(57)【要約】【課題】ユースポイントへの温水取出部７が設けられた循環路２に適用され、循環路２の温水取出部７または加熱装置１１に設定温度の温水を供給する。【解決手段】循環路２には、循環ポンプ６と温水取出部７が設けられる。貯湯タンク４は、燃料電池３の廃熱を用いて貯留水が加熱される。引込路１０は、循環路２から分岐して貯湯タンク４の下部に接続される。ミキシングバルブ５は、引込路１０からの温水と貯湯タンク４の上部からの温水とを混合して、設定温度の温水とする。その温水は、送出路９を介して循環路２へ戻される。循環路２の内、引込路１０との分岐部よりも下流で、送出路９との合流部よりも上流の区間には、切替弁８が設けられる。温水取出部７から切替弁８への循環路２に、温水取出部７での出湯分の水を補給する給水路２７が設けられる。温水取出部７での出湯時、切替弁８を閉じて、設定温度の温水を温水取出部７へ供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環ポンプにより温水を循環させる流路であって、ユースポイントへの温水取出部が設けられた循環路と、
燃料電池の廃熱を用いて貯留水が加熱される貯湯タンクと、
前記循環路から分岐して前記貯湯タンクの下部に接続される引込路と、
この引込路からの温水と前記貯湯タンクの上部からの温水とを混合して、設定温度の温水とするミキシングバルブと、
前記循環路の内、前記引込路との分岐部よりも下流で、前記温水取出部よりも上流に、前記ミキシングバルブの吐出口からの温水を供給する送出路と、
前記循環路の内、前記引込路との分岐部よりも下流で、前記送出路との合流部よりも上流の区間について、その区間の連通の有無を切り替える切替手段と、
前記温水取出部から前記切替手段への前記循環路に接続されるか、前記引込路に接続されて、前記温水取出部での出湯分の水を補給する給水路と
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記切替手段は、前記循環路の前記区間に設けられる二方弁から構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記切替手段は、前記循環路と前記引込路との接続部、または前記循環路と前記送出路との接続部に設けられる三方弁から構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記循環路の内、前記送出路との合流部よりも下流で、前記温水取出部よりも上流に設けられて、循環水を加熱する加熱装置をさらに備える
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記温水取出部での出湯またはこれに伴う前記給水路による給水の有無を検知する出湯検知手段を備え、
この出湯検知手段の検出信号に基づき前記切替手段を制御して、前記温水取出部での出湯中、前記区間の連通を遮断する一方、前記温水取出部での出湯停止中、前記区間の連通を確保する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の廃熱を用いて温水を製造する燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
温水のユースポイントにて即座に出湯できるように、ユースポイント付近（ユースポイントへの温水取出部）を通る循環路を設けておき、その循環路に温水を循環させておくことが考えられる。そして、その場合、循環路から所定温度の温水を出湯できれば好適である。また、循環水を加熱するための加熱装置が循環路に設けられる場合、加熱装置の運転を安定させるため、あるいは加熱装置の性能上の都合から、加熱装置の入口側水温を所定温度に維持できれば好適である。
【０００３】
一方、従来、下記特許文献１に開示されるように、貯湯タンク（１０）内の貯留水を燃料電池（３１）の廃熱を用いて加熱したり、貯湯タンク（１０）からの温水と給水源からの常温水とを給湯混合弁（１７）で混合して、設定温度で出湯したりすることは知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３２５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に記載の発明は、貯湯タンクからの一方通行の出湯のみが想定されており、前述した循環路への適用が想定されていない。つまり、貯湯タンクからの温水に給水源からの常温水を混ぜて設定温度の温水を得るとしても、単純にその温水を前記循環路に供給しただけでは、元々の循環水との関係で循環路内の水温を設定温度に維持できなくなる。