JP3930364B2 - 燃料電池発電システムの水供給装置及びこれを用いた燃料電池発電システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料電池発電システムの水供給装置及びこれを用いた燃料電池発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の燃料電池発電システムの水供給装置の構成図である。同図に示すように、この燃料電池発電システムでは、燃料電池本体として燃料電池スタック１を有している。燃料電池スタック１は、電解質膜（固体高分子膜など）を燃料極と酸素極とで挟んだ構成の発電セルを、セパレータを介して、多数積層してなるものであり、燃料極側には燃料ガス供給装置２から燃料ガス（水素、又は、メタノールなどを改質して得られる水素リッチガス等）が供給され、酸素極側には酸化ガス供給装置３から酸化ガス（酸素又は空気等）が供給されるようになっており、これらの燃料ガスと酸化ガスとに基づいて発電をする。
【０００３】
また、燃料電池スタック１の下流側には水回収装置４，５が設けられており、これらの水回収装置４，５によって、燃料電池スタック１の排気から凝縮水や発電による生成水を分離して回収するようになっている。
【０００４】
そして、本燃料電池発電システムには水供給装置６が装備されている。水供給装置６は水タンク７、水処理装置８、水供給ポンプ９，１０などを備えている。水タンク７には水１８が貯溜されている。この水１８は電磁弁１２を介して供給される水道水や水回収装置４，５で回収された回収水が水タンク７に貯留されたものである。水タンク７にはレベルセンサ１５が設けられており、図示しない制御装置ではレベルセンサ１５の水位検出信号（図示例では水タンク７の水位に対して上から順にＨ，Ｌ，ＬＬのレベルが設定されている）に基づいて、例えば電磁弁１２の開閉制御をすることにより水道水を補給して水タンク７内の水量を確保している。
【０００５】
水処理装置８は水タンク７の下流側に配置されており、水供給ポンプ９，１０によって水タンク７から抽出された水を浄化する。水処理装置８は図示しないフィルタや図７に示すようなイオン交換器１３などによって構成されている。イオン交換器１３は容器に微粒子のイオン交換樹脂１４を収容してなるものであり、このイオン交換樹脂１４に不純物イオンが溶解している水を流すと不純物イオンがイオン交換されて高純度の水が生成される。この水はイオン交換水と呼ばれ、その純度は電気伝導度（導電度）で評価される（純度が高い程、導電度は低くなる）。水の導電度を計測するため、図６に示すように水処理装置８の出口側には導電度センサ１１が設けられている。
【０００６】
水処理装置８で生成された高純度の水は、図６に示すように水供給ポンプ９，１０によって燃料ガス供給装置２や燃料ガス供給装置３に供給される。燃料ガス供給装置２が改質型の場合、水蒸気改質の原料として水が燃料ガス供給装置２へ供給される。また、燃料電池スタック１が、固体高分子膜を用いた固体高分子型の場合、電解質膜である固体高分子膜を湿潤に保つため、燃料ガス供給装置２及び酸化ガス供給装置３から燃料電池スタック１へ供給する燃料ガス及び酸化ガスを水によって加湿する。なお、改質型の燃料ガス供給装置のように水蒸気改質により既に燃料ガスが湿潤している場合もある。
【０００７】
そして、この水蒸気改質や固体高分子膜の湿潤のために供給される水は、改質型の燃料ガス供給装置や燃料電池スタックの発電セルにおける触媒の性能劣化を防止するため、高純度に保つ必要がある。このため、水供給装置６では水処理装置８によって高純度の水を生成している。水処理装置８のイオン交換樹脂１４は、一定量（不純物イオン濃度×処理水量）を処理すると性能が劣化して寿命が費やされるため、新品との交換又は再生処理等のメンテナンスが必要である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃料ガス供給装置２や酸化ガス供給装置３への供給水量は燃料電池発電システムの運転状態により増減する。このため、部分負荷運転時や燃料電池発電システムの補機にのみ電力を供給するとき（アイドリング時）などに供給水量が低減された場合には、イオン交換樹脂１４を流れる水も減少するため、イオン交換樹脂１４における水流が不均一となる（局部的に水が流れる）。このため、イオン交換樹脂１４の局部的な劣化が激しくなってイオン交換樹脂１４の寿命が低下してしまう。つまり、所定量以上の水をイオン交換樹脂１４に流した場合にはイオン交換樹脂１４全体に均一に水が流れるが、水量が少ない場合には例えば図７に矢印Ａで示すようにイオン交換樹脂１４に局部的に水が流れてしまうため当該局部の劣化が激しくなり、結局、イオン交換樹脂１４の寿命が低下してしまうことになる。
【０００９】
また、従来の構成では水処理装置８が水供給ラインに設けられている（水処理装置８が水タンク７の下流側に配置されている）ため、燃料電池発電システムの運転中には水処理装置８をメンテナンスすることができない。即ち、水処理装置８をメンテナンスする際には燃料電池発電システムの運転を停止しなければならないため、長時間継続して燃料電池発電システムを運転することが難しい。
【００１０】
従って本発明は上記の問題点に鑑み、供給水量を低減することがあっても、水処理装置のイオン交換樹脂の寿命低下を招くことがなく、また、燃料電池発電システムの運転中にも水処理装置のメンテナンスをすることができる燃料電池発電システムの水供給装置を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する第１発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、イオン交換器を備えた水処理装置を有し、イオン交換器のイオン交換樹脂に不純物イオンが溶解している水を流してイオン交換することにより高純度の水を生成し、この高純度の水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給する燃料電池発電システムの水供給装置において、
