(57)【要約】【課題】水処理経路における菌類微生物の繁殖を防止し、長期に亘り安定な流量を確保できる燃料電池システムを提供すること。【解決手段】制御部７は、加熱手段１７で凝縮水温度が水浄化部１３の耐熱温度以下まで凝縮水を加熱し、供給ポンプ１２を動作させて凝縮水回路内の微生物の抑制を行う。その後切り換え部ａ２０、切り換え部ｂ２１をバイパス回路３９側への流路へ切り換えると共に、制御部７は、加熱手段１７で凝縮水温度が水浄化部の耐熱温度以上まで凝縮水を加熱し、供給ポンプ１２を動作させて凝縮水循環回路内３５の微生物の抑制を行う。その結果、水処理部の熱劣化を促進させることなく、水処理経路における微生物の繁殖による閉塞が回避でき、長期に亘り安定な流量を確保できる燃料電池システムが実現できる。【選択図】図１
2011210606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス中の水素と空気中の酸素を利用して発電する燃料電池と、前記燃料電池を冷却するための冷却水を循環する冷却水循環回路と、前記冷却水循環回路に設けられ冷却水を貯える冷却水タンクと、前記冷却水タンク内の冷却水を加熱する加熱手段と、前記燃料電池から排出される排空気及び排燃料ガスに含まれる水分を凝縮させた凝縮水を貯水する凝縮水タンクと、前記凝縮水タンク内の凝縮水を前記冷却水タンクへ供給させる供給ポンプと、前記凝縮水タンク中の凝縮水を浄化させる水浄化部と、前記冷却水タンクと前記凝縮水タンクと前記水浄化部とで構成される水供給回路と、前記水浄化部をバイパスして前記凝縮水タンク中の凝縮水を前記冷却水タンクへ供給するバイパス回路と、前記水浄化部と前記バイパス回路との流路を切り換える切り換え部と、前記加熱手段と前記供給ポンプと前記切り換え部とを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記加熱手段で冷却水の温度を前記水浄化部の耐熱温度の範囲内で加熱して前記水供給回路を循環させた後、前記加熱手段で冷却水の温度を前記水浄化部の耐熱温度以上に加熱し、前記切り換え部を前記バイパス回路側の流路へ切り換えると共に、前記供給ポンプを動作させることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記加熱手段を動作させずに前記切り換え部を前記水浄化部側への流路へ切り替えると共に、前記供給ポンプを動作させ、前記凝縮水タンク内の凝縮水をオーバーフローさせた後に、前記加熱手段で冷却水を加熱し、前記切り換え部を前記バイパス回路側への流路へ切り換えると共に、前記供給ポンプを動作させることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記加熱手段を動作させずに前記切り換え部を前記水浄化部側への流路へ切り替えると共に、前記供給ポンプを動作させ、前記凝縮水タンク内の凝縮水をオーバーフローさせた後に、前記加熱手段で冷却水の温度を前記水浄化部の耐熱温度の範囲内で加熱して前記水供給回路を循環させた後、前記加熱手段で冷却水の温度を前記水浄化部の耐熱温度以上に加熱し、前記切り換え部を前記バイパス回路側への流路へ切り換えると共に、前記供給ポンプを動作させることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、システム内の水経路での微生物の増殖を抑制し、長期間メンテナンスをすること無く運転させることが出来る燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に燃料電池システムにて発電させる際は、燃料ガスから水素リッチな改質ガスを生成する改質ガス生成装置での改質反応、燃料電池に供給する空気の加湿、及び燃料電池の冷却用として、不純物が少ない水を供給する必要がある。一方、燃料電池システムでの発電の際、燃料電池での反応生成水や改質ガス生成装置での燃焼生成水が生じるので、これらを凝縮水として凝縮水タンクに回収し、この凝縮水を一般的に活性炭及びイオン交換樹脂からなる水浄化装置に通して水タンクに貯留した後、この水を燃料電池システムでの発電時に必要な水として使用している。このように燃料電池システムには凝縮水が貯留・循環する水経路が形成されているが、この凝縮水には基本的に塩素は含まれていない。またこの凝縮水は、凝縮の際色々な部品や配管を通過しているので、どうしても有機成分（ＴＯＣ：トータルオーガニックカーボンなど）などの不純物が若干量含まれている。そのため、他の箇所と比較すると微生物が発生しやすく、増殖した微生物により経路中の部品や配管が閉塞し、燃料電池システムの運転に不具合が生じることがあった。
【０００３】
