(57)【要約】【課題】蓄熱装置に貯えられている熱媒の温度に関わらず凝縮部で十分な量の凝縮水を回収可能な燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システムが備える運転制御部Ｃは、放熱部３の停止中に第３温度が第３放熱開始温度以上になると放熱部３を運転して熱媒の冷却を行わせ、及び、放熱部３の運転中に第３温度が第３放熱停止温度未満になると放熱部３の運転を停止させ、第１温度が目標熱媒温度になるように熱媒ポンプ４の動作を制御すると共に、放熱部３の運転中且つ目標熱媒温度が第１目標熱媒温度に設定されているときに第２温度が第２低下切替温度以上になると目標熱媒温度を第２目標熱媒温度に変更し、及び、放熱部３の運転中且つ目標熱媒温度が第２目標熱媒温度に設定されているときに第２温度が第２上昇切替温度未満になると目標熱媒温度を第１目標熱媒温度に変更する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒を貯える蓄熱装置と、
原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部、及び、前記改質部で生成された燃料ガスを用いて発電する燃料電池、及び、前記燃料電池での発電反応に用いられた後のオフガスを燃焼する燃焼部、及び、前記改質部で行われる水蒸気改質に利用される水蒸気を生成する水蒸気生成部、前記燃焼部での燃焼により発生する燃焼排ガスを含む排気ガスの冷却を、前記熱媒を用いて行うことで、排出される熱を前記熱媒で回収させると共に前記排気ガスに含まれる水蒸気を凝縮させる凝縮部、前記凝縮部で生成された凝縮水を貯える凝縮水タンクを有する燃料電池発電装置と、
前記蓄熱装置と前記燃料電池発電装置との間で前記熱媒が循環して流れる熱媒循環路と、
前記熱媒循環路に流れる前記熱媒の単位時間当たりの流量を調節可能な熱媒ポンプと、
前記蓄熱装置から前記燃料電池発電装置に向かう前記熱媒循環路の途中で、前記熱媒循環路を流れる前記熱媒から放熱させることができる放熱部と、
前記燃料電池発電装置から前記蓄熱装置へ向かう前記熱媒循環路の途中での前記熱媒の第１温度を測定する第１温度センサと、
前記放熱部から前記燃料電池発電装置へ向かう前記熱媒循環路の途中での前記熱媒の第２温度を測定する第２温度センサと、
前記蓄熱装置から前記放熱部へ向かう前記熱媒循環路の途中での前記熱媒の第３温度を測定する第３温度センサと、
運転を制御する運転制御部とを備え、
前記水蒸気生成部は、前記凝縮水タンクに貯えられている凝縮水の供給を受けて、前記改質部で行われる水蒸気改質に利用される水蒸気を生成し、
前記運転制御部は、
前記放熱部の停止中に前記第３温度が第３放熱開始温度以上になると前記放熱部を運転して前記熱媒の冷却を行わせ、及び、前記放熱部の運転中に前記第３温度が、前記第３放熱開始温度以下である第３放熱停止温度未満になると前記放熱部の運転を停止させ、
前記第１温度が目標熱媒温度になるように前記熱媒ポンプの動作を制御すると共に、前記放熱部の運転中且つ前記目標熱媒温度が第１目標熱媒温度に設定されているときに前記第２温度が第２低下切替温度以上になると、前記目標熱媒温度を前記第１目標熱媒温度よりも低い第２目標熱媒温度に変更し、及び、前記放熱部の運転中且つ前記目標熱媒温度が第２目標熱媒温度に設定されているときに前記第２温度が、前記第２低下切替温度以下である第２上昇切替温度未満になると、前記目標熱媒温度を前記第１目標熱媒温度に変更する燃料電池システム。
【請求項２】
前記改質部に供給される前の前記原燃料に対して脱硫処理を行う脱硫部を備える請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記第２低下切替温度は前記第３放熱開始温度以上の温度である請求項１又は２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、熱媒を用いて、燃料電池発電装置から排出される排気ガスの冷却を行うことで、燃料電池発電装置から排出される熱を熱媒で回収させると共に排気ガスに含まれる水蒸気を凝縮させるように構成されている燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載されている燃料電池システムは、熱媒循環路（冷媒流路３ｂ）を流れる熱媒を用いて、燃料電池発電装置から排出される排気ガス（カソードから排出されるガス、燃焼部から排出されるガス）の冷却を行うことで、燃料電池発電装置から排出される熱を熱媒で回収させると共に排気ガスに含まれる水蒸気を凝縮させる凝縮部（凝縮器３）を備える。