(57)【要約】【課題】  水精製器への水の供給に水道水を使用する場合でも、比較的大きなオリフィス径を選定できるようにして、オリフィスの目詰まりの発生を抑制でき、しかも水精製器に供給する水量を微小に制御することができる燃料電池システムおよび水精製システムを提供する。【解決手段】  供給された水を純水化する水精製器と、水精製器に水を供給する水道水供給系とを備えた燃料電池システムあるいは水精製システムにおいて、水道水供給系に、水道水圧を減圧する減圧弁８１および水供給時に開閉される給水弁８２を設けた。【選択図】  図１
2006318713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料極に供給される燃料および酸化剤極に供給される酸化剤を用いて発電する燃料電池と、供給された水を純水化する水精製器と、該水精製器に水を供給する水道水供給系とを備えた燃料電池システムにおいて、
前記水道水供給系に、水道水圧を減圧する減圧弁および水供給時に開閉される給水弁を設けたことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１において、前記給水弁の通路オリフィスの直径を０．５〜２．０ｍｍとしたことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１において、前記給水弁の通路オリフィスの直径を１．０〜１．５ｍｍとしたことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、前記給水弁が前記減圧弁の下流に配置されていることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
供給された水を純水化する水精製器と、該水精製器に水を供給する水道水供給系とを備えた水精製システムにおいて、
前記水道水供給系に、水道水圧を減圧する減圧弁および水供給時に開閉される給水弁を設けたことを特徴とする水精製システム。
【請求項６】
請求項５において、前記給水弁が前記減圧弁の下流に配置されていることを特徴とする水精製システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給された水を純水化する水精製器に、水道水を使用して必要な水量を供給する燃料電池システムおよび水精製システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水蒸気改質器を有する燃料電池システムにおいては、燃料極または酸化剤極から送出される排出ガス中の水蒸気を凝縮して回収水として回収する凝縮器と、凝縮器から供給される回収水を純水化するイオン交換樹脂を内蔵した水精製器が備えられ、水精製器に蓄えられた水がある一定以下に減少した場合には、外部から水精製器に水を供給（補給）することが行われている。供給水としては一般に水道水が利用され、このために、水道管に給水弁が設けられ、給水弁を適宜開弁して水精製器に必要な水量だけ供給するようにしている。
【０００３】
ところで、水精製器に供給すべき必要水量はきわめて少量であるのに対し、外部供給水として水道水を利用すると、水道水圧は通常４００ｋｐａ程度と高圧であり、必要水量を確保するためには給水弁のオリフィス径を、０．１ｍｍ以下に絞る必要があるが、オリフィス径が小さいと、水道水中の珪素酸化物等が長期間の使用により堆積する可能性があり、また、水道管の内面より剥離した酸化物や水垢等の異物によって、オリフィスが目詰まりを起こしやすく、動作不具合につながる恐れがあった。
【０００４】
従来、珪素化合物の排出機能を高めた燃料電池システムとして、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１には、燃料電池システムにおいて、水蒸気分離器内の冷却水を一定のブローダウン周期毎に一定の放出時間および流速を保持して間欠的に外部に放出するブローダウン装置が記載され、これによって、従来ニードル弁部分の流路断面積が狭いことによって生じていた珪素化合物による流路の閉塞を排除し、ブローダウン配管の入口部分に堆積している珪素化合物の排出機能を高めるようにすることが記載されている。
