WO2011004606A1 - 燃料電池システム - Google Patents

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WO2011004606A1
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fuel cell
cell system
purifier
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行正章典
森田純司
中村彰成
浦田隆行
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell system including a purifier for purifying water in a water tank.
  • the fuel cell system is usually provided with a reformer for generating a hydrogen-containing gas.
  • a hydrogen-containing gas is generated by subjecting a raw material gas (a gas containing an organic compound (for example, city gas)) and water to a steam reforming reaction in a reforming catalyst.
  • the water supplied to the reformer is preferably supplied with purified water in order to suppress deterioration of the reformer and the fuel cell.
  • an activated carbon filter for purifying water, a reverse osmosis membrane, a water tank for storing water, an ion exchange resin for purifying water, and water that has passed through the ion exchange resin are supplied to the reformer.
  • a fuel cell device in which water pumps are sequentially connected toward a reformer see Patent Document 1.
  • tap water and the like are stored in a water tank after being purified by circulating through an activated carbon filter and a reverse osmosis membrane, and ions are extracted from the water tank according to the amount required for the steam reforming reaction.
  • the water responsiveness can be improved by supplying water to the reformer through a purifier having an exchange resin (see, for example, Patent Document 1).
  • the present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of reducing the power consumption of a water supply device required for water filling a purifier compared to the conventional one.
  • the water path from the purifier to the first water supply is the first water path, and the purification is performed.
  • At least one of the purifier and the first water path may be provided with an exhaust port configured to exhaust the gas in the purifier to the atmosphere.
  • the fuel cell system according to a third aspect of the present invention is the fuel cell system according to the second aspect of the present invention, further comprising a degassing path connecting the exhaust port and the water tank, and the water tank is opened to the atmosphere. It may be.
  • the degassing path may be provided with a first valve that opens and closes the degassing path.
  • the fuel cell system according to the fifth aspect of the present invention is the fuel cell system according to the fourth aspect of the present invention, further comprising a controller, wherein the controller opens the first valve when the purifier is filled with water.
  • the first valve may be controlled to be closed when the reformer performs a hydrogen generation operation.
  • the purifier is provided downstream of the first water supplier, and the first water supplier In the water path, water may be arranged in the first water supply device by its own weight when the water tank is full.
  • the fuel cell system according to the eighth aspect of the present invention may include the first water level detector that detects the water level of the purifier in the fuel cell system according to the first aspect of the present invention.
  • the first water level detector detects the water level of the water tank and detects the water level of the purifier. It may be configured to.
  • a fuel cell system according to a tenth aspect of the present invention is the fuel cell system according to the ninth aspect of the present invention, comprising a water supply device for supplying water to the water tank, and a controller.
  • a water supply device for supplying water to the water tank
  • a controller for supplying water to the water tank
  • the water level detector detects an increase in the water level
  • the water supply of the water supply device may be stopped.
  • the water utilization device is an evaporator that generates the water vapor, from the purifier to the evaporator.
  • the water path is a second water path, and the fuel cell system is branched from the second water path and has an open end that is open to the atmosphere, and the first water supplier is the evaporator.
  • a first switch that is selectively connected to the open end of the third water path, and a controller, wherein the controller is such that the first water level detector is full of water in the purifier.
  • the first water supply device may be operated with the first switch connected to the first water supply device and the open end of the third water path.
  • the water utilization device stores cooling water that stores water supplied to the fuel cell via a cooling water path.
  • the fuel cell system includes: an evaporator that generates the water vapor; a second water level detector that detects a water level in the cooling water tank; and a fourth that connects the cooling water path and the evaporator.
  • the fuel cell system according to the fourteenth aspect of the present invention is the fuel cell system according to the thirteenth aspect of the present invention.
  • the controller may operate the second water supply unit and the cooling water supply unit.
  • the water purifier when the water tank is at the full water level, the water purifier is arranged to be filled with water by its own weight. It is possible to reduce the power consumption of the conventional apparatus.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Modification 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment
  • a fuel cell system includes a reformer that generates a fuel gas containing hydrogen from raw material gas and water vapor, a fuel cell that generates electric power using the fuel gas, a water tank that stores water, A water utilization device that uses water supplied from a water tank, a first water supply device that is provided in a water path from the water tank to the water utilization device, and that supplies water in the water tank to the water utilization device, and a water passage And a purifier for purifying water flowing through the water path, wherein the purifier has water in the purifier due to its own weight when the water tank is full in the water path. It is arranged to be stretched.
  • the “full water level of the water tank” means the water level when the filling of the water tank is completed, and does not necessarily mean that the upper end of the water tank is filled with water.
  • water is filled in the purifier
  • the purifier is filled with water
  • Embodiment 1 of this invention shows an example of the form whose water utilization apparatus is an evaporator.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a fuel cell system 200 includes a reformer 1, a fuel cell 101, a water tank 3, an evaporator 2 that is a water utilization device, and a first water supplier 5. And the purifier 4, and the purifier 4 is disposed so that water is stretched in the purifier 4 by the weight of water when the water tank 3 is at the full water level.
  • the full water level of the water tank 3 may be provided with a water level detector that detects the water level of the water tank 3, and the predetermined water level detected by the water level detector may be defined as the full water level. May be defined by providing in the water tank 3.
  • the water tank 6 is connected to the water tank 3 through a water supply path 31.
  • the water supply 6 is connected to, for example, a water pipe or a water tap (not shown), and the water supply 6 supplies water (here, tap water) to the water tank 3 through the water supply path 31.
  • a water feeder 6 for example, a flow rate adjustment valve, an on-off valve, and a pump can be used.
  • the upstream end of the water supply path 32 is connected to the lower part of the water tank 3 (here, the lower end surface of the water tank 3).
  • the downstream end of the water supply path 32 is connected to the lower part (here, the lower end surface) of the purifier 4.
  • the purifier 4 may be in any form as long as it can purify water.
  • the purifier 4 is composed of a casing filled with an ion exchange resin.
  • the purifier 4 is provided outside the water tank 3 and purifies the impurities (mainly ions) contained in the water by adsorbing them to the ion exchange resin.
  • the form using an activated carbon filter or a reverse osmosis membrane is mentioned as forms other than the said ion exchange resin.
  • the upstream end of the first water path 34 is connected to the upper part (here, the upper end surface) of the purifier 4, and the downstream end of the first water path 34 is connected to the first water supplier 5.
  • the water supply path 32 is connected to the lower part of the purifier 4 and the first water path 34 is connected to the upper part of the purifier 4.
  • the connection point between the path 32 and the first water path 34 may be any part of the purifier 4. However, from the viewpoint of sufficiently purifying the water supplied to the purifier 4, it is preferable that the connection points of the water supply path 32 and the first water path 34 are separated from each other.
  • the first water supply device 5 may be in any form as long as it can adjust the flow rate of water supplied from the water tank 3 to the evaporator 2 which is a water-using device.
  • the first water supply unit 5 may be constituted by a single flow rate adjustment valve or a single pump, or may be constituted by a combination of a pump and a flow rate adjustment valve.
  • the evaporator 2 only needs to be configured to vaporize the water purified by the purifier 4 into water vapor.
  • the vaporizer 2 vaporizes water by heat transfer of combustion exhaust gas generated by the combustor 1a described later. It may be configured as follows. Further, the evaporator 2 is connected to the reformer 1 through a steam supply path 36. As a result, the water purified by the purifier 4 is vaporized into steam by the evaporator 2, and the steam is supplied from the evaporator 2 to the reformer 1.
  • a raw material gas supply path 37 is connected to the reformer 1, and the raw material gas supply path 37 is supplied from a raw material gas source (not shown) to the reformer 1 (for example, city gas mainly composed of methane). Supply.
  • a raw material gas source for example, city gas mainly composed of methane.
  • the source gas source include city gas (natural gas) infrastructure and LPG cylinders.
  • a gas containing an organic compound having at least carbon and hydrogen as constituent elements can be used. Specific examples include gases containing hydrocarbons such as ethane and propane, gases containing gaseous alcohol, and the like.
  • the reformer 1 is provided with a combustor 1a.
  • the combustor 1 a is supplied with a combustion gas (combustible gas) such as a hydrogen-containing gas discharged from the reformer 1 or a fuel gas not used in the fuel cell 101 described later, and combustion air. It is configured to be.
  • a combustion gas such as a hydrogen-containing gas discharged from the reformer 1 or a fuel gas not used in the fuel cell 101 described later
  • combustion air It is configured to be.
  • combustible exhaust gas is produced
  • each apparatus such as the reformer 1 and the evaporator 2
  • the combustion exhaust gas flows through the combustion exhaust gas path 39 and is discharged out of the fuel cell system 200 (in the atmosphere).
  • a reforming catalyst (not shown) is provided in the internal space of the reformer 1, and the raw material gas supplied from the raw material gas supply path 37 and the steam supplied from the evaporator 2 are converted into a steam reforming reaction. Thus, a hydrogen-containing gas containing hydrogen is generated. Then, the hydrogen-containing gas generated in the reformer 1 is supplied as fuel gas to the fuel cell 101 through the fuel gas supply path 38.
  • the hydrogen-containing gas generated in the reformer 1 is configured to be supplied to the fuel cell 101 as it is.
  • the reformer 1 is provided downstream of the reformer 1. You may employ
  • the fuel cell 101 has a fuel gas internal channel 101A and an oxidant gas internal channel 101B.
  • a fuel gas supply path 38 is connected to the upstream end of the fuel gas internal flow path 101 ⁇ / b> A, and a combustor 1 a is connected to the downstream end thereof via an off fuel gas path 41.
  • the upstream end of the oxidant gas internal flow passage 101B is connected to the oxidant gas supply device 102 via the oxidant gas supply passage 42, and the off-oxidant gas passage 43 is connected to the downstream end thereof.
  • the oxidant gas supply unit 102 is configured to be able to supply an oxidant gas (for example, air) to the fuel cell 101.
  • an oxidant gas for example, air
  • fans such as a fan and a blower can be used. Note that the downstream end of the off-oxidant gas path 43 is open to the atmosphere.
  • the fuel gas generated in the reformer 1 is supplied to the fuel gas internal flow path 101A of the fuel cell 101 via the fuel gas supply path 38. Further, the oxidant gas is supplied from the oxidant gas supply device 102 to the oxidant gas internal flow path 101 ⁇ / b> B of the fuel cell 101 through the oxidant gas supply path 42.
  • the fuel gas supplied to the fuel gas internal channel 101A is supplied to the anode (not shown), and the oxidant gas supplied to the oxidant gas internal channel 101B is supplied to the cathode (not shown). Supplied.
  • the fuel gas supplied to the anode and the oxidant gas supplied to the cathode react electrochemically to generate electricity and heat.
  • the fuel gas that has not been used in the anode (hereinafter referred to as “off fuel gas”) is supplied to the combustor 1 a via the off fuel gas path 41 and used as a combustible gas for combustion.
  • oxidant gas hereinafter referred to as off-oxidant gas
  • off-oxidant gas oxidant gas that has not been used in the cathode flows through the off-oxidant gas path 43 and is discharged into the atmosphere.
  • the type of fuel cell in the fuel cell system 200 is not limited.
  • a polymer electrolyte fuel cell, a phosphoric acid fuel cell, a solid oxide fuel cell and the like are exemplified.
  • the solid oxide fuel cell may be an external reforming type in which the reformer 1 and the fuel cell 101 are different, or an internal reforming type in which the reformer 1 and the fuel cell 101 are integrated. It doesn't matter.
  • the fuel cell system 200 includes a controller 10.
  • the controller 10 is constituted by, for example, a microcomputer and performs various controls relating to the fuel cell system 200.
  • FIG. 1 shows the operation of the fuel cell system 200 according to the first embodiment, in particular, after the installation of the fuel cell system 200 or after long-term storage, or after the ion exchange resin of the purifier 4 is replaced.
  • the description will be given with reference.
  • the following operation is performed by the controller 10 controlling the fuel cell system 200.
  • the water supply 6 supplies water to the water tank 3 through the water supply path 31.
  • a part of the water supplied (stored) to the water tank 3 is supplied to the purifier 4 through the water supply path 32 (water filling of the purifier 4).
  • the purifier 4 since the purifier 4 is located below the water surface in the water tank 3, the water in the water tank 3 is pumped to the purifier 4 by the position head. Then, by continuing the water supply to the water tank 3, it is possible to fill the purifier 4 with water without operating the first water supply device 5. That is, the fuel cell system 200 according to Embodiment 1 can perform the water filling of the purifier 4 by reducing the work amount of the first water supply device 5 as compared with the conventional fuel cell system.
  • the fuel cell system 200 according to Embodiment 1 can suppress the consumption of electric power energy required for water filling of the purifier 4 as compared with the conventional fuel cell system.
  • the controller 10 stores a water supply time that is obtained in advance through experiments or the like, in which the water level of the water tank 3 is full and the purifier 4 is filled with water. The water supply from the vessel 6 is stopped.
  • the fuel cell system 200 according to the first embodiment is not limited to a mode in which the first water supply unit 5 is not operated at all in the water filling of the purifier 4. You may operate the 1st water supply device 5 in the range by which the power consumption of the 1st water supply device 5 required for water filling of the purifier 4 is suppressed compared with the conventional fuel cell system.
