JP7245136B2 - fuel cell system - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池システムに関する。 The present invention relates to fuel cell systems.

下記特許文献１には、原料ガスを水蒸気改質して水素を含む燃料ガスを生成する多段式燃料電池システムが開示されている。この多段式燃料電池システムは、第１燃料電池から排出されたオフガスから水蒸気を分離する水蒸気分離膜を備えている。水蒸気分離膜で分離された水蒸気は、凝縮されて水タンクに溜められる。 Patent Literature 1 listed below discloses a multi-stage fuel cell system that steam-reforms a raw material gas to produce a fuel gas containing hydrogen. This multi-stage fuel cell system includes a water vapor separation membrane that separates water vapor from the off-gas discharged from the first fuel cell. The water vapor separated by the water vapor separation membrane is condensed and stored in the water tank.

特開２０１６－１１５４９５号公報JP 2016-115495 A

上記特許文献１に記載された多段式燃料電池システムでは、水タンクに所定量以上の水が溜まった場合は、この水がドレン管から排水される。つまり、水タンクから水を排水するためには、排水用のドレン配管を設ける必要がある。 In the multi-stage fuel cell system described in Patent Literature 1, when a predetermined amount or more of water accumulates in the water tank, this water is drained from the drain pipe. In other words, in order to drain water from the water tank, it is necessary to provide a drain pipe for drainage.

本発明は上記事実を考慮して、ドレン水の生成量を制御できる燃料電池システムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fuel cell system capable of controlling the amount of drain water produced.

請求項１の燃料電池システムは、原料ガスを水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された前記燃料ガスと酸化ガスとを反応させて発電を行なう燃料電池と、前記燃料電池から排出されたオフガスから分離膜を介して水蒸気が移動する透過部を備えた再生器と、前記透過部から排出される透過部排出ガスに含まれる前記水蒸気又は前記水蒸気が凝縮した凝縮水が投入され、システム内で利用する水として蓄えられる水タンクと、前記透過部の圧力を調整する圧力調整装置と、前記水タンクへ投入される水蒸気量及び凝縮水量の少なくとも一方を調整して、前記水タンク内の水量を所定範囲に維持する制御装置と、を備えている。 A fuel cell system according to claim 1 comprises: a reforming unit for steam reforming a raw material gas to generate a fuel gas; a cell, a regenerator comprising a permeation section in which water vapor moves from an offgas discharged from the fuel cell through a separation membrane, and the water vapor contained in the permeation section exhaust gas discharged from the permeation section or the water vapor. A water tank into which condensed condensed water is introduced and stored as water to be used in the system, a pressure regulating device that adjusts the pressure of the permeation section, and at least one of the amount of water vapor and the amount of condensed water introduced into the water tank. a control device for adjusting and maintaining the amount of water in the water tank within a predetermined range.

請求項１の燃料電池システムによると、制御装置が、水タンクへ投入される水蒸気量及び凝縮水量の少なくとも一方を調整する。例えば水タンク内の水量が所定の上限値に至った場合は、水タンクへ投入される水蒸気量又は凝縮水量を減らす。これにより水タンク内の水量を所定範囲内に維持して、水タンクからの排水を少なくすることができる。 According to the fuel cell system of claim 1, the controller adjusts at least one of the amount of water vapor and the amount of condensed water introduced into the water tank. For example, when the amount of water in the water tank reaches a predetermined upper limit, the amount of steam or condensed water introduced into the water tank is reduced. As a result, the amount of water in the water tank can be maintained within a predetermined range, and the amount of water discharged from the water tank can be reduced.

なお「改質部」とは、燃料電池と別体に設けられた改質器のほか、燃料電池内で改質反応が行われる部分の双方を指すものとする。また、水タンクへ投入される「凝縮水」とは、例えば水タンクの上流側で水蒸気が冷却されて凝縮した水（液相）のことである。また、水タンクへ投入される「水蒸気」とは、水タンクの上流側で凝縮せず気体の状態を保った水（気層）のことである。 The term "reforming section" refers to both a reformer provided separately from the fuel cell and a portion in which the reforming reaction takes place within the fuel cell. Further, the "condensed water" that is put into the water tank is, for example, water (liquid phase) that is condensed by cooling steam on the upstream side of the water tank. In addition, the "steam" that is put into the water tank is water (air layer) that is not condensed and remains in a gaseous state on the upstream side of the water tank.

請求項２の燃料電池システムは、原料ガスを水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された前記燃料ガスと酸化ガスとを反応させて発電を行なう燃料電池と、前記燃料電池から排出されたオフガスから分離膜を介して水蒸気が移動する透過部を備えた再生器と、前記透過部から排出される透過部排出ガスに含まれる前記水蒸気が凝縮した凝縮水がシステム内で利用する水として蓄えられる水タンクと、前記透過部の圧力を調整する圧力調整装置と、前記水タンクに蓄えられた前記凝縮水を、気化器を介して前記改質部へ供給する水供給管と、前記水タンクから前記水供給管へ排出される凝縮水量を調整して、前記水タンク内の水量を所定範囲に維持する制御装置と、を備えている。 A fuel cell system according to claim 2 comprises: a reforming unit for steam reforming a raw material gas to generate a fuel gas; A cell, a regenerator comprising a permeation section in which water vapor moves from an offgas discharged from the fuel cell through a separation membrane, and a condensate in which the water vapor contained in the permeation section exhaust gas discharged from the permeation section is condensed. A water tank for storing water to be used in the system, a pressure regulating device for regulating the pressure of the permeation section, and the condensed water stored in the water tank to the reforming section via a vaporizer. and a controller for adjusting the amount of condensed water discharged from the water tank to the water supply pipe to maintain the amount of water in the water tank within a predetermined range.

請求項２の燃料電池システムによると、制御装置が、水タンクから水供給管へ排出される凝縮水量を調整する。例えば水タンク内の水量が所定の上限値に至った場合は、水タンクから水供給管へ排出される凝縮水量を増やす。これにより水タンク内の水量を所定範囲内に維持して、水タンクからの排水を少なくすることができる。 According to the fuel cell system of claim 2, the controller adjusts the amount of condensed water discharged from the water tank to the water supply pipe. For example, when the amount of water in the water tank reaches a predetermined upper limit, the amount of condensed water discharged from the water tank to the water supply pipe is increased. As a result, the amount of water in the water tank can be maintained within a predetermined range, and the amount of water discharged from the water tank can be reduced.

請求項３の燃料電池システムは、請求項１又は２の燃料電池システムにおいて、前記水タンクの上流側で前記透過部排出ガスから前記原料ガスへ前記水蒸気を移動させる再分離膜と、前記原料ガスに移動した前記水蒸気を前記改質部へ供給する水蒸気供給経路と、を備えている。 A fuel cell system according to claim 3 is the fuel cell system according to claim 1 or 2, further comprising a reseparation membrane for moving the water vapor from the permeation part exhaust gas to the source gas on the upstream side of the water tank; and a steam supply path for supplying the steam moved to the reformer to the reformer.

請求項３の燃料電池システムによると、再分離膜によって水蒸気が透過部排出ガスから原料ガスへ移動する。また、水蒸気供給経路によって原料ガスと水蒸気が改質部へ供給される。これにより、水蒸気が凝縮しないまま改質部へ供給され、改質反応によって消費される。このため、水蒸気を凝縮させる場合と比較して、凝縮させた水を再度蒸発させるための熱量が不要でありエネルギー効率が高い。 According to the fuel cell system of claim 3, water vapor moves from the permeation part exhaust gas to the source gas by the reseparation membrane. Also, the raw material gas and steam are supplied to the reforming section through the steam supply path. As a result, the steam is supplied to the reforming section without being condensed, and is consumed by the reforming reaction. Therefore, compared to the case of condensing water vapor, the amount of heat required to re-evaporate the condensed water is unnecessary, and the energy efficiency is high.

請求項４の燃料電池システムは、請求項１～請求項３の何れか１項に記載の燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、前記圧力調整装置を制御して前記水タンクへ投入される水蒸気量を調整する。 A fuel cell system according to claim 4 is the fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the control device controls the pressure adjustment device to introduce steam into the water tank. Adjust quantity.

請求項４の燃料電池システムによると、制御装置が、圧力調整装置を制御して、透過部から排出される透過部排出ガス量を調整する。例えば水タンク内の水量が所定の上限値に至った場合は、透過部排出ガス量を減らす。これによりオフガスから透過部排出ガスへ移動する水蒸気量が少なくなり、水タンクへ投入される水蒸気量が少なくなる。このように、透過部排出ガスの流量を調整するだけで水タンクへ投入される水蒸気量を簡単に調整できる。 According to the fuel cell system of claim 4, the control device controls the pressure regulating device to adjust the amount of permeation section exhaust gas discharged from the permeation section. For example, when the amount of water in the water tank reaches a predetermined upper limit, the amount of exhaust gas from the permeation section is reduced. As a result, the amount of water vapor that moves from the off-gas to the exhaust gas from the permeation section is reduced, and the amount of water vapor introduced into the water tank is reduced. In this manner, the amount of water vapor introduced into the water tank can be easily adjusted simply by adjusting the flow rate of the exhaust gas from the permeation section.

請求項５の燃料電池システムは、請求項１～請求項４の何れか１項に記載の燃料電池システムにおいて、前記透過部排出ガスを前記水タンクを経由せずに排出するためのバイパス弁を備え、前記制御装置は、前記バイパス弁を制御して前記水タンクへ投入される水蒸気量を調整する。 A fuel cell system according to claim 5 is the fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, further comprising a bypass valve for discharging the permeation part exhaust gas without passing through the water tank. The control device controls the bypass valve to adjust the amount of steam introduced into the water tank.

請求項５の燃料電池システムによると、制御装置が、水タンクを経由せずに透過部排出ガスを排出するためのバイパス弁を制御する。例えば水タンク内の水量が所定の上限値に至った場合は、バイパス弁を開放して水蒸気を含んだ透過部排出ガスをシステム外へ排出する。これにより水タンクへ投入される水蒸気量を少なくする。このように、バイパス弁を設ける簡易な構造で水タンクへ投入される水蒸気量を調整できる。 According to the fuel cell system of claim 5, the controller controls the bypass valve for discharging the permeation part exhaust gas without passing through the water tank. For example, when the amount of water in the water tank reaches a predetermined upper limit, the bypass valve is opened to discharge the permeation section exhaust gas containing water vapor to the outside of the system. This reduces the amount of water vapor introduced into the water tank. In this way, the amount of steam introduced into the water tank can be adjusted with a simple structure having a bypass valve.

請求項６の燃料電池システムは、請求項１～請求項５の何れか１項に記載の燃料電池システムにおいて、前記透過部排出ガスを前記水タンクの上流側又は前記水タンク内で冷却して前記水蒸気を凝縮する冷却機構を備え、前記制御装置は、前記冷却機構を制御して、前記水タンクへ投入される凝縮水量を調整する。 Claim 6 is the fuel cell system according to any one of Claims 1 to 5, wherein the permeation part exhaust gas is cooled upstream of the water tank or in the water tank. A cooling mechanism for condensing the water vapor is provided, and the control device controls the cooling mechanism to adjust the amount of condensed water introduced into the water tank.

請求項６の燃料電池システムによると、制御装置が、透過部排出ガスを水タンクの上流側又は水タンク内で冷却して水蒸気を凝縮する冷却機構を制御する。例えば水タンク内の水量が所定の上限値に至った場合は、冷却機能を抑えて透過部排出ガスに含まれる水蒸気の凝縮量を低減する。これにより水タンクへ投入される凝縮水量を少なくできる。 According to the fuel cell system of claim 6, the control device controls the cooling mechanism that cools the permeation section exhaust gas on the upstream side of the water tank or within the water tank to condense water vapor. For example, when the amount of water in the water tank reaches a predetermined upper limit, the cooling function is suppressed to reduce the condensation amount of water vapor contained in the exhaust gas from the permeation section. As a result, the amount of condensed water introduced into the water tank can be reduced.

請求項７の燃料電池システムは、原料ガスを水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された前記燃料ガスと酸化ガスとを反応させて発電を行なう燃料電池と、前記燃料電池から排出されたオフガスから、スイープガスとしての原料ガスへ水蒸気を移動させる分離膜と、前記原料ガスから再分離膜を介して前記水蒸気が移動する透過部が形成された水蒸気分離器と、前記透過部から排出される透過部排出ガスに含まれる前記水蒸気又は前記水蒸気が凝縮した凝縮水が投入され、システム内で利用する水として蓄えられる水タンクと、前記透過部の圧力を調整する圧力調整装置と、前記水蒸気の一部が前記透過部へ移動した前記原料ガスを前記改質部へ供給する原料ガス供給経路と、を備えている。 A fuel cell system according to claim 7 comprises: a reforming unit for steam reforming a raw material gas to generate a fuel gas; A cell, a separation membrane for moving water vapor from offgas discharged from the fuel cell to a raw material gas as a sweep gas, and a water vapor formed with a permeable portion for moving the water vapor from the raw material gas via a re-separation membrane. a separator, a water tank into which the water vapor contained in the permeation section exhaust gas discharged from the permeation section or condensed water obtained by condensing the water vapor is introduced and stored as water to be used in the system, and the pressure of the permeation section and a raw material gas supply path for supplying the raw material gas in which part of the water vapor has moved to the permeation section to the reforming section.

請求項７の燃料電池システムによると、制御装置が、水タンクへ投入される水蒸気量及び凝縮水量の少なくとも一方を調整する。例えば水タンク内の水量が所定の上限値に至った場合は、水タンクへ投入される水蒸気量又は凝縮水量を減らす。これにより水タンク内の水量を所定範囲内に維持して、水タンクからの排水を少なくすることができる。 According to the fuel cell system of claim 7, the controller adjusts at least one of the amount of water vapor and the amount of condensed water introduced into the water tank. For example, when the amount of water in the water tank reaches a predetermined upper limit, the amount of steam or condensed water introduced into the water tank is reduced. As a result, the amount of water in the water tank can be maintained within a predetermined range, and the amount of water discharged from the water tank can be reduced.

また、燃料電池から排出されたオフガスからスイープガスとしての原料ガスへ移動した水蒸気の一部が、再分離膜によって透過部排出ガスへ移動する。これにより、改質反応に必要な水蒸気を残し、過剰な水蒸気を原料ガスから除去することができる。 Also, part of the water vapor that has moved from the off-gas discharged from the fuel cell to the raw material gas as the sweep gas moves to the permeation section exhaust gas through the reseparation membrane. As a result, excess water vapor can be removed from the raw material gas while leaving the water vapor necessary for the reforming reaction.

請求項８の燃料電池システムは、請求項７に記載の燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、前記圧力調整装置を制御して前記水タンクへ投入される水蒸気量を調整する。 The fuel cell system according to claim 8 is the fuel cell system according to claim 7, wherein the controller controls the pressure regulator to adjust the amount of water vapor introduced into the water tank.

請求項８の燃料電池システムによると、制御装置が、圧力調整装置を制御して、透過部から排出される透過部排出ガス量を調整する。例えば水タンク内の水量が所定の上限値に至った場合は、透過部排出ガス量を減らす。これにより原料ガスから透過部排出ガスへ移動する水蒸気量が少なくなり、水タンクへ投入される水蒸気量が少なくなる。このように、透過部排出ガスの流量を調整するだけで水タンクへ投入される水蒸気量を簡単に調整できる。 According to the fuel cell system of claim 8, the control device controls the pressure adjustment device to adjust the amount of permeation section exhaust gas discharged from the permeation section. For example, when the amount of water in the water tank reaches a predetermined upper limit, the amount of exhaust gas from the permeation section is reduced. As a result, the amount of water vapor that moves from the raw material gas to the exhaust gas from the permeation section is reduced, and the amount of water vapor introduced into the water tank is reduced. In this manner, the amount of water vapor introduced into the water tank can be easily adjusted simply by adjusting the flow rate of the exhaust gas from the permeation section.