水処理装置を水タンクの上流側に配置することにより、水処理装置で生成した高純度の水を一旦水タンクに貯留し、この水タンク内に貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、
前記水タンクは、鉛直方向に延びる第１仕切り板と第２仕切り板とを内部に設けることにより内部を水平方向に順に第１槽、第２槽、第３槽に分け、第１槽から第２槽への水の移動は第１槽と第２槽とを仕切る第１仕切り板の下を通って移動し、第２槽から第３槽への水の移動は第２槽と第３槽とを仕切る第２仕切り板の上を通って移動するように構成し、且つ、燃料電池本体から回収した回収水は第１槽へ導入し、第３槽に貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成したことを特徴とする。
【００１６】
また、第２発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第１発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、
第１，２槽及び第３槽内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１，２槽及び第３槽へ戻す水循環手段を設けたことを特徴とする。
【００１７】
また、第３発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第１発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、
第１，２槽又は第３槽内の水を抽出して水処理装置へ戻す水循環手段と、
第１，２槽内の水の純度を測定する第１純度測定手段と、
第３槽内の水の純度を測定する第２純度測定手段とを備え、
第１純度測定手段によって第１，２槽内の水の純度が低下したことを検知したときには、水循環手段により第１，２槽内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１槽へ戻して第１，２槽内の水の純度を高め、第２純度測定手段によって第３槽内の水の純度が低下したことを検知したときには、水循環手段により第３槽内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１槽又は第３槽へ戻して第３槽内の水の純度を高めるように構成したことを特徴とする。
【００１８】
また、第４発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第１，第２又は第３発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、
第３槽内の水量を測定する水量測定手段を備え、
この水量測定手段によって第３槽内の水量が減少したことを検知したとき、補給水を水処理装置で高純度の水にして第１槽又は第３槽へ供給することにより、第３槽への補水を行うように構成したことを特徴とする。
また、第５発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第２発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、
前記第１，２槽及び第３槽内の水は、前記第１，２槽及び第３槽の底から抽出して前記水処理装置へ戻すことを特徴とする。
【００２０】
また、第６発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、イオン交換器を備えた水処理装置を有し、イオン交換器のイオン交換樹脂に不純物イオンが溶解している水を流してイオン交換することにより高純度の水を生成し、この高純度の水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給する燃料電池発電システムの水供給装置において、
水処理装置を水タンクの上流側に配置することにより、水処理装置で生成した高純度の水を一旦水タンクに貯留し、この水タンク内に貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、
前記水タンクは第１水タンクと第２水タンクとに分離し、第１水タンクから第２水タンクへの水の移動は水移動手段によって行うように構成し、且つ、燃料電池本体から回収した回収水は第１水タンクへ導入し、第２水タンクに貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、
前記第１及び第２水タンク内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１及び第２水タンクへ戻す水循環手段を前記水供給手段とは別に設けたことを特徴とする。
【００２１】
また、第７発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、イオン交換器を備えた水処理装置を有し、イオン交換器のイオン交換樹脂に不純物イオンが溶解している水を流してイオン交換することにより高純度の水を生成し、この高純度の水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給する燃料電池発電システムの水供給装置において、
