JP2007027003A - 燃料電池発電システム及びその保守方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 水処理容器1は、その内部に、仕切り9により隔てられたイオン交換樹脂2が充填されている。水処理容器1には、処理水入口51に入口閉止弁5が設けられ、処理水出口61に出口閉止弁6が設けられ、排出ノズル3と注入ノズル4が接続されている。保守交換のために、入口閉止弁5と出口閉止弁6を閉じて水処理容器1を密閉し、排出ノズル3と注入ノズル4を開く。そして、イオン交換樹脂2の抜取時は、注入ノズル4から水を注入しながら排出ノズル3から抜き取り、充填時は、注入ノズル4からイオン交換樹脂2と水を注入し、排出ノズル3から余分な水を排出する。
【選択図】 図1
Description
[第1の実施形態…図1]
[構成]
本実施形態は、図1に示す水処理容器1を用いる。水処理容器1は、その内部に、仕切り9により隔てられたイオン交換樹脂2が充填されている。水処理容器1には、処理水入口51に入口閉止弁5が設けられ、処理水出口61に出口閉止弁6が設けられるとともに、排出ノズル3及び注入ノズル4が接続されている。図中、7は入口ヘッダ、8は出口ヘッダであり、仕切り9によってイオン交換樹脂2から仕切られた空間を形成している。なお、水処理容器1と燃料電池との間で冷却水を供給、循環させる冷却水系については、周知のあらゆる技術を適用可能であり、説明を省略する。
以上のような本実施形態におけるイオン交換樹脂2の保守交換の操作を説明する。すなわち、通常の使用時には、排出ノズル3と注入ノズル4は閉止しており、入口閉止弁5及び出口閉止弁6が開いているため、処理水入口51から流入した水が、イオン交換樹脂2を通過することによりイオン交換され、処理水出口61から排出される。次に、保守交換のために、入口閉止弁5と出口閉止弁6を閉じて水処理容器1を密閉し、排出ノズル3と注入ノズル4を開く。そして、イオン交換樹脂2の抜取時は、注入ノズル4から水を注入しながら排出ノズル3から抜き取り、充填時は、注入ノズル4からイオン交換樹脂2と水を注入し、排出ノズル3から余分な水を排出する。
以上のような本実施形態によれば、水処理容器1を設置した場所から外すことなく、イオン交換樹脂2の保守交換を行うことができる。従って、保守交換が簡単であり、保守交換に要する作業時間全体を削減することができる。また、水処理容器1は、取り外しのための部品、構造が不要であり、イオン交換樹脂2の供給、排出経路についても、特定の箇所には限定されない。従って、水処理系のレイアウトの自由度が高くなり、所要部品が少なくコストを節約できる。さらに、水処理容器1の形状が自由となり、燃料タンクの様にプレス成型により、安く製造することもできる。
[構成]
本実施形態は、図2に示すように、第1の実施形態における水処理容器1の下流側に、樹脂回収容器20及び吸引機21を備えている。樹脂回収容器20は、排出ノズル3に接続され、これを介して排出されるイオン交換樹脂2を回収する容器である。また、吸引機21は、樹脂回収容器20を介して排出ノズル3に接続され、水及び残空気を吸引する機器である。
以上のような本実施形態では、吸引機21を吸引動作させることにより、水処理容器1に水22が導入されながら、水処理容器1から樹脂・水・残空気23が樹脂回収容器20に移動し、イオン交換樹脂2が捕捉回収されるので、吸引機21に水・残空気24のみが移動する。吸引機21からは、水25と空気26がそれぞれ排出される。これにより、第1の実施形態と同様の作用効果が得られるとともに、イオン交換樹脂2の抜き取りを、素早く効率よく行うことができる。
[構成]
本実施形態は、図3に示すように、第1の実施形態における水処理容器1の上流に樹脂供給容器20aを備え、下流に吸引機21を備えている。樹脂供給容器20aは、注入ノズル4に接続され、これを介してイオン交換樹脂2を供給する容器である。また、吸引機21は排出ノズル3に接続され、これを介して水及び空気を吸引する機器である。
以上のような本実施形態では、吸引機21を吸引動作させることにより、樹脂供給容器20aに水22が導入されながら、樹脂・水・残空気23が水処理容器1に移動する。イオン交換樹脂2は水処理容器1に捕捉充填され、吸引機21には、水・残空気24のみが移動する。吸引機21からは、水25と空気26がそれぞれ排出される。これにより、第1の実施形態と同様の作用効果が得られるとともに、イオン交換樹脂2の供給を、素早く効率よく行うことができる。
[構成]
本実施形態は、図4に示すように、第1の実施形態における水処理容器1の下流に樹脂回収容器20及び汽水分離器30を備え、仮設ポンプ31により水22を循環させるようにしたものである。樹脂供給容器20aは、排出ノズル3に接続され、これを介してイオン交換樹脂2を排出する容器である。また、汽水分離器30は、樹脂回収容器20に接続され、樹脂回収容器20からの排出を水と空気に分離するものである。そして、仮設ポンプ31は、汽水分離器30の水の排出側と、注入ノズル4との間に接続されている。
以上のような本実施形態では、水処理容器1への水22の導入を仮設ポンプ31により行うことにより、水処理容器1から樹脂・水・残空気23が樹脂回収容器20に移動する。樹脂回収容器20ではイオン交換樹脂2が捕捉回収され、汽水分離器30に水・残空気24のみが移動する。汽水分離器30において、空気26は排出され、水22のみが仮設ポンプ31によって循環する。従って、第1の実施形態と同様の作用効果が得られるとともに、水処理容器1からのイオン交換樹脂2の抜き取りを、排出ノズル3からの吸引でなく注入ノズル4からの圧入により行うので、吸引の場合に不可欠な吸引機21側における防水対策を省くことができる。
