专利名称：燃料电池系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用至少由碳及氢构成的有机化合物与水进行发电的燃料电池系统，特别是涉及能够有效抑制水体变质发展的燃料电池系统。
背景技术：
向来，能够高效率小规模发电的燃料电池系统，由于容易构筑利用发电时生成的热能的系统，因此作为能够实现较高的能量利用效率的分散型的发电系统正在得到开发研究。
燃料电池系统具备燃料电池作为该发电部的主体。在该燃料电池中，作为发电用的燃料通常使用氢(氢气)。但是，作为该燃料电池发电所需要的氢的提供手段的基础设施现在还没有整备。因此，在已有的燃料电池系统中，设有生成发电所需要的氢用的氢生成装置。在该氢生成装置中，利用规定的重整反应重整天然气等化石燃料，借助于此，由化石燃料生成氢。也就是说，在已有的燃料电池系统中，将利用氢生成装置生成的氢作为发电用的燃料提供给燃料电池。而且，在燃料电池中，使用由氢生成装置提供的氢，进行能够输出规定的功率的发电。
作为氢生成装置生成氢所使用的重整反应，通常使用水蒸汽重整反应。在该水蒸汽重整反应中，用水蒸汽对化石燃料进行重整，以此由化石燃料生成氢。因此，在燃料电池发电系统发电运行时，对氢生成装置提供发生水蒸气用的水。也就是说，为了使用燃料电池得到规定的功率，在该燃料电池系统的设置场所中确保水的供给源也是不可缺的。
通常，作为向燃料电池系统提供水用的水提供手段，自来水使用合适。在这里，在将自来水作为水提供手段使用的情况下，从利用自来水管提供的水中彻底除去钙和氯等成分是必要的。其原因是由于钙的堆积或氯对配管的腐蚀，会使燃料电池系统的性能随着时间的经过而劣化。因此，在以往的燃料电池中，为了从自来水管提供的水中充分去除钙和氯等成分，设有具备离子交换树脂等的净水器。
但是，如果使用具备离子交换树脂的净水器，则能够彻底除去水中含有的钙和氯等成分，但是随着使用时间的增加，离子交换树脂等的净化性能会劣化。也就是说，使用该离子交换树脂等的结构需要频繁地对净水器进行维修保养。这是燃料电池系统的运行成本恶化的主要原因。因此，在已有的燃料电池系统中，往往采用回收伴随燃料电池发电生成的水进行利用的，自主供水的形态。如果采用这种水由自己提供的形态，就不需要净水器，或能够减少给净水器造成的负荷，减少其维修保养频度，因此能够改善燃料电池系统的运行成本。
但是，燃料电池系统内部回收的水不含氯等杀菌成分，另一方面，由于在含有微生物和杂菌以及他们所需要的养分(例如有机物等)的状态下进行回收，所以水体随着时间的经过而变质的可能性大。于是，如果水体变质时，会在回收水的水回收装置和提供水用的配管等的构成部件的内部发生流路闭塞或流路狭窄等流路障碍，该流路障碍会形成供水功能的障碍。
因此，作为抑制在燃料电池系统内部回收的水的变质的发展的手段，已经提出了很多种抑制手段。
例如，作为对燃料电池系统内部回收的水的变质的发展进行抑制的手段，提出了利用具有抗菌作用的金属材料构成提供或回收水等用的配管等的构成要素的手段(参照例如专利文献1)。
又，作为对燃料电池系统内部水的变质进行抑制的手段，还提出了向燃料电池系统内部回收的水照射紫外线，以此杀灭水中含有的各种杂菌的手段(参照例如专利文献2)。
又，作为对燃料电池系统内部水的变质的发展的抑制手段，还提出了将燃料电池系统内流通的水的酸度调整为强酸性，以此杀灭水中含有的杂菌等的手段(参照例如专利文献3)。
又，作为对燃料电池系统内部的水的变质的发展的抑制手段，还提出了在水的流通路径上配置具有抗菌性的杀菌过滤器，利用该杀菌过滤器除去水中含有的杂菌等的手段(参照例如专利文献4)。
又，作为对燃料电池系统内部的水的变质的发展的抑制手段，还提出了检测燃料电池系统的内部流通的水中是否产生微生物，当产生微生物时向水照射紫外线，以此杀灭水中含有的杂菌等的手段(参照例如专利文献5)。
还有，作为对燃料电池系统内部的水的变质的发展的抑制手段，还提出了使燃料电池系统内部流通的水的温度上升到加热杀菌所必需的规定温度的手段(参照例如专利文献6)。在这种情况下，为了使水的温度上升到加热杀菌所必需的规定的温度，提出了利用从燃料电池排出的温度上升了的冷却水的热量，以减少加热水所需要的能量的手段(参照例如专利文献7)专利文献1特开平8-22833号公报专利文献2特开平9-63612号公报专利文献3特开平9-306523号公报专利文献4特开平8-63611号公报专利文献5特开2002-270211号公报专利文献6特开平8-138714号公报专利文献7特开2002-270194号公报发明内容本发明所要解决的课题但是在上述已有的方案中，在利用具有抗菌作用的金属材料构成提供水或回收水用的配管等的方案中，由于抗菌作用形成的除菌效果长期持续，所以能够高效率地抑制回收的水的变质的发展，但是因为不能控制抗菌成分从金属材料中溶出，因此会有因使用条件的关系得不到合适的除菌效果的情况。而且，在抗菌成分从金属材料溶入回收的水中的情况下，会产生由于该溶出的抗菌成分的影响，增加离子交换树脂的负担的问题。又，在利用该抗菌作用的方案中，有时候因水中含有杂菌的种类的不同，不能够得到很彻底的除菌效果。
又，在利用对燃料电池系统内部回收的水照射紫外线防止水的变质的方案、利用将燃料电池系统内部流通的水的酸度调整为强酸性防止水的变质的方案、以及利用抗菌性除菌过滤器除去水中含有的杂菌等以防止水的变质的方案中，在能够连续进行杀菌处理或除菌处理的情况下大致可以抑制水的变质的发展，但在这些方案中要彻底分解或除去回收的水中含有的有机物是困难的，所以会因为残留有机物而导致微生物或杂菌的繁殖，因此会具有水变质的情况。例如，在燃料电池系统长时间停止发电运行的情况下，由于不能够进行上述杀菌处理或除菌处理，因此回收的水发生变质的概率变高。
又，在通过使燃料电池系统内部流通的水的温度上升到加热杀菌所需的规定的温度以防止水的变质的方案中，能够以比较简单的结构有效地抑制水的变质，但是必须使水的温度上升到加热杀菌所需的规定的温度，所以会增加能量的消耗。例如，在为了将水加热到规定的温度而使用电加热器等的情况下，为使该电加热器发热，消耗了更多的电能。在这种情况下，如果采用利用从燃料电池排出的温度上升了的冷却水的热量，就可以使水的温度上升到加热杀菌所需的规定的温度，能够不发生二次能量消耗，但是通常使用温度上升的冷却水的情况下，由于将伴随发电而产生的热能的几乎全部用于上述水的加热，所以也就减少为提供热水等而可能使用的热能。
还有，在使水的温度上升到加热杀菌所需的规定温度的方案中，在经常加热燃料电池系统内部循环的水的情况下，由于该加热并且循环的高温状态的水，离子交换树脂等有可能会因热而劣化。
本发明是为解决上述存在问题而作出的，其目的在于，提供能够以简单的结构不浪费能量地有效地抑制水变质的发展的，水的提供功能以及净化功能不容易发生障碍的燃料电池系统。