このような課題に対応するために、例えば特許文献１に記載されている燃料電池システムが提案されている。図５は、前記特許文献１に記載された従来の燃料電池システムを示すものである。
【０００４】
図５の燃料電池システムは、改質ガス生成装置１０１、燃料電池１０２、水回収装置１０３、イオン交換樹脂１０４、ポンプ１０５、１０６、制御装置１０７等によって構成されている。水回収装置１０３は熱交換器１３１を内蔵しており、各排ガスを除熱し含まれる水分をタンク部に回収している。この回収水はイオン交換樹脂１０４を通過して純水化した後、燃料処理装置１０１及び燃料電池１０２に供給される。
【０００５】
また、水回収装置１０３のタンク部には温度センサー１３５が設置されている。制御装置１０７は温度センサー１３５の検出値に基づいて、熱交換器１３１の動作や、燃料電池システム全体の動作を制御している。具体的には、温度センサー１３５で検知された温度について、所定温度以下の状態が所定時間経過した場合、警報出力を行ったり、水回収装置１０３内の水の温度を所定温度以上に上昇するよう制御する。前記水の温度を上昇させる手段としては、例えば熱交換器１３１の通水を停止させることにより実現させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３０００６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の構成では、凝縮水の上限温度の制約を設けていない。現在、家庭用あるいは自動車用燃料電池としては固体高分子型が最も多く供給されている。この固体高分子型の燃料電池の温度は一般的に７０〜８０℃で用いられるのが最もふさわしい。その為、特許文献１記載の構成では、燃料電池から水回路にて熱を回収する冷却水や、排ガスから回収する凝縮水など、燃料電池システム内の水経路は、燃料電池部の温度、具体的には７０℃前後の温度にまで直ぐに上昇してしまう。すると水回収装置の後段にある水浄化装置内にこの温度のお湯が流入してしまう。一般的に水浄化装置内にはイオン交換樹脂が内蔵されており、汎用的に使用される安価なイオン交換樹脂の耐熱性はカチオン樹脂で１２０℃程度、アニオン樹脂で５０〜６０℃程度なので、前述のような温度のお湯が流入すると、特にアニオン樹脂が急激に熱劣化してしまい、イオン交換性能を維持出来ないだけでなく、アニオン樹脂の熱劣化により発生する不純物が燃料電池や改質ガス生成装置に流入してしまうことによる性能の低下や、熱劣化したアニオン樹脂から腐敗臭のような異臭が発生するという課題を有していた。
【０００８】
また、凝縮水の水温が所定温度以下の状態が所定時間以上継続されると、凝縮水の温度を必ず所定温度以上に上昇させるので、例えば微生物が増殖する心配がないような低温度の場合でも凝縮水の水温を上昇させることになり、本来必要のない熱エネルギーを余分に消費してしまうだけでなく、イオン交換樹脂の熱劣化も促進させてしまうという課題を有していた。
【０００９】
また、凝縮水が貯留・循環する水経路には前記有機成分（ＴＯＣ：トータルオーガニックカーボンなど）などが集まるため、できる限り高温で微生物の抑制を行う必要があるが、前記水浄化装置の耐熱性能の関係により高温にしてより効果的に微生物の抑制を行うことができないという課題も有していた。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、水浄化装置の熱劣化を促進させることなく凝縮水循環経路内での微生物の増殖を抑制し、経路内閉塞による運転の不具合が発生しない燃料電池システムを提供することを目的とする。
【００１１】
また凝縮水循環経路内の凝縮水に発生した微生物を凝縮水循環経路内の凝縮水の温度を上昇させないで凝縮水タンクからオーバーフローさせて余分な熱エネルギーを消費することなく運転する燃料電池システム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】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、水素供給手段と、前記水素供給手段から供給される水素と大気中の酸素を用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池を冷却する冷却水を循環する冷却水径路と、前記冷却水を貯留する水タンクと、システムから排出される気体から回収した凝縮水を貯留する凝縮水タンクと、前記凝縮水タンク中の凝縮水の温度を検知する温度検知手段と、前記凝縮水を前記水タンクに循環させる凝縮水循環径路と、前記凝縮水を浄化する水浄化部と、前記水浄化部を迂回させる切り替え部を備えたバイパス回路と、前記温度検知手段で検知する凝縮水温度が水浄化部の耐熱温度以下、または、水浄化部の耐熱温度以上となるように、前記凝縮水循環経路に凝縮水を循環させる循環運転を行う制御装置とを備え、前記加熱手段で冷却水の温度を前記水浄化部の耐熱温度の範囲内で加熱して前記水供給回路を含む凝縮水循環径路を循環させた後、前記加熱手段で冷却水の温度を前記水浄化部の耐熱温度以上に加熱し、前記切り換え部を前記バイパス回路側への流路へ切り換えると共に、前記供給ポンプを動作させる。