請求項９の燃料電池システムは、請求項７又は８に記載の燃料電池システムにおいて、前記透過部排出ガスを前記水タンクを経由せずに排出するためのバイパス弁を備え、前記制御装置は、前記バイパス弁を制御して前記水タンクへ投入される水蒸気量を調整する。 The fuel cell system according to claim 9 is the fuel cell system according to claim 7 or 8, further comprising a bypass valve for discharging the permeation part exhaust gas without passing through the water tank, wherein the control device comprises: The bypass valve is controlled to adjust the amount of steam introduced into the water tank.

請求項９の燃料電池システムによると、制御装置が、水タンクを経由せずに透過部排出ガスを排出するためのバイパス弁を制御する。例えば水タンク内の水量が所定の上限値に至った場合は、バイパス弁を開放して水蒸気を含んだ透過部排出ガスをシステム外へ排出する。これにより水タンクへ投入される水蒸気量を少なくする。このように、バイパス弁を設ける簡易な構造で水タンクへ投入される水蒸気量を調整できる。 According to the fuel cell system of claim 9, the controller controls the bypass valve for discharging the permeation part exhaust gas without passing through the water tank. For example, when the amount of water in the water tank reaches a predetermined upper limit, the bypass valve is opened to discharge the permeation section exhaust gas containing water vapor to the outside of the system. This reduces the amount of water vapor introduced into the water tank. In this way, the amount of steam introduced into the water tank can be adjusted with a simple structure having a bypass valve.

請求項１０の燃料電池システムは、請求項７～請求項９の何れか１項に記載の燃料電池システムにおいて、前記透過部排出ガスを前記水タンクの上流側又は前記水タンク内で冷却して前記水蒸気を凝縮する冷却機構を備え、前記制御装置は、前記冷却機構を制御して、前記水タンクへ投入される凝縮水量を調整する。 Claim 10 is the fuel cell system according to any one of Claims 7 to 9, wherein the permeation part exhaust gas is cooled upstream of the water tank or in the water tank. A cooling mechanism for condensing the water vapor is provided, and the control device controls the cooling mechanism to adjust the amount of condensed water introduced into the water tank.

請求項１０の燃料電池システムによると、制御装置が、透過部排出ガスを水タンクの上流側又は水タンク内で冷却して水蒸気を凝縮する冷却機構を制御する。例えば水タンク内の水量が所定の上限値に至った場合は、冷却機能を抑えて透過部排出ガスに含まれる水蒸気の凝縮量を低減する。これにより水タンクへ投入される凝縮水量を少なくできる。 According to the fuel cell system of claim 10, the control device controls the cooling mechanism that cools the permeation section exhaust gas on the upstream side of the water tank or within the water tank to condense water vapor. For example, when the amount of water in the water tank reaches a predetermined upper limit, the cooling function is suppressed to reduce the condensation amount of water vapor contained in the exhaust gas from the permeation section. As a result, the amount of condensed water introduced into the water tank can be reduced.

請求項１１の燃料電池システムは、請求項１～請求項１０の何れか１項に記載の燃料電池システムにおいて、前記水タンクには水位センサが設けられており、前記制御装置は、前記水位センサからの情報に基づいて、前記水タンク内の水量を所定範囲に維持する。 Claim 11 is the fuel cell system according to any one of claims 1 to 10, wherein the water tank is provided with a water level sensor, and the controller controls the water level sensor. maintains the amount of water in the water tank within a predetermined range based on the information from

請求項１１の燃料電池システムによると、水タンクに水位センサが設けられているため、水タンクの水位を正確に測定できる。この水集約タンク内の水量を所定範囲に維持し易い。 According to the fuel cell system of claim 11, since the water tank is provided with the water level sensor, the water level of the water tank can be measured accurately. It is easy to maintain the amount of water in this water collecting tank within a predetermined range.

請求項１２の燃料電池システムは、請求項１～請求項１１の何れか１項に記載の燃料電池システムにおいて、前記原料ガスの投入量を調整する原料ガス流量調整機構を備え、前記制御装置は、前記原料ガス流量調整機構を制御して発電量を調整する。 A fuel cell system according to claim 12 is the fuel cell system according to any one of claims 1 to 11, further comprising a raw material gas flow rate adjusting mechanism for adjusting an input amount of the raw material gas, wherein the controller comprises and controlling the raw material gas flow rate adjusting mechanism to adjust the power generation amount.

請求項１２の燃料電池システムによると、制御装置が、原料ガス流量調整機構を制御して、原料ガスの投入量を制御できる。例えば水タンク内の水量が所定の上限値に至った場合は、原料ガスの投入量を減らして、発電量を減らす。これにより発電反応に伴う水蒸気の発生を抑制し、水タンクへ投入される水蒸気量を少なくする。 According to the fuel cell system of claim 12, the controller can control the source gas flow rate adjustment mechanism to control the input amount of the source gas. For example, when the amount of water in the water tank reaches a predetermined upper limit, the amount of feed gas is reduced to reduce the amount of power generation. This suppresses the generation of water vapor accompanying the power generation reaction, and reduces the amount of water vapor introduced into the water tank.

請求項１３の燃料電池システムは、請求項１～請求項１２の何れか１項に記載の燃料電池システムにおいて、前記オフガスに含まれる未反応の燃料ガスと酸化ガスとを反応させて発電を行なう後段燃料電池を備え、前記制御装置は、前記燃料電池及び前記後段燃料電池の少なくとも一方の発電量を制御して、前記水タンクへ投入される水蒸気量を調整する。 According to claim 13, in the fuel cell system according to any one of claims 1 to 12, the unreacted fuel gas contained in the off-gas and the oxidizing gas are reacted to generate power. A post-stage fuel cell is provided, and the control device controls the power generation amount of at least one of the fuel cell and the post-stage fuel cell, and adjusts the amount of water vapor introduced into the water tank.

請求項１３の燃料電池システムによると、制御装置が、燃料電池及び後段燃料電池の少なくとも一方の発電量を制御する。例えば水タンク内の水量が所定の上限値に至った場合は、燃料電池における発電量を減らし、オフガス及びオフガスに含まれる水蒸気の発生量を低減する。また、後段燃料電池における発電量を増やし、燃料電池システム全体の発電量の低減を抑制する。これにより水タンクへ投入される水蒸気量を少なくできる。 According to the fuel cell system of claim 13, the control device controls the power generation amount of at least one of the fuel cell and the post-stage fuel cell. For example, when the amount of water in the water tank reaches a predetermined upper limit, the amount of power generated in the fuel cell is reduced to reduce the amount of generated offgas and water vapor contained in the offgas. Also, the amount of power generated in the rear-stage fuel cell is increased, and the decrease in the amount of power generated by the entire fuel cell system is suppressed. As a result, the amount of steam introduced into the water tank can be reduced.

請求項１４の燃料電池システムは、請求項１３の燃料電池システムにおいて、前記後段燃料電池は前記水タンクの下流側に配置されている。 A fuel cell system according to claim 14 is the fuel cell system according to claim 13, wherein the post-stage fuel cell is arranged downstream of the water tank.

請求項１４の燃料電池システムによると、制御装置は、燃料電池における発電量を減らすと同時に後段燃料電池の発電量を増やすことで、システム全体の発電量を維持できる。 According to the fuel cell system of claim 14, the controller can maintain the power generation of the entire system by reducing the power generation of the fuel cell and increasing the power generation of the subsequent fuel cell.

本発明に係る燃料電池システムによると、ドレン水の生成量を制御できる。 According to the fuel cell system of the present invention, the amount of drain water produced can be controlled.

本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムの全体構成の一例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a fuel cell system according to a first embodiment of the invention; FIG. 本発明の第２実施形態に係る燃料電池システムの全体構成の一例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a fuel cell system according to a second embodiment of the invention; FIG. 本発明の第３実施形態に係る燃料電池システムの全体構成の一例を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a fuel cell system according to a third embodiment of the invention; 本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムにおいて第２燃料電池セルスタックを省略した構成の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a configuration in which a second fuel cell stack is omitted in the fuel cell system according to the first embodiment of the invention; 本発明の第２実施形態に係る燃料電池システムにおいて第２燃料電池セルスタックを省略した構成の一例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an example of a configuration in which a second fuel cell stack is omitted in a fuel cell system according to a second embodiment of the present invention; 本発明の第３実施形態に係る燃料電池システムにおいて第２燃料電池セルスタックを省略した構成の一例を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing an example of a configuration in which a second fuel cell stack is omitted in a fuel cell system according to a third embodiment of the present invention;

［第１実施形態］
＜燃料電池システム＞
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る燃料電池システム１０は、気化器１２、改質器１４、燃焼器１６、第１燃料電池セルスタック２２、第２燃料電池セルスタック２４、燃料再生器２６、水タンク３２、３４、分流弁４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂ、冷却機構５２、５４、ポンプ６２、６４、圧力調整装置６６、流量調整機構６７及び制御装置６８を備えている。 [First embodiment]
<Fuel cell system>
As shown in FIG. 1, the fuel cell system 10 according to the first embodiment of the present invention includes a vaporizer 12, a reformer 14, a combustor 16, a first fuel cell stack 22 and a second fuel cell stack 24. , fuel regenerator 26, water tanks 32, 34, flow dividing valves 42A, 42B, 44A, 44B, cooling mechanisms 52, 54, pumps 62, 64, pressure adjusting device 66, flow rate adjusting mechanism 67, and control device 68. .

（気化器）
気化器１２には、原料ガスが流れる管である原料ガス管Ｐ１の一端が接続されている。原料ガス管Ｐ１の途中箇所には、気化器１２へ供給する原料ガスの流量を調整する流量調整機構６７が設けられている。流量調整機構６７としては、一例として流量調整弁が用いられる。 (Vaporizer)
One end of a raw material gas pipe P<b>1 through which the raw material gas flows is connected to the vaporizer 12 . A flow rate adjusting mechanism 67 for adjusting the flow rate of the raw material gas to be supplied to the vaporizer 12 is provided in the middle of the raw material gas pipe P1. A flow control valve is used as an example of the flow control mechanism 67 .

また、気化器１２には、水が流れる管である水供給管Ｐ２の一端が接続されており、水供給管Ｐ２の他端側は、２つの流路Ｐ２Ａ、Ｐ２Ｂに分岐して、それぞれ水タンク３２、３４に接続されている。水タンク３２、３４には、水が貯留されている。 One end of the water supply pipe P2, which is a pipe through which water flows, is connected to the vaporizer 12, and the other end of the water supply pipe P2 branches into two flow paths P2A and P2B. It is connected to the tanks 32,34. Water is stored in the water tanks 32 and 34 .

ポンプ６２、６４は、水供給管Ｐ２を介して水タンク３２、３４から水を汲み上げる。そして、ポンプ６２、６４は、汲み上げた水を水供給管Ｐ２を介して気化器１２に送出することで、気化器１２に水を供給する。 Pumps 62, 64 pump water from water tanks 32, 34 via water supply pipe P2. The pumps 62 and 64 supply water to the vaporizer 12 by sending the pumped water to the vaporizer 12 through the water supply pipe P2.

気化器１２は、水供給管Ｐ２から供給された水を気化させる。気化には、燃焼器１６等の熱が用いられる。 The vaporizer 12 vaporizes water supplied from the water supply pipe P2. Heat from the combustor 16 or the like is used for vaporization.

気化器１２は、配管Ｐ３を介して原料ガス及び水蒸気を改質器１４に送出することで、改質器１４に原料ガス及び水蒸気を供給する。 The vaporizer 12 supplies the source gas and steam to the reformer 14 by sending the source gas and steam to the reformer 14 through the pipe P3.

（改質器）
改質器１４は、原料ガスを水蒸気改質して改質ガスを生成する。改質器１４には、配管Ｐ３の一端が接続されている。これにより原料ガス及び水蒸気が配管Ｐ３を通じて改質器１４に供給される。 (reformer)
The reformer 14 steam reforms the raw material gas to generate a reformed gas. One end of a pipe P3 is connected to the reformer 14 . As a result, the raw material gas and steam are supplied to the reformer 14 through the pipe P3.

改質器１４において原料ガスの一例であるメタンを水蒸気改質させた場合、以下の（１）式の反応により一酸化炭素及び水素が生成される。
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２ ・・・（１） When methane, which is an example of the source gas, is steam-reformed in the reformer 14, carbon monoxide and hydrogen are produced by the following reaction (1).
CH 4 +H 2 O→CO+3H 2 (1)

さらに、一酸化炭素をシフト改質させた場合、以下の（２）式の反応により水素及び二酸化炭素が生成される。
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２＋ＣＯ２ ・・・（２） Furthermore, when carbon monoxide is shift reformed, hydrogen and carbon dioxide are produced by the reaction of the following formula (2).
CO+ H2O → H2 + CO2 (2)

なお、本実施形態では、原料ガスの一例としてメタンが採用されているが、改質が可能なガスであれば特に限定されず、炭化水素燃料を用いることができる。炭化水素燃料としては、天然ガス、ＬＰガス（液化石油ガス）、石炭改質ガス、低級炭化水素ガスなどが例示される。低級炭化水素ガスとしては、メタン、エタン、エチレン、プロパン、又はブタン等の炭素数４以下の低級炭化水素が挙げられ、本実施形態で用いるメタンが好ましい。なお、炭化水素燃料としては、上述した低級炭化水素ガスを混合したものであってもよく、上述した低級炭化水素ガスは、天然ガス、都市ガス、又はＬＰガス、バイオガス等のガスであってもよい。さらに、原料ガスは、これらの混合ガスであってもよい。 In this embodiment, methane is used as an example of the raw material gas, but any gas that can be reformed is not particularly limited, and a hydrocarbon fuel can be used. Examples of hydrocarbon fuels include natural gas, LP gas (liquefied petroleum gas), reformed coal gas, and lower hydrocarbon gas. Examples of the lower hydrocarbon gas include lower hydrocarbons having 4 or less carbon atoms such as methane, ethane, ethylene, propane, or butane, and methane used in the present embodiment is preferred. The hydrocarbon fuel may be a mixture of the above-described lower hydrocarbon gases, and the above-described lower hydrocarbon gases are natural gas, city gas, LP gas, biogas, and other gases. good too. Furthermore, the raw material gas may be a mixed gas of these.

改質器１４には、改質ガス供給管Ｐ４の一端が接続されている。改質ガス供給管Ｐ４の他端は、第１燃料電池セルスタック２２におけるアノード（不図示）に接続されている。これにより、改質器１４にて生成された改質ガスが、改質ガス供給管Ｐ４を通じて第１燃料電池セルスタック２２に供給される。改質ガスには、未反応のメタン、改質器１４で生成された二酸化炭素、水素、未反応の一酸化炭素及び水蒸気等が含まれている。 One end of a reformed gas supply pipe P4 is connected to the reformer 14 . The other end of the reformed gas supply pipe P4 is connected to an anode (not shown) in the first fuel cell stack 22 . Thereby, the reformed gas generated in the reformer 14 is supplied to the first fuel cell stack 22 through the reformed gas supply pipe P4. The reformed gas contains unreacted methane, carbon dioxide produced in the reformer 14, hydrogen, unreacted carbon monoxide, steam, and the like.