解决课题用的手段本发明是鉴于上述情况而作出的，本发明的燃料电池系统具备使原料与水发生重整反应生成氢的氢生成部、使在所述氢生成部生成的氢与氧化剂发生电化学反应进行发电的燃料电池、使冷却所述燃料电池用的水循环的冷却水循环部、回收由所述氢生成部以及所述燃料电池的至少任意一个排出的水的水回收部、贮存由所述水回收部回收的水的第1贮水部、从所述第1贮水部取水提供给所述氢生成部、所述燃料电池以及所述冷却水循环部中的至少任意一个提供水的水供给部、以及控制部，所述第1贮水部具备排水口，还具备将所述冷却水循环部将水补给到所述第1贮水部的水补给部，所述控制部进行控制，以从所述第1贮水部的所述排水口排出水进行废弃处理，并且利用所述水补给部由所述冷却水循环部将水补充到所述第1贮水部(权利要求1)。
形成这样的结构时，由于从第1贮水部的排水口排出水并进行废弃处理，并且利用水补给部从冷却水循环部将水补给到第1贮水部，所以能够抑制第1贮水部的水的变质。
在这种情况下，所述控制部进行控制，以将所述第1贮水部的至少一部分水从所述排水口排出进行废弃处理，并且利用所述水补给部将相当于所述至少一部分的水的水量从所述冷却水循环部补给到所述第1贮水部(权利要求2)。
形成这样的结构时，将第1贮水部的至少一部分的水从排水口排出废弃，并且利用水补给部将相当于至少一部分水量的水从冷却水循环部补给到第1贮水部，因此能够使燃料电池稳定地进行发电运行。
又，在上述情况下，所述控制部进行控制，以在所述燃料电池的发电运行停止时从所述第1贮水部的所述排水口排出水进行废弃处理，并且利用所述水补给部将水从所述冷却水循环部补给到所述第1贮水部(权利要求3)。
形成这样的结构时，在所述燃料电池的发电运行停止时从所述第1贮水部的排出口排出水进行废弃处理，并且利用所述水补给部将水从所述冷却水循环部补给到所述第1贮水部，因此能够防止对燃料电池系统的发电运行的不良影响。
在这种情况下，所述控制部进行控制，以在所述燃料电池的发电运行刚停止时从所述第1贮水部的所述排水口排出水进行废弃处理，并且在所述燃料电池的发电运行将开始时利用所述水补给部将水从所述冷却水循环部补给到所述第1贮水部(权利要求4)。
形成这样的结构时，在燃料电池发电运行刚停止时从第1贮水部的排水口排出水进行废弃处理，并且在燃料电池的发电运行将开始时利用水补给部将水从冷却水循环部补给到第1贮水部，因此能够更有效地抑制第1贮水部的水的变质。
又，在上述情况下，所述控制部进行控制，以在所述燃料电池进行发电运行时，以预先设定的规定周期从所述第1贮水部的排水口排出水进行废弃处理，并且利用所述水补给部将水从所述冷却水循环部补给到所述第1贮水部(权利要求5)。
形成这样的结构时，在燃料电池发电运行时以预先设定的规定周期从第1贮水部的排水口排出水进行废弃处理，并且利用水补给部将水从所述冷却水循环部补给到所述第1贮水部，因此能够长时间持续进行燃料电池系统的发电运行。
又，在上述情况下，所述控制部进行控制，以利用所述水补给部从所述冷却水循环部向所述第1贮水部补给冷却所述燃料电池而加热到60℃以上的温度的水(权利要求6)。
当形成这样的结构时，由于利用水供给部从冷却水循环部向第1贮水部补给冷却燃料电池而被加热到60℃以上的温度的水，因此有效进行了水的杀菌或除菌，借助于此可以有效抑制第1贮水部的水的变质。
又，在上述情况下，所述控制部进行控制，以利用所述水回收部回收的所述氢生成部以及所述燃料电池中的至少任意一个排出的水，通过所述水供给部将水从所述第1贮水部提供到所述冷却水循环部(权利要求7)。
形成这样的结构时，由于利用水回收部回收的氢生成部以及燃料电池中的至少任意一个所排出的水，并通过水供给部将水从第1贮水部提供到冷却水循环部，因此在燃料电池系统中能够形成水的自主提供形态。
又，在上述情况下，还具备贮存所述冷却水循环部的一部分水的第2贮水部，所述控制部进行控制，以在所述燃料电池发电运行时将所述冷却水循环部的一部分水贮存于所述第2贮水部，利用所述水补给部，代替所述冷却水循环部从所述第2贮水部将水补给到所述第1贮水部(权利要求8)。
形成这样的结构时，在燃料电池的发电运行时将冷却水循环部的一部分水贮存于第2贮水部，利用水补给部，替代冷却水循环部从第2贮水部补给水到第1贮水部，因此能够切实地对第1贮水部进行水的补给。
又，在上述情况下，还具备冷却从所述冷却水循环部补给到所述第1贮水部的水的冷却部，所述控制部进行控制，以利用所述水补给部将利用所述冷却部冷却的水从所述冷却水循环部补给到所述第1贮水部(权利要求9)。
形成这样的结构时，利用水补给部将用冷却部冷却的水从冷却水循环部补给到第1贮水部，因此能够防止耐热性低的离子交换树脂等的热劣化。
又，在上述情况下，还具备检测所述第1贮水部的水温的水温检测部，所述控制部进行控制，根据所述水温检测部检测出的所述第1贮水部的水温设定从所述第1贮水部的所述排水口排出水进行废弃处理的周期(权利要求10)。
形成这样的结构时，根据水温检测部检测出的第1贮水部的水温设定从第1贮水部的排水口排出水进行废弃处理的周期，因此能够根据季节等适当设定废弃水的周期。
又，在上述情况下，还具备净化利用所述水供给部从所述第1贮水部提供给所述氢生成部、所述燃料电池以及所述冷却水循环部中的至少任意一个的水的水净化部(权利要求11)。
形成这样的结构时，由于通过净化部净化利用所述水供给部从第1贮水部提供给氢生成部、燃料电池以及冷却水循环部中的至少任意一个的水，因此能够提供不含杂质的水。
在这种情况下，所述水净化部至少具备离子交换树脂及活性碳中的任意一种(权利要求12)。
形成这样的结构时，由于水净化部具备离子交换树脂和活性碳中的任意一个，因此能够恰当地进行水的净化。
发明效果如果采用本发明的燃料电池的系统，则可以在发电运行停止时排出燃料电池系统内部回收并且贮存于贮水部的至少一部分的水进行废弃处理，或在发电运行时排出贮存于贮水部的至少一部分水进行废弃处理，定期从贮水部排出变质概率高的水进行废弃处理，以利用水补给手段从利用燃料电池发电运行时发生的热能进行除菌的冷却水循环部提供的燃料电池的冷却水来补充由于排出废弃的水而产生的贮水部的水量不足，将贮水部的水量的至少一部分置换为变质概率小的水，借助于此，能够防止发电运行停止时循环水的变质，而且能够在发电运行时使变质概率小的水循环到燃料电池系统内部。
又，通过在从冷却水循环部向贮水部提供冷却水的一部分用的水补给路径上设置冷却部，能够在提供给贮水部之前对在发电运行时使燃料电池冷却而温度上升的冷却水进行冷却。其结果是，在燃料电池系统连续进行发电运行的情况下，也能够对水净化部提供由冷却部冷却了的水，因此能够抑制水净化部的离子交换树脂等的热劣化。还由于设有贮存冷却水循环部具有的冷却水的一部分用的第2贮水部，从该第2贮水部将水补充到贮水部，因此能够对在发电运行中废弃水因而水位下降的贮水部切实进行水的补充。其结果是，能够抑制燃料电池系统中的水的变质的发展。
而且，由于上述种种效果，能够提供利用简单的结构不浪费能源地有效地抑制水的变质的发展的，水的提供功能和净化功能不容易发生障碍的燃料电池系统。
图1是模式性表示本发明实施形态1的燃料电池系统的结构的方框图。
图2是模式性表示本发明实施形态2的燃料电池系统的结构的方框图。
图3是模式性表示本发明实施形态3的燃料电池系统的结构的方框图。
图4(a)是表示发电运行的经过时间与一般细菌数量的相对变化关系的关系图，图4(b)是表示发电运行经过天数与一般细菌数量的相对变化关系的关系图。
