(57)【要約】【課題】航空機、陸上車両、および（または）船舶内で発生させた水を水処理して分配する方法、有利には自立性の定置式装置にも使用できる方法において、異なる水質の水を特定の条件のもとで水処理プロセスの種々の個所に誘導できるようにする。【解決手段】温度範囲＞５００℃の高温燃料電池（１）とタービンの組み合わせを使用し、直接燃料電池に組み込まれ、燃料電池処理熱で作動する、燃料として炭素を使用した改質プロセス（２）と、雑排水および（または）真水（２６）を配量するプロセスと、燃料電池の処理熱で作動する浄水プロセス（１４，１５）と、配水プロセス（２０，２１，２２）と、自動制御式の水加塩ユニット（１７）とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機、陸上車両、および（または）船舶内で生成した水を水処理して分配する方法、有利には自立性の定置式装置にも使用できる方法において、温度範囲＞５００℃の高温燃料電池（１）とタービンの組み合わせを使用し、直接燃料電池に組み込まれ、燃料電池処理熱で作動する、燃料として炭素を使用した改質プロセス（２）と、雑排水および（または）真水（２６）を配量するプロセスと、燃料電池の処理熱で作動する浄水プロセス（１４，１５）と、配水プロセス（２０，２１，２２）と、自動制御式の水加塩ユニット（１７）とを含む前記方法。
【請求項２】
水を生成するための高温燃料電池（１）として、酸化セラミックス型燃料電池（ＳＯＦＣ）または溶融カーボネート型燃料電池（ＭＣＦＣ）または温度スペクトルに関しこれらに比較しうるタイプのものを使用することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
高温燃料電池（１）の下流側に、燃料電池の排ガスから水を凝縮抽出させる（ａｕｓｋｏｎｄｅｎｓｉｅｒｅｎ）、排ガス（５）の凝縮プロセス部（６，７）が配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
凝縮プロセス部の少なくとも１段が、１個または複数個のタービン段（６）を備えたタービン、または、任意の数量のタービン段を備えた、互いに分離されている複数個のタービンから成っていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
凝縮プロセス部の少なくとも１段に、タービンの下流側に配置される熱交換器（７）を備えさせることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
熱交換器（７）の冷媒（２７，２８）として、燃料電池で使用される２つの燃料のうちの一方（たとえば空気４）を使用することを特徴とする、請求項１，２，３または５に記載の方法。
【請求項７】
燃料電池で使用される２つの燃料（３，４）のうちの一方（たとえば空気４）を、燃料電池の処理熱により予め加熱し、および（または）、液状で供給される燃料成分を蒸発させることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項８】
燃料の予加熱を、燃料電池の一部または全体を取り囲んでいる燃料電池冷却機（１１）内で行なうことを特徴とする、請求項１，２または７に記載の方法。
【請求項９】
高温燃料電池（１）の処理熱で原子水素または分子水素が発生するように燃料処理用の内部改質プロセス部（２）が構成され、原始水素または分子水素は高温燃料電池（１）内でエネルギーおよび水を生成させるために使用し、および（または）、一部を取り出して、たとえば分子フィルタを介して他種の消費装置（たとえばダイヤフラム型燃料電池ＰＥＭＦＣ）に供給することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項１０】
内部改質プロセス部（２）に、雑排水（２６）の代わりに、外部から提供されるか、或いは、燃料電池凝縮機から取り出される真水をも供給することを特徴とする、請求項１，２または９に記載の方法。
【請求項１１】
１個または複数個のタービン段を圧縮空気コンプレッサー（８）と連結させることを特徴とする、請求項１，２または４に記載の方法。
【請求項１２】
圧縮空気コンプレッサー（８）を原動機（９）でも作動させることを特徴とする、請求項１，２または１１に記載の方法。
【請求項１３】
原動機（９）をクラッチ（１０）を介して圧縮空気コンプレッサー（８）と連結させることを特徴とする、請求項１，２または１２に記載の方法。
