(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を膜処理し、次いで電気脱イオン処理により浄化した後、燃料電池に供給する水処理装置であって、膜処理前の原水を該燃料電池の排熱を利用して加温する加温手段を有する燃料電池用水処理装置において、
前記加温手段は、該燃料電池の箱体内の空気を送出する空気送出手段と、
該空気送出手段が送出した空気が吹き込まれる原水槽とを備えることを特徴とする燃料電池用水処理装置。
【請求項２】
請求項１において、前記加温手段は、原水を膜の耐熱温度以下に加温する加温調節手段を有することを特徴とする燃料電池用水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池へ用水を供給する水処理装置に係り、特に、原水を膜処理手段を有する浄化手段で浄化した後燃料電池に供給する水処理装置において、原水の水温の季節変動に対する給水量の安定化を実現した燃料電池用水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は、水素と酸素を電気化学的に反応させることにより直接電気を取り出す発電システムであり、発電容量にかかわらず発電効率が高く、窒素酸化物の排出量も少ない。
【０００３】
燃料電池には、電解質の種類により、アルカリ型、固体高分子型、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型といった各種のものがあるが、いずれの燃料電池にあっても、改質器の水蒸気用水として、またリン酸型燃料電池では燃料電池本体や固体高分子の冷却水として、水を補給する必要があり、このため、市水等を浄化して燃料電池に供給するための水処理装置が付設されている。
【０００４】
図２は、燃料電池とその水処理装置の一例を示す系統図である。市水は、水処理装置の原水槽１からポンプＰ１で逆浸透（ＲＯ）膜分離装置２に導入されて脱イオン処理され、更に電気脱イオン装置３で脱イオン処理された後、燃料電池４の純水タンク４Ａに送給される。
【０００５】
なお、図２に示す燃料電池システムは、燃料電池４の排熱を風呂の給湯に利用するものであり、燃料電池本体４Ｂの発生熱で貯湯槽５内の市水を加熱するように構成されている。この貯湯槽５内の湯はポンプＰ２で風呂に送給されている。
【０００６】
なお、この水処理装置において、ＲＯ膜分離装置２の濃縮水は系外へ排出されるが、電気脱イオン装置３の濃縮水は原水槽１に戻され、循環処理される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ＲＯ膜分離装置等の膜分離装置では、導入される原水の水温により生産水量が大きく影響され、原水の水温が低下すると生産水量が大幅に低下する。
【０００８】
即ち、水の粘性は水温により変化し、水温が低いと粘性が著しく高まる。例えば、水温２０℃の水の粘性率は１．００２０ｃｐであるのに対して、水温５℃の水では粘性率は１．２５ｃｐに約２５％も上昇する。そして、このように粘性の高くなった低温の水は膜面を通過し難く、このため膜分離装置の生産水量は大幅に低下する。
【０００９】
従って、従来の燃料電池用水処理装置では、水温の低い冬期は、水温の高い夏期よりもＲＯ膜分離装置の生産水量が低下する。そこで、この生産水量が低下する冬期において、燃料電池の補給水量が不足しないように、ＲＯ膜分離装置を含む水処理装置の給水量に余裕を持たせるようにしている。
【００１０】
具体的には、冬期の水温が７℃、夏期の水温が２２℃と想定した場合、冬期のＲＯ膜分離装置の生産水量の低下を見込んで、夏期の水温で設計される設備能力に対して、約４５％の余裕を持たせるように設備が大型化されている。
【００１１】
また、水温の季節変動で燃料電池の補給水の水温が変動するため、燃料電池の運転が不安定になるおそれもあった。
【００１２】
