JP2001236981A - 燃料電池発電装置用水処理システム - Google Patents

燃料電池発電装置用水処理システム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】電気脱イオン装置を用いる燃料電池発電装置用
水処理システムをコンパクトで低コストのものとする。 【解決手段】水回収装置1で得られた回収水を回収水ポ
ンプ3によって電気脱イオン装置14に送り、脱イオン
室Dで得られた脱イオン水を電池冷却水補給水弁13を
介して燃料電池発電装置へ冷却水として供給する水処理
システムにおいて、電気脱イオン装置14の濃縮室Cか
ら排出する濃縮水の全量を電極室Eへ導入し、濃縮室C
を流れる濃縮水と電極室Eを流れる電極水が直列に流れ
るように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池の生成水
を冷却水へと処理する燃料電池発電装置用水処理システ
ム、特に電気脱イオン装置を用いた水処理システムに関
する。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来のこの種の燃料電池発電装
置用水処理システムの基本構成を示す系統図である。図
において、1は、生成水を含む排出ガスを導入し、含ま
れる水分を凝縮させて回収する水回収装置であり、燃料
電池本体からの排ガスや改質器からの燃焼排ガスが排出
ガスとして取込まれ、これらに含まれる反応生成水や燃
焼生成水が回収される。2はストレーナ、3は回収水を
電気脱イオン装置14へと送る回収水ポンプ、4は回収
水を冷却する熱交換器、5は回収水に含まれるゴミやバ
クテリアを除去する前処理フィルターである。水回収装
置1で回収された回収水はこれらを経て、電気脱イオン
装置14へと送られる。
【0003】電気脱イオン装置14には脱イオン室D、
濃縮室C、および電極室Eが備えられている。脱イオン
室Dに原水を供給し、直流電圧を加えると、原水に含ま
れる陰イオンは陽極側に、また陽イオンは陰極側に移動
し、イオン交換膜の作用によって選択的に膜を通過して
濃縮室Cへと移動する。これによって原水は脱イオン水
と濃縮水に分離される。さらに、脱イオン室Dの後段で
は、水の電気分解によって生じたH+ イオン、およびO
- イオンがイオン交換樹脂の交換基に付着するので、
樹脂が常に再生された状態に保持され、脱イオン室Dよ
り排出される水は純水として取り出される。
【0004】図3の燃料電池発電装置用水処理システム
では、水回収装置1で回収された回収水が、脱イオン水
流量調節弁7によって流量調整されて電気脱イオン装置
14の脱イオン室Dへと供給され、純化されて脱イオン
室Dより排出される脱イオン水が、電池冷却水として電
池冷却水補給水弁13を介して図示しない燃料電池発電
装置の電池冷却水系へ供給される。濃縮室Cより排出さ
れた濃縮水の一部は、濃縮が過大となるのを防止するた
めに、濃縮水排出流量調節弁17、濃縮水排出流量計1
8、濃縮水排出止弁19を経て系外へ排出される。濃縮
水の残部は、濃縮水流量調節弁8を経て送られる回収水
の一部と混合されたのち、濃縮水ポンプ6によって、濃
縮水圧力調節弁9を経て再び濃縮室Cへ、また電極水流
量調節弁15および電極水流量計16を経て電極室Eへ
と並列に供給されている。なお、濃縮水ポンプ6に至る
濃縮水の系統には回収水の逆流防止のための逆止弁20
が備えられている。濃縮水ポンプ6によって濃縮室Cへ
送られた水は、陰イオンおよび陽イオンを取込んで濃縮
水となる。また、電極室Eへ送られた水は、陽極および
陰極付近において生じる電解生成物を電気脱イオン装置
14の外へと取り出す電極水として利用される。電極室
Eより排出される電極水は電極水排出弁12を経て全量
系外へ排出されるよう構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】電気脱イオン装置を組
み込んだ従来の燃料電池発電装置用水処理システムは、
図3のごとくシステムを構成することによって、回収水
の純化を行い、電池冷却水を得ている。しかしながら、
このように電気脱イオン装置を組み込んだ水処理システ
ムにおいても、なお以下のごとき問題点がある。
【0006】すなわち、上記のごとき電気脱イオン装置
を組み込んだシステムは、電気脱イオン装置14の脱イ
