(57)【要約】本開示の燃料電池システム（１００）は、筐体と、筐体に収容される燃料電池（４）、改質器（５）、燃料電池（４）に接続される第１水回路（１３）、改質器（５）に接続される第２水回路（１４）、熱交換器（１２）を備える。さらに、第１水回路（１３）および第２水回路（１４）から選ばれる少なくとも１つに接続される排水路（２５、２７）と、排水路（２５、２７）の端部に取り付けられる水抜き栓（８、９）と、少なくとも水抜き栓（８、９）の加熱が可能な位置には配置され、熱交換器（１２）で加熱される水を貯湯タンクに供給する熱回収配管（１５ａ）を備える。これにより、水の凍結を効率的に防止する。
2017221793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体に収容される燃料電池、改質器、前記燃料電池に接続される第１水回路、前記改質器に接続される第２水回路および貯湯タンクに貯められる水を前記燃料電池の排熱によって加熱する熱交換器と、
前記第１水回路及び前記第２水回路から選ばれる少なくとも１つに接続された排水路と、
前記排水路の端部に取り付けられる水抜き栓と、
少なくとも前記水抜き栓の加熱が可能な位置には配置され、前記熱交換器で加熱される前記水を前記貯湯タンクに供給する熱回収配管と、を備える、
燃料電池システム。
【請求項２】
前記筐体は、外壁板を有し、
前記排水路は、前記筐体の内部側から外部側に、前記外壁板を貫通して配設される、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記筐体の内部に配置され、前記熱回収配管および前記排水路の端部を囲む保温カバーを、さらに備える、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記保温カバーは、内部空間を有する箱状の部材で構成され、
前記保温カバーの前記内部空間に、前記熱回収配管および前記排水路の前記端部が配置される、
請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
電気ヒータを、さらに備え、
前記電気ヒータは、前記保温カバーの内部に配置される請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記筐体の内部において前記熱回収配管を被覆する断熱材を、さらに備え、
前記断熱材は、前記水抜き栓を加熱可能な前記位置と前記熱交換器との間において、前記熱回収配管を被覆し、
前記熱回収配管は、前記水抜き栓を加熱可能な前記位置において、前記断熱材によって被覆されていない、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記排水路を前記第１水回路に接続される第１排水路とし、
前記水抜き栓を前記第１排水路の端部に取り付けられる第１水抜き栓とした場合、
前記第２水回路に接続される第２排水路と、前記第２排水路の端部に取り付けられる第２水抜き栓と、をさらに備え、
前記熱回収配管は、少なくとも前記第１水抜き栓および前記第２水抜き栓のそれぞれを加熱可能な位置に配設される、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記筐体は、貫通孔を備える外壁板を有し、
前記熱回収配管は、前記筐体の内部側から外部側に、前記外壁板の前記貫通孔を通って配設され、
前記貫通孔は、前記外壁板を平面視したとき、前記第１水抜き栓の中心と前記第２水抜き栓の中心とを結ぶ線分の中点を中心とし、前記線分の長さを半径とする仮想円の内側に配置される、
請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記貫通孔の中心から前記第１水抜き栓の中心までの距離は、前記貫通孔の中心と前記第２水抜き栓の中心までの距離に等しい、
請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
筐体と、
前記筐体に収容される燃料電池と、改質器と、前記燃料電池に接続された第１水回路と、前記改質器に接続された第２水回路および貯湯タンクに貯められるべき水を前記燃料電池の排熱によって加熱するための熱交換器と、
前記第１水回路及び前記第２水回路から選ばれる少なくとも１つに接続された排水路と、
前記排水路の端部に取り付けられた水抜き栓と、
少なくとも前記水抜き栓の加熱が可能な位置には配置され、前記熱交換器で加熱される前記水を前記貯湯タンクに供給する熱回収配管と、
前記筐体の内部に配置され、前記熱回収配管および前記排水路の端部を囲む保温カバーと、を備える、
燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
改質器および燃料電池を備えた燃料電池システムは、よく知られている。改質器は、改質反応によって都市ガスなどの原料から水素ガスを生成する。生成された水素ガスは、酸化剤ガスとしての酸素（空気）とともに燃料電池に供給される。燃料電池は、供給された水素と酸素との電気化学反応によって電力を生成する。【０００３】
このとき、改質器には水蒸気改質のための水が供給され、燃料電池には冷却水が供給される。そのため、燃料電池システムは、給水回路、冷却水回路、排水路などの各種の水の流路を備える。【０００４】
しかしながら、流路を流れる水が凍結すると、燃料電池システムの運転が不可能になる。【０００５】
そこで、従来、水の凍結を防止するための電気ヒータを備える燃料電池システムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。【０００６】
以下、特許文献１に記載の従来の燃料電池システムについて、図１０を用いて、説明する。【０００７】
図１０に示すように、従来の燃料電池システムは、外郭を構成する筐体１０１およびベース１０７と、その内部に収納される、改質器１０２、燃料電池１０３、補助機器１０４、シーズヒータ１０５、制御装置１０６、搭載プレート１０８および温度センサ１０９などを備える。【０００８】
搭載プレート１０８は、脚１０８ａを介してベース１０７から離間するように支持され、筐体１０１のベース１０７を全体的に覆うように設置される。【０００９】
改質器１０２、燃料電池１０３、補助機器１０４および制御装置１０６は、搭載プレート１０８の上に配置される。【００１０】
温度センサ１０９は、燃料電池１０３の周囲に配置され、燃料電池１０３の周囲温度を検出する。【００１１】
制御装置１０６は、温度センサ１０９の検出結果に基づいて、シーズヒータ１０５（ｓｈｅａｔｈｅｄ  ｈｅａｔｅｒ）を制御する。シーズヒータ１０５は、搭載プレート１０８とベース１０７との間に配置され、筐体１０１の内部空間を加熱する。これにより、筐体１０１の内部の温度を水の凍結の虞のない温度以上に保つ。【００１２】
しかしながら、特許文献１の燃料電池システムは、燃料電池で生成された電力がシーズヒータ１０５で消費される。そのため、燃料電池システムの効率が大幅に低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第２００９／０３４９９７号
【発明の概要】
【００１４】
本開示は、水の凍結を効率的に防止できる燃料電池システムを提供する。
【００１５】
本開示の燃料電池システムは、筐体と、筐体に収容される燃料電池、改質器、燃料電池に接続される第１水回路、改質器に接続される第２水回路および貯湯タンクに貯められる水を燃料電池の排熱によって加熱するための熱交換器を備える。さらに、燃料電池システムは、第１水回路および第２水回路から選ばれる少なくとも１つに接続される排水路と、排水路の端部に取り付けられる水抜き栓と、少なくとも水抜き栓の加熱が可能な位置には配置され、熱交換器で加熱される水を貯湯タンクに供給する熱回収配管を備える。
【００１６】
本開示によれば、不要な電力消費を低減して、水の凍結を効率的に防止する燃料電池システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本開示の実施の形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【図２】図２は、同燃料電池システムにおける水の流路を示す図である。
【図３】図３は、同燃料電池システムの保温カバー、第１水抜き栓、第２水抜き栓および熱回収配管のコネクタの位置関係を示す概略平面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、同燃料電池システムの底板に形成された貫通孔の位置関係を示す平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、同燃料電池システムの底板に形成された貫通孔の他の位置関係を示す平面図である。
【図５】図５は、同燃料電池システムの保温カバー、第１水抜き栓、第２水抜き栓および熱回収配管のコネクタの位置関係を示す概略側面図である。
【図６】図６は、図５において、さらに電気ヒータを配置した場合の概略側面図である。
【図７】図７は、本開示の変形例１に係る燃料電池システムの構成図である。
【図８】図８は、同変形例に係る第１水抜き栓、第２水抜き栓および熱回収配管のコネクタの位置関係を示す概略平面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本開示の変形例２に係る燃料電池システムの構成図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、同変形例に係る筐体の概略斜視図である。
【図１０】図１０は、特許文献１に記載された燃料電池システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（本開示の基礎となった知見）
一般的に、燃料電池システムは、例えば改質器に水を供給するための給水回路から分岐して、排水路を設けている。排水路は、例えば筐体の底板に設けられた貫通孔を通り、底板の下面側（外部）に達するように設けられる。これにより、排水作業を簡単化している。
【００１９】
排水路は、端部に、水抜き栓が取り付けられる。そのため、燃料電池システムにおいて、水抜き栓は、外気の温度の影響を受けやすい。
【００２０】
つまり、水抜き栓の近くの排水路中に水が残存している場合、外気の温度が低下すると、水が凍結しやすい。一般的に、水抜き栓は、樹脂で形成される。そのため、水抜き栓の近くで水が凍結すると、水抜き栓が破損する虞がある。水抜き栓が破損すると、給水回路の水が破損箇所から漏れ出す。これにより、燃料電池システムの運転が不可能になる場合がある。
【００２１】
そこで、本開示の第１態様に係る燃料電池システムは、筐体と、筐体に収容される燃料電池、改質器、燃料電池に接続された第１水回路、改質器に接続された第２水回路および貯湯タンクに貯められるべき水を燃料電池の排熱によって加熱するための熱交換器を備える。さらに、燃料電池システムは、第１水回路および第２水回路から選ばれる少なくとも１つに接続された排水路と、排水路の端部に取り付けられる水抜き栓と、少なくとも水抜き栓の加熱が可能な位置には配置され、熱交換器で加熱される水を貯湯タンクに供給する熱回収配管を備える。
【００２２】
第１態様によれば、水抜き栓の近傍に配設される熱回収配管からの放熱で、水抜き栓が加熱される。これにより、排水路の端部における水の凍結を防いで、排水路を構成する配管の破損を防止できる。その結果、燃料電池システムが運転不能な状態に陥ることを、未然に防止できる。