加えて、この燃料電池システムは、凝縮部で排気ガスを冷却した後の熱媒の温度に関する温度設定部（冷媒温度設定部８）を有する。そして、この温度設定部が、凝縮部で排気ガスを冷却した後の熱媒の設定温度を低下させると、熱媒の単位時間当たりの流量が増加されることで、凝縮部での凝縮水量が増加するようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１８３５３号公報（段落００３６、段落００３７など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の燃料電池システムでは、凝縮部で排気ガスを冷却した後の熱媒、即ち、凝縮部から排出される熱媒の温度に関する記載はあるが、凝縮部に供給される熱媒の温度に関する記載は無い。つまり、燃料電池発電装置から排出される排気ガスがどのような温度の熱媒と熱交換して、その排気ガスの冷却が行われるのかが不明である。特に、熱媒が、蓄熱装置と凝縮部との間に設けられている熱媒循環路を循環するように構成されている場合、蓄熱装置での蓄熱量が多くなると、凝縮部に供給される熱媒の温度が高くなってしまう。その場合、凝縮部では、燃料電池発電装置から排出される排気ガスを、その高温の熱媒で冷却しなければならないため、十分な量の凝縮水を回収できない可能性もある。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、蓄熱装置に貯えられている熱媒の温度に関わらず凝縮部で十分な量の凝縮水を回収可能な燃料電池システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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の特徴構成は、熱媒を貯える蓄熱装置と、原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部、及び、前記改質部で生成された燃料ガスを用いて発電する燃料電池、及び、前記燃料電池での発電反応に用いられた後のオフガスを燃焼する燃焼部、及び、前記改質部で行われる水蒸気改質に利用される水蒸気を生成する水蒸気生成部、前記燃焼部での燃焼により発生する燃焼排ガスを含む排気ガスの冷却を、前記熱媒を用いて行うことで、排出される熱を前記熱媒で回収させると共に前記排気ガスに含まれる水蒸気を凝縮させる凝縮部、前記凝縮部で生成された凝縮水を貯える凝縮水タンクを有する燃料電池発電装置と、前記蓄熱装置と前記燃料電池発電装置との間で前記熱媒が循環して流れる熱媒循環路と、前記熱媒循環路に流れる前記熱媒の単位時間当たりの流量を調節可能な熱媒ポンプと、前記蓄熱装置から前記燃料電池発電装置に向かう前記熱媒循環路の途中で、前記熱媒循環路を流れる前記熱媒から放熱させることができる放熱部と、前記燃料電池発電装置から前記蓄熱装置へ向かう前記熱媒循環路の途中での前記熱媒の第１温度を測定する第１温度センサと、前記放熱部から前記燃料電池発電装置へ向かう前記熱媒循環路の途中での前記熱媒の第２温度を測定する第２温度センサと、前記蓄熱装置から前記放熱部へ向かう前記熱媒循環路の途中での前記熱媒の第３温度を測定する第３温度センサと、運転を制御する運転制御部とを備え、
前記水蒸気生成部は、前記凝縮水タンクに貯えられている凝縮水の供給を受けて、前記改質部で行われる水蒸気改質に利用される水蒸気を生成し、
前記運転制御部は、
前記放熱部の停止中に前記第３温度が第３放熱開始温度以上になると前記放熱部を運転して前記熱媒の冷却を行わせ、及び、前記放熱部の運転中に前記第３温度が、前記第３放熱開始温度以下である第３放熱停止温度未満になると前記放熱部の運転を停止させ、
前記第１温度が目標熱媒温度になるように前記熱媒ポンプの動作を制御すると共に、前記放熱部の運転中且つ前記目標熱媒温度が第１目標熱媒温度に設定されているときに前記第２温度が第２低下切替温度以上になると、前記目標熱媒温度を前記第１目標熱媒温度よりも低い第２目標熱媒温度に変更し、及び、前記放熱部の運転中且つ前記目標熱媒温度が第２目標熱媒温度に設定されているときに前記第２温度が、前記第２低下切替温度以下である第２上昇切替温度未満になると、前記目標熱媒温度を前記第１目標熱媒温度に変更する点にある。
