JP2008192415A - Fuel cell power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池発電装置に関する。 The present invention relates to a fuel cell power generator.
家庭向けに設置される燃料電池発電装置において、発電装置の搬入設置時には装置内部のタンク類に初期の水張り(水充填)が必要であるが、市水(水道水)で水を張ると、市水中の塩素、カルシウム、ナトリウム等の成分が侵入するため、発電装置内に設置されている水処理装置に一時的に過剰な負荷を与え、水処理装置の寿命を縮めさせてしまう。また、一部の水処理装置では、市水中の成分により著しく機能が低下するタイプのものも存在し、市水を用いた水張りは好ましいとはいえない。尚、燃料電池発電システムにおける水処理技術については特許文献1〜特許文献3等に開示されている。
ところで、設置工事を考慮すると、配管施工業者は発電機器設置時に市水配管を燃料電池発電装置に接続する必要があるが、上記の不具合を回避するために、燃料電池発電装置に接続する市水配管の途中に仮設の水処理装置を設置すると、燃料電池メーカもしくはガス供給会社等の発電試験員が実施する発電装置の試運転の完了まで待機した上で、再び仮設した水処理装置の取り外しと配管復旧のための工事が必要となり、待機時間を含めた人的コストが上昇するという問題がある。また、発電装置内に初回起動用の水処理装置を設置することはコストの観点、発電装置コンパクト化の観点から好ましくない。 By the way, considering the installation work, the plumbing contractor needs to connect the city water pipe to the fuel cell power generator when installing the power generation equipment, but in order to avoid the above problems, the city water connected to the fuel cell power generator is required. When a temporary water treatment device is installed in the middle of the piping, the tester of the power generation device implemented by a power generation tester such as a fuel cell manufacturer or a gas supply company waits for completion, and then the removal of the temporary water treatment device and the piping are performed again. There is a problem that construction work for restoration is required and the human cost including the waiting time increases. In addition, it is not preferable to install a water treatment device for initial startup in the power generation device from the viewpoint of cost and compactness of the power generation device.
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、仮設水処理装置の設置工事の効率化と共にコストを低減しつつ、初期充填市水からの装置の保護が可能となる燃料電池発電装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to protect the apparatus from the initial filling city water while reducing the cost as well as the efficiency of the installation work of the temporary water treatment apparatus. It is an object of the present invention to provide a fuel cell power generator capable of achieving the above.
上記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池発電装置は、装置内で回収される回収水を水処理する水処理装置を備えた燃料電池発電装置であって、前記市水供給ラインに供給される装置外部からの水を前記水処理装置による水処理に先立って水処理する仮設水処理装置が着脱自在に接続されるように形成されている、ことを特徴としている。
この構成によれば、市水供給ラインに供給される装置外部からの水(例えば、市水)が仮設水処理装置により水処理装置による水処理に先立って水処理されるので、水処理装置を市水から保護することができると共に、仮設水処理装置の設置工事の効率化が可能となる。
In order to solve the above-described problems, a fuel cell power generation device according to the present invention is a fuel cell power generation device including a water treatment device for water-treating recovered water collected in the device, and is provided in the city water supply line. A temporary water treatment device for treating the water supplied from the outside of the device prior to the water treatment by the water treatment device is detachably connected.
According to this configuration, water from the outside of the device (for example, city water) supplied to the city water supply line is treated by the temporary water treatment device prior to water treatment by the water treatment device. In addition to protecting from city water, it is possible to increase the efficiency of installation work for the temporary water treatment device.
上記構成において、装置外部からの水を供給するための市水供給ラインを装置外へ導出し、かつ、前記仮設水処理装置が着脱自在に接続される接続継手と、前記仮設水処理装置が離脱した状態の前記接続継手に接続されて前記市水供給ラインを短絡するための短絡用配管と、を備える構成を採用できる。
この構成によれば、装置内に市水供給ラインの市水を水処理するための専用の水処理装置を設けることなく、仮設水処理装置により市水供給ラインの市水を水処理することができる。
In the above configuration, a city water supply line for supplying water from the outside of the apparatus is led out of the apparatus, and a connection joint to which the temporary water treatment apparatus is detachably connected, and the temporary water treatment apparatus is detached. It is possible to adopt a configuration including a short-circuit pipe that is connected to the connection joint in a state of being connected to short-circuit the city water supply line.
According to this configuration, the city water in the city water supply line can be treated with the temporary water treatment device without providing a dedicated water treatment device for treating the city water in the city water supply line in the device. it can.
本発明によれば、仮設水処理装置の設置工事の効率化と共にコストを低減しつつ、初期充填市水からの装置の保護が可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, protection of the apparatus from initial filling city water is attained, reducing cost with efficiency improvement of the installation construction of a temporary water treatment apparatus.
