(57)【要約】【課題】  従来の燃料電池発電システムでは、システム起動停止の冷却水温度変化のたびに外気から埃、ちりや水溶性の不純物ガスなどが凝縮水タンクに混入することになり、それらを除去するフィルターの寿命を短くしてしてしまい交換頻度が高くなっていた。【解決手段】  燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行う燃料電池１と、水を貯蔵する、大気開放している開放部を上部に有している水貯蔵部２、８と、水貯蔵部２、８の水を冷却水として燃料電池１へ供給する送液手段５、９とを備え、前記開放部は、フィルター１５、１６を有している、燃料電池発電システム。【選択図】  図１
2005276523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行う燃料電池と、
水を貯蔵する、大気開放している開放部を上部に有している水貯蔵部と、
前記水貯蔵部の水を冷却水として前記燃料電池へ供給する送液手段とを備え、
前記開放部は、前記水貯蔵部外から混入する汚染物質を除去するフィルターを有している、燃料電池発電システム。
【請求項２】
前記燃料電池から排出される排気燃料ガスに含まれている水蒸気を凝縮するための燃料ガス側凝縮器と、
前記燃料電池から排出される排気酸化剤ガスに含まれている水蒸気を凝縮するための酸化剤ガス側凝縮器とを備え、
前記水貯蔵部は、前記燃料ガス側凝縮器及び／又は前記酸化剤ガス側凝縮器からの凝縮水を貯蔵する凝縮水タンクと、前記燃料電池に供給する冷却水を貯蔵する冷却水タンクとを有しており、
前記冷却水タンクから前記燃料電池へと冷却水の供給を行うための冷却水路と、前記燃料電池から排出された前記冷却水の熱を放熱するための、前記冷却水路上に配置された熱交換器と、前記凝縮水タンクから前記冷却水タンクへと水の供給を行うための水供給路と、前記水供給路中に設置された、供給される水の水質を調整する水質調整手段が更に設けられ、
前記送液手段は、前記冷却水路及び前記水供給路のそれぞれに設けられており、
前記開放部は、前記凝縮水タンク及び／又は前記冷却水タンクに設けられている、請求項１記載の燃料電池発電システム。
【請求項３】
前記フィルターは、化学反応によって前記汚染物質を除去する化学フィルターである、請求項１記載の燃料電池発電システム。
【請求項４】
前記汚染物質とは、ＮＯｘ及び／又はＳＯｘである、請求項３記載の燃料電池発電システム。
【請求項５】
前記フィルターは、物理的に前記汚染物質を除去する物理フィルターである、請求項１記載の燃料電池発電システム。
【請求項６】
水を貯蔵する、密閉しないための開放部を上部に有している水貯蔵部と、
前記水貯蔵部の水を冷却水として燃料電池へ供給する第１の送液手段と、
前記燃料電池へ供給する燃料ガスの加湿を行う燃料ガス加湿手段と、
前記燃料電池へ供給する酸化剤ガスの加湿を行う酸化剤ガス加湿手段と、
前記水貯蔵部から、前記燃料ガス加湿手段および前記酸化剤ガス加湿手段へと水を供給する第２の送液手段を備え、
前記開放部は、前記水貯蔵部外から混入する汚染物質を除去するフィルターを有している、燃料電池評価装置。
【請求項７】
前記水貯蔵部は、純水を貯蔵する純水タンクと、前記燃料電池を冷却するための冷却水を貯蔵するための冷却水タンクとを有しており、
前記冷却水タンクから前記燃料電池へと冷却水の供給を行うための冷却水路と、前記燃料電池から排出された前記冷却水の熱を放熱するための、前記冷却水路上に配置された熱交換器と、前記純水タンクから前記燃料ガス加湿手段および前記酸化剤ガス加湿手段へと水を供給し、且つ前記純水タンクから前記冷却水タンクへと水の供給を行うための純水供給路が更に設けられ、
前記第１の送液手段は、前記冷却水路上に設けられ、
前記第２の送液手段は、前記純水供給路上に設けられ、
前記開放部は、前記純水タンク及び／又は前記冷却水タンクに設けられている、請求項６記載の燃料電池評価装置。
