(57)【要約】【課題】耐久性を向上しながら、メンテナンス性の低下を抑制し得る燃料電池システムを提供する。【解決手段】水回収路１５及び浄化用循環路１６の少なくとも一方に、回収水中の異物を除去可能なフィルター２が設けられ、フィルター２が、当該フィルター２が設けられた水回収路１５又は浄化用循環路１６を通流する回収水中において、除去対象の異物が帯電しているゼータ電位とは反対のゼータ電位を示す材料にて構成されている。【選択図】図１
2019160561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素含有ガスが燃料極に供給され、酸素含有ガスが酸素極に供給されて発電する燃料電池と、
供給される改質用水を加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成部と、
改質用バーナによる加熱により炭化水素系の原燃料と前記水蒸気生成部にて生成された水蒸気とを改質反応させて、前記燃料電池の燃料極に供給する水素含有ガスを生成する改質器と、
前記改質用バーナの燃焼排ガス及び前記燃料電池の酸素極から排出された酸素極排ガスのうちの少なくとも一方と排熱回収用熱媒とを熱交換させる水回収用熱交換器と、
前記水回収用熱交換器で回収された回収水が水回収路を通して供給される回収水貯留槽と、
通流する回収水を浄化処理する水浄化部が設けられた浄化用循環路を通して前記回収水貯留槽の回収水を循環させる浄化用ポンプとが設けられ、
前記回収水貯留槽の回収水が、前記改質用水、前記酸素極に供給される酸素含有ガスを加湿するための加湿用水及び前記燃料極に供給される水素含有ガスを加湿するための加湿用水のうちの少なくとも一つとして再利用するように構成された燃料電池システムであって、
前記水回収路及び前記浄化用循環路の少なくとも一方に、回収水中の異物を除去可能なフィルターが設けられ、
前記フィルターが、当該フィルターが設けられた前記水回収路又は前記浄化用循環路を通流する回収水中において、除去対象の異物が帯電しているゼータ電位とは反対のゼータ電位を示す材料にて構成されている燃料電池システム。
【請求項２】
前記水回収用熱交換器で回収された回収水が酸性であり、
除去対象の異物が、酸性の回収水中において正に帯電した鉄錆であり、
前記フィルターが、酸性の回収水中において、負のゼータ電位を示す材料にて構成されている請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池が電解質として固体高分子膜を用いた固体高分子形であり、
前記フィルターが設けられた前記水回収路又は前記浄化用循環路を通流する回収水のｐＨが、３．０〜４．０であり、
前記フィルターが、ｐＨが３．０〜４．０の回収水中において、負のゼータ電位を示すポリプロピレン繊維にて構成されている請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記フィルターが、前記水回収路に設けられている請求項１〜３のいずれか１項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、水素含有ガスが燃料極に供給され、酸素含有ガスが酸素極に供給されて発電する燃料電池と、供給される改質用水を加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成部と、改質用バーナによる加熱により炭化水素系の原燃料と水蒸気生成部にて生成された水蒸気とを改質反応させて、燃料電池の燃料極に供給する水素含有ガスを生成する改質器と、改質用バーナの燃焼排ガス及び燃料電池の酸素極から排出された酸素極排ガスのうちの少なくとも一方と排熱回収用熱媒とを熱交換させる水回収用熱交換器と、水回収用熱交換器で回収された回収水が水回収路を通して供給される回収水貯留槽と、通流する回収水を浄化処理する水浄化部が設けられた浄化用循環路を通して回収水貯留槽の回収水を循環させる浄化用ポンプとが設けられ、回