JP2003100336A - 燃料電池発電システムおよびその運転方法 - Google Patents
燃料電池発電システムおよびその運転方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 処理コスト削減を図ることができる燃料電池
発電システムを提供する。 【解決手段】 燃料電池１と、原水を処理して冷却水と
して燃料電池１に供給する水処理系３と、燃料電池１に
おいて発電時に生成する熱を利用して水を加温する加温
手段４と、この加温手段４により得られた温水を貯留す
る温水貯留槽５とを備え、水処理系３が、原水を、不純
物を除去して得られる冷却水と不純物を含む濃縮水とに
分離する水処理装置６と、この濃縮水を温水貯留槽５に
導く濃縮水導出経路７とを備えている。
発電システムを提供する。 【解決手段】 燃料電池１と、原水を処理して冷却水と
して燃料電池１に供給する水処理系３と、燃料電池１に
おいて発電時に生成する熱を利用して水を加温する加温
手段４と、この加温手段４により得られた温水を貯留す
る温水貯留槽５とを備え、水処理系３が、原水を、不純
物を除去して得られる冷却水と不純物を含む濃縮水とに
分離する水処理装置６と、この濃縮水を温水貯留槽５に
導く濃縮水導出経路７とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、天然ガス等の燃料
を水蒸気改質して水素ガスを含む燃料ガスを生成させ、
この燃料ガスを空気中の酸素等の酸化性ガスと電気化学
的に反応させて発電を行う燃料電池を用いた定置型など
の発電システムおよびその運転方法に関する。
を水蒸気改質して水素ガスを含む燃料ガスを生成させ、
この燃料ガスを空気中の酸素等の酸化性ガスと電気化学
的に反応させて発電を行う燃料電池を用いた定置型など
の発電システムおよびその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、燃料電池発電システムでは、燃
料電池における発電効率を高く維持するために、燃料電
池内の温度を調整する冷却水が用いられる。冷却水は、
通常、予め脱塩などの処理が施されて使用される。図４
は、従来の燃料電池発電システムを示すもので、この燃
料電池発電システムは、燃料電池１と、燃料電池１から
排出される排ガス中の水蒸気を凝縮水として回収する水
回収系２と、水回収系２により回収した回収水（原水）
を処理して冷却水として燃料電池１に供給する水処理系
３と、燃料電池１の排熱を利用して水を加温する排熱回
収熱交換器４と、熱交換器４を用いて得られた温水を貯
留する温水貯留槽５とを備えている。
料電池における発電効率を高く維持するために、燃料電
池内の温度を調整する冷却水が用いられる。冷却水は、
通常、予め脱塩などの処理が施されて使用される。図４
は、従来の燃料電池発電システムを示すもので、この燃
料電池発電システムは、燃料電池１と、燃料電池１から
排出される排ガス中の水蒸気を凝縮水として回収する水
回収系２と、水回収系２により回収した回収水（原水）
を処理して冷却水として燃料電池１に供給する水処理系
３と、燃料電池１の排熱を利用して水を加温する排熱回
収熱交換器４と、熱交換器４を用いて得られた温水を貯
留する温水貯留槽５とを備えている。
【０００３】水回収系２は、燃料電池１からの排ガス中
の水蒸気を冷却して凝縮させる凝縮水回収熱交換器１７
と、この熱交換器１７で凝縮し回収した回収水を貯留す
る回収水貯留槽（冷却水の原水槽）１８とを備えてい
る。水処理系３は、回収水（冷却水の原水）中の不純物
を除去する逆浸透膜分離装置等の水処理装置６と、この
水処理装置６により不純物が濃縮された濃縮水を系外に
排出する排出経路７’と、送液ポンプＰ１とを備えてい
る。温水貯留槽５は、槽内の温水を熱利用設備（図示
略）に供給することができるようになっている。
の水蒸気を冷却して凝縮させる凝縮水回収熱交換器１７
と、この熱交換器１７で凝縮し回収した回収水を貯留す
る回収水貯留槽（冷却水の原水槽）１８とを備えてい
る。水処理系３は、回収水（冷却水の原水）中の不純物
を除去する逆浸透膜分離装置等の水処理装置６と、この
水処理装置６により不純物が濃縮された濃縮水を系外に
排出する排出経路７’と、送液ポンプＰ１とを備えてい
る。温水貯留槽５は、槽内の温水を熱利用設備（図示
略）に供給することができるようになっている。
【０００４】上記燃料電池発電システムにおいては、燃
料電池１において、天然ガス等の燃料を水蒸気改質して
水素ガスを含む燃料ガスを生成させ、この燃料ガスを空
気中の酸素等の酸化性ガスと電気化学的に反応させて発
電を行うとともに、凝縮水回収熱交換器１７において、
排ガス中の水蒸気を冷却して凝縮させて回収し、回収水
貯留槽１８に貯留する。回収水貯留槽１８内の原水に
は、燃料電池１からの排ガスや補給水に由来する炭酸イ
オン、金属イオン等の不純物が混入するため、この原水
は、水処理系３の水処理装置６によって不純物を除去し
た後に、冷却水として燃料電池１に供給する。水処理装
置６においては、除去された不純物が濃縮された濃縮水
が、排出経路７’を通して系外（下水道など）に排出さ
れる。
料電池１において、天然ガス等の燃料を水蒸気改質して
水素ガスを含む燃料ガスを生成させ、この燃料ガスを空
気中の酸素等の酸化性ガスと電気化学的に反応させて発
電を行うとともに、凝縮水回収熱交換器１７において、
排ガス中の水蒸気を冷却して凝縮させて回収し、回収水
貯留槽１８に貯留する。回収水貯留槽１８内の原水に
は、燃料電池１からの排ガスや補給水に由来する炭酸イ
オン、金属イオン等の不純物が混入するため、この原水