【０００７】
上記特徴構成によれば、運転制御部は、放熱部の停止中に上記第３温度が第３放熱開始温度以上になると放熱部を運転して熱媒の冷却を行わせるので、放熱部よりも下流側の燃料電池発電装置には、放熱部で冷却された後の熱媒が供給される。つまり、凝縮部では、その冷却された後の熱媒を用いて、燃焼部での燃焼により発生する燃焼排ガスを含む排気ガスの冷却が行われる。その結果、排気ガスに含まれる水分の凝縮を促進することができる。
これに対して、運転制御部は、放熱部の運転中に上記第３温度が第３放熱停止温度未満になると放熱部の運転を停止させるので、放熱部よりも下流側の燃料電池発電装置には、放熱部での冷却が行われていない熱媒が供給される。つまり、凝縮部では、放熱部での冷却が行われていない熱媒を用いて、燃焼部での燃焼により発生する燃焼排ガスを含む排気ガスの冷却が行われるが、放熱部での冷却が行われていない熱媒の温度は元々低い（第３放熱停止温度未満である）ため、排気ガスに含まれる水分の凝縮は促進される。更に、放熱部を動作させるのに要するエネルギーが不要になる。
【０００８】
加えて、運転制御部は、上記第１温度が目標熱媒温度になるように熱媒ポンプの動作を制御すると共に、放熱部の運転中且つ目標熱媒温度が第１目標熱媒温度に設定されているときに上記第２温度が第２低下切替温度以上になると、目標熱媒温度を第１目標熱媒温度よりも低い第２目標熱媒温度に変更する。つまり、運転制御部は、放熱部で放熱を行っても燃料電池発電装置に流入する熱媒の温度が十分に低くなっていないときには、目標熱媒温度を第１目標熱媒温度から第２目標熱媒温度に変更する。その結果、熱媒循環路での熱媒の単位時間当たりの流量が相対的に増加するように熱媒ポンプの動作が制御されることになる。そして、流量が増加された熱媒と排気ガスとの熱交換が行われて排気ガスに含まれる水分の凝縮が促進される。
これに対して、運転制御部は、上記第１温度が目標熱媒温度になるように熱媒ポンプの動作を制御すると共に、上記放熱部の運転中且つ目標熱媒温度が第２目標熱媒温度に設定されているときに上記第２温度が第２上昇切替温度未満になると、目標熱媒温度を第１目標熱媒温度に変更する。つまり、運転制御部は、放熱部で放熱を行うことで燃料電池発電装置に流入する熱媒の温度を十分に低くすることができているため、目標熱媒温度を第２目標熱媒温度から第１目標熱媒温度に変更する。その結果、熱媒循環路での熱媒の単位時間当たりの流量が相対的に減少するように熱媒ポンプの動作が制御されることになるが、熱媒の温度は放熱部での放熱によって低下している。そして、その温度が低下した熱媒と排気ガスとの熱交換が行われて排気ガスに含まれる水分の凝縮が促進される。
従って、蓄熱装置に貯えられている熱媒の温度に関わらず凝縮部で十分な量の凝縮水を回収可能な燃料電池システムを提供できる。
【０００９】
本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、前記改質部に供給される前の前記原燃料に対して脱硫処理を行う脱硫部を備える点にある。
【００１０】
上記特徴構成によれば、脱硫部よりも後段を流れるガス中に含まれる硫黄成分を非常に少なくすることができる。特に、燃焼排ガスに含まれる硫黄成分が非常に少なくなるので、凝縮部で生成される凝縮水に含まれる硫黄成分も非常に少なくなる。その結果、不純物としての硫黄成分が少ない凝縮水を水蒸気生成部に供給して再利用させることができる。
【００１１】
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記第２低下切替温度は前記第３放熱開始温度以上の温度である点にある。
【００１２】
上記特徴構成によれば、目標熱媒温度を第２目標熱媒温度に低下させるときの閾値である第２低下切替温度は、放熱部の運転を開始させるときの閾値である第３放熱開始温度以上の温度である。つまり、目標熱媒温度を第２目標熱媒温度に低下させるとしても、その時点では放熱部の運転が開始されて熱媒の放熱が促進されている状態にさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】燃料電池システムの放熱部及び熱媒ポンプの動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図面を参照して本発明の実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。
