(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素と空気が供給されて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池の発電時に発熱する前記燃料電池を冷却する冷却水を循環させる冷却水循環回路と、
前記冷却水循環回路に配され冷却水を貯える冷却水タンクと、
前記冷却水循環回路内の冷却水を循環させる冷却水循環ポンプと、
貯湯槽と、
前記貯湯槽から流出した補給水を前記貯湯槽に戻す補給水循環回路と、
前記冷却水循環回路の冷却水と前記補給水循環回路の補給水とを熱交換させる冷却水熱交換器と、
前記貯湯槽からの補給水を貯える給水タンクと、
前記給水タンクの補給水を前記冷却水タンクへ供給する供給ポンプと、
前記給水タンクを迂回して前記貯湯槽からの補給水を前記供給ポンプへ供給する第一のバイパス経路と、
前記貯湯槽からの補給水を前記給水タンク及び前記第一のバイパス経路のうちのいずれか一方に通水を切り換える第一の切換え手段を備え、
水はり運転時に前記貯湯槽にかかる水道の供給圧によって前記第一のバイパス経路に通水するように前記第一の切換え手段を制御する制御部を備えた燃料電池システム。
【請求項２】
前記冷却水タンクを迂回して前記供給ポンプからの補給水を前記冷却水熱交換器へ供給する第二のバイパス経路と、
前記供給ポンプからの補給水を前記冷却水タンク及び前記第二のバイパス経路のうちのいずれか一方に通水を切り換える第二の切換え手段をさらに備え、
前記制御部は、水はり運転時に前記貯湯槽にかかる水道の供給圧によって前記第二のバイパス経路に通水するように前記第二の切換え手段を制御する請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記供給ポンプと前記冷却水タンクとの間に配され水を浄化する水処理装置と、
前記水処理装置と前記冷却水タンクとの間から前記冷却水タンクを迂回して前記供給ポンプからの補給水を前記冷却水循環ポンプへ供給する第三のバイパス経路と、
前記供給ポンプからの補給水を前記冷却水タンク及び前記第三のバイパス経路のうちのいずれか一方に通水を切り換える第三の切換え手段をさらに備え、
前記制御部は、水はり運転時に前記貯湯槽にかかる水道の供給圧によって前記第三のバイパス経路に通水するように前記第三の切換え手段を制御する請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
水素と空気が供給されて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池の発電時に発熱する前記燃料電池を冷却する冷却水を循環させる冷却水循環回路と、
前記冷却水循環回路に配され冷却水を貯える冷却水タンクと、
前記冷却水循環回路内の冷却水を循環させる冷却水循環ポンプと、
貯湯槽と、
前記貯湯槽から流出した補給水を前記貯湯槽に戻す補給水循環回路と、
前記冷却水循環回路の冷却水と前記補給水循環回路の補給水とを熱交換させる冷却水熱交換器と、
前記貯湯槽からの補給水を貯える給水タンクと、
前記給水タンクの補給水を前記冷却水タンクへ供給する供給ポンプと、
前記冷却水タンクを迂回して前記供給ポンプからの補給水を前記冷却水熱交換器へ供給する第二のバイパス経路と、
前記供給ポンプからの補給水を前記冷却水タンク及び前記第二のバイパス経路のうちのいずれか一方に通水を切り換える第二の切換え手段を備え、
水はり運転時に前記貯湯槽にかかる水道の供給圧によって前記第二のバイパス経路に通水するように前記第二の切換え手段を制御する制御部を備えた燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、循環ポンプ、供給ポンプを備えた燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子膜を電解質に用いた固体高分子型燃料電池（以下、「燃料電池」と略す）が燃料電池システムに組み込まれている。この燃料電池は、水素ガスを主成分とする燃料ガス中の水素と空気中の酸素との間の発熱反応である電気化学反応により発電する。なお、燃料ガスは、例えば、都市ガス等の炭化水素ガスを水蒸気改質すると得られる。
