(57)【要約】【課題】発電可能な状態であるにも拘わらずユーザの意図に反して発電を停止している場合に報知することができる燃料電池システムを提供すること。【解決手段】制御装置１６は、補機Ｈが作動しておらず、且つ、改質用原料が改質用原料供給管１１ａを流れていること、改質水が改質水供給管１１ｂを流れていること、酸化剤ガスであるカソードガスが酸化剤ガス供給管であるカソードエア供給管１１ｃを流れていること、循環水である貯湯水が貯湯水供給管２２ｃを流れていること、燃料電池モジュール１１の温度が所定温度よりも高いこと、及び、リモコン１８から燃料電池モジュール１１の起動を選択する選択操作がなされていること、のうちの何れか一つである発電準備条件が成立しない場合、報知部１９に燃料電池モジュール１１の非発電状態が継続していることを報知させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、供給源から改質用原料供給管を介して供給された改質用原料と改質水を蒸発させた水蒸気とから前記燃料を生成して前記燃料電池に前記燃料を供給する改質部と、を備えた燃料電池モジュールと、
前記改質部に改質水供給管を介して供給する前記改質水を貯水する改質水タンクと、
前記燃料電池からの燃料オフガス及び前記酸化剤ガスを燃焼させて発生する燃焼排ガスと貯湯槽から貯湯水供給管を介して供給される循環水との間で熱交換して前記燃焼排ガスに含まれている水蒸気を凝縮して凝縮水を生成する凝縮器と、
前記改質用原料を圧送する改質用原料ポンプ、前記改質水を圧送する改質水ポンプ、酸化剤ガス供給管に設けられて前記酸化剤ガスを圧送する酸化剤ガスポンプ、前記循環水を圧送する循環水ポンプと、及び、前記貯湯水供給管に設けられて前記貯湯槽から供給される前記循環水を冷却するラジエータと、を含む補機と、
前記燃料電池モジュールの作動及び前記補機の作動を少なくとも制御する制御装置と、
前記制御装置に接続されて、前記燃料電池モジュールの起動又は停止を選択する選択操作を可能とする操作部と、
前記操作部に設けられて、少なくとも、前記燃料電池モジュールが停止して発電していない非発電状態を報知する報知部と、を備えた燃料電池システムであって、
前記制御装置は、
前記補機が作動しておらず、且つ、前記燃料電池モジュールが発電するための発電準備条件が成立しない場合、前記報知部に前記燃料電池モジュールの前記非発電状態が継続していることを報知させる、燃料電池システム。
【請求項２】
前記発電準備条件は、
前記改質用原料が前記改質用原料供給管を流れていること、
前記改質水が前記改質水供給管を流れていること、
前記酸化剤ガスが前記酸化剤ガス供給管を流れていること、
前記循環水が前記貯湯水供給管を流れていること、
前記燃料電池モジュールの温度が所定温度よりも高いこと、及び、
前記操作部から前記燃料電池モジュールの前記起動を選択する前記選択操作がなされていること、のうちの何れか一つである、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記燃料電池モジュール及び前記補機のうちの少なくとも一方のメンテナンスが行われる場合において、前記メンテナンスの開始から前記メンテナンスが終了して前記燃料電池モジュールを起動させるまでの間、前記報知部に前記メンテナンスが行われていることを断続的に報知させる、請求項１又は請求項２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、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、下記特許文献１に開示された発電システムが知られている。この従来の発電システムは、システムに故障が発生しておらず、発電しない状態が第一期間以上継続した場合、報知器に発電していない状態が継続していること、又は、発電しない設定になっていることを表示するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−４９２１８号公報
【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、上記従来の発電システム（燃料電池システム）では、長期間発電しない状況で、システムを構成する補機類の動作チェックのみを定期的に行っている場合、即ち、ユーザが意図的に発電を停止している状態であっても、報知器（報知部）がユーザに対して発電を促すように報知がなされる。このため、ユーザは煩わしさを覚える可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。即ち、本発明の目的は、発電可能な状態であるにも拘わらずユーザの意図に反して発電を停止している場合に報知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】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る燃料電池システムの発明は、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、供給源から改質用原料供給管を介して供給された改質用原料と改質水を蒸発させた水蒸気とから燃料を生成して燃料電池に燃料を供給する改質部と、を備えた燃料電池モジュールと、改質部に改質水供給管を介して供給する改質水を貯水する改質水タンクと、燃料電池からの燃料オフガス及び酸化剤ガスを燃焼させて発生する燃焼排ガスと貯湯槽から