JP2021082412A

JP2021082412A - 燃料電池システム

Info

Publication number: JP2021082412A
Application number: JP2019207064A
Authority: JP
Inventors: 素生吉田; Motoo Yoshida; 卓也伴野; Takuya Tomono
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2021-05-27
Anticipated expiration: 2039-11-15
Also published as: JP7335787B2

Abstract

【課題】ガス漏洩検知機能の不要な発動を回避するために設けられた発電停止期間の長期化を抑制する。【解決手段】燃料電池システム１０Ａは、燃料電池ユニット１２と、燃料電池ユニット１２における熱交換で加熱された水を貯留する貯湯タンク４８と、ガスの燃焼により加熱して給湯する給湯ユニット１４と、燃料電池ユニット１２及び給湯ユニット１４の少なくとも一方の運転を制御することで、予め定められた停止判定期日よりも所定時間前に、燃料電池システム１０Ａ内での蓄熱量を維持または増加させる蓄熱モード処理を実行する、制御部１１０と、を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、燃料電池システムに関し、特に、燃料電池による発電で得られる熱を利用するための貯湯タンクを有する、燃料電池システムに関するものである。

一般的に、燃料電池システムでは、発電を継続するためにガスを消費し続けている。一方、ガスマイコンメータには、安全機能が設けられており、一定期間ガスの消費が継続した場合に、ガスの漏洩等とみなして、警報が発令される。このような警報の発令を回避するために、特許文献１では、ガス漏洩等の判定期日の前に一定期間発電を停止し、燃料電池システムでのガス消費を停止している。

特開２００５−３５３２９２号公報

一方で、ガスマイコンメータは、他のガス機器におけるガス消費についても監視しており、例えば、熱源機を使用するとガス消費を検知する。したがって、燃料電池システムにおいてガス漏洩検知機能の不要な発動を回避するための発電停止期間中に、ユーザーが熱源機を使用すると、発電停止時間がリセットされ、燃料電池システムの発電停止期間が長くなってしまう。

本発明は、上記事実を考慮して成されたものであり、燃料電池システムにおいて、ガス漏洩検知機能の不要な発動を回避するために設けられた発電停止期間の長期化を抑制することを目的とする。

本発明の第１の態様に係る燃料電池システムは、ガスを用いて発電する燃料電池モジュールを有する燃料電池ユニットと、前記燃料電池ユニットにおける熱交換で加熱された水を貯留する貯湯タンクと、ガスの燃焼により水を加熱して熱供給する熱源機と、前記燃料電池ユニット及び前記熱源機の少なくとも一方の運転を制御することで、予め定められた停止判定期日よりも所定時間前に、システム内での蓄熱量を維持または増加させる蓄熱モード処理を実行する、制御部と、を備えている。

第１の態様に係る燃料電池システムは、燃料電池ユニット、貯湯タンク、及び熱源機を備えている。貯湯タンクには、燃料電池ユニットにおける熱交換で加熱された水が貯留される。熱源機は、ガスの燃焼により加熱して熱供給する。制御部は、燃料電池ユニット及び熱源機の少なくとも一方の運転を制御することで、予め定められた停止判定期日よりも所定時間前に、システム内での蓄熱量を増加または維持させる蓄熱モード処理を実行する。この蓄熱モード処理の実行により、システム内での蓄熱量が増加するか、または維持される。したがって、発電停止期間中におけるユーザーからの熱要求に対して、熱源機を使用する必要が低下し、ガスの燃焼による熱源機での熱供給が抑制され、発電停止時間がリセットされることを抑制することができる。

本発明の第２の態様に係る燃料電池システムは、前記蓄熱モード処理は、前記貯湯タンクにおける蓄熱量を維持または増加させる。

第２の態様に係る燃料電池システムによれば、予め定められた停止判定期日よりも所定時間前に貯湯タンクを用いて蓄熱を行うことにより、発電停止期間中にユーザーからの熱要求に対して、熱源機を使用する必要を低下させることができる。

本発明の第３の態様に係る燃料電池システムは、前記制御部は、前記蓄熱モード処理において、ユーザーから熱要求があった場合に、前記貯湯タンクに貯留された湯の熱量を不使用とし、前記熱源機での加熱のみでの熱供給を行う。

