JP2016157621A

JP2016157621A - 燃料電池システム

Info

Publication number: JP2016157621A
Application number: JP2015035248A
Authority: JP
Inventors: 尚史三瀬; Naofumi Mise; 幸博徳永; Yukihiro Tokunaga; 靖国田中; Yasukuni Tanaka; 龍周李; Rynju Lee
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2015-02-25
Publication date: 2016-09-01

Abstract

【課題】改質器へ改質水をより確実に供給できる燃料電池システムを提供すること。【解決手段】燃料電池システム１は、低水位検出部５０２と、改質水供給ラインＬ５２と、補給水補給手段５６、Ｌ５５と、制御部８と、を備える。低水位検出部５０２は、凝縮水貯留部５の内部の、第１の水位よりも低い第２の水位を検出する。改質水供給ラインＬ５２は、凝縮水貯留部５に貯留された改質水Ｗ３が改質器７に向けて流通する。補給水補給手段５６、Ｌ５５は、凝縮水供給ラインＬ５１及び凝縮水貯留部５を介さずに改質水供給ラインＬ５２に水を改質水として補給する。制御部８は、低水位検出部５０２が第２の水位を検知したときに、水を改質水供給ラインＬ５２に補給するように補給水補給手段５６を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。

燃料電池システムは、燃料電池において、アノードに供給される水素を含む改質ガスと、カソードに供給される空気中の酸素とが化学反応することにより発電を行う。改質ガスは、一般的に、外部から改質器に供給される燃料と水とが改質器の触媒上で反応して生成される。一方、外部からの水の供給を必要としない燃料電池システムも考えられる。例えば、ラジエーターを備える燃料電池システムにおいては、ラジエーターは、高温型燃料電池から排出される水蒸気を含むオフガスを冷却して水（ドレン水）を生成する。生成された水は、改質水として再び改質器で利用される（特許文献１参照）。

特開２００８−２４３５５５号公報

上述のように生成され、改質水として再び改質器で利用される水は、凝縮水タンクに貯留され、凝縮水タンクから改質器へ供給される。しかし、凝縮水タンクから改質器へ、改質水である凝縮水が排出される凝縮水排出口において、異物が詰まり、凝縮水タンクから改質器へ、必要な量の改質水を供給できなくなることが考えられる。

本発明は、改質器へ改質水をより確実に供給できる燃料電池システムを提供することを目的とする。

本発明は、燃料電池と、触媒上で燃料と水とを反応させて、前記燃料電池に供給される改質ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成された改質ガスが前記燃料電池に向けて流通する改質ガス供給ラインと、前記燃料電池から排出されたオフガスと熱交換水ラインを流通する水との間で熱交換する熱交換器と、オフガスが前記熱交換器において熱交換されて得られた凝縮水が流通する凝縮水供給ラインと、前記凝縮水供給ラインを介して供給される凝縮水を改質水として貯留する凝縮水貯留部と、前記凝縮水貯留部の内部の第１の水位を検出する高水位検出部と、前記凝縮水貯留部の内部の、第１の水位よりも低い第２の水位を検出する低水位検出部と、前記凝縮水貯留部に貯留された改質水が前記改質器に向けて流通する改質水供給ラインと、前記凝縮水供給ライン及び前記凝縮水貯留部を介さずに前記改質水供給ラインに水を改質水として補給する補給水補給手段と、前記低水位検出部が前記第２の水位を検知したときに、水を前記改質水供給ラインに補給するように前記補給水補給手段を制御する制御部と、を備える燃料電池システムに関する。

また、前記制御部による制御により報知を行う報知装置を備え、前記制御部は、前記高水位検出部による前記第１の水位の検出と、前記低水位検出部による前記第２の水位の検出と、のうちの少なくとも１つに基づき、前記報知装置が報知を行うように前記報知装置に対して制御を行うことが好ましい。

また、前記改質水供給ラインには、前記改質水供給ラインを流通する改質水を前記改質器に送出するためのポンプが接続され、前記補給水補給手段は、前記ポンプと前記凝縮水貯留部との間の前記改質水供給ラインの部分に接続されて水を流通させる補給水補給ラインを有することが好ましい。