水処理装置を水タンクの上流側に配置することにより、水処理装置で生成した高純度の水を一旦水タンクに貯留し、この水タンク内に貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、
前記水タンクは第１水タンクと第２水タンクとに分離し、第１水タンクから第２水タンクへの水の移動は水移動手段によって行うように構成し、且つ、燃料電池本体から回収した回収水は第１水タンクへ導入し、第２水タンクに貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、
前記水供給手段とは別に設け、第１又は第２水タンク内の水を抽出して水処理装置へ戻す水循環手段と、
第１水タンク内の水の純度を測定する第１純度測定手段と、
第２水タンク内の水の純度を測定する第２純度測定手段とを備え、
第１純度測定手段によって第１水タンク内の水の純度が低下したことを検知したときには、水循環手段により第１水タンク内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１水タンクへ戻して第１水タンク内の水の純度を高め、第２純度測定手段によって第２水タンク内の水の純度が低下したことを検知したときには、水循環手段により第２水タンク内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１水タンク又は第２水タンクへ戻して第２水タンク内の水の純度を高めるように構成したことを特徴とする。
【００２２】
また、第８発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第６又は第７発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、
第１水タンクは第２水タンクよりも上方に位置し、第１水タンクと第２水タンクとを水移動手段としての弁を介して接続したことを特徴とする。
【００２３】
また、第９発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第６，第７又は第８発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、
第２水タンク内には第２水タンク内の水面を覆うようにダイヤフラムを設けたことを特徴とする。
【００２４】
また、第１０発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第６，第７，第８又は第９発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、
第２水タンク内の水量を測定する水量測定手段を備え、
この水量測定手段によって第２水タンク内の水量が減少したことを検知したとき、補給水を水処理装置で高純度の水にして第１水タンク又は第２水タンクに供給することにより、第２水タンクへの補水を行うように構成したことを特徴とする。
また、第１１発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第６又は第７発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、
前記第１及び第２水タンク内の水は、前記第１及び第２水タンクの底から抽出して前記水処理装置へ戻すことを特徴とする。
【００２５】
また、第１２発明の燃料電池発電システムは、第１乃至第１１発明のいずれかに記載の燃料電池発電システムの水供給装置を備えたことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２７】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る燃料電池発電システムの水供給装置の構成図、図２は前記水供給装置における制御装置の制御状態を示す制御テーブルである。
【００２８】
＜構成＞
図１に示すように、本燃料電池発電システムの本体側の構成は従来（図６）と同様である。即ち、本燃料電池発電システムでは、燃料電池本体として燃料電池スタック２１を有している。燃料電池スタック２１は、電解質膜（固体高分子膜など）を燃料極と酸素極とで挟んだ構成の発電セルを、セパレータを介して、多数積層してなるものであり、燃料極側には燃料ガス供給装置２２から燃料ガス（水素又はメタノールなどを改質して得られる水素リッチガス等）が供給され、酸素極側には酸化ガス供給装置２３から酸化ガス（酸素又は空気等）が供給されるようになっており、これらの燃料ガスと酸化ガスとに基づいて発電をする。
【００２９】
また、燃料電池スタック２１の下流側には水回収装置２４，２５が設けられており、これらの水回収装置２４，２５よって、燃料電池スタック２１の排気から凝縮水や発電による生成水を分離して回収するようになっている。
【００３０】
そして、本燃料電池発電システムには水供給装置３１が装備されており、この水供給装置３１によって燃料ガス供給装置２２や酸化ガス供給装置２３へ高純度の水が供給されるようになっている。燃料ガス供給装置２２が改質型の場合、水蒸気改質の原料として水が燃料ガス供給装置２２へ供給される。また、燃料電池スタック２１が、固体高分子膜を用いた固体高分子型の場合、電解質膜である固体高分子膜を湿潤に保つため、燃料ガス供給装置２２及び酸化ガス供給装置２３から燃料電池スタック２１へ供給する燃料ガス及び酸化ガスを水によって加湿する。なお、改質型の燃料ガス供給装置のように水蒸気改質により既に燃料ガスが湿潤している場合もある。
【００３１】
