JP2018106912A - 燃料電池発電システムの純水精製装置 - Google Patents

燃料電池発電システムの純水精製装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2018106912A
JP2018106912A JP2016251926A JP2016251926A JP2018106912A JP 2018106912 A JP2018106912 A JP 2018106912A JP 2016251926 A JP2016251926 A JP 2016251926A JP 2016251926 A JP2016251926 A JP 2016251926A JP 2018106912 A JP2018106912 A JP 2018106912A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
pure water
space
storage tank
fuel cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016251926A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6694378B2 (ja
Inventor
達也 三木
Tatsuya Miki
達也 三木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2016251926A priority Critical patent/JP6694378B2/ja
Priority to US15/849,778 priority patent/US10653976B2/en
Priority to GB1721667.2A priority patent/GB2560077B/en
Priority to CN201711418453.6A priority patent/CN108238663B/zh
Publication of JP2018106912A publication Critical patent/JP2018106912A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6694378B2 publication Critical patent/JP6694378B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/10—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
    • B01D15/24—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to the treatment of the fractions to be distributed
    • B01D15/242—Intermediate storage of effluents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/10—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
    • B01D15/14—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to the introduction of the feed to the apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/26—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism
    • B01D15/36—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism involving ionic interaction, e.g. ion-exchange, ion-pair, ion-suppression or ion-exclusion
    • B01D15/361—Ion-exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04291—Arrangements for managing water in solid electrolyte fuel cell systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
    • B01J47/02—Column or bed processes
    • B01J47/022—Column or bed processes characterised by the construction of the column or container
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
    • C02F2001/427—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange using mixed beds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/02—Non-contaminated water, e.g. for industrial water supply
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/02—Non-contaminated water, e.g. for industrial water supply
    • C02F2103/04—Non-contaminated water, e.g. for industrial water supply for obtaining ultra-pure water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/002—Construction details of the apparatus
    • C02F2201/003—Coaxial constructions, e.g. a cartridge located coaxially within another
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/10—Energy recovery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H01M8/04164—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal by condensers, gas-liquid separators or filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H01M8/0687—Reactant purification by the use of membranes or filters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)