【請求項８】
前記フィルターは、化学反応によって前記汚染物質を除去する化学フィルターである、請求項６記載の燃料電池評価装置。
【請求項９】
前記不純物とは、ＮＯｘ及び／又はＳＯｘである、請求項８記載の燃料電池評価装置。
【請求項１０】
前記フィルターは、物理的に前記汚染物質を除去する物理フィルターである、請求項６記載の燃料電池評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池発電システム、および燃料電池評価装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池発電システムの構成図を図７に示す。
【０００３】
図７に示す様に、従来の燃料電池発電システムは、燃料電池１０１を冷却するための冷却水を貯める冷却水タンク１０２と、冷却水路１０３を循環させて、燃料電池１０１へ冷却水を供給するための冷却水ポンプ１０４と、燃料電池１０１を通過した冷却水を冷却水タンク１０２に戻す前に冷却するための熱交換器１０５を備えている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
又、燃料電池１０１から排出される排気燃料ガスを冷却し含まれる水蒸気を凝縮させる燃料ガス側凝縮器１０６と、燃料電池１０１から排出される排気空気を冷却し含まれる水蒸気を凝縮させる酸化剤ガス側凝縮器１０７が設置されている。これら、燃料ガス側凝縮器１０６及び酸化剤ガス側凝縮器１０７とで凝縮した水を蓄える、大気開放された凝縮水タンク１０８が設置されている。
【０００５】
又、凝縮水タンク１０８から冷却水タンク１０２へと水を供給するための水供給路１１０と、水供給路上１１０上に水供給ポンプ１０９と、水を浄化するためのイオン交換樹脂１１３が設置されている。
【０００６】
更に、冷却水タンク１０２の余剰冷却水を排出し、凝縮水へ戻すための水排出路１１１が設置されている。尚、凝縮水タンク１０８には、系外から水を供給するための水補給路１１２が配置されており、水補給路１１２上には、外部から供給される水の不純物を除去するための活性炭フィルター１１４が配置されている。
【０００７】
上記構成の燃料電池発電システムの運転中、燃料電池１０１の温度を７０℃以上で一定に保つために、冷却水タンク１０２の冷却水を冷却水路１０３を通じて燃料電池１０１内を循環させる。この際に、冷却水タンク１０２内の冷却水が減少したときは水供給路１１０の水供給ポンプ１０９を作動させることにより、冷却水タンク１０２に凝縮水タンク１０８の水を供給する。
【０００８】
ここで水が過剰に入ったとしても、水排出路１１１により余剰冷却水は凝縮水タンク１０８に排出される。さらに、冷却水タンク１０２の上方にある気体は、水排出路１１１を通じて大気開放された凝縮水タンク１０８と接続されているため、冷却水タンク１０２内部の圧力は常に大気開放された状態と同等である。
【０００９】
この大気開放によって、システム運転前の冷却水の温度と、発電中の高温の冷却水への変化に伴う、冷却水タンク１０２内部の圧力および冷却水路１０３の水圧の上昇を緩衝することが可能となる。さらに冷却水ポンプ１０４及び水供給ポンプ１０９の動作による冷却水タンク１０２及び凝縮水タンク１０８内の負圧も緩衝することが出来る。
【００１０】
又、燃料電池発電システムでは、冷却水の冷却を行う熱交換器１０５より導電性イオンが純水冷却水中に溶け出し、この導電性イオンが増加すると燃料電池１内でショートして発電量が低下する。そのため、冷却水中から導電性イオンを除去する必要があり、イオン交換樹脂１１３が設けられている。
【００１１】
この導電性イオンの除去としては、冷却水タンク１０２内部の冷却水が減少していないときに水供給ポンプ１０９を作動させる。すると、水供給路１１０を通じて、イオン交換樹脂１１３にて水質調整された水が冷却水タンク１０２に供給される。それに応じて過剰となった冷却水は水排出路１１１を通じて排出され、凝縮水タンク１０８に回収される。冷却水タンク１０２に供給される水は、排出される水と比較して水質は良好である。そのため、冷却水の水質を良化することが出来る。