【０００３】
前記燃料電池の発電では前述の電気化学反応（発熱反応）が進行するので、燃料電池の発電中の運転温度が、その反応に適した温度（例えば、７０℃〜８０℃程度）に維持されるよう、燃料電池の内部温度を一定に保つ機構が一般的に採用されている。
【０００４】
例えば、燃料電池に冷却水が流れる冷却水経路が配され、当該経路を流れる冷却水の流量などの制御によって燃料電池の内部温度が調整されている。一方、燃料電池を通過した高温状態の冷却水の熱を熱交換によって熱媒体が回収して、このような熱媒体が蓄熱器に蓄えられると、燃料電池システムにおいて蓄熱することができる。
【０００５】
図５は、特許文献１に開示された、燃料電池システムに搭載された排熱回収装置を示したものである。
【０００６】
図５において、スタック冷却水タンク１０３の冷却水は、スタック循環ポンプ１０４により、燃料電池スタック１０２から熱交換器１０８を通って再びスタック冷却水タンク１０３へ循環されている。
【０００７】
また、水素製造装置１０１から出た水素は熱交換器１０９を通り、燃料電池スタック１０２のアノード極を通り電気化学反応（発熱反応）後、熱交換器１０６を通り、機外へ排出される。
【０００８】
また一方、排熱回収水は排熱回収水ポンプ１０５により熱交換器１０８へ搬送される。燃料電池スタック１０２内の発電により発生した熱量は熱交換器１０８により熱交換され、湯水となって図示しない貯湯槽へ回収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１００８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来の構成では、スタック循環ポンプ１０４又は排熱回収水ポンプ１０５に非自給式の遠心式ポンプを使用する必要があった。
【００１１】
これは、スタック循環ポンプ１０４は燃料電池の発電時の運転温度を、その反応に適した温度に維持されるよう冷却水を循環させている。この循環量はきわめて微量に制御する必要があり、燃料電池システムの稼動時間中は連続して運転させなければならない。このためにはコストも考慮し高耐久性のある前記非自給式遠心式ポンプを選定している。
【００１２】
しかし、運転初期に前記非自給式遠心式ポンプによって給水タンクの補給水をスタック循環ポンプ１０４を使用してスタック冷却水タンク１０３に補給し、更に、スタック冷却水タンク１０３に補給された冷却水を、冷却水循環ポンプ１０４を使用して循環させ、燃料電池１０２を冷却する際に、スタック循環ポンプ１０４又は排熱回収水ポンプ１０５にエア噛みが発生する可能性があった。
【００１３】
すなわち、スタック循環ポンプ１０４のエア噛みはスタック冷却水タンク１０３への給水に時間がかかり、機器の試運転時間が長くなり、スタック冷却水タンク１０３のエア噛みは冷却水回路内の冷却水が十分に循環できず、燃料電池の冷却不十分から発電効率の低下を招くことになるという課題を有していた。
【００１４】
また、エア噛みによりポンプ内に発生した気泡によりスタック循環ポンプ１０４又は排熱回収水ポンプ１０５の内部にキャビテーションが発生し、ポンプ寿命の低下につながるという課題も複合的に有していた。
【００１５】
本発明は、上記課題を考慮し、燃料電池システム等に利用される冷却回路への初期水張り時間を短縮し、ひいては発電開始時間の短縮を実現するとともに、冷却回路内のエア噛みを防止して、使い勝手のよい、耐久性にすぐれた燃料電池システム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】
【００１６】