  • the water feeder 6 stops supplying water.
  • combustible gas and combustion air are supplied to the combustor 1a, and the combustor 1a burns the combustible gas and air to generate combustion exhaust gas.
  • the combustion exhaust gas heats the reformer 1 and the evaporator 2, flows through the combustion exhaust gas path 39, and is discharged out of the fuel cell system 200.
  • the combustion exhaust gas generation in the combustor 1 a may be performed simultaneously with the supply of water to the water tank 3 of the water supply device 6.
  • the first water supply unit 5 is operated, and the water purified by the purifier 4 is supplied to the evaporator 2 via the first water path 34 and the second water path 35.
  • the supplied water is vaporized into water vapor.
  • the vaporized water vapor flows through the water vapor supply path 36 and is supplied to the reformer 1.
  • the reformer 1 is supplied with a source gas via a source gas supply path 37.
  • the raw material gas and steam undergo a steam reforming reaction to generate a hydrogen-containing gas containing hydrogen (hydrogen generation operation in the reformer 1).
  • the hydrogen-containing gas generated in the reformer 1 flows as a fuel gas through the fuel gas supply path 38 and is supplied to the fuel gas internal flow path 101A of the fuel cell 101. Further, the oxidant gas is supplied from the oxidant gas supply device 102 to the oxidant gas internal flow path 101 ⁇ / b> B of the fuel cell 101 through the oxidant gas supply path 42.
  • the fuel gas supplied to the anode and the oxidant gas supplied to the cathode react electrochemically to generate electricity and heat.
  • the generated power is supplied to an external power load by a power regulator including at least one of an inverter and a converter.
  • the off-fuel gas that has not been used at the anode is supplied to the combustor 1a via the off-fuel gas path 41 and used as a combustible gas for combustion.
  • the off-oxidant gas that has not been used at the cathode flows through the off-oxidant gas path 43 and is discharged into the atmosphere.
  • the fuel cell system 200 according to Embodiment 1 can suppress the power consumption of the first water supply device 5 compared to the prior art and perform water filling of the purifier 4, thereby improving energy saving performance. Can be made.
  • the first water supply device 5 is provided on the downstream side of the purifier 4.
  • the present invention is not limited to this, and the first water supply device 5 is disposed more than the purifier 4. You may employ
  • Embodiment 2 of the present invention shows an example of a mode in which an exhaust port configured to exhaust gas in the purifier to the atmosphere is disposed in the purifier.
  • the purifier is provided with an exhaust port configured to exhaust the gas in the purifier to the atmosphere.
  • the exhaust port only needs to be able to exhaust the gas in the purifier to the atmosphere, and may be exhausted directly from the exhaust port to the atmosphere, or indirectly, for example, via a path communicating with the exhaust port. You may exhaust to air
  • the fuel cell system according to Embodiment 2 includes a gas vent path that connects the exhaust port and the water tank, and the water tank is open to the atmosphere.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the fuel cell system 200 according to Embodiment 2 of the present invention has the same basic configuration as the fuel cell system 200 according to Embodiment 1, but an overflow path 3a is provided in the water tank 3.
  • the difference is that the exhaust port 7 is provided in the purifier 4 and the venting path 33 connecting the exhaust port 7 and the water tank 3 is provided.
  • an overflow path 3a for defining the full position of the water tank 3 is provided in the water tank 3, and the downstream end of the overflow path 3a is open to the atmosphere.
  • the purifier 4 is provided with an exhaust port 7, and the exhaust port 7 is connected to the water tank 3 through a gas vent path 33. More specifically, the downstream end of the gas vent path 33 is connected to a portion above the upstream end of the overflow path 3 a of the water tank 3. Thereby, when water is filled in the purifier 4, the gas (mainly air) in the purifier 4 is discharged from the exhaust port 7 to the atmosphere via the gas vent path 33 and the overflow path 3 a of the water tank 3. The That is, in the first embodiment, the water tank 3 is opened to the atmosphere by the overflow path 3a.
  • the fuel cell system 200 according to the second embodiment configured as described above has the same effects as the fuel cell system 200 according to the first embodiment. Further, in the fuel cell system 200 according to Embodiment 2, since the purifier 4 is open to the atmosphere, when the purifier 4 is filled with water, an increase in the internal pressure of the water path including the purifier 4 is suppressed. The water supply to the purifier 4 can be made smoother.
  • the atmosphere and the purifier 4 are configured to communicate with the atmosphere through the exhaust port 7, the gas vent path 33, the space on the water surface of the water tank 3, and the overflow pipe 3a.
  • the present invention is not limited to this.
  • a mode of simply communicating with the atmosphere via the exhaust port 7 may be employed. In this case, whether or not the overflow pipe 3a is provided is arbitrary.
  • the modification of the second embodiment shows an example in which an exhaust port is provided in the first water path.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Modification 1 of the present invention.
  • the exhaust port 7 is provided in the middle of the first water path 34, and the upstream end of the gas vent path 33 is the first water path 34.
  • the exhaust port 7 is connected.
  • the gas vent path 33 is not provided and the air is simply communicated with the atmosphere via the exhaust port 7 may be employed.
  • whether or not the overflow pipe 3a is provided is arbitrary.
  • Embodiment 3 of the present invention shows an example in which the first valve is provided in the gas vent path.
  • the fuel cell system according to Embodiment 3 is provided with a first valve that opens and closes the degassing path in the degassing path.
  • the first valve opens and closes the gas venting path means that it is configured to permit / block the flow of gas and the like in the gas venting path by the opening and closing operation.
  • an on-off valve such as an electromagnetic valve can be used as the “first valve”.
  • the fuel cell system according to Embodiment 3 includes a controller.
  • the controller opens the first valve when the purifier is filled with water, and operates to improve the reformer to generate a hydrogen-containing gas.
  • the first valve is controlled to be closed when the hydrogen generation operation in the mass device is performed.
  • the controller only needs to be able to control the first water supply device and the first valve.
  • the controller can be constituted by, for example, a microcomputer, a logic circuit, or the like. Further, the controller means not only a single controller but also a controller group in which a plurality of controllers cooperate to execute control of the fuel cell system. For this reason, the controller does not need to be composed of a single controller, and a plurality of controllers may be arranged in a distributed manner so that they cooperate to control the fuel cell system.
  • “to fill the purifier with water” means to supply water to the purifier and fill the purifier with water.
  • the purifier when the purifier is filled with water, the gas in the purifier is discharged to the water tank via the gas venting path, so that water can be smoothly supplied to the purifier.
  • the fuel cell system performs a power generation operation (reformer hydrogen generation operation)
  • the first valve closes the degassing path, so that water and gas in the water tank flows back through the degassing path for purification. Mixing in the vessel is suppressed. For this reason, supply of water that has not been sufficiently purified to the evaporator is reduced. Further, the possibility that gas is mixed into the first water path and the first water path and the like are blocked is reduced. Furthermore, the possibility that gas is mixed into the first water supply unit and the supply amount thereof fluctuates (so-called air biting) is reduced.
  • the fuel cell system according to Embodiment 3 includes a first water level detector that detects the water level of the purifier.
  • the first water level detector may be in any form as long as it can detect the water level of the purifier and output the detected water level to the controller.
  • the water level may be detected, or the water level of the purifier may be detected indirectly.
  • a float switch can be used as the first water level detector.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the fuel cell system according to the third embodiment.
  • the fuel cell system 200 according to the third embodiment of the present invention has the same basic configuration as the fuel cell system 200 according to the second embodiment, 1 valve 11 is provided, and the 1st water level detector 12 which detects the water level of the purifier 4 differs.
  • the degassing path 33 has a degassing path upstream part 33A and a degassing path downstream part 33B, and the water level is connected to the degassing path upstream part 33A and the degassing path downstream part 33B.
  • a detection tank 13 is provided.
  • the water level detection tank 13 is provided so as to cover a predetermined range including the height of the upstream end of the overflow path 3 a of the water tank 3.
  • the water level detection tank 13 is provided with a first water level detector 12 that detects the water level of the water level detection tank 13.
  • the first water level detector 12 detects the water level of the water level detection tank 13. To do. Conversely, when the first water level detector 12 detects the water level in the water level detection tank 13, the purifier 4 is filled with water, and the first water level detector 12 indicates that the water level of the purifier 4 is It can be detected that the water level is full.
  • the first valve 11 is provided in the middle of the degassing path upstream portion 33A, but is not limited thereto, and may be provided in the middle of the degassing path downstream portion 33B. Good.
  • the controller 10 controls the first valve 11 to open the gas vent path 33 (more precisely, the gas vent path upstream portion 33A).
  • water is supplied from the water supply 6 to the water tank 3.
  • the purifier 4 is filled with water, flows through the degassing path upstream portion 33A, and water is supplied to the water level detection tank 13, the first water level detector 12 detects the water level of the water level detection tank 13. Then, a detection signal is output to the controller 10.
  • the controller 10 determines that the water in the purifier 4 is filled, stops the water supply 6, and controls the first valve 11. Thus, the gas vent path 33 (more precisely, the gas vent path upstream portion 33A) is closed. Next, the controller 10 operates the first water supply device 5 so that the water purified by the purifier 4 is supplied to the evaporator 2 via the first water path 34 and the second water path 35. At this time, since the first valve 11 closes the gas vent path 33, water and gas (mainly air) in the water level detection tank 13 flows back through the gas vent path upstream portion 33 ⁇ / b> A and enters the purifier 4. Is suppressed.
  • the controller 10 operates the water supply 6. And if the 1st water level detector 12 detects that the water level in the water level detection tank 13 increased to the predetermined
  • the first water level detector 12 detects the water level (full water level) of the purifier 4 to easily detect that the water filling of the purifier 4 has ended. can do.
  • the water level detection tank 13 is provided and the first water level detector 12 is disposed in the water level detection tank 13.
  • the present invention is not limited to this, and the water level detection tank 13 is directly in the purifier 4.
  • the first water level detector 12 may be arranged, or the first water level detector 12 may be arranged in the gas vent path 33.
  • Embodiment 4 of the present invention shows an example in which the first water level detector indirectly detects the water level of the purifier.
  • the first water level detector correlated with the water level of the purifier is configured to detect the water level of the water tank.
  • the fuel cell system according to Embodiment 4 includes a water supply device that supplies water to the water tank, and a controller.
  • the controller Stop water supply.
  • the controller restarts the water supply when the first water level detector detects a drop in the water level after stopping the water supply of the water supply.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the fuel cell system 200 according to Embodiment 4 of the present invention has the same basic configuration as the fuel cell system 200 according to Embodiment 2, but the first water level detector 12 is water The difference is that it is provided in the tank 3. Specifically, the first water level detector 12 is configured to detect the water level in the water tank 3 when the purifier 4 is filled with water.
  • the water supply device 6 supplies water to the water tank 3 through the water supply path 31.
  • a part of the water supplied (stored) to the water tank 3 is supplied to the purifier 4 via the water supply path 32.
  • the first water level detector 12 detects the water level in the water tank 3 and outputs a detection signal to the controller 10.
  • the controller 10 determines that the purifier 4 is filled with water, and stops the supply of water from the water supply 6 to the water tank 3. .
  • the controller 10 causes the combustor 1a to supply combustible gas and combustion air, and causes the combustor 1a to generate combustion exhaust gas.
  • the controller 10 operates the first water supply unit 5.
  • the first water supply unit 5 When the first water supply unit 5 is activated, water is supplied from the water tank 3 to the purifier 4. Further, after the operation of the first water supply device 5, the first water level detector 12 outputs a detection signal to the controller 10 when detecting that the water level of the water tank 3 has fallen by a predetermined amount, for example.
  • the controller 10 When the detection signal from the first water level detector 12 is input, the controller 10 operates the water supply 6. Then, when water is supplied to the water tank 3 and the first water level detector 12 detects that the water level of the water tank 3 has increased by a predetermined amount, for example, a detection signal is output to the controller 10. As described above, the controller 10 controls the operation of the water feeder 6 according to the water level of the water tank 3 detected by the first water level detector 12, so that water can be stably stored in the water tank 3. . For this reason, the supply stop of the steam to the reformer 1 due to the absence of water in the water tank 3 is suppressed, and the hydrogen generation operation can be performed stably.
  • the water supplied to the purifier 4 is purified, vaporized into water vapor by the evaporator 2, and supplied to the reformer 1.
  • a hydrogen generation operation is performed in which the raw material supplied via the raw material gas supply path 37 reacts with water vapor to generate a hydrogen-containing gas.
  • the fuel cell system 200 according to the fourth embodiment configured as described above has the same effects as the fuel cell system 200 according to the first embodiment. Further, in the fuel cell system 200 according to Embodiment 4, when the first water level detector 12 detects the water level (full water level) of the purifier 4, it is easily detected that the water filling of the purifier 4 has been completed. can do.
  • the first valve 11 is not provided in the gas vent path 33.
  • the present invention is not limited to this, and the first valve 11 may be provided as in the third embodiment. Good.