水供給装置３１は、水タンク３２、水処理装置３３、水供給手段としての水供給ポンプ３４，３５、水循環手段としての三方弁３６及び循環ポンプ３７、制御装置３８などを備えている。
【００３２】
水処理装置３３は、図６及び図７に示す水処理装置８と同じものであり、図示しないフィルタや容器に微粒子のイオン交換樹脂を収容してなるイオン交換器を有しており、このイオン交換器のイオン交換樹脂に不純物イオンが溶解している水を流すと不純物イオンがイオン交換されて高純度の水が生成される。
【００３３】
そして、本実施の形態では水処理装置３３が水タンク３２の上流側に配置されており、水処理装置３３で生成した高純度の水を一旦水タンク３２に貯留し、この水タンク３２内に貯留された水を水供給ポンプ３４，３５によって燃料ガス供給装置２２及び酸化ガス供給装置２３へ供給するように構成されている。水処理装置３３には図示しない水道設備から電磁弁５０及び逆止弁５３を介して水道水が供給されるが、このときの供給水量は消費水量（燃料ガス供給装置及び酸化ガス供給装置への水の供給量と回収水との差の不足分）に応じて決め、その供給水量によりイオン交換樹脂に水が均一に流れる様に、イオン交換器の形状、寸法等を決めている（処理水量により市販品から選択もできる）。
【００３４】
水タンク３２はステンレスなどによって形成されており、鉛直方向に延びる第１仕切り板３９と第２仕切り板４０とが内部に設けられて、内部が水平方向に順に第１槽４１、第２槽４２及び第３槽４３に分けられている。第１槽４１と第２槽４２とを仕切る第１仕切り板３９は、水タンク３２の上面４４から下方に延びて、水タンク３２の底面４５のとの間に隙間を有している。第２槽４２と第３槽４３とを仕切る第２仕切り板４０は、水タンク３２の底面４５から上方に延びて、水タンク３２の上面との間に隙間を有している。即ち、第１槽４１から第２槽４２へは第１仕切り板３９の下を通って水が移動し、第２槽から第３槽へは第２仕切り板４０の上を通って水が移動（オーバーフロー）するようになっている。
【００３５】
また、水処理装置３３からの水や燃料電池スタック２１からの回収水は第１槽４１へ導入され、第３槽４３に貯留された水４６が水供給ポンプ３４，３５によって燃料ガス供給装置２２及び酸化ガス供給装置２３へ供給されるようになっている。なお、水処理装置３３からの水は高純度であるため、直接、第３槽４３へ導入するようにしてもよい。一方、回収水には燃料電池スタック２１の構成材料成分などの不純物が含まれることがあるため、回収水は第１槽４１に導入している。第１槽４１から第２槽４２へは仕切り板３９の下を通って水が移動するようになっているため、不純物を含む回収水が、直ぐに第３槽４３内に流入するのを防止することができる。
【００３６】
また、第１，２槽４１，４２内は常時満水の状態となる一方、第３槽４３内の水量は、第２槽４２から第３槽４３への水の移動量（第１槽４１内に導入される回収水の量）よりも水供給ポンプ３４，３５によって第３槽４３から燃料ガス供給装置２２や酸化ガス供給装置２３へ供給される水量のほうが多い場合には徐々に減少していくことになる。このため、詳細は後述するが、第３槽４３内の水量が減少したときには補水して水量を回復させるようになっている。
【００３７】
また、第１，２槽４１，４２側には三方弁３６の一方３６ａが接続され、第３槽４３側には三方弁３６の他の一方３６ｂが接続されている。三方弁３６の残る一方３６ｃは循環ポンプ３７の吸い込み側に接続されている。循環ポンプ３７の吐出側は逆止弁５４を介して水処理装置３３の入口側に接続されている。
【００３８】
第３槽４３には水量測定手段としてレベルセンサ４７が設けられており、この水位検出値信号は制御装置３８に入力される。そして、詳細は後述するが、制御装置３８ではレベルセンサ４７の水位検出信号に基づいて電磁弁５０などの制御を行うようになっている。例えばレベルセンサ４７により第３槽４３内の水量が減少したことを検知したときには、電磁弁５０を介して水道水を水処理装置３３に供給し、水処理装置３３でイオン交換して高純度の水にした後、第１槽４１へ補給することにより、第３槽４３内の水量を回復させるようになっている。
【００３９】
また、水タンク３２内に貯留されている水３２は、タンク材料成分の溶出や二酸化炭素の溶解、更には回収水に含まれる不純物により、純度が低下することがある。このため、第１槽４１には第１純度測定手段として導電度センサ５１が設けられ、第３槽４３には第２純度測定手段として導電度センサ５２が設けられており、これらの導電度センサ５１，５２の導電度検出信号は制御装置３８に入力される。
【００４０】
そして、詳細は後述するが、制御装置３８では導電度センサ５１，５２の導電度検出信号に基づいて循環ラインの三方弁３６や循環ポンプ３７などの制御を行う。例えば導電度センサ５１によって第１槽４３内の水の純度が低下したことを検知したときには、三方弁３６の第１，２槽４１，４２側３６ａを開き且つ循環ポンプ３７を作動させることにより、第１槽４１内の水を抽出して水処理装置３３へ戻し、水処理装置３３でイオン交換して高純度の水にした後、第１槽４１へ戻して第１槽４１内の水の純度を高める。また、導電度センサ５２によって第３槽４３内の水の純度が低下したことを検知したときには、三方弁３６を第３槽４３側３６ｂを開き且つ循環ポンプ３７を作動させることにより、第３槽４３内の水を抽出して水処理装置３３へ戻し、この水処理装置３３でイオン交換して高純度の水にした後、第１槽４１へ戻して第３槽４３内の水の純度を高める。
【００４１】
このとき循環ポンプ３７の循環水量（水処理装置３３への戻り流量）は、水処理装置３３のイオン交換樹脂に水が均一に流れる流量に設定されている。具体的な循環水量は水道水の供給水量と同程度とすればよい（水道水の供給水量によりイオン交換器が設定されているため）。
