(57)【要約】【課題】  回収水の加熱殺菌処理におけるエネルギー効率の低下を従来の燃料電池システムよりも低減する燃料電池システム及びその運転方法を提供する。【解決手段】  燃料電池１と、燃料電池１を冷却するための冷却水が流れる冷却水流路１１と、冷却水を貯える冷却水タンク７と、冷却水流路１１に設けられた放熱器１２と、燃料電池１の排ガスから回収される水を貯える回収水タンク（５ａ、５ｂ）と、回収水タンク（５ａ、５ｂ）と冷却水タンク７との間で循環する水が流れる水循環路（８ａ、８ｂ）と、水循環路（８ａ、８ｂ）に設けられたポンプ１０と、発電運転時にポンプ１０を動作させ、回収水タンク（５ａ、５ｂ）と冷却水タンク７との間で水を循環させる水循環運転を実行し、かつ水循環運転の実行時は水循環運転の非実行時に比べて放熱器１２での放熱量を低下させる制御器２０とを備える。【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、
前記燃料電池を冷却するための冷却水が流れる冷却水流路と、
前記冷却水を貯える冷却水タンクと、
前記冷却水流路に設けられた放熱器と、
前記燃料電池の排ガスから回収される水を貯える回収水タンクと、
前記回収水タンクと前記冷却水タンクとの間で循環する水が流れる水循環路と、
前記水循環路に設けられたポンプと、
発電運転時に前記ポンプを動作させ前記回収水タンクと前記冷却水タンクとの間で水を循環させる水循環運転を実行し、かつ前記水循環運転の実行時は前記水循環運転の非実行時に比べて前記放熱器での放熱量を低下させる制御器とを備える燃料電池システム。
【請求項２】
前記放熱器は、前記冷却水と熱媒体との間で熱交換させるための熱交換器であり、
前記熱交換器を通過する前記熱媒体の流量を制御するための流量制御器を備え、
前記制御器は、前記水循環運転時は、前記水循環運転の非実行時に比べ、前記熱交換器を通過する前記熱媒体の流量を低下させるよう前記流量制御器を制御する、請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御器は、前記水循環運転を停止してからの経過時間が第１の閾値以上になると、前記水循環運転を実行する、請求項１または２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御器は、前記水循環運転を停止してからの前記燃料電池システムの累積停止時間が第２の閾値以上になると、前記水循環運転を実行する、請求項１−３のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御器は、前記冷却水の温度が所定の閾値以上になると、前記水循環運転を実行する、請求項１−４のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記制御器は、前記水循環運転の実行時に、前記回収水タンクの水温に応じて前記水循環運転の非実行時よりも前記冷却水の放熱量を低下させる、請求項１−５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項７】
発電運転時に、燃料電池の排ガスから回収される水を貯える回収水タンクと前記燃料電池を冷却する冷却水を貯える冷却水タンクとの間で水を循環させるステップ（ａ）と、
前記ステップ（ａ）の実行時は、前記ステップ（ａ）の非実行時に比べ前記冷却水からの放熱量を低減するステップ（ｂ）と、を備える燃料電池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、燃料電池を備えた燃料電池システム及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、水素リッチな燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により、発電を行う燃料電池を備える。燃料電池システムにおいて排出されるガスの水分は、通常、回収され回収水タンクに貯えられる。この回収水タンクで、菌類が繁殖すると、回収水を利用する冷却水タンクまたは改質器等の機器への水供給路における流路閉塞又は流路狭窄等が発生し、必要量の水が供給できなくなる可能性がある。
【０００３】