貯湯水供給管を介して供給される循環水との間で熱交換して燃焼排ガスに含まれている水蒸気を凝縮して凝縮水を生成する凝縮器と、改質用原料を圧送する改質用原料ポンプ、改質水を圧送する改質水ポンプ、酸化剤ガス供給管に設けられて酸化剤ガスを圧送する酸化剤ガスポンプ、循環水を圧送する循環水ポンプ、及び、貯湯水供給管に設けられて貯湯槽から供給される循環水を冷却するラジエータと、を含む補機と、燃料電池モジュールの作動及び補機の作動を少なくとも制御する制御装置と、制御装置に接続されて、燃料電池モジュールの起動又は停止を選択する選択操作を可能とする操作部と、操作部に設けられて、少なくとも、燃料電池モジュールが停止して発電していない非発電状態を報知する報知部と、を備えた燃料電池システムであって、制御装置は、補機が作動しておらず、且つ、燃料電池モジュールが発電するための発電準備条件が成立しない場合、報知部に燃料電池モジュールの非発電状態が継続していることを報知させる。
【発明の効果】
【０００７】
これによれば、燃料電池システムが、例えば、補機の動作チェックが必要となるような燃料電池モジュールによる発電を長期間停止させる状況ではない場合において、補機が作動しておらず、且つ、発電準備条件が成立しない、即ち、ユーザの意図に反して燃料電池システムの燃料電池モジュールが発電を停止している場合に、制御装置は報知部に燃料電池モジュールの非発電状態が継続していることを報知させることができる。従って、ユーザは、上記状況、例えば、メンテナンス作業後において、自身の意図に反して燃料電池モジュールが非発電状態を継続していることを認識することができ、燃料電池モジュールを発電状態に切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池システムの概要を示す概略図である。
【図２】図１の燃料電池システムに設けられるリモコンを説明するための図である。
【図３】図１の制御装置によって実行される報知制御プログラムを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係る燃料電池システムについて図面を参照しながら説明する。尚、説明に用いる各図は、概念図であり、各部の形状は必ずしも厳密なものではない場合がある。
【００１０】
燃料電池システム１は、図１に示すように、発電ユニット１０及び貯湯槽２１を備えている。発電ユニット１０は、筐体１０ａ、燃料電池モジュール１１、熱交換器１２、インバータ装置１３、水精製器１４、改質水タンク１５及び制御装置１６を備えている。
【００１１】
貯湯槽２１は、密封式且つ耐圧式の容器である。貯湯槽２１内の温度分布は、基本的には、温度の異なる二層に分かれている。上層は比較的温度が高い層（例えば、５０℃以上）であり、下層は比較的温度が低い層（例えば、２０℃〜４０℃）である。上下各層は、それぞれほぼ同一温度である。貯湯槽２１は、貯湯水を貯湯するものであり、貯湯水が循環する（図にて矢印の方向に循環する）貯湯水循環ライン２２が接続されている。
【００１２】
燃料電池モジュール１１、熱交換器１２、インバータ装置１３、水精製器１４、改質水タンク１５、制御装置１６及び貯湯槽２１は、筐体１０ａ内に収容されている。尚、貯湯槽２１は、発電ユニット１０と別体、即ち、筐体１０ａの外に設けるようにしても良い。
【００１３】
燃料電池モジュール１１は、後述するように、改質部３３及び燃料電池３４を少なくとも含んで構成されるものである。燃料電池モジュール１１は、改質用原料、改質水及び酸化剤ガス（カソードガス）としての空気（カソードエア）が供給されている。改質用原料としては、天然ガス、ＬＰガス等の改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノール等の改質用液体燃料である。尚、本実施形態においては、改質用原料として、天然ガスを用いる場合を例示する。具体的には、燃料電池モジュール１１は、一端が供給源Ｇｓ（例えば、都市ガス（天然ガス）のガス供給管）に接続されて改質用原料が供給される改質用原料供給管１１ａの他端が、後述する蒸発部３２に接続されている。改質用原料供給管１１ａは、改質用原料を蒸発部３２に圧送する改質用原料ポンプ１１ａ１が設けられている。
【００１４】
又、燃料電池モジュール１１は、一端が改質水タンク１５に接続されて改質水が供給される改質水供給管１１ｂの他端が蒸発部３２（改質部３３）に接続されている。改質水供給管１１ｂは、改質水ポンプ１１ｂ２が設けられている。更に、燃料電池モジュール１１は、一端がカソードエアブロワ１１ｃ１（酸化剤ガスポンプ）に接続されてカソードエア（酸化剤ガスであって、例えば、空気）が供給される酸化剤ガス供給管としてのカソードエア供給管１１ｃの他端が接続されている。
【００１５】
熱交換器１２は、燃料電池モジュール１１から排気される燃焼排ガス（後述する改質部３３及び燃料電池３４の各排熱を含んでいる）が供給されるとともに貯湯槽２１からの貯湯水が供給され、燃焼排ガスと貯湯水（循環水）との間で熱交換が行われる熱交換器である。又、熱交換器１２は、燃焼排ガスと貯湯水との間で熱交換が行われ、燃焼排ガスに含まれている水蒸気を凝縮して凝縮水を生成する凝縮器でもある。ここで、貯槽水は、熱交換器１２を経ることで燃焼排ガスの排熱を回収する熱媒体（排熱回収水）である。
【００１６】
熱交換器１２は、燃料電池モジュール１１からの排気管１１ｄが接続（貫設）されている。熱交換器１２の底部には、水精製器１４を介して改質水タンク１５に接続されている凝縮水供給管１２ａが接続されている。
