(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と排熱回収用熱交換器とを巡らせて冷却水循環路を通して冷却水を循環させる冷却水循環手段を備えた燃料電池ユニットと、
前記排熱回収用熱交換器と排熱回収部とを巡らせて排熱回収用循環路を通して排熱回収用熱媒を循環させる排熱回収用循環手段を備えた排熱回収ユニットと、
前記排熱回収用循環路中の排熱回収用熱媒を補助的に加熱する補助加熱手段と、
運転を制御する制御手段とが設けられた燃料電池システムであって、
前記制御手段が、前記燃料電池を停止させている運転停止時に、前記冷却水循環路中の冷却水を清浄化すべき清浄化タイミングになったと判定すると、前記冷却水循環路中の冷却水が清浄化されたと見なす清浄化条件が満たされたと判定するまで、前記冷却水循環手段、前記排熱回収用循環手段及び前記補助加熱手段を作動させる清浄化処理を実行するように構成されている燃料電池システム。
【請求項２】
前記補助加熱手段が、前記燃料電池の余剰電力にて作動して、前記排熱回収用循環路中の排熱回収用熱媒を加熱する電気ヒータにて構成され、
前記制御手段が、前記清浄化処理において、前記電気ヒータを前記燃料電池とは別の別電源からの電力にて作動させ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３】
槽下部から取り出された排熱回収用熱媒が槽上部に戻される形態で、前記排熱回収用循環路に前記排熱回収部としての熱媒貯留槽が設けられ、
前記電気ヒータが、前記排熱回収用循環路における前記排熱回収用熱交換器から前記熱媒貯留槽の槽上部に至る送り流路部分に、当該送り流路部分を通流する排熱回収用熱媒を加熱するように設けられ、
前記送り流路部分における前記電気ヒータよりも下流側の箇所と、前記排熱回収用循環路における前記熱媒貯留槽の槽下部から前記排熱回収用熱交換器に至る戻り流路部分とに接続された槽迂回路、及び、排熱回収用熱媒を前記熱媒貯留槽を通して循環させる通常循環状態と、前記槽迂回路を通して循環させる槽迂回循環状態とに切り換え自在な循環状態切換手段が設けられ、
前記制御手段が、前記清浄化処理において、前記循環状態切換手段を前記槽迂回循環状態に切り換えるように構成されている請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
槽下部から取り出された排熱回収用熱媒が槽上部に戻される形態で、前記排熱回収用循環路に前記排熱回収部としての熱媒貯留槽が設けられ、
前記補助加熱手段が、前記熱媒貯留槽の排熱回収用熱媒を補助加熱用循環路を通して循環させる補助循環手段と、前記補助加熱用循環路を通流する排熱回収用熱媒を加熱する補助熱源機とを備えて構成され、
前記制御手段が、前記清浄化処理において、前記補助循環手段及び前記補助熱源機を作動させ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５】
前記制御手段が、前記冷却水循環路中の冷却水の温度である清浄化判定用温度が所定の第１設定温度よりも低い状態が所定の第１設定時間継続することに基づいて、前記清浄化タイミングになったと判定し、前記清浄化判定用温度が所定の第２設定温度以上である状態が所定の第２設定時間継続することに基づいて、前記清浄化条件が満たされたと判定するように構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
供給される炭化水素系の原燃料と水蒸気とを改質バーナの加熱により改質反応させて、前記燃料電池の燃料極に供給する水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質バーナの燃焼排ガス及び前記燃料電池の空気極から排出された空気極排ガスのうちの少なくとも一方を通流させる複合熱交換器とが設けられ、
前記排熱回収用循環路が、前記複合熱交換器を経由して排熱回収用熱媒を循環させるように設けられ、
前記冷却水循環路における前記排熱回収用熱交換器から前記燃料電池に至る送り流路部分に備えられて、冷却水を貯留する冷却水貯留槽と、前記複合熱交換器で発生した凝縮水を貯留する回収水貯留槽とが、前記冷却水貯留槽の余剰水が前記回収水貯留槽に導かれるように設けられ、
前記回収水貯留槽、供給される水を浄化する浄化部、前記冷却水貯留槽を順に巡らせて水浄化用循環路を通して水を循環させる水浄化用循環手段が設けられ、
前記回収水貯留槽の水の温度を前記清浄化判定用温度として検出する回収水温度検出手段が設けられ、
前記制御手段が、前記清浄化処理において、前記回収水温度検出手段の検出温度に基づいて前記清浄化タイミングになったと判定すると、前記回収水温度検出手段の検出温度に基づいて前記清浄化条件が満たされたと判定するまで、前記冷却水循環手段、前記排熱回収用循環手段及び前記補助加熱手段に加えて、前記水浄化用循環手段を作動させ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池と排熱回収用熱交換器とを巡らせて冷却水循環路を通して冷却水を循環させる冷却水循環手段を備えた燃料電池ユニットと、排熱回収用熱交換器と排熱回収部とを巡らせて排熱回収用循環路を通して排熱回収用熱媒を循環させる排熱回収用循環手段を備えた排熱回収ユニットと、排熱回収用循環路中の排熱回収用熱媒を補助的に加熱する補助加熱手段と、運転を制御する制御手段とが設けられた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる燃料電池システムは、燃料電池を冷却する冷却水を冷却水循環路を通して循環させると共に、燃料電池から発生した熱を回収する排熱回収用熱媒を排熱回収用循環路を通して循環させることにより、排熱回収用熱交換器において排熱回収用熱媒を冷却水との熱交換により加熱して、その排熱回収用熱媒の保有熱を排熱回収部で回収して消費するものである。
又、排熱回収用熱媒の保有熱を排熱回収部で回収して消費するにあたって、燃料電池から発生した熱による加熱だけでは、加熱熱量が不足する場合に、排熱回収用循環路中の排熱回収用熱媒を補助的に加熱する補助加熱手段が設けられている。
ちなみに、排熱回収用熱媒として湯水が用いられる場合は、燃料電池から発生した熱により加熱された湯水が、例えば、排熱回収部の一例である貯湯槽で一旦貯えられ、その貯湯槽の湯水が台所や風呂等の給湯箇所で消費される。
【０００３】
ところで、燃料電池を冷却する冷却水は、冷却水循環路を通して循環利用されるため、冷却水中で菌が繁殖するのを防止する必要がある。
そこで、このような燃料電池システムにおいて、従来、燃料電池を運転させている運転中に、冷却水の温度を上昇させることが可能な温度制御手段が設けられ、運転中に、冷却水の温度が所定の温度以下の状態が所定の時間継続して、菌が繁殖する虞がある状態になると、温度制御手段により、冷却水の温度を所定の温度以上に上昇させると共に、その状態を所定の時間継続させて、菌の繁殖を防止するように構成されたものがあった（例えば、特許文献１参照。）。
