JP2002134126A - 燃料電池コジェネシステム - Google Patents
燃料電池コジェネシステムInfo
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Abstract
入した水をそのまま、またはシステム内部から回収した
水と混合した後、イオン交換樹脂によって浄化して用い
る場合、イオン交換樹脂の寿命が短く、これを回避する
ために外部からの導入水を逆浸透膜装置で予備浄化する
と、濃縮水を廃棄しなければならないため余分に水を消
費してしまう。 【解決手段】 燃料電池コジェネ装置において、貯湯水
循環流路または、貯湯層への水供給流路に逆浸透膜装置
を設置することにより、濃縮水を廃棄することなく逆浸
透膜装置による予備浄化を行う。
Description
システムの水処理に関するものである。
応により電気エネルギーに変換するもので、発電効率が
高く、大気汚染物質もほとんど排出しないことから環境
にやさしい発電装置である。発電の際には熱を発生する
ので、これを回収することにより、コジェネシステムを
構築することができ、その場合のエネルギー効率は70
〜80%となり、地球温暖化防止に貢献できるものであ
る。
市ガスなどの原料を水と反応させることにより、燃料と
なる水素を作る水素生成部を設け、ここで生成した水素
リッチなガスを用いて発電を行う方式が一般的である。
水素生成には触媒が用いられるが、この触媒の被毒によ
る性能低下防止や、金属イオンなど不純物の水素生成器
内部への付着による性能低下などの不具合を防止するた
め、水素生成器に供給される水は触媒被毒物質や金属イ
オンなどの不純物が除去されていなければならない。
池本体を最適温度に保つことが必要であるため、冷却が
必要となる。冷却用の媒体としては多くの場合、水が用
いられるが、貯湯槽を設けて、冷却水によって燃料電池
外部へ持ち出された熱を、湯として貯えればコジェネシ
ステムを構築できる。水を用いて冷却する場合、水の導
電率が高いと漏電の恐れがあるため、冷却水はイオンを
除去して低い導電率を保つ必要がある。
電池冷却用として供給する水は、イオン含有量を極力抑
えるような浄化が必要となり、一般にイオン交換樹脂が
多く用いられる。
の外部から導入した水や、システム内部からの回収水が
あり、水道水は、飲用として問題がないように人体にと
って有害な成分は非常に低濃度にまで除去されている
が、無害なカルシウム・マグネシウムなどの硬水成分
や、ナトリウム・塩素などの塩分はかなり高濃度まで許
容されている。また、殺菌のため蛇口での一定濃度以上
になるように次亜塩素酸ナトリウムが添加されており、
純度という点では非常に悪い水である。
る場合も有機酸や硬水成分などが多量に含まれており、
十分な浄化が必要な点では水道水と同様である。
燃料電池内部で発電時に水素(H2)と酸素(O2)の反
応により生成されるので、原理的には高純度のものが得
られる。燃料電池から排出されたガスを冷却することに
より水分を凝縮させれば容易に回収することができる。
安全性や熱効率などの理由により配管やバルブなど、金
属製でなければならない部品があり、金属イオンが回収
した水にまったく溶出しなくすることは困難である。ま
た空気に触れることにより二酸化炭素が溶け込み炭酸イ
オンが生成し、導電率が高くなることもある。したがっ
て回収水を水素生成器や燃料電池の冷却水として用いる
場合もイオン交換樹脂などによる浄化が必要である。
にも依存し、十分な回収率で水を得るには凝縮器が大き
くなり過ぎる、配管が複雑になりすぎる、などの理由に
