(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池で生じた生成水を水回収装置で回収し、得られた回収水をポンプにより電気脱イオン装置の脱イオン室と濃縮室に送って脱イオン水と濃縮水に分離し、脱イオン水を燃料電池発電装置の冷却水とする燃料電池発電装置用水処理システムにおいて、
電気脱イオン装置の濃縮室から排出される濃縮水の全量が該電気脱イオン装置の電極室へ導入され、該電極室より出る電極水が系外へ排出されるよう構成されていることを特徴とする燃料電池発電装置用水処理システム。
【請求項２】
ポンプにより送られた回収水が流量調節弁を介して濃縮室へ供給されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池発電装置用水処理システム。
【請求項３】
ポンプにより送られた回収水が流量調節弁と濃縮水ポンプと圧力調整弁を介して濃縮室へ供給されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池発電装置用水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池の生成水を冷却水へと処理する燃料電池発電装置用水処理システム、特に電気脱イオン装置を用いた水処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来のこの種の燃料電池発電装置用水処理システムの基本構成を示す系統図である。図において、１は、生成水を含む排出ガスを導入し、含まれる水分を凝縮させて回収する水回収装置であり、燃料電池本体からの排ガスや改質器からの燃焼排ガスが排出ガスとして取込まれ、これらに含まれる反応生成水や燃焼生成水が回収される。２はストレーナ、３は回収水を電気脱イオン装置１４へと送る回収水ポンプ、４は回収水を冷却する熱交換器、５は回収水に含まれるゴミやバクテリアを除去する前処理フィルターである。水回収装置１で回収された回収水はこれらを経て、電気脱イオン装置１４へと送られる。
【０００３】
電気脱イオン装置１４には脱イオン室Ｄ、濃縮室Ｃ、および電極室Ｅが備えられている。脱イオン室Ｄに原水を供給し、直流電圧を加えると、原水に含まれる陰イオンは陽極側に、また陽イオンは陰極側に移動し、イオン交換膜の作用によって選択的に膜を通過して濃縮室Ｃへと移動する。これによって原水は脱イオン水と濃縮水に分離される。さらに、脱イオン室Ｄの後段では、水の電気分解によって生じたＨ+ イオン、およびＯＨ- イオンがイオン交換樹脂の交換基に付着するので、樹脂が常に再生された状態に保持され、脱イオン室Ｄより排出される水は純水として取り出される。
【０００４】
図３の燃料電池発電装置用水処理システムでは、水回収装置１で回収された回収水が、脱イオン水流量調節弁７によって流量調整されて電気脱イオン装置１４の脱イオン室Ｄへと供給され、純化されて脱イオン室Ｄより排出される脱イオン水が、電池冷却水として電池冷却水補給水弁１３を介して図示しない燃料電池発電装置の電池冷却水系へ供給される。濃縮室Ｃより排出された濃縮水の一部は、濃縮が過大となるのを防止するために、濃縮水排出流量調節弁１７、濃縮水排出流量計１８、濃縮水排出止弁１９を経て系外へ排出される。濃縮水の残部は、濃縮水流量調節弁８を経て送られる回収水の一部と混合されたのち、濃縮水ポンプ６によって、濃縮水圧力調節弁９を経て再び濃縮室Ｃへ、また電極水流量調節弁１５および電極水流量計１６を経て電極室Ｅへと並列に供給されている。なお、濃縮水ポンプ６に至る濃縮水の系統には回収水の逆流防止のための逆止弁２０が備えられている。濃縮水ポンプ６によって濃縮室Ｃへ送られた水は、陰イオンおよび陽イオンを取込んで濃縮水となる。また、電極室Ｅへ送られた水は、陽極および陰極付近において生じる電解生成物を電気脱イオン装置１４の外へと取り出す電極水として利用される。電極室Ｅより排出される電極水は電極水排出弁１２を経て全量系外へ排出されるよう構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電気脱イオン装置を組み込んだ従来の燃料電池発電装置用水処理システムは、図３のごとくシステムを構成することによって、回収水の純化を行い、電池冷却水を得ている。しかしながら、このように電気脱イオン装置を組み込んだ水処理システムにおいても、なお以下のごとき問題点がある。
【０００６】
すなわち、上記のごとき電気脱イオン装置を組み込んだシステムは、電気脱イオン装置１４の脱イオン室Ｄ、濃縮室Ｃ、および電極室Ｅに供給される流量をそれぞれ適正量に制御するために、図３に見られるように、多数の部品を組み込んだ複雑な配管系統により構成されている。このため、回収水を純化する他の装置として知られているイオン交換樹脂槽に比較して電気脱イオン装置は小型、コンパクトであるにもかかわらず、電気脱イオン装置を組み込んだ水処理システム全体としては、イオン交換樹脂槽を組み込んだ水処理システムに比べて必ずしもコンパクトな構成ではなく、コストの低減も十分でない。
【０００７】
本発明の目的は、上記のごとき電気脱イオン装置を組み込んだ従来の燃料電池発電装置用水処理システムの問題点を解消し、組み込まれる部品数が少なく、配管系統が単純で、コンパクトで、低コストの水処理システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明においては、
燃料電池で生じた生成水を水回収装置で回収し、得られた回収水をポンプにより電気脱イオン装置の脱イオン室と濃縮室に送って脱イオン水と濃縮水に分離し、脱イオン水を燃料電池発電装置の冷却水とする燃料電池発電装置用水処理システムにおいて、
（１）電気脱イオン装置の濃縮室から排出される濃縮水の全量をこの電気脱イオン装置の電極室へと導入し、電極室より出る電極水を系外へ排出するよう構成することとし、
（２）さらに（１）のシステムにおいて、流量調節弁と濃縮水ポンプと圧力調整弁を介して回収水を濃縮室へ供給することとする。
【０００９】
（３）あるいは、（１）のシステムにおいて、流量調節弁と濃縮水ポンプと圧力調整弁を介して回収水を濃縮室へ供給することとする。
上記（１）のごとく、濃縮室から排出される濃縮水の全量を電極室へ導入し、電極室より出る電極水を系外へ排出するよう構成すれば、濃縮水は濃縮室を流れた後、電極水として直列に電極室を流れ、系外に排出されるので、電極室の供給流量は濃縮室の流量により定まる。したがって、濃縮水の流量と電極水の流量を個別に制御していた従来の水処理システムにおいてはそれぞれの系統に流量調節弁、流量計、止弁を組み込む必要があったが、上記（１）のごとくとすれば、１系統のみ流量調節弁、流量計、止弁を組み込めばよく、組み込み部品の数が少なくなる。これによって、コンパクトな構成が可能となり、コストも低減する。
【００１０】
なお、電気脱イオン装置においては、電極室に供給される流量を濃縮室に供給される流量の 1／10程度に設定して運転されるのが一般的であるが、上記のごとく増量しても電気脱イオン装置の性能上特に問題はない。
さらに上記（２）のごとくとすれば、適量の濃縮水が、流量調節弁で流量調整され、圧力調整弁で圧力調整され、濃縮水ポンプによって濃縮室に供給され、引き続いて電極室を通流することとなる。
【００１１】
また上記（３）のごとくとすれば、適量の濃縮水が、流量調節弁で流量調整され、回収水ポンプによって濃縮室に供給され、引き続いて電極室を通流することとなる。本構成では上記の濃縮水ポンプや圧力調整弁が不要となるので、上記の（２）の構成に比べて組み込み部品の数が少なくなり、よりコンパクトな構成が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
＜実施例１＞
図１は、本発明の燃料電池発電装置用水処理システムの第１の実施例の基本構成を示す系統図である。本実施例の構成においても、図３に示した従来例と同様に、水回収装置１で回収された回収水が、回収水ポンプ３と脱イオン水流量調節弁７により流量調整されて電気脱イオン装置１４の脱イオン室Ｄへと供給され、脱イオン室Ｄで純化された脱イオン水が、電池冷却水補給水弁１３を介して図示しない燃料電池発電装置の電池冷却水系へ供給される。