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ユースポイントへの温水取出部が設けられた循環路に適用され、温水取出部に設定温度の温水を供給するか、循環路に設けた加熱装置に設定温度の温水を供給することができる燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、循環ポンプにより温水を循環させる流路であって、ユースポイントへの温水取出部が設けられた循環路と、燃料電池の廃熱を用いて貯留水が加熱される貯湯タンクと、前記循環路から分岐して前記貯湯タンクの下部に接続される引込路と、この引込路からの温水と前記貯湯タンクの上部からの温水とを混合して、設定温度の温水とするミキシングバルブと、前記循環路の内、前記引込路との分岐部よりも下流で、前記温水取出部よりも上流に、前記ミキシングバルブの吐出口からの温水を供給する送出路と、前記循環路の内、前記引込路との分岐部よりも下流で、前記送出路との合流部よりも上流の区間について、その区間の連通の有無を切り替える切替手段と、前記温水取出部から前記切替手段への前記循環路に接続されるか、前記引込路に接続されて、前記温水取出部での出湯分の水を補給する給水路とを備えることを特徴とする燃料電池システムである。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、循環路に温水を循環させておくことで、循環路の温水取出部から温水を迅速に取り出すことができる。また、循環中、切替手段を用いて、循環路における温水取出部からの戻り温水を、引込路および送出路を介して循環路へ戻すことができる。その際、引込路からの温水と貯湯タンクからの温水（燃料電池の廃熱を用いて加熱された温水）とをミキシングバルブで設定温度の温水として、送出路から循環路へ戻すことができる。これにより、温水取出部への循環路に、設定温度の温水を供給することができる。なお、温水取出部での出湯時にその出湯分の水を補給する給水路は、温水取出部から切替手段への循環路に接続されるか、引込路に接続されているので、出湯中に切替手段により前記区間の連通を遮断すれば、前記ミキシングバルブでは、引込路からの比較的低温の温水と、貯湯タンクからの比較的高温の温水とを混合して、設定温度の温水を容易に製造することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記切替手段は、前記循環路の前記区間に設けられる二方弁から構成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システムである。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、循環路の前記区間に設けた二方弁により、引込路や送出路を介して循環させるか否かを、切り替えることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記切替手段は、前記循環路と前記引込路との接続部、または前記循環路と前記送出路との接続部に設けられる三方弁から構成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システムである。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、循環路と引込路との接続部か、循環路と送出路との接続部に設けた三方弁により、引込路や送出路を介して循環させるか否かを、切り替えることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記循環路の内、前記送出路との合流部よりも下流で、前記温水取出部よりも上流に設けられて、循環水を加熱する加熱装置をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池システムである。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、温水取出部への循環路には加熱装置が設けられるが、前述したとおり、切替手段による前記区間の連通を遮断した状態では、温水取出部への循環路には、ミキシングバルブにより設定温度の温水が供給される。従って、加熱装置への給水温度を設定温度に維持することができ、加熱装置の運転を安定させたり、あるいは加熱装置の性能上好適な温度以下で加熱装置に給水したりすることができる。
【００１５】