【００２３】
また、本開示の第２態様に係る燃料電池システムの筐体は、外壁板を有し、排水路は、筐体の内部側から外部側に、外壁板を貫通して配設される。
【００２４】
第２態様によれば、排水路の水抜き作業を、極めて簡単に行うことができる。
【００２５】
また、本開示の第３態様に係る燃料電池システムは、筐体の内部に配置され、熱回収配管および排水路の端部を囲む保温カバーを、さらに備える。
【００２６】
第３態様によれば、保温カバーの内部の空気は、熱回収配管からの放熱によって加熱される。このとき、排水路の端部および水抜き栓も加熱される。これにより、排水路中に水が残存していても、水の凍結を防止できる。
【００２７】
また、本開示の第４態様に係る燃料電池システムの保温カバーは、内部空間を有する箱状の部材で構成され、保温カバーの内部空間に、熱回収配管および排水路の端部が配置される。
【００２８】
第３態様によれば、保温カバーにより放熱空間を小さくできる。そのため、熱回収配管からの放熱が少ない場合でも、水抜き栓、ひいては排水路の端部を、少ない放熱で効率的に加熱できる。
【００２９】
また、本開示の第５態様に係る燃料電池システムは、電気ヒータを、さらに備え、電気ヒータは保温カバーの内部に配置される。
【００３０】
第３態様によれば、電気ヒータにより、保温カバーの内部空間を局所的に加熱できる。そのため、水の凍結を、より確実に防止できる。
【００３１】
また、本開示の第６態様に係る燃料電池システムは、筐体の内部において、熱回収配管を被覆する断熱材を、さらに備える。断熱材は、水抜き栓を加熱可能な位置までの熱交換器との間に配設される熱回収配管を被覆し、水抜き栓を加熱可能な位置における熱回収配管は、被覆しない。
【００３２】
第６態様によれば、断熱材で被覆されない熱回収配管からの放熱によって、水抜き栓を効率的に加熱できる。
【００３３】
また、本開示の第７態様に係る燃料電池システムは、排水路を第１水回路に接続された第１排水路とし、水抜き栓を第１排水路の端部に取り付けられた第１水抜き栓とした場合、燃料電池システムは、第２水回路に接続される第２排水路と、第２排水路の端部に取り付けられる第２水抜き栓をさらに備える。そして、熱回収配管は、少なくとも第１水抜き栓および第２水抜き栓のそれぞれを加熱可能な位置に配設される。
【００３４】
第７態様によれば、第１排水路および第２排水路のそれぞれを、熱回収配管からの放熱によって加熱できる。これにより、第１排水路および第２排水路における、水の凍結を防止できる。
【００３５】
また、本開示の第８態様に係る燃料電池システムの筐体は、貫通孔を備える外壁板を有し、熱回収配管は、筐体の内部側から外部側に、外壁板の貫通孔を通って配設される。そして、貫通孔は、外壁板を平面視したとき、第１水抜き栓の中心と第２水抜き栓の中心とを結ぶ線分の中点を中心とし、線分の長さを半径とする仮想円の内側に配置される。
【００３６】
第８態様によれば、熱回収配管から放熱される範囲内に、第１水抜き栓および第２水抜き栓が配置される。これにより、第１排水路および第２排水路を、効率的に加熱できる。
【００３７】
本開示の第９態様に係る燃料電池システムは、外壁板を平面視したとき、貫通孔の中心から第１水抜き栓の中心までの距離が、貫通孔の中心と第２水抜き栓の中心までの距離に等しい。
【００３８】
第９態様によれば、熱回収配管から放熱される熱を第１水抜き栓および第２水抜き栓の両方に均等に分配して、均等に加熱できる。
【００３９】
また、本開示の第１０態様に係る燃料電池システムは、筐体と、筐体に収容される燃料電池、改質器、燃料電池に接続される第１水回路、改質器に接続される第２水回路、貯湯タンクに貯められるべき水を燃料電池の排熱によって加熱するための熱交換器を備える。さらに、第１水回路および第２水回路から選ばれる少なくとも１つに接続される排水路と、排水路の端部に取り付けられる水抜き栓と、少なくとも水抜き栓の加熱が可能な位置には配置され、熱交換器で加熱される水を貯湯タンクに供給する熱回収配管と、筐体の内部に配置され、熱回収配管および排水路の端部とを囲む保温カバーを備える。
【００４０】
第１０態様によれば、第１態様と同様の効果が得られる。
【００４１】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下に示す実施の形態に限定されない。
【００４２】
（実施の形態）
以下に、本実施の形態に係る燃料電池システム１００の概略構成について、図１を用いて、説明する。
【００４３】
図１に示すように、本実施の形態の燃料電池システム１００は、筐体１と、筐体１の内部に収容される燃料電池４、改質器５、補助機器６、制御装置７および、後述する各種流路などを備える。
【００４４】
筐体１は、外壁板を構成する複数の側板、天井板および底板２と、複数の脚部３などを有する。複数の脚部３は、底板２の下面に取り付けられ、底板２と接地面３０との間に空間を確保する。
【００４５】
改質器５は、水蒸気改質反応（ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２）などの改質反応によって水素ガスを生成するためのデバイスを構成する。改質器５には、改質反応を進行させるための改質触媒が収められる。そして、改質器５は、供給される水および原料を用いて、水素ガスを生成する。原料は、例えば都市ガス、ＬＰガス（液化石油ガス）などの炭化水素ガスである。改質器５で生成された水素ガスは、燃料電池４に供給される。燃料電池４は、酸化剤ガス（空気）と水素ガスとを用いて、電力を生成する。燃料電池４は、例えば固体高分子形燃料電池である。また、燃料電池４は、排熱で湯を生成する。生成された湯は、貯湯タンク（図示省略）に貯められる。
【００４６】
補助機器６は、図示しない、例えば弁（開閉弁、切替弁および流量調整弁を含む）、ポンプ、電気ヒータ、センサなどが含まれる。
【００４７】
制御装置７は、例えばＡ／Ｄ変換回路、入出力回路、演算回路、記憶装置などを含むＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）で構成される。制御装置７は、燃料電池４、改質器５、各種の補助機器６などの制御対象を制御する。
【００４８】
以上のように、燃料電池システム１００は構成される。
【００４９】
以下に、水などが通流する各種流路について、図２を用いて、説明する。
【００５０】
図２に示すように、燃料電池システム１００は、筐体１の内部に、第１水回路１３、第２水回路１４、熱交換器１２および熱回収水路１５などを備える。
【００５１】
第１水回路１３は、燃料電池４に接続される。第１水回路１３は、燃料電池４を冷却するための冷却水が循環する冷却水回路を構成する。第１水回路１３には、熱交換器１２、タンク１６およびＴ字継ぎ手２１が設けられる。
【００５２】
第２水回路１４は、改質器５に接続される。第２水回路１４は、改質器５に水を供給するための給水回路を構成する。第２水回路１４には、タンク１７およびＴ字継ぎ手２３が設けられる。タンク１７内の水は、改質器５に供給される。
【００５３】
なお、第１水回路１３を循環する冷却水は、例えば所定の給水路（図示せず）を通って、燃料電池システム１００の外部からタンク１６に供給される。タンク１６は、図示しない連絡水路を通じて、タンク１７に連通している。そして、タンク１６の水位が所定水位を超えると、余分な冷却水が連絡水路を通じてタンク１７に供給される。
【００５４】
タンク１６は、内部に、図示しない温度センサおよび電気ヒータなどが配置される。温度センサは、タンク１６に貯められた水の温度を検出する。電気ヒータは、タンク１６に貯められた水を加熱する。同様に、タンク１７の内部には、タンク１７に貯められた水の温度を検出するための温度センサ（図示せず）が配置される。
【００５５】
なお、本実施の形態の燃料電池システム１００においては、筐体１の内部空間は、改質器５の燃焼器によって放出される熱で、加熱される。そのため、仮に、水が凍結するほど、外部の気温が下がったとしても、筐体１内の第１水回路１３の水および第２水回路１４の水は凍結しない。つまり、燃料電池システム１００の運転が不可能になる可能性は、非常に低い。
【００５６】
また、熱回収水路１５は、燃料電池４の排熱を回収するための流路を構成する。熱回収水路１５は、例えばステンレス管などの金属製配管で形成され、熱回収配管１５ａおよび熱回収配管１５ｂを含む。熱回収配管１５ａおよび熱回収配管１５ｂは、それぞれ、熱交換器１２に接続される。つまり、熱回収配管１５ａは熱回収水路１５の下流側部分を構成し、熱回収配管１５ｂは熱回収水路１５の上流側部分を構成する。
【００５７】
熱回収配管１５ａは、熱交換器１２において加熱される水を貯湯タンクに導くための配管である。熱回収配管１５ｂは、熱交換器１２において加熱されるべき水を熱交換器１２に導くための配管である。
【００５８】
熱交換器１２は、熱回収水路１５を流れる水と第１水回路１３を流れる水とを熱交換させるように構成される。つまり、熱交換器１２は、第１水回路１３を流れる冷却水の熱によって、貯湯タンク（図示省略）に貯められるべき水を加熱する機能を担う。
【００５９】
また、熱回収配管１５ａは、底板２に形成された貫通孔１０ｈ（図３参照）を通って、底板２の上面側（筐体１の内部）から底板２の下面側（筐体１の外部）に達するように配設される。詳細には、底板２に形成された貫通孔１０ｈに高温側のコネクタ１０が取り付けられる。熱回収配管１５ａは、高温側のコネクタ１０を介して、筐体１の内部から外部に延設され、貯湯タンクの高温水入口に接続される。
【００６０】
同様に、熱回収配管１５ｂは、底板２に形成された貫通孔１１ｈ（図３参照）を通って、底板２の上面側から底板２の下面側に達するように配設される。詳細には、底板２に形成された貫通孔１１ｈに低温側のコネクタ１１が取り付けられる。熱回収配管１５ｂは、低温側のコネクタ１１を介して、筐体１の内部から外部に延設され、貯湯タンクの低温水出口または市水管に接続される。なお、高温側のコネクタ１０および低温側のコネクタ１１は、例えばポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルケトン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＡＢＳなどの樹脂または真鍮、アルミ、ステンレスなどの金属で構成される。
【００６１】
また、第１水回路１３は、上述したＴ字継ぎ手２１を介して、第１排水路２５が接続される。第１排水路２５は、第１水回路１３の水を抜くための流路を構成する。第１排水路２５は、例えばポリエチレン（ＰＥ）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）などの樹脂製の配管（第１排水管）で形成される。
【００６２】
第２水回路１４は、Ｔ字継ぎ手２３を介して、第２排水路２７が接続される。第２排水路２７は、第２水回路１４の水を抜くための流路を構成する。第２排水路２７は、例えばポリエチレン（ＰＥ）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）などの樹脂製の配管（第２排水管）で形成される。
【００６３】