第３の態様に係る燃料電池システムによれば、予め定められた停止判定期日よりも所定時間前に貯湯タンクに貯留された湯の熱量を使用せずに熱源機での加熱により熱供給を行うことにより、貯湯タンクにおける蓄熱量を維持または増加させることができる。
なお、ユーザーからの熱要求とは、給湯要求、暖房の要求、追焚要求など、湯を熱源として行われるサービスについての要求である。

本発明の第４の態様に係る燃料電池システムは、前記制御部は、前記蓄熱モード処理において、前記燃料電池ユニットでの熱交換の熱量を増加させる。

第４の態様に係る燃料電池システムによれば、予め定められた停止判定期日よりも所定時間前に熱交換の熱量を増加させて貯湯タンクの湯温を上げることにより、貯湯タンクにおける蓄熱量を維持または増加させることができる。

本発明の第５の態様に係る燃料電池システムは、前記蓄熱モード処理は、前記熱源機における蓄熱量を増加させる。

第５の態様に係る燃料電池システムによれば、予め定められた停止判定期日よりも所定時間前に熱源機を用いて蓄熱を行うことにより、発電停止期間中にユーザーからの熱要求に対して、熱源機を使用する必要を低下させることができる。

本発明の第６の態様に係る燃料電池システムは、前記制御部は、前記蓄熱モード処理において、前記貯湯タンクにおける蓄熱量が所定の下限値を超えるように、前記燃料電池モジュール及び前記熱源機の少なくとも一方の運転を制御する。

第６の態様に係る燃料電池システムによれば、貯湯タンクにおける蓄熱量が所定の下限値を超えるので、発電停止期間中にユーザーからの熱要求に対して、熱源機を使用する必要を低下させることができる。

本発明の燃料電池システムによれば、ガス漏洩検知機能の不要な発動を回避するために設けられた発電停止期間の長期化を抑制することができる。

第１実施形態の燃料電池システムの構成概略図である。第１実施形態の燃料電池システムの制御系の構成を示すブロック図である。第１実施形態における蓄熱モード処理のフローチャートである。タンク蓄熱設定処理のフローチャートである。熱源機蓄熱処理のフローチャートである。第２実施形態の燃料電池システムの構成概略図である。第２実施形態における蓄熱モード処理のフローチャートである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態の燃料電池システム１０Ａは、図１に示されるように、燃料電池ユニット１２と、貯湯タンクユニット１３と、熱源機の一例である給湯ユニット１４との３ユニットで構成されている。なお、燃料電池システム１０Ａは、燃料電池ユニット１２と貯湯タンクユニット１３を一体化して、２ユニットで構成してもよい。

燃料電池ユニット１２は、燃料ガス及び水を用いて発電を行い、貯湯タンクユニット１３は、燃料電池ユニット１２で熱交換する伝熱媒体としての水を蓄える。給湯ユニット１４は、燃料電池ユニット１２で加熱された上水を目的の温度まで加熱して供給する。

燃料電池ユニット１２は、発電を行う燃料電池の一例である燃料電池モジュール２０を備えている。燃料電池モジュール２０は、ガス供給路２１を介して、ガス継手２２に接続されており、ガス継手の２２には、ガス供給管２４が接続されている。ガス供給管２４は、後述する給湯ユニット１４のバーナー１５０へ向かう流路と燃料電池モジュール２０へ向かう流路とに分岐されている。当該分岐を分岐部２４Ａと称する。

ガス供給管２４は、ガス本管（不図示）に接続されており、ガス供給管２４には、炭化水素原料の一例であるメタンを主成分とする都市ガスが供給される。ガス供給路２１には、脱硫部２６が設けられており、都市ガスに含まれた硫黄分や硫黄化合物が脱硫部２６で除去されて燃料電池モジュール２０に供給される。

また、燃料電池モジュール２０は、供給ポンプ２８を有する改質水流入路３０を介して貯留槽３２に接続されており、燃料電池モジュール２０には、貯留槽３２に貯留された改質水が供給ポンプ２８で供給される。この燃料電池モジュール２０は、都市ガスと改質水とを改質反応させて水素を生成する水素生成部（改質器）を備えている（図示省略）。