符号说明1 氢生成部2 原料供给部3 水供给部3a 水供给控制部3b 氢生成水供给路径3c 冷却水补给路径4a 氢供给路径4b 废氢气路径5 燃料电池发电部6 鼓风机7 冷却水循环部8 水回收部9 第1贮水部9a 水位传感器9b 水温检测部10 水补给部10a 水补给路径11 水净化部11a 活性碳11b 离子交换树脂12 排水口13 自来水供给阀14 第2贮水部15 冷却部100～300 燃料电池系统101 控制部
具体实施例方式
以下参照附图对实施本发明的最佳形态进行详细说明。
实施形态1首先参照附图对本发明实施形态1的燃料电池系统的结构进行详细说明。
图1是模式性表示本发明实施形态1的燃料电池系统的结构的方框图。还有，图1中，构成燃料电池系统的各结构要素间的实线表示配管，标于这些实线上的箭头表示配管内水和重整气体等的通常的流通方向。
如图1所示，本实施形态的燃料电池系统100具备氢生成部1。该氢生成部1主要进行使用含有例如天然气、LPG等碳氢化合物成分、甲醇等醇类、或石脑油成分等至少由碳和氢构成的有机化合物的原料与水蒸汽的重整反应，利用该重整反应生成富含氢的重整气体。在这里，该氢生成部1(图1未特别图示)具备进行上述重整反应用的重整部、减少从该重整部排出的重整气体中的一氧化碳用的一氧化碳转化部(以下简称为“转化部”)以及一氧化碳去除部(以下简称为“净化部”)。还有，重整部具备使重整反应进行用的重整催化剂、提供使重整反应进行所需要的热量用的，使原料的一部分燃烧或使从重整气体的提供目的地(即燃料电池)返回的废气(剩余的重整气体或废氢气)燃烧的火焰燃烧器、以及提供助燃空气用的多叶片风扇(Sirocco fan)。又，转化部具备使从重整部排出的重整气体中的一氧化碳与水蒸汽反应用的转化催化剂。又，净化部具备使从转化部排出的重整气体中的一氧化碳氧化或沼气化用的CO去除催化剂。这些转化部以及净化部为了有效降低重整气体中含有的一氧化碳，在适合各化学反应的温度条件下分别运行。还有，在这里省略关于氢生成部1的内部的上述重整部、转化部以及净化部以外的结构的详细说明。
又如图1所示，该燃料电池系统100具备原料供给部2。该原料供给部2向上述氢生成部1提供生成氢用的天然气等原料。在本实施形态中，采用由天然气基础设施提供作为原料的天然气的结构作为该原料供给部2。还有，在本实施形态中，对生成氢所用的原料使用天然气的形态进行了说明，但并不限于此，如上所述，只要是这样的原料，例如含有LPG等碳氢化合物成分、甲醇等的醇类、或石脑油成分等那样的至少由碳和氢构成的有机化合物的原料，不管是什么原料都可以使用。例如，在原料使用LPG的情况下，在原料供给部2中配设LPG罐。
又，该燃料电池系统100具备水供给部3。该水供给部3向上述氢生成部1和下述冷却水循环部7提供生成重整反应用的水蒸汽用的水与冷却下述燃料电池发电部5的燃料电池用的水。在这里，在本实施形态中，该水供给部3具备柱塞泵。而且，利用该柱塞泵的动作向氢生成部1以及冷却水循环部7送水。又，由该水供给部3送出的水，如图1所示，在由水净化部11进行净化后，经由水供给控制部3a通过氢生成水供给路径3b以及冷却水补给路径3c分别提供给氢生成部1以及冷却水循环部7。在这里，水净化部11具备活性碳11a和离子交换树脂11b。还有，使用于水净化部11的杂质去除构件不限于活性碳11a以及离子交换树脂11b，只要是能够除去水中的离子或有机物等杂质的杂质去除构件，也可以使用沸石、陶瓷等任何杂质去除构件。
还有，水供给控制部3a还具备例如小型贮水箱和供水泵。在本实施形态中，为了从水供给部3向氢生成部1与冷却水循环部7分配、提供水，在小型贮水箱上设有2个供水泵。而且，由水供给部3提供的水被提供给小型贮水箱，通过适度控制上述供水泵的各动作将由水供给部3提供的水适度地分别、提供给氢生成部1和冷却水循环部7。
又，该燃料电池系统100具备作为其发电部主体的燃料电池发电部5。该燃料电池发电部5使用从氢生成部1排出，提供给燃料电池发电部5的阳极侧(燃料极侧)的富氢的重整气体与利用下述鼓风机6吸入，提供给燃料电池发电部5的阴极侧(空气极侧)的空气，进行能够输出规定的功率的发电。在这本实施形态中，燃料电池发电部5具备固体高分子型燃料电池。而且，燃料电池发电部5形成这样的结构，即对提供给其阴极侧的空气利用使用于燃料电池发电部5的内部进行发电后所排出的空气等所具有的水分进行加湿的结构。还有，在该燃料电池发电部5中，在提供给阴极一侧的空气的加湿度不足的情况下，利用在燃料电池发电部5的内部使贮存于冷却水循环部7的冷却水的一部分蒸发，使所述加湿度调整到合适的加湿度。还如图1所示，在氢生成部1中生成的重整气体通过氢供给路径4a提供给燃料电池发电部5的阳极侧。又，从燃料电池发电部5排出的，不曾在发电中使用过的剩余的重整气体通过废氢气路径4b返回到氢生成部1。通过该废氢气路径4b返回氢生成部1的剩余重整气体被提供给重整部的火焰燃烧器，在该火焰燃烧器中为进行重整反应而燃烧。又，该燃料电池发电部5的结构与一般的燃料电池发电部的结构相同，因此在这里省略关于内部结构的更详细的说明。
又，该燃料电池系统100具备鼓风机6。该鼓风机6通过吸入大气将空气提供给燃料电池发电部5的阴极侧。该鼓风机6可使用多叶片风扇。
又，该燃料电池系统100具备冷却水循环部7。该冷却水循环部7在本实施形态中具备贮存冷却水用的小型贮水箱和使冷却水循环用的供水泵。该冷却水循环部7为冷却发电中发热的燃料电池发电部5，利用供水泵使贮水箱内的冷却水在燃料电池发电部5内部形成的，图1中未特别图示的冷却水用流路中循环。利用该冷却水的循环，冷却水循环部7回收在燃料电池发电部5进行发电时产生的热量，以此冷却燃料电池发电部5。又，冷却水循环部7如下构成，即通过使用该回收的热量加热由外部提供的水，也可以使用于提供热水的目的。还有，在本实施形态中，如上所述在氢生成水供给路径3b之外，另有冷却水补给路径3c从水供给控制部3a向冷却水循环部7延伸，形成能够利用该冷却水补给路径3c从水供给部3向冷却水循环部7进行冷却水的补充的结构。
又，该燃料电池系统100具备水回收部8。该水回收部8通过凝缩从由燃料电池发电部5的阴极侧及氢生成部1排出的空气、以及氢生成部1的内部的重整加热部的燃烧废气中分别回收水分。该水回收部8在本实施形态中具备凝缩器。在该凝缩器中构成使用空气冷却风扇的凝缩机构，利用该凝缩机构从排出的空气以及燃烧废气分别回收水分。还有，该水回收部8与在燃料电池系统中一般使用的水回收部的结构相同，因此在这里省略关于其内部结构的更详细的说明。
又，该燃料电池系统100具备第1贮水部9。还有，在本发明的实施形态中，对除了有第1贮水部9之外还具备第2贮水部的燃料电池系统也进行了说明，对具备该第2贮水部的燃料电池系统将在后面进行说明。对该第1贮水部9，提供在水回收部8回收的水。而且，该第1贮水部9贮存由该水回收部8提供的水。因此，该第1贮水部9具备贮水箱。而且如图1所示，在该贮水箱的上部设有检测贮水量用的例如浮标式水位传感器9a，根据该水位传感器9a的输出信号控制第1贮水部9的贮水量。又如图1所示，利用规定的配管分别连接第1贮水部9与水回收部8以及水供给部3。借助于此，在燃料电池系统100中，形成自主供水的形态。借助于该自主供水的形态，在燃料电池系统100中，利用水供给部3取出贮存于第1贮水部9的水，该取出的水提供给使用水的各场所。在这里，使用水的场所不仅有上述氢生成部1以及冷却水循环部7，还有对提供给燃料电池发电部5的重整气体或空气进行加湿用的图1中未特别图示的加湿装置等。