【００１７】
このように構成された熱交換器１２においては、燃料電池モジュール１１からの燃焼排ガスは、排気管１１ｄを通って熱交換器１２内に導入され、流通する貯湯水との間で熱交換が行われ凝縮されるとともに冷却される。その後、燃焼排ガスは、排気管１１ｄを通って燃焼排ガス用排気口１０ｄから筐体１０ａの外部に排出される。又、凝縮された凝縮水は、自重で落水し、凝縮水供給管１２ａを通って水精製器１４から改質水タンク１５に供給される。一方、熱交換器１２に流入した貯湯水は、加熱され、貯湯槽２１に向けて流出される。排気管１１ｄには、熱交換器１２の下流側から分岐して改質水タンク１５の水受け部材１５ｂに連通するドレン管路１２ｂが設けられている。
【００１８】
ここで、上述した熱交換器１２、貯湯槽２１及び貯湯水循環ライン２２から、排熱回収システム２０が構成されている。貯湯水循環ライン２２上には、貯湯槽２１の下端から上端に向かって順番に貯湯水循環ポンプ２２ａ（循環水ポンプ）、ラジエータ２２ｂ及び熱交換器１２が配設されている。排熱回収システム２０は、燃料電池モジュール１１の排熱を貯湯水に回収して蓄える。貯湯水循環ポンプ２２ａは、貯湯槽２１の下層から貯湯水を汲み出し、貯湯水循環ライン２２を構成する貯湯水供給管２２ｃを介して熱交換器１２に供給する。
【００１９】
ラジエータ２２ｂは、冷却ファン２２ｂ１及び冷却ファン２２ｂ１を回転駆動する電動モータ２２ｂ２を有する空冷式のラジエータであり、貯湯水供給管２２ｃに設けられている。ラジエータ２２ｂは、貯湯水循環ポンプ２２ａから熱交換器１２に向けて供給される貯湯水を冷却する。
【００２０】
インバータ装置１３は、燃料電池３４から出力される直流電力（電圧）を入力し所定の交流電力（電圧）に変換して、交流の系統電源１７ａ及び外部電力負荷１７ｃ（例えば、電化製品や照明器具等）に接続されている電源ライン１７ｂに出力する。インバータ装置１３は、燃料電池３４から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置である。外部電力負荷１７ｃは、系統電源１７ａからの電力及びインバータ装置１３からの電力が供給される負荷装置である。又、インバータ装置１３は、系統電源１７ａからの交流電力（電圧）を、電源ライン１７ｂを介して入力し所定の直流電力（電圧）に変換し、改質用原料ポンプ１１ａ１、改質水ポンプ１１ｂ２、カソードエアブロワ１１ｃ１、貯湯水循環ポンプ２２ａ、ラジエータ２２ｂを含む補機Ｈや制御装置１６に出力する。
【００２１】
水精製器１４は、凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化するようになっている。水精製器１４は、改質水タンク１５と連通しており、純水化された凝縮水が改質水タンク１５に供給されるようになっている。
【００２２】
改質水タンク１５は、水精製器１４から供給される凝縮水を、蒸発部３２を介して改質部３３に供給する改質水として、貯水するものである。尚、改質水タンク１５は、供給された凝縮水が溢れ出た場合、オーバーフローライン１５ａを介して水受け部材１５ｂによって受け止められ、排水管１５ｃから筐体１０ａの外部に排水される。
【００２３】
改質水タンク１５内には、改質水タンク１５内に貯水された改質水の水量（水位：以下、「タンク水位」とも称呼する。）を検出する水位センサ１５ｄが配設されている。ここで、水位センサ１５ｄは、例えば、フロート式のセンサであり、フロートの上下量を可変抵抗（ポテンショメータ）により抵抗値に変換し、抵抗値の上下動によって水位（残水量）を検出する方式のセンサである。
【００２４】
制御装置１６は、補機Ｈを作動させて、燃料電池システム１の運転を統括して制御する。制御装置１６は、マイクロコンピュータ（図示省略）を有している。マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びタイマ（何れも図示省略）を備えている。ＣＰＵは、燃料電池システム１の統括運転を実施している。ＲＡＭは後述する報知プログラムを含む各種プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ＲＯＭは後述する報知プログラムを含む各種プログラムを記憶するものである。
【００２５】
制御装置１６には、操作部としてのリモコン１８が有線又は無線によって接続されている。リモコン１８は、操作者（ユーザ又はメンテナンス作業者）によって操作されるものである。リモコン１８は、図２に示すように、操作者がオンしている間にオン信号を、オフしている間にオフ信号を制御装置１６に出力する六つのスイッチ１８ａ〜スイッチ１８ｆを備えている。
【００２６】
スイッチ１８ａは、外部電力負荷１７ｃの消費電力に応じて燃料電池システム１（発電ユニット１０）を自動運転させるためのスイッチである。スイッチ１８ｂは、外部電力負荷１７ｃの消費電力に対応することなく燃料電池システム１（発電ユニット１０）を運転させるためのスイッチである。スイッチ１８ｃは、スイッチ１８ａ又はスイッチ１８ｂによって運転させた燃料電池システム１（発電ユニット１０）の運転を停止させるためのスイッチである。スイッチ１８ｄ〜スイッチ１８ｆは、燃料電池システム１（発電ユニット１０）の運転モードを選択及び実行等をするためのものである。具体的には、発電ユニット１０の運転状態の設定、運転時間等の状態リセット、メンテナンス用の運転モード等が実行可能である。
【００２７】