【００１２】
次に、製造された燃料電池を評価するための、従来の燃料電池評価装置について説明する。図８は、従来の燃料電池評価装置の構成図である。図に示す様に、従来の燃料電池評価装置は、評価するための評価用燃料電池１２１を冷却するために、上記と同様の冷却水を貯蔵するための冷却水タンク１２２、冷却水路１２３、冷却水ポンプ１２４、及び熱交換器１２５を備えている。更に、評価用燃料電池１２１へ供給する燃料ガスを加湿するための燃料ガス加湿器１２６と、酸化剤ガスを加湿するための酸化剤ガス加湿器１２７が設けられている。
【００１３】
又、上記冷却水タンク１２２、燃料ガス加湿器１２６、及び酸化剤ガス加湿器１２７に純水を供給するために、純水タンク１２８、純水供路路１２９、及び純水供給路１２９上に純水ポンプ１３０が設けられている。この純水タンク１２８内へ純水を供給するために、系外から水を供給する水補給路１３１と、水補給路１３１上に活性炭フィルター１３２及びイオン交換樹脂１３３が設置されている。
【００１４】
上記冷却水タンク１２２と純水タンク１２８は、大気開放されており、この大気開放によって、上記と同様に冷却水ポンプ１２４や純水ポンプ１３０の動作による冷却水タンク１２２や純水タンク１２８内に発生する負圧を緩衝することが出来る。
【特許文献１】特開２００２−１４１０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記の様に、凝縮水タンク１０８が大気開放されていることにより、冷却水タンク１０２及び冷却水路１０３の構造を圧力変動に耐えうる構造にする必要がなくなる。しかしながら、システム起動停止時による冷却水温度変化により、凝縮水タンク１０８内に外気が吸引されるため、外気から埃、ちり等の物理的なごみや水溶性の不純物ガスなどの汚染物質が混入するおそれがあった。このような埃、ちりなどが混入すると、配管や燃料電池１０１内の流路の閉塞を引き起こすおそれがあった。
【００１６】
また、燃料電池１０１へ供給する冷却水から導電性イオンを取り除くために、凝縮水タンク１０８から冷却水タンク１０２へと供給する水をイオン交換樹脂１１３にて浄化するが、水に不純物等が溶け込んでいると、イオン交換膜の寿命が短くなり、交換が必要となるためコストが高くなっていた。
【００１７】
上記燃料電池発電システムと同様に、燃料電池評価装置においても、冷却水タンク１２２や純水タンク１２８に発生する負圧により、外気が吸入されるため、外気から埃、ちり等の物理的なごみや水溶性の不純物ガスなどの汚染物質が混入するおそれがあった。
【００１８】
又、冷却水タンク１２２や、燃料ガス加湿器１２６及び酸化剤ガス加湿器１２７へと供給される水に埃、ちりなどの物理的なごみが混じっていると、配管や評価用燃料電池１２１内の流路の閉塞を引き起こし、正しい評価結果が得られないおそれがあった。
【００１９】
更に、燃料ガス加湿器１２６及び酸化剤ガス加湿器１２７へと供給される水に水溶性のＳＯｘやＮＯｘ等の化学的な不純物が混入していると、評価用燃料電池１２１内の触媒が被毒されるおそれがあった。
【００２０】
上記従来の課題を考慮し、本発明の目的は、系内への汚染物質の混入をより防止することが可能な燃料電池発電システム及び燃料電池評価装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するために、第１の本発明は、
燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電を行う燃料電池と、
水を貯蔵する、大気開放している開放部を上部に有している水貯蔵部と、
前記水貯蔵部の水を冷却水として前記燃料電池へ供給する送液手段とを備え、
前記開放部は、前記水貯蔵部外から混入する汚染物質を除去するフィルターを有している、燃料電池発電システムである。