は、水処理系３の水処理装置６によって不純物を除去し
た後に、冷却水として燃料電池１に供給する。水処理装
置６においては、除去された不純物が濃縮された濃縮水
が、排出経路７’を通して系外（下水道など）に排出さ
れる。
【０００５】冷却水供給により回収水貯留槽１８内の水
量が減少した場合には、市水などの補給水を補給水供給
経路５１を用いて回収水貯留槽１８に供給する。また熱
利用設備（図示略）への温水供給によって温水貯留槽５
内の水量が不足した場合には、市水などの補給水を補給
水供給経路５２を通して温水貯留槽５に供給する。
量が減少した場合には、市水などの補給水を補給水供給
経路５１を用いて回収水貯留槽１８に供給する。また熱
利用設備（図示略）への温水供給によって温水貯留槽５
内の水量が不足した場合には、市水などの補給水を補給
水供給経路５２を通して温水貯留槽５に供給する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記燃
料電池発電システムでは、水処理装置６より排出される
濃縮水を系外に排出するため、この排水を処理するため
のコスト（下水道代など）がかさむ不満があり、処理コ
ストの削減が可能となる燃料電池発電システムが要望さ
れていた。本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
処理コスト削減を図ることができる燃料電池発電システ
ムおよびその運転方法を提供することを目的としてい
る。
料電池発電システムでは、水処理装置６より排出される
濃縮水を系外に排出するため、この排水を処理するため
のコスト（下水道代など）がかさむ不満があり、処理コ
ストの削減が可能となる燃料電池発電システムが要望さ
れていた。本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
処理コスト削減を図ることができる燃料電池発電システ
ムおよびその運転方法を提供することを目的としてい
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の燃料電池発電シ
ステムは、燃料電池と、原水を処理して冷却水として燃
料電池に供給する水処理系と、燃料電池において発電時
に生成する熱を利用して水を加温する加温手段と、この
加温手段により得られた温水を貯留する温水貯留槽とを
備え、水処理系が、原水を、不純物を除去して得られる
冷却水と不純物を含む濃縮水とに分離する水処理装置
と、この濃縮水を温水貯留槽に導く濃縮水導出経路とを
備えていることを特徴とする。本発明の燃料電池発電シ
ステムにおいて、水処理装置が、複数の水処理部を備え
ている場合には、これら水処理部のうち最前段のもの以
外の水処理部からの濃縮水を回収する濃縮水回収経路を
設けた構成を採用することができる。本発明の燃料電池
発電システムの運転方法は、燃料電池と、原水を処理し
て冷却水として燃料電池に供給する水処理系と、燃料電
池において発電時に生成する熱を利用して水を加温する
加温手段と、この加温手段により得られた温水を貯留す
る温水貯留槽とを備えた燃料電池発電システムを運転す
る方法であって、水処理系において原水から除去された
不純物が濃縮された濃縮水を、温水貯留槽に導くことを
特徴とする。
ステムは、燃料電池と、原水を処理して冷却水として燃
料電池に供給する水処理系と、燃料電池において発電時
に生成する熱を利用して水を加温する加温手段と、この
加温手段により得られた温水を貯留する温水貯留槽とを
備え、水処理系が、原水を、不純物を除去して得られる
冷却水と不純物を含む濃縮水とに分離する水処理装置
と、この濃縮水を温水貯留槽に導く濃縮水導出経路とを
備えていることを特徴とする。本発明の燃料電池発電シ
ステムにおいて、水処理装置が、複数の水処理部を備え
ている場合には、これら水処理部のうち最前段のもの以
外の水処理部からの濃縮水を回収する濃縮水回収経路を
設けた構成を採用することができる。本発明の燃料電池
発電システムの運転方法は、燃料電池と、原水を処理し
て冷却水として燃料電池に供給する水処理系と、燃料電
池において発電時に生成する熱を利用して水を加温する
加温手段と、この加温手段により得られた温水を貯留す
る温水貯留槽とを備えた燃料電池発電システムを運転す
る方法であって、水処理系において原水から除去された
不純物が濃縮された濃縮水を、温水貯留槽に導くことを
特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明の燃料
電池発電システムの第１の実施形態を示すもので、ここ
に示す燃料電池発電システムは、燃料電池１と、燃料電
池１から排出される排ガス中の水蒸気を凝縮水として回
収する水回収系２と、水回収系２により回収した回収水
（原水）を処理して冷却水として燃料電池１に供給する
水処理系３と、燃料電池１の排熱を利用して水を加温す
る加温手段である排熱回収熱交換器４と、熱交換器４を
用いて得られた温水を貯留する温水貯留槽５とを備えて
いる。
電池発電システムの第１の実施形態を示すもので、ここ
に示す燃料電池発電システムは、燃料電池１と、燃料電
池１から排出される排ガス中の水蒸気を凝縮水として回
収する水回収系２と、水回収系２により回収した回収水
（原水）を処理して冷却水として燃料電池１に供給する
水処理系３と、燃料電池１の排熱を利用して水を加温す
る加温手段である排熱回収熱交換器４と、熱交換器４を
用いて得られた温水を貯留する温水貯留槽５とを備えて
いる。
【０００９】図２に示すように、燃料電池１は、燃料電
池本体１１と、燃料を水蒸気改質する改質器１２と、燃
料電池本体１１を冷却する冷却水を循環させる冷却水循
