(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池発電システムに配設され燃料電池発電システムで用いられる水を貯めると共に水を浄化するための浄化機能部を備えた浄化部と、
前記浄化部に対して上流または下流に併設され燃料電池の発電システムで用いられ且つ前記浄化部の前記浄化機能部で浄化された水を貯める第１貯水部と、
前記浄化部または前記第１貯水部に貯められている水を燃料電池発電システムの運転時に消費する水消費部と、
前記第１貯水部で収容されている水を前記水消費部に供給する前に前記第１貯水部の水を一時的に貯留する第２貯水部と前記第２貯水部の水を前記浄化部で再浄化させるために前記浄化部に搬送させる第１水搬送要素とを備えており、前記第１貯水部に収容されている浄化後の水を前記第２貯水部を介して前記浄化部の前記浄化機能部に再び供給して再浄化させる再浄化手段と、
前記浄化部に繋がれる一端と前記第１貯水部に繋がれる他端とをもち、前記浄化部と前記第１貯水部との間で水を移動させる通水通路と、
前記浄化部に収容されている水の水面上方の配設空間と前記第１貯水部に収容されている水の水面上方の第１空間と前記第２貯水部に収容されている水の水面上方の第２空間とを連通させることにより、前記配設空間の内圧、前記第１空間の内圧および前記第２空間の内圧を実質的に平均化させる均圧化通路とを具備しており、
前記均圧化通路は、前記浄化部の前記配設空間に連通する配設通路と、前記第１貯水部の前記第１空間に連通する第１通路と、前記第２貯水部の前記第２空間に連通する第２通路とを備えており、
前記配設通路は前記浄化部よりも上方に位置し、前記第１通路は前記第１貯水部よりも上方に位置し、前記第２通路は前記第２貯水部よりも上方に位置しており、
前記均圧化通路の共通通路は、前記浄水部、前記第１貯水部および前記第２貯水部よりも高い位置に配置されており、
更に、前記第１貯水部と前記第２貯水部との間には逆流抑制要素が設けられており、
前記逆流抑制要素は、前記第１貯水部から前記第２貯水部への水の移動を許容し、且つ、前記第２貯水部から前記第１貯水部への水の逆流を抑制する絞り孔または逆止弁で形成されており、
前記第１貯水部に収容されている浄化後の水を前記再浄化手段で浄化させるとき、前記浄化部の水の水面高さｈ３は、前記第１貯水部の水の水面高さｈ１よりも高くされており、前記第１貯水部の水面高さｈ１は、前記第２貯水部５の水面高さｈ２よりも高く維持されることを特徴とする燃料電池発電システムの水浄化供給装置。
【請求項２】
請求項１において、前記通水通路は、前記通水通路の前記一端と前記通水通路の前記他端との間の差圧に基づいて、前記浄化部と前記第１貯水部との間で水を移動させることを特徴とする燃料電池発電システムの水浄化供給装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記第１貯水部には、水の浄化度を検知する水浄化度検知要素が設けられていることを特徴とする燃料電池発電システムの水浄化供給装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか一項において、前記浄化部、前記第１貯水部および前記第２貯水部のうちの少なくとも一方は、シール部材により実質的に密閉構造とされていることを特徴とする燃料電池発電システムの水浄化供給装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうちのいずれか一項において、前記第１貯水部と前記第２貯水部とを連通すると共に前記第１貯水部で溢れた水を前記第２貯水部に移動させる溢水通路が設けられていることを特徴とする燃料電池発電システムの水浄化供給装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうちのいずれか一項において、前記第１貯水部で収容されている浄化された水を駆動に伴い前記水消費部に搬送する第２水搬送要素が設けられており、
燃料電池発電システムの起動時において、前記第２水搬送要素が駆動する前に、前記第１水搬送要素を駆動させ前記第２貯水部の水を前記浄化部に搬送させて浄化させることを特徴とする燃料電池発電システムの水浄化供給装置。
【請求項７】
請求項６において、燃料電池発電システムの定常運転において、前記第１貯水部の水面高さが前記第２貯水部の水面高さよりも高く維持されるように前記第１水搬送要素および前記第２水搬送要素の駆動を制御する制御部が設けられていることを特徴とする燃料電池発電システムの水浄化供給装置。
【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の水浄化供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池発電システムに使用する水を浄化する水浄化供給装置が提供されている。このような水浄化供給装置として、燃料電池発電システムで用いられる水をイオン交換樹脂で浄化する純水生成部と、純水生成部で浄化された水を貯留する貯水部と、貯水部に収容されている浄化後の水を燃料電池発電システムに供給するポンプとを備えているものが知られている（特許文献１）。純水生成部の底部と貯水部の底部とは連通路で連通している。このものではイオン交換樹脂と共に抗菌剤が純水生成部に収容されている。
【０００３】
また水浄化供給装置として、燃料電池発電システムから回収した回収水を貯めるタンクと、タンクの水を汲み出してイオン交換樹脂で浄化するイオン交換装置とを備えているものが知られている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００５−２４３２５１号公報