还有，如图1所示，通过规定的配管连接第1贮水部9与自来水供给阀13。在本实施形态中，自来水供给阀13通过规定的配管连接于水管。又如图1所示，通过规定的配管连接第1贮水部9与排水口12。该排水口12利用电磁阀等开闭阀构成。通过该排水口12，根据需要将第1贮水部9中贮存的水排出到燃料电池系统100的外部进行废弃处理。
在本实施形态中，仅在第1贮水部9设置水位传感器9a，但是对于水供给控制部3a以及冷却水循环部7等水量管理需要的结构要素，也根据需要设置水位传感器。而且根据需要在水供给控制部3a以及冷却水循环部7等，也利用水位传感器管理水位，以此管理贮存于它们中的水量。
又，该燃料电池系统100具备能够适度控制构成燃料电池系统100的各结构要素的工作用的控制部101。该控制部101具备例如(图1中未图示的)，存储部、中央运算处理装置(CPU)等。还有，燃料电池系统100的各结构要素的工作的程序预先存储于控制部101的存储部，根据该存储部中存储的程序，控制部101合适地控制燃料电池系统100的工作。
而且如图1所示，在本实施形态的燃料电池系统100中，利用水补给路径10a连接第1贮水部9与冷却水循环部7(具体地说，就是贮存冷却水用的贮水箱或冷却水的循环路径)，在该水补给路径10a的规定位置上配设水补给部10。该水补给部10在本实施形态中具备供水泵。而且，该水补给部10通过水补给路径10a从冷却水循环部7取出冷却水，将该取出的冷却水通过水补给路径10a提供给第1贮水部9。也就是说，本实施形态的燃料电池系统100具有能够将水从冷却水循环部7补充到第1贮水部9的结构。
下面参照附图对本发明实施形态1的燃料电池系统的动作进行详细说明。
燃料电池系统100利用控制部101的控制进行以下所述的工作。在这里，本说明书中所述的所谓燃料电池系统100的发电运行，是指包含发电运行开始动作(起动模式)、其后继续进行的稳定的发电运行(发电模式)、其后继续进行的发电运行结束动作(停止模式)的动作。而且，发电运行开始动作(起动模式)是指为了进行发电运行使燃料电池系统100稳定上升用的动作。又，所谓发电运行结束动作，是指使燃料电池系统100从发电运行到稳定停止用的动作。
首先，在图1所示的燃料电池系统100开始发电运行时，为了生成燃料电池发电部5的发电运行中所需要的富含氢的重整气体，使氢生成部1工作。具体地说，将作为生成氢用的原料的天然气从原料供给部2提供给氢生成部1的重整部。又，为了生成进行重整反应用的水蒸汽，使水供给部3工作，将水从第1贮水部9提供给氢生成部1的重整部。这时，贮存于第1贮水部9的水利用水供给部3的工作通过水净化部11提供给水供给控制部3a，在该水供给控制部3a中控制供给量，提供给氢生成部1的重整部。又，这时为了进行重整反应，利用在火焰燃烧器中燃烧废氢气发生的热量加热设置于重整部的重整催化剂。又，为了燃烧废氢气，将空气从提供助燃空气用的多叶片风扇提供给火焰燃烧器。借助于此，氢生成部1的重整部利用水蒸汽重整反应生成富含氢的重整气体。还有，由该氢生成部1的重整部生成的重整气体随后提供给转化部和净化部。而且，在该转化部和净化部中，有效地减少和除去包含于重整气体中的一氧化碳。而且在重整部和净化部中有效降低及除去一氧化碳的重整气体提供给燃料电池发电部5具有的燃料电池的阳极一侧。
从氢生成部1向燃料电池发电部5的燃料电池的阳极一侧提供富含氢的重整气体，同时从鼓风机6向其阴极一侧提供空气时，在燃料电池5中，使用向其阳极侧以及阴极侧提供的重整气体以及空气，进行能够输出规定功率的发电。还有，在发电中未使用过的剩余的重整气体，在从燃料电池的阳极侧排出后回到氢生成部1。而且，提供给该氢生成部1具有的火焰燃烧器，在该火焰燃烧器中为使重整反应进行而燃烧。又如下所述，从燃料电池阴极侧排出的空气为了回收其中的水分提供给水回收部8。
在该发电运行时，由于利用发电用的电化学反应而使燃料电池发热，因此燃料电池发电部5伴随发电而发热。该燃料电池发电部5发生的热利用冷却水循环部7具有的贮水箱内的冷却水循环于燃料电池发电部5内部形成的冷却水用配管进行回收。还有，利用该冷却水循环部7回收的热量利用于例如供应热水等目的。又，在本实施形态中，如上所述冷却水补给路径3c从水供给控制部3a向冷却水循环部7延伸，利用该冷却水补给路径3c由水供给部3进行冷却水的补充。
又，在进行这种发电运行时，从燃料电池发电部5排出伴随发电生成的含水的空气。又，从氢生成部1排出含水分的燃烧废气。这些排出的空气以及燃烧废气提供给水回收部8，在该水回收部8中回收这些水分。也就是说，水回收部8通过凝缩回收排出的空气和燃烧废气中包含的水。然后，水回收部8将从排出的空气以及燃烧废气回收的水输送到第1贮水部9。
从水回收部8输送到第1贮水部9的水，利用水供给部3的动作提供到水净化部11。而且，利用水净化部11的活性碳11a以及离子交换树脂11b具有的净水功能除去水中的杂质。除去杂质的水其后在水供给控制部3a中被控制供给量，提供给氢生成部1以及冷却水循环部7。这样，在本实施形态的燃料电池系统100中，将利用上述水回收部8回收的水贮存于第1贮水部9中，借助于此，通常不从外部补充氢生成部和冷却水循环部7使用的水，就能够连续进行发电工作。还有，由于某种原因在燃料电池系统100中由水位传感器9a检测出水过多或不足的情况下，从自来水供给阀13取入自来水或从排水口12排出水进行废弃处理。以此适当控制第1贮水部9的贮水量。
如上所述，本实施形态的燃料电池系统100的基本发电动作与已有的燃料电池系统的发电动作相同。即与已有的燃料电池系统的情况相同，在本实施形态所示的燃料电池系统100中，也在利用内部回收的水的自主供给形态下进行发电运行。
这样，在采用水的自主供给形态的燃料电池系统100中，由于其内部回收的水基本不含钙和金属离子等杂质，所以预料到水净化部11中使用的活性碳11a以及离子交换树脂11b等结构部件的使用寿命比较长。但是，利用水回收部8回收的水不含有氯等杀菌成分，另一方面，由于从阴极侧排出的空气含有杂菌及其所需要的养分(有机物)，所以回收的水在其后变质的可能性很高。在这里，回收的水发生变质的情况下，会发生回收或提供水用的配管等的内部发生流路闭塞或狭窄等情况从而使水的回收或提供发生困难，因此，会有使燃料电池系统100正常发电运行发生困难的情况。还有，作为防止回收的水发生变质用的方法，提出的有使用臭氧或紫外线杀灭回收的水中含有的杂菌等方案，但该提议不能够100％杀灭杂菌，水中必然存在杂菌。又，大量贮存水的第1贮水部9容易成为杂菌繁殖的场所，特别是在发电运行停止时水不流动，因此在许多情况下杂菌非常容易繁殖。在这种情况下，由于提供水的水供给部3流路闭塞造成供水压力降低等问题，因此有时会有对氢生成部1以及燃料电池发电部5不能够提供必要的水量的情况。这会对燃料电池系统100的正常工作带来很大影响。
