切替えるように構成された制御器と、を備える、請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項１７】
燃料電池と、燃料電池システムの運転に必要な水が循環する水循環経路と、水抜き時に前記水循環経路を複数のブロックに分割し、かつ、前記水循環経路中の水を各ブロックに分けるように構成された分離機構と、各ブロックに接続された排水路と、前記排水路に設けられた排水弁と、を備える燃料電池システムの水抜き方法であって、
メンテナンスが必要な部品が設けられた前記ブロックもしくは異常が検知された前記ブロックに接続された前記排水路の前記排水弁を開放して、前記ブロックのみの水抜きを実行する、燃料電池システムの水抜き方法。
【請求項１８】
前記水循環経路内が凍結のおそれがある場合及び前記燃料電池システムを休止状態にする場合の少なくともいずれか一方の場合において、
全ての前記排水弁を開放して、前記水循環経路の全てのブロックの水抜きを実行する、請求項１７に記載の燃料電池システムの水抜き方法。
【請求項１９】
前記水循環経路は、前記燃料電池を冷却する冷却水が循環する第１の水循環経路と前記第１の水循環経路から排出された冷却水を浄化して前記第１の水循環経路に戻す第２の水循環経路とを有し、
前記分離機構は、前記第１の水循環経路及び前記第２の水循環経路が接続され、前記冷却水が貯えられる冷却水タンクで構成され、
前記排水路は、前記第１の水循環経路に設けられた第１排水路と前記第２の水循経路に設けられた第２排水路とを有し、
前記排水弁は、前記第１排水路に設けられた第１排水弁と前記第２排水路に設けられた第２排水弁とを有し、
前記第１の水循環経路に設けられた、第１のメンテナンス部品及び前記第１の水循環経路の異常を検知する第１の異常検知器の少なくともいずれか一方と、
前記第２の水循環経路に設けられた、第２のメンテナンス部品及び前記第２の水循環経路の異常を検知する第１の異常検知器の少なくともいずれか一方と、を前記燃料電池システムは、さらに備え、
前記第１のメンテナンス部品に対するメンテナンス時又は前記第１の水循環経路の異常検知時の少なくともいずれか一方において、前記第１の水循環経路のみ水抜きを実行し、
前記第２のメンテナンス部品に対するメンテナンス時又は前記第２の水循環経路の異常が検知されると、前記第２の水循環経路のみ水抜きを実行する、請求項１７に記載の燃料電池システムの水抜き方法。
【請求項２０】
前記水循環経路は、前記燃料電池の排熱を回収した水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクより取り出され、前記燃料電池の排熱を回収した後、前記貯湯タンクに戻る水が通流する水経路と、を有し、
前記分離機構は、前記燃料電池の排熱を回収する前の前記水経路に設けられた第１開閉弁と、前記燃料電池の排熱を回収した後の前記水経路に設けられた第２開閉弁と、を有し、
前記排水路は、前記水経路に設けられた第３排水路と前記貯湯タンクに設けられた第４排水路とを有し、
前記排水弁は、前記第３排水路に設けられた第３排水弁と前記第４排水路に設けられた第４排水弁とを有し、
前記水経路に設けられた、該水経路の異常を検知する第３の異常検知器と、
前記貯湯タンクに設けられた、前記貯湯タンクの異常を検知する第４の異常検知器と、を前記燃料電池システムはさらに備え、
前記水経路の異常が検知されると、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を閉止し、前記第３排水弁を開放し、前記水経路内の水抜きのみを実行し、
前記貯湯タンクの異常が検知されると、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を閉止し、前記第４排水弁を開放し、前記貯湯タンク内の水抜きのみを実行する、請求項１７に記載の燃料電池システムの水抜き方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010125734.tif 000022
【図２】
2010125734.tif 000023
【図３】
2010125734.tif 000024
【図４】
2010125734.tif 000025
【図５】
2010125734.tif 000026
【図６】
2010125734.tif 000027
【図７】
2010125734.tif 000028
【図８】
2010125734.tif 000029
【図９】
2010125734.tif 000030
【図１０】
2010125734.tif 000031
【図１１】
2010125734.tif 000032
【図１２】
2010125734.tif 000033
【図１３】