（燃料電池セルスタック）
第１燃料電池セルスタック２２は例えば固体酸化物系の燃料電池セルスタックであり、積層された複数の燃料電池セル（不図示）を有している。個々の燃料電池セルは、電解質層と、電解質層の表裏面にそれぞれ積層されたカソード及びアノードと、を有する。なお、第１燃料電池セルスタック２２は溶解炭酸塩型の燃料電池セルスタックとしてもよい。 (Fuel cell stack)
The first fuel cell stack 22 is, for example, a solid oxide fuel cell stack, and has a plurality of stacked fuel cells (not shown). Each fuel cell has an electrolyte layer, and a cathode and an anode laminated on the front and back surfaces of the electrolyte layer, respectively. The first fuel cell stack 22 may be a dissolved carbonate fuel cell stack.

第１燃料電池セルスタック２２のカソードには、酸化ガスが流れる管である酸化ガス管Ｐ５の一端が接続されている。カソードには、酸化ガス管Ｐ５を介して酸化ガス（例えば空気）が供給される。カソードでは、以下の（３）式に示すように、酸化ガス中の酸素と電子とが反応して酸素イオンが生成される。生成された酸素イオンは電解質層を通ってアノードに到達する。 The cathode of the first fuel cell stack 22 is connected to one end of an oxidizing gas pipe P5 through which oxidizing gas flows. An oxidizing gas (for example, air) is supplied to the cathode through an oxidizing gas pipe P5. At the cathode, oxygen in the oxidizing gas reacts with electrons to generate oxygen ions, as shown in the following formula (3). The generated oxygen ions reach the anode through the electrolyte layer.

１／２Ｏ２＋２ｅ－→Ｏ２－ ・・・（３） 1/2O 2 +2e − →O 2− (3)

一方、アノードでは、以下の（４）式及び（５）式に示すように、電解質層を通ってきた酸素イオンが改質ガス中の燃料ガスである水素及び一酸化炭素と反応し、水(水蒸気)、二酸化炭素及び電子が生成される。アノードで生成された電子がアノードから外部回路を通ってカソードに移動することで、各燃料電池セルにおいて発電される。なお、各燃料電池セルは、発電時に発熱する。 On the other hand, at the anode, as shown in the following formulas (4) and (5), the oxygen ions that have passed through the electrolyte layer react with hydrogen and carbon monoxide, which are fuel gases in the reformed gas, to form water ( water vapor), carbon dioxide and electrons are produced. Electricity is generated in each fuel cell as electrons generated at the anode move from the anode through an external circuit to the cathode. Each fuel cell generates heat during power generation.

Ｈ２＋Ｏ２－→Ｈ２Ｏ＋２ｅ－ ・・・(４) H 2 +O 2− →H 2 O+2e − (4)

ＣＯ＋Ｏ２－→ＣＯ２＋２ｅ－ ・・・(５) CO+O 2− →CO 2 +2e − (5)

第１燃料電池セルスタック２２のアノードには、アノードオフガスが流れる管であるアノードオフガス管Ｐ６の一端が接続されており、アノードオフガス管Ｐ６にはアノードオフガスが排出される。アノードオフガスには、未反応の水素、未反応の一酸化炭素、二酸化炭素、及び水蒸気等が含まれている。 One end of an anode offgas pipe P6 through which anode offgas flows is connected to the anode of the first fuel cell stack 22, and the anode offgas is discharged to the anode offgas pipe P6. The anode off-gas contains unreacted hydrogen, unreacted carbon monoxide, carbon dioxide, water vapor, and the like.

第１燃料電池セルスタック２２のカソードには、カソードオフガスが流れる管であるカソードオフガス管Ｐ７の一端が接続されており、カソードオフガス管Ｐ７にはカソードオフガスが排出される。カソードオフガスには、未反応の酸化ガスなどが含まれている。 One end of a cathode offgas pipe P7 through which cathode offgas flows is connected to the cathode of the first fuel cell stack 22, and the cathode offgas is discharged to the cathode offgas pipe P7. The cathode off-gas contains unreacted oxidizing gas and the like.

アノードオフガス管Ｐ６の他端は、燃料再生器２６の流入部２６Ａに接続され、カソードオフガス管Ｐ７の他端は、第２燃料電池セルスタック２４のカソード（不図示）に接続されている。 The other end of the anode offgas pipe P6 is connected to the inflow portion 26A of the fuel regenerator 26, and the other end of the cathode offgas pipe P7 is connected to the cathode (not shown) of the second fuel cell stack 24.

第２燃料電池セルスタック２４の構成は第１燃料電池セルスタック２２と同様であり詳細の説明は省略するが、上述したように、第２燃料電池セルスタック２４のカソードには、カソードオフガス管Ｐ７の一端が接続されている。また、第２燃料電池セルスタック２４のアノードには、後述する再生ガス管Ｐ８の一端が接続されている。 The configuration of the second fuel cell stack 24 is the same as that of the first fuel cell stack 22, and a detailed description thereof will be omitted. is connected at one end. One end of a regeneration gas pipe P8, which will be described later, is connected to the anode of the second fuel cell stack 24. As shown in FIG.

さらに、第２燃料電池セルスタック２４のカソードには、カソードオフガスが流れる管であるカソードオフガス管Ｐ１１の一端が接続されており、カソードオフガス管Ｐ１１には、カソードオフガスが排出される。カソードオフガスには、未反応の酸化ガスなどが含まれており、カソードオフガスは、カソードオフガス管Ｐ１１を介して燃焼器１６へ供給される。 Furthermore, one end of a cathode offgas pipe P11, which is a pipe through which cathode offgas flows, is connected to the cathode of the second fuel cell stack 24, and the cathode offgas is discharged to the cathode offgas pipe P11. The cathode off-gas contains unreacted oxidizing gas and the like, and is supplied to the combustor 16 through the cathode off-gas pipe P11.

第２燃料電池セルスタック２４のアノードには、アノードオフガスが流れる管であるアノードオフガス管Ｐ１３の一端が接続されており、アノードオフガス管Ｐ１３には、アノードオフガスが排出される。アノードオフガスには、未反応の水素、未反応の一酸化炭素、二酸化炭素、及び水蒸気等が含まれており、アノードオフガスはアノードオフガス管Ｐ１３を介して燃焼器１６へ供給される。 One end of an anode offgas pipe P13 through which the anode offgas flows is connected to the anode of the second fuel cell stack 24, and the anode offgas is discharged to the anode offgas pipe P13. The anode off-gas contains unreacted hydrogen, unreacted carbon monoxide, carbon dioxide, water vapor, etc. The anode off-gas is supplied to the combustor 16 via the anode off-gas pipe P13.

（燃料再生器）
燃料再生器２６は、流入部２６Ａと透過部２６Ｂとを備えており、流入部２６Ａ及び透過部２６Ｂは、分離膜２６Ｃにより区画されている。 (fuel regenerator)
The fuel regenerator 26 has an inflow portion 26A and a permeation portion 26B, and the inflow portion 26A and the permeation portion 26B are separated by a separation membrane 26C.

第１燃料電池セルスタック２２のアノードから排出されたアノードオフガスは、アノードオフガス管Ｐ６を介して流入部２６Ａに流入する。 The anode off-gas discharged from the anode of the first fuel cell stack 22 flows into the inflow portion 26A through the anode off-gas pipe P6.

透過部２６Ｂには、流入部２６Ａから分離膜２６Ｃを透過して水蒸気が移動する。透過部２６Ｂには配管Ｐ１０の一端が接続されている。分離膜２６Ｃを透過した水蒸気は、透過部２６Ｂから排出される透過部排出ガスに含まれて透過部２６Ｂから配管Ｐ１０へ送出される。 Water vapor moves from the inflow portion 26A to the permeation portion 26B through the separation membrane 26C. One end of a pipe P10 is connected to the transmission part 26B. The water vapor that has permeated the separation membrane 26C is included in the permeation section exhaust gas discharged from the permeation section 26B and sent from the permeation section 26B to the pipe P10.

流入部２６Ａにおいて水蒸気等が除去されたガスは、再生ガスとして再生ガス管Ｐ８を介して第２燃料電池セルスタック２４のアノードへ流入する。 The gas from which water vapor and the like are removed in the inflow portion 26A flows into the anode of the second fuel cell stack 24 through the regeneration gas pipe P8 as regeneration gas.

（燃焼器）
燃焼器１６は、第２燃料電池セルスタック２４のカソード及びアノードから供給された使用済みのガスを焼却に供する。燃焼器１６には、排気管Ｐ１２の一端が接続されており、燃焼後の排出ガスは、排気管Ｐ１２へ送出される。排気管Ｐ１２の途中箇所は気化器１２に配置されており、気化器１２では、排気管Ｐ１２の熱により水が気化される。 (combustor)
The combustor 16 incinerates the used gas supplied from the cathode and anode of the second fuel cell stack 24 . One end of an exhaust pipe P12 is connected to the combustor 16, and exhaust gas after combustion is sent to the exhaust pipe P12. A vaporizer 12 is arranged in the middle of the exhaust pipe P12, and water is vaporized in the vaporizer 12 by the heat of the exhaust pipe P12.

（水タンク）
水タンク３２には、燃料再生器２６の透過部２６Ｂから送出された透過部排出ガスが、配管Ｐ１０を介して流入する。一端が透過部２６Ｂに接続された配管Ｐ１０の他端側は、２つの流路Ｐ１０Ａ、Ｐ１０Ｂに分岐している。流路Ｐ１０Ａには、分流弁４２Ａ及び冷却機構５２が設けられており、流路Ｐ１０Ａの端部は水タンク３２へ挿入されている。冷却機構５２は分流弁４２Ａより下流側に設けられている。また、流路Ｐ１０Ｂには、分流弁４２Ｂが設けられており、流路Ｐ１０Ｂの端部は、外気に開放されている。また、流路Ｐ１０Ｂの端部には、後述する圧力調整装置６６が設けられている。圧力調整装置６６は、例えば減圧ポンプを用いて構成されている。さらに、流路Ｐ１０Ｂには、一端が水タンク３２に挿入された流路Ｐ１０Ｃの他端が接続されている。なお、分流弁４２Ａ、４２Ｂは、本発明におけるバイパス弁の一例である。 (water tank)
The permeation part exhaust gas sent from the permeation part 26B of the fuel regenerator 26 flows into the water tank 32 through the pipe P10. The other end of the pipe P10, one end of which is connected to the transmission section 26B, branches into two flow paths P10A and P10B. A flow dividing valve 42A and a cooling mechanism 52 are provided in the flow path P10A, and the end of the flow path P10A is inserted into the water tank 32. As shown in FIG. The cooling mechanism 52 is provided downstream of the flow dividing valve 42A. Further, a flow dividing valve 42B is provided in the flow path P10B, and the end of the flow path P10B is open to the outside air. A pressure adjusting device 66, which will be described later, is provided at the end of the flow path P10B. The pressure adjustment device 66 is configured using, for example, a decompression pump. Furthermore, the other end of the flow path P10C, one end of which is inserted into the water tank 32, is connected to the flow path P10B. Note that the flow dividing valves 42A and 42B are examples of bypass valves in the present invention.

水タンク３２の内部には水位センサ３２Ｓが設けられている。水位センサ３２Ｓは、水タンク３２内の水量を所定の上限値及び下限値の範囲内に維持するために、水タンク３２内の水位を検出できる。水タンク３２において、水位の下限位置より下方には水供給管Ｐ２における流路Ｐ２Ａの端部が接続されている。水供給管Ｐ２は、ポンプ６２が駆動することにより、水タンク３２内の水を気化器１２へ送出する。なお、流路Ｐ１０Ａ、Ｐ１０Ｃの下端部は、水位センサ３２Ｓの水位上限より上方に配置される。 A water level sensor 32S is provided inside the water tank 32 . The water level sensor 32S can detect the water level in the water tank 32 in order to maintain the amount of water in the water tank 32 within predetermined upper and lower limits. In the water tank 32, the end of the flow path P2A in the water supply pipe P2 is connected below the lower limit position of the water level. The water supply pipe P<b>2 feeds the water in the water tank 32 to the vaporizer 12 by driving the pump 62 . The lower ends of the flow paths P10A and P10C are arranged above the water level upper limit of the water level sensor 32S.

水位センサ３２Ｓにおける所定の下限値は、例えば燃料電池システム１０の起動時に必要な改質水量や、発電量を大きくする際に必要な改質水量によって適宜定められる。 The predetermined lower limit value for the water level sensor 32S is appropriately determined depending on, for example, the amount of reforming water required when starting the fuel cell system 10 or the amount of reforming water required when increasing the amount of power generation.

同様に、水タンク３４には、燃焼器１６から送出された排出ガスが、排気管Ｐ１２を介して流入する。一端が燃焼器１６に接続された排気管Ｐ１２の他端側は、２つの流路Ｐ１２Ａ、Ｐ１２Ｂに分岐している。流路Ｐ１２Ａには、分流弁４４Ａ及び冷却機構５４が設けられており、流路Ｐ１２Ａの端部は水タンク３４へ挿入されている。冷却機構５４は分流弁４４Ａより下流側に設けられている。また、流路Ｐ１２Ｂには、分流弁４４Ｂが設けられており、流路Ｐ１２Ｂの端部は外気に開放されている。さらに、流路Ｐ１２Ｂには、一端が水タンク３４に挿入された流路Ｐ１２Ｃの他端が接続されている。 Similarly, the exhaust gas sent from the combustor 16 flows into the water tank 34 via the exhaust pipe P12. The other end of the exhaust pipe P12, one end of which is connected to the combustor 16, branches into two flow paths P12A and P12B. A flow dividing valve 44A and a cooling mechanism 54 are provided in the flow path P12A, and the end of the flow path P12A is inserted into the water tank . The cooling mechanism 54 is provided downstream from the flow dividing valve 44A. In addition, a flow dividing valve 44B is provided in the flow path P12B, and the end of the flow path P12B is open to the outside air. Furthermore, the other end of the flow path P12C, one end of which is inserted into the water tank 34, is connected to the flow path P12B.

水タンク３４の内部には水位センサ３４Ｓが設けられている。水位センサ３４Ｓは、水タンク３４内の水量を所定の上限値及び下限値の範囲内に維持するために、水タンク３４内の水位を検出できる。水タンク３４において、水位下限より下方には水供給管Ｐ２における流路Ｐ２Ｂの端部が接続されている。水供給管Ｐ２は、ポンプ６４が駆動することにより、水タンク３４内の水を気化器１２へ送出する。 A water level sensor 34S is provided inside the water tank 34 . The water level sensor 34S can detect the water level in the water tank 34 in order to maintain the amount of water in the water tank 34 within predetermined upper and lower limits. In the water tank 34, the end of the flow path P2B in the water supply pipe P2 is connected to the lower side of the water level lower limit. The water supply pipe P<b>2 feeds the water in the water tank 34 to the vaporizer 12 by driving the pump 64 .