オン室D、濃縮室C、および電極室Eに供給される流量
をそれぞれ適正量に制御するために、図3に見られるよ
うに、多数の部品を組み込んだ複雑な配管系統により構
成されている。このため、回収水を純化する他の装置と
して知られているイオン交換樹脂槽に比較して電気脱イ
オン装置は小型、コンパクトであるにもかかわらず、電
気脱イオン装置を組み込んだ水処理システム全体として
は、イオン交換樹脂槽を組み込んだ水処理システムに比
べて必ずしもコンパクトな構成ではなく、コストの低減
も十分でない。
【0007】本発明の目的は、上記のごとき電気脱イオ
ン装置を組み込んだ従来の燃料電池発電装置用水処理シ
ステムの問題点を解消し、組み込まれる部品数が少な
く、配管系統が単純で、コンパクトで、低コストの水処
理システムを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、燃料電池で生じた生成水を水
回収装置で回収し、得られた回収水をポンプにより電気
脱イオン装置の脱イオン室と濃縮室に送って脱イオン水
と濃縮水に分離し、脱イオン水を燃料電池発電装置の冷
却水とする燃料電池発電装置用水処理システムにおい
て、(1)電気脱イオン装置の濃縮室から排出される濃
縮水の全量をこの電気脱イオン装置の電極室へと導入
し、電極室より出る電極水を系外へ排出するよう構成す
ることとし、(2)さらに(1)のシステムにおいて、
流量調節弁と濃縮水ポンプと圧力調整弁を介して回収水
を濃縮室へ供給することとする。
【0009】(3)あるいは、(1)のシステムにおい
て、流量調節弁と濃縮水ポンプと圧力調整弁を介して回
収水を濃縮室へ供給することとする。上記(1)のごと
く、濃縮室から排出される濃縮水の全量を電極室へ導入
し、電極室より出る電極水を系外へ排出するよう構成す
れば、濃縮水は濃縮室を流れた後、電極水として直列に
電極室を流れ、系外に排出されるので、電極室の供給流
量は濃縮室の流量により定まる。したがって、濃縮水の
流量と電極水の流量を個別に制御していた従来の水処理
システムにおいてはそれぞれの系統に流量調節弁、流量
計、止弁を組み込む必要があったが、上記(1)のごと
くとすれば、1系統のみ流量調節弁、流量計、止弁を組
み込めばよく、組み込み部品の数が少なくなる。これに
よって、コンパクトな構成が可能となり、コストも低減
する。
【0010】なお、電気脱イオン装置においては、電極
室に供給される流量を濃縮室に供給される流量の 1/10
程度に設定して運転されるのが一般的であるが、上記の
ごとく増量しても電気脱イオン装置の性能上特に問題は
ない。さらに上記(2)のごとくとすれば、適量の濃縮
水が、流量調節弁で流量調整され、圧力調整弁で圧力調
整され、濃縮水ポンプによって濃縮室に供給され、引き
続いて電極室を通流することとなる。
【0011】また上記(3)のごとくとすれば、適量の
濃縮水が、流量調節弁で流量調整され、回収水ポンプに
よって濃縮室に供給され、引き続いて電極室を通流する
こととなる。本構成では上記の濃縮水ポンプや圧力調整
弁が不要となるので、上記の(2)の構成に比べて組み
込み部品の数が少なくなり、よりコンパクトな構成が可
能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】<実施例1>図1は、本発明の燃
料電池発電装置用水処理システムの第1の実施例の基本
構成を示す系統図である。本実施例の構成においても、
図3に示した従来例と同様に、水回収装置1で回収され
た回収水が、回収水ポンプ3と脱イオン水流量調節弁7
により流量調整されて電気脱イオン装置14の脱イオン
室Dへと供給され、脱イオン室Dで純化された脱イオン
水が、電池冷却水補給水弁13を介して図示しない燃料
電池発電装置の電池冷却水系へ供給される。
【0013】本実施例の構成の図3に示した従来例との
相違点は、電気脱イオン装置14の濃縮室Cおよび電極
室Eへ供給する濃縮水および電極水の系統、ならびにこ
れらから排出される水の系統の構成にある。すなわち、
従来例では、濃縮室Cより排出された水の一部が回収水
の一部に混合され、この混合水が濃縮室Cと電極室Eに
並列に供給されていたのに対して、本実施例の構成で
は、濃縮室Cより排出された水の全量が電極室Eへと導
入され、電極室Eより排出される電極水を系外へ排出す
るよう構成されており、濃縮室Cの濃縮水と電極室Eの
