JP5381239B2

JP5381239B2 - 燃料電池システム

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Publication number: JP5381239B2
Application number: JP2009084167A
Authority: JP
Inventors: 裕記大河原
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP2010238473A

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。

燃料電池システムの一例としては、特許文献１に示されている燃料電池システムがある。この燃料電池システムは、特許文献１の図２に示されているように、水蒸気改質を行なう改質器４を有し、改質器４に水を供給するための水供給管５と、水供給管５に設けられ水供給管５に供給される水量を調整するための給水弁６と、改質器４に供給する水を処理するための水処理装置と、改質器４に供給する水を貯水するための水タンク１０と、水タンク１０の水位に基づき給水弁６の開閉を制御する制御装置１４とを具備するとともに、給水弁６、活性炭フィルタ装置７、ＲＯ膜装置８、水タンク１０、イオン交換樹脂装置９が、改質器４に向けて順次、水供給管５で接続されている。また燃料電池１の発電により生じた排ガスを、熱交換器１３内を流通する水とで熱交換する際に生じる凝縮水を、凝縮水供給管２０により水タンク１０に供給している。

この燃料電池システムにおいては、給水弁６と水タンク１０との間に給水管５を流れる水の導電率を検出する導電率センサ（水流れセンサ）１９を具備しており、給水弁６を閉じて一定時間経過後に水流れセンサ１９が水供給管５を流れる水を検知した場合に、給水弁６が故障していることが分かるようになっている。

特開２００８−１８６６６１号公報

しかし、特許文献１に記載の燃料電池システムにおいては、給水管５を流れる水の導電率を検出する導電率センサ１９の検出値に基づいて改質器に水を供給するための給水弁６の故障を容易に判別することができるものの、熱交換器１３（凝縮器）からの凝縮水（回収水）が燃料電池モジュールに供給する水（供給水）より多いか少ないかを判断することはできず、すなわち燃料電池モジュールに供給する水が不足しているかを判断することはできない。

本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、燃料電池システムにおいて、凝縮器からの凝縮水を燃料電池モジュールに供給する場合において、燃料電池モジュールに供給する水が不足しているか否かを検知することを可能にすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、燃料電池を少なくとも含んで構成され、水と燃料および酸化剤ガスが供給される燃料電池モジュールを備えた燃料電池システムであって、燃料電池システムの中で流通する水分を含んだガス中の水蒸気を液状の熱媒体との熱交換で凝縮し凝縮水を生成する凝縮器と、凝縮器から供給された凝縮水を貯蔵する貯水器と、貯水器に貯蔵されている凝縮水を水として燃料電池モジュールに供給する水供給手段と、貯水器から溢れ出た水を排出する排水装置と、排水装置に備えられて排水装置の排水の導電率を検知する導電率計と、を備えたことである。

また請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、燃料電池モジュール、凝縮器、貯水器および排水装置は筐体内に配設され、排水装置は、貯水器から溢れ出た水を少なくとも受ける水受け部材と、水受け部材が受けた水を水受け部材から筐体の外部に排出する排水管とを備えたことである。

また請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項２において、貯水器に備えられ貯水器から溢れ出た水を水受け部材に導く導水管をさらに備えたことである。

また請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項２または請求項３において、水受け部材は、貯水器の下方に配設され、貯水器から漏れて落水する水を受けるように構成されていることである。

また請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項２乃至請求項４の何れか一項において、水受け部材は、凝縮器から漏れて落水する熱媒体を受けるように構成されていることである。

また請求項６に係る発明の構成上の特徴は、請求項３において、貯水器は、凝縮器から供給された凝縮水を純水化する純水器と、純水器から供給された純水と貯水する水タンクを備え、水タンクに備えられ水タンクから溢れ出た水を水受け部材に導く第１導水管、純水器に備えられ純水器から溢れ出た水を水受け部材に導く第２導水管のうち少なくとも一方を導水管として備えたことである。

また請求項７に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至請求項６の何れか一項において、貯湯水を貯水し、高温の貯湯水を上部から給湯しその減少分だけ低温の補給水を下部から補給する貯湯槽と、貯湯槽の下部に一端が接続され貯湯槽の上部に他端が接続され途中に凝縮器が設けられるとともに、貯湯水を熱媒体として凝縮器に供給する貯湯水循環ラインと、貯湯槽の貯湯水入口と凝縮器の貯湯水出口との間の貯湯水循環ラインに接続され凝縮器で熱交換された後の貯湯水を排水装置に排水する排湯管と、排湯管に備えられ排湯管を開閉する排湯弁と、をさらに備えたことである。

また請求項８に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至請求項７の何れか一項において、導電率計で計測した導電率値に基づいて燃料電池システムの運転を制御する制御装置をさらに備え、制御装置は、排水装置の排水の導電率値が第１所定値以上となった場合、燃料電池システムを停止することである。

また請求項９に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至請求項７の何れか一項において、導電率計で計測した導電率値に基づいて燃料電池システムの運転を制御する制御装置をさらに備え、制御装置は、排水装置の排水の導電率値が第２所定値以下である場合、燃料電池モジュールに供給する水に対して回収される凝縮水の量が少ないと判断し、回収される凝縮水が増大するように燃料電池システムを制御することである。

また請求項１０に係る発明の構成上の特徴は、請求項７において、導電率計で計測した導電率値に基づいて燃料電池システムの運転を制御する制御装置をさらに備え、制御装置は、排湯弁に閉指示をしたにも拘わらず、排水装置の排水の導電率値が第３所定値以上である場合、または、排湯弁に開指示をしたにも拘わらず、排水装置の排水の導電率値が第４所定値以下である場合、燃料電池システムを停止することである。

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、排水装置は、燃料電池システムの中で流通する水分を含んだガス中の水蒸気を液状の熱媒体との熱交換で凝縮し凝縮水（凝縮水は水として燃料電池モジュールに供給される）を生成する凝縮器から供給された凝縮水を貯蔵する貯水器から溢れ出た水を排出する。導電率計は、排水装置に備えられて排水装置の排水の導電率を検知する。

これにより、第１に、燃料電池システムの起動運転中または発電運転中において、貯水器から水が溢れ出ない場合には、凝縮器から熱媒体が漏るなどの他の異常がなければ、排水装置を通って液体が外部に排出されないので、導電率計はほぼ０を示す。一方、貯水器から水が溢れ出た場合には、その溢れ出た水は排水装置を通って外部に排水され、その排水の導電率が導電率計によって検知される。また、貯水器から水が溢れ出るということは、凝縮器からの凝縮水（回収水）が燃料電池モジュールに供給する水（供給水）より多いということを示しており、一方、貯水器から水が溢れ出ないということは、回収水量が供給水量と一致しているか少ないということを示している。以上のことから、排水装置に設けた導電率計の検知結果に基づいて、凝縮器から熱媒体が漏るなどの他の異常がないことを前提に、凝縮器からの凝縮水（回収水）が燃料電池モジュールに供給する水（供給水）より多いか否かを判断することが可能であり、すなわち、燃料電池モジュールに供給する水が不足しているかを判断することが可能となる。

第２に、燃料電池システムが冠水した場合、外部の水（例えば洪水時の水：一般的に正常状態の燃料電池システムの回収水より導電率が高い）が排水装置内に浸入する（逆流する）と、その外部の水は導電率が高いので、導電率計の測定値が比較的高くなる。したがって、このことを利用することで、外部の水が排水装置内に浸入することすなわち燃料電池システムの冠水を確実かつ的確に検出することが可能であり、この検出時から時間をおかないで燃料電池システムを早期に停止することが可能となる。

第３に、燃料電池が劣化、故障して燃料電池の電極の触媒の細粒などが燃焼排ガスに含まれて導出された場合、凝縮器で凝縮された凝縮水中の電解質が増大し凝縮水の導電率は増大する。さらに、その導電率の比較的高い水（凝縮水）が水タンクから溢れ出た場合には、その溢れ出た水は排水装置を通って外部に排水され、その排水の導電率が導電率計によって検知される。このとき、正常な凝縮水より高い導電率を導電率計が検知するので、排水装置に設けた導電率計の検知結果に基づいて、凝縮器から熱媒体が漏るなどの他の異常がないことを前提に、燃料電池の劣化、故障を判断することが可能となる。そして、燃料電池が劣化や故障していると判断した場合には、燃料電池システムを停止することが可能となる。

第４に凝縮器内のガスラインと熱媒体ラインの間の隔壁が破れ、熱媒体が凝縮水ラインに流入するような異常に関しても、溢れた水が導電率計が正常な凝縮水より高い導電率を検知することで、排水装置に設けた導電率計の検知結果に基づいて燃料電池システムを停止することができる。これにより、導電率の高い水を燃料電池モジュールに送ることによる劣化，故障を防ぐことが可能である。

上記のように構成した請求項２に係る発明においては、請求項１において、燃料電池モジュール、凝縮器、貯水器および排水装置は筐体内に配設され、排水装置は、貯水器から溢れ出た水を少なくとも受ける水受け部材と、水受け部材が受けた水を水受け部材から筐体の外部に排出する排水管とを備えている。これにより、筐体内に燃料電池モジュール、凝縮器、貯水器および排水装置が配設された燃料電池システムにおいて、上記請求項１と同様な作用・効果を得ることができる。

上記のように構成した請求項３に係る発明においては、請求項２において、貯水器に備えられ貯水器から溢れ出た水を水受け部材に導く導水管をさらに備えた。これにより、貯水器から溢れ出た水を確実に排水装置に導くことができ、ひいては、燃料電池モジュールに供給する水が不足しているかを判断することが可能となる。

上記のように構成した請求項４に係る発明においては、請求項２または請求項３において、水受け部材は、貯水器の下方に配設され、貯水器から漏れて落水する水を受けるように構成されている。これにより、水受け部材が、貯水器から漏れたり溢れ出て落水する水を確実に受けて排水することができ、それらの液体の導電率を確実に検知することができる。

上記のように構成した請求項５に係る発明においては、請求項２乃至請求項４の何れか一項において、水受け部材は、凝縮器から漏れて落水する熱媒体を受けるように構成されている。これにより、凝縮器や凝縮器に熱媒体を供給する供給管などの熱媒体が流れる部材から熱媒体が漏れた場合、その漏れた熱媒体は排水装置を通って外部に排水され、その排水の導電率が導電率計によって検知される。一般的に、前記熱媒体の導電率は、正常な凝縮器で凝縮された凝縮水の導電率より大きい。すなわち、正常な凝縮水より高い導電率を導電率計が検知した場合、凝縮器や凝縮器に熱媒体を供給する供給管などの熱媒体が流れる部材から熱媒体が漏れた可能性があると判断することが可能となる。そして、熱媒体が漏れたと判断した場合には、燃料電池システムを停止することが可能となる。