より、十分な量の水を回収することは実際上困難である
場合が多く、また自然蒸発や不具合による漏れなどによ
り水が減少することもあり、水道水など外部からの水の
導入が必要となる。
テムを実用化する場合には、このように十分な純度では
ない外部から導入した水を用いることが必要になるた
め、イオン交換樹脂の劣化が早く、小型の装置では寿命
が短く頻繁にメンテンナンスが必要となり、ランニング
コストも高くなってしまう。
て、前段に逆浸透膜を設置し、水を予備浄化した後、イ
オン交換樹脂で浄化するという方法が超純水製造などで
多く用いられている。燃料電池用の浄水製造装置として
も特開平10−235396のように逆浸透膜を通して
ある程度浄化した水をイオン交換樹脂に通すものがあ
る。
どの不純物がこれを透過できず、水分子は透過するた
め、純度の高い水が膜の反対側にしみ出してくる。透過
できなかった不純物は濃縮水として常に排出される。供
給される水の圧力が高いほど、また温度が高いほど多く
の水を浄化することができるが、大量の濃縮水が廃棄さ
れるため、純水の必要量よりかなり多くの原水が必要と
なる。
るにつれ目詰まりなどにより性能低下が起こるので、逆
浸透膜装置もまたメンテナンスが必要となるので、寿命
を長くするには浄化する水の量は必要最低限度に抑える
ことが重要である。
ン濃度にするために逆浸透膜装置の下流にイオン交換樹
脂を設け、これを通して燃料電池に水を供給することに
より、イオン交換樹脂の劣化を低減することは可能にな
るが、導入した原水の一部だけが逆浸透膜を通して浄化
水として得られるもので、得られた浄化水と等量または
その数倍の水が不純物濃度の高くなった濃縮水として排
出され、排出する水の分のランニングコストがかかって
しまう。
水を原水に戻して再度浄化するための流路を設けるなど
の、別の構成が必要となる。
ステムの水処理手段が有する課題を解決するものであ
り、水の浄化に用いるイオン交換樹脂の寿命を長くした
り使用量を少なくするために逆浸透膜装置を用いて予備
浄化する場合において、濃縮水の廃棄を削減することに
より、ランニングコストを低減するものである。
に、本発明は、燃料電池と、原料と水から前記燃料電池
で燃料として使用する水素を生成する改質器と、貯湯槽
と、発電時に前記燃料電池で発生した熱を回収する冷却
水循環流路と、前記冷却水循環流路と熱交換して前記貯
湯槽に湯を貯えるための貯湯水循環流路と、前記貯湯槽
へ水を導入する貯湯水供給流路と、前記改質器および/
または前記冷却水循環流路に供給する水を浄化するイオ
ン交換樹脂とを備え、前記イオン交換樹脂に導入する水
の予備浄化を行う逆浸透膜装置を前記貯湯水供給流路あ
るいは前記貯湯水循環流路に設たことを特徴とするもの
である。
側に設けられた逆浸透膜入口側流路切替弁と、前記逆浸
透膜装置の濃縮水排出側に設けられた濃縮水排出側流路
切替弁と、前記逆浸透膜装置を経由しないで前記逆浸透
膜入口側流路切替弁と濃縮水排出側流路切替弁との間を
結ぶバイパス流路とを設けたものである。
される水の温度を測定する温度検出手段を有し、前記温
度検出手段により測定された温度応じて前記バイパス流
路と前記逆浸透膜装置に流す水の比率を調節することを
特徴とするものである。
側流路に水の圧力を増加させるための昇圧手段を設けた
ものである。
浄化された水を貯える貯水タンクと、前記貯水タンクに
貯えられた水量を計測する水量計測手段を設けたもので
ある。
は前記冷却水循環流路に供給される水の流量を測定する
流量測定手段を設けたものである。
測定する発電量測定手段と、前記発電量測定手段の検出