なお、本実施の形態では、第１水回路１３および第２水回路１４のそれぞれが専用の排水路に接続される例で説明したが、これに限られない。例えば、第１排水路２５と第２排水路２７とをまとめて、１つの排水路で構成してもよい。つまり、第１水回路１３および第２水回路１４から選ばれる少なくとも１つの排水路に接続する構成としてもよい。具体的には、第１水回路１３の排水路を第２水回路１４と統合させ、１つの排水路構成としてもよい。
【００６４】
第１排水路２５は、端部に、第１水抜き栓８が取り付けられる。詳細には、底板２に形成された貫通孔８ｈ（図３参照）に、第１水抜き栓８を含むコネクタが取り付けられる。同様に、第２排水路２７は、端部に、第２水抜き栓９が取り付けられる。詳細には、底板２に形成された貫通孔９ｈ（図３参照）に、第２水抜き栓９を含むコネクタが取り付けられる。これにより、第１排水路２５および第２排水路２７は、それぞれ、筐体１の外部まで延設される。
【００６５】
つまり、第１排水路２５および第２排水路２７は、それぞれ、底板２を貫通して底板２の上面側（内面側）から底板２の下面側（外面側）に達するように配設される。
【００６６】
なお、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９は、例えば、ねじ式の栓で構成され、底板２の、例えば下面側に配設される。つまり、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９は、筐体１の外部に露出するように設けられる。そのため、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９を、筐体１の外側から取り外すことが可能となる。この構造により、第１排水路２５および第２排水路２７の水抜き作業を、極めて簡単に行うことができる。
【００６７】
また、第１排水路２５は、通常、空気で満たされ、水などが無い空の状態である。そのため、第１水抜き栓８を外さない限り、第１水回路１３内の水は、第１排水路２５に流れない。しかし、第１排水路２５の端部（第１水抜き栓８側）に、排出時の水が残留し、少し貯まっている場合がある。同様に、第２排水路２７も、通常、空気で満たされ、水などが無い空の状態である。そのため、第２水抜き栓９を外さない限り、第２水回路１４内の水は、第２排水路２７に流れない。しかし、第２排水路２７の端部（第２水抜き栓９側）に、排出時の水が残留し、少し貯まっている場合もある。
【００６８】
このとき、第１排水路２５および第２排水路２７の端部に貯まった水が凍結すると、第１排水路２５および第２排水路２７を構成する樹脂製の配管が割れる可能性ある。さらに、貯まった水が凍結と融解とを繰り返すと、第１排水路２５および第２排水路２７を構成する樹脂製の配管の劣化が、進行する。
【００６９】
上述したように、燃料電池システム１００において、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９は、外気の温度の影響を受けやすい部分の１つである。
【００７０】
そこで、本実施の形態の燃料電池システム１００は、以下で説明するように、熱回収配管１５ａからの放熱を利用して、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９を加熱するように構成している。これにより、水の凍結を、未然に防止している。
【００７１】
つまり、熱回収配管１５ａは、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９から選ばれる少なくとも１つを加熱可能な位置を通るように、筐体１の内部から外部に延設される。詳細には、熱回収配管１５ａは、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９のそれぞれを加熱可能な位置を通るように配設される。このとき、熱回収配管１５ａからの放熱で、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９が加熱される。これにより、第１排水路２５および第２排水路２７の端部に残留する水の凍結を防止する。その結果、第１排水路２５および第２排水路２７を構成する配管の破損を、より確実に防止できる。つまり、燃料電池システム１００が運転不能な状態に陥ることを、未然に防止できる。
【００７２】
以上のように、水などが通流する各種流路が構成され、所定の機能を果たしている。
【００７３】
以下に、上述した第１水抜き栓８、第２水抜き栓９および熱回収配管１５ａの、具体的な配置関係について、図３から図４Ｂを用いて、説明する。
【００７４】
図３に示すように、第１水抜き栓８、第２水抜き栓９および熱回収配管１５ａのコネクタ１０は、互いに近い位置に配置される。熱回収配管１５ａは、底板２に形成された貫通孔１０ｈを通って、底板２の上面側から底板２の下面側に達して配設される。底板２には、第１水抜き栓８のための貫通孔８ｈおよび第２水抜き栓９のための貫通孔９ｈも形成される。
【００７５】
このとき、図４Ａに示すように、底板２を平面視したとき、貫通孔１０ｈ（詳細には、貫通孔１０ｈの中心）は、第１水抜き栓８の中心（貫通孔８ｈの中心に一致）と第２水抜き栓９の中心（貫通孔９ｈの中心に一致）とを結ぶ線分の中点Ｐを中心とし、その線分の長さＤ１を半径とする仮想円Ｃ１の内側の位置に配置される。仮想円Ｃ１の直径Ｄ２は、長さＤ１の２倍である。
【００７６】
つまり、上記の仮想円Ｃ１の内側の位置は、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９を加熱可能な位置である。なお、仮想円Ｃ１の内側の位置で、熱回収配管１５ａからの放熱により第１水抜き栓８（貫通孔８ｈ）と第２水抜き栓９（貫通孔９ｈ）が加熱可能である理由は、実験的（経験的）に得られた結果に基づくものである。
【００７７】
そのため、熱回収配管１５ａを仮想円Ｃ１の内側の位置を通るように配置すると、熱回収配管１５ａからの放熱で、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９を効率的に加熱することが可能となる。
【００７８】
なお、貫通孔１０ｈの中心は、第１水抜き栓８の中心と第２水抜き栓９の中心とを結ぶ線分の中点Ｐの位置に配置してもよい。これにより、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９を、より効率的に加熱できる。
【００７９】
そこで、本実施の形態では、図４Ａに示すように、貫通孔１０ｈの中心位置を、中点Ｐを中心とする直径Ｄ１の仮想円Ｃ２の外側で、かつ仮想円Ｃ１の内側の位置に配置している。これにり、設計を容易にしながら、効率的な加熱を実現している。
【００８０】
なお、図４Ａに示す例では、貫通孔１０ｈの中心から第１水抜き栓８の中心までの距離と、貫通孔１０ｈの中心と第２水抜き栓９の中心までの距離が等しい。つまり、貫通孔１０ｈは、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９から等距離に位置に配置される。この配置により、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９の両方を、熱回収配管１５ａからの放熱で均等に加熱できる。
【００８１】
この場合、仮想円Ｃ１の内側であれば、図４Ｂに示すように、貫通孔１０ｈの中心から第１水抜き栓８の中心までの距離は、貫通孔１０ｈの中心と第２水抜き栓９の中心までの距離と異なっていてもよい。
【００８２】
また、本実施の形態の燃料電池システム１００は、図１に示すように、さらに、保温カバー２０を備えていてもよい。保温カバー２０は、内部空間を有する箱状の部材で構成される。保温カバー２０は、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などの樹脂で形成される。保温カバー２０は、筐体１の内部に、熱回収配管１５ａ、第１排水路２５の端部及び第２排水路２７の端部を囲むように配置される。これにより、保温カバー２０の内部の空気は、熱回収配管１５ａからの放熱によって加熱される。加熱された空気は、第１排水路２５の端部、第１水抜き栓８、第２排水路２７の端部および第２水抜き栓９を加熱する。その結果、第１排水路２５および第２排水路２７の中に残留する水の凍結を防止できる。
【００８３】
以下に、燃料電池システム１００の保温カバー２０、第１水抜き栓８、第２水抜き栓９および熱回収配管１５ａのコネクタの位置関係について、図５を用いて、説明する。
【００８４】
図５に示すように、熱回収配管１５ａ、第１排水路２５および第２排水路２７は、保温カバー２０に形成された開口部２０ａを通じて、保温カバー２０の外部から保温カバー２０の内部に引き込まれる。
【００８５】
なお、開口部２０ａは１つでもよく、さらに、例えば各配管などに対応させて複数の開口部を設けてもよい。この場合、保温カバー２０は、熱回収配管１５ａ、第１排水路２５および第２排水路２７のための少なくとも１つの開口部を除き、閉じた空間を形成できる構造が有することが望ましい。そこで、保温カバー２０の下端２０ｂが、例えば底板２と隙間なく接するように配設される。これにより、保温カバー２０の気密性を高めて、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９を効率的に加熱できる。
【００８６】
なお、保温カバー２０は、燃料電池システム１００において必須の構成要素ではない。しかし、保温カバー２０が設けた場合、底板２に配置する熱回収配管１５ａの位置に関する制約が緩和される。つまり、図４Ａおよび図４Ｂで説明した仮想円Ｃ１内に熱回収配管１５ａを配置しないような場合でも、熱回収配管１５ａからの放熱で、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９の加熱が可能となる。
【００８７】
また、保温カバー２０は、内部空間に、熱回収配管１５ａ、第１排水路２５の端部および第２排水路２７の端部が配置される。このとき、第１水抜き栓８の一部および第２水抜き栓９の一部は、保温カバー２０の内部に露出していてもよい。この構成によれば、熱回収配管１５ａからの放熱が少ない場合でも、熱を保温カバー２０の内部空間に留め、拡散を防止できる。そのため、放熱が少ない場合でも、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９、ひいては第１排水路２５の端部および第２排水路２７の端部を、効率的に加熱可能できる。
【００８８】
さらに、図５に示すように、少なくとも保温カバー２０の内部以外の、筐体１の内部において、熱回収配管１５ａは断熱材３２によって被覆される。詳細には、断熱材３２は、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９を加熱可能な位置までの熱交換器１２との間の熱回収配管１５ａを被覆している。第１水抜き栓８および第２水抜き栓９を加熱可能な位置における熱回収配管１５ａは、断熱材３２で被覆していない。言い換えれば、加熱可能な位置以外の熱回収配管１５ａは、断熱材３２で被覆されている。
【００８９】
つまり、熱回収配管１５ａは、断熱材３２に被覆された被覆部分と、断熱材３２に被覆されていない露出部分とを有する。そして、熱回収配管１５ａの露出部分を、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９の近傍に配置している。
【００９０】