上記のように構成した請求項６に係る発明においては、請求項３において、貯水器は、凝縮器から供給された凝縮水を純水化する純水器と、純水器から供給された純水と貯水する水タンクを備え、水タンクに備えられ水タンクから溢れ出た水を水受け部材に導く第１導水管、純水器に備えられ純水器から溢れ出た水を水受け部材に導く第２導水管のうち少なくとも一方を導水管として備えた。これにより、水タンクから溢れ出た水を第１導水管により確実に排水装置に導くことができ、純水器から溢れ出た水を第２導水管により確実に排水装置に導くことができ、ひいては、燃料電池モジュールに供給する水が不足しているかを判断することが可能となる。

上記のように構成した請求項７に係る発明においては、請求項１乃至請求項６の何れか一項において、貯湯水を貯水し、高温の貯湯水を上部から給湯しその減少分だけ低温の補給水を下部から補給する貯湯槽と、貯湯槽の下部に一端が接続され貯湯槽の上部に他端が接続され途中に凝縮器が設けられるとともに、貯湯水を熱媒体として凝縮器に供給する貯湯水循環ラインと、貯湯槽の貯湯水入口と凝縮器の貯湯水出口との間の貯湯水循環ラインに接続され凝縮器で熱交換された後の貯湯水を排水装置に排水する排湯管と、排湯管に備えられ排湯管を開閉する排湯弁と、をさらに備えた。これにより、排湯弁を開くと、凝縮器で昇温された熱媒体は、貯湯槽に戻らないで排湯管を通って外部に排出される。これに伴って、貯湯槽の下部から低温の補給水が供給され、その低温の補給水が凝縮器に供給される。凝縮器では、低温の熱媒体により凝縮水の生成量が増大する。したがって、凝縮器からの凝縮水（回収水）が燃料電池モジュールに供給する水（供給水）より少ない場合、すなわち、燃料電池モジュールに供給する水が不足している場合、排湯弁を開くことで、凝縮水の供給量を増大させて、燃料電池モジュールに供給する水の不足を解消することができる。

上記のように構成した請求項８に係る発明においては、請求項１乃至請求項７の何れか一項において、導電率計で計測した導電率値に基づいて燃料電池システムの運転を制御する制御装置をさらに備え、制御装置は、排水装置の排水の導電率値が第１所定値以上となった場合、燃料電池システムを停止する。これにより、凝縮器や凝縮器に熱媒体を供給する供給管などの熱媒体が流れる部材から熱媒体が漏れたこと、燃料電池システムが冠水したこと、燃料電池が劣化、故障したことを検出した場合、燃料電池システムを確実に停止することができる。

上記のように構成した請求項９に係る発明においては、請求項１乃至請求項７の何れか一項において、導電率計で計測した導電率値に基づいて燃料電池システムの運転を制御する制御装置をさらに備え、制御装置は、排水装置の排水の導電率値が第２所定値以下である場合、燃料電池モジュールに供給する水に対して回収される凝縮水の量が少ないと判断し、回収される凝縮水が増大するように燃料電池システムを制御する。これにより、燃料電池モジュールに供給する水に対して回収される凝縮水の量が少ないことを確実に判断することができる。そして、貯湯槽が熱余り状態である場合であっても、排湯弁を開いて凝縮器で昇温された貯湯水を排水することで貯湯槽から低温の貯湯水を凝縮器に供給させることで、回収される凝縮水を増大させて燃料電池モジュールへ供給する水の不足を確実に解消することができる。

上記のように構成した請求項１０に係る発明においては、請求項７において、導電率計で計測した導電率値に基づいて燃料電池システムの運転を制御する制御装置をさらに備え、制御装置は、排湯弁に閉指示をしたにも拘わらず、排水装置の排水の導電率値が第３所定値以上である場合、または、排湯弁に開指示をしたにも拘わらず、排水装置の排水の導電率値が第４所定値以下である場合、燃料電池システムを停止する。これにより、排湯弁の異常を的確に判断して、燃料電池システムを適切に停止することができる。

本発明による燃料電池システムの一実施の形態の概要を示す概要図である。本発明による燃料電池システムの一実施の形態の電気的な構成を示す構成ブロック図である。図１に示す燃料電池システムを示すブロック図である。図３に示す制御装置で実行される制御プログラムのフローチャートである。図１に示す燃料電池システムの水収支を示す図である。本発明による燃料電池システムの他の実施の形態の概要を示す概要図である。本発明による燃料電池システムの他の実施の形態の概要を示す概要図である。

以下、本発明による燃料電池システムの一実施の形態について説明する。図１はこの燃料電池システムの概要を示す概要図である。この燃料電池システムは、箱状の筐体１１、燃料電池モジュール２０、排熱回収システム３０、インバータ装置５０、燃料電池システム制御装置（以下、制御装置という。）６０および排水装置７０を備えている。

筐体１１は、筐体１１内を区画して第１室Ｒ１および第２室Ｒ２を形成する仕切部材１２を備えている。仕切部材１２は、筐体１１を上下に区画する（仕切る）板状部材である。筐体１１内には、仕切部材１２より上方および下方に第１室Ｒ１および第２室Ｒ２が形成される。なお、本実施の形態では、仕切部材１２を一枚の板状部材で構成したが、仕切部材１２を箱状部材で構成してもよく、また、第１室Ｒ１および第２室Ｒ２をそれぞれ区画する箱状に形成された２つの別部材
で構成してもよい。

燃料電池モジュール２０は、第１室Ｒ１内にその第１室Ｒ１の内壁面から空間をおいて収納されている。燃料電池モジュール２０は、ケーシング２１、燃料電池２４を少なくとも含んで構成されるものである。本実施の形態では、燃料電池モジュール２０は、ケーシング２１、蒸発部２２、改質部２３および燃料電池２４を備えている。

ケーシング２１は、断熱性材料で箱状に形成されている。ケーシング２１は、第１室Ｒ１内にその第１室Ｒ１の内壁面から空間をおいて図示しない支持構造により支持されている。なお、ケーシング２１のいずれかの面が第１室Ｒ１の内壁面に接していなければよく、すなわちケーシング２１の面（６面）のうちいずれかが第１室Ｒ１の内壁面との間に空間があればよい。ケーシング２１内には、蒸発部２２、改質部２３および燃料電池２４が配設されている。このとき、蒸発部２２、改質部２３が燃料電池２４の上方に位置するように配設されている。

蒸発部２２は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱するものである。蒸発部２２は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料を混合して改質部２３に供給するものである。改質用原料としては天然ガス、ＬＰＧなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態においては天然ガスにて説明する。

この蒸発部２２には、一端（下端）が純水タンク１３内に配設された給水管４１の他端が接続されている。給水管４１には、改質水ポンプ（水供給手段）４１ａが設けられている。改質水ポンプ４１ａは、蒸発部２２に改質水を供給するとともにその改質水供給量を調整するものである。改質水ポンプ４１ａは、貯水器１６である純水タンク１３に貯蔵されている凝縮水を改質水（水）として燃料電池モジュール２０に供給するものである。

また、蒸発部２２には、燃料供給源（図示省略）からの改質用原料が改質用原料供給管４２を介して供給されている。改質用原料供給管４２には、上流から順番に一対の原料バルブ（図示省略）、脱硫器４２ａ、および原料ポンプ４２ｂが設けられている。原料バルブは改質用原料供給管４２を開閉する電磁開閉弁である。脱硫器４２ａは改質用原料中の硫黄分（例えば、硫黄化合物）を除去するものである。原料ポンプ４２ｂは、燃料供給源からの燃料供給量を調整するものであり、その吐出量は調整制御（例えば燃料電池２４の負荷電力量（消費電力量）に応じて制御）されるものである。

改質部２３は、後述する燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部２２から供給された混合ガス（改質用原料、水蒸気）から改質ガスを生成して導出するものである。改質部２３内には、触媒（例えば、ＲｕまたはＮｉ系の触媒）が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素ガスが生成されている（いわゆる水蒸気改質反応）。これと同時に、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気が反応して水素ガスと二酸化炭素とに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これら生成されたガス（いわゆる改質ガス）は燃料電池２４の燃料極に導出されるようになっている。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス（メタンガス）を含んでいる。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応であり、一酸化炭素シフト反応は発熱反応である。

燃料電池２４は、燃料極、空気極（酸化剤極）、および両極の間に介装された電解質からなり板状に形成された複数のセル２４ａが積層されて構成されている。本実施の形態の燃料電池は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池２４の燃料極には、燃料として水素、一酸化炭素、メタンガスが供給される。動作温度は７００〜１０００℃程度である。水素だけではなく天然ガスや石炭ガスなども直接燃料として用いることが可能である。この場合、改質部２３は省略することができる。

セル２４ａの燃料極側には、燃料である改質ガスが流通する燃料流路２４ｂが形成されている。セル２４ａの空気極側には、酸化剤ガスである空気（カソードエア）が流通する空気流路２４ｃが形成されている。

燃料電池２４は、マニホールド２５上に設けられている。マニホールド２５には、改質部２３からの改質ガスが改質ガス供給管４３を介して供給されるとともに、カソードエアがカソードエア供給管４４を介して供給されるようになっている。燃料流路２４ｂは、その下端（一端）がマニホールド２５の燃料導出口に接続されており、その燃料導出口から導出される改質ガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。空気流路２４ｃは、その下端（一端）がエア用マニホールドを介してカソードエア供給管４４に接続されており、カソードエア供給管４４から導出されるカソードガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。

なお、カソードエア供給管４４の一端はエア用マニホールド（図示しない）に接続され、他端はカソードエアブロワ４４ａ（カソードエア送出（送風）手段）に接続されている。カソードエアブロワ４４ａは、第２室Ｒ２内に配設されている。カソードエアブロワ４４ａは、第２室Ｒ２内の空気を吸入し燃料電池２４の空気極に吐出するものであり、その吐出量は調整制御（例えば燃料電池２４の負荷電力量（消費電力量）に応じて制御）されるものである。