【特許文献２】特開２００４ー６６１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで水浄化供給装置では、水を円滑に供給することが要請されている。しかしながら、貯水部に収容されている水の水面の上方の空間の内圧が上昇すると、通水通路を介しての水の円滑な流れが困難となるおそれがある。空間の内圧が上昇する原因としては、温度変動とそれに伴う蒸気圧の変動がある。また、貯水部等に設けられている場合には、通気孔等が閉鎖され、空間の内圧が上昇する場合がある。このような空間の内圧が上昇すると、通水通路を介しての水の円滑な流れが困難となるおそれがある。
【０００５】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、貯水部間における水の流れの円滑性を向上させ得る燃料電池発電システムの水浄化供給装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）様相１に係る燃料電池発電システムの水浄化供給装置は、燃料電池発電システムに配設され燃料電池発電システムで用いられる水を貯めると共に水を浄化するための浄化機能部を備えた浄化部と、
浄化部に対して上流または下流に併設され燃料電池の発電システムで用いられ且つ浄化部の浄化機能部で浄化された水を貯める第１貯水部と、
浄化部または第１貯水部に貯められている水を燃料電池発電システムの運転時に消費する水消費部と、
第１貯水部で収容されている水を水消費部に供給する前に第１貯水部の水を一時的に貯留する第２貯水部と第２貯水部の水を浄化部で再浄化させるために浄化部に搬送させる第１水搬送要素とを備えており、第１貯水部に収容されている浄化後の水を第２貯水部を介して浄化部の浄化機能部に再び供給して再浄化させる再浄化手段と、
浄化部に繋がれる一端と第１貯水部に繋がれる他端とをもち、浄化部と第１貯水部との間で水を移動させる通水通路と、
浄化部に収容されている水の水面上方の配設空間と第１貯水部に収容されている水の水面上方の第１空間と第２貯水部に収容されている水の水面上方の第２空間とを連通させることにより、配設空間の内圧、第１空間の内圧および第２空間の内圧を実質的に平均化させる均圧化通路とを具備しており、
均圧化通路は、浄化部の配設空間に連通する配設通路と、第１貯水部の第１空間に連通する第１通路と、第２貯水部の第２空間に連通する第２通路とを備えており、
配設通路は浄化部よりも上方に位置し、第１通路は第１貯水部よりも上方に位置し、第２通路は第２貯水部よりも上方に位置しており、均圧化通路の共通通路は、浄水部、第１貯水部および第２貯水部よりも高い位置に配置されており、
更に、第１貯水部と第２貯水部との間には逆流抑制要素が設けられており、
逆流抑制要素は、第１貯水部から第２貯水部への水の移動を許容し、且つ、第２貯水部から第１貯水部への水の逆流を抑制する絞り孔または逆止弁で形成されており、
第１貯水部に収容されている浄化後の水を再浄化手段で浄化させるとき、浄化部の水の水面高さｈ３は、第１貯水部の水の水面高さｈ１よりも高くされており、第１貯水部の水面高さｈ１は、第２貯水部５の水面高さｈ２よりも高く維持されることを特徴とする。
【０００７】
様相１によれば、浄化部側の一端と第１貯水部側の他端との間において、水が移動する。浄化部に収容されている水の水面上方には、配設空間が形成される。第１貯水部に収容されている水の水面上方には、第１空間が形成される。第２貯水部に収容されている水の水面上方には、第２空間が形成される。使用条件等によっては、配設空間、第１空間および第２空間のうちの少なくとも一方の内圧が変動するおそれがある。内圧変動の代表的な原因としては、温度変動とそれに伴う蒸気圧の変動が考えられる。また、配設貯水部や第１貯水部、第２貯水部に通気孔が形成されている場合には、通気孔等の閉鎖が考えられる。このように内圧が変動すると、通水通路における円滑な通水に障害となるおそれがある。
【０００８】
この点様相１によれば、均圧化通路は配設空間と第１空間と第２空間とを連通させている。このため、配設空間の内圧、第１空間および／または第２空間の内圧が変動するときであっても、配設空間の内圧、第１空間および第２空間の内圧を実質的に平均化させて実質的に等圧化させる。このように等圧化されるため、三者の内圧差が解消または軽減される。よって、内圧差に起因する通水障害が解消され、通水通路における通水を良好に行うことができる。
【０００９】
（２）様相２に係る燃料電池発電システムの水浄化供給装置によれば、様相１において、通水路は、通水通路の一端と通水通路の他端との間の差圧に基づいて、浄化部と第１貯水部との間で水を移動させることを特徴とする。
【００１０】
様相２によれば、上記した差圧に基づいて、浄化部と第１貯水部との間で水を移動させる。このため配設空間の内圧および第１空間の内圧が変動するときであっても、配設空間の内圧および第１空間の内圧を実質的に平均化させて実質的に等圧化させることができる。このように等圧化されるため、両者の内圧差が解消または軽減される。よって、内圧差に起因する通水障害が解消され、通水通路における通水を良好に行うことができる。
【００１１】
（３）様相１に係る燃料電池発電システムの水浄化供給装置によれば、浄化部は水を浄化するための浄化機能部を備えており、第１貯水部は浄化部の浄化機能部で浄化された水を収容する。更に、第１貯水部に収容されている浄化後の水を浄化部の浄化機能部に再び供給して再浄化させる再浄化手段が設けられている。再浄化手段は、第１貯水部で収容されている水を水消費部に供給する前に第１貯水部の水を一時的に貯留する第２貯水部と、第２貯水部の水を浄化部で再浄化させるために浄化部に搬送させる第１水搬送要素とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