また、保温カバー２０を配置する構成の場合、熱回収配管１５ａは、保温カバー２０の内部において、断熱材３２で被覆されていない。つまり、熱回収配管１５ａの露出部分が、保温カバー２０の内部に配置される。この構成により、熱回収配管１５ａの露出部分からの放熱によって、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９が効率的に加熱される。
【００９１】
この場合、熱回収配管１５ａの被覆部分は、少なくとも保温カバー２０の外部に配置される。一方、熱回収配管１５ａの露出部分は、図５に示すように、保温カバー２０の外部から底板２の表面（内面）と平行な方向に延設するように配置される。延設された熱回収配管１５ａの露出部分は、保温カバー２０の側面に形成された開口部２０ａを通り、コネクタ１０に達するように配置される。この構造により、熱回収配管１５ａの露出部分の長さを十分に確保できる。その結果、保温カバー２０の内部空間を、効率的に加熱できる。なお、上記では、熱回収配管１５ａの露出部分が、底板２の表面（内面）と平行に配設される例で説明したが、これに限られない。例えば、熱回収配管１５ａの露出部分は、保温カバー２０の開口部２０ａからコネクタ１０に向かって、斜め下に向かって延設する構成としてもよい。言い換えれば、熱回収配管１５ａの露出部分から底板２までの距離が、保温カバー２０の開口部２０ａからコネクタ１０にかけて単調に減少するように配設してもよい。この構成により、熱回収配管１５ａの露出部分における水の滞留を、未然に防止できる。つまり、メンテナンス時に排熱回収配管内の水抜きを行なう場合、排熱回収配管にフラット部分があると、水抜き時の水が残る場合がある。その状態で低温環境下に放置すると、水が凍結する可能性がある。しかし、上記構成により、確実に水の残留を防止して、凍結を防ぐことができる。
【００９２】
上述したように、本実施の形態の燃料電池システム１００によれば、筐体１の内部空間を全体的に加熱するための電気ヒータを設けていない。そのため、燃料電池４で生成された電力が、電気ヒータで消費されることを防止できる。
【００９３】
なお、本実施の形態でも、図６に示すように、保温カバー２０の内部に、電気ヒータ３４を設ける構成としてもよい。この場合、電気ヒータ３４は、保温カバー２０の内部を局所的に加熱だけであるため、低消費電力である。そのため、電気ヒータ３４を配設することにより、外気の温度が低い場合において、第１排水路２５および第２排水路２７での水の凍結を、より確実に防止できる。なお、電気ヒータ３４は、例えば抵抗加熱式のヒータで構成される。また、電気ヒータ３４は低消費電力であるので、燃料電池４で生成した電力や、商用電源からの電力を、電気ヒータ３４に供給してもよい。
【００９４】
また、本実施の形態では、熱回収配管１５ｂも底板２に形成された貫通孔１１ｈを通って底板２の上面側から底板２の下面側に達する構成を例に説明したが、貫通孔１１ｈの位置は特に限定されない。例えば、図３に示すように、保温カバー２０で囲まれた領域の外に、貫通孔１１ｈを設けてもよい。この場合、熱回収配管１５ｂは、保温カバー２０の内部を通らないように配設される。つまり、貫通孔１１ｈは、例えば図４Ａを参照して説明した仮想円Ｃ１の外に配置される。そのため、図３に示すように、貫通孔１０ｈの中心から貫通孔１１ｈの中心までの距離は、貫通孔１０ｈの中心から貫通孔８ｈの中心までの距離よりも大きくなる。同様に、貫通孔１０ｈの中心から貫通孔１１ｈの中心までの距離は、貫通孔１０ｈの中心から貫通孔９ｈの中心までの距離よりも大きくなる。この構成により、熱回収配管１５ａからの放熱で熱回収配管１５ｂが加熱されることを回避できる。その結果、熱交換器１２の効率の低下を未然に防止できる。
【００９５】
（変形例１）
以下に、本実施の形態の変形例１に係る燃料電池システム２００の構成について、図７および図８を用いて、説明する。
【００９６】
図７および図８に示すように、変形例１に係る燃料電池システム２００は、第１水抜き栓８、第２水抜き栓９および熱回収配管１５ａのコネクタ１０の位置関係が、上述の燃料電池システム１００の位置関係と異なる。
【００９７】
なお、上記以外の変形例に係る燃料電池システム２００は、先に説明した燃料電池システム１００と同じ機能を有する構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。また、図７では、保温カバー２０を有しない燃料電池システム２００の構成で示しているが、図１に示す燃料電池システム１００と同様に保温カバー２０を設けてもよい。
【００９８】
つまり変形例１に係る燃料電池システム２００は、図８に示すように、底板２を平面視したとき、第１水抜き栓８、第２水抜き栓９及び熱回収配管１５ａのコネクタ１０は、図４Ａおよび図４Ｂを参照して説明した位置関係とは異なる。
【００９９】
具体的には、コネクタ１０は、第１水抜き栓８に近い位置に、第２水抜き栓９から離れた位置に配設される。
【０１００】
熱回収配管１５ａは、実施の形態と同様に、断熱材３２に被覆された被覆部分と、断熱材３２に被覆されていない露出部分を有する。このとき、熱回収配管１５ａの露出部分は、図８に示すように、断熱材３２からコネクタ１０への最短距離を通らず、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９の近傍を通るように配設される。そして、熱回収配管１５ａの端部がコネクタ１０に嵌められている。この構成により、熱回収配管１５ａの露出部分からの放熱によって、近傍に配置される第１水抜き栓８および第２水抜き栓９が効率的に加熱される。
【０１０１】
詳細には、底板２を平面視したとき、熱回収配管１５ａの露出部分は、第１水抜き栓８よりも底板２の外周縁に近い位置を通るように配設される。同様に、底板２を平面視したとき、熱回収配管１５ａの露出部分は、第２水抜き栓９よりも底板２の外周縁に近い位置を通るように配設される。
【０１０２】
このとき、熱回収配管１５ａの露出部分は、断熱材３２からコネクタ１０との間において、少なくとも１回曲げられて、接続される。つまり、熱回収配管１５ａの露出部分は、図５で説明したと同様に、断熱材３２のある位置から、底板２の表面（内面）と平行な方向に延設される。そして、平面視において、図８に示すように、第１水抜き栓８と底板２の外周縁との間の領域を通り、コネクタ１０に達するように配設される。同様に、熱回収配管１５ａの露出部分は、断熱材３２のある、位置から底板２の表面（内面）と平行な方向に延設される。そして、平面視で第２水抜き栓９と底板２の外周縁との間の領域を通り、コネクタ１０に達するように配設される。この構成により、熱回収配管１５ａの露出部分の長さを、さらに確保できる。その結果、熱回収配管１５ａの露出部分からの放熱によって、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９を、より効率的に加熱できる。
【０１０３】
なお、上記では、熱回収配管１５ａの露出部分が、底板２の表面（内面）と平行に配設される例で説明したが、これに限られない。例えば、熱回収配管１５ａの露出部分は、断熱材３２のある位置からコネクタ１０に向かって、斜め下に向かって延設する構成としてもよい。言い換えれば、熱回収配管１５ａの露出部分から底板２までの距離が、断熱材３２のある位置（熱回収配管１５ａの被覆部分と露出部分との境界）からコネクタ１０にかけて単調に減少するように配設してもよい。この構成により、熱回収配管１５ａの露出部分における水の滞留を、未然に防止できる。
【０１０４】
（変形例２）
以下に、本実施の形態の変形例２に係る燃料電池システム３００の構成について、図９Ａおよび図９Ｂを用いて、説明する。
【０１０５】
図９Ａおよび図９Ｂに示すように、変形例２に係る燃料電池システム３００は、第１水抜き栓８、第２水抜き栓９、コネクタ１０およびコネクタ１１の位置関係および取り付け位置が、実施の形態および変形例１の燃料電池システムと異なる。
【０１０６】
なお、上記以外の変形例２に係る燃料電池システム３００は、燃料電池システム１００、２００とで共通であるので、同じ機能を有する構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。
【０１０７】
つまり、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、変形例２に係る燃料電池システム３００は、筐体１と接地面３０との間に、隙間がない、または狭い隙間を介して、接地面３０上に載置される。この場合、第１水抜き栓８などを底板２（図１参照）に取り付けることは困難である。
【０１０８】
そこで、本変形例では、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、筐体１の側板４１に各種の貫通孔を形成する。そして、側板４１に設けた貫通孔を介して、第１水抜き栓８、第２水抜き栓９、コネクタ１０およびコネクタ１１を取り付ける。
【０１０９】
なお、第１水抜き栓８、第２水抜き栓９、コネクタ１０およびコネクタ１１の配置は、特に限定されない。例えば、図９Ｂに示すように、上下２段で、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９と、コネクタ１０およびコネクタ１１を配置してもよい。また、接地面３０と平行に、側板４１に横一列で第１水抜き栓８、第２水抜き栓９、コネクタ１０およびコネクタ１１を配置してもよい。さらに、接続作業や、設計上で困難でなければ、第１水抜き栓８、第２水抜き栓９、コネクタ１０およびコネクタ１１を、任意に配置してもよい。
【０１１０】
また、底板２や側板４１は、筐体１の外壁板の１つに過ぎない。したがって、実施の形態で説明した燃料電池システム１００に関する説明を、上記変形例にも援用してもよい。
【０１１１】
例えば、図９Ａに示す変形例２では、筐体１の脚部３を省略した構成で図示しているが、筐体１に脚部３を設けてもよいことは、言うまでもない。
【０１１２】
また、図９Ａに示す変形例２では、保温カバー２０を設ける構成で図示しているが、保温カバー２０は、特に設けなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本開示は、水の凍結防止が要望される燃料電池システムに有用である。
【符号の説明】
【０１１４】
１，１０１    筐体
２    底板
３    脚部
４，１０３    燃料電池
５，１０２    改質器
６，１０４    補助機器
７，１０６    制御装置
８    第１水抜き栓
８ｈ，９ｈ，１０ｈ，１１ｈ    貫通孔
９    第２水抜き栓
１０，１１    コネクタ
１２    熱交換器
１３    第１水回路
１４    第２水回路
１５    熱回収水路
１５ａ，１５ｂ    熱回収配管
１６，１７    タンク
２０    保温カバー
２０ａ    開口部
２０ｂ    下端
２１，２３    Ｔ字継ぎ手
２５    第１排水路
２７    第２排水路
３０    接地面
３２    断熱材
３４    電気ヒータ
４１    側板
１００，２００，３００    燃料電池システム
１０５    シーズヒータ
１０７    ベース
１０８    搭載プレート
１０８ａ    脚
１０９    温度センサ
【図１】
2017221793.tif 000003
【図２】
2017221793.tif 000004
【図３】
2017221793.tif 000005
【図４Ａ】
2017221793.tif 000006
【図４Ｂ】