Abstract

【課題】精製した純水の保水が可能な燃料電池発電システムの純水精製装置を提供すること。【解決手段】純水精製装置１０は、有底筒状の収納タンク１１と、収納タンク１１の上方開口を水密に閉鎖する蓋体１２と、収納タンク１１と蓋体１２とで形成される収納空間Ｓの上部に配設され蓋体１２との間に上部空間を形成する上部フィルタと、収納空間Ｓの下部に配設され収納タンク１１の底板との間に下部空間を形成する下部フィルタ１４と、上部フィルタ及び下部フィルタ１４を貫通し、上部空間と下部空間とを連通させる通水管１５と、収納タンク１１、上部フィルタ、下部フィルタ１４及び通水管１５によって画成される空間に充填されるイオン交換樹脂１６とを備える。蓋体１２には、上部空間に水を供給する給水管３８が形成されると共に、通水管１５に接続する溢水管３９が設けられ、下部空間には、収納タンク１１内の純水を外部に排出する送水管２７が接続される。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池での発電によって発生した水を純水に精製する燃料電池発電システムの純水精製装置に関する。
燃料電池は、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させることで電気エネルギーを生成する。燃料電池に供給される燃料ガスとしては、炭化水素系の原燃料を水蒸気改質することによって得られる水素ガスが使用されている。
上記の水蒸気改質では、改質反応に使用される水蒸気に対応した量の水を改質器に供給する必要がある。当該水を外部から供給する方式もあるが、燃料電池での発電によって発生した排ガスに含まれる水を上記改質に必要な水として循環させる方式が注目されている。後者の方式を利用した燃料電池発電システムでは、燃料電池からの排ガスに含まれる水分を回収した凝縮水を純水に精製し貯留した上で循環させる必要がある。特許文献１及び特許文献２には、凝縮水を浄化して純水に精製する装置が開示されている。
特開２０１１−１３１１８２号公報 特開２０１４−２０７０６０号公報
特許文献１に記載された装置は、有底容器の中央に導水管を配置すると共に、導水管の周囲にイオン交換樹脂を充填し、蓋体に設けられた縦連通路から導水管に供給した凝縮水を、下方から上方に向かってイオン交換樹脂の間を通過させて浄化し、有底容器の上部側に設けられた導水路から純水を排出する。また、特許文献２に記載された装置は、下部フィルタと上部フィルタとの間にイオン交換樹脂が充填された装置本体を備え、装置本体の下部側に設けられた水導入口から供給した凝縮水を、下方から上方に向かってイオン交換樹脂の間を通過させて浄化し、装置本体の上部側に設けられた水排出口から純水を排出する。
このように、特許文献１及び特許文献２の各装置では、凝縮水がイオン交換樹脂の間を下から上に向かって通過することによって浄化され、上部口から純水が排出されるので、当該装置の内部には、純水を貯留するための空間がない。このため、燃料電池発電システムには、当該装置から排出された純水を貯留するためのタンクが別途必要となる。
本発明の目的は、精製した純水の保水が可能な燃料電池発電システムの純水精製装置を提供することである。
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
燃料電池での発電によって発生した水（例えば、後述の実施形態での凝縮水）を純水に精製する燃料電池発電システムの純水精製装置（例えば、後述の実施形態での純水精製装置１０）であって、
有底筒状の収納タンク（例えば、後述の実施形態での収納タンク１１）と、
前記収納タンクの上方に開口する開口部（例えば、後述の実施形態での開口部２１）を水密に閉鎖する蓋体（例えば、後述の実施形態での蓋体１２）と、
前記収納タンクと前記蓋体とで形成される収納空間（例えば、後述の実施形態での収納空間Ｓ）の上部に配設され、前記蓋体との間に上部空間（例えば、後述の実施形態での上部空間５２）を形成する上部フィルタ（例えば、後述の実施形態での上部フィルタ１３）と、
前記収納空間の下部に配設され、前記収納タンクの底部（例えば、後述の実施形態での底板２５）との間に下部空間を（例えば、後述の実施形態での下部空間５１）形成する下部フィルタ（例えば、後述の実施形態での下部フィルタ１４）と、
前記上部フィルタ及び前記下部フィルタを貫通し、前記収納タンクの略中央に配置されて前記上部空間と前記下部空間とを連通させる通水管（例えば、後述の実施形態での通水管１５）と、
前記収納タンク、前記上部フィルタ、前記下部フィルタ及び前記通水管によって画成される空間に充填されるイオン交換樹脂（例えば、後述の実施形態でのイオン交換樹脂１６）と、を備え、