又、リモコン１８には、図２に示すように、報知部１９が設けられている。報知部１９は、八つの表示ランプ１９ａ〜１９ｈと、ＬＥＤディスプレイ１９ｉと、から構成される。表示ランプ１９ａ〜１９ｃは、各スイッチ１８ａ〜１８ｃの操作状態に対応して点灯（表示）する。又、表示ランプ１９ｄ〜１９ｆは、燃料電池システム１（発電ユニット１０）の作動状態を点灯（表示）して報知するものである。
【００２８】
表示ランプ１９ｇは、メンテナンス作業者がメンテナンス作業時にメンテナンス用の運転モードを設定した場合に点灯（表示）して報知するものである。表示ランプ１９ｈは、燃料電池システム１に発生したエラー、例えば、発電ユニット１０（より詳しくは、燃料電池モジュール１１）による発電が停止したり補機Ｈに故障が発生したりした場合に点灯（表示）して報知するものである。
【００２９】
ＬＥＤディスプレイ１９ｉは、燃料電池モジュール１１の発電状態及び発電を停止した非発電状態を含む各種情報を操作者に報知するものである。即ち、ＬＥＤディスプレイ１９ｉは、発電ユニット１０（燃料電池モジュール１１）の運転状態（即ち、発電状態か非発電状態）、リモコン１８の操作者が設定した設定内容、運転時間等を表示して報知したり、メンテナンス用の運転モードであることを報知したり、或いは、非発電状態の発電ユニット１０の発電の開始を促すように報知したりする。
【００３０】
燃料電池モジュール１１は、ケーシング３１、蒸発部３２、改質部３３及び燃料電池３４を備えている。ケーシング３１は、断熱性材料で箱状に形成されている。蒸発部３２は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱するものである。蒸発部３２は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料とを混合して改質部３３に供給するものである。
【００３１】
蒸発部３２には、一端が供給源Ｇｓに接続された改質用原料供給管１１ａが接続されている。又、蒸発部３２には、一端（下端）が改質水タンク１５に接続された改質水供給管１１ｂの他端が接続されている。
【００３２】
改質部３３は、後述する燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部３２から供給された混合ガス（改質用原料、水蒸気）から水蒸気を含む改質ガス（アノードガス）を生成して改質ガス送出管３８から導出するものである。改質部３３内には、触媒（例えば、Ｒｕ又はＮｉ系の触媒）が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素等を含んだガスが生成される（水蒸気改質反応）。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス（メタンガス）、改質に使用されなかった改質水（水蒸気）を含んでいる。このように、改質部３３は改質用原料（原燃料）と改質水とから改質ガス（燃料）を生成して燃料電池３４に改質ガスを供給する。尚、水蒸気改質反応は吸熱反応である。
【００３３】
燃料電池３４は、燃料極、空気極（酸化剤極）及び両極の間に介装された電解質からなる複数のセル３４ａが積層されて構成されている。本実施形態の燃料電池３４は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池３４の燃料極には、燃料としての改質ガス、即ち、水素、一酸化炭素、メタンガス等が供給される。動作温度は４００〜１０００℃程度である。尚、４００℃以下でも定格以下の発電量の発電は可能である。又、６００℃で発電開始を許可している。水素だけではなく天然ガスや石炭ガス等も直接燃料として用いることが可能である。この場合、改質部３３は省略することができる。
【００３４】
セル３４ａの燃料極側には、燃料である改質ガス（アノードガス）が流通する燃料流路３４ｂが形成されている。セル３４ａの空気極側には、酸化剤ガス（カソードガス）である空気（カソードエア）が流通する空気流路３４ｃが形成されている。
【００３５】
燃料電池３４は、マニホールド３５上に設けられている。マニホールド３５には、改質部３３からの改質ガス（アノードガス）が改質ガス送出管３８を介して供給される。燃料流路３４ｂは、その下端（一端）がマニホールド３５の燃料導出口に接続されており、その燃料導出口から導出される改質ガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。カソードエアブロワ１１ｃ１によって送出されたカソードエアはカソードエア供給管１１ｃを介して供給され、空気流路３４ｃの下端から導入され上端から導出されるようになっている。
【００３６】
カソードエアブロワ１１ｃ１は、電動モータ１１ｃ２により駆動されるもので、電動モータ１１ｃ２の駆動デューティは、制御装置１６によって演算される。カソードエア供給管１１ｃのカソードエアブロワ１１ｃ１の下流側に設けられた流量センサ１１ｃ３は、カソードエアブロワ１１ｃ１が吐出するカソードエア流量を検出する。流量センサ１１ｃ３は、検出結果を制御装置１６に送信するようになっている。
【００３７】
燃料電池３４においては、燃料極に供給された燃料である改質ガス（アノードガス）と空気極に供給された酸化剤ガス（カソードガス）とによって発電が行われる。即ち、燃料極では、下記化１及び化２に示す反応が生じ、空気極では、下記化３に示す反応が生じている。具体的には、空気極で生成した酸化物イオン（Ｏ２−）が電解質を透過し、燃料極で水素と反応することにより電気エネルギーを発生させている。そして、燃料流路３４ｂ及び空気流路３４ｃからは、発電に使用されなかった改質ガス及び酸化剤ガスが導出する。尚、反応によって燃料電池３４内に生じた水（Ｈ２Ｏ）は、水精製器１４を介して改質水タンク１５に送出される。