【００１３】
これによって、最初に凝縮水循環経路内の水の温度を水浄化部の耐熱温度以下になるように制御して供給ポンプを運転し、水浄化部を含む凝縮水循環経路内の微生物の抑制を行う。水浄化部は燃料電池の発電中凝縮水タンクのように常に有機成分（ＴＯＣ）などの不純物が蓄積することが無いため、水浄化部の耐熱温度以下で加熱循環を行っても十分な微生物の抑制を行うことができる。次に、凝縮水循環経路内の水の温度を水浄化部の耐熱温度以上になるように制御してバイパス回路を使用し、供給ポンプを運転し、水浄化部を含まない凝縮水循環経路内の微生物の抑制を行う。すなわち、経路内に設置された水浄化部の熱劣化を促進させることなく、凝縮タンク内に多量に発した微生物の増殖を抑制することができる。また水浄化部の耐熱温度以上で微生物の抑制を行うことにより、水浄化部の耐熱温度以下で実施に対し抑制を行う時間を短くすることができる。
【００１４】
また、本発明の燃料電池システムは、前記水浄化部を含まない凝縮水循環回路を耐熱温度以上で微生物の抑制を行う前に、前記水浄化部を含む凝縮水循環回路に貯湯槽から凝縮水タンクに貯水を供給し、さらに供給ポンプの運転により冷却水タンクへ凝縮水を供給する。そしてこの冷却タンクからオーバーフローした凝縮水を再度凝縮水タンクにもどし、凝縮水タンクのオーバーフローから機外に排出するものである。この後、凝縮水循環経路内の水の温度を水浄化部の耐熱温度以上になるように制御してバイパス回路を使用し、供給ポンプを運転し、水浄化部を含まない凝縮水循環経路内の微生物の抑制を行う。そして前記凝縮水タンクからのオーバーフローにより凝縮水回路内の微生物の大部分が機外に排出され、凝縮水回路中の微生物が減少して、その後に実施する温水による微生物の抑制サイクルにおいて余分な熱エネルギーを消費することなく、微生物の抑制を行うことができる。
【００１５】
また、本発明の燃料電池システムは、前記水浄化部を含む凝縮水循環回路に貯湯槽から凝縮水タンクに貯水を供給し、さらに供給ポンプの運転により冷却水タンクへ凝縮水を供給する。そしてこの冷却タンクからオーバーフローした凝縮水を再度凝縮水タンクにもどし、凝縮水タンクのオーバーフローから機外に排出する。この後、凝縮水循環経路内の水の温度を水浄化部の耐熱温度以下になるように制御して供給ポンプを運転し、水浄化部を含む凝縮水循環経路内の微生物の抑制を行う。
【００１６】
次に、凝縮水循環経路内の水の温度を水浄化部の耐熱温度以上になるように制御してバイパス回路を使用し、供給ポンプを運転して水浄化部を含まない凝縮水循環経路内の微生物の抑制を行う。この凝縮水タンクからのオーバーフローにより凝縮水回路内の微生物の大部分が機外に排出され、水浄化部を含む凝縮水回路および水浄化部を含まない凝縮水回路を高温殺菌することで、凝縮水循環回路中の微生物が減少して、余分な熱エネルギーを消費することなく、より効果的に微生物の抑制を行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の燃料電池システムは、水処理経路においておける菌類の繁殖を抑えることができる。
【００１８】
最初に凝縮水循環経路内の水の温度を水浄化部の耐熱温度以下になるように制御して供給ポンプを運転し、水浄化部を含む凝縮水循環経路内の微生物の抑制を行う。水浄化部は燃料電池の発電中凝縮水タンクのように常に有機成分（ＴＯＣ）などの不純物が蓄積することが無いため、水浄化部の耐熱温度以下で加熱循環を行っても十分な微生物の抑制を行うことができる。次に、凝縮水循環経路内の水の温度を水浄化部の耐熱温度以上になるように制御してバイパス回路を使用し、供給ポンプを運転し、水浄化部を含まない凝縮水循環経路内の微生物の抑制を行う。すなわち、経路内に設置された水浄化部の熱劣化を促進させることなく、凝縮タンク内に多量に発した微生物の増殖を抑制することができる。また水浄化部の耐熱温度以上で微生物の抑制を行うことにより、水浄化部の耐熱温度以下で実施に対し抑制を行う時間を短くすることができる。
【００１９】
これらの効果により、水処理経路においておける菌類の繁殖を抑えて、長期に亘り安定な流量を確保し得る水処理装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池システムを示す構成図