値から水の回収量を推定する回収水量推定手段を設けた
ものである。
浄化した水が不足した場合に、前記貯湯水を排出するこ
とを特徴とするものである。
て図面を用いて説明する。
形態1における燃料電池発電コジェネシステムの構成図
であり、1は燃料電池、2は改質器、3は改質器加熱の
ための燃焼部、4は貯湯槽、5は熱交換器、7は凝縮
器、8は貯水タンク、9は冷却水タンク、10は逆浸透
膜装置、11は貯湯水供給流路、12は貯湯水循環流
路、13a、13bはイオン交換樹脂、15は冷却水循
環ポンプ、16は冷却水供給ポンプ、17は改質水供給
ポンプ、18は送風機、19は貯湯水循環ポンプ、20
はレベルセンサ、25は冷却水循環流路、26は貯湯水
を排出するためのドレインバルブ、30はシステム全体
を制御する制御部である。
システムについて、以下、その動作について説明する。
を生成し、水素リッチなガスが燃料電池1に供給され
る。水素生成には触媒が用いられ、改質器2は触媒活性
が最適になるように燃焼部3で都市ガスを燃焼させるこ
とにより加熱される。また送風機18によって空気が燃
料電池1に供給され、燃料電池1内部で水素と空気中の
酸素が反応することにより発電し、それに伴って水が生
成される。
却水タンク9から、冷却水循環ポンプ15によって水が
燃料電池内部を流れ、発電の際に生じた熱を回収する。
冷却水タンク9の中の水が減少するとレベルセンサ20
により水位の低下を検知し、その信号が制御部30に送
られ、冷却水供給ポンプ16によって、冷却水が補給さ
れる。
ら貯湯水循環ポンプ19により貯湯水が送り出され、熱
交換器5で燃料電池から回収した熱を冷却水から貯湯水
に熱交換し、湯が貯湯槽4にもどって貯えられる。
通して水を凝縮させて、水は貯水タンク8に入り、空気
は装置の外に排出される。水素側の排気は改質器の燃焼
部3に入り、都市ガスとともに燃焼させる。
部から水が貯湯槽4に導入される。その際、貯湯水供給
流路11に設置された逆浸透膜装置10を通り、予備浄
化された水が貯水タンク8へ供給され、濃縮水が貯湯槽
4へ導入される。
どの不純物がこれを透過できず、水分子は透過するた
め、純度の高い水が膜の反対側にしみ出してくる。透過
できなかった不純物は濃縮水として排出される。通常逆
浸透膜を用いた水浄化ではこの濃縮水は廃棄されるた
め、純水の必要量よりかなり多くの原水を供給すること
が必要となる。しかし、本実施例では、濃縮水は捨てら
れずに貯湯槽4に導入されるため、水を無駄にすること
はない。
回収された水と逆浸透膜装置で予備浄化された水が混合
した水が貯えられており、これが改質水供給ポンプ17
によって改質器2に、冷却水供給ポンプ16によって冷
却水タンク9に、それぞれイオン交換樹脂13a、13
bを通って高純度に浄化した後、供給される。
予備浄化した水を貯水タンク8に導入し、システム内か
ら回収した水と混合した後、イオン交換樹脂13a、1
3bを通しているが、イオン交換樹脂は、逆浸透膜装置
10で予備浄化した水と回収水と混合する前に設置して
も同様の効果が得られる。
水を、貯水タンク8を経ずにイオン交換樹脂13a、1
3bに直接導入しても、同様の効果が得られる。
4の湯を給湯に使用すると、逆浸透膜装置10に水が供
給され、通常の逆浸透膜装置での浄化においては廃棄さ
れる濃縮水を貯湯槽4に供給するので、水を無駄にする
ことなく、予備浄化した水を得ることができ、ランニン
グコストを抑えてイオン交換樹脂の長寿命化を図ること
ができるものである。
形態2における燃料電池コジェネシステムの構成図であ
り、1は燃料電池、2は改質器、3は燃焼部、4は貯湯