（冷却機構）
冷却機構５２は、配管Ｐ１０における流路Ｐ１０Ａを流れる透過部排出ガスを冷却する装置であり、一例として熱交換器とされている。水タンク３２には、冷却機構５２の駆動時の冷却動作によって凝縮されて得られた水が排出され溜められる。冷却機構５２は、例えば酸化ガス管Ｐ５を流れる酸化ガスと流路Ｐ１０Ａを流れる透過部排出ガスとを熱交換させて、透過部排出ガスを冷却する。 (cooling mechanism)
The cooling mechanism 52 is a device for cooling the permeation part exhaust gas flowing through the flow path P10A in the pipe P10, and is a heat exchanger as an example. In the water tank 32, the water condensed by the cooling operation when the cooling mechanism 52 is driven is discharged and stored. The cooling mechanism 52 cools the permeation section exhaust gas by, for example, exchanging heat between the oxidizing gas flowing through the oxidizing gas pipe P5 and the permeation section exhaust gas flowing through the flow path P10A.

同様に冷却機構５４は、排気管Ｐ１２における流路Ｐ１２Ａを流れる排出ガスを冷却する熱交換器である。水タンク３４には、冷却機構５４の駆動時の冷却動作によって凝縮されて得られた水が排出され溜められる。冷却機構５４は、例えば原料ガス管Ｐ１を流れる原料ガスと流路Ｐ１２Ａを流れる排出ガスとを熱交換させて、排出ガスを冷却する。 Similarly, the cooling mechanism 54 is a heat exchanger that cools the exhaust gas flowing through the flow path P12A in the exhaust pipe P12. In the water tank 34, the water condensed by the cooling operation when the cooling mechanism 54 is driven is discharged and stored. The cooling mechanism 54 cools the exhaust gas by, for example, exchanging heat between the raw material gas flowing through the raw material gas pipe P1 and the exhaust gas flowing through the flow path P12A.

（制御装置）
制御装置６８は、第１燃料電池セルスタック２２、第２燃料電池セルスタック２４、水位センサ３２Ｓ、３４Ｓ、分流弁４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂ、冷却機構５２、５４、ポンプ６２、６４、圧力調整装置６６、流量調整機構６７と電気的に接続されている。なお、制御装置６８と第１燃料電池セルスタック２２とは、電流などを制御するパワーコンディショナーを介して接続されている。制御装置６８と第２燃料電池セルスタック２４についても同様である。 (Control device)
The controller 68 controls the first fuel cell stack 22, the second fuel cell stack 24, the water level sensors 32S and 34S, the flow dividing valves 42A, 42B, 44A and 44B, the cooling mechanisms 52 and 54, the pumps 62 and 64, and the pressure regulators. It is electrically connected with the device 66 and the flow control mechanism 67 . Note that the controller 68 and the first fuel cell stack 22 are connected via a power conditioner that controls current and the like. The same applies to the controller 68 and the second fuel cell stack 24 .

制御装置６８は、水位センサ３２Ｓ、３４Ｓから受取る水タンク３２、３４の水位情報に基づいて圧力調整装置６６を制御することができる。 The controller 68 can control the pressure regulator 66 based on water level information of the water tanks 32, 34 received from the water level sensors 32S, 34S.

また、制御装置６８は、水位センサ３２Ｓ、３４Ｓから受取る水タンク３２、３４の水位情報に基づいて、冷却機構５２、５４の駆動状態を調整することができる。 Further, the control device 68 can adjust the drive state of the cooling mechanisms 52, 54 based on the water level information of the water tanks 32, 34 received from the water level sensors 32S, 34S.

また、制御装置６８は、水位センサ３２Ｓ、３４Ｓから受取る水タンク３２、３４の水位情報に基づいて、分流弁４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂの開閉状態を調整することができる。 The control device 68 can also adjust the open/closed states of the flow dividing valves 42A, 42B, 44A, 44B based on the water level information of the water tanks 32, 34 received from the water level sensors 32S, 34S.

また、制御装置６８は、水位センサ３２Ｓ、３４Ｓから受取る水タンク３２、３４の水位情報に基づいて、ポンプ６２、６４の駆動状態を調整することができる。 Further, the control device 68 can adjust the driving states of the pumps 62, 64 based on the water level information of the water tanks 32, 34 received from the water level sensors 32S, 34S.

また、制御装置６８は、水位センサ３２Ｓ、３４Ｓから受取る水タンク３２、３４の水位情報に基づいて、第１燃料電池セルスタック２２及び第２燃料電池セルスタック２４における発電量を調整することができる。 The control device 68 can also adjust the amount of power generated in the first fuel cell stack 22 and the second fuel cell stack 24 based on the water level information of the water tanks 32, 34 received from the water level sensors 32S, 34S. .

また、制御装置６８は、水位センサ３２Ｓ、３４Ｓから受取る水タンク３２、３４の水位情報に基づいて流量調整機構６７を制御して、気化器１２への原料ガスの投入量を調整することができる。 Further, the control device 68 can control the flow rate adjusting mechanism 67 based on the water level information of the water tanks 32, 34 received from the water level sensors 32S, 34S, and adjust the amount of raw material gas supplied to the vaporizer 12. .

＜作用・効果＞
第１実施形態に係る燃料電池システム１０では、水供給管Ｐ２から供給された水が、改質器１４の改質反応によって消費される［（１）式及び（２）式］。また、第１燃料電池セルスタック２２、第２燃料電池セルスタック２４の発電によって水が生成される［（４）式］。電流値が高い場合、改質器１４において消費される水量と比較して、第１燃料電池セルスタック２２及び第２燃料電池セルスタック２４で生成される水量のほうが多い。このため、改質反応及び発電反応を通して、システム内の水は増加する。 <Action/effect>
In the fuel cell system 10 according to the first embodiment, the water supplied from the water supply pipe P2 is consumed by the reforming reaction of the reformer 14 [equations (1) and (2)]. Further, water is generated by the power generation of the first fuel cell stack 22 and the second fuel cell stack 24 [equation (4)]. When the current value is high, the amount of water generated in the first fuel cell stack 22 and the second fuel cell stack 24 is greater than the amount of water consumed in the reformer 14 . Therefore, the water in the system increases through the reforming and power generation reactions.

発電反応によって生成された水は、システム内を循環する。その一部は分離膜２６Ｃを介して水タンク３２へ蓄えられて水供給管Ｐ２へ供給される。その他は水タンク３４へ蓄えられて水供給管Ｐ２へ供給される。水供給管Ｐ２へ供給された水は、再度改質反応によって消費される。 Water produced by the power generation reaction circulates within the system. A part thereof is stored in the water tank 32 through the separation membrane 26C and supplied to the water supply pipe P2. Others are stored in the water tank 34 and supplied to the water supply pipe P2. The water supplied to the water supply pipe P2 is consumed again by the reforming reaction.

システム内の水（液相）を減らすためには、排気管Ｐ１２又は配管Ｐ１０から、水をシステム外へ水蒸気として排出する。燃料電池システム１０においては、制御装置６８が水の排出量と発電量とを制御して、システム内の水量を調整する。システム内の水量は、水タンク３２、３４の水量によって判断する。 In order to reduce water (liquid phase) in the system, water is discharged out of the system as steam from the exhaust pipe P12 or the pipe P10. In the fuel cell system 10, the controller 68 controls the amount of water discharged and the amount of power generated to adjust the amount of water in the system. The amount of water in the system is determined by the amount of water in the water tanks 32,34.

システム内の水（液相）をシステム外に排出することなく減らすためには、排気管Ｐ１２又は配管Ｐ１０からシステム外へ、水を「水蒸気として」排出する。燃料電池システム１０においては、制御装置６８が、第１燃料電池セルスタック２２、第２燃料電池セルスタック２４、分流弁４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂ、冷却機構５２、５４、ポンプ６２、圧力調整装置６６及び流量調整機構６７を適宜組合わせて制御することにより、システム外への水蒸気の排出量を調整する。これにより、システム内の水（液相）をシステム外に排出することなく減らすことができる。システム内の水量は、水タンク３２、３４の水量によって判断する。 In order to reduce the amount of water (liquid phase) in the system without discharging it to the outside of the system, the water is discharged "as water vapor" from the exhaust pipe P12 or the pipe P10 to the outside of the system. In the fuel cell system 10, the controller 68 controls the first fuel cell stack 22, the second fuel cell stack 24, the flow dividing valves 42A, 42B, 44A, 44B, the cooling mechanisms 52, 54, the pump 62, and the pressure regulator. 66 and the flow rate adjusting mechanism 67 are appropriately combined and controlled to adjust the amount of water vapor discharged to the outside of the system. As a result, water (liquid phase) in the system can be reduced without being discharged outside the system. The amount of water in the system is determined by the amount of water in the water tanks 32,34.

具体的には、水タンク３２、３４の水量が少ない場合（水位が水位センサ３２Ｓ、３４Ｓの下限値に至った場合）、制御装置６８はシステム内には水が不足していると判断し、発電量を多くして水タンク３２、３４内の凝縮水量を増やす。又は、冷却機構５２、５４の冷却強度を強めて、水タンク３２、３４へ投入される凝縮水量を増やす。これにより、例えばシステムの起動時に必要な改質水を確保できる。 Specifically, when the amount of water in the water tanks 32, 34 is low (when the water level reaches the lower limit of the water level sensors 32S, 34S), the controller 68 determines that there is insufficient water in the system, To increase the amount of condensed water in water tanks 32 and 34 by increasing the amount of power generation. Alternatively, the cooling strength of the cooling mechanisms 52 and 54 is increased to increase the amount of condensed water introduced into the water tanks 32 and 34 . This makes it possible to secure reforming water that is required, for example, when starting up the system.

なお、冷却機構５２は、例えば酸化ガス管Ｐ５を流れる酸化ガスと流路Ｐ１０Ａを流れる透過部排出ガスとを熱交換させて、透過部排出ガスを冷却する。冷却機構５２の冷却強度を制御するためには、流路Ｐ１０Ａに図示しないバイパス経路及び制御弁を設けて、酸化ガス管Ｐ５を流れる酸化ガスと「熱交換させる」透過部排出ガス量と、「熱交換させない」透過部排出ガス量とを調整する。あるいは、酸化ガス管Ｐ５にバイパス経路を設け、透過部排出ガスと熱交換させる酸化ガス量を調整してもよい。 The cooling mechanism 52 cools the permeation section exhaust gas by, for example, exchanging heat between the oxidizing gas flowing through the oxidizing gas pipe P5 and the permeation section exhaust gas flowing through the flow path P10A. In order to control the cooling intensity of the cooling mechanism 52, a bypass path and a control valve (not shown) are provided in the flow path P10A, and the amount of exhaust gas from the permeating section that "exchanges heat" with the oxidizing gas flowing through the oxidizing gas pipe P5 Adjust the amount of exhaust gas from the permeation part that does not cause heat exchange. Alternatively, a bypass path may be provided in the oxidizing gas pipe P5 to adjust the amount of oxidizing gas to be heat-exchanged with the exhaust gas from the permeation section.

冷却機構５４においても、流路Ｐ１２Ａに図示しないバイパスを設ける。これにより、例えば原料ガス管Ｐ１を用いて冷却する場合は、原料ガスと「熱交換させる」排出ガス量と、「熱交換させない」排出ガス量とを調整する。 Also in the cooling mechanism 54, a bypass (not shown) is provided in the flow path P12A. As a result, for example, when cooling is performed using the source gas pipe P1, the amount of exhaust gas that is "exchanged with heat" with the source gas and the amount of exhaust gas that is not "exchanged with heat" are adjusted.

なお、冷却機構５２、５４としては、このようにシステム内の流体を利用する実施形態の他、冷却ファンや外部から引き込んだシステム外の冷却水を用いてもよい。冷却ファンや冷却水を用いる場合、バイパス経路を設ける必要はない。 As the cooling mechanisms 52 and 54, in addition to the embodiment using the fluid in the system as described above, a cooling fan or cooling water drawn from outside the system may be used. When using a cooling fan or cooling water, there is no need to provide a bypass route.

また、水タンク３２、３４の水量が多い場合（水位が水位センサ３２Ｓ、３４Ｓの上限値に至った場合）、制御装置６８はシステム内には水が余っていると判断し、排気管Ｐ１２又は配管Ｐ１０からの水蒸気の排出量を多くして水タンク３２、３４内の凝縮水量を減らす。これにより、水タンク３２、３４に凝縮水を排出するドレン管を用いなくても、システムから水を減らすことができる。 Further, when the amount of water in the water tanks 32, 34 is large (when the water level reaches the upper limit of the water level sensors 32S, 34S), the control device 68 determines that there is excess water in the system, and the exhaust pipe P12 or The amount of condensed water in the water tanks 32, 34 is reduced by increasing the amount of water vapor discharged from the pipe P10. This allows water to be drained from the system without having to use condensate drains in the water tanks 32,34.

以下の段落においては、水タンク３２、３４内の凝縮水量の調整方法について、制御装置６８による制御対象毎に説明する。 In the following paragraphs, a method for adjusting the amount of condensed water in the water tanks 32 and 34 will be described for each object controlled by the control device 68. FIG.

まずは、発電量を多くして水タンク３２、３４内の凝縮水量を増やす方法の一例について説明する。 First, an example of a method for increasing the amount of condensed water in the water tanks 32 and 34 by increasing the amount of power generation will be described.

（原料ガス投入量の調整）
制御装置６８は、水位センサ３２Ｓ、３４Ｓから受取る水タンク３２、３４の水位情報に基づいて流量調整機構６７を制御して、気化器１２への原料ガスの投入量を調整することができる。例えば原料ガスの投入量を増やすことで、発電量を多くできる。 (Adjustment of raw material gas input amount)
The control device 68 can control the flow rate adjustment mechanism 67 based on the water level information of the water tanks 32, 34 received from the water level sensors 32S, 34S to adjust the amount of raw material gas introduced into the vaporizer 12. For example, by increasing the input amount of raw material gas, the amount of power generation can be increased.

制御装置６８は、水タンク３２の水位（水量）が所定の下限値に至ったという情報を水位センサ３２Ｓから得た場合、流量調整機構６７を制御して、気化器１２に対する原料ガスの投入量を調整する。具体的には、原料ガスの投入量を増やし、原料ガスの増加分に応じて、適宜、改質水の投入量、第１燃料電池セルスタック２２における発電量、第２燃料電池セルスタック２４における発電量及び第１燃料電池セルスタック２２に対する酸化ガス（空気）の投入量を増やす。これにより、第１燃料電池セルスタック２２におけるアノードオフガス量及びアノードオフガスに含まれる水蒸気の発生量を増やす。そして、水タンク３２へ投入される水蒸気量を増やすことができる。これにより、水タンク３２に蓄えられる水量を増やすことができる。 When the control device 68 obtains information from the water level sensor 32S that the water level (water volume) of the water tank 32 has reached a predetermined lower limit, the control device 68 controls the flow rate adjustment mechanism 67 to adjust the feed amount of the raw material gas to the vaporizer 12. to adjust. Specifically, the input amount of the raw material gas is increased, and the amount of reforming water input, the power generation amount in the first fuel cell stack 22, the power generation amount in the second fuel cell stack 24 The amount of power generation and the input amount of oxidant gas (air) to the first fuel cell stack 22 are increased. This increases the amount of anode off-gas in the first fuel cell stack 22 and the amount of water vapor contained in the anode off-gas. Then, the amount of steam introduced into the water tank 32 can be increased. Thereby, the amount of water stored in the water tank 32 can be increased.