また、前記改質水供給ラインには、前記改質水供給ラインに流通する改質水から不純物を除去する不純物除去部が接続され、一端部が、前記改質水供給ラインの改質水の流れにおける、前記不純物除去部よりも上流側における前記改質水供給ラインの部分に接続され、他端部が、前記不純物除去部よりも下流側における前記改質水供給ラインの部分に接続されたバイパスラインを有することが好ましい。

また、前記制御部による制御により、前記改質水供給ラインにおける改質水を前記バイパスラインに流通させるか、又は、前記不純物除去部に流通させるか、の切換えを行う流通切換え部を備え、前記制御部は、前記改質水供給ラインの改質水の流れにおける、前記不純物除去部よりも上流側における前記改質水供給ラインの部分の改質水の圧力が所定の圧力よりも高い場合には、前記改質水供給ラインにおける改質水を前記バイパスラインに流通させるように、前記流通切換え部に対して制御を行うことが好ましい。

本発明によれば、改質器へ改質水をより確実に供給できる燃料電池システムを提供することができる。

本発明の実施形態による燃料電池システム１を示す概略図である。本発明の実施形態による燃料電池システム１の制御部８による制御を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態による燃料電池システム１を示す概略図である。
図１に示すように、本実施形態の燃料電池システム１は、燃料電池２と、燃焼器２１と、熱交換器３と、貯湯タンク４と、凝縮水貯留部としての改質水タンク５と、改質器７と、セパレータ５１と、不純物除去部５２と、制御部８と、を備える。

また、燃料電池システム１は、オフガスラインＬ１と、熱交換水ラインＬ２と、温水使用ラインＬ３と、貯湯タンク給水ラインＬ４と、改質水循環ラインＬ５と、燃料供給ラインＬ６１と、空気供給ラインＬ６２と、改質ガス供給ラインＬ６３とを備える。本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。

オフガスラインＬ１は、燃焼前オフガスラインＬ１１１と、燃焼後オフガスラインＬ１１２と、下流側オフガスラインＬ１２とを有する。
燃焼前オフガスラインＬ１１１の一端部は、燃料電池２に接続されており、燃焼前オフガスラインＬ１１１の他端部は、燃焼器２１に接続されている。燃料電池２から排出されるオフガスＧ１は、オフガスラインＬ１を通じて燃焼器２１に供給される。

燃焼後オフガスラインＬ１１２の一端部は、燃焼器２１に接続されており、燃焼後オフガスラインＬ１１２の他端部は、熱交換器３に接続されている。燃焼器２１においてオフガスＧ１が燃焼されて生成された高温の燃焼ガスＧ２は、燃焼後オフガスラインＬ１１２を通じて熱交換器３に供給される。

下流側オフガスラインＬ１２の一端部は、熱交換器３に接続されており、下流側オフガスラインＬ１２の他端部は、燃料電池システム１の外部へ解放されている。下流側オフガスラインＬ１２の途中には、セパレータ（気水分離器）５１が接続されている。燃焼ガスＧ２は、セパレータ（気水分離器）５１を介して排気ガスとして、下流側オフガスラインＬ１２を流通して燃料電池システム１の外部へ排出される。

熱交換水ラインＬ２は、高温側ラインＬ２１と、低温側ラインＬ２２と、を有する。高温側ラインＬ２１の一端部は熱交換器３に接続されており、高温側ラインＬ２１の他端部は、貯湯タンク４に接続されている。高温側ラインＬ２１は、熱交換器３により熱交換された高温の温水Ｗ１を貯湯タンク４に流通させる。熱交換水ラインＬ２としての高温側ラインＬ２１には、高温の温水Ｗ１が流通することに限られず、例えば、低温又は常温の水が流通してもよいし、水道水が流通してもよい。

低温側ラインＬ２２の一端部は、貯湯タンク４に接続されており、低温側ラインＬ２２の他端部は、熱交換器３に接続されている。低温側ラインＬ２２の途中には、ポンプ４３が接続されている。低温側ラインＬ２２は、ポンプ４３の駆動により、貯湯タンク４に貯留されている温水Ｗ１を熱交換器３に流通させる。低温側ラインＬ２２には、貯湯タンク４に貯留されている水Ｗ１（温水Ｗ１）が流通することに限られず、例えば、水道水が流通してもよい。

