(57)【要約】【課題】本発明は、改質水タンクの排水不良を判定できる燃料電池システム及び燃料電池制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】原燃料を改質水により水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質器１１と、燃料ガスを用いて発電するセルスタック４０と、セルスタック４０からのオフガスを燃焼する燃焼部１５と、燃焼部１５からの燃焼排ガスと水との熱交換により、燃焼排ガス中の水分を凝縮させて凝縮水を生成する熱交換器１９と、凝縮水を精製して得られる改質水を貯め、改質水を改質器１１に供給する改質水タンク２３と、改質水タンク２３からの改質水の排水状態を判定する状態判定部１０１と、を備え、改質水タンク２３には、改質水タンク２３の第１位置において、改質水タンク２３内の改質水を排水する排水ホース２６が接続されており、状態判定部１０１は、排水ホース２６からの改質水の排水状態が排水不良か否かを判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原燃料を改質水により水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質器と、
前記改質器で生成された燃料ガスを用いて発電する複数の燃料電池セルを有するセルスタックと、
前記セルスタックからのオフガスを燃焼する燃焼部と、
前記燃焼部からの燃焼排ガスと水との熱交換により、前記燃焼排ガス中の水分を凝縮させて凝縮水を生成する熱交換器と、
前記凝縮水を精製して得られる改質水を貯め、前記改質水を前記改質器に供給する改質水タンクと、
前記改質水タンクからの前記改質水の排水状態を判定する状態判定部と、
を備え、
前記改質水タンクには、前記改質水タンクの底部よりも上方の第１位置において、前記改質水タンク内の改質水を排水する排水管が接続されており、
前記状態判定部は、前記排水管からの前記改質水の排水状態が排水不良か否かを判定する、燃料電池システム。
【請求項２】
前記状態判定部は、前記改質水タンク内の改質水の水位が、前記第１位置よりも上方の第２位置に位置した場合に、前記排水不良として判定する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記状態判定部は、前記改質水タンク内の改質水の水位が前記第２位置に位置している第１継続時間が第１時間以上であることを判定すると、前記排水不良として判定する、請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記状態判定部は、前記改質水タンク内の改質水が前記第１位置に到達していることを検出した場合に、前記排水管から前記改質水が排水されているか否かを判定する、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】
前記状態判定部は、前記排水管から前記改質水が排水されていない第２継続時間が第２時間以上であることを検出すると、前記排水不良として判定する、請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記熱交換により生成される凝縮水の生成量と、前記改質水を前記改質器に供給する供給量との関係を示す水収支を判定する収支判定部をさらに備え、
前記状態判定部は、前記排水管からの前記改質水の排水状態と、前記収支判定部による水収支の判定結果とに基づいて、前記改質水の排水状態が排水不良か否かを判定する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
原燃料を改質水により水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質器と、
前記改質器で生成された燃料ガスを用いて発電する複数の燃料電池セルを有するセルスタックと、
前記セルスタックからのオフガスを燃焼する燃焼部と、
前記燃焼部からの燃焼排ガスと水との熱交換により、前記燃焼排ガス中の水分を凝縮させて凝縮水を生成する熱交換器と、
前記凝縮水を精製して得られる改質水を貯め、前記改質水を前記改質器に供給する改質水タンクと、
前記改質水タンクからの前記改質水の排水状態を判定する状態判定部と、
を備え、
前記改質水タンクには、前記改質水タンクの底部よりも上方の第１位置において、前記改質水タンク内の改質水を排水する排水管が接続されている燃料電池システムにおける燃料電池制御方法において、
前記状態判定部は、前記排水管からの前記改質水の排水状態が排水不良か否かを判定する、燃料電池制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システム及び燃料電池制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、改質水タンクの水位が所定の水位以上となった場合に、改質水タンクからオーバーフローした改質水を排水するための凝縮水排水手段が設けられた燃料電池装置が開示されている。改質水タンクと凝縮水排水手段とは導出配管を介して接続されている。また、凝縮水排水手段には、導出配管よりも下方のバイパス配管と、凝縮水排水手段の水位がバイパス配管の位置よりも高くなったことを検知するセンサと、凝縮水排水手段の下方に設けられ凝縮水排水手段内の改質水を排水するホースとが設けられている。
【０００３】
よって、汚水がホースを介して凝縮水排水手段内に逆流し、凝縮水排水手段内の水位がバイパス配管の接続位置よりも高くなると、バイパス配管を介して汚水を排水することができ、汚水が凝縮水排水手段を介して改質水タンクに逆流することを抑制できる。また、凝縮水排水手段内の水位がバイパス配管の接続位置よりも高くなったことをセンサが検知すると、燃料電池装置の運転が停止される。そのため、燃料電池装置が浸水する前に停止状態とでき、安全に燃料電池装置を停止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第5908806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、特許文献１では、改質水タンクからオーバーフローした改質水を排水する凝縮水排出手段において、凝縮水排水手段での汚水の逆流を防止するためのバイパス配管と、凝縮水排水手段の水位がバイパス配管よりも高くなったことを検知するセンサとが設けられている構成が開示されているのみである。つまり、特許文献１では、改質水タンクに設けられた導出配管が排水不良を起こしているか否かを判定することはできない。よって、導出配管を介して改質水タンクから改質水が排水されず、漏水した場合には、他の機器類が被水して燃料電池装置が故障等する可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明は、改質水タンクの排水不良を判定できる燃料電池システム及び燃料電池制御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】
【０００７】
本発明に係る燃料電池システムの特徴構成は、
原燃料を改質水により水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質器と、
前記改質器で生成された燃料ガスを用いて発電する複数の燃料電池セルを有するセルスタックと、
前記セルスタックからのオフガスを燃焼する燃焼部と、
前記燃焼部からの燃焼排ガスと水との熱交換により、前記燃焼排ガス中の水分を凝縮させて凝縮水を生成する熱交換器と、
前記凝縮水を精製して得られる改質水を貯め、前記改質水を前記改質器に供給する改質水タンクと、