ちなみに、温度制御手段は、排熱回収用循環路における排熱回収用熱媒の循環を停止させることにより、冷却水の温度を上昇させるように構成されていた。
【０００４】
又、冷却水循環路に、銀イオンを含有する銀含有抗菌剤を備えた殺菌処理部が設けられて、この殺菌処理部により冷却水を殺菌処理するように構成されたものもあった（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０００６７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１９９０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、燃料電池を停止させている運転停止中は、燃料電池からの発熱がないため、冷却水の温度が低下するので、菌が繁殖する虞がある。
しかしながら、特許文献１の燃料電池システムでは、燃料電池の運転停止中は、温度制御手段により冷却水の温度を上昇させることができないので、燃料電池の運転停止中は、冷却水中での菌の繁殖を防止することができなかった。
一方、特許文献２の燃料電池システムでは、燃料電池の運転停止中も、冷却水中での菌の繁殖を防止することができるが、殺菌処理部を追加設置する必要があり、燃料電池システムの価格が上昇する。
【０００７】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、価格の上昇を回避しながら、燃料電池の運転停止中も冷却水中での菌の繁殖を防止し得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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と排熱回収用熱交換器とを巡らせて冷却水循環路を通して冷却水を循環させる冷却水循環手段を備えた燃料電池ユニットと、
前記排熱回収用熱交換器と排熱回収部とを巡らせて排熱回収用循環路を通して排熱回収用熱媒を循環させる排熱回収用循環手段を備えた排熱回収ユニットと、
前記排熱回収用循環路中の排熱回収用熱媒を補助的に加熱する補助加熱手段と、
運転を制御する制御手段とが設けられた燃料電池システムであって、その特徴構成は、
前記制御手段が、前記燃料電池を停止させている運転停止時に、前記冷却水循環路中の冷却水を清浄化すべき清浄化タイミングになったと判定すると、前記冷却水循環路中の冷却水が清浄化されたと見なす清浄化条件が満たされたと判定するまで、前記冷却水循環手段、前記排熱回収用循環手段及び前記補助加熱手段を作動させる清浄化処理を実行するように構成されている点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、燃料電池を停止させている運転停止時に、清浄化タイミングになったと判定されると、清浄化条件が満たされたと判定されるまで、冷却水循環手段、排熱回収用循環手段及び補助加熱手段を作動させる清浄化処理が実行される。
ちなみに、清浄化タイミングとしては、例えば、冷却水の温度が低下している状態（温度や継続時間等）が、冷却水中で菌が繁殖する虞がある状態となるタイミングに設定される。
又、清浄化条件としては、例えば、冷却水の温度が上昇している状態（温度や継続時間等）が、冷却水中での菌の繁殖を防止できる状態となる条件に設定される。
【００１０】
つまり、冷却水が加熱されない状態が継続して、冷却水中で菌が繁殖する虞がある状態になると、清浄化処理が実行される。
その清浄化処理では、冷却水が冷却水循環路を通って循環すると共に、排熱回収用熱媒が補助加熱手段により加熱されながら排熱回収用循環路を通って循環するので、排熱回収用熱交換器において、冷却水が排熱回収用熱媒との熱交換より加熱されて、冷却水の温度が上昇する。そして、冷却水の温度が上昇している状態が、冷却水中での菌の繁殖を防止できる状態となるまで、清浄化処理が継続されるので、冷却水中での菌の繁殖を防止することができる。
しかも、燃料電池の運転停止中に、菌の繁殖を防止するために冷却水の温度を上昇させる手段としては、燃料電池システムに元々設けられている補助加熱手段を用いるので、燃料電池の運転停止中に菌の繁殖を防止するための手段を別途設ける必要がない。
従って、価格の上昇を回避しながら、燃料電池の運転停止中も冷却水中での菌の繁殖を防止し得る燃料電池システムを提供することができる。
【００１１】
本発明に係る燃料電池システムの更なる特徴構成は、前記補助加熱手段が、前記燃料電池の余剰電力にて作動して、前記排熱回収用循環路中の排熱回収用熱媒を加熱する電気ヒータにて構成され、
前記制御手段が、前記清浄化処理において、前記電気ヒータを前記燃料電池とは別の別電源からの電力にて作動させるように構成されている点にある。
【００１２】
上記特徴構成によれば、清浄化処理において、電気ヒータが燃料電池とは別の別電源で作動して、排熱回収用循環路を循環する排熱回収用熱媒が加熱される。
つまり、燃料電池システムには、元々、燃料電池の余剰電力で作動して排熱回収用循環路中の排熱回収用熱媒を加熱する電気ヒータが設けられているので、その電気ヒータを、燃料電池の運転停止中における冷却水中での菌の繁殖防止用に有効に用いることができる。
【００１３】
本発明に係る燃料電池システムの更なる特徴構成は、槽下部から取り出された排熱回収用熱媒が槽上部に戻される形態で、前記排熱回収用循環路に前記排熱回収部としての熱媒貯留槽が設けられ、
前記電気ヒータが、前記排熱回収用循環路における前記排熱回収用熱交換器から前記熱媒貯留槽の槽上部に至る送り流路部分に、当該送り流路部分を通流する排熱回収用熱媒を加熱するように設けられ、
前記送り流路部分における前記電気ヒータよりも下流側の箇所と、前記排熱回収用循環路における前記熱媒貯留槽の槽下部から前記排熱回収用熱交換器に至る戻り流路部分とに接続された槽迂回路、及び、排熱回収用熱媒を前記熱媒貯留槽を通して循環させる通常循環状態と、前記槽迂回路を通して循環させる槽迂回循環状態とに切り換え自在な循環状態切換手段が設けられ、
前記制御手段が、前記清浄化処理において、前記循環状態切換手段を前記槽迂回循環状態に切り換えるように構成されている点にある。
【００１４】
上記特徴構成によれば、燃料電池の運転中は、熱媒貯留槽の排熱回収用熱媒が、槽下部から取り出されて排熱回収用熱交換器で燃料電池の排熱により加熱された後、槽上部に戻される形態で、排熱回収用循環路を通して循環されるので、熱媒貯留槽には、温度成層が形成される状態で排熱回収用熱媒が貯留される。このように熱媒貯留槽に貯えられている排熱回収用熱媒を用いることにより、燃料電池の排熱を回収して消費する排熱回収消費形態が、断続的であったり消費熱量のバラつきが大きい場合でも、有効に対応することができる。
【００１５】