  • the controller 10 opens the first valve 11 when the purifier 4 is filled with water, and performs an operation (hydrogen generation operation) in which the reformer 1 generates a hydrogen-containing gas.
  • the first valve 11 is controlled to be closed.
  • the gas mainly air
  • route 34 etc. will be obstruct
  • the possibility that gas is mixed into the first water supply device 5 and the supply amount thereof fluctuates (so-called air biting) is reduced.
  • Embodiment 5 of the present invention shows an example in which a third water path having an open end opened to the atmosphere is provided in the middle of the second water path connecting the first water supply unit and the evaporator. Is.
  • the fuel cell system according to Embodiment 5 uses the water path from the purifier to the evaporator as the second water path, the third water path having an open end branched from the second water path and opened to the atmosphere, A first switching device that selectively connects the first water supply device to the evaporator and the open end of the third water path; and a controller, wherein the first water level detector is the water level of the purifier. When it is detected that the water is full, the first water supply device is operated with the first switch connected to the first water supply device and the open end of the third water path.
  • the gas (mainly air) in the first water supplier can be discharged to the atmosphere, and the possibility that the supply amount of the first water supplier will fluctuate is reduced. Moreover, possibility that gas will mix into a 2nd water path
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 5 of the present invention.
  • the fuel cell system 200 according to Embodiment 5 of the present invention has the same basic configuration as the fuel cell system 200 according to Embodiment 4, but is branched from the second water path 35.
  • the third water path 40 and the first switch 14 that selectively connects the first water supply device 5 to the evaporator 2 and the open end of the third water path 40 are different.
  • the second water path 35 has a second water path upstream part 35A and a second water path downstream part 35B, and connects the second water path upstream part 35A and the second water path downstream part 35B.
  • a first switch 14 configured by a three-way valve is provided. More specifically, the second water path upstream portion 35A connects the first water feeder 5 and the first port 14A of the first switch 14, and the second water path downstream portion 35B is connected to the first switch 14. The third port 14C and the evaporator 2 are connected. Further, the upstream end of the third water path 40 is connected to the second port 14B of the first switch 14. The downstream end of the third water path 40 is open to the atmosphere.
  • the fuel cell system 200 includes a first condenser 103 and a second condenser 104.
  • the first condenser 103 is provided in the middle of the combustion exhaust gas path 39
  • the second condenser 104 is provided in the middle of the off-oxidant gas path 43.
  • the first condenser 103 can use, for example, a heat exchanger, and is configured such that water vapor contained in the combustion exhaust gas is condensed into water.
  • the second condenser 104 can use, for example, a heat exchanger, and is configured such that water vapor contained in the off-oxidant gas is condensed into water.
  • the flue gas generated in the combustor 1 a is supplied to the first condenser 103 via the flue gas path 39, and the water condensed in the first condenser 103 passes through the first condensed water path 44.
  • the water is supplied to the water tank 3.
  • the off-oxidant gas is supplied to the second condenser 104 via the off-oxidant gas path 43, and the water condensed in the second condenser 104 flows through the second condensed water path 45 to form water. It is supplied to the tank 3.
  • the controller 10 supplies water from the water supply 6 to the water tank 3. Then, when the first water level detector 12 detects that the purifier 4 has reached the full water level, the controller 10 stops the water supply device 6.
  • the controller 10 connects the first port 14A and the second port 14B of the first switch 14 and shuts off the third port 14C, so that the first water supply unit 5 and the third water path are connected.
  • the 40 open ends (downstream ends) are connected.
  • the controller 10 operates the first water supply device 5 to remove the water purified by the purifier 4 from the first water path 34, the first water supply device 5, the second water path upstream portion 35A, and the first water path 35A.
  • Three water paths 40 are made to flow.
  • the gas mainly air
  • the gas present in the first water path 34, the first water supplier 5, and the second water path upstream portion 35 ⁇ / b> A is discharged from the open end of the third water path 40 to the atmosphere.
  • the amount of water supplied from the first water supply device 5 to the evaporator 2 may fluctuate, or the first water path 34 and the second water path 35. Is less likely to be occluded.
  • the controller 10 causes the first port 14A and the third port 14C of the first switch 14 to communicate with each other after a predetermined time has elapsed, shuts off the second port 14B, and supplies water to the evaporator 2.
  • the predetermined time is a time obtained in advance through experiments or the like, and the water purified by the purifier 4 is upstream of the first water path 34, the first water supply unit 5, and the second water path. The time required to discharge the gas present in the portion 35A from the open end of the third water path 40 to the extent that the first water path 34 and the second water path 35 are not likely to be blocked.
  • the water supplied to the purifier 4 is purified, vaporized into water vapor by the evaporator 2, and supplied to the reformer 1.
  • the fuel cell system 200 according to the fifth embodiment configured as described above has the same effects as the fuel cell system 200 according to the fourth embodiment. Further, in the fuel cell system 200 according to Embodiment 5, there is a possibility that the amount of water supplied from the first water supplier 5 to the evaporator 2 varies after the supply of water to the evaporator 2 is started. The possibility that the first water path 34 and the second water path 35 are blocked is reduced.
  • the first water level detector 12 is provided in the water tank 3.
  • the water level detection tank 13 may be provided in the middle of 33 and the first water level detector 12 may be provided in the water level detection tank 13, and the first water level detector 12 may be provided in the purifier 4 or the gas vent path 33. It is good also as a structure which provides.
  • the first condenser 103 and the second condenser 104 are provided.
  • the present invention is not limited to this, and one of the first condenser 103 and the second condenser 104 is used. You may employ
  • Embodiment 6 of the present invention shows an example in which the water utilization device is a cooling water tank that stores cooling water for cooling the fuel cell.
  • the fuel cell system according to Embodiment 6 of the present invention includes an exhaust port in which a cooling water tank that is a water-using device is opened to the atmosphere.
  • the purifier when the purifier is water-filled, the gas in the purifier is discharged through the cooling water tank, so that water can be smoothly supplied to the purifier.
  • the purifier when the water tank is full in the water path from the water tank to the cooling water tank, the purifier has water in the purifier due to its own weight. It is arranged to be stretched.
  • the first water supplier is provided on the upstream side of the purifier, and the first water supplier is in the water path from the water tank to the cooling water tank.
  • the first water supply unit is arranged so that water is stretched by its own weight.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 6 of the present invention.
  • the fuel cell system 200 according to the sixth embodiment of the present invention has the same basic configuration as the fuel cell system 200 according to the first embodiment.
  • the difference is that 105 is provided.
  • the cooling water tank 105 is connected to the water tank 3 through the water path 30 and is configured to store water purified by the purifier 4 as cooling water.
  • the purifier 4 is disposed on the downstream side of the first water supply unit 5.
  • an overflow path 105 a is connected to the cooling water tank 105.
  • the downstream end of the overflow path 105a is open to the atmosphere.
  • the gas (mainly air) in the purifier 4 is discharged into the atmosphere via the water path 30 and the overflow path 105 a of the cooling water tank 105. That is, in the sixth embodiment, the cooling water tank 105 is opened to the atmosphere by the overflow path 105a.
  • the overflow path 105a is an example of an exhaust port provided in the cooling water tank 105, and is not limited to this.
  • a configuration in which the cooling water tank 105 is not provided with the overflow path 105a as an exhaust port but the cooling water tank 105 is directly provided with an exhaust port may be employed.
  • the cooling water tank 105 is provided on the cooling water path 50 through which the cooling water flows.
  • the cooling water path 50 that flows inside the fuel cell 101 is the cooling water internal path 101C.
  • the cooling water in the cooling water tank 105 is supplied to the fuel cell 101 via the cooling water path 50, and the heat generated in the fuel cell 101 during the flow through the cooling water internal flow path 101C is recovered to produce the fuel.
  • the battery 101 is discharged.
  • water may be supplied to the evaporator 2 from a branch path provided in the water path 30. Further, as will be described later, the cooling water may be supplied from the cooling water tank 105 to the evaporator 2.
  • the water supply device 6 supplies water to the water tank 3 through the water supply path 31.
  • a part of the water supplied (stored) to the water tank 3 is supplied to the purifier 4 via the water path 30.
  • the purifier 4 since the purifier 4 is located below the water surface in the water tank 3, the water in the water tank 3 is pumped to the purifier 4 by the position head.
  • the first water supply unit 5 is provided in the water path 30 upstream of the purifier 4 and the first water supply unit 5 is located below the water surface in the water tank 3, so that the The water in the tank 3 is also pumped to the first water supplier 5. Then, by continuing the water supply to the water tank 3, the purifier 4 and the first water supply device 5 can be filled with water without operating the first water supply device 5.
  • the purifier 4 is opened to the atmosphere via the overflow path 105a of the cooling water tank 105.
  • the supply of water to the purifier 4 can be made smoother. This is because when the cooling water tank 105 is not provided with an exhaust port, the internal pressure of the water passage 30 increases with the supply of water to the purifier 4, and water filling of the purifier 4 is hindered.
  • the fuel cell system 200 according to the sixth embodiment configured as described above has the same effects as the fuel cell system 200 according to the first embodiment. Further, in the fuel cell system 200 according to Embodiment 6, the power consumption of the first water supplier 5 is reduced as compared with the conventional case, and not only the purifier 4 but also the first water supplier 5 is filled with water. Is possible. Further, in the fuel cell system 200 according to Embodiment 6, since the inside of the first water supplier 5 can be filled with water, it is possible to reduce the occurrence of air biting and idling of the first water supplier 5. it can.
  • the fuel cell system 200 according to Embodiment 6 is not limited to a mode in which the first water supply unit 5 is not operated at all in the water filling of the purifier 4. Even if the first water supply 5 is operated in a range where the power consumption of the first water supply 5 required for water filling of the purifier 4 and the first water supply 5 is suppressed as compared with the conventional fuel cell system. I do not care.
  • the cooling water tank 105 is provided with an exhaust port.
  • the exhaust port may be provided at any location as long as it is a purifier and a downstream water path. Examples of the downstream water path include water paths such as the water path 30, the cooling water tank 105, and the cooling water path 50.
  • a mode in which an exhaust port is provided in the purifier 4 may be adopted.
  • an embodiment in which an exhaust port is provided in the water path 30 downstream of the purifier 4 may be employed.
  • Embodiment 7 of the present invention shows an example of a form in which the water utilization device is a cooling water tank and water is supplied from the cooling water tank to the evaporator.
  • the water utilization device is a cooling water tank, and the second water level detector that detects the water level in the cooling water tank, the cooling water path, and the evaporator are connected.
  • a fourth water path, a second water feeder provided in the fourth water path, a branch path having an open end branched from the fourth water path and opened to the atmosphere, and the second water feeder as an evaporator A second switch that is selectively connected to the branch path; and a controller.
  • the controller detects that the water level of the cooling water tank is a predetermined water level, the controller detects the second level.
  • the second water supply unit is operated in a state where the second water supply unit and the open end of the branch path are connected by the switch.
  • the second water supply unit may be in any form as long as the flow rate of water can be adjusted and supplied to the evaporator.
  • the second water supply unit may be configured by a single flow rate adjustment valve or a single pump.
  • it may be configured by a combination of a pump and a flow rate adjusting valve.
  • the second water level detector may be in any form as long as it can detect the water level of the cooling water tank and output the detected water level to the controller.
  • the second water level detector directly controls the water level of the cooling water tank.
  • the water level of the cooling water tank may be detected indirectly.
  • a float switch can be used as the second water level detector.
  • the second switching device may be in any form as long as the second water supply device can be selectively connected to the evaporator and the open end of the branch path, and is composed of, for example, a three-way valve.
  • the second water feeder can be selectively used as an evaporator and an open end of the branch path. You may connect to.
  • the gas in the second water supplier can be discharged to the atmosphere, and the water (cooling water) can be smoothly supplied to the evaporator.
  • the fuel cell system according to Embodiment 7 of the present invention includes a cooling water supplier, and the controller is configured to operate the second water supplier and the cooling water supplier. .
  • the 2nd water supply device can reduce idling.
  • the cooling water supply device may be in any form as long as the flow rate of the cooling water can be adjusted and supplied to the fuel cell.
  • the cooling water supply device may be constituted by a single flow rate adjustment valve or a single pump. Moreover, it may be configured by a combination of a pump and a flow rate adjusting valve.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 7 of the present invention.
  • the fuel cell system 200 according to Embodiment 7 of the present invention has the same basic configuration as the fuel cell system 200 according to Embodiment 6, but the second water level detector 106, The difference is that a two-water supply unit 107, a second switching unit 108, a fourth water path 48, and a branch path 49 are provided.
  • the fourth water path 48 has an upstream end connected to the cooling water path 50 and a downstream end connected to the evaporator 2.
  • a second water supply device 107 is provided in the middle of the fourth water path 48.
  • the second water supply unit 107 may take any form as long as it is configured to supply the water in the cooling water path 50 and the water in the cooling water tank 105 to the evaporator 2. It may be.
  • a second switch 108 is provided in a portion of the fourth water path 48 on the downstream side of the second water supplier 107.
  • a branch path 49 is connected to the second switch 108.