【００１３】
本実施例の構成の図３に示した従来例との相違点は、電気脱イオン装置１４の濃縮室Ｃおよび電極室Ｅへ供給する濃縮水および電極水の系統、ならびにこれらから排出される水の系統の構成にある。すなわち、従来例では、濃縮室Ｃより排出された水の一部が回収水の一部に混合され、この混合水が濃縮室Ｃと電極室Ｅに並列に供給されていたのに対して、本実施例の構成では、濃縮室Ｃより排出された水の全量が電極室Ｅへと導入され、電極室Ｅより排出される電極水を系外へ排出するよう構成されており、濃縮室Ｃの濃縮水と電極室Ｅの電極水を直列に流す構成である。濃縮室Ｃへ供給する濃縮水には、回収水の一部が、手動の濃縮水流量調節弁８で流量調節され、濃縮水ポンプ６で駆動され、手動の濃縮水圧力調節弁９で圧力調節されて供給される。また、電極室Ｅの外部への排出ラインには、電極水調節弁１０、電極水流量計１１、および電極水排出弁１２が組み込まれている。
【００１４】
本構成は、上記のように、濃縮室Ｃの濃縮水と電極室Ｅの電極水を直列に流れる構成としたので、濃縮水の系統の流量を制御すれば電極水の流量も制御されることとなり、系に組み込むに必要な流量制御部品の個数が削減された。
＜実施例２＞
図２は、本発明の燃料電池発電装置用水処理システムの第２の実施例の基本構成を示す系統図である。本実施例の構成も、水回収装置１の回収水が電気脱イオン装置１４の脱イオン室Ｄへと供給されて純化され、電池冷却水補給水弁１３を介して燃料電池発電装置の電池冷却水系へ供給される構成であり、さらに、実施例１と同様に、濃縮室Ｃより排出される濃縮水を電極室Ｅの電極水として直列に流す構成である。本実施例の特徴は、実施例１の構成において用いられていた濃縮水ポンプ６と濃縮水圧力調節弁９を削除し、濃縮水の供給を濃縮水ポンプ６による供給から回収水ポンプ３の駆動力を用いて供給するように変更した点にある。これによって電気脱イオン装置１４の濃縮水と電極水の系統がさらに簡略化され、コンパクトに構成されることとなった。
【００１５】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、
水回収装置で回収した回収水を電気脱イオン装置の脱イオン室と濃縮室に送って脱イオン水と濃縮水に分離し、脱イオン水を燃料電池発電装置の冷却水とする燃料電池発電装置用水処理システムを、請求項１に記載のごとく、電気脱イオン装置の濃縮室から排出される濃縮水の全量をこの電気脱イオン装置の電極室へと導入し、電極室より出る電極水を系外へ排出するよう構成することとし、特に請求項２あるいは請求項３に記載のごとく構成することとしたので、組み込まれる部品数が少なく、かつ配管系統が単純となり、コンパクトで、低コストの水処理システムが得られることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料電池発電装置用水処理システムの第１の実施例の基本構成を示す系統図
【図２】本発明の燃料電池発電装置用水処理システムの第２の実施例の基本構成を示す系統図
【図３】従来のこの種の燃料電池発電装置用水処理システムの基本構成を示す系統図
【符号の説明】
１    水回収装置
２    ストレーナ
３    回収水ポンプ
４    熱交換器
５    前処理フィルター
６    濃縮水ポンプ
７    脱イオン水流量調節弁
８    濃縮水流量調節弁
９    濃縮水圧力調節弁
１０    電極水調節弁
１１    電極水流量計
１２    電極水排出弁
１３    電池冷却水補給水弁
１４    電気脱イオン装置
Ｄ    脱イオン室（電気脱イオン装置）
Ｃ    濃縮室（電気脱イオン装置）
Ｅ    電極室（電気脱イオン装置）
【図１】
0003707333.tif 000002
【図２】
0003707333.tif 000003
【図３】
0003707333.tif 000004