(57)【要約】【課題】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ことができる、燃料電池システムを提供することを目的とする。【解決手段】冷却水経路７１と、冷却水タンク１０２と、加熱器１０３と、排ガスから回収される水を貯える回収水タンク１０４と、回収水タンク１０４と冷却水タンク１０２との間で循環する水が流れる水循環経路７２と、水循環器１０５と、燃料電池システム１００の発電運転時に、加熱器１０３及び水循環器１０５を動作させ、回収水タンク１０４内の水を殺菌温度以上に加熱する殺菌処理を実行し、該殺菌処理において燃料電池１０１に供給される冷却水の温度が殺菌処理の非実行時よりも低下しないよう加熱器１０３の発熱量を制御するように構成された制御器１１０と、を備える、燃料電池システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を有する燃料電池システムであって、
前記燃料電池を冷却するための冷却水が流れる冷却水経路と、
前記冷却水経路に設けられた前記冷却水を貯える冷却水タンクと、
前記冷却水経路に設けられた加熱器と、
前記燃料電池システムで生じる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経路と、
前記水循環経路に設けられ、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器と、
前記燃料電池システムの発電運転時に、前記加熱器及び前記水循環器を動作させ、前記回収水タンク内の水を該水中に存在する菌の殺菌温度以上に加熱する殺菌処理を実行し、該殺菌処理において前記燃料電池に供給される冷却水の温度が前記殺菌処理の非実行時よりも低下しないよう前記加熱器の発熱量を制御するように構成されている制御器と、を備える、燃料電池システム。
【請求項２】
前記加熱器は、前記燃料電池システムの余剰電力を消費する電気ヒータである、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、前記余剰電力が発生しているときに、前記殺菌処理を実行するように構成されている、請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記加熱器は、電気ヒータであり、
前記電気ヒータへの供給電力を燃料電池からの電力と系統電源からの電力との間で切替える切替器を備え、
前記制御器は、前記燃料電池システムの発電運転時は、前記燃料電池からの電力を前記電気ヒータに供給して前記殺菌処理を実行し、
前記燃料電池システムの発電停止時は、前記系統電源からの電力を前記電気ヒータに供給して前記殺菌処理を実行するよう構成されている、請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御器は、前記殺菌処理を実行しているときは、前記殺菌処理を実行していない場合に比べて前記燃料電池システムの発電量が大きくなるよう制御する、請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項６】
燃料電池を有する燃料電池システムの運転方法であって、
前記燃料電池システムは、
前記燃料電池を冷却するための冷却水が流れる冷却水経路と、
前記冷却水経路に設けられた前記冷却水を貯える冷却水タンクと、
前記冷却水経路に設けられた加熱器と、
前記燃料電池システムで生じる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経路と、
前記水循環経路に設けられ、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器と、を備え、
前記燃料電池システムの発電運転時に、前記加熱器及び前記水循環器を動作させ、前記回収水タンク内の水を該水中に存在する菌の殺菌温度以上に加熱する殺菌処理を実行し、