温水使用ラインＬ３の一端部は、貯湯タンク４に接続されており、温水使用ラインＬ３の他端部は、温水使用設備（図示せず）に接続されている。また、温水使用ラインＬ３の途中には、ポンプ４４が接続されている。温水使用ラインＬ３及びポンプ４４は、貯湯タンク４内の温水Ｗ１を外部へ排出する温水排出手段を構成する。ポンプ４４が駆動することにより、温水使用ラインＬ３は、貯湯タンク４に貯留されている温水Ｗ１を温水使用設備（図示せず）に流通させる。

貯湯タンク給水ラインＬ４の一端部は、供給水Ｗ２の供給源（図示せず）に接続されており、貯湯タンク給水ラインＬ４の他端部は、貯湯タンク４に接続されている。貯湯タンク給水ラインＬ４の途中には、ポンプ４５が接続されている。貯湯タンク給水ラインＬ４は、供給水Ｗ２の供給源（図示せず）からの供給水Ｗ２を貯湯タンク４に流通させる。供給水Ｗ２は、低温、常温又は高温の水でもよいし、水道水でもよい。

改質水循環ラインＬ５は、凝縮水供給ラインＬ５１と、改質水供給ラインＬ５２と、バイパスラインＬ５３と、補給水補給ラインＬ５５と、を有している。

凝縮水供給ラインＬ５１の一端部は、セパレータ５１に接続されており、凝縮水供給ラインＬ５１の他端部は、改質水タンク５に接続されている。凝縮水供給ラインＬ５１は、燃焼ガスＧ２中に混在している水（ドレン水）を、セパレータ５１により燃焼ガスＧ２から分離して凝縮水Ｗ３として改質水タンク５へ流通させる。即ち、凝縮水供給ラインＬ５１には、オフガスＧ１から生成された燃焼ガスＧ２が熱交換器３において熱交換されて得られた凝縮水Ｗ３（改質水Ｗ３）が、流通する。

改質水供給ラインＬ５２の一端部は、改質水タンク５に接続されており、改質水供給ラインＬ５２の他端部は、改質器７に接続されている。また、改質水供給ラインＬ５２の途中には、改質水供給ラインＬ５２の一端部側から他端部側に向かって、圧力センサ５３、不純物除去部５２、ポンプ５５がこの順でそれぞれ接続されている。ポンプ５５の駆動により、改質水供給ラインＬ５２は、凝縮水貯留部としての改質水タンク５に貯留された改質水Ｗ３を、改質器７に向けて送出し流通させる。

バイパスラインＬ５３の一端部は、分岐部Ｊ３において、改質水供給ラインＬ５２の改質水Ｗ３の流れにおける、不純物除去部５２よりも上流側における改質水供給ラインＬ５２の部分に接続されている。バイパスラインＬ５３の他端部は、分岐部Ｊ４において、不純物除去部５２よりも下流側における改質水供給ラインＬ５２の部分に接続されている。

バイパスラインＬ５３の途中には、流通切換え部としての電磁弁５４が設けられている。電磁弁５４は、制御部８による制御により、改質水供給ラインＬ５２における改質水Ｗ３をバイパスラインＬ５３に流通させるか、又は、不純物除去部５２に流通させるか、の切換えを行う。具体的には、電磁弁５４は、制御部８と電気的に接続されており、制御部８による制御により開閉することにより、バイパスラインＬ５３における改質水Ｗ３の流通／遮断を切り替える。

補給水補給ラインＬ５５の一端部は、供給水Ｗ４の供給源（図示せず）に接続されており、補給水補給ラインＬ５５の他端部は、分岐部Ｊ１において、改質水供給ラインＬ５２に接続されている。より具体的には、補給水補給ラインＬ５５の他端部は、改質水供給ラインＬ５２の部分であって、改質水タンク５の下流側且つ、不純物除去部５２の上流側の部分に接続されている。