【図２】本発明の実施の形態１におけるシーケンスを示すフローチャート
【図３】本発明の実施の形態２におけるシーケンスを示すフローチャート
【図４】本発明の実施の形態３におけるシーケンスを示すフローチャート
【図５】従来の燃料電池システムを示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
第１の発明は、燃料ガス中の水素と空気中の酸素を利用して発電する燃料電池と、前記燃料電池を冷却するための冷却水を循環する冷却水循環回路と、前記冷却水循環回路に設けられ冷却水を貯える冷却水タンクと、前記冷却水タンク内の冷却水を加熱する加熱手段と、前記燃料電池から排出される排空気及び排燃料ガスに含まれる水分を凝縮させた凝縮水を貯水する凝縮水タンクと、前記凝縮水タンク内の凝縮水を前記冷却水タンクへ供給させる供給ポンプと、前記凝縮水タンク中の凝縮水を浄化させる水浄化部と、前記冷却水タンクと前記凝縮水タンクと前記水浄化部とで構成される水供給回路と、前記水浄化部をバイパスして前記凝縮水タンク中の凝縮水を前記冷却水タンクへ供給するバイパス回路と、前記水浄化部と前記バイパス回路との流路を切り換える切り換え部と、前記加熱手段と前記供給ポンプと前記切り換え部とを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記加熱手段で凝縮水温度が水浄化部の耐熱温度以下まで凝縮水を加熱し、供給ポンプを動作させて凝縮水回路内の微生物の抑制を行う。その後前記切り換え部を前記バイパス回路側への流路へ切り換えると共に、前記制御部は、前記加熱手段で凝縮水温度が水浄化部の耐熱温度以上まで凝縮水を加熱し、前記供給ポンプを動作させて凝縮水回路内の微生物の抑制を行う。その結果、水処理部の熱劣化を促進させることなく、水処理経路における微生物の繁殖による閉塞が回避でき、長期に亘り安定な流量を確保できることになる。
【００２２】
第２の発明は、第１の発明の燃料電池システムにおいて、水浄化部を含まない凝縮水循環回路を耐熱温度以上で微生物の抑制を行う前に、前記水浄化部を含む凝縮水循環回路に貯湯槽から凝縮水タンクに貯水を供給し、さらに供給ポンプの運転により冷却水タンクへ凝縮水を供給する。そしてこの冷却タンクからオーバーフローした凝縮水を再度凝縮水タンクにもどし、凝縮水タンクのオーバーフローから機外に排出するものである。この後、凝縮水循環経路内の水の温度を水浄化部の耐熱温度以上になるように制御してバイパス回路を使用し、供給ポンプを運転し、水浄化部を含まない凝縮水循環経路内の微生物の抑制を行う。この凝縮水タンクからのオーバーフローにより凝縮水回路内の微生物の大部分が機外に排出され、凝縮水回路中の微生物が減少して、その後余分な熱エネルギーを消費することなく、微生物の抑制を行うことができる。
【００２３】
第３の発明は、第１の発明の燃料電池システムにおいて、水浄化部を含む凝縮水循環回路に貯湯槽から凝縮水タンクに貯水を供給し、さらに供給ポンプの運転により冷却水タンクへ凝縮水を供給する。そしてこの冷却タンクからオーバーフローした凝縮水を再度凝縮水タンクにもどし、凝縮水タンクのオーバーフローから機外に排出する。この後、凝縮水循環経路内の水の温度を水浄化部の耐熱温度以下になるように制御して供給ポンプを運転し、水浄化部を含む凝縮水循環経路内の微生物の抑制を行う。次に、凝縮水循環経路内の水の温度を水浄化部の耐熱温度以上になるように制御してバイパス回路を使用し、供給ポンプを運転して水浄化部を含まない凝縮水循環経路内の微生物の抑制を行う。この凝縮水タンクからのオーバーフローにより凝縮水回路内の微生物の大部分が機外に排出され、水浄化部を含む凝縮水回路および水浄化部を含まない凝縮水回路を高温殺菌することで、凝縮水循環回路中の微生物が減少して、余分な熱エネルギーを消費することなく、より効果的に微生物の抑制を行うことができる。
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における水処理装置を包含する燃料電池システムの構成を示すものであり、図２は本発明における微生物抑制のシーケンスを示すフローチャートである。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態の燃料電池冷却装置の水処理装置の具体的な構成例および動作例について、燃料電池システムの構成例とシーケンスを示すフローチャートをもとに図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は、本発明の第１の実施の形態における燃料電池システムの構成を示すものである。図１において、凝縮水タンク１１と供給ポンプ１２及び水浄化部１３が配管で連結され、水処理経路を構成する。凝縮水タンク１１は、その中に貯水した水を排水するオーバーフローｂ１０を有している。