様相１によれば、第１貯水部で収容されている水が水消費部に供給される前に、第１貯水部の水は第２貯水部に一時的に貯留される。第１水搬送要素は、第２貯水部の水を浄化部に搬送させる。浄化部に搬送された水は、浄化機能部で再浄化される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、空間の内圧差が解消または軽減されるため、内圧差に起因する通水障害が解消され、貯水部間における水の流れの円滑性を向上させ得る。
【００１４】
第１貯水部と第２貯水部との間には、絞り孔または逆止弁で形成された逆流抑制要素が設けられている。逆流抑制要素は、第１貯水部から第２貯水部への水の移動を許容し、且つ、第２貯水部から第１貯水部への水の逆流を抑制する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る水浄化供給装置によれば、均圧化通路は、浄化部に収容されている水の水面上方の配設空間と、第１貯水部に収容されている水の水面上方の第１空間と、第２貯水部に収容されている水の水面上方の第２空間とを連通させる。これにより配設空間、第１空間の内圧および第２空間の内圧を実質的に平均化させて等圧化させる。この結果、三者の内圧差は解消または軽減される。
【００１６】
浄化部は水を浄化するための浄化機能部を備えている。浄化機能部は、燃料電池発電システムで用いられる水を浄化するものであれば、何でも良い。浄化機能部としては、イオン交換部で水を浄化する形態、捕獲フィルタで水を浄化する形態、活性炭で水を浄化する形態等が例示される。
【００１７】
第１貯水部は、浄化部の浄化機能部で浄化された水を収容する。再浄化手段は、第１貯水部に収容されている浄化後の水を、水消費部に供給する前に、浄化部の浄化機能部に再び供給して再浄化させる。再浄化手段は、第１貯水部で収容されている水を水消費部に供給する前に第１貯水部の水を一時的に貯留する第２貯水部と、第２貯水部の水を浄化部で再浄化させるために浄化部に搬送させる第１水搬送要素とを備えている。第２貯水部は、燃料電池発電システムにおける回収水を溜める回収水貯水部である形態が例示される。回収水としては、燃料電池発電システムで生成された凝縮水が例示される。
【００１８】
浄化部、第１貯水部および第２貯水部のうちの少なくとも一方は、シール部材により実質的に密閉構造とされている形態が例示される。
【００１９】
好ましい形態によれば、再浄化手段は、燃料電池発電システムの起動時、あるいは、燃料電池発電システムの定常運転時において、第１貯水部に収容されている浄化後の水を、浄化部に供給して浄化部で再浄化させる。
【００２０】
再浄化手段は、第１貯水部で収容されている水を水消費部に供給する前に第１貯水部の水を一時的に貯留する第２貯水部と、第２貯水部の水を浄化部に搬送させる第１水搬送要素とを備えている。第１水搬送要素としてはポンプが例示される。
【００２１】
ここで、均圧化通路において、配設通路は浄化部よりも上方に位置し、第１通路は第１貯水部よりも上方に位置し、第２通路は第２貯水部よりも上方に位置している。均圧化通路への水の進入が防止される。仮に進入するときであっても、均圧化通路に進入した水を重力により配設貯水部、第１貯水部、第２貯水部に戻すことができる。
【００２２】
本発明によれば、第１貯水部に貯められている水の浄化度を検知する水浄化度検知要素と、水浄化度検知要素により検知された第１貯水部の水の純度が所定値よりも高いか否か判定する判定手段と、判定手段により第１貯水部の水の純度が所定値よりも高いと判定されるとき、第１貯水部の水を水消費部に供給する供給手段とを備える形態が例示される。なお所定値は、燃料電池発電システムの種類、要請される水の純度等応じて適宜設定される。
【００２３】
第１貯水部と第２貯水部との間に逆流抑制要素が設けられている。逆流抑制要素は、第１貯水部から第２貯水部への水の移動を許容し、且つ、第２貯水部から第１貯水部への水の逆流を抑制する。第２貯水部から第１貯水部への水の逆流が抑制されるため、第１貯水部の水の品質は維持される。逆流抑制要素は、第１貯水部の水面高さを第２貯水部の水面高さよりも高くする絞り孔である。絞り孔としてはオリフィス、ノズルが例示される。絞り孔の流路横断面積は固定式でも可変式でも良い。また、逆流抑制要素は、第１貯水部から第２貯水部への水を移動を許容し、且つ、第２貯水部から第１貯水部への水の逆流を抑制する逆止弁である。
【００２４】
第１貯水部と第２貯水部とを連通すると共に第１貯水部で溢れた水を第２貯水部に移動させる溢水通路が設けられている形態が例示される。この場合、第１貯水部の水面高さを第２貯水部の水面高さよりも高く維持しつつ、第１貯水部における溢水が防止される。
【００２５】
第１貯水部で収容されている浄化された水を水消費部に搬送する第２水搬送要素が設けられており、燃料電池発電システムの起動時において、第２水搬送要素が駆動する前に、第１水搬送要素を駆動させ第２貯水部の水を浄化部に搬送させる形態が例示される。第２水搬送要素が駆動する前に、第１水搬送要素を駆動させるため、第１貯水部の水が水消費部に供給される前に、第１貯水部の水が浄化部で再浄化される。
【００２６】
（実施例１）