図１は、燃料電池システムの構成を示す図である。燃料電池システムは、燃料電池発電装置１０と、蓄熱装置としての貯湯タンク２と、凝縮部１９ａと、凝縮水タンク１９ｂと、熱媒循環路Ｌ７と、熱媒ポンプ４と、放熱部３と、運転制御部Ｃとを備える。加えて、熱媒循環路Ｌ７には、第１温度センサＴ１と、第２温度センサＴ２と、第３温度センサＴ３とが設けられている。
【００１５】
燃料電池発電装置１０は、改質部１２、及び、燃料電池ＦＣ、及び、燃焼部１６、及び、水蒸気生成部１７、及び、凝縮部１９ａ、及び、凝縮水タンク１９ｂを有する。尚、図１では、燃料電池ＦＣが有する一つの燃料電池セルのみを示しているが、燃料電池ＦＣは複数の燃料電池セルを有するセルスタックを備えている。
また、本実施形態の燃料電池発電装置１０は、脱硫部１１を備えている。
【００１６】
脱硫部１１には、都市ガスなどのメタンを含む原燃料ガスが原燃料供給路Ｌ１を介して供給される。そして、脱硫部１１は、改質部１２に供給される前の原燃料に対して、原燃料に含まれる硫黄化合物を除去するための脱硫処理を行う。この脱硫部１１を設けることで、脱硫部１１よりも後段を流れるガス中に含まれる硫黄成分を非常に少なくすることができる。
【００１７】
改質部１２には、脱硫部１１で脱硫処理された後の原燃料ガスが原燃料供給路Ｌ１を介して供給され、及び、水蒸気生成部１７で生成された水蒸気が水蒸気供給路Ｌ４を介して供給される。そして、改質部１２は、脱硫部１１で脱硫処理された後の原燃料ガスを水蒸気改質して、水素を主成分とする燃料ガスを生成する。
燃料電池ＦＣの一つの燃料電池セルは、例えば固体酸化物形燃料電池の場合、図１に示すように燃料極１４と空気極１３との間に固体酸化物電解質１５を挟んで構成されている。燃料極１４には、改質部１２で生成された燃料ガスが燃料ガス供給路Ｌ３を介して供給される。空気極１３には、空気供給路Ｌ２を介して空気（酸素）が供給される。そして、燃料電池セルでは、燃料極１４に供給される燃料ガスと空気極１３に供給される酸素とを用いて発電反応が行われる。燃料電池セルで発電された電力は、インバータ装置（図示せず）などに供給される。
【００１８】
燃料極１４では、供給された全ての燃料ガスが発電反応で消費される訳ではない。そのため、燃料極１４から排出される燃料極排ガスの中には水素等の燃料ガスの成分が残存している。同様に、空気極１３での発電反応に用いられた後のガスには酸素が残存している。そこで、本実施形態の燃料電池発電装置１０は、燃焼部１６での燃焼用ガスとして、燃料極排ガスを利用している。具体的には、燃料極排ガス及び空気極排ガスが燃焼部１６へ供給されて、その燃焼が行われる。この燃焼熱は、例えば、改質部１２を加熱するため、水蒸気生成部１７で水蒸気を生成するため、空気極１３へ供給される空気を予熱するためなどに利用される。図１には記載していないが、燃焼部１６で発生する燃焼熱を有効に利用するために、燃料電池発電装置１０を構成する幾つかの部位（例えば、燃焼部１６、改質部１２、水蒸気生成部１７、燃料電池ＦＣなど）を断熱材などで囲ったホットモジュール内に収容した構成を採用してもよい。
【００１９】
貯湯タンク２は、水を熱媒体として熱を蓄える蓄熱装置である。本実施形態では、貯湯タンク２の下部には給水路Ｌ８が接続され、この給水路Ｌ８を介して上水が補充される。また、貯湯タンク２には、熱媒循環路Ｌ７も接続されている。熱媒循環路Ｌ７は、貯湯タンク２の下部から抜き出した湯水を、燃料電池発電装置１０を経由して、貯湯タンク２の上部に戻すように、熱媒としての湯水を循環させる。熱媒循環路Ｌ７での湯水の流動は、運転制御部Ｃによって動作が制御される熱媒ポンプ４によって行われる。
【００２０】
燃焼部１６で発生する燃焼排ガスを含む排気ガスは燃焼排ガス路Ｌ５を介して凝縮装置１９へ供給される。凝縮装置１９は、凝縮部１９ａと凝縮水タンク１９ｂとを有する。