そこで、従来、回収水タンクに紫外線を照射し殺菌する燃料電池システム（例えば、特許文献１参照）が提案されている。また、オゾン発生器にて発生させたオゾンを回収水タンク内の回収水に吹き込むことで殺菌する燃料電池システム（例えば、特許文献２参照）も提案されている。また、回収水タンク内の回収水の温度を所定の温度以上に加熱して殺菌する燃料電池システム（例えば、特許文献３参照）も提案されている。
【０００４】
特許文献３記載の燃料電池システムは、通常、動作温度が数十℃しかなく、回収水の温度を加熱殺菌に必要な所定の温度（例えば、７０℃）以上にすることが困難であるため、燃料電池の発電時の排熱で、冷却水を少なくとも一時的に所定の温度（例えば、７０℃）以上にし、この冷却水と回収水を混合させ、回収水を加熱殺菌している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２７０２１１号公報
【特許文献２】特開２００４−１０３３９４号公報
【特許文献３】特開２００２−２７０１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献３記載の燃料電池システムでは、回収水の加熱殺菌動作時は、冷却水の温度よりも低い温度の回収水が冷却水タンク内に供給されるので、冷却水温度が低下し、ひいては、燃料電池の運転温度が低下することになる。燃料電池の運転温度が低下すると、燃料電池内を流れる燃料ガス及び酸化剤ガスの少なくともいずれか一方からの水凝縮量が増加し、ガス流路閉塞等の問題を発生する可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、回収水の加熱殺菌処理時における燃料電池の温度低下を、従来の燃料電池システムよりも抑制する燃料電池システム及びその運転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】
【０００８】
上記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、燃料電池と、前記燃料電池を冷却するための冷却水が流れる冷却水流路と、前記冷却水を貯える冷却水タンクと、前記冷却水流路に設けられた放熱器と、前記燃料電池の排ガスから回収される水を貯える回収水タンクと、前記回収水タンクと前記冷却水タンクとの間で循環する水が流れる水循環路と、前記水循環路に設けられたポンプと、発電運転時に前記ポンプを動作させ、前記回収水タンクと前記冷却水タンクとの間で水を循環させる水循環運転を実行し、かつ前記水循環運転の実行時は前記水循環運転の非実行時に比べて前記放熱器での放熱量を低下させる制御器とを備える。
【０００９】
本発明の燃料電池システムの運転方法は、燃料電池の発電運転時に、燃料電池の排ガスから回収される水を貯える回収水タンクと前記燃料電池を冷却する冷却水を貯える冷却水タンクとの間で水を循環させるステップ（ａ）と、前記ステップ（ａ）において、前記冷却水からの放熱量を前記ステップ（ａ）を実行しないときに比べ低減するステップ（ｂ）とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の燃料電池システム及びその運転方法によれば、回収水の加熱殺菌処理時におけるエネルギー効率の低下が、従来の燃料電池システムよりも抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１の燃料電池システムの概略構成の一例を示す図。
【図２】実施の形態１の燃料電池システムの動作の一例を示すフロー図。
【図３】実施の形態２の燃料電池システムの動作の一例を示すフロー図。
【図４】実施の形態３の燃料電池システムの動作の一例を示すフロー図。
【図５】実施の形態４の燃料電池システムの水循環モード制御の制御フロー図。
【図６】実施例の燃料電池システムの概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態１）