前記改質水タンクからの前記改質水の排水状態を判定する状態判定部と、
を備え、
前記改質水タンクには、前記改質水タンクの底部よりも上方の第１位置において、前記改質水タンク内の改質水を排水する排水管が接続されており、
前記状態判定部は、前記排水管からの前記改質水の排水状態が排水不良か否かを判定する点にある。
【０００８】
改質水タンクに接続されている排水管内部に汚れが付着し、又、小動物等の侵入による障害物により排水管が詰まる場合がある。また、排水管の設置時の設置不良、又、燃料電池システム内の他の機器との接触及び振動等により、排水管の勾配が改質水の流れに向かって上方に向く場合がある。このような場合等には、改水質タンク内の改質水が、排水管が接続されている第１位置まで到達しても、排水管から改質水が排水されない場合がある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、状態判定部は、改質水タンクからの改質水の排水状態を判定する。よって、改質水の排水状態が悪く排水管に排水不良が生じていると判定された場合に、改質水が改質水タンクから溢れる可能性があることを事前に判定できる。
なお、排水管から改質水が排水されていない場合には、排水管から改質水が全く排水されていない場合、及び、排水管からの改質水の排水量が排水管からの排水可能量よりも小さい場合等が含まれる。
【００１０】
本発明に係る燃料電池システムの更なる特徴構成は、
前記状態判定部は、前記改質水タンク内の改質水の水位が、前記第１位置よりも上方の第２位置に位置した場合に、前記排水不良として判定する点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、改水質タンク内の改質水の水位が、排水管が接続されている第１位置よりも高い第２位置に到達すると、改質水の排水不良が生じていることを状態判定部が判定する。つまり、改質水の水位が排水管の第１位置よりも高い第２位置に到達していることにより、排水管から改質水が排水されていないか、あるいは、排水管からの改質水の排水が正常に行われていない排水不良であることが分かる。よって、改質水が改質水タンクから溢れる可能性があることを事前に判定できる。
【００１２】
本発明に係る燃料電池システムの更なる特徴構成は、
前記状態判定部は、前記改質水タンク内の改質水の水位が前記第２位置に位置している第１継続時間が第１時間以上であることを判定すると、前記排水不良として判定する点にある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、改質水が第２位置に到達している第１継続時間が第１時間以上である場合に排水不良として判定する。この場合、継続的に排水不良が生じており、改質水が改質水タンクから溢れる可能性があることを事前に判定できる。
【００１４】
本発明に係る燃料電池システムの更なる特徴構成は、
前記状態判定部は、前記改質水タンク内の改質水が前記第１位置に到達していることを検出した場合に、前記排水管から前記改質水が排水されているか否かを判定する点にある。
【００１５】
上記特徴構成によれば、状態判定部は、排水管が接続されている第１位置に改質水が到達していることを検出した場合に、排水管から改質水が排水されているか否かを判定する。排水管が接続されている第１位置に改質水が到達しているにもかかわらず、排水管から改質水が排水されていない排水不良である場合には、改質水が改質水タンクから溢れる可能性があることを事前に判定できる。
【００１６】
本発明に係る燃料電池システムの更なる特徴構成は、
前記状態判定部は、前記排水管から前記改質水が排水されていない第２継続時間が第２時間以上であることを検出すると、前記排水不良として判定する点にある。
【００１７】
上記特徴構成によれば、排水管が接続されている第１位置に改質水が到達しているにも関わらず、改質水が排水されていない第２継続時間が第２時間以上である場合に排水不良として判定する。この場合、継続的に排水不良が生じており、改質水が改質水タンクから溢れる可能性があることを事前に判定できる。
【００１８】
本発明に係る燃料電池システムの更なる特徴構成は、
前記熱交換により生成される凝縮水の生成量と、前記改質水を前記改質器に供給する供給量との関係を示す水収支を判定する収支判定部をさらに備え、
前記状態判定部は、前記排水管からの前記改質水の排水状態と、前記収支判定部による水収支の判定結果とに基づいて、前記改質水の排水状態が排水不良か否かを判定する点にある。
【００１９】
熱交換器において生成される凝縮水の生成量が、改質器に供給する改質水の供給量よりも多く水収支がプラス収支の場合には、改質水タンクに貯まる改質水の量が徐々に増加する。よって、プラス収支の場合において、排水管において排水不良が生じると、改質水が改質水タンクから溢れる可能性がある。逆に、凝縮水の生成量が改質水の供給量よりも少なく水収支がマイナス収支の場合には、改質水タンクに貯まる改質水の量が徐々に減少する。よって、マイナス収支の場合には、排水管において排水不良が生じても、改質水が改質水タンクから溢れにくい。
【００２０】
上記特徴構成によれば、排水管からの改質水の排水状態と、水収支の判定結果と基づいて排水不良か否かを判定する。例えば、プラス収支の場合に、排水管において排水不良が生じている場合には、改質水が改質水タンクから溢れる可能性があることを判定できる。
【００２１】
本発明に係る燃料電池制御方法の特徴構成は、
原燃料を改質水により水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質器と、
前記改質器で生成された燃料ガスを用いて発電する複数の燃料電池セルを有するセルスタックと、
前記セルスタックからのオフガスを燃焼する燃焼部と、
前記燃焼部からの燃焼排ガスと水との熱交換により、前記燃焼排ガス中の水分を凝縮させて凝縮水を生成する熱交換器と、
前記凝縮水を精製して得られる改質水を貯め、前記改質水を前記改質器に供給する改質水タンクと、
前記改質水タンクからの前記改質水の排水状態を判定する状態判定部と、
を備え、
前記改質水タンクには、前記改質水タンクの底部よりも上方の第１位置において、前記改質水タンク内の改質水を排水する排水管が接続されている燃料電池システムにおける燃料電池制御方法において、
前記状態判定部は、前記排水管からの前記改質水の排水状態が排水不良か否かを判定する点にある。
【００２２】
上記特徴構成によれば、状態判定部は、改質水タンクからの改質水の排水状態を判定する。よって、改質水の排水状態が悪く排水管に排水不良が生じていると判定された場合に、改質水が改質水タンクから溢れる可能性があることを事前に判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】燃料電池システムの構成図である。
【図２】改質水タンクの拡大図である。
【図３】熱交換器の入口での水の温度Ｔと水収支との関係の一例を示す関係図である。
【図４】燃料電池システムでの排水状態の判定方法の流れの一例を示すフローチャートである。
【図５】燃料電池システムでの排水状態の判定方法の流れの一例を示すフローチャートである。
【図６】改質水タンクの拡大図である。
【図７】燃料電池システムでの排水状態の判定方法の流れの一例を示すフローチャートである。
【図８】燃料電池システムでの排水状態の判定方法の流れの一例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】
【００２４】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る燃料電池システム及び燃料電池制御方法について、図面を参照して説明する。図１は、燃料電池システムの構成図である。