2017221793.tif 000007
【図５】
2017221793.tif 000008
【図６】
2017221793.tif 000009
【図７】
2017221793.tif 000010
【図８】
2017221793.tif 000011
【図９Ａ】
2017221793.tif 000012
【図９Ｂ】
2017221793.tif 000013
【図１０】
2017221793.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月6日(2018.7.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
改質器および燃料電池を備えた燃料電池システムは、よく知られている。改質器は、改質反応によって都市ガスなどの原料から水素ガスを生成する。生成された水素ガスは、酸化剤ガスとしての酸素（空気）とともに燃料電池に供給される。燃料電池は、供給された水素と酸素との電気化学反応によって電力を生成する。
【０００３】
このとき、改質器には水蒸気改質のための水が供給され、燃料電池には冷却水が供給される。そのため、燃料電池システムは、給水回路、冷却水回路、排水路などの各種の水の流路を備える。
【０００４】
しかしながら、流路を流れる水が凍結すると、燃料電池システムの運転が不可能になる。
【０００５】
そこで、従来、水の凍結を防止するための電気ヒータを備える燃料電池システムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
以下、特許文献１に記載の従来の燃料電池システムについて、図１０を用いて、説明する。
【０００７】
図１０に示すように、従来の燃料電池システムは、外郭を構成する筐体１０１およびベース１０７と、その内部に収納される、改質器１０２、燃料電池１０３、補助機器１０４、シーズヒータ１０５、制御装置１０６、搭載プレート１０８および温度センサ１０９などを備える。
【０００８】
搭載プレート１０８は、脚１０８ａを介してベース１０７から離間するように支持され、筐体１０１のベース１０７を全体的に覆うように設置される。
【０００９】
改質器１０２、燃料電池１０３、補助機器１０４および制御装置１０６は、搭載プレート１０８の上に配置される。
【００１０】
温度センサ１０９は、燃料電池１０３の周囲に配置され、燃料電池１０３の周囲温度を検出する。
【００１１】
制御装置１０６は、温度センサ１０９の検出結果に基づいて、シーズヒータ１０５（ｓｈｅａｔｈｅｄ  ｈｅａｔｅｒ）を制御する。シーズヒータ１０５は、搭載プレート１０８とベース１０７との間に配置され、筐体１０１の内部空間を加熱する。これにより、筐体１０１の内部の温度を水の凍結の虞のない温度以上に保つ。
【００１２】
しかしながら、特許文献１の燃料電池システムは、燃料電池で生成された電力がシーズヒータ１０５で消費される。そのため、燃料電池システムの効率が大幅に低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第２００９／０３４９９７号
【発明の概要】
【００１４】
本開示は、水の凍結を効率的に防止できる燃料電池システムを提供する。
【００１５】
本開示の燃料電池システムは、筐体と、筐体に収容される燃料電池、改質器、燃料電池に接続される第１水回路、改質器に接続される第２水回路および貯湯タンクに貯められる水を燃料電池の排熱によって加熱するための熱交換器を備える。さらに、燃料電池システムは、第１水回路および第２水回路から選ばれる少なくとも１つに接続される排水路と、排水路の端部に取り付けられる水抜き栓と、少なくとも水抜き栓の加熱が可能な位置には配置され、熱交換器で加熱される水を貯湯タンクに供給する熱回収配管を備える。
【００１６】
本開示によれば、不要な電力消費を低減して、水の凍結を効率的に防止する燃料電池システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本開示の実施の形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【図２】図２は、同燃料電池システムにおける水の流路を示す図である。
【図３】図３は、同燃料電池システムの保温カバー、第１水抜き栓、第２水抜き栓および熱回収配管のコネクタの位置関係を示す概略平面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、同燃料電池システムの底板に形成された貫通孔の位置関係を示す平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、同燃料電池システムの底板に形成された貫通孔の他の位置関係を示す平面図である。
【図５】図５は、同燃料電池システムの保温カバー、第１水抜き栓、第２水抜き栓および熱回収配管のコネクタの位置関係を示す概略側面図である。
【図６】図６は、図５において、さらに電気ヒータを配置した場合の概略側面図である。
【図７】図７は、本開示の変形例１に係る燃料電池システムの構成図である。
【図８】図８は、同変形例に係る第１水抜き栓、第２水抜き栓および熱回収配管のコネクタの位置関係を示す概略平面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本開示の変形例２に係る燃料電池システムの構成図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、同変形例に係る筐体の概略斜視図である。
【図１０】図１０は、特許文献１に記載された燃料電池システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（本開示の基礎となった知見）
一般的に、燃料電池システムは、例えば改質器に水を供給するための給水回路から分岐して、排水路を設けている。排水路は、例えば筐体の底板に設けられた貫通孔を通り、底板の下面側（外部）に達するように設けられる。これにより、排水作業を簡単化している。
【００１９】
排水路は、端部に、水抜き栓が取り付けられる。そのため、燃料電池システムにおいて、水抜き栓は、外気の温度の影響を受けやすい。
【００２０】
つまり、水抜き栓の近くの排水路中に水が残存している場合、外気の温度が低下すると、水が凍結しやすい。一般的に、水抜き栓は、樹脂で形成される。そのため、水抜き栓の近くで水が凍結すると、水抜き栓が破損する虞がある。水抜き栓が破損すると、給水回路の水が破損箇所から漏れ出す。これにより、燃料電池システムの運転が不可能になる場合がある。
【００２１】
そこで、本開示の第１態様に係る燃料電池システムは、筐体と、筐体に収容される燃料電池、改質器、燃料電池に接続された第１水回路、改質器に接続された第２水回路および貯湯タンクに貯められるべき水を燃料電池の排熱によって加熱するための熱交換器を備える。さらに、燃料電池システムは、第１水回路および第２水回路から選ばれる少なくとも１つに接続された排水路と、排水路の端部に取り付けられる水抜き栓と、少なくとも水抜き栓の加熱が可能な位置には配置され、熱交換器で加熱される水を貯湯タンクに供給する熱回収配管を備える。
【００２２】
第１態様によれば、水抜き栓の近傍に配設される熱回収配管からの放熱で、水抜き栓が加熱される。これにより、排水路の端部における水の凍結を防いで、排水路を構成する配管の破損を防止できる。その結果、燃料電池システムが運転不能な状態に陥ることを、未然に防止できる。
【００２３】
また、本開示の第２態様に係る燃料電池システムの筐体は、外壁板を有し、排水路は、筐体の内部側から外部側に、外壁板を貫通して配設される。
【００２４】
第２態様によれば、排水路の水抜き作業を、極めて簡単に行うことができる。
【００２５】
また、本開示の第３態様に係る燃料電池システムは、筐体の内部に配置され、熱回収配管および排水路の端部を囲む保温カバーを、さらに備える。
【００２６】
第３態様によれば、保温カバーの内部の空気は、熱回収配管からの放熱によって加熱される。このとき、排水路の端部および水抜き栓も加熱される。これにより、排水路中に水が残存していても、水の凍結を防止できる。
【００２７】
また、本開示の第４態様に係る燃料電池システムの保温カバーは、内部空間を有する箱状の部材で構成され、保温カバーの内部空間に、熱回収配管および排水路の端部が配置される。
【００２８】
第３態様によれば、保温カバーにより放熱空間を小さくできる。そのため、熱回収配管からの放熱が少ない場合でも、水抜き栓、ひいては排水路の端部を、少ない放熱で効率的に加熱できる。
【００２９】
また、本開示の第５態様に係る燃料電池システムは、電気ヒータを、さらに備え、電気ヒータは保温カバーの内部に配置される。
【００３０】
第３態様によれば、電気ヒータにより、保温カバーの内部空間を局所的に加熱できる。そのため、水の凍結を、より確実に防止できる。
【００３１】
また、本開示の第６態様に係る燃料電池システムは、筐体の内部において、熱回収配管を被覆する断熱材を、さらに備える。断熱材は、水抜き栓を加熱可能な位置までの熱交換器との間に配設される熱回収配管を被覆し、水抜き栓を加熱可能な位置における熱回収配管は、被覆しない。
【００３２】
第６態様によれば、断熱材で被覆されない熱回収配管からの放熱によって、水抜き栓を効率的に加熱できる。
【００３３】
また、本開示の第７態様に係る燃料電池システムは、排水路を第１水回路に接続された第１排水路とし、水抜き栓を第１排水路の端部に取り付けられた第１水抜き栓とした場合、燃料電池システムは、第２水回路に接続される第２排水路と、第２排水路の端部に取り付けられる第２水抜き栓をさらに備える。そして、熱回収配管は、少なくとも第１水抜き栓および第２水抜き栓のそれぞれを加熱可能な位置に配設される。
【００３４】
第７態様によれば、第１排水路および第２排水路のそれぞれを、熱回収配管からの放熱によって加熱できる。これにより、第１排水路および第２排水路における、水の凍結を防止できる。
【００３５】
また、本開示の第８態様に係る燃料電池システムの筐体は、貫通孔を備える外壁板を有し、熱回収配管は、筐体の内部側から外部側に、外壁板の貫通孔を通って配設される。そして、貫通孔は、外壁板を平面視したとき、第１水抜き栓の中心と第２水抜き栓の中心とを結ぶ線分の中点を中心とし、線分の長さを半径とする仮想円の内側に配置される。
【００３６】
第８態様によれば、熱回収配管から放熱される範囲内に、第１水抜き栓および第２水抜き栓が配置される。これにより、第１排水路および第２排水路を、効率的に加熱できる。
【００３７】
本開示の第９態様に係る燃料電池システムは、外壁板を平面視したとき、貫通孔の中心から第１水抜き栓の中心までの距離が、貫通孔の中心と第２水抜き栓の中心までの距離に等しい。
【００３８】
第９態様によれば、熱回収配管から放熱される熱を第１水抜き栓および第２水抜き栓の両方に均等に分配して、均等に加熱できる。
【００３９】
また、本開示の第１０態様に係る燃料電池システムは、筐体と、筐体に収容される燃料電池、改質器、燃料電池に接続される第１水回路、改質器に接続される第２水回路、貯湯タンクに貯められるべき水を燃料電池の排熱によって加熱するための熱交換器を備える。さらに、第１水回路および第２水回路から選ばれる少なくとも１つに接続される排水路と、排水路の端部に取り付けられる水抜き栓と、少なくとも水抜き栓の加熱が可能な位置には配置され、熱交換器で加熱される水を貯湯タンクに供給する熱回収配管と、筐体の内部に配置され、熱回収配管および排水路の端部とを囲む保温カバーを備える。