収水貯留槽の回収水が、改質用水、酸素極に供給される酸素含有ガスを加湿するための加湿用水及び燃料極に供給される水素含有ガスを加湿するための加湿用水のうちの少なくとも一つとして再利用するように構成された燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる燃料電池システムは、改質用バーナの燃焼排ガス及び燃料電池の酸素極から排出された酸素極排ガスのうちの少なくとも一方から水を回収して、回収水貯留槽に貯留し、その回収水貯留槽の水を水浄化部が設けられた浄化用循環路を通して循環させることにより浄化して、改質用水、酸素極に供給される酸素含有ガスを加湿するための加湿用水及び燃料極に供給される水素含有ガスを加湿するための加湿用水のうちの少なくとも一つとして再利用するように構成されたものである（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１８１４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、水回収用熱交換器で回収された回収水中には、微細な異物が混入する虞がある。
例えば、水回収用熱交換器は、通常、鉄を成分として含む部材を用いて構成されているので、燃焼排ガスや酸素極排ガスの通流により水回収用熱交換器を構成する部材が腐食すると、その水回収用熱交換器由来の鉄イオンが凝縮水に流出することになり、回収水中に、微細な（例えば数〜十数μｍ程度の粒径）鉄錆が異物として混入する虞がある。
そして、改質水中に異物が混入すると、その異物が要因となって、浄化用ポンプの水圧送能力が低下する不具合や、水浄化部に備えられているイオン交換樹脂等の水浄化処理材の水浄化処理能力が低下するといった不具合が発生する場合があった。このような浄化用ポンプの水圧送能力低下や、水浄化部の水浄化処理能力低下といった不具合が発生すると、燃料電池システムの耐久性が低下することになる。
【０００５】
そこで、浄化用ポンプの水圧送能力低下や水浄化部の水浄化処理能力低下を抑制するために、目開き（フィルターの孔の大きさ）以上の大きさの異物を通過させない構成のフィルター（以下、機械的フィルターと記載する場合がある）を水回収路や浄化用循環路に設けることが想定される。
【０００６】
しかしながら、このような機械的フィルターで回収水中の微細な異物を十分に除去するには、機械的フィルターの目開きを細かくする（即ち、メッシュ数を大きくする）必要がある。
一方、機械的フィルターの目開きを細かくするほど、機械的フィルターが異物により目詰まりを起こし易くなり、目詰まりを起こすと圧力損失が大きくなる。
従って、水回収路や浄化用循環路に機械的フィルターを設けると、機械的フィルターの目詰まりを解消する、機械的フィルターを交換する等、機械的フィルターに関するメンテナンスが要求される頻度が高くなるので、メンテナンス性が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐久性を向上しながら、メンテナンス性の低下を抑制し得る燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池システムは、水素含有ガスが燃料極に供給され、酸素含有ガスが酸素極に供給されて発電する燃料電池と、
供給される改質用水を加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成部と、
改質用バーナによる加熱により炭化水素系の原燃料と前記水蒸気生成部にて生成された水蒸気とを改質反応させて、前記燃料電池の燃料極に供給する水素含有ガスを生成する改質器と、
前記改質用バーナの燃焼排ガス及び前記燃料電池の酸素極から排出された酸素極排ガスのうちの少なくとも一方と排熱回収用熱媒とを熱交換させる水回収用熱交換器と、
前記水回収用熱交換器で回収された回収水が水回収路を通して供給される回収水貯留槽と、