（化１）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
（化２）
ＣＯ＋Ｏ２−→ＣＯ２＋２ｅ−
（化３）
１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−
【００３８】
発電に使用されなかった改質ガス（燃料オフガスとしてのアノードオフガス）は、燃料流路３４ｂから燃焼部３６（燃料電池３４と改質部３３との間に形成された空間）に導出される。同様に、発電に使用されなかった酸化剤ガス（カソードエアとしてのカソードオフガス）は、空気流路３４ｃから燃焼部３６に導出される。燃焼部３６は、アノードオフガスがカソードオフガスにより燃焼されて、燃焼ガス（火炎３７）にて蒸発部３２及び改質部３３を加熱する。更には、燃料電池モジュール１１内を動作温度に加熱している。
【００３９】
燃焼部３６には、アノードオフガスを着火させるための一対の着火ヒータ３６ａ１，３６ａ２が設けられている。燃焼部３６で生じた燃焼排ガスは、電気化学反応によって燃料電池３４内に生じた水とともに燃料電池モジュール１１から排気管１１ｄを通って熱交換器１２に至る。
【００４０】
燃料電池システム１を設置した後又はメンテナンスを行う場合には、制御装置１６は、メンテナンス作業者によるリモコン１８の操作に基づいてメンテナンス用の運転モード（以下、メンテナンスモードと称呼する。）を実行する。メンテンナンスモードでは、予め設定された作動条件によって燃料電池モジュール１１を作動、即ち、燃料電池３４及び補機Ｈを作動させる。これにより、設置した後の燃料電池システム１の作動状態が確認されるとともに、交換された補機Ｈの作動状態が確認される。そして、メンテナンスモードでは、予め設定された作動条件によって燃料電池モジュール１１を作動させた後、一旦、発電ユニット１０の作動を停止させる。即ち、メンテナンスモードが実行された後においては、燃料電池モジュール１１、即ち、燃料電池３４及び補機Ｈは、リモコン１８のスイッチ１８ａ又はスイッチ１８ｂが操作されるまで、非発電状態を維持する。
【００４１】
メンテナンスモードが選択されると、リモコン１８における表示ランプ１９ｇが点灯して発電ユニット１０がメンテナンスモードに従って作動していることが報知される。そして、メンテナンスモードを実行した後において、後述するように、故障が発生しておらずユーザが意図しない非発電状態が継続している場合には、ＬＥＤディスプレイ１９ｉに通常の運転モード即ち発電モードを設定することを報知する。
【００４２】
メンテナンスモードを実行した後に、操作者（例えば、メンテナンス作業者）によってリモコン１８が操作されて燃料電池システム１（発電ユニット１０）を起動させるときには、制御装置１６は、発電モードに先立って暖気モードを実行する。暖気モードでは、制御装置１６は、改質用原料ポンプ１１ａ１を駆動させて改質用原料を改質用原料供給管１１ａを介して燃料電池モジュール１１の蒸発部３２、改質部３３及び燃料電池３４から燃焼部３６に供給させる。制御装置１６は、カソードエアブロワ１１ｃ１も作動させ、空気流路３４ｃを介して酸化剤ガスである空気（カソードガス）を燃料電池モジュール１１のセル３４ａの空気極を介して燃焼部３６に供給させる。そして、着火ヒータ３６ａ１，３６ａ２が着火すると、燃焼部３６において改質用原料が空気により燃焼する。燃焼部３６における燃焼熱により、蒸発部３２、改質部３３及び燃料電池３４が加熱される。蒸発部３２、改質部３３及び燃料電池３４が所定の温度域に加熱されると、制御装置１６は、改質水ポンプ１１ｂ２を作動させて改質部３３での改質反応を開始し、暖気モードを終了して発電モードに移行させる。
【００４３】
制御装置１６が改質水ポンプ１１ｂ２を作動させると、改質水タンク１５内の改質水は、改質水供給管１１ｂを介して蒸発部３２に供給される。改質水は、蒸発部３２で加熱されて水蒸気となる。水蒸気は、改質用原料供給管１１ａから供給される改質用原料とともに改質部３３に移動する。改質部３３において改質用原料は、水蒸気で改質されて水蒸気を含む改質ガスであるアノードガス（水素含有ガス）となる（吸熱反応）。アノードガスは、燃料流路３４ｂを介して燃料電池３４のセル３４ａの燃料極に供給される。又、カソードエアブロワ１１ｃ１が作動して、カソードガス（空気）が空気流路３４ｃを介してセル３４ａの空気極に供給される。これにより、燃料電池３４（燃料電池モジュール１１）が発電する。
【００４４】
暖気モード及び発電モードにおいて、燃料電池モジュール１１で発生した高温の燃焼排ガスは、電気化学反応により燃料電池３４内に生じた水とともに排気管１１ｄを介して凝縮機能を有する熱交換器１２（凝縮器）に排出される。高温の燃焼排ガスに含まれていた水蒸気は、熱交換器１２（凝縮器）で冷却されるため、凝縮されて凝縮水となり、電気化学反応により燃料電池３４内に生じた水とともに凝縮水供給管１２ａを介して改質水タンク１５に供給される。
【００４５】
筐体１０ａには、外気を吸い込むための吸気口１０ｂ、筐体１０ａ内の空気を外部に排出するための換気用排気口１０ｃ、及び、熱交換器１２からの燃焼排ガスを外部に排出するための燃焼排ガス用排気口１０ｄが形成されている。吸気口１０ｂには、逆止弁５４が設けられている。逆止弁５４は、外部から筐体１０ａ内への空気の流れは許容するが、逆方向の流れを規制するものである。