凝縮部１９ａでは、凝縮装置１９に供給された排気ガスと、凝縮部１９ａ（熱媒循環路Ｌ７）を流れる湯水との間で熱交換が行われる。つまり、熱媒循環路Ｌ７を流れる湯水は加熱され、凝縮装置１９に供給された排気ガスは冷却される。このように、凝縮部１９ａは、燃焼部１６での燃焼により発生する燃焼排ガスを含む排気ガスの冷却を湯水を用いて行うことで、燃料電池発電装置１０から排出される熱を湯水で回収させると共に排気ガスに含まれる水蒸気を凝縮させるという機能を担う。従って、凝縮装置１９による水蒸気の凝縮能力を高めるためには、燃料電池発電装置１０の凝縮装置１９に流入する湯水の温度が低い方が好ましく、湯水の単位時間当たりの流量が多い方が好ましい。
【００２１】
凝縮部１９ａで加熱された湯水は、貯湯タンク２の上部に貯留される。このように、貯湯タンク２では、相対的に低温の湯水が下部に貯えられ、相対的に高温の湯水が上部に貯えられるため、その内部で温度成層が形成されることになる。そして、貯湯タンク２の上部に接続された給湯路Ｌ９から、給湯装置などの熱利用装置１に対して相対的に高温の湯水を供給することができる。
【００２２】
燃焼部１６から排出される燃焼排ガス中には水分が含まれている。具体的には、水蒸気生成部１７から供給される水蒸気を起源とする水分や、発電反応によって空気極１３で発生した水分などが含まれている。そして、凝縮装置１９で、排気ガスと湯水との熱交換が行われたとき、排気ガス中に含まれる水分が凝縮して凝縮水となる。この凝縮水は、凝縮装置１９の一部を構成する凝縮水タンク１９ｂに貯えられる。そして、凝縮水タンク１９ｂに貯えられている水は、水供給路Ｌ６を介して水蒸気生成部１７に供給される。水蒸気生成部１７への水の供給量は、運転制御部Ｃが、水供給路Ｌ６の途中に設けられている凝縮水ポンプ１８の動作を制御することで調節する。本実施形態では、脱硫部１１での脱硫処理によって、燃焼排ガスに含まれる硫黄成分が非常に少なくなっているので、凝縮部１９ａで生成される凝縮水に含まれる硫黄成分も非常に少なくなる。その結果、不純物としての硫黄成分が少ない凝縮水を水蒸気生成部１７に供給して再利用させることができる。
水分が凝縮した後の排気ガスは、排気路Ｌ１０を通って外部に排出される。
【００２３】
本実施形態の燃料電池システムは、貯湯タンク２から燃料電池発電装置１０の凝縮部１９ａに向かう熱媒循環路Ｌ７の途中で、その熱媒循環路Ｌ７を流れる湯水から放熱させることができる放熱部３を備える。放熱部３の動作は運転制御部Ｃが制御する。例えば、運転制御部Ｃは、放熱部３が有するファン３ａの回転速度を高めることで、熱媒循環路Ｌ７内を流れている途中の湯水からの放熱を促進させることができる。また、運転制御部Ｃは、ファン３ａの回転を停止させることで、放熱部３では、熱媒循環路Ｌ７内を流れている途中の湯水からの放熱の促進を停止させることができる。
【００２４】
第１温度センサＴ１は、燃料電池発電装置１０から貯湯タンク２へ向かう熱媒循環路Ｌ７の途中での湯水の第１温度を測定する。第２温度センサＴ２は、放熱部３から燃料電池発電装置１０へ向かう熱媒循環路Ｌ７の途中での湯水の第２温度を測定する。第３温度センサＴ３は、貯湯タンク２から放熱部３へ向かう熱媒循環路Ｌ７の途中での湯水の第３温度を測定する。これら第１温度センサＴ１及び第２温度センサＴ２及び第３温度センサＴ３で測定された各温度は運転制御部Ｃに伝達されて、後述する放熱部３及び熱媒ポンプ４の動作制御に利用される。運転制御部Ｃは、各温度センサＴ１〜Ｔ３で得られた温度値を継続的に監視すると共に記憶し、その変化傾向も判断している。
【００２５】
次に、燃料電池システムの放熱部３及び熱媒ポンプ４の動作について説明する。
図２は、燃料電池システムの放熱部３及び熱媒ポンプ４の動作を説明するフローチャートである。運転制御部Ｃは、少なくとも燃料電池発電装置１０を運転している間は熱媒ポンプ４を動作させて、湯水を用いた熱の回収を行う。
具体的には、運転制御部Ｃは、第１温度（Ｔ１）が、記憶している所定の目標熱媒温度になるように熱媒ポンプ４の動作を制御する。例えば、運転制御部Ｃは、熱媒ポンプ４の出力を変更することで、熱媒循環路Ｌ７を流れる単位時間当たりの湯水の流量の増減調節を行って、第１温度（Ｔ１）を目標熱媒温度にさせる。つまり、燃料電池発電装置１０から貯湯タンク２へ向かう湯水の温度が目標熱媒温度になるので、貯湯タンク２ではその目標熱媒温度の湯水が貯えられるようになる。そして、熱利用装置１にも、その目標熱媒温度の湯水が給湯されるようになる。