通流する回収水を浄化処理する水浄化部が設けられた浄化用循環路を通して前記回収水貯留槽の回収水を循環させる浄化用ポンプとが設けられ、
前記回収水貯留槽の回収水が、前記改質用水、前記酸素極に供給される酸素含有ガスを加湿するための加湿用水及び前記燃料極に供給される水素含有ガスを加湿するための加湿用水のうちの少なくとも一つとして再利用するように構成された燃料電池システムであって、その特徴構成は、
前記水回収路及び前記浄化用循環路の少なくとも一方に、回収水中の異物を除去可能なフィルターが設けられ、
前記フィルターが、当該フィルターが設けられた前記水回収路又は前記浄化用循環路を通流する回収水中において、除去対象の異物が帯電しているゼータ電位とは反対のゼータ電位を示す材料にて構成されている点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、フィルターは、それが設けられた水回収路又は浄化用循環路を通流する回収水中において、除去対象の異物が帯電しているゼータ電位とは反対（正負が逆）のゼータ電位を示すので、フィルターの目開き以上の大きさの異物が篩い分けによりフィルターに捕捉されるのは勿論、フィルターの目開きよりも小さい異物も、静電吸着によりフィルターに捕捉される。
尚、以下の説明では、回収水中において除去対象の異物が帯電しているゼータ電位とは反対のゼータ電位を示す材料にて構成されたフィルターを、上記の機械的フィルターと区別するために、静電吸着フィルターと記載する場合がある。
【００１０】
つまり、静電吸着フィルターによれば、目開きよりも小さい異物を静電吸着により捕捉可能であるので、除去対象の微細な異物を十分に捕捉しながらも、静電吸着フィルターに関するメンテナンスが要求される頻度を低くできるように、静電吸着フィルターの目開きを大きくして、目詰まりを抑制することが可能である。
従って、耐久性を向上しながら、メンテナンス性の低下を抑制し得る燃料電池システムを提供することができる。
【００１１】
本発明に係る燃料電池システムの更なる特徴構成は、前記水回収用熱交換器で回収された回収水が酸性であり、
除去対象の異物が、酸性の回収水中において正に帯電した鉄錆であり、
前記フィルターが、酸性の回収水中において、負のゼータ電位を示す材料にて構成されている点にある。
【００１２】
上記特徴構成によれば、水回収用熱交換器で回収された回収水が酸性で、その酸性の回収水中に、正に帯電した鉄錆が混入しており、静電吸着フィルターは、酸性の回収水中において負のゼータ電位を示すので、静電吸着フィルターの目開き以上の大きさの鉄錆が篩い分けにより捕捉されるのは勿論のこと、フィルターの目開きよりも小さい鉄錆も、静電吸着によりフィルターに捕捉される。
【００１３】
つまり、通常、水回収用熱交換器は鉄を成分として含む部材を用いて構成されているので、回収水中の異物としては、水回収用熱交換器由来の鉄錆が典型的なものであり、一方、水回収用熱交換器で改質用バーナの燃焼排ガスから熱回収する場合、回収水は酸性となる。
そして、本発明の発明者らは、回収水中の異物として典型的な水回収用熱交換器由来の鉄錆が、酸性の回収水中では正に帯電していることに着目し、水回収路及び浄化用循環路の少なくとも一方に、酸性の回収水中において負のゼータ電位を示す静電吸着フィルターを設けることにより、目開きを鉄錆（例えば典型的な大きさの鉄錆）より大きくしながらも、その目開きよりも小さい鉄錆を静電吸着により十分に捕捉できるようにしたのである。
従って、回収水中の異物として典型的な鉄錆を十分に除去することができるので、メンテナンス性の低下を一層抑制することができる。
【００１４】
本発明に係る燃料電池システムの更なる特徴構成は、前記燃料電池が電解質として固体高分子膜を用いた固体高分子形であり、
前記フィルターが設けられた前記水回収路又は前記浄化用循環路を通流する回収水のｐＨが、３．０〜４．０であり、
前記フィルターが、ｐＨが３．０〜４．０の回収水中において、負のゼータ電位を示すポリプロピレン繊維にて構成されている点にある。