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補給水供給回路に水道直圧を利用して直接給水して初期水張りを行うものである。これにより、補給水供給回路、供給ポンプに直接補給水を充填でき、エア噛みがなくキャビテーションも発生しない初期水張りを実現することができ。ひいては給水タンクへの水張り時間を待つことなく冷却水タンクへの補給水の充填が完了して補給水による初期水張り時間を短縮することができる。
【００１７】
また、本発明の燃料電池は冷却水循環回路に水道直圧を利用して直接給水して初期水張りを行うものである。これにより、冷却水循環回路、冷却水循環ポンプに直接循環水を充填でき、エア噛みがなくキャビテーションも発生しない初期水張りを実現することができ。ひいては冷却水タンクへの水張り時間を待つことなく冷却水循環回路への補給水の充填が完了して補給水による初期水張り時間を短縮することができる。
【００１８】
また、本発明の燃料電池は冷却水循環ポンプに水道直圧を利用して直接給水して初期水張りを行うものである。これにより、冷却水循環ポンプに直接循環水を充填でき、エア噛みがなくキャビテーションも発生しない初期水張りを実現することができ。ひいては冷却水タンクからの冷却水循環回路内への自然滴下による冷却水の充填待ち時間を短縮して初期水張り時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の燃料電池システムは、燃料電池システム等に利用される冷却回路若しくは補給水供給回路への初期水張り時間を短縮し、発電開始時間の短縮を実現するとともに、冷却回路内のエア噛みを防止して、燃料電池の十分な冷却効果を得ることができるとともに、キャビテーションが発生せず、ポンプの耐久性能を向上することができる燃料電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池システムを示す構成図
【図２】本発明の実施の形態２における燃料電池システムを示す構成図
【図３】本発明の実施の形態３における燃料電池システムを示す構成図
【図４】本発明の実施の形態４における燃料電池システムを示す構成図
【図５】従来の燃料電池システムを示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
第１の発明は、水素と空気が供給されて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池の発電時に発熱する前記燃料電池を冷却する冷却水を循環させる冷却水循環回路と、前記冷却水循環回路に配され冷却水を貯える冷却水タンクと、前記冷却水循環回路内の冷却水を循環させる冷却水循環ポンプと、貯湯槽と、前記貯湯槽から流出した補給水を前記貯湯槽に戻す補給水循環回路と、前記冷却水循環回路の冷却水と前記補給水循環回路の補給水とを熱交換させる冷却水熱交換器と、前記貯湯槽からの補給水を貯える給水タンクと、前記給水タンクの補給水を前記冷却水タンクへ供給する供給ポンプと、前記給水タンクを迂回して前記貯湯槽からの補給水を前記供給ポンプへ供給する第一のバイパス経路と、前記貯湯槽からの補給水を前記給水タンク及び前記第一のバイパス経路のうちのいずれか一方に通水を切り換える第一の切換え手段を備え、水はり運転時に前記第一のバイパス経路に通水するように前記第一の切換え手段を制御する制御部を備えた燃料電池システムであって、補給水供給回路に水道直圧を利用して直接給水して初期水張りを行うものである。これにより、ポンプのエア噛みを防止して、安定した水張りを実現し、ひいては初期水張り時間を短縮することができる。
【００２２】