槽、5は熱交換器、7は凝縮器、8は貯水タンク、9は
冷却水タンク、10は逆浸透膜装置、11は貯湯水供給
流路、12は貯湯水循環流路、13a、13bはイオン
交換樹脂、15は冷却水循環ポンプ、16は冷却水供給
ポンプ、17は改質水供給ポンプ、18は送風機、19
は貯湯水循環ポンプ、20はレベルセンサ、25は冷却
水循環流路、26は貯湯水を排出するためのドレインバ
ルブ、30は制御部である。
水供給流路11ではなく貯湯水循環流路12に設置され
ている点が異なっている。
湯水循環流路12に水が流れ、貯湯槽4に湯を貯え始め
るので、それ以降運転中は常に逆浸透膜装置10に水が
供給され、予備浄化された水が貯水タンク8に貯えられ
る。
そのまま冷めてしまった場合など、貯湯水供給流路11
に水が流れないまま、すなわち予備浄化された水が追加
されないまま発電することになり、予備浄化済みの水が
不足する恐れがある。しかし、本実施例では冷却水循環
流路12には運転中は冷却水の熱回収量に応じて常に水
が流れるので、予備浄化済みの水が不足することはな
い。
コジェネシステムを運転する際に、貯湯水循環流路12
に水が循環し逆浸透膜装置10に水が供給され、濃縮水
は貯湯循環流路12にそのまま流れるので、水を無駄に
することなく、予備浄化した水を得ることができ、ラン
ニングコストを抑えてイオン交換樹脂の長寿命化を図る
ことができるものである。
形態3における燃料電池コジェネシステムの構成図であ
り、1は燃料電池、2は改質器、3は燃焼部、4は貯湯
槽、5は熱交換器、7は凝縮器、8は貯水タンク、9は
冷却水タンク、10は逆浸透膜装置、11は貯湯水供給
流路、12は貯湯水循環流路、13a、13bはイオン
交換樹脂、15は冷却水循環ポンプ、16は冷却水供給
ポンプ、17は改質水供給ポンプ、18は送風機、20
はレベルセンサ、25は冷却水循環流路、26は貯湯水
を排出するためのドレインバルブ、30は制御部であ
る。
口側に逆浸透膜入口側流路切替弁22、逆浸透膜装置1
0の濃縮水排出側に濃縮水排出側流路切替弁23、逆浸
透膜装置10を経由しないで逆浸透膜入口側流路切替弁
22と濃縮水排出側流路切替弁23との間を結ぶバイパ
ス流路24とを設けた点で異なっている。
逆浸透膜入口側流路切替弁22、濃縮水排出側流路切替
弁23を切り替え、逆浸透膜装置10で必要量の水浄化
を行い、浄化が不要な場合は余分に浄化をしないように
バイパス流路24側へ水が流れるように切り替える。
切替弁バルブとしたが、逆浸透膜装置の入口側に流量比
を調節するバルブを用いて、流量比を調節しても同様の
効果が得られる。
された水が十分にある場合や逆浸透膜装置10のメンテ
ナンスの際など、逆浸透膜装置10に水を供給する必要
のない場合に運転を停止することなく、逆浸透膜装置1
0への水供給を止めることができる。また、不必要に水
を浄化することを避けることにより、逆浸透膜装置のメ
ンテナンスサイクルを長くすることができるものであ
る。
形態4におけるで燃料電池コジェネシステムの構成図で
あり、1は燃料電池、2は改質器、3は燃焼部、4は貯
湯槽、5は熱交換器、7は凝縮器、8は貯水タンク、9
は冷却水タンク、10は逆浸透膜装置、11は貯湯水供
給流路、12は貯湯水循環流路、13はイオン交換樹
脂、15は冷却水循環ポンプ、16は冷却水供給ポン
プ、17は改質水供給ポンプ、18は送風機、19は貯
湯水循環ポンプ、20はレベルセンサ、22は逆浸透膜
入口側流路切替弁、23は濃縮水排出側流路切替弁、2
4はバイパス流路、25は冷却水循環流路、26は貯湯
水を排出するためのドレインバルブ、27は温度セン