【００１５】
上記特徴構成によれば、水回収用熱交換器で回収された回収水は、ｐＨが３．０〜４．０の酸性で、静電吸着フィルターは、３．０〜４．０の酸性の回収水中において負のゼータ電位を示すので、静電吸着フィルターによって、その目開き以上の大きさの鉄錆は勿論のこと、目開きよりも小さい鉄錆もより一層十分に捕捉される。
つまり、本発明の発明者らは、水回収用熱交換器で回収された回収水が酸性であるにしても、その回収水特有の狭いｐＨの範囲を見出し、その見出した狭いｐＨの範囲で、有効に静電吸着作用を発揮できるようなゼータ電位の静電吸着フィルターを特定して、その静電吸着フィルターを水回収路及び浄化用循環路の少なくとも一方に設けたのである。
従って、回収水中の異物として典型的な鉄錆を十分に除去するようにしながらも、静電吸着フィルターの目開きを極力大きくすることが可能である。
【００１６】
ところで、固体高分子形の燃料電池の場合、水回収用熱交換器で回収された回収水の温度は、通常、３５〜５０℃の範囲であり、そのような温度範囲で優れた耐熱性を有するポリプロピレン繊維にて静電吸着フィルターを構成することにより、静電吸着フィルターの耐久性を向上することができるため、静電吸着フィルターに関するメンテナンスを軽減することができる。
従って、メンテナンス性の低下を更に抑制することができる。
【００１７】
本発明に係る燃料電池システムの更なる特徴構成は、前記フィルターが、前記水回収路に設けられている点にある。
【００１８】
上記特徴構成によれば、水回収路に静電吸着フィルターが設けられているので、静電吸着フィルターによって、水回収路を通流する回収水から異物が捕捉される。
つまり、水回収路には、水回収用熱交換器で回収された回収水が水回収用熱交換器から直接に通流するので、回収水のｐＨの変動が小さい。
そこで、その水回収路に、回収水のｐＨに応じて設定したゼータ電位を示す静電吸着フィルターを設けることにより、目詰まりを十分に抑制できるように、静電吸着フィルターの目開きを大きくしながらも、回収水に混入する異物を安定して捕捉することができる。
従って、メンテナンス性の低下を更に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】燃料電池システムの全体構成を示すブロック図
【図２】酸性の回収水中における鉄錆のゼータ電位の計測結果を示す図
【図３】酸性の回収水中におけるフィルターの構成繊維と鉄錆とのゼータ電位差の計測結果を示す図
【図４】酸性の回収水中での鉄錆の平均捕集量の計測結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
図１に示すように、燃料電池システムは、電力と熱を発生する燃料電池ユニットＵ１、その燃料電池ユニットＵ１から発生する熱を回収する排熱回収ユニットＵ２、その燃料電池ユニットＵ１で発生する水分を回収して回収水貯留槽１に貯留すると共に、回収水貯留槽１の水を浄化する水回収浄化ユニットＵ３等を備えて構成されている。
【００２１】
燃料電池ユニットＵ１は、水素を含有する水素含有ガスが燃料極５ａに供給され、空気（酸素含有ガスの一例）が酸素極５ｃに供給されて発電する燃料電池５と、供給される改質用水を加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成部６と、改質用バーナ７による加熱により炭化水素系の原燃料ガス（例えば、１３Ａ等の天然ガスベースの都市ガス）と水蒸気生成部６にて生成された水蒸気とを改質反応させて、燃料電池５の燃料極５ａに供給する水素含有ガスを生成する改質器８等を備えて構成されている。
【００２２】
排熱回収ユニットＵ２は、給水路９を通して給水され且つ給湯路１０を通して湯水が送出される貯湯槽１１と、当該貯湯槽１１の湯水を排熱回収用循環路１２を通して循環させる湯水循環ポンプ１３と、改質用バーナ７の燃焼排ガス及び燃料電池５の酸素極５ｃから排出された酸素極排ガスのうちの少なくとも一方と排熱回収用循環路１２を通流する湯水（排熱回収用熱媒の一例）とを熱交換させる水回収用熱交換器１４等を備えて構成されている。