第２の発明は、特に、第１の発明において、前記冷却水タンクを迂回して前記供給ポンプからの補給水を前記冷却水熱交換器へ供給する第二のバイパス経路と、前記供給ポンプからの補給水を前記冷却水タンク及び前記第二のバイパス経路のうちのいずれか一方に通水を切り換える第二の切換え手段をさらに備え、前記制御部は、水はり運転時に前記第二のバイパス経路に通水するように前記第二の切換え手段を制御する燃料電池システムであって、補給水供給回路、冷却水回路に水道直圧を利用して直接給水して初期水張りを行うものである。これにより、ポンプのエア噛みを防止して、安定した水張を実現し、ひいては初期水張り時間を短縮することができる。
【００２３】
第３の発明は、特に、第１の発明において、前記供給ポンプと前記冷却水タンクとの間に配され水を浄化する水処理装置と、前記水処理装置と前記冷却水タンクとの間から前記冷却水タンクを迂回して前記供給ポンプからの補給水を前記冷却水循環ポンプへ供給する第三のバイパス経路と、前記供給ポンプからの補給水を前記冷却水タンク及び前記第三のバイパス経路のうちのいずれか一方に通水を切り換える第三の切換え手段をさらに備え、前記制御部は、水はり運転時に前記第三のバイパス経路に通水するように前記第三の切換え手段を制御する燃料電池システムであって、冷却水循環ポンプに直接水張を行うことにより、ポンプのエア噛みを防止して、安定した水張を実現し、ひいては初期水張り時間を短縮することができる。
【００２４】
第４の発明は、水素と空気が供給されて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池の発電時に発熱する前記燃料電池を冷却する冷却水を循環させる冷却水循環回路と、前記冷却水循環回路に配され冷却水を貯える冷却水タンクと、前記冷却水循環回路内の冷却水を循環させる冷却水循環ポンプと、貯湯槽と、前記貯湯槽から流出した補給水を前記貯湯槽に戻す補給水循環回路と、前記冷却水循環回路の冷却水と前記補給水循環回路の補給水とを熱交換させる冷却水熱交換器と、前記貯湯槽からの補給水を貯える給水タンクと、前記給水タンクの補給水を前記冷却水タンクへ供給する供給ポンプと、前記冷却水タンクを迂回して前記供給ポンプからの補給水を前記冷却水熱交換器へ供給する第二のバイパス経路と、前記供給ポンプからの補給水を前記冷却水タンク及び前記第二のバイパス経路のうちのいずれか一方に通水を切り換える第二の切換え手段を備え、水はり運転時に前記第二のバイパス経路に通水するように前記第二の切換え手段を制御する制御部を備えた燃料電池システムである。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における燃料電池システムの一構成例を示した構成図である。
【００２７】
図１に示すように、燃料電池システム１００は、燃料ガス（水素ガス）を用いて発電および発熱する燃料電池１と燃焼ガス中のメタンと、改質反応を起こさせ、水素を発生させる燃料処理機１０を備える。
【００２８】
燃料電池１では、燃料電池１のアノード（図示せず）に供給された燃料ガスと、燃料電池１のカソード（図示せず）に供給された酸化ガス（例えば、空気）と、が電気化学的に反応（発熱反応）して、電力および熱が発生する。燃料電池１によって生成された電力は、例えば、様々な電気機器において利用できる。また、燃料電池１によって生成された熱は、様々な用途に利用でき、例えば、家庭の暖房や給湯などにおいても利用できる。
【００２９】
なお、燃料電池１の内部構造は公知である。よって、その詳細な説明は省略する。燃料電池１の発電では、上述の電気化学反応（発熱反応）が進行するので、燃料電池１の発電中の運転温度が、その反応に適した温度（例えば、７０℃〜８０℃程度）に維持されるよう、燃料電池１の温度を一定に保つ機構が一般的に採用されている。
【００３０】
まず、燃料電池冷却回路について説明する。
【００３１】