【００２８】
燃料電池２は、空気側熱交換器５２と燃料側熱交換器５３及び配管を介して凝縮水タンク１１と連結され、燃料電池２と冷却水タンク１９は、循環ポンプ３と配管を介して連結されて冷却水循環回路４７を構成している。
【００２９】
凝縮水タンク１１は、凝縮水循環回路ａ３０、供給ポンプ１２、凝縮水循環回路ｂ３１、凝縮水循環回路ｃ３２、切替え部ａ２０、水浄化部１３、凝縮水循環回路ｅ３４、凝縮水循環回路ｈ３７をかいして、冷却水タンク１９に連結されている。一方凝縮水循環回路ｂ３１、から分かれるバイパス回路３９は凝縮水循環回路ｆ３５、切替え部ｂ２１、凝縮水循環回路ｇ３６を通り、水浄化部１３を迂回して凝縮水循環回路ｈ３７に連結されている。凝縮水循環回路ｈ３７は、冷却水タンク１９に連結され、冷却タンク１９のオーバーフローａ３８は凝縮水タンク１１に連結されて凝縮水循環回路３５を構成している。
【００３０】
以上のように構成された燃料電池システムについて、以下その動作、作用を説明する。
【００３１】
まず、供給ポンプ１２により、凝縮水タンク１１に貯えられた水が汲み上げられ、水浄化部１３に送られ、その水の中に含まれるイオン成分が除去され、冷却水タンク１９に貯水される。冷却水タンク１９からは、循環ポンプ３によって、冷却水が燃料電池２を循環し、燃料電池２を一定の温度に保つ。燃料電池２から排出される、排空気及び排燃料ガスは、それぞれ、空気側熱交換器５２と燃料側熱交換器５３に送られ、排空気及び排燃料ガスに含まれる水蒸気から水が回収され、凝縮水として、凝縮水タンク１１の上部から、凝縮水タンク１１に貯水される。また、凝縮水タンク１１において、貯水の水位が所定量になった場合、凝縮水タンク１１の側面に設けたオーバーフローｂ１０から余剰の貯水が排水される。
【００３２】
つぎに、図２のフローチャートにより、微生物抑制のシーケンスを説明する。ここではその水浄化部１３の設定温度をＴ１とする。微生物抑制が実施されると、最初に水浄化部の耐熱温度以下で凝縮水回路中の微生物の抑制を行う。はじめに、制御部７が前記抑制運転の運転タイマＡを設定する（Ｓｔｅｐ１）。
【００３３】
次に、切替え部ａ２０を「開」、切替え部ｂ２１を「閉」にし、供給ポンプ１２を運転し、加熱手段１７をＯＮする（Ｓｔｅｐ２、Ｓｔｅｐ３、Ｓｔｅｐ４）。これにより、凝縮水タンク１１内の凝縮水は、凝縮水循環回路ａ３０、供給ポンプ１２、凝縮水循環回路ｂ３１、凝縮水循環回路ｃ３２、切替え部ａ２０、水浄化部１３、凝縮水循環回路ｅ３４、凝縮水循環回路ｈ３７を介して、冷却水タンク１９に送水される。冷却タンク１９内に溜まった凝縮水はオーバーフローａ３８を介して凝縮水タンク１１へ戻される。
【００３４】
この運転により凝縮水タンク１１内の凝縮水が減少すると水位検出センサ９が減水を検知し、給水弁４が「開弁」し、循環ポンプ３が運転して貯湯槽１から凝縮水タンク１１へ給水される。
【００３５】
つぎに制御部７は前記凝縮水循環回路３５内の凝縮水の温度を制御する。具体的には凝縮タンク１１に設けられた温度検出手段５が水浄化部の耐熱温度である設定温度Ｔ１になるよう制御を行う。加熱手段１７により温度検出手段５が水浄化部の設定温度Ｔ１以上になると加熱手段１７の加熱を停止する（Ｓｔｅｐ５、Ｓｔｅｐ７、Ｓｔｅｐ８、Ｓｔｅｐ９）。
【００３６】
そして温度検出手段５が水浄化部の設定温度Ｔ１以下を検出すると再度加熱手段１７により温度検出手段５が水浄化部の設定温度Ｔ１になるよう制御を行う（Ｓｔｅｐ９、Ｓｔｅｐ４、Ｓｔｅｐ５、Ｓｔｅｐ６）。
【００３７】
そして、設定した抑制運転の運転タイマＡがアップすると加熱手段１７、供給ポンプ１２を停止する（Ｓｔｅｐ６，Ｓｔｅｐ１０）。
【００３８】
次に水浄化部の耐熱温度以上で凝縮水回路中の微生物の抑制を行う。ここではその設定温度をＴ２とする。はじめに、制御部７が前記抑制運転の運転タイマＢを設定する（Ｓｔｅｐ１１）。
【００３９】
次に、切替え部ａ２０を「閉」、切替え部ｂ２１を「開」にし、供給ポンプ１２を運転し、加熱手段１７をＯＮする（Ｓｔｅｐ１２、Ｓｔｅｐ１３、Ｓｔｅｐ１４）。これにより、凝縮水タンク１１内の凝縮水は、凝縮水循環回路ａ３０、供給ポンプ１２、凝縮水循環回路ｂ３１、凝縮水循環回路ｆ３５、切替え部ｂ２１、凝縮水循環回路ｇ３６、凝縮水循環回路ｈ３７を介して、冷却水タンク１９に送水される。冷却タンク１９内に溜まった凝縮水はオーバーフローａ３８を介して凝縮水タンク１１へ戻される。
【００４０】
この運転により凝縮水タンク１１内の凝縮水が減少すると水位検出センサ９が減水を検知し、給水弁４が「開弁」し、循環ポンプ３が運転して貯湯槽１から凝縮水タンク１１へ給水される。