水回収浄化ユニットＵ３は、水回収用熱交換器１４で発生した凝縮水が水回収路１５を通して供給される前述の回収水貯留槽１と、その回収水貯留槽１の水を浄化用循環路１６を通して循環させる浄化用ポンプ１７と、浄化用循環路１６を通流する水を浄化する水浄化部１８等を備えて構成されている。
【００２３】
そして、回収水貯留槽１の水が、改質用水、酸素極５ｃに供給される空気を加湿するための加湿用水及び燃料極５ａに供給される水素含有ガスを加湿するための加湿用水のうちの少なくとも一つとして再利用されるように構成されている。
【００２４】
本発明では、水回収路１５及び浄化用循環路１６の少なくとも一方に、回収水中の異物を除去可能なフィルター２が設けられ、フィルター２が、当該フィルター２が設けられた水回収路１５又は浄化用循環路１６を通流する回収水中において、除去対象の異物が帯電しているゼータ電位とは反対（正負が逆）のゼータ電位を示す材料にて構成されている。以下、このフィルター２を、静電吸着フィルター２と記載する場合がある。
この実施形態では、静電吸着フィルター２が、水回収路１５に設けられている。
【００２５】
次に、燃料電池システムの各部について、説明を加える。
先ず、燃料電池ユニットＵ１について、説明を加える。燃料電池５は、周知であるので、詳細な説明及び図示を省略して簡単に説明すると、電解質として固体高分子膜を用いたセルの複数が積層状態に設けられたセルスタックからなる固体高分子形（ＰＥＦＣ）であり、各セルの燃料極５ａに改質器８から燃料ガス供給路１９を通して水素含有ガスが供給され、各セルの酸素極５ｃに反応用空気ブロア２０から空気供給路２１を通して空気が供給されて、水素と酸素との電気化学反応により発電を行うように構成されている。
【００２６】
セルスタックには、各セルを冷却するように冷却水流路５ｐが備えられ、回収水貯留槽１の水を冷却水として各冷却水流路５ｐを通して循環可能に、冷却水循環路２２が配管されている。
冷却水循環路２２における回収水貯留槽１から燃料電池５に至る送り流路部分２２ｆには、回収水貯留槽１に貯留されている水をセルスタックの各冷却水流路５ｐに圧送可能に冷却水循環ポンプ２３が設けられている。
又、冷却水循環路２２における燃料電池５から回収水貯留槽１に至る戻り流路部分２２ｒには、冷却水循環路２２を通流する冷却水から排熱を回収する排熱回収熱交換器２４が設けられている。
【００２７】
改質器８へ原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給路２５には、供給される原燃料ガスを脱硫処理する脱硫器２６が設けられ、更に、その脱硫器２６にて脱硫された脱硫原燃料ガスに水蒸気を混合可能に、水蒸気生成部６にて生成された水蒸気を送出する水蒸気供給路２７がエジェクタ（図示省略）等を介して接続される。そして、改質器８には、脱硫器２６にて脱硫された脱硫原燃料ガスに水蒸気が混合された状態で供給され、改質器８にて、改質用バーナ７による加熱により、水素を主成分とする水素含有ガスとしての改質ガスが生成される。
更に、改質器８から供給される改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気にて二酸化炭素に変成処理する変成器２８、その変成器２８から供給される改質ガス中の一酸化炭素を別途供給される選択酸化用空気にて選択酸化する一酸化炭素除去器２９が設けられ、一酸化炭素濃度の低い改質ガスが水素含有ガスとして、燃料ガス供給路１９を通して燃料電池５の各燃料極５ａに供給されるように構成されている。
【００２８】
燃料電池５の各燃料極５ａから水素が残存した状態で排出される燃料極排ガスが、燃料極排ガス路３０を通してガス燃料として改質用バーナ７に供給される。
図示を省略するが、改質用バーナ７には、燃焼用空気ブロア（図示省略）により燃焼用空気が供給される。そして、その改質用バーナ７の燃焼排ガスが燃焼排ガス路３１を通して排出される。