サ、30は制御部である。
給される水の温度を測定する温度検出手段である温度セ
ンサ27を設け、温度センサ27により測定された温度
に応じてバイパス流路24と前記逆浸透膜装置10に切
り換えて水を流す点で異なっている。
られ、貯湯槽4内の水は貯湯槽上部から温度が上がって
いく。貯湯水循環流路12の貯湯槽出口は通常貯湯槽の
下部にあり、低い温度の水が出てくるが、沸きあがりに
近づくと、貯湯層下部の水も温度上昇してくるので、逆
浸透膜装置10に入る水の温度も高くなってくる。温度
センサ27で逆浸透膜装置10に供給される水の温度を
測定し、ある一定温度以上である場合には、逆浸透膜装
置10を流れないように逆浸透膜入口側流路切替弁2
2、濃縮水排出側流路切替弁23を切り換えて、バイパ
ス流路24に流れるようにする。
逆浸透膜装置10に供給する水は50℃程度以下にする
必要がある。したがって、沸きあがりに近づいた時にそ
のまま逆浸透膜装置に貯湯水がまわることを避ける必要
があるが、このようにすることにより、貯湯水の温度が
高い場合に逆浸透膜装置10に水が流れ込むことを防ぐ
ことができる。
ある場合には、逆浸透膜装置10を流れないように逆浸
透膜入口側流路切替弁22、濃縮水排出側流路切替弁2
3を切り換えて、バイパス流路24に流れるようにした
が、流量比調節が可能な弁を用いてバイパス流路24と
逆浸透膜装置10に流す水の比率を調節しても同様の効
果が得られるものである。
は温度が高いほど多くの純水が得られるので、温度によ
って逆浸透膜装置10に流れる水量を調節することによ
り、必要な予備浄化水を得ることができる。また、逆浸
透膜は一般に高温に弱いので、ある温度以上になった場
合には逆浸透膜装置10に水をまったく流さないことに
より逆浸透膜装置の劣化を防止し、寿命を長くすること
ができるものである。
形態5における燃料電池コジェネシステムの構成図であ
り、1は燃料電池、2は改質器、3は燃焼部、4は貯湯
槽、5は熱交換器、7は凝縮器、8は貯水タンク、9は
冷却水タンク、10は逆浸透膜装置、11は貯湯水供給
流路、12は貯湯水循環流路、13はイオン交換樹脂、
14は昇圧ポンプ、15は冷却水循環ポンプ、16は冷
却水供給ポンプ、17は改質水供給ポンプ、18は送風
機、19は貯湯水循環ポンプ、20はレベルセンサ、2
5は冷却水循環流路、26は貯湯水を排出するためのド
レインバルブ、30は制御部である。
口側流路に水の圧力を増加させるための昇圧手段である
昇圧ポンプ14を設けた点である。
供給流路11に比べて延べ流量ははるかに多いが、一般
に水道水圧力よりも低く、その水圧が低い場合は逆浸透
膜装置10で得られる水が不足する恐れがある。昇圧ポ
ンプ14を逆浸透膜装置10の入口側流路に設け、必要
に応じて加圧することにより、逆浸透膜装置10での浄
化水量を調節でき予備浄化水の不足を避けることができ
る。
装置10は水の圧力が高いほど多くの浄化された水が得
られるので、水の使用量が多く予備浄化の能力が不足し
た場合に、水の圧力を上げることにより、不足分を補う
ことが可能となる。
形態6における燃料電池コジェネシステムの構成図であ
り、1は燃料電池、2は改質器、3は燃焼部、4は貯湯
槽、5は熱交換器、7は凝縮器、8は貯水タンク、9は
冷却水タンク、10は逆浸透膜装置、11は貯湯水供給
流路、12は貯湯水循環流路、13はイオン交換樹脂、
15は冷却水循環ポンプ、16は冷却水供給ポンプ、1
7は改質水供給ポンプ、18は送風機、19は貯湯水循
環ポンプ、20、21はレベルセンサ、22は逆浸透膜
入口側流路切替弁、23は濃縮水排出側流路切替弁、2