実施の形態１の発電システムは、燃料電池と、燃料電池を冷却するための冷却水が流れる冷却水流路と、冷却水を貯える冷却水タンクと、冷却水流路に設けられた放熱器と、燃料電池の排ガスから回収される水を貯える回収水タンクと、回収水タンクと冷却水タンクとの間で循環する水が流れる水循環路と、水循環路に設けられたポンプと、発電運転時にポンプを動作させ、回収水タンクと冷却水タンクとの間で水を循環させる水循環運転を実行し、かつ水循環運転の実行時は水循環運転の非実行時に比べて放熱器での放熱量を低下させる制御器とを備える。
【００１３】
実施の形態１の燃料電池システムの運転方法は、発電運転時に、燃料電池の排ガスから回収される水を貯える回収水タンクと前記燃料電池を冷却する冷却水を貯える冷却水タンクとの間で水を循環させるステップ（ａ）と、ステップ（ａ）において、冷却水からの放熱量を前記ステップ（ａ）を実行しないときに比べ低減するステップ（ｂ）とを備える。
【００１４】
かかる構成により、回収水の加熱殺菌処理時におけるエネルギー効率の低下が、従来の燃料電池システムよりも低減される。
【００１５】
上記水循環運転は、発電運転時の全期間において実行される必要はなく、燃料電池システムの発電運転時の少なくとも一部の期間において実行されればよい。
【００１６】
放熱器での放熱量を低下させる制御は、水循環運転の全期間において実行される必要はなく水循環運転時の少なくとも一部の期間において実行されればよい。
【００１７】
次に、実施の形態１の燃料電池システムの一例について説明する。
【００１８】
図１は、実施の形態１の燃料電池システムの概略構成の一例を示す図である。
【００１９】
図１に示すように、燃料電池システム１００は、燃料電池１、燃料ガス供給器２、酸化剤ガス供給器３、連通路４、回収水タンク５ａ、回収水タンク５ｂ、凝縮器６ａ、凝縮器６ｂ、冷却水タンク７、第１流路８ａ、第２流路８ｂ、第１ポンプ１０、冷却水流路１１、放熱器１２、第２ポンプ１３、及び制御器２０を備える。
【００２０】
燃料電池１は、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する。燃料電池としては、固体高分子形燃料電池、りん酸形燃料電池等が例示され、いずれの形態の燃料電池であっても構わない。
【００２１】
燃料ガス供給器２は、燃料電池１に燃料ガスを供給し、水素タンク及び水素生成装置等が例示される。酸化剤ガス供給器３は、燃料電池１に酸化剤ガスを供給し、空気ブロア及び空気ファン等が例示される。
【００２２】
回収水タンク５ａは、燃料電池１より排出されたオフ酸化剤ガスから回収された水を貯えるタンクである。回収水タンク５ｂは、燃料電池１より排出されたオフ燃料ガスから回収された水を貯えるタンクである。連通路４は、回収水タンク５ａと回収水タンク５ｂとを接続する流路である。本例の燃料電池システム１００は、回収水タンク５ａ及び回収水タンク５ｂを共に備えているが、これらのいずれか一方のみを備える形態であっても構わない。
【００２３】
凝縮器６ａは、オフ酸化剤ガス中の水分を凝縮して回収する。凝縮器６ｂは、オフ燃料ガス中の水分を凝縮して回収する。冷却水タンク７は、燃料電池１を冷却する冷却水を貯えるタンクである。
【００２４】
第１水流路８ａは、回収水タンク５ａから冷却水タンク７に供給される水が流れる流路であり、第２水流路８ａは、冷却水タンク７から回収水タンク５ｂに供給される水が流れる流路である。水循環流路は、第１水流路８ａ及び第２水流路８ｂにより構成される。
第１ポンプ１０は、第１水循環流路に設けられ、回収水タンク５ａと冷却水タンク７との間で水を循環させるためのポンプである。本例では、第１水流路８ａに設けられているが、これに限定されるものではなく、第２水流路８ｂに設けても構わない。
冷却水流路１１は、冷却水が流れる流路であり、放熱器１２は、冷却水流路１１に設けられ、燃料電池１の排熱を回収した冷却水を放熱させるための機器であり、その放熱量を制御することが可能である。放熱器１２としては、例えば、冷却ファン、ラジエター、排熱回収用の熱交換器等が例示される。第２ポンプ１３は、冷却水流路１１内の冷却水を流すためのポンプである。
【００２５】
なお、制御器２０は、第１ポンプ１０の動作及び放熱器１２の放熱量を制御する。制御器２０は、制御機能を有するものであればよく、演算処理部（図示せず）と、制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）とを備える。演算処理部としては、ＭＰＵ、ＣＰＵが例示される。記憶部としては、メモリが例示される。制御器２０は、単独の制御器だけでなく、複数の制御器が協働して燃料電池システムの制御を実行する制御器群をも意味する。