水蒸気生成部６は燃焼排ガス路３１に設けられて、その水蒸気生成部６には、回収水貯留槽１に貯留されている水（回収水）が改質用水として改質用水ポンプ３２により改質用水供給路３３を通して供給される。そして、水蒸気生成部６は、その改質用水供給路３３を通して供給される改質用水を燃焼排ガス路３１を通流する燃焼排ガスを熱源として加熱して蒸発させるように構成されている。
【００２９】
燃料電池５の電力の出力側には、系統連系用のインバータ３４が設けられ、そのインバータ３４は、発電電力供給ライン３５を介して分電盤３６に接続されている。そして、燃料電池５からの発電電力がインバータ３４により商用電源３７と同じ電圧、周波数に変換されて、分電盤３６を介してテレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電力負荷３８に供給される。
【００３０】
次に、排熱回収ユニットＵ２について説明を加える。
貯湯槽１１の槽下部には、水道等の給水源からの水を供給する給水路９が接続され、槽上部には、台所や浴槽等の湯水消費部（図示省略）に湯水を送出する給湯路１０が接続されている。
排熱回収用循環路１２は、貯湯槽１１の槽下部と槽上部とに接続されるように配管され、その排熱回収用循環路１２に、槽下部側から順に水回収用熱交換器１４、排熱回収熱交換器２４が設けられている。
そして、湯水循環ポンプ１３の通流作用により、槽下部から取り出された湯水が、水回収用熱交換器１４、排熱回収用熱交換器２４の順に通流して加熱されながら貯湯槽１１の槽上部に戻される形態で、貯湯槽１１の湯水が排熱回収用循環路１２を通して循環されることになり、貯湯槽１１には温度成層が形成される状態で湯水が貯留される。
【００３１】
次に、水回収浄化ユニットＵ３について説明を加える。
燃焼排ガス路３１を通して改質用バーナ７の燃焼排ガスが水回収用熱交換器１４に供給され、並びに、燃料電池５の各酸素極５ｃから排出される酸素極排ガスも、酸素極排ガス路３９を通して水回収用熱交換器１４に供給される。
つまり、この実施形態では、水回収用熱交換器１４において、改質用バーナ７の燃焼排ガス及び燃料電池５の酸素極５ｃから排出された酸素極排ガスの両方と、排熱回収用循環路１２を通流する湯水とを熱交換させて、排熱回収用循環路１２を通流する湯水を加熱すると共に、燃焼排ガスに含まれる水分及び酸素極排ガスに含まれる水分を凝縮させて回収するように構成されている。
【００３２】
浄化用循環路１６は、両端が回収水貯留槽１の底部と回収水貯留槽１の上部に接続される形態で配管され、浄化用ポンプ１７は、回収水貯留槽１から水を取り出して、取り出した水を圧送して回収水貯留槽１に戻すように、浄化用循環路１６に設けられる。
浄化用循環路１６における浄化用ポンプ１７よりも下流側の流路部分に、空気供給路２１を通流する空気を浄化用循環路１６を通流する水により加湿すると共に加熱する空気加湿器４０、及び、前述の水浄化部１８が上流側から順に設けられている。ちなみに、水浄化部１８は、供給される水をイオン交換樹脂により浄化するように構成されている。
【００３３】
つまり、浄化用ポンプ１７により、回収水貯留槽１から取り出された水が圧送されて回収水貯留槽１に戻される形態で、回収水貯留槽１の水が浄化用循環路１６を通して循環されることになる。
又、空気供給路２１を通して、空気が空気加湿器４０により浄化用循環路１６を通流する水（回収水貯留槽１の水）により加湿されると共に加熱されながら、燃料電池５の酸素極５ｃに反応用空気として供給されることになる。
【００３４】
つまり、この実施形態では、回収水貯留槽１の水が、改質用水及び酸素極５ｃに供給される空気を加湿するための加湿用水として再利用されるように構成されていることになる。
【００３５】
次に、静電吸着フィルター２について説明を加える。
この実施形態では、水回収用熱交換器１４で回収された回収水が酸性であり、除去対象の異物が、酸性の回収水中において正に帯電した鉄錆である。