前記加熱器は、前記殺菌処理において、前記燃料電池に供給される冷却水の温度が前記殺菌処理の非実行時よりも低下しないように加熱する、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、水素リッチな燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、燃料電池に供給された燃料ガス（水素含有ガス）と酸化剤ガス（例えば、空気）が電気化学反応して、電力と熱を発生するシステムである。一般的な家庭用燃料電池システムでは、発生した電力は、家庭で使用する一部の電力負荷（例えば、照明や空調装置などの電化製品）に供給される。また、発電により生じる熱は、燃料電池の内部に供給された冷却水により回収される。この回収された熱は、例えば、熱交換器を介して、温水として回収され、家庭内の熱負荷（例えば、給湯機器や床暖房等の熱利用機器）に供給される。
【０００３】
燃料電池システムの発電運転時に必要となる水素含有ガスは、インフラストラクチャーが整備されていないため、燃料電池システムには、通常、水素含有ガスを生成するための改質器が設けられている。改質器では、原料ガス（例えば、都市ガス（天然ガス）等）と水を、改質触媒において水蒸気改質反応させることにより、水素含有ガスが生成される。
【０００４】
このような燃料電池システムでは、改質器に供給される水や冷却水の水供給源として、システム内部で回収した水を利用する、すなわち、水を自立供給する方法を採用することが多い。なお、燃料電池システム内部で水を回収する方法としては、例えば、燃料電池より排出される燃料ガス及び酸化剤ガス中に含まれる水蒸気を冷却することで水を凝縮、回収する方法が挙げられる。
【０００５】
しかしながら、燃料電池システム内で回収された水（以下、回収水という）には、塩素成分等の殺菌成分を含んでおらず、菌類や細菌といった微生物の増殖に好適な状態となっている。このため、水を回収した後の酸化剤ガスを排気する排気口や、回収水の余剰分を排水する排水口等から菌類等の微生物が浸入することで、菌類等の微生物が増殖するおそれがある。そして、微生物が増殖することで、回収水が通流する流路が流路閉塞又は流路狭窄等が発生することで、水の供給機能や浄化機能に障害が生じる場合がある。
【０００６】
このような問題を解決するために、冷却水経路に設けられた加熱手段で加熱された冷却水と回収水タンク内の回収水とが冷却水タンク内で熱交換し、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が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】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】
【０００８】
ところで、上記特許文献１記載の燃料電池システムにおいて、仮に、発電運転時に、加熱手段を用いた回収水の加熱殺菌動作を実行した場合、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。このため、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（以下、フラッディング）等の問題を発生する可能性があった。しかしながら、この問題について、上記従来の燃料電池システムは考慮されていない。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、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ことができる、燃料電池システム及び燃料電池システム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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池を有する燃料電池システムであって、前記燃料電池を冷却するための冷却水が流れる冷却水経路と、前記冷却水経路に設けられた前記冷却水を貯える冷却水タンクと、前記冷却水経路に設けられた加熱器と、前記燃料電池システムで生じる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経路と、前記水循環経路に設けられ、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器と、前記燃料電池システムの発電運転時に、前記加熱器及び前記水循環器を動作させ、前記回収水タンク内の水を該水中に存在する菌の殺菌温度以上に加熱する殺菌処理を実行し、該殺菌処理において前記燃料電池に供給される冷却水の温度が前記殺菌処理の非実行時よりも低下しないよう前記加熱器の発熱量を制御するように構成されている制御器と、を備える。
【００１１】