同様に、制御装置６８は、水タンク３４の水位（水量）が所定の下限値に至ったという情報を水位センサ３４Ｓから得た場合、流量調整機構６７を制御して、気化器１２に対する原料ガスの投入量を調整する。これにより、第２燃料電池セルスタック２４におけるアノードオフガス量及びアノードオフガスに含まれる水蒸気の発生量を増やす。そして、水タンク３４へ投入される水蒸気量を増やすことができる。これにより、水タンク３４に蓄えられる水量を増やすことができる。 Similarly, when the control device 68 receives information from the water level sensor 34S that the water level (water volume) of the water tank 34 has reached a predetermined lower limit, it controls the flow rate adjustment mechanism 67 to supply the raw material gas to the vaporizer 12. Adjust the input amount of This increases the amount of anode off-gas in the second fuel cell stack 24 and the amount of water vapor contained in the anode off-gas. Then, the amount of steam introduced into the water tank 34 can be increased. Thereby, the amount of water stored in the water tank 34 can be increased.

次に、排気管Ｐ１２又は配管Ｐ１０からの水蒸気の排出量を多くして水タンク３２、３４内の凝縮水量を減らす方法の例について説明する。 Next, an example of a method for reducing the amount of condensed water in the water tanks 32 and 34 by increasing the amount of water vapor discharged from the exhaust pipe P12 or the pipe P10 will be described.

（冷却機構の制御）
制御装置６８は、水位センサ３２Ｓ、３４Ｓから受取る水タンク３２、３４の水位情報に基づいて、冷却機構５２、５４の駆動状態を調整することができる。 (Control of cooling mechanism)
The control device 68 can adjust the drive state of the cooling mechanisms 52, 54 based on the water level information of the water tanks 32, 34 received from the water level sensors 32S, 34S.

例えば制御装置６８は、水タンク３２の水位（水量）が所定の上限値に至ったという情報を水位センサ３２Ｓから受取った場合、冷却機構５２を制御して冷却強度を弱める。又は駆動を停止する。これにより、配管Ｐ１０における流路Ｐ１０Ａを流れる透過部排出ガスに含まれる水蒸気が凝縮することが抑制される。このため、水タンク３２に投入される凝縮水量を低減することができる。 For example, when the control device 68 receives information from the water level sensor 32S that the water level (water volume) of the water tank 32 has reached a predetermined upper limit, it controls the cooling mechanism 52 to weaken the cooling intensity. Or stop driving. This suppresses the condensation of water vapor contained in the permeation part exhaust gas flowing through the flow path P10A in the pipe P10. Therefore, the amount of condensed water introduced into the water tank 32 can be reduced.

なお、水タンク３２へ投入された未凝縮の水蒸気は、水タンク３２の内部で凝縮する一部を除き、流路Ｐ１０Ｃ、Ｐ１０Ｂを介してシステム外へ排出される。このため、水タンク３２に溜められる凝縮水量を低減することができる。 Note that the uncondensed water vapor introduced into the water tank 32 is discharged out of the system through the flow paths P10C and P10B, except for the part that is condensed inside the water tank 32. FIG. Therefore, the amount of condensed water stored in the water tank 32 can be reduced.

同様に、制御装置６８は、水タンク３４の水位（水量）が所定の上限値に至ったという情報を水位センサ３４Ｓから受取った場合、冷却機構５４を制御して冷却強度を弱める。又は駆動を停止する。これにより、排気管Ｐ１２における流路Ｐ１２Ａを流れる排出ガスに含まれる水蒸気が凝縮することが抑制される。このため、水タンク３４に投入される凝縮水量を低減することができる。 Similarly, when the controller 68 receives information from the water level sensor 34S that the water level (water volume) of the water tank 34 has reached a predetermined upper limit, it controls the cooling mechanism 54 to weaken the cooling intensity. Or stop driving. This suppresses condensation of water vapor contained in the exhaust gas flowing through the flow path P12A in the exhaust pipe P12. Therefore, the amount of condensed water introduced into the water tank 34 can be reduced.

水タンク３４へ投入された未凝縮の水蒸気は、水タンク３４の内部で凝縮する一部を除き、流路Ｐ１２Ｃ、Ｐ１２Ｂを介してシステム外へ排出される。このため、水タンク３４の内部に溜められる凝縮水量を低減することができる。 The non-condensed water vapor introduced into the water tank 34 is discharged out of the system through the flow paths P12C and P12B, except for the part that condenses inside the water tank 34 . Therefore, the amount of condensed water stored inside the water tank 34 can be reduced.

（分流弁の制御）
制御装置６８は、水位センサ３２Ｓ、３４Ｓから受取る水タンク３２、３４の水位情報に基づいて、分流弁４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂの開閉状態を調整することができる。 (Control of diverter valve)
The controller 68 can adjust the open/closed states of the flow dividing valves 42A, 42B, 44A, 44B based on the water level information of the water tanks 32, 34 received from the water level sensors 32S, 34S.

例えば制御装置６８は、水タンク３２の水位（水量）が所定の上限値に至ったという情報を水位センサ３２Ｓから得た場合、分流弁４２Ａ、４２Ｂを制御して、透過部排出ガスの水タンク３２への流入量を調整する。具体的には、例えば分流弁４２Ａを閉鎖し、分流弁４２Ｂを開放する。これにより、透過部排出ガス及び透過部排出ガスに含まれる水蒸気はシステム外に排気され、水タンク３２へ流入することが抑制される。このため、水タンク３２の内部で凝縮する凝縮水量を低減することができる。 For example, when the controller 68 receives information from the water level sensor 32S that the water level (water volume) of the water tank 32 has reached a predetermined upper limit, it controls the flow dividing valves 42A and 42B to 32 is adjusted. Specifically, for example, the flow dividing valve 42A is closed and the flow dividing valve 42B is opened. As a result, the permeation section exhaust gas and water vapor contained in the permeation section exhaust gas are exhausted to the outside of the system, and are prevented from flowing into the water tank 32 . Therefore, the amount of condensed water condensed inside the water tank 32 can be reduced.

なお、制御装置６８は、分流弁４２Ａを完全に閉鎖し、かつ、分流弁４２Ｂを完全に開放する必要はない。例えば分流弁４２Ａ、分流弁４２Ｂの開き具合は、配管Ｐ１０を流れる透過部排出ガスの少なくとも一部が、水タンク３２に流入することなく流路Ｐ１０Ｂから直接排出されるように調整されればよい。以下に説明する分流弁４４Ａ、４４Ｂの制御についても同様である。 Note that the controller 68 need not completely close the flow diverter valve 42A and completely open the flow diverter valve 42B. For example, the degree of opening of the flow dividing valve 42A and the flow dividing valve 42B may be adjusted so that at least part of the permeation part exhaust gas flowing through the pipe P10 is directly discharged from the flow path P10B without flowing into the water tank 32. . The same applies to the control of the flow dividing valves 44A and 44B described below.

また、制御装置６８は、水タンク３４の水位（水量）が所定の上限値に至ったという情報を水位センサ３４Ｓから得た場合、分流弁４４Ａ、４４Ｂを制御して、排出ガスの水タンク３４への流入量を調整する。具体的には、例えば分流弁４４Ａを閉鎖し、分流弁４４Ｂを開放する。これにより、排出ガス及び排出ガスに含まれる水蒸気はシステム外に排気され、水タンク３４へ流入することが抑制される。このため、水タンク３４の内部で凝縮する凝縮水量を低減することができる。 Further, when the control device 68 receives information from the water level sensor 34S that the water level (water volume) of the water tank 34 has reached a predetermined upper limit value, the control device 68 controls the flow dividing valves 44A and 44B to remove the exhaust gas from the water tank 34 Adjust the amount of inflow to Specifically, for example, the flow dividing valve 44A is closed and the flow dividing valve 44B is opened. As a result, the exhaust gas and water vapor contained in the exhaust gas are exhausted outside the system, and are prevented from flowing into the water tank 34 . Therefore, the amount of condensed water condensed inside the water tank 34 can be reduced.

（圧力調整装置の制御）
上述した分流弁４２Ａ、４２Ｂの制御に加え、制御装置６８は、水位センサ３２Ｓ、３４Ｓから受取る水タンク３２、３４の水位情報に基づいて「圧力調整装置６６」を制御して、燃料再生器２６の透過部２６Ｂから排出される透過部排出ガス量を調整することができる。 (Control of pressure regulator)
In addition to controlling the flow diverter valves 42A, 42B described above, the control device 68 controls the "pressure regulator 66" based on the water level information of the water tanks 32, 34 received from the water level sensors 32S, 34S, so that the fuel regenerator 26 It is possible to adjust the amount of permeation section exhaust gas discharged from the permeation section 26B.

ここで、本実施形態においては、圧力調整装置６６が減圧ポンプによって構成されている。減圧ポンプは、出力を大きくすることで減圧力が大きくなり、透過部２６Ｂの圧力を下げる。これにより多くの透過部排出ガスを引き込むことができる。すなわち透過部排出ガス量が増える。一方、減圧ポンプは、出力を小さくすることで減圧力が小さくなり、透過部２６Ｂの圧力を上げる。これにより透過部排出ガスを引き込む量が少なくなる。すなわち透過部排出ガス量が減る。 Here, in this embodiment, the pressure regulating device 66 is configured by a decompression pump. As the output of the decompression pump is increased, the decompression force is increased and the pressure of the permeation section 26B is decreased. As a result, a large amount of exhaust gas from the permeation section can be drawn in. That is, the amount of exhaust gas from the transmission section increases. On the other hand, as the output of the decompression pump is decreased, the decompression force is decreased and the pressure of the permeation section 26B is increased. As a result, the amount of drawn-in exhaust gas from the permeation section is reduced. That is, the amount of exhaust gas from the permeation section is reduced.

例えば制御装置６８は、水タンク３２の水位（水量）が所定の「上限値」に至ったという情報を水位センサ３２Ｓから得た場合、分流弁４２Ａ、４２Ｂ及び圧力調整装置６６を制御して、透過部排出ガスの水タンク３２への流入量を調整する。 For example, when the control device 68 obtains information from the water level sensor 32S that the water level (water volume) of the water tank 32 has reached a predetermined “upper limit”, it controls the flow dividing valves 42A and 42B and the pressure regulator 66 to The amount of inflow of the exhaust gas from the permeation section into the water tank 32 is adjusted.

具体的には、制御装置６８は、分流弁４２Ａを開放し、分流弁４２Ｂを閉鎖する。さらに、圧力調整装置６６の出力を小さくして透過部排出ガス量を減らす。これにより、分離膜２６Ｃによってアノードオフガスから透過部排出ガスへ移動する水蒸気量を少なくして、水タンク３２へ流入する水蒸気量を減らす。したがって、水タンク３２の内部で凝縮する凝縮水量を低減することができる。 Specifically, the controller 68 opens the flow dividing valve 42A and closes the flow dividing valve 42B. Furthermore, the output of the pressure regulator 66 is reduced to reduce the amount of exhaust gas from the transmission section. As a result, the separation membrane 26</b>C reduces the amount of water vapor that moves from the anode off-gas to the permeation section exhaust gas, thereby reducing the amount of water vapor that flows into the water tank 32 . Therefore, the amount of condensed water condensed inside the water tank 32 can be reduced.

また、例えば制御装置６８は、水タンク３２の水位（水量）が所定の「下限値」に至ったという情報を水位センサ３２Ｓから得た場合、分流弁４２Ａ、４２Ｂ及び圧力調整装置６６を制御して、透過部排出ガスの水タンク３２への流入量を調整する。 Further, for example, when the control device 68 obtains information from the water level sensor 32S that the water level (water volume) of the water tank 32 has reached a predetermined “lower limit”, the control device 68 controls the flow dividing valves 42A and 42B and the pressure regulating device 66. to adjust the amount of inflow of the exhaust gas from the permeation section into the water tank 32 .

具体的には、制御装置６８は、分流弁４２Ａを開放し、分流弁４２Ｂを閉鎖する。さらに、圧力調整装置６６の出力を大きくして透過部排出ガス量を増やす。これにより、分離膜２６Ｃによってアノードオフガスから透過部排出ガスへ移動する水蒸気量を多くして、水タンク３２へ流入する水蒸気量を増やす。したがって、水タンク３２の内部で凝縮する凝縮水量を増加することができる。 Specifically, the controller 68 opens the flow dividing valve 42A and closes the flow dividing valve 42B. Furthermore, the output of the pressure regulator 66 is increased to increase the amount of exhaust gas from the transmission section. As a result, the amount of water vapor transferred from the anode off-gas to the permeation section exhaust gas is increased by the separation membrane 26C, and the amount of water vapor flowing into the water tank 32 is increased. Therefore, the amount of condensed water condensed inside the water tank 32 can be increased.

このように、水タンク３２の内部で凝縮する凝縮水量は、制御装置６８による圧力調整装置６６の制御によって、減らしたり増やしたりできる。これにより、水タンク３２内の水量を所定範囲内に維持することができる。したがって、水タンク３２からの排水を制御することができる。 Thus, the amount of condensed water condensed inside the water tank 32 can be reduced or increased by controlling the pressure regulator 66 by the controller 68 . Thereby, the amount of water in the water tank 32 can be maintained within a predetermined range. Therefore, drainage from the water tank 32 can be controlled.

また、制御装置６８は、「水タンク３４」の水位（水量）が所定の上限値に至ったという情報を水位センサ３４Ｓから得た場合、圧力調整装置６６を制御して、燃料再生器２６の透過部２６Ｂから排出される透過部排出ガス量を増やす。これにより、流入部２６Ａのアノードオフガスから透過部排出ガスへ移動する水蒸気量が増え、水タンク３４へ投入される水蒸気量が減少する。このため、水タンク３４の内部で凝縮する凝縮水量を低減することができる。 Further, when the control device 68 receives information from the water level sensor 34S that the water level (water volume) of the “water tank 34” has reached a predetermined upper limit value, the control device 68 controls the pressure adjustment device 66 so that the fuel regenerator 26 Increase the amount of permeation part exhaust gas discharged from the permeation part 26B. As a result, the amount of water vapor that moves from the anode off-gas in the inflow section 26A to the permeation section exhaust gas increases, and the amount of water vapor introduced into the water tank 34 decreases. Therefore, the amount of condensed water condensed inside the water tank 34 can be reduced.

さらに、制御装置６８は、「水タンク３４」の水位（水量）が所定の下限値に至ったという情報を水位センサ３４Ｓから得た場合、圧力調整装置６６を制御して、燃料再生器２６の透過部２６Ｂから排出される透過部排出ガス量を減らす。これにより、流入部２６Ａのアノードオフガスから透過部排出ガスへ移動する水蒸気量が減り、水タンク３４へ投入される水蒸気量が増える。このため、水タンク３４の内部で凝縮する凝縮水量を増加することができる。 Furthermore, when the control device 68 receives information from the water level sensor 34S that the water level (water volume) of the “water tank 34” has reached a predetermined lower limit value, the control device 68 controls the pressure adjustment device 66 so that the fuel regenerator 26 The amount of permeation section exhaust gas discharged from the permeation section 26B is reduced. As a result, the amount of water vapor that moves from the anode off-gas in the inflow section 26A to the permeation section exhaust gas is reduced, and the amount of water vapor introduced into the water tank 34 is increased. Therefore, the amount of condensed water condensed inside the water tank 34 can be increased.

（ポンプの制御）
制御装置６８は、水位センサ３２Ｓ、３４Ｓから受取る水タンク３２、３４の水位情報に基づいて、ポンプ６２、６４の駆動状態を調整することができる。 (control of pump)
The controller 68 can adjust the drive states of the pumps 62, 64 based on the water level information of the water tanks 32, 34 received from the water level sensors 32S, 34S.