補給水補給ラインＬ５５の途中には、ポンプ５６が接続されている。補給水補給ラインＬ５５は、ポンプ５６の駆動により、供給水Ｗ４の供給源（図示せず）からの供給水Ｗ４を改質水供給ラインＬ５２に流通させる。供給水Ｗ４の供給源（図示せず）、補給水補給ラインＬ５５、及び、ポンプ５６は、凝縮水供給ラインＬ５１及び凝縮水貯留部としての改質水タンク５を介さずに改質水供給ラインＬ５２に水を改質水として補給する補給水補給手段を構成する。また、補給水補給ラインＬ５５は、ポンプ５５と、凝縮水貯留部としての改質水タンク５と、の間の改質水供給ラインＬ５２の部分に接続されて水（供給水Ｗ４）を流通させる補給水補給ラインを構成する。供給水Ｗ４は、低温、常温又は高温の水でもよいし、水道水でもよい。

燃料供給ラインＬ６１の一端部は、都市ガス等の燃料Ｇ３を供給可能な燃料供給部（図示せず）に接続されており、燃料供給ラインＬ６１の他端部は、改質器７に接続されている。燃料供給ラインＬ６１は、燃料供給部（図示せず）からの燃料Ｇ３を改質器７へ流通させる。

空気供給ラインＬ６２の一端部は、空気Ａ１を燃料電池２に供給するためのブロワ（図示せず）及びフィルタ（図示せず）に接続されている。空気供給ラインＬ６２の他端部は、燃料電池２に接続されている。空気供給ラインＬ６２は、ブロワ及びフィルタを通過した空気Ａ１を、燃料電池２に流通させる。

改質ガス供給ラインＬ６３の一端部は、改質器７に接続されており、改質ガス供給ラインＬ６３の他端部は、燃料電池２に接続される。改質ガス供給ラインＬ６３は、改質器７において生成された水素を含む改質ガスＧ４を、燃料電池２に向けて流通させる。

燃料電池２は、ＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）により構成されている。燃料電池２においては、改質器７から供給される水素を含む改質ガスＧ４と、空気供給ラインＬ６２から供給される空気Ａ１中の酸素とが反応することにより、発電が行われる。燃料電池２において発電を行うときの温度である運転温度は、７００℃〜１０００℃と高温である。燃料電池２によって発電された電気は、パワーコンディショナ（図示せず）に送られ、ＡＣ電圧に変換される。

燃焼器２１は、バーナーや炉等により構成される。燃焼器２１では、燃焼前オフガスラインＬ１１１を通して供給されたオフガスＧ１が燃焼されて、即ち、アノードオフガス及びカソードオフガスが燃焼されて、高温の燃焼ガスＧ２が生成される。

熱交換器３は、燃料電池２から排出されたオフガスＧ１から生成された燃焼ガスＧ２と、熱交換水ラインＬ２を流通する温水Ｗ１等との間で熱交換する。即ち、熱交換器３は、燃焼器２１から供給される高温の燃焼ガスＧ２の熱を、低温側ラインＬ２２を流通した貯湯タンク４からの温水Ｗ１に伝達させる。これにより、燃焼ガスＧ２中には、水（ドレン水）が混在した状態となる。セパレータ５１は、熱交換器３における熱交換により生成され燃焼ガスＧ２中に混在している水を、燃焼ガスＧ２から分離し、改質水Ｗ３として改質水タンク５へ流通させる。

貯湯タンク４は、熱交換器３に熱交換水ラインＬ２を介して接続されている。貯湯タンク４は、熱交換水ラインＬ２を構成する高温側ラインＬ２１を流通する、熱交換器３により熱交換された温水Ｗ１を貯留する。貯湯タンク４に貯留された温水Ｗ１は、ポンプ４３により低温側ラインＬ２２を通して熱交換器３に向けて送り出される。

改質水タンク５は、凝縮水供給ラインＬ５１を介して流通した凝縮水Ｗ３を改質水Ｗ３として貯留する。改質水タンク５は、高水位検出部としての第１水位検出センサ５０１と、低水位検出部としての第２水位検出センサ５０２と、を備えている。