【特許文献１】特開平８−２９３３１３号公報（段落００１５、図１）
【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、上記した特許文献１に記載されたものにおいては、冷却水を一定のブローダウン周期毎に一定の放出時間および流速を保持して間欠的に放出するものであるので、１ブローダウン周期に占める放出時間が短縮された分だけ、ブローダウン配管入口部およびブローダウン装置内の流速が高まることになる。従って、特許文献１に記載のものでは、放出する水量を微小に制御することができない問題がある。また、この技術をイオン交換樹脂を内蔵した水精製器に水を供給するものに適用すると、供給される水の流速が高いために、水精製器に内蔵されたイオン交換樹脂に悪影響を及ぼすとともに、水精製器内を過度に攪拌して水を溢れさせる等の問題を生ずる恐れがあった。
【０００６】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、水精製器への水の供給に水道水を使用する場合でも、比較的大きなオリフィス径を選定できるようにして、オリフィスの目詰まりの発生を抑制でき、しかも水精製器に供給する水量を微小に制御することができる燃料電池システムおよび水精製システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、燃料極に供給される燃料および酸化剤極に供給される酸化剤を用いて発電する燃料電池と、供給された水を純水化する水精製器と、該水精製器に水を供給する水道水供給系とを備えた燃料電池システムにおいて、前記水道水供給系に、水道水圧を減圧する減圧弁および水供給時に開閉される給水弁を設けたことを特徴とする燃料電池システムである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記給水弁の通路オリフィスの直径を０．５〜２．０ｍｍとしたことを特徴とする燃料電池システムである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１において、前記給水弁の通路オリフィスの直径を１．０〜１．５ｍｍとしたことを特徴とする燃料電池システムである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、前記給水弁が前記減圧弁の下流に配置されていることを特徴とする燃料電池システムである。
【００１１】
請求項５に係る発明は、供給された水を純水化する水精製器と、該水精製器に水を供給する水道水供給系とを備えた水精製システムにおいて、前記水道水供給系に、水道水圧を減圧する減圧弁および水供給時に開閉される給水弁を設けたことを特徴とする水精製システムである。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項５において、前記給水弁が前記減圧弁の下流に配置されていることを特徴とする水精製システムである。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように構成した請求項１に係る燃料電池システムの発明によれば、水道水供給系に、水道水圧を減圧する減圧弁および水供給時に開閉される給水弁を設けたので、減圧弁により給水弁の弁差圧を所定の圧力に低減でき、給水弁の弁径（オリフィス径）を異物に対して目詰まりを起こしにくい比較的大きな値に設定することができる。従って、水精製器に供給する水量を微小に制御することができる燃料電池システムを得ることができる。しかも、水精製器に水道水を時間をかけて緩やかに供給できるようになり、水精製器中の水を攪拌することがないので、例えば水精製器内にイオン交換樹脂が内蔵されている場合であっても、水精製器への水供給によってイオン交換樹脂に悪影響を及ぼすことがない。
【００１４】
