(57)【要約】【課題】家庭用燃料電池のＤＳＳ運転における発電効率の向上と、システム稼働率の向上を達成する。【解決手段】燃料電池９と、それを運転中に冷却する冷却水タンク１０を有する電池冷却水系統と、電池排出ガスからの排熱１４、１５ａ、および電池冷却水系統の冷却水１２から熱回収して温水を作る排熱回収系統を有し、熱回収して作られた温水は貯湯槽１８に貯蔵する。貯湯槽２８の温水は冷却水タンク１０に対し温水供給配管（起動用温水供給ライン）４０により高低差を利用して導かれる。休止中の燃料電池９は冷却水１３の温度が低下しているので、起動前に貯湯そう８の温水を冷却水タンク１０に供給して冷却水を加温することで、燃料電池９の起動時間を短縮する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、それを冷却する電池冷却水系統と、電池排出ガスからの排熱および電池冷却水系統の冷却水から熱回収して温水を作る排熱回収系統と、熱回収して作られた温水を貯蔵する貯湯槽を有し、該貯湯槽の湯量が満杯以下の場合に運転を続ける燃料電池発電システムにおいて、
前記貯湯槽の温水を前記電池冷却水系統に導く温水供給配管を設け、前記燃料電池の起動時間を短縮可能に構成したことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項２】
請求項１において、前記温水供給配管は前記貯湯槽から前記電池冷却水系統の冷却水タンクに高低差を利用して温水を供給するように構成したことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項３】
請求項１または２において、前記燃料電池の昇温に使われた後の温水を燃料処理装置（改質器）から排出される排熱を利用して加温する熱交換器を設け、再び燃料電池の昇温を行えるように構成したことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項４】
請求項１または２において、前記電池冷却水系統の冷却水を始動前に排出させる排水ラインと、前記貯湯槽の温水を前記電池冷却水系統の冷却水タンクに供給する温水供給配管と、前記冷却水タンクから前記燃料電池に温水を供給する循環ポンプと、燃料電池出口からの温水と燃料処理装置からの排ガスとを熱交換する熱交換器を設け、加温後の温水を冷却水タンクに再び戻すことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項５】
請求項２において、前記電池冷却水タンクの内部に、前記貯湯槽からの温水を注入して間接的に前記電池冷却水系統の冷却水を保温する熱交換用配管を設けたことを特徴とする燃料発電システム。
【請求項６】
請求項１または２において、前記燃料電池の周囲に温水を供給するジャケットと、該温水を系外に排出する排出ラインと、前記貯湯槽から前記燃料電池のジャケットまで温水を供給する配管を設けたことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項７】
燃料電池と、それを冷却する電池冷却水系統と、電池排出ガスからの排熱および電池冷却水系統の冷却水から熱回収して温水を作る排熱回収系統と、熱回収して作られた温水を貯蔵する貯湯槽を有し、該貯湯槽の湯量が満杯以下の場合に運転を続ける燃料電池発電システムの運転方法において、
前記燃料電池の運転開始前に、前記貯湯槽の温水を前記電池冷却水系統に導いて冷却水を加温し、前記燃料電池の起動時間を短縮したことを特徴とする燃料電池発電システムの運転方法。
【請求項８】
請求項７において、前記燃料電池の発電停止中に前記貯湯槽の湯水を使用して、前記燃料電池または前記電池冷却水系統の冷却水タンクの保温をすることを特徴とする燃料電池発電システムの運転方法。
【請求項９】
燃料電池を冷却する電池冷却水系統と、電池排出ガスからの排熱および電池冷却水系統の冷却水から熱回収して温水を作る排熱回収系統を有し、熱回収して作られた温水を貯蔵する貯湯槽からの湯水の消費を可能にし、前記貯湯槽の湯量が満杯以下の場合に運転を続ける家庭用の燃料電池発電システムの運転方法において、