第１水位検出センサ５０１は、フロートスイッチにより構成されており、改質水タンク５内の上部に配置されている。第２水位検出センサ５０２は、フロートスイッチにより構成されており、改質水タンク５内の下部に配置されている。従って、第１水位検出センサ５０１は、凝縮水貯留部としての改質水タンク５の内部の第１の水位を検出する。また、第２水位検出センサ５０２は、凝縮水貯留部としての改質水タンク５の内部の、第１の水位よりも低い第２の水位を検出する。第１水位検出センサ５０１は、改質水タンク５に貯留された改質水Ｗ３の水位が、第１水位検出センサ５０１の配置されている位置である第１の水位を上回っているか又は下回っているかを検出する。第２水位検出センサ５０２は、改質水タンク５に貯留された改質水Ｗ３の水位が、第２水位検出センサ５０２の配置されている位置である第２の水位を上回っているか又は下回っているかを検出する。第１水位検出センサ５０１及び第２水位検出センサ５０２は、制御部８と電気的に接続されている。第１水位検出センサ５０１及び第２水位検出センサ５０２により検出された改質水タンク５内の改質水Ｗ３の水位は、制御部８へ検出信号として送信される。

不純物除去部５２は、混床イオン交換樹脂（ポリッシャ）を有している。不純物除去部５２は、改質水供給ラインＬ５２を流通する改質水Ｗ３から不純物を除去して、改質水Ｗ３を浄化（純水化）する。

不純物除去部５２においては、混床イオン交換樹脂（ポリッシャ）は、長手方向の長さが短い４本の柱状のカラム（容器）に収容されている。４本の柱状のカラムは、平行な位置関係を有して１つのカラム固定板に固定されてアッセイ化されている。改質水Ｗ３が４本のカラムの内部を順番に流通するように、４本の柱状のカラムは、直列的に接続されている。

圧力センサ５３は、不純物除去部５２へ流入する改質水Ｗ３の圧力を検出する。圧力センサ５３は、制御部８と電気的に接続されており、検出した改質水Ｗ３の圧力は、制御部８へ検出信号として送信される。

改質器７は、触媒を有している。改質水供給ラインＬ５２を通して供給される改質水Ｗ３と、燃料供給ラインＬ６１を通して供給される燃料Ｇ３とは、改質器７の触媒上で反応する。この反応により、改質器７において、改質ガスＧ４が生成される。生成された改質ガスＧ４は、改質ガス供給ラインＬ６３を通して燃料電池２に供給される。

報知装置５８は、音や光等により報知を行うアラーム等により構成される。報知装置５８は、制御部５０による制御により駆動され報知を行う。

制御部８は、ＣＰＵ（図示せず）と記憶媒体（図示せず）とを主として有している。記憶媒体には、前述のように、制御部８に電気的に接続された各部に対して、各種の制御を行うためにＣＰＵを動作させるためのプログラムがそれぞれ記憶されている。また、制御部８は、ポンプ４３、４４、４５、５５、５６、電磁弁５４、及び、報知装置５８等に電気的に接続されており、ポンプ４３、４４、４５、５５、５６、電磁弁５４、及び、報知装置５８等に対して駆動及び駆動停止（電磁弁５４の場合には、開閉）の制御を行う。

例えば、制御部８は、改質水供給ラインＬ５２の改質水Ｗ３の流れにおける、不純物除去部５２よりも上流側における改質水供給ラインＬ５２の部分の改質水Ｗ３の圧力が所定の圧力よりも高い場合には、改質水供給ラインＬ５２における改質水Ｗ３をバイパスラインＬ５３に流通させるように、流通切換え部としての電磁弁５４に対して制御を行う。

具体的には、制御部８は、圧力センサ５３により検出された改質水Ｗ３の圧力が所定の圧力を超える場合には、電磁弁５４を開いた状態として、改質水Ｗ３をバイパスラインＬ５３に流通させる。制御部８は、圧力センサ５３により検出された改質水Ｗ３の圧力が所定の圧力以下の場合には、電磁弁５４を閉じた状態として、バイパスラインＬ５３における改質水Ｗ３の流通を遮断する。

また、制御部８は、供給水Ｗ４を補給する制御を行う。具体的には、改質水タンク５の中の改質水Ｗ３の水位が第２の水位を下回ったことを、第２水位検出センサ５０２が検知したときに、供給水Ｗ４を改質水供給ラインＬ５２に補給するように補給水補給手段としてのポンプ５６を制御する。