【００４１】
つぎに制御部７は前記凝縮水循環回路３５内の凝縮水の温度を制御する。具体的には凝縮タンク１１に設けられた温度検出手段５が水浄化部の設定温度Ｔ２になるよう制御を行う。設定温度は微生物が完全に死滅する７０℃以上が望ましい。加熱手段１７により温度検出手段５が水浄化部の設定温度Ｔ２以上になると加熱手段１７の加熱を停止する（Ｓｔｅｐ１５，１７，１８）。
【００４２】
そして温度検出手段５が水浄化部の設定温度Ｔ２以下を検出すると再度加熱手段１７により温度検出手段５が水浄化部の設定温度Ｔ２になるよう制御を行う（Ｓｔｅｐ１９、Ｓｔｅｐ１４、Ｓｔｅｐ１５）。そして、設定した抑制運転の運転タイマＢがアップすると切替え部ａ２０を「閉」、切替え部ｂ２１を「開」にし、加熱手段１７、供給ポンプ１２を停止する（Ｓｔｅｐ１６、Ｓｔｅｐ２０、Ｓｔｅｐ２１）。
【００４３】
なお、本実施の形態の貯水槽１１は本発明の水タンクの例であり、本実施の形態の送水ポンプ１２は本発明の水汲み出し手段の例である。
【００４４】
以上のように、本実施の形態においては、凝縮水循環回路の水浄化部を含む回路においては、水浄化部の耐熱温度以下で微生物の抑制を行うことができ、バイパス回路による水浄化部を含まない回路においては、微生物の抑制に最も効果のある温度で微生物の抑制を行うことができる。すなわち、これらの微生物抑制サイクルを併用することにより、微生物抑制を水浄化部の耐熱温度で行うものより、より効果的に微生物抑制を実施することができる。その結果、水処理経路における微生物の繁殖による閉塞が回避でき、長期に亘り安定な流量を確保できることになる。
【００４５】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における微生物抑制のシーケンスを示すフローチャートである。
【００４６】
燃料電池システムにおける水処理装置の構成は実施例１と同様であるため省略する。
【００４７】
本実施の形態は、凝縮水循環回路３５内に繁殖した微生物を微生物抑制シーケンスの初期に凝縮水タンク１１からオーバーフローさせることを特徴としている。
【００４８】
以下、図３のフローチャートをもとに説明する。
【００４９】
微生物抑制が実施されると、はじめに、制御部７が前記抑制運転の運転タイマＡを設定する（Ｓｔｅｐ３１）。次に、切替え部ａ２０を「開」、切替え部ｂ２１を「閉」にし、供給ポンプ１２を運転する（Ｓｔｅｐ３２、Ｓｔｅｐ３３）。
【００５０】
これにより、凝縮水タンク１１内の凝縮水は、凝縮水循環回路ａ３０、供給ポンプ１２、凝縮水循環回路ｂ３１、凝縮水循環回路ｃ３２、切替え部ａ２０、水浄化部１３、凝縮水循環回路ｅ３４、凝縮水循環回路ｈ３７を介して、冷却水タンク１９に送水される。冷却タンク１９内に溜まった凝縮水はオーバーフローａ３８を介して凝縮水タンク１１へ戻される。
【００５１】
この運転により凝縮水タンク１１内の凝縮水が減少すると水位検出センサ９が減水を検知し、給水弁４が「開弁」し、循環ポンプ３が運転して貯湯槽１から凝縮水タンク１１へ給水される。そして、供給ポンプ１２の運転が継続するに従い、凝縮水回路３５内に繁殖した微生物は凝縮水タンク内に集められ、凝縮水タンク１１内の微生物と共にオーバーフローｂ１０から機外へ排出される。
【００５２】
次に、前記抑制運転の運転タイマＡがアップすると供給ポンプ１２を停止する（Ｓｔｅｐ３６，Ｓｔｅｐ４０）。
【００５３】
次に、水浄化部の耐熱温度以上で凝縮水回路中の微生物の抑制を行う。ここではその設定温度をＴ２とする。はじめに、制御部７が前記抑制運転の運転タイマＢを設定する（Ｓｔｅｐ４１）。
【００５４】
次に、切替え部ａ２０を「閉」、切替え部ｂ２１を「開」にし、供給ポンプ１２を運転し、加熱手段１７をＯＮする（Ｓｔｅｐ４２、Ｓｔｅｐ４３、Ｓｔｅｐ４４）。
【００５５】
これにより、凝縮水タンク１１内の凝縮水は、凝縮水循環回路ａ３０、供給ポンプ１２、凝縮水循環回路ｂ３１、凝縮水循環回路ｆ３５、切替え部ｂ２１、凝縮水循環回路ｇ３６、凝縮水循環回路ｈ３７を介して、冷却水タンク１９に送水される。冷却タンク１９内に溜まった凝縮水はオーバーフローａ３８を介して凝縮水タンク１１へ戻される。
【００５６】
この運転により凝縮水タンク１１内の凝縮水が減少すると水位検出センサ９が減水を検知し、給水弁４が「開弁」し、循環ポンプ３が運転して貯湯槽１から凝縮水タンク１１へ給水される。
【００５７】
つぎに制御部７は前記凝縮水循環回路３５内の凝縮水の温度を制御する。具体的には凝縮タンク１１に設けられた温度検出手段５が水浄化部の設定温度Ｔ２になるよう制御を行う。具体的には微生物が完全に死滅する７０℃以上が望ましい。加熱手段１７により温度検出手段５が水浄化部の設定温度Ｔ２以上になると加熱手段１７の加熱を停止する（Ｓｔｅｐ４５、Ｓｔｅｐ４７、Ｓｔｅｐ４８）。そして温度検出手段５が水浄化部の設定温度Ｔ２以下を検出すると再度加熱手段１７により温度検出手段５が水浄化部の設定温度Ｔ２になるよう制御を行う（Ｓｔｅｐ４９、Ｓｔｅｐ４４、Ｓｔｅｐ４５）。