環経路１３と、改質器１２で利用される水蒸気の供給源
となる水蒸気分離器１４と、冷却水を冷却する熱交換器
１５と、この熱交換器１５において冷却水と熱交換する
系内水の循環経路１６とを主な構成要素とする。
池本体１１と、燃料を水蒸気改質する改質器１２と、燃
料電池本体１１を冷却する冷却水を循環させる冷却水循
環経路１３と、改質器１２で利用される水蒸気の供給源
となる水蒸気分離器１４と、冷却水を冷却する熱交換器
１５と、この熱交換器１５において冷却水と熱交換する
系内水の循環経路１６とを主な構成要素とする。
【００１０】燃料電池本体１１は、燃料極２１と空気極
２２とが電解質２３を挟むように電極板２４、２５を介
して配置されて構成されている。水蒸気分離器１４は、
冷却水循環経路１３に設けられ、冷却水から水蒸気を分
離することができるようになっている。改質器１２は、
燃料供給経路２６から供給された燃料を、水蒸気分離器
１４から水蒸気供給経路２７を通して供給された水蒸気
によって改質し、水素を含む燃料ガスを生成させること
ができるようになっている。
２２とが電解質２３を挟むように電極板２４、２５を介
して配置されて構成されている。水蒸気分離器１４は、
冷却水循環経路１３に設けられ、冷却水から水蒸気を分
離することができるようになっている。改質器１２は、
燃料供給経路２６から供給された燃料を、水蒸気分離器
１４から水蒸気供給経路２７を通して供給された水蒸気
によって改質し、水素を含む燃料ガスを生成させること
ができるようになっている。
【００１１】図１に示す水回収系２は、燃料電池１内に
設けられた凝縮水回収熱交換器１７と、この熱交換器１
７によって回収された回収水（原水）を貯留する回収水
貯留槽（冷却水原水槽）１８とを備えている。図２に示
す凝縮水回収熱交換器１７は、系内水循環経路１６に設
けられており、改質器１２および空気極２２から排出経
路２８、２９を通して排出された排ガス中の水蒸気を、
系内水により冷却して凝縮させ、凝縮水として回収する
ことができるようになっている。
設けられた凝縮水回収熱交換器１７と、この熱交換器１
７によって回収された回収水（原水）を貯留する回収水
貯留槽（冷却水原水槽）１８とを備えている。図２に示
す凝縮水回収熱交換器１７は、系内水循環経路１６に設
けられており、改質器１２および空気極２２から排出経
路２８、２９を通して排出された排ガス中の水蒸気を、
系内水により冷却して凝縮させ、凝縮水として回収する
ことができるようになっている。
【００１２】本実施形態の燃料電池発電システムにおい
て、図１に示す水処理系３は、回収水貯留槽１８からの
原水中の不純物を除去する水処理装置６と、水処理装置
６により除去された不純物が濃縮された濃縮水を温水貯
留槽５に導く濃縮水導出経路７と、送液ポンプＰ１とを
備えている。
て、図１に示す水処理系３は、回収水貯留槽１８からの
原水中の不純物を除去する水処理装置６と、水処理装置
６により除去された不純物が濃縮された濃縮水を温水貯
留槽５に導く濃縮水導出経路７と、送液ポンプＰ１とを
備えている。
【００１３】水処理装置６は、最前段に位置する第１の
水処理部である逆浸透膜分離装置８と、第２の水処理部
である電気脱イオン装置９とを備えている。逆浸透膜分
離装置８は、逆浸透膜を用いた膜分離装置であり、逆浸
透膜により不純物を除去した中間処理水を経路１９を通
して電気脱イオン装置９に送ることができるようになっ
ている。
水処理部である逆浸透膜分離装置８と、第２の水処理部
である電気脱イオン装置９とを備えている。逆浸透膜分
離装置８は、逆浸透膜を用いた膜分離装置であり、逆浸
透膜により不純物を除去した中間処理水を経路１９を通
して電気脱イオン装置９に送ることができるようになっ
ている。
【００１４】図３に示すように、電気脱イオン装置９
は、対向配置されたカチオンおよびアニオン交換膜４
２、４３と、これら交換膜４２、４３を挟んで配置され
たアニオンおよびカチオン交換膜４１、４４と、交換膜
４２、４３間に充填されたカチオンおよびアニオン交換
樹脂４７、４８とを備えている。アニオン交換膜４１と
カチオン交換膜４２との間には濃縮室４５ａが形成さ
れ、カチオン交換膜４２とアニオン交換膜４３との間に
希釈室４６が形成され、アニオン交換膜４３とカチオン
交換膜４４との間に濃縮室４５ｂが形成されている。こ
の電気脱イオン装置９は、希釈室４６内に導入された上
記中間処理水中のイオン（図中にはＮａ+とＣｌ-を例
示）をイオン交換樹脂４７、４８、イオン交換膜４２、
４３を介して濃縮室４５ａ、４５ｂに移動させ、イオン
を除去した希釈室４６内の最終処理水を冷却水補給経路
３５を通して燃料電池１に供給することができるように
なっている。
は、対向配置されたカチオンおよびアニオン交換膜４
２、４３と、これら交換膜４２、４３を挟んで配置され
たアニオンおよびカチオン交換膜４１、４４と、交換膜
４２、４３間に充填されたカチオンおよびアニオン交換
樹脂４７、４８とを備えている。アニオン交換膜４１と
カチオン交換膜４２との間には濃縮室４５ａが形成さ
れ、カチオン交換膜４２とアニオン交換膜４３との間に
希釈室４６が形成され、アニオン交換膜４３とカチオン
交換膜４４との間に濃縮室４５ｂが形成されている。こ
の電気脱イオン装置９は、希釈室４６内に導入された上
記中間処理水中のイオン（図中にはＮａ+とＣｌ-を例
示）をイオン交換樹脂４７、４８、イオン交換膜４２、
４３を介して濃縮室４５ａ、４５ｂに移動させ、イオン
を除去した希釈室４６内の最終処理水を冷却水補給経路
３５を通して燃料電池１に供給することができるように
なっている。
【００１５】濃縮水導出経路７は、逆浸透膜分離装置８
においてイオンなどの不純物が濃縮された濃縮水を温水