  • the fuel cell system 200 includes a cooling water supply device 109, and the cooling water supply device 109 is provided in the cooling water path 50.
  • the cooling water supplier 109 may have any form as long as it is configured to supply the water in the cooling water tank 105 to the cooling water internal flow path 101C via the cooling water supply path 50.
  • a pump having a large discharge amount may be used.
  • the controller 10 supplies water from the water supply device 6 to the water tank 3 to fill the first water supply device 5 and the purifier 4 with water.
  • the water tank 3 reaches a predetermined water level (for example, full water level)
  • the first water supply unit 5 is operated to supply the water in the water tank 3 to the cooling water tank 105.
  • the water flowing through the water path 30 is purified by the purifier 4 and supplied to the cooling water tank 105.
  • the water feeder 6 may be stopped when the water tank 3 reaches a predetermined water level, or may operate so as to maintain the predetermined water level.
  • the controller 10 detects the second water supply 107 and the open end (downstream end) of the branch path 49. Connect to. Next, the controller 10 operates the second water supply unit 107 to pass the water (cooling water) in the cooling water tank 105 to the fourth water path 48 via the cooling water path 50. As a result, the gas in the water path A from the cooling water tank 105 to the second switching device 108 is discharged to the atmosphere, and after the supply of water to the evaporator 2 is started, the second water supply device 107 is engaged with air. The fluctuation of the flow rate can be suppressed.
  • the controller 10 also operates the cooling water supply 109 in order to reduce the inflow of gas from the cooling water path 50 to the fourth water path 48 during the degassing operation of the water path A. Thereby, the inflow amount of the gas to the 4th water path 48 is reduced, and the idling of the 2nd water supply device 107 can be reduced.
  • the controller 10 operates the second switch 108 to connect the second water supplier 107 to the evaporator 2 and supply water to the evaporator 2.
  • the predetermined time refers to a time required for releasing the gas in the water path A to the atmosphere via the branch path 49.
  • the water supplied to the evaporator 2 is vaporized into water vapor by the evaporator 2 and supplied to the reformer 1.
  • the first water supply device 5 is disposed downstream of the purifier 4.
  • the present invention is not limited to this, and a form in which the first water supply device 5 is disposed upstream of the purifier 4 may be employed.
  • the first water supply device 5 is disposed upstream of the purifier 4, but is not limited thereto.
  • the first water supply device 5 may be disposed downstream of the purifier 4.
  • the cooling water tank 105 is provided with an exhaust port as one mode of providing the exhaust port in at least one of the purifier and the downstream water path. It was adopted. However, the present invention is not limited to this, and a mode in which no exhaust port is provided in any of the purifier and the downstream water path may be adopted.
  • the fuel cell system of the present invention is arranged so that water is stretched on the purifier by its own weight when the water tank is at the full water level, the consumption of the water supply required for water filling the purifier Since electric power can be reduced as compared with the prior art, it is useful in the field of fuel cells.

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Abstract

本発明の燃料電池システムは、原料ガスと水蒸気から水素を含む燃料ガスを生成する改質器（１）と、改質器（１）より供給される燃料ガスを用いて発電する燃料電池（１０１）と、水を貯水する水タンク（３）と、水タンク（３）から供給された水を利用する水利用機器と、水タンク（３）から水利用機器までの水経路（３０）に設けられ、水タンク（３）内の水を水利用機器に供給する第１水供給器（５）と、水経路（３０）に設けられ、該水経路（３０）を通流する水を浄化する浄化器（４）と、を備え、浄化器（４）は、水タンク（３）の満水位時に水の自重により該浄化器（４）内に水が張られるように配設されている。

Description

燃料電池システム
　本発明は、水タンク内の水を浄化する浄化器を備える燃料電池システムに関する。
　燃料電池システムは、燃料電池に供給された燃料ガス（水素含有ガス）と酸化剤ガス（例えば、空気）が電気化学反応して、電力と熱を発生するシステムである。一般的な家庭用燃料電池システムでは、発生した電力は、家庭で使用する一部の電力負荷（例えば、照明や空調装置などの電化製品）に供給される。また、発電により生じる熱は、温水として、貯湯層に貯えられ、貯湯槽の温水を家庭内の熱負荷（例えば、給湯機器や床暖房等の熱利用機器）に供給される。
　燃料電池システムの発電運転時に必要となる水素含有ガスは、インフラストラクチャーが整備されていないため、燃料電池システムには、通常、水素含有ガスを生成するための改質器が設けられている。改質器では、原料ガス（有機化合物を含むガス（例えば、都市ガス等））と水を、改質触媒において水蒸気改質反応させることにより、水素含有ガスが生成される。
　改質器に供給される水は、改質器や燃料電池の劣化を抑制するため、浄化した水を供給することが好ましい。このため、水を浄化するための活性炭フィルタ、逆浸透膜、水を貯水するための水タンク、さらに、水を浄化するためのイオン交換樹脂、イオン交換樹脂を通過した水を改質器に供給するための水ポンプが、改質器に向かって順次接続された燃料電池装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に開示された燃料電池装置では、水道水等を活性炭フィルタ、逆浸透膜を流通して浄化した後に水タンクに貯え、水蒸気改質反応に必要な量に応じて、水タンクからイオン交換樹脂を有する浄化器を通して改質器に水を供給することで、水応答性を向上することができる（例えば、特許文献１参照）。
　また、水タンクから冷却水タンクに供給される水が流れる水経路にイオン交換樹脂を有する浄化器が設けられている燃料電池発電装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００８－１３５２７１号公報 特開２００１－３３８６６８号公報
　ところで、燃料電池システムは、設置時もしくはシステムの水抜き後は、水経路が空であることから一般的に上記水経路の水張りを実行することが必要となる。
　ここで、特許文献１に開示されている燃料電池装置では、浄化器を有する水経路に水張りを実行する際に、水ポンプを作動させて、上記水経路の水を張ることが想定されるが、水経路中に浄化器を有するため浄化器を持たない水経路に比べ浄化器に水張りをするための余分な電力を消費することになる。つまり、省エネルギー性の観点から未だ改善の余地があった。
　本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、浄化器への水張りに要する水供給器の消費電力を従来よりも低減することが可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、第１の本発明に係る燃料電池システムは、原料ガスと水蒸気から水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、水を貯水する水タンクと、前記水タンクから供給された前記水を利用する水利用機器と、前記水タンクから前記水利用機器までの水経路に設けられ、前記水タンク内の前記水を前記水利用機器に供給する第１水供給器と、前記水経路を通流する前記水を浄化する浄化器と、を備え、前記浄化器は、前記水経路において、前記水タンクが満水位であるときに前記水の自重により該浄化器内に水が張られるように配設されている。
　また、第２の本発明に係る燃料電池システムでは、第１の本発明に係る燃料電池システムにおいて、前記浄化器から前記第１水供給器までの前記水経路を第１水経路とし、前記浄化器及び前記第１水経路の少なくともいずれか一方には、前記浄化器内のガスを大気に排気するように構成された排気口が配設されていてもよい。
　また、第３の本発明に係る燃料電池システムでは、第２の本発明に係る燃料電池システムにおいて、前記排気口と前記水タンクとを接続するガス抜き経路を備え、前記水タンクは大気開放されていてもよい。
　また、第４の本発明に係る燃料電池システムでは、第３の本発明に係る燃料電池システムにおいて、前記ガス抜き経路には、該ガス抜き経路を開閉する第１弁が設けられていてもよい。
　また、第５の本発明に係る燃料電池システムでは、第４の本発明に係る燃料電池システムにおいて、制御器を備え、前記制御器は、前記浄化器の水張りをするときには前記第１弁を開放し、前記改質器の水素生成運転をするときには前記第１弁を閉鎖するように制御してもよい。
　また、第６の本発明に係る燃料電池システムでは、第１の本発明に係る燃料電池システムにおいて、前記水利用機器は大気開放されていてもよい。
　また、第７の本発明に係る燃料電池システムでは、第１の本発明に係る燃料電池システムにおいて、前記浄化器は前記第１水供給器よりも下流側に設けられ、前記第１水供給器は、前記水経路において、前記水タンクの満水位時に前記水の自重により該第１水供給器内に水が張られるように配設されていてもよい。
　また、第８の本発明に係る燃料電池システムは、第１の本発明に係る燃料電池システムにおいて、前記浄化器の水位を検知する第１水位検知器を備えていてもよい。
　また、第９の本発明に係る燃料電池システムでは、第８の本発明に係る燃料電池システムにおいて、前記第１水位検知器は前記水タンクの水位を検知して、前記浄化器の水位を検知するように構成されていてもよい。
　また、第１０の本発明に係る燃料電池システムは、第９の本発明に係る燃料電池システムにおいて、前記水タンクに給水する給水器と、制御器と、を備え、前記制御器は、前記第１水位検知器が前記水位の上昇を検知すると、前記給水器の給水を停止させてもよい。