2010125734.tif 000034
【図１４】
2010125734.tif 000035
【図１５】
2010125734.tif 000036
【図１６】
2010125734.tif 000037
【図１７】
2010125734.tif 000038
【図１８】
2010125734.tif 000039
【図１９】
2010125734.tif 000040
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月22日(2011.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、燃料電池システムの運転に必要な水が循環する水循環経路と、水抜き時に前記水循環経路を複数のブロックに分割し、かつ、前記水循環経路中の水を各ブロックに分けるように構成された分離機構と、各ブロックに接続された排水路と、前記排水路に設けられた排水弁と、を備える燃料電池システムの水抜き方法であって、
前記水循環経路の前記複数のブロックのうち、メンテナンスが必要な部品が設けられた一部のブロックに接続された前記排水路の前記排水弁を開放して、前記一部のブロックのみの水抜きを実行するステップと、前記水循環経路の前記複数のブロックのうち異常が検知された一部のブロックに接続された前記排水路の前記排水弁を開放して、前記一部のブロックのみの水抜きを実行するステップと、の少なくともいずれか一方のステップを備える、燃料電池システムの水抜き方法。
【請求項２】
前記水循環経路内が凍結のおそれがある場合及び前記燃料電池システムを休止状態にする場合の少なくともいずれか一方の場合において、
全ての前記排水弁を開放して、前記水循環経路の全てのブロックの水抜きを実行する、請求項１に記載の燃料電池システムの水抜き方法。
【請求項３】
前記水循環経路は、前記燃料電池を冷却する冷却水が循環する第１の水循環経路と前記第１の水循環経路から排出された冷却水を浄化して前記第１の水循環経路に戻す第２の水循環経路とを有し、
前記分離機構は、前記第１の水循環経路及び前記第２の水循環経路が接続され、前記冷却水が貯えられる冷却水タンクで構成され、
前記排水路は、前記第１の水循環経路に設けられた第１排水路と前記第２の水循経路に設けられた第２排水路とを有し、
前記排水弁は、前記第１排水路に設けられた第１排水弁と前記第２排水路に設けられた第２排水弁とを有し、
前記第１の水循環経路に設けられた、第１のメンテナンス部品及び前記第１の水循環経路の異常を検知する第１の異常検知器の少なくともいずれか一方と、
前記第２の水循環経路に設けられた、第２のメンテナンス部品及び前記第２の水循環経路の異常を検知する第１の異常検知器の少なくともいずれか一方と、を前記燃料電池システムは、さらに備え、
前記第１のメンテナンス部品に対するメンテナンス時及び前記第１の水循環経路の異常検知時の少なくともいずれか一方において、前記第１の水循環経路のみ水抜きを実行し、
前記第２のメンテナンス部品に対するメンテナンス時及び前記第２の水循環経路の異常検知時の少なくともいずれか一方において、前記第２の水循環経路のみ水抜きを実行する、請求項１に記載の燃料電池システムの水抜き方法。
【請求項４】
前記水循環経路は、前記燃料電池の排熱を回収した水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクより取り出され、前記燃料電池の排熱を回収した後、前記貯湯タンクに戻る水が通流する水経路と、を有し、
前記分離機構は、前記燃料電池の排熱を回収する前の前記水経路に設けられた第１開閉弁と、前記燃料電池の排熱を回収した後の前記水経路に設けられた第２開閉弁と、を有し、
前記排水路は、前記水経路に設けられた第３排水路と前記貯湯タンクに設けられた第４排水路とを有し、
前記排水弁は、前記第３排水路に設けられた第３排水弁と前記第４排水路に設けられた第４排水弁とを有し、
前記水経路に設けられた、該水経路の異常を検知する第３の異常検知器と、
前記貯湯タンクに設けられた、前記貯湯タンクの異常を検知する第４の異常検知器と、を前記燃料電池システムはさらに備え、
前記水経路の異常が検知されると、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を閉止し、前記第３排水弁を開放し、前記水経路内の水抜きのみを実行し、
前記貯湯タンクの異常が検知されると、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を閉止し、前記第４排水弁を開放し、前記貯湯タンク内の水抜きのみを実行する、請求項１に記載の燃料電池システムの水抜き方法。
【請求項５】
燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの運転に必要な水が循環する水循環経路と、
水抜き時に前記水循環経路を複数のブロックに分割し、かつ、前記水循環経路中の水を各ブロックに分けるように構成された分離機構と、
各ブロックに接続された排水路と、
前記排水路に設けられた排水弁と、を備える、燃料電池システム。
【請求項６】
前記水循環経路は、前記燃料電池を冷却する冷却水が循環する第１の水循環経路と前記第１の水循環経路から排出された冷却水を浄化して前記第１の水循環経路に戻す第２の水循環経路を有し、
前記分離機構は、前記第１の水循環経路及び前記第２の水循環経路が接続され、前記冷却水が貯えられる第１水タンクで構成されている、請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記第１の水循環経路に設けられた第１排水路と、
前記第１排水路に設けられた第１排水弁と、
前記第２の水循環経路に設けられた第２排水路と、
前記第２排水路に設けられた第２排水弁と、を備える、請求項６に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記第１の水循環経路に設けられた、第１のメンテナンス部品及び前記第１の水循環経路の異常を検知する第１の異常検知器の少なくともいずれか一方と、
前記第２の水循環経路に設けられた、第２のメンテナンス部品及び前記第２の水循環経路の異常を検知する第２の異常検知器の少なくともいずれか一方と、を備える、請求項６に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記水循環経路は、前記燃料電池システムの排熱を回収した水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクより取り出され、前記燃料電池システムの排熱を回収した後、前記貯湯タンクに戻る水が通流する水経路と、を有し、
前記分離機構は、前記燃料電池システムの排熱を回収する前の前記水経路に設けられた第１開閉弁と、前記燃料電池システムの排熱を回収した後の前記水経路に設けられた第２開閉弁と、を有する、請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記水経路に設けられた第３排水路と、
前記第３排水路に設けられた第３排水弁と、
前記貯湯タンクに設けられた第４排水路と、
前記第４排水路に設けられた第４排水弁と、を備える、請求項９記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記水経路に設けられた該水経路の異常を検知する第３の異常検知器と、前記貯湯タンクに設けられた第４の異常検知器とを備える、請求項９に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記水循環経路は、前記燃料電池の排ガスから回収した回収水を貯える第２水タンクと、前記回収水を浄化した浄化水を前記燃料電池を冷却する冷却水として貯える第１水タンクと、前記第１水タンクと前記第２水タンクを接続する第１接続路と、前記第１接続路より分岐された第１分岐路と、前記第１分岐路に設けられた第５排水弁と、を有し、
前記第１接続路には、浄化器が設けられ、
前記第１分岐路は、前記第５排水弁を開放することにより、前記浄化器及び前記第２水タンクを含むブロックの水が水抜きされるように構成されている、請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
前記第２水タンクは、前記浄化器よりも上方に配設され、
前記第２水タンク内の水位を検知する水位検知器と、
前記第５排水弁を開放して前記浄化器及び前記第２水タンクを含むブロックの水を水抜きさせ、前記水抜き完了後の水張り動作において、前記水位検知器で検知される水位の上昇により前記浄化器の水張りが完了したことを検知する制御器と、を備える、請求項１２に記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
前記第１水タンク内の水位を検知する水位検知器と、
前記第５排水弁を開放して前記浄化器及び前記第２水タンクを含むブロックの水を水抜きさせ、前記水抜き完了後の水張り動作において、前記水位検知器で検知される水位の上昇により前記浄化器の水張りが完了したことを検知する制御器と、を備える、請求項１２に記載の燃料電池システム。
【請求項１５】
前記第１接続路に設けられ、前記第２水タンク内の回収水を前記第１水タンクに送出するための水ポンプを備え、
前記第１分岐路は、前記第１接続路の前記水ポンプを基準にして前記浄化器が設けられている側より分岐されている、請求項１２に記載の燃料電池システム。
【請求項１６】