燃料電池２４においては、燃料極に供給された燃料と空気極に供給された酸化剤ガスによって発電が行われる。すなわち、燃料極では、下記化１および化２に示す反応が生じ、空気極では、下記化３に示す反応が生じている。すなわち、空気極で生成した酸化物イオン（Ｏ^２−）が電解質を透過し、燃料極で水素と反応することにより電気エネルギーを発生させている。したがって、燃料流路２４ｂおよび空気流路２４ｃからは、発電に使用されなかった改質ガスおよび酸化剤ガス（空気）が導出する。

（化１）
Ｈ_２＋Ｏ^２−→Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻

（化２）
ＣＯ＋Ｏ^２−→ＣＯ_２＋２ｅ⁻

（化３）
１／２Ｏ_２＋２ｅ⁻→Ｏ^２−

そして、燃料流路２４ｂおよび空気流路２４ｃから導出した、発電に使用されなかった改質ガスは、燃料電池２４と蒸発部２２（改質部２３）の間の燃焼空間Ｒ３にて、発電に使用されなかった酸化剤ガス（空気）によって燃焼され、その燃焼ガスによって蒸発部２２および改質部２３が加熱される。さらには、燃料電池モジュール２０内を動作温度に加熱している。その後、燃焼ガスは導出口２１ａから燃料電池モジュール２０の外に排気される。

排熱回収システム３０は、貯湯水を貯湯する貯湯槽３１と、貯湯水が循環する貯湯水循環ライン３２と、燃料電池モジュール２０からの燃焼排ガスと貯湯水との間で熱交換が行われる第１熱交換器３３と、が備えられている。

貯湯槽３１は、１つの柱状容器を備えており、その内部に温水が層状に、すなわち上部の温度が最も高温であり下部にいくにしたがって低温となり下部の温度が最も低温であるように貯留されるようになっている。貯湯槽３１の柱状容器の下部には水道水などの水（低温の補給水）が補給管３１ａから補給され、貯湯槽３１に貯留された高温の温水（貯湯水）が貯湯槽３１の柱状容器の上部から導出管（給湯導出管）３１ｂから導出（給湯）されるようになっている。

貯湯水循環ライン３２の一端は貯湯槽３１の下部に接続され、貯湯水循環ライン３２の他端は貯湯槽３１の上部に接続されている。貯湯水循環ライン３２上には、一端から他端に向かって順番に貯湯水循環手段である貯湯水循環ポンプ３２ａ、ラジエータ３２ｂ、第１熱交換器３３、および温度センサ３２ｃが配設されている。貯湯水循環ポンプ３２ａは、貯湯槽３１の下部の貯湯水を吸い込んで貯湯水循環ライン３２を図示矢印方向へ通水させて貯湯槽３１の上部に吐出するものであり、その流量（送出量）が制御装置６０により制御されるようになっている。ラジエータ３２ｂは、貯湯水を冷却するものであり、例えば冷却用ファン（図示省略）を備えている。ラジエータ３２ｂは、制御装置６０の指令によって駆動・駆動停止され、駆動指令で駆動され貯湯水を冷却し駆動停止指令で駆動停止され貯湯水の冷却を停止する。温度センサ３２ｃは、貯湯水の貯湯槽３１の入口温度を検出するものであり、その検出結果を制御装置（図示省略）に送信するようになっている。貯湯水循環ポンプ３２ａは、温度センサ３２ｃの検出温度（貯湯水の貯湯槽３１の入口温度）が所定の温度または温度範囲となるように、送出量が制御されるようになっている。

第１熱交換器（凝縮器）３３は、燃料電池システムの中で流通する水分を含んだガス中の水蒸気を液状の熱媒体との熱交換で凝縮し凝縮水を生成する凝縮器である。第１熱交換器（凝縮器）３３は、燃料電池モジュール２０から排気される燃焼排ガスが供給されるとともに貯湯槽３１からの貯湯水が供給され燃焼排ガスと貯湯水が熱交換する熱交換器である。この第１熱交換器３３は、筐体１１内に配設されている。本実施の形態では、第１熱交換器３３は、燃料電池モジュール２０の下部に設けられており、少なくとも第１熱交換器３３の下部は仕切部材１２を貫通して第２室Ｒ２に突出されて配設されている。

第１熱交換器３３は、ケーシング３３ａを備えている。ケーシング３３ａには、燃焼排ガスが導入される導入口３３ｂ、燃焼排ガスが導出される導出口３３ｃ、および凝縮された凝縮水が導出される導出口３３ｄが設けられている。ケーシング３３ａ内には、貯湯水循環ライン３２に接続されている熱交換部（凝縮部）３３ｅが配設されている。導入口３３ｂは、燃料電池モジュール２０のケーシング２１の下部に設けられ燃焼排ガスが導出される導出口２１ａに連通するようになっている。燃焼排ガスの導出口３３ｃは、排気管４５を介して第１排気口１１ａに接続されている。凝縮水の導出口３３ｄは、ケーシング３３ａの底部に形成されている。燃焼排ガスの導出口３３ｃは、凝縮水が燃焼排ガスの導出口３３ｃから導出するのを防止するため、凝縮水の導出口３３ｄより上方に形成されている。

このように構成された第１熱交換器３３においては、燃料電池モジュール２０からの燃焼排ガスは、導入口３３ｂからケーシング３３ａ内に導入され、貯湯水（熱媒体）が流通する熱交換部３３ｅを通る際に貯湯水との間で熱交換が行われ凝縮されるとともに冷却される。凝縮後の燃焼排ガスは導出口３３ｃおよび排気管４５を通って第１排気口１１ａから外部に排出される。また、凝縮された凝縮水は、凝縮水の導出口３３ｄおよび凝縮水供給管４６を通って純水器１４に供給される（自重で落水する）。一方、熱交換部３３ｅに流入した貯湯水は、加熱されて流出される。

また、貯湯水循環ライン３２には、排湯管３４が接続されている。排湯管３４の上端は、貯湯槽３１の貯湯水入口と第１熱交換器３３の貯湯水出口との間の貯湯水循環ライン３２に接続されている。排湯管３４の下端は、下方に延ばされ、排水装置７０の水受け部材７１の上方位置まで延設されている。貯湯水循環ライン３２の貯湯水（貯湯槽３１の貯湯水入口と第１熱交換器３３の貯湯水出口との間にある貯湯水）が排湯管３４を通って排水装置７０に導かれるようになっている。

さらに、排湯管３４には、排湯管３４を開閉する排湯弁３４ａが備えられている。排湯弁３４ａは、制御装置６０からの指示によって開閉制御される電磁弁である。排湯弁３４ａが開かれているとき、第１熱交換器３３で熱交換された後の貯湯水が排湯管３４を通って排水装置７０に導かれ（排水され）、排湯弁３４ａが閉じられているとき、第１熱交換器３３で熱交換された後の貯湯水が排湯管３４を通って排水装置７０に導かれない（排水されない）。

また、燃料電池システムは、凝縮器３３から供給された凝縮水を貯蔵する貯水器１６を備えている。貯水器１６は、純水タンク１３および純水器１４を備えている。純水タンク１３および純水器１４は第２室Ｒ２内に配設されている。

純水タンク１３は、純水器１４から導出された純水（すなわち、純水器１４で処理された後の水）を貯めておくもの（液体を貯蔵する容器）である。純水タンク１３には、純水タンク１３内の純水量を検出する図示しない水量センサ（水位センサ）が備えられている。水量センサは例えばフロート式、静電容量式などの水位計である。水量センサは制御装置６０に検出信号を送信するようになっている。

また、純水タンク１３には、オーバーフローライン（第１導水管）１３ｂが設けられている。オーバーフローライン１３ｂの上端は純水タンク１３の上部に接続されている。オーバーフローライン１３ｂの下端は下方に延ばされ、排水装置７０の水受け部材７１の上方位置まで延設されている。純水タンク１３からオーバーフローした純水がオーバーフローライン１３ｂを通って排水装置７０に導かれるようになっている。また、純水タンク１３の上部はシールをしないで密閉性がなくてもよい。燃料電池システムが冠水した場合、純水タンク１３には、オーバーフローライン１３ｂや、上部のシールしていない部分から外部の水が浸入する。オーバーフローライン１３ｂは、貯水器１６である純水タンク１３に備えられ純水タンク１３から溢れ出た水を水受け部材７１に導く導水管１７である。

純水器１４は、活性炭とイオン交換樹脂を内蔵しており、例えばフレーク状の活性炭と粒状のイオン交換樹脂を充填している。また被処理水の状態によっては、中空糸フィルタを設置しても良い。純水器１４は、折り返し流路（略Ｕ字状）を備えている。凝縮水供給管４６が接続されている方が入口側であり、配管４７が接続されている方が出口側である。純水器１４は、第１熱交換器３３からの凝縮水を活性炭とイオン交換樹脂によって純水化するものである。純水器１４は、配管４７を介して純水タンク１３に連通しており、純水器１４内の純水は配管４７を通って純水タンク１３に導出される。凝縮水の水質が、燃料電池２４の要求水質に対してよい場合は純水器１４を設けなくてもよい。

さらに、燃料電池システムは、排水装置７０および導電率計７２ａを備えている。排水装置７０は、水受け部材７１、排水管７２を備えている。水受け部材７１は、筐体１１内に配設され純水タンク１３から溢れ出た水を少なくとも受けるものである。本実施の形態では、水受け部材７１は、上方に開口する開口部７１ａを有するとともに平らな底部７１ｂを有するトレー状に形成された容器である。水受け部材７１の開口部７１ａの直上には、オーバーフローライン１３ｂ、排湯管３４の各下端が配設されている。これにより、水受け部材７１は、純水タンク１３から溢れ出た水をオーバーフローライン１３ｂを介して確実に受けることができ、貯湯水循環ライン３２からの排湯を排湯管３４を介して確実に受けることができる。

また、水受け部材７１は、少なくとも、純水タンク１３のオーバーフローライン１３ｂの接続位置（純水タンク１３のオーバーフロー口）、排湯管３４の上端位置の全てより下方に配設されている。

底部７１ｂには、排水管７２が接続されている。排水管７２は、水受け部材７１が受けた水を水受け部材７１から筐体１１の外部に排出するものである。排水管７２の上端が底部７１ｂの下面に接続され、排水管７２の下端が下方に延ばされ筐体１１の下部（底板、側板の下部）を貫通して筐体１１の外部に突設されている。なお、底部７１ｂの構造は、排水管７２が接続されている部分に向けて水が流れるように構成されるのが好ましい。