　また、第１１の本発明に係る燃料電池システムでは、第１０の本発明に係る燃料電池システムにおいて、前記制御器は、前記給水器の給水を停止させた後に、前記第１水位検知器が前記水位の下降を検知すると、前記給水器の給水を再開させてもよい。
　また、第１２の本発明に係る燃料電池システムでは、第８の本発明に係る燃料電池システムにおいて、前記水利用機器は、前記水蒸気を生成する蒸発器であり、前記浄化器から前記蒸発器までの前記水経路を第２水経路とし、前記燃料電池システムは、前記第２水経路から分岐され、大気開放された開放端を有する第３水経路と、前記第１水供給器を前記蒸発器と前記第３水経路の開放端とに選択的に接続する第１切り替え器と、制御器と、を備え、前記制御器は、前記第１水位検知器が前記浄化器の水位が満水であることを検知すると、前記第１切り替え器を前記第１水供給器と前記第３水経路の開放端とを接続させた状態で、前記第１水供給器を作動させてもよい。
　また、第１３の本発明に係る燃料電池システムでは、第１の本発明に係る燃料電池システムにおいて、前記水利用機器は、前記燃料電池に冷却水経路を介して供給される水を貯える冷却水タンクであり、前記燃料電池システムは、前記水蒸気を生成する蒸発器と、前記冷却水タンク内の水位を検知する第２水位検知器と、前記冷却水経路と前記蒸発器とを接続する第４水経路と、前記第４水経路に設けられ、前記蒸発器に前記水を供給する第２水供給器と、前記第４水経路から分岐され、大気開放された開放端を有する分岐経路と、前記第２水供給器を前記蒸発器と前記分岐経路の開放端とに選択的に接続する第２切り替え器と、制御器と、を備え、前記制御器は、前記第２水位検知器が前記冷却水タンクの水位が所定の水位であることを検知すると、前記第２切り替え器を前記第２水供給器と前記分岐経路の開放端とを接続させた状態で、前記第２水供給器を作動させてもよい。
　さらに、第１４の本発明に係る燃料電池システムでは、第１３の本発明に係る燃料電池システムにおいて、前記冷却水経路に設けられ、前記燃料電池に前記冷却水タンクの水を供給する冷却水供給器を備え、前記制御器は、前記第２水供給器を作動させるとともに、前記冷却水供給器を作動させてもよい。
　本発明の燃料電池システムによれば、水タンクの満水位であるときに水の自重により浄化器に水が張られるように配設されているために、浄化器への水張りに要する水供給器の消費電力を従来よりも低減することが可能となる。
図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。 図２は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。 図３は、本発明の変形例１の燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。 図４は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。 図５は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。 図６は、本発明の実施の形態５に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。 図７は、本発明の実施の形態６に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。 図８は、本発明の実施の形態７に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
　以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
　本発明の実施の形態に係る燃料電池システムは、原料ガスと水蒸気から水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、水を貯水する水タンクと、水タンクから供給された水を利用する水利用機器と、水タンクから水利用機器までの水経路に設けられ、水タンク内の水を水利用機器に供給する第１水供給器と、水経路に設けられ、該水経路を通流する水を浄化する浄化器と、を備え、浄化器は、水経路において、水タンクが満水位であるときに水の自重により該浄化器内に水が張られるように配設されている。
　ここで、「水タンクの満水位」とは、水タンクへの水張りが完了するときの水位を意味し、必ずしも、水タンクの上端にまで水が満たされることを意味するものではない。
　ここで、「浄化器内に水が張られる」とは、浄化器内が水で満たされることを意味する。
　上記構成により、水タンクの満水位であるときに水の自重により浄化器に水が張られるように配設されているために、浄化器への水張りに要する水供給器の消費電力を従来よりも低減することができる。
　以下、本発明の実施の形態を具体的に例示する。なお、以下の具体的な説明は、上記燃料電池システムの特徴を例示しているに過ぎない。例えば、上記燃料電池システムを特定した用語と同じ用語に適宜の参照符号を付して、以下の具体例を説明する場合、当該具体的な装置は、これに対応する上記燃料電池システムの構成要素の一例である。したがって、上記燃料電池システムの特徴は、以下の具体的な説明によって限定されない。
　（実施の形態１）
　本発明の実施の形態１は、水利用機器が蒸発器である形態の一例を示すものである。
　［燃料電池システムの構成］
　図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
　図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システム２００は、改質器１、燃料電池１０１、水タンク３、水利用機器である蒸発器２、第１水供給器５、及び浄化器４を備えていて、浄化器４が、水タンク３が満水位であるときに水の自重により、該浄化器４内に水が張られるように配設されている。
　ここで、水タンク３の満水位は、水タンク３の水位を検知する水位検知器を設けて、該水位検知器が検知する所定の水位を満水位と規定してもよく、また、オーバーフロー路を水タンク３に設けることで規定してもよい。
　水タンク３には、給水経路３１を介して給水器６が接続されている。給水器６は、例えば、水道管や水道の元栓（図示せず）に接続されていて、給水器６は、給水経路３１を介して水タンク３に水（ここでは、水道水）を供給する。給水器６としては、例えば、流量調整弁や開閉弁とポンプを用いることができる。
　また、水タンク３の下部（ここでは、水タンク３の下端面）には、水供給路３２の上流端が接続されている。水供給路３２の下流端は、浄化器４の下部（ここでは、下端面）に接続されている。
　浄化器４としては、水を浄化することができれば、どのような形態であってもよく、本実施の形態１においては、イオン交換樹脂が充填された筐体で構成されている。浄化器４は、水タンク３外部に設けられていて、水に含まれる不純物（主に、イオン）をイオン交換樹脂に吸着させて、浄化する。なお、浄化器４としては、上記イオン交換樹脂以外の他の形態として、活性炭フィルタや逆浸透膜を用いる形態が挙げられる。
　また、浄化器４の上部（ここでは、上端面）には、第１水経路３４の上流端が接続されていて、第１水経路３４の下流端は、第１水供給器５と接続されている。なお、本実施の形態１においては、水供給路３２は、浄化器４の下部に接続され、第１水経路３４は、浄化器４の上部に接続したが、これに限定されず、水供給路３２と第１水経路３４の接続箇所は、浄化器４のどの部分であってもよい。しかしながら、浄化器４に供給される水を充分に浄化する観点から、水供給路３２と第１水経路３４の接続箇所は、互いに離れている方が好ましい。
　第１水供給器５としては、水タンク３の水を水利用機器である蒸発器２に供給する水の流量を調整可能な機器であれば、どのような形態であってもよい。第１水供給器５は、例えば、流量調整弁単体やポンプ単体で構成されていてもよく、また、ポンプと流量調整弁との組合せで構成されていてもよい。
　蒸発器２は、浄化器４で浄化された水を水蒸気に気化するように構成されていればよく、例えば、後述する燃焼器１ａで生成された燃焼排ガスの伝熱によって水を水蒸気に気化するように構成されていてもよい。また、蒸発器２は、水蒸気供給路３６を介して改質器１と接続されている。これにより、浄化器４で浄化された水が蒸発器２で水蒸気に気化されて、蒸発器２から改質器１に水蒸気が供給される。
　改質器１には、原料ガス供給路３７が接続されていて、原料ガス供給路３７は、図示されない原料ガス源から改質器１に原料ガス（例えば、メタンを主成分とする都市ガス）を供給する。上記原料ガス源は、都市ガス（天然ガス）インフラ、ＬＰＧボンベ等が例示される。また、原料ガスは、少なくとも炭素及び水素を構成元素とする有機化合物を含むガスを使用することができる。具体的には、エタン、プロパンなどの炭化水素を含むガス、気体のアルコールを含むガス等が例示される。
　また、改質器１には、燃焼器１ａが設けられている。燃焼器１ａは、改質器１から排出された水素含有ガスや後述する燃料電池１０１で使用されなかった燃料ガス等の燃焼用のガス（可燃性ガス）と、燃焼用の空気と、が供給されるように構成されている。これにより、燃焼器１ａでは、可燃性ガスと、空気とを燃焼させて、燃焼排ガスが生成される。そして、この燃焼排ガスの伝熱により、改質器１や蒸発器２等の各機器が加熱される。なお、燃焼排ガスは、燃焼排ガス経路３９を通流して燃料電池システム２００外（大気中）に排出される。
　改質器１の内部空間には、改質触媒（図示せず）が設けられていて、原料ガス供給路３７から供給された原料ガスと蒸発器２から供給された水蒸気が、水蒸気改質反応して水素を含有する水素含有ガスが生成される。そして、改質器１で生成された水素含有ガスは、燃料ガスとして、燃料ガス供給路３８を通流して燃料電池１０１に供給される。
　なお、本実施の形態１では、改質器１で生成される水素含有ガスが、そのまま燃料電池１０１に供給されるよう構成されているが、改質器１の下流に、改質器１で生成された水素含有ガスに含まれる一酸化炭素をシフト反応により低減する変成器や酸化反応により低減するＣＯ除去器を備える形態を採用しても構わない。
　燃料電池１０１は、燃料ガス内部流路１０１Ａと酸化剤ガス内部流路１０１Ｂを有している。燃料ガス内部流路１０１Ａの上流端には、燃料ガス供給路３８が接続されていて、その下流端は、オフ燃料ガス経路４１を介して燃焼器１ａが接続されている。また、酸化剤ガス内部流路１０１Ｂの上流端は、酸化剤ガス供給路４２を介して酸化剤ガス供給器１０２が接続されていて、その下流端は、オフ酸化剤ガス経路４３が接続されている。酸化剤ガス供給器１０２は、燃料電池１０１に酸化剤ガス（例えば、空気）を供給できるように構成されていて、例えば、ファンやブロワ等のファン類を使用することができる。なお、オフ酸化剤ガス経路４３の下流端は、大気開放されている。
　これにより、改質器１で生成された燃料ガスが燃料ガス供給路３８を介して燃料電池１０１の燃料ガス内部流路１０１Ａに供給される。また、酸化剤ガス供給器１０２から酸化剤ガスが、酸化剤ガス供給路４２を介して燃料電池１０１の酸化剤ガス内部流路１０１Ｂに供給される。
　燃料電池１０１では、燃料ガス内部流路１０１Ａに供給された燃料ガスがアノード（図示せず）に供給され、酸化剤ガス内部流路１０１Ｂに供給された酸化剤ガスがカソード（図示せず）に供給される。そして、アノードに供給された燃料ガスと、カソードに供給された酸化剤ガスと、が、電気化学的に反応して、電気と熱が発生する。なお、アノードで使用されなかった燃料ガス（以下、オフ燃料ガス）は、オフ燃料ガス経路４１を介して燃焼器１ａに供給され、燃焼用の可燃ガスとして使用される。また、カソードで使用されなかった酸化剤ガス（以下、オフ酸化剤ガス）は、オフ酸化剤ガス経路４３を通流して、大気中に排出される。
　また、燃料電池システム２００は、燃料電池の種類は限定されない。例えば、固体高分子形燃料電池、リン酸形燃料電池、固体酸化物形燃料電池等が例示される。固体酸化物形燃料電池は、改質器１と燃料電池１０１とが異なる外部改質型であっても構わないし、改質器１と燃料電池１０１とが一体化した内部改質型であっても構わない。
　また、燃料電池システム２００は、制御器１０を備えている。制御器１０は、例えば、マイクロコンピュータによって構成されており、燃料電池システム２００に関する各種の制御を行う。
　［燃料電池システムの動作］
　次に、本実施の形態１に係る燃料電池システム２００の動作、特に、燃料電池システム２００の設置後や長期保管後、または、浄化器４のイオン交換樹脂を交換後の動作について、図１を参照しながら説明する。なお、以下の動作は、制御器１０が燃料電池システム２００を制御することにより遂行される。
　まず、給水器６が、水タンク３に給水経路３１を介して水を供給する。水タンク３に供給された（貯えられた）水の一部は、水供給路３２を介して浄化器４に供給される（浄化器４の水張り）。このとき、水タンク３内の水面よりも浄化器４が下方に位置するので、位置水頭によって水タンク３の水が浄化器４に圧送される。そして、水タンク３への水供給を継続することで、第１水供給器５を作動させることなく浄化器４を水で満たすことも可能になる。つまり、本実施の形態１に係る燃料電池システム２００は、従来の燃料電池システムに比べ、第１水供給器５の仕事量を減らして、浄化器４の水張りを行うことができる。
　これにより、本実施の形態１に係る燃料電池システム２００は、従来の燃料電池システムに比べ、浄化器４の水張りに要する電力エネルギーの消費を抑制することができる。なお、制御器１０は、予め実験等で求められた、水タンク３の水位が満水位になるとともに浄化器４が水で満たされる給水時間を記憶していて、該給水時間が経過すると、給水器６からの水の供給を停止させる。また、本実施の形態１に係る燃料電池システム２００は、浄化器４の水張りにおいて、第１水供給器５を全く作動させない形態に限定されるものではない。浄化器４の水張りに要する第１水供給器５の消費電力が、従来の燃料電池システムに比べ、抑制される範囲において、第１水供給器５を動作させても構わない。
　次に、浄化器４内が水で満たされると、給水器６は水の供給を停止する。ついで、燃焼器１ａに可燃ガスと燃焼用の空気が供給され、燃焼器１ａでは、可燃ガスと空気が燃焼して、燃焼排ガスが生成される。燃焼排ガスは、改質器１及び蒸発器２等を加熱して、燃焼排ガス経路３９を通流して、燃料電池システム２００外に排出される。なお、燃焼器１ａでの燃焼排ガス生成は、給水器６の水タンク３への水の供給と同時に行ってもよい。
　次に、第１水供給器５が作動して、浄化器４で浄化された水が、第１水経路３４及び第２水経路３５を介して蒸発器２に供給される。蒸発器２では、供給された水が水蒸気に気化される。そして、気化された水蒸気が、水蒸気供給路３６を通流して、改質器１に供給される。また、改質器１には、原料ガス供給路３７を介して、原料ガスが供給される。改質器１では、原料ガスと水蒸気が、水蒸気改質反応して水素を含有する水素含有ガスが生成される（改質器１での水素生成運転）。