燃料電池冷却回路は、図１に示すように、燃料電池１の発電中に前記燃料電池１を冷却するための冷却水を循環する冷却水循環回路２と、前記冷却水循環回路２に設けられた余剰ヒーター３を具備し冷却水を貯える冷却水タンク４と、前記冷却水循環回路２内の冷却水を循環させる冷却水冷却水循環ポンプ６と、前記冷却水循環回路２の廃熱を吸収して貯湯槽２０内に蓄熱する冷却水熱交換器５と、燃料電池１の冷却水出口に設けられた温度検出器７を備えたものである。図１では、冷却水の流れの方向が実線の矢印によって示されている。前記冷却水循環回路２は冷却水タンク４と冷却水熱交換器５をつなぐ冷却水循環回路ａ２ａと、冷却水熱交換器５と燃料電池１をつなぐ冷却水循環回路ｂ２ｂと、燃料電池１と冷却水循環ポンプ６をつなぐ冷却水循環回路ｃ２ｃと、冷却水循環ポンプ６と冷却水タンク４をつなぐ冷却水循環回路ｄ２ｄで構成されている。
【００３２】
つぎに、燃料電池１に都市ガス等を用いて燃料ガス（水素ガス）を供給する燃料処理機１０に改質反応のための反応用の水を供給する改質水供給回路について説明する。
【００３３】
改質水供給回路は前記冷却水循環回路２の冷却水循環回路ｄ２ｄから分岐した給水回路１２と、燃料処理機に反応用の水を供給する供給ポンプ１１と、燃料処理機１０への反応用の水の入り切りを行う第１の燃料処理弁１５ａと、供給ポンプ１１から分岐した凝縮水回路１４と、第２の燃料処理弁１５ｂと、給水タンク（凝縮水タンク）１６と、供給ポンプ１３と、冷却水供給回路１７ｂを備えている。図１では、冷却水の流れの方向が点線の矢印によって示されている。前記給水回路１２は、燃料電池１と冷却水循環ポンプ６をつなぐ冷却水循環回路ｃ２ｃから分岐して、供給ポンプ１１をつなぐ給水回路ａ３１と、供給ポンプ１１、第１の燃料処理弁１５ａをつなぐ給水回路ｂ３２と、第１の燃料処理弁１５ａと燃料処理機１０をつなぐ給水回路ｃ３３と、前記給水回路ｂ３２の途中から分岐して第２の燃料処理弁１５ｂをつなぐ給水回路ｄ３４と、第２の燃料処理弁１５ｂと給水タンク（凝縮水タンク）１６をつなぐ給水回路ｅ３５で構成されている。
【００３４】
また前記冷却水供給回路１７ｂは冷却水供給回路ｃ１７ｃ、冷却水供給回路ｄ１７ｄ、冷却水供給回路ｅ１７ｅ、で構成されている。
【００３５】
つぎに燃料電池の発電工程を通水、循環回路の循環水充填運転（以下初期水張り）燃料処理、燃料電池の発電の順に説明する。
【００３６】
燃料電池システムの循環回路内へ水を充填するため、初期水張りを行う。
【００３７】
まず、第１のバイパス回路６０に設けられた第１の切り替え手段６１の回路を「開」にする。これにより貯湯槽２０内の補給水は、貯湯循環回路４１、貯湯循環ポンプ２１、補給水回路５１を通り、第１のバイパス回路６０を経て冷却水供給回路ｃ１７ｃ、冷却水供給回路ｄ１７ｄ、イオン交換樹脂１８、冷却水供給回路ｅ１７ｅ、を通り、冷却水タンク４に導かれる。これらの一連の動作は貯湯槽２０にかかる水道の供給圧により行われる。
【００３８】
冷却水タンク４内の水位が上昇すると冷却水タンクレベルスイッチ８が満水を検知して、１の切り替え手段６１の回路を「閉」にする。
【００３９】
また、前記初期水張りと同時に、給水タンク（凝縮水タンク）１６への水の補給を行う。給水タンク弁２２を「開」にして貯湯槽２０内の貯水を貯湯循環回路４１、貯湯循環ポンプ２１、貯湯循環回路ｂ４２から分岐した補給水回路ａ５１、補給水回路ｂ５２を介して給水タンク（凝縮水タンク）１６に補給する。給水タンク（凝縮水タンク）１６内の水位が上昇すると給水タンク（凝縮水タンク）レベルスイッチ１７が満水を検知して、貯湯循環ポンプ２１を停止するとともに給水タンク（凝縮水タンク）弁２２を「閉」にする。前記操作は貯湯循環ポンプ２１の運転有無に関らず行われる。
【００４０】
前記の冷却水循環回路２内の冷却水の充填が完了すると燃料処理機１０から燃料ガス（水素ガス）が燃料電池１に供給され酸化ガス（例えば、空気）と、反応して発電が開始される。そして、この発電により電力および熱が発生する。この電力は電気機器により消費され、発生した熱は冷却水熱交換器５により、貯湯槽２０から貯湯循環ポンプ２１により補給水循環回路４０を循環する貯湯水により熱交換され貯湯槽２０に蓄熱される。
【００４１】