前記燃料電池の運転開始前に、前記貯湯槽の温水を前記電池冷却水系統に導いて冷却水の加温に消費し、前記燃料電池の運転時間を消費分に見合って延長したことを特徴とする燃料電池発電システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を主電源とする小形電源システムに関わり、特に固体高分子型の家庭用燃料電池発電給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭用定置形燃料電池は燃料電池による発電にて電気を供給するだけでなく、電池や改質器からの排熱を回収して温水を作る、いわゆるコージェネシステムである。一般に家庭用燃料電池システムは６０〜８０度の温度で運転され、発電中に電池内で発生する熱は冷却水で冷やされる。冷却水に回収された熱は、さらに排熱回収系統に備わる熱交換器により湯水として回収し、貯湯槽に送られる。また、熱交換後の冷却水は冷やされて再び電池の冷却に用いられる。従って、貯湯槽が湯水で満杯になると排熱回収系統の循環ポンプが停止するため、電池の冷却が行えなくなるのでシステム運転を停止する。
【０００３】
運転方法の一つであるＤＳＳ（Daily Start up & Shut down：深夜起動停止）運転は、昼夜連続運転とは異なり、一日のシステム運転中に起動と停止が行われる。特に起動時には電池や改質器を所定の動作温度まで昇温する必要があり、電池では常温から６０〜８０度の作動温度近傍まで昇温しなければならない。
【０００４】
起動時の昇温手段に関する従来例としては、貯湯槽内温水循環系の温水を電池冷却水冷却器に流通させて電池冷却水循環系の電池冷却水と熱交換し、これにより昇温した冷却水を電池セルの冷却用流路に流すことで電池本体を昇温させる技術がある（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０３９４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、家庭用の熱需要である湯水の消費量は季節によって電力需要とのバランスがよくない場合があり、電力需要は発電量よりも多いにもかかわらず、熱需要が熱回収量より下回る。特に夏場は湯水の使用量が電力使用に比べて極端に低減し、貯湯槽が短い運転時間で満杯となり、電力負荷があるにもかかわらず、発電運転を停止せざるを得ない状態が生じる。この結果、システム稼働率が低下し、電池運転の稼働率が上がらず、電力寄与率が低下してしまう。
【０００７】
また、貯湯槽の湯水のレベルが高くなってくると、発電量を抑制して湯水の発生量を抑え、運転時間を延ばす方法がとられる。このような負荷の低い運転は発電効率も低くなり、１日の発電効率が不利になることは否めない。一方、電池の排熱を回収しないで冷却後の冷却水系統に熱を系外に放熱させることにより運転を継続する方法も考えられるが、有効な熱利用という家庭用コージェネの意図に反することになる。
【０００８】
特に、ＤＳＳ運転を行う場合、従来の方法ではシステムを起動するたびに外部から供給される電力が１ｋＷｈ以上にもなり、システムの補機損失増加となり、終日の平均発電効率低下の大きな要因となっていた。
【０００９】
ＤＳＳ運転は発電効率や省エネ性や二酸化炭素削減といった環境性能にも悪影響を及ぼすため、ユーザの需要の他に有効な湯水の活用が望まれていた。
【００１０】
システム運用面から発電効率の高いＤＳＳ運転を実現するためには、システム起動時において省エネ性の高い電池昇温方法及び燃料電池発電システムが必要と考えられる。なお、前記従来技術の昇温手段では、貯湯槽の温水と冷却水循環系の冷却水とを冷却水冷却器で間接的に熱交換させるように構成されているため、冷却水タンク内の水温の上昇を短時間で行なうことはできなかった。
【００１１】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、貯湯槽が満杯になる時間をできるだけ延長してシステムの稼働率の向上を図ると共に、起動時に冷却水タンク内の水温を上昇させる時間を短縮できる燃料電池発電システムを提供することにある。
【００１２】
また、発電効率の高い高負荷運転の時間をできるだけ多くして１日の平均発電効率の向上を図る、あるいは起動時にできるだけ外部からのエネルギーを使わないで電池昇温することで起動時の省エネを図る燃料電池発電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】