導電率計７２ａは、排水管７２や、水受け部材７１、特に受けた水が流れる部分例えば排水管７２が接続されている排水口付近に備えられている。導電率計７２ａは、排水装置７０から排水される排水の導電率を検知するものである。導電率計７２ａの検知結果は、制御装置６０に送信されるようになっている。なお、導電率計７２ａは水受け部材７１の水受け部に設けてもよい。この場合、排水管７２は、水受け部材７１の側面に接続されていることが好ましい。また、導電率計に代えて抵抗計を使用するようにしてもよい。導電率計と抵抗計は実質的に同等である。

さらに、燃料電池システムにおいて、第１室Ｒ１は、第１室Ｒ１内に外部からの空気を導入する空気導入口１２ａと、第１室Ｒ１内の空気を外部に導出する空気導出口（第２排気口）１１ｂと、空気導入口１２ａから空気導出口１１ｂまでの空気が流通する流通路上に設けられその空気（換気用空気）を送出するための換気用空気ブロワ（送風手段）１５と、を備えている。

空気導入口１２ａは、仕切部材１２に形成されている。なお、空気導入口１２ａは、第１室Ｒ１を形成する筐体１１に形成するようにしてもよい。第２排気口１１ｂは、第１室Ｒ１を形成する筐体１１に形成されている。換気用空気ブロワ１５は、空気導入口１２ａに設けられている。換気用空気ブロワ１５は、第２室Ｒ２内の空気を吸い込んで、空気導入口１２ａを通して第１室Ｒ１内に送出している。なお、空気導入口１２ａから空気導出口１１ｂまでの空気が流通する流通路には、空気導入口１２ａおよび空気導出口１１ｂも含まれる。また、第２室Ｒ２は、第２室Ｒ２内に外部からの空気を導入する空気導入口１１ｃを備えている。

これにより、換気用空気ブロワ１５の駆動によって、第２室Ｒ２内の空気が空気導入口１２ａを通して第１室Ｒ１内に送出される。第１室Ｒ１内に導入された換気用空気は、第１室Ｒ１の内壁面とケーシング２１と間を、空気導出口１１ｂに向かって流通し、空気導出口１１ｂから外部に排出される。

さらに、燃料電池システムは、インバータ装置（電力変換装置）５０を備えている。インバータ装置５０は、燃料電池２４から出力される直流電圧を入力し所定の交流電圧に変換して交流の系統電源５１および外部電力負荷５３に接続されている電源ライン５２に出力する第１機能と、系統電源５１からの交流電圧を電源ライン５２を介して入力し所定の直流電圧に変換して補機５５に出力する第２機能と、を有している。

図２に示すように、インバータ装置５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａ、ＤＣ／ＡＣインバータ５０ｂ、系統連系インバータ制御装置５０ｃ、およびインバータ用電源ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ｄを備えている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ（コンバータ）５０ａは、燃料電池２４から出力される直流電圧（例えば４０Ｖ）を入力し所定の直流電圧（例えば３５０Ｖ）に変換して出力するものである。ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａは、本燃料電池システムを運転させるための補機５５に、燃料電池２４から入力した直流電圧を所定の直流電圧に変換して出力するものである。ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａは、例えばトランスを構成要素として構成され入力側と出力側が絶縁されている絶縁型であることが好ましい。

ＤＣ／ＡＣインバータ（インバータ）５０ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａから出力される直流電圧（例えば３５０Ｖ）を入力し交流電圧（例えば２００Ｖ）に変換して電源ライン５２に出力し、かつ電源ライン５２から入力した交流電圧（例えば２００Ｖ）を所定の直流電圧（例えば３５０Ｖ）に変換して補機用電源基板５４を介して補機５５に出力するものである。このように、ＤＣ／ＡＣインバータ５０ｂは、直流を交流に変換する機能と、交流を直流に変換する機能とを有している。

ＤＣ／ＡＣインバータ５０ｂは、燃料電池２４から入力した電力を変換して電源ライン５２に出力する出力電力を測定する電力測定装置５０ｅを有している。電力測定装置５０ｅは、燃料電池システムの起動時および／または停止制御時に、系統電源５１から電源ライン５２を介して入力した電力を変換して補機５５に消費電力として出力する補機消費電力も測定するものである。本実施の形態では、ＤＣ／ＡＣインバータ５０ｂは、直流を交流に変換する機能と交流を直流に変換する機能の両機能を内蔵した一つの機器で構成しているが、それぞれの機能を別の機器で構成するようにしてもよい。この場合、電力測定装置５０ｅは、それぞれ別の機器に予め備えられていることが望ましい。

系統連系インバータ制御装置５０ｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａ、ＤＣ／ＡＣインバータ５０ｂの駆動、第１接続器５０ｇ、第２接続器５０ｈのオン・オフ（連通・遮断）を制御するものである。この系統連系インバータ制御装置５０ｃは、制御装置６０と互いに通信可能に接続されており、制御装置６０の指示にしたがってＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａ、ＤＣ／ＡＣインバータ５０ｂの駆動、第１接続器５０ｇ、第２接続器５０ｈのオン・オフ（連通・遮断）を制御する。

系統連系インバータ制御装置５０ｃは、電力測定装置５０ｅが接続されており、電力測定装置５０ｅからの検出信号（電力測定値）が入力されるようになっている。系統連系インバータ制御装置５０ｃは、電力測定値を制御装置６０に送信するようになっている。制御装置６０は、起動時や停止制御時には電力測定値に基づいて起動時や停止制御時の消費電力を算出している。

インバータ用電源ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ｄは、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａ、ＤＣ／ＡＣインバータ５０ｂまたは整流回路５０ｆからの直流電圧を入力して所定の直流電圧に変換して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａとＤＣ／ＡＣインバータ５０ｂと系統連系インバータ制御装置５０ｃに電源電圧（駆動電圧）として供給するものである。

整流回路５０ｆは、電源ライン５２と補機５５との間にＤＣ／ＡＣインバータ５０ｂに並列に設けられ、電源ライン５２からの交流電圧を整流して直流電圧に変換して補機５５に供給可能なものである。例えば、整流回路５０ｆは、整流素子である４つのダイオードから構成され、ダイオードブリッジ回路から構成されている。トランスと組み合わせてもよく、平滑化のため抵抗、コンデンサ、コイルなどと組み合わせてもよい。

補機用電源基板５４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａ、ＤＣ／ＡＣインバータ５０ｂおよび整流回路５０ｆに接続されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａ、ＤＣ／ＡＣインバータ５０ｂまたは整流回路５０ｆからの直流電圧を入力して所定の直流電圧（例えば２４Ｖ）に変換して、補機５５に電源電圧として供給するものである。補機用電源基板５４は、制御装置６０の指令によって制御されている。

さらに、燃料電池システムは、燃料電池２４とＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａとの間に設けられた第１接続器５０ｇ、およびＤＣ／ＡＣインバータ５０ｂと電源ライン５２との間に設けられた第２接続器５０ｈをさらに備えている。

第１接続器５０ｇは、燃料電池２４とＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａとを連通・遮断（オン・オフ）するものであり、系統連系インバータ制御装置５０ｃに接続されその指示によってオン・オフ制御されるものである。第２接続器５０ｈはＤＣ／ＡＣインバータ５０ｂと電源ライン５２とを連通・遮断（オン・オフ）するものであり、系統連系インバータ制御装置５０ｃに接続されその指示によってオン・オフ制御されるものである。

電源ライン５２には、系統電源５１に対する電力の入出力および電力量を検知する電力測定装置５２ａが設けられており、その検知結果が系統連系インバータ制御装置５０ｃに出力されている。系統連系インバータ制御装置５０ｃは、電力測定値を制御装置６０に送信するようになっている。なお、電力測定値を制御装置６０に出力するようにしてもよい。

また、燃料電池システムは、独自のブレーカ５２ｂを備えている。ブレーカ５２ｂは、電源ライン５２とインバータ装置５０とを接続する電源ラインに設けられている。ブレーカ５２ｂは、ある量以上の電力を使ったり、異常電流が流れたりすると、回路を自動的に遮断して、ブレーカ５２ｂからシステム内部側に電力が供給されるのを禁止する。この遮断時においても、ブレーカ５２ｂの入力端５２ｂ１には電力が供給されている。この入力端５２ｂ１は浸水すると、漏電する可能性があるので、入力端５２ｂ１は漏電可能部位である。

なお、系統電源（または商用電源）５１は、系統電源５１に接続された電源ライン５２を介して電力負荷５３に電力を供給するものである。燃料電池２４はインバータ装置５０を介して電源ライン５２に接続されている。電力負荷５３は、交流電源で駆動される負荷であり、例えばドライヤ、冷蔵庫、テレビなどの電化製品である。補機５５は、燃料電池モジュール２０に改質用原料、水、空気を供給するためのモータ駆動のポンプ４１ａ，４２ｂおよび換気用空気ブロワ１５などから構成されている。すなわち、補機５５は燃料電池システムを起動、発電、停止させるためのものである。この補機５５は直流電圧にて駆動されるものであり、その駆動電圧は補機用電源基板１８から供給されるようになっている。

また、上述した燃料電池システム内（すなわち筐体１１内）であって系統電源５１からインバータ装置５０までの交流電流系統５６のうち浸水することで漏電する可能性のある部位が漏電可能部位である。例えば、ブレーカ５２ｂの入力端５２ｂ１は漏電可能部位である。また、インバータ装置５０も漏電可能部位であり、特に、ＤＣ／ＡＣインバータ５０ｂ、電力測定装置５０ｅ、整流回路５０ｆ、第２接続器５０ｈ（特にそれぞれの下端部）が漏電可能部位である。

本実施の形態の燃料電池システムにおいては、この漏電可能部位が導電率計７２ａより上方に設置されている。

さらに、燃料電池システムは、制御装置６０を備えている。制御装置６０には、上述した導電率計７２ａ、各ポンプ３２ａ，４１ａ，４２ｂ、各ブロワ１５，４４ａ、系統連系インバータ制御装置５０ｃ、ラジエータ３２ｂおよび排湯弁３４ａが接続されている（図３参照）。制御装置６０はマイクロコンピュータ（図示省略）を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示省略）を備えている。ＣＰＵは、燃料電池システムの運転を実施している。ＲＡＭは同プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ＲＯＭは前記プログラムを記憶するものである。