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。図1及び図2は、本発明の一実施形態に係る燃料電池発電装置の要部の概略構成図であって、図1は仮設水処置装置を接続した状態を示す図である。図2は短絡配管を接続した状態を示す図である。
図1及び図2に示すように、この燃料電池発電装置は、燃料電池本体1、脱硫器2、改質器3、変成器4、CO除去器5、電池冷却水タンク9、回収水タンク10、脱気装置11、水処理装置12、燃料予熱器21、排熱回収器22等から構成されている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG.1 and FIG.2 is a schematic block diagram of the principal part of the fuel cell electric power generating apparatus which concerns on one Embodiment of this invention, FIG. 1 is a figure which shows the state which connected the temporary water treatment apparatus. FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which a short-circuit pipe is connected.
As shown in FIGS. 1 and 2, this fuel cell power generator includes a fuel cell
燃料電池本体1は、図示しない電解質層を挟持する燃料電池と空気極と、これらからなる単位セル毎に配設される冷却路を有する冷却板等から構成されている。この燃料電池本体1は、改質器3により生成された改質ガスと酸化剤ガス(空気)とを電気化学的に反応させて発電を行う。
The fuel cell
脱硫器2は、都市ガス等の原燃料に含まれる硫黄化合物を除去して改質器3へ供給する。例えば、脱硫器2は、都市ガス等の原燃料中に含まれる硫黄化合物を脱硫触媒により吸着除去する。この脱硫された原燃料と、改質反応に必要な水が混合された原料ガスは、改質器3に導入され、水素を生成する。 The desulfurizer 2 removes sulfur compounds contained in the raw fuel such as city gas and supplies it to the reformer 3. For example, the desulfurizer 2 adsorbs and removes sulfur compounds contained in raw fuel such as city gas using a desulfurization catalyst. The raw material gas in which the desulfurized raw fuel and water necessary for the reforming reaction are mixed is introduced into the reformer 3 to generate hydrogen.
改質器3は、電池冷却水タンク9からポンプ15により供給される改質用水蒸気と共に供給される原燃料を、水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスへ改質する。改質器3には、空気ブロア6から燃焼用の空気が供給され、燃焼排ガスライン24を通じて燃焼排ガスが燃料予熱器21に送られる。変成器4にはCO変成用触媒、例えば銅―亜鉛系触媒が充填されており、改質器3より取出された高温の改質ガスによって180〜300℃程度の温度に保持されて運転される。この間、水蒸気による改質ガス中のCOの酸化(シフト反応)が起こり、改質ガス中のCOの濃度は約1%程度へと低減される。変成器4を出た改質ガスは引き続いてCO除去器5へと送られる。CO除去器5は、図示しない空気ブロワと冷却構造を備えており、改質ガス中のCOは、空気ブロアによって送出された空気中の酸素と混合されて選択酸化され、CO除去器5を通流後の改質ガス中のCO濃度は10ppm程度に低減される。CO除去器5を通流した改質ガスは燃料電池本体1のアノード側電極、すなわち燃料極へと供給されて電気化学反応に寄与する。
The reformer 3 reforms the raw fuel supplied together with the reforming steam supplied from the battery cooling water tank 9 by the
回収水タンク10は、燃料電池本体1等から回収される装置内の水が収容されると共に、燃料電池発電装置の搬入設置時には、市水供給ライン50を通じて装置外の市水が供給される。なお、正常な運転状態であれば、装置内から回収水タンクに回収される水(市水と比較し、不純物が微小であり、水処理装置に与える負荷は低い)のみで、発電に伴って必要な水量が賄われるため(水自立)、通常の発電状態では、市水が発電装置に導入されることはない。
The recovered
脱気装置11は、曝気部13を備えており、回収水に溶存する炭酸ガス等を脱気した後、流入した排空気及び燃焼排ガスに直接接触してこれらを冷却し、排空気及び燃焼排ガスに含まれる水蒸気を冷却,凝縮して水とし、回収水タンク10に貯留する。凝縮しない排空気及び燃焼ガスは脱気装置11にて脱気した炭酸ガス等とともに外部に放出される。
The deaeration device 11 includes an aeration unit 13, and after degassing the carbon dioxide dissolved in the recovered water, the deaeration device 11 directly contacts the exhausted exhaust gas and the combustion exhaust gas to cool them, and the exhaust air and the combustion exhaust gas. The water vapor contained in the water is cooled and condensed to form water, which is stored in the recovered
排熱回収器22は、燃料電池本体1等で発生する熱を利用して、冷水を温水にして排熱を回収する。
The exhaust heat recovery unit 22 uses the heat generated in the fuel cell
水処理装置12は、回収水タンク10に回収された装置内の水がポンプ14を通じて供給され、この回収水を通流して純化し(所定の水処理を施し)、電池冷却水タンク9へ供給する。尚、水処理装置12により処理する水に塩素、カルシウム、ナトリウム等の成分が多く含まれていると、水処理装置12の負荷が増大し、水処理装置12の寿命が短くなり、また、一部の水処理方式では、不可逆なダメージを受ける場合もある。
In the
接続継手40は、回収水タンク10へ装置外部から市水を供給するための市水供給ライン50の中途に設けられており、この市水供給ライン50の一部を装置外部へ導出するために設けられている。
The
図1に示すように、仮設水処理装置41は、接続継手40に着脱自在に接続され、市水供給ライン50から供給される市水に含まれる塩素、カルシウム、ナトリウム等の成分を除去する。この仮設水処理装置41は、燃料電池発電装置に常設されているわけではなく、例えば、燃料電池発電装置を家庭等に初期設置して、回収水タンク10等に初期の水張りをする際に使用される。仮設水処理装置41により塩素、カルシウム、ナトリウム等の成分を除去した市水を回収水タンク10へ供給することにより、上記水処理装置12が処理する水に塩素、カルシウム、ナトリウム等の成分が多く含まれていることがない。すなわち、仮設水処理装置41は、装置外部からの市水を水処理装置12による水処理に先立って水処理する役割を果たす。これにより、初期の水張りにおける水処理装置12の負荷が過大となることを防止できる。