【００４６】
換気用排気口１０ｃには、電動モータによって駆動される補機Ｈとしての換気ファン５５が設けられている。換気ファン５５は、筐体１０ａ内の空気（換気排気）を外部に送出するものである。
【００４７】
貯湯槽２１には、図１に示すように、高圧給水源Ｓｗ（例えば、水道管）に減圧弁４１を介して接続された給水管４２から水道水が給水される。給水管４２に設けられた水温計測装置６７、例えば、サーミスタ等によって水道水の温度が計測され、制御装置１６に出力される。貯湯槽２１は、上述した貯湯水循環ライン２２による排熱回収によって温められて生成した、例えば、７０℃に調整された湯を貯める。
【００４８】
貯湯槽２１の湯は、湯供給管６１から混合弁６２に流入する。混合弁６２は、給水管４２と水供給管４２ａを介して接続されている。混合弁６２は、貯湯槽２１から湯供給管６１を介して流入する湯と高圧給水源Ｓｗから給水管４２、水供給管４２ａを介して流入する水との湯／水混合比を調整して、貯湯槽２１の湯の温度よりも低い設定温度、例えば、３０℃に調整された混合湯を生成する。混合湯は、混合湯供給管６３を介して給湯器Ｗｈの給水側に接続される。給湯器Ｗｈは、混合湯供給管６３から給水された混合湯を直接又は加熱して、給湯栓６９から給湯するものである。
【００４９】
図１に示すように、給水管４２を混合湯供給管６３に接続するバイパス通路６４には、非通電時に開状態となるノーマルオープンの電磁開閉弁６５が設けられている。電磁開閉弁６５は、例えば、混合弁６２又は混合弁６２の制御系の故障によって湯と水の混合（制御）ができなくなり、混合湯供給管６３の混合湯の温度が上昇して予め設定された混合湯上限温度（例えば、５０℃）を超えた場合に、制御装置１６によって開状態に切り替えられる。電磁開閉弁６５が開状態とされて給水管４２から水を混合湯供給管６３に導くことにより、混合湯供給管６３における混合湯の温度を下げて、異常高温出湯を防止する。混合湯の温度は、混合湯供給管６３のバイパス通路６４との合流部よりも下流側に設けられた湯温計測装置６６、例えば、サーミスタ等により計測され、制御装置１６に出力される。
【００５０】
ところで、上述したように、メンテナンスモードを実行した後に、例えば、メンテナンス作業者がメンテナンスモードから発電モードへの設定の切り替えを失念してしまった場合には、ユーザがリモコン１８の表示ランプ１９ｇを確認しない限り、燃料電池システム１（発電ユニット１０）は発電停止の状態即ち非発電状態を維持することになる。この場合、メンテナンス作業が実行されており、燃料電池３４及び補機Ｈには故障等が発生していないため、補機の動作チェックが必要となるような長期間発電を停止させる状況ではない。従って、発電ユニット１０（燃料電池モジュール１１）は、発電可能な状態であるにも拘わらず、ユーザの意図に反して非発電状態が継続することになる。この場合、ユーザは、燃料電池システム１を設置しているにも拘らず、意図せず電力会社から電力を購入する状態になってしまう。
【００５１】
そこで、制御装置１６は、図３に示す報知プログラムを実行し、ユーザに対して発電モードの設定を促す。尚、この報知プログラムの実行によって発電モードの設定を促されたユーザが非発電状態を維持したい事情がある場合には、ユーザはリモコン１８のスイッチ１８ｃを操作して、発電ユニット１０による発電を意図的に停止させて非発電状態を維持することができる。
【００５２】
制御装置１６は、報知プログラムの実行をステップＳ１０にて開始し、続くステップＳ１１にて、補機Ｈが動作していないか否かを判定する。即ち、制御装置１６は、補機Ｈの作動、具体的には、改質用原料ポンプ１１ａ１、改質水ポンプ１１ｂ２、カソードエアブロワ１１ｃ１、貯湯水循環ポンプ２２ａ、ラジエータ２２ｂ等が、例えば、メンテナンスモードが実行されてから一定期間動作していなければ、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１２に進む。一方、制御装置１６は、メンテナンスモードが実行されてから一定期間が経過するまでに例えば暖気モード等によって補機Ｈが動作していれば、「Ｎｏ」と判定してステップＳ１４に進み、報知プログラムの実行を一旦終了する。そして、制御装置１６は、所定時間が経過した後、再び、ステップＳ１０にて報知プログラムの実行を開始する。
【００５３】
ステップＳ１２においては、制御装置１６は、発電準備条件が成立していないか否かを判定する。即ち、制御装置１６は、発電ユニット１０（燃料電池モジュール１１）に故障が発生していないにも拘わらず発電準備条件が成立していなければ、即ち、非発電状態であれば、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１３に進む。一方、制御装置１６は、発電準備条件が成立していれば、即ち、発電状態であれば、「Ｎｏ」と判定してステップＳ１４に進み、報知プログラムの実行を一旦終了する。
【００５４】
ここで、発電準備条件は、以下の六つの条件のうちの少なくとも一つである。即ち、発電準備条件は、（１）改質用原料が改質用原料供給管１１ａを流れていること、（２）改質水が改質水供給管１１ｂを流れていること、（３）酸化剤ガスであるカソードガスが酸化剤ガス供給管であるカソードエア供給管１１ｃを流れていること、（４）循環水である貯湯水が貯湯水供給管２２ｃ（貯湯水循環ライン２２）を流れていること、（５）燃料電池モジュール１１の温度が所定温度（例えば、６００℃）よりも高いこと、及び、（６）リモコン１８のスイッチ１８ａ又はスイッチ１８ｂが操作されていて燃料電池モジュール１１の起動を選択する選択操作がなされていること、のうちの何れか一つである。