燃料電池モジュール２０には、水素生成部での改質反応促進の為に利用した燃焼排ガスを排出する排出路３４が接続されている。排出路３４には、排気熱交換器３６が設けられており、排気熱交換器３６より下流側が貯留槽３２に接続されている。燃料電池モジュール２０からの燃焼排ガスは、排気熱交換器３６で後述する伝熱媒体５０との熱交換により冷却され、含有した水蒸気が凝縮される。これにより、燃焼排ガスは、水とガスとに分けられ、水は貯留槽３２へ送られて改質水として再利用される。また、ガスは、不図示の排気口より排気される。

貯留槽３２には、排水ポンプ１００を有した排水路１０２が接続されており、排水路１０２は、排水継手１０２ａに接続された排水管１０４を介して下水道に接続されている。排水ポンプ１００は、貯留槽３２の水が所定量以上になった際に作動し、貯留槽３２内の水を、排水管１０４を介して下水道に排出する。

燃料電池モジュール２０は、水素生成部で生成した水素を利用して発電を行う燃料電池スタックを有する発電部（図示省略）を備えている。燃料電池モジュール２０の発電部からの電力は、インバーター回路３８によって交流に変換された後、接続端子４０ａに接続された供給線９２ａを介して外部へ供給される。

排気熱交換器３６には、伝熱媒体５０を排気熱交換器３６と貯湯タンク４８との間で循環させる熱回収循環路４２が接続されている。排気熱交換器３６と貯湯タンク４８とを接続する熱回収循環路４２の一方の流路である第一流路４２ａには、熱回収ポンプ４４及びラジエータ４６が設けられている。この第一流路４２ａのラジエータ４６より上流側は、継手４２ｂ、４２ｄ及び配管４２ｃを介して貯湯タンク４８に接続されている。貯湯タンク４８には、伝熱媒体５０が貯留されており、伝熱媒体５０としては、一例として水が使用されている。貯湯タンク４８の上部は大気開放されている。また、貯湯タンク４８には、貯湯タンク内の水温を計測するための温度計５１が設けられている。

この第一流路４２ａは、貯湯タンク４８の下部に接続されており、貯湯タンク４８の下部に貯留された伝熱媒体５０が優先的に排気熱交換器３６へ送られる。貯湯タンク４８から熱回収循環路４２の第一流路４２ａに供給された伝熱媒体５０は、ラジエータ４６で冷却された後、熱回収ポンプ４４によって排気熱交換器３６へ送られる。なお、ラジエータ４６は、供給される伝熱媒体５０が高温の際など必要に応じてファンモータが作動する。

貯湯タンク４８から第一流路４２ａを介して排気熱交換器３６へ送られた伝熱媒体５０は、熱回収循環路４２の他方の流路である第二流路４２ｅを介して貯湯タンク４８に戻される。第二流路４２ｅは、継手４２ｆ、４２ｈ及び配管４２ｇを介して貯湯タンク４８の上部に接続されている。燃料電池モジュール２０からの燃焼排ガスの熱は、排気熱交換器３６によって伝熱媒体５０へ移動され、この熱で加熱された伝熱媒体５０は、貯湯タンク４８の上部に戻される。

貯湯タンクユニット１３の貯湯タンク４８に貯留された伝熱媒体５０は、熱回収循環路４２と異なる熱供給循環路５８を介して、燃料電池ユニット１２に設けられた上水熱交換器５４に供給される。これにより、貯湯タンク４８の伝熱媒体５０は、熱供給循環路５８に設けられた上水熱交換器５４及び予熱ポンプ５６を介して貯湯タンク４８へ戻される。なお、予熱ポンプ５６は、貯湯タンク４８の伝熱媒体５０の熱を利用する際に作動する。

本実施形態では、上水熱交換器５４の下流側に予熱ポンプ５６を配置した場合について説明するが、これに限定されるものではない。例えば、上水熱交換器５４の上流側に予熱ポンプ５６を配置してもよく、以下の実施形態も同様とする。

熱供給循環路５８の上流側の第一流路５８ａは、継手５８ｂ、５８ｄ及び配管５８ｃを介して貯湯タンク４８の上部に接続されており、貯湯タンク４８の上部に貯留された伝熱媒体５０が優先的に上水熱交換器５４へ供給される。熱供給循環路５８の下流側の第二流路５８ｅは、継手５８ｆ、５８ｈ及び配管５８ｇを介して、貯湯タンク４８の下部に接続されており、上水熱交換器５４で熱が奪われた伝熱媒体５０は、貯湯タンク４８の下部側に戻される。