さらに、請求項５に記載の発明は、前記温水取出部での出湯またはこれに伴う前記給水路による給水の有無を検知する出湯検知手段を備え、この出湯検知手段の検出信号に基づき前記切替手段を制御して、前記温水取出部での出湯中、前記区間の連通を遮断する一方、前記温水取出部での出湯停止中、前記区間の連通を確保することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池システムである。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、切替手段を制御して、温水取出部での出湯中には、引込路および送出路を介して、循環路に温水を循環させる一方、温水取出部での出湯停止中には、前記区間を介して、循環路に温水を循環させることができる。そして、温水取出部での出湯時には、前述したとおり、給水路からの給水や貯湯タンクからの出湯に関わらず、温水取出部または加熱装置へ設定温度の温水を供給することができる。しかも、切替手段の操作を、出湯検知手段の検出信号に基づき自動で行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の燃料電池システムによれば、ユースポイントへの温水取出部が設けられた循環路に適用でき、温水取出部に設定温度の温水を供給するか、循環路に設けた加熱装置に設定温度の温水を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例の燃料電池システムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例の燃料電池システム１を示す概略図である。
【００２０】
本実施例の燃料電池システム１は、温水を循環させる循環路２と、燃料電池３の廃熱を用いて貯留水が加熱される貯湯タンク４と、循環路２からの温水と貯湯タンク４からの温水とを混合して設定温度の温水として循環路２へ戻すミキシングバルブ５とを主要部として備える。
【００２１】
循環路２は、循環ポンプ６により温水を循環させる流路である。循環路２には、ユースポイントへの温水取出部７が設けられている。循環ポンプ６を作動させて循環路２に温水を循環中、一または複数の温水取出部７から、所望により適宜の配管を介して、各種のユースポイントへ温水を取り出すことができる。すなわち、ユースポイントの出湯口が開けられると、その出湯口から外部へ出湯することができる。
【００２２】
温水のユースポイントは、特に問わないが、たとえば、家庭用の燃料電池システム１の場合、カラン、シャワーまたは浴槽などとされ、業務用の燃料電池システム１の場合、各種温水利用機器（たとえば厨房での出湯部）とされる。
【００２３】
循環路２には、さらに、開閉制御される切替弁８が設けられる。本実施例では、切替弁８は、温水取出部７から循環ポンプ６への温水戻し路２ｂに設けられるが、場合により、循環ポンプ６から温水取出部７への温水送り路２ａに設けられてもよい。言い換えれば、図１において、循環路２に反時計回りに温水が循環されるとして、循環ポンプ６は、切替弁８よりも下流（後述する送出路９との合流部よりも下流）で温水取出部７よりも上流に設けられているが、場合により、温水取出部７よりも下流で切替弁８よりも上流（後述する引込路１０との分岐部よりも上流）に設けられてもよい。
【００２４】
循環路２には、好ましくはさらに、加熱装置１１が設けられる。加熱装置１１は、循環路２の内、切替弁８よりも下流（後述する送出路９との合流部よりも下流）で温水取出部７よりも上流に設けられるのがよい。本実施例では、循環路２の内、循環ポンプ６よりも下流で温水取出部７よりも上流に、加熱装置１１が設けられている。加熱装置１１は、その構成を特に問わないが、たとえば、バーナ、電気ヒータまたは蒸気ヒータから構成される。なお、加熱装置１１は、典型的には循環ポンプ６の作動中に作動するが、場合により、温水取出部７での出湯停止中には停止してもよい。
【００２５】
循環路２には、好ましくはさらに、膨張タンク（図示省略）が設けられる。膨張タンクは、周知のとおり、循環路２内の循環水の体積変化を吸収する装置であり、循環水を大気開放する開放式でもよいし、大気開放することなく循環水の体積変化を吸収する機構を内蔵した密閉式でもよい。循環路２に膨張タンクを設けることで、循環水の温度変化に伴う体積変化を、膨張タンクで吸収することができる。
【００２６】
貯湯タンク４は、本実施例では密閉型タンク（つまり大気開放されないタンク）とされ、循環路２への給水を貯留する。貯湯タンク４内の貯留水は、燃料電池３の廃熱を用いて加熱される。
【００２７】