そして、清浄化処理では、電気ヒータで加熱された排熱回収用熱媒は、槽迂回路を通ることにより熱媒貯留槽を迂回して、排熱回収用熱交換器を通流することから、清浄化処理の開始後速やかに、排熱回収用熱交換器において、排熱回収用熱媒によって冷却水を菌の繁殖を防止できる程度の温度にまで十分に加熱することができるので、冷却水中での菌の繁殖防止処理を効率良く行うことができる。
ちなみに、清浄化処理において排熱回収用熱媒を熱媒貯留槽を迂回させずに通流させる場合は、熱媒貯留槽の槽下方側の排熱回収用熱媒の温度が低いと、槽上方側の温度が高い排熱回収用熱媒が槽下部に達するまでの間は、排熱回収用熱交換器において冷却水を菌の繁殖を防止できる程度の温度にまで加熱することができない。
従って、燃料電池の排熱を回収した排熱回収用熱媒を熱媒貯留槽に貯留することにより、断続的や消費熱量のバラつきが大きい排熱回収消費形態にも有効に対応できるようにした燃料電池システムにおいて、燃料電池の運転停止中における冷却水中の菌の繁殖防止処理を、低ランニングコストで行うことができる。
【００１６】
本発明に係る燃料電池システムの更なる特徴構成は、槽下部から取り出された排熱回収用熱媒が槽上部に戻される形態で、前記排熱回収用循環路に前記排熱回収部としての熱媒貯留槽が設けられ、
前記補助加熱手段が、前記熱媒貯留槽の排熱回収用熱媒を補助加熱用循環路を通して循環させる補助循環手段と、前記補助加熱用循環路を通流する排熱回収用熱媒を加熱する補助熱源機とを備えて構成され、
前記制御手段が、前記清浄化処理において、前記補助循環手段及び前記補助熱源機を作動させるように構成されている点にある。
【００１７】
上記特徴構成によれば、燃料電池の運転中は、先述のように、燃料電池の排熱を回収した排熱回収用熱媒が熱媒貯留槽に温度成層が形成される状態で貯留されるので、断続的であったり消費熱量のバラつきが大きい排熱回収消費形態にも、有効に対応することができる。
そして、清浄化処理では、熱媒貯留槽の排熱回収用熱媒が、補助熱源機で加熱されながら補助加熱用循環路を通して循環されることにより加熱され、そのように加熱された熱媒貯留槽の排熱回収用熱媒が排熱回収用循環路を通って循環するので、熱回収用熱交換器において、排熱回収用熱媒により冷却水を菌の繁殖を防止できる程度の温度にまで十分に加熱することができる。
つまり、熱媒貯留槽に排熱回収用熱媒によって熱を貯えるに当たって、燃料電池の排熱による加熱では不足する場合に、その不足分を補うために、燃料電池システムには、元々、熱媒貯留槽の排熱回収用熱媒を補助的に加熱すべく、補助循環手段及び補助熱源機が設けられている。
そこで、そのように元々設けられている補助循環手段及び補助熱源機を、燃料電池の運転停止中における冷却水中での菌の繁殖防止用に有効に用いることができるのである。
【００１８】
本発明に係る燃料電池システムの更なる特徴構成は、前記制御手段が、前記冷却水循環路中の冷却水の温度である清浄化判定用温度が所定の第１設定温度よりも低い状態が所定の第１設定時間継続することに基づいて、前記清浄化タイミングになったと判定し、前記清浄化判定用温度が所定の第２設定温度以上である状態が所定の第２設定時間継続することに基づいて、前記清浄化条件が満たされたと判定するように構成されている点にある。
【００１９】
即ち、冷却水の温度が、菌の繁殖の虞がある程度の温度に低下して、そのように冷却水の温度が低下した状態が長く継続するほど菌が繁殖し易くなる。
又、冷却水の温度を、菌の繁殖を防止し得る程度の温度に上昇させ、そのように冷却水の温度を上昇させた状態を所定の時間保つと、菌の繁殖を防止することができる。
【００２０】
上記特徴構成によれば、冷却水循環路中の冷却水の温度である清浄化判定用温度が所定の第１設定温度よりも低い状態が所定の第１設定時間継続することに基づいて、清浄化タイミングになったと判定されるので、清浄化タイミングを、早過ぎることのない且つ遅すぎることのない適切なタイミングで判定することができる。
又、清浄化判定用温度が所定の第２設定温度以上である状態が所定の第２設定時間継続することに基づいて、清浄化条件が満たされたと判定されるので、清浄化条件が満たされたことを、早過ぎることのない且つ遅すぎることのない適切なタイミングで判定することができる。
従って、清浄化処理を実行するに、早過ぎることのない且つ遅すぎることのない適切なタイミングで、短過ぎることのない且つ長過ぎることのない適切な時間実行することができるので、ランニングコストを低減しながら、燃料電池の運転停止中における冷却水中での菌の繁殖を的確に防止することができる。
【００２１】
本発明に係る燃料電池システムの更なる特徴構成は、供給される炭化水素系の原燃料と水蒸気とを改質バーナの加熱により改質反応させて、前記燃料電池の燃料極に供給する水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質バーナの燃焼排ガス及び前記燃料電池の空気極から排出された空気極排ガスのうちの少なくとも一方を通流させる複合熱交換器とが設けられ、
前記排熱回収用循環路が、前記複合熱交換器を経由して排熱回収用熱媒を循環させるように設けられ、
前記冷却水循環路における前記排熱回収用熱交換器から前記燃料電池に至る送り流路部分に備えられて、冷却水を貯留する冷却水貯留槽と、前記複合熱交換器で発生した凝縮水を貯留する回収水貯留槽とが、前記冷却水貯留槽の余剰水が前記回収水貯留槽に導かれるように設けられ、
前記回収水貯留槽、供給される水を浄化する浄化部、前記冷却水貯留槽を順に巡らせて水浄化用循環路を通して水を循環させる水浄化用循環手段が設けられ、
前記回収水貯留槽の水の温度を前記清浄化判定用温度として検出する回収水温度検出手段が設けられ、
前記制御手段が、前記清浄化処理において、前記回収水温度検出手段の検出温度に基づいて前記清浄化タイミングになったと判定すると、前記回収水温度検出手段の検出温度に基づいて前記清浄化条件が満たされたと判定するまで、前記冷却水循環手段、前記排熱回収用循環手段及び前記補助加熱手段に加えて、前記水浄化用循環手段を作動させるように構成されている点にある。
【００２２】
上記特徴構成によれば、燃料電池の運転中は、複合熱交換器で生じた凝縮水が回収水貯留槽に送られ、並びに、回収水貯留槽から取り出された水が、浄化部において浄化されたのち、冷却水貯留槽を経由して回収水貯留槽に戻る形態で、水が水浄化用循環路を通って循環する。
清浄化タイミングは、回収水温度検出手段により清浄化判定用温度として検出される回収水貯留槽の水の温度に基づいて判定される。そして、清浄化処理では、冷却水貯留槽の冷却水が排熱回収用熱交換器において排熱回収用熱媒との熱交換より加熱されながら、冷却水循環路を通って循環すると共に、水が、回収水貯留槽、浄化部、冷却水貯留槽を順に巡る経路で水浄化用循環路を通って循環する。
すると、排熱回収用熱交換器で加熱された冷却水の流入により昇温した冷却水貯留槽の余剰水が、回収水貯留槽に導かれるので、回収水貯留槽の水温が徐々に上昇する。
そして、回収水温度検出手段により清浄化判定用温度として検出される回収水貯留槽の水の温度に基づいて、清浄化条件が満たされたことが判定される。