【００２６】
尚、凝縮部１９ａに流入する湯水の温度が高くなると凝縮装置１９での凝縮水量が減少し、凝縮部１９ａに流入する湯水の温度が低くなると凝縮装置１９での凝縮水量が増加することもある。つまり、十分な凝縮水量を確保するためには、凝縮部１９ａに流入する湯水温度が低い方が好ましい。そこで、運転制御部Ｃは、放熱部３の停止中に第３温度（Ｔ３）が上昇して第３放熱開始温度以上になると放熱部３を運転して湯水の冷却を行わせ、及び、放熱部３の運転中に第３温度（Ｔ３）が低下して、上記第３放熱開始温度以下である第３放熱停止温度未満になると放熱部３の運転を停止させる。
【００２７】
具体的には、工程＃１０において運転制御部Ｃは、放熱部３の停止中に第３温度（Ｔ３）が所定の第３放熱開始温度（例えば４０℃等）以上であるか否かを判定する。そして、運転制御部Ｃは、放熱部３の停止中に第３温度（Ｔ３）が所定の第３放熱開始温度（例えば４０℃等）以上であれば（工程＃１０において「Ｙｅｓ」の場合）、放熱部３に流入する湯水の温度が高くなった（即ち、放熱部３での放熱が必要になった）と判定して、工程＃１１において放熱部３を運転開始させる。これに対して、運転制御部Ｃは、放熱部３の停止中に第３温度（Ｔ３）が所定の第３放熱開始温度（例えば４０℃等）未満であれば（工程＃１０において「Ｎｏ」の場合）、放熱部３に流入する湯水の温度が低い（即ち、放熱部３での放熱が不要である）と判定して、放熱部３を運転開始することなく、このフローチャートの最初にリターンする。
尚、この時点では、目標熱媒温度は第１目標熱媒温度に設定されている。運転制御部Ｃは、第１温度（Ｔ１）が、第１目標熱媒温度になるように熱媒ポンプ４の動作を制御している。
【００２８】
次に工程＃１２において運転制御部Ｃは、放熱部３の運転中に第３温度（Ｔ３）が所定の第３放熱停止温度（例えば３５℃等）未満であるか否かを判定する。この第３放熱停止温度は、上記第３放熱開始温度以下であればよい。そして、運転制御部Ｃは、放熱部３の運転中に第３温度（Ｔ３）が所定の第３放熱停止温度（例えば３５℃等）以上であれば（工程＃１２で「Ｎｏ」の場合）には工程＃１４に移行し、放熱部３の運転中に第３温度（Ｔ３）が所定の第３放熱停止温度（例えば３５℃等）未満であれば（工程＃１２で「Ｙｅｓ」の場合）には工程＃１３に移行する。そして、運転制御部Ｃは、工程＃１２において「Ｙｅｓ」と判定したとき、放熱部３に流入する湯水の温度は低くなった（即ち、放熱部３での放熱は不要である）と判定して、工程＃１３において放熱部３の運転を停止させる。
【００２９】
このように、運転制御部Ｃは、放熱部３の停止中に上記第３温度（Ｔ３）が上昇して第３放熱開始温度以上になると放熱部３を運転して熱媒の冷却を行わせるので、放熱部３よりも下流側の燃料電池発電装置１０には、放熱部３で冷却された後の熱媒が供給される。つまり、凝縮部１９ａでは、その冷却された後の熱媒を用いて、燃焼部１６での燃焼により発生する燃焼排ガスを含む排気ガスの冷却が行われる。その結果、排気ガスに含まれる水分の凝縮を促進することができる。これに対して、運転制御部Ｃは、放熱部３の運転中に上記第３温度（Ｔ３）が低下して第３放熱停止温度未満になると放熱部３の運転を停止させるので、放熱部３よりも下流側の燃料電池発電装置１０には、放熱部３での冷却が行われていない熱媒が供給される。つまり、凝縮部１９ａでは、放熱部３での冷却が行われていない熱媒を用いて、燃焼部１６での燃焼により発生する燃焼排ガスを含む排気ガスの冷却が行われるが、放熱部３での冷却が行われていない熱媒の温度は元々低い（第３放熱停止温度未満である）ため、排気ガスに含まれる水分の凝縮は促進される。更に、放熱部３を動作させるのに要するエネルギーが不要になる。
【００３０】
更に、本実施形態では、放熱部３を運転開始させるときの閾値温度である第３放熱開始温度（４０℃）と、放熱部３を運転停止させるときの閾値温度である第３放熱停止温度（３５℃）とは別々の温度であり、更に、第３放熱開始温度（４０℃）は第３放熱停止温度（３５℃）よりも高い温度に設定してある。第３放熱開始温度と第３放熱停止温度とが同じ温度であった場合、その温度を境にして放熱部３の運転開始と運転停止とが頻繁に切り替えられる可能性が有るが、第３放熱開始温度と第３放熱停止温度とを別の値にすることで、そのような問題の発生を回避できる。