これにより、回収水の加熱殺菌処理時における燃料電池の温度低下が、従来の燃料電池システムよりも抑制される。
【００１２】
また、本発明に係る燃料電池システムの運転方法は、前記燃料電池システムが、前記燃料電池を冷却するための冷却水が流れる冷却水経路と、前記冷却水経路に設けられた前記冷却水を貯える冷却水タンクと、前記冷却水経路に設けられた加熱器と、前記燃料電池システムで生じる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経路と、前記水循環経路に設けられ、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器と、を備え、前記燃料電池システムの発電運転時に、前記加熱器及び前記水循環器を動作させ、前記回収水タンク内の水を該水中に存在する菌の殺菌温度以上に加熱する殺菌処理を実行する。
【００１３】
これにより、回収水の加熱殺菌処理時における燃料電池の温度低下が、従来の燃料電池システムよりも抑制される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法によれば、回収水の加熱殺菌処理時における燃料電池の温度低下が、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】
【００１５】
【図１】図１は、実施の形態１に係る燃料電池システムの概略構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態２に係る燃料電池システムの概略構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【図３】図３は、実施の形態３に係る燃料電池システムの概略構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を具体的に例示する。なお、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素のみを抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
【００１７】
（実施の形態１）
実施の形態１に係る燃料電池システムは、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経路と、冷却水経路に設けられ、冷却水を貯える冷却水タンクと、冷却水経路に設けられた加熱器と、燃料電池システムで生じる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経路と、水循環経路に設けられ、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器と、燃料電池システムの発電運転時に、加熱器及び水循環器を動作させ、回収水タンク内の水を該水中に存在する菌の殺菌温度以上に加熱する殺菌処理を実行し、該殺菌処理において燃料電池に供給される冷却水の温度が殺菌処理の非実行時よりも低下しないよう加熱器の発熱量を制御するように構成されている制御器と、を備える。
【００１８】
ここで、燃料電池システムで生じる排ガスとしては、燃料電池で未使用の燃料ガス（以下、オフ燃料ガスという）や酸化剤ガス（以下、オフ燃料ガスという）、また、燃料電池システムに水素生成装置が設けられている場合、水素生成装置内を加熱するための燃焼器から排出される燃焼排ガスが挙げられる。
【００１９】
また、燃料電池システムの発電運転時とは、燃料電池で発電が行われている状態をいう。
【００２０】
さらに、菌とは、大腸菌や枯草菌等の細菌、及びカビ等の菌類のうち少なくともいずれか一つの菌を含む概念である。また、殺菌温度とは、回収水タンク内の水に存在する菌を殺菌することができる温度をいい、増殖抑制の対象となる菌の種類によって適宜設定される。
【００２１】
上記構成により、回収水の加熱殺菌処理時における燃料電池の温度低下が、従来の燃料電池システムよりも抑制される。従って、従来の燃料電池システムに比べ、燃料電池内でのフラッディングの発生を抑制することができる。
【００２２】
また、実施の形態１に係る燃料電池システムでは、制御器が、殺菌処理を実行しているときは、殺菌処理を実行していない場合に比べて、燃料電池システムの発電量が大きくなるよう制御してもよい。
【００２３】
［燃料電池システムの構成］