因此，在本实施形态中，最好是在刚停止发电运行时，但是也可以是，控制部101在燃料电池系统100停止发电运行时控制构成排水口12的电磁阀等，在规定时间打开该电磁阀，以此从排水口12排出一定量的第1贮水部9中贮存的水(即含有杂菌及其养分的变质可能性高的水)进行废弃处理。而后，最好是在将开始进行发电运行时进行，为了补充与废弃的水量相当的水量，控制部101控制水补给部10将冷却水循环部7内部贮存的冷却水的一部分利用水补给部10经过水补给路径10a提供给第1贮水部9。这样，在本实施形态中，通过从第1贮水部9排出水进行废弃处理和从冷却水循环部7向第1贮水部9补充水，有效地抑制燃料电池系统100中水的变质和能量的浪费。
本实施形态的燃料电池系统100的杂菌抑制作用及其效果在下面进行说明。
也就是说，燃料电池系统100中，燃料电池在发生与发电的电能相当的热量的同时，在比较高的温度下运行。例如，在可以以比较低的温度进行发电工作的，本实施形态所示的固体高分子型燃料电池中，其发电时的工作温度也达到70℃左右。
另一方面，在燃料电池系统100进行发电运行时，通过使冷却水循环部7工作，除去发电的燃料电池的热能并维持其温度。这时，利用冷却水循环部7循环的冷却水的温度在发电运行时经常为与燃料电池的工作温度相等的约70℃左右的温度。
但是，一般的杂菌加热到60℃以上的温度时就被杀灭或其繁殖受到抑制。因此，利用冷却水循环部7通过燃料电池发电部5的内部进行循环，温度上升到70℃左右的冷却水由于受到加热大幅度降低了杂菌数量，因此可以认为已经变为没有杂菌或杂菌增殖受到抑制的水。也就是说，可以认为通过利用燃料电池发电部5内部伴随发电产生的热量，能够不浪费能量地对利用冷却水循环部7循环的冷却水进行杀菌。还有，燃料电池系统100内部发生并且利用水回收部8回收的回收水，没有加热回收水用的加热源，从而基本上没有达到60℃以上的温度，因此例如第1贮水部9的内部杂菌繁殖的概率就高。
因此，在本实施形态中，如上所述，杂菌繁殖概率高的水，即第1贮水部9的内部的水在发电运行停止时被废弃后，与该废弃的水量相当的水量由杂菌繁殖概率低的冷却水循环部7内部补充，其后开始燃料电池系统100的发电运行。在这里，燃料电池系统100的发电运行停止时从第1贮水部9排出水进行废弃处理的理由是，因为该发电运行停止时是水供给不足在运行上最没有影响的时刻，而且在水不流动的发电运行停止时能够有效防止水的变质的发展。这样，在本实施形态的燃料电池系统100中，利用燃料电池发电部5发生的热能杀菌，并且最好是在发电运行将开始时将杀灭杂菌或杂菌繁殖受到抑制的，冷却水循环部7具有的冷却水补充到由于发电运行停止时排出水进行废弃处理而水位降低的第1贮水部9。借助于此，能够降低第1贮水部9贮存的水的杂菌含量，因此利用简便的结构就能够容易且有效地抑制燃料电池系统100中的水的变质。而且，利用本发明能够提供在水的供给功能和净化功能中不容易发生障碍、可靠性高的燃料电池系统100。
又，在本实施形态中，利用燃料电池发电部5发生的热量对冷却水循环部7具有的冷却水进行杀菌，所以不需要追加新的加热用的结构要素，又不浪费能量，能够利用简易的结构有效进行。也就是说，能够提供可确保节能性能的燃料电池系统100。
又，在本实施形态中，在燃料电池系统100的发电运行开始时，利用水补给部10将水从冷却水循环部7补充到第1贮水部9。如果采用这一形态，则在发电运行开始时冷却水循环部7具有的水往往被冷却到比较低的温度，从而能够利用从冷却水循环部7补充低温状态的水，以防止第1贮水部9的水温上升，因此能够防止水净化部11的活性碳11a以及离子交换树脂11b的热劣化。例如，在将70℃的水提供给水净化部11的情况下，活性碳11a的对有机成分的吸附性能下降。又，在这种情况下，由于超过了离子交换树脂11b的耐热温度，离子交换树脂11b发生热劣化。但是，如果采用将低温状态的水从冷却水循环部7补充到第1贮水部9的形态，就能够预先避免上述活性碳11a的吸附特性降低以及离子交换树脂的热劣化等问题。也就是说，能够提供水净化部11的净化特性比较稳定的燃料电池系统100。
在这里，如上所述，从第1贮水部9排出水进行废弃处理的时刻，在本实施形态中选定燃料电池系统100的发电运行停止时刻，但并不限于该发电运行停止时。又，该第1贮水部9排出水进行废弃处理不必在每次发电运行停止时进行。也就是说，从第1贮水部9排出水进行废弃处理，只要是不对燃料电池系统100的发电运行造成障碍的时刻，可以是任何时刻。又，水变质的发展情况随水温而变化。例如，在水温低的冬季，水中杂菌的繁殖速度迟缓。又，在燃料电池系统100的发电运行开始后在比较短的时间内停止其发电运行的情况下，杂菌繁殖的概率也比较小。因此，在每次发电运行停止时没有必要排出水进行废弃处理，也可以根据燃料电池系统100的运行状况设定其排放废弃时间。又，从防止杂菌的繁殖的观点出发，最好是形成能够废弃冷却水循环部7具有的水以外的水的结构。
又，通过排水口12从第1贮水部9排出水进行废弃处理后的，由水补给部10向第1贮水部9补充水的时间，只要是燃料电池系统100发电运行停止时进行水的排出和废弃，也可以是刚排出水进行废弃处理时，但最好是燃料电池系统100将开始发电运行时。其理由是，在发电运行刚停止时利用水补给部10将水补充到第1贮水部9的情况下，其后的发电运行停止期间水的变质发生的可能性高。通过在燃料电池系统100的发电运行将开始前时利用水补给部10将水补充到第1贮水部9，能够防止不需要的水的变质。
又，只要是发电运行时排出水进行废弃处理，由水补给部10对第1贮水部9补充水的时间，选定为其发电运行时间是理想的。其理由是，在第1贮水部9的贮水量不足的状态中进行发电运行的情况下，由第1贮水部9对氢生成部1的供水量不足，会造成燃料电池发电部5的发电工作不稳定。通过在燃料电池系统100的发电运行时进行水的排放废弃和补充，能够防止燃料电池发电部5的发电不稳定的情况发生。
又，包括本实施形态的燃料电池系统100，在一般的燃料电池系统中，在其内部伴随发电都产生水。这是因为，利用作为燃料的天然气等和水，通过重整反应生成重整气体，该重整气体中含有的氢在燃料电池发电部5中被空气中的氧所氧化变换为水。例如，在使用发电效率约为30％的燃料电池系统，使用甲烷为原料的情况下，在1kW的发电量中，每一小时生成约400g的水。因此，在发电运行停止时排出水进行废弃处理，在发电运行起动时将冷却水循环部7拥有的水的一部分补充到第1贮水部9，也由于伴随发电运行生成新的水，因此在燃料电池系统100中不会发生水不足的情况。在本实施形态中，如图1所示，利用冷却水补给路径3c连接冷却水循环部7和水供给部3，通过该冷却水补给路径3c适当进行水的补充。借助于此，基本上不采用通过自来水供给阀13从水管向第1贮水部9导入自来水，燃料电池系统100就能够继续进行稳定的发电工作。
还有，在本实施形态中，对燃料电池发电部5配设固体高分子型燃料电池的形态进行了说明，但不限定于这种形态，只要是配设在发电运行中放热到60℃以上的温度的燃料电池的形态，使用任何形态都可以。采用这种结构，能够得到与本实施形态相同的效果。还有，固体高分子型燃料电池以外的燃料电池，有例如发电中工作温度约200℃的磷酸型燃料电池、工作温度为60～80℃的碱性燃料电池等。
