(57)【要約】【課題】仮設水処理装置の設置工事の効率化と共にコストを低減しつつ、初期充填市水からの装置の保護が可能となる燃料電池発電装置を提供する。【解決手段】装置内で回収される回収水を水処理する水処理装置１２を備えた燃料電池発電装置であって、市水供給ラインに供給される装置外部からの水を水処理装置１２による水処理に先立って水処理する仮設水処理装置４１が着脱自在に接続されるように形成されている。また、本発明は、装置外部からの水を供給するための市水供給ラインを装置外へ導出し、かつ、前記仮設水処理装置が着脱自在に接続される接続継手と、前記仮設水処理装置が離脱した状態の前記接続継手に接続されて前記市水供給ラインを短絡するための短絡用配管とをさらに備える。【選択図】図１
2008192415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置内で回収される回収水を水処理する水処理装置を備えた燃料電池発電装置であって、
装置外部からの水を前記水処理装置による水処理に先立って水処理する仮設水処理装置が着脱自在に接続されるように形成されている、
ことを特徴とする燃料電池発電装置。
【請求項２】
装置外部からの水を供給するための市水供給ラインを装置外へ導出し、かつ、前記仮設水処理装置が着脱自在に接続される接続継手と、
前記仮設水処理装置が離脱した状態の前記接続継手に接続されて前記市水供給ラインを短絡するための短絡用配管と、
を有す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭向けに設置される燃料電池発電装置において、発電装置の搬入設置時には装置内部のタンク類に初期の水張り（水充填）が必要であるが、市水（水道水）で水を張ると、市水中の塩素、カルシウム、ナトリウム等の成分が侵入するため、発電装置内に設置されている水処理装置に一時的に過剰な負荷を与え、水処理装置の寿命を縮めさせてしまう。また、一部の水処理装置では、市水中の成分により著しく機能が低下するタイプのものも存在し、市水を用いた水張りは好ましいとはいえない。尚、燃料電池発電システムにおける水処理技術については特許文献１〜特許文献３等に開示されている。
【特許文献１】特開平８−２２２２５７号公報
【特許文献２】特開平８−７９１２号公報
【特許文献３】特開２００５−３３９８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、設置工事を考慮すると、配管施工業者は発電機器設置時に市水配管を燃料電池発電装置に接続する必要があるが、上記の不具合を回避するために、燃料電池発電装置に接続する市水配管の途中に仮設の水処理装置を設置すると、燃料電池メーカもしくはガス供給会社等の発電試験員が実施する発電装置の試運転の完了まで待機した上で、再び仮設した水処理装置の取り外しと配管復旧のための工事が必要となり、待機時間を含めた人的コストが上昇するという問題がある。また、発電装置内に初回起動用の水処理装置を設置することはコストの観点、発電装置コンパクト化の観点から好ましくない。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、仮設水処理装置の設置工事の効率化と共にコストを低減しつつ、初期充填市水からの装置の保護が可能となる燃料電池発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池発電装置は、装置内で回収される回収水を水処理する水処理装置を備えた燃料電池発電装置であって、前記市水供給ラインに供給される装置外部からの水を前記水処理装置による水処理に先立って水処理する仮設水処理装置が着脱自在に接続されるように形成されている、ことを特徴としている。
この構成によれば、市水供給ラインに供給される装置外部からの水（例えば、市水）が仮設水処理装置により水処理装置による水処理に先立って水処理されるので、水処理装置を市水から保護することができると共に、仮設水処理装置の設置工事の効率化が可能となる。
【０００６】