例えば制御装置６８は、水タンク３２の水位（水量）が所定の上限値に至ったという情報を水位センサ３２Ｓから得た場合、ポンプ６２を制御して、水タンク３２から水供給管Ｐ２における流路Ｐ２Ａへの凝縮水の排出量を調整する。具体的には、ポンプ６２の駆動力を高め、水タンク３２からの凝縮水の排出量を多くする。これにより、水タンク３２の内部の凝縮水量を低減することができる。 For example, when the control device 68 receives information from the water level sensor 32S that the water level (water volume) of the water tank 32 has reached a predetermined upper limit value, the control device 68 controls the pump 62 to control the flow from the water tank 32 to the water supply pipe P2. Adjust the discharge of condensate to path P2A. Specifically, the driving force of the pump 62 is increased to increase the amount of condensed water discharged from the water tank 32 . As a result, the amount of condensed water inside the water tank 32 can be reduced.

同様に、制御装置６８は、水タンク３４の水位（水量）が所定の上限値に至ったという情報を水位センサ３４Ｓから得た場合、ポンプ６４を制御して、水タンク３４から水供給管Ｐ２における流路Ｐ２Ｂへの凝縮水の排出量を調整する。具体的には、ポンプ６４の駆動力を高め、水タンク３４からの凝縮水の排出量を多くする。これにより、水タンク３４の内部の凝縮水量を低減することができる。 Similarly, when the control device 68 receives information from the water level sensor 34S that the water level (water volume) of the water tank 34 has reached a predetermined upper limit value, the control device 68 controls the pump 64 to Adjust the amount of condensed water discharged to the flow path P2B in . Specifically, the driving force of the pump 64 is increased to increase the amount of condensed water discharged from the water tank 34 . As a result, the amount of condensed water inside the water tank 34 can be reduced.

（燃料電池スタックの制御）
制御装置６８は、水位センサ３２Ｓ、３４Ｓから受取る水タンク３２、３４の水位情報に基づいて、第１燃料電池セルスタック２２及び第２燃料電池セルスタック２４の少なくとも一方の発電量を調整することができる。 (Control of fuel cell stack)
The controller 68 can adjust the power generation amount of at least one of the first fuel cell stack 22 and the second fuel cell stack 24 based on the water level information of the water tanks 32, 34 received from the water level sensors 32S, 34S. can.

一例として、制御装置６８は、水タンク３２の水位（水量）が所定の上限値に至ったという情報を水位センサ３２Ｓから得た場合、第１燃料電池セルスタック２２を制御して、第１燃料電池セルスタック２２の発電量を調整する。具体的には、第１燃料電池セルスタック２２の発電量を減らし、アノードオフガス量及びアノードオフガスに含まれる水蒸気の発生量を低減する。これにより、水タンク３２へ投入される水蒸気量を低減することができる。 As an example, when the control device 68 obtains information from the water level sensor 32S that the water level (water volume) of the water tank 32 has reached a predetermined upper limit value, the control device 68 controls the first fuel cell stack 22 to The power generation amount of the battery cell stack 22 is adjusted. Specifically, the power generation amount of the first fuel cell stack 22 is reduced, and the amount of anode off-gas and the amount of water vapor contained in the anode off-gas are reduced. As a result, the amount of steam introduced into the water tank 32 can be reduced.

なお、この際、第２燃料電池セルスタック２４における発電量を増やすことで、燃料電池システム全体の発電量の低減を抑制することができる。 At this time, by increasing the amount of power generated in the second fuel cell stack 24, it is possible to suppress the decrease in the amount of power generated by the entire fuel cell system.

別の一例として、制御装置６８は、水タンク３４の水位（水量）が所定の上限値に至ったという情報を水位センサ３２Ｓから得た場合、第２燃料電池セルスタック２４を制御して、第２燃料電池セルスタック２４の発電量を調整する。具体的には、第２燃料電池セルスタック２４の発電量を減らし、第２燃料電池セルスタック２４のアノードオフガス量及びこのアノードオフガスに含まれる水蒸気の発生量を低減する。これにより、水タンク３４へ投入される水蒸気量を低減することができる。 As another example, when the control device 68 obtains information from the water level sensor 32S that the water level (water volume) of the water tank 34 has reached a predetermined upper limit value, the control device 68 controls the second fuel cell stack 24 to 2 Adjust the amount of power generated by the fuel cell stack 24 . Specifically, the power generation amount of the second fuel cell stack 24 is reduced, and the anode off-gas amount of the second fuel cell cell stack 24 and the generated amount of water vapor contained in this anode off-gas are reduced. As a result, the amount of steam introduced into the water tank 34 can be reduced.

なお、第２燃料電池セルスタック２４の発電量を減らした場合、第１燃料電池セルスタック２２の発電量を増やせば、燃料電池システム１０全体の発電量の低減を抑制することができる。但し、第１燃料電池セルスタック２２における発電量を増やした場合、第１燃料電池セルスタック２２から排出されるアノードオフガスの水蒸気量が増加する。そこで、第２燃料電池セルスタック２４へ流入する水蒸気量が増加することを抑制するために、例えば圧力調整装置６６を制御して、燃料再生器２６の透過部２６Ｂから排出される透過部排出ガス量を増やすことが好適である。これにより、第１燃料電池セルスタック２２から排出されるアノードオフガスから水蒸気を除去することができる。 Note that when the amount of power generated by the second fuel cell stack 24 is reduced, the amount of power generated by the first fuel cell stack 22 can be increased to suppress the decrease in the amount of power generated by the entire fuel cell system 10 . However, when the power generation amount in the first fuel cell stack 22 is increased, the amount of water vapor in the anode off-gas discharged from the first fuel cell stack 22 increases. Therefore, in order to suppress the increase in the amount of water vapor flowing into the second fuel cell stack 24, for example, the pressure regulator 66 is controlled to control the permeation portion exhaust gas discharged from the permeation portion 26B of the fuel regenerator 26. It is preferred to increase the amount. Thereby, water vapor can be removed from the anode off-gas discharged from the first fuel cell stack 22 .

なお、制御装置６８は、圧力調整装置６６の制御、流量調整機構６７の制御、冷却機構５２、５４の制御、分流弁４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂの制御、ポンプ６２、６４の制御、第１燃料電池セルスタック２２の制御、第２燃料電池セルスタック２４の制御を、適宜組合わせて実行することができる。これらの制御を組合わせることで、水タンク３２、３４へ投入される水蒸気量又は凝縮水量の調整効果を高めることができる。又は、制御装置６８は、何れかの制御を単独で行なうこともできる。 The control device 68 controls the pressure adjusting device 66, the flow rate adjusting mechanism 67, the cooling mechanisms 52 and 54, the flow dividing valves 42A, 42B, 44A and 44B, the pumps 62 and 64, the first The control of the fuel cell stack 22 and the control of the second fuel cell stack 24 can be executed in combination as appropriate. By combining these controls, the effect of adjusting the amount of water vapor or the amount of condensed water introduced into the water tanks 32 and 34 can be enhanced. Alternatively, controller 68 may perform either control alone.

以上説明したように、第１実施形態に係る燃料電池システム１０によると、制御装置６８が圧力調整装置６６、流量調整機構６７、冷却機構５２、５４、分流弁４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂ、ポンプ６２、６４、第１燃料電池セルスタック２２及び第２燃料電池セルスタック２４を制御することで、システム内の水量を調整できる。 As described above, according to the fuel cell system 10 according to the first embodiment, the control device 68 includes the pressure adjusting device 66, the flow rate adjusting mechanism 67, the cooling mechanisms 52 and 54, the flow dividing valves 42A, 42B, 44A and 44B, the pumps By controlling 62, 64, the first fuel cell stack 22 and the second fuel cell stack 24, the amount of water in the system can be adjusted.

また、燃料電池システム１０によると、制御装置６８が、水タンク３２、３４へ投入される水蒸気量又は凝縮水量を調整する。これにより水タンク３２、３４内の水量を所定範囲内に維持することができる。したがって、水タンク３２、３４からの排水を制御することができる。 Further, according to the fuel cell system 10, the controller 68 adjusts the amount of water vapor or condensed water introduced into the water tanks 32,34. As a result, the amount of water in the water tanks 32, 34 can be maintained within a predetermined range. Therefore, drainage from the water tanks 32, 34 can be controlled.

また、制御装置６８は、水タンク３２、３４から水供給管Ｐ２へ排出される凝縮水量を調整する。これにより水タンク３２、３４内の水量を所定範囲内に維持することができる。したがって、水タンク３２、３４からの排水を減らすことができる。さらに、水タンク３２、３４からの排水を無くし、排水のための設備や工事を省略できる。 The controller 68 also regulates the amount of condensed water discharged from the water tanks 32, 34 to the water supply pipe P2. As a result, the amount of water in the water tanks 32, 34 can be maintained within a predetermined range. Therefore, drainage from the water tanks 32, 34 can be reduced. In addition, drainage from the water tanks 32 and 34 is eliminated, and equipment and construction work for drainage can be omitted.

［第２実施形態］
＜燃料電池システム＞
図２に示す第２実施形態に係る燃料電池システム７０は、図１に示す気化器１２、水供給管Ｐ２、ポンプ６２及びポンプ６４が設けられていない点で、第１実施形態に係る燃料電池システム１０と異なる。さらに燃料電池システム７０は、図２に示す熱交換器７２、水蒸気分離器７４、集約タンク７６が設けられている点で、第１実施形態に係る燃料電池システム１０と異なる。 [Second embodiment]
<Fuel cell system>
The fuel cell system 70 according to the second embodiment shown in FIG. 2 does not have the vaporizer 12, the water supply pipe P2, the pump 62, and the pump 64 shown in FIG. Differs from system 10 . Furthermore, the fuel cell system 70 differs from the fuel cell system 10 according to the first embodiment in that it is provided with a heat exchanger 72, a steam separator 74, and a collection tank 76 shown in FIG.

また、燃料電池システム７０は、燃料再生器２６から排出される透過部排出ガス量を調整する圧力調整装置６６を備えている点で、第１実施形態に係る燃料電池システム１０と一致している。なお、第２実施形態において、第１実施形態に係る燃料電池システム１０と同一の構成については同一の符号を用いてその説明を省略する。また、第１実施形態に係る燃料電池システム１０と同一の構成による同一の効果についても説明を省略する。 Further, the fuel cell system 70 is identical to the fuel cell system 10 according to the first embodiment in that it includes a pressure adjustment device 66 that adjusts the amount of permeation portion exhaust gas discharged from the fuel regenerator 26. . In the second embodiment, the same reference numerals are used for the same configurations as those of the fuel cell system 10 according to the first embodiment, and the description thereof is omitted. In addition, the description of the same effects due to the same configuration as the fuel cell system 10 according to the first embodiment will also be omitted.

（熱交換器）
熱交換器７２は、燃焼器１６から排気管Ｐ１２へ排出された高温の排出ガスと、後述する水蒸気分離器７４から水蒸気供給管Ｐ１４へ送出された水蒸気を含む原料ガスとを熱交換し、原料ガスの温度を昇温させる。熱交換器７２には水蒸気供給管Ｐ１７の一端が接続されており、水蒸気供給管Ｐ１７へ原料ガスが排出される。水蒸気供給管Ｐ１７の他端は改質器１４に接続されている。 (Heat exchanger)
The heat exchanger 72 exchanges heat between the high-temperature exhaust gas discharged from the combustor 16 to the exhaust pipe P12 and the raw material gas containing water vapor sent to the water vapor supply pipe P14 from the water vapor separator 74, which will be described later. Raise the temperature of the gas. One end of a steam supply pipe P17 is connected to the heat exchanger 72, and the source gas is discharged to the steam supply pipe P17. The other end of the steam supply pipe P17 is connected to the reformer 14 .

（水蒸気分離器）
水蒸気分離器７４は、燃料再生器２６と水タンク３２との間、すなわち、燃料再生器２６から排出される透過部排出ガスの流路において水タンク３２の上流側に配置されている。 (water vapor separator)
The water vapor separator 74 is positioned between the fuel regenerator 26 and the water tank 32 , ie upstream of the water tank 32 in the flow path of the permeate exhaust gas discharged from the fuel regenerator 26 .

水蒸気分離器７４は、燃料再生器２６と同様に、流入部７４Ａと透過部７４Ｂとを備えており、流入部７４Ａ及び透過部７４Ｂは、分離膜７４Ｃにより区画されている。なお、分離膜７４Ｃは、本発明における再分離膜の一例である。 The steam separator 74, like the fuel regenerator 26, has an inflow portion 74A and a permeation portion 74B, and the inflow portion 74A and the permeation portion 74B are separated by a separation membrane 74C. The separation membrane 74C is an example of a re-separation membrane in the present invention.

燃料再生器２６の透過部２６Ｂから排出された透過部排出ガスは、配管Ｐ１６を介して水蒸気分離器７４の流入部７４Ａに流入する。また、水蒸気分離器７４の透過部７４Ｂには、原料ガス管Ｐ１５から供給された原料ガスが、スイープガスとして流入する。これにより、透過部７４Ｂにおける水蒸気の分圧が下がり、流入部７４Ａから分離膜７４Ｃを透過して水蒸気などが透過部７４Ｂへ移動し易くなる。なお、原料ガス管Ｐ１５の途中箇所には、水蒸気分離器７４へ供給する原料ガスの流量を調整する流量調整機構６７が設けられている。 The permeation part exhaust gas discharged from the permeation part 26B of the fuel regenerator 26 flows into the inflow part 74A of the water vapor separator 74 via the pipe P16. Further, the raw material gas supplied from the raw material gas pipe P15 flows into the permeation part 74B of the water vapor separator 74 as a sweep gas. As a result, the partial pressure of the water vapor in the permeable portion 74B decreases, and the water vapor or the like easily moves from the inflow portion 74A through the separation membrane 74C to the permeable portion 74B. A flow rate adjusting mechanism 67 for adjusting the flow rate of the raw material gas supplied to the steam separator 74 is provided in the middle of the raw material gas pipe P15.

透過部７４Ｂには水蒸気供給管Ｐ１４の一端が接続されている。これにより、水蒸気を含んだ原料ガスが、水蒸気供給管Ｐ１４を介して熱交換器７２へ送出される。また、透過部排出ガスは、流入部７４Ａから配管Ｐ１０へ送出される。 One end of a water vapor supply pipe P14 is connected to the permeable portion 74B. As a result, the raw material gas containing water vapor is delivered to the heat exchanger 72 through the water vapor supply pipe P14. Also, the permeation section exhaust gas is sent from the inflow section 74A to the pipe P10.

（集約タンク）
集約タンク７６は、水タンク３２、３４より低い位置に設けられ、水タンク３２に接続されたオーバーフロー管Ｐ２０と、水タンク３４に接続されたオーバーフロー管Ｐ２１とが挿入されている。オーバーフロー管Ｐ２０、２１は、水タンク３２、３４における凝縮水の水位が一定の高さになったところで、凝縮水を集約タンク７６へ送出する。このため、水タンク３２、３４には、図１に示す水位センサ３２Ｓ、３４Ｓが設けられていない。 (aggregation tank)
The aggregate tank 76 is provided at a position lower than the water tanks 32 and 34, and has an overflow pipe P20 connected to the water tank 32 and an overflow pipe P21 connected to the water tank 34 inserted therein. The overflow pipes P20, 21 send out the condensed water to the collecting tank 76 when the water level of the condensed water in the water tanks 32, 34 reaches a certain level. Therefore, the water tanks 32 and 34 are not provided with the water level sensors 32S and 34S shown in FIG.