前記蓋体には、前記上部空間に前記水を供給する給水路（例えば、後述の実施形態での給水管３８）が形成されると共に、前記通水管に接続する溢水路（例えば、後述の実施形態での溢水管３９）が設けられ、
前記下部空間には、前記収納タンク内の前記純水を外部に排出する第１排水路（例えば、後述の実施形態での送水管２７）が接続される。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記下部空間には、前記第１排水路とは異なる前記収納タンク内の前記純水を排出する第２排水路（例えば、後述の実施形態での排水管２８）が接続される。
また、請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、
前記収納タンクは円筒状であり、
前記上部フィルタは、前記給水路から供給される前記水の着水点（例えば、後述の実施形態での着水ポイントＰ）から離間するに従って開口面積が大きくなるスリット状の開口孔（例えば、後述の実施形態でのスリット状の開口孔４１）を有する。
また、請求項４に記載の発明では、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、
前記上部フィルタは、前記通水管の周囲に、前記上部空間側に凹んだ空気溜まり部（例えば、後述の実施形態での凸部４３）を有する。
また、請求項５に記載の発明では、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、
前記水は、前記燃料電池から排出される排ガスに含まれる水分を回収した凝縮水である。
請求項１に記載の発明によれば、第１排水路から排出されない余剰の純水は収納タンク内の通水管に貯留され、通水管が純水で満たされると、余剰の純水は、通水管の上端から溢水管を介してオーバーフローする。このように、収納タンク内の通水管を純水貯留タンクとして利用できるため、燃料電池発電システムには、純水精製装置によって精製された純水を貯留するためのタンクが不要である。その結果、燃料電池発電システムのコストダウン及び省スペース化を実現できる。
請求項２に記載の発明によれば、収納タンク内の水を排出して空にする必要がある場合には、下部空間に接続された第２排水路から排水する。このとき排出される水はイオン交換樹脂を通過した純水であり、凝縮水又は凝縮水の混合水は排水されないため、土壌環境又は水質環境に与える影響を小さくできる。
請求項３に記載の発明によれば、上部フィルタは、給水路から供給される水の着水点から離間するに従って開口面積が大きくなるスリット状の開口孔を有するため、収納空間への水の供給流量は場所によって偏ることがなく、均一な流量にできる。その結果、上部フィルタの全面に亘って略同一流量の水が行きわたった状態で収納空間に供給されるため、イオン交換樹脂の利用率を平均化できる。
請求項４に記載の発明によれば、通水管の上部周囲に空気溜まり部を有するので、給水路から供給される水と、収納空間内の空気との置換が促進され、収納空間に水がスムースに流入する。
請求項５に記載の発明によれば、燃料電池から排出される排ガスに含まれる水分を回収した凝縮水を、イオン交換樹脂によって浄化して純水にできる。
本発明に係る一実施形態の燃料電池発電システムの純水精製装置の一部を透視して示す外観斜視図である。 図１に示す燃料電池発電システムの純水精製装置のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１に示す燃料電池発電システムの純水精製装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 上部フィルタの平面図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。本発明に係る一実施形態の純水精製装置は、燃料電池を備えた燃料電池発電システムに設けられる。燃料電池は、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させることで電気エネルギーを生成する。本実施形態の純水精製装置は、燃料電池から排出される排ガスに含まれる水分を回収した凝縮水を純水に精製し、その一部を貯留する。
図１は、本発明に係る一実施形態の燃料電池発電システムの純水精製装置の一部を透視して示す外観斜視図である。図２は、図１に示す純水精製装置のＩＩ−ＩＩ線断面図である。また図３は、図１に示す純水精製装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図１〜図３に示す純水精製装置１０は、収納タンク１１と、蓋体１２と、上部フィルタ１３と、下部フィルタ１４と、通水管１５と、イオン交換樹脂１６とを備える。
収納タンク１１は、上方に開放された開口部２１を有する有底円筒状に形成された容器であり、収納タンク１１の底板２５には、収納タンク１１を支持するための複数の脚部２６が設けられている。