以下、本発明の実施例１について図１〜図５を参照して説明する。水浄化供給装置は、燃料電池３０の発電システムで用いられる水を浄化するためのものである。水浄化供給装置は、図１に示すように、配設貯水部として機能する浄化部１と、浄化部１で浄化された水を貯留する第１貯水部２と、第１貯水部２に収容されている浄化後の水を燃料電池３０の発電システムの運転時に消費する水消費部３と、第１貯水部２に収容されている浄化後の水を浄化部１に供給して浄化部１で再浄化させる再浄化手段４とを備えている。
【００２７】
浄化部１は、燃料電池３０の発電システムで用いられる水を浄化するものである。浄化部１は、水を浄化するビーズ状または膜状のイオン交換部１ｗ（浄化機能部）をもつタンクで形成されている。浄化部１の水が不足するときには、補充バルブ１１が開放して補充通路１２から補充水（水道水等）が浄化部１に補充され、浄化部１の水面高さｈ３が確保されるようにされている。補充バルブ１１および補充通路１２は、浄化部１の水が不足するとき、補充水を浄化部１に補充する補充手段として機能する。図２に示すように、浄化部１は、イオン交換部１ｗ（浄化機能部）を収容するタンク本体１ｆと、タンク本体１ｆに被られる蓋１ｓと、シール材料で形成されたリング形状のシール部材１ｋとを備えている。シール部材１ｋはタンク本体１ｆと蓋１ｓとの間に介在しており、両者の間をシールする。よって浄化部１は実質的に密閉構造とされている。実質的に密閉構造とは、貯められている水がタンク本体１ｆと蓋１ｓとの間から漏れないという意味である。浄化部１において水面１ｙの上方は空間１３とされている。
【００２８】
図３に示すように、第１貯水部２は、浄化部１で浄化された水を貯留する第１タンク本体２ｆと、第１タンク本体２ｆに被られる第１蓋２ｓと、シール材料で形成されたリング形状の第１シール部材２ｋとを備えている。第１シール部材２ｋはタンク本体２ｆと蓋２ｓとの間に介在しており、両者の間をシールする。よって第１貯水部２は実質的に密閉構造とされている。実質的に密閉構造とは、タンク本体２ｆと蓋２ｓとの間から水が漏れないという意味である。
【００２９】
第１貯水部２に貯められている水の水面２ｙの上方には、第１空間２３が形成されている。図１に示すように、第１貯水部２には導電率計２０（水浄化度検知要素）が設けられている。導電率計２０は第１貯水部２の水の導電率を検知し、当該水の浄化度を検知する。
【００３０】
図１に示すように、浄化部１と第１貯水部２との間には通水通路２１が設けられている。第１貯水部２は浄化部１の下流に位置する。通水通路２１の一端２１ａは、浄化部１の底部付近の水に浸漬するように設けられている。浄化部１に収容されている水の水頭圧が一端２１ａに作用するようにされている。通水通路２１の他端２１ｃは、第１貯水部２の空間２３に対面するように設けられている。浄化部１の水の水面高さｈ３は、第１貯水部２の水の水面高さｈ１よりも高くされている。従って浄化部１の水頭圧により通水通路２１の一端２１ａから他端２１ｃに向けて、浄化部１の水が第１貯水部２に自然に給水される。
【００３１】
水消費部３は、第１貯水部２に収容されている浄化後の水を、燃料電池３０の発電システムの運転時に消費するものである。水消費部３は、具体的には、改質器に供給する水蒸気を生成する蒸発器、あるいは、燃料電池に供給される反応ガス（燃料ガスおよび酸化剤ガスの少なくとも一方）を加湿する加湿器とされている。
【００３２】
再浄化手段４は、第１貯水部２に連通する第２貯水部５と、第１水搬送要素としての第１ポンプ６とを備えている。第２貯水部５は、第１貯水部２で収容されている水を水消費部３に供給する前に第１貯水部２の水を移して一時的に貯留するタンクである。図４に示すように、第２貯水部５は、第２タンク本体５ｆと、第２タンク本体５ｆに被られる第２蓋５ｓと、シール材料で形成されたリング形状の第２シール部材５ｋとを備えている。シール部材５ｋはタンク本体５ｆと蓋５ｓとの間に介在しており、両者の間をシールする。よって第２貯水部５は実質的に密閉構造とされている。実質的に密閉構造とは、貯められている水がタンク本体５ｆと蓋５ｓとの間から漏れないという意味である。
【００３３】
図１に示すように、第２貯水部５に貯められている水の水面５ｙの上方には、水が通過可能な通路を水でシールした水シール部５ｔが形成されている。水シール部５ｔは、万一、第２貯水部５に貯められている水が第２貯水部５ｆから溢れようとするとき、当該通路を水でシールしつつ、第２貯水部５の水を当該通路から外部に排水するためのものである。水シール部５ｔとして、例えば、Ｕ字管に水を入れたＵ字管マノメータ構造を採用できる。但し水シール部５ｔの構造はこれに限定されるものではない。
【００３４】
図１に示すように、第２貯水部５は、燃料電池３０の発電システムにおける回収水を一時的に溜める回収水貯水部としても機能する。回収水としては、燃料電池３０の発電システムの凝縮器３０ｃで生成された凝縮水とされる。第２貯水部５の水面５ｙの上方には空間５３が形成されている。第２貯水部５と浄化部１とを繋ぐ第２通水通路５０が設けられている。
【００３５】
第２通水通路５０の一端５０ａは浄化部１の空間１３に対面している。第２通水通路５０の他端５０ｃは第２貯水部５の水に対面している。第１ポンプ６は第２通水通路５０に設けられており、第２貯水部５の水を浄化部１に搬送させる。
【００３６】
図１に示すように、第１貯水部２と第２貯水部５との間の連通路５２には、逆流抑制要素として機能するオリフィスで形成された絞り孔７が設けられている。絞り孔７の流路横断面積は固定式とされている。ここで、第１貯水部２と第２貯水部５とが連通路５２を介して単に連通されている構造であれば、本来的には、第１貯水部２の水面高さｈ１と第２貯水部５の水面高さｈ２とは等しくなるはずである。しかしながら絞り孔７の絞り作用により、第１貯水部２から第２貯水部５への水の移動が制限される。このため、第１貯水部２の水面高さｈ１は、第２貯水部５の水面高さｈ２よりも高く維持される。従って、第１貯水部２の水面高さｈ１と第２貯水部５の水面高さｈ２との間における水位差Δｈが得られる。水位差Δｈに基づく水頭圧が存在する。このため連通路５２を介して、第１貯水部２の水は、ポンプ等を必要とすること無く、第２貯水部５へ矢印Ｘ１方向へ自然的に移動することができる。