【００２２】
又、第２の本発明は、
前記燃料電池から排出される排気燃料ガスに含まれている水蒸気を凝縮するための燃料ガス側凝縮器と、
前記燃料電池から排出される排気酸化剤ガスに含まれている水蒸気を凝縮するための酸化剤ガス側凝縮器とを備え、
前記水貯蔵部は、前記燃料ガス側凝縮器及び／又は前記酸化剤ガス側凝縮器からの凝縮水を貯蔵する凝縮水タンクと、前記燃料電池に供給する冷却水を貯蔵する冷却水タンクとを有しており、
前記冷却水タンクから前記燃料電池へと冷却水の供給を行うための冷却水路と、前記燃料電池から排出された前記冷却水の熱を放熱するための、前記冷却水路上に配置された熱交換器と、前記凝縮水タンクから前記冷却水タンクへと水の供給を行うための水供給路と、前記水供給路中に設置された、供給される水の水質を調整する水質調整手段が更に設けられ、
前記送液手段は、前記冷却水路及び前記供給路のそれぞれに設けられており、
前記開放部は、前記凝縮水タンク及び／又は前記冷却水タンクに設けられている、第１の本発明の燃料電池発電システムである。
【００２３】
又、第３の本発明は、
前記フィルターは、化学反応によって前記汚染物質を除去する化学フィルターである、第１の本発明の燃料電池発電システムである。
【００２４】
又、第４の本発明は、
前記汚染物質とは、ＮＯｘ及び／又はＳＯｘである、第３の本発明の燃料電池発電システムである。
【００２５】
又、第５の本発明は、
前記フィルターは、物理的に前記汚染物質を除去する物理フィルターである、第１の本発明の燃料電池発電システム。
【００２６】
又、第６の本発明は、
水を貯蔵する、密閉しないための開放部を上部に有している水貯蔵部と、
前記水貯蔵部の水を冷却水として燃料電池へ供給する第１の送液手段と、
前記燃料電池へ供給する燃料ガスの加湿を行う燃料ガス加湿手段と、
前記燃料電池へ供給する酸化剤ガスの加湿を行う酸化剤ガス加湿手段と、
前記水貯蔵部から、前記燃料ガス加湿手段および前記酸化剤ガス加湿手段へと水を供給する第２の送液手段を備え、
前記開放部は、前記水貯蔵部外から混入する汚染物質を除去するフィルターを有している、燃料電池評価装置である。
【００２７】
又、第７の本発明は、
前記水貯蔵部は、純水を貯蔵する純水タンクと、前記燃料電池を冷却するための冷却水を貯蔵するための冷却水タンクとを有しており、
前記冷却水タンクから前記燃料電池へと冷却水の供給を行うための冷却水路と、前記燃料電池から排出された前記冷却水の熱を放熱するための、前記冷却水路上に配置された熱交換器と、前記純水タンクから前記燃料ガス加湿手段および前記酸化剤ガス加湿手段へと水を供給し、且つ前記純水タンクから前記冷却水タンクへと水の供給を行うための純水供給路が更に設けられ、
前記第１の送液手段は、前記冷却水路上に設けられ、
前記第２の送液手段は、前記純水供給路上に設けられ、
前記開放部は、前記純水タンク及び／又は前記冷却水タンクに設けられている、第６の本発明の燃料電池評価装置である。
【００２８】
又、第８の本発明は、
前記フィルターは、化学反応によって前記汚染物質を除去する化学フィルターである、第６の本発明の燃料電池評価装置である。
【００２９】
又、第９の本発明は、
前記不純物とは、ＮＯｘ及び／又はＳＯｘである、第８の本発明の燃料電池評価装置である。
【００３０】
又、第１０の本発明は、
前記フィルターは、物理的に前記汚染物質を除去する物理フィルターである、第６の本発明の燃料電池評価装置である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、系内への汚染物質の混入をより防ぐことが可能な燃料電池発電システム及び燃料電池評価装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１における燃料電池発電システムの構成図である。