次に、燃料電池システム１００の動作の一例について説明する。
図２は、燃料電池システム１００の動作の一例を示すフロー図である。
【００２６】
まず、燃料電池システム１００の発電運転中において、制御器２０は水循環運転を開始する（ステップＳ２０１）。具体的には、制御器２０は、第１ポンプ１０の動作を開始する。第１ポンプ１０の動作が開始されると、回収水タンク５ａ内の水は第１流路８ａを介して冷却水タンク７に供給され、冷却水タンク７内の水は第２水流路８ｂを介して回収水タンク５ａに供給される。冷却水タンク７内の水温は、少なくとも一部のカビ菌の殺菌温度（例えば、４０℃）よりも高い温度（例えば、６０℃）であるので、本ステップにより冷却水と混合した回収水タンク内の水の少なくとも一部が、殺菌温度以上となり、加熱殺菌処理が実行される。
【００２７】
水循環運転が実行されると、制御器２０は、水循環運転を実行していない時に比べ放熱器１２からの放熱量が低下するよう制御する（ステップＳ２０２）。具体的な制御方法は、任意であるが、例えば、放熱器１２を通過した冷却水の温度を図示されない温度検知器により検知し、この検知温度が上昇するよう放熱器１２からの放熱量を低下する方法が例示される。他の方法としては、燃料電池システム１００の発電量に応じて制御される放熱器１２からの放熱量を低下させる方法が例示される。
【００２８】
ここで、制御器２０は、放熱器１２の放熱能力を低下させることで、放熱器１２からの放熱量を低下させる。例えば、放熱器１２が排熱回収用の熱交換器であれば、制御器２０は、水循環運転時に排熱回収用の熱媒体の流量を低下させることで、放熱器１２の放熱能力を低下させる。他の例として、放熱器１２が冷却ファンを備える形態であれば、制御器２０は、冷却ファンの出力を低下させることで、放熱器１２の放熱能力を低下させる。
【００２９】
ステップＳ２０２により、従来の燃料電池システムに比べ、水循環運転時において冷却水タンク７に回収水が供給されることによる冷却水の温度低下、つまり、燃料電池１の温度の低下が抑制される。
【００３０】
なお、上記動作フローにおいては、水循環運転を開始した後、冷却水の放熱量を低下する制御を開始しているが、両者の開始タイミングは、同時であっても、また逆であっても構わない。すなわち、水循環運転時の少なくとも一部の期間において実行されればよい。
【００３１】
なお、図２には示していないが、上記水循環運転を停止するに伴い、放熱器１２からの放熱量を増加させ、水循環運転していないときの放熱量に戻るよう制御してもよい。なお、上記水循環運転の停止するタイミングと、放熱器１２からの放熱量の増加を開始するタイミングは同時であってもよいし、相前後してもよい。
【００３２】
水循環運転の停止タイミングは、任意に設定される。一例として、燃料電池システム１００は、水循環運転を開始してからの経過時間が予め設定された時間閾値以上になると水循環運転を停止する形態であってもよい。時間閾値は、回収水タンクの少なくとも一部の水の温度が殺菌温度以上になる時間（例えば、２時間）として設定されてもよい。他の例として、燃料電池システム１００は、水循環運転を開始後の回収水タンク内の少なくとも一部の水の温度が殺菌温度以上になると水循環運転を停止する形態であってもよい。
【００３３】
（実施の形態２）
実施の形態２の燃料電池システムは、制御器が、水循環運転を停止してからの経過時間が第１の閾値以上になると、水循環運転を実行する。
【００３４】
かかる構成により、定期的に加熱殺菌処理されるので回収水中の菌の繁殖が低減される。
【００３５】
本実施の形態の燃料電池システムは、上記以外の点は、実施の形態１の燃料電池システムと同様に構成してもよい。
【００３６】
以下に説明する燃料電池システム１００は、実施の形態１の燃料電池システム１００と同様に構成されるので、その説明を省略する。
【００３７】
本実施の形態の燃料電池システム１００の動作の一例について説明する。
図３は、本実施の形態の燃料電池システム１００の動作の一例を示すフロー図である。
【００３８】