図１は、実施の形態１に係る燃料電池システムの概略構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【００２４】
図１に示すように、実施の形態１に係る燃料電池システム１００は、燃料電池１０１、冷却水経路７１、冷却水タンク１０２、加熱器１０３、回収水タンク１０４、水循環経路７２、水循環器１０５、及び制御器１１０、を備えている。制御器１１０は、燃料電池システム１００の発電運転時に、加熱器１０３及び水循環器１０５を動作させ、回収水タンク１０４内の水を該水中に存在する菌の殺菌温度以上に加熱する殺菌処理を実行し、該殺菌処理において燃料電池１０１に供給される冷却水の温度が殺菌処理の非実行時よりも低下しないよう加熱器１０３の発熱量を制御するように構成されている。
【００２５】
燃料電池１０１は、アノード１１Ａとカソード１１Ｂを有している。アノード１１Ａには、燃料ガス供給路７３を介して、燃料ガス供給器１０６から燃料ガスが供給されるように構成されている。また、カソード１１Ｂには、酸化剤ガス供給路７４を介して、酸化剤ガス供給器１０７から酸化剤ガスが供給されるように構成されている。なお、燃料電池１０１としては、高分子電解質形燃料電池、リン酸形燃料電池等の各燃料電池を用いることができる。また、燃料電池１０１の構成については、一般的な燃料電池と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
【００２６】
燃料ガス供給器１０６は、燃料電池１０１のアノード１１Ａに燃料ガスを供給するように構成されていれば、どのような形態であってもよい。燃料ガス供給器１０６としては、例えば、燃料ガスを貯えるタンクと該タンクから燃料ガスを送出するポンプから構成されていてもよく、また、原料と水を用いて改質反応により燃料ガスを生成する水素生成装置で構成されていてもよい。また、酸化剤ガス供給器１０７は、燃料電池１０１のカソード１１Ｂに酸化剤ガスを供給するように構成されていれば、どのような形態であってもよく、例えば、ブロワやシロッコファン等のファン類を用いることができる。なお、燃料ガス供給器１０６又は酸化剤ガス供給器１０７は、供給するガスを加湿する加湿器を備えていてもよい。
【００２７】
そして、燃料電池１０１では、アノード１１Ａに供給された燃料ガスとカソード１１Ｂに供給された酸化剤ガスが電気化学的に反応して、水が生成されるとともに、電気と熱が発生する。なお、発生した熱は、後述するように、冷却水経路７１を通流する冷却水により回収されて、燃料電池１０１が冷却される。また、生成された水の一部は、気化して反応ガスを加湿する。そして、反応ガスを加湿した水蒸気と生成された水は、未利用の反応ガスとともに燃料電池１０１外に排出される。
【００２８】
具体的には、燃料電池１０１で未利用の燃料ガス（オフ燃料ガス）、水蒸気、及び生成された水は、オフ燃料ガス経路７５を介して燃料電池システム１００外に排出される。また、燃料電池１０１で未利用の酸化剤ガス（オフ酸化剤ガス）、水蒸気、及び生成された水の一部は、オフ酸化剤ガス経路７６を介して燃料電池システム１００外に排出される。
【００２９】
燃料ガスを加湿した水蒸気は、オフ燃料ガス経路７５を通流する間に、水に凝縮する。オフ燃料ガス経路７５で凝縮した水及びオフ燃料ガス経路７５に排出された水は、回収水として、回収水タンク１０４に貯えられる。同様に、酸化剤ガスを加湿した水蒸気は、オフ酸化剤ガス経路７６を通流する間に、水に凝縮する。オフ酸化剤ガス経路７６で凝縮した水及びオフ酸化剤ガス経路７６に排出された水は、回収水として、回収水タンク１０４に貯えられる。回収水タンク１０４内に貯えられた余剰の回収水は、排水経路１０４Ａから燃料電池システム１００外に排出される。
【００３０】
なお、実施の形態１に係る燃料電池システム１００においては、オフ燃料ガス経路７５及びオフ酸化剤ガス経路７６の両方から水を回収する形態を採用したが、これに限定されない。燃料電池システム１００は、オフ燃料ガス経路７５及びオフ酸化剤ガス経路７６の少なくとも一方から水を回収すれば、どのような形態を採用してもよい。また、オフ燃料ガス経路７５及びオフ酸化剤ガス経路７６の少なくとも一方に、水蒸気の凝縮を促進する凝縮器を設ける形態を採用してもよい。凝縮器としては、例えば、熱交換器を使用することができる。
【００３１】