上水熱交換器５４には、流入側分岐点６０ａを有する流入路６０が接続されている。流入路６０は、入側管継手６２に接続されている。入側管継手６２は、例えば水道管の給水管６４に接続されており、流入路６０には、上水が供給される。

上水熱交換器５４には、流出路６６が接続されている。流出路６６には、流出側分岐点６６ａが設けられており、流出側分岐点６６ａには、補水弁６８を有した補水路７１が接続されている。補水路７１は、熱供給循環路５８の第一流路５８ａに接続されており、補水弁６８を開作動することで、上水を伝熱媒体５０として、上水熱交換器５４の上流側から貯湯タンク４８へ供給することができる。

流出路６６の流出側分岐点６６ａの下流には、混合弁７２が設けられている。混合弁７２は、バイパス路７４を介して流入側分岐点６０ａに接続されている。混合弁７２は、流入路６０からの上水と上水熱交換器５４からの上水とを混合する弁であり、例えば流出温が予め定められた設定温度となるように、流入路６０からの上水と上水熱交換器５４からの上水との混合比を調整する。

流出路６６の混合弁７２より下流側は、出側継手７６に接続されており、出側継手７６は、出湯管７８を介して、給湯ユニット１４の入水継手８０に接続されている。

燃料電池ユニット１２には、制御部１１０が設けられている。制御部１１０により、燃料電池システム１０Ａが制御されている。図２に示されるように、制御部１１０は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ：プロセッサ）１１２、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）１１３、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）１１４、ストレージ１１５、入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）１１６、を有する。各構成は、バス１１７を介して相互に通信可能に接続されている。

ＣＰＵ１１２は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ１１２は、ＲＯＭ１１３またはストレージ１１５からプログラムを読み出し、ＲＡＭ１１４を作業領域としてプログラムを実行する。ＣＰＵ１１２は、ＲＯＭ１１３またはストレージ１１５に記録されているプログラムにしたがって、上記各構成の制御および各種の演算処理を行う。

ＲＯＭ１１３は、各種プログラムおよび各種データを格納する。ＲＡＭ１１４は、作業領域として一時的にプログラムまたはデータを記憶する。ストレージ１１５は、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）またはＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、および各種データを格納する。本実施形態では、ＲＯＭ１１３またはストレージ１１５には、燃料電池システム１０Ａの後述する蓄熱モード処理についてのプログラム等が格納されている。入出力Ｉ／Ｆ１１６は、信号線を介して、温度計５１、熱回収ポンプ４４、５６、マイコンメータ７０、制御部１６４、及びその他の燃料電池システム１０Ａを駆動させるための機器と接続されている。（制御部１１０と各機器との接続線は省略）。

給湯ユニット１４のガス継手８２には、ガス供給管２４が接続されており、給湯ユニット１４のバーナー１５０には、ガス供給管２４からの都市ガスが供給される。また、給湯ユニット１４の給湯継手８４Ａには、給湯管８６Ａが接続されており、給湯管８６Ａは、お湯が利用される給湯箇所へ配索されている。そして、給湯ユニット１４に接続された排水管８８は、下水道に接続されている。

給湯ユニット１４の入水継手８０Ａには、入水路１５２が接続されており、入水路１５２は、熱交換器１５４に接続されている。熱交換器１５４は、混合弁１５６を有する給湯路１５８を介して給湯継手８４Ａに接続されており、混合弁１５６は、バイパス路１６０を介して入水路１５２の入水側分岐点１５２ａに接続されている。混合弁１５６は、入水路１５２からの上水と熱交換器１５４からの上水とを混合する弁であり、入水路１５２からの上水と熱交換器１５４からの上水との混合比を調整する。また、熱交換器１５４には、内部に滞留する水の温度を計測するための温度計１５４Ａが設けられている。