図１に示す様に、本実施の形態１の燃料電池発電システムは、燃料電池１と、燃料電池１の冷却水を貯める、大気開放された冷却水タンク２とを備えている。この冷却水タンク２と燃料電池１の間の冷却水路３を循環させて、燃料電池１へ冷却水を供給するための冷却水ポンプ４と、燃料電池１を通過した冷却水を冷却水タンク２に戻す前に冷却するための熱交換器５が設置されている。又、冷却水タンク２の大気開放部には、化学フィルター１５が設けられている。
【００３４】
又、燃料電池１から排出される排気燃料ガスを冷却し、そこに含まれる水蒸気を凝縮させる燃料ガス側凝縮器６と、燃料電池１から排出される排気空気を冷却し、そこに含まれる水蒸気を凝縮させる酸化剤ガス側凝縮器７が設置されている。これら、燃料ガス側凝縮器６及び酸化剤ガス側凝縮器７とで凝縮した水を蓄える、大気開放された凝縮水タンク８が設置されている。この凝縮水タンク８の大気開放部には、化学フィルター１６が設けられている。
【００３５】
尚、凝縮水タンク８には、系外から水を供給するための水補給路１２が配置されており、水補給路１２上には、外部から供給される水の不純物を除去するための活性炭フィルター１４が配置されている。
【００３６】
又、凝縮水タンク８から冷却水タンク２へと水を供給するための水供給路１０が設けられ、水供給路１０上に水供給ポンプ９が設けられており、更に水を浄化するための、本発明の水質調整手段の一例であるイオン交換樹脂１３が設置されている。更に、冷却水タンク２の余剰冷却水を排出し、凝縮水へ戻すための水排出路１１が設置されている。
【００３７】
次に、冷却水タンク２について詳しく述べる。図２は、冷却水タンク２と化学フィルター１５の拡大図である。図２に示す様に、水排出路１１は、冷却水タンク２の側面上部に設けられており、水供給路１０は、冷却水タンク２の底部に設けられている。更に、冷却水タンク２の上部に、大気開放のための開放部２ａが形成されており、開放部２ａに化学フィルター１５が配設されている。尚、凝縮水タンク８にも、同様に開放部８ａが形成されており、その開放部８ａに化学フィルター１６は配設されている。尚、図２の冷却水タンク２では、冷却水路３は省略している。
【００３８】
上記構成の燃料電池発電システムの動作に伴う循環する水の移動について以下に説明する。
【００３９】
発電中に、燃料電池１の温度を一定に保つために、冷却水タンク２の冷却水を冷却水路３を通じて燃料電池１内を循環させる。この際に、冷却水タンク２内の冷却水が減少したときは水供給路１０の水供給ポンプ９を作動させ、凝縮水タンク８から冷却水タンク２へと水を供給する。
【００４０】
ここで冷却水タンク２内に水が過剰に入ったとしても、水排出路１１の設けられている箇所よりも水位が上がった分が水排出路１１を通って、凝縮水タンク８へと排出される。
そして、従来技術でも述べたように、熱交換器５から析出する導電性イオンの除去としては、冷却水タンク２内部の冷却水が減少していないときに水供給ポンプ９を作動させる。すると、水供給路１０を通じて、イオン交換樹脂１３にて水質調整された水が冷却水タンク２の底部から供給される。それに応じて過剰となった冷却水は水排出路１１を通じて排出され、凝縮水タンク８に回収される。冷却水タンク２に供給される水は、排出される水と比較して水質は良好である。そのため、冷却水の水質を良化することが出来る。
【００４１】
上述した様に水の移動が行われるが、燃料電池発電システムの起動前に比べて発電時には冷却水の温度が高くなり、発電時に比べて停止後の冷却水の温度が低くなる。この温度変化に伴って、冷却水タンク２の開放部２ａ、及び凝縮水タンク８の開放部８ａから、化学フィルター１５及び１６を介して外気が混入する。
【００４２】
ここで、本実施の形態１の化学フィルター１５、１６は化学反応によって不純物を除去するフィルターであり、水溶性の不純物である硫黄酸化物（ＳＯｘ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）などの除去を行う。
【００４３】