　そして、改質器１で生成された水素含有ガスは、燃料ガスとして、燃料ガス供給路３８を通流して燃料電池１０１の燃料ガス内部流路１０１Ａに供給される。また、酸化剤ガス供給器１０２から酸化剤ガスが、酸化剤ガス供給路４２を介して燃料電池１０１の酸化剤ガス内部流路１０１Ｂに供給される。
　燃料電池１０１では、アノードに供給された燃料ガスと、カソードに供給された酸化剤ガスと、が、電気化学的に反応して、電気と熱が発生する。発生する電力は、インバータ及びコンバータの少なくともいずれか一方を含む電力調整器により、外部電力負荷に供給される。そして、アノードで使用されなかったオフ燃料ガスは、オフ燃料ガス経路４１を介して燃焼器１ａに供給され、燃焼用の可燃ガスとして使用される。また、カソードで使用されなかったオフ酸化剤ガスは、オフ酸化剤ガス経路４３を通流して、大気中に排出される。
　このように本実施の形態１に係る燃料電池システム２００は、第１水供給器５の消費電力量を従来よりも抑制して、浄化器４の水張りを行うことができるため、省エネルギー性を向上させることができる。なお、本実施の形態１においては、第１水供給器５を浄化器４よりも下流側に設ける形態を採用したが、これに限定されず、第１水供給器５を浄化器４よりも上流側に設ける形態を採用してもよい。
　（実施の形態２）
　本発明の実施の形態２は、浄化器に該浄化器内のガスを大気に排気するように構成された排気口が配設されている形態の一例を示すものである。
　本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムは、浄化器に、該浄化器内のガスを大気に排気するように構成された排気口が配設されている。
　ここで、排気口は、浄化器内のガスを大気に排気することでできればよく、排気口から直接大気に排気してもよく、また、例えば、排気口と連通する経路を介して間接的に大気に排気してもよい。
　これにより、浄化器に水タンクから水を供給する場合に、浄化器内のガス（例えば、空気）を排気口から排気することにより、水供給をより円滑に行うことができる。
　また、本実施の形態２に係る燃料電池システムでは、排気口と水タンクとを接続するガス抜き経路を備え、水タンクは大気開放されている。
　図２は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
　図２に示すように、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システム２００は、実施の形態１に係る燃料電池システム２００と基本的構成は同じであるが、水タンク３にオーバーフロー路３ａが設けられている点と、浄化器４に排気口７が設けられている点と、排気口７と水タンク３を接続するガス抜き経路３３が設けられている点と、が異なる。
　具体的には、水タンク３の満水位置を規定するためのオーバーフロー路３ａが、水タンク３に設けられていて、オーバーフロー路３ａの下流端は大気開放されている。これにより、水タンク３に満水位以上の水が供給された場合、オーバーフロー路３ａから燃料電池システム２００外に排出される。
　また、浄化器４には、排気口７が設けられていて、排気口７は、ガス抜き経路３３を介して水タンク３と接続されている。より詳細には、ガス抜き経路３３の下流端は、水タンク３のオーバーフロー路３ａの上流端より上側の部分に接続されている。これにより、浄化器４内に水張りをするときに、浄化器４内のガス（主として、空気）が排気口７からガス抜き経路３３及び水タンク３のオーバーフロー路３ａを介して大気中に排出される。すなわち、本実施の形態１においては、水タンク３は、オーバーフロー路３ａにより大気開放されている。
　このように構成された本実施の形態２に係る燃料電池システム２００では、実施の形態１に係る燃料電池システム２００と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態２に係る燃料電池システム２００では、浄化器４が大気に開放されているので、浄化器４の水張りを行う際に、浄化器４を含む水経路の内圧上昇が抑制され、浄化器４への水の供給をより円滑にすることができる。
　なお、本実施の形態２では、排気口７、ガス抜き経路３３、水タンク３の水面上の空間、及びオーバーフロー管３ａを介して大気と浄化器４が大気と連通するよう構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、ガス抜き経路３３を設けずに、単に、排気口７を介して大気と連通する形態を採用しても構わない。この場合、オーバーフロー管３ａを設けるか否かは任意である。
　［変形例１］
　次に、実施の形態２に係る燃料電池システム２００の変形例について説明する。
　本実施の形態２の変形例は、第１水経路に排気口が設けられている形態の一例を示すものである。
　図３は、本発明の変形例１の燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
　図３に示すように、本変形例１の燃料電池システム２００は、排気口７が第１水経路３４の途中に設けられていて、ガス抜き経路３３の上流端は、該第１水経路３４の排気口７と接続されている。このように構成された本変形例１の燃料電池システム２００であっても、実施の形態２に係る燃料電池システム２００と同様の作用効果を奏する。
　なお、本変形例１においても、実施の形態２の場合と同様に、例えば、ガス抜き経路３３を設けずに、単に、排気口７を介して大気と連通する形態を採用しても構わない。この場合、オーバーフロー管３ａを設けるか否かは任意である。
　（実施の形態３）
　本発明の実施の形態３は、ガス抜き経路に第１弁が設けられた形態の一例を示すものである。
　本実施の形態３に係る燃料電池システムは、ガス抜き経路に、該ガス抜き経路を開閉する第１弁が設けられている。
　ここで、「第１弁がガス抜き経路を開閉する」とは、その開閉動作によって、ガス抜き経路におけるガス等の通流を許可／阻止するように構成されていることをいう。また、「第１弁」としては、例えば、電磁弁等の開閉弁を用いることができる。
　また、本実施の形態３に係る燃料電池システムでは、制御器を備え、制御器は、浄化器の水張りをするときには第１弁を開放し、改質器で水素含有ガスを生成する運転（改質器での水素生成運転）をするときには第１弁を閉鎖するように制御されている。
　ここで、制御器は、第１水供給器や第１弁を制御できるものであればよい。制御器としては、例えば、マイクロコンピュータ、論理回路等で構成することができる。また、制御器は、単独の制御器だけでなく、複数の制御器が協働して燃料電池システムの制御を実行する制御器群をも意味する。このため、制御器は、単独の制御器から構成される必要はなく、複数の制御器が分散配置され、それらが協働して燃料電池システムを制御するように構成されていてもよい。
　また、「浄化器の水張りをする」とは、浄化器に水を供給して、浄化器内を水で満たすことをいう。
　上記構成により、浄化器の水張りをするときには、ガス抜き経路を介して水タンクに浄化器内のガスが排出されるため、円滑に浄化器に水を供給することができる。また、燃料電池システムの発電運転（改質器の水素生成運転）をするときには、第１弁がガス抜き経路を閉止することにより、水タンク内の水やガスがガス抜き経路を逆流して浄化器内に混入することが抑制される。このため、充分に浄化されていない水が蒸発器に供給されることが低減される。また、第１水経路にガスが混入して、第１水経路等が閉塞される可能性が低減される。さらに、第１水供給器にガスが混入して、その供給量が変動する（いわゆる、エア噛みする）可能性が低減される。
　また、本実施の形態３に係る燃料電池システムでは、浄化器の水位を検知する第１水位検知器を備えている。
　ここで、第１水位検知器としては、浄化器の水位を検知して、検知した水位を制御器に出力することができればどのような態様であってもよく、例えば、直接的に浄化器の水位を検知してもよく、また、間接的に浄化器の水位を検知してもよい。第１水位検知器としては、例えば、フロートスイッチを使用することができる。
　上記構成により、浄化器の水張りが終了したことを容易に検知することができ、浄化器への水の供給を過剰に行う必要がなく、改質器の水素生成運転、ひいては、燃料電池システムの発電運転をより早期に開始することができる。
　［燃料電池システムの構成］
　次に、本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムの構成について、図４を参照しながら説明する。
　図４は、本実施の形態３に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
　図４に示すように、本発明の実施の形態３に係る燃料電池システム２００は、実施の形態２に係る燃料電池システム２００と基本的構成は同じであるが、ガス抜き経路３３の途中に第１弁１１が設けられ、また、浄化器４の水位を検知する第１水位検知器１２が設けられている点が異なる。
　具体的には、ガス抜き経路３３は、ガス抜き経路上流部３３Ａとガス抜き経路下流部３３Ｂを有していて、ガス抜き経路上流部３３Ａとガス抜き経路下流部３３Ｂと接続するように、水位検知タンク１３が設けられている。水位検知タンク１３は、水タンク３のオーバーフロー路３ａの上流端の高さを含む、所定の範囲に亘るように設けられている。水位検知タンク１３には、該水位検知タンク１３の水位を検知する第１水位検知器１２が設けられている。
　これにより、浄化器４内が水で満たされ、ガス抜き経路上流部３３Ａを通流して水位検知タンク１３に水が供給されると、第１水位検知器１２が水位検知タンク１３の水位を検知する。逆に言えば、第１水位検知器１２が、水位検知タンク１３の水位を検知したときには、浄化器４内が水で満たされており、第１水位検知器１２は、浄化器４の水位が満水位であることを検知することができる。なお、本実施の形態３では、第１弁１１は、ガス抜き経路上流部３３Ａの途中に設けられているが、これに限定されず、ガス抜き経路下流部３３Ｂの途中に設けられていてもよい。
　［燃料電池システムの動作］
　次に、本実施の形態４に係る燃料電池システムの動作について、図４を参照しながら説明する。なお、改質器１の水素生成運転以降の動作については、実施の形態１と同様に行われるので、その詳細な説明は省略する。
　まず、制御器１０は、第１弁１１を制御して、ガス抜き経路３３（正確には、ガス抜き経路上流部３３Ａ）を開放する。ついで、実施の形態１と同様に、給水器６から水タンク３に水を供給させる。そして、浄化器４内が水で満たされ、ガス抜き経路上流部３３Ａを通流して、水位検知タンク１３に水が供給されると、第１水位検知器１２が水位検知タンク１３の水位を検知し、制御器１０に検知信号を出力する。
　制御器１０は、第１水位検知器１２からの検知信号が入力されると、浄化器４内に水が満たされたと判断して、給水器６を停止させるとともに、第１弁１１を制御して、ガス抜き経路３３（正確には、ガス抜き経路上流部３３Ａ）を閉止させる。ついで、制御器１０は、第１水供給器５を作動させて、浄化器４で浄化された水が、第１水経路３４及び第２水経路３５を介して蒸発器２に供給される。このとき、第１弁１１が、ガス抜き経路３３を閉止しているので、水位検知タンク１３内の水やガス（主として空気）がガス抜き経路上流部３３Ａを逆流して浄化器４内に混入することが抑制される。
　次に、制御器１０は、第１水位検知器１２が、水位検知タンク１３内の水位が所定の水位にまで減少したことを検知すると、給水器６を作動させる。そして、第１水位検知器１２が、水位検知タンク１３内の水位が所定の水位にまで増加したことを検知すると、給水器６を停止させる。このようにして、制御器１０は、第１水位検知器１２が検知した水位に基づいて、給水器６の給水動作を制御し、水タンク３の水位を制御する。
　このように構成された本実施の形態３に係る燃料電池システム２００においても、実施の形態１に係る燃料電池システム２００と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態３に係る燃料電池システム２００では、第１水位検知器１２が浄化器４の水位（満水位）を検知することにより、浄化器４の水張りが終了したことを容易に検知することができる。
　なお、本実施の形態３においては、水位検知タンク１３を設けて、該水位検知タンク１３に第１水位検知器１２を配置する構成としたが、これに限定されず、浄化器４内に直接、第１水位検知器１２を配置する構成としてもよく、ガス抜き経路３３内に第１水位検知器１２を配置する構成としてもよい。
　（実施の形態４）
　本発明の実施の形態４は、第１水位検知器が、間接的に浄化器の水位を検知する形態の一例を示すものである。
　本実施の形態４に係る燃料電池システムは、浄化器の水位と相関する第１水位検知器は水タンクの水位を検知するように構成されている。
　これにより、浄化器の水張りが終了したことを容易に検知することができ、改質器の水素生成運転、ひいては燃料電池システムの発電運転をより早期に開始することができる。
　また、本実施の形態４に係る燃料電池システムでは、水タンクに給水する給水器と、制御器と、を備え、制御器は、第１水位検知器が水位の上昇を検知すると、給水器の給水を停止させる。
　これにより、実施の形態３に係る燃料電池システムに比して、水位検知タンク内に水を供給する必要がないため、過剰の水が供給されることが抑制され、省エネルギー性が高いシステムとなる。
　さらに、本実施の形態４に係る燃料電池システムでは、制御器は、給水器の給水を停止させた後に、第１水位検知器が水位の下降を検知すると、給水器の給水を再開させる。
　これにより、水タンク内の水がなくなることによる、改質器への水蒸気の供給停止が抑制され、安定して水素生成運転、ひいては燃料電池システムの発電運転を行うことができる。
　［燃料電池システムの構成］
　図５は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
　図５に示すように、本発明の実施の形態４に係る燃料電池システム２００は、実施の形態２に係る燃料電池システム２００と基本的構成は同じであるが、第１水位検知器１２が水タンク３内に設けられている点が異なる。具体的には、第１水位検知器１２は、浄化器４内が水で満たされると、水タンク３内の水位を検知するように構成されている。
　［燃料電池システムの動作］
　次に、本実施の形態４に係る燃料電池システムの動作について、図５を参照しながら説明する。なお、改質器１の水素生成運転以降の動作については、実施の形態１と同様に行われるので、その詳細な説明は省略する。
　まず、実施の形態１と同様に、給水器６が、水タンク３に給水経路３１を介して水を供給する。水タンク３に供給された（貯えられた）水の一部は、水供給路３２を介して浄化器４に供給される。浄化器４内が水で満たされると、第１水位検知器１２が、水タンク３内の水位を検知して、制御器１０に検知信号を出力する。