5は冷却水循環流路、26は貯湯水を排出するためのド
レインバルブ、30は制御部である。
備浄化された水を貯える貯水タンク8と、貯水タンク8
に貯えられた水量を計測する水量計測手段であるレベル
センサ21を設けた点である。
下がり、レベルセンサ21でこの水位低下が検知され、
制御部30へ信号が送られる。この信号に基づき制御部
30が逆浸透膜入口側流路切替弁22、濃縮水排出側流
路切替弁23に指令を送り逆浸透膜装置10に水が流れ
るように流路を切り替える。
ときのみ逆浸透膜装置10での浄化を行うことができる
ので、逆浸透膜装置のメンテナンスサイクルを長くする
ことができる。
してレベルセンサを用いたが、タンクの重量の計測や光
を用いた水面検出など他の方式によって、水量を測定し
ても同様の効果が得られる。
手段によって検出された水量が多い場合は、バイパス流
路24の流量を増加またはバイパス流路24にのみ水を
流すことにより、必要な時だけ逆浸透膜装置10による
水の予備浄化を行うことができ、逆浸透膜装置10の寿
命を延ばすことができるものである。
形態7における燃料電池コジェネシステムの構成図であ
り、1は燃料電池、2は改質器、3は燃焼部、4は貯湯
槽、5は熱交換器、7は凝縮器、8は貯水タンク、9は
冷却水タンク、10は逆浸透膜装置、11は貯湯水供給
流路、12は貯湯水循環流路、13はイオン交換樹脂、
15は冷却水循環ポンプ、16は冷却水供給ポンプ、1
7は改質水供給ポンプ、18は送風機、19は貯湯水循
環ポンプ、20、21はレベルセンサ、25は冷却水循
環流路、26は貯湯水を排出するためのドレインバル
ブ、28は流量比調節弁、30は制御部、34は流量計
である。
る水の流量を測定する流量測定手段である流量計34を
設けた点である。
検出するとともに、流量計34で改質器に供給している
水量を測定し、水の使用速度を求め、必要な量の水浄化
が行えるように、制御部30が流量比調節弁28を調節
し、必要な量の予備浄化を行う。
膜装置10で浄化を始めても、使用量が多ければどんど
ん貯水タンクの水量が減少する可能性があるが、このよ
うにすれば、必要量の水浄化を行い、かつ過剰な浄化を
行うことがないため、逆浸透膜装置10の寿命を長くす
ることができる。
い電力に応じて生成する水素の量を変化させる場合、改
質水量もこれに応じて変化させることになるので、改質
水量を検知することにより、水の使用量がわかるので、
使用量が多い場合は逆浸透膜装置10を通る水の量を増
加させ、使用量が少ない場合は逆浸透膜装置10を通る
水の量を減少させることにより、必要量だけ水の予備浄
化を行うことができ、逆浸透膜装置10の寿命を延ばす
ことができる。
の流量を測定して、必要な量の水浄化が行えるように、
制御部30が流量比調節弁28を調節しても同様な効果
が得られるものである。
形態8における燃料電池コジェネシステムの構成図であ
り、1は燃料電池、2は改質器、3は燃焼部、4は貯湯
槽、5は熱交換器、7は凝縮器、8は貯水タンク、9は
冷却水タンク、10は逆浸透膜装置、11は貯湯水供給
流路、12は貯湯水循環流路13はイオン交換樹脂、1
5は冷却水循環ポンプ、16は冷却水供給ポンプ、17
は改質水供給ポンプ、18は送風機、19は貯湯水循環
ポンプ、20、21はレベルセンサ、25は冷却水循環
流路、26は貯湯水を排出するためのドレインバルブ、
30は制御部、40は発電量制御部、41は電流測定
部、42凝縮水回収量推定手段である。
測定する発電量測定手段としての電流測定部41と、測
定された電流値から水の回収量を推定する凝縮水回収量