燃料電池３は、燃料電池本体１２を備え、この燃料電池本体１２は、図示しないが改質器やセルスタックなどを備える。燃料電池本体１２には、原燃料（都市ガス）Ｇ、空気Ａ、および水（改質水）Ｗが供給される。そして、周知のとおり、原燃料（メタンガスを主成分とする都市ガス）と水（水蒸気）とを改質器において水蒸気改質反応させることにより水素を生成し、その水素と空気中の酸素とをセルスタックにおいて化学反応させて発電する。発電した電気は、インバータで交流電流に変換され、各種の電気機器へ供給される。なお、燃料電池３の種類は、特に問わない。本実施例では、固体酸化物形（ＳＯＦＣ）が用いられるが、たとえば固体高分子形（ＰＥＦＣ）などを用いてもよい。
【００２８】
前述したとおり、燃料電池３の廃熱を用いて、貯湯タンク４内の貯留水が加熱される。典型的には、燃料電池３のオフガス廃熱を用いて、貯湯タンク４内の貯留水が加熱される。つまり、燃料電池３における発電時、セルスタックや改質器からはオフガス（排ガス）が排出されるが、そのオフガス廃熱を用いて、貯湯タンク４内の貯留水を加熱する。あるいは、これに代えてまたはこれに加えて、セルスタックの冷却器において、セルスタックからの廃熱を回収して、貯湯タンク４内の貯留水を加熱する。
【００２９】
燃料電池３のオフガス廃熱で貯湯タンク４内の貯留水を加熱するために、本実施例では、燃料電池３のオフガス熱交換器１３と、貯湯タンク４の加熱用熱交換器１４とが、循環回路１５で接続されている。
【００３０】
オフガス熱交換器１３は、燃料電池本体１２からのオフガスとその冷却水とを混ぜることなく熱交換する。そのために、オフガス熱交換器１３には、燃料電池本体１２からオフガス路１６を介してオフガスが通されると共に、循環回路１５の循環水がオフガスの冷却水として通される。これにより、オフガス熱交換器１３において、オフガスは循環冷却水により冷却され、オフガス中の水分の凝縮が図られる。一方、循環回路１５の循環冷却水は、オフガス熱交換器１３において、オフガスと熱交換することで加熱される。
【００３１】
オフガス熱交換器１３からのオフガスの出口側には、セパレータ１７が設けられており、オフガス熱交換器１３に通されたオフガスの気液分離が図られる。そして、気体は、外部へ排出され、凝縮水は、燃料電池本体１２への給水として、供給ポンプ１８を介して燃料電池本体１２へ再供給可能とされる。
【００３２】
加熱用熱交換器１４は、貯湯タンク４内に配置され、貯湯タンク４内の貯留水とオフガス熱交換器１３からの循環冷却水とを混ぜることなく熱交換する。これにより、加熱用熱交換器１４において、貯湯タンク４内の貯留水が加熱される一方、循環回路１５の循環冷却水は冷却される。なお、貯湯タンク４内には、貯留水が加熱されるに伴い、温度成層（上部ほど高温で下部ほど低温の状態）が形成される。
【００３３】
循環回路１５は、オフガス熱交換器１３と加熱用熱交換器１４との間で、水を循環させる。具体的には、加熱用熱交換器１４からオフガス熱交換器１３へは、冷却水送り路１５ａを介して冷却水が供給され、オフガス熱交換器１３から加熱用熱交換器１４へは、冷却水戻し路１５ｂを介して冷却水が戻される。そして、冷却水送り路１５ａ（または冷却水戻し路１５ｂ）に設けた循環用ポンプ１９を作動させることで、加熱用熱交換器１４とオフガス熱交換器１３との間で冷却水を循環させることができる。
【００３４】
本実施例では、冷却水送り路１５ａには、加熱用熱交換器１４からオフガス熱交換器１３へ向けて順に、ラジエータ２０および循環用ポンプ１９が設けられる。なお、循環用ポンプ１９は、本実施例では冷却水送り路１５ａに設けられているが、場合により冷却水戻し路１５ｂに設けられてもよい。
【００３５】
ラジエータ２０は、冷却ファン２１を備え、所望時に冷却ファン２１を作動させることで、オフガス熱交換器１３へ供給する冷却水を空冷することができる。これは、燃料電池３において、いわゆる水自立を実現するためである。
【００３６】
つまり、オフガス熱交換器１３においてオフガスを露点温度以下に冷却して、オフガス中の水分を凝縮させ、その凝縮水を前記改質器へ再供給（つまり水自立）するには、オフガス熱交換器１３への供給水温が高まり過ぎるのを防止する必要がある。そこで、本実施例では、ラジエータ２０を設けて、オフガス熱交換器１３へ供給する循環冷却水の温度を第一目標温度以下に維持するのがよい。具体的には、冷却水送り路１５ａには、ラジエータ２０の出口側に第一温度センサ２２が設けられ、その検出温度を第一目標温度（たとえば４０℃）に維持するように、ラジエータ２０の通風量を調整する。ここでは、冷却ファン２１のモータの駆動周波数ひいては回転数をインバータで制御することで、ラジエータ２０の通風量を調整する。このようにして、循環回路１５内の循環冷却水の熱余り時（オフガス熱交換器１３への水温が所定以上の際）には、ラジエータ２０の冷却ファン２１を作動させて冷却水の水温を下げることで、燃料電池３の水自立を確実に図ることができる。