【００３１】
運転制御部Ｃは、放熱部３に流入する湯水の温度が高いままであると判定したとき、工程＃１４において第２温度（Ｔ２）が所定の第２低下切替温度（例えば４０℃等）以上であるか否かを判定する。つまり、工程＃１４において運転制御部Ｃは、放熱部３で放熱させた後の湯水の温度も高いか否かを判定している。この時点では、目標熱媒温度は第１目標熱媒温度に設定されており、運転制御部Ｃは、第１温度（Ｔ１）が、第１目標熱媒温度になるように熱媒ポンプ４の動作を制御している。
そして、運転制御部Ｃは、第２温度（Ｔ２）が所定の第２低下切替温度（例えば４０℃等）未満であるとき（工程＃１４で「Ｎｏ」の場合）には、放熱部３での放熱によって燃料電池発電装置１０に流入する湯水の温度が十分に低くなっていると判定して、工程＃１２に戻る。これに対して、運転制御部Ｃは、放熱部３の運転中且つ目標熱媒温度が第１目標熱媒温度に設定されているときに第２温度（Ｔ２）が所定の第２低下切替温度（例えば４０℃等）以上であるとき（工程＃１４で「Ｙｅｓ」の場合）には、放熱部３で放熱を行っても燃料電池発電装置１０に流入する湯水の温度が十分に低くなっていないと判定して、工程＃１５に移行する。
【００３２】
工程＃１５において運転制御部Ｃは、目標熱媒温度を第１目標熱媒温度（例えば７０℃等）から、その第１目標熱媒温度よりも低い第２目標熱媒温度（例えば６０℃等）に変更する。つまり、運転制御部Ｃは、放熱部３の運転中且つ目標熱媒温度が第１目標熱媒温度に設定されているときに第２温度（Ｔ２）が上昇して第２低下切替温度以上になると、目標熱媒温度を第１目標熱媒温度から第２目標熱媒温度に低下させることで、熱媒循環路Ｌ７での湯水の単位時間当たりの流量が増加するように熱媒ポンプ４の動作が制御されることになる。
【００３３】
以上のように、本実施形態では、目標熱媒温度を第２目標熱媒温度に低下させるときの閾値である第２低下切替温度（４０℃）と、放熱部３の運転を開始させるときの閾値である第３放熱開始温度（４０℃）とは同じ温度である。つまり、目標熱媒温度を第２目標熱媒温度に低下させるとしても、その時点では放熱部３の運転が開始されて熱媒の放熱が促進されている状態にさせることができる。尚、目標熱媒温度を第２目標熱媒温度に低下させる時点で放熱部３の運転が開始されて熱媒の放熱が促進されている状態にしておくためには、第２低下切替温度は第３放熱開始温度以上の温度であればよい。
【００３４】
そして、運転制御部Ｃは、上記第１温度（Ｔ１）が目標熱媒温度になるように熱媒ポンプ４の動作を制御すると共に、放熱部３の運転中且つ目標熱媒温度が第１目標熱媒温度に設定されているときに上記第２温度（Ｔ２）が上昇して第２低下切替温度以上になると、目標熱媒温度を第１目標熱媒温度からその第１目標熱媒温度よりも低い第２目標熱媒温度に低下させて熱媒ポンプ４の動作を制御する。つまり、運転制御部Ｃは、放熱部３で放熱を行っても燃料電池発電装置１０に流入する熱媒の温度が十分に低くなっていないときには、目標熱媒温度を第１目標熱媒温度から第２目標熱媒温度に低下させる。その結果、熱媒循環路Ｌ７での熱媒の単位時間当たりの流量が相対的に増加するように熱媒ポンプ４の動作が制御されることになる。そして、流量が増加された熱媒と排気ガスとの熱交換が行われて排気ガスに含まれる水分の凝縮が促進される。
【００３５】
その後、工程＃１６において運転制御部Ｃは、第２温度（Ｔ２）が、第２上昇切替温度（例えば３５℃等）未満であるか否かを判定する。この第２上昇切替温度は、上記第２低下切替温度以下であればよい。つまり、工程＃１６において運転制御部Ｃは、燃料電池発電装置１０に供給される湯水の温度が低くなってきたか否かを判定している。そして、運転制御部Ｃは、第２温度（Ｔ２）が第２上昇切替温度（例えば３５℃等）未満であるとき（工程＃１６において「Ｙｅｓ」の場合）には工程＃１７に移行し、第２温度（Ｔ２）が第２上昇切替温度（例えば３５℃等）以上であるとき（工程＃１６において「Ｎｏ」の場合）には工程＃１６を繰り返し実行する。
【００３６】