【００３７】
ここで前述したように、第１貯水部２の水面高さｈ１は、第２貯水部５の水面高さｈ２よりもΔｈ高い。このため、第２貯水部５から第１貯水部２への矢印Ｘ２方向への水の逆流が抑制されている。従って、第２貯水部５には上記回収水が回収されるものの、上記したように第２貯水部５の回収水が第１貯水部２へ逆流することが抑制されている。このため第１貯水部２の水の浄化度および品質は良好に維持される。
【００３８】
第１貯水部２と水消費部３との間には、第２水搬送要素として機能する第２ポンプ８が設けられている。第２ポンプ８は、第１貯水部２で収容されている浄化された水を水消費部３に搬送する。第１ポンプ６および第２ポンプ８は制御部１００により制御される。
【００３９】
燃料電池３０の発電システムの定常運転においては、通水通路２１の一端２１ａおよび他端２１ｃの差圧に基づいて、浄化部１で浄化された水は、通水通路２１の一端２１ａから他端２１ｃに向けて移動し第１貯水部２に供給され、第１貯水部２に貯められる。第１貯水部２に貯められている水の導電率が低く、当該水の純度が高いときには、当該水は高品質であるため、第２ポンプ８の駆動により水消費部３に供給され、水消費部３で消費される。また、燃料電池３０の発電システムの凝縮器３０ｃから回収された回収水は、回収通路３０ｍの先端開口３０ｄを介して第２貯水部５に回収される。
【００４０】
前述したように、第１貯水部２の水の導電率が高く、水の純度が必ずしも充分ではないときには、第１ポンプ６が駆動するので、第２貯水部５に貯められている水は、第２通水通路５０を介して浄化部１に帰還し、浄化部１で再浄化される。そして浄化部１で浄化された水は、再び、通水通路２１を介して第１貯水部２に移動し、第１貯水部２に貯められる。
【００４１】
ところで、燃料電池３０の発電システムを長時間にわたり停止させた後に、再び起動させることがある。燃料電池３０の発電システムの停止中には第１ポンプ６も停止されている。運転停止において、浄化部１ではイオン交換部１ｗに吸着していたイオンが水に再溶出したりするおそれがある。その水が通水通路２１を介して第１貯水部２に供給される。このため燃料電池３０の発電システムの起動時初期には、浄化部１および第１貯水部２の水は必ずしも高品質でないことがある。
【００４２】
そこで、燃料電池３０の発電システムを停止させた後に再び起動させるときには、再浄化処理を行う。再浄化処理では、第２ポンプ８が停止したままの状態において、第１ポンプ６を駆動させる。すると、第２貯水部５に貯められている水は、第２通水通路５０を介して浄化部１に移動し、浄化部１で再浄化される。
【００４３】
このとき、浄化部１の水面高さｈ３は高く維持されており、浄化部１の水頭圧に起因して、通水通路２１の一端２１ａおよび他端２１ｃの差圧により、浄化部１の水が通水通路２１を介して第１貯水部２に供給される。ここで、第１ポンプ６の駆動により第２貯水部５の水が浄化部１に移動し、第２貯水部５の水量が減少すること、浄化部１の水が通水通路２１を介して第１貯水部２に供給され、第１貯水部２の水量が増加すること、絞り孔７が設けられていることから、第１貯水部２の水面高さｈ１は、第２貯水部５の水面高さｈ２よりも高く維持される。その水位差Δｈに基づく水頭圧により、連通路５２および絞り孔７を介して、第１貯水部２から第２貯水部５へ矢印Ｘ１方向へ水が自然的に移動する。
【００４４】
ここで絞り孔７は、第１貯水部２から第２貯水部５に移動する水量を制限するので、第１貯水部２の水面高さｈ１は第２貯水部５の水面高さｈ２よりも高く維持される。故に、水位差Δｈに基づく水頭圧により、連通路５２を介して、第１貯水部２から第２貯水部５への矢印Ｘ１方向への水を自然的な移動が許容される。従って連通路５２にはポンプ等の搬送要素が不要となる。
【００４５】
本実施例によれば、第１貯水部２に設けられている導電率計２０により、第１貯水部２の水の導電率を検知し、導電率が所定値σ以下になるまで、制御部１００は再浄化処理を実行する。
【００４６】
上記したように第１貯水部２の水の導電率が所定値σ以下になれば、第１貯水部２に貯められていた水は、高い電気絶縁性および高い純度をもち、高品質であるため、上記した再浄化処理を終了する。そして、燃料電池３０の発電システムの定常運転に移行する。定常運転では、第１ポンプ６および第２ポンプ８の双方が駆動する。第２ポンプ８の駆動により、第１貯水部２に貯められている浄化後の高品質の水は、水消費部３に供給されて水消費部３で使用され、燃料電池３０の発電システムの運転に提供される。
【００４７】
ここで、燃料電池３０の発電システムの定常運転において、単位時間あたり第１ポンプ６が浄化部１に搬送する水搬送量をＱ１とし、単位時間あたり第２ポンプ８が水消費部３に搬送する水搬送量をＱ２とするとき、Ｑ１＞Ｑ２に設定されている。単位時間あたり第１ポンプ６が第２貯水部５から浄化部１へと搬送する水搬送量Ｑ１は、浄化部１から第１貯水部２に移動する水量に相当する。このようにＱ１＞Ｑ２の関係を維持しつつ燃料電池３０の発電システムを運転するため、浄化部１から第１貯水部２に供給される水量は、第１貯水部２から水消費部３に供給される水量よりも大きい。このため、第１貯水部２の水面高さｈ１は、第２貯水部５の水面高さｈ２よりも高く維持され易くなる。このため、その水位差Δｈに基いて、連通路５２および絞り孔７を介して、第１貯水部２から第２貯水部５へ矢印Ｘ１方向へ水を自然的に移動させ得る。更に、第２貯水部５から第１貯水部２への逆流を防止できる。