この制御装置６０は、燃料電池２４が発電可能な状態において、電力測定装置５０ｃにより検知されるインバータ装置５０からの出力電力、および電力測定装置５２ａにより検知される系統電源５１に入出する電力に基づいて外部電力負荷５３で消費される消費電力（発電負荷）を算出する。例えば、インバータ装置５０からの出力電力と系統電源５１に入出する電力との和が消費電力として算出される。制御装置６０は、燃料電池２４の発電電力が、算出した消費電力となるように、燃料電池モジュール２０に供給する原料、水などの供給量を制御する。なお、消費電力が燃料電池２４の最大発電電力を超える場合には、燃料電池２４は最大発電電力で運転される（すなわち発電負荷は最大発電電力となる。）。

また、制御装置６０は、燃料電池システムの全体的な制御を一括集中して行うものであり、燃料電池２４を制御したり、補機５５の駆動を制御したり、インバータ装置５０の駆動を制御したり、補機用電源基板５４を制御したりする。制御装置６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａ、ＤＣ／ＡＣインバータ５０ｂおよび整流回路５０ｆに接続されているので、制御装置６０には、待機時でも運転時（起動時（起動制御時）、発電時、停止制御時を含む。）でも常に電圧が供給されている。起動時は起動指令が出てから発電開始するまでの間であり、停止制御時は、停止指令が出てからシステムが停止するまでの間である。待機時は、燃料電池システムの発電停止状態のことであり、発電指示（スタートスイッチのオンなど）を待っている状態のことである。

なお、上述した燃料電池システムにおける導電率について以下説明する。純水器１４が正常な場合の純水の導電率は１〜１０μＳ／ｃｍであり、凝縮水の正常な場合の導電率は２〜２０μＳ／ｃｍであり、水道水（貯湯水、給水）の導電率は１００〜３００μＳ／ｃｍであり、冠水（雨水、泥水）した場合の導電率は１００〜３００μＳ／ｃｍ以上である。

そして、正常な場合（水不足が生じていない場合）において、純水タンク１３のオーバーフロー水の導電率は１〜１０μＳ／ｃｍであり、純水器１４の出口側（純水化後の水）のオーバーフロー水の導電率は１〜１０μＳ／ｃｍであり、純水器１４の入口側（純水化前の水）のオーバーフロー水の導電率は１〜２０μＳ／ｃｍである（凝縮水の混入比率により変わる）。なお、純水器１４には出口側しかないタイプがある。すなわち、純水器１４は、折り返し流路はなく、単なる筒状容器であり、凝縮水供給管４６が純水器１４内下部まで延設されているタイプである。また、純水器１４は、折り返し流路はなく、単なる筒状容器であり、凝縮水供給管４６が純水器１４の下部に接続されているタイプである。いずれも、凝縮水供給管４６から流出する凝縮水が純水器１４の下部から上方に向けて流れるようになっている。

次に正常でない場合について説明する。水不足の場合の導電率は、０μＳ／ｃｍである。冠水の場合の導電率は、１００〜３００μＳ／ｃｍ以上である（導水管に導電率計が設けられた場合には純水の影響を受けるが、大きくは変わらない）。
排湯弁３４ａが開の場合の導電率は１００〜３００μＳ／ｃｍである。

給水弁１４ｃが開の場合、凝縮器３３に熱媒体が漏れ純水器１４に流れる場合であって、純水材が正常であれば、純水器１４出口側、純水タンク１３のオーバーフロー水の導電率は１〜２０μＳ／ｃｍであり、純水器１４入口側のオーバーフロー水の導電率は３０〜２５０μＳ／ｃｍである。一方、純水材が寿命であれば、純水器１４出口側、純水タンク１４のオーバーフロー水の導電率は１００〜３００μＳ／ｃｍであり、貯水器１６からの漏水の導電率は１〜１０μＳ／ｃｍである。

凝縮器３３からの漏水であって、凝縮水のみの場合の導電率は２〜２０μＳ／ｃｍであり、凝縮器３３に熱媒体が漏れた場合の導電率は１００〜３００μＳ／ｃｍである。また、純水材が寿命の場合の導電率は初期１〜２０μＳ／ｃｍであり徐々に導電率が上昇する。また、貯湯水配管や給水配管から漏れた場合の導電率は１００〜３００μＳ／ｃｍである。

本発明は、使用水（燃料電池モジュール２０に供給する水（改質水））より生成水（凝縮水）が多くなり水が余ることを前提としている。このため、前述したように、正常な状態では導電率計は１〜２０μＳ／ｃｍ、水タンクや純水器の出口側から溢れ出る水は１〜１０μＳ／ｃｍ、純水器の入口側から溢れ出る水は１〜２０μＳ／ｃｍの導電率を示す。水不足が起こった場合、貯水器から水が溢れ出なくなるため導電率は０μＳ／ｃｍになり、水不足を検知できる。

次に、上述した燃料電池システムの作動について図４を参照して説明する。制御装置６０は、図示しない起動スイッチがオンされると、図４に示すフローチャートに対応するプログラムを所定の短時間毎（例えば、１０ミリ秒）に実行する。制御装置６０は、排水管７２に設けられた導電率計７２ａから導電率を読み込む（ステップ１０２）。

導電率値が第２所定値より大きく第１所定値未満である場合であって、排湯弁３４ａへの指示が閉である場合（排湯弁閉指示である場合）、制御装置６０は、ステップ１０４，１０６，１０８で「ＹＥＳ」，「閉」，「ＹＥＳ」と判定し、ステップ１１０で定常運転（または起動運転）を行う（継続する）。

第１所定値は、水道水や冠水を検知してシステム停止する基準であり、３０〜８０μＳ／ｃｍ（マイクロジーメンス／センチメートル）の所定の値であり、例えば５０μＳ／ｃｍに設定されている。純水器１４が劣化していない場合には、純水器１４で純水処理された純水の導電率は１〜１０μＳ／ｃｍであり、一般的な水道水の導電率は１００〜３００μＳ／ｃｍ、洪水などで燃料電池が冠水する場合の泥水の導電率は１００〜３００μＳ／ｃｍ以上であるので、第１所定値は純水の導電率と冠水時の導電率との間の値に設定されている。なお、凝縮水の正常な場合の導電率は２〜２０μＳ／ｃｍである。

第２所定値は、水不足を検知する基準であり、０．２〜０．８μＳ／ｃｍの所定値ある。第２所定値は、第１所定値より小さい値に設定されており、例えば０．５μＳ／ｃｍに設定されている。排水管７２に排水が流れていない場合には、導電率計７２ａは空気の導電率を測定することになるので導電率計７２ａはほぼ０μＳ／ｃｍを示す。したがって、第２所定値は、空気の導電率（０μＳ／ｃｍ）と純水器１４で純水処理された純水の導電率（１〜１０μＳ／ｃｍ）との間の値に設定されている。

ステップ１０４において、ステップ１０２で測定した導電率値が第１所定値未満であるか否かを判定する。ステップ１０６において、制御装置６０から排湯弁３４ａへの制御指示が開指示であるか閉指示であるかを判定する。ステップ１０８において、ステップ１０２で測定した導電率値が第２所定値より大きいか否かを判定する。

導電率値が第２所定値以下である場合であって、排湯弁３４ａへの指示が閉であり、かつ、導電率値が第２所定値以下である状態が第１所定時間以上継続しない場合、制御装置６０は、ステップ１０４，１０６，１０８，１１２で「ＹＥＳ」，「閉」，「ＮＯ」，「ＮＯ」と判定し、ステップ１１０で定常運転（または起動運転）を行う。ステップ１１２において、導電率値が第２所定値以下である状態が第１所定時間以上継続しているか否かを判定する。第１所定時間は、純水タンク１３容量から決定される時間である。第２所定値以下である場合、燃料電池２４で使用される水に対して凝縮水量が不足しており、継続して水を使用した場合に水タンク１３内の水量が減少する。第１所定時間、水タンク１３内の水量が減少しても運転継続可能な時間内に設定されている。例えば、第１所定時間は１０分と設定される、凝縮水が不足した場合に必要な水量（例えば１００ｃｃ）が水タンク容量としてあれば１０分以内の時間（例えば５分）が設定される。

導電率値が第２所定値以下である場合であって、排湯弁３４ａへの指示が閉であり、かつ、導電率値が第２所定値以下である状態が第１所定時間以上継続した場合、制御装置６０は、ステップ１０４，１０６，１０８，１１２で「ＹＥＳ」，「閉」，「ＮＯ」，「ＹＥＳ」と判定し、燃料電池モジュール２０に供給する水が不足すると判断し、ステップ１１４において回収水を増大させる制御（回収水増大制御）を行う。

回収水増大制御は、具体的には、制御装置６０が排湯弁３４ａを開いて第１熱交換器３３で昇温された貯湯水を排水することで、貯湯槽３１から低温の貯湯水を第１熱交換器３３に供給させて、燃料電池モジュール２０に供給する水が増大するように燃料電池システムを制御することである。なお、回収水増大制御停止は、制御装置６０が排湯弁３４ａを閉じることで行われる。また、他の回収水増大制御は、ラジエータ３２ｂを駆動させて第１熱交換器３３に供給される貯湯水を冷却するようにしてもよい。また、燃料電池２４の発電量を減少するようにしてもよい。発電量を減少させることで熱負荷を低減することで貯湯水の冷却温度（ラジエータ３２ｂで放熱され）を低下することが可能となる。

回収水増大制御は第２所定時間が経過するまで継続して行われる。第２所定時間以上継続して回収水増大制御が行われても、導電率値が第２所定値より大きくならない場合には、制御装置６０は、ステップ１１６，１１５で「ＮＯ」、「ＹＥＳ」と判定し、警告し（ステップ１１８）、システムを停止する（ステップ１２０）。

ステップ１１５の判定処理は、ステップ１０８の判定処理と同じである。ステップ１１６において、回収水増大制御が開始されてから第２所定時間が経過したか否かを判定する。制御装置６０は、ステップ１１６で「ＮＯ」と判定すれば、プログラムをステップ１１５に戻し、「ＹＥＳ」と判定すれば、プログラムをステップ１１８に進める。

なお、第２所定時間を経過する前に、導電率値が第２所定値より大きくなれば（ステップ１１５で「ＹＥＳ」と判定し）、既定量以上の水が回収可能となったと判定し、制御装置６０は、本フローチャートでの今回の処理を終了する。その後、次の処理で制御装置６０は、導電率値が第２所定値より大きくなっているので、ステップ１０８で「ＹＥＳ」と判定し、回収水増大制御を止めて定常運転（または起動運転）を行う（ステップ１１０）。なお、第２所定時間は、回収水増大制御が開始されても凝縮水の生成量が増大しない場合（導電率値が第２所定値より大きくならない場合）、回収水の生成量増加が不十分と判定するのに適切な時間に設定されている。例えば、通常の水増大制御を行った場合に純水タンク１３が既定水位以上となる時間である５分に設定されている。