　制御器１０は、第１水位検知器１２からの検知信号が入力されると、浄化器４内に水が満たされたと判断して、給水器６から水タンク３への水の供給を停止させる。ついで、制御器１０は、燃焼器１ａに可燃ガスと燃焼用空気を供給させて、燃焼器１ａで燃焼排ガスを生成させる。
　次に、制御器１０は、第１水供給器５を作動させる。第１水供給器５が作動すると、水タンク３から水が、浄化器４に供給される。また、第１水供給器５の作動後、第１水位検知器１２は、水タンク３の水位が、例えば、所定量下降したことを検知すると、制御器１０に検知信号を出力する。
　制御器１０は、第１水位検知器１２からの検知信号が入力されると、給水器６を作動させる。そして、水タンク３に水が供給され、第１水位検知器１２が水タンク３の水位が、例えば、所定量上昇したことを検知すると、制御器１０に検知信号を出力する。このように、制御器１０は、第１水位検知器１２が検知した水タンク３の水位に応じて、給水器６の動作を制御することにより、安定して水タンク３内に水が貯えられる。このため、水タンク３内の水がなくなることによる、改質器１への水蒸気の供給停止が抑制され、安定して水素生成運転を行うことができる。
　そして、上述したように、浄化器４に供給された水は、浄化され、蒸発器２で水蒸気に気化されて、改質器１に供給される。改質器１では、原料ガス供給路３７を介して供給された原料と水蒸気が反応し、水素含有ガスが生成する水素生成運転が行われる。
　このように構成された本実施の形態４に係る燃料電池システム２００であっても、実施の形態１に係る燃料電池システム２００と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態４に係る燃料電池システム２００では、第１水位検知器１２が浄化器４の水位（満水位）を検知することにより、浄化器４の水張りが終了したことを容易に検知することができる。
　なお、本実施の形態４においては、ガス抜き経路３３に第１弁１１を設けない構成としたが、これに限定されず、実施の形態３のように、第１弁１１を設ける構成としてもよい。
　この場合、実施の形態４と同様に、制御器１０は、浄化器４の水張りをするときには第１弁１１を開放し、改質器１で水素含有ガスを生成する運転（水素生成運転）をするときには第１弁１１を閉鎖するように制御されている。これにより、水張りをするときには、実施の形態３と同様の効果が得られ、水素生成運転をするときには、水タンク３内のガス（主として空気）がガス抜き経路上流部３３Ａを逆流して浄化器４内に混入することが抑制される。これにより、第１水経路３４にガスが混入して、第１水経路３４等が閉塞される可能性が低減される。さらに、第１水供給器５にガスが混入して、その供給量が変動する（いわゆる、エア噛みする）可能性が低減される。
　（実施の形態５）
　本発明の実施の形態５は、第１水供給器と蒸発器とを接続する第２水経路の途中に、大気開放された開放端を有する第３水経路が設けられた形態の一例を示すものである。
　本実施の形態５に係る燃料電池システムは、浄化器から蒸発器までの水経路を第２水経路とし、第２水経路から分岐され、大気開放された開放端を有する第３水経路と、第１水供給器を蒸発器と第３水経路の開放端とに選択的に接続する第１切り替え器と、制御器と、を備え、制御器は、第１水位検知器が浄化器の水位が満水であることを検知すると、第１切り替え器を第１水供給器と第３水経路の開放端とを接続させた状態で、第１水供給器を作動させる。
　ここで、第１切り替え器は、第１水供給器を蒸発器と第３水経路の開放端とに選択的に接続することができれば、どのような態様であってもよく、例えば、三方弁で構成されていてもよく、第２水経路と第３水経路のそれぞれに、開閉弁を設けて、該２つの開放弁の開閉を切り替えることで、第１水供給器を蒸発器と第３水経路の開放端とに選択的に接続してもよい。
　また、「第１切り替え器を第１水供給器と第３水経路の開放端とを接続させた状態」とは、第１水供給器と第３水経路の開放端とが連通されている状態をいう。
　以上の構成により、第１水供給器内のガス（主として空気）を大気中に排出することができ、第１水供給器の供給量が変動する可能性が低減される。また、第１水供給器から第２水経路にガスが混入して、第２水経路が閉塞される可能性が低減される。
　［燃料電池システムの構成］
　図６は、本発明の実施の形態５に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
　図６に示すように、本発明の実施の形態５に係る燃料電池システム２００は、実施の形態４に係る燃料電池システム２００と基本的構成は同じであるが、第２水経路３５から分岐された第３水経路４０と、第１水供給器５を蒸発器２と第３水経路４０の開放端とに選択的に接続する第１切り替え器１４と、を備える点が異なる。
　具体的には、第２水経路３５は、第２水経路上流部３５Ａと第２水経路下流部３５Ｂを有していて、第２水経路上流部３５Ａと第２水経路下流部３５Ｂを接続するように、三方弁で構成された第１切り替え器１４が設けられている。より詳しくは、第２水経路上流部３５Ａは、第１水供給器５と第１切り替え器１４の第１ポート１４Ａとを接続し、第２水経路下流部３５Ｂは、第１切り替え器１４の第３ポート１４Ｃと蒸発器２とを接続する。また、第１切り替え器１４の第２ポート１４Ｂには、第３水経路４０の上流端が接続されている。第３水経路４０の下流端は、大気に開放されている。
　また、本実施の形態５に係る燃料電池システム２００は、第１凝縮器１０３及び第２凝縮器１０４を備えている。第１凝縮器１０３は、燃焼排ガス経路３９の途中に設けられていて、第２凝縮器１０４は、オフ酸化剤ガス経路４３の途中に設けられている。第１凝縮器１０３は、例えば、熱交換器を使用することができ、燃焼排ガスに含まれる水蒸気が水に凝縮されるように構成されている。同様に、第２凝縮器１０４は、例えば、熱交換器を使用することができ、オフ酸化剤ガスに含まれる水蒸気が水に凝縮されるように構成されている。これにより、燃焼器１ａで生成された燃焼排ガスは、燃焼排ガス経路３９を介して第１凝縮器１０３に供給され、第１凝縮器１０３で凝縮された水は、第１凝縮水経路４４を通流して水タンク３に供給される。同様に、オフ酸化剤ガスは、オフ酸化剤ガス経路４３を介して第２凝縮器１０４に供給され、第２凝縮器１０４で凝縮された水は、第２凝縮水経路４５を通流して水タンク３に供給される。
　［燃料電池システムの動作］
　次に、本実施の形態５に係る燃料電池システム２００の動作について、図６を参照しながら説明する。なお、改質器１の水素生成運転以降の動作については、実施の形態１と同様に行われるので、その詳細な説明は省略する。
　まず、上述したように、制御器１０は、給水器６から水タンク３に水を供給する。そして、浄化器４が満水位になったことを第１水位検知器１２が検知すると、制御器１０は、給水器６を停止させる。
　次に、制御器１０は、第１切り替え器１４の第１ポート１４Ａと第２ポート１４Ｂとを連通させ、かつ、第３ポート１４Ｃを遮断して、第１水供給器５と第３水経路４０の開放端（下流端）とを接続させた状態にする。ついで、制御器１０は、第１水供給器５を作動させて、浄化器４で浄化された水を第１水経路３４、第１水供給器５、第２水経路上流部３５Ａ、及び第３水経路４０を通流させる。これにより、第１水経路３４、第１水供給器５、及び第２水経路上流部３５Ａ内に存在するガス（主として空気）が、第３水経路４０の開放端から大気に排出される。これにより、蒸発器２への水の供給を開始後に、第１水供給器５から蒸発器２に供給される水の量が変動する可能性や、第１水経路３４及び第２水経路３５が閉塞される可能性が低減される。
　次に、制御器１０は、所定の時間経過後、第１切り替え器１４の第１ポート１４Ａと第３ポート１４Ｃとを連通させ、第２ポート１４Ｂを遮断して、蒸発器２に水を供給する。ここで、所定の時間とは、予め実験等で求められた時間であって、浄化器４で浄化された水が、第１水経路３４、第１水供給器５、及び第２水経路上流部３５Ａに存在するガスを、第１水経路３４及び第２水経路３５が閉塞されるおそれがなくなる程度にまで、第３水経路４０の開放端から排出するために必要な時間をいう。
　そして、上述したように、浄化器４に供給された水は、浄化され、蒸発器２で水蒸気に気化されて、改質器１に供給される。
　このように構成された本実施の形態５に係る燃料電池システム２００であっても、実施の形態４に係る燃料電池システム２００と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態５に係る燃料電池システム２００では、蒸発器２への水の供給を開始後に、第１水供給器５から蒸発器２に供給される水の量が変動する可能性や、第１水経路３４及び第２水経路３５が閉塞される可能性が低減される。
　なお、本実施の形態５においては、第１水位検知器１２を水タンク３に設ける構成としたが、これに限定されず、実施の形態３に係る燃料電池システム２００のように、ガス抜き経路３３の途中に水位検知タンク１３を設けて、該水位検知タンク１３内に第１水位検知器１２を設ける構成としてもよく、また、浄化器４やガス抜き経路３３内に第１水位検知器１２を設ける構成としてもよい。
　また、本実施の形態５においては、第１凝縮器１０３及び第２凝縮器１０４を設ける形態を採用したが、これに限定されず、第１凝縮器１０３及び第２凝縮器１０４のいずれか一方を設ける形態を採用してもよい。
　（実施の形態６）
　本発明の実施の形態６は、水利用機器が燃料電池を冷却する冷却水を貯える冷却水タンクである形態の一例を示すものである。
　本発明の実施の形態６に係る燃料電池システムは、水利用機器である冷却水タンクが大気開放された排気口を備えている。
　これにより、浄化器の水張りをするときには、冷却水タンクを介して浄化器内のガスが排出されるため、円滑に浄化器に水を供給することができる。
　また、本実施の形態６に係る燃料電池システムでは、浄化器は、水タンクから冷却水タンクまでの水経路において、水タンクが満水位であるときに、水の自重により浄化器内に水が張られるように配設されている。
　また、本実施の形態６に係る燃料電池システムでは、第１水供給器は、浄化器よりも上流側に設けられ、第１水供給器は、水タンクから冷却水タンクまでの水経路において、水タンクが満水位であるときに水の自重により該第１水供給器内に水が張られるように配設されている。
　［燃料電池システムの構成］
　図７は、本発明の実施の形態６に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
　図７に示すように、本発明の実施の形態６に係る燃料電池システム２００は、実施の形態１に係る燃料電池システム２００と基本的構成は同じであるが、水利用機器として、冷却水タンク１０５が設けられている点が異なる。具体的には、冷却水タンク１０５は、水経路３０を介して、水タンク３と接続されていて、浄化器４で浄化された水を冷却水として貯えるように構成されている。また、本実施の形態６では、浄化器４は、第１水供給器５よりも下流側に配置されている。
　また、冷却水タンク１０５には、オーバーフロー路１０５ａが、接続されている。オーバーフロー路１０５ａの下流端は大気開放されている。これにより、浄化器４内に水張りをするときに、浄化器４内のガス（主として、空気）が水経路３０及び冷却水タンク１０５のオーバーフロー路１０５ａを介して大気中に排出される。すなわち、本実施の形態６においては、冷却水タンク１０５は、オーバーフロー路１０５ａにより大気開放されている。
　なお、上記オーバーフロー路１０５ａは、冷却水タンク１０５に設けられた排気口の一例であり、これに限定されるものではない。例えば、冷却水タンク１０５に排気口としてのオーバーフロー路１０５ａを設けず、冷却水タンク１０５に、直接排気口を設ける形態を採用しても構わない。
　さらに、冷却水タンク１０５は、冷却水が流れる冷却水経路５０上に設けられている。上記冷却水経路５０のうち燃料電池１０１の内部を流れる冷却水経路５０が、冷却水内部経路１０１Ｃである。ここで、冷却水タンク１０５内の冷却水は、冷却水経路５０を介して燃料電池１０１に供給され、冷却水内部流路１０１Ｃを流れる間に燃料電池１０１で発生した熱を回収して、燃料電池１０１より排出される。
　なお、蒸発器２への水の供給は、水経路３０に分岐経路を設けて、該分岐経路から行ってもよい。また、後述するように、冷却水タンク１０５から蒸発器２へ冷却水を供給するようにしてもよい。
　［燃料電池システムの動作］
　次に、本実施の形態６に係る燃料電池システム２００の動作について、図７を参照しながら説明する。なお、改質器１の水素生成運転以降の動作については、実施の形態１と同様に行われるので、その詳細な説明は省略する。
　まず、実施の形態１と同様に、給水器６が、水タンク３に給水経路３１を介して水を供給する。水タンク３に供給された（貯えられた）水の一部は、水経路３０を介して浄化器４に供給される。このとき、水タンク３内の水面よりも浄化器４が下方に位置するので、位置水頭によって水タンク３の水が浄化器４に圧送される。
　また、第１水供給器５は、浄化器４の上流の水経路３０に設けられ、かつ、水タンク３内の水面よりも第１水供給器５が下方に位置するので、位置水頭によって水タンク３の水が第１水供給器５にも圧送される。そして、水タンク３への水供給を継続することで、第１水供給器５を作動させることなく浄化器４及び第１水供給器５を水で満たすことも可能になる。
　なお、本実施の形態６に係る燃料電池システム２００においては、冷却水タンク１０５のオーバーフロー路１０５ａを介して浄化器４が大気に開放されている。これにより、冷却水タンク１０５に排気口が設けられない場合に比べ、浄化器４への水の供給を円滑にすることができる。これは、冷却水タンク１０５に排気口が設けられていない場合、浄化器４への水供給に伴い水経路３０の内圧が上昇し、浄化器４の水張りが阻害されるからである。
　なお、冷却水タンク１０５への水張りを行う場合には、第１水供給器５を作動させることで、水タンク３内の水が水経路３０を介して供給される。
　このように構成された本実施の形態６に係る燃料電池システム２００は、実施の形態１に係る燃料電池システム２００と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態６に係る燃料電池システム２００では、従来よりも第１水供給器５の消費電力を低減して、浄化器４だけでなく第１水供給器５内も水で満たすことが可能になる。また、本実施の形態６に係る燃料電池システム２００では、第１水供給器５内を水で満たすことができるため、第１水供給器５のエア噛みや空打ちの発生を低減することができる。
　なお、本実施の形態６に係る燃料電池システム２００は、浄化器４の水張りにおいて、第１水供給器５を全く作動させない形態に限定されるものではない。浄化器４及び第１水供給器５の水張りに要する第１水供給器５の消費電力が、従来の燃料電池システムに比べ、抑制される範囲において、第１水供給器５を動作させても構わない。