収納タンク１１は、大径のタンク本体２２と、タンク本体２２より小径とされてタンク本体２２の下部に連続して形成された副タンク部２３とを有する。タンク本体２２と副タンク部２３との間には、段部２４が形成されている。副タンク部２３には、副タンク部２３の内部空間に連通する第１排水路を形成する送水管２７及び第２排水路を形成する排水管２８が、径方向外方に向かって設けられている。
蓋体１２は、収納タンク１１の開口部２１に嵌合して開口部２１を水密に閉鎖するものであり、タンク本体２２の内径より僅かに小さい外径を有し、開口部２１に内嵌する円環状の嵌合部３１を備える。嵌合部３１の外周面に形成されたＯリング溝３２には、Ｏリング３３が装着されている。蓋体１２は、Ｏリング３３を介して収納タンク１１に内嵌し、収納タンク１１と蓋体１２とで収納空間Ｓを画成する。
蓋体１２の中心には、蓋体１２を上下方向に貫通する貫通孔３４を形成する円環状リブ３５が設けられている。円環状リブ３５の内周面には、Ｏリング３６が装着されるＯリング溝３７が形成され、後述する通水管１５の上端部が水密に内嵌する。
さらに、蓋体１２には、収納タンク１１の収納空間Ｓに連通した給水路を形成する給水管３８と、蓋体１２の中心に形成された貫通孔３４に連通した溢水路を形成する溢水管３９とが設けられている。
上部フィルタ１３及び下部フィルタ１４は、同一部材であり、表裏を逆方向に向けて収納タンク１１（収納空間Ｓ）の上部及び下部に配設される。図４に示すように、上部フィルタ１３及び下部フィルタ１４は、複数のスリット状の開口孔４１を有する略円板状に形成されている。上部フィルタ１３及び下部フィルタ１４の各中心には、空気溜まり部として機能する板厚方向に突出した円筒状の凸部４３が形成されている。凸部４３には、通水管１５に嵌合する貫通孔４２が設けられている。
下部フィルタ１４は、凸部４３を下方に向けた状態で、収納タンク１１内のタンク本体２２と副タンク部２３との段部２４に係止されて配置されている。収納タンク１１内に下部フィルタ１４を設けることにより、副タンク部２３には、下部フィルタ１４の下方に下部空間５１が形成される。
また、上部フィルタ１３は、凸部４３を上方に向けた状態で、収納タンク１１の上部に配置され、その外周部の上面が蓋体１２によって保持される。収納タンク１１内に上部フィルタ１３を設けることにより、上部フィルタ１３と蓋体１２との間に上部空間５２が形成される。
上部フィルタ１３（下部フィルタ１４）に設けられた複数のスリット状の開口孔４１は、蓋体１２に設けられた給水管３８の収納空間Ｓへの開口部４４、即ち、給水管３８から供給される水（凝縮水）の着水ポイントＰ（図４参照）から離間するに従って、開口面積が大きくなるように設定されている。
通水管１５は、上部フィルタ１３及び下部フィルタ１４の貫通孔４２を貫通し、下端は下部フィルタ１４より下方の下部空間５１に位置し、上端はＯリング３６を介して蓋体１２の円環状リブ３５に内嵌する。これにより、収納タンク１１の下部空間５１と、円環状リブ３５の貫通孔３４とが連通する。なお、上述したように、貫通孔３４には溢水管３９が設けられているため、下部空間５１と溢水管３９は、通水管１５及び貫通孔３４を介して連通する。
通水管１５の内部には、通水管１５に貯留された純水の水位を検出するためのフロートセンサ６１が、円環状リブ３５の貫通孔３４の上方から挿入されて配設されている。フロートセンサ６１の基部である取付け基板６２は、貫通孔３４の上方を塞ぐように、円環状リブ３５にボルト固定されている。
イオン交換樹脂１６は、収納タンク１１、上部フィルタ１３、下部フィルタ１４、及び通水管１５で画成される空間に充填されている。なお、イオン交換樹脂１６は、収納空間Ｓを流下する凝縮水から陽イオン（Ｎａ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋等）及び陰イオン（Ｃｌ−、ＨＣＯ３ −等）を除去する不溶性の合成樹脂であり、樹脂は化学的に不活性な部分の樹脂基体とイオン交換基の部分とから構成されている。
次に、上記の構成を備えた燃料電池発電システムの純水精製装置１０の作用について説明する。
燃料電池発電システムの凝縮器（不図示）から滴下する凝縮水は、給水管３８から純水精製装置１０に供給され、給水管３８の収納空間Ｓへの開口部４４に対応して位置する上部フィルタ１３の着水ポイントＰに吐出された後、上部フィルタ１３の上面に沿って広がりながら、複数のスリット状の開口孔４１から収納空間Ｓ内に流入する。なお、複数のスリット状の開口孔４１は、着水ポイントＰから離間するに従って開口面積が大きくなるように設定されているため、凝縮水の収納空間Ｓへの供給流量は場所によって偏らない。すなわち、上部フィルタ１３の全面に亘って略同一流量の凝縮水が行きわたる。