そして、静電吸着フィルター２が、酸性の回収水中において、負のゼータ電位を示す材料にて構成され、この静電吸着フィルター２が、水回収路１５に設けられている。
【００３６】
静電吸着フィルター２について更に説明を加えると、静電吸着フィルター２が設けられた水回収路１５を通流する回収水のｐＨが、３．０〜４．０であり、静電吸着フィルター２が、ｐＨが３．０〜４．０の回収水中において、負のゼータ電位を示すポリプロピレン（ＰＰ）繊維にて構成されている。
【００３７】
ここで、鉄錆の平均的な大きさは、５〜１５μｍ程度である。
静電吸着フィルター２は、詳細な説明及び図示を省略して、簡単に説明すると、ポリプロピレン繊維からなる不織布により構成されており、目開き（孔径）は、１０〜３０μｍ程度の範囲で、除去対象の鉄錆の平均的な大きさに応じて、その鉄錆の平均的な大きさよりも大きく設定される。
【００３８】
次に、図２〜図４に基づいて、静電吸着フィルター２による鉄錆捕捉性能を検証した検証試験の結果を説明する。尚、この検証試験では、篩い分けによる鉄錆捕捉機能を除外して、静電吸着のみによる鉄錆捕捉機能を検証するため、静電吸着フィルター２を構成する不織布に織られる前のポリプロピレン繊維をほぐしたものをサンプル（以下、発明サンプルと記載する場合がある）として用意して、供試した。又、静電吸着による鉄錆捕捉性能を発明サンプルと比較するため、酸性の回収水中において、鉄錆と同じ正のゼータ電位を示すナイロン６繊維をほぐしたものを比較サンプルとして用意して、供試した。
【００３９】
先ず、水回収路１５を通流する回収水のｐＨを計測した結果、回収水のｐＨは３．０〜４．０であった。
次に、酸性の回収水中における鉄錆のゼータ電位を計測した。その結果を、図２に示す。
図２に示すように、ｐＨ３．０〜４．０の回収水中における鉄錆のゼータ電位は、約１４〜２１ｍＶの範囲である。
【００４０】
次に、発明サンプル、比較サンプルの夫々について、酸性の回収水中での鉄錆とのゼータ電位差を計測した。その結果を、図３に示す。
図３に示すように、ｐＨ３．０〜４．０の回収水中において、鉄錆と発明サンプルは、鉄錆は正、発明サンプルは負と、互いに反対のゼータ電位を示し、発明サンプルに対して鉄錆が静電吸着される。そして、その静電吸着される力の指針となるゼータ電位差は、約５９〜７８ｍＶであった。
一方、ｐＨ３．０〜４．０の回収水中において、鉄錆と比較サンプルは、共に正のゼータ電位を示し、比較サンプルに対して鉄錆が反発すると考えられる。そして、その反発する力の指針になるゼータ電位差は、図示を省略するが、ｐＨ４の回収水中においては約５０ｍＶであった。
【００４１】
次に、酸性の回収水中において、発明サンプル及び比較サンプルの夫々について、鉄錆の平均捕集量を計測した。その結果を、図４に示す。尚、以下の説明では、記載を省略するが、平均捕集量の単位は、各サンプルに用いた繊維の単位面積（ｍ２）当たりの捕集量（ｇ）を示す「ｇ／ｍ２−ｆｉｂｅｒ」である。
尚、平均捕集量の求め方について、説明を加えると、先ず、サンプルに用いた繊維の単位重量当たりの捕集量を求め、続いて、多点ＢＥＴ法により、繊維の単位重量当たりの表面積値を求めて、上記の「ｇ／ｍ２−ｆｉｂｅｒ」を単位とする平均捕集量を求めた。
【００４２】
鉄錆の平均捕集量は、ｐＨ３の回収水中では、発明サンプルが約０．４１に対し、比較サンプルは約０．１であり、ｐＨ４の回収水中では、発明サンプルが約０．７２に対し、比較サンプルは約０．２３であった。
【００４３】
上記の検証試験から、ｐＨ３．０〜４．０の回収水中における鉄錆の平均捕集量を、発明サンプルと比較サンプルとで比較すると、発明サンプルの方がかなり多いことが分かる。
つまり、ｐＨ３．０〜４．０の回収水中において、静電吸着による鉄錆捕捉機能は、発明サンプルであれば効果的に発揮するのに対して、比較サンプルではほとんど発揮していないことが分かる。