前記第１水タンクよりオーバーフローした水を前記第２水タンクに戻すための第２接続路を備え、
前記第２水タンクは大気開放されており、
前記第１水タンクは、前記第２接続路及び前記第２水タンクを通じて大気開放されている、請求項１２〜１５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１７】
操作者の手動操作により前記水循環経路の前記複数のブロックのうち水抜き処理を実行する一部のブロックの設定指示を受け付ける指示取得器と、
前記指示取得器により水抜き処理が指示されたブロックに接続された排水路である水抜き排水路から前記ブロック内の水が排出できるよう、前記水抜き排水路に設けられた前記排水弁を開放する制御器と、を備える、請求項５〜１６のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１８】
操作者の手動操作により前記水循環経路の前記複数のブロックのうち水抜き処理を実行する一部のブロックの設定指示を受け付ける指示取得器と、
前記指示取得器により水抜き処理が指示されたブロックに応じた水抜き処理の異常検知を開始する制御器と、を備える、請求項５〜８、１２〜１６のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１９】
前記ブロックに設けられた水タンクと、
前記水タンクの水位を検知する水位検知器と、を備え、
前記制御器は、前記水位検知器により検知された水位に基づき、前記異常検知を実行する、請求項１８に記載の燃料電池システム。
【請求項２０】
原料及び水を用いて水素含有ガスを生成する水素生成器と、
前記水素生成器に前記水を供給する水供給器と、
前記水供給器から前記水素生成器に供給される水が通流する水供給路と、
前記第２の水循環経路に設けられた第２水タンクと、
前記水供給路より分岐して、前記第２水タンクに供給される水が通流する第２分岐経路と、
前記水供給器より供給される前記水の流入先を前記水素生成器と前記第２水タンクとの間で切替える切替器と、
前記第２の水循環経路の水抜き処理又は前記水循環経路の全ての経路の水抜き処理において、前記水供給器を作動させるとともに、前記切替器を前記水供給器より供給される前記水の流入先を前記第２水タンク側に切替えるように構成された制御器と、を備える、請求項６に記載の燃料電池システム。
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月20日(2011.9.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、燃料電池システムの運転に必要な水が循環する水循環経路と、水抜き時に前記水循環経路を複数のブロックに分割し、かつ、前記水循環経路中の水を各ブロックに分けるように構成された分離機構と、各ブロックに接続された排水路と、前記排水路に設けられた排水弁と、を備える燃料電池システムの水抜き方法であって、
前記水循環経路の前記複数のブロックのうち、メンテナンスが必要な部品が設けられた一部のブロックに接続された前記排水路の前記排水弁を開放して、前記一部のブロックのみの水抜きを実行するステップと、前記水循環経路の前記複数のブロックのうち異常が検知された一部のブロックに接続された前記排水路の前記排水弁を開放して、前記一部のブロックのみの水抜きを実行するステップと、の少なくともいずれか一方のステップを備える、燃料電池システムの水抜き方法。
【請求項２】
前記水循環経路内が凍結のおそれがある場合及び前記燃料電池システムを休止状態にする場合の少なくともいずれか一方の場合において、
全ての前記排水弁を開放して、前記水循環経路の全てのブロックの水抜きを実行する、請求項１に記載の燃料電池システムの水抜き方法。
【請求項３】
前記水循環経路は、前記燃料電池を冷却する冷却水が循環する第１の水循環経路と前記第１の水循環経路から排出された冷却水を浄化して前記第１の水循環経路に戻す第２の水循環経路とを有し、
前記分離機構は、前記第１の水循環経路及び前記第２の水循環経路が接続され、前記冷却水が貯えられる冷却水タンクで構成され、
前記排水路は、前記第１の水循環経路に設けられた第１排水路と前記第２の水循経路に設けられた第２排水路とを有し、
前記排水弁は、前記第１排水路に設けられた第１排水弁と前記第２排水路に設けられた第２排水弁とを有し、
前記第１の水循環経路に設けられた、第１のメンテナンス部品及び前記第１の水循環経路の異常を検知する第１の異常検知器の少なくともいずれか一方と、
前記第２の水循環経路に設けられた、第２のメンテナンス部品及び前記第２の水循環経路の異常を検知する第１の異常検知器の少なくともいずれか一方と、を前記燃料電池システムは、さらに備え、