【００２３】
つまり、菌が繁殖すると、菌の排泄物が堆積するので、その堆積物により特に浄化部が目詰まりを起こし易い。そこで、冷却水貯留槽よりも温度が低くなる傾向の回収水貯留槽の水温に基づいて、清浄化タイミングの判定、及び、清浄化条件が満たされたことの判定を行うようにすることにより、冷却水循環路を通る循環経路中の冷却水と共に、水浄化用循環路を通る循環経路中の水においても、菌の繁殖を防止することができるので、菌の排泄物の堆積物による浄化部の目詰まりを防止することができる。
従って、システム内で発生する水分を回収し、その回収水を浄化部で浄化して冷却水として用いるように構成したシステムにおいて、浄化部の目詰まりを防止しながら、燃料電池の運転停止中における冷却水中での菌の繁殖を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態に係るコージェネレーションシステムの全体構成及び熱電併給運転での湯水の流動状態を示すブロック図
【図２】第１実施形態に係る清浄化処理での湯水の流動状態を示すブロック図
【図３】第２実施形態に係る清浄化処理での湯水の流動状態を示すブロック図
【図４】冷却水の温度及び菌の数夫々の時間経過に伴う変化を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面に基づいて、本発明に係る燃料電池システムをコージェネレーションシステムに適用した場合の実施形態を説明する。
〔第１実施形態〕
先ず、第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、コージェネレーションシステムは、燃料電池１と排熱回収用熱交換器２とを巡らせて冷却水循環路３を通して冷却水を循環させる冷却水循環ポンプ４（冷却水循環手段の一例）を備えた燃料電池ユニットＵ１と、排熱回収用熱交換器２と排熱回収部Ｃとを巡らせて排熱回収用循環路５を通して湯水（排熱回収用熱媒の一例）を循環させる排熱回収用循環ポンプ６（排熱回収用循環手段の一例）を備えた排熱回収ユニットＵ２と、排熱回収用循環路５中の湯水を補助的に加熱する補助加熱手段Ｓと、運転を制御する制御部７（制御手段の一例）等を備えて構成されている。
この実施形態では、槽下部から取り出された湯水が槽上部に戻される形態で、排熱回収用循環路５に排熱回収部Ｃとしての貯湯槽８（熱媒貯留槽の一例）が設けられている。
【００２６】
又、燃料電池ユニットＵ１には、原燃料ガス供給路９を通して供給される炭化水素系の原燃料ガス（例えば、１３Ａ等の天然ガスベースの都市ガス）と別途供給される水蒸気とを改質バーナ１０の加熱により改質反応させて、燃料電池１の燃料極（図示省略）に供給する水素含有ガスを生成する改質器１１を備えた水素含有ガス生成部Ｐが備えられている。
又、排熱回収用循環路５が、改質バーナ１０の燃焼排ガス及び燃料電池１の空気極（図示省略）から排出された空気極排ガスを通流させる複合熱交換器１２を経由して湯水を循環させるように設けられている。
更に、コージェネレーションシステムには、冷却水循環路３を通流する冷却水、及び、複合熱交換器１２で発生した凝縮水を浄化する水浄化ユニットＵ３も設けられている。
【００２７】
次に、コージェネレーションシステムの各部について、説明を加える。
先ず、燃料電池ユニットＵ１について説明を加える。
燃料電池１は、周知であるので、詳細な説明及び図示を省略して簡単に説明すると、固体高分子膜を電解質層とするセルの複数が積層状態に設けられた固体高分子型のセルスタックを備え、各セルの燃料極に水素含有ガス生成部Ｐから燃料ガス供給路１３を通して水素含有ガスが供給され、各セルの酸素極に反応用空気ブロア１４から空気供給路１５を通して空気が供給されて、水素と酸素との電気化学反応により発電を行うように構成されている。
【００２８】
セルスタックには、各セルを冷却するように冷却水流路が備えられ、各冷却水流路を並行して通流する形態で、冷却水が冷却水循環路３を通って循環する。
冷却水循環路３における排熱回収用熱交換器２から燃料電池１に至る送り流路部分３ｆには、冷却水を貯留する冷却水貯留槽１６が設けられ、冷却水循環ポンプ４は、この送り流路部分３ｆにおける冷却水貯留槽１６よりも下流側に設けられて、冷却水貯留槽１６に貯留されている冷却水をセルスタックの各冷却水流路に圧送するように構成されている。
セルスタックの各冷却水流路から流出した冷却水は、冷却水循環路３における戻り流路部分３ｒを通して排熱回収用熱交換器２に戻される。
【００２９】
水素含有ガス生成部Ｐは、原燃料ガス供給路９を通して供給される原燃料ガスを脱硫処理する脱硫器１７、その脱硫器１７から供給される脱硫原燃料ガスと別途供給される水蒸気とを改質反応させて水素を主成分とする改質ガスを生成する改質器１１、その改質器１１から供給される改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気にて二酸化炭素に変成処理する変成器１８、その変成器１８から供給される改質ガス中の一酸化炭素を別途供給される選択酸化用空気にて選択酸化する一酸化炭素除去器１９等を備えて構成され、一酸化炭素濃度の低い水素含有ガスを生成するように構成されている。
【００３０】
原燃料ガス供給路９には、原燃料ガス供給路９を開閉して原燃料ガスの供給を断続する原燃料断続弁２０、原燃料ガスの供給量を調整する原燃料供給量調整弁２１が設けられている。
【００３１】
燃料電池１の各燃料極から水素が残存した状態で排出される燃料極排ガスは、燃料極排ガス路２２を通してガス燃料として改質バーナ１０に供給され、燃料電池１の各空気極から排出される空気極排ガスは、空気極排ガス路２３を通して前述の複合熱交換器１２に供給される。
図示を省略するが、改質バーナ１０には、燃焼用空気ブロアにより燃焼用空気が供給され、その改質バーナ１０の燃焼排ガスは、燃焼排ガス路２４を通して前述の複合熱交換器１２に供給される。
【００３２】
燃料電池１の電力の出力側には、系統連系用のインバータ２５が設けられ、そのインバータ２５は、燃料電池１の発電電力を商用電源２６から受電する受電電力と同じ電圧及び同じ周波数に変換するように構成されている。
商用電源２６は、例えば、単相３線式１００／２００Ｖであり、分電盤２７に接続され、その分電盤２７には、テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電力負荷２８が接続されている。
インバータ２５は、発電電力供給ライン２９を介して分電盤２７に接続され、燃料電池１からの発電電力がインバータ２５により商用電源２６と同じ電圧、周波数に変換されて、分電盤２７を介して電力負荷２８に供給される。
【００３３】
排熱回収用循環路５には、燃料電池１の余剰電力にて作動して、排熱回収用循環路５を通流する湯水を加熱するように電気ヒータ３０が設けられ、補助加熱手段Ｓが、この電気ヒータ３０にて構成されている。