この給湯ユニット１４は、制御部１６４を備えている。制御部１６４は、制御部１１０と同様に、不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ストレージ、入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）を有し、ＣＰＵは、ＲＯＭまたはストレージに記録されているプログラムにしたがって、各構成の制御および各種の演算処理を行う。制御部１６４は、信号線１６４Ａを介して、制御部１１０、温度計１５４Ａ、バーナー１５０、混合弁１５６、及び給湯ユニット１４を駆動させるためのその他の機器と接続されている。

また、給湯ユニット１４には、暖房継手８０Ｂ、８４Ｂが設けられ、暖房管８６Ｂが配策されている。暖房管８６Ｂは、燃料電池ユニット１２内の上水熱交換器５４、給湯ユニット１４内の熱交換器１５４、及び暖房が利用される暖房箇所、を循環するように循環流路として配策されている。なお、燃料電池ユニット１２内の配策及び循環用のポンプについては図示を省略している。

また、給湯ユニット１４には、追焚継手８０Ｃ、８４Ｃが設けられ、ふろ管８６Ｃが配策されている。ふろ管８６Ｃは、燃料電池ユニット１２内の上水熱交換器５４、給湯ユニット１４内の熱交換器１５４、及びふろの追焚機器、を循環するように循環流路として配策されている。なお、燃料電池ユニット１２内の配策及び循環用のポンプについては図示を省略している。

給湯ユニット１４は、燃料電池ユニット１２で加熱された上水、暖房管８６Ｂ内を流れる水、ふろ管８６Ｃ内を流れる水を必要に応じて加熱するバックアップ用の熱源機である。制御部１６４は、例えば、バーナー１５０での燃焼量を調整して熱交換器１５４での上水の加熱量を制御するとともに、混合弁１５６の開度を制御する。これにより、給湯管８６Ａからの給湯温度が図示しないリモコンで設定された設定温度となる。また、暖房管８６Ｂ内を流れる水、ふろ管８６Ｃ内を流れる水を設定温度まで上昇させる。また、制御部１６４は、後述する蓄熱モード処理において、熱交換器１５４内に滞留する水の温度を上昇させる。

ガス供給管２４の分岐部２４Ａよりも上流側には、マイコンメータ７０が取り付けられている。マイコンメータ７０は、供給するガスの流量を計測すると共に、ガスの供給における異常を監視する複数の機能を有している。主たる監視機能としては、異常流出監視機能、感震機能、圧力監視機能、及び長時間使用監視機能等がある。

また、マイコンメータ７０では、上記の主たる監視機能に加え、ガスの供給を積極的に遮断するものではないが、安全機能として、「微量漏洩監視機能」を搭載している。微量漏洩監視機能では、微量漏洩が３０日間継続した場合に、警報を発令(警報ランプの点滅等）する。

「微量」とは、前述した異常流出監視機能、圧力監視機能、及び長時間使用監視機能での監視で異常と判定されないガス流量であり、予め定めた単位時間当たりの漏洩許容範囲から定める。

また、「継続」の定義としては、１時間以上の間隔を開けずにガスが流れていることとする。言い換えれば、１時間未満（例えば、５９分）の流動途絶は、「継続」と認識する。

ここで、燃料電池システム１０Ａでは、通常は、発電を目的としてガスを消費し続けているため、微量漏洩監視機能が働かないように、３０日が経過する前に、一定の発電休止期間を設けるようにしている。一例として、２７日の連続稼働毎に１回、一定時間（２４時間）の発電休止期間（以下「連続稼働毎発電休止期間」という）を設け、安全機能の警報カウンタをリセットするようにしている。

図３は、燃料電池システム１０Ａの蓄熱モード処理の一例を示すフローチャートである。燃料電池システム１０Ａでは、連続稼働毎発電休止期間の一定時間（一例として１２時間、以下「休止前蓄熱開始時間」と称する）前に、制御部１１０により蓄熱モード処理が開始される。

マイコンメータ７０の情報に基づいて、休止前蓄熱開始時間に達すると、ステップＳ１０でタンク蓄熱設定処理が実行される。

タンク蓄熱設定処理は、図４に示されるように、ステップＳ２１で、貯湯タンク４８内の湯温を検出するために温度計５１の温度データを取得し、ステップＳ２２で、取得した温度計５１の温度データが予め設定された蓄熱温度（一例として８０℃）以下かどうかを判断する。当該蓄熱温度は、貯湯タンク４８で通常貯留している湯温よりも高い温度が設定されることが好ましい。ステップＳ２２の判断が否定された場合には、判断が肯定されるまで待機する。ステップＳ２２での判断が肯定された場合には、ステップＳ２３で、熱回収ポンプ４４の出力を上げ、ステップＳ２１へ戻って処理を繰り返す。