　また、本実施の形態６においては、冷却水タンク１０５に排気口が設けられた形態を採用したが、これに限定されるものではない。排気口は、浄化器及びその下流の水経路であればいずれの箇所に設けても構わない。上記下流の水経路としては、水経路３０、冷却水タンク１０５、冷却水経路５０等の水経路が挙げられる。
　従って、例えば、実施の形態２のように、浄化器４に排気口を設ける形態を採用してもよい。また、実施の形態２における変形例１のように、浄化器４の下流の水経路３０に排気口を設ける形態を採用してもよい。
　（実施の形態７）
　本発明の実施の形態７は、水利用機器が冷却水タンクであり、冷却水タンクから蒸発器に水を供給する形態の一例を示すものである。
　本発明の実施の形態７に係る燃料電池システムは、水利用機器が冷却水タンクであり、冷却水タンク内の水位を検知する第２水位検知器と、冷却水経路と蒸発器とを接続する第４水経路と、第４水経路に設けられた第２水供給器と、第４水経路から分岐され、大気開放された開放端を有する分岐経路と、第２水供給器を蒸発器と分岐経路とに選択的に接続する第２切り替え器と、制御器と、を備え、制御器は、第２水位検知器が冷却水タンクの水位が所定の水位であることを検知すると、第２切り替え器により第２水供給器と分岐経路の開放端とを接続させた状態で、第２水供給器を作動させる。
　ここで、第２水供給器は、蒸発器に水の流量を調整して供給することができればどのような態様であってもよく、例えば、流量調整弁単体やポンプ単体で構成されていてもよく、また、ポンプと流量調整弁との組合せで構成されていてもよい。
　第２水位検知器は、冷却水タンクの水位を検知して、検知した水位を制御器に出力することができればどのような態様であってもよく、例えば、直接的に冷却水タンクの水位を検知してもよく、また、間接的に冷却水タンクの水位を検知してもよい。第２水位検知器としては、例えば、フロートスイッチを使用することができる。
　第２切り替え器は、第２水供給器を蒸発器と分岐経路の開放端とに選択的に接続することができれば、どのような態様であってもよく、例えば、三方弁で構成されていてもよく、第４水経路と分岐経路のそれぞれに、開閉弁を設けて、該２つの開放弁の開閉を切り替えることで、第２水供給器を蒸発器と分岐経路の開放端とに選択的に接続してもよい。
　さらに、所定の水位は、任意に設定することができる。一例として、所定の水位を、冷却水経路及び第４水経路を冷却水で満たすことができる水量が確保される水位が挙げられる。
　これにより、第２水供給器内のガスを大気に排出して、蒸発器への水（冷却水）の供給を円滑に行うことができる。
　また、本発明の実施の形態７に係る燃料電池システムでは、冷却水供給器を備え、制御器が、第２水供給器を作動させるとともに、冷却水供給器を作動させるように構成されている。これにより、第２水供給器が空打ちを低減することができる。
　ここで、冷却水供給器は、燃料電池に冷却水の流量を調整して供給することができればどのような態様であってもよく、例えば、流量調整弁単体やポンプ単体で構成されていてもよく、また、ポンプと流量調整弁との組合せで構成されていてもよい。
　［燃料電池システムの構成］
　図８は、本発明の実施の形態７に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
　図８に示すように、本発明の実施の形態７に係る燃料電池システム２００は、実施の形態６に係る燃料電池システム２００と基本的構成は同じであるが、第２水位検知器１０６、第２水供給器１０７、第２切り替え器１０８、第４水経路４８、及び分岐経路４９を備えている点が異なる。具体的には、第４水経路４８は、その上流端が冷却水経路５０の途中に接続されていて、その下流端は蒸発器２に接続されている。第４水経路４８の途中には、第２水供給器１０７が設けられている。
　第２水供給器１０７は、冷却水経路５０の水、ひいては冷却水タンク１０５の水を蒸発器２に供給するように構成されていれば、どのような形態であってもよく、例えば、ポンプであってもよい。
　また、第４水経路４８の第２水供給器１０７よりも下流側の部分には、第２切り替え器１０８が設けられている。第２切り替え器１０８には、分岐経路４９が接続されている。これにより、第２切り替え器１０８が作動することにより、第２水供給器１０７は、蒸発器２と分岐経路４９の開放端とに選択的に接続される。
　また、本実施の形態７に係る燃料電池システム２００は、冷却水供給器１０９を備えていて、冷却水供給器１０９は、冷却水経路５０に設けられている。冷却水供給器１０９としては、冷却水タンク１０５の水を、冷却水供給路５０を介して冷却水内部流路１０１Ｃに供給するように構成されていれば、どのような形態であってもよく、例えば、吐出量の大きいポンプを使用してもよい。
　［燃料電池システム動作］
　次に、本実施の形態７に係る燃料電池システム２００の動作について、図８を参照しながら説明する。なお、水素生成装置１００の水素生成運転以降の動作については、実施の形態１と同様に行われるので、その詳細な説明は省略する。
　まず、実施の形態６と同様に、制御器１０は、給水器６から水タンク３に水を供給し、第１水供給器５及び浄化器４内を水で満たす。そして、水タンク３が所定の水位（例えば、満水位）になると、第１水供給器５を作動させて、水タンク３内の水を冷却水タンク１０５に供給する。このとき、水経路３０を通流する水は、浄化器４で浄化されて冷却水タンク１０５に供給される。なお、給水器６は、水タンク３が所定の水位になると停止してもよく、また、所定の水位を維持するように作動してもよい。
　次に、制御器１０は、第２水位検知器１０６が冷却水タンク１０５の水位が所定の水位であることを検知すると、第２水供給器１０７と分岐経路４９の開放端（下流端）とを接続させた状態にする。ついで、制御器１０は、第２水供給器１０７を作動させて、冷却水タンク１０５内の水（冷却水）を、冷却水経路５０を介して第４水経路４８に通流させる。これにより、冷却水タンク１０５から第２切り替え器１０８までの水経路Ａ内のガスを大気に排出して、蒸発器２への水の供給を開始後、第２水供給器１０７のエア噛みによる流量の変動を抑制することができる。
　このとき、制御器１０は、水経路Ａのガス抜き動作時に、冷却水経路５０から第４水経路４８へのガスの流入を低減するために、冷却水供給器１０９も作動させることが好ましい。これにより、第４水経路４８へのガスの流入量が低減され、第２水供給器１０７の空打ちを低減することができる。
　次に、制御器１０は、所定の時間経過後、第２切り替え器１０８を作動させて、第２水供給器１０７を蒸発器２と接続させて、蒸発器２に水を供給する。ここで、所定の時間とは、水経路Ａ内のガスを、分岐経路４９を介して大気に放出するために必要な時間をいう。
　そして、上述したように、蒸発器２に供給された水は、蒸発器２で水蒸気に気化されて、改質器１に供給される。
　このように構成された本実施の形態７に係る燃料電池システム２００であっても、実施の形態６に係る燃料電池システム２００と同様の作用効果を奏する。
　なお、上記実施の形態１乃至５（実施の形態２における変形例１を含む）に係る燃料電池システム２００では、第１水供給器５が浄化器４よりも下流側に配設されている形態を採用したが、これに限定されず、第１水供給器５が浄化器４よりも上流側に配設されている形態を採用してもよい。
　また、実施の形態６及び実施の形態７に係る燃料電池システム２００では、第１水供給器５が浄化器４よりも上流側に配設されている形態を採用したが、これに限定されず、第１水供給器５が浄化器４よりも下流側に配設されている形態を採用してもよい。
　また、実施の形態６及び実施の形態７に係る燃料電池システム２００では、浄化器及びその下流の水経路の少なくともいずれかに排気口を設ける一形態として、冷却水タンク１０５に排気口を設ける形態を採用した。しかながら、これに限定されず、浄化器及びその下流の水経路のいずれにも、排気口を設けない形態を採用してもよい。
　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の形態を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の要旨を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。
　本発明の燃料電池システムは、水タンクの満水位であるときに水の自重により浄化器に水が張られるように配設されているために、浄化器への水張りに要する水供給器の消費電力を従来よりも低減することができるため、燃料電池の分野で有用である。
　１　改質器
　１ａ　燃焼器
　２　蒸発器
　３　水タンク
　３ａ　オーバーフロー路
　４　浄化器
　５　第１水供給器
　６　給水器
　７　排気口
　１０　制御器
　１１　第１弁
　１２　第１水位検知器
　１３　水位検知タンク
　１４　第１切り替え器
　１４Ａ　第１ポート
　１４Ｂ　第２ポート
　１４Ｃ　第３ポート
　３０　水経路
　３１　給水経路
　３２　水供給路
　３３　ガス抜き経路
　３３Ａ　ガス抜き経路上流部
　３３Ｂ　ガス抜き経路下流部
　３４　第１水経路
　３５　第２水経路
　３５Ａ　第２水経路上流部
　３５Ｂ　第２水経路下流部
　３６　水蒸気供給路
　３７　原料ガス供給路
　３８　燃料ガス供給路
　３９　燃焼排ガス経路
　４０　第３水経路
　４１　オフ燃料ガス経路
　４２　酸化剤ガス供給路
　４３　オフ酸化剤ガス経路
　４４　第１凝縮水経路
　４５　第２凝縮水経路
　４８　第４水経路
　４９　分岐経路
　５０　冷却水経路
　１０１　燃料電池
　１０１Ａ　燃料ガス内部流路
　１０１Ｂ　酸化剤ガス内部流路
　１０１Ｃ　冷却水内部流路
　１０２　酸化剤ガス供給器
　１０３　第１凝縮器
　１０４　第２凝縮器
　１０５　冷却水タンク
　１０５ａ　オーバーフロー路
　１０６　第２水位検知器
　１０７　第２水供給器
　１０８　第２切り替え器
　１０９　冷却水供給器
　２００　燃料電池システム

Claims (14)

  1. 　原料ガスと水蒸気から水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、
    　前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、
    　水を貯水する水タンクと、
    　前記水タンクから供給された前記水を利用する水利用機器と、
    　前記水タンクから前記水利用機器までの水経路に設けられ、前記水タンク内の前記水を前記水利用機器に供給する第１水供給器と、
    　前記水経路を通流する前記水を浄化する浄化器と、を備え、
    　前記浄化器は、前記水経路において、前記水タンクが満水位であるときに前記水の自重により該浄化器内に水が張られるように配設されている、燃料電池システム。
  2. 　前記浄化器から前記第１水供給器までの前記水経路を第１水経路とし、
    　前記浄化器及び前記第１水経路の少なくともいずれか一方には、前記浄化器内のガスを大気に排気するように構成された排気口が配設されている、請求項１に記載の燃料電池システム。
  3. 　前記排気口と前記水タンクとを接続するガス抜き経路を備え、
    　前記水タンクは大気開放されている、請求項２に記載の燃料電池システム。
  4. 　前記ガス抜き経路には、該ガス抜き経路を開閉する第１弁が設けられている、請求項３に記載の燃料電池システム。
  5. 　制御器を備え、
    　前記制御器は、前記浄化器の水張りをするときには前記第１弁を開放し、
    　前記改質器の水素生成運転をするときには前記第１弁を閉鎖するように制御する、請求項４に記載の燃料電池システム。
  6. 　前記水利用機器は大気開放されている、請求項１に記載の燃料電池システム。
  7. 　前記浄化器は前記第１水供給器よりも下流側に設けられ、
    　前記第１水供給器は、前記水経路において、前記水タンクの満水位時に前記水の自重により該第１水供給器内に水が張られるように配設されている、請求項１に記載の燃料電池システム。
  8. 　前記浄化器の水位を検知する第１水位検知器を備える、請求項１に記載の燃料電池システム。
  9. 　前記第１水位検知器は前記水タンクの水位を検知して、前記浄化器の水位を検知するように構成されている、請求項８に記載の燃料電池システム。
  10. 　前記水タンクに給水する給水器と、制御器と、を備え、
    　前記制御器は、前記第１水位検知器が前記水位の上昇を検知すると、前記給水器の給水を停止させる、請求項９に記載の燃料電池システム。
  11. 　前記制御器は、前記給水器の給水を停止させた後に、前記第１水位検知器が前記水位の下降を検知すると、前記給水器の給水を再開させる、請求項１０に記載の燃料電池システム。
  12. 　前記水利用機器は、前記水蒸気を生成する蒸発器であり、
    　前記浄化器から前記蒸発器までの前記水経路を第２水経路とし、
    　前記燃料電池システムは、
    　前記第２水経路から分岐され、大気開放された開放端を有する第３水経路と、
    　前記第１水供給器を前記蒸発器と前記第３水経路の開放端とに選択的に接続する第１切り替え器と、
    　制御器と、を備え、
    　前記制御器は、前記第１水位検知器が前記浄化器の水位が満水であることを検知すると、前記第１切り替え器を前記第１水供給器と前記第３水経路の開放端とを接続させた状態で、前記第１水供給器を作動させる、請求項８に記載の燃料電池システム。
  13. 　前記水利用機器は、前記燃料電池に冷却水経路を介して供給される水を貯える冷却水タンクであり、
    　前記燃料電池システムは、
    　前記水蒸気を生成する蒸発器と、
    　前記冷却水タンク内の水位を検知する第２水位検知器と、
    　前記冷却水経路と前記蒸発器とを接続する第４水経路と、
    　前記第４水経路に設けられ、前記蒸発器に前記水を供給する第２水供給器と、
    　前記第４水経路から分岐され、大気開放された開放端を有する分岐経路と、
    　前記第２水供給器を前記蒸発器と前記分岐経路の開放端とに選択的に接続する第２切り替え器と、
    　制御器と、を備え、
    　前記制御器は、前記第２水位検知器が前記冷却水タンクの水位が所定の水位であることを検知すると、前記第２切り替え器を前記第２水供給器と前記分岐経路の開放端とを接続させた状態で、前記第２水供給器を作動させる、請求項１に記載の燃料電池システム。
  14. 　前記冷却水経路に設けられ、前記燃料電池に前記冷却水タンクの水を供給する冷却水供給器を備え、
    　前記制御器は、前記第２水供給器を作動させるとともに、前記冷却水供給器を作動させる、請求項１３に記載の燃料電池システム。
     
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