【００２５】
（１）燃料電池システムの全体構成
燃料電池システム１００は、発電を行うための各種機器から構成される機器部１００ａと、各機器部１００ａの動作を判定及び制御等する機能部１００ｂとを含む。
以下に、機器部１００ａ及び機能部１００ｂについて説明する。
【００２６】
（１−１）機器部１００ａ
燃料電池システム１００の機器部１００ａは、発電を行う燃料電池１３を備えている。燃料電池１３は、原燃料（例えば、都市ガス１３Ａ）を水蒸気改質する改質器１１と、セルスタック４０と、セルスタック４０から排出されるオフガスを燃焼する燃焼部１５と、を備えている。また、機器部１００ａは、燃焼部１５からの燃焼排ガスと貯湯タンク１７からの水との間で熱交換する熱交換器１９と、燃焼排ガス中の水分を凝縮させて生成される凝縮水が導入される水精製器２１と、水精製器２１から出る改質水を貯める改質水タンク２３とをさらに備えている。
【００２７】
改質器１１には、原燃料流路３１を介して原燃料が供給され、改質水タンク２３の改質水が改質水ポンプ３３の運転により水供給路３５を介して供給される。改質器１１は、原燃料を改質水を用いて水蒸気改質して燃料ガスを生成する。
セルスタック４０には、改質器１１から燃料ガス流路３７を介して燃料ガスが供給され、空気流路３９を介して空気が供給される。セルスタック４０は、複数個の燃料電池セル４０ａを積層することにより構成されている。燃料電池セル４０ａは、図示しないアノードと、カソードと、アノード及びカソード間の電解質とを有している。燃料ガスがアノードに供給され、空気（酸素ガスの一例）がカソードに供給され、燃料ガスと空気とを反応させることで発電が行われる。
【００２８】
燃焼部１５は、セルスタック４０の上部に位置している。燃焼部１５には、燃料電池セル４０ａのアノード及びカソードから発電反応に用いられた後にそれぞれ排出されるオフガスが供給される。燃焼部１５は、オフガス中に残存する燃料成分を燃焼し、燃焼排ガスを生じる。
【００２９】
熱交換器１９には、セルスタック４０から排出される燃焼排ガスが排ガス供給路４１を介して供給され、貯湯タンク１７からの水が水供給路４５を介して供給される。熱交換器１９は、燃焼排ガスと水との間で熱交換を行うことで、水に燃焼排ガスの熱を与え、熱回収後の燃焼排ガスを排ガス排出路４３を介して排気する。このとき、燃焼排ガスから熱回収されることで、燃焼排ガス中の水分が凝縮して、凝縮水が回収される。回収された凝縮水は凝縮水回収路５７を介して水精製器２１に供給される。また、燃焼排ガスにより温められた水は、貯湯流路４７を介して貯湯タンク１７に蓄えられる。水供給路４５及び貯湯流路４７の少なくとも一部に対応して、水を循環させる循環ポンプ４９及び放熱ファン５１ａを備えるラジエータ５１などが設けられている。
熱交換器１９には、熱交換器１９の入口での、熱交換器１９に注入する前の水の温度を計測可能な温度センサ６３が設けられている。温度センサ６３は、例えば、熱交換器１９と水供給路４５との接続部分に設けられている。
【００３０】
貯湯タンク１７は、前述の通り、水供給路４５及び貯湯流路４７を介して、熱交換器６０との間で循環させる水を貯える。貯湯タンク１７には、貯湯タンク１７の水を出湯するための出湯路５３、及び、水の出湯に応じて貯湯タンク１７に給水するための給水路５５が設けられている。
水精製器２１は、熱交換器１９において燃焼排ガス中の水分を凝縮することにより取り出された凝縮水を精製する。具体的には、水精製器２１は、排ガス排出路４３を流れる燃焼排ガスから、凝縮水回収路５７を介して凝縮水を回収して精製する。凝縮水は、水精製器２１により精製されて改質水となる。
【００３１】
改質水タンク２３は、水精製器２１から回収路５９を介して改質水を回収して貯水する。前述の通り、改質水タンク２３に貯留された改質水（及び後述の水供給部２８から供給される水）は、改質水ポンプ３３の運転により、水供給路３５を介して改質器１１にされる。このとき、改質器１１には、図示しない気化器により気化されて水蒸気となった改質水が供給される。
また、改質水タンク２３には水位検出器２５が設けられており、改質水タンク２３における水位を検出可能になっている。この水位検出器２５は、後述の正常水位まで改質水の水を検出できるだけでなく、正常水位よりも高い位置まで改質水の水位を検出可能である。
【００３２】
図２は、改質水タンクの拡大図である。改質水タンク２３には、その上下方向の中央部分よりも高い位置に排水ホース（排水管）２６が設けられている。排水ホース２６は、内部が中空に形成されている。排水ホース２６は、例えばゴム等の可撓性を有する弾性部材から形成されている。そのほか、排水ホース２６は、硬質の部材により形成されていてもよく、例えば、鉄、銅及びアルミ等の金属から形成されていてもよい。
また、改質水タンク２３の上下方向の中央部分よりも高い位置に、改質水が正常に貯められている位置を示す正常水位（第１位置）がある。この正常水位に対応して排水ホース２６が設けられている。言い換えれば、排水ホース２６が設けられている位置と正常水位の高さ位置とが概ね一致している。
【００３３】
図２では、排水ホース２６と改質水タンク２３との接続部分２６ａにおいて、接続部分２６ａの上端が正常水位の高さとほぼ一致している。ただし、正常水位は、排水ホース２６につまり等がなく排水不良となっていない場合に、改質水が改質水タンク２３から排水ホース２６を介して排出可能な水位であればよい。よって、例えば、正常水位は、接続部分２６ａの下端より高い位置から接続部分２６ａの上端までの間に位置していればよい。
【００３４】
また、排水ホース２６には、排水ホース２６が詰まっており排水不良が生じている場合に、排水ホース２６外部から排水ホース２６に水を供給するための注入口２７が設けられている。なお、排水ホース２６の排水不良の改善方法は注入口２７からの水の供給に限られない。そのため、別途の方法により排水ホース２６の排水不良を改善する場合には、注入口２７は設けられている必要はない。
【００３５】
燃料電池システム１００の機器部１００ａは、さらに水供給部２８を含む。水供給部２８は、凝縮水とは独立に改質水タンク２３に水を供給可能である。具体的には、水供給部２８は水道水を供給するようになっており、注水運転として、注水指令に応じて機能部１００ｂが弁２９を開動作させることで水供給部２８から補給水供給路６１を介して水が供給されるようになっている。なお、水道水は凝縮水に比べ不純物が多い可能性が高いため、水供給部２８は、注水運転において、水精製器２１を経由して改質水タンク２３へ水を供給可能にして、不純物が取り除かれた後の水が改質水タンク２３に供給されるようになっている。
また、水供給部２８は、後述の排水制御部１０５が弁３０を開くと水供給路２４から、注入口２７を介して排水ホース２６に水を供給する。
【００３６】
本実施形態において、セルスタック４０、熱交換器１９、水精製器２１及び改質水タンク２３の配置は次の通りとなっている。
前述の通り、燃料電池１３のセルスタック４０には、改質器１１において改質水を用いて水蒸気改質された燃料ガスと、空気とが供給される。これにより、セルスタック４０は発電を行い、発電に用いられなかったオフガスは燃焼部１５で燃焼され、燃焼排ガスとなる。燃焼排ガスは熱交換器１９に供給され、貯湯タンク１７から供給される水との間で熱交換される。この熱交換によって、燃焼排ガス中の水分が凝縮されて凝縮水として回収される。凝縮水は水精製器２１により生成され、改質水として改質水タンク２３に供給される。そして、改質水タンク２３内の改質水が改質器１１に供給される。このようなサイクルによって、燃料電池システム１００には外部から水の供給が無くても発電が可能となっている。