ステップ１１８において、制御装置６０は、システムを停止するに先立って、停止する旨の警告を行う。この警告は、音声、画像、点灯などで行われる。ステップ１２０において、制御装置６０は、最初に第２接続器５０ｈを遮断させ（開状態とし）、次に原料ポンプ４２ｂ、改質水ポンプ４１ａの駆動を停止することで燃料電池２４の発電を停止させ、貯湯水循環ポンプ３２ａ、各ブロワ１５，４４ａの駆動を停止させ、その後、第１接続器５０ｇを遮断させる（開状態とする）。その後、系統連系インバータ制御装置５０ｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ａ、ＤＣ／ＡＣインバータ５０ｂ、およびインバータ用電源ＤＣ／ＤＣコンバータ５０ｄの動作を停止する。

導電率値が第１所定値未満である場合であって、排湯弁３４ａに開指示が行われている場合、制御装置６０は、ステップ１０４，１０６で「ＹＥＳ」，「開」と判定し、ステップ１２４にて、排湯弁３４ａの故障（開かない）であると判定し、排湯弁３４ａが開かない故障である旨を警告し（ステップ１１８）、システムを停止する（ステップ１２０）。

導電率値が第１所定値以上である場合であって、排湯弁３４ａに開指示が行われている場合（排湯弁開指示である場合）、制御装置６０は、ステップ１０４，１２２で「ＮＯ」，「開」と判定し、ステップ１１０で定常運転（または起動運転）を行う。

導電率値が第１所定値以上である場合であって、排湯弁３４ａに閉指示が行われている場合、制御装置６０は、ステップ１０４，１２２で「ＮＯ」，「閉」と判定し、ステップ１２４にて、排湯弁３４ａが閉じない故障、貯湯水漏れ、冠水、燃料電池２４の劣化のいずれかである旨の判定し、その旨を警告し（ステップ１１８）、システムを停止する（ステップ１２０）。

上述した燃料電池システムの作動によれば、燃料電池システムには、燃料電池モジュール２０へ供給する水（改質水）をシステム内で回収する水（凝縮水）を効率よく使用し運転が可能である。

本燃料電池システムにおいては、改質用原料、カソードエア、改質水が燃料電池モジュール２０に供給され、燃料電池２４で発電された電力がインバータ装置５０を介して外部負荷電力５３に対して電力供給される。燃料電池モジュール２０から排出される燃焼排ガスは第１熱交換器３３で貯湯水と熱交換され、燃焼排ガスの熱は湯として熱回収されるとともに、燃焼排ガス中の水蒸気は凝縮される。凝縮水は自重で純水器１４を流通し改質水のタンク（純水タンク）１３へと回収される。

本燃料電池システムでは、水収支（＝回収水流量−改質水必要流量）は、図５に示すようになることが実験からわかっている。回収水流量、改質水必要流量いずれも単位時間（本実施の形態では分）あたりの流量である。定格負荷（最大発電量）では、燃焼排ガス温度の第１熱交換器出口温度（第１熱交換器３３を流れる貯湯水の温度）が約４５℃より高い場合、回収水流量は、改質水必要流量より小さいので、改質水に必要な流量に対して不足する。約４５℃より低い場合、回収水流量は、改質水必要流量より大きいので、改質水に必要な流量に対して余る。また、燃焼排ガス温度の第１熱交換器出口温度が低いほど、水収支は大きい。

定格の５０％負荷（最大発電量の５０％）では、燃焼排ガス温度の第１熱交換器出口温度が約４６℃より高い場合、回収水流量は、改質水必要流量より小さいので、改質水に必要な流量に対して不足する。約４６℃より低い場合、回収水流量は、改質水必要流量より大きいので、改質水に必要な流量に対して余る。定格の場合に比べて、水収支はほぼ半減する。

定格の２５％負荷（最大発電量の２５％）では、燃焼排ガス温度の第１熱交換器出口温度が約４６℃より高い場合、回収水流量は、改質水必要流量より小さいので、改質水に必要な流量に対して不足する。約４６℃より低い場合、回収水流量は、改質水必要流量より大きいので、改質水に必要な流量に対して余る。定格５０％の場合に比べて、水収支は小さくなっている。

このように、燃焼排ガス温度（燃焼排ガス温度の第１熱交換器出口温度）により、燃焼排ガス中の飽和水蒸気圧が変化することで凝縮水量が変化する。燃焼排ガス温度が低いほど、回収水流量が増大し、燃焼排ガス温度が水収支０となる温度以下であれば、改質水の必要流量に対して余剰水が発生しオーバーフローライン１４ａや１３ｂを通って排気管７２に余剰水が流通する。このとき、導電率計７２ａは、凝縮水（回収水）の導電率を検出するので、その値は１〜１０μＳ／ｃｍである。

一方、貯湯水は貯湯槽３１の下部から改質水ポンプ３２ａにて送出され、第１熱交換器３３で燃焼排ガス中の顕熱，潜熱を回収した湯を貯湯槽３１の上部に熱回収する。貯湯水循環ライン３２の第１熱交換器３３後に排湯管３４が分岐して設けられ、排湯弁３４ａの開にて排水管７２に排水できる構造となっている。貯湯槽３１内が高温の湯で満水状態であり、第１熱交換器３３への流入温度が高く燃焼排ガスが規定温度まで冷却できず水不足となった場合に排湯弁３４ａを開き高温の湯を排水し、貯湯槽３１に接続されている市水ラインから貯湯槽３１へ冷水がされ第１熱交換器３３での冷却能力向上，水自立性向上を図るようになっている。

このとき、導電率計７２ａは大気の導電率を検出することとなり、その導電率値は第２所定値以下（０μＳ／ｃｍ）となる。そのため、回収水不足が検出でき、排湯弁３４ａの開制御（回収水増大制御）を行って、水自立を図る。この制御にも関わらず、第２所定時間が経過しても導電率計値が１〜１０μＳ／ｃｍへ復帰しない場合は異常としてシステム停止する。

また、上述した実施形態では、純水タンク１３にオーバーフローライン１３ｂを設ける代わりに、または設けるとともに、純水器１４にオーバーフローライン（第２導水管）１４ａを設けるようにしてもよい。オーバーフローライン１４ａの上端は純水器１４の上部に接続されている。そのオーバーフローライン１４ａの接続位置は、配管４７の接続位置より高くなるようになっている。オーバーフローライン１４ａの下端は下方に延ばされ、排水装置７０の水受け部材７１の上方位置まで延設されている。純水器１４からオーバーフローした凝縮水がオーバーフローライン１４ａを通って排水装置７０に導かれるようになっている。オーバーフローライン１４ａは、貯水器１６である純水器１４に備えられ純水器１４から溢れ出た水を水受け部材７１に導く導水管１７である。

このとき、水受け部材７１は、筐体１１内に配設され純水器１４から溢れ出た水を受けることが望ましい。水受け部材７１の開口部７１ａの直上には、オーバーフローライン１４ａの下端が配設されている。これにより、水受け部材７１は、純水器１４から溢れ出た水をオーバーフローライン１４ａを介して確実に受けることができる。また、水受け部材７１は、少なくとも、純水器１４のオーバーフローライン１４ａの接続位置（純水器１４のオーバーフロー口）より下方に配設されている。

なお、オーバーフローライン１４ａは常設されているわけではないので、破線で示している。また、燃料電池２４とインバータ装置５０とを接続する電源ライン、電源ライン５２、電源ライン５２とインバータ装置５０とを接続する電源ラインは、常設されているが、電源ラインを表示するために破線で示している。

上述した説明から明らかなように、本実施の形態においては、排水装置７０は、燃料電池システムの中で流通する水分を含んだガス（燃焼排ガス）中の水蒸気を液状の熱媒体（貯湯水）との熱交換で凝縮し凝縮水（凝縮水は水として燃料電池モジュール２０に供給される）を生成する凝縮器（第１熱交換器３３）から供給された凝縮水を貯蔵する貯水器１６から溢れ出た水を排出する。導電率計７２ａは、排水装置７０に備えられて排水の導電率を検知する。

これにより、第１に、燃料電池システムの起動運転中または発電運転中において、貯水器１６である純水タンク１３から水が溢れ出ない場合には、凝縮器３３から熱媒体が漏るなどの他の異常がなければ、排水装置７０を通って液体が外部に排出されないので、導電率計７２ａはほぼ０を示す。一方、純水タンク１３から水が溢れ出た場合には、その溢れ出た水は排水装置７０を通って外部に排水され、その排水の導電率が導電率計７２ａによって検知される。また、純水タンク１３から水が溢れ出るということは、凝縮器３３からの凝縮水（回収水）が燃料電池モジュールに供給する水（供給水）より多いということを示しており、一方、純水タンク１３から水が溢れ出ないということは、回収水流量が供給水流量（改質水必要流量）と一致しているか少ないということを示している。以上のことから、排水装置７０に設けた導電率計７２ａの検知結果に基づいて、凝縮器３３から熱媒体が漏るなどの他の異常がないことを前提に、凝縮器３３からの凝縮水（回収水）が燃料電池モジュール２０に供給する水（供給水、改質水）より多いか否かを判断することが可能であり、すなわち、燃料電池モジュール２０に供給する水が不足しているかを判断することが可能となる。

第２に、燃料電池システムが冠水した場合、外部の水（例えば洪水時の水：一般的に正常状態の燃料電池システムの回収水より導電率が高い）が排水装置７０内に浸入する（逆流する）と、その外部の水は導電率が高いので、導電率計７２ａの測定値が比較的高くなる。したがって、このことを利用することで、外部の水が排水装置７０内に浸入することすなわち燃料電池システムの冠水を確実かつ的確に検出することが可能であり、この検出時から時間をおかないで燃料電池システムを早期に停止することが可能となる。そうすると、さらに冠水が進んで、導電率計７２ａより上方に配設されたインバータ装置５９を含む漏電可能部位が浸水する前に、燃料電池システムを停止することができ、ひいては漏電可能部位が浸水しても漏電可能部位からの漏電を抑制することができる。