【００１３】
上記課題を解決する本発明は、冷起動時に余った貯湯槽の湯水を燃料電池の電池冷却水系統に供給してシステム起動時の電池昇温に用いる。
【００１４】
すなわち、本発明の燃料電池発電システムは、燃料電池と、それを冷却する電池冷却水系統と、電池排出ガスからの排熱および電池冷却水系統の冷却水から熱回収して温水を作る排熱回収系統と、熱回収して作られた温水を貯蔵する貯湯槽を有するシステムであって、前記貯湯槽の温水を前記電池冷却水系統に導く温水供給配管を設け、前記燃料電池の起動時間を短縮可能に構成したことを特徴とする。
【００１５】
前記温水供給配管は、前記貯湯槽から前記電池冷却水系統の冷却水タンクに高低差を利用して温水を供給するように構成したことを特徴とする。
【００１６】
また、前記燃料電池の昇温に使われた後の温水を燃料処理装置（改質器）から排出される排熱を利用して加温する熱交換器を設け、再び燃料電池の昇温を行えるように構成したことを特徴とする。
【００１７】
あるいは、前記電池冷却水系統の冷却水を始動前に排出させる排水ラインと、前記貯湯槽の温水を前記電池冷却水系統の冷却水タンクに供給する温水供給配管と、前記冷却水タンクから前記燃料電池に温水を供給する循環ポンプと、燃料電池出口からの温水と燃料処理装置（改質器）からの排ガスとを熱交換する熱交換器を設け、加温後の温水を冷却水タンクに再び戻すことを特徴とする。
【００１８】
本発明の運転方法は、燃料電池を冷却する電池冷却水系統と、電池排出ガスからの排熱および電池冷却水系統の冷却水から熱回収して温水を作る排熱回収系統を有し、熱回収して作られた温水を貯蔵する貯湯槽殻の消費を可能にし、該貯湯槽の湯量が満杯以下の場合に運転を続ける燃料電池発電システムの運転方法において、前記燃料電池の運転開始前に、前記貯湯槽の温水を前記電池冷却水系統に導いて冷却水を加温し、前記燃料電池の起動時間を短縮したことを特徴とする。
【００１９】
あるいは、前記燃料電池の運転開始前に、前記貯湯槽の温水を前記電池冷却水系統に導いて冷却水の加温に消費し、前記燃料電池の運転時間を消費分に見合って延長したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の燃料電池発電システムによれば、発電時に作られ、貯湯されている余剰の湯水を電池冷却水系統に導入して、運転開始前の燃料電池の昇温を行う。このため、貯湯槽に貯まっていた余剰の湯水が運転開始前に使用され、その後の発電により貯湯槽が満杯になるまでの時間が延長できるので、運転稼働率の向上と高負荷運転時間の増加による発電効率の向上に効果がある。更には、湯水を電池冷却水系統に導入するので起動時の電池の昇温を短時間で行うことができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の最良の実施形態は、貯湯槽内の湯水を電池の冷却系統に設けられた冷却水タンクに貯湯槽と冷却水タンク間の落差を利用して供給し、冷却系統に設けられている電池冷却用の循環ポンプで電池に供給し、起動時の燃料電池を加温する。さらに、電池出口で温度低下した温水（湯水）のうち余剰分は系外に排出させ、熱的に必要な分は燃料処理装置（改質器）の排熱を利用して熱交換器により熱回収することにより加温させてから、再び冷却水タンクに戻る構成とする。以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明の実施例１による燃料電池発電給湯システムの系統図を示す。燃料電池発電給湯システムは、水素リッチなアノードガス６を生成する燃料処理装置１と、アノードガス６と空気２９中の酸素が電気化学反応により直流電力を発生させる燃料電池９と、発電中に熱交換系を通って水道水から湯水に昇温されて貯められる貯湯槽１８を有している。
【００２３】
燃料処理装置１にはブロア３４，３５を介して都市ガス２、空気３が、また、水道水３０から水処理装置２３aを介して脱イオン水５が供給される。燃料電池９はアノード９ａ，カソード９ｃ及び冷却セル９ｂからなる。アノード９ａには熱交換器１１−Ａ及びドレントラップ２５を通って適温のアノードガス６が供給され、カソード９ｃにはカソード空気８を供給する空気ブロア３６、空気８を加湿する加湿セル２８を介して空気２９が供給される。運転中の冷却セル９ｂには、水道水３０を取り込んだ冷却水タンク１０、冷却水ポンプ２４を有する電池冷却水系統を介して、冷却水１３が流入する。燃料電池９で発電中に発生する熱はこの電池冷却水系統で除去され、残りはカソード排ガス１５ａ及びアノード排ガス１４となって電池外へ排出される。