また、燃料電池１０１には、燃料電池１０１を冷却するための冷却水が流れる冷却水経路７１が設けられている。冷却水経路７１の途中には、冷却水タンク１０２、加熱器１０３、及び送出器１０８が設けられている。加熱器１０３は、冷却水経路７１内の冷却水を加熱するように構成されていればどのような形態を用いてもよく、例えば、電気ヒータを用いてもよい。また、加熱器１０３として、電気ヒータを用いた場合には、当該電気ヒータは、燃料電池１０１（燃料電池システム１００）で発電された余剰電力を消費するように構成されていてもよい。さらに、送出器１０８としては、冷却水経路７１内の水を送出することができればどのような態様であってもよく、例えば、ポンプを使用することができる。
【００３２】
なお、実施の形態１においては、加熱器１０３を冷却水タンク１０２内に配置している。これは、冷却水タンク１０２は、冷却水経路７１を通流する冷却水を貯え、貯えた冷却水を冷却水経路７１に供給するように構成されているため、冷却水経路７１の一部とみなすことができることによる。このため、加熱器１０３は、冷却水経路７１内の冷却水を加熱することができれば、冷却水経路７１（冷却水タンク１０２を含む）内に配置してもよく、また、冷却水経路７１（冷却水タンク１０２を含む）外に配置してもよい。
【００３３】
冷却水タンク１０２には、水循環経路７２を介して、回収水タンク１０４が接続されている。水循環経路７２には、水循環器１０５が設けられている。水循環器１０５は、回収水タンク１０４と冷却水タンク１０２との間で水を循環させるように構成されている。水循環器１０５としては、例えば、ポンプを用いてもよく、ポンプと水循環経路７２内の水の通流を許可／遮断する開閉弁を用いてもよい。
【００３４】
また、水循環経路７２の回収水タンク１０４から冷却水タンク１０２へ向かう経路には、浄化器１０９が設けられている。浄化器１０９としては、水を浄化することができれば、どのような形態であってもよい。実施の形態１においては、イオン交換樹脂が充填された筐体で構成されていて、水に含まれる不純物（主に、イオン）をイオン交換樹脂に吸着させて、浄化する。なお、浄化器１０９としては、活性炭フィルタや逆浸透膜が設けられた筐体で構成されていてもよい。
【００３５】
制御器１１０は、例えば、マイクロコンピュータによって構成されており、燃料電池システム１００に関する各種の制御を行う。なお、制御器１１０は、単独の制御器で構成される形態だけでなく、複数の制御器が協働して燃料電池システム１００の制御を実行する制御器群で構成される形態であっても構わない。
【００３６】
［燃料電池システムの動作］
次に、実施の形態１に係る燃料電池システム１００の発電運転時の動作について、図１を参照しながら説明する。なお、以下の諸動作は、制御器１１０が燃料電池システム１００の各機器を制御することにより行われる。
【００３７】
まず、加熱器１０３が作動して、冷却水タンク１０２内の冷却水を加熱する。そして、送出器１０８が作動して、加熱された冷却水を冷却水経路７１（燃料電池１０１）内に供給する。これにより、燃料電池１０１内が燃料ガスと酸化剤ガスが電気化学反応を行うのに適した温度にまで加熱される。なお、実施の形態１に係る燃料電池システム１００では、加熱器１０３により、冷却水を加熱したが、燃料電池１０１自体の発電時の発熱を利用して、燃料電池１０１内を、電気化学反応を行うのに適した温度に加熱するようにしても構わない。
【００３８】
次に、燃料ガス供給器１０６が作動して、燃料電池１０１のアノード１１Ａに燃料ガスを供給する。また、酸化剤ガス供給器１０７が作動して、燃料電池１０１のカソード１１Ｂに酸化剤ガスを供給する。燃料電池１０１では、アノード１１Ａに供給された燃料ガスとカソード１１Ｂに供給された酸化剤ガスが電気化学的に反応して、水が生成されるとともに、電気と熱が発生する。発生した電気は、図示されない電力調整器により、外部の電力負荷に供給される。また、発生した熱は、冷却水経路７１を通流する冷却水により回収されて、燃料電池１０１が冷却される。さらに、未使用の反応ガス中の水蒸気や生成された水は、回収水タンク１０４に回収される。
【００３９】
ところで、上述したように、オフ燃料ガス経路７５又はオフ酸化剤ガス経路７６の大気開放口や回収水タンク１０４の排水経路１０４Ａの出口等から菌が侵入する場合がある。そして、侵入した菌が、回収水タンク１０４や水循環経路７２等で増殖すると、水循環経路７２が流路閉塞又は流路狭窄等が発生することで、水の供給機能や浄化機能に障害が生じるおそれがある。
【００４０】