前記第１のメンテナンス部品に対するメンテナンス時及び前記第１の水循環経路の異常検知時の少なくともいずれか一方において、前記第１の水循環経路のみ水抜きを実行し、
前記第２のメンテナンス部品に対するメンテナンス時及び前記第２の水循環経路の異常検知時の少なくともいずれか一方において、前記第２の水循環経路のみ水抜きを実行する、請求項１に記載の燃料電池システムの水抜き方法。
【請求項４】
前記水循環経路は、前記燃料電池の排熱を回収した水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクより取り出され、前記燃料電池の排熱を回収した後、前記貯湯タンクに戻る水が通流する水経路と、を有し、
前記分離機構は、前記燃料電池の排熱を回収する前の前記水経路に設けられた第１開閉弁と、前記燃料電池の排熱を回収した後の前記水経路に設けられた第２開閉弁と、を有し、
前記排水路は、前記水経路に設けられた第３排水路と前記貯湯タンクに設けられた第４排水路とを有し、
前記排水弁は、前記第３排水路に設けられた第３排水弁と前記第４排水路に設けられた第４排水弁とを有し、
前記水経路に設けられた、該水経路の異常を検知する第３の異常検知器と、
前記貯湯タンクに設けられた、前記貯湯タンクの異常を検知する第４の異常検知器と、を前記燃料電池システムはさらに備え、
前記水経路の異常が検知されると、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を閉止し、前記第３排水弁を開放し、前記水経路内の水抜きのみを実行し、
前記貯湯タンクの異常が検知されると、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を閉止し、前記第４排水弁を開放し、前記貯湯タンク内の水抜きのみを実行する、請求項１に記載の燃料電池システムの水抜き方法。
【請求項５】
燃料電池システムの運転に必要な水が循環する水循環経路と、
水抜き時に前記水循環経路を複数のブロックに分割し、かつ、前記水循環経路中の水を各ブロックに分けるように構成された分離機構と、
各ブロックに接続された排水路と、
前記排水路に設けられた排水弁と、を備え、
前記複数のブロックは、メンテナンスが必要な部品が設けられたブロックと、異常が検知可能なブロックと、の少なくともいずれか一方のブロックを備える、燃料電池システム。
【請求項６】
前記水循環経路は、前記燃料電池を冷却する冷却水が循環する第１の水循環経路と前記第１の水循環経路から排出された冷却水を浄化して前記第１の水循環経路に戻す第２の水循環経路を有し、
前記分離機構は、前記第１の水循環経路及び前記第２の水循環経路が接続され、前記冷却水が貯えられる第１水タンクで構成されている、請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記第１の水循環経路に設けられた第１排水路と、
前記第１排水路に設けられた第１排水弁と、
前記第２の水循環経路に設けられた第２排水路と、
前記第２排水路に設けられた第２排水弁と、を備える、請求項６に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記第１の水循環経路に設けられた、第１のメンテナンス部品及び前記第１の水循環経路の異常を検知する第１の異常検知器の少なくともいずれか一方と、
前記第２の水循環経路に設けられた、第２のメンテナンス部品及び前記第２の水循環経路の異常を検知する第２の異常検知器の少なくともいずれか一方と、を備える、請求項６に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記水循環経路は、前記燃料電池システムの排熱を回収した水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクより取り出され、前記燃料電池システムの排熱を回収した後、前記貯湯タンクに戻る水が通流する水経路と、を有し、
前記分離機構は、前記燃料電池システムの排熱を回収する前の前記水経路に設けられた第１開閉弁と、前記燃料電池システムの排熱を回収した後の前記水経路に設けられた第２開閉弁と、を有する、請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記水経路に設けられた第３排水路と、
前記第３排水路に設けられた第３排水弁と、
前記貯湯タンクに設けられた第４排水路と、