発電電力供給ライン２９から分岐させた余剰電力供給ライン３１が、電気ヒータ３０に接続されて、燃料電池１の余剰電力が余剰電力供給ライン３１を通して電気ヒータ３０に供給される。
又、燃料電池１を停止させている運転停止時には、商用電源２６からの電力が、電気ヒータ３０の作動用として、余剰電力供給ライン３１を通して電気ヒータ３０に供給可能に構成されている。
【００３４】
図示を省略するが、電気ヒータ３０は、複数の電気ヒータから構成されると共に、インバータ２５の出力側に接続された作動スイッチ３２により各別にＯＮ／ＯＦＦが切り換え可能である。そして、作動スイッチ３２は、余剰電力の大きさが大きくなるほど、電気ヒータ３０の消費電力が大きくなるように、余剰電力の大きさに応じて電気ヒータ３０の消費電力を調整するように構成されている。尚、電気ヒータ３０の消費電力を調整する構成については、上記のように複数の電気ヒータ３０のＯＮ／ＯＦＦを切り換える構成以外に、その電気ヒータ３０の出力を例えば位相制御等により調整する構成を採用しても構わない。
【００３５】
次に、水浄化ユニットＵ３について説明を加える。
水浄化ユニットＵ３には、前述の冷却水貯留槽１６、及び、複合熱交換器１２で生じた凝縮水が回収水路３４を通して供給される回収水貯留槽３５が、冷却水貯留槽１６の余剰水がオーバーフロー状態で回収水貯留槽３５に導かれる形態で備えられている。
【００３６】
更に、回収水貯留槽３５と冷却水貯留槽１６が水浄化用循環路３６にて接続されると共に、その水浄化用循環路３６に、水浄化用循環ポンプ３７（水浄化用循環手段の一例）、供給される水を浄化するイオン交換樹脂を用いた浄化部３８が上流側から順に設けられている。
そして、水浄化用循環ポンプ３７により、回収水貯留槽３５の水を水浄化用循環路３６を通して冷却水貯留槽１６に向けて圧送することにより、複合熱交換器１２で生じた凝縮水が浄化部３８で浄化されて純水化され、その純水が冷却水貯留槽１６に戻され、その冷却水貯留槽１６の純水がオーバーフロー状態で回収水貯留槽３５に戻されることになる。
【００３７】
つまり、水浄化ユニットＵ３に、冷却水循環路３の送り流路部分３ｆに備えられた冷却水貯留槽１６と、複合熱交換器１２で発生した凝縮水を貯留する回収水貯留槽３５とが、冷却水貯留槽１６の余剰水が回収水貯留槽３５に導かれるように設けられ、回収水貯留槽３５、供給される水を浄化する浄化部３８、冷却水貯留槽１６を順に巡らせて水浄化用循環路３６を通して水を循環させる水浄化用循環ポンプ３７が設けられていることになる。
【００３８】
更に、冷却水貯留槽１６の純水を、改質器１１での原燃料ガス改質用の水蒸気生成用として水蒸気生成部（図示省略）に送るべく、改質用水路３９が冷却水貯留槽１６と水蒸気生成部とに接続されて設けられると共に、その改質用水路３９に改質用水ポンプ４０が設けられている。
図示を省略するが、前述の水蒸気生成部は、改質バーナ１０の燃焼熱を用いて改質用水路３９にて供給される純水を蒸発させるように構成され、生成された水蒸気は脱硫器１７にて脱硫処理された脱硫原燃料ガスに混合されるように構成されている。
【００３９】
次に、排熱回収ユニットＵ２について説明を加える。
貯湯槽８の槽下部には、水道等の給水源からの水を供給する給水路４１が接続され、槽上部には、台所や浴槽等の湯水消費部（図示省略）に湯水を送出する給湯路４２が接続されている。
排熱回収用循環路５は、貯湯槽８の槽下部と槽上部とに接続され、その排熱回収用循環路５における排熱回収用熱交換器２から貯湯槽８の槽上部に至る送り流路部分５ｆに、前述の電気ヒータ３０が、送り流路部分５ｆを通流する湯水を加熱するように設けられ、排熱回収用循環路５における貯湯槽８の槽下部から排熱回収用熱交換器２に至る戻り流路部分５ｒに、前述の複合熱交換器１２が設けられている。
【００４０】
排熱回収用循環路５の戻り流路部分５ｒにおける複合熱交換器１２よりも上流側の部分に、排熱回収用循環ポンプ６が貯湯槽８の槽下部に対して吸い込み作用するように設けられている。
つまり、排熱回収用循環ポンプ６の通流作用により、槽下部から取り出された湯水が、複合熱交換器１２、排熱回収用熱交換器２、電気ヒータ３０の順に加熱されながら、排熱回収用循環路５を通流して貯湯槽８の槽上部に戻されることになり、貯湯槽８には、温度成層が形成される状態で湯水が貯留される。
【００４１】
又、排熱回収ユニットＵ２には、排熱回収用循環路５の送り流路部分５ｆにおける電気ヒータ３０よりも下流側の箇所と、排熱回収用循環路５の戻り流路部分５ｒにおける排熱回収用循環ポンプ６よりも上流側の箇所とに接続された槽迂回路４３と、湯水を貯湯槽８を通して循環させる通常循環状態と槽迂回路４３を通して循環させる槽迂回循環状態とに切り換え自在な循環状態切換用三方弁４４（循環状態切換手段の一例）が設けられている。
【００４２】
給湯路４２には、通流する湯水を加熱するように、補助加熱器４５が設けられている。
この補助加熱器４５は、図示を省略するが、加熱対象の湯水を通流させる熱交換器、その熱交換器を加熱するバーナ、そのバーナに燃焼用空気を供給するファン等を備えた燃焼式に構成され、この補助加熱器４５の運転は前述の制御部７により制御される。尚、この補助加熱器４５の制御構成は、公知の制御構成が用いられるので、説明を省略する。
【００４３】
又、給水路４１から分岐させた混合用給水路４６が、給湯路４２における補助加熱器４５よりも下流側の箇所に接続されると共に、その混合用給水路４６には、給湯路４２を通流する湯水に混合させる水量を調整自在な混合水量調整弁４７が設けられている。
この混合水量調整弁４７も制御部７により制御され、混合水量調整弁４７を制御して、給湯路４２を通流する湯水に混合させる水量を調整することにより、湯水消費部に供給される湯水の温度が目標給湯温度になるように調整される。この給湯温度調整に関する制御構成も、公知の制御構成が用いられるので、詳細な説明を省略する。
【００４４】
又、給水路４１における混合用給水路４６の分岐箇所よりも下流側の箇所から分岐させた補助循環路形成流路４８が、給湯路４２における補助加熱器４５よりも上流側の箇所に、補助循環切換用三方弁４９を介して接続され、その補助循環路形成流路４８には、貯湯槽８の槽下部側から順に、補助循環路形成流路４８を開閉する補助循環切換弁５０、貯湯槽８の槽下部側に吸い込み作用する補助循環ポンプ５１が設けられている。
【００４５】
更に、給湯路４２における補助加熱器４５と混合用給水路４６の接続箇所との間の箇所と、補助循環路形成流路４８における補助循環切換弁５０と補助循環ポンプ５１との間の箇所とを接続する暖房用循環路形成流路５２が設けられ、その暖房用循環路形成流路５２には、床暖房パネル等の暖房端末（図示省略）に循環させる熱媒を加熱する暖房用熱交換器５３、暖房用循環路形成流路５２を開閉する暖房切換弁５４が設けられている。
【００４６】
補助循環切換用三方弁４９は、給湯路４２の上流側が接続される第１ポート、給湯路４２の下流側が接続される第２ポート及び補助循環路形成流路４８が接続される第３ポートの全てを開く補助循環状態、第１ポート及び第２ポートを開き且つ第３ポートを閉じる通常給湯状態、並びに、第１ポートを閉じ且つ第２ポート及び第３ポートを開く暖房用循環状態の３状態に切り換え可能に構成されている。