推定手段42を設けた点である。
より、必要な電力を発電するように電流の取り出し量を
制御するため、電流測定部41によって実際の取り出し
電流を測定する。
象が内部で起こっているため、電流値から回収される水
の量を推定することが可能である。
り、101は電解質、102は燃料極、103は空気
極、104a、bはそれぞれ水素側および空気側の触媒
層である。
媒層104aで電子e―を放出しH+となる。電子e―は燃
料極102より外部に取り出される。このH+やe―の単
位時間当たりの移動量が発電時に取り出す電流である。
H+は電解質101を通りぬけ空気側へ移動し、空気側
触媒層104bで空気中の酸素O2、空気極103から
供給される電子e―と結合し水H2Oが生成し、燃料電池
から排気される。水の生成量は移動するH+の数、すな
わち電流に比例し、H+にともなって移動する水もH+の
数におおよそ比例するので、発電量によってほぼ決ま
る。
電するためには固体高分子電解質膜を湿った状態にして
おくことが必要であるため、空気・燃料とも加湿されて
燃料電池に導入される。発電時に、H+が電解質中を移
動する際に水分子をともなって空気極側へ移動すると言
われており、燃料ガス中の水は減り、空気側排気には、
移動してきた水、反応で生成した水、もともと持ってい
た湿度分の水が含まれている。
凝縮器7で凝縮水として回収される水量を、凝縮水回収
量推定手段42により推定でき、回収水量に応じて逆浸
透膜装置10に供給すべき水量求め、最小限の必要量の
み供給することにより、逆浸透膜装置10の寿命を延ば
すことができる。
ているが、燃料電池の電流―電圧特性を予め測定してお
けば、電圧値、電力値から電流値を求めることができる
ので、電圧または電力を測定することによっても同様の
効果を得ることができる。
よって、燃料電池1で生成される水の量が決まるので、
発電量を測定することによって装置内部から回収できる
水量が推定でき、この推定される量が多い場合は逆浸透
膜装置10による水の予備浄化量を減少させ、少ない場
合には増加させることにより、必要な量だけ逆浸透膜装
置10による予備浄化を行うことができ、逆浸透膜装置
10の寿命を延ばすことができるものである。
の形態9における燃料電池コジェネシステムの構成図で
あり、1は燃料電池、2は改質器、3は燃焼部、4は貯
湯槽、5は熱交換器、7は凝縮器、8は貯水タンク、9
は冷却水タンク、10は逆浸透膜装置、11は貯湯水供
給流路、12は貯湯水循環流路、13はイオン交換樹
脂、15は冷却水循環ポンプ、16は冷却水供給ポン
プ、17は改質水供給ポンプ、18は送風機、20はレ
ベルセンサ、25は冷却水循環流路、26は貯湯水を排
出するためのドレインバルブである。
池コジェネシステムにおいて、予備浄化した水が不足し
た場合に、貯湯槽の水を排出する点である。
を、矢印Bはドレインバルブ26から水を排出したとき
の流れを示しており、矢印A、Bはどちらの場合も同じ
方向に流れることを示している。
使われたときのみ水が流れるので、湯の使用量が少な
く、そのまま冷めてしまった場合など、貯湯水供給流路
11に水が流れないまま、すなわち逆浸透膜装置10に
水が供給されないまま発電することになり、予備浄化済
みの水が不足する恐れがある。
ンバルブ26が設けられているので、予備浄化済の水が
不足の場合、貯湯槽4のドレインバルブ26から水を排
出することにより、矢印Bのような方向の流れになり、
貯湯水供給流路11に水が流れ、逆浸透膜装置10で水
の浄化を行うことができる。この時、貯湯槽4の湯は冷
めており、熱を捨てることにはならない。