上記のように構成した請求項２に係る燃料電池システムの発明によれば、給水弁の通路オリフィスの直径の下限を０．５ｍｍに設定したので、水道水中の珪素酸化物、あるいは水道管の内面より剥離した酸化物や水垢等によっても、通路オリフィスの目詰まりを起こしにくくすることができ、また、給水弁の通路オリフィスの直径の上限を２．０ｍｍに設定したので、水精製器への水供給の流量を少量に抑え込むことができる。
【００１５】
上記のように構成した請求項３に係る燃料電池システムの発明によれば、給水弁の通路オリフィスの直径を１．０〜１．５ｍｍに設定したので、水道水圧を５０ｋＰａ以下に減圧できる減圧弁を用いるだけで、水精製器へ供給する流量を少量に抑え込むことを容易に実現できるようになる。
【００１６】
上記のように構成した請求項４に係る燃料電池システムの発明によれば、給水弁が減圧弁の下流に配置されているので、給水弁には減圧された圧力が作用するだけであり、弁の耐圧性に優れた燃料電池システムを得ることができる。
【００１７】
上記のように構成した請求項５に係る水精製システムの発明によれば、水道水供給系に、水道水圧を減圧する減圧弁および水供給時に開閉される給水弁を設けたので、減圧弁により給水弁の弁差圧を所定の圧力に低減でき、給水弁の弁径（オリフィス径）を異物に対して目詰まりを起こしにくい比較的大きな値に設定することができる。従って、水精製器に供給する水量を微小に制御することができる水精製システムを得ることができる。
【００１８】
上記のように構成した請求項６に係る水精製システムの発明によれば、給水弁が減圧弁の下流に配置されているので、給水弁には減圧された圧力が作用するだけであり、弁の耐圧性に優れた水精製システムを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る燃料電池システムの実施の形態について説明する。燃料電池システムは、図１に示すように、燃料電池１０、および燃料電池１０に必要な水素ガスを生成して供給する改質器２０を備えている。燃料電池１０は、燃料極１１、酸化剤極１２および両極１１，１２間に介装されたイオン交換膜からなる電解質１３を備えており、燃料極１１に供給された改質ガスおよび酸化剤極１２に供給された酸化剤（カソードエア）を用いて発電するものである。
【００２０】
なお、燃料電池１０の酸化剤極１２には、酸化剤を供給する供給管６１およびカソードオフガスを排出する排出管６２が接続されており、これら供給管６１および排出管６２の途中には、酸化剤を加湿するための加湿器１４が設けられている。この加湿器１４は水蒸気交換型であり、排出管６２中すなわち酸化剤極１２から排出される気体中の水蒸気を除湿してその水蒸気を供給管６１中すなわち酸化剤極１２へ供給される酸化剤中に供給して加湿するものである。
【００２１】
改質器２０は、天然ガス、ＬＰＧなどの炭化水素系の改質用燃料ガスおよび水蒸気が供給されて改質ガスを生成する改質部２２、水ポンプ５３から供給された純水を蒸発させて改質部２２に供給する水蒸気を生成する蒸発器２５、燃焼用燃料ガスと燃焼エアを混合して燃焼させ、改質部２２および蒸発器２５を加熱するための燃焼ガスを生成するバーナ２１、改質ガスに含まれる一酸化炭素を除去するＣＯシフト部２３、ＣＯシフト部２３から送出された改質ガスに含まれる一酸化炭素をさらに除去して燃料電池１０の燃料極１１に供給するＣＯ選択酸化部２４から構成されている。燃料電池１１の燃料極１１に導入された改質ガスは、酸化剤極１２に導入されたカソードエア中の酸素ガスと反応して発電し水になるが、余剰の改質ガスであるアノードオフガスは燃料電池１０よりバーナ２１に送られて燃焼される。
【００２２】
バーナ２１は、燃焼用燃料ガスと燃焼エアを混合して燃焼させ、燃焼ガスを生成する。改質用燃料ガスと蒸発器２５で生成された水蒸気が混合されて改質部２２に導入され、燃焼ガスによって加熱された触媒により水蒸気改質反応および一酸化炭素シフト反応して改質ガスを生成する。
【００２３】
