(57)【要約】【課題】水処理装置の劣化を低減し、また、回収水タンクにたまった磁性金属小片がポンプに詰まる事態を防止する。【解決手段】燃料と酸化剤とを反応させて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池における化学反応に伴い生成した水を回収する回収水タンクと、前記回収水タンクに貯留した回収水を排出する回収水排出手段と、前記回収水のイオンを除去するイオン除去装置と、前記イオン除去装置により精製された純水を貯留する純水タンクと、前記純水を再利用する燃料電池発電装置において、前記回収水タンクを上下に分割若しくは連通が自在な隔壁を備え、前記隔壁で分割された下側の水槽に磁力発生手段および前記回収水排出手段を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2007207619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と酸化剤とを反応させて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池における化学反応に伴い生成した水を回収する回収水タンクと、前記回収水タンクに貯留した回収水を排出する回収水排出手段と、前記回収水のイオンを除去するイオン除去装置と、前記イオン除去装置により精製された純水を貯留する純水タンクと、前記純水を再利用する燃料電池発電装置において、
前記回収水タンクを上下に分割若しくは連通が自在な隔壁を備え、前記隔壁で分割された下側の水槽に磁力発生手段および前記回収水排出手段を備えることを特徴とする燃料電池発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
水の精製機能を備えた燃料電池発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池発電装置について、図２を用いて説明する。図の実線矢印は水、破線矢印はガスの流れを表す。燃料電池発電装置は、おもに、酸化剤と燃料を化学反応させて発電する燃料電池と、燃料電池に酸化剤を供給する酸化剤供給系と、燃料電池に燃料を供給する燃料供給系と、燃料電池で生成する熱を排出し燃料電池を適正な温度に維持する等の役割を果たす水供給系とから構成されている。
酸化剤供給系は、酸化剤として酸素を含有する空気を燃料電池１に供給する。
燃料供給系は、燃料として水素を含有する燃料ガスを燃料電池１に供給する。燃料ガスとして、純水素を使用できるが、天然ガスや都市ガス等の炭化水素系の原燃料を改質器２で水蒸気改質して生成した水素含有ガスも用いることができる。燃料電池の種類により悪影響を及ぼすガスが異なり、固体高分子電解質形燃料電池の場合は、前記水素含有ガス中の硫黄成分や一酸化炭素が悪影響を与える。そこで、燃料供給系に、図では省略したが、前記悪影響のある物質を除去する装置を備えている。
【０００３】
水供給系は、前記改質器２の水蒸気改質に消費される改質用水と、燃料電池の冷却水とを供給する。そして、改質器から排出される燃焼排ガス、および燃料電池から排出される空気を冷却してガス中に含まれる水分を回収し、回収水タンク３に貯え、回収水タンク３に貯えられた回収水を水処理装置４で処理して電気伝導率を低減させて純水を製造し、純水タンク５に前記純水を貯留する。前記純水は、前記改質用水や前記冷却水として再利用される。前記回収水タンク３および前記純水タンク５は一定の水位を保つように管理されており、回収水が不足する場合は、回収水タンク３に外部から純水を供給し、回収水が余剰する場合は、回収水タンク３から回収水を外部に除去する。燃料電池発電装置を構成する各部品は組み立て前に洗浄されているが、残留した金属粉や金属小片が運転中に回収水タンク３に集まり、回収水中に金属イオンが溶出して徐々に電気伝導率が高くなり、回収水タンクと純水タンクとの間に設けた水処理装置４の劣化を早める問題点があった。また、回収水タンク３にたまった前記金属小片等がポンプに詰まる等の問題もあった。
【０００４】
ところで、水を精製して再利用する技術は、多分野でも使用されており、特許文献１では、鉄の圧延設備で使用された冷却水中の磁性浮遊物を磁石や電磁石で除去する技術が記載されている。しかし、特許文献１の方法は、磁石に付着した磁性浮遊物から溶出する金属イオンを低減することはできず、燃料電池発電装置の循環水の精製に適用することはできない問題点があった。