As shown in FIG. 1, the temporary water treatment apparatus 41 is detachably connected to the
図2に示すように、仮設水処理装置41は、初期の水張りが完了した後は、接続継手40からとり外されて、代わりに短絡用配管42が接続継手40を短絡する。これにより、初期の水張りが完了した後には、仮設水処理装置41は使用されることなく、市水は回収水タンク10へ直接供給される。仮設水処理装置41は、接続継手40から取り外された後は、他の燃料電池発電装置において同様に使用されることになる。なお、これらの作業は、本施工の市水配管を工事することなく行えるので、配管施工業者でなくとも容易に実施することが可能である。
As shown in FIG. 2, the temporary water treatment device 41 is removed from the
上記本発明の実施形態によれば、市水供給ラインに供給される装置外部からの水が仮設水処理装置により水処理装置による水処理に先立って水処理されるので、水処理装置を市水から保護することができると共に、仮設水処理装置の設置工事の効率化が可能となる。即ち、装置外部からの水を供給するための市水供給ラインを装置外へ導出し、かつ、仮設水処理装置が着脱自在に接続される接続継手と、仮設水処理装置が離脱した状態の接続継手に接続されて市水供給ラインを短絡するための短絡用配管とを設けることにより、運転試験員等の運転試験実施者による、仮設の水処理装置の取付け並びに取外しが可能となるので、燃料電池発電装置の設置工事にあたり、配管施工業者は、発電装置の試験完了まで待機することなく、市水配管と燃料電池発電装置の本接続を完了することが可能となる。また、装置内に市水供給ラインの市水を水処理するための専用の水処理装置を設けることなく、仮設水処理装置により市水供給ラインの市水を水処理することができる。 According to the embodiment of the present invention, the water from the outside of the apparatus supplied to the city water supply line is treated by the temporary water treatment apparatus prior to the water treatment by the water treatment apparatus. It is possible to improve the efficiency of the installation work of the temporary water treatment device. That is, a city water supply line for supplying water from the outside of the apparatus is led out of the apparatus, and the connection joint to which the temporary water treatment apparatus is detachably connected and the connection in a state where the temporary water treatment apparatus is detached By providing a short-circuit pipe for short-circuiting the city water supply line connected to the joint, it becomes possible to install and remove the temporary water treatment device by an operation tester such as an operation tester. When installing the battery power generation device, the piping contractor can complete the main connection between the city water pipe and the fuel cell power generation device without waiting for the completion of the test of the power generation device. Moreover, the city water of a city water supply line can be water-treated with a temporary water treatment apparatus, without providing the exclusive water treatment apparatus for water-treating the city water of a city water supply line in an apparatus.
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は、特許請求の範囲の概念を逸脱しない範囲で、上記実施の形態の構造に種々の変形や変更を施すことも可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention can be variously modified and changed without departing from the concept of the claims.
1…燃料電池本体
2…脱硫器
3…改質器
4…変成器
5…CO除去器
6…空気ブロア
7…空気ブロア
8…ポンプ
9…電池冷却水ポンプ
10…回収水タンク
11…脱気装置
12…水処理装置
14,15…ポンプ
16…バルブ
21…燃料予熱器
22…排熱回収器
40…接続継手
41…仮設水処理装置
42…短絡用配管
50…市水供給ライン
DESCRIPTION OF
Claims (2)
装置外部からの水を前記水処理装置による水処理に先立って水処理する仮設水処理装置が着脱自在に接続されるように形成されている、
ことを特徴とする燃料電池発電装置。 A fuel cell power generator equipped with a water treatment device for treating the recovered water collected in the device,
A temporary water treatment device that treats water from outside the device prior to water treatment by the water treatment device is formed so as to be detachably connected.
A fuel cell power generator characterized by that.
前記仮設水処理装置が離脱した状態の前記接続継手に接続されて前記市水供給ラインを短絡するための短絡用配管と、
を有す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。 A connection joint for deriving a city water supply line for supplying water from the outside of the apparatus to the outside of the apparatus, and the temporary water treatment apparatus being detachably connected,
A short-circuit pipe for short-circuiting the city water supply line connected to the connection joint in a state in which the temporary water treatment device is detached;
The fuel cell power generator according to claim 1, comprising:
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