ＣＯ選択酸化部２４には、図略のガスポンプおよびエアポンプから送出される改質用燃料ガスおよびＣＯ選択酸化エアが改質用燃料ガス流路３５およびエア流路３６を通って同時に供給される。改質用燃料ガス流路３５およびエア流路３６には、両流路３５、３６をそれぞれ連通、閉鎖する弁装置Ｖ１、Ｖ２が設けられている。
【００２４】
燃料電池システムの停止時には、改質器２０の改質ガス送出口、燃料電池１０の改質ガス導入口およびアノードオフガス導出口を遮断し、起動運転時には、改質器２０のＣＯ選択酸化部２４から送出される改質ガスを、燃料電池１０をバイパスしてオフガス流路３８を介してバーナ２１に供給し、定常運転時には、改質ガスを改質ガス流路３７を介して燃料電池１０に供給し、燃料電池１０から送出されるアノードオフガスをオフガス流路３８を介してバーナ２１に供給するために、改質ガス流路３７とオフガス流路３８には、両流路３７，３８をそれぞれ連通、閉鎖する弁装置Ｖ３、Ｖ４が設けられ、また、燃料電池１０をバイパスするバイパス流路３９には、弁装置Ｖ５が設けられている。
【００２５】
蒸発器２５は、一端が水タンク５０に接続され他端が改質部２２に接続された改質水供給管６８の途中に配設されている。改質水供給管６８に設けられた水ポンプ５３は制御装置によって制御され、水タンク５０に貯留された改質水を汲み上げて蒸発器２５に圧送するようになっている。
【００２６】
改質器２０のＣＯ選択酸化部２４と燃料電池１０の燃料極１１とを連通する配管６４の途中には、凝縮器３０が設けられている。この凝縮器３０は改質ガス用凝縮器３１、アノードオフガス用凝縮器３２およびカソードオフガス用凝縮器３３が一体的に接続された一体構造体である。改質ガス用凝縮器３１は配管６４を流れて燃料電池１０の燃料極１１に供給される改質ガス中の水蒸気を凝縮する。アノードオフガス用凝縮器３２は、燃料電池１０の燃料極１１と改質器２０のバーナ２１とを連通する配管６５の途中に設けられており、その配管６５を流れて燃料電池１０の燃料極１１から排出されるアノードオフガス中の水蒸気を凝縮する。カソードオフガス用凝縮器３３は、排出管６２の加湿器１４の下流に設けられており、その排出管６２を流れて燃料電池１０の酸化剤極１２から排出されるカソードオフガス中の水蒸気を凝縮する。なお、凝縮器３０には、図示しない貯湯槽の低温液体またはラジエータおよび冷却ファンによって冷却された液体が供給されるようになっており、この液体との熱交換によって各ガス中の水蒸気を凝縮している。
【００２７】
これら凝縮器３１，３２，３３は配管６６を介して水精製器４０に連通しており、各凝縮器３１，３２，３３によって凝縮された凝縮水は、水精製器４０に回収されるようになっている。水精製器４０は、凝縮器３０から供給された回収水を内蔵のイオン交換樹脂によって純水にするものであり、純水化した回収水を水タンク５０に導出するものである。
【００２８】
次に、水精製器４０および水タンク５０の具体的構成を図２に基づいて説明する。水精製器４０は、上方に開口するU字状に形成されたハウジング４１を備えている。このハウジング４１は右筒体４１ａおよび左筒体４１ｂと、両筒体４１ａ，４１ｂの下部を連通する連結部４１ｃとから構成されている。右および左筒体４１ａ，４１ｂと連結部４１ｃとの内部は上方に開口するU字状に形成された空間であり、この空間が回収水を流通させる通路４２として機能し、この通路内にはイオン交換樹脂４３ａに抗菌剤４３ｂが均一となるように混合され充填された充填部４３が形成されている。
【００２９】
右および左筒体４１ａ，４１ｂ内には充填部４３の各上面に押え部材を兼ねたフィルタ４４が当接されて取付け固定されている。フィルタ４４は通過する液体をろ過するものである。なお、Ｕ字状通路４２においては回収水が自重にて充填部４３内を流通するように構成されている。
【００３０】
右筒体４１ａの上端（通路４２の一端）には、有底筒状体に形成された導入部４５の開口端が液密に接続されている。導入部４５には有底筒状体の底をなす天壁４５ａが設けられ、この天壁４５ａには、凝縮器３０から回収水を導入する配管６６に接続された導入口４５ａ１と、後述する水道管より供給される供給水を導入する導入口４５ａ２が設けられている。また、天壁４５ａにはエア抜き口４５ａ３が形成されている。