【００５５】
従って、制御装置１６は、前記ステップＳ１２にて、発電準備条件（１）として、改質用原料が改質用原料供給管１１ａを流れていなければ、発電準備条件（１）が成立しておらず、従って、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１３に進む。又、制御装置１６は、前記ステップＳ１２にて、発電準備条件（２）として、改質水が改質水供給管１１ｂを流れていなければ、発電準備条件（２）が成立しておらず、従って、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１３に進む。又、制御装置１６は、前記ステップＳ１２にて、発電準備条件（３）として、カソードガスがカソードエア供給管１１ｃを流れていなければ、発電準備条件（３）が成立しておらず、従って、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１３に進む。
【００５６】
又、制御装置１６は、前記ステップＳ１２にて、発電準備条件（４）として、貯湯水が貯湯水供給管２２ｃ（貯湯水循環ライン２２）を流れてなければ、発電準備条件（４）が成立しておらず、従って、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１３に進む。又、制御装置１６は、前記ステップＳ１２にて、発電準備条件（５）として、燃料電池モジュール１１の温度（運転温度）が所定温度（例えば、６００℃）未満であれば、発電準備条件（５）が成立しておらず、従って、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１３に進む。更に、制御装置１６は、前記ステップＳ１２にて、発電準備条件（６）として、リモコン１８のスイッチ１８ａ又はスイッチ１８ｂが操作されておらず、その結果、燃料電池モジュール１１の起動を選択する選択操作がなされてなれば、発電準備条件（６）が成立しておらず、従って、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１３に進む。
【００５７】
ステップＳ１３においては、制御装置１６は、リモコン１８のＬＥＤディスプレイ１９ｉに、メンテナンスモードが実行されてから発電ユニット１０即ち燃料電池モジュール１１が非発電状態を継続している旨のメッセージを表示させ、操作者であるユーザに報知する。尚、この場合、制御装置１６は、ＬＥＤディスプレイ１９ｉにメッセージを表示させることに加えて、図示を省略するスピーカから音声を出力させてユーザに報知することも可能である。これにより、ユーザは、本来であればメンテナンスモードから発電モードに切り替えられて発電ユニット１０（燃料電池モジュール１１）が発電状態であるはずが、ユーザの意図に反して非発電状態を継続していることを認識することができる。ユーザは、報知を受けた後、例えば、リモコン１８のスイッチ１８ａ又はスイッチ１８ｂをＯＮとし、燃料電池システム１（発電ユニット１０）を発電状態とする。
【００５８】
前記ステップＳ１３にてユーザに非発電状態であることを報知すると、制御装置１６は、ステップＳ１４に進み、報知プログラムの実行を一旦終了する。そして、制御装置１６は、所定時間が経過した後、再び、ステップＳ１０にて報知プログラムの実行を開始する。
【００５９】
以上の説明からも理解できるように、上記実施形態の燃料電池システム１は、燃料（アノードガス）と酸化剤ガス（カソードガス）とにより発電する燃料電池３４と、供給源Ｇｓから改質用原料供給管１１ａを介して供給された改質用原料と改質水を蒸発させた水蒸気とから燃料（アノードガス）を生成して燃料電池３４に燃料を供給する改質部３３と、を備えた燃料電池モジュール１１と、改質部３３に改質水供給管１１ｂを介して供給する改質水を貯水する改質水タンク１５と、燃料電池３４からの燃料オフガス及び酸化剤ガスを燃焼させて発生する燃焼排ガスと貯湯槽２１から貯湯水供給管２２ｃを介して供給される循環水としての貯湯水との間で熱交換して燃焼排ガスに含まれている水蒸気を凝縮して凝縮水を生成する凝縮器としての熱交換器１２と、改質用原料を圧送する改質用原料ポンプ１１ａ１、改質水を圧送する改質水ポンプ１１ｂ２、酸化剤ガス供給管であるカソードエア供給管１１ｃに設けられて酸化剤ガス（カソードガス）を圧送する酸化剤ガスポンプとしてのカソードエアブロワ１１ｃ１循環水としての貯湯水を圧送する循環水ポンプとしての貯湯水循環ポンプ２２ａと、及び、貯湯水供給管２２ｃに設けられて貯湯槽２１から供給される貯湯水を冷却するラジエータ２２ｂと、を含む補機Ｈと、燃料電池モジュール１１の作動及び補機Ｈの作動を少なくとも制御する制御装置１６と、制御装置１６に接続されて、燃料電池モジュール１１の起動又は停止を選択する選択操作を可能とする操作部としてのリモコン１８と、リモコン１８に設けられて、少なくとも、燃料電池モジュール１１が停止して発電していない非発電状態を報知する報知部１９と、を備えた燃料電池システムであって、制御装置１６は、補機Ｈが作動しておらず、且つ、燃料電池モジュール１１が発電するための発電準備条件が成立しない場合、報知部１９に燃料電池モジュール１１の非発電状態が継続していることを報知させる。