電極水を直列に流す構成である。濃縮室Cへ供給する濃
縮水には、回収水の一部が、手動の濃縮水流量調節弁8
で流量調節され、濃縮水ポンプ6で駆動され、手動の濃
縮水圧力調節弁9で圧力調節されて供給される。また、
電極室Eの外部への排出ラインには、電極水調節弁1
0、電極水流量計11、および電極水排出弁12が組み
込まれている。
【0014】本構成は、上記のように、濃縮室Cの濃縮
水と電極室Eの電極水を直列に流れる構成としたので、
濃縮水の系統の流量を制御すれば電極水の流量も制御さ
れることとなり、系に組み込むに必要な流量制御部品の
個数が削減された。<実施例2>図2は、本発明の燃料
電池発電装置用水処理システムの第2の実施例の基本構
成を示す系統図である。本実施例の構成も、水回収装置
1の回収水が電気脱イオン装置14の脱イオン室Dへと
供給されて純化され、電池冷却水補給水弁13を介して
燃料電池発電装置の電池冷却水系へ供給される構成であ
り、さらに、実施例1と同様に、濃縮室Cより排出され
る濃縮水を電極室Eの電極水として直列に流す構成であ
る。本実施例の特徴は、実施例1の構成において用いら
れていた濃縮水ポンプ6と濃縮水圧力調節弁9を削除
し、濃縮水の供給を濃縮水ポンプ6による供給から回収
水ポンプ3の駆動力を用いて供給するように変更した点
にある。これによって電気脱イオン装置14の濃縮水と
電極水の系統がさらに簡略化され、コンパクトに構成さ
れることとなった。
【0015】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、水回収
装置で回収した回収水を電気脱イオン装置の脱イオン室
と濃縮室に送って脱イオン水と濃縮水に分離し、脱イオ
ン水を燃料電池発電装置の冷却水とする燃料電池発電装
置用水処理システムを、請求項1に記載のごとく、電気
脱イオン装置の濃縮室から排出される濃縮水の全量をこ
の電気脱イオン装置の電極室へと導入し、電極室より出
る電極水を系外へ排出するよう構成することとし、特に
請求項2あるいは請求項3に記載のごとく構成すること
としたので、組み込まれる部品数が少なく、かつ配管系
統が単純となり、コンパクトで、低コストの水処理シス
テムが得られることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の燃料電池発電装置用水処理システムの
第1の実施例の基本構成を示す系統図
【図2】本発明の燃料電池発電装置用水処理システムの
第2の実施例の基本構成を示す系統図
【図3】従来のこの種の燃料電池発電装置用水処理シス
テムの基本構成を示す系統図
【符号の説明】
1 水回収装置 2 ストレーナ 3 回収水ポンプ 4 熱交換器 5 前処理フィルター 6 濃縮水ポンプ 7 脱イオン水流量調節弁 8 濃縮水流量調節弁 9 濃縮水圧力調節弁 10 電極水調節弁 11 電極水流量計 12 電極水排出弁 13 電池冷却水補給水弁 14 電気脱イオン装置 D 脱イオン室(電気脱イオン装置) C 濃縮室(電気脱イオン装置) E 電極室(電気脱イオン装置)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料電池で生じた生成水を水回収装置で回
    収し、得られた回収水をポンプにより電気脱イオン装置
    の脱イオン室と濃縮室に送って脱イオン水と濃縮水に分
    離し、脱イオン水を燃料電池発電装置の冷却水とする燃
    料電池発電装置用水処理システムにおいて、 電気脱イオン装置の濃縮室から排出される濃縮水の全量
    が該電気脱イオン装置の電極室へ導入され、該電極室よ
    り出る電極水が系外へ排出されるよう構成されているこ
    とを特徴とする燃料電池発電装置用水処理システム。
  2. 【請求項2】ポンプにより送られた回収水が流量調節弁
    を介して濃縮室へ供給されていることを特徴とする請求
    項1に記載の燃料電池発電装置用水処理システム。
  3. 【請求項3】ポンプにより送られた回収水が流量調節弁
    と濃縮水ポンプと圧力調整弁を介して濃縮室へ供給され
    ていることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池発電
    装置用水処理システム。
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