貯留槽５に導く膜分離装置濃縮水導出経路７ａと、電気
脱イオン装置９においてイオンが濃縮された濃縮室４５
ａ、４５ｂ内の濃縮水を温水貯留槽５に導く脱イオン装
置濃縮水導出経路７ｂとを有する。
においてイオンなどの不純物が濃縮された濃縮水を温水
貯留槽５に導く膜分離装置濃縮水導出経路７ａと、電気
脱イオン装置９においてイオンが濃縮された濃縮室４５
ａ、４５ｂ内の濃縮水を温水貯留槽５に導く脱イオン装
置濃縮水導出経路７ｂとを有する。
【００１６】排熱回収熱交換器４は、系内水循環経路１
６に設けられており、温水貯留槽５から温水循環経路３
０の供給経路３０ａを通して供給された水を、系内水に
よって加温することができるようになっている。
６に設けられており、温水貯留槽５から温水循環経路３
０の供給経路３０ａを通して供給された水を、系内水に
よって加温することができるようになっている。
【００１７】温水貯留槽５は、槽内の温水を熱利用設備
（図示略）に供給することができるようになっている。
また図中符号５１は、回収水貯留槽１８に補給水を供給
する補給水供給経路を示し、符号５２は、温水貯留槽５
に補給水を供給する補給水供給経路を示す。
（図示略）に供給することができるようになっている。
また図中符号５１は、回収水貯留槽１８に補給水を供給
する補給水供給経路を示し、符号５２は、温水貯留槽５
に補給水を供給する補給水供給経路を示す。
【００１８】以下、上記燃料電池発電システムの使用方
法について説明する。図２に示すように、この燃料電池
発電システムにおいては、脱硫された天然ガス、ＬＰＧ
等の燃料を、燃料供給経路２６を通して改質器１２に供
給し、この燃料を、水蒸気分離器１４から水蒸気供給経
路２７を通して供給された水蒸気によって改質し、水素
を含む燃料ガスを生成させる。この燃料ガスを、燃料ガ
ス供給経路３１を通して一酸化炭素変成器等（図示略）
を経て燃料電池本体１１の燃料極２１に供給するととも
に、空気中の酸素などの酸化性ガスを、酸化性ガス供給
経路３２を通して空気極２２に供給し、これら燃料ガス
と酸化性ガスとを電気化学的に反応させ、発電を行う。
法について説明する。図２に示すように、この燃料電池
発電システムにおいては、脱硫された天然ガス、ＬＰＧ
等の燃料を、燃料供給経路２６を通して改質器１２に供
給し、この燃料を、水蒸気分離器１４から水蒸気供給経
路２７を通して供給された水蒸気によって改質し、水素
を含む燃料ガスを生成させる。この燃料ガスを、燃料ガ
ス供給経路３１を通して一酸化炭素変成器等（図示略）
を経て燃料電池本体１１の燃料極２１に供給するととも
に、空気中の酸素などの酸化性ガスを、酸化性ガス供給
経路３２を通して空気極２２に供給し、これら燃料ガス
と酸化性ガスとを電気化学的に反応させ、発電を行う。
【００１９】改質器１２からの燃料系排ガスは、排出経
路２８を通して凝縮水回収熱交換器１７を経由して系外
に排出される。また空気極２２からの空気極系排ガス
は、排出経路２９を通して排出経路２８内の燃料系排ガ
スに合流し、凝縮水回収熱交換器１７を経て系外に排出
される。
路２８を通して凝縮水回収熱交換器１７を経由して系外
に排出される。また空気極２２からの空気極系排ガス
は、排出経路２９を通して排出経路２８内の燃料系排ガ
スに合流し、凝縮水回収熱交換器１７を経て系外に排出
される。
【００２０】冷却水循環経路１３では、冷却水が循環す
ることによって、燃料電池本体１１が予め設定された温
度を維持するように冷却され、この際、冷却水は加温さ
れて高温となり水蒸気分離器１４に導入される。水蒸気
分離器１４では、冷却水から水蒸気が分離され、その一
部が水蒸気供給経路２７を通して改質器１２に供給され
る。水蒸気分離器１４を経た冷却水は、熱交換器１５に
おいて、系内水循環経路１６を流れる系内水と熱交換し
て冷却された後、再び燃料電池本体１１へ導入され、以
後、この循環過程が繰り返される。
ることによって、燃料電池本体１１が予め設定された温
度を維持するように冷却され、この際、冷却水は加温さ
れて高温となり水蒸気分離器１４に導入される。水蒸気
分離器１４では、冷却水から水蒸気が分離され、その一
部が水蒸気供給経路２７を通して改質器１２に供給され
る。水蒸気分離器１４を経た冷却水は、熱交換器１５に
おいて、系内水循環経路１６を流れる系内水と熱交換し
て冷却された後、再び燃料電池本体１１へ導入され、以
後、この循環過程が繰り返される。
【００２１】系内水循環経路１６を流れる系内水は、熱
交換器１５において冷却水を冷却するとともに、凝縮水
回収熱交換器１７において、排出経路２８中の燃料系お
よび空気極系の排ガスを冷却し、排ガス中の水蒸気を凝
縮させる。凝縮水回収熱交換器１７において回収された
凝縮水は、凝縮水回収経路３３を通して回収水貯留槽１
８に送られる。
交換器１５において冷却水を冷却するとともに、凝縮水
回収熱交換器１７において、排出経路２８中の燃料系お
よび空気極系の排ガスを冷却し、排ガス中の水蒸気を凝
縮させる。凝縮水回収熱交換器１７において回収された
凝縮水は、凝縮水回収経路３３を通して回収水貯留槽１
８に送られる。
【００２２】熱交換器１５、１７において加温された系
内水は、排熱回収熱交換器４において、送液ポンプＰ２
によって供給経路３０ａを通して供給された水を加温す
る。加温された温水は、返送経路３０ｂを通して温水貯
留槽５に送られる。
内水は、排熱回収熱交換器４において、送液ポンプＰ２
によって供給経路３０ａを通して供給された水を加温す
る。加温された温水は、返送経路３０ｂを通して温水貯
留槽５に送られる。
【００２３】熱利用設備（図示略）への温水供給によっ
て温水貯留槽５内の水量が不足した場合には、補給水供