【請求項１４】
燃料（３）も加圧することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項１５】
凝縮プロセス（６，７）で生じるＣＯ２を別個に捕集することを特徴とする、請求項１，２または３に記載の方法。
【請求項１６】
浄水のために蒸発機／凝縮機プロセス（１４）を適用することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１７】
蒸発機／凝縮機プロセスの後および（または）中間に活性炭濾過（１５）を行うことを特徴とする、請求項１，３または１６に記載の方法。
【請求項１８】
浄水の蒸発機プロセス（１４）のために高温燃料電池（１）の排熱（２９，３０）を利用することを特徴とする、請求項１，３または１６に記載の方法。
【請求項１９】
浄水の蒸発機プロセス（１４）のために、燃料電池で使用する２つの燃料の一方（たとえば空気４）を冷媒（２７，２８）として使用することを特徴とする、請求項１，３または１６に記載の方法。
【請求項２０】
活性炭フィルタを再生するために高温燃料電池（１）の排熱（２９，３０）を利用することを特徴とする、請求項１または１７に記載の方法。
【請求項２１】
浄水プロセス後の水が耐カビ性で無菌状態であり、且つ塩を含んでいないことを特徴とする、請求項１，１６または１７に記載の方法。
【請求項２２】
この水をバッファタンク（１６）で中間貯留することを特徴とする、請求項１，１６，１７または２１に記載の方法。
【請求項２３】
この水を加湿／空調システム（２０）とＷＣ水洗システム（２２）と飲料水／シャワー水／洗濯水システム（１７，１８，１９，２１）とに分配することを特徴とする、請求項１または２１に記載の方法。
【請求項２４】
飲料水、シャワー水、洗濯水を生成するため、この水を人が消費するために必要な塩分で富化する（１７）ことを特徴とする、請求項１または２３に記載の方法。
【請求項２５】
加塩プロセス（１７）の下流側に、水質を検出するための測定装置（１８）を設けることを特徴とする、請求項１，２３または２４に記載の方法。
【請求項２６】
水の塩含有量を水の導電性を介して検出する（１８）ことを特徴とする、請求項１または２５に記載の方法。
【請求項２７】
測定装置（１８）を加塩プロセス部（１７）とフィードバック連結させることを特徴とする、請求項１，２４または２５に記載の方法。
【請求項２８】
加塩プロセス部（１７）をフィードバック部（１８，１９）を介して量に依存して自動化することを特徴とする、請求項１または２７に記載の方法。
【請求項２９】
加塩プロセス後の水に、国内および（または）国際飲料水規定による飲料水の条件を満たさせることを特徴とする、請求項１，２４または２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機、陸上車両、および（または）船舶内で発生させた水を水処理して分配する方法、有利には自立性の定置式装置にも使用できる前記方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特に航空機においては（しかし船舶または陸上車両、および自立性の定置式装置においてもそうであるが）、水はたとえば燃料電池を使用して、或いは他の適当なプロセスによって得ることができる。燃料電池或いは他のプロセスから得られる水は、ＷＣ水洗、飲料水、シャワー水、洗濯水、空調設備の加湿のために使用するに際しそれぞれ異なる水質をもっていなければならない。
−飲料水は人の飲食に適していなければならず、国内および国際的な飲料水規定の諸条件に対応していなければならない。
−シャワー水および洗濯水も、場合によっては人体に使用することがあるので、国内および（または）国際的な飲料水規定による飲料水質に対応していなければならない。
−空調設備における加湿用の水は消毒して無菌状態でなければならず、沈殿を避けるために可能な限り脱塩されていなければならない。