集約タンク７６の内部には仕切板７６Ａと、水位センサ７６Ｓとが設けられている。仕切板７６Ａは、集約タンク７６に、それぞれオーバーフロー管Ｐ２０、２１が挿入された２つの気室を構成するように、集約タンク７６の内部に接合されている。より具体的には、仕切板７６Ａの上端面、側端面が集約タンク７６の内側面に接合されており、仕切板７６Ａの下端面が、所定の水位下限値より下方に配置されている。これにより仕切板７６Ａの下端部が凝縮水に挿入され、２つの気室内の気体が混合し難くなっている。 A partition plate 76A and a water level sensor 76S are provided inside the collecting tank 76 . The partition plate 76A is joined to the inside of the collective tank 76 so as to form two air chambers in the collective tank 76, into which the overflow pipes P20 and P21 are respectively inserted. More specifically, the upper end surface and the side end surface of the partition plate 76A are joined to the inner surface of the collection tank 76, and the lower end surface of the partition plate 76A is arranged below a predetermined water level lower limit value. As a result, the lower end of the partition plate 76A is inserted into the condensed water, making it difficult for the gases in the two air chambers to mix.

集約タンク７６に溜められた水は、例えば燃料電池システム７０の起動時に必要な改質水や発電量を大きくする際に必要な改質水として使用される。 The water stored in the collective tank 76 is used, for example, as reformed water required when starting up the fuel cell system 70 or as reformed water required when increasing the amount of power generation.

＜作用・効果＞
第２実施形態に係る燃料電池システム７０では、水蒸気分離器７４によって、水蒸気が透過部排出ガスから原料ガスへ移動する。また、水蒸気供給管Ｐ１４、Ｐ１７によって原料ガスと水蒸気が改質器１４へ供給される。これにより、水蒸気が凝縮しないまま改質器１４へ供給され、改質反応によって消費される。このため、水蒸気を凝縮させる場合と比較して、凝縮させた水を再度蒸発させるための熱量が不要でありエネルギー効率が高い。また、気化器を省略することができる。 <Action/effect>
In the fuel cell system 70 according to the second embodiment, the water vapor separator 74 transfers water vapor from the permeation section exhaust gas to the raw material gas. Also, the raw material gas and steam are supplied to the reformer 14 through the steam supply pipes P14 and P17. As a result, the steam is supplied to the reformer 14 without being condensed, and is consumed by the reforming reaction. Therefore, compared to the case of condensing water vapor, the amount of heat required to re-evaporate the condensed water is unnecessary, and the energy efficiency is high. Also, the vaporizer can be omitted.

なお、制御装置６８は、水位センサ７６Ｓから受取る集約タンク７６の水位情報に基づいて、第１実施形態と同様、圧力調整装置６６、流量調整機構６７、冷却機構５２、５４、分流弁４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂ、第１燃料電池セルスタック２２及び第２燃料電池セルスタック２４を適宜組合わせて制御する。これにより、集約タンク７６からの排水を減らすことができる。 The control device 68 controls the pressure adjustment device 66, the flow rate adjustment mechanism 67, the cooling mechanisms 52 and 54, the flow dividing valves 42A and 42B, as in the first embodiment, based on the water level information of the aggregate tank 76 received from the water level sensor 76S. , 44A, 44B, the first fuel cell stack 22 and the second fuel cell stack 24 are appropriately combined and controlled. Thereby, the drainage from the collection tank 76 can be reduced.

なお、制御装置６８によるこれらの機器の制御方法については第１実施形態と同様であり説明を省略するが、第１実施形態における水位センサ３２Ｓ、３４Ｓを、本実施形態においては、水位センサ７６Ｓと読み替え、水タンク３２、３４を、集約タンク７６と読み替えるものとする。 The method of controlling these devices by the control device 68 is the same as in the first embodiment, and the description thereof will be omitted. In other words, the water tanks 32 and 34 are to be read as the aggregate tank 76 .

また、第２実施形態においては、透過部排出ガスが、水蒸気分離器７４における流入部７４Ａを経由して、配管Ｐ１０及び水タンク３２へ供給される。この流入部７４Ａから排出されるガスを含めて「透過部排出ガス」と称すものとする。 Further, in the second embodiment, the permeation part exhaust gas is supplied to the pipe P10 and the water tank 32 via the inflow part 74A of the water vapor separator 74. As shown in FIG. The gas discharged from the inflow part 74A is called "permeation part discharge gas".

［第３実施形態］
＜燃料電池システム＞
図３に示す第３実施形態に係る燃料電池システム９０は、燃料再生器２６に原料ガスをスイープガスとして供給する点で、第２実施形態に係る燃料電池システム７０と異なる。また、水蒸気分離器７４に代えて、水蒸気分離器９２が設けられている点で、第２実施形態に係る燃料電池システム７０と異なる。 [Third embodiment]
<Fuel cell system>
A fuel cell system 90 according to the third embodiment shown in FIG. 3 is different from the fuel cell system 70 according to the second embodiment in that the raw material gas is supplied to the fuel regenerator 26 as a sweep gas. Further, it differs from the fuel cell system 70 according to the second embodiment in that a steam separator 92 is provided instead of the steam separator 74 .

なお、第３実施形態において、第１、第２実施形態に係る燃料電池システム１０、７０と同一の構成については同一の符号を用いてその説明を省略する。また、第１、第２実施形態に係る燃料電池システム１０、７０と同一の構成による同一の効果についても説明を省略する。 In the third embodiment, the same components as those of the fuel cell systems 10 and 70 according to the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Further, descriptions of the same effects due to the same configurations as those of the fuel cell systems 10 and 70 according to the first and second embodiments will be omitted.

（燃料再生器）
第３実施形態に係る燃料電池システム９０においては、燃料再生器２６の透過部２６Ｂに、原料ガス管Ｐ２２から供給された原料ガスが、スイープガスとして供給される。これにより、透過部２６Ｂにおける水蒸気の分圧が下がり、流入部２６Ａから分離膜２６Ｃを透過して水蒸気などが透過部２６Ｂへ移動し易くなる。透過部２６Ｂには配管Ｐ２４の一端が接続されている。なお、原料ガス管Ｐ２２の途中箇所には、燃料再生器２６へ供給する原料ガスの流量を調整する流量調整機構６７が設けられている。 (fuel regenerator)
In the fuel cell system 90 according to the third embodiment, the raw material gas supplied from the raw material gas pipe P22 is supplied to the permeation section 26B of the fuel regenerator 26 as a sweep gas. As a result, the partial pressure of the water vapor in the permeable portion 26B decreases, and the water vapor or the like easily moves from the inflow portion 26A through the separation membrane 26C to the permeable portion 26B. One end of a pipe P24 is connected to the transmitting portion 26B. A flow rate adjusting mechanism 67 for adjusting the flow rate of the raw material gas supplied to the fuel regenerator 26 is provided in the middle of the raw material gas pipe P22.

（水蒸気分離器）
水蒸気分離器９２は、燃料再生器２６と水タンク３２との間に配置されている。水蒸気分離器９２は、燃料再生器２６と同様に、流入部９２Ａと透過部９２Ｂとを備えており、流入部９２Ａ及び透過部９２Ｂは、分離膜９２Ｃにより区画されている。なお、本実施形態における分離膜９２Ｃは、本発明における再分離膜の一例である。 (water vapor separator)
A steam separator 92 is positioned between the fuel regenerator 26 and the water tank 32 . The steam separator 92, like the fuel regenerator 26, includes an inflow portion 92A and a permeation portion 92B, and the inflow portion 92A and the permeation portion 92B are separated by a separation membrane 92C. The separation membrane 92C in this embodiment is an example of the re-separation membrane in the present invention.

燃料再生器２６の透過部２６Ｂから排出された原料ガス（スイープガス）は、配管Ｐ２４を介して水蒸気分離器９２の流入部９２Ａに流入する。水蒸気分離器９２の透過部９２Ｂには、流入部９２Ａから分離膜９２Ｃを透過して水蒸気が移動する。透過部９２Ｂには配管Ｐ１０の一端が接続されている。分離膜９２Ｃを透過した水蒸気は、透過部９２Ｂから排出される透過部排出ガスに含まれて透過部９２Ｂから配管Ｐ１０へ送出される。 The source gas (sweep gas) discharged from the permeation section 26B of the fuel regenerator 26 flows into the inflow section 92A of the water vapor separator 92 via the pipe P24. Water vapor moves from the inflow portion 92A to the permeation portion 92B of the water vapor separator 92 through the separation membrane 92C. One end of a pipe P10 is connected to the transmitting portion 92B. The water vapor that has permeated the separation membrane 92C is included in the permeation section exhaust gas that is discharged from the permeation section 92B and is sent from the permeation section 92B to the pipe P10.

流入部９２Ａには水蒸気供給管Ｐ２５の一端が接続されている。水蒸気供給管Ｐ２５の他端は、熱交換器７２に接続されている。これにより、水蒸気が除去された原料ガスが、水蒸気供給管Ｐ２５を介して熱交換器７２へ送出される。 One end of a steam supply pipe P25 is connected to the inflow portion 92A. The other end of the steam supply pipe P25 is connected to the heat exchanger 72 . As a result, the raw material gas from which water vapor has been removed is delivered to the heat exchanger 72 through the water vapor supply pipe P25.

＜作用・効果＞
第３実施形態に係る燃料電池システム９０では、燃料再生器２６の透過部２６Ｂから排出された水蒸気を含む原料ガス（スイープガス）が、水蒸気分離器９２の流入部９２Ａを経由して改質器１４へ流入する。 <Action/effect>
In the fuel cell system 90 according to the third embodiment, the raw material gas (sweep gas) containing water vapor discharged from the permeation section 26B of the fuel regenerator 26 passes through the inflow section 92A of the water vapor separator 92 to the reformer. Flow into 14.

このため、制御装置６８が圧力調整装置６６の出力を小さくして透過部排出ガス量を減らせば、流入部９２Ａから透過部９２Ｂへ移動する水蒸気量が少なくなり、水タンク３２内へ投入される水蒸気量を低減することができる。このため、集約タンク７６へ投入される凝縮水量が低減される。したがって、集約タンク７６からの排水を減らすことができる。 Therefore, if the control device 68 reduces the output of the pressure adjusting device 66 to reduce the amount of gas discharged from the permeation section, the amount of water vapor that moves from the inflow section 92A to the permeation section 92B decreases and is introduced into the water tank 32. The amount of water vapor can be reduced. Therefore, the amount of condensed water introduced into the collection tank 76 is reduced. Therefore, drainage from the collection tank 76 can be reduced.

また、透過部排出ガス量を減らせば、水蒸気供給管Ｐ２５を流れる原料ガスに含まれる水蒸気量が多くなる。そしてこの水蒸気は凝縮しないまま、改質反応によって消費される。このため、気化器を省略することができる。 Further, if the amount of exhaust gas from the transmission section is reduced, the amount of water vapor contained in the raw material gas flowing through the water vapor supply pipe P25 increases. This water vapor is then consumed by the reforming reaction without being condensed. Therefore, the vaporizer can be omitted.

なお、制御装置６８は、水位センサ７６Ｓから受取る集約タンク７６の水位情報に基づいて、第１実施形態と同様、圧力調整装置６６、流量調整機構６７、冷却機構５２、５４、分流弁４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂ、第１燃料電池セルスタック２２及び第２燃料電池セルスタック２４を適宜組合わせて制御する。これにより、集約タンク７６からの排水を減らすことができる。 The control device 68 controls the pressure adjustment device 66, the flow rate adjustment mechanism 67, the cooling mechanisms 52 and 54, the flow dividing valves 42A and 42B, as in the first embodiment, based on the water level information of the aggregate tank 76 received from the water level sensor 76S. , 44A, 44B, the first fuel cell stack 22 and the second fuel cell stack 24 are appropriately combined and controlled. Thereby, the drainage from the collection tank 76 can be reduced.

［その他の実施形態］
上記各実施形態においては、排気管Ｐ１２には水タンク３４が接続されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば水タンク３４を設けず、排気管Ｐ１２から水蒸気を直接排気する構成としてもよい。水タンク３４を設けなければ、分流弁４４Ａ、４４Ｂ及び冷却機構５４を設ける必要がないため、燃料電池システムの構成を簡略化できる。さらに、水タンク３４を設けなければ、第２、第３実施形態における集約タンク７６も省略できる。集約タンク７６を省略した場合、水タンク３２に水位センサを設ければよい。 [Other embodiments]
In each of the above embodiments, the water tank 34 is connected to the exhaust pipe P12, but the embodiments of the present invention are not limited to this. For example, the water tank 34 may not be provided, and water vapor may be directly exhausted from the exhaust pipe P12. If the water tank 34 is not provided, the flow dividing valves 44A and 44B and the cooling mechanism 54 do not need to be provided, so the configuration of the fuel cell system can be simplified. Furthermore, if the water tank 34 is not provided, the aggregate tank 76 in the second and third embodiments can also be omitted. If the collecting tank 76 is omitted, the water tank 32 may be provided with a water level sensor.

また、上記各実施形態においては、第１燃料電池セルスタック２２及び第２燃料電池セルスタック２４を備えた多段式の燃料電池システムとされているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図１に示す第２燃料電池セルスタック２４、カソードオフガス管Ｐ１１及びアノードオフガス管Ｐ１３を省略してもよい。 Further, in each of the above-described embodiments, a multi-stage fuel cell system including the first fuel cell stack 22 and the second fuel cell stack 24 is used, but the embodiments of the present invention are not limited to this. For example, the second fuel cell stack 24, the cathode offgas pipe P11 and the anode offgas pipe P13 shown in FIG. 1 may be omitted.

具体的には、図４に示すように、カソードオフガス管Ｐ７を燃焼器１６に接続する。また、再生ガス管Ｐ８を改質ガス供給管Ｐ４へ接続する。さらに、再生ガス管Ｐ８を分岐させた分岐管を燃焼器１６に接続する。これにより循環式の燃料電池システムを構築してもよい（第１実施形態の変形例）。図５及び図６にそれぞれ示す第２実施形態の変形例及び第３実施形態についても同様である。 Specifically, the cathode offgas pipe P7 is connected to the combustor 16 as shown in FIG. Also, the regeneration gas pipe P8 is connected to the reformed gas supply pipe P4. Further, a branch pipe obtained by branching the regeneration gas pipe P8 is connected to the combustor 16 . A circulating fuel cell system may be constructed in this way (modification of the first embodiment). The same applies to the modification of the second embodiment and the third embodiment shown in FIGS. 5 and 6, respectively.

また、図１に示す第１実施形態に係る燃料電池システム１０において、制御装置６８が、水タンク３２、３４へ投入される水蒸気量又は凝縮水量を調整する場合、必ずしもポンプ６２、６４を設ける必要はない。この場合、水供給管Ｐ２は、必ずしも水タンク３２、３４に接続する必要はなく、改質水は燃料電池システム１０の外部から導入してもよい。水供給管Ｐ２を水タンク３２、３４に接続しなくても、水タンク３２、３４へ投入される水蒸気量又は凝縮水量を調整することで、これらの水タンク３２、３４からの排水を減らすことができる。 Moreover, in the fuel cell system 10 according to the first embodiment shown in FIG. no. In this case, the water supply pipe P2 does not necessarily have to be connected to the water tanks 32 and 34, and the reforming water may be introduced from outside the fuel cell system 10. FIG. To reduce drainage from these water tanks 32, 34 by adjusting the amount of steam or condensed water introduced into the water tanks 32, 34 without connecting the water supply pipe P2 to the water tanks 32, 34. can be done.