第３に、燃料電池２４が劣化、故障して燃料電池２４の電極の触媒の細粒などが燃焼排ガスに含まれて導出された場合、凝縮器３３で凝縮された凝縮水中の電解質が増大し凝縮水の導電率は増大する。さらに、その導電率の比較的高い水（凝縮水）が純水タンク１３から溢れ出た場合には、その溢れ出た水は排水装置７０を通って外部に排水され、その排水の導電率が導電率計７２ａによって検知される。このとき、正常な凝縮水より高い導電率を導電率計７２ａが検知するので、排水装置７０に設けた導電率計７２ａの検知結果に基づいて、凝縮器３３から熱媒体が漏るなどの他の異常がないことを前提に、燃料電池２４の劣化、故障を判断することが可能となる。そして、燃料電池２４が劣化や故障していると判断した場合には、燃料電池システムを停止することが可能となる。

第４に凝縮器３３内のガスラインと熱媒体ライン（貯湯水循環ライン３２）の間の隔壁が破れ、熱媒体（貯湯水）が凝縮水ライン（凝縮水供給管４６）に流入するような異常に関しても、溢れた水が導電率計７２ａが正常な凝縮水より高い導電率を検知することで、排水装置７０に設けた導電率計７２ａの検知結果に基づいて燃料電池システムを停止することができる。これにより、導電率の高い水を燃料電池モジュール２０に送ることによる劣化，故障を防ぐことが可能である。

また、一つの導電率計１３ａを使用することで、コスト上昇を招くことなく、上述した水自立の確保、冠水の的確な検知、燃料電池劣化の的確な検知を可能とする。

また、燃料電池モジュール２０、凝縮器３３、貯水器１６および排水装置７０は筐体１１内に配設され、排水装置７０は、貯水器１６から溢れ出た水を少なくとも受ける水受け部材７１と、受けた水を水受け部材７１から筐体１１の外部に排出する排水管７２とを備えている。これにより、筐体１１内に燃料電池モジュール２０、凝縮器３３、貯水器１６および排水装置７０が配設された燃料電池システムにおいて、前述と同様な作用・効果を得ることができる。

また、貯水器１６である純水タンク１３に備えられ純水タンク１３から溢れ出た水を水受け部材７１に導く導水管１７であるオーバーフローライン（第１導水管）１３ｂをさらに備えたので、純水タンク１３から溢れ出た水を確実に排水装置７０に導くことができ、ひいては、燃料電池モジュール２０に供給する水が不足しているかを判断することが可能となる。

また、貯水器１６である純水器１４に備えられ純水器１４から溢れ出た水を水受け部材７１に導く導水管１７であるオーバーフローライン（第２導水管）１４ａをさらに備えている。これにより、純水器１４から溢れ出た水を確実に排水装置７０に導くことができ、ひいては、燃料電池モジュール２０に供給する水が不足しているかを判断することが可能となる。

また、貯水器１６は、凝縮器３３から供給された凝縮水を純水化する純水器１４と、純水器１４から供給された純水と貯水する水タンク１３を備え、水タンク１３に備えられ水タンク１３から溢れ出た水を水受け部材に導く第１導水管１３ｂ、純水器１４に備えられ純水器１４から溢れ出た水を水受け部材に導く第２導水管１４ａのうち少なくとも一方を導水管１７として備えた。これにより、水タンク１３から溢れ出た水を第１導水管１３ｂにより確実に排水装置７０に導くことができ、純水器１４から溢れ出た水を第２導水管１４ａにより確実に排水装置７０に導くことができ、ひいては、燃料電池モジュール２０に供給する水が不足しているかを判断することが可能となる。

また、貯湯水を貯水し、高温の貯湯水を上部から給湯しその減少分だけ低温の補給水を下部から補給する貯湯槽３１と、貯湯槽３１の下部に一端が接続され貯湯槽３１の上部に他端が接続され途中に凝縮器３３が設けられるとともに、貯湯水を熱媒体として凝縮器３３に供給する貯湯水循環ライン３２と、貯湯槽３１の貯湯水入口と凝縮器３３の貯湯水出口との間の貯湯水循環ライン３２に接続され凝縮器３３で熱交換された後の貯湯水を排水装置に排水する排湯管３４と、排湯管３４に備えられ排湯管３４を開閉する排湯弁３４ａと、をさらに備えた。これにより、排湯弁３４ａを開くと、凝縮器３３で昇温された熱媒体は、貯湯槽３１に戻らないで排湯管３４を通って外部に排出される。これに伴って、貯湯槽３１の下部から低温の補給水が供給され、その低温の補給水が凝縮器３３に供給される。凝縮器３３では、低温の熱媒体により凝縮水の生成量が増大する。したがって、凝縮器３３からの凝縮水（回収水）が燃料電池モジュール２０に供給する水（供給水）より少ない場合、すなわち、燃料電池モジュール２０に供給する水が不足している場合、排湯弁３４ａを開くことで、凝縮水の供給量を増大させて、燃料電池モジュール２０に供給する水の不足を解消することができる。

また、導電率計７２ａで計測した導電率値に基づいて燃料電池システムの運転を制御する制御装置６０をさらに備え、制御装置６０は、排水装置７０の排水の導電率値が第１所定値以上となった場合、燃料電池システムを停止する。これにより、凝縮器３３や凝縮器３３に熱媒体を供給する供給管などの熱媒体が流れる部材から熱媒体が漏れたこと、燃料電池システムが冠水したこと、燃料電池２４が劣化、故障したことを検出した場合、燃料電池システムを確実に停止することができる。

また、導電率計７２ａで計測した導電率値に基づいて燃料電池システムの運転を制御する制御装置６０をさらに備え、制御装置６０は、排水装置７０の排水の導電率値が第２所定値以下である場合、燃料電池モジュール２０に供給する水が不足していると判断し、燃料電池モジュール２０に供給する水が増大するように燃料電池システムを制御する。これにより、燃料電池モジュール２０に供給する水が不足していることを確実に判断することができる。そして、貯湯槽３１が熱余り状態である場合であっても、排湯弁３４ａを開いて凝縮器３３で昇温された貯湯水を排水することで貯湯槽３１から低温の貯湯水を凝縮器３３に供給させることで、回収される凝縮水を増大させて燃料電池モジュール２０へ供給する水の不足を確実に解消することができる。

また、導電率計７２ａで計測した導電率値に基づいて燃料電池システムの運転を制御する制御装置６０をさらに備え、制御装置６０は、排湯弁３４ａに閉指示をしたにも拘わらず、排水装置７０の排水の導電率値が第３所定値以上である場合、または、排湯弁３４ａに開指示をしたにも拘わらず、排水装置７０の排水の導電率値が第４所定値以下である場合、燃料電池システムを停止する。これにより、排湯弁３４ａの異常を的確に判断して、燃料電池システムを適切に停止することができる。なお、第３所定値は、排湯弁閉動作異常を検知する基準である。第３所定値は、３０〜８０μＳ／ｃｍの所定の値であり、例えば、６０μＳ／ｃｍに設定されている。第３所定値は、第１所定値と同じでも、異なっていても良い。第４所定値は、排湯弁開動作異常を検知する基準である。第４所定値は、３０〜８０μＳ／ｃｍの所定の値であり、例えば、７０μＳ／ｃｍに設定されている。第４所定値は、第１所定値や第３所定値と同じでも、異なっていても良い。

なお、第３所定値と第４所定値が第１所定値と同じである場合には、上述した図４のフローチャートを使用できる。すなわち、排湯弁３４ａに閉指示をしたにも拘わらず、排水装置７０の排水の導電率値が第１所定値（第３所定値）以上である場合には、制御装置６０は、ステップ１０４，１２２で「ＮＯ」、「Ｙ閉」と判定しプログラムをステップ１２４に進める。排湯弁３４ａに開指示をしたにも拘わらず、排水装置７０の排水の導電率値が第１所定値（第４所定値）以下である場合には、制御装置６０は、ステップ１０４，１２２で「ＹＥＳ」、「開」と判定しプログラムをステップ１２４に進める。また、第３所定値と第４所定値が第１所定値と異なる場合には、排湯弁３４ａに閉指示をしたにも拘わらず、排水装置７０の排水の導電率値が第３所定値以上である場合には、制御装置６０は、ステップ１２４以降の処理を行うようにすればよい。排湯弁３４ａに開指示をしたにも拘わらず、排水装置７０の排水の導電率値が第４所定値以下である場合には、制御装置６０は、ステップ１２４以降の処理を行うようにすればよい。

また、凝縮器３３から供給された凝縮水を純水化した後で純水タンク１３に供給する純水器１４をさらに備え、水受け部材７１は、さらに純水器１４から溢れ出た水を少なくとも受けるように構成されている。これにより、純水器１４が劣化した場合、凝縮器３３で凝縮された凝縮水中の電解質は純水器１４で取り除かれないので、純水タンク１３に供給された凝縮水の導電率は大きい値となる。さらに、その導電率の比較的高い水（凝縮水）が純水タンク１３から溢れ出た場合には、その溢れ出た水は排水装置７０を通って外部に排水され、その排水の導電率が導電率計７２ａによって検知される。このとき、正常な純水器１４で純水化された凝縮水より高い導電率を導電率計７２ａが検知するので、排水装置７０に設けた導電率計７２ａの検知結果に基づいて、凝縮器３３から熱媒体が漏るなどの他の異常がないことを前提に、純水器１４の劣化を判断することが可能となる。そして、純水器１４が劣化していると判断した場合には、燃料電池システムを停止することが可能となる。

なお、上述した実施の形態において、水受け部材７１の代わりに、図６に示すように、貯水器１６である純水タンク１３の下方に純水タンク１３を覆うように配設され、純水タンク１３から溢れ出てまたは漏れて落水する水を受けるように構成されている水受け部材７３を使用するようにしてもよい。水受け部材７３が、純水タンク１３から漏れたり溢れ出て落水する水を確実に受けて排水することができ、それらの液体の導電率を確実に検知することができる。

また、水受け部材７３は、さらに、凝縮器３３の下方に凝縮器３３を覆うように配設され、凝縮器３３から漏れて落水する熱媒体（貯湯水）を受けるように構成されるようにしてもよい。これにより、凝縮器３３や凝縮器３３に熱媒体を供給する供給管（貯湯水循環ライン３２のうち筐体１１内に配設されている部分）などの熱媒体が流れる部材から熱媒体が漏れた場合、その漏れた熱媒体は排水装置７０を通って外部に排水され、その排水の導電率が導電率計７２ａによって検知される。一般的に、前記熱媒体の導電率は、正常な凝縮器３３で凝縮された凝縮水の導電率より大きい。すなわち、正常な凝縮水より高い導電率を導電率計７２ａが検知した場合、凝縮器３３や凝縮器３３に熱媒体を供給する供給管などの熱媒体が流れる部材から熱媒体が漏れた可能性があると判断することが可能となる。そして、熱媒体が漏れたと判断した場合には、燃料電池システムを停止することが可能となる。なお、熱媒体が凝縮器３３から漏れるためには凝縮器３３内の熱媒体配管が破損し、熱媒体配管から熱媒体が排ガス側に漏れていることが前提である。