【００２４】
熱回収系統は水道水２１を循環ポンプ１７で取り込み、３つの熱交換器１１Ｄ、１１−Ｂ、１１−Ａを通過して熱をもらい、所定の給湯温度の湯水２０となって貯湯槽１８に貯められる系統である。これとは別の系統の熱交換器１１−Ｃは、カソード排ガス１５ａと空気８との熱交換を行う。
【００２５】
最初の熱交換器１１−Ｄでは、電池アノード９ａを出たアノード排ガス１４と熱交換器１１−Ｃを出たカソード排ガス１５ｂと熱交換する。熱交換器１１−Ｂでは、電池冷却水１２との熱交換である。電池冷却水系統では燃料電池９を冷却するために、貯水槽（冷却水タンク）１０からポンプ２４により、冷却水１３が冷却セル９ｂを流れて電池９を冷却する。冷却後の冷却水１２は加湿セル２８を通って熱交換器１１−Ｂに入り、電池９から奪った熱を低温側の熱回収系統側に与え、冷却水タンク１０に戻る。最後の熱交換器１１−Ａは燃料処理装置１から燃料電池９ａに供給される途中で、１００度以上のアノードガス６との熱交換を行う。熱交換器１１−Ａを出た熱回収水は所定の温度、たとえば６０度の湯水２０となり貯湯槽１８に蓄えられる。
【００２６】
貯湯槽１８は最初は冷水で満たされている。運転が開始されると循環ポンプ１７により、槽１８の下部から冷水が排熱回収系に送られ、湯水となって槽１８の上部に戻され、貯湯槽１８の上部から下部に向かって湯水が貯まっていく構造となっている。湯水が下部まで達すると、満杯であることが検知される。また、ユーザーが湯水を使うとき、貯湯槽１８の上部から湯水が給湯系２２に導かれる。そして、使われた湯水の分だけ、水道水２１が槽下部から熱回収系統側に供給される。従って、ＤＳＳ運転において、その日の運転停止時に貯湯槽に蓄えられている湯水の量は一日の電池の発電電力量と湯水の使用量から決まる。
【００２７】
次に本実施例の起動方法について説明する。起動時には冷却水タンク１０の水は停止中の放熱により電池作動温度以下になっており、このままポンプ２４が作動して電池内に冷却水を循環させても、電池９の昇温はできない。
【００２８】
本実施例では起動時に、まず冷却水タンク１０および冷却水系統内の水を排出する。その後、貯湯槽１８に蓄えられていた６０度の温水を貯湯槽上部の湯温の高い部位と接続している起動用温水供給ライン４０を通し、開閉弁４１を開くことにより冷却水タンク１０に供給する。このように駆動にポンプを使用せず、貯湯槽１８と冷却水タンク１０との高低差だけを利用して温水を供給する。
【００２９】
また、本実施例では貯湯槽の温水を直接電池冷却水系統（冷却水タンク）に導入しているので、冷却水タンクに送られた大量の温水により、冷却水タンク内の冷却水の水温をほぼ瞬時に貯湯槽の温度近くまで上昇させることができる。つまり、熱交換器による貯湯槽の温水と冷却タンク内の冷水との間接的な伝熱方式に比べて、各段に冷却タンク内の水の温度上昇は速くなる。また、その温水を用いて冷却水系統を循環させるため、結果的に電池の昇温を熱交換方式に比べて短時間に行うことができる。
【００３０】
冷却水タンク１０の湯水は冷却水ポンプ２４で循環させ、冷却セル９ｂを通して熱を電池側に伝え、燃料電池９の昇温を行う。なお、電池出口の温水の温度は電池昇温により下がっているが、貯湯槽１８に十分な温水が貯まっている場合は加湿セル２８を出た後、排水ライン４２を通して系外に排出させる。すなわち、電池出口の温水を貯湯槽に戻さないことにより、貯湯槽のお湯が確実に起動前に使用されるため、後述するように電池運転稼働率の向上が図れ、また発電効率の高い高負荷運転時間を長くとることができる。熱量的にみて貯湯槽１８の温水の量が限られている場合は排水しないで、温度低下した分の熱エネルギーを補ってから冷却水タンク１０に戻し、循環させることもできる。
【００３１】
熱エネルギーを与える最も簡便な方法は外部エネルギーを供給する方法で、たとえば冷却水タンク１０に電気ヒーターを設ける。ただし、外部電力の使用は熱効率的には不利である。電気ヒーターを用いずに熱を補う方法として、燃料処理装置１を起動させ、電池与熱後の温水を燃料処理装置１から排出される温度の高い排ガスと熱交換させてから冷却水タンクに戻すことも可能である。