前記第４排水路に設けられた第４排水弁と、を備える、請求項９記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記水経路に設けられた該水経路の異常を検知する第３の異常検知器と、前記貯湯タンクに設けられた第４の異常検知器とを備える、請求項９に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記水循環経路は、前記燃料電池の排ガスから回収した回収水を貯える第２水タンクと、前記回収水を浄化した浄化水を前記燃料電池を冷却する冷却水として貯える第１水タンクと、前記第１水タンクと前記第２水タンクを接続する第１接続路と、前記第１接続路より分岐された第１分岐路と、前記第１分岐路に設けられた第５排水弁と、を有し、
前記第１接続路には、浄化器が設けられ、
前記第１分岐路は、前記第５排水弁を開放することにより、前記浄化器及び前記第２水タンクを含むブロックの水が水抜きされるように構成されている、請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
前記第２水タンクは、前記浄化器よりも上方に配設され、
前記第２水タンク内の水位を検知する水位検知器と、
前記第５排水弁を開放して前記浄化器及び前記第２水タンクを含むブロックの水を水抜きさせ、前記水抜き完了後の水張り動作において、前記水位検知器で検知される水位の上昇により前記浄化器の水張りが完了したことを検知する制御器と、を備える、請求項１２に記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
前記第１水タンク内の水位を検知する水位検知器と、
前記第５排水弁を開放して前記浄化器及び前記第２水タンクを含むブロックの水を水抜きさせ、前記水抜き完了後の水張り動作において、前記水位検知器で検知される水位の上昇により前記浄化器の水張りが完了したことを検知する制御器と、を備える、請求項１２に記載の燃料電池システム。
【請求項１５】
前記第１接続路に設けられ、前記第２水タンク内の回収水を前記第１水タンクに送出するための水ポンプを備え、
前記第１分岐路は、前記第１接続路の前記水ポンプを基準にして前記浄化器が設けられている側より分岐されている、請求項１２に記載の燃料電池システム。
【請求項１６】
前記第１水タンクよりオーバーフローした水を前記第２水タンクに戻すための第２接続路を備え、
前記第２水タンクは大気開放されており、
前記第１水タンクは、前記第２接続路及び前記第２水タンクを通じて大気開放されている、請求項１２〜１５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１７】
操作者の手動操作により前記水循環経路の前記複数のブロックのうち水抜き処理を実行する一部のブロックの設定指示を受け付ける指示取得器と、
前記指示取得器により水抜き処理が指示されたブロックに接続された排水路である水抜き排水路から前記ブロック内の水が排出できるよう、前記水抜き排水路に設けられた前記排水弁を開放する制御器と、を備える、請求項５〜１６のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１８】
操作者の手動操作により前記水循環経路の前記複数のブロックのうち水抜き処理を実行する一部のブロックの設定指示を受け付ける指示取得器と、
前記指示取得器により水抜き処理が指示されたブロックに応じた水抜き処理の異常検知を開始する制御器と、を備える、請求項５〜８、１２〜１６のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１９】
前記ブロックに設けられた水タンクと、
前記水タンクの水位を検知する水位検知器と、を備え、
前記制御器は、前記水位検知器により検知された水位に基づき、前記異常検知を実行する、請求項１８に記載の燃料電池システム。
【請求項２０】
原料及び水を用いて水素含有ガスを生成する水素生成器と、
前記水素生成器に前記水を供給する水供給器と、
前記水供給器から前記水素生成器に供給される水が通流する水供給路と、
前記第２の水循環経路に設けられた第２水タンクと、
前記水供給路より分岐して、前記第２水タンクに供給される水が通流する第２分岐経路と、
前記水供給器より供給される前記水の流入先を前記水素生成器と前記第２水タンクとの間で切替える切替器と、
前記第２の水循環経路の水抜き処理又は前記水循環経路の全ての経路の水抜き処理において、前記水供給器を作動させるとともに、前記切替器を前記水供給器より供給される前記水の流入先を前記第２水タンク側に切替えるように構成された制御器と、を備える、請求項６に記載の燃料電池システム。
【国際調査報告】
2010125734.tif 000041
2010125734.tif 000042
2010125734.tif 000043
2010125734.tif 000044
2010125734.tif 000045
2010125734.tif 000046
2010125734.tif 000047