以下、上記構成の燃料電池システム１の制御部８による供給水Ｗ４を補給する制御について、図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施形態による燃料電池システム１の制御部８による制御を示すフローチャートである。
燃料電池２において発電が行われているときには、熱交換器３において熱交換が行われることにより水が生成され、この水が燃焼ガスＧ２中に混在している。この水は、セパレータ５１により燃焼ガスＧ２から分離され、凝縮水Ｗ３（改質水Ｗ３）として改質水タンク５へ流通し、改質水タンク５に貯留される。これにより、改質水タンク５においては、貯留された改質水Ｗ３（凝縮水Ｗ３）の水位が上昇し、改質水Ｗ３の水位は、第１の水位を上回る。制御部８の処理は、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１において、第１水位検出センサ５０１は、改質水Ｗ３の水位が第１の水位を下回ったか否かについて検出する。改質水Ｗ３の水位が第１の水位を下回ったことを、第１水位検出センサ５０１が検出した場合（ＹＥＳ）には、制御部８の処理は、ステップＳ１３に進む。改質水Ｗ３の水位が第１の水位を下回っていないことを、第１水位検出センサ５０１が検出した場合（ＮＯ）には、制御部８の処理は、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２において、制御部８は、改質水Ｗ３の水位が第１の水位を下回った旨の報知を報知装置５８が行わない状態（報知を停止させた状態）とするように、報知装置５８に対して制御を行う。そして、制御部８の処理は、ステップＳ１１へ戻る。

ステップＳ１３において、制御部８は、改質水Ｗ３の水位が第１の水位を下回った旨の報知を報知装置５８が行うように、報知装置５８に対して制御を行う。そして、制御部８の処理は、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４において、第２水位検出センサ５０２は、改質水Ｗ３の水位が第２の水位を下回ったか否かについて検出する。改質水Ｗ３の水位が第２の水位を下回ったことを、第２水位検出センサ５０２が検出した場合（ＹＥＳ）には、制御部８の処理は、ステップＳ１５に進む。改質水Ｗ３の水位が第２の水位を下回っていないことを、第２水位検出センサ５０２が検出した場合（ＮＯ）には、制御部８の処理は、ステップＳ１１へ戻る。

ステップＳ１５において、制御部８は、供給水Ｗ４を改質水供給ラインＬ５２に補給するように、補給水補給手段を構成するポンプ５６を制御する。これにより、供給水Ｗ４が改質水供給ラインＬ５２に補給され、途切れることなく改質水Ｗ３が改質器７へ供給される。

本実施形態の燃料電池システム１によれば、以下の効果を得ることができる。
燃料電池システム１は、燃料電池２と、触媒上で燃料Ｇ３と水（改質水Ｗ３）とを反応させて、燃料電池２に供給される改質ガスＧ４を生成する改質器７と、改質器７で生成された改質ガスＧ４が燃料電池２に向けて流通する改質ガス供給ラインＬ６３と、燃料電池２から排出されたオフガスＧ１（燃焼ガスＧ２）と熱交換水ラインを流通する水Ｗ１（温水Ｗ１）との間で熱交換する熱交換器３と、オフガスＧ１（燃焼ガスＧ２）が熱交換器３において熱交換されて得られた凝縮水Ｗ３が流通する凝縮水供給ラインＬ５１と、凝縮水供給ラインＬ５１を介して供給される凝縮水Ｗ３を改質水Ｗ３として貯留する凝縮水貯留部としての改質水タンク５と、改質水タンク５の内部の第１の水位を検出する高水位検出部５０１と、改質水タンク５の内部の、第１の水位よりも低い第２の水位を検出する低水位検出部５０２と、凝縮水貯留部としての改質水タンク５に貯留された改質水Ｗ３が改質器７に向けて流通する改質水供給ラインＬ５２と、凝縮水供給ラインＬ５１及び凝縮水貯留部としての改質水タンク５を介さずに改質水供給ラインＬ５２に水を改質水として補給する補給水補給手段（ポンプ５６、補給水補給ラインＬ５５）と、低水位検出部５０２が第２の水位を検知したときに、供給水Ｗ４を改質水供給ラインＬ５２に補給するように、補給水補給手段を構成するポンプ５６を制御する制御部８と、を備える。