上部フィルタ１３の開口孔４１から収納空間Ｓ内に供給された凝縮水には、金属イオンや無機イオン、有機物等が含まれている。こういった凝縮水がイオン交換樹脂１６の間を上から下に向かって流下させながらイオン交換樹脂１６との間でイオン交換することで純水が精製される。なお、収納空間Ｓへの凝縮水の流入に伴って生じる収納空間Ｓ内の空気の排出は、上部フィルタ１３の凸部４３が空気溜まり部として機能することで円滑に行われる。その結果、凝縮水がイオン交換樹脂１６間をスムースに流れ、収納空間Ｓへの凝縮水の流入は阻害されない。
凝縮水がイオン交換樹脂１６の間を上から下に向かって通過することによって得られた純水は、下部フィルタ１４より下方の下部空間５１に溜り、送水管２７から排出される。送水管２７から排出され改質器等に送られる純水の量は図示しないポンプ等によって調整されており、精製される純水の量が送水管２７から排出される純水の量を上回ると、送水管２７から排出されない余剰の純水は、通水管１５内に下方から上方に向かって貯留される。余剰の純水が増して通水管１５が純水で満たされると、余剰の純水は、通水管１５の上端から溢水管３９を介してオーバーフローする。このように、通水管１５は、純水を貯留する純水タンクとして機能する。
なお、純水精製装置１０のメンテナンスを行う際又は純水精製装置１０を長期間使用しない場合には、純水精製装置１０内の全ての水を排出する必要がある。このときは、下部空間５１に連通する排水管２８から排水する。下部空間５１内の水はイオン交換樹脂１６を通過した純水であるため、排水管２８から排水される水は、凝縮水を含まない純水だけである。
以上説明したように、本実施形態の純水精製装置１０によれば、有底筒状の収納タンク１１と、収納タンク１１の上方に開口する開口部２１を水密に閉鎖する蓋体１２と、収納タンク１１と蓋体１２とで形成される収納空間Ｓの上部に配設されて蓋体１２との間に上部空間５２を形成する上部フィルタ１３と、収納空間Ｓの下部に配設されて収納タンク１１の底板２５との間に下部空間５１を形成する下部フィルタ１４と、上部フィルタ１３及び下部フィルタ１４を貫通し、収納タンク１１の略中央に配置されて上部空間５２と下部空間５１とを連通させる通水管１５と、収納タンク１１、上部フィルタ１３、下部フィルタ１４及び通水管１５によって画成される空間に充填されるイオン交換樹脂１６とを備える。蓋体１２には、上部空間５２に水を供給する給水管３８が形成されると共に、通水管１５に接続する溢水管３９が設けられ、下部空間５１には、収納タンク１１内の純水を外部に排出する送水管２７が接続されているため、送水管２７からは純水が排出される。また、送水管２７から排出されない余剰の純水は通水管１５に貯留され、通水管１５が純水で満たされると、余剰の純水は、通水管１５の上端から溢水管３９を介してオーバーフローする。このように、収納タンク１１内の通水管１５を純水貯留タンクとして利用できるため、燃料電池発電システムには、純水精製装置１０によって精製された純水を貯留するためのタンクが不要である。その結果、燃料電池発電システムのコストダウン及び省スペース化を図ることができる。
また、下部空間５１には、送水管２７とは異なる収納タンク１１内の純水を排出する排水管２８が接続されるので、収納タンク１１内の水を排出して空にする必要がある場合には、下部空間５１に接続された排水管２８から排水する。このとき排出される水はイオン交換樹脂１６を通過した純水であり、凝縮水又は凝縮水の混合水は排水されないため、土壌環境又は水質環境に与える影響を小さくできる。
また、収納タンク１１は円筒状であり、上部フィルタ１３は、給水管３８から供給される凝縮水の着水ポイントＰから離間するに従って開口面積が大きくなるスリット状の開口孔４１を有するため、凝縮水の収納空間Ｓへの供給流量は場所によって偏ることなく、均一な流量にできる。その結果、上部フィルタ１３の全面に亘って略同一流量の凝縮水が行きわたった状態で収納空間Ｓに供給されるため、イオン交換樹脂１６の利用率を平均化できる。
さらに、上部フィルタ１３は、通水管１５の周囲に、上部空間５２側に凹んだ凸部４３を有し、凸部４３は、収納空間Ｓへの凝縮水の流入に伴って収納空間Ｓから排出される空気溜まり部として機能する。このため、給水管３８から供給される凝縮水と、収納空間Ｓ内の空気との置換が促進され、凝縮水は収納空間Ｓにスムースに流入する。
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
１０ 純水精製装置
１１ 収納タンク
１２ 蓋体
１３ 上部フィルタ
１４ 下部フィルタ
１５ 通水管
１６ イオン交換樹脂
２１ 開口部
２５ 底板
２７ 送水管
２８ 排水管
３８ 給水管
３９ 溢水管
４１ 開口孔
４３ 凸部
５１ 下部空間
５２ 上部空間
Ｐ 着水ポイント
Ｓ 収納空間