实施形态2图2是模式性表示本发明实施形态2的燃料电池系统的结构的方框图。还有，图2中，构成燃料电池系统的各结构要素间的实线表示配管，标于这些实线上的箭头表示配管内流动的水和重整气体等通常的流动方向。又，在图2中，对与实施形态1中所示的燃料电池100的结构要素相同的结构要素标以相同的符号。
如图2所示，本实施形态的燃料电池系统200具备与实施形态1中所示的燃料电池系统100的结构大致相同的结构。而且，本实施形态的燃料电池系统200的结构仅在第2贮水部14配设于连接冷却水循环部7与水补给部10的水补给路径10a的中途这一点上与实施形态1所示的燃料电池系统100的结构不同。而在其他方面与实施形态1的燃料电池系统100的结构相同。
如上所述，在本实施形态的燃料电池系统200中，第2贮水部14配设于连接冷却水循环部7和水补给部10的水补给路径10a的中途。该第2贮水部14在燃料电池系统200发电运行时利用冷却水循环部7贮存循环的冷却水的一部分。也就是说，该第2贮水部14作为能够贮存冷却水循环部7具有的冷却水用的贮存箱起作用。
本实施形态中，在燃料电池系统200发电运行时，冷却水循环部7具有的冷却水的一部分贮存于第2贮水部14具有的贮水箱。而且，在燃料电池系统200发电运行停止时，仅从排水口12排出规定量的贮存于第1贮水部9的水进行废弃处理。又，在燃料电池系统200发电运行启动时，为了补充相当于废弃的水量的水，贮存于第2贮水部14的水利用水补给部10通过水补给路径10a提供给第1贮水部9。或在每个燃料电池系统200的发电运行中预先设定的周期中废弃第1贮水部9拥有的部分水，同时利用水补给部10补给水，即从第2贮水部14将相当于废弃的水量的水补充到第1贮水部9。这样，在本实施形态中，通过从第1贮水部9废弃水和从第2贮水部14将水补充到第1贮水部9，能够切实有效地抑制了燃料电池系统200中水的变质和能量的浪费。
如果采用本实施形态的燃料电池发电系统200，则利用第2贮水部14能够贮存利用水循环部7循环的冷却水的一部分。借助于此，能够确保为了对第1贮水部9补充水而所需要的冷却水循环部7的水。又，由于不直接将水从冷却水循环部7补充到第1贮水部9，因此能够使补充到第1贮水部9的水的温度为比较低是温度。这样就不需要花时间冷却补充到第1贮水部9的水，所以不停止燃料电池系统200的发电运行，就能够在从第1贮水部9排出一部分水废弃的同时合适地进行将水从第2贮水部14补充到第1贮水部9的动作。其结果是，如果使用本实施形态，则即使是在燃料电池系统200连续进行发电运行的情况下，也能够取得与实施形态1中得到的效果相同的效果。
还有，本实施形态所示的燃料电池200的结构是以更简单的结构并且具有节能性地实现上述效果所用的结构。又，在本实施形态中，从第1贮水部9排出废弃的水量及其周期、以及从第2贮水部14向第1贮水部9补充的水量及其周期，根据对水中的杂菌预先取样并进行评价的结果，根据燃料电池系统200的发电运行的状况等适当设定即可。又，第2贮水部14的大小(最大贮水量)根据确保发电运行起动时所需要的水量的要求决定即可。又，从冷却水循环部7补充到第2贮水部14的水的补充量考虑燃料电池系统200的发电运行中没有障碍并且热回收量无不足的水平适当决定即可。还有，第2贮水部14的水，在补充初期的杂菌数量与冷却水循环部7拥有的水相同，但在长时间不使用地放置着的情况下，有杂菌数量增加的倾向。因此，第2贮水部14拥有的水是否定期排出废弃，或最好是采用定期提供给第1贮水部9的形态。还有，其他方面与实施形态1的情况相同。
实施形态3图3是模式性表示本发明实施形态3的燃料电池系统的结构的方框图。还有，图3中，构成燃料电池系统各构成要素间的实现表示配管，标于这些实线上的箭头表示配管内流动的水和重整气体等通常的流动方向。又，在图3中，对与实施形态1所示的燃料电池系统100的构成要素相同的构成要素标以相同的符号。
如图3所示，本实施形态的燃料电池系统300具备与实施形态1所示的燃料电池系统100的结构大致相同的结构。而且，本实施形态的燃料电池系统300的结构仅在冷却部15配设于连接冷却水循环部7与水补给部10的水补给路径10a的中途这一点，以及在第1贮水部9配设水温检测部9b这一点上与实施形态1所示的燃料电池系统100的结构不同。而在其他方面与实施形态1所示的燃料电池系统100的结构相同。
如上所述，本实施形态的燃料电池系统300中，在连接冷却水循环部7与水补给部10的水补给路径10a的途中配设冷却部15。该冷却部15具备利用空气冷却水用的电风扇。而且，该冷却部15在燃料电池发电系统300发电运行时利用电风扇的空气冷却作用冷却冷却水循环部7具有的水的一部分，将这些冷却的水提供给水补给部10。还有，在本实施形态中，冷却部15具备电风扇，形成利用该电风扇的空气冷却作用冷却水的结构，但并不限于这种结构。例如，冷却部15也可以具备将温度上升的水的热能用于提供热水的热交换器，形成利用交换器对水进行冷却的结构。
又，如上所述，本实施形态的燃料电池系统300中，在第1贮水部9配设水温检测部9b。该水温检测部9b检测贮存于第1贮水部9的水的温度。该水温检测部9b具备例如热敏电阻。该热敏电阻配置于第1贮水部9的内部，以此检测第1贮水部9贮存的水的温度。还有，该热敏电阻的电阻变化利用控制部101分析。而且在该控制部101中，识别第1贮水部9中贮存的水的温度。
在本实施形态中，燃料电池系统300进行发电运行时，在第1贮水部9贮存的水的一部分被废弃后，利用水补给部10从冷却水循环部7对第1贮水部9补充水。在从该冷却水循环部7对第1贮水部9补充水时，冷却水循环部7具有的水利用冷却部15进行冷却。然后该冷却的水利用水补给部10补充到第1贮水部9。又，对该第1贮水部9补充水时，利用水温检测部9b检测第1贮水部9的水的温度。而且控制部101适当地控制冷却部15的冷却动作，使该水温检测部9b检测出的水温在规定的范围内。在这里，该规定的范围考虑例如水净化部11具有的活性碳11a和离子交换树脂11b的耐热温度决定。还有，在本实施形态中，离子交换树脂11b的耐热温度为50℃，因此以该耐热温度为基准设定规定的温度范围。这样，在本实施形态中，从冷却水循环部7对第1贮水部9补充水时，第1贮水部9贮存的水的温度利用水温检测部9b进行监视，利用冷却部15进行冷却，使其温度在规定的范围内。借助于此，能够在燃料电池系统300中有效地抑制水的变质，而且不浪费能量又不导致水净化部11的离子交换树脂11b发生热劣化。
如果采用本实施形态的燃料电池系统300，则在冷却水循环部7与第1贮水部9之间设置冷却部15，能够利用该冷却部15与运行状况无关地向第1贮水部9补充除去热量的水，因此在各种运行状况下都能够可靠地抑制杂菌的繁殖。又利用水温检测部9b检测第1贮水部9贮存的水的温度，能够经常监视利用冷却部15冷却的水的温度，因此能够使冷却部15合适地进行工作。借助于此，能够减轻给水净化部11造成的温度负荷。