【００４８】
図５は制御部１００が実行する代表的なフローチャートを示す。フローチャートはこれに限定されるものではない。図５に示すように、第１貯水部２に設けられている導電率計２０の検知信号を読み込む（ステップＳ２）。第１貯水部２に貯められている水の導電率が所定値σ以下であるか否か判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４は、導電率計２０（浄化度水浄化度検知要素）により検知された第１貯水部２の水の純度が所定値σよりも高いか否か判定する判定手段として機能する。第１貯水部２に貯められている水の導電率が所定値σを超えていると、水の電気絶縁性が低いため、当該水の純水化は充分ではないと判定される。このため再浄化処理を実行する（ステップＳ６）。即ち、第２ポンプ８を停止させた状態で、第１ポンプ６を駆動させる。そしてハンチングを防止するために所定時間待機する（ステップＳ８）。その後、第１貯水部２に貯められている水の導電率が所定値σ以下となり、第１貯水部２の水の純度が充分となるまで、ステップＳ２〜ステップＳ８を継続する。ステップＳ４において、第１貯水部２に貯められている水の導電率が所定値σ以下であると判定されると、当該水の電気絶縁性が高く、水は純水化が高いので、改質器等の起動処理に移行すべく、第２ポンプ８を駆動させて、第１貯水部２の水を水消費部３に供給し（ステップＳ１０）、メインルーチンにリターンする。ステップＳ１０は、判定手段により第１貯水部２の水の純度が所定値よりも高いと判定されるとき、第１貯水部２の水を水消費部３に供給する供給手段として機能する。その後、燃料電池３０の発電システムの起動処理に移行する。
【００４９】
さて本実施例によれば、前述したように、浄水部１に収容されている水の水面１ｙの上方には、空間１３が形成されている。第１貯水部２に収容されている水の水面２ｙの上方には、第１空間２３が形成されている。第２貯水部５に収容されている水の水面５ｙの上方には、第２空間５３が形成されている。空間１３、第１空間２３、第２空間５３の三者については、シール部材１ｋ，２ｋ，５ｋにより大気に対して遮断されており、塵埃等の進入が防止されていると共に、システムの搬送中においても空間１３、第１空間２３、第２空間５３の水は外方にこぼれない。図１に示すように、均圧化通路１００は空間１３、第１空間２３、第２空間５３の三者を連通させている。
【００５０】
本実施例によれば、均圧化通路１００は、空間１３の内圧ＰＡ、第１空間２３の内圧Ｐ１、第２空間５３の内圧Ｐ２を実質的に平均化させて実質的に等圧とする。具体的には、図１に示すように、均圧化通路１００は、浄水部１の空間１３に連通する開口１０１ｃをもつ配設通路１０１と、第１貯水部２の第１空間２３に連通する開口１０２ｃをもつ第１通路１０２と、第２貯水部５の第２空間５３に連通する開口１０３ｃをもつ第２通路１０３と、共通通路１０４とを備えている。共通通路１０４は、配設通路１０１、第１通路１０２および第２通路１０３に共通化されており、それぞれに繋がる。なお均圧化通路１００は、可撓性をもつ樹脂またはゴム等で形成された管で形成しても良いし、金属の管で形成しても良い。
【００５１】
使用条件等の如何によっては、空間１３、第１空間２３および第２空間５３のうちの少なくとも一方の内圧が変動することがある。内圧変動の代表的な原因としては、温度変動とそれに伴う蒸気圧の変動が考えられる。内圧が変動すると、空間１３、第１空間２３および第２空間５３の圧力バランスが崩れ、通水通路２１における円滑な通水に支障となるおそれがある。
【００５２】
この点本実施例によれば、図１に示すように、均圧化通路１００は、浄化部１の空間１３と第１貯水部２の第１空間２３と第２貯水部５の第２空間５３との三者を連通させている。このため、空間１３の内圧ＰＡ、第１空間２３の内圧Ｐ１、第２空間５３の内圧Ｐ３が変動するおそれがあるときであっても、空間１３の内圧ＰＡ、第１空間２３の内圧Ｐ１、第２空間５３の内圧Ｐ３を実質的に平均化させて等圧化させることができる。このため、各空間１３，２３，５３における内圧差が解消または軽減される。従って内圧差に起因する通水障害が解消され、通水通路２１における通水を円滑に行うことができる。この結果、浄化部１で浄化された水は、通水通路２１の一端２１ａおよび他端２１ｃの差圧に基づいて、通水通路２１の一端２１ａから他端２１ｃに向けて流れ、第１貯水部２に移動することができる。
【００５３】
更に本実施例によれば、図１に示すように、均圧化通路１００の配設通路１０１は浄水部１よりも上方に位置し、第１通路１０２は第１貯水部１よりも上方に位置し、第２通路１０３は第２貯水部５よりも上方に位置している。故に、均圧化通路１００の共通通路１０４は、浄水部１の高さ位置Ｈａ、第１貯水部２の高さ位置Ｈｂおよび第２貯水部５の高さ位置Ｈｃよりも高い位置に配置されている。
【００５４】
このため、使用条件の変動等により、ある空間の内圧が増加したとしても、均圧化通路１００の共通通路１０４に水が進入することが防止される。更に、万一、均圧化通路１００の共通通路１０４に水が進入したとしても、その水を重力により共通通路１０４から、浄水部１、第１貯水部２，第２貯水部５に流下させることができる。
【００５５】