【００４７】
そして、補助循環切換弁５０及び暖房切換弁５４を開くと共に、補助循環切換用三方弁４９を補助循環状態に切り換え、並びに、補助循環ポンプ５１及び補助加熱器４５を作動させると、補助加熱運転が実行される。
この補助加熱運転では、図３に示すように、補助循環路形成流路４８における暖房用循環路形成流路５２の接続箇所において、貯湯槽８の槽下部から取り出された湯水と補助加熱器４５により加熱された湯水とが合流して混合され、その混合された湯水が補助循環切換用三方弁４９により給湯路４２の上流側と下流側とに分流する形態で、貯湯槽８の湯水が循環されることになり、貯湯槽８の湯水が加熱される。
【００４８】
つまり、給水路４１における貯湯槽８の槽下部から補助循環路形成流路４８の接続箇所に至る流路部分、補助循環路形成流路４８、給湯路４２における補助循環切換用三方弁４９から貯湯槽８の槽上部に至る流路部分、給湯路４２における補助循環切換用三方弁４９から暖房用循環路形成流路５２の接続箇所に至る流路部分、及び、暖房用循環路形成流路５２より、貯湯槽８の湯水を補助加熱器４５により加熱するために循環させる補助加熱用循環路Ｒｓが形成される。
そして、補助加熱器４５が補助熱源機の一例として設けられ、補助循環ポンプ５１が補助循環手段の一例として設けられて、補助加熱手段Ｓが、貯湯槽８の湯水を補助加熱用循環路Ｒｓを通して循環させる補助循環ポンプ５１と、補助加熱用循環路Ｒｓを通流する湯水を加熱する補助加熱器４５とを備えて構成されている。
【００４９】
又、補助循環切換弁５０及び暖房切換弁５４を開くと共に、補助循環切換用三方弁４９を暖房用循環状態又は補助循環状態に切り換え、並びに、補助循環ポンプ５１及び補助加熱器４５を作動させると、暖房運転が実行される。
つまり、暖房運転では、補助循環切換用三方弁４９の切り換え状態に拘わらず、湯水が、補助加熱器４５により加熱されながら、補助循環路形成流路４８における暖房用循環路形成流路５２の接続箇所から補助循環切換用三方弁４９に至る流路部分、給湯路４２における補助循環切換用三方弁４９から暖房用循環路形成流路５２の接続箇所に至る流路部分、及び、暖房用循環路形成流路５２により形成される暖房用循環路Ｒｗを循環し、暖房用熱交換器５３において、暖房端末に循環供給される熱媒が加熱されることになる。
【００５０】
又、補助循環切換用三方弁４９を通常給湯状態に切り換えると、コージェネレーションシステムが通常給湯許容状態にされる。
この通常給湯許容状態では、湯水消費部の給湯栓（図示省略）が開かれることに基づいて、給水路４１により貯湯槽８の槽下部にかかる給水圧により、貯湯槽８の槽上部から湯水が給湯路４２に送出されて、給湯路４２を通して湯水消費部に供給される。
この際、貯湯槽８から送出された湯水の温度が目標給湯温度よりも高い場合は、湯水消費部に供給される湯水の温度が目標給湯温度になるように、混合水量調整弁４７により混合水量が調整される。一方、貯湯槽８から送出された湯水の温度が目標給湯温度よりも低い場合は、補助加熱器４５が作動して湯水の温度が昇温されると共に、湯水消費部に供給される湯水の温度が目標給湯温度になるように、混合水量調整弁４７により混合水量が調整される。
【００５１】
尚、補助循環切換用三方弁４９、補助循環ポンプ５１、補助循環切換弁５０及び暖房切換弁５４夫々の作動の制御も、制御部７により行われるが、詳細な制御動作の説明は省略する。
【００５２】
更に、制御部７に各部の制御を行わせる際の制御情報を得るために、例えば、貯湯槽８内上部の湯水の温度を検出する槽上部温度センサ５５、貯湯槽８内下部の湯水の温度を検出する槽下部温度センサ５６、及び、回収水貯留槽３５内の水の温度を検出する回収水温度センサ５７（回収水温度検出手段の一例）等が設けられている。
【００５３】
次に、制御部７の制御動作について説明する。
先ず、燃料電池１を運転させる熱電併給運転における制御部７の制御動作について、簡単に説明する。
熱電併給運転では、制御部７は、冷却水循環ポンプ４、排熱回収用循環ポンプ６、水浄化用循環ポンプ３７及び改質水用ポンプ４０を作動させ、並びに、循環状態切換用三方弁４４を通常循環状態に切り換えた状態で、原燃料断続弁２０を開くと共に、電力負荷に応じて燃料電池１の発電電力を調整すべく、原燃料供給量調整弁２１を制御して原燃料ガスの供給量を調整すると共に、反応用空気ブロア１４を制御して空気の供給量を調整する。
【００５４】
熱電併給運転では、燃料電池１の発電電力がインバータ２５により商用電源２６と同じ電圧、周波数に変換されて、電力負荷２８で消費され、燃料電池１の発電電力に余剰がある場合はその余剰電力で電気ヒータ３０が作動する。
又、図１に示すように、燃料電池１と排熱回収用熱交換器２を巡って冷却水が冷却水循環路３を通って循環すると共に、貯湯槽８の湯水が、複合熱交換器１２、排熱回収用熱交換器２、電気ヒータ３０を順にめぐって排熱回収用循環路５を通って循環する。
すると、貯湯槽８の槽下部から取り出された湯水が、複合熱交換器１２、排熱回収用熱交換器２で順に加熱され、更に、燃料電池１の発電電力に余剰がある場合はその余剰電力で作動する電気ヒータ３０により加熱されて、貯湯槽８の槽上部に戻されることになり、貯湯槽８には温度成層が形成される状態で湯水が貯留される。
【００５５】
又、複合熱交換器１２で生じた凝縮水が回収水路３４を通して回収水貯留槽３５に供給されると共に、その回収水貯留槽３５の水が浄化部３８で純水化されながら、水浄化用循環路３６を通して冷却水貯留槽１６に戻され、その冷却水貯留槽１６の水が、改質用水路３９を通して水蒸気生成部（図示省略）に送られる。そして、水蒸気生成部で生成された水蒸気が、脱硫器１７で脱硫処理された脱硫原燃料ガスに混合され、前述したように、改質器１１、変成器１８、一酸化炭素除去器１９により一酸化炭素濃度が低い水素含有ガスが生成されて、燃料電池１に供給される。
又、冷却水貯留槽１６の余剰水がオーバーフロー状態で回収水貯留槽３５に導かれる。
【００５６】
制御部７は、熱電併給運転の実行中、暖房運転や補助加熱運転の指令がない間は、補助循環切換用三方弁４９を通常給湯状態に切り換えて、コージェネレーションシステムを通常給湯許容状態にする。
制御部７は、操作部（図示省略）等から暖房運転の開始が指令されると、前述のように暖房運転を実行し、又、槽上部温度センサ５５の検出温度が所定の下限温度以下になること等に基づいて、補助加熱運転の開始が指令されると、前述のように補助加熱運転を実行する。
【００５７】
制御部７は、操作部等から熱電併給運転の停止が指令されると、原燃料断続弁２０及び原燃料供給量調整弁２１を閉じると共に、反応用空気ブロア１４を停止させ、並びに、冷却水循環ポンプ４、排熱回収用循環ポンプ６、水浄化用循環ポンプ３７及び改質水用ポンプ４０を停止させて、燃料電池１を停止させる。
【００５８】