如果采用本实施形态的燃料电池系统300，则能够根据水温检测部9b检测出的水温决定从第1贮水部9排出水进行废弃处理的周期。具体地说，通常水的变质的发展情况因季节而变化。例如在水温比较高的夏季，水的变质发展比较快，在水温比较低的冬季，水的变质发展比较慢。从而，通过用水温检测部9b检测第1贮水部9具有的水的温度，能够在水温偏高的时期缩短从第1贮水部9排出水进行废弃处理的周期，在水温偏低的时期延长从第1贮水部9排出水进行废弃处理的周期。于是，在水温低，水的变质发展慢的情况下，缩短从第1贮水部9排出水的废弃周期，尽量不做从第1贮水部9排出、废弃水，因此能够抑制将水废弃时带来的能量损耗。这样，通过将由第1贮水部9废弃水的时刻最佳化，能够提供能量消耗更少的燃料电池系统300。还有，在水温稳定的发电运行停止后对第1贮水部9的水温进行监控，根据预先该监控的水温对每一个燃料电池系统决定废弃周期即可。又，其他方面与实施形态1的情况相同。
实施例1使用本发明实施形态1的燃料电池系统100对水的变质发展状况以及防止效果进行了调查。
在本实施例1中，首先使图1所示的燃料电池系统100分别连续发电运行一周、一个月、和两个月，并且不进行水的废弃和补充，然后将第1贮水部9的内部的水分别取样，利用以琼脂作为培养基的方法，对该各取样的水中包含的一般细菌数目进行测定。其结果是燃料电池系统100连续一周进行发电运行的情况下一般细菌的数目为约100个/ml。又，燃料电池系统100连续一个月发电运行的情况下的一般细菌数目约为2000个/ml。又，燃料电池系统100连续两个月发电运行的情况下的一般细菌数目约为9000个/ml。还有，在燃料电池系统100连续两个月发电运行的情况下，第1贮水部9的贮水箱内表面粘滑，显然有杂菌繁殖的情况，但是水的功能和净化功能没有发生障碍。
接着，利用图1所示的燃料电池系统100，执行在一周连续发电运行之后使其停止5小时，在该停止时将第1贮水部9中贮存的水废弃，同时在启动时将冷却水循环部7具有的冷却水补充到第1贮水部9的运行模式。然后，在执行该运行模式一个月和两个月之后，对第1贮水部9的废弃前的水分别进行取样，利用以琼脂为培养基的方法，对该取样的各水中含有的一般细菌的数目进行计数。其结果是，水中包含的一般细菌的数目在取样的任何水中都是约300个/ml。还有，在这时如上所述每使其连续一周进行发电运行将冷却水循环部7具有的水取样，利用以琼脂为培养基的方法测定该取样的水中包含的一般细菌数目。其结果是，从冷却水循环部7取样的水中包含的一般细菌个数全部为约10个/ml。从该结果可以判定在冷却水循环部7具有的水中，由于利用燃料电池发电部5发生的热对水中的杂菌进行杀菌，因此杂菌的繁殖几乎没有进展。
根据以上结果可以判定，如实施形态1所示，用燃料电池发电部5发生的热能进行杀菌，最好是在发电运行将开始时，将杂菌被消灭或其增殖受到抑制的冷却水循环部7具有的冷却水补充到由于发电运行停止时水被废弃而水位降低的第1贮水部9，因此能够有效防止杂菌繁殖的发展。
还有，当然上述杂菌的繁殖状态因燃料电池系统100的设置场所、季节、初始状态、以及使用温度等而变化。
实施例2下面用本发明实施形态1的燃料电池系统100，进行关于从第1贮水部9排出水进行废弃处理的时刻及其废弃量、以及从冷却水循环部7对第1贮水部9补充水的时刻及其补充量的第1调查。
在实施例2中，以1kW的发电量使燃料电池系统100连续发电运行，每发电运行1小时废弃约400g的第1贮水部9具有的水，从冷却水循环部7向第1贮水部9补充与该废弃的水相当的数量的水。还有，在本实施例2中，第1贮水部9的最大贮水量选定为4L，但是在发电运行开始时第1贮水部9的贮水量选定为3.6L，首先在该时刻对水进行取样，然后，每发电运行一小时将第1贮水部9具有的水废弃约400g，从冷却水循环部7向第1贮水部9补充与该废弃的水相当的数量的水，其后，对第1贮水部9具有的水进行取样。然后利用以琼脂为培养基的方法，对该取样的水中包含的一般细菌的数目进行测定。还有，本实施例2的调查在夏季的晴天进行。
图4(a)是表示发电运行的经过时间与一般细菌数量的相对变化关系的关系图，还有，在图4(a)中，以运行时间为0小时的一般细菌数目为1，其后的一般细菌数目以相对值表示。
如图4(a)所示，每发电运行一小时，将第1贮水部9具有的水废弃400g，从冷却水循环部7向第1贮水部9补充与该废弃的水相当的水，以此判明相应于发电运行的运行时间的增加，一般细菌的数目相对值减少。也就是说，按照本实施例2所示的废弃时间和废弃量从第1贮水部9废弃水，其后从冷却水循环部7补充水，这样能够减少第1贮水部9具有的水中包含的一般细菌的数目。
还有，在本实施例2中，水的废弃量和补充量选定为每小时400g，但是，通过改变其量和频度能够改变第1贮水部9具有的水中包含的一般细菌数目。从而对于最佳的水废弃量和废弃时间、以及水的补充量和补充时间，最好是设想燃料电池系统100的运行状况和使用场所的环境温度等，事前充分进行研究。
又，在本实施例2中，设定水的废弃量和废弃时间，以使第1贮水部9具有的水中含有的一般细菌的数目随时间减少，但是不一定要使一般细菌的数目随时间减少。例如只要能够抑制第1贮水部具有的水中包含的一般细菌的数目，使其至少不会造成图1所示的活性碳11a和离子交换树脂11b等过滤构件的堵塞即可。而且也可以适当设定从第1贮水部9排出废弃的水的水量和频度以及从冷却水循环部7向第1贮水部9补充水的补充量和频度，使得第1贮水部9具有的水中包含的一般细菌的数目维持于安全细菌数水平。
实施例3下面使用本发明实施形态1的燃料电池系统100进行关于从第1贮水部9废弃水的时间及其废弃量以及从冷却水循环部7对第1贮水部9补充水的时间及其补充量的第2调查。
在本实施例3中，以1kW的发电量使燃料电池系统100每天连续运行10小时进行发电，在其发电运行的每一天将第1贮水部9具有的水废弃约2000g，在第2天的发电运行开始时从冷却水循环部7对第1贮水部补充与前一天废弃的水相当数量的水。还有，在本实施例3中，也与实施例2的情况相同，将第1贮水部9的最大贮水量选定为4L。而且在发电运行开始前首先对第1贮水部9具有的水进行取样。又，其后在每一天的发电运行结束之后将第1贮水部9具有的水废弃约2000g，在第2天发电运行开始前，从冷却水循环部7对第1贮水部9补充与该废弃的水相当数量的水。然后，在补充水之后对第1贮水部9具有的水进行取样。然后利用以琼脂作为培养基的方法，对该取样的水包含的一般细菌的数量进行计数。还有，本实施例3的调查也和实施例2的情况相同，在夏季的晴天实施。
图4(b)是表示发电运行的经过天数与一般细菌数目的相对变化的关系的关系图。还有，在图4(b)中，以运行天数为0天的一般细菌数目为1，其后的一般细菌数目以相对值表示。
如图4(b)所示，在本实施例3中，也是每发电运行一天将第1贮水部9具有的水废弃约2000g，从冷却水循环部7向第1贮水部9补充与该废弃的水相当数量的水，由此判明了相应于发电运行天数的增加，一般细菌的数目相对值减少。也就是说，按照本实施例3所示的废弃时间和废弃量废弃第1贮水部9的水，其后从冷却水循环部7补充水，以此能够减少第1贮水部9具有的水中包含的一般细菌是数目。