更に本実施例によれば、燃料電池３０の発電システムの起動時初期において、浄化部１および第１貯水部２の水の純度が高品質でない場合であっても、第１貯水部２の水を浄化部１に戻して浄化部１で再浄化し、再浄化した水を第１貯水部２に戻す。このため、第１貯水部２に貯められる水が高品質に維持される。更に第１貯水部２から水消費部３に供給される水が高品質に維持され、燃料電池３０の発電システムの運転を良好に行うことができる。更に、燃料電池３０の発電システムの定常運転においても、第１貯水部２に貯められている水を浄化部１で再浄化処理する。第１貯水部２から水消費部３に供給される水が高品質に維持され、燃料電池３０の発電システムの運転を良好に行うことができる。
【００５６】
更に本実施例によれば、図１に示すように、第１貯水部２の上部と第２貯水部５の上部とを連通する溢水通路２９が設けられている。第１貯水部２の水面高さｈ１が第２貯水部５の水面高さｈ２よりも高く維持されるため、第１貯水部２のサイズの小型化を図ると、第１貯水部２の水量が過剰となるおそれがある。この点本実施例によれば、第１貯水部２内の過剰の水を第１貯水部２から第２貯水部５へ溢水通路２９を介して移動させるため、第１貯水部２のサイズの小型化を図りつつ、第１貯水部２における溢水が防止される。
【００５７】
（実施例２）
図６は実施例２を示す。本実施例は、前記した実施例１と基本的には同様の構成、作用および効果を有しており、内圧差に起因する通水障害が解消される。以下、異なる部分を中心として説明する。図６に示すように、均圧化通路１００の共通通路１０４は、浄水部１の高さ位置Ｈａ、第１貯水部２の高さ位置Ｈｂおよび第２貯水部５の高さ位置Ｈｃよりも高い位置に配置されている。更に均圧化通路１００は、均圧化通路１００の高さ位置が最も高い部位１０６から下降傾斜する下降傾斜部１０７，１０８を有する。このため、均圧化通路１００の共通通路１０４に水が進入することが防止される。更に、万一、均圧化通路１００の共通通路１０４に水が進入したとしても、均圧化通路１００の共通通路１０４から、重力により、浄水部１、第１貯水部２，第２貯水部５の少なくとも一方に良好に流下させることができる。
【００５８】
（参考例１）
図７は参考例１を示す。実施例３は欠番とする。本参考例は、前記した実施例２と基本的には同様の構成、作用および効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。図７に示すように、均圧化通路１００は、浄化部１の空間１３と第１貯水部２の第１空間２３との二者を連通させている。このため、空間１３の内圧ＰＡ、第１空間２３の水面２ｙの上方の内圧Ｐ１が変動するおそれがあるときであっても、空間１３の内圧ＰＡと、第１空間２３の内圧Ｐ１とを実質的に平均化させて等圧とすることができ、内圧差が解消または軽減される。このため内圧差に起因する通水障害が解消され、通水通路２１における通水を円滑に行うことができる。
【００５９】
（実施例４）
図８は実施例４を示す。本実施例は、前記した実施例１と基本的には同様の構成、作用および効果を有しており、内圧差に起因する通水障害が解消される。以下、異なる部分を中心として説明する。図８に示すように、逆流抑制要素として機能する逆止弁９が、第１貯水部２と第２貯水部５との間の連通路５２に設けられている。逆止弁９は、連通路５２に連通する弁口９０と、弁口９０を閉鎖する弁体９１と、弁体９１が弁口９０を閉鎖する方向に付勢するバネ９２とをもつ。逆止弁９は、第１貯水部２から第２貯水部５への矢印Ｘ１方向への水の移動を許容し、且つ、第２貯水部５から第１貯水部２への矢印Ｘ２方向への水の逆流を抑制する。第１貯水部２の水面高さｈ１は、第２貯水部５の水面高さｈ２よりも高く維持されている。このため水位差Δｈに基く水頭圧がバネ９２のバネ力に打ち勝つと、弁体９１が弁口９０を開放させ、第１貯水部２の水が第２貯水部５へ矢印Ｘ１方向に移動する。水位差Δｈに基く水頭圧がバネ９２のバネ力に打ち勝てなくなると、バネ９２により弁体９１が弁口９０を閉鎖させ、第１貯水部２の水が第２貯水部５へ矢印Ｘ１方向に移動しなくなる。
【００６０】
（参考例２）
図９は参考例２を示す。実施例５は欠番とする。本参考例は、前記した実施例２と基本的には同様の構成、作用および効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。図９に示すように、第１貯水部２と第２貯水部５との間の連通路５２は設けられていないものの、均圧化通路１００は、空間１３の内圧ＰＡ、第１空間２３の内圧Ｐ１、第２空間５３の内圧Ｐ２を実質的に平均化させて実質的に等圧とする。このため、使用条件等によって、空間１３の内圧ＰＡ、第１空間２３の内圧Ｐ１、第２空間５３の内圧Ｐ３が変動するおそれがあるときであっても、空間１３の内圧ＰＡ、第１空間２３の内圧Ｐ１、第２空間５３の内圧Ｐ３を実質的に平均化させて等圧とすることができる。このため通水通路２１における通水を円滑に行うことができる。
【００６１】
（参考例３）
図１０は参考例３を示す。実施例６は欠番とする。本参考例は、前記した実施例１と基本的には同様の構成、作用および効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。図１０に示すように、均圧化通路１００は、浄化部１の空間１３と、浄化部１の上流に位置する第２貯水部５（第２貯水部５は請求項１の第１貯水部に相当する）の第２空間５３との二者を連通させている。この結果、空間１３の水面１ｙの高さ、第２空間５３の水面５ｙの高さが変動する等のため、空間１３の内圧ＰＡ、第２空間５３の内圧Ｐ３が変動するようなときであっても、空間１３の内圧ＰＡ、第２空間５３の内圧Ｐ３を実質的に平均化させて等圧化させることができる。このため、各空間１３，５３における内圧差が解消または軽減される。従って第１ポンプ６の駆動力を一定領域に維持しつつ、通水通路２１における通水を円滑に行うのに有利となる。