この化学フィルター１５、１６を介して、燃料電池発電システムの系内に汚染物質が混入しないため、上記導電性イオンの除去を行うイオン交換樹脂１３の寿命が長くなり、交換回数が減りコストを下げることが可能となる。
【００４４】
又、本実施の形態１の燃料電池発電システムは、家庭用コージェネレーションシステム用だけでなく、ＮＯｘ等の排気ガスの影響が大きい自動車搭載用の燃料電池発電システムに対しても効果を発揮する。
【００４５】
尚、本実施の形態１は、化学フィルター１５、１６を用いたが、使用条件によっては通常の埃、塵等の物理的なゴミを除去するためのフィルターを使用してもよい。この場合、水溶性の不純物の混入は防げないものの、埃、塵等の混入を防止することが出来るため、配管や評価用燃料電池内の流路の閉塞の発生をより防止することが出来る。
【００４６】
又、有機系のガスの混入を防ぐために活性炭フィルターを使用してもよい。この場合、冷却水を燃料電池発電システムのガス加湿用や水素改質用の水として用いることが出来る。
【００４７】
又、実施の形態１では、冷却水タンク２及び凝縮水タンク８の双方に大気開放部を設けたが、２つのタンクは水排出路１１によって接続され、どちらか片方のタンクに大気開放部と化学フィルターが設けられていればよく、双方とも大気開放状態となる。
【００４８】
又、本実施の形態１では、冷却水タンク２を例に挙げると、化学反応によって不純物を除する化学フィルター１５だけが設置されているが、塵や埃等の比較的大きい汚染物質を除去するためのメッシュ等のフィルターを外側に配置し、その内側に化学フィルター１５を、更に内側に活性炭フィルターを配置する様な構成にしてもよい。この場合、メッシュ等のフィルターは掃除等により簡単に再使用でき、また、塵等が混入しないため化学フィルター１５の寿命も延び、更に冷却水をガス加湿用、改質用の水として用いることが可能となるため、低コスト化を図ることが出来る。尚、凝縮水タンク８についても同様である。
【００４９】
又、本実施の形態１の冷却水タンク２は、図２のような構造でなくても良く、例えば、図３（ａ）、図３（ｂ）のような構成であってもよい。図３（ａ）に示す様に、冷却水タンク２０は、タンク部２０ａとタンク部２０ａに載置された蓋２０ｂを有している。このタンク部２０ａの水排出路１１が配設されている箇所よりも上部側面に、本発明の大気開放部の一例である開放孔２０ｃが形成されている。さらに、蓋２０ｂは、その周縁が下方に曲がることにより、タンク部２０ａの側面と実質上平行になる部分２０ｄを有している。
【００５０】
ここで、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡＡ´間の断面図であるが、図３（ｂ）に示す様に、タンク部２０ａの側面と、その側面と実質上平行になる部分２０ｄの間に化学フィルター１５が配置されている。この構造により、外気は、図３（ｂ）の点線で示した矢印の様に化学フィルター１５を介し開放孔２０ｃを通って冷却水タンク２０内に吸入される。なお、本構成を凝縮水タンク８に適用してもよい。
【００５１】
（実施の形態２）
図４は、本実施の形態２における燃料電池評価システムの構成図である。図４に示す様に本実施の形態２の燃料電池評価システムは、評価を行うための対象である評価用燃料電池４１を冷却するための水を貯蔵する冷却水タンク４２を備えている。この冷却水タンク４２から評価用燃料電池４１へと水を供給するための冷却水路４３と、冷却水路４３上に、本発明の第１の送液手段の一例である冷却水ポンプ４４が設置されている。又、評価用燃料電池４１を通過した冷却水を冷却水タンク４２に戻す前に冷却するための熱交換器４５が設置されている。
【００５２】
ここで、図５は、冷却水タンク４２の拡大図である。図５に示す様に、冷却水タンク４２は、上部に開放部４２ａを有しており、開放部４２ａには化学フィルター４６が配置されている。更に、冷却水タンク４２は、その側面に水排出路５６が設置されており、その水排出路５６には逆止弁５７が設けられている。この逆止弁５７により、水及び空気の冷却水タンク４２内への逆流を防ぐことが出来る。