しかしながら、実施の形態１に係る燃料電池システム１００では、制御器１１０が、燃料電池システム１００の発電運転時に、加熱器１０３及び水循環器１０５を動作させ、回収水タンク１０４内の回収水を該回収水中に存在する菌の殺菌温度以上に加熱する殺菌処理を実行するように制御する。これにより、燃料電池１０１で発生する熱量に加えて、燃料電池１０１の発電による電気エネルギーも熱量として利用することができる。
【００４１】
なお、制御器１１０は、燃料電池１０１に供給される冷却水の温度が、燃料電池１０１の温度を、殺菌処理を行っていないときの発電運転時の温度よりも低下しないよう加熱器１０３の発熱量（加熱器１０３に供給される電力量）を制御することが好ましい。具体的には、制御器１１０は、燃料電池１０１に供給される冷却水の温度が、殺菌処理の非実行時の冷却水の制御温度以上になるよう加熱器１０３の発熱量を制御する。
【００４２】
ここで、実施の形態１に係る燃料電池システム１００において、菌として、カビ（例えば、ネオサルトリア  シュードフィシェリ（Ｎｅｏｓａｒｔｏｒｙａ ｐｅｕｄｏｆｉｓｃｈｅｒｉ）の殺菌を主目的とする場合、制御器１１０は、冷却水タンク１０２内の冷却水の温度が約８０℃、回収水タンク１０４内の回収水の温度が４５℃以上となるように、加熱器１０３及び水循環器１０５の操作量を制御する。具体的には、制御器１１０は、水循環器１０５を間欠的に動作させるように制御し、殺菌処理終了時に水循環器１０５を停止するように制御する。
【００４３】
なお、実施の形態１においては、制御器１１０は、水循環器１０５を間欠的に動作するように制御する形態を採用したが、これに限定されず、水循環器１０５に供給する電圧値、電流値、周波数、又はｄｕｔｙ比等を変化させて、水循環器１０５によって、水循環経路７２を通流する水の流量を制御する形態を採用してもよい。
【００４４】
また、加熱器１０３及び水循環器１０５を動作させることによる殺菌処理を行う時間の長さは、回収水を加熱殺菌することで、水循環経路７２内での流路閉塞又は流路狭窄等により水の供給機能や浄化器１０９の浄化機能に障害が生じない程度の菌量に低減できる時間に適宜設定することができる。より詳しくは、回収水タンク１０４内の回収水の温度が高いほど殺菌効果は大きいということを考慮して、冷却水タンク１０２及び回収水タンク１０４内の温度（加熱器１０３の操作量）等の燃料電池システム１００の構成や運転条件に基づき、殺菌処理を行う時間は設定され、実施の形態１においては、２時間に設定されている。
【００４５】
また、加熱器１０３及び水循環器１０５を動作させることによる殺菌処理を行うタイミングは、燃料電池システム１００の発電運転時であれば、いつでも行ってよい。また、殺菌処理を行う回数は、燃料電池システム１００の発電運転時に１回だけ行ってもよく、複数回行ってもよい。
【００４６】
さらに、制御器１１０は、上記殺菌処理を実行しているときは、殺菌処理を実行していない場合に比べて、燃料電池システム１００（燃料電池１０１）の発電量が大きくなるように、燃料電池システム１００の各機器を制御するように構成されていてもよい。
【００４７】
このように構成された実施の形態１に係る燃料電池システム１００では、加熱器１０３により加熱された冷却水を回収水タンク１３に供給することで、回収水を昇温して、回収水を菌の殺菌温度以上に加熱することで、回収水中に含まれる菌の増殖を抑制することができる。
【００４８】
また、実施の形態１に係る燃料電池システム１００では、水循環器１０５を動作させることによって、回収水タンク１０４内の回収水が、冷却水タンク１０２内に供給されるが、加熱器１０３が動作しているため、冷却水タンク１０２内の冷却水（回収水タンク１０４から供給された回収水を含む）の温度を所定の範囲に保つことができる。このため、燃料電池１０１内の温度を所定の温度に保つことができ、燃料電池１０１内でのフラッディングの発生を抑制することができる。
【００４９】
なお、浄化器１０９として、イオン交換樹脂を使用する場合には、イオン交換樹脂の耐熱温度が比較的低く、特に、陰イオン交換樹脂を使用する場合には、その傾向が顕著である。このため、浄化器１０９を通流する水の温度を考慮して、加熱器１０３及び浄化器１０９の操作量や殺菌処理の時間を設定することが好ましい。
【００５０】
また、実施の形態１では、制御器１１０は、殺菌処理を実行しているときは、殺菌処理を実行していない場合に比べて燃料電池システム１００の発電量が大きくなるよう制御する形態を採用したが、このような制御を行わない形態を採用してもよい。