また、燃料電池システム１０において、制御装置６８が、ポンプ６２、６４を制御して水タンク３２、３４から水供給管Ｐ２へ排出される凝縮水量を調整する場合、制御装置６８は、必ずしも水タンク３２、３４へ投入される水蒸気量又は凝縮水量を調整する必要はない。この場合、圧力調整装置６６、流量調整機構６７、分流弁４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂ及び冷却機構５２、５４は設けなくてもよい。制御装置６８が水タンク３２、３４へ投入される水蒸気量や凝縮水量を調整しなくても、水タンク３２、３４から水供給管Ｐ２へ排出される凝縮水量を調整することで、これらの水タンク３２、３４からの排水を減らすことができる。 Further, in the fuel cell system 10, when the control device 68 controls the pumps 62, 64 to adjust the amount of condensed water discharged from the water tanks 32, 34 to the water supply pipe P2, the control device 68 does not necessarily control the water tank There is no need to adjust the amount of water vapor or condensate introduced into 32,34. In this case, the pressure adjusting device 66, the flow rate adjusting mechanism 67, the flow dividing valves 42A, 42B, 44A, 44B, and the cooling mechanisms 52, 54 may not be provided. By adjusting the amount of condensed water discharged from the water tanks 32, 34 to the water supply pipe P2, even if the controller 68 does not adjust the amount of water vapor and the amount of condensed water supplied to the water tanks 32, 34, these water Drainage from tanks 32, 34 can be reduced.

また、図２に示す第２実施形態に係る燃料電池システム７０においては、水タンク３２、３４の凝縮水を集約タンク７６へ集約しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図１に示すように水タンク３２、３４に水位センサ３２Ｓ、３４Ｓを設け、さらに水供給管Ｐ２（流路Ｐ２Ａ、Ｐ２Ｂ）を接続し、気化器１２を介して改質器１４へ水を供給してもよい。この場合、流路Ｐ２Ａ、Ｐ２Ｂには、ポンプ６２、６４を設けて制御装置６８によって制御することが好適である。このように、集約タンク７６を設けるかどうかは任意であり、例えば図３に示す第３実施形態に係る燃料電池システム９０の集約タンク７６を省略してもよい。 Also, in the fuel cell system 70 according to the second embodiment shown in FIG. 2, the condensed water in the water tanks 32 and 34 is collected in the collecting tank 76, but the embodiment of the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 1, water tanks 32 and 34 are provided with water level sensors 32S and 34S, and water supply pipes P2 (flow paths P2A and P2B) are connected to supply water to the reformer 14 via the vaporizer 12. may be supplied. In this case, the flow paths P2A and P2B are preferably provided with pumps 62 and 64 and controlled by a controller 68 . Thus, it is optional whether or not to provide the aggregation tank 76, and for example, the aggregation tank 76 of the fuel cell system 90 according to the third embodiment shown in FIG. 3 may be omitted.

また、上記各実施形態において、冷却機構５２、５４は水タンク３２、３４の上流側に設けられているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば、冷却機構５２、５４は水タンク３２、３４の内部に設けてもよい。 Moreover, although the cooling mechanisms 52 and 54 are provided upstream of the water tanks 32 and 34 in each of the above embodiments, the embodiments of the present invention are not limited to this. For example, the cooling mechanisms 52,54 may be provided inside the water tanks 32,34.

また、上記各実施形態において、燃料電池セルスタックを２段で構成しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば３段以上の任意の段数の燃料電池セルスタックを用いてもよい。 Further, in each of the above embodiments, the fuel cell stack is composed of two stages, but the embodiments of the present invention are not limited to this. For example, a fuel cell stack with any number of stages, such as three or more stages, may be used.

また、上記各実施形態においては、燃料ガスを生成するための改質器１４を設けているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば改質器１４を設けず、第１燃料電池セルスタック２２へ水蒸気と原料ガスとを供給してもよい。この場合、第１燃料電池セルスタック２２において改質反応を行なう。このように、本発明における「改質部」とは、燃料電池と別体に設けられた改質器１４のほか、燃料電池内で改質反応が行われる部分の双方を指すものとする。このように、本発明は様々な態様で実施することができる。 Moreover, although the reformer 14 for generating the fuel gas is provided in each of the above embodiments, the embodiment of the present invention is not limited to this. For example, steam and raw material gas may be supplied to the first fuel cell stack 22 without providing the reformer 14 . In this case, the reforming reaction is performed in the first fuel cell stack 22 . Thus, the "reforming section" in the present invention refers to both the reformer 14 provided separately from the fuel cell and the portion where the reforming reaction takes place within the fuel cell. Thus, the present invention can be implemented in various modes.

１０、７０、９０ 燃料電池システム
１２ 気化器
１４ 改質器（改質部）
２２ 第１燃料電池セルスタック（燃料電池）
２４ 第２燃料電池セルスタック（後段燃料電池）
２６ 燃料再生器（再生器）
２６Ｃ 分離膜
３２ 水タンク
３２Ｓ 水位センサ
４２Ａ、４２Ｂ 分流弁（バイパス弁）
５２ 冷却機構
６６ 圧力調整装置
６７ 流量調整機構（原料ガス流量調整機構）
６８ 制御装置
７４Ｃ 分離膜（再分離膜）
９２Ｃ 分離膜（再分離膜）
Ｐ２ 水供給管（水供給管）
Ｐ１４ 水蒸気供給管（水蒸気供給経路）
Ｐ２５ 水蒸気供給管（原料ガス供給経路） 10, 70, 90 fuel cell system 12 vaporizer 14 reformer (reformer)
22 First fuel cell stack (fuel cell)
24 second fuel cell stack (latter stage fuel cell)
26 fuel regenerator (regenerator)
26C Separation membrane 32 Water tank 32S Water level sensor 42A, 42B Diversion valve (bypass valve)
52 cooling mechanism 66 pressure adjusting device 67 flow rate adjusting mechanism (source gas flow rate adjusting mechanism)
68 controller 74C separation membrane (re-separation membrane)
92C separation membrane (re-separation membrane)
P2 water supply pipe (water supply pipe)
P14 steam supply pipe (steam supply route)
P25 Water vapor supply pipe (source gas supply route)

Claims (14)

原料ガスを水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、
前記改質部で生成された前記燃料ガスと酸化ガスとを反応させて発電を行なう燃料電池と、
前記燃料電池から排出されたオフガスから分離膜を介して水蒸気が移動する透過部を備えた再生器と、
前記透過部から排出される透過部排出ガスに含まれる前記水蒸気又は前記水蒸気が凝縮した凝縮水が投入され、システム内で利用する水として蓄えられる水タンクと、
前記透過部の圧力を調整する圧力調整装置と、
前記水タンクへ投入される水蒸気量及び凝縮水量の少なくとも一方を調整して、前記水タンク内の水量を所定範囲に維持する制御装置と、
を備えた燃料電池システム。 a reforming unit that steam reforms the raw material gas to generate a fuel gas;
a fuel cell that generates electricity by reacting the fuel gas generated in the reformer with an oxidizing gas;
a regenerator having a permeation section through which water vapor moves from the offgas discharged from the fuel cell through a separation membrane;
a water tank into which the water vapor contained in the permeation section exhaust gas discharged from the permeation section or condensed water obtained by condensing the water vapor is introduced and stored as water to be used in the system;
a pressure adjusting device that adjusts the pressure of the permeation section;
a control device that adjusts at least one of the amount of water vapor and the amount of condensed water introduced into the water tank to maintain the amount of water in the water tank within a predetermined range;
A fuel cell system with 原料ガスを水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、
前記改質部で生成された前記燃料ガスと酸化ガスとを反応させて発電を行なう燃料電池と、
前記燃料電池から排出されたオフガスから分離膜を介して水蒸気が移動する透過部を備えた再生器と、
前記透過部から排出される透過部排出ガスに含まれる前記水蒸気が凝縮した凝縮水がシステム内で利用する水として蓄えられる水タンクと、
前記透過部の圧力を調整する圧力調整装置と、
前記水タンクに蓄えられた前記凝縮水を、気化器を介して前記改質部へ供給する水供給管と、
前記水タンクから前記水供給管へ排出される凝縮水量を調整して、前記水タンク内の水量を所定範囲に維持する制御装置と、
を備えた燃料電池システム。 a reforming unit that steam reforms the raw material gas to generate a fuel gas;
a fuel cell that generates electricity by reacting the fuel gas generated in the reformer with an oxidizing gas;
a regenerator having a permeation section through which water vapor moves from the offgas discharged from the fuel cell through a separation membrane;
a water tank for storing condensed water obtained by condensing the water vapor contained in the permeation section exhaust gas discharged from the permeation section as water to be used in the system;
a pressure adjusting device that adjusts the pressure of the permeation section;
a water supply pipe for supplying the condensed water stored in the water tank to the reforming section via a vaporizer;
a control device that adjusts the amount of condensed water discharged from the water tank to the water supply pipe to maintain the amount of water in the water tank within a predetermined range;
A fuel cell system with 前記水タンクの上流側で前記透過部排出ガスから前記原料ガスへ前記水蒸気を移動させる再分離膜と、
前記原料ガスに移動した前記水蒸気を前記改質部へ供給する水蒸気供給経路と、
を備えた請求項１又は２に記載の燃料電池システム。 a reseparation membrane that moves the water vapor from the permeation part exhaust gas to the raw material gas on the upstream side of the water tank;
a steam supply path for supplying the steam transferred to the raw material gas to the reformer;
The fuel cell system according to claim 1 or 2, comprising: 前記制御装置は、前記圧力調整装置を制御して前記水タンクへ投入される水蒸気量を調整する、請求項１～請求項３の何れか１項に記載の燃料電池システム。 4. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the controller controls the pressure regulator to adjust the amount of water vapor introduced into the water tank. 前記透過部排出ガスを前記水タンクを経由せずに排出するためのバイパス弁を備え、
前記制御装置は、前記バイパス弁を制御して前記水タンクへ投入される水蒸気量を調整する、請求項１～請求項４の何れか１項に記載の燃料電池システム。 A bypass valve for discharging the permeation part exhaust gas without passing through the water tank,
5. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, wherein said control device controls said bypass valve to adjust the amount of steam introduced into said water tank. 前記透過部排出ガスを前記水タンクの上流側又は前記水タンク内で冷却して前記水蒸気を凝縮する冷却機構を備え、
前記制御装置は、前記冷却機構を制御して、前記水タンクへ投入される凝縮水量を調整する、請求項１～請求項５の何れか１項に記載の燃料電池システム。 A cooling mechanism for cooling the permeation part exhaust gas on the upstream side of the water tank or in the water tank to condense the water vapor,
6. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5, wherein said controller controls said cooling mechanism to adjust the amount of condensed water introduced into said water tank. 原料ガスを水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、
前記改質部で生成された前記燃料ガスと酸化ガスとを反応させて発電を行なう燃料電池と、
前記燃料電池から排出されたオフガスから、スイープガスとしての原料ガスへ水蒸気を移動させる分離膜と、
前記原料ガスから再分離膜を介して前記水蒸気が移動する透過部が形成された水蒸気分離器と、
前記透過部から排出される透過部排出ガスに含まれる前記水蒸気又は前記水蒸気が凝縮した凝縮水が投入され、システム内で利用する水として蓄えられる水タンクと、
前記透過部の圧力を調整する圧力調整装置と、
前記水蒸気の一部が前記透過部へ移動した前記原料ガスを前記改質部へ供給する原料ガス供給経路と、
前記水タンクへ投入される水蒸気量及び凝縮水量の少なくとも一方を調整して、前記水タンク内の水量を所定範囲に維持する制御装置と、
を備えた燃料電池システム。 a reforming unit that steam reforms the raw material gas to generate a fuel gas;
a fuel cell that generates electricity by reacting the fuel gas generated in the reformer with an oxidizing gas;
a separation membrane that moves water vapor from the off-gas discharged from the fuel cell to a raw material gas as a sweep gas;
a water vapor separator having a permeable portion through which the water vapor moves from the raw material gas through the reseparation membrane;
a water tank into which the water vapor contained in the permeation section exhaust gas discharged from the permeation section or condensed water obtained by condensing the water vapor is introduced and stored as water to be used in the system;
a pressure adjusting device that adjusts the pressure of the permeation section;
a raw material gas supply path for supplying the raw material gas in which part of the water vapor has moved to the permeation section to the reforming section;
a control device that adjusts at least one of the amount of water vapor and the amount of condensed water introduced into the water tank to maintain the amount of water in the water tank within a predetermined range;
A fuel cell system with
前記制御装置は、前記圧力調整装置を制御して前記水タンクへ投入される水蒸気量を調整する、請求項７に記載の燃料電池システム。
8. The fuel cell system according to claim 7, wherein said controller controls said pressure regulator to adjust the amount of steam introduced into said water tank. 前記透過部排出ガスを前記水タンクを経由せずに排出するためのバイパス弁を備え、
前記制御装置は、前記バイパス弁を制御して前記水タンクへ投入される水蒸気量を調整する、請求項７又は請求項８に記載の燃料電池システム。 A bypass valve for discharging the permeation part exhaust gas without passing through the water tank,
9. The fuel cell system according to claim 7, wherein said control device controls said bypass valve to adjust the amount of steam introduced into said water tank. 前記透過部排出ガスを前記水タンクの上流側又は前記水タンク内で冷却して前記水蒸気を凝縮する冷却機構を備え、
前記制御装置は、前記冷却機構を制御して、前記水タンクへ投入される凝縮水量を調整する、請求項７～請求項９の何れか１項に記載の燃料電池システム。 A cooling mechanism for cooling the permeation part exhaust gas on the upstream side of the water tank or in the water tank to condense the water vapor,
10. The fuel cell system according to any one of claims 7 to 9, wherein said controller controls said cooling mechanism to adjust the amount of condensed water introduced into said water tank. 前記水タンクには水位センサが設けられており、
前記制御装置は、前記水位センサからの情報に基づいて、前記水タンク内の水量を所定範囲に維持する、請求項１～請求項１０の何れか１項に記載の燃料電池システム。 The water tank is provided with a water level sensor,
11. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 10, wherein said controller maintains the amount of water in said water tank within a predetermined range based on information from said water level sensor. 前記原料ガスの投入量を調整する原料ガス流量調整機構を備え、
前記制御装置は、前記原料ガス流量調整機構を制御して発電量を調整する、請求項１～請求項１１の何れか１項に記載の燃料電池システム。 Equipped with a source gas flow rate adjustment mechanism that adjusts the amount of the source gas input,
12. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 11, wherein the control device controls the raw material gas flow rate adjustment mechanism to adjust the power generation amount. 前記オフガスに含まれる未反応の燃料ガスと酸化ガスとを反応させて発電を行なう後段燃料電池を備え、
前記制御装置は、前記燃料電池及び前記後段燃料電池の少なくとも一方の発電量を制御して、前記水タンクへ投入される水蒸気量を調整する、請求項１～請求項１２の何れか１項に記載の燃料電池システム。 a post-stage fuel cell for generating power by reacting unreacted fuel gas and oxidizing gas contained in the off-gas;
The control device according to any one of claims 1 to 12, wherein the control device controls the power generation amount of at least one of the fuel cell and the post-stage fuel cell, and adjusts the amount of water vapor introduced into the water tank. A fuel cell system as described. 前記後段燃料電池は前記水タンクの下流側に配置されている、請求項１３に記載の燃料電池システム。 14. The fuel cell system according to claim 13, wherein said post-stage fuel cell is arranged downstream of said water tank.
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