給経路５２を通して市水などの補給水を温水貯留槽５に
供給する。
て温水貯留槽５内の水量が不足した場合には、補給水供
給経路５２を通して市水などの補給水を温水貯留槽５に
供給する。
【００２４】冷却水循環経路１３を流れる冷却水は、そ
の一部が水蒸気分離器１４において水蒸気として分離さ
れ、経路２７を通して冷却水循環経路１３から導出され
るため、これにより不足した冷却水を補給する必要があ
る。このため、回収水貯留槽１８内の水を、送液ポンプ
Ｐ１によって水処理装置６に導入し、イオンや固形物な
どの不純物を除去した後に、冷却水補給経路３５を通し
て冷却水として冷却水循環経路１３に供給する。
の一部が水蒸気分離器１４において水蒸気として分離さ
れ、経路２７を通して冷却水循環経路１３から導出され
るため、これにより不足した冷却水を補給する必要があ
る。このため、回収水貯留槽１８内の水を、送液ポンプ
Ｐ１によって水処理装置６に導入し、イオンや固形物な
どの不純物を除去した後に、冷却水補給経路３５を通し
て冷却水として冷却水循環経路１３に供給する。
【００２５】水処理装置６の逆浸透膜分離装置８では、
逆浸透膜により不純物を除去した中間処理水を経路１９
を通して電気脱イオン装置９に送るとともに、不純物が
濃縮された濃縮水を濃縮水導出経路７ａを通して温水貯
留槽５に送る。また電気脱イオン装置９では、上記中間
処理水のイオン（図中にはＮａ+とＣｌ-を例示）をイオ
ン交換樹脂４７、４８、イオン交換膜４２、４３を介し
て濃縮室４５ａ、４５ｂに移動させ、イオンを除去した
希釈室４６内の最終処理水を、冷却水補給経路３５を通
して冷却水循環経路１３に供給するとともに、イオンが
濃縮された濃縮室４５ａ、４５ｂ内の濃縮水を、濃縮水
導出経路７ｂを通して温水貯留槽５に送る。
逆浸透膜により不純物を除去した中間処理水を経路１９
を通して電気脱イオン装置９に送るとともに、不純物が
濃縮された濃縮水を濃縮水導出経路７ａを通して温水貯
留槽５に送る。また電気脱イオン装置９では、上記中間
処理水のイオン（図中にはＮａ+とＣｌ-を例示）をイオ
ン交換樹脂４７、４８、イオン交換膜４２、４３を介し
て濃縮室４５ａ、４５ｂに移動させ、イオンを除去した
希釈室４６内の最終処理水を、冷却水補給経路３５を通
して冷却水循環経路１３に供給するとともに、イオンが
濃縮された濃縮室４５ａ、４５ｂ内の濃縮水を、濃縮水
導出経路７ｂを通して温水貯留槽５に送る。
【００２６】熱利用設備（図示略）への温水供給によっ
て温水貯留槽５内の水量が不足した場合には、補給水供
給経路５２を通して市水などの補給水を温水貯留槽５に
供給する。冷却水の補給を行うことによって水回収系２
の回収水貯留槽１８内の水量が減少した際には、補給水
供給経路５１を通して市水などの補給水を回収水貯留槽
１８に供給する。
て温水貯留槽５内の水量が不足した場合には、補給水供
給経路５２を通して市水などの補給水を温水貯留槽５に
供給する。冷却水の補給を行うことによって水回収系２
の回収水貯留槽１８内の水量が減少した際には、補給水
供給経路５１を通して市水などの補給水を回収水貯留槽
１８に供給する。
【００２７】本実施形態の燃料電池発電システムにおい
ては、原水中の不純物を除去する水処理装置６と、この
水処理装置６により除去された不純物が濃縮された濃縮
水を温水貯留槽５に導く濃縮水導出経路７とを備えてい
るので、逆浸透膜分離装置８および電気脱イオン装置９
から排出される濃縮水を、補給水として温水貯留槽５に
供給することができる。従って、補給水供給経路５２を
通して温水貯留槽５に供給される市水などの補給水の使
用量を抑え、補給水に要するコストを削減することがで
きる。また、濃縮水を温水貯留槽５に供給する濃縮水導
出経路７を備えているため、濃縮水を系外に排出する排
出経路７’を備えた従来の燃料電池発電システム（図４
を参照）に比べ、系外への排水量を削減し、排水処理に
要するコストの低減を図ることができる。
ては、原水中の不純物を除去する水処理装置６と、この
水処理装置６により除去された不純物が濃縮された濃縮
水を温水貯留槽５に導く濃縮水導出経路７とを備えてい
るので、逆浸透膜分離装置８および電気脱イオン装置９
から排出される濃縮水を、補給水として温水貯留槽５に
供給することができる。従って、補給水供給経路５２を
通して温水貯留槽５に供給される市水などの補給水の使
用量を抑え、補給水に要するコストを削減することがで
きる。また、濃縮水を温水貯留槽５に供給する濃縮水導
出経路７を備えているため、濃縮水を系外に排出する排
出経路７’を備えた従来の燃料電池発電システム（図４
を参照）に比べ、系外への排水量を削減し、排水処理に
要するコストの低減を図ることができる。
【００２８】また、本発明の燃料電池発電システムで
は、水処理装置を複数の水処理部によって構成する場
合、最前段のもの以外の水処理部（すなわち２段め以降
の水処理部）からの濃縮水を回収する濃縮水回収経路を
設けた構成を採用することもできる。具体的には、図１
〜図３に示す構成に加え、図１中符号５４で示すよう
に、水処理装置６を構成する２つの装置８、９のうち後
段に位置する電気脱イオン装置９からの濃縮水を水回収
系２の回収水貯留槽１８に導く脱イオン装置濃縮水回収
経路を設けた構成を採用することができる。ここに示す
燃料電池発電システムでは、電気脱イオン装置９に供給
される中間処理水が、原水中のイオンの大半が既に逆浸
透膜分離装置８において除去されたものとなるため、電
気脱イオン装置９から排出される濃縮水は、不純物濃度
が低いものとなる。このため、この濃縮水を濃縮水回収
経路５４を通して回収水貯留槽１８に供給し再利用する