Claims (5)

  1. 燃料電池での発電によって発生した水を純水に精製する燃料電池発電システムの純水精製装置であって、
    有底筒状の収納タンクと、
    前記収納タンクの上方に開口する開口部を水密に閉鎖する蓋体と、
    前記収納タンクと前記蓋体とで形成される収納空間の上部に配設され、前記蓋体との間に上部空間を形成する上部フィルタと、
    前記収納空間の下部に配設され、前記収納タンクの底部との間に下部空間を形成する下部フィルタと、
    前記上部フィルタ及び前記下部フィルタを貫通し、前記収納タンクの略中央に配置されて前記上部空間と前記下部空間とを連通させる通水管と、
    前記収納タンク、前記上部フィルタ、前記下部フィルタ及び前記通水管によって画成される空間に充填されるイオン交換樹脂と、を備え、
    前記蓋体には、前記上部空間に前記水を供給する給水路が形成されると共に、前記通水管に接続する溢水路が設けられ、
    前記下部空間には、前記収納タンク内の前記純水を外部に排出する第１排水路が接続された、燃料電池発電システムの純水精製装置。
  2. 請求項１に記載の燃料電池発電システムの純水精製装置であって、
    前記下部空間には、前記第１排水路とは異なる前記収納タンク内の前記純水を排出する第２排水路が接続された、燃料電池発電システムの純水精製装置。
  3. 請求項１又は２に記載の燃料電池発電システムの純水精製装置であって、
    前記収納タンクは円筒状であり、
    前記上部フィルタは、前記給水路から供給される前記水の着水点から離間するに従って開口面積が大きくなるスリット状の開口孔を有する、燃料電池発電システムの純水精製装置。
  4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池発電システムの純水精製装置であって、
    前記上部フィルタは、前記通水管の周囲に、前記上部空間側に凹んだ空気溜まり部を有する、燃料電池発電システムの純水精製装置。
  5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の燃料電池発電システムの純水精製装置であって、
    前記水は、前記燃料電池から排出される排ガスに含まれる水分を回収した凝縮水である、燃料電池発電システムの純水精製装置。
JP2016251926A 2016-12-26 2016-12-26 燃料電池発電システムの純水精製装置 Expired - Fee Related JP6694378B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016251926A JP6694378B2 (ja) 2016-12-26 2016-12-26 燃料電池発電システムの純水精製装置
US15/849,778 US10653976B2 (en) 2016-12-26 2017-12-21 Water purification apparatus of fuel cell generation system
GB1721667.2A GB2560077B (en) 2016-12-26 2017-12-21 Water purification apparatus for fuel cell generation system
CN201711418453.6A CN108238663B (zh) 2016-12-26 2017-12-25 燃料电池发电系统的纯水精制装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016251926A JP6694378B2 (ja) 2016-12-26 2016-12-26 燃料電池発電システムの純水精製装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018106912A true JP2018106912A (ja) 2018-07-05
JP6694378B2 JP6694378B2 (ja) 2020-05-13