【００４０】
第１０態様によれば、第１態様と同様の効果が得られる。
【００４１】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下に示す実施の形態に限定されない。
【００４２】
（実施の形態）
以下に、本実施の形態に係る燃料電池システム１００の概略構成について、図１を用いて、説明する。
【００４３】
図１に示すように、本実施の形態の燃料電池システム１００は、筐体１と、筐体１の内部に収容される燃料電池４、改質器５、補助機器６、制御装置７および、後述する各種流路などを備える。
【００４４】
筐体１は、外壁板を構成する複数の側板、天井板および底板２と、複数の脚部３などを有する。複数の脚部３は、底板２の下面に取り付けられ、底板２と接地面３０との間に空間を確保する。
【００４５】
改質器５は、水蒸気改質反応（ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２）などの改質反応によって水素ガスを生成するためのデバイスを構成する。改質器５には、改質反応を進行させるための改質触媒が収められる。そして、改質器５は、供給される水および原料を用いて、水素ガスを生成する。原料は、例えば都市ガス、ＬＰガス（液化石油ガス）などの炭化水素ガスである。改質器５で生成された水素ガスは、燃料電池４に供給される。燃料電池４は、酸化剤ガス（空気）と水素ガスとを用いて、電力を生成する。燃料電池４は、例えば固体高分子形燃料電池である。また、燃料電池４は、排熱で湯を生成する。生成された湯は、貯湯タンク（図示省略）に貯められる。
【００４６】
補助機器６は、図示しない、例えば弁（開閉弁、切替弁および流量調整弁を含む）、ポンプ、電気ヒータ、センサなどが含まれる。
【００４７】
制御装置７は、例えばＡ／Ｄ変換回路、入出力回路、演算回路、記憶装置などを含むＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）で構成される。制御装置７は、燃料電池４、改質器５、各種の補助機器６などの制御対象を制御する。
【００４８】
以上のように、燃料電池システム１００は構成される。
【００４９】
以下に、水などが通流する各種流路について、図２を用いて、説明する。
【００５０】
図２に示すように、燃料電池システム１００は、筐体１の内部に、第１水回路１３、第２水回路１４、熱交換器１２および熱回収水路１５などを備える。
【００５１】
第１水回路１３は、燃料電池４に接続される。第１水回路１３は、燃料電池４を冷却するための冷却水が循環する冷却水回路を構成する。第１水回路１３には、熱交換器１２、タンク１６およびＴ字継ぎ手２１が設けられる。
【００５２】
第２水回路１４は、改質器５に接続される。第２水回路１４は、改質器５に水を供給するための給水回路を構成する。第２水回路１４には、タンク１７およびＴ字継ぎ手２３が設けられる。タンク１７内の水は、改質器５に供給される。
【００５３】
なお、第１水回路１３を循環する冷却水は、例えば所定の給水路（図示せず）を通って、燃料電池システム１００の外部からタンク１６に供給される。タンク１６は、図示しない連絡水路を通じて、タンク１７に連通している。そして、タンク１６の水位が所定水位を超えると、余分な冷却水が連絡水路を通じてタンク１７に供給される。
【００５４】
タンク１６は、内部に、図示しない温度センサおよび電気ヒータなどが配置される。温度センサは、タンク１６に貯められた水の温度を検出する。電気ヒータは、タンク１６に貯められた水を加熱する。同様に、タンク１７の内部には、タンク１７に貯められた水の温度を検出するための温度センサ（図示せず）が配置される。
【００５５】
なお、本実施の形態の燃料電池システム１００においては、筐体１の内部空間は、改質器５の燃焼器によって放出される熱で、加熱される。そのため、仮に、水が凍結するほど、外部の気温が下がったとしても、筐体１内の第１水回路１３の水および第２水回路１４の水は凍結しない。つまり、燃料電池システム１００の運転が不可能になる可能性は、非常に低い。
【００５６】
また、熱回収水路１５は、燃料電池４の排熱を回収するための流路を構成する。熱回収水路１５は、例えばステンレス管などの金属製配管で形成され、熱回収配管１５ａおよび熱回収配管１５ｂを含む。熱回収配管１５ａおよび熱回収配管１５ｂは、それぞれ、熱交換器１２に接続される。つまり、熱回収配管１５ａは熱回収水路１５の下流側部分を構成し、熱回収配管１５ｂは熱回収水路１５の上流側部分を構成する。
【００５７】
熱回収配管１５ａは、熱交換器１２において加熱される水を貯湯タンクに導くための配管である。熱回収配管１５ｂは、熱交換器１２において加熱されるべき水を熱交換器１２に導くための配管である。
【００５８】
熱交換器１２は、熱回収水路１５を流れる水と第１水回路１３を流れる水とを熱交換させるように構成される。つまり、熱交換器１２は、第１水回路１３を流れる冷却水の熱によって、貯湯タンク（図示省略）に貯められるべき水を加熱する機能を担う。
【００５９】
また、熱回収配管１５ａは、底板２に形成された貫通孔１０ｈ（図３参照）を通って、底板２の上面側（筐体１の内部）から底板２の下面側（筐体１の外部）に達するように配設される。詳細には、底板２に形成された貫通孔１０ｈに高温側のコネクタ１０が取り付けられる。熱回収配管１５ａは、高温側のコネクタ１０を介して、筐体１の内部から外部に延設され、貯湯タンクの高温水入口に接続される。
【００６０】
同様に、熱回収配管１５ｂは、底板２に形成された貫通孔１１ｈ（図３参照）を通って、底板２の上面側から底板２の下面側に達するように配設される。詳細には、底板２に形成された貫通孔１１ｈに低温側のコネクタ１１が取り付けられる。熱回収配管１５ｂは、低温側のコネクタ１１を介して、筐体１の内部から外部に延設され、貯湯タンクの低温水出口または市水管に接続される。なお、高温側のコネクタ１０および低温側のコネクタ１１は、例えばポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルケトン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＡＢＳなどの樹脂または真鍮、アルミ、ステンレスなどの金属で構成される。
【００６１】
また、第１水回路１３は、上述したＴ字継ぎ手２１を介して、第１排水路２５が接続される。第１排水路２５は、第１水回路１３の水を抜くための流路を構成する。第１排水路２５は、例えばポリエチレン（ＰＥ）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）などの樹脂製の配管（第１排水管）で形成される。
【００６２】
第２水回路１４は、Ｔ字継ぎ手２３を介して、第２排水路２７が接続される。第２排水路２７は、第２水回路１４の水を抜くための流路を構成する。第２排水路２７は、例えばポリエチレン（ＰＥ）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）などの樹脂製の配管（第２排水管）で形成される。
【００６３】
なお、本実施の形態では、第１水回路１３および第２水回路１４のそれぞれが専用の排水路に接続される例で説明したが、これに限られない。例えば、第１排水路２５と第２排水路２７とをまとめて、１つの排水路で構成してもよい。つまり、第１水回路１３および第２水回路１４から選ばれる少なくとも１つの排水路に接続する構成としてもよい。具体的には、第１水回路１３の排水路を第２水回路１４と統合させ、１つの排水路構成としてもよい。
【００６４】
第１排水路２５は、端部に、第１水抜き栓８が取り付けられる。詳細には、底板２に形成された貫通孔８ｈ（図３参照）に、第１水抜き栓８を含むコネクタが取り付けられる。同様に、第２排水路２７は、端部に、第２水抜き栓９が取り付けられる。詳細には、底板２に形成された貫通孔９ｈ（図３参照）に、第２水抜き栓９を含むコネクタが取り付けられる。これにより、第１排水路２５および第２排水路２７は、それぞれ、筐体１の外部まで延設される。
【００６５】
つまり、第１排水路２５および第２排水路２７は、それぞれ、底板２を貫通して底板２の上面側（内面側）から底板２の下面側（外面側）に達するように配設される。
【００６６】
なお、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９は、例えば、ねじ式の栓で構成され、底板２の、例えば下面側に配設される。つまり、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９は、筐体１の外部に露出するように設けられる。そのため、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９を、筐体１の外側から取り外すことが可能となる。この構造により、第１排水路２５および第２排水路２７の水抜き作業を、極めて簡単に行うことができる。
【００６７】
また、第１排水路２５は、通常、空気で満たされ、水などが無い空の状態である。そのため、第１水抜き栓８を外さない限り、第１水回路１３内の水は、第１排水路２５に流れない。しかし、第１排水路２５の端部（第１水抜き栓８側）に、排出時の水が残留し、少し貯まっている場合がある。同様に、第２排水路２７も、通常、空気で満たされ、水などが無い空の状態である。そのため、第２水抜き栓９を外さない限り、第２水回路１４内の水は、第２排水路２７に流れない。しかし、第２排水路２７の端部（第２水抜き栓９側）に、排出時の水が残留し、少し貯まっている場合もある。
【００６８】
このとき、第１排水路２５および第２排水路２７の端部に貯まった水が凍結すると、第１排水路２５および第２排水路２７を構成する樹脂製の配管が割れる可能性ある。さらに、貯まった水が凍結と融解とを繰り返すと、第１排水路２５および第２排水路２７を構成する樹脂製の配管の劣化が、進行する。
【００６９】
上述したように、燃料電池システム１００において、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９は、外気の温度の影響を受けやすい部分の１つである。
【００７０】
そこで、本実施の形態の燃料電池システム１００は、以下で説明するように、熱回収配管１５ａからの放熱を利用して、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９を加熱するように構成している。これにより、水の凍結を、未然に防止している。
【００７１】
つまり、熱回収配管１５ａは、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９から選ばれる少なくとも１つを加熱可能な位置を通るように、筐体１の内部から外部に延設される。詳細には、熱回収配管１５ａは、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９のそれぞれを加熱可能な位置を通るように配設される。このとき、熱回収配管１５ａからの放熱で、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９が加熱される。これにより、第１排水路２５および第２排水路２７の端部に残留する水の凍結を防止する。その結果、第１排水路２５および第２排水路２７を構成する配管の破損を、より確実に防止できる。つまり、燃料電池システム１００が運転不能な状態に陥ることを、未然に防止できる。