上記構成において、装置外部からの水を供給するための市水供給ラインを装置外へ導出し、かつ、前記仮設水処理装置が着脱自在に接続される接続継手と、前記仮設水処理装置が離脱した状態の前記接続継手に接続されて前記市水供給ラインを短絡するための短絡用配管と、を備える構成を採用できる。
この構成によれば、装置内に市水供給ラインの市水を水処理するための専用の水処理装置を設けることなく、仮設水処理装置により市水供給ラインの市水を水処理することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、仮設水処理装置の設置工事の効率化と共にコストを低減しつつ、初期充填市水からの装置の保護が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る燃料電池発電装置の要部の概略構成図であって、図１は仮設水処置装置を接続した状態を示す図である。図２は短絡配管を接続した状態を示す図である。
図１及び図２に示すように、この燃料電池発電装置は、燃料電池本体１、脱硫器２、改質器３、変成器４、ＣＯ除去器５、電池冷却水タンク９、回収水タンク１０、脱気装置１１、水処理装置１２、燃料予熱器２１、排熱回収器２２等から構成されている。
【０００９】
燃料電池本体１は、図示しない電解質層を挟持する燃料電池と空気極と、これらからなる単位セル毎に配設される冷却路を有する冷却板等から構成されている。この燃料電池本体１は、改質器３により生成された改質ガスと酸化剤ガス（空気）とを電気化学的に反応させて発電を行う。
【００１０】
脱硫器２は、都市ガス等の原燃料に含まれる硫黄化合物を除去して改質器３へ供給する。例えば、脱硫器２は、都市ガス等の原燃料中に含まれる硫黄化合物を脱硫触媒により吸着除去する。この脱硫された原燃料と、改質反応に必要な水が混合された原料ガスは、改質器３に導入され、水素を生成する。
【００１１】
改質器３は、電池冷却水タンク９からポンプ１５により供給される改質用水蒸気と共に供給される原燃料を、水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスへ改質する。改質器３には、空気ブロア６から燃焼用の空気が供給され、燃焼排ガスライン２４を通じて燃焼排ガスが燃料予熱器２１に送られる。変成器４にはＣＯ変成用触媒、例えば銅―亜鉛系触媒が充填されており、改質器３より取出された高温の改質ガスによって１８０〜３００℃程度の温度に保持されて運転される。この間、水蒸気による改質ガス中のＣＯの酸化（シフト反応）が起こり、改質ガス中のＣＯの濃度は約１％程度へと低減される。変成器４を出た改質ガスは引き続いてＣＯ除去器５へと送られる。ＣＯ除去器５は、図示しない空気ブロワと冷却構造を備えており、改質ガス中のＣＯは、空気ブロアによって送出された空気中の酸素と混合されて選択酸化され、ＣＯ除去器５を通流後の改質ガス中のＣＯ濃度は１０ppm程度に低減される。ＣＯ除去器５を通流した改質ガスは燃料電池本体１のアノード側電極、すなわち燃料極へと供給されて電気化学反応に寄与する。
【００１２】
回収水タンク１０は、燃料電池本体１等から回収される装置内の水が収容されると共に、燃料電池発電装置の搬入設置時には、市水供給ライン５０を通じて装置外の市水が供給される。なお、正常な運転状態であれば、装置内から回収水タンクに回収される水(市水と比較し、不純物が微小であり、水処理装置に与える負荷は低い)のみで、発電に伴って必要な水量が賄われるため(水自立)、通常の発電状態では、市水が発電装置に導入されることはない。
【００１３】
脱気装置１１は、曝気部１３を備えており、回収水に溶存する炭酸ガス等を脱気した後、流入した排空気及び燃焼排ガスに直接接触してこれらを冷却し、排空気及び燃焼排ガスに含まれる水蒸気を冷却，凝縮して水とし、回収水タンク１０に貯留する。凝縮しない排空気及び燃焼ガスは脱気装置１１にて脱気した炭酸ガス等とともに外部に放出される。
【００１４】
排熱回収器２２は、燃料電池本体１等で発生する熱を利用して、冷水を温水にして排熱を回収する。
【００１５】
水処理装置１２は、回収水タンク１０に回収された装置内の水がポンプ１４を通じて供給され、この回収水を通流して純化し（所定の水処理を施し）、電池冷却水タンク９へ供給する。尚、水処理装置１２により処理する水に塩素、カルシウム、ナトリウム等の成分が多く含まれていると、水処理装置１２の負荷が増大し、水処理装置１２の寿命が短くなり、また、一部の水処理方式では、不可逆なダメージを受ける場合もある。