【００５１】
（実施の形態２）
実施の形態２に係る燃料電池システムは、加熱器が、燃料電池システムの余剰電力を消費する電気ヒータである形態を例示する。
【００５２】
また、本実施の形態２に係る燃料電池システムでは、制御器が、余剰電力が発生しているときに、殺菌処理を実行するように構成されていてもよい。
【００５３】
［燃料電池システムの構成］
図２は、実施の形態２に係る燃料電池システムの概略構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【００５４】
図２に示すように、実施の形態２に係る燃料電池システム１００は、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と基本的構成は同じであるが、加熱器１０３が電気ヒータで構成されている点が異なる。また、実施の形態２に係る燃料電池システム１００では、電力検知器１１２が設けられていて、制御器１１０は、電力検知器１１２が検知する電力量に基づき、燃料電池システム１００で余剰電力が発生しているか否かを判断し、燃料電池システム１００で余剰電力が発生しているときに、殺菌処理を行うように構成されている。
【００５５】
具体的には、燃料電池１０１は、連系点１１４において、配線８１を介して、系統電源１１１と接続されている。連系点１１４には、配線８２を介して、電気ヒータ１０３が接続されている。また、連系点１１４には、配線８３を介して、外部電力負荷１１３が接続されている。電力検知器１１２は、配線８３の途中に設けられていて、外部電力負荷１１３に供給される電力量を検知するように構成されている。なお、外部電力負荷１１３としては、例えば、家庭で使用する電気機器が挙げられる。
【００５６】
制御器１１０は、電力検知器１１２で検知された電力量を取得し、燃料電池１０１で発電された電力を検知する電力検知器（図示せず）で検知された電力量と電力検知器１１２から取得した電力量とを比較して、燃料電池システム１００で余剰電力が発生しているか判断する。そして、制御器１１０は、燃料電池システム１００で余剰電力が発生しているときには、殺菌処理を実行する。ここで、上記電力検知器（図示せず）、電力検知器１１２及び制御器１１０が余剰電力検知器として機能する。なお、余剰電力検知器は、上記形態に限定されるものではなく、いずれの形態であっても構わない。例えば、余剰電力検知器は、系統電源１１１から連系点１１４との間の電路を流れる電流を検知する電流検知器（図示せず）と制御器１１０で構成される形態であっても構わない。具体的には、電流検知器（図示せず）で連系点から系統電源の向きに電流が流れることを検知すると、余剰電力が発生していると判断する。
【００５７】
なお、制御器１１０は、殺菌処理を実行するにあたって、適宜な手段を用いて、電気ヒータ１０３及び水循環器１０５の少なくとも一方に発生した余剰電力を供給することにより、電気ヒータ１０３及び／又は水循環器１０５作動させてもよい。
【００５８】
このように構成された実施の形態２に係る燃料電池システム１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と同様の作用効果を奏する。また、実施の形態２に係る燃料電池システム１００では、余剰電力が発生しているときに、殺菌処理を行うため、より省エネルギー化を図ることができる。
【００５９】
なお、実施の形態２に係る燃料電池システム１００では、余剰電力が発生している場合に、殺菌処理を実行する形態を採用したが、これに限定されない。例えば、制御器１１０が、電力検知器１１２で検知される外部電力負荷１１３の電力量を超える電力量を発電するよう電力制御器（図示せず）を制御してもよい。なお、電力制御器（図示せず）は、燃料電池１０１の発電量を制御する機器であり、例えば、インバータ等が例示される。
【００６０】
また、本実施の形態２に係る燃料電池システムでは、制御器１１０が、余剰電力が発生しているときに、殺菌処理を実行するように構成されている形態を採用したが、これに限定されず、制御器１１０は、このような構成を採らない形態を採用してもよい。
【００６１】
（実施の形態３）