【特許文献１】特開平７−３１３８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記問題点に鑑み、本発明の目的は、水処理装置の劣化を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、水に残留する金属を磁力により収集し、隔離後に排出する。すなわち、本発明の燃料電池発電装置は、燃料と酸化剤とを反応させて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池における化学反応に伴い生成した水を回収する回収水タンクと、前記回収水タンクに貯留した回収水を排出する回収水排出手段と、前記回収水のイオンを除去するイオン除去装置と、前記イオン除去装置により精製された純水を貯留する純水タンクと、前記純水を再利用する燃料電池発電装置において、前記回収水タンクを上下に分割若しくは連通が自在な隔壁を備え、前記隔壁で分割された下側の水槽に磁力発生手段および前記回収水排出手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の構成によれば、燃料電池発電装置内を循環する水に存在する金属を除去し、回収水の電気伝導率を低減することで、水処理装置の劣化を低減できる。そのため、水処理装置のメンテナンスの頻度を低減でき、燃料電池発電装置を長期に運転を継続できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するために、回収水タンクを上下に分割若しくは連通が自在な隔壁を備え、隔壁で分割された下側の水槽に磁力発生手段１２および回収水排出手段を備える。
【０００９】
本発明による燃料電池発電装置の構成を第１図に示す。回収水タンク３は、上下に分割若しくは連通が自在な隔壁１３を備え、この隔壁１３を開いて上下に分割されていた回収水タンクの空間を連通した状態にし、下側の水槽３aに設置した磁力発生手段１２である電磁コイルに通電して回収水タンク３内の金属粉や金属小片等を集めて除去する。次いで、回収水タンク３の上下を隔離する隔壁１３を閉じる。最後に、前記電磁コイルの電気を止めて金属粉や金属小片を保持する力を解除し、回収水排出手段１４で回収水タンクの下側の水槽３aのみ排水する。上記の構成および操作により回収水タンク３から金属粉や金属小片を除去できるので、回収水中に金属イオンが溶出して徐々に電気伝導率が高くなることを防止でき、回収水タンク３と純水タンク５との間に設けた水処理装置４の劣化を防止できる。さらに、回収水タンク３にたまった金属粉や金属小片等がポンプに詰まる問題を防止できる。また、前記電磁コイルの代わりに、磁石を用いることもできる。そして、前記電磁コイルや前記磁石は、回収水タンク３の外部へ取り出しできる構造とすることが望ましい。前記隔壁１３の耐圧は、回収水タンク３の水深による水圧に耐える必要があり、少なくとも０．１ＭＰａ以上であることが望ましい。
【実施例１】
【００１０】
図１および図２に示す燃料電池発電装置において、起動開始後５０時間まで連続運転を行った時の回収水の電気伝導率を表１に示す。本発明の構成を備えた図１の燃料電池発電装置における回収水の電気伝導率は、運転開始時とほぼ同じ０．１２ｍＳ／ｍであった。一方、従来技術の構成である図２の燃料電池発電装置における回収水の電気伝導率は、運転中に徐々に電気伝導率が上昇し、起動開始後５０時間後には０．８０ｍＳ／ｍであった。
【００１１】
【表１】
2007207619.tif 000003
【実施例２】
【００１２】
図１および図２に示す燃料電池発電装置において、起動開始後５０００時間まで運転を行った時の回収水の電気伝導率と、水処理装置に内蔵しているイオン交換樹脂筒の交換回数を表２に示す。図１に示す構成の燃料電池装置では、１０００時間毎に回収水タンクの下側の水槽に水を入れ、回収水タンク３内の金属成分を除去する操作を行った。本発明の構成を備えた図１の燃料電池発電装置における回収水の電気伝導率は、運転開始時とほぼ同じ０．１５ｍＳ／ｍであり、水処理装置のイオン交換樹脂筒の交換回数は０回であった。一方、従来技術の構成である図２の燃料電池発電装置では、運転中に徐々に電気伝導率が上昇したため起動開始後５０００時間までに水処理装置の樹脂筒を２回交換した。そして、起動開始後５０００時間の回収水の電気伝導率は、０．７０ｍＳ／ｍであった。
【００１３】
よって、図１の構成を備えた燃料電池発電装置を用いることにより、燃料電池発電装置内を循環する水に存在する金属を除去し、回収水の電気伝導率を低減することで、水処理装置の劣化を低減できた。そのため、水処理装置のメンテナンスの頻度を低減でき、燃料電池発電装置を長期に運転を継続できた。また、今回の実施例では、回収水タンクにたまった金属小片等がポンプに詰まる事態は発生しなかったが、金属小片を排出することから考え、ポンプの故障を防止することができる蓋然性が高い。
【００１４】
【表２】
2007207619.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による燃料電池発電装置の概略構成図
【図２】従来の燃料電池発電装置の概略構成図
【符号の説明】
【００１６】
１  燃料電池
２  改質器
３  回収水タンク
３ａ  回収水タンクの下側の水槽
４  水処理装置
５  純水タンク
６  供給水（純水）
７  原燃料
８  空気
９  排ガス出口
１０  流量調整弁
１１  水排出口
１２  磁力発生手段
１３  隔壁
１４  回収水排出手段
１５  ポンプ
【図１】
2007207619.tif 000005
【図２】
2007207619.tif 000006