【００３７】
さらに、循環回路１５には、循環冷却水の循環流量調整手段が設けられる。本実施例では、循環流量調整手段として、流量調整弁２３が、オフガス熱交換器１３から加熱用熱交換器１４への冷却水戻し路１５ｂに設けられる。循環用ポンプ１９の作動中、流量調整弁２３の開度を調整することで、循環回路１５内の循環流量を調整することができる。なお、流量調整弁２３は、本実施例では、オフガス熱交換器１３から加熱用熱交換器１４への冷却水戻し路１５ｂに設けられるが、場合により、加熱用熱交換器１４からオフガス熱交換器１３への冷却水送り路１５ａに設けられてもよい。また、循環流量調整手段は、循環用ポンプ１９の駆動周波数ひいては回転数を変更するためのインバータから構成されてもよい。つまり、循環用ポンプ１９をインバータ制御して、循環回路１５内の循環流量を調整してもよい。
【００３８】
貯湯タンク４内の貯留水を加熱用熱交換器１４で安定して加熱するために、加熱用熱交換器１４へ供給する循環冷却水の温度を第二目標温度に維持するのがよい。具体的には、冷却水戻し路１５ｂには第二温度センサ２４が設けられ、その検出温度を第二目標温度（たとえ６０〜７５℃）に維持するように、流量調整弁２３の開度を調整して、循環回路１５の循環流量を調整するのが好ましい。なお、循環流量調整手段を冷却水送り路１５ａに設ける場合でも、第二温度センサ２４は冷却水戻し路１５ｂに設けられて、加熱用熱交換器１４への供給水温を所望に維持するよう制御される。
【００３９】
貯湯タンク４は、引込路１０を介して循環路２から給水可能とされると共に、ミキシングバルブ５および送出路９を介して循環路２へ排水可能とされる。具体的には、循環路２の内、切替弁８の入口側（つまり温水取出部７から切替弁８への流路）と、貯湯タンク４の下部とは、引込路１０で接続される。また、引込路１０から分岐する分岐路２５と、貯湯タンク４の上部からの出口路２６とが、ミキシングバルブ５に接続される。ミキシングバルブ５では、分岐路２５からの温水（言い換えれば循環路２や給水路２７からの水）と、出口路２６からの温水（言い換えれば貯湯タンク４からの水）との混合割合を調整して、設定温度の温水を製造することができる。そして、その温水は、ミキシングバルブ５から送出路９を介して、循環路２へ戻される。この際、送出路９は、循環路２の内、切替弁８の出口側（図示例では切替弁８と循環ポンプ６との間）に接続されている。
【００４０】
ところで、循環路２の温水取出部７での出湯時、その出湯分と対応した量の水が給水路２７から補給される。給水路２７は、本実施例では、温水取出部７から切替弁８への循環路２、つまり、循環路２の内、温水取出部７よりも下流で切替弁８よりも上流（好ましくは引込路１０との分岐部よりも上流）に接続される。但し、給水路２７は、場合により、循環路２から貯湯タンク４への引込路１０（好ましくは分岐路２５との分岐部よりも上流）に接続されてもよい。
【００４１】
給水路２７には、給水ポンプ２８が設けられている。給水ポンプ２８は、典型的には、常時運転を継続する。その場合でも、温水取出部７での出湯がない限り、循環路２内への実際の給水はなされない。但し、給水ポンプ２８は、場合により、循環路２への給水必要時にのみ作動するよう制御されてもよい。たとえば、給水ポンプ２８は、二次側（出口側つまり循環路２側）の圧力を所定圧力に維持するように、オンオフ制御またはインバータ制御されてもよい。この場合、循環路２の温水取出部７からユースポイントへの出湯がなされると、給水ポンプ２８の二次側の圧力が下がるので、それを検知して給水ポンプ２８を作動させる。そして、温水取出部７からユースポイントへの出湯がなくなると、給水ポンプ２８の二次側の圧力が高まるので、それを検知して給水ポンプ２８を停止させる。
【００４２】
ところで、温水取出部７での出湯またはこれに伴う給水路２７による給水の有無を検知するために、燃料電池システム１には出湯検知手段が設けられるのが好ましい。出湯検知手段は、その構成を特に問わないが、本実施例では、給水路２７に設けられたフロースイッチ２９から構成される。温水取出部７での出湯時、前述したとおり給水路２７から循環路２へ給水されるので、給水路２７の通水の有無をフロースイッチ２９で監視して、温水取出部７での出湯の有無を把握することができる。