【００３１】
また、左筒体４１ｂの上端（通路４２の他端）には、水タンク５０が一体的に形成されている。水タンク５０は有底筒状体に形成されたハウジング５１を備えており、このハウジング５１の開口端が左筒体４１ｂの上端に液密に接続されている。ハウジング５１には有底筒状体の底をなす天壁５１ａが設けられ、この天壁５１ａには、エア抜き口５１ａ１が設けられており、導入部４５に回収水が供給されると、右筒体４１ａおよび左筒体４１ｂを満たし、水タンク５０内に貯水される。ハウジング５１内上部には一端が外部に連通する排水管の他端が接続されるオーバーフロー口５２が設けられており、左筒体４１ｂの水位が上昇しオーバーフロー口５２を越えるとそのオーバーフロー口５２および排水管を通って外部に排水される。
【００３２】
ハウジング５１の天壁５１ａ上には水ポンプ５３が取付け固定され、その吸込口５３ａには下端が水タンク５０の底部（ハウジング５１の開口端付近）まで延在されて配設された取水管６８の上端が接続され、水ポンプ５３の吐出口５３ｂには上端が改質部２２に接続された配管６８の下端が接続される。取水管６８の下端には、フィルタを持った取水部５４が固定されている。さらに、水タンク５０には貯水されている回収水中に配設されて同回収水の導電率を検出する導電率センサ５５ａがハウジング５１の下部に固定された支持部５５ｂによって支持固定されている。導電率センサ５５ａは取水部５４付近に配置されている。
【００３３】
ハウジング５１の天壁５１ａ上には水タンク５０内の上限および下限水位を検知できる水位センサ５６が取付け固定されている。水位センサ５６が下限水位を検知すると、水精製器４０に対する水の供給（補給）を開始し、水位センサ５６が上限水位を検知すると、水精製器４０に対する水の供給を停止するようになっている。上限水位はオーバーフローラインより若干低い位置に設定され、下限水位は取水部５４より若干高い位置に設定されている。なお、水精製器４０および水タンク５０内の水位は、図２に示すようにほぼ同レベルにある。
【００３４】
水精製器４０には水道管８０を介して水道水供給源が接続され、凝縮器３１，３２，３３から供給された回収水で賄いきれない場合に、不足分を水道水供給源より適宜供給するようになっている。水道管８０には減圧弁８１および給水弁８２が設けられ、減圧弁８１によって水道水圧を所定の圧力に減圧する。給水弁８２はある程度の異物を流せるように、その弁径、すなわちオリフィス径が以下のように設定されている。
【００３５】
すなわち、凝縮器３０で回収される水回収量と要求水量の関係から供給が必要な水量は、例えば３０ｃｍ３／ｍｉｎ程度の微少量である。一方、水道水圧はほぼ４００ｋｐａと高圧であるため、この圧力のままで必要水量を得ようとすると、オリフィス径を０．１ｍｍ以下にする必要がある。
【００３６】
しかしながら、水道水中には珪素酸化物の他に、水道管８０の内面より剥離した酸化物や水垢等も存在するため、オリフィスの目詰まりを考慮すると、あまり小さくできない制約があり、比較的大きな異物に対しても目詰まりを起こさないことが必要となる。このことから、オリフィス径は最小でも０．５ｍｍ以上は必要となる。逆に、オリフィス径が大きすぎると、流量を少量に抑え込むことが難しくなるため、オリフィス径は最大でも２．０ｍｍを越えないようにすることが望まれる。このオリフィス径の範囲（０．５〜２．０ｍｍ）内において、減圧弁８１によってもたらされる給水弁８２前後の弁差圧と、水精製器４０に必要な供給水量とに基づいて、給水弁８２のオリフィス径が決定される。なお、弁差圧を小さくすれば、その分オリフィス径を大きくすることできるが、弁差圧を小さくするためには、水道水圧を減圧弁８１によって大きく減圧する必要があり、１個の減圧弁によって減圧できる圧力には自ずと限界がある。このことから、１個の減圧弁によって実現でき、目詰まりを起こしにくく、かつ流量も抑え込むことができる最適なオリフィス径は、１．０〜１．５ｍｍとなる。
【００３７】