【００５８】
そして、設定した抑制運転の運転タイマＢがアップすると切替え部ａ２０を「閉」、切替え部ｂ２１を「開」にし、加熱手段１７、供給ポンプ１２を停止する（Ｓｔｅｐ４６，Ｓｔｅｐ５０、Ｓｔｅｐ５１）。
【００５９】
なお、本実施の形態の貯水槽１１は本発明の水タンクの例であり、本実施の形態の送水ポンプ１２は本発明の水汲み出し手段の例である。
【００６０】
以上のように、本実施の形態においては、凝縮水循環回路の水浄化部を含む回路においては、凝縮水循環回路内に発生する微生物、特に凝縮タンク内に発生する微生物をオーバーフローにより有効に機外へ排出することができる。そしてバイパス回路による水浄化部を含まない回路においては、微生物の抑制に最も効果のある温度で微生物の抑制を行うことができる。すなわち、これらの微生物抑制サイクルを併用することにより、微生物抑制を水浄化部の耐熱温度で行うものより、より効果的に微生物抑制を実施することができる。
【００６１】
また、あらかじめ微生物を機外へ排出するため過熱手段による過熱時間を短く制御できエネルギー量の節約を図ることができる。
【００６２】
その結果、水処理経路における微生物の繁殖による閉塞が回避でき、長期に亘り安定な流量を確保でき、省エネにすぐれた水処理装置を供給することができる。
【００６３】
（実施の形態３）
図４は、本発明の第３の実施の形態における微生物抑制のシーケンスを示すフローチャートである。
【００６４】
燃料電池システムにおける水処理装置の構成は実施例１と同様であるため省略する。
【００６５】
本実施の形態は、凝縮水循環回路３５内に繁殖した微生物を微生物抑制シーケンスの初期に凝縮水タンク１１からオーバーフローさせ、さらに水浄化部１３を含む凝縮水循環回路３５を水浄化部の耐熱温度以下で微生物の抑制を行い、更にさらに水浄化部１３を含まない凝縮水循環回路３５を水浄化部の耐熱温度以上で微生物の抑制をすることを特徴としている。
【００６６】
以下、図４のフローチャートをもとに説明する。
【００６７】
微生物抑制が実施されると、はじめに、制御部７が前記抑制運転の運転タイマＡを設定する（Ｓｔｅｐ６１）。次に、切替え部ａ２０を「開」、切替え部ｂ２１を「閉」にし、供給ポンプ１２を運転する（Ｓｔｅｐ６２、Ｓｔｅｐ６３）。
【００６８】
これにより、凝縮水タンク１１内の凝縮水は、凝縮水循環回路ａ３０、供給ポンプ１２、凝縮水循環回路ｂ３１、凝縮水循環回路ｃ３２、切替え部ａ２０、水浄化部１３、凝縮水循環回路ｅ３４、凝縮水循環回路ｈ３７を介して、冷却水タンク１９に送水される。冷却タンク１９内に溜まった凝縮水はオーバーフローａ３８を介して凝縮水タンク１１へ戻される。
【００６９】
この運転により凝縮水タンク１１内の凝縮水が減少すると水位検出センサ９が減水を検知し、給水弁４が「開弁」し、循環ポンプ３が運転して貯湯槽１から凝縮水タンク１１へ給水される。そして、供給ポンプ１２の運転が継続するに従い、凝縮水回路３５内に繁殖した微生物は凝縮水タンク１１内に集められ、凝縮水タンク１１内の微生物と共にオーバーフローｂ１０から機外へ排出される。
【００７０】
つぎに、加熱手段１７により、凝縮水循環回路の微生物抑制のシーケンスを実施する。まず、その水浄化部１３の耐熱温度を設定温度Ｔ１とする。微生物抑制が実施されると、最初に水浄化部の耐熱温度以下で凝縮水回路中の微生物の抑制を行う。はじめに、制御部７が前記抑制運転の運転タイマＢを設定する（Ｓｔｅｐ７１）。
【００７１】
次に、切替え部ａ２０を「開」、切替え部ｂ２１を「閉」のままで、供給ポンプ１２を運転し、加熱手段１７をＯＮする（Ｓｔｅｐ７３、Ｓｔｅｐ７４）。
【００７２】
これにより、凝縮水タンク１１内の凝縮水は、凝縮水循環回路ａ３０、供給ポンプ１２、凝縮水循環回路ｂ３１、凝縮水循環回路ｃ３２、切替え部ａ２０、水浄化部１３、凝縮水循環回路ｅ３４、凝縮水循環回路ｈ３７を介して、冷却水タンク１９に送水される。冷却タンク１９内に溜まった凝縮水はオーバーフローａ３８を介して凝縮水タンク１１へ戻される。
【００７３】
この運転により凝縮水タンク１１内の凝縮水が減少すると水位検出センサ９が減水を検知し、給水弁４が「開弁」し、循環ポンプ３が運転して貯湯槽１から凝縮水タンク１１へ給水される。
【００７４】