【００３２】
図２は図１の変更例で、燃料処理装置の排ガスと熱交換して電池与熱後の温水を温める系統図である。燃料処理装置１の起動時は、燃料処理装置１に入る戻りアノードガス４に代わり都市ガスが供給され、燃料処理装置１にて燃焼する。高温の燃焼ガスは改質のための水蒸気発生や燃料や空気の予熱に使われ排ガス７となって排出される。この１００度以上の排ガス７を熱交換器１１−Ｅにより冷却セル９ｂから排出された与熱後の温水１２と熱交換させる。熱を与えられた温水１２は供給配管４４を通って冷却水タンクに戻される。
【００３３】
なお、起動時には貯湯槽１８からの水は循環水ポンプ１７を停止しているため流れていない。従って、電池冷却水系統内の熱交換器１１−Ｂによる熱交換は行われない。また、起動用温水供給ライン４０には、水道水に含まれるイオンを除去するための脱イオン器２３ｂを備えることが電池の劣化を防ぐ上で望ましい。
【実施例２】
【００３４】
本発明の実施例２は運転開始前に、電池冷却水系統内の冷却水を加熱する方式である。図３は実施例２による燃料電池発電給湯システムの系統図を示す。貯湯槽１８からの湯水を、電池冷却水系統に設けた熱交換器１１−Ｆに供給し、冷却水１３を加熱するものである。
【００３５】
これによれば、間接的に冷却水を加熱するため、直接、水道水が冷却水タンク１０に混在することがなく、実施例１で用いた脱イオン水をつくる水処理装置２３ａが不要になるメリットがある。
【００３６】
なお、熱交換器１１−Ｆ出口の温排水４２は燃料処理装置１の排ガス7と熱交換し、加温された後に再び熱交換器１１−Ｆ入口に戻し、循環しながら熱を冷却水側に与え続けることも可能である。
【実施例３】
【００３７】
図４に実施例３による冷却水タンクの構成を示す。本実施例の冷却水タンクは、図１−図３の冷却水タンク１０に適用可能で、冷却水タンク１０内に熱交換を目的にした配管、たとえばフィン４６が付いた配管４５を設け、貯湯槽１８からの起動用温水供給ライン４０と接続する。
【００３８】
本燃料電池発電給湯システムは運転終了後から運転開始までの間、貯湯槽１８からの湯水を配管４５に落差だけで流し続け、冷却水タンク１０内の冷却水１３の水温が放熱により低下しないようにしたものである。これにより、起動時には燃料電池９の冷却水１３を昇温させることなく、すぐに冷却セル９ｂに冷却水を流せるため、起動時間を短縮することができる。
【００３９】
なお、実施例２（図３）に関して追記すれば、熱交換器１１−Ｆを設ける代わりに、本構造の冷却水タンクに替えても同様の間接加熱の効果が得られる。これにより、熱交換器１１−Ｆが不要になり、システムが簡素化される効果がある。
【実施例４】
【００４０】
図５は本発明による実施例４を示す燃料電池の構成図である。ここでは、電池スタック９の周囲は温水を流す配管５１を巡らしたジャケット５０で覆われ、配管５１に起動用温水供給ライン４０が接続している。
【００４１】
本燃料電池発電給湯システムは運転終了後から運転開始までの間、貯湯槽１８からの湯水を配管５１に流し続け、電池スタック９の温度が放熱により低下しないようにし、起動時間の一層の短縮化が図れる効果を得ることができる。
【００４２】
なお、このようなジャケットを冷却水タンク１８にも適用し、タンクの保温をすることにより冷却水の放熱を防止することも可能である。また、システム停止中の温水供給以外に、低負荷で運転中にも温水を燃料電池９のジャケット５０に通すことにより、低負荷運転時の電池からの放熱による電池温度低下を防止できる。これにより、低負荷でも安定した運転が可能となり、運転負荷範囲が一層広がる効果もある。
【００４３】
以上本発明の複数の実施例を説明した。これらの実施例では、貯湯槽の湯水を使用することにより、起動時に電池の昇温に要した外部エネルギーが節約できるため、起動損失が減少し、その結果、終日の発電効率が向上する。
【００４４】
次に、貯湯槽の湯水をシステム起動に利用したことによる発電効率やシステムの稼働率の向上について説明する。
【００４５】