【００３７】
燃料電池システム１００では、コスト削減及び燃料電池システム１００の筐体のコンパクト化等の観点からポンプ等の機器を設置することなく、前述のサイクルを実現する要望がある。よって、セルスタック４０の下方に、燃焼排ガスを導入する熱交換器１９を配置し、熱交換器１９の下方に熱交換器１９により回収する凝縮水を生成する水精製器２１を配置し、さらに水精製器２１の下方に改質水タンク２３を配置するのが望ましい。
【００３８】
より具体的には、セルスタック４０の燃焼部１５より下部に、熱交換器１９の燃焼排ガスの導入口１９ａが位置する。また、熱交換器１９の凝縮水の排出口１９ｂよりも下部に、水精製器２１の凝縮水の導入口２１ａが位置する。さらに、水精製器２１の改質水の排出口２１ｂより下部に、改質水タンク２３の改質水の導入口２３ａが位置する。つまりは、改質水タンク２３は、燃料電池システム１００の筐体内においても各種機器の下方に設ける必要がある。
よって、本実施形態では、燃料電池システム１００の筐体内において、上から順に、セルスタック４０、熱交換器１９、水精製器２１及び改質水タンク２３を配置している。
【００３９】
（１−２）機能部１００ｂ
以下に、機能部１００ｂについて説明する。
機能部１００ｂは、改質水タンク２３からの改質水の排水状態を判定する状態判定部１０１と、改質水の生成量と改質器１１への供給量との水収支を判定する収支判定部１０３と、排水不良の場合に排水を制御する排水制御部１０５とを含む。
【００４０】
（１−２−１）状態判定部
状態判定部１０１は、改質水タンク２３内に貯められた改質水が、改質水タンク２３に接続された排水ホース２６から正常に排出されているか否かを判定し、排水ホース２６からの改質水の排水状態が排水不良か否かを判定する。
ここで、改質水タンク２３に接続されている排水ホース２６内部に汚れが付着し、又、小動物等の侵入による障害物により排水ホース２６が詰まる場合がある。また、排水ホース２６の設置時の設置不良、又、燃料電池システム１００内の他の機器との接触及び振動等により、排水ホース２６の勾配が改質水の流れに向かって上方に向く場合がある。このような場合等には、改質水タンク２３内の改質水が、排水ホース２６の接続されている正常水位まで到達しても、排水ホース２６から改質水が排水されない場合がある。
【００４１】
上記の通り、状態判定部１０１は、改質水タンク２３からの改質水の排水状態を判定する。よって、改質水の排水状態が悪く排水ホース２６に排水不良が生じていると判定された場合には、改質水が改質水タンク２３から溢れる可能性があることを事前に判定できる。
なお、排水ホース２６から改質水が排水されていない場合には、排水ホース２６から改質水が全く排水されていない場合、及び、排水ホース２６からの改質水の排水量が排水ホース２６からの排水可能量よりも小さい場合等が含まれる。
排水不良か否かの具体的な判定方法においては後述する。
【００４２】
（１−２−２）収支判定部
収支判定部１０３は、熱交換器１９での熱交換により生成される凝縮水の生成量と、改質器１１に供給される改質水の供給量との水収支を判定する。
より具体的には、収支判定部１０３は、凝縮水の生成量が、改質水の供給量よりも多い場合は、プラス収支と判定する。プラス収支の場合、改質水タンク２３から出ていく改質水の供給量よりも、凝縮水が精製されて改質水として改質水タンク２３に貯められる量の方が多いため、改質水タンク２３に貯まる改質水の量が徐々に増加する。
一方、収支判定部１０３は、凝縮水の生成量が、改質水の供給量よりも少ない場合は、マイナス収支と判定する。マイナス収支の場合、改質水タンク２３から出ていく改質水の供給量が、凝縮水が精製されて改質水として改質水タンク２３に貯められる量よりも少ないため、改質水タンク２３に貯まる改質水の量が徐々に減少する。
【００４３】
収支判定部１０３による水収支の判定方法としては、例えば以下の方法が挙げられる。
熱交換器１９の入口には、貯湯タンク１７から供給される水の熱交換器１９の入口での温度Ｔを計測可能な温度センサ６３が設けられている。収支判定部１０３は、温度センサ６３から熱交換器１９の入口での水の温度Ｔを取得する。収支判定部１０３は、取得した水の温度Ｔが所定値以下の場合はプラス収支と判定する。一方、収支判定部１０３は、取得した水の温度Ｔが所定値を超える場合はマイナス収支と判定する。
【００４４】
ここで、熱交換器１９の入口での水の温度Ｔと水収支との関係の一例について説明する。図３は、熱交換器の入口での水の温度Ｔと水収支との関係の一例を示す関係図である。改質器１１に供給される改質水の供給量（使用量）は、燃料電池１３での発電出力により変動する。図３の関係図では、燃料電池１３での発電出力が一定であり、改質器１１に供給される改質水の供給量が一定であるとしている。図３において、横軸が熱交換器１９の入口での水の温度Ｔであり、縦軸が凝縮水の生成量及び改質水の供給量である。図３の例では、一例であるが、例えば、熱交換器１９において生成される凝縮水の生成量は、０℃から４０℃、４０℃からさらに温度が上がるにつれて減少している。なお、凝縮水は生成されて改質水となるため、凝縮水の生成量は改質水の生成量と実質的に同一とみなせる。よって、改質水の生成量も減少している。
【００４５】
凝縮水の生成量と改質水の供給量との関係を示したものが水収支であり、図３の例では、例えば、熱交換器１９の入口での水の温度Ｔが４０℃の時に、水収支が±０となっている。そして、水の温度Ｔが４０℃以下になるとプラス収支となる。一方、水の温度Ｔが４０℃を超えるとマイナス収支となる。
以上の通り、熱交換器１９の入口での水の温度Ｔと、水収支との間には関係がある。よって、収支判定部１０３は、熱交換器１９の入口での水の温度Ｔに基づいて水収支を判定できる。
なお、上述の通り、熱交換器１９において、数百℃となる燃焼排ガスと水との間で熱交換させることにより、燃焼排ガス中の水分を凝縮させて凝縮水を生成している。ここで、燃焼排ガス中に含むことが可能な最大の水蒸気量、つまり飽和水蒸気量は、燃焼排ガスの温度によって決まる。よって、燃焼排ガスの温度を下げるほど、燃焼排ガス中から回収できる凝縮水の量が増加する。そのため、凝縮水の生成量、つまり改質水の生成量は、燃焼排ガスと熱交換される水の温度（熱交換器１９の入口の水の温度）に依存する。
【００４６】
上記では、収支判定部１０３は、熱交換器１９の入口での水の温度Ｔに基づいて水収支を判定しているが、貯湯タンク１７から熱交換器１９に供給する水の量に基づいて水収支を判定してもよい。貯湯タンク１７から熱交換器１９に供給する水の量が変わると、熱交換器１９の入口での水の温度Ｔも変化する。そこで、熱交換器１９に供給する水の量と熱交換器１９の入口での水の温度Ｔとの相関関係を予め求めておく。収支判定部１０３は、この相関関係と、図３の水の温度Ｔと水収支との関係に基づいて水収支を判定してもよい。つまり、相関関係に基づいて、熱交換器１９に供給する水の量から熱交換器１９の入口での水の温度Ｔを求める。そして、熱交換器１９の入口での水の温度Ｔに基づいて、図３において水収支を求める。
【００４７】
また、収支判定部１０３は、凝縮水回収路５７に設けた流量計により測定した凝縮水の生成量と、水供給路３５に設けた流量計により測定した改質水の改質器１１への供給量との関係に基づいて水収支を判定してもよい。あるいは、収支判定部１０３は、回収路５９に設けた流量計により測定した改質水の生成量と、水供給路３５に設けた流量計により測定した改質水の改質器１１への供給量との関係に基づいて水収支を判定してもよい。
また、収支判定部１０３は、凝縮水回収路５７に設けたポンプの回転数と、水供給路３５に設けた改質水ポンプ３３の回転数との関係に基づいて水収支を判定してもよい。例えば、凝縮水回収路５７に設けたポンプの回転数が、改質水ポンプ３３の回転数よりも多い場合には、プラス収支となる。