【００５３】
尚、評価用燃料電池４１は、本実施の形態２の燃料電池評価システムの評価対象物であるから、他の評価用燃料電池と交換可能に取り付けられている。
【００５４】
又、図４に示す様に、評価用燃料電池４１に供給する燃料ガスを加湿する燃料ガス加湿器４７と、酸化剤ガスを加湿する酸化剤ガス加湿器４８が設置されている。
【００５５】
上記、冷却水タンク４２、燃料ガス加湿器４７、及び酸化剤ガス加湿器４８に純水を供給するための純水供給路４９と、供給する純水を貯蔵する純水タンク５０と、その純水供給路４９上に、本発明の第２の送液手段の一例である純水ポンプ５１が設置されている。又、この純水タンク５０は大気開放されており、その大気開放されている箇所には化学フィルター５２が配置されている。尚、純水タンク５０の大気開放部は、図５に示した冷却水タンクと同様の構成（図５の４２ａ、化学フィルター４６に相当）となっている。
【００５６】
又、この純水タンク５０に、系外から水を供給する水補給路５３が設置されており、更に、水補給路５３上に供給する水を浄化するための活性炭フィルター５４とイオン交換樹脂５５が設置されている。
【００５７】
又、上述した化学フィルター４６、５２は実施の形態１と同様の化学反応により不純物を除去するフィルターである。
【００５８】
上記構成の燃料電池評価システムの動作に伴う水の移動について以下に説明する。
【００５９】
評価用燃料電池４１の発電を行う際には、燃料ガス加湿器４７及び酸化剤ガス加湿器４８へと純水タンク５０の純水が供給される。そして、発電中に、評価用燃料電池４１の温度を７０℃以上で一定に保つために、冷却水タンク４２の冷却水を冷却水路４３を通じて評価用燃料電池４１内を循環させる。この際に冷却水タンク４２内の冷却水が減少したときは純水供給路４９の純水ポンプ５１を動作させることにより、純水タンク５０の純水を供給する。
【００６０】
ここで、冷却水タンク４２内に水が過剰に入ったとしても、水排出路５６の設けられている箇所よりも水位が上がった分が、燃料電池評価装置の系外へと水排出路５６及び逆止弁５７を介して排出される。
【００６１】
又、純水タンク５０に貯蔵されている純水が減少した際には、活性炭フィルター５４及びイオン交換樹脂５５を経由することにより不純物が取り除かれた水が外部から供給される。
【００６２】
上述した様に水の移動がなされるが、冷却水タンク４２の水を評価用燃料電池４１へと供給する際に冷却水ポンプ４４を動作させると、冷却水タンク４２内が負圧になり、冷却水タンク４２内に、開放部４２ａから外気が吸入される。尚、逆止弁５７が設置されているため、水排出路５６から冷却水タンク４２内へは外気が吸引されない。
【００６３】
又、純水タンク５０の水を燃料ガス加湿器４７及び酸化剤ガス加湿器４８へと供給する時と、冷却水タンク４２へと供給する時に、純水ポンプ５１を動作させると純水タンク５０内は負圧となり、その大気開放部から外気が吸引される。
【００６４】
上記の様に外気が吸引されるとき、冷却水タンク４２及び純水タンク５０に設置されている化学フィルター４６、５２を介して外気が吸引されるため、水溶性の不純物である硫黄酸化物や窒素酸化物などの除去を行うことが可能となる。
【００６５】
又、化学フィルター４６、５２を介して、燃料電池評価装置の系内に埃、ちり等が混入しないため、配管や評価用燃料電池４１内の流路の閉塞が、より発生しにくくなり、より正確に燃料電池の評価を行うことが出来る。
【００６６】
又、加湿された燃料ガスや酸化剤ガス中に水溶性の不純物が混入しないため、触媒の被毒が発生しにくくなる。
【００６７】