本発明は、上記従来の問題点を解決し、燃料電池用水処理装置において、水温の季節変動にかかわらず燃料電池の補給水量と補給水温を安定化させることにより、設備の小型化を図ると共に、燃料電池の安定運転を可能とする燃料電池用水処理装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の燃料電池用水処理装置は、原水を膜処理し、次いで電気脱イオン処理により浄化した後、燃料電池に供給する水処理装置であって、膜処理前の原水を該燃料電池の排熱を利用して加温する加温手段を有する燃料電池用水処理装置において、前記加温手段は、該燃料電池の箱体内の空気を送出する空気送出手段と、該空気送出手段が送出した空気が吹き込まれる原水槽とを備えることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の燃料電池用水処理装置では、燃料電池の排熱を利用して水処理装置の膜処理用の原水を加温することにより、冬期の水温低下による生産水量の低下を防止して、常に高い生産水量を確保することができる。このため、ＲＯ膜分離装置等の膜処理装置の設備能力を過剰に設定する必要がなくなり、設備の小型化を図ることが可能となる。また、膜処理用の原水の水温を安定化させることにより、燃料電池の補給水の水温が安定し、燃料電池を安定に運転することが可能となる。
【００１５】
本発明では、この膜処理用の原水の加温に燃料電池の箱体内の空気を原水槽に吹き込むため、加温のための大掛かりな設備を増設する必要がなく、また燃料電池の総合的な効率を高めることができ、経済的である。
【００１６】
このような加温手段は、原水を膜の耐熱温度以下に加温する加温量調節手段を有することが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態を示す系統図である。なお、図１の燃料電池用水処理装置は、ＲＯ膜分離装置２に導入される水の加温手段が設けられていること以外は、図２に示す燃料電池用水処理装置と同様の構成とされており、図１において、図２に示す部材と同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。
【００１９】
図１においても、原水槽１内の市水は、ポンプＰ１で逆浸透（ＲＯ）膜分離装置２に導入されて脱イオン処理され、更に電気脱イオン装置３で脱イオン処理された後、燃料電池４の純水タンク４Ａに送給される。燃料電池本体４Ｂの発生熱で貯湯槽５内の市水が加熱される。貯湯槽５内の湯はポンプＰ２で風呂に送給される。
【００２０】
図１の燃料電池用水処理装置では、燃料電池４内に、燃料電池４内の高温の空気を排出するブロワ（空気送出手段）Ｂを設けており、この高温の空気を原水槽１に送給して原水槽１内の原水を曝気することにより加温する。この水処理装置においては、ＲＯ膜分離装置２の入口側の配管に温度計Ｔを設け、図示しない制御装置（インバータ回路等）により、この温度計Ｔの測定結果に基いてブロワＢの送風量を調整して原水槽１へ送給する空気量を調節することにより、膜処理用の原水の水温が後述の好適温度となるように制御する。
【００２１】
本発明において、膜処理用の原水の加温温度は、膜の耐熱温度以下とする必要がある。この耐熱温度は膜の材質によっても異なるが、一般的には約４０℃であり、従って、膜処理用の原水の加温温度は４０℃以下、特に３５℃以下とするのが好ましい。ただし、この加温温度が低過ぎると加温による生産水量の向上を図ることが困難であることから２０℃以上とすることが好ましい。また、膜処理用の原水の水温が３０〜３５℃であると、わずかではあるがイオン除去率が低減し、また、バクテリアが発生し易くなることから、本発明においては、膜処理される原水の加温温度は２０〜３０℃程度とするのが好ましい。
【００２２】
また、図１に示す燃料電池用水処理装置の燃料電池４は、排熱を利用した貯湯槽５を有するが、本発明において、燃料電池の構成については特に限定されるものではなく、貯湯槽５のないものであっても良い。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、燃料電池用水処理装置において、水温の季節変動にかかわらず燃料電池の補給水量と補給水温を安定化させることにより、設備の小型化と安定運転が可能となる。
【００２４】
しかも、本発明では燃料電池の箱体内の空気を原水槽に吹き込んで原水を加温するため、この加温のための大掛かりな設備を新たに増設する必要がなく、また、燃料電池の総合的な効率を高めることができ、経済性にも優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の燃料電池用水処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】  従来の燃料電池用水処理装置を示す系統図である。
【符号の説明】
１  原水槽
２  ＲＯ膜分離装置
３  電気脱イオン装置
４  燃料電池
５  貯湯槽
【図１】
0003906677.tif 000002
【図２】
0003906677.tif 000003