ことによって、水処理系３に与えられる負荷を高めるこ
となく、導出経路７を通して水処理系３から排出される
排水量を少なくすることができる。従って、水利用効率
を高め、補給水供給経路５１からの補給水量を低減でき
るため、補給水に要するコストを削減することができ
る。
は、水処理装置を複数の水処理部によって構成する場
合、最前段のもの以外の水処理部（すなわち２段め以降
の水処理部）からの濃縮水を回収する濃縮水回収経路を
設けた構成を採用することもできる。具体的には、図１
〜図３に示す構成に加え、図１中符号５４で示すよう
に、水処理装置６を構成する２つの装置８、９のうち後
段に位置する電気脱イオン装置９からの濃縮水を水回収
系２の回収水貯留槽１８に導く脱イオン装置濃縮水回収
経路を設けた構成を採用することができる。ここに示す
燃料電池発電システムでは、電気脱イオン装置９に供給
される中間処理水が、原水中のイオンの大半が既に逆浸
透膜分離装置８において除去されたものとなるため、電
気脱イオン装置９から排出される濃縮水は、不純物濃度
が低いものとなる。このため、この濃縮水を濃縮水回収
経路５４を通して回収水貯留槽１８に供給し再利用する
ことによって、水処理系３に与えられる負荷を高めるこ
となく、導出経路７を通して水処理系３から排出される
排水量を少なくすることができる。従って、水利用効率
を高め、補給水供給経路５１からの補給水量を低減でき
るため、補給水に要するコストを削減することができ
る。
【００２９】また、上記実施形態の燃料電池発電システ
ムでは、水処理装置６として、逆浸透膜分離装置８と電
気脱イオン装置９とを有するものを例示したが、水処理
装置としては、汎用のイオン交換式脱イオン装置、限外
ろ過膜装置などを用いることもできる。また上記実施形
態では、２つの装置８、９を使用したが、水処理装置の
数は１段でもよく、その数は任意とすることができる。
ムでは、水処理装置６として、逆浸透膜分離装置８と電
気脱イオン装置９とを有するものを例示したが、水処理
装置としては、汎用のイオン交換式脱イオン装置、限外
ろ過膜装置などを用いることもできる。また上記実施形
態では、２つの装置８、９を使用したが、水処理装置の
数は１段でもよく、その数は任意とすることができる。
【００３０】また上記実施形態の燃料電池発電システム
では、排ガス凝縮水回収熱交換器１７で回収された回収
水を冷却水として利用し得る構成を示したが、本発明の
燃料電池発電システムはこれに限らず、排ガス中の水蒸
気の回収を行わず、市水などの補給水を専ら原水として
利用する構成とすることも可能である。
では、排ガス凝縮水回収熱交換器１７で回収された回収
水を冷却水として利用し得る構成を示したが、本発明の
燃料電池発電システムはこれに限らず、排ガス中の水蒸
気の回収を行わず、市水などの補給水を専ら原水として
利用する構成とすることも可能である。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の燃料電池
発電システムは、水処理系が、冷却水の原水中の不純物
を除去する水処理装置と、この水処理装置により除去さ
れた不純物が濃縮された濃縮水を温水貯留槽に導く濃縮
水導出経路とを備えているので、水処理装置から排出さ
れる濃縮水を、補給水として温水貯留槽に供給すること
ができる。従って、温水貯留槽に供給される市水などの
補給水の使用量を抑え、補給水に要するコストを削減す
ることができる。また、系外への排水量を大幅に削減
し、排水処理に要するコストの低減を図ることができ
る。
発電システムは、水処理系が、冷却水の原水中の不純物
を除去する水処理装置と、この水処理装置により除去さ
れた不純物が濃縮された濃縮水を温水貯留槽に導く濃縮
水導出経路とを備えているので、水処理装置から排出さ
れる濃縮水を、補給水として温水貯留槽に供給すること
ができる。従って、温水貯留槽に供給される市水などの
補給水の使用量を抑え、補給水に要するコストを削減す
ることができる。また、系外への排水量を大幅に削減
し、排水処理に要するコストの低減を図ることができ
る。
【００３２】また、水処理装置が、複数の水処理部を備
えている場合は、これら水処理部のうち最前段のもの以
外の水処理部からの濃縮水を回収する濃縮水回収経路を
設けた構成を採用することによって、水処理系に与えら
れる負荷を高めることなく、水処理系から排出される排
水量を少なくすることができる。従って、水利用効率を
高め、補給水に要するコストを削減することができる。
えている場合は、これら水処理部のうち最前段のもの以
外の水処理部からの濃縮水を回収する濃縮水回収経路を
設けた構成を採用することによって、水処理系に与えら
れる負荷を高めることなく、水処理系から排出される排
水量を少なくすることができる。従って、水利用効率を
高め、補給水に要するコストを削減することができる。
【図１】 本発明の燃料電池発電システムの第１の実
施形態を示す構成図である。
施形態を示す構成図である。
【図２】 図１に示す燃料電池発電システムの要部を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図３】 図１に示す燃料電池発電システムの電気脱
イオン装置を示す構成図である。
イオン装置を示す構成図である。
【図４】 従来の燃料電池発電システムの一例を示す
構成図である。
構成図である。
１・・・燃料電池、２・・・水回収系、３・・・水処理系、５・・・
温水貯留槽、６・・・水処理装置、７・・・濃縮水導出経路、
８・・・逆浸透膜分離装置（水処理部）、９・・・電気脱イオ
ン装置（水処理部）、１３・・・冷却水循環経路、５４・・・
濃縮水回収経路