【００７２】
以上のように、水などが通流する各種流路が構成され、所定の機能を果たしている。
【００７３】
以下に、上述した第１水抜き栓８、第２水抜き栓９および熱回収配管１５ａの、具体的な配置関係について、図３から図４Ｂを用いて、説明する。
【００７４】
図３に示すように、第１水抜き栓８、第２水抜き栓９および熱回収配管１５ａのコネクタ１０は、互いに近い位置に配置される。熱回収配管１５ａは、底板２に形成された貫通孔１０ｈを通って、底板２の上面側から底板２の下面側に達して配設される。底板２には、第１水抜き栓８のための貫通孔８ｈおよび第２水抜き栓９のための貫通孔９ｈも形成される。
【００７５】
このとき、図４Ａに示すように、底板２を平面視したとき、貫通孔１０ｈ（詳細には、貫通孔１０ｈの中心）は、第１水抜き栓８の中心（貫通孔８ｈの中心に一致）と第２水抜き栓９の中心（貫通孔９ｈの中心に一致）とを結ぶ線分の中点Ｐを中心とし、その線分の長さＤ１を半径とする仮想円Ｃ１の内側の位置に配置される。仮想円Ｃ１の直径Ｄ２は、長さＤ１の２倍である。
【００７６】
つまり、上記の仮想円Ｃ１の内側の位置は、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９を加熱可能な位置である。なお、仮想円Ｃ１の内側の位置で、熱回収配管１５ａからの放熱により第１水抜き栓８（貫通孔８ｈ）と第２水抜き栓９（貫通孔９ｈ）が加熱可能である理由は、実験的（経験的）に得られた結果に基づくものである。
【００７７】
そのため、熱回収配管１５ａを仮想円Ｃ１の内側の位置を通るように配置すると、熱回収配管１５ａからの放熱で、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９を効率的に加熱することが可能となる。
【００７８】
なお、貫通孔１０ｈの中心は、第１水抜き栓８の中心と第２水抜き栓９の中心とを結ぶ線分の中点Ｐの位置に配置してもよい。これにより、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９を、より効率的に加熱できる。
【００７９】
そこで、本実施の形態では、図４Ａに示すように、貫通孔１０ｈの中心位置を、中点Ｐを中心とする直径Ｄ１の仮想円Ｃ２の外側で、かつ仮想円Ｃ１の内側の位置に配置している。これにり、設計を容易にしながら、効率的な加熱を実現している。
【００８０】
なお、図４Ａに示す例では、貫通孔１０ｈの中心から第１水抜き栓８の中心までの距離と、貫通孔１０ｈの中心と第２水抜き栓９の中心までの距離が等しい。つまり、貫通孔１０ｈは、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９から等距離に位置に配置される。この配置により、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９の両方を、熱回収配管１５ａからの放熱で均等に加熱できる。
【００８１】
この場合、仮想円Ｃ１の内側であれば、図４Ｂに示すように、貫通孔１０ｈの中心から第１水抜き栓８の中心までの距離は、貫通孔１０ｈの中心と第２水抜き栓９の中心までの距離と異なっていてもよい。
【００８２】
また、本実施の形態の燃料電池システム１００は、図１に示すように、さらに、保温カバー２０を備えていてもよい。保温カバー２０は、内部空間を有する箱状の部材で構成される。保温カバー２０は、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などの樹脂で形成される。保温カバー２０は、筐体１の内部に、熱回収配管１５ａ、第１排水路２５の端部及び第２排水路２７の端部を囲むように配置される。これにより、保温カバー２０の内部の空気は、熱回収配管１５ａからの放熱によって加熱される。加熱された空気は、第１排水路２５の端部、第１水抜き栓８、第２排水路２７の端部および第２水抜き栓９を加熱する。その結果、第１排水路２５および第２排水路２７の中に残留する水の凍結を防止できる。
【００８３】
以下に、燃料電池システム１００の保温カバー２０、第１水抜き栓８、第２水抜き栓９および熱回収配管１５ａのコネクタの位置関係について、図５を用いて、説明する。
【００８４】
図５に示すように、熱回収配管１５ａ、第１排水路２５および第２排水路２７は、保温カバー２０に形成された開口部２０ａを通じて、保温カバー２０の外部から保温カバー２０の内部に引き込まれる。
【００８５】
なお、開口部２０ａは１つでもよく、さらに、例えば各配管などに対応させて複数の開口部を設けてもよい。この場合、保温カバー２０は、熱回収配管１５ａ、第１排水路２５および第２排水路２７のための少なくとも１つの開口部を除き、閉じた空間を形成できる構造が有することが望ましい。そこで、保温カバー２０の下端２０ｂが、例えば底板２と隙間なく接するように配設される。これにより、保温カバー２０の気密性を高めて、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９を効率的に加熱できる。
【００８６】
なお、保温カバー２０は、燃料電池システム１００において必須の構成要素ではない。しかし、保温カバー２０が設けた場合、底板２に配置する熱回収配管１５ａの位置に関する制約が緩和される。つまり、図４Ａおよび図４Ｂで説明した仮想円Ｃ１内に熱回収配管１５ａを配置しないような場合でも、熱回収配管１５ａからの放熱で、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９の加熱が可能となる。
【００８７】
また、保温カバー２０は、内部空間に、熱回収配管１５ａ、第１排水路２５の端部および第２排水路２７の端部が配置される。このとき、第１水抜き栓８の一部および第２水抜き栓９の一部は、保温カバー２０の内部に露出していてもよい。この構成によれば、熱回収配管１５ａからの放熱が少ない場合でも、熱を保温カバー２０の内部空間に留め、拡散を防止できる。そのため、放熱が少ない場合でも、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９、ひいては第１排水路２５の端部および第２排水路２７の端部を、効率的に加熱可能できる。
【００８８】
さらに、図５に示すように、少なくとも保温カバー２０の内部以外の、筐体１の内部において、熱回収配管１５ａは断熱材３２によって被覆される。詳細には、断熱材３２は、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９を加熱可能な位置までの熱交換器１２との間の熱回収配管１５ａを被覆している。第１水抜き栓８および第２水抜き栓９を加熱可能な位置における熱回収配管１５ａは、断熱材３２で被覆していない。言い換えれば、加熱可能な位置以外の熱回収配管１５ａは、断熱材３２で被覆されている。
【００８９】
つまり、熱回収配管１５ａは、断熱材３２に被覆された被覆部分と、断熱材３２に被覆されていない露出部分とを有する。そして、熱回収配管１５ａの露出部分を、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９の近傍に配置している。
【００９０】
また、保温カバー２０を配置する構成の場合、熱回収配管１５ａは、保温カバー２０の内部において、断熱材３２で被覆されていない。つまり、熱回収配管１５ａの露出部分が、保温カバー２０の内部に配置される。この構成により、熱回収配管１５ａの露出部分からの放熱によって、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９が効率的に加熱される。
【００９１】
この場合、熱回収配管１５ａの被覆部分は、少なくとも保温カバー２０の外部に配置される。一方、熱回収配管１５ａの露出部分は、図５に示すように、保温カバー２０の外部から底板２の表面（内面）と平行な方向に延設するように配置される。延設された熱回収配管１５ａの露出部分は、保温カバー２０の側面に形成された開口部２０ａを通り、コネクタ１０に達するように配置される。この構造により、熱回収配管１５ａの露出部分の長さを十分に確保できる。その結果、保温カバー２０の内部空間を、効率的に加熱できる。なお、上記では、熱回収配管１５ａの露出部分が、底板２の表面（内面）と平行に配設される例で説明したが、これに限られない。例えば、熱回収配管１５ａの露出部分は、保温カバー２０の開口部２０ａからコネクタ１０に向かって、斜め下に向かって延設する構成としてもよい。言い換えれば、熱回収配管１５ａの露出部分から底板２までの距離が、保温カバー２０の開口部２０ａからコネクタ１０にかけて単調に減少するように配設してもよい。この構成により、熱回収配管１５ａの露出部分における水の滞留を、未然に防止できる。つまり、メンテナンス時に排熱回収配管内の水抜きを行なう場合、排熱回収配管にフラット部分があると、水抜き時の水が残る場合がある。その状態で低温環境下に放置すると、水が凍結する可能性がある。しかし、上記構成により、確実に水の残留を防止して、凍結を防ぐことができる。
【００９２】
上述したように、本実施の形態の燃料電池システム１００によれば、筐体１の内部空間を全体的に加熱するための電気ヒータを設けていない。そのため、燃料電池４で生成された電力が、電気ヒータで消費されることを防止できる。
【００９３】
なお、本実施の形態でも、図６に示すように、保温カバー２０の内部に、電気ヒータ３４を設ける構成としてもよい。この場合、電気ヒータ３４は、保温カバー２０の内部を局所的に加熱だけであるため、低消費電力である。そのため、電気ヒータ３４を配設することにより、外気の温度が低い場合において、第１排水路２５および第２排水路２７での水の凍結を、より確実に防止できる。なお、電気ヒータ３４は、例えば抵抗加熱式のヒータで構成される。また、電気ヒータ３４は低消費電力であるので、燃料電池４で生成した電力や、商用電源からの電力を、電気ヒータ３４に供給してもよい。
【００９４】
また、本実施の形態では、熱回収配管１５ｂも底板２に形成された貫通孔１１ｈを通って底板２の上面側から底板２の下面側に達する構成を例に説明したが、貫通孔１１ｈの位置は特に限定されない。例えば、図３に示すように、保温カバー２０で囲まれた領域の外に、貫通孔１１ｈを設けてもよい。この場合、熱回収配管１５ｂは、保温カバー２０の内部を通らないように配設される。つまり、貫通孔１１ｈは、例えば図４Ａを参照して説明した仮想円Ｃ１の外に配置される。そのため、図３に示すように、貫通孔１０ｈの中心から貫通孔１１ｈの中心までの距離は、貫通孔１０ｈの中心から貫通孔８ｈの中心までの距離よりも大きくなる。同様に、貫通孔１０ｈの中心から貫通孔１１ｈの中心までの距離は、貫通孔１０ｈの中心から貫通孔９ｈの中心までの距離よりも大きくなる。この構成により、熱回収配管１５ａからの放熱で熱回収配管１５ｂが加熱されることを回避できる。その結果、熱交換器１２の効率の低下を未然に防止できる。
【００９５】
（変形例１）
以下に、本実施の形態の変形例１に係る燃料電池システム２００の構成について、図７および図８を用いて、説明する。
【００９６】
図７および図８に示すように、変形例１に係る燃料電池システム２００は、第１水抜き栓８、第２水抜き栓９および熱回収配管１５ａのコネクタ１０の位置関係が、上述の燃料電池システム１００の位置関係と異なる。
【００９７】