このタンク蓄熱処理により、貯湯タンク４８に貯留された湯の温度が蓄熱温度（８０℃）以下の場合に、熱回収ポンプ４４の出力を上げて排気熱交換器３６で交換される熱量を増加させ、発電に伴う排熱の回収量を増加させる。これにより、貯湯タンク４８に貯留された湯の温度を蓄熱温度に達するまで上昇させることができる。

次に、ステップＳ１１で、制御部１６４へ蓄熱指示の信号を出力する。制御部１６４では、図５に示す熱源機蓄熱処理が実行される。

熱源機蓄熱処理では、ステップＳ２５で、蓄熱指示信号を受信するまで待機し、蓄熱指示信号を受信するとステップＳ２６で、温度計１５４Ａの温度データを取得する。ステップＳ２７で、取得した温度計１５４Ａの温度データが予め設定された熱源機蓄熱温度（一例として８０℃）以下かどうかを判断する。当該熱源機蓄熱温度は、燃料電池ユニット１２からの湯が給湯ユニット１４を通過する際に、温度の低下が抑制される効果のある適切な湯温に設定されることが好ましい。

ステップＳ２７の判断が否定された場合には、判断が肯定されるまで待機する。ステップＳ２７での判断が肯定された場合には、ステップＳ２８で、バーナー１５０を燃焼させて、熱交換器１５４を加熱し、ステップＳ２６へ戻って処理を繰り返す。

この熱源機蓄熱処理により、熱交換器１５４に滞留した湯の温度が熱源機蓄熱温度（８０℃）以下の場合に、バーナー１５０で加熱して熱源機蓄熱温度に達するまで上昇させることができ、給湯ユニット１４の温度を熱源機蓄熱温度に維持することができる。

次に、ステップＳ１２で、予熱ポンプ５６の運転停止指示を行う。この運転停止指示により予熱ポンプ５６の運転は停止され、ユーザーからの熱要求があっても、予熱ポンプ５６は駆動されない。すなわち、貯湯タンク４８内の湯を用いて上水を加熱することが停止される。

次に、ステップＳ１３で、蓄熱終了時間に達したかどうかを判断する。蓄熱終了時間は、連続稼働毎発電休止期間に入る前であり、一例として、連続稼働毎発電休止期間開始の５分前等に設定することができる。ステップＳ１３では、蓄熱終了時間に達するまで待機する。

蓄熱終了時間に達した場合には、ステップＳ３０で、タンク蓄熱解除処理を実行する。タンク蓄熱解除処理では、熱回収ポンプ４４の出力を通常時の出力に戻し、タンク蓄熱処理を終了させる。また、ステップＳ１４で、制御部１６４へ蓄熱解除の信号を出力する。制御部１６４は、バーナー１５０の燃焼を停止し、熱源機蓄熱処理を終了させる。さらに、ステップＳ１５で、予熱ポンプ５６の運転停止解除指示を行う。この運転停止解除指示により、予熱ポンプ５６の運転は通常に戻され、ユーザーからの熱要求があった場合に、予熱ポンプ５６が駆動され、貯湯タンク４８内の湯を用いて上水の加熱が行われる。ステップＳ１５の後、蓄熱モード処理は終了する。

燃料電池システム１０Ａは、蓄熱モード処理終了後、連続稼働毎発電休止期間に入り、運転が停止される。このとき、ユーザーから熱供給として給湯の要求があると、予熱ポンプ５６が駆動されて、貯湯タンク４８内の湯により上水が加熱され、出湯管７８を介して、給湯ユニット１４へ送出され、給湯ユニット１４を経由して、給湯管８６Ａへ湯が供給される。

また、ユーザーから熱供給として暖房、追焚の要求があると、不図示の各々のポンプが駆動されて、貯湯タンク４８内の湯により暖房管８６Ｂ、ふろ管８６Ｃの水が加熱されつつ循環される。