前記補給水循環回路４０は貯湯槽２０と貯湯循環ポンプ２１をつなぐ貯湯循環回路ａ４１と、貯湯循環ポンプ２１と冷却水熱交換器５をつなぐ補給水循環回路ｂ４２と、冷却水熱交換器５と貯湯槽２０をつなぐ補給水循環回路ｃ４３から構成されている。
【００４２】
また、前記燃料電池システムにおいて発電時に余剰電量が生じた場合は、その余剰電力をヒーターにより熱に変換し、貯湯槽２０に蓄熱する。具体的には冷却水タンク４に設けられた余剰ヒーター３により余剰電力を温水に変換する。この冷却水タンク内の温水は冷却水循環ポンプ６により冷却水熱交換器５へ送られ、貯湯槽２０から貯湯循環ポンプ２１により補給水循環回路４０を循環する貯湯水により熱交換され貯湯槽２０に蓄熱される。冷却水循環ポンプ６は余剰ヒーター３で加熱された冷却水タンク４内の貯水が高温になるため冷却水タンク４の直下へは設置することができず冷却水熱交換器５、燃料電池１より下流の冷却水タンク４から十分離れた位置に設置される。
【００４３】
以上のように、構成された燃料電池システム等に利用される冷却装置の冷却水供給回路によれば、初期水張りとして冷却水タンク４内に補給水を充填する際、水道直圧を利用して直接給水して初期水張りを行うため初期水張り時間を短縮することができ、供給ポンプにエア噛みがなくキャビテーションも発生しない安定した水張りを行うことができる。
【００４４】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の第２の実施の形態について図２を用いて説明を行う。
【００４５】
燃料電池の発電工程、通水、循環回路の循環水充填運転、燃料処理、燃料電池の発電の順についての説明については（実施の形態１）と同様であるため省略する。本実施の形態は、第２のバイパス回路６４と第２の切り替え手段６５を持つことに特徴を有する。
【００４６】
すなわち実施の形態１で説明した第１のバイパス回路６０と第１の切り替え手段６１で使用した燃料電池システムの循環回路内へ水を充填するための初期水張りに連続して第２のバイパス回路６４と第２の切り替え手段６５を利用して冷却水循環回路２の初期水張りを行う。
【００４７】
まず、第１のバイパス回路６０に設けられた第１の切り替え手段６１の回路を「開」にする。これにより貯湯槽２０内の補給水は、貯湯循環回路４１、貯湯循環ポンプ２１、補給水回路５１通り、第１のバイパス回路６０を経て冷却水供給回路ｃ１７ｃ、冷却水供給回路ｄ１７ｄ、イオン交換樹脂１８、冷却水供給回路ｅ１７ｅ、を通り、第２のバイパス回路６４に導かれる。このとき第２の切り替え手段６５の回路が「開」になる。これにより、貯湯槽２０内の補給水が冷却水熱交換器５、燃料電池１を通って冷却水循環ポンプ６を通り冷却水タンク４に導かれる。
【００４８】
つぎに、冷却水タンク４内の水位が上昇すると冷却水タンクレベルスイッチ８が満水を検知して、第２の切り替え手段６５の回路および第１の切り替え手段６１の回路を「閉」にする。
【００４９】
これらの一連の動作は貯湯槽２０にかかる水道の供給圧により行われる。これ以下の動作は実施の形態１で説明した動作と同一となり、説明を省略する。
【００５０】
（実施の形態３）
つぎに、本発明の第３の実施の形態について図３を用いて説明を行う。
【００５１】
燃料電池の発電工程、通水、循環回路の循環水充填運転、燃料処理、燃料電池の発電の順についての説明については（実施の形態１）と同様であるため省略する。本実施の形態は、第３のバイパス回路６８と第３の切り替え手段６９を持つことに特徴を有する。
【００５２】
すなわち実施の形態１で説明した第１のバイパス回路６０と第１の切り替え手段６１で使用した燃料電池システムの循環回路内へ水を充填するための初期水張りに連続して第３のバイパス回路６８と第３の切り替え手段６９を利用して冷却水循環回路２の冷却水循環ポンプ６へ直接初期水張りを行う。
【００５３】