温水貯留槽、６・・・水処理装置、７・・・濃縮水導出経路、
８・・・逆浸透膜分離装置（水処理部）、９・・・電気脱イオ
ン装置（水処理部）、１３・・・冷却水循環経路、５４・・・
濃縮水回収経路
Claims (3)
- 【請求項１】 燃料電池と、原水を処理して冷却水と
して燃料電池に供給する水処理系と、燃料電池において
発電時に生成する熱を利用して水を加温する加温手段
と、この加温手段により得られた温水を貯留する温水貯
留槽とを備えた燃料電池発電システムにおいて、 水処理系は、原水を、不純物を除去して得られる冷却水
と不純物を含む濃縮水とに分離する水処理装置と、この
濃縮水を温水貯留槽に導く濃縮水導出経路とを備えてい
ることを特徴とする燃料電池発電システム。 - 【請求項２】 水処理装置が、複数の水処理部を備え
ており、これら水処理部のうち最前段のもの以外の水処
理部からの濃縮水を回収する濃縮水回収経路を設けたこ
とを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電システム。 - 【請求項３】 燃料電池と、原水を処理して冷却水と
して燃料電池に供給する水処理系と、燃料電池において
発電時に生成する熱を利用して水を加温する加温手段
と、この加温手段により得られた温水を貯留する温水貯
留槽とを備えた燃料電池発電システムを運転する方法で
あって、 水処理系において原水から除去された不純物が濃縮され
た濃縮水を、温水貯留槽に導くことを特徴とする燃料電
池発電システムの運転方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001289818A JP2003100336A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 燃料電池発電システムおよびその運転方法 |
| US10/252,018 US6692854B2 (en) | 2001-09-21 | 2002-09-20 | Fuel cell generator system and method for operating same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001289818A JP2003100336A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 燃料電池発電システムおよびその運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003100336A true JP2003100336A (ja) | 2003-04-04 |
Family
ID=19112258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001289818A Withdrawn JP2003100336A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 燃料電池発電システムおよびその運転方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6692854B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003100336A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005183109A (ja) * | 2003-12-18 | 2005-07-07 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池発電システム及びその運転方法 |
| JP2007048654A (ja) * | 2005-08-11 | 2007-02-22 | Kyocera Corp | 発電装置 |
| JPWO2006057223A1 (ja) * | 2004-11-25 | 2008-06-05 | アイシン精機株式会社 | 燃料電池システム |
| JP2009224287A (ja) * | 2008-03-19 | 2009-10-01 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 燃料電池発電装置 |
| JP2017069104A (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 東京瓦斯株式会社 | 燃料電池システム |
| JP6290503B1 (ja) * | 2017-08-31 | 2018-03-07 | 株式会社スイレイ | 表面処理設備、排水処理設備、及び排水処理方法 |
| KR102609121B1 (ko) * | 2023-09-11 | 2023-12-07 | 아크로랩스 주식회사 | 전기 탈이온 장치를 구비한 연료전지 시스템 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7052790B2 (en) * | 2000-10-20 | 2006-05-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell system and operation method having a condensed water tank open to atmosphere |
| US20050019626A1 (en) * | 2003-07-21 | 2005-01-27 | Burch Steven D. | High-efficiency fuel processor via steam integration from a water-cooled stack |