実施の形態３に係る燃料電池システムは、加熱器が電気ヒータであり、電気ヒータへの供給電力を燃料電池からの電力と系統電源からの電力との間で切替える切替器を備え、制御器は、燃料電池システムの発電運転時は、燃料電池からの電力を電気ヒータに供給して殺菌処理を実行し、燃料電池システムの発電停止時は、系統電源からの電力を電気ヒータに供給して殺菌処理を実行するよう構成されている形態を例示する。
【００６２】
［燃料電池システムの構成］
図３は、実施の形態３に係る燃料電池システムの概略構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【００６３】
図３に示すように、実施の形態３に係る燃料電池システム１００は、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と基本的構成は同じであるが、加熱器１０３が電気ヒータで構成されている点が異なる。また、実施の形態３に係る燃料電池システム１００では、切替器１１５が設けられている。
【００６４】
具体的には、燃料電池１０１は、連系点１１４において、配線８１を介して、系統電源１１１と接続されている。連系点１１４には、配線８３を介して、外部電力負荷１１３が接続されている。また、燃料電池１０１及び系統電源１１１は、それぞれ、配線８４及び配線８５を介して、電気ヒータ１０３が接続されている。配線８４及び配線８５の途中には、電気ヒータ１０３への電力の供給先を燃料電池１０１又は系統電源１１１に切替える切替器１１５が設けられている。なお、切替器１１５は、電気ヒータ１０３の接続先を燃料電池１０１又は系統電源１１１に切替えることができれば、どのような形態であってもよく、例えば、切替スイッチで構成してもよく、また、配線８４及び配線８５のそれぞれに、継電器（リレー）を設けて、これらの継電器によって構成してもよい。
【００６５】
制御器１１０は、燃料電池システム１００の発電運転時には、燃料電池１０１が発電した電力を電気ヒータ１０３に供給するように切替器１１５を制御する。具体的には、制御器１１０は、燃料電池１０１と電気ヒータ１０３を接続するように、切替器１１５を制御する。そして、制御器１１０は、電気ヒータ１０３及び水循環器１０５を作動させて、殺菌処理を行う。また、制御器１１０は、燃料電池システム１００の発電停止時には、系統電源１１１からの電力を電気ヒータ１０３に供給するように切替器１１５を制御する。具体的には、制御器１１０は、系統電源１１１と電気ヒータ１０３を接続するように、切替器１１５を制御する。そして、制御器１１０は、電気ヒータ１０３及び水循環器１０５を作動させて、殺菌処理を行う。ここで、燃料電池システム１００の発電停止時とは、燃料電池システム１００が発電を行っていない状態をいう。
【００６６】
このように構成された実施の形態３に係る燃料電池システム１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と同様の作用効果を奏する。また、実施の形態３に係る燃料電池システム１００では、発電停止時にも殺菌処理を行うことで、菌の増殖をより抑制することができる。なお、実施の形態３においては、制御器１１０は、燃料電池システム１００に余剰電力が発生しているときに、殺菌処理を行うように構成されていてもよい。また、実施の形態１及び２においても、発電停止時にも殺菌処理を行ってもよいことはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法は、回収水の加熱殺菌処理時における燃料電池の温度低下が、従来の燃料電池システムよりも抑制されるため有用である。
【符号の説明】
【００６８】
１１Ａ  アノード
１１Ｂ  カソード
７１  冷却水経路
７２  水循環経路
７３  燃料ガス供給路
７４  酸化剤ガス供給路
７５  オフ燃料ガス経路
７６  オフ酸化剤ガス経路
８１  配線
８２  配線
８３  配線
８４  配線
８５  配線
１００  燃料電池システム
１０１  燃料電池
１０２  冷却水タンク
１０３  加熱器（電気ヒータ）
１０４  回収水タンク
１０４Ａ  排水経路
１０５  水循環器
１０６  燃料ガス供給器
１０７  酸化剤ガス供給器
１０８  送出器
１０９  浄化器
１１０  制御器
１１１  系統電源
１１２  電力検知器
１１３  外部電力負荷
１１４  連系点
１１５  切替器
【図１】
2012160329.tif 000003
【図２】
2012160329.tif 000004
【図３】
2012160329.tif 000005