工程＃１７において運転制御部Ｃは、放熱部３の運転中且つ目標熱媒温度が第２目標熱媒温度に設定されているときに第２温度が低下して第２上昇切替温度未満になったとして（即ち、燃料電池発電装置１０に供給される湯水の温度が低くなったとして）、目標熱媒温度を上記第２目標熱媒温度（例えば６０℃等）から上記第１目標熱媒温度（例えば７０℃等）に変更する。つまり、運転制御部Ｃが、目標熱媒温度を上記第２目標熱媒温度から上記第１目標熱媒温度に上昇させると、熱媒循環路Ｌ７での湯水の単位時間当たりの流量が減少するように熱媒ポンプ４の動作が制御されることになる。そして、運転制御部Ｃは、工程＃１７を実行した後、工程＃１２に移行する。
【００３７】
このように、運転制御部Ｃは、上記第１温度（Ｔ１）が目標熱媒温度になるように熱媒ポンプ４の動作を制御すると共に、放熱部３の運転中且つ目標熱媒温度が第２目標熱媒温度に設定されているときに上記第２温度（Ｔ２）が低下して第２上昇切替温度未満になると、目標熱媒温度を第２目標熱媒温度から第１目標熱媒温度に上昇させて熱媒ポンプ４の動作を制御する。つまり、運転制御部Ｃは、放熱部３で放熱を行うことで燃料電池発電装置１０に流入する熱媒の温度を十分に低くすることができているため、目標熱媒温度を第２目標熱媒温度から第１目標熱媒温度に上昇させる。その結果、熱媒循環路Ｌ７での熱媒の単位時間当たりの流量が相対的に減少するように熱媒ポンプ４の動作が制御されることになるが、熱媒の温度は放熱部３での放熱によって低下している。そして、その温度が低下した熱媒と排気ガスとの熱交換が行われて排気ガスに含まれる水分の凝縮が促進される。
【００３８】
更に、本実施形態では、第２温度（Ｔ２）に関する目標熱媒温度を第１目標熱媒温度から第２目標熱媒温度に低下させるときの閾値温度である第２低下切替温度（４０℃）と、目標熱媒温度を第２目標熱媒温度から第１目標熱媒温度に上昇させるときの閾値温度である第２上昇切替温度（３５℃）とは別々の温度であり、更に、第２低下切替温度（４０℃）は第２上昇切替温度（３５℃）よりも高い温度に設定してある。第２低下切替温度と第２上昇切替温度とが同じ温度であった場合、その温度を境にして目標熱媒温度が頻繁に切り替えられる可能性が有るが、第２低下切替温度と第２上昇切替温度とを別の値にすることで、そのような問題の発生を回避できる。
【００３９】
＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、燃料電池システムの構成について具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
例えば、燃料電池発電装置１０が脱硫部１１を備えていなくてもよい。また、燃料電池ＦＣは、固体酸化物形燃料電池や、固体高分子形燃料電池など、様々なタイプの燃料電池で実現できる。
また、図１に示したガスの流路構成や熱媒（湯水）の流路構成は例示目的で記載したものであり、それらの構成は適宜変更可能である。
【００４０】
＜２＞
上記実施形態では、幾つかの温度値を具体的に記載したが、それらの温度値は例示目的で記載したものであり適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、放熱部３を運転開始させるときの閾値温度である第３放熱開始温度（４０℃）と、放熱部３を運転停止させるときの閾値温度である第３放熱停止温度（３５℃）とが別々の温度である例を説明したが、両者が同じ温度であってもよい。
同様に、上記実施形態では、第２温度（Ｔ２）に関する目標熱媒温度を第１目標熱媒温度から第２目標熱媒温度に低下させるときの閾値温度である第２低下切替温度（４０℃）と、目標熱媒温度を第２目標熱媒温度から第１目標熱媒温度に上昇させるときの閾値温度である第２上昇切替温度（３５℃）とが別々の温度である例を説明したが、両者が同じ温度であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、蓄熱装置に貯えられている熱媒の温度に関わらず凝縮部で十分な量の凝縮水を回収可能な燃料電池システムに利用できる。
【符号の説明】
【００４２】
２  貯湯タンク（蓄熱装置）
３  放熱部
４  熱媒ポンプ
１０  燃料電池発電装置
１２  改質部
１６  燃焼部
１７  水蒸気生成部
１９  凝縮装置
１９ａ  凝縮部
１９ｂ  凝縮水タンク
Ｃ  運転制御部
ＦＣ  燃料電池
Ｌ７  熱媒循環路
Ｔ１  第１温度センサ
Ｔ２  第２温度センサ
Ｔ３  第３温度センサ
【図１】
2016167374.tif 000003
【図２】
2016167374.tif 000004