[構成]
本実施形態は、図5に示すように、第1の実施形態における水処理容器1の下流に汽水分離器30を備え、上流に樹脂供給容器20aを備え、仮設ポンプ31により水22を循環させるようにしたものである。樹脂供給容器20aは、注入ノズル4に接続され、これを介してイオン交換樹脂2を供給する容器である。また、汽水分離器30は、排出ノズル3に接続され、水処理容器1からの排出を水と空気に分離するものである。そして、仮設ポンプ31は、汽水分離器30の水の排出側と、樹脂供給容器20aとの間に接続されている。
以上のような本実施形態では、樹脂供給容器20aへの水22導入を仮設ポンプ31により行うことにより、樹脂・水・残空気23が水処理容器1に移動する。水処理容器1ではイオン交換樹脂2が捕捉充填され、汽水分離器30に水・残空気24のみが移動する。汽水分離器30において、空気26は排出され、水22のみが仮設ポンプ31によって循環する。従って、第1の実施形態と同様の作用効果が得られるとともに、水処理容器1へのイオン交換樹脂2の供給を、排出ノズル3からの吸引でなく注入ノズル4からの圧入により行うので、吸引の場合に不可欠な吸引機21側における防水対策を省くことができる。
[構成]
本実施形態は、図6に示すように、上記の各実施形態において、水の流路に対して、第1の実施形態の水処理容器1を2台並列に接続し、入口切換弁5aと出口切換弁6bを設けることにより、水処理容器1の流路の切換えを可能としたものである。なお、本実施形態の水処理容器1は、新品のイオン交換樹脂2が充填されたものを新品樹脂容器10、充填されたイオン交換樹脂2の吸着機能が失われたものを破過樹脂容器11とする。
以上のような本実施形態によれば、13の注入流れ、12の排出流れに示すように、新品のイオン交換樹脂2を新品樹脂容器10に充填した後、入口切換弁5aと出口切換弁6bを切替えることにより、処理水の流れを破過樹脂容器11から新品樹脂容器10に切換える。これを交互に行うことにより、燃料電池が発電運転している最中であっても、運用を止めることなく破過樹脂容器10についてイオン交換樹脂2の保守交換を行うことができる。
本発明は、上記のような実施形態に限定されるものではない。例えば、各実施形態を組み合わせることは自由であり、イオン交換樹脂の回収及び補充を行うために、上記の第2の実施形態と第3の実施形態を組み合わせてもよいし、第4の実施形態と第5の実施形態を組み合わせてもよい。また、使用する水処理装置は、第1の実施形態で例示したものには限定されない。例えば、図7及び図8に示すように、入口ヘッダ7を大型化させ、常時、注入ノズル4に気抜きの役目を持たせることにより、水タンクの機能を兼ねた水処理容器1を用いてもよい。水処理容器を、2個よりも多く並列に接続することにより、処理容量を十分に確保しつつ、樹脂交換を行うことができる構造としてもよい。さらに、圧入若しくは吸引の際に、イオン交換樹脂の排出及び充填を促す流体は、水及び気体であっても、水のみ、気体のみであってもよい。
2…イオン交換樹脂
3…排出ノズル
4…注入ノズル
5…入口閉止弁
5a…入口切換弁
6…出口閉止弁
6b…出口切換弁
7…入口ヘッダ
9…仕切り
10…新品樹脂容器
11…破過樹脂容器
20…樹脂回収容器
20a…樹脂供給容器
21…吸引機
22,25…水
23…樹脂・水・残空気
24…水・残空気
26…空気
30…汽水分離器
31…仮設ポンプ
51…処理水入口
61…処理水出口
Claims (5)
- 燃料電池本体に冷却水を連続的に供給することにより、電池反応で生成された熱を除去するための冷却水系を有し、前記冷却水系は、冷却水の電導度を低下させるイオン交換樹脂を、水処理容器内に配設した水処理装置を有する燃料電池発電システムにおいて、
前記水処理容器には、破過した前記イオン交換樹脂を排出するための排出ノズルと、前記排出ノズルからの排出を促す水及び気体の少なくとも一方を、吸引若しくは圧入により注入するための注入ノズルとが設けられ、
前記水処理容器における処理水の出入口には、前記水処理容器内を遮断密閉可能な弁が設けられていることを特徴とする燃料電池発電システム。 - 前記排出ノズルには、吸引により前記イオン交換樹脂を抜き取る吸引機が接続されている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。
- 前記注入ノズルには、水とともに新しいイオン交換樹脂を注入させる樹脂供給容器が接続されていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の燃料電池発電システム。
- 前記水処理容器が2個以上並列に接続されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池発電システム。
- 燃料電池本体に冷却水を連続的に供給することにより、電池反応で生成された熱を除去するための冷却水系を有し、前記冷却水系は、冷却水の電導度を低下させるイオン交換樹脂を、水処理容器内に配設した水処理装置を有する燃料電池発電システムの保守方法において、
前記水処理容器には、注入ノズル及び排出ノズルが設けられ、
前記水処理容器における処理水の出入口を弁により遮断密閉し、
前記注入ノズルから水及び気体の少なくとも一方を、吸引若しくは圧入により注入しながら、前記排出ノズルから前記イオン交換樹脂を排出することを特徴とする燃料電池発電システムの保守方法。
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