−ＷＣ水洗用の水は消毒されていなければならず、沈殿を避けるために十分に脱塩されていなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭で述べた種類の方法において、異なる水質の水を特定の条件のもとで水処理プロセスの種々の個所に誘導できるようにすることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明による航空機、陸上車両、および（または）船舶内で発生させた水を水処理して分配する方法、有利には自立性の定置式装置にも使用できる前記方法においては、上記課題は、温度範囲＞５００℃の高温燃料電池とタービンの組み合わせを使用して、直接燃料電池に組み込まれ、燃料電池処理熱で作動する、燃料として炭素を使用した改質プロセスと、雑排水および（または）真水を配量するプロセスと、燃料電池の処理熱で作動する浄水プロセスと、配水プロセスと、自動制御式の水加塩（Ｗａｓｓｅｒａｕｆｓａｌｚｕｎｇ）ユニットを設けたことにより解決される。
【０００５】
本発明による方法の構成は請求項２ないし２９に記載されている。
本発明による方法は、水の生成と、水の処理と、水の配分と、水の加塩とを含んだ多段階の水製造・後処理プロセスとに基づいている。この方法を実施するための設備は以下の構成要素を有している。
−水製造装置。燃料電池を使用した水製造プロセスにおいては、燃焼ガス内に、よって最終生産物にも本発明による方法により菌が全く含まれていないことにより、完全に無菌の水質が保証されている。
−浄化装置。水から望ましくない内容物を分離させるプロセス。このため、本発明によれば蒸発プロセスと、その下流側の活性炭濾過プロセスとを使用する。蒸発プロセスは高温燃料電池の排熱で行なう。活性炭フィルタは高温燃料電池の排熱を介して交互に再生させる。
−配水装置。浄化プロセス後に提供された水を容器にバッファし、次に加湿／空調システムと、ＷＣ水洗システムと、飲料水／シャワー水／洗濯水システムとに配分する。
−水加塩装置。飲料水、シャワー水、洗濯水を、配量ユニットを介して、人が使用するために必要な塩で処理する。配量ユニットにフィードバック連結されている下流側の測定プロセスまたは測定装置は、いつの時点でも申し分のない水質を保証する。塩の配量は自動的に量に依存して行なう。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて説明する。
添付の図は、本発明による方法を実施するための設備の一例を示すもので、補助装置（ＡＰＵ）としての高温燃料電池を用いて水を発生させるための設備を示したものである。この設備にあっては、高温燃料電池の排熱を１個または複数個のガスタービンに利用でき、場合によってはスターリングエンジンまたは他の熱機関にも利用できる。このようにして圧縮空気を直接発生させることができ、圧縮空気は飛行機の機室を圧縮空気で付勢して空調のために提供されるか、或いは、飛行機の駆動機構の始動用に提供される。補助的に、液圧系の緊急供給用である液圧ポンプを接続してもよい。このためには燃料電池のために緊急燃料部を準備する必要がある。緊急燃料部はたとえばビンで携行されるメタン（天然ガス）から成ることができる。必要な冗長性は、使用する燃料電池システムの数量から判断する。
【０００７】
雑排水または汚水に対し必要な処理プロセスは、本設備においては燃料電池の排熱を介して行う。付加的な利点は、汚水に含まれている水の成分を十分に使用でき、さらにこれに関連して軽量化を図れる点にある。発生した水は量配分を可変にして呼び出し可能であり、補助的に十分に利用でき、たとえば空調装置において加湿の目的で、シャワーにおいて温水と冷水を供給する目的に利用できる。このシステムの主要な利点は、ガスタービンプロセスとの関連で高温燃料電池の効率が著しく高くなることと、一酸化炭素や燃料の品質に依存しないことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法を実施するための設備の一例を示す構成で図ある。
【符号の説明】
１　　　　　　高温燃料電池
２　　　　　　内部改質プロセス部
３　　　　　　燃料
４　　　　　　空気
５　　　　　　排ガス
６　　　　　　タービン
７　　　　　　熱交換器
８　　　　　　コンプレッサ
９　　　　　　直流モータ
１０　　　　　クラッチ
１１　　　　　燃料電池冷却機
１２　　　　　捕水機
１３　　　　　ＣＯ２
　１４　　　　　蒸発機／凝縮機（浄水プロセス部）
１５　　　　　活性炭フィルタ
１６　　　　　バッファタンク
１７　　　　　加塩
１８　　　　　コントローラ
１９　　　　　フィードバック
２０　　　　　空気加湿用の脱塩／無菌水
２１　　　　　飲料水
２２　　　　　ＷＣ水洗用の脱塩水
２３　　　　　ＣＯ２
　２４　　　　　電気エネルギー
２５　　　　　圧縮空気
２６　　　　　雑排水
【図１】
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