Family

ID=61131637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016251926A Expired - Fee Related JP6694378B2 (ja) 2016-12-26 2016-12-26 燃料電池発電システムの純水精製装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10653976B2 (ja)
JP (1) JP6694378B2 (ja)
CN (1) CN108238663B (ja)
GB (1) GB2560077B (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019235224A1 (ja) 2018-06-04 2019-12-12 Ｓｅｉオプティフロンティア株式会社 検査システム
WO2021045334A1 (ko) * 2019-09-06 2021-03-11 주식회사 코렌스 수소연료전지 자동차용 이온교환수지 카트리지

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11588161B2 (en) * 2017-07-27 2023-02-21 Kyocera Corporation Fuel cell device
US10562408B2 (en) * 2017-09-20 2020-02-18 Ford Motor Company Anode exhaust reservoir assembly
KR102788031B1 (ko) * 2019-12-26 2025-03-28 삼성디스플레이 주식회사 유리 기판 화학 강화로 장치
CN113149272B (zh) * 2021-04-08 2023-05-23 3M材料技术（广州）有限公司 一种滤芯以及具有该滤芯的过滤器
US11502322B1 (en) 2022-05-09 2022-11-15 Rahul S Nana Reverse electrodialysis cell with heat pump
US11502323B1 (en) 2022-05-09 2022-11-15 Rahul S Nana Reverse electrodialysis cell and methods of use thereof
CN115531945B (zh) * 2022-09-27 2024-07-05 江苏钲清环保科技有限公司 一种过滤装置及纯水设备
US11855324B1 (en) 2022-11-15 2023-12-26 Rahul S. Nana Reverse electrodialysis or pressure-retarded osmosis cell with heat pump
WO2024107873A1 (en) 2022-11-15 2024-05-23 Nana Rahul S Reverse electrodialysis or pressure-retarded osmosis cell and methods of use thereof
US12040517B2 (en) 2022-11-15 2024-07-16 Rahul S. Nana Reverse electrodialysis or pressure-retarded osmosis cell and methods of use thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5721092U (ja) * 1980-07-07 1982-02-03
JP2000325952A (ja) * 1999-05-19 2000-11-28 Mitsubishi Rayon Co Ltd 容 器
JP2011083744A (ja) * 2009-10-19 2011-04-28 Toyota Boshoku Corp 冷却水供給装置のイオン交換器
JP2011131182A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Ogihara Seisakusho:Kk 燃料電池発電システムの水浄化装置
JP2011228183A (ja) * 2010-04-21 2011-11-10 Eneos Celltech Co Ltd 燃料電池システム