【００４３】
次に、本実施例の燃料電池システム１の制御（運転方法）について説明する。以下に説明する一連の制御は、図示しない制御器を用いて自動でなされる。
【００４４】
燃料電池３の運転に伴い、燃料電池システム１を稼働させる。これにより、循環回路１５の循環用ポンプ１９が作動すると共に、循環路２の循環ポンプ６が作動する。
【００４５】
循環用ポンプ１９の作動により、燃料電池３のオフガス熱交換器１３と貯湯タンク４の加熱用熱交換器１４との間で冷却水が循環される。これにより、オフガス熱交換器１３において燃料電池本体１２からのオフガスが冷却される一方、加熱用熱交換器１４において貯湯タンク４内の貯留水が加熱される。この際、燃料電池３において水自立を実現するために、第一温度センサ２２の検出温度を第一目標温度に維持するように、ラジエータ２０の冷却ファン２１のモータがインバータ制御される。また、貯湯タンク４内の貯留水を安定して加熱するために、第二温度センサ２４の検出温度を第二目標温度に維持するように、流量調整弁２３の開度が制御される。
【００４６】
循環ポンプ６の作動により、循環路２に温水が循環されるが、この際、加熱装置１１は、その出口側水温を目標温度に維持するように制御される。従って、温水取出部７には目標温度の温水が供給され、その温水は所望により温水取出部７で出湯可能とされる。温水取出部７での出湯に伴い、それと対応した量の水が給水路２７から補給される。
【００４７】
このような出湯（またはそれに伴う給水）があった旨は、出湯検知手段としてのフロースイッチ２９により検出される。そして、本実施例では、フロースイッチ２９に基づき切替弁８の開閉が切り替えられる。具体的には、フロースイッチ２９により通水を検知する間（つまり温水取出部７での出湯中）、切替弁８を閉鎖する一方、フロースイッチ２９により通水を検知しない間（つまり温水取出部７での出湯停止中）、切替弁８を開放する。
【００４８】
温水取出部７での出湯停止による切替弁８の開放中、循環ポンプ６からの温水は、基本的には引込路１０や送出路９を介することなく、循環路２内を循環する。つまり、循環ポンプ６の吐出口からの温水は、加熱装置１１で目標温度に加熱された後、温水取出部７および切替弁８を介して、循環ポンプ６の吸込口へ戻される。
【００４９】
温水取出部７での出湯による切替弁８の閉鎖中、循環ポンプ６からの温水は、一部が温水取出部７を介してユースポイントへ出湯されつつ、残部が引込路１０へ流入する。この際、温水取出部７での出湯分の水が給水路２７から給水され、循環路２からの温水と給水路２７からの水（典型的には常温水）とが混ざった状態で、引込路１０へ導入される。その水は、分岐路２５を介してミキシングバルブ５へ供給可能とされると共に、貯湯タンク４の下部へも供給可能とされる。なお、引込路１０から貯湯タンク４の下部への給水時、それと同量の水が、貯湯タンク４の上部から出口路２６へ排出される。
【００５０】
ミキシングバルブ５では、分岐路２５からの比較的低温の温水と、貯湯タンク４の上部からの比較的高温の温水とを混合して、送出路９へ吐出する。この際、送出路９への吐出水温を設定温度とするように、混合割合を自動的に調整する。これにより、循環路２には、設定温度の温水として戻すことができる。従って、加熱装置１１の入口側水温を設定温度に維持することができ、加熱装置１１の運転を安定させたり、あるいは加熱装置１１の性能上好適な温度以下で加熱装置１１に給水したりすることができる。また、燃料電池システム１が加熱装置１１を備えない場合には、温水取出部７へ設定温度の温水を供給することができる。
【００５１】
なお、ミキシングバルブ５の設定温度は、加熱装置１１の目標温度以下で設定される。循環ポンプ６の作動中、加熱装置１１で出湯温度を目標温度に維持する場合、温水取出部７での出湯が長時間ないと、循環路２内の循環水は目標温度に近づく。そして、温水取出部７での出湯があると、切替弁８が閉じられ、引込路１０および送出路９を経由した循環に切り替わるが、その際、前述したとおり、給水路２７からの新規の給水により、引込路１０の水温を低下させることができる。仮に、給水路２７による給水流量が少ない場合、引込路１０の水温は比較的高いまま（つまりミキシングバルブ５の設定温度よりも高温）となり得るが、その場合、貯湯タンク４内の貯留水の水温が引込路１０の水温よりも高いことを前提に、ミキシングバルブ５において、引込路１０からの水をそのまま送出路９へ送り出すことになる。
【００５２】