| JP4569096B2 (ja) * | 2003-11-13 | 2010-10-27 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池の冷却装置 |
| US8246817B2 (en) * | 2004-06-10 | 2012-08-21 | Ford Motor Company | Deionization filter for fuel cell vehicle coolant |
| US7504170B2 (en) * | 2004-12-29 | 2009-03-17 | Utc Power Corporation | Fuel cells evaporatively cooled with water carried in passageways |
| DE102008044413B4 (de) | 2008-12-08 | 2023-05-25 | Robert Bosch Gmbh | Wartungsfreie und kontinuierliche Kühlmittelaufbereitung in Brennstoffzellenfahrzeugen mittels Elektro-Deionisation (EDI) in vorteilhafter Anordnung |
| KR20140083248A (ko) * | 2012-12-26 | 2014-07-04 | 포스코에너지 주식회사 | 일반 저장 탱크를 사용하는 연료전지의 수처리 장치 및 수처리 방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3518112B2 (ja) * | 1995-12-06 | 2004-04-12 | 東京瓦斯株式会社 | 燃料電池の水処理装置 |
| US6186254B1 (en) * | 1996-05-29 | 2001-02-13 | Xcelliss Fuel Cell Engines Inc. | Temperature regulating system for a fuel cell powered vehicle |
| US5985474A (en) * | 1998-08-26 | 1999-11-16 | Plug Power, L.L.C. | Integrated full processor, furnace, and fuel cell system for providing heat and electrical power to a building |
-
2001
- 2001-09-21 JP JP2001289818A patent/JP2003100336A/ja not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-09-20 US US10/252,018 patent/US6692854B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005183109A (ja) * | 2003-12-18 | 2005-07-07 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池発電システム及びその運転方法 |
| JP4713079B2 (ja) * | 2003-12-18 | 2011-06-29 | 東芝燃料電池システム株式会社 | 燃料電池発電システム及びその運転方法 |
| JPWO2006057223A1 (ja) * | 2004-11-25 | 2008-06-05 | アイシン精機株式会社 | 燃料電池システム |
| JP4887158B2 (ja) * | 2004-11-25 | 2012-02-29 | アイシン精機株式会社 | 燃料電池システム |
| JP2007048654A (ja) * | 2005-08-11 | 2007-02-22 | Kyocera Corp | 発電装置 |
| JP2009224287A (ja) * | 2008-03-19 | 2009-10-01 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 燃料電池発電装置 |
| JP2017069104A (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 東京瓦斯株式会社 | 燃料電池システム |
| JP6290503B1 (ja) * | 2017-08-31 | 2018-03-07 | 株式会社スイレイ | 表面処理設備、排水処理設備、及び排水処理方法 |
| JP2019044226A (ja) * | 2017-08-31 | 2019-03-22 | 株式会社スイレイ | 表面処理設備、排水処理設備、及び排水処理方法 |
| KR102609121B1 (ko) * | 2023-09-11 | 2023-12-07 | 아크로랩스 주식회사 | 전기 탈이온 장치를 구비한 연료전지 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6692854B2 (en) | 2004-02-17 |
| US20030064263A1 (en) | 2003-04-03 |
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