【００６０】
この場合、発電準備条件は、改質用原料が改質用原料供給管１１ａを流れていること、改質水が改質水供給管１１ｂを流れていること、酸化剤ガスであるカソードガスが酸化剤ガス供給管であるカソードエア供給管１１ｃを流れていること、循環水である貯湯水が貯湯水供給管２２ｃ（貯湯水循環ライン２２）を流れていること、燃料電池モジュール１１の温度が所定温度よりも高いこと、及び、リモコン１８のスイッチ１８ａ又はスイッチ１８ｂが操作されていて燃料電池モジュール１１の起動を選択する選択操作がなされていること、のうちの何れか一つである。
【００６１】
これらによれば、燃料電池システム１が、例えば、補機Ｈの動作チェックが必要となるような発電ユニット１０（燃料電池モジュール１１）による発電を長期間停止させる状況ではない場合、具体的には、メンテナンス作業が行われた場合において、補機Ｈが作動しておらず、且つ、発電準備条件が成立しない、即ち、ユーザの意図に反して燃料電池システム１の発電ユニット１０（燃料電池モジュール１１）が発電を停止している場合に、制御装置１６は報知部１９に燃料電池モジュール１１の非発電状態が継続していることを報知させることができる。従って、ユーザは、メンテナンス作業後において、自身の意図に反して燃料電池モジュール１１が非発電状態を継続していることを認識することができ、燃料電池モジュール１１を発電状態に切り替えることができる。
【００６２】
本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変形が可能である。
【００６３】
例えば、上記実施形態においては、メンテナンスモードから発電モードへの切り替えがなされなかった場合、制御装置１６が報知プログラムを実行し、ユーザに非発電状態であることを報知するようにした。この場合、燃料電池モジュール１１及び補機Ｈのうちの少なくとも一方のメンテナンスが行われる場合において、メンテナンスの開始からメンテナンスが終了して燃料電池モジュール１１を起動させるまでの間、制御装置１６が、報知部１９にメンテナンスが行われていることを断続的に報知させるようにすることも可能である。この場合、制御装置１６は、リモコン１８に設けられたＬＥＤディスプレイ１９ｉにメンテナンスモードが実行されている旨のメッセージを表示したり、図示省略のスピーカを介して音を断続的に発生させたりして報知することができる。
【００６４】
このように、メンテナンスモードが実行されていることを報知することにより、メンテナンス作業者に対して、メンテナンスが終了した時点で、リモコン１８のスイッチ１８ａ又はスイッチ１８ｂをＯＮとしてメンテナンスモードから発電モード（自動運転）に切り替えることを促すことができる。これにより、メンテナンス作業者がメンテナンスモードから発電モードへの切り替えを失念することを抑制し、その結果、ユーザの意図に反して非発電状態が継続することを効果的に抑制することができる。
【００６５】
万が一、メンテナンス作業者が上記報知にも拘らず、メンテナンスモードから発電モードへの切り替えを失念した場合であっても、上記実施形態と同様に、制御装置１６が報知プログラムを実行することにより、ユーザに直接に非発電状態であることを報知することができる。従って、ユーザは、自身の意図に反して非発電状態が継続していることを認識することができ、リモコン１８のスイッチ１８ａ又はスイッチ１８ｂをＯＮとしてメンテナンスモードから発電モード（自動運転）に切り替えることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１…燃料電池システム、１０…発電ユニット、１０ａ…筐体、１０ｂ…吸気口、１０ｃ…換気用排気口、１０ｄ…燃焼排ガス用排気口、１１…燃料電池モジュール、１１ａ…改質用原料供給管、１１ａ１…改質用原料ポンプ、１１ｂ…改質水供給管、１１ｂ２…改質水ポンプ、１１ｃ…カソードエア供給管、１１ｃ１…カソードエアブロワ（酸化剤ポンプ）、１１ｃ２…電動モータ、１１ｃ３…流量センサ、１１ｄ…排気管、１２…熱交換器（凝縮器）、１２ａ…凝縮水供給管、１２ｂ…ドレン管路、１３…インバータ装置、１４…水精製器、１５…改質水タンク、１５ａ…オーバーフローライン、１５ｂ…水受け部材、１５ｃ…排水管、１５ｄ…水位センサ、１６…制御装置、１７ａ…系統電源、１７ｂ…電源ライン、１７ｃ…外部電力負荷、１８…リモコン（操作部）、１８ａ〜１８ｆ…スイッチ、１９…報知部、１９ａ〜１９ｈ…表示ランプ、１９ｉ…ＬＥＤディスプレイ、２０…排熱回収システム、２１…貯湯槽、２２…貯湯水循環ライン、２２ａ…貯湯水循環ポンプ（循環水ポンプ）、２２ｂ…ラジエータ、２２ｂ１…冷却ファン、２２ｂ２…電動モータ、２２ｃ…貯湯水供給管、３１…ケーシング、３２…蒸発部、３３…改質部、３４…燃料電池、３４ａ…セル、３４ｂ…燃料流路、３４ｃ…空気流路、３５…マニホールド、３６…燃焼部、３６ａ１，３６ａ２…着火ヒータ、３７…火炎、３８…改質ガス送出管、４１…減圧弁、４２…給水管、４２ａ…水供給管、５４…逆止弁、５５…換気ファン、６１…湯供給管、６２…混合弁、６３…混合湯供給管、６４…バイパス通路、６５…電磁開閉弁、６６…湯温計測装置、６７…水温計測装置、６９…給湯栓、Ｇｓ…供給源、Ｈ…補機、Ｓｗ…高圧給水源、Ｗｈ…給湯器
【図１】
2019186109.tif 000003
【図２】
2019186109.tif 000004
【図３】
2019186109.tif 000005