以上から明らかなとおり、切替弁８の開閉の有無で、循環ポンプ６による温水の循環ルートは変更されるものの、引込路１０や送出路９を経由した循環ルートをとる場合でも、その循環は循環ポンプ６の作動により行うことができる。つまり、引込路１０、分岐路２５、出口路２６および送出路９には、別途、送水用のポンプを設ける必要がない。また、切替弁８の閉鎖時、循環路２から引込路１０へ導入される流量は、ミキシングバルブ５から送出路９を介して循環路２へ戻される流量と同じである。
【００５３】
本発明の燃料電池システム１は、前記実施例の構成（制御を含む）に限らず、適宜変更可能である。特に、次の各構成を備えるのであれば、その他の構成は適宜に変更可能である。
（ａ）循環ポンプ６により温水を循環させる流路であって、ユースポイントへの温水取出部７が設けられた循環路２
（ｂ）燃料電池３の廃熱を用いて貯留水が加熱される貯湯タンク４
（ｃ）循環路２から分岐して貯湯タンク４の下部に接続される引込路１０
（ｄ）引込路１０からの温水と貯湯タンク４の上部からの温水とを混合して、設定温度の温水とするミキシングバルブ５
（ｅ）循環路２の内、引込路１０との分岐部よりも下流で、温水取出部７よりも上流に、ミキシングバルブ５の吐出口からの温水を供給する送出路９
（ｆ）循環路２の内、引込路１０との分岐部よりも下流で、送出路９との合流部よりも上流の区間について、その区間の連通（つまり、前記分岐部から前記合流部への循環路２経由の通水）の有無を切り替える切替手段（切替弁８）
（ｇ）温水取出部７から切替手段（切替弁８）への循環路２に接続されるか、引込路１０に接続されて、温水取出部７での出湯分の水を補給する給水路２７
【００５４】
たとえば、前記（ｆ）の切替手段は、循環路２の内、引込路１０との分岐部よりも下流で、送出路９との合流部よりも上流の区間について、その区間の連通の有無を切替可能であれば、前記実施例の切替弁８に限定されない。具体的には、前記実施例では、切替弁８は、循環路２の内、前記区間（つまり引込路１０との分岐部よりも下流で送出路９との合流部よりも上流の区間）に設けられた二方弁（電磁弁または電動弁）から構成されたが、循環路２と引込路１０との接続部に設けられた三方弁から構成されてもよいし、循環路２と送出路９との接続部に設けられた三方弁から構成されてもよい。その場合も、三方弁からなる切替弁は、温水取出部７からの温水を、引込路１０や送出路９を介して循環ポンプ６へ戻すか、前記区間を介して循環ポンプ６へ戻すかを切り替えられる。あるいは、前記実施例の切替弁８に加えて、引込路１０（分岐路２５との分岐部よりも上流側）にも補助弁を設けておき、切替弁８の開放時には補助弁を閉鎖し、切替弁８の閉鎖時には補助弁を開放してもよい。
【００５５】
また、前記実施例では、貯湯タンク４内に加熱用熱交換器１４を設置して、循環回路１５の循環水と貯湯タンク４内の貯留水とを間接熱交換したが、場合により、加熱用熱交換器１４の設置を省略して、貯湯タンク４内の貯留水自体をオフガス熱交換器１３との間で循環させてもよい。つまり、貯湯タンク４内の貯留水を、冷却水送り路１５ａを介してオフガス熱交換器１３に供給して、オフガス熱交換器１３においてオフガス廃熱を用いて加熱し、冷却水戻し路１５ｂを介して貯湯タンク４へ戻す循環を繰り返してもよい。
【００５６】
さらに、前記実施例では、循環回路１５には水を循環させた例について説明したが、この水は、水道水（市水）に限らず、軟水でもよいし、さらに場合により水以外の液体（たとえば、エチレングリコール等の不凍液）であってもよい。特に、循環冷却水に軟水を用いた場合には、熱交換器の伝熱面へのスケール付着を防止することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１  燃料電池システム
２  循環路（２ａ：温水送り路、２ｂ：温水戻し路）
３  燃料電池
４  貯湯タンク
５  ミキシングバルブ
６  循環ポンプ
７  温水取出部
８  切替弁
９  送出路
１０  引込路
１１  加熱装置
１２  燃料電池本体
１３  オフガス熱交換器
１４  加熱用熱交換器
１５  循環回路（１５ａ：冷却水送り路、１５ｂ：冷却水戻し路）
１６  オフガス路
１７  セパレータ
１８  供給ポンプ
１９  循環用ポンプ
２０  ラジエータ
２１  冷却ファン
２２  第一温度センサ
２３  流量調整弁
２４  第二温度センサ
２５  分岐路
２６  出口路
２７  給水路
２８  給水ポンプ
２９  フロースイッチ
Ａ  空気
Ｇ  原燃料
Ｗ  水
【図１】
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