【００４８】
その他、収支判定部１０３は、燃料電池１３での発電出力に基づいて水収支を判定してもよい。
上記では、水収支の判定方法の一例を挙げたが、水収支の判定方法はこれに限定されない。また、上記の水収支の判定方法を組み合わせることもできる。
【００４９】
（１−２−３）排水制御部
排水制御部１０５は、状態判定部１０１において排水不良であると判定されると、排水不良を改善するための制御を行う。
例えば、排水制御部１０５は、状態判定部１０１から排水不良であるとの判定結果を受信すると、弁３０を開き、水供給部２８から水供給路２４を介して注入口２７に水を供給し、排水ホース２６内に水を供給する。その他、排水制御部１０５は、水精製器２１内の改質水を回収路５９から図示しない供給路を介して注入口２７に供給し、排水ホース２６に改質水を供給するように制御してもよい。ここで、排水ホース２６の排水不良は、排水ホース２６内部に汚れの付着、又、小動物等の侵入による障害物等により排水ホース２６が詰まっていることにより生じている可能性がある。そこで、水供給部２８及び水精製器２１等からの排水ホース２６への水の供給は、このような排水不良を改善できる程度に、水の圧力、速度、量及び水流の状態等を調整して行われるのが好ましい。
【００５０】
その他、排水制御部１０５は、ポンプ及びファン等を動作させることで、排水ホース２６に振動を与えることで排水不良を改善してもよい。動作させるポンプ及びファンとしては、例えば排水ホース２６近くの改質水ポンプ３３及び放熱ファン５１ａ等が挙げられる。振動によって排水ホース２６内の汚れが内壁から剥がれ、また障害物等が排水ホース２６から排出される等し、排水不良が改善する場合がある。
排水不良の改善方法は上記の方法に限定されず、例えば上記の改善方法を組み合わせることもできる。
【００５１】
（１−２−４）排水状態の判定方法
本実施形態では、排水状態の判定として、改質水タンク２３の改質水の水位を検出する方法と、この水位の検出結果と水収支の判定結果との両方を考慮する方法とが挙げられる。まずは、前者の改質水の水位による排水状態の判定方法について説明し、次に後者の改質水の水位の検出結果及び水収支の判定結果による排水状態の判定方法について説明する。
【００５２】
（ａ）改質水の水位による排水状態の判定方法
まず、改質水タンク２３内の改質水の水位に基づいて、改質水の排水ホース２６からの排水状態を判定する方法について説明する。
状態判定部１０１は、水位検出器２５から改質水タンク２３内の改質水の水位を取得する。状態判定部１０１は、図２に示すように、改質水タンク２３内の改質水の水位が、正常水位（第１位置）よりも高い異常水位（第２位置）に位置している場合に、排水不良として判定する。
【００５３】
ここで、排水ホース２６と改質水タンク２３との接続部分２６ａは、正常水位と概ね一致している。よって、排水ホース２６に詰まりがない場合、又、排水ホース２６が排水の流れ方向に向かって下に向いている場合等には、正常水位に達した改質水は排水ホース２６を介して排出される。しかし、排水ホース２６が詰まっている場合、又、排水ホース２６が排水の流れ方向に向かって上に向いている場合等には、改質水が正常水位に達しても排水ホース２６を介して排出されないか、排出されにくい。この場合、改質水は、正常水位を超えて異常水位まで貯まる。
そのため、改質水タンク２３内の改質水の水位が排水ホース２６の正常水位よりも高い異常水位に到達していることにより、排水ホース２６から改質水が排水されていないか、あるいは、排水ホース２６からの改質水の排水が正常に行われていない排水不良であることが分かる。よって、上述の判定によって、改質水が改質水タンク２３から溢れる可能性があることを事前に判定できる。
【００５４】
ここで、異常水位は、改質水タンク２３が満水の場合よりも下に位置しているのが好ましい。この場合には、異常水位となり排水不良と判定されてから、改質水タンク２３から改質水が溢れるまでに時間差を設けることができる。よって、この時間差の間に、燃料電池システム１００の運転を抑制する及び停止するなどの制御を行うことができ、改質水タンク２３から改質水が溢れて機器が被水することによる燃料電池システム１００の故障を回避できる。
【００５５】
さらに、状態判定部１０１は、改質水タンク２３内の改質水の水位が、正常水位（第１位置）よりも高い異常水位（第２位置）に位置している第１継続時間が第１時間以上であることを判定すると、排水不良として検出する。第１時間とは、これに限定されないが、例えば１０分等である。前記のように判定することで、継続的に排水不良が生じており、改質水が改質水タンク２３から溢れる可能性があることが事前に分かる。
【００５６】
（ｂ）改質水の水位の検出結果及び水収支の判定結果による排水状態の判定方法
次に、改質水の水位の検出結果及び水収支の判定結果による排水状態の判定方法について説明する。
収支判定部１０３は、熱交換器１９での熱交換により生成される凝縮水の生成量と、改質器１１に供給される改質水の供給量との水収支を判定する。状態判定部１０１は、収支判定部１０３においてプラス収支と判定された場合と、状態判定部１０１が改質水タンク２３内の改質水の水位が、正常水位（第１位置）よりも高い異常水位（第２位置）に位置している場合（上記（ａ）での判定）との両方を満たす場合を、排水不良として判定する。
【００５７】
熱交換器１９において生成される凝縮水の生成量が、改質器１１に供給する改質水の供給量よりも多くプラス収支の場合には、改質水タンク２３に貯まる改質水の量が徐々に増加する。よって、プラス収支の場合において、排水ホース２６の排水不良により改質水の水位が異常水位（第２位置）に達していると、改質水が改質水タンク２３から溢れる可能性がある。逆に、凝縮水の生成量が改質水の供給量よりも少なくマイナス収支の場合には、改質水タンク２３に貯まる改質水の量が徐々に減少する。よって、マイナス収支の場合には、排水ホース２６の排水不良により改質水の水位が異常水位（第２位置）に達していても、改質水が改質水タンク２３から溢れにくい。
【００５８】
よって、上記の通り、水収支がプラス収支であり、かつ、改質水の水位が異常水位（第２位置）に位置している場合、排水ホース２６が排水不良の状態にあると判定する。これにより、改質水タンク２３に貯まる改質水の量が徐々に増加している状態において、排水ホース２６が排水不良となることで、改質水が改質水タンク２３から溢れる可能性があることを判定できる。
【００５９】
（２）燃料電池システムの制御
次に、燃料電池システム１００での排水状態の判定方法の流れについて、図４、図５を用いて説明する。図４、図５は、燃料電池システムでの排水状態の判定方法の流れの一例を示すフローチャートである。
【００６０】
（２−１）改質水の水位による排水状態の判定方法
図４を用いて、改質水の水位による排水状態の判定方法の流れを説明する。
ステップＳ１０：状態判定部１０１は、水位検出器２５から改質水タンク２３内の改質水の水位を取得し、改質水の水位が正常水位（第１位置）よりも高い異常水位（第２位置）に位置しているか否かを判定する。状態判定部１０１は、改質水の水位が異常水位に達している場合（ステップＳ１０においてＹｅｓ）は、ステップＳ１１に処理を進める。そうでない場合（ステップＳ１０においてＮｏ）は、状態判定部１０１はステップＳ１０の処理を繰り返す。
【００６１】
ステップＳ１１：状態判定部１０１は、改質水タンク２３内の改質水の水位が、異常水位（第２位置）に位置している第１継続時間が第１時間以上か否かを判定する。状態判定部１０１は、第１継続時間が第１時間以上の場合（ステップＳ１１においてＹｅｓ）は、ステップＳ１２に処理を進める。一方、状態判定部１０１は、そうでない場合（ステップＳ１１においてＮｏ）は、ステップＳ１０に処理を戻す。