【００４２】
ここで、図２に示す制御テーブルに基づき、制御装置３８による電磁弁５０、三方弁３６、循環ポンプ３７及び水供給ポンプ３４，３５の具体的な制御状態について説明する。図２に示すように燃料電池発電システムの運転状態としては、運転準備、運転中、メンテナンスモード準備、及び、メンテナンスモードがある。それぞれのシステム運転状態ではレベルセンサ４７や導電度センサ５１，５２の検出信号に基づいて水タンク３２内の水量や水タンク３２内の水の純度の制御を行う。
【００４３】
図１に示すようにレベルセンサ４７は第３槽４３の水位を検出するようになっており、図示例では第３槽４３の水位ＷＬに対して上から順にＨ，Ｌ，ＬＬのレベルが設定されている。レベルＨは第３槽４３内の水量が十分なレベルであり、このレベルに達するまで補水をする。レベルＬは第３槽４３内の水量が減少して補水を要するレベルである。レベルＬＬは第３槽４３内の水量が異常に少なくなったことを表すレベルである。
【００４４】
また、第１，２槽４１，４２内の水４６の純度（導電度）に対しては警報レベル１が設定され、第３槽４３内の水４６の純度（導電度）に対しては警報レベル２及び異常レベル２が設定されている。警報レベル１は第１，２槽４１，４２内の水４６の純度が低下（導電度が上昇）したことを表すレベルであるが、燃料ガス供給装置２２や酸化ガス供給装置２３への給水は可能なレベルである。警報レベル２も、第３槽４３内の水４６の純度が低下（導電度が上昇）したことを表すレベルであるが、燃料ガス供給装置２２や酸化ガス供給装置２３への給水は可能なレベルである。異常レベル２は第３槽４３内の水４６の純度が異常に低下して燃料ガス供給装置２２や酸化ガス供給装置２３への給水が不可能になったことを表すレベルである。
【００４５】
以下、図２に示す制御テーブルの内容について各システム運転状態ごとに説明する。
【００４６】
（システム運転状態が運転準備の場合）
導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１以上（Ｃ１≧警報レベル１）のときには、電磁弁５０は閉、三方弁３６は第１，２槽側３６ａを開、第３槽側３６ｂを閉とし、且つ、循環ポンプ３７を運転（起動）することにより、第１，２槽４１，４２内の水４６を循環して水処理装置３３により浄化する。このとき水供給ポンプ３４，３５は停止（起動不可）とする（システム状態は待機）。
【００４７】
導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が警報レベル２以上（Ｃ２≧警報レベル２）で且つ導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１よりも低い（Ｃ１＜警報レベル１）のときには、電磁弁５０は閉、三方弁３６は第１，２槽側３６ａを閉、第３槽側３６ｂを開とし、且つ、循環ポンプ３７を運転（起動）することにより、第３槽４３内の水４６を循環して水処理装置３３により浄化する。このとき水供給ポンプ３４，３５は停止（運転不可）とする（システム状態は待機）。
【００４８】
導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１よりも低く（Ｃ１＜警報レベル１）且つ導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が警報レベル２よりも低い（Ｃ２＜警報レベル２）ときであって、レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＬよりも低い（ＷＬ＜Ｌ）ときには、電磁弁５０は開、循環ポンプ３７は停止とし、水道水を電磁弁５０を介して水処理装置３３へ供給し、水処理装置３３で浄化して第１槽４１へ供給することにより、水タンク３２（第３槽４３）への補水を行う。このとき水供給ポンプ３４，３５は停止（運転不可）とする（システム状態は待機）。
【００４９】
導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１よりも低く（Ｃ１＜警報レベル１）且つ導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が警報レベル２よりも低い（Ｃ２＜警報レベル２）ときであって、レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＬ以上で且つレベルＨよりも低い（Ｌ≦ＷＬ＜Ｈ）ときには、上記の場合と同じく電磁弁５０は開、循環ポンプ３７は停止として、水道水を電磁弁５０を介して水処理装置３３へ供給し、水処理装置３３で浄化して第１槽４１へ供給することにより、水タンク３２（第３槽４３）への補水を行う。このときには水供給ポンプ３４，３５は運転可とし（システム状態は起動／運転）、発電要求があれば水供給ポンプ３４，３５を運転（起動）して燃料ガス供給装置２２や酸化ガス供給装置２３への水の供給を開始することができる。
【００５０】
導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１よりも低く（Ｃ１＜警報レベル１）且つ導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が警報レベル２よりも低い（Ｃ２＜警報レベル２）ときであって、レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＨ以上（ＷＬ≧Ｈ）のときには、電磁弁５０は閉、循環ポンプ３７は停止とする。即ち、水タンク３２（第３槽４３）への補水が完了して運転準備が完了したと判断する。このときには水供給ポンプ３４，３５は運転可とし（システム状態は起動／運転）、発電要求があれば水供給ポンプ３４，３５を起動して燃料ガス供給装置２２や酸化ガス供給装置２３への水の供給を開始することができる。