つぎに制御部７は前記凝縮水循環回路３５内の凝縮水の温度を制御する。具体的には凝縮タンク１１に設けられた温度検出手段５が水浄化部の耐熱温度である設定温度Ｔ１になるよう制御を行う。加熱手段１７により温度検出手段５が水浄化部の設定温度Ｔ１以上になると加熱手段１７の加熱を停止する（Ｓｔｅｐ７５、Ｓｔｅｐ７７、Ｓｔｅｐ７８）。そして温度検出手段５が水浄化部の設定温度Ｔ１以下を検出すると再度加熱手段１７により温度検出手段５が水浄化部の設定温度Ｔ１になるよう制御を行う（Ｓｔｅｐ７９、Ｓｔｅｐ７４）。
【００７５】
そして、設定した抑制運転の運転タイマＡがアップすると加熱手段１７、供給ポンプ１２を停止する（Ｓｔｅｐ７６，Ｓｔｅｐ８０）。
【００７６】
次に水浄化部の耐熱温度以上で凝縮水回路中の微生物の抑制を行う。ここではその設定温度をＴ２とする。はじめに、制御部７が前記抑制運転の運転タイマＢを設定する（Ｓｔｅｐ９１）。
【００７７】
次に、切替え部ａ２０を「閉」、切替え部ｂ２１を「開」にし、供給ポンプ１２を運転し、加熱手段１７をＯＮする（Ｓｔｅｐ９２、Ｓｔｅｐ９３、Ｓｔｅｐ９４）。これにより、凝縮水タンク１１内の凝縮水は、凝縮水循環回路ａ３０、供給ポンプ１２、凝縮水循環回路ｂ３１、凝縮水循環回路ｆ３５、切替え部ｂ２１、凝縮水循環回路ｇ３６、凝縮水循環回路ｈ３７を介して、冷却水タンク１９に送水される。冷却タンク１９内に溜まった凝縮水はオーバーフローａ３８を介して凝縮水タンク１１へ戻される。
【００７８】
この運転により凝縮水タンク１１内の凝縮水が減少すると水位検出センサ９が減水を検知し、給水弁４が「開弁」し、循環ポンプ３が運転して貯湯槽１から凝縮水タンク１１へ給水される。
【００７９】
つぎに制御部７は前記凝縮水循環回路３５内の凝縮水の温度を制御する。具体的には凝縮タンク１１に設けられた温度検出手段５が水浄化部の設定温度Ｔ２になるよう制御を行う。具体的には微生物が完全に死滅する７０℃以上が望ましい。加熱手段１７により温度検出手段５が水浄化部の設定温度Ｔ２以上になると加熱手段１７の加熱を停止する（Ｓｔｅｐ９５、Ｓｔｅｐ９７）。そして温度検出手段５が水浄化部の設定温度Ｔ２以下を検出すると再度加熱手段１７により温度検出手段５が水浄化部の設定温度Ｔ２になるよう制御を行う（Ｓｔｅｐ９９、Ｓｔｅｐ９４、Ｓｔｅｐ９５）。そして、設定した抑制運転の運転タイマＢがアップすると切替え部ａ２０を「閉」、切替え部ｂ２１を「開」にし、加熱手段１７、供給ポンプ１２を停止する（Ｓｔｅｐ１００、Ｓｔｅｐ１０１）。
【００８０】
なお、本実施の形態の貯水槽１１は本発明の水タンクの例であり、本実施の形態の送水ポンプ１２は本発明の水汲み出し手段の例である。
【００８１】
以上のように、本実施の形態においては、凝縮水循環回路の水浄化部を含む回路においては、凝縮水循環回路内に発生する微生物、特に凝縮タンク内に発生する微生物をオーバーフローにより大部分の微生物を機外へ排出することができる。
【００８２】
そして凝縮循環回路において、水浄化部の耐熱温度以下で微生物の抑制を行うことができ、バイパス回路による水浄化部を含まない回路においては、微生物の抑制に最も効果のある温度で微生物の抑制を行うことができる。すなわち、これらの微生物抑制サイクルを併用することにより、微生物抑制を水浄化部の耐熱温度で行うものより、より効果的に微生物抑制を実施することができる。
【００８３】
前記オーバーフローと前期水浄化部の耐熱温度以下の抑制サイクルと前期水浄化部の耐熱温度以上の抑制サイクルを併用することにより、あらかじめ微生物を機外へ排出するため過熱手段による過熱時間を短く制御できエネルギー量の節約を図ることができる。その結果、水処理経路における微生物の繁殖による閉塞が回避でき、長期に亘り安定な流量を確保でき、省エネにすぐれた水処理装置を供給することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
以上のように、本発明に係る燃料電池システムは、水処理経路における微生物の繁殖を抑えることができ、長期に亘り安定な流量を確保できるので、燃料電池システムなど水道水等の水を浄化して利用する産業分野に適用できる。
【符号の説明】
【００８５】
１    貯湯槽
２    燃料電池
３    循環ポンプ
５    温度検出手段
９    水位検出センサ
１０  オーバーフローｂ
１１  凝縮水タンク
１２  供給ポンプ
１３  水浄化部
１７  加熱手段
１９  冷却水タンク
３５  凝縮水循環回路
３８  オーバーフローａ
３９  バイパス回路
４７  冷却水循環回路
【図１】
2011210606.tif 000003
【図２】
2011210606.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011210606.tif 000006
【図５】
2011210606.tif 000007