図６は、本実施の形態２の燃料電池評価装置と、従来例の燃料電池評価装置を用いたときの燃料電池の評価結果を示している。図６の菱形は性能の良い燃料電池を、丸は性能の悪い燃料電池を本実施の形態２の燃料電池評価装置で評価した結果である。又、四角は性能の良い燃料電池を、三角は性能の悪い燃料電池を従来の燃料電池評価装置で評価した結果である。図６に示す様に、性能の良い燃料電池も性能の悪い燃料電池も、従来と比較して本実施の形態２の燃料電池評価装置で評価した結果の方が良くなっている。
【００６８】
この結果より、従来例では燃料電池自身の性能の劣化に燃料電池評価装置による性能の劣化が加えられていたため、燃料電池自身の正確な評価が出来ておらず、対して、本実施の形態２では、燃料電池評価装置による燃料電池の性能劣化をより抑えることができるため、より正確な評価結果を得ることが可能となることがわかる。
【００６９】
尚、本実施の形態２では、化学フィルター４６、５２を用いたが、通常の埃、塵等を除去するためのフィルターを使用してもよい。この場合、水溶性の不純物の混入は防げないものの、埃、塵等の混入を防止することが出来るため、配管や評価用燃料電池内の流路の閉塞の発生をより防止することが出来る。
【００７０】
又、実施の形態１でも述べたように、化学フィルター４６、５２の外側に、メッシュ等のフィルターを設けてもよい。この場合、メッシュ等のフィルターは掃除等により簡単に再使用でき、また、塵等が混入しないため化学フィルター４６、５２の寿命も延びるため、低コスト化を図ることが出来る。
【００７１】
又、実施の形態２の冷却水タンク４２は、水排出路５６上に逆止弁５７を設けているが、逆止弁を設けずに、化学フィルター４６と同様のフィルターを水排出路５６上に設けてもよい。この場合、水排出路５６から外気を吸入しても、化学フィルターによって汚染物質が除去されるため、燃料電池評価装置内に混入しない。
【００７２】
又、本実施の形態２の冷却水タンク４２、及び純水タンク５０は、上部に開口部を設け、その開口部に化学フィルターを配置している構成であるが、実施の形態１の図３で示した様にタンクの側面に開口部が形成され、開口部と蓋の間に化学フィルターを設ける構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の燃料電池発電システムは、系内への汚染物質の混入をより防ぐことが可能な効果を有し、家庭用ＦＣコージェネレーションシステム、自動車搭載用燃料電池発電システム等として有用である。
【００７４】
又、本発明の燃料電池評価装置は、系内への汚染物質の混入をより防ぐことが可能な効果を有し、燃料電池の製造工程等に用いる評価装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明にかかる実施の形態１における燃料電池発電システムの構成図
【図２】本発明にかかる実施の形態１における燃料電池発電システムの冷却水タンクの側断面図
【図３】（ａ）本発明にかかる実施の形態１における燃料電池発電システムの冷却水タンクの変形例の正面図（ｂ）図３（ａ）のＡＡ´間の断面図
【図４】本発明にかかる実施の形態２における燃料電池評価装置の構成図
【図５】本発明にかかる実施の形態２における燃料電池評価装置の冷却水タンクの側断面図
【図６】本発明にかかる実施の形態２と従来例における燃料電池評価装置による燃料電池の評価結果のグラフを示す図
【図７】従来の燃料電池発電システムの構成図
【図８】従来の燃料電池評価装置の構成図
【符号の説明】
【００７６】
１  燃料電池
２  冷却水タンク
３  冷却水路
４  冷却水ポンプ
５  熱交換器
６  燃料ガス側凝縮器
７  酸化剤ガス側凝縮器
８  凝縮水タンク
９  供給水ポンプ
１０  供給水路
１１  水排出路
１２  水補給路
１３  イオン交換樹脂
１４  活性炭フィルター
１５  化学フィルター
１６  化学フィルター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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