还有，在本实施例3中，将水的废弃量和补充量规定为每天2000g，而第1贮水部9具有的水中包含的一般细菌数目因该废弃和补充的水量和频度而变化。从而，与实施例2的情况相同，最好是对于最佳的水废弃量和废弃时间、以及水的补充量和补充时间，设想燃料电池系统100的运行状况和使用场所的环境温度等，事先充分进行研究。
又，本实施例3也和实施例2的情况相同，设定水的废弃量和废弃时间以使第1贮水部9具有的水中包含的一般细菌的数目随时间减少，但是不一定要使一般细菌数目随时间减少。例如，如上所述，也可以适当设定第1贮水部9废弃水的量和频度以及从冷却水循环部7向第1贮水部9补充水的补充量和频度，以至少使图1所示的活性碳11a和离子交换树脂11b等过滤构件不发生堵塞。
实施例4使用本发明实施形态2的燃料电池系统200，对水的变质发展状况以及防止效果进行调查。
本实施例4中，使用图2所示的燃料电池系统200，执行以每一天一次的比例废弃第1贮水部9具有的水的大约一半水量，从第2贮水部14向第1贮水部9补充与该废弃的水量相当的水的运行模式。然后，将该运行模式执行一周、一个月、以及两个月，然后对第1贮水部9的废弃前的水分别进行取样，利用以琼脂作为培养基的方法，测定该取样的各水中包含的一般细菌数目。其结果是，燃料电池系统200连续运行一周发电的情况下的一般细菌数目约为100个/ml。又，燃料电池系统200连续运行一个月进行发电的情况下的一般细菌数目为约400个/ml。又，燃料电池系统200连续运行两个月进行发电的情况下的一般细菌数目约为500个/ml。
根据以上结果，可以判定通过定期用杂菌少的冷却水循环部7具有的水定期置换第1贮水部9具有的水的一部分，能够有效抑制第1贮水部9的水的变质的发展。
工业应用性本发明的燃料电池系统作为能够利用简单的结构不浪费能量地有效地抑制水的腐败的发展的，水的供应功能和净化功能不容易发生故障的燃料电池系统在工业上应用是可行的。
权利要求
1.一种燃料电池系统，其特征在于，具备使原料和水发生重整反应生成氢的氢生成部、使在所述氢生成部生成的氢与氧化剂发生电化学反应进行发电的燃料电池、使冷却所述燃料电池用的水循环的冷却水循环部、回收由所述氢生成部及所述燃料电池的至少任意一个排出的水的水回收部、贮存由所述水回收部回收的水的第1贮水部、从所述第1贮水部取水并向所述氢生成部、所述燃料电池和所述冷却水循环部中的至少任意一个提供水的水供给部、以及控制部；所述第1贮水部具备排水口，还具备将水从所述冷却水循环部补充到所述第1贮水部的水补给部，所述控制部进行控制，以从所述第1贮水部的所述排水口排出水进行废弃处理，并且利用所述水补给部由所述冷却水循环部将水补充到所述第1贮水部。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述控制部进行控制，以将所述第1贮水部的至少一部分水从所述排水口排出进行废弃处理，并且利用所述水补给部将相当于所述至少一部分的水的水量从所述冷却水循环部补给到所述第1贮水部。
3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述控制部进行控制，以在所述燃料电池的发电运行停止时从所述第1贮水部的所述排水口排出水进行废弃处理，并且利用所述水补给部将水从所述冷却水循环部补给到所述第1贮水部。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，所述控制部进行控制，以在所述燃料电池的发电运行刚停止时从所述第1贮水部的所述排水口排出水进行废弃处理，并且在所述燃料电池的发电运行将开始时利用所述水补给部将水从所述冷却水循环部补给到所述第1贮水部。
5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述控制部进行控制，以在所述燃料电池进行发电运行时以预先设定的规定周期从所述第1贮水部的所述排水口排出水进行废弃处理，并且利用所述水补给部将水从所述冷却水循环部补给到所述第1贮水部。
6.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述控制部进行控制，以利用所述水补给部从所述冷却水循环部向所述第1贮水部补给冷却所述燃料电池而加热到60℃以上的温度的水。
7.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述控制部进行控制，以利用所述水回收部回收的所述氢生成部以及所述燃料电池中的至少任意一个排出的水，利用所述水供给部将水从所述第1贮水部提供给所述冷却水循环部。
8.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，还具备贮存所述冷却水循环部的一部分水的第2贮水部，所述控制部进行控制，以在所述燃料电池发电运行时将所述冷却水循环部的一部分水贮存于所述第2贮水部，利用所述水补给部，代替所述冷却水循环部从所述第2贮水部将水补给到所述第1贮水部。
9.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，还具备冷却从所述冷却水循环部补给到所述第1贮水部的水的冷却部，所述控制部进行控制，以利用所述水补给部将由所述冷却部冷却的水从所述冷却水循环部补给到所述第1贮水部。
10.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，还具备检测所述第1贮水部的水温的水温检测部，所述控制部进行控制，根据所述水温检测部检测出的所述第1贮水部的水温设定从所述第1贮水部的所述排水口排出水进行废弃处理的周期。
11.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，还具备净化利用所述水供给部从所述第1贮水部提供给所述氢生成部、所述燃料电池、以及所述冷却水循环部中的至少任意一个的水的水净化部。
12.根据权利要求11所述的燃料电池系统，其特征在于，所述水净化部至少具备离子交换树脂和活性碳中的任意一种。
全文摘要
本发明提供燃料电池，该电池利用简单的结构不浪费能源并有效地抑制水体变质，在水供给功能和净化功能上不容易发生障碍。本发明具备使原料与水发生重整反应生成氢的氢生成部(1)、使所述氢生成部生成的氢与氧化剂发生电化学反应进行发电的燃料电池(5)、使冷却所述燃料电池用的水循环的冷却水循环部(7)、回收从所述氢生成部与所述燃料电池中的至少任何一的排出的水的水回收部(8)、贮存由所述水回收部回收的水的第1贮水部(9)、从所述第1贮水部取水并向所述氢生成部、所述燃料电池以及所述冷却水循环部中的至少任何一个供水的水供给部(3)、以及控制部(101)，所述第1贮水部具备排水口(12)，并且还具备从所述冷却水循环部向所述第1贮水部补给水的水补给部(10)，所述控制部进行控制，以从所述第1贮水部的所述排水口排出水进行废弃处理，并且利用所述水补给部将水从所述冷却水循环部补给到所述第1贮水部。
文档编号H01M8/06GK1906789SQ20058000155
公开日2007年1月31日 申请日期2005年1月28日 优先权日2004年1月30日
发明者鹈饲邦弘, 近藤由美 申请人:松下电器产业株式会社