本実施形態の燃料電池システム１０Ａでは、連続稼働毎発電休止期間に入る前に、蓄熱モード処理により、貯湯タンク４８に高温の湯が貯留されると共に、その貯留状態が維持される。また、給湯ユニット１４内の温度が高い状態で維持される。これにより、連続稼働毎発電休止期間中に、ユーザーから熱要求があった場合に、ガスを用いて水を温める必要が減少する。したがって、連続稼働毎発電休止期間中におけるガスの使用による連続稼働毎発電休止期間の中断で、発電休止期間が長期化したり、ガスの使用を中断できずにガス漏洩検知機能が作動したりすることを抑制できる。

なお、本実施形態では、蓄熱モード処理において、貯湯タンク４８の湯を所定の蓄熱温度に上昇させて蓄熱温度に維持すると共に、給湯ユニット１４の熱交換器１５４の温度を所定の熱源機温度に上昇させて熱源機蓄熱温度に維持したが、いずれか一方のみでもよい。また、貯湯タンク４８内の湯温が蓄熱温度に満たない場合には、燃料電池モジュール２０での発電を積極的に（要求電力を超えて）行って、排気熱交換器３６における排熱温度を上げて湯温を上昇させてもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施形態の燃料電池システム１０Ｂは、図６に示されるように、開放式の貯湯タンク４８に代えて、加圧式の貯湯タンク４８Ｐを備えている。また、上水熱交換器５４を有しておらず、上水は貯湯タンク４８Ｐへ供給される。上水は、排気熱交換器３６によって加熱される。

貯湯タンク４８Ｐに貯留された上水は、継手４００ａ、配管４００ｂ、継手４００ｃを介して、燃料電池ユニット１２内の上水供給路４００を通流する。上水供給路４００を通流する上水は、混合弁７２、出側継手７６、及び出湯管７８を介して、給湯ユニット１４に供給される。

また、暖房管８６Ｂ、ふろ管８６Ｃは、各々、貯湯タンク４８の上部から湯を取り込み、給湯ユニット１４内の熱交換器１５４、及び暖房が利用される暖房箇所、ふろの追焚機器、を経て貯湯タンク４８の下部へ湯を戻すように循環流路として配策されている。

燃料電池システム１０Ｂでも、連続稼働毎発電休止期間の一定時間前に、制御部１１０により、蓄熱モード処理が開始される。本実施形態の燃料電池ユニット１２は、上水熱交換器５４を有していないため、予熱ポンプ５６も有していない。したがって、図６に示されるように、蓄熱モード処理において、ステップＳ１２及びステップＳ１５を有していない。

本実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

１０Ａ、１０Ｂ燃料電池システム
１２燃料電池ユニット
１４給湯ユニット（熱源機）
２０燃料電池モジュール
４８、４８Ｐ貯湯タンク
１１０制御部

Claims

ガスを用いて発電する燃料電池モジュールを有する燃料電池ユニットと、
前記燃料電池ユニットにおける熱交換で加熱された水を貯留する貯湯タンクと、
ガスの燃焼により水を加熱して熱供給する熱源機と、
前記燃料電池ユニット及び前記熱源機の少なくとも一方の運転を制御することで、予め定められた停止判定期日よりも所定時間前に、システム内での蓄熱量を増加または維持させる蓄熱モード処理を実行する、制御部と、
を備えた燃料電池システム。
前記蓄熱モード処理は、前記貯湯タンクにおける蓄熱量を維持または増加させる、請求項１に記載の燃料電池システム。
前記制御部は、前記蓄熱モード処理において、ユーザーから熱要求があった場合に、前記貯湯タンクに貯留された湯の熱量を不使用とし、前記熱源機での加熱のみでの給湯を行う、請求項２に記載の燃料電池システム。
前記制御部は、前記蓄熱モード処理において、前記燃料電池ユニットでの熱交換の熱量を増加させる、請求項２または請求項３に記載の燃料電池システム。
前記蓄熱モード処理は、前記熱源機における蓄熱量を増加させる、請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム。
前記制御部は、前記蓄熱モード処理において、前記貯湯タンクにおける蓄熱量が所定の下限値を超えるように、前記燃料電池モジュール及び前記熱源機の少なくとも一方の運転を制御する、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。