図３に示すように、制御器２０は、前回水循環運転を停止してからの経過時間を算出する（ステップＳ３０１）。算出方法は、任意であるが、例えば、図示されない計時器で計測される現在時刻と記憶部（図示せず）に記憶された水循環運転の停止時刻とから経過時間を算出する。そして、算出された経過時間が、第１の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。ここで、第１の閾値は、水循環運転の停止後、回収水内の菌類の繁殖により水利用機器への水供給路に流路閉塞が生じない時間が設定され、例えば、２４時間と設定される。
【００３９】
制御器２０は、水循環運転を停止してからの経過時間が第１の閾値未満であると判定すると（ステップＳ３０２でＮｏ）、Ｓ３０１へと戻り、上記経過時間の算出を再度実行する。一方、制御器２０は、水循環運転を停止してからの経過時間が第１の閾値以上であると判定すると（ステップ３０２でＹｅｓ）、燃料電池システム１００が発電運転中であれば、そのまま、水循環運転を実行する（ステップＳ２０１）。燃料電池システム１００が停止期間中であれば、次の発電運転時に水循環運転を実行する。
【００４０】
そして、水循環運転では、実施の形態１と同様に、制御器２０は、水循環運転を実行していない時に比べ放熱器１２からの放熱量が低下するよう制御する（ステップＳ２０２）。
【００４１】
なお、図３には示していないが、上記水循環運転が停止されると、放熱器１２からの放熱量を増加させ、水循環運転していないときの放熱量に戻るよう制御される。水循環運転の停止タイミングは、実施の形態１と同様に任意に設定される。
【００４２】
（実施の形態３）
実施の形態３の燃料電池システムは、制御器は、水循環運転を停止してからの燃料電池システムの累積停止時間が第２の閾値以上になると、水循環運転を実行する。
【００４３】
かかる構成により、菌の繁殖しやすい燃料電池システムの停止時間を考慮して、加熱殺菌処理が実行されるので、システムの停止時間を考慮しない場合に比べ、より菌の繁殖を抑制することができる。
【００４４】
本実施の形態の燃料電池システムは、上記以外の点は、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかの燃料電池システムと同様に構成してもよい。
【００４５】
以下に説明する燃料電池システム１００は、実施の形態１の燃料電池システム１００と同様に構成されるので、その説明を省略する。
【００４６】
本実施の形態の燃料電池システムの動作の一例について説明する。
【００４７】
図４は、本実施の形態の燃料電池システム１００の動作の一例を示すフロー図である。
図４に示すように、制御器２０は、燃料電池システム１００の停止期間中において、前回水循環運転を停止してからの燃料電池システム１００の累積停止時間を算出する（ステップＳ４０１）。算出方法は、任意であるが、例えば、図示されない計時器で計測される現在時刻と、記憶部（図示せず）に記憶された前回水循環運転を停止した時刻、燃料電池システムの起動時刻、及び燃料電池システムの停止時刻から前回、水循環運転を停止してからの燃料電池システム１００の累積停止時間を算出する。
そして、算出された累積停止時間が、第２の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４０２）。ここで、第２の閾値は、水循環運転の停止後、回収水内の菌類の繁殖により水利用機器への水供給路に流路閉塞が生じない時間が設定され、例えば、１２時間と設定される。
【００４８】
ここで、上記第２の閾値は、実施の形態１の燃料電池システムの動作フローのステップＳ３０２で使用した第１の閾値と比較して、より短い時間が設定される。これは、燃料電池システムの発電運転中は、回収水タンク５ａに凝縮水が供給されるとともに、水利用機器（冷却水タンク７または改質器(図示せず)）へ水が供給されるため、回収水タンク５ａ内の水が置換されるが、燃料電池システム１００の停止中は、回収水タンク５ａ内の水は滞留したままであるため、発電運転中よりも停止中の方が、菌類が繁殖しやすいためである。
【００４９】