図６は、家庭用燃料電池システムにおける電力使用量と発電量の相対的な関係、および熱需要量と熱回収量の関係を示す。一般に電力需要は電池発電量と同じかあるいは上回り、逆に熱需要は熱回収量を下回る場合が多い。特に、夏場には熱回収量に比べて熱需要がかなり少なくなり、その分だけ熱が余る。一方、電力需要は電池発電量だけでは賄えきれない場合もあり、系統電力も必要になる。また、電池発電量と熱回収量の関係はほぼ正比例の関係にあり、凡その比は熱回収量１に対して電力は0.7〜0.9程度である。
【００４６】
このように、熱と電力の需要バランスによっては、発電しているうちに貯湯槽が満杯になると、電池の冷却ができないため、発電を続けられなくなり、運転を停止せざるを得なくなる。このため、システムの稼働率が低下する。あるいは稼働率を上げようとすると、発電効率面からみて有利な高負荷運転を維持できず、電力需要が有るにもかかわらず低負荷運転を余儀なくされる。
【００４７】
一般に、家庭では午前中の湯水の使用量が少ないため、起動時に貯湯槽に多くの湯水を貯めておく必要はない。この点、上記した本発明によれば、運転終了後あるいは運転開始前に貯湯槽の余剰温水を、燃料電池の昇温のために消費しているため、発電開始時点の貯湯槽の湯量は非常に少ない状態にあり、その分だけ運転時間を長くとれる。
【００４８】
次に、運転時間の面からも、１日の高負荷運転の割合から見ても、本発明のように起動前に貯湯槽の湯量を消費することが有利な点を説明する。
【００４９】
図７、図８に、発電開始時の貯湯層の湯量と運転時間との関係を模式的に示す。図７の左図上は発電開始前の貯湯槽に残っている湯量が多い場合である。貯湯槽が満杯になるまでの運転時間は、左図下のようにＡ時間であった。その間の電池の運転負荷はＸであり、給湯が２回行われている。
【００５０】
図７の右図は発電開始前の貯湯槽に残っている湯量が少ない場合（本発明）で、電池の運転負荷は左図と同じくＸであり、給湯も同時刻に２回行われている。しかしながら、貯湯槽が満杯になるまでの運転時間はＢ時間と左図より長くなっている。すなわち、運転負荷である発電量および給湯負荷が同じであれば、スタート時の貯湯槽のレベルが低いほどより長い間運転を継続できるので、本発明によると運転稼働率が向上する。
【００５１】
図８の場合は、貯湯槽の湯量は図７の場合と同じにし、かつ貯湯槽が満杯になる時刻を同じにしている。すなわち、運転稼動時間は双方ともＡ時間と変わらないが、発電開始前の貯湯槽の湯量が多い場合（左図）、２回の給湯が行われるまでは電池の運転負荷はＸであり、給湯後の貯湯槽が満杯になるまで電池の運転負荷はＹに低下する。ここで、上図の線の勾配が熱回収量に対応しており、熱回収量と発電量の関係はほぼ正比例の関係にある。一方、貯湯槽に残っている湯量が少ない場合（右図）、給湯後の上図の傾きは右図の方が大きくなり、左図と同時間で貯湯槽を満杯にするためには、左図より熱回収量を多くする運転が必要になる。この結果、右図の運転負荷はＺとなり、左図のＹと比べてより高負荷な運転が行われることになる。
【００５２】
このように、本発明によれば、高負荷運転は低負荷運転に比べて発電効率が高い状態で運転できるため、燃料電池発電システムを運用するに当たり、同じ運転時間でも発電効率の高い運転が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施例１による燃料電池発電給湯システムの構成を示す系統図。
【図２】実施例１の変形例を示す燃料電池発電湯システムの系統図。
【図３】実施例２による燃料電池発電給湯システムの系統図。
【図４】実施例３による冷却水タンクの構成図。
【図５】実施例４による燃料電池の構成図。
【図６】家庭用燃料電池における電力と熱の需要と供給の関係の説明図。
【図７】貯湯量と燃料電池運転時間の関係の説明図。
【図８】貯湯量と燃料電池運転負荷の関係の説明図。
【符号の説明】
【００５４】
１…燃料処理装置（改質器）、２…都市ガス、４…戻りアノードガス、５…脱イオン水、６…アノードガス、７…燃焼排ガス、８…カソード空気、９…燃料電池、１０…冷却水タンク、１１…熱交換器、１７…循環ポンプ、１８…貯湯槽、２０…湯水、２１…水道水、２３…脱イオン装置、２４…冷却水循環ポンプ、４０…貯湯槽湯水、４２…排水ライン、４５…熱交換器配管、４６…フィン、５０…保温ジャケット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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