【００６２】
（実施例７）
図１１は実施例７を示す。本実施例は、前記した実施例１と基本的には同様の構成、作用および効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。図１１に示すように、均圧化通路１００の一部または全部は、山部１００ｍおよび谷部１００ｖを交互に有する蛇腹管で形成されており、長さ方向に伸縮可能および可撓性を有する。内圧が過剰に上昇しても、蛇腹管が伸張するので、対処できる。
【００６３】
本発明は上記し且つ図面に示した各実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。浄化部１の浄化機能部はイオン交換部１ｗに限定されるものではなく、水の純度を高め得るものであれば良い。貯水部１は、浄化させた後の水を貯めるタンクとされているが、これに限らず、他の水を貯めるタンクでも良い。
（付記）上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
【００６４】
燃料電池発電システムに配設され燃料電池発電システムで用いられる水を貯めると共に水を浄化するための浄化機能部を備えた浄化部と、前記浄化部に対して上流または下流に併設され燃料電池の発電システムで用いられ且つ前記浄化部の前記浄化機能部で浄化された水を貯める第１貯水部と、
前記浄化部または前記第１貯水部に貯められている水を燃料電池発電システムの運転時に消費する水消費部と、前記第１貯水部で収容されている水を前記水消費部に供給する前に前記第１貯水部の水を一時的に貯留する第２貯水部と前記第２貯水部の水を前記浄化部で再浄化させるために前記浄化部に搬送させる第１水搬送要素とを備えており、前記第１貯水部に収容されている浄化後の水を前記第２貯水部を介して前記浄化部の前記浄化機能部に再び供給して再浄化させる再浄化手段と、前記浄化部に繋がれる一端と前記第１貯水部に繋がれる他端とをもち、前記浄化部と前記第１貯水部との間で水を移動させる通水通路と、前記浄化部に収容されている水の水面上方の配設空間と前記第１貯水部に収容されている水の水面上方の第１空間と前記第２貯水部に収容されている水の水面上方の第２空間とを連通させることにより、前記配設空間の内圧、前記第１空間の内圧および前記第２空間の内圧を実質的に平均化させる均圧化通路とを具備しており、更に、前記第１貯水部と前記第２貯水部との間には逆流抑制要素が設けられており、前記逆流抑制要素は、前記第１貯水部から前記第２貯水部への水の移動を許容し、且つ、前記第２貯水部から前記第１貯水部への水の逆流を抑制することを特徴とする燃料電池発電システムの水浄化供給装置。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は例えば定置用、車両用、電気機器用、電子機器用等の燃料電池の発電システムに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】実施例１に係り、燃料電池の発電システムの水浄化供給装置を模式的に示すブロック図である。
【図２】実施例１に係り、浄化部のシール部材付近を模式的に示す断面図である。
【図３】実施例１に係り、第１貯水部のシール部材付近を模式的に示す断面図である。
【図４】実施例１に係り、第２貯水部のシール部材付近を模式的に示す断面図である。
【図５】実施例１に係り、制御部が実行するフローチャートである。
【図６】実施例２に係り、燃料電池の発電システムの水浄化供給装置を模式的に示すブロック図である。
【図７】参考例１に係り、燃料電池の発電システムの水浄化供給装置を模式的に示すブロック図である。
【図８】実施例４に係り、燃料電池の発電システムの水浄化供給装置を模式的に示すブロック図である。
【図９】参考例２に係り、燃料電池の発電システムの水浄化供給装置を模式的に示すブロック図である。
【図１０】参考例３に係り、燃料電池の発電システムの水浄化供給装置を模式的に示すブロック図である。
【図１１】実施例７に係り、均圧化通路の一部を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１は浄化部（配設貯水部）、１ｋはシール部材、１ｗはイオン交換部（浄化機能部）、１３は空間（配設空間）、２は第１貯水部、２ｋは第１シール部材、２０は導電率計（水浄化度検知要素）、２１は通水通路、２３は第１空間、３は水消費部、３０は燃料電池、４は再浄化手段、５は第２貯水部、５ｋは第２シール部材、５３は第２空間、６は第１ポンプ（第１水搬送要素）、７は絞り孔（逆流抑制要素）、９は逆止弁（逆流抑制要素）、９５は弁装置（逆流抑制要素）、８は第２ポンプ（第２水搬送要素）、１００は均圧化通路、１０１は配設通路、１０２は第１通路、１０３は第２通路、１０４は共通通路を示す。
【図１】
0004585985.tif 000002
【図２】
0004585985.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004585985.tif 000006
【図６】
0004585985.tif 000007
【図７】
0004585985.tif 000008
【図８】
0004585985.tif 000009
【図９】
0004585985.tif 000010
【図１０】
0004585985.tif 000011
【図１１】
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