制御器２０は、水循環運転を停止してからの燃料電池システムの累積停止時間が、第２の閾値未満であると判定すると（ステップＳ４０２でＮｏ）、ステップＳ４０１へと戻り、上記累積停止時間の算出を再度実行する。
【００５０】
一方、水循環運転を停止してからの燃料電池システムの累積停止時間が第２の閾値以上であると判定すると（ステップＳ４０２でＹｅｓ）、次の燃料電池システムの起動が開始し（ステップＳ４０３）、その後、燃料電池システムの発電運転が開始（ステップＳ４０４）されてから水循環運転を実行する（ステップＳ２０１）。
そして、水循環運転では、実施の形態１と同様に、制御器２０は、水循環運転を実行していない時に比べ放熱器１２からの放熱量が低下するよう制御する（ステップＳ２０２）。
【００５１】
なお、図４には示していないが、上記水循環運転が停止されると、放熱器１２からの放熱量を増加させ、水循環運転していないときの放熱量に戻るよう制御される。水循環運転の停止タイミングは、実施の形態１と同様に任意に設定される。
（実施の形態４）
実施の形態４の燃料電池システムは、制御器は、冷却水の温度が所定の閾値以上になると、水循環運転を実行する。
【００５２】
かかる構成により、冷却水温度を考慮せず水循環運転を実行する場合に比べ、菌の繁殖を抑制することができる。
【００５３】
ここで、冷却水の温度が所定の閾値以上であるとは、冷却水の温度を直接的または間接的に検知する検知器の検出値が、所定の閾値以上であることを意味する。冷却水の温度を直接的に検知する検知器は、冷却水タンク７または冷却水流路１１に設けられた温度検知器が例示される。冷却水の温度を間接的に検知する検知器は、燃料電池システムが発電開始してからの経過時間を検知する検知器が例示される。
【００５４】
本実施の形態の燃料電池システムは、上記以外の点は、実施の形態１、実施の形態２及び実施の形態３のいずれかの燃料電池システムと同様に構成してもよい。
【００５５】
以下に説明する燃料電池システム１００は、実施の形態１の燃料電池システム１００と同様に構成されるので、その説明を省略する。
【００５６】
本実施の形態の燃料電池システムの動作の一例について説明する。
【００５７】
図５は、本実施の形態の燃料電池システム１００の動作の一例を示すフロー図である。
図５に示すように、制御器２０は、水循環運転を停止してからの経過時間が第１の閾値以上であるとき（ステップＳ３０２でＹｅｓ）、もしくは水循環運転を停止してからの燃料電池システムの累積停止時間が、第２の閾値以上であるとき（ステップＳ４０２でＹｅｓ）、燃料電池システムの発電運転中において、図示されない冷却水温度検知器により冷却水の温度を検知する（ステップＳ５０１）。
【００５８】
次に、冷却水温度検知器で検知された冷却水の温度が、所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ５０２）。ここで、所定の閾値は、回収水に含まれる少なくとも一部のカビ菌の殺菌温度よりも高い温度として定義される。
【００５９】
制御器２０は、冷却水の温度が、所定の閾値未満であると判定すると（ステップＳ５０２でＮｏ）、ステップＳ５０１へと戻り、上記冷却水温度の検知を再度実行する。一方、制御器２０は、冷却水の温度が所定の閾値以上であると判定すると（ステップＳ５０２でＹｅｓ）、実施の形態１と同様に水循環運転を実行し（ステップＳ２０１）、放熱器１２からの放熱量が低下するよう制御する。
【００６０】
燃料電池システムが発電運転中であっても、冷却水の温度が低く、全く殺菌できないときがある。例えば、燃料電池システムは、仕様によっては、発電開始当初は、冷却水の温度が低く、発電の継続に伴い増加し、やがて殺菌可能な温度で安定する形態もある。ここで、上記のように冷却水の温度が殺菌可能な温度であることを確認して、水循環運転が実行することで、回収水の少なくとも一部のカビ菌が加熱殺菌される。
【００６１】
なお、上記ステップＳ５０１及びＳ５０２においては、冷却水の温度を直接検知し、殺菌可能な温度であるか否かを判定したが、これに限定されるものではない。上述のように、冷却水の温度を間接的に検知するパラメータが、所定の閾値以上であるか否かを判定する形態を採用しても構わない。例えば、燃料電池システムの発電を開始してからの経過時間が、所定の閾値以上であるか否かを判定する形態が挙げられる。ここで、所定の閾値は、冷却水の温度が殺菌可能な温度に到達する時間として設定され、例えば、１時間である。