ステップＳ１２：状態判定部１０１は、改質水タンク２３内の改質水の水位が、異常水位（第２位置）に位置している第１継続時間が第１時間以上である場合は、排水ホース２６からの改質水の排水状態が排水不良であると判定する。これにより、継続的に排水不良が生じており、改質水が改質水タンク２３から溢れる可能性があることが事前に分かる。
【００６２】
（２−２）改質水の水位の検出結果及び水収支の判定結果による排水状態の判定方法
図５を用いて、改質水の水位の検出結果及び水収支の判定結果による排水状態の判定方法の流れを説明する。
ステップＳ２０：収支判定部１０３は、熱交換器１９での熱交換により生成される凝縮水の生成量が、改質器１１に供給される改質水の供給量よりも多いプラス収支か否かを判定する。収支判定部１０３は、プラス収支の場合（ステップＳ２０においてＹｅｓ）は、ステップＳ２１に処理を進める。収支判定部１０３は、凝縮水の生成量が改質水の供給量よりも少ないマイナス収支（ステップＳ２０においてＮｏ）は、ステップＳ２０の処理を継続する。
ステップＳ２１：状態判定部１０１は、水位検出器２５から取得した改質水の水位が異常水位（第２位置）に達している場合（ステップＳ２１においてＹｅｓ）は、ステップＳ２２に処理を進める。そうでない場合（ステップＳ２１においてＮｏ）は、状態判定部１０１はステップＳ２０の処理に戻る。
【００６３】
ステップＳ２２：状態判定部１０１は、改質水タンク２３内の改質水の水位が、異常水位（第２位置）に位置している第１継続時間が第１時間以上の場合（ステップＳ２２においてＹｅｓ）は、ステップＳ２３に処理を進める。一方、状態判定部１０１は、そうでない場合（ステップＳ２２においてＮｏ）は、ステップＳ２０に処理を戻す。
ステップＳ２３：状態判定部１０１は、プラス収支であり、かつ、改質水タンク２３内の改質水の水位が、異常水位（第２位置）に位置している第１継続時間が第１時間以上である場合は、排水ホース２６からの改質水の排水状態が排水不良であると判定する。これにより、改質水タンク２３に貯まる改質水の量が徐々に増加している状態において、排水ホース２６が排水不良となることで、改質水が改質水タンク２３から溢れる可能性があることを判定できる。
【００６４】
上記処理において、ステップＳ２１の処理はステップＳ２０の処理の前に行われてもよい。例えば、ステップＳ２１と同様に状態判定部１０１が改質水の水位が異常水位（第２位置）に達していると判定した場合は、次に、ステップＳ２０と同様に収支判定部１０３がプラス収支か否かを判定する。そして、プラス収支の場合はステップＳ２２の処理が行われる。
また、上記処理において、プラス収支か否かは随時判定しており、この判定処理は各ステップの間に挿入されてもよい。例えば、ステップＳ２１とステップＳ２２との間においてもプラス収支か否かを判定するステップが挿入されてもよい。例えば、ステップＳ２１において状態判定部１０１が改質水の水位が異常水位（第２位置）に達していると判定した場合は、次にステップＳ２０と同様に収支判定部１０３がプラス収支か否かを判定する。そして、プラス収支の場合はステップＳ２２の処理が行われる。
【００６５】
なお、排水制御部１０５は、状態判定部１０１において排水不良であると判定されると、排水不良を改善するための制御を行う。
【００６６】
（３）各機器の配置について
本実施形態では、上述の通り、コスト削減及び燃料電池システム１００の筐体のコンパクト化等の観点からポンプ等の機器を設置することなく、燃料電池システム１００の発電サイクルを実現する要望がある。よって、セルスタック４０の下方に、燃焼排ガスを導入する熱交換器１９を配置し、熱交換器１９の下方に熱交換器１９により回収する凝縮水を生成する水精製器２１を配置し、さらに水精製器２１の下方に改質水タンク２３を配置するのが望ましい。
【００６７】
ここで、下水道法等の要求により改質水タンク２３の排水ホース２６は、次のような規制がある。改質水タンク２３の排水ホース２６は、その内部に排水が留まってしまうため湾曲した構成とはできない。さらに、衛生上の観点等から、排水ホース２６の先端は大気開放とし、排水の上流側から下流側に向かって下り勾配となるように設計する必要がある。そのため、排水ホース２６は、少なくとも、改質水タンク２３の上下方向の中央部よりも高い位置に設ける必要がある。
【００６８】
以上より、改質水タンク２３を、燃料電池システム１００の筐体内においても各種機器の下方に設ける要望を満たしつつ、勾配を有する排水ホース２６を改質水タンク２３の高い位置に設ける要望を満たす必要がある。この場合に、改質水タンク２３を上下方向に長くし、排水ホース２６に上下方向により大きな勾配を持たせることが考えられる。しかし、上述の通り、水精製器２１の下部に上下方向に長い改質水タンク２３を設けることとなり、燃料電池システム１００の筐体が大型化してしまう。
【００６９】
そこで、改質水タンク２３を小型化した構成において、少なくとも必要最小限の勾配を有する排水ホース２６を改質水タンク２３に設ける。このような構成において排水ホース２６が排水不良を起こすと、改質水タンク２３から改質水が溢れ出る可能性がある。
上記の本実施形態においては、排水ホース２６からの改質水の排水状態が排水不良か否かを判定することができる。そのため、燃料電池システム１００の筐体内の下方に改質水タンク２３を配置して、改質水タンク２３を上下方向に小型化した構成においても、改質水タンク２３から改質水が溢れ出る可能性を事前に判定し、対処することができる。
【００７０】
〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態に係る燃料電池システム及び燃料電池制御方法について、図面を参照して説明する。第１実施形態では、改質水タンク２３内の改質水の水位が異常水位に位置しているか否かに基づいて、排水ホース２６の排水状態を判定した。しかし、第２実施形態では、改質水タンク２３内の改質水が正常水位（第１位置）に到達している場合に、排水ホース２６から改質水が排水されているか否かを判定することで、排水状態を判定する。以下では、第１実施形態と異なる点を主に説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００７１】
（１）改質水タンク
改質水タンク２３を除き、燃料電池システム１００の全体構成は第１実施形態の図１と同様である。以下に、第２実施形態に係る改質水タンク２３を説明し、その他の構成は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
図６は、改質水タンクの拡大図である。改質水タンク２３には、その上下方向の中央部分よりも高い位置に排水ホース２６が設けられている。また、改質水タンク２３の上下方向の中央部分よりも高い位置に、改質水が正常に貯められている位置を示す正常水位（第１位置）がある。この正常水位に対応して排水ホース２６が設けられている。言い換えれば、排水ホース２６が設けられている位置と正常水位の高さ位置とがほぼ一致している。
【００７２】
図６では、排水ホース２６と改質水タンク２３との接続部分２６ａにおいて、接続部分２６ａの上端が正常水位の高さとほぼ一致している。ただし、正常水位は、排水ホース２６につまり等がなく排水不良となっていない場合に、改質水が改質水タンク２３から排水ホース２６を介して排出可能な水位であればよい。よって、例えば、正常水位は、接続部分２６ａの下端より高い位置から接続部分２６ａの上端までの間に位置していればよい。