また、水受け部材７３は、さらに、貯水器１６である純水器１４の下方に純水器１４を覆うように配設され、純水器１４から溢れ出てまたは漏れて落水する水を受けるように構成されている。これにより、水受け部材７３が、純水器１４から漏れたり溢れ出て落水する水を確実に受けて排水することができ、それらの液体の導電率を確実に検知することができる。なお、熱媒体が凝縮器３３から漏れるためには凝縮器３３内の熱媒体配管が破損し、熱媒体配管から熱媒体が排ガス側に漏れていることが前提である。

また、前述した水受け部材７３は、一つの水受け部材が、純水タンク１３、純水器１４、凝縮器３３から漏れた液体とオーバーフローライン１３ｂ、１４ａからの液体の両方を受けるように構成されているが、純水タンク１３、純水器１４、凝縮器３３から漏れた液体を受ける水受け部材とオーバーフローライン１３ｂ、１４ａからの液体の両方を受ける水受け部材の二つの水受け部材から構成されるようにしてもよい。この場合、いずれか一方が他方の水を受けるように構成し一方に排水管７２を設けるようにすればよい。また、二つの水受け部材から水を受けるもう一つの水受け部材を設け、その水受け部材に排水管７２を設けるようにすればよい。

また、上述した水自立制御が行われていないシステムにおいても本発明を適用できる。そのシステムにおいては、図７に示すように、水道水など外部の水が回収水系（凝縮器３３から純水タンク１３の間）に供給されるようになっている。すなわち、純水器１４に給水管１４ｂが接続されており、水道水が給水管１４ｂを通して純水器１４に供給されるようになっている。給水管１４ｂには給水弁１４ｃが設けられており、その開閉が制御装置６０の指令によって制御されている。また、純水タンク１３内には、容器内の液体（本実施の形態では純水）の導電率を検知する導電率計１３ａが備えられている。導電率計１３ａの検知結果は、制御装置６０に送信されるようになっている。導電率計１３ａは、水自立制御が行われていない場合において、純水器１４の劣化、燃料電池２４の劣化を検知するためのものである。

また、液体の導電率を検知する導電率計１３ａを容器内に備えた純水タンク１３が、燃料電池システム内であって系統電源５１からインバータ装置５０までの交流電流系統５６のうち浸水することで漏電する可能性のある漏電可能部位より下方に設置されている。これにより、燃料電池システムが冠水した場合、外部の水（例えば洪水時の水：一般的に正常状態の燃料電池システムの回収水や水道水より導電率が高い）が、オーバーフローライン１３ｂを逆流したり純水タンク１３の上部から流入するなどして純水タンク１３内に浸入すると、その外部の水は導電率が高いので、導電率計１３ａの測定値がそれまでの値（外部の水が進水する前の純水タンク１３ａ内の液体の値）より高くなる。したがって、このことを利用することで、外部の水が純水タンク１３内に浸入することすなわち燃料電池システムの冠水を確実かつ的確に検出することが可能であり、この検出時から時間をおかないで燃料電池システムを早期に停止（電力変換装置の停止も含む）することが可能となる。

また、冠水時は導電率計１３ａより導電率計７２ａの方が下方にあるため、導電率計１３ａより早期に検知可能である。また、給水弁１４ｃが故障時の検知が可能である。具体的には、閉指示に関わらず開いている故障（開故障）の検知が可能である。すなわち、水道水が多量に入ることで純水器１４が早期に劣化し、純水タンク１３内の導電率が増大し導電率が第１所定値以上に上がった場合に、検知・停止が可能である。さらに、開指示に関わらず閉じている故障（閉故障）の検知が可能である。すなわち、排湯弁のモードと同等に、水補給しているのに水不足が解消されないことを検知して停止することが可能である。

なお、導電率計７２ａは、配水管７２のうち筐体１１の外に出ている部分に設けてもよい。また、排水装置７０は筐体１１の外に配置するようにしてもよい。

また、本発明は、高分子電解質型燃料電池を備えた燃料電池システムでも適用することができる。この場合、燃焼排ガスの凝縮器以外に、改質ガス凝縮器、オフガス凝縮器が存在する。改質ガス凝縮器とオフガス凝縮器だけで水（凝縮水）が余る。

１１…筐体、１１ａ…第１排気口、１１ｂ…空気導出口、１１ｃ…空気導入口、１２…仕切部材、１２ａ…空気導入口、１３…純水タンク、１３ａ…導電率計、１３ｂ…オーバーフローライン（第１導水管）、１４…純水器、１４ａ…オーバーフローライン（第２導水管）、１５…換気用空気ブロワ（送風手段）、１６…貯水器、１７…導水管、２０…燃料電池モジュール、２１…ケーシング、２１ａ…導出口、２２…蒸発部、２３…改質部、２４…燃料電池、２４ａ…セル、２４ｂ…燃料流路、２４ｃ…空気流路、２５…マニホールド、３０…排熱回収システム、３１…貯湯槽、３２…貯湯水循環ライン、３２…貯湯水循環ポンプ、３２ａ…貯湯水循環ポンプ、３２ｂ…ラジエータ、３２ｃ…温度センサ、３３…第１熱交換器（凝縮器）、３４…排湯管、３４ａ…排湯弁、４１…給水管、４１ａ…改質水ポンプ、４２…改質用原料供給管、４２ａ…脱硫器、４２ｂ…原料ポンプ、５０…インバータ装置（電力変換装置）、５０ａ…ＤＣ／ＤＣコンバータ、５０ｂ…ＤＣ／ＡＣインバータ、５０ｃ…系統連系インバータ制御装置、５０ｄ…インバータ用電源ＤＣ／ＤＣコンバータ、５０ｅ…電力測定装置、５０ｆ…整流回路、５０ｇ…第１接続器、５０ｈ…第２接続器、５１…系統電源、５２…電源ライン、５２ａ…電力測定装置、５３…外部電力負荷、５４…補機用電源基板、５５…補機、５６…交流電流系統、６０…制御装置、７０…排水装置、７１，７３…水受け部材、７２…排水管、７２ａ…導電率計、Ｒ１…第１室、Ｒ２…第２室。

Claims

燃料電池を少なくとも含んで構成され、水と燃料および酸化剤ガスが供給される燃料電池モジュールを備えた燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの中で流通する水分を含んだガス中の水蒸気を液状の熱媒体との熱交換で凝縮し凝縮水を生成する凝縮器と、
前記凝縮器から供給された前記凝縮水を貯蔵する貯水器と、
前記貯水器に貯蔵されている前記凝縮水を前記水として前記燃料電池モジュールに供給する水供給手段と、
前記貯水器から溢れ出た水を排出する排水装置と、
前記排水装置に備えられて前記排水装置の排水の導電率を検知する導電率計と、を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
請求項１において、前記燃料電池モジュール、前記凝縮器、前記貯水器および前記排水装置は筐体内に配設され、前記排水装置は、前記貯水器から溢れ出た水を少なくとも受ける水受け部材と、前記水受け部材が受けた水を前記水受け部材から前記筐体の外部に排出する排水管とを備えたことを特徴とする燃料電池システム。
請求項２において、前記貯水器に備えられ前記貯水器から溢れ出た水を前記水受け部材に導く導水管をさらに備えたことを特徴とする燃料電池システム。
請求項２または請求項３において、前記水受け部材は、前記貯水器の下方に配設され、前記貯水器から漏れて落水する水を受けるように構成されていることを特徴とする燃料電池システム。
請求項２乃至請求項４の何れか一項において、前記水受け部材は、前記凝縮器から漏れて落水する前記熱媒体を受けるように構成されていることを特徴とする燃料電池システム。
請求項３において、前記貯水器は、前記凝縮器から供給された凝縮水を純水化する純水器と、前記純水器から供給された純水と貯水する水タンクを備え、
前記水タンクに備えられ前記水タンクから溢れ出た水を前記水受け部材に導く第１導水管、前記純水器に備えられ前記純水器から溢れ出た水を前記水受け部材に導く第２導水管のうち少なくとも一方を前記導水管として備えたことを特徴とする燃料電池システム。
請求項１乃至請求項６の何れか一項において、
貯湯水を貯水し、高温の貯湯水を上部から給湯しその減少分だけ低温の補給水を下部から補給する貯湯槽と、
前記貯湯槽の下部に一端が接続され前記貯湯槽の上部に他端が接続され途中に前記凝縮器が設けられるとともに、前記貯湯水を前記熱媒体として前記凝縮器に供給する貯湯水循環ラインと、
前記貯湯槽の貯湯水入口と前記凝縮器の貯湯水出口との間の前記貯湯水循環ラインに接続され前記凝縮器で熱交換された後の貯湯水を前記排水装置に排水する排湯管と、
前記排湯管に備えられ前記排湯管を開閉する排湯弁と、をさらに備えたことを特徴とする燃料電池システム。
請求項１乃至請求項７の何れか一項において、前記導電率計で計測した導電率値に基づいて前記燃料電池システムの運転を制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記排水装置の排水の導電率値が第１所定値以上となった場合、前記燃料電池システムを停止することを特徴とする燃料電池システム。
請求項１乃至請求項７の何れか一項において、前記導電率計で計測した導電率値に基づいて前記燃料電池システムの運転を制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記排水装置の排水の導電率値が第２所定値以下である場合、前記燃料電池モジュールに供給する水に対して回収される前記凝縮水の量が少ないと判断し、回収される前記凝縮水が増大するように前記燃料電池システムを制御することを特徴とする燃料電池システム。
請求項７において、前記導電率計で計測した導電率値に基づいて前記燃料電池システムの運転を制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記排湯弁に閉指示をしたにも拘わらず、前記排水装置の排水の導電率値が第３所定値以上である場合、または、前記排湯弁に開指示をしたにも拘わらず、前記排水装置の排水の導電率値が第４所定値以下である場合、前記燃料電池システムを停止することを特徴とする燃料電池システム。