図３は、弁差圧をパラメータにして、オリフィス径と最大流量との関係を示したグラフであり、このグラフより、給水弁８２の弁径（オリフィス径）を１ｍｍ程度にするためには、弁差圧を５０ｋＰａ以下に下げるとともに、給水弁８２を常時開ではなく、一定時間毎に開閉動作を繰り返す間欠動作を行うことにより、必要水量に流量を絞り込めることが確認できた。また、同図より、給水弁８２の弁径を１．５ｍｍ程度にするためには、弁差圧を５０ｋＰａ以下にするとともに、給水弁８２を常時開ではなく、一定時間毎に開閉動作を繰り返す間欠動作を行うことにより、必要水量に流量を絞り込めることが確認できた。
【００３８】
次に、上記した実施の形態における燃料電池システムの作用について説明する。燃料電池システムの停止時においては、弁装置Ｖ１〜Ｖ５は遮断位置に保持され、燃料電池１０および改質器２０が外部から遮断されている。燃料電池システムの起動運転が指令されると、弁装置Ｖ１、Ｖ２が開弁され、ガスポンプより送出される改質用燃料ガスが弁装置Ｖ１を介して改質器２０の改質部２２に供給されるとともに、エアポンプより送出されるＣＯ選択酸化エアが弁装置Ｖ２を介してＣＯ選択酸化部２４に供給される。
【００３９】
また、起動運転時においては、弁装置Ｖ３，Ｖ４が閉状態とされ、弁装置Ｖ５が開状態とされており、改質部２２からＣＯシフト部２３およびＣＯ選択酸化部２４を介して導出された改質ガスは、燃料電池１０に供給されないでバイパス流路３９を通ってバーナ２１に供給され、燃焼される。運転に伴って、改質ガス中の一酸化炭素が所定量以下となると、弁装置Ｖ３，Ｖ４が開状態とされるとともに、弁装置Ｖ５が閉状態とされ、改質部２２から導出される一酸化炭素の含有率の低い改質ガスは燃料電池１０の燃料極１１に導入され、酸化剤極１２に導入される酸化剤（カソードエア）と反応して発電する。
【００４０】
燃焼用燃料ガスおよび燃焼エアがバーナ２１に供給されると、これら燃焼用燃料ガスおよび燃焼エアはバーナ２１にて燃焼され、生成された燃焼ガスが改質部２２の触媒を加熱するとともに、蒸発器２５で水蒸気を生成する。ガスポンプより送出された改質用燃料ガス、および蒸発器２５で生成された水蒸気が混合されて図略の熱交換部で予加熱されて改質部２２に供給され、燃焼ガスによって加熱された触媒により水蒸気改質反応および一酸化炭素シフト反応して改質ガスが生成される。改質部２２から導出された改質ガスは、ＣＯシフト部２３およびＣＯ選択酸化部２４により一酸化炭素ガスの濃度を低減され、凝縮器３０を介して燃料電池１０に送り込まれる。そして、余剰の改質ガスであるアノードオフガスは燃料電池１０から凝縮器３０を介してバーナ２１に送られ、燃焼される。
【００４１】
燃料電池システムの運転中において、凝縮器３０にて凝縮され回収された回収水は配管６６を通って自重にて直下流の水精製器４０に供給される。水精製器４０の導入部４５に流入した回収水は、右筒体４１ａ内を自重によって上から下へ向かって流れ、連結部４１ｃ内を通って左筒体４１ｂ内に流入する。左筒体４１ｂに流入した回収水は右筒体４１ａ内に溜まった回収水の自重で左右両筒体４１ａ，４１ｂの水位が同程度（水精製器４０の圧損分の水位差がある。）まで左筒体４１ｂ内を下から上へ流れて水ポンプ５０に到達する。すなわち水精製器４０内の回収水は自重によって充填部４３を通って直下流の水ポンプ５０に到達して貯水される。この貯水されている回収水はイオン交換樹脂４３ａによって純水化される。そして、水ポンプ５０に貯水された回収水は、燃料電池１０の負荷に応じた所定量が水ポンプ５３によって改質器２０に給水される。なお、燃料電池１０から凝縮器３０までの配管中では水滴が発生するおそれがあり、例え水滴が発生しても、燃料電池１０は凝縮器３０より上方に設置されており、燃料電池１０から凝縮器３０までの配管もその内部の流体が自重にて流れ落ちるように構成されているので、燃料電池１０の液体は配管を通って直下流の凝縮器３０に自重にて流れ落ちる。
【００４２】