排水ホース２６の水の流れの下流側、つまり排出口には、排水ホース２６から外部に改質水が排出されているか否かを検出する排出検出器１１０が設けられている。排出検出器１１０は、排水ホース２６の排出口に改質水が到達すると、その改質水を検出する。
【００７３】
また、排水ホース２６から排出された改質水を受けるホッパ１１２が、排水ホース２６の排出口に対応して設けられている。ホッパ１１２には改質水の水位を検出するホッパ水位検出器１１４が設けられている。
また、排水ホース２６には、排水ホース２６が詰まっており排水不良が生じている場合に、排水ホース２６外部から排水ホース２６に水を供給するための注入口２７が設けられている。なお、排水ホース２６の排水不良の改善方法は注入口２７からの水の供給に限られない。そのため、別途の方法により排水ホース２６の排水不良を改善する場合には、注入口２７は設けられている必要はない。
【００７４】
（２）状態判定部
燃料電池システム１００の機能部１００ｂは、改質水の排水状態を判定する状態判定部１０１と、改質水の生成量と改質器１１への供給量との水収支を判定する収支判定部１０３と、排水不良の場合に排水を制御する排水制御部１０５とを含む。収支判定部１０３及び排水制御部１０５は第１実施形態と同様であるので、以下では状態判定部１０１について説明する。
状態判定部１０１は、改質水タンク２３内に貯められた改質水が、改質水タンク２３に接続された排水ホース２６から排出されているか否かを判定し、排水ホース２６からの改質水の排水状態が排水不良か否かを判定する。
【００７５】
本実施形態では、排水状態の判定として、排水ホース２６の排出口から改質水が排出されているか否かを検出する方法と、この改質水の排出の検出結果と水収支の判定結果との両方を考慮する方法とが挙げられる。まずは、前者の排出口からの改質水の排出による排水状態の判定方法について説明し、次に後者の改質水の排出の検出結果及び水収支の判定結果による排水状態の判定方法について説明する。
【００７６】
（ａ）排水ホースの排出口からの改質水の排出による排水状態の判定方法
まず、排水ホース２６の排出口から改質水が排出されるか否かに基づいて、改質水の排水ホース２６からの排水状態を判定する方法について説明する。
状態判定部１０１は、水位検出器２５から改質水タンク２３内の改質水の水位を取得する。状態判定部１０１は、図６に示すように、改質水タンク２３内の改質水の水位が、正常水位（第１位置）以上であるか否かを判定する。
【００７７】
次に、状態判定部１０１は、排水ホース２６の排出口に設けられた排出検出器１１０が改質水を検出したか否かを取得する。状態判定部１０１は、排出検出器１１０が改質水を検出してない場合は、排水ホース２６の排出口から改質水が排出されていないと判定する。あるいは、状態判定部１０１は、ホッパ１１２の改質水の水位をホッパ水位検出器１１４から取得する。状態判定部１０１は、ホッパ水位検出器１１４が改質水の水位の上昇を検出してない場合は、排水ホース２６の排出口から改質水が排出されていないと判定する。
【００７８】
ここで、排水ホース２６と改質水タンク２３との接続部分２６ａは、正常水位と概ね一致している。よって、排水ホース２６に詰まりがない場合、又、排水ホース２６が排水の流れ方向に向かって下に向いている場合等には、正常水位に達した改質水は排水ホース２６を介して排出される。しかし、排水ホース２６が詰まっている場合、又、排水ホース２６が排水の流れ方向に向かって上に向いている場合等には、改質水が正常水位に達しても排水ホース２６を介して排出されないか、排出されにくい。この場合、排出検出器１１０は改質水を検出しない。あるいは、ホッパ水位検出器１１４は改質水の水位の上昇を検出しない。
【００７９】
そのため、改質水タンク２３内の改質水の水位が正常水位（第１位置）に到達している場合に、排出検出器１１０が改質水を検出していない場合は、状態判定部１０１は、排水ホース２６から改質水が排出されておらず排水不良として判定する。あるいは、改質水タンク２３内の改質水の水位が正常水位（第１位置）に到達している場合に、ホッパ水位検出器１１４が改質水の水位の上昇を検出していない場合は、状態判定部１０１は、排水ホース２６から改質水が排出されておらず排水不良として判定する。これらの場合、改質水が改質水タンク２３から溢れる可能性があることを事前に判定できる。
【００８０】
なお、上記では、排出検出器１１０による改質水の検出と、ホッパ水位検出器１１４による改質水の水位の上昇の検出とは、別々の処理として行われている。しかし、これらの処理を組み合わせてもよい。つまり、改質水タンク２３内の改質水の水位が正常水位（第１位置）に到達している場合に、排出検出器１１０が改質水を検出していない場合、及び、ホッパ水位検出器１１４が改質水の水位の上昇を検出していない場合の両方を満たす場合に、状態判定部１０１は、排水ホース２６から改質水が排出されておらず排水不良として判定してもよい。
【００８１】
さらに、状態判定部１０１は、排水ホース２６から改質水が排出されていない第２継続時間が第２時間以上であることを判定すると、排水不良として検出する。第２時間とは、これに限定されないが、例えば１０分等である。前記のように判定することで、継続的に排水不良が生じており、改質水が改質水タンク２３から溢れる可能性があることが事前に分かる。
【００８２】
（ｂ）改質水の排出の検出結果及び水収支の判定結果による排水状態の判定方法
次に、改質水の排出の検出結果及び水収支の判定結果による排水状態の判定方法について説明する。
状態判定部１０１は、収支判定部１０３においてプラス収支と判定された場合と、状態判定部１０１が改質水が排水ホース２６の排出口から排出されてない場合（上記（ａ）での判定）との両方を満たす場合を、排水不良を判定する。
【００８３】
熱交換器１９において生成される凝縮水の生成量が、改質器１１に供給する改質水の供給量よりも多いプラス収支の場合には、改質水タンク２３に貯まる改質水の量が徐々に増加する。よって、プラス収支の場合において、排水ホース２６の排水不良により排水ホース２６から改質水が排出されないと、改質水が改質水タンク２３から溢れる可能性がある。逆に、凝縮水の生成量が改質水の供給量よりも少ないマイナス収支の場合には、改質水タンク２３に貯まる改質水の量が徐々に減少する。よって、マイナス収支の場合には、排水ホース２６の排水不良により排水ホース２６から改質水が排出されない場合であっても、改質水が改質水タンク２３から溢れにくい。
【００８４】
よって、上記の通り、水収支がプラス収支であり、かつ、改質水が排水ホース２６の排出口から排出されてない場合、排水ホース２６が排水不良の状態にあると判定する。これにより、改質水タンク２３に貯まる改質水の量が徐々に増加している状態において、排水ホース２６が排水不良となることで、改質水が改質水タンク２３から溢れる可能性があることを判定できる。
【００８５】
（３）燃料電池システムの制御
次に、燃料電池システム１００での排水状態の判定方法の流れについて、図７、図８を用いて説明する。図７、図８は、燃料電池システムでの排水状態の判定方法の流れの一例を示すフローチャートである。
【００８６】
（３−１）排水ホースの排出口からの改質水の排出による排水状態の判定方法
図７を用いて、排水ホース２６の排出口からの改質水の排出による排水状態の判定方法の流れを説明する。
ステップＳ３０：状態判定部１０１は、水位検出器２５から改質水タンク２３内の改質水の水位を取得し、改質水の水位が正常水位（第１位置）以上であるか否かを判定する。状態判定部１０１は、改質水の水位が正常水位に達している場合（ステップＳ３０においてＹｅｓ）は、ステップＳ３１に処理を進める。そうでない場合（ステップＳ３０においてＮｏ）は、状態判定部１０１はステップＳ３０の処理を繰り返す。
【００８７】