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3221350A1 (de) * 1982-06-05 1983-12-08 Erich 5412 Ransbach-Baumbach Alhäuser Geraet zur bereitstellung hochreinen, sterilen wassers
GB2192808A (en) * 1986-02-19 1988-01-27 Dryden Aquaculture Ltd Filter
US6190528B1 (en) 1998-03-19 2001-02-20 Xiang Li Helical electrodeionization apparatus
US20050095468A1 (en) * 2002-04-05 2005-05-05 Bridgestone Corporation Fluid cleaner and fuel-cell generator
JP4102744B2 (ja) 2003-11-28 2008-06-18 東洋▲ろ▼機製造株式会社 イオン交換フィルタ
US8187756B2 (en) * 2004-09-06 2012-05-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system
JP4574464B2 (ja) * 2005-06-16 2010-11-04 トヨタ紡織株式会社 イオン除去装置
JP4844724B2 (ja) * 2006-03-29 2011-12-28 三浦工業株式会社 イオン交換装置の制御方法
KR20100035393A (ko) * 2008-09-26 2010-04-05 웅진코웨이주식회사 연수기
JP5375162B2 (ja) * 2009-02-17 2013-12-25 トヨタ紡織株式会社 イオン交換装置
CN102190336B (zh) * 2010-03-08 2014-11-26 周耀周 流体处理单元、流体处理组件以及流体处理装置
JP6100065B2 (ja) 2013-04-10 2017-03-22 本田技研工業株式会社 燃料電池システム用イオン交換装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5721092U (ja) * 1980-07-07 1982-02-03
JP2000325952A (ja) * 1999-05-19 2000-11-28 Mitsubishi Rayon Co Ltd 容 器
JP2011083744A (ja) * 2009-10-19 2011-04-28 Toyota Boshoku Corp 冷却水供給装置のイオン交換器
JP2011131182A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Ogihara Seisakusho:Kk 燃料電池発電システムの水浄化装置
JP2011228183A (ja) * 2010-04-21 2011-11-10 Eneos Celltech Co Ltd 燃料電池システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019235224A1 (ja) 2018-06-04 2019-12-12 Ｓｅｉオプティフロンティア株式会社 検査システム
WO2021045334A1 (ko) * 2019-09-06 2021-03-11 주식회사 코렌스 수소연료전지 자동차용 이온교환수지 카트리지

Also Published As

Publication number Publication date
US20180178143A1 (en) 2018-06-28
GB2560077A (en) 2018-08-29
GB201721667D0 (en) 2018-02-07
CN108238663B (zh) 2021-02-09
US10653976B2 (en) 2020-05-19
JP6694378B2 (ja) 2020-05-13
CN108238663A (zh) 2018-07-03
GB2560077B (en) 2021-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6694378B2 (ja) 燃料電池発電システムの純水精製装置
CN107744379B (zh) 用于水槽洗碗机的呼吸器和水槽洗碗机
CN107854084B (zh) 用于水槽洗碗机的呼吸器和水槽洗碗机
RU2008101248A (ru) Разделитель потока через сопло в аппарате для розлива напитка
JP2010033917A (ja) 燃料電池システム
JP5349284B2 (ja) 燃料電池発電システムの水浄化装置
KR20150145354A (ko) 정수기형 수소수 제조장치
US20200313208A1 (en) Water Separator For A Fuel Cell System
JP2013128890A (ja) 油水分離装置およびドレン水浄化システム
CN217109849U (zh) 一种导流结构及使用该结构的加湿器
CN216890293U (zh) 一种污水处理系统
RU191965U1 (ru) Установка для очистки сточных вод
US6446681B1 (en) Filler unit for topping up a container with liquid
JP4313624B2 (ja) 電解生成水の貯留装置
CN109864569B (zh) 蒸汽烤箱排水结构
JP6742194B2 (ja) 燃料電池装置
JPWO2019021892A1 (ja) 燃料電池装置
JP7821885B2 (ja) 液体貯蔵装置およびそれを備えた電解脱酸素システムならびに冷蔵庫
CN205933295U (zh) 多功能小型循环机组
CN210795812U (zh) 一种小型节能型化学除磷装置
JP4184546B2 (ja) 塩素発生器
CN110690480B (zh) 一种燃料电池系统的补水箱及燃料电池系统
CN203687678U (zh) 一种喷水增湿器
CN108452579A (zh) 一种市政污水处理系统
CN212450668U (zh) 一种用于农村生活污水处理系统末端回流装置

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20170120

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181127

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190917

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191008

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191205

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200331

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200417

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6694378

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees