(57)【要約】  【課題】  水循環系における微生物汚染の進行を効果的に抑制することができる燃料電池発電装置を提供する。  【解決手段】  複数の泳動用電極を有する基板と、泳動用電極間に誘導泳動を発生させる泳動用電源と、泳動用電極間のインピーダンスを測定する測定部と、測定したインピーダンスの時間変化から基板における微生物の増殖度を算出する演算部とを有する微生物測定装置１００を、燃料電池発電装置の水処理供給装置６の水循環系に設ける。【選択図】  図１
2006313658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料と水とを用いて水素を生成する水素生成装置と、
空気と前記水素生成装置で生成された水素とを用いて発電し、水で冷却される燃料電池と、
前記燃料電池及び前記水素生成装置から排出される水を回収する水回収装置と、
前記水回収装置で回収された水を貯水し、浄化する水処理供給装置と、
前記回収された水を前記水処理供給装置に導く水導入配管と、
前記浄化された水を前記水素生成装置及び前記燃料電池に導く水供給配管と、
前記貯水器、前記水導入配管及び前記水供給配管の少なくともいずれかに設けた微生物測定装置と、
を備え、
前記微生物測定装置は、
複数の泳動用電極と、
前記泳動用電極間に交流電圧を印加する泳動用電源と、
前記泳動用電極間のインピーダンスを測定する測定部と、
前記測定したインピーダンスに基づいて、前記微生物の状態を示すデータを算出する演算部と、を有し、
前記演算部が、少なくとも前記測定したインピーダンスの時間変化を求め、求めた時間変化に基づいて前記微生物の状態を示すデータを算出するものである燃料電池発電装置。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池発電装置であって、
前記微生物測定装置は、前記水導入配管又は前記水供給配管の内壁面に設けられる燃料電池発電装置。
【請求項３】
請求項１記載の燃料電池発電装置であって、
前記微生物測定装置は、前記水導入配管又は前記水供給配管と並列に設けられる燃料電池発電装置。
【請求項４】
請求項１記載の燃料電池発電装置であって、
前記水処理供給装置は、前記水回収装置で回収された水を貯水する貯水器を有し、
前記貯水器の水面に浮かぶフロートを備え、
前記微生物測定装置は、前記フロートにおける、前記複数の泳動用電極が、前記貯水器内の水に浸漬する領域に配置される燃料電池発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素を利用して発電する燃料電池発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水素を利用して発電する燃料電池を用いた発電装置が高効率な発電装置として実用化されている。この燃料電池に用いられる水素を発生する水素発生装置では、化石燃料を改質して水素を生成しており、この水素と空気中の酸素を化学反応させて発電を行っている。
【０００３】
上記の化石燃料の改質反応では水が用いられるが、これに上記の水素と酸素の化学反応によって生じる水を利用することも行われている。この水は、水道水等のようにカルシウムや塩素などの水素発生装置に有害な成分は含まれておらず、部品交換等の回数が減少し、メンテナンスが容易で、ランニングコストを低く抑えることができるが、発電に用いられる空気に雑菌やその養分などが含まれているので、腐敗する場合があり、流路閉塞に至ることがある。そこで、水の腐敗を防止するために殺菌や除菌を行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２２８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような従来の燃料電池発電装置においては、水循環系に増殖した微生物に対してやみくもに殺菌や除菌を行うだけであるため、微生物の増殖に対応することができず、水循環系における微生物汚染の進行を抑制することができない場合があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、水循環系における微生物汚染の進行を効果的に抑制することができる燃料電池発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の燃料電池発電装置は、原料と水とを用いて水素を生成する水素生成装置と、空気と前記水素生成装置で生成された水素とを用いて発電し、水で冷却される燃料電池と、前記燃料電池及び前記水素生成装置から排出される水を回収する水回収装置と、前記水回収装置で回収された水を貯水し、浄化する水処理供給装置と、前記回収された水を前記水処理供給装置に導く水導入配管と、前記浄化された水を前記水素生成装置及び前記燃料電池に導く水供給配管と、前記貯水器、前記水導入配管及び前記水供給配管の少なくともいずれかに設けた微生物測定装置と、を備え、前記微生物測定装置が、複数の泳動用電極と、前記泳動用電極間に交流電圧を印加する泳動用電源と、前記泳動用電極間のインピーダンスを測定する測定部と、前記測定したインピーダンスに基づいて、前記微生物の状態を示すデータを算出する演算部と、を有し、前記演算部が、少なくとも前記測定したインピーダンスの時間変化を求め、求めた時間変化に基づいて前記微生物の状態を示すデータを算出するものである。
【０００８】
上記構成によれば、水循環系に設けた微生物測定装置で微生物の状態を示すデータをモニタリングすることができる為、水循環系における微生物汚染の進行を効果的に抑制することができる。
【０００９】
また、本発明の燃料電池発電装置は、前記微生物測定装置が、前記水導入配管又は前記水供給配管の内壁面に設けられるものである。また、本発明の燃料電池発電装置は、前記微生物測定装置が、前記水導入配管又は前記水供給配管と並列に設けられるものである。
【００１０】
上記構成によれば、水導入配管又は前記水供給配管における微生物による汚染を効果的に防止することができる。
【００１１】
さらに、本発明の燃料電池発電装置は、前記水処理供給装置が、前記水回収装置で回収された水を貯水する貯水器を有し、前記貯水器の水面に浮かぶフロートを備え、前記微生物測定装置が、前記フロートにおける、前記複数の泳動用電極が、前記貯水器内の水に浸漬する領域に配置されるものである。
【００１２】
上記構成によれば、貯水器内における微生物による汚染を効果的に防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、水循環系に設けた微生物測定装置で微生物の状態を示すデータをモニタリングすることができる為、水循環系における微生物汚染の進行を効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態の燃料電池発電装置について、図面を用いて説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施の形態の燃料電池発電装置の構成を示すブロック図である。この燃料電池発電装置は、原料と水とを用いて水素を生成する水素生成装置１と、水素生成装置１で生成された水素と空気とを用いて発電し、水で冷却される燃料電池２と、水素生成装置１に原料の天然ガス等を供給する原料供給装置３と、燃料電池２に空気を供給するブロア４と、燃料電池２及び水素生成装置１から排出される水を回収する水回収装置５と、水回収装置５で回収された水を貯水し、浄化する水処理供給装置６と、水処理供給装置６の水循環系に設けた微生物測定装置１００とを備えている。
【００１６】
上記水処理供給装置６は、水フィルタ１４を介して水素生成装置１及び燃料電池２と接続され、水フィルタ１５を介して水回収装置５と接続されている。１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄは各部を接続する接続部材（詳細は後述する）、１７及び１８は水処理供給装置６に接続された排水弁及び水供給弁、２０は各部を制御する制御装置である。また、ａ〜ｓは配管を示している。配管ａ,ｅは、水処理供給装置６で浄化された水を水素生成装置１へ導く水供給配管であり、配管ａ，ｈは、水処理供給装置６で浄化された水を燃料電池２に導く水供給配管である。配管ｂ，ｎは、水回収装置５で回収された水を水処理供給装置６に導く水導入配管である。図１には、後述する微生物測定装置１００を水供給配管ａ，ｅ（ｈ）に設けた場合を示す。
【００１７】
上記構成の燃料電池発電装置においては、原料供給装置３より水素生成装置１に天然ガスやアルコールなどの原料が供給され、水素生成装置１はその原料と水を用いて水素を生成する。生成された水素は燃料電池２に供給され、ここでブロア４から供給された空気と反応して発電が行われる。その際、燃料電池２は発熱するが、水処理供給装置６から供給される水によって冷却され、所定の温度に保たれる。
【００１８】
上記構成の燃料電池発電装置においては、接続部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄがそれぞれ分離可能に構成され、接続部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを分離することによって、水処理供給装置６を燃料電池発電装置１００から容易に取り外すことができる。すなわち、部品交換を効果的に行うことができる。
【００１９】
図２は水処理供給装置６の構成を示す断面図である。この水処理供給装置６は、水回収装置５で回収された水を貯水する貯水器７と、貯水器７に貯水された水を浄化する水浄化器８と、水浄化器８で浄化された水を貯水器７に導く水導入配管９ａ，９ｂを有した水供給装置９を備えている。
【００２０】
また、図２中、７ａは貯水器７の貯水空間、８ａは活性炭、８ｂはイオン交換樹脂、８ｃは水浄化空間、１０は水フィルタ、１１は貯水器７の水位検出部で、水面に配置されるフロート１１ａ及びそのガイド棒１１ｂを有している。
【００２１】
図３は上記の水処理供給装置６の水循環系に設けられた微生物測定装置の要部を示す図である。微生物測定装置１００は、回収された水を水処理供給装置６に導く水導入配管ｂ，ｎ、及び、浄化された水を水素生成装置１及び燃料電池２に導く水供給配管ａ，ｅ（ｈ）の少なくともいずれかに設けられ、複数の泳動用電極３１を有する基板３２と、泳動用電極３１間に交流電圧を印加する泳動用電源３３と、泳動用電極３１間のインピーダンスを測定する測定部３４と、測定部３４で測定したインピーダンスに基づいて、微生物の状態を示すデータを算出する演算部３５とを有し、演算部３５が、少なくとも測定部３４で測定したインピーダンスの時間変化を求め、求めた時間変化に基づいて微生物の状態を示すデータを算出するものである。
【００２２】
演算部３５は、図示しないマイクロプロセッサ、メモリ等から構成され、測定部３４にて測定された結果から泳動用電極３１のインピーダンスを解析し、泳動用電極３１間の静電容量を演算する。そして、必要に応じて演算結果をメモリに格納したり、予め保存されているデータを読み出して比較を行うなどして、最終的に泳動用電極３１近傍の貯留水中の微生物数及び微生物数変化量を算出する。このような構成により、上記のインピーダンスの時間変化は、微生物の量に対応したものとなり、基板３２上の泳動用電極３１間に存在する微生物の増殖度をモニタリングできる。
【００２３】
図４は微生物測定装置を水処理供給装置６の水循環系に設けた様子を示す図であり、微生物測定装置１００を、水導入配管ｂ，ｎ又は水供給配管ａ，ｅ（ｈ）に設けられた接続具１６ａ又は１６ｂの内壁面に設けた様子を示す。
【００２４】
図４に示すように、接続具１６ａ又は１６ｂは、第１の部材１６１と第２の部材１６２とを有している。ここで、第１の部材１６１はリング状の形状を有している。この第１の部材１６１の内周面の所定位置には、その全周に渡って矩形断面を有する凹部１６１ａが形成されている。そして、この凹部１６１ａの内部には、Ｏリング１２が配設されている。又、第１の部材１６１の内周面には、内径が小さくなるように段差１６１ｂが形成されている。一方、第２の部材１６２は第１の部材１６１の内径と略同一の外径を有する管状に形成されており、その先端部に前記外径より小さい外径を有する小径部１６２ａを有している。そして、本実施の形態では、第１の部材１６１と第２の部材１６２とは、第２の部材１６２が第１の部材１６１の内部に挿入されてその先端が第１の部材１６１の段差１６１ｂに当接し、かつ第２の部材１６２の小径部１６２ａの外周の一部がＯリング１２の内周面と摺れるように接することにより、相互に接続される。