このため、凝縮水貯留部としての改質水タンク５から改質水供給ラインＬ５２へ改質水Ｗ３を流通させる排出口が詰まり、改質水タンク５から改質水供給ラインＬ５２を通して改質器７へ改質水Ｗ３を供給できなくなった場合であっても、安定してより確実に供給水Ｗ４を改質器７へ供給することができる。

また、制御部８による制御により報知を行う報知装置５８を備える。制御部８は、高水位検出部５０１による第１の水位に基づき、報知装置５８が報知を行うように報知装置５８に対して制御を行う。

このため、改質水タンク５の改質水Ｗ３の量が第２の水位を下回るよりも前の時点で、報知を行うことができるため、改質水タンク５の改質水Ｗ３の量が少なくなったことを、早めに認識することができる。

また、改質水供給ラインＬ５２には、改質水供給ラインＬ５２を流通する改質水Ｗ３を改質器７に送出するためのポンプ５５が接続される。補給水補給手段は、ポンプ５５と凝縮水貯留部としての改質水タンク５との間の改質水供給ラインＬ５２の部分に接続されて供給水Ｗ４を流通させる補給水補給ラインＬ５５を有する。

このため、凝縮水貯留部としての改質水タンク５から改質水供給ラインＬ５２へ改質水Ｗ３を流通させる排出口が詰まった場合に、補給水補給ラインＬ５５を通して供給水Ｗ４を供給することにより、改質水タンク５の排出口に詰まった異物を改質水供給ラインＬ５２の下流側へ引き寄せることができ、改質水タンク５の排出口に詰まった異物を除去することが可能になる。これにより、改質水タンク５の排出口の詰まりを解消できる可能性を高めることができる。

また、改質水供給ラインＬ５２には、改質水供給ラインＬ５２に流通する改質水Ｗ３から不純物を除去する不純物除去部５２が接続される。一端部が、改質水供給ラインＬ５２の改質水Ｗ３の流れにおける、不純物除去部５２よりも上流側における改質水供給ラインＬ５２の部分に接続され、他端部が、不純物除去部５２よりも下流側における改質水供給ラインＬ５２の部分に接続されたバイパスラインＬ５３を有する。

このため、不純物除去部５２において異物が詰まり改質水Ｗ３が流通できなくなった場合であっても、バイパスラインＬ５３を通して、改質水Ｗ３をより確実に改質器７へ供給することができる。

また、制御部８による制御により、改質水供給ラインＬ５２における改質水Ｗ３をバイパスラインＬ５３に流通させるか、又は、不純物除去部５２に流通させるか、の切換えを行う流通切換え部としての電磁弁５４を備える。制御部８は、改質水供給ラインＬ５２の改質水Ｗ３の流れにおける、不純物除去部５２よりも上流側における改質水供給ラインＬ５２の部分の改質水Ｗ３の圧力が所定の圧力よりも高い場合には、改質水供給ラインＬ５２における改質水Ｗ３をバイパスラインＬ５３に流通させるように、流通切換え部としての電磁弁５４に対して制御を行う。

このため、不純物除去部５２において異物が詰まり改質水Ｗ３が流通できなくなった場合に、的確に不純物除去部５２における異物の詰まりを検出して、バイパスラインＬ５３を通して、改質水Ｗ３をより確実に改質器７へ供給することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的範囲において変形が可能である。
例えば、本実施形態では、制御部８は、高水位検出部５０１による第１の水位の検出に基づき、報知装置５８が報知を行うように報知装置５８に対して制御を行ったが、これに限定されない。制御部８は、高水位検出部５０１による第１の水位の検出と、低水位検出部５０２による第２の水位の検出と、のうちの少なくとも１つに基づき、報知装置５８が報知を行うように報知装置５８に対して制御を行えばよい。

また、ポンプ５５は、不純物除去部５２と改質器７との間の改質水供給ラインＬ５２の部分に接続されていたが、この構成に限定されない。例えば、分岐部Ｊ１と分岐部Ｊ３との間の改質水供給ラインＬ５２の部分に接続されていてもよい。