なお、上記以外の変形例に係る燃料電池システム２００は、先に説明した燃料電池システム１００と同じ機能を有する構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。また、図７では、保温カバー２０を有しない燃料電池システム２００の構成で示しているが、図１に示す燃料電池システム１００と同様に保温カバー２０を設けてもよい。
【００９８】
つまり変形例１に係る燃料電池システム２００は、図８に示すように、底板２を平面視したとき、第１水抜き栓８、第２水抜き栓９及び熱回収配管１５ａのコネクタ１０は、図４Ａおよび図４Ｂを参照して説明した位置関係とは異なる。
【００９９】
具体的には、コネクタ１０は、第１水抜き栓８に近い位置に、第２水抜き栓９から離れた位置に配設される。
【０１００】
熱回収配管１５ａは、実施の形態と同様に、断熱材３２に被覆された被覆部分と、断熱材３２に被覆されていない露出部分を有する。このとき、熱回収配管１５ａの露出部分は、図８に示すように、断熱材３２からコネクタ１０への最短距離を通らず、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９の近傍を通るように配設される。そして、熱回収配管１５ａの端部がコネクタ１０に嵌められている。この構成により、熱回収配管１５ａの露出部分からの放熱によって、近傍に配置される第１水抜き栓８および第２水抜き栓９が効率的に加熱される。
【０１０１】
詳細には、底板２を平面視したとき、熱回収配管１５ａの露出部分は、第１水抜き栓８よりも底板２の外周縁に近い位置を通るように配設される。同様に、底板２を平面視したとき、熱回収配管１５ａの露出部分は、第２水抜き栓９よりも底板２の外周縁に近い位置を通るように配設される。
【０１０２】
このとき、熱回収配管１５ａの露出部分は、断熱材３２からコネクタ１０との間において、少なくとも１回曲げられて、接続される。つまり、熱回収配管１５ａの露出部分は、図５で説明したと同様に、断熱材３２のある位置から、底板２の表面（内面）と平行な方向に延設される。そして、平面視において、図８に示すように、第１水抜き栓８と底板２の外周縁との間の領域を通り、コネクタ１０に達するように配設される。同様に、熱回収配管１５ａの露出部分は、断熱材３２のある、位置から底板２の表面（内面）と平行な方向に延設される。そして、平面視で第２水抜き栓９と底板２の外周縁との間の領域を通り、コネクタ１０に達するように配設される。この構成により、熱回収配管１５ａの露出部分の長さを、さらに確保できる。その結果、熱回収配管１５ａの露出部分からの放熱によって、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９を、より効率的に加熱できる。
【０１０３】
なお、上記では、熱回収配管１５ａの露出部分が、底板２の表面（内面）と平行に配設される例で説明したが、これに限られない。例えば、熱回収配管１５ａの露出部分は、断熱材３２のある位置からコネクタ１０に向かって、斜め下に向かって延設する構成としてもよい。言い換えれば、熱回収配管１５ａの露出部分から底板２までの距離が、断熱材３２のある位置（熱回収配管１５ａの被覆部分と露出部分との境界）からコネクタ１０にかけて単調に減少するように配設してもよい。この構成により、熱回収配管１５ａの露出部分における水の滞留を、未然に防止できる。
【０１０４】
（変形例２）
以下に、本実施の形態の変形例２に係る燃料電池システム３００の構成について、図９Ａおよび図９Ｂを用いて、説明する。
【０１０５】
図９Ａおよび図９Ｂに示すように、変形例２に係る燃料電池システム３００は、第１水抜き栓８、第２水抜き栓９、コネクタ１０およびコネクタ１１の位置関係および取り付け位置が、実施の形態および変形例１の燃料電池システムと異なる。
【０１０６】
なお、上記以外の変形例２に係る燃料電池システム３００は、燃料電池システム１００、２００とで共通であるので、同じ機能を有する構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。
【０１０７】
つまり、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、変形例２に係る燃料電池システム３００は、筐体１と接地面３０との間に、隙間がない、または狭い隙間を介して、接地面３０上に載置される。この場合、第１水抜き栓８などを底板２（図１参照）に取り付けることは困難である。
【０１０８】
そこで、本変形例では、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、筐体１の側板４１に各種の貫通孔を形成する。そして、側板４１に設けた貫通孔を介して、第１水抜き栓８、第２水抜き栓９、コネクタ１０およびコネクタ１１を取り付ける。
【０１０９】
なお、第１水抜き栓８、第２水抜き栓９、コネクタ１０およびコネクタ１１の配置は、特に限定されない。例えば、図９Ｂに示すように、上下２段で、第１水抜き栓８および第２水抜き栓９と、コネクタ１０およびコネクタ１１を配置してもよい。また、接地面３０と平行に、側板４１に横一列で第１水抜き栓８、第２水抜き栓９、コネクタ１０およびコネクタ１１を配置してもよい。さらに、接続作業や、設計上で困難でなければ、第１水抜き栓８、第２水抜き栓９、コネクタ１０およびコネクタ１１を、任意に配置してもよい。
【０１１０】
また、底板２や側板４１は、筐体１の外壁板の１つに過ぎない。したがって、実施の形態で説明した燃料電池システム１００に関する説明を、上記変形例にも援用してもよい。
【０１１１】
例えば、図９Ａに示す変形例２では、筐体１の脚部３を省略した構成で図示しているが、筐体１に脚部３を設けてもよいことは、言うまでもない。
【０１１２】
また、図９Ａに示す変形例２では、保温カバー２０を設ける構成で図示しているが、保温カバー２０は、特に設けなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本開示は、水の凍結防止が要望される燃料電池システムに有用である。
【符号の説明】
【０１１４】
１，１０１    筐体
２    底板
３    脚部
４，１０３    燃料電池
５，１０２    改質器
６，１０４    補助機器
７，１０６    制御装置
８    第１水抜き栓
８ｈ，９ｈ，１０ｈ，１１ｈ    貫通孔
９    第２水抜き栓
１０，１１    コネクタ
１２    熱交換器
１３    第１水回路
１４    第２水回路
１５    熱回収水路
１５ａ，１５ｂ    熱回収配管
１６，１７    タンク
２０    保温カバー
２０ａ    開口部
２０ｂ    下端
２１，２３    Ｔ字継ぎ手
２５    第１排水路
２７    第２排水路
３０    接地面
３２    断熱材
３４    電気ヒータ
４１    側板
１００，２００，３００    燃料電池システム
１０５    シーズヒータ
１０７    ベース
１０８    搭載プレート
１０８ａ    脚
１０９    温度センサ
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体に収容される燃料電池、改質器、前記燃料電池に接続される第１水回路、前記改質器に接続される第２水回路および貯湯タンクに貯められる水を前記燃料電池の排熱によって加熱する熱交換器と、
前記第１水回路及び前記第２水回路から選ばれる少なくとも１つに接続された排水路と、
前記排水路の端部に取り付けられる水抜き栓と、
少なくとも前記水抜き栓の加熱が可能な位置には配置され、前記熱交換器で加熱される前記水を前記貯湯タンクに供給する熱回収配管と、を備える、
燃料電池システム。
【請求項２】
前記筐体は、外壁板を有し、
前記排水路は、前記筐体の内部側から外部側に、前記外壁板を貫通して配設される、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記筐体の内部に配置され、前記熱回収配管および前記排水路の端部を囲む保温カバーを、さらに備える、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記保温カバーは、内部空間を有する箱状の部材で構成され、
前記保温カバーの前記内部空間に、前記熱回収配管および前記排水路の前記端部が配置される、
請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
電気ヒータを、さらに備え、
前記電気ヒータは、前記保温カバーの内部に配置される請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記筐体の内部において前記熱回収配管を被覆する断熱材を、さらに備え、
前記断熱材は、前記水抜き栓を加熱可能な前記位置と前記熱交換器との間において、前記熱回収配管を被覆し、
前記熱回収配管は、前記水抜き栓を加熱可能な前記位置において、前記断熱材によって被覆されていない、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記排水路を前記第１水回路に接続される第１排水路とし、
前記水抜き栓を前記第１排水路の端部に取り付けられる第１水抜き栓とした場合、
前記第２水回路に接続される第２排水路と、前記第２排水路の端部に取り付けられる第２水抜き栓と、をさらに備え、
前記熱回収配管は、少なくとも前記第１水抜き栓および前記第２水抜き栓のそれぞれを加熱可能な位置に配設される、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記筐体は、貫通孔を備える外壁板を有し、
前記熱回収配管は、前記筐体の内部側から外部側に、前記外壁板の前記貫通孔を通って配設され、
前記貫通孔は、前記外壁板を平面視したとき、前記第１水抜き栓の中心と前記第２水抜き栓の中心とを結ぶ線分の中点を中心とし、前記線分の長さを半径とする仮想円の内側に配置される、
請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記貫通孔の中心から前記第１水抜き栓の中心までの距離は、前記貫通孔の中心と前記第２水抜き栓の中心までの距離に等しい、
請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
筐体と、
前記筐体に収容される燃料電池と、改質器と、前記燃料電池に接続された第１水回路と、前記改質器に接続された第２水回路および貯湯タンクに貯められるべき水を前記燃料電池の排熱によって加熱するための熱交換器と、
前記第１水回路及び前記第２水回路から選ばれる少なくとも１つに接続された排水路と、
前記排水路の端部に取り付けられた水抜き栓と、
少なくとも前記水抜き栓の加熱が可能な位置には配置され、前記熱交換器で加熱される前記水を前記貯湯タンクに供給する熱回収配管と、
前記筐体の内部に配置され、前記熱回収配管および前記排水路の端部を囲む保温カバーと、を備える、
燃料電池システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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2017221793.tif 000028
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