ステップＳ３１：状態判定部１０１は、排水ホース２６から改質水が排出されているか否かを判定する。排水ホース２６から改質水が排出されているか否かは、例えば、排出検出器１１０による改質水の検出、及び、ホッパ水位検出器１１４による改質水の水位の上昇の検出等によって行われる。状態判定部１０１は、排水ホース２６から改質水が排出されていない場合（ステップＳ３１においてＮｏ）は、ステップＳ３２に処理を進める。排水ホース２６から改質水が排出されている場合（ステップＳ３１においてＹｅｓ）は、状態判定部１０１はステップＳ３０に処理を戻す。
【００８８】
ステップＳ３２：状態判定部１０１は、排水ホース２６から改質水が排出されていない第２継続時間が第２時間以上か否かを判定する。状態判定部１０１は、第２継続時間が第２時間以上の場合（ステップＳ３２においてＹｅｓ）は、ステップＳ３３に処理を進める。一方、状態判定部１０１は、そうでない場合（ステップＳ３２においてＮｏ）は、ステップＳ３０に処理を戻す。
ステップＳ３３：状態判定部１０１は、改質水タンク２３内の改質水の水位が正常水位に達している場合において、排水ホース２６から改質水が排出されていない第２継続時間が第２時間以上である場合は、排水ホース２６から改質水の排水状態が排水不良であると判定する。これにより、継続的に排水不良が生じており、改質水が改質水タンク２３から溢れる可能性があることが事前に分かる。
【００８９】
（３−２）改質水の排出の検出結果及び水収支の判定結果による排水状態の判定方法
図８を用いて、排水ホース２６の排出口からの改質水の排出による排水状態の判定方法の流れを説明する。
ステップＳ４０：収支判定部１０３は、熱交換器１９での熱交換により生成される凝縮水の生成量が、改質器１１に供給される改質水の供給量よりも多いプラス収支か否かを判定する。収支判定部１０３は、プラス収支の場合（ステップＳ４０においてＹｅｓ）は、ステップＳ４１に処理を進める。収支判定部１０３は、凝縮水の生成量が改質水の供給量よりも少ないマイナス収支（ステップＳ４０においてＮｏ）は、ステップＳ４０の処理を継続する。
【００９０】
ステップＳ４１：状態判定部１０１は、水位検出器２５から取得した改質水の水位が正常水位（第１位置）に達している場合（ステップＳ４１においてＹｅｓ）は、ステップＳ４２に処理を進める。そうでない場合（ステップＳ４１においてＮｏ）は、状態判定部１０１はステップＳ４０に処理を戻す。
ステップＳ４２：状態判定部１０１は、排水ホース２６から改質水が排出されているか否かを判定する。状態判定部１０１は、排水ホース２６から改質水が排出されていない場合（ステップＳ４２においてＮｏ）は、ステップＳ４３に処理を進める。排水ホース２６から改質水が排出されている場合（ステップＳ４２においてＹｅｓ）は、状態判定部１０１はステップＳ４０に処理を戻す。
【００９１】
ステップＳ４３：状態判定部１０１は、排水ホース２６から改質水が排出されていない第２継続時間が第２時間以上か否かを判定する。状態判定部１０１は、第２継続時間が第２時間以上の場合（ステップＳ４３においてＹｅｓ）は、ステップＳ４４に処理を進める。一方、状態判定部１０１は、そうでない場合（ステップＳ４３においてＮｏ）は、ステップＳ４０に処理を戻す。
ステップＳ４４：状態判定部１０１は、プラス収支であり、かつ、排水ホース２６から改質水が排出されていない第２継続時間が第２時間以上である場合は、排水ホース２６から改質水の排水状態が排水不良であると判定する。これにより、改質水タンク２３に貯まる改質水の量が徐々に増加している状態において、排水ホース２６が排水不良となることで、改質水が改質水タンク２３から溢れる可能性があることを判定できる。
【００９２】
上記処理において、ステップＳ４１の処理はステップＳ４０の処理の前に行われてもよい。例えば、ステップＳ４１と同様に状態判定部１０１が改質水の水位が正常水位（第１位置）に達していると判定した場合は、次に、ステップＳ４０と同様に収支判定部１０３がプラス収支か否かを判定する。そして、プラス収支の場合はステップＳ４２の処理が行われる。
【００９３】
また、上記処理において、プラス収支か否かは随時判定しており、この判定処理は各ステップの間に挿入されてもよい。例えば、ステップＳ４１とステップＳ４２との間においてもプラス収支か否かを判定するステップが挿入されてもよい。例えば、ステップＳ４１において状態判定部１０１が改質水の水位が正常水位（第１位置）に達していると判定した場合は、次にステップＳ４０と同様に収支判定部１０３がプラス収支か否かを判定する。そして、プラス収支の場合はステップＳ４２の処理が行われる。その他、例えば、ステップＳ４２とステップＳ４３との間においてもプラス収支か否かを判定するステップが挿入されてもよい。例えば、ステップＳ４２において排水ホース２６から改質水が排出されていない場合は、次にステップＳ４０と同様に収支判定部１０３がプラス収支か否かを判定する。そして、プラス収支の場合はステップＳ４３の処理が行われる。
【００９４】
なお、排水制御部１０５は、状態判定部１０１において排水不良であると判定されると、排水不良を改善するための制御を行う。
【００９５】
［別実施形態］
（１）上記実施形態では、燃料電池システム１００の機能部１００ｂは、状態判定部１０１、収支判定部１０３及び排水制御部１０５を含む。しかし、機能部１００ｂに、状態判定部１０１、収支判定部１０３及び排水制御部１０５がすべて含まれている必要はない。
例えば、改質水の水位により排水ホース２６からの改質水の排水状態を判定する場合においては、状態判定部１０１により、改質水タンク２３内の改質水の水位のみが判定できればよい。この場合には、機能部１００ｂには状態判定部１０１のみが設けられていればよい。
【００９６】
また、例えば、改質水の水位の検出結果及び水収支の判定結果によって改質水の排水状態を判定する場合においては、機能部１００ｂには、状態判定部１０１及び収支判定部１０３が設けられていればよい。この場合、状態判定部１０１により改質水タンク２３内の改質水の水位を判定し、収支判定部１０３により水収支を判定する。さらに、状態判定部１０１は、改質水の水位の検出結果及び水収支の判定結果に基づいて改質水の排水状態を判定する。
また、例えば、排水不良と判定された場合に排水制御部１０５により、排水不良を改善する処理を行うのではなく、例えば手作業等により行ってもよい。この場合には、機能部１００ｂには排水制御部１０５が省略されてもよい。
【００９７】
（２）上記第２実施形態では、排出検出器１１０が改質水を検出しない、あるいは、ホッパ水位検出器１１４が改質水の水位の上昇を検出しない場合に、排水不良と判定する。しかし、排出検出器１１０が検出した改質水の量が正常の排出量よりも少ない場合、あるいは、ホッパ水位検出器１１４が検出した改質水の水位の上昇量が正常の上昇量よりも少ない場合に、排水不良と判定してもよい。
【００９８】
なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【符号の説明】
【００９９】
１１      ：改質器
１７      ：貯湯タンク
１９      ：熱交換器
２１      ：水精製器
２３      ：改質水タンク
２５      ：水位検出器
２６      ：排水ホース
４０      ：セルスタック
６０      ：熱交換器
１０１    ：状態判定部
１０３    ：収支判定部
１１０    ：排出検出器
１１２    ：ホッパ
１１４    ：ホッパ水位検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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