また、供給水Ｗ４として純水処理した水を用いる場合には、補給水補給手段は、混床イオン交換樹脂（ポリッシャ）を有する不純物除去部を補給水補給ラインＬ５５の途中に備えていてもよい。これにより、補給水補給ラインＬ５５を通して供給される供給水Ｗ４は、不純物が除去され浄化（純水化）される。この場合には、例えば、燃料電池システムは、不純物除去部５２を有していなくてもよい。

１燃料電池システム
２燃料電池
３熱交換器
５改質水タンク（凝縮水貯留部）
７改質器
８制御部
５２不純物除去部
５４電磁弁（流通切換え部）
５５ポンプ
５６ポンプ（補給水補給手段）
５８報知装置
５０１高水位検出部
５０２低水位検出部
Ｌ２熱交換水ライン
Ｌ５１凝縮水供給ライン
Ｌ５２改質水供給ライン
Ｌ５３バイパスライン
Ｌ５５補給水補給ライン（補給水補給手段）
Ｌ６３改質ガス供給ライン
Ｇ１オフガス
Ｇ２燃焼ガス
Ｇ４改質ガス
Ｗ１温水（水）
Ｗ２、Ｗ４供給水
Ｗ３改質水（凝縮水）（水）

Claims

燃料電池と、
触媒上で燃料と水とを反応させて、前記燃料電池に供給される改質ガスを生成する改質器と、
前記改質器で生成された改質ガスが前記燃料電池に向けて流通する改質ガス供給ラインと、
前記燃料電池から排出されたオフガスと熱交換水ラインを流通する水との間で熱交換する熱交換器と、
オフガスが前記熱交換器において熱交換されて得られた凝縮水が流通する凝縮水供給ラインと、
前記凝縮水供給ラインを介して供給される凝縮水を改質水として貯留する凝縮水貯留部と、
前記凝縮水貯留部の内部の第１の水位を検出する高水位検出部と、
前記凝縮水貯留部の内部の、第１の水位よりも低い第２の水位を検出する低水位検出部と、
前記凝縮水貯留部に貯留された改質水が前記改質器に向けて流通する改質水供給ラインと、
前記凝縮水供給ライン及び前記凝縮水貯留部を介さずに前記改質水供給ラインに水を改質水として補給する補給水補給手段と、
前記低水位検出部が前記第２の水位を検知したときに、水を前記改質水供給ラインに補給するように前記補給水補給手段を制御する制御部と、を備える燃料電池システム。
前記制御部による制御により報知を行う報知装置を備え、
前記制御部は、前記高水位検出部による前記第１の水位の検出と、前記低水位検出部による前記第２の水位の検出と、のうちの少なくとも１つに基づき、前記報知装置が報知を行うように前記報知装置に対して制御を行う、請求項１に記載の燃料電池システム。
前記改質水供給ラインには、前記改質水供給ラインを流通する改質水を前記改質器に送出するためのポンプが接続され、
前記補給水補給手段は、前記ポンプと前記凝縮水貯留部との間の前記改質水供給ラインの部分に接続されて水を流通させる補給水補給ラインを有する、請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。
前記改質水供給ラインには、前記改質水供給ラインに流通する改質水から不純物を除去する不純物除去部が接続され、
一端部が、前記改質水供給ラインの改質水の流れにおける、前記不純物除去部よりも上流側における前記改質水供給ラインの部分に接続され、他端部が、前記不純物除去部よりも下流側における前記改質水供給ラインの部分に接続されたバイパスラインを有する、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の燃料電池システム。
前記制御部による制御により、前記改質水供給ラインにおける改質水を前記バイパスラインに流通させるか、又は、前記不純物除去部に流通させるか、の切換えを行う流通切換え部を備え、
前記制御部は、前記改質水供給ラインの改質水の流れにおける、前記不純物除去部よりも上流側における前記改質水供給ラインの部分の改質水の圧力が所定の圧力よりも高い場合には、前記改質水供給ラインにおける改質水を前記バイパスラインに流通させるように、前記流通切換え部に対して制御を行う、請求項４に記載の燃料電池システム。