このような回収水の流れの中で、水精製器４０および水ポンプ５０においては、水精製器４０の導入部４５に流入する液体の量が改質器２０に供給される量より大きくなりその水位がオーバーオフロー口５２より高くなればオーバーフロー口５２および排水管を通って外部に排水される。また、水ポンプ５０内の水位は、水位センサ５６により監視されており、水位センサ５６が下限水位を検知すると、給水弁８２が開弁される。これにより、水道水供給源より送出された水道水が減圧弁８１によって所定圧力に減圧され、給水弁８２の弁オリフィスを介して水精製器４０に供給される。そして、水位センサ５６が上限水位を検知すると、給水弁８２が閉弁され、水精製器４０に対する水の供給が停止される。
【００４３】
この際、減圧弁８１によって弁差圧が所定の圧力に低減されているので、給水弁８２の弁径（オリフィス径）が比較的大きな異物に対しても目詰まりを起こさない値に設定されていても、水精製器４０に供給される水量を微小に制御することができる。すなわち、水精製器４０への水の供給が比較的時間をかけて行うことができるようになり、水精製器４０に水道水が時間をかけて緩やかに供給されるようになる。従って、水精製器４０に供給される水によって、水精製器４０中の水が攪拌されることがないとともに、水精製器４０に内蔵されたイオン交換樹脂に悪影響を及ぼすことがなく、しかも給水弁８２の閉止時期のばらつきに左右されることなく水の供給を正確に行うことができるようになる。
【００４４】
なお、水精製器４０に供給される必要水量は、水ポンプ５０の容量、ひいては燃料電池システムの発電容量に応じて異なるものであることは当然である。
【００４５】
上記した実施の形態においては、水精製器４０への水道水の供給を、水タンク５０に設けた水位センサ５６の下限水位検知に基づいて給水弁８２を開弁し、水位センサ５６の上限水位検知に基づいて給水弁８２を閉弁する例について述べたが、給水弁８２の開弁時間をタイマにて計測し、タイマのタイムアップによって給水弁８２を閉弁制御することもできる。
【００４６】
また、上記した実施の形態で述べた改質装置は、改質用燃料として天然ガス、ＬＰＧなどの炭化水素系の改質用燃料ガスを使用して改質ガスを生成するものであるが、灯油等の炭化水素系の液体燃料を気化して使用したり、メタノール等のアルコール系の液体燃料を気化して使用して改質ガスを生成するものでもよい。また、改質装置を設けずに、純水素などの水素を含む燃料を燃料電池の燃料極に供給してもよい。
【００４７】
また、上記した実施の形態においては、燃料電池の燃料極あるいは酸化剤極から送出されるオフガス中の水蒸気を凝縮して回収水として回収する凝縮器と、凝縮器から供給される回収水を純水化するイオン交換樹脂を内蔵した水精製器と、水精製器によって純水化された回収水を貯留する水タンクと、水精製器に水を供給する水道水供給系とによって燃料電池システムを構成したが、凝縮器および水タンクは本発明にとって必ずしも必要な要件ではなく、水精製器もイオン交換樹脂内蔵タイプに限定されるものではない。
【００４８】
さらに、上記した実施の形態においては、本発明を燃料電池システムに適用した例について述べたが、本発明は燃料電池システムに限定されるものではなく、供給された水を純水化する水精製器に水を供給する水精製システムに適用しても有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態を示す燃料電池システムの概要図である。
【図２】水精製器および水タンクの詳細を示す図である。
【図３】オリフィス径に対する最大流量を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０…燃料電池、１１…燃料極、１２…酸化剤極、２０…改質器、２１…バーナ、２２…改質部、２３…ＣＯシフト部、２４…ＣＯ選択酸化部、２５…蒸発器、３０…凝縮器、４０…水精製器、５０…水タンク、５３…水ポンプ、５６…水位センサ、８０…水道管、８１…減圧弁、８２…給水弁。
【図１】
2006318713.tif 000003
【図２】
2006318713.tif 000004
【図３】
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