まず、第１のバイパス回路６０に設けられた第１の切り替え手段６１の回路を「開」にする。これにより貯湯槽２０内の補給水は、貯湯循環回路４１、貯湯循環ポンプ２１、補給水回路５１通り、第１のバイパス回路６０を経て冷却水供給回路ｃ１７ｃ、冷却水供給回路ｄ１７ｄ、イオン交換樹脂１８、冷却水供給回路ｅ１７ｅ、を通り、冷却水タンク４に導かれる。
【００５４】
次に、第３のバイパス回路６８の第３の切り替え手段の回路を「開」にする。これにより貯湯槽２０内の補給水は、貯湯循環回路４１、貯湯循環ポンプ２１、補給水回路５１通り、第１のバイパス回路６０を経て第３のバイパス回路６８を通って冷却水循環ポンプ６へ導かれる。
【００５５】
つぎに、冷却水タンク４内の水位が上昇すると冷却水タンクレベルスイッチ８が満水を検知して、冷却タンク弁４ｂ、第１の切り替え手段６１、第３の切り替え手段６９を「閉」にする。
【００５６】
これらの一連の動作は貯湯槽２０にかかる水道の供給圧により行われる。これ以下の動作は実施の形態１で説明した動作と同一となり、説明を省略する。
【００５７】
（実施の形態４）
つぎに、本発明の第４の実施の形態について図４を用いて説明を行う。
【００５８】
燃料電池の発電工程、通水、循環回路の循環水充填運転、燃料処理、燃料電池の発電の順についての説明については（実施の形態１）と同様であるため省略する。本実施の形態は、第２のバイパス回路６４と第２の切り替え手段６５を持つことに特徴を有する。
【００５９】
初期水張りが開始されると、給水タンク弁２２が「開」になり、貯湯循環ポンプ２１が運転を開始する。これにより、貯湯槽２０内の補給水は、貯湯循環回路４１、貯湯循環ポンプ２１、補給水回路５１通り、給水タンク１６へ導かれる。
【００６０】
次に、給水タンク１６の給水タンクレベルスイッチ１７が給水タンク１６の満水を検知すると給水タンク弁２２が「閉」になり、給水タンクへの給水が停止される。次に、供給ポンプ１３が運転を開始し、給水タンク１６内の補給水が冷却水供給回路ｃ１７ｃ、冷却水供給回路ｄ１７ｄ、イオン交換樹脂１８、冷却水供給回路ｅ１７ｅ、を通り、第２のバイパス回路６４へ導かれる。このとき第２の切り替え手段６５の回路が「開」になる。これにより、貯湯槽２０内の補給水が冷却水熱交換器５、燃料電池１を通って冷却水循環ポンプ６を通り冷却水タンク４に導かれる。
【００６１】
つぎに、冷却水タンク４内の水位が上昇すると冷却水タンクレベルスイッチ８が満水を検知して、第２の切り替え手段６５の回路を「閉」にする。
【００６２】
これ以下の動作は実施の形態１で説明した動作と同一となり、説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明に係る燃料電池システムは、冷却水循環回路、熱交換器、燃料電池に冷却水をエア噛み無く充填でき、ポンプのエア噛みの冷却水供給回路および冷却水循環回路を実現できる。これにより初期設定性能を満たす十分な熱交換性能を確保して、安定した発電を実施することができる燃料電池システムを提供することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  燃料電池
２  冷却水循環回路
３  余剰ヒーター
４  冷却水タンク
５  冷却水熱交換器
６  冷却水循環ポンプ
７  温度検出器
８  冷却水タンクレベルスイッチ
１０  燃料処理機
１１  供給ポンプ
１２  給水回路
１３  供給ポンプ
１４  凝縮水回路
１５ａ  第１の燃料処理弁
１５ｂ  第２の燃料処理弁
１６  給水タンク（凝縮水タンク）
１６ｂ  オーバーフロー
１７  給水タンクレベルスイッチ
１７ｂ  冷却水供給回路
１８  イオン交換樹脂
２０  貯湯槽
２１  貯湯循環ポンプ
４０  補給水循環回路
【図１】
0005750570.tif 000002
【図２】
0005750570.tif 000003
【図３】
0005750570.tif 000004
【図４】
0005750570.tif 000005
【図５】
0005750570.tif 000006