制御部７は、燃料電池１の運転を停止させている運転停止時に、冷却水循環路３中の冷却水を清浄化すべき清浄化タイミングになったと判定すると、冷却水循環路３中の冷却水が清浄化されたと見なす清浄化条件が満たされたと判定するまで、冷却水循環ポンプ４、排熱回収用循環ポンプ６及び補助加熱手段Ｓを作動させる清浄化処理を実行するように構成されている。
【００５９】
この第１実施形態では、制御部７が、清浄化処理において、電気ヒータ３０を商用電源２６（燃料電池１とは別の別電源の一例）からの電力にて作動させるように構成され、並びに、循環状態切換用三方弁４４を槽迂回循環状態に切り換えるように構成されている。
又、制御部７が、冷却水循環路３中の冷却水の温度である清浄化判定用温度が所定の第１設定温度よりも低い状態が所定の第１設定時間継続することに基づいて、清浄化タイミングになったと判定し、清浄化判定用温度が所定の第２設定温度以上である状態が所定の第２設定時間継続することに基づいて、清浄化条件が満たされたと判定するように構成されている。
又、回収水温度センサ５７にて検出される回収水貯留槽３５の水の温度を清浄化判定用温度とするように構成されている。
ちなみに、第１設定温度、第２設定温度はいずれも、例えば４０℃に設定され、第１設定時間は、例えば２４時間に設定され、第２設定時間は、例えば１時間に設定される。
【００６０】
次に、清浄化処理について説明を加える。
制御部７は、燃料電池１の運転を停止させている運転停止中は、回収水温度センサ５７の検出温度を監視し、回収水温度センサ５７の検出温度が第１設定温度よりも低い状態が第１設定時間継続すると、清浄化タイミングになったと判定する。
そして、制御部７は、清浄化タイミングになったと判定すると、循環状態切換用三方弁４４を槽迂回循環状態に切り換えた状態で、冷却水循環ポンプ４、排熱回収用循環ポンプ６及び水浄化用循環ポンプ３７を作動させ、並びに、商用電源２６から所定の清浄化処理用設定電力の電力を電気ヒータ３０に供給すべく作動スイッチ３２を制御して、清浄化処理を開始する。
ちなみに、清浄化処理用設定電力は、排熱回収用熱交換器２において冷却水を第２設定温度よりも高い温度に加熱することが可能な温度にまで、排熱回収用循環路５を通流する湯水を加熱すべく、電気ヒータ３０を発熱させることができる電力に設定される。
【００６１】
清浄化処理が実行されると、図２に示すように、湯水が、電気ヒータ３０により加熱されながら、槽迂回路４３を通流して貯湯槽８を迂回する状態で、排熱回収用熱交換器２を巡って排熱回収用循環路５を通って循環すると共に、冷却水貯留槽１６から取り出された冷却水が、排熱回収用熱交換器２において湯水との熱交換により加熱された後、冷却水貯留槽１６に戻る形態で、冷却水が冷却水循環路３を通って循環する。
並びに、回収水貯留槽３５の水が浄化部３８を通って冷却水貯留槽１６に送られ、冷却水貯留槽１６の余剰水がオーバーフロー状態で回収水貯留槽３５に導かれる状態で、水が水浄化用循環路３６を通って循環する。
すると、排熱回収用熱交換器２で加熱された冷却水が流入することにより昇温した冷却水貯留槽１６の水が回収水貯留槽３５に導かれるので、回収水貯留槽３５の水温が徐々に上昇する。
【００６２】
そして、回収水温度センサ５７の検出温度が第２設定温度以上になり、回収水温度センサ５７の検出温度が第２設定温度以上の状態が第２設定時間継続すると、清浄化条件が満たされたと判定して、冷却水循環ポンプ４、排熱回収用循環ポンプ６及び水浄化用循環ポンプ３７を停止させ、並びに、電気ヒータ３０への商用電源２６からの給電を停止すべく作動スイッチ３２を制御して、清浄化処理を終了する。
【００６３】
清浄化処理が実行されると、排熱回収用熱交換器２において、冷却水循環路３を通流する冷却水が排熱回収用循環路５を通流する湯水との熱交換より加熱されて、冷却水の温度が上昇する。そして、冷却水の温度が上昇している状態が、冷却水中での菌の繁殖を防止できる状態となるまで、清浄化処理が継続されるので、冷却水中での菌の繁殖が防止される。
又、回収水貯留槽３５の水温は冷却水貯留槽１６の水温よりも低くなる傾向にあるが、その回収水貯留槽３５の水の温度に基づいて、清浄化タイミングの判定、及び、清浄化条件が満たされたことの判定を行うので、冷却水循環路３を通る循環経路中の冷却水と共に、水浄化用循環路３を通る循環経路中の水においても、菌の繁殖を防止することができる。従って、菌の排泄物の堆積物により、浄化部３８が目詰まりするのを防止することができる。
【００６４】
次に、上述のように清浄化処理を実行することにより、冷却水中の菌の繁殖を防止できることを検証した結果を説明する。
図４は、冷却水の温度（回収水温度センサ５７にて検出される回収水貯留槽３５の水の温度）の時間経過に伴う変化、及び、菌の数の時間経過に伴う変化を示し、図４（ａ）は、清浄化処理を実行した場合であり、図４（ｂ）は、清浄化処理を実行しない場合である。
図４（ａ）に示すように、冷却水の温度が４０℃よりも低い状態が２４時間継続すると、清浄化処理を実行して、冷却水を４０℃以上に加熱してその状態を１時間継続する処理を繰り返すと、冷却水中の菌の繁殖を防止することができて、燃料電池１の運転停止中も、衛生上問題がない状態に保つことができることが分る。
一方、図４（ｂ）に示すように、冷却水の温度が４０℃よりも低くなっても、冷却水を加熱することなく放置すると、菌が繁殖して、時間の経過に伴って菌の数が増加することが分る。
【００６５】
尚、説明を省略するが、制御部７は、燃料電池１の運転中に菌の繁殖を防止すべき菌繁殖防止タイミングになったと判定すると、冷却水循環路３を循環する冷却水の温度を上昇させるための公知の制御を実行し、当該制御を菌繁殖防止条件が満たされたと判定するまで継続するように構成されている。ちなみに、菌繁殖防止タイミングは、清浄化タイミングに比べて、例えば時間の条件が短く設定され、菌繁殖防止条件も清浄化条件に比べて、例えば時間の条件が短く設定される。
【００６６】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態を説明するが、この第２実施形態は清浄化処理の別の実施形態を説明するものであり、清浄化処理に係る制御部７の制御動作が異なる以外は、コージェネレーションシステムの構成は上記の第１実施形態と同様である。従って、重複説明を避けるために、第１実施形態と同じ構成要素や同じ作用を有する構成要素については、同じ符号を付すことにより説明を省略して、主として、清浄化処理について説明する。
【００６７】
この第２実施形態でも、上記の第１実施形態と同様に、補助加熱手段Ｓが、電気ヒータ３０にて構成され、又、補助循環ポンプ５１と補助加熱器４５とを備えて構成されているが、この第２実施形態では、清浄化処理では、補助循環ポンプ５１と補助加熱器４５とを備えて構成される補助加熱手段Ｓを用いる。
即ち、制御部７が、清浄化処理において、補助循環ポンプ５１及び補助加熱器４５を作動させるように構成されている。
【００６８】