又、第２の部材１６２を第１の部材１６１から引き抜くことによって、第２の部材１６２と第１の部材１６１とは相互に容易に分離される。又、第２の部材１６２の、段差１６１ｂと当接しない側の端部には、伸縮変形可能な筒状部材１３が所定の接続手段によって接続されている。この筒状部材１３としては、本実施の形態では、ゴム等の変形自在な材料が用いられる蛇腹ホースが用いられている。ここで、この筒状部材１３の形態としては、本実施の形態で示す蛇腹ホースに限定されることはない。つまり、筒状部材１３としては、伸縮変形等が可能な部材であれば、如何なる部材を用いてもよい。なお、配管ｅ（ｈ）又は配管ｎと第１の部材１６１とは、所定の接続手段によって相互に接続されている。又、配管ａ又はｂと筒状部材１３とは、所定の接続手段によって相互に接続されている。
【００２５】
接続具１６ａ，１６ｂにおける第２の部材１６２内の所定位置には、水中の異物や雑菌、及びその養分等を除去するための水フィルタ１４，１５が配設されている。この水フィルタ１４，１５の目（透孔）の寸法は、水中の異物や雑菌、及びその養分等を十分に除去することを考慮して、０μｍを超え、０．２μｍ以下であることが好ましいとされる。水フィルタ１４，１５によって、水中の異物等は効果的に除去される。そして、第２の部材１６２の内壁面には、図３に示した微生物測定装置の基板３２が設けられる。
【００２６】
このような構成により、微生物測定装置を用いて、水導入配管ｂ，ｎ又は水供給配管ａ，ｅ（ｈ）内の微生物の増殖度をモニタリングすることができる。そして、微生物の増殖が進行した場合は、排水することで、微生物による汚染を食い止めることができる。
【００２７】
なお、以上、水導入配管ｂ，ｎ又は水供給配管ａ，ｅ（ｈ）の内部に微生物測定装置１００を設ける例を説明したが、水導入配管ｂ，ｎ又は水供給配管ａ，ｅ（ｈ）の接続具１６ａ，１６ｂと並列に配管を設け（バイパスし）、設けた配管の内部に微生物測定装置１００を設けてもよい。
【００２８】
なお、上述の微生物測定装置１００は、燃料電池２の熱交換を行う貯湯タンクなど、微生物の繁殖しやすい場所に適宜設けることができる。例えば、泳動用電極を有する基板を、貯水器の水面に浮かぶフロートにおける、複数の泳動用電極が貯水器内の水に浸漬する領域に配置することができる。この構成により、貯水器の壁面と水面との間の微生物が繁殖しやすい場所において微生物汚染の進行をモニタリングできる為、微生物汚染の進行を効果的に抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、水循環系に設けた微生物測定装置で微生物の状態を示すデータをモニタリングすることができる為、水循環系における微生物汚染の進行を効果的に抑制することができる効果を有し、水素を利用して発電する燃料電池発電装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態における燃料電池発電装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態における水処理供給装置の構成を示す断面図
【図３】本発明の実施の形態における微生物測定装置の要部を示す図
【図４】本発明の実施の形態における微生物測定装置を水処理供給装置の水循環系に設けた様子を示す図
【符号の説明】
【００３１】
１  水素生成装置
２  燃料電池
３  原料供給装置
４  ブロア
５  水回収装置
６  水処理供給装置
７  貯水器
８  水浄化器
９  水供給装置
９ａ，９ｂ  水導入配管
１０水フィルタ
１１  水位検出部
１１ａ  フロート
１１ｂ  ガイド棒
１２  Ｏリング
１３  筒状部材
１６ａ，１６ｂ  接続具
１７  排水弁
１８  水供給弁
２０  制御装置
３１  泳動用電極
３２  基板
３３  泳動用電源
３４  測定部
３５  演算部
ａ〜ｓ  配管
１００  微生物測定装置
【図１】
2006313658.tif 000003
【図２】
2006313658.tif 000004
【図３】
2006313658.tif 000005
【図４】
2006313658.tif 000006