【００１６】
接続継手４０は、回収水タンク１０へ装置外部から市水を供給するための市水供給ライン５０の中途に設けられており、この市水供給ライン５０の一部を装置外部へ導出するために設けられている。
【００１７】
図１に示すように、仮設水処理装置４１は、接続継手４０に着脱自在に接続され、市水供給ライン５０から供給される市水に含まれる塩素、カルシウム、ナトリウム等の成分を除去する。この仮設水処理装置４１は、燃料電池発電装置に常設されているわけではなく、例えば、燃料電池発電装置を家庭等に初期設置して、回収水タンク１０等に初期の水張りをする際に使用される。仮設水処理装置４１により塩素、カルシウム、ナトリウム等の成分を除去した市水を回収水タンク１０へ供給することにより、上記水処理装置１２が処理する水に塩素、カルシウム、ナトリウム等の成分が多く含まれていることがない。すなわち、仮設水処理装置４１は、装置外部からの市水を水処理装置１２による水処理に先立って水処理する役割を果たす。これにより、初期の水張りにおける水処理装置１２の負荷が過大となることを防止できる。
【００１８】
図２に示すように、仮設水処理装置４１は、初期の水張りが完了した後は、接続継手４０からとり外されて、代わりに短絡用配管４２が接続継手４０を短絡する。これにより、初期の水張りが完了した後には、仮設水処理装置４１は使用されることなく、市水は回収水タンク１０へ直接供給される。仮設水処理装置４１は、接続継手４０から取り外された後は、他の燃料電池発電装置において同様に使用されることになる。なお、これらの作業は、本施工の市水配管を工事することなく行えるので、配管施工業者でなくとも容易に実施することが可能である。
【００１９】
上記本発明の実施形態によれば、市水供給ラインに供給される装置外部からの水が仮設水処理装置により水処理装置による水処理に先立って水処理されるので、水処理装置を市水から保護することができると共に、仮設水処理装置の設置工事の効率化が可能となる。即ち、装置外部からの水を供給するための市水供給ラインを装置外へ導出し、かつ、仮設水処理装置が着脱自在に接続される接続継手と、仮設水処理装置が離脱した状態の接続継手に接続されて市水供給ラインを短絡するための短絡用配管とを設けることにより、運転試験員等の運転試験実施者による、仮設の水処理装置の取付け並びに取外しが可能となるので、燃料電池発電装置の設置工事にあたり、配管施工業者は、発電装置の試験完了まで待機することなく、市水配管と燃料電池発電装置の本接続を完了することが可能となる。また、装置内に市水供給ラインの市水を水処理するための専用の水処理装置を設けることなく、仮設水処理装置により市水供給ラインの市水を水処理することができる。
【００２０】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は、特許請求の範囲の概念を逸脱しない範囲で、上記実施の形態の構造に種々の変形や変更を施すことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池発電装置の要部の概略構成図であって、仮設水処置装置を接続した状態を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る燃料電池発電装置の要部の概略構成図であって、短絡配管を接続した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１…燃料電池本体
２…脱硫器
３…改質器
４…変成器
５…ＣＯ除去器
６…空気ブロア
７…空気ブロア
８…ポンプ
９…電池冷却水ポンプ
１０…回収水タンク
１１…脱気装置
１２…水処理装置
１４，１５…ポンプ
１６…バルブ
２１…燃料予熱器
２２…排熱回収器
４０…接続継手
４１…仮設水処理装置
４２…短絡用配管
５０…市水供給ライン
【図１】
2008192415.tif 000003
【図２】
2008192415.tif 000004