従って、本発明に係る静電吸着フィルター２によれば、フィルターの目開き以上の大きさの鉄錆を、篩い分けにより捕捉することができるのは勿論のこと、フィルターの目開きよりも小さい鉄錆も、静電吸着により捕捉することができるのである。
【００４４】
〔別実施形態〕
（Ａ）静電吸着フィルター２の設置位置は、上記の実施形態で例示した水回収路１５に限定されるものではない。
例えば、浄化用循環路１６に設けても良いし、水回収路１５及び浄化用循環路１６の夫々に設けても良い。
尚、静電吸着フィルター２を浄化用循環路１６に設ける場合は、浄化用ポンプ１７の水圧送能力の低下を防止する面では、浄化用循環路１６において、水通流方向で回収水貯留槽１から浄化用ポンプ１７に至る流路部分に設けるのが好ましい。
【００４５】
（Ｂ）静電吸着フィルター２としては、上記の実施形態において例示したポリプロピレン繊維にて構成されたものに限定されるものではなく、回収水中において除去対象の異物が帯電しているゼータ電位とは反対のゼータ電位を示し得る種々の素材を用いて構成されたものを用いることができる。
回収水が酸性であり、除去対象の異物が酸性の回収水中において正に帯電している場合、酸性の回収水中において負のゼータ電位を示す材料、例えば、ポリエステル（ＰＥ）繊維、アクリル繊維、活性炭繊維等で構成したものを用いることができる。
【００４６】
（Ｃ）上記の実施形態では、回収水貯留槽１の水を、改質用水及び酸素極５ｃに供給される空気を加湿するための加湿用水として再利用されるように構成したが、改質用水及び酸素極５ｃに供給される空気を加湿するための加湿用水のうちのいずれか一方として再利用するように構成しても良い。
又、回収水貯留槽１の水を、改質用水及び酸素極５ｃに供給される空気を加湿するための加湿用水に加えて、燃料極５ａに供給される水素含有ガスを加湿するための加湿用水としても再利用するように構成しても良い。
この場合は、例えば、浄化用循環路１６における浄化用ポンプ１７よりも下流側の流路部分に、燃料ガス供給路１９を通流する水素含有ガスを浄化用循環路１６を通流する水により加湿すると共に加熱する燃料ガス加湿器を設ける。
【００４７】
（Ｄ）上記の実施形態では、水回収用熱交換器１４に改質用バーナ７の燃焼排ガス及び酸素極５ｃから排出された酸素極排ガスの両方を加熱源として供給して、両方から水分を回収するように構成したが、改質用バーナ７の燃焼排ガス及び酸素極５ｃからの酸素極排ガスのいずれか一方を供給して、いずれか一方から水分を回収するように構成しても良い。
【００４８】
（Ｅ）除去対象の異物としては、上記の実施形態において例示した鉄錆に限定されるものではない。
【００４９】
（Ｆ）本発明を適用可能な燃料電池システムは、上記の実施形態の如き、固体高分子形の燃料電池５を備えたもの以外に、種々のもの、例えば、電解質として固体酸化物を用いた固体酸化物型の燃料電池（ＳＯＦＣ）を備えたものにも適用可能である。
【００５０】
尚、上記の実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、又、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上説明したように、耐久性を向上しながら、メンテナンス性の低下を抑制し得る燃料電池システムを提供することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１      回収水貯留槽
２      静電吸着フィルター（フィルター）
５      燃料電池
５ａ    燃料極
５ｃ    酸素極
６      水蒸気生成部
７      改質用バーナ
８      改質器
１４    水回収用熱交換器
１５    水回収路
１６    浄化用循環路
１７    浄化用ポンプ
１８    水浄化部
【図１】
2019160561.tif 000003
【図２】
2019160561.tif 000004
【図３】
2019160561.tif 000005
【図４】
2019160561.tif 000006