【００６２】
なお、図５には示していないが、上記水循環運転が停止されると、放熱器１２からの放熱量を増加させ、水循環運転していないときの放熱量に戻るよう制御される。水循環運転の停止タイミングは、実施の形態１と同様に任意に設定される。
【００６３】
［実施例］
上記実施の形態１−４のいずれかの燃料電池システムの実施例について説明する。
【００６４】
図６は、本実施例の燃料電池システムの概略構成を示す図である。
【００６５】
図６において、図４において、図１と同じ符号を付した構成については、説明を省略し、実施の形態１と異なる特徴について説明する。
【００６６】
本実施例の燃料電池システム１００は、熱交換器１２ａと、第２ポンプ１３と、熱媒体流路１４と、蓄熱器１５とを備える。
【００６７】
熱交換器１２ａは、図１の放熱器１２の一例であり、燃料電池１より熱回収した冷却水と熱媒体とが熱交換する熱交換器である。熱媒体流路１４は熱媒体が流れる流路であり、第２ポンプ１３は熱媒体流路１４に設けられ、熱媒体流路１４内で熱媒体を流すためのポンプである。蓄熱器１５は、熱媒体により回収された熱を貯える機器である。熱媒体は、水、不凍液等が例示される。
【００６８】
次に、本実施例の燃料電池システム１００の動作について説明する。
【００６９】
本実施例の燃料電池システム１００は、実施の形態１−４のいずれかの燃料電池システムと同様に水循環運転を実行する。水循環運転においては、熱交換器１２ａからの熱回収量が低減するよう制御器２０は、第２ポンプ１３の操作量を低下させる。操作量とは、第２ポンプ１３の動作量を制御するための入力量であり、例えば、電圧値が挙げられる。制御器２０は、ステップＳ２０２においてその電圧値を低下させ、熱媒体流路１４を流れる熱媒体の流量が低下するよう制御する。なお、電圧値は、例示であって、操作量は、これに限定されるものではない。
【００７０】
例えば、操作量は、第２ポンプ１３を駆動させるための入力電流値、第２ポンプ１３を駆動させるための入力電圧の変動周波数、第２ポンプ１３を駆動させるための入力電圧のduty比等であってもよい。
【００７１】
一方、水循環運転が停止されると、制御器２０は、熱交換器１２ａからの熱回収量を増加させ、水循環運転していないときの熱回収量に戻るよう制御する。例えば、操作量が電圧値であるとき、制御器２０は、電圧値を増加させ、熱媒体流路１４を流れる熱媒体の流量が低下するよう制御する。なお、電圧値は、例示であって、操作量は、これに限定されるものではない。
【００７２】
実施の形態１−４及び実施例の燃料電池システム１００では、冷却水タンク７の冷却水と回収水タンク５ａとの間で水が循環するよう構成されているが、冷却水タンク７と回収水タンク５ｂとの間で水が循環するよう構成されていてもよいし、回収水タンク５ａと５ｂとを共通化したタンクと冷却水タンク７との間で水が循環するよう構成されていてもよい。つまり、燃料電池の排ガスから回収される水を貯える回収水タンクと冷却水タンクとの間で水が循環するよう構成されていれば、いずれの形態であっても構わない。
【００７３】
上記説明から、当業者にとっては、多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の燃料電池発電システムは、回収水の加熱殺菌処理時におけるエネルギー効率の低下が、従来の燃料電池システムよりも抑制されるので、家庭用等で用いられる燃料電池システムに有用である。
【符号の説明】
【００７５】
１  燃料電池
２  燃料ガス供給器
３  酸化剤ガス供給器
４  連通路
５ａ  回収水タンク
５ｂ  回収水タンク
６ａ  凝縮器
６ｂ  凝縮器
７  冷却水タンク
８ａ  第１流路
８ｂ  第２流路
１０  第１ポンプ
１１  冷却水流路
１２  放熱器
１２ａ  熱交換器
１３  第２ポンプ
１４  熱媒体流路
１５  蓄熱器
２０  制御器
１００  燃料電池システム
【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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