尚、上記の第１実施形態と同様に、清浄化判定用温度が所定の第１設定温度よりも低い状態が第１設定時間継続することに基づいて、清浄化タイミングになったと判定し、清浄化判定用温度が第２設定温度以上である状態が所定の第２設定時間継続することに基づいて、清浄化条件が満たされたと判定するように構成される。又、回収水温度センサ５７にて検出される回収水貯留槽３５の水の温度を清浄化判定用温度とするように構成されている。
【００６９】
次に、清浄化処理について説明を加える。
制御部７は、燃料電池１の運転を停止させている運転停止中は、回収水温度センサ５７の検出温度を監視し、回収水温度センサ５７の検出温度が第１設定温度よりも低い状態が第１設定時間継続すると、清浄化タイミングになったと判定する。
そして、制御部７は、清浄化タイミングになったと判定すると、補助循環切換弁５０及び暖房切換弁５４を開くと共に、補助循環切換用三方弁４９を補助循環状態に切り換え、並びに、補助循環ポンプ５１及び補助加熱器４５を作動させて、補助加熱運転を実行する。
【００７０】
この第２実施形態の清浄化処理では、後述するように、貯湯槽８の湯水が排熱回収用循環路５を通って循環する。そこで、補助加熱運転では、排熱回収用熱交換器２において、冷却水を第２設定温度以上に加熱することが可能なように、第２設定温度よりも高い温度の湯を貯湯槽８に貯留すべく、補助加熱器４５の作動を制御する。
【００７１】
補助加熱運転が実行されると、図３に示すように、貯湯槽８の槽下部から取り出された湯水が補助加熱器４５で加熱されて槽上部に戻される形態で、貯湯槽８の湯水が補助加熱用循環路Ｒｓを通して循環されるので、貯湯槽８内においては、第２設定温度よりも高い温度の湯層が徐々に槽下部に向けて拡大し、その湯層が槽下部に達すると、槽下部温度センサ５６の検出温度が第２設定温度以上になる。
【００７２】
制御部７は、前述のように補助加熱運転を継続して実行しながら、槽下部温度センサ５６の検出温度が第２設定温度以上になると、冷却水循環ポンプ４、排熱回収用循環ポンプ６及び水浄化用循環ポンプ３７を作動させる。
すると、図３に示すように、貯湯槽８の湯水が排熱回収用熱交換器２を巡って排熱回収用循環路５を通って循環すると共に、冷却水が、排熱回収用熱交換器２において湯水との熱交換により加熱されながら、冷却水循環路３を通って循環し、排熱回収用熱交換器２で加熱された冷却水が冷却水貯留槽１６に流入する。
並びに、上記の第１実施形態で図２に基づいて説明したのと同様に、回収水貯留槽３５の水が浄化部３８を通って冷却水貯留槽１６に送られ、冷却水貯留槽１６の余剰水がオーバーフロー状態で回収水貯留槽３５に導かれる状態で、水が循環する。つまり、排熱回収用熱交換器２で加熱された冷却水が流入することにより昇温した冷却水貯留槽１６の水が回収水貯留槽３５に導かれるので、回収水貯留槽３５の水温が徐々に上昇する。
【００７３】
そして、回収水温度センサ５７の検出温度が第２設定温度以上になり、そのように回収水温度センサ５７の検出温度が第２設定温度以上の状態が第２設定時間継続すると、清浄化条件が満たされたと判定して、冷却水循環ポンプ４、排熱回収用循環ポンプ６及び水浄化用循環ポンプ３７を停止させ、並びに、補助循環ポンプ５１及び補助加熱器４５を停止させて、清浄化処理を終了する。
【００７４】
〔別実施形態〕
（Ａ）排熱回収部Ｃの具体例としては、上記の第１及び第２の各実施形態で例示した貯湯槽８に限定されるものではない。例えば、排熱回収用熱媒と床暖房等の暖房端末に循環させる加熱対象の熱媒とを熱交換させて、加熱対象の熱媒を加熱する熱交換器でもよい。
【００７５】
（Ｂ）補助加熱用循環路Ｒｓにおける具体的な湯水の循環経路は、上記の第１及び第２の各実施形態において説明した経路に限定されるものではない。例えば、補助加熱器４５を排熱回収用循環路５を通流する湯水を加熱するように設けて、排熱回収用循環路５を補助加熱用循環路Ｒｓとして兼用するように構成しても良い。この場合、排熱回収用循環ポンプ６が補助循環手段に兼用されることになる。
【００７６】
（Ｃ）清浄化タイミングになったと判定するための条件は、上記の第１及び第２の各実施形態で例示した条件、即ち、冷却水循環路３中の冷却水の温度である清浄化判定用温度が所定の第１設定温度よりも低い状態が所定の第１設定時間継続する条件に限定されるものではない。例えば、燃料電池１の運転停止時間が所定の時間に達する条件でもよい。
又、清浄化条件は、上記の第１及び第２の各実施形態で例示した条件、即ち、清浄化判定用温度が所定の第２設定温度以上である状態が所定の第２設定時間継続する条件に限定されるものではない。例えば、清浄化処理の実行時間が所定の時間に達する条件でもよい。
【００７７】
（Ｄ）清浄化判定用温度の検出対象は、上記の第１及び第２の各実施形態における回収水貯留槽３５の水に限定されるものではない。例えば、冷却水貯留槽１６の冷却水や、冷却水循環路３を形成する管路中の冷却水でも良い。
【００７８】
（Ｅ）上記の第１及び第２の各実施形態では、第１設定温度と第２設定温度を同一の温度に設定したが、第２設定温度の方が高くなる条件で異なる温度に設定しても良い。
【００７９】
尚、上記の実施形態（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、又、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。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上説明したように、価格の上昇を回避しながら、燃料電池の運転停止中も冷却水中での菌の繁殖を防止し得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】
【００８１】
１    燃料電池
２    排熱回収用熱交換器
３    冷却水循環路
３ｆ  送り流路部分
４    冷却水循環ポンプ（冷却水循環手段）
５    排熱回収用循環路
５ｆ  送り流路部分
５ｒ  戻り流路部分
６    排熱回収用循環ポンプ（排熱回収用循環手段）
７    制御部（制御手段）
８    貯湯槽（熱媒貯留槽）
１０  改質バーナ
１１  改質器
１２  複合熱交換器
１６  冷却水貯留槽
２６  商用電源（別電源）
３０  電気ヒータ
３５  回収水貯留槽
３６  水浄化用循環路
３７  水浄化用循環ポンプ（水浄化用循環手段）
３８  浄化部
４３  槽迂回路
４４  循環状態切換用三方弁（循環状態切換手段）
４５  補助加熱器（補助熱源機）
５１  補助循環ポンプ（補助循環手段）
５７  回収水温度センサ（回収水温度検出手段）
Ｃ    排熱回収部
Ｒｓ  補助加熱用循環路
Ｓ    補助加熱手段
Ｕ１  燃料電池ユニット
Ｕ２  排熱回収ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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