貯湯槽4の湯が使われると、使った分だけ貯湯水が供給
されるので、湯が使われない限り貯湯水供給流路11に
水は流れない。したがって、貯湯水供給流路11に逆浸
透膜装置10を設けた燃料電池コジェネシステムにおい
て、湯が使われないまま冷めてしまった状態で次の発電
に入る場合に、予備浄化された水が足りなくなる恐れが
ある。市販されている貯湯槽には通常水抜きができるよ
うにドレインバルブ26が設けられているので、このよ
うな場合にこのドレインバルブ26から水を排出するこ
とにより、貯湯槽4に水が追加され、逆浸透膜装置10
により水の予備浄化を行うことができるものである。
電池コジェネシステムによれば、濃縮水を廃棄すること
なく逆浸透膜装置によりイオン交換樹脂に導入する水の
予備浄化を行うことができるので、水を無駄にすること
なく、イオン交換樹脂の長寿命化を図ることができるも
のである。
することにより、逆浸透膜装置のメンテンナンスサイク
ルを長くすることができるものである。
置の構成図
置の構成図
置の構成図
置の構成図
置の構成図
置の構成図
置の構成図
置の構成図
装置の構成図
Claims (8)
- 【請求項1】 燃料電池と、原料と水から前記燃料電池
で燃料として使用する水素を生成する改質器と、貯湯槽
と、発電時に前記燃料電池で発生した熱を回収する冷却
水循環流路と、前記冷却水循環流路と熱交換して前記貯
湯槽に湯を貯えるための貯湯水循環流路と、前記貯湯槽
へ水を導入する貯湯水供給流路と、前記改質器および/
または前記冷却水循環流路に供給する水を浄化するイオ
ン交換樹脂とを備え、前記イオン交換樹脂に導入する水
の予備浄化を行う逆浸透膜装置を前記貯湯水供給流路あ
るいは前記貯湯水循環流路に設たことを特徴とする燃料
電池コジェネシステム。 - 【請求項2】 前記逆浸透膜装置の入口側に設けられた
逆浸透膜入口側流路切替弁と、前記逆浸透膜装置の濃縮
水排出側に設けられた濃縮水排出側流路切替弁とを備
え、前記逆浸透膜装置を経由しないで前記逆浸透膜入口
側流路切替弁と濃縮水排出側流路切替弁との間を結ぶバ
イパス流路とを設けた請求項1記載の燃料電池コジェネ
システム。 - 【請求項3】 前記逆浸透膜装置に供給される水の温度
を測定する温度検出手段を有し、前記温度検出手段によ
り測定された温度応じて前記バイパス流路と前記逆浸透
膜装置に流す水の比率を調節することを特徴とする請求
項2記載の燃料電池コジェネシステム。 - 【請求項4】 前記逆浸透膜装置の入口側流路に水の圧
力を増加させるための昇圧手段を設けたことを特徴とす
る請求項1から3記載の燃料電池コジェネシステム。 - 【請求項5】 前記逆浸透膜装置で予備浄化された水を
貯える貯水タンクと、前記貯水タンクに貯えられた水量
を計測する水量計測手段を設けたことを特徴とする請求
項1から4記載の燃料電池コジェネシステム。 - 【請求項6】 前記改質器および/または前記冷却水循
環流路に供給される水の流量を測定する流量測定手段を
設けたことを特徴とする請求項1から5記載の燃料電池
コジェネシステム。 - 【請求項7】 前記燃料電池の発電量を測定する発電量
測定手段と、前記発電量測定手段の検出値から水の回収
量を推定する回収水量推定手段を設けたことを特徴とす
る請求項1から6記載の燃料電池コジェネシステム。 - 【請求項8】 前記逆浸透膜装置で予備浄化した水が不
足した場合に、前記貯湯水を排出することを特徴とする
請求項1から7記載の燃料電池コジェネシステム。
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