【００５１】
（システム運転状態が運転中の場合）
レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＬＬよりも低いとき（ＷＬ＜ＬＬ）には、非常停止する。即ち、電磁弁５０は閉、循環ポンプ３７は停止とし、水供給ポンプ３４，３５も停止とする（システム状態は非常停止）。つまり、通常は回収水や補水によって第３槽４３内の水量が確保される。それにもかかわず、第３槽４３内の水位がレベルＬＬよりも低くなったときには何らかの異常が発生していると判断して非常停止をする。
【００５２】
導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が異常レベル２以上（Ｃ２≧異常レベル２）のときにも非常停止とし、電磁弁５０は閉、循環ポンプ３７は停止とし、水供給ポンプ３４，３５も停止とする（システム状態は非常停止）。通常は第３槽４３内の水４６を循環して水処理装置３３で浄化することにより、第３槽４３内の水４６を高純度に維持している。それにもかかわらず、第３槽４３内の水４６の導電度が異常レベル２以上になったときには何らかの異常が発生していると判断して非常停止をする。
【００５３】
導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１以上（Ｃ１≧警報レベル１）で且つ導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が異常レベル２よりも低い（Ｃ２＜異常レベル２）ときであって、レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＬＬ以上（ＷＬ≧ＬＬ）のときには、電磁弁５０は閉、三方弁３６は第１，２槽側３６ａを開、第３槽側３６ｂを閉とし、且つ、循環ポンプ３７を運転（起動）とすることにより、第１，２槽４１，４２内の水４６を循環して水処理装置３３により浄化する。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００５４】
導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１よりも低く（Ｃ１＜警報レベル１）且つ導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が異常レベル２よりも低い（Ｃ２＜異常レベル２）ときであって、レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＬＬ以上で且つレベルＬよりも低い（ＬＬ≦ＷＬ＜Ｌ）ときには、電磁弁５０は開、循環ポンプ３７は停止とし、水道水を電磁弁５０を介して水処理装置３３へ供給し、水処理装置３３で浄化して第１槽４１へ供給することにより、水タンク３２（第３槽４３）への補水を行う。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００５５】
レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＬ以上で且つレベルＨよりも低い（Ｌ≦ＷＬ＜Ｈ）ときであって、導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１よりも低く（Ｃ１＜警報レベル１）、導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ１が警報レベル２以上で且つ異常レベル２よりも低い（警報レベル２≦Ｃ２＜異常レベル２）ときには、電磁弁５０は閉、三方弁３６は第１，２槽側３６ａを閉、第３槽側３６ｂを開とし、且つ、循環ポンプ３７を運転（起動）とすることにより、第３槽４３内の水４６を循環して水処理装置３３により浄化する。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００５６】
レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＬ以上で且つレベルＨよりも低い（Ｌ≦ＷＬ＜Ｈ）ときであって、導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１よりも低く（Ｃ１＜警報レベル１）且つ導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ１が警報レベル２よりも低い（Ｃ２＜警報レベル２）ときには、電磁弁５０は開又は閉、循環ポンプ３７は停止として、元の状態を維持する。即ち、このときの前の状態において水タンク３２（第３槽４３）への補水を行っていれば、電磁弁５０を開のままにして第３槽４３内の水位がレベルＨに達するまで水タンク３２（第３槽４３）への補水を継続する。一方、このときの前の状態で一旦補水が完了して待機をしていれば、電磁弁５０を閉のままにして第３槽４３内の水位がレベルＬに低下するまで待機状態を継続する。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００５７】
レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＨ以上（ＷＬ≧Ｈ）のときであって、導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１よりも低く（Ｃ１＜警報レベル１）、導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が警報レベル２以上で且つ異常レベル２よりも低い（警報レベル２≦Ｃ２＜異常レベル２）ときには、電磁弁５０は閉、三方弁３６は第１，２槽側３６ａを閉、第３槽側３６ｂを開とし、且つ、循環ポンプ３７を運転（起動）とすることにより、第３槽４３内の水４６を循環して水処理装置３３により浄化する。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００５８】
レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＨ以上（ＷＬ≧Ｈ）のときであって、導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１よりも低く（Ｃ１＜警報レベル１）且つ導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が警報レベル２よりも低い（Ｃ２≦警報レベル２）ときには、水タンク３２（第３槽４３）への補水が完了しているため、待機状態とする。即ち、電磁弁５０は閉、循環ポンプ３７は停止とする。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００５９】
（システム運転状態がメンテナンスモード準備の場合）
レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＨよりも低い（ＷＬ＜Ｈ）ときであって、導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１以上（Ｃ１≧警報レベル１）で且つ導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が警報レベル２よりも低い（Ｃ２＜警報レベル２）ときには、電磁弁５０は閉、三方弁３６は第１，２槽側３６ａを開、第３槽側３６ｂを閉とし、且つ、循環ポンプ３７を運転（起動）とすることにより、第１，２槽４１，４２内の水４６を循環して水処理装置３３により浄化する。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００６０】
レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＨよりも低い（ＷＬ＜Ｈ）ときであって、導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１よりも低く（Ｃ１＜警報レベル１）且つ導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が警報レベル２よりも低い（Ｃ２＜警報レベル２）ときには、電磁弁５０は開、循環ポンプ３７は停止とし、水道水を電磁弁５０を介して水処理装置３３へ供給し、水処理装置３３で浄化して第１槽４１へ供給することにより、水タンク３２（第３槽４３）への補水を行う。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００６１】
レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＨ以上（ＷＬ≧Ｈ）のときであって、導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１よりも低く（Ｃ１＜警報レベル１）且つ導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が警報レベル２よりも低い（Ｃ２＜警報レベル２）ときには、電磁弁５０は閉、循環ポンプ３７は停止とする。即ち、水タンク３２（第３槽４３）への補水が完了してメンテナンスモードへ移行する準備が完了したと判断し、メンテナンスモードへ移行する。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００６２】
（システム運転状態がメンテナンスモードの場合）
レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＬよりも高い（ＷＬ＞Ｌ）ときであって、導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が警報レベル２よりも低い（Ｃ２＜警報レベル２）ときには、電磁弁５０は閉、循環ポンプ３７は停止とし、メンテナンスが可能であると判断する。この状態で水処理装置３３のメンテナンスを行う。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００６３】
レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＬよりも高い（ＷＬ＞Ｌ）ときであって、導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が警報レベル２以上（Ｃ２≧警報レベル２）のときには、電磁弁５０は閉、循環ポンプ３７は停止とし、メンテナンス中止警報を発する。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００６４】
レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＬＬ以上で且つレベルＬよりも低い（ＬＬ≦ＷＬ＜Ｌ）ときにも、メンテナンス中止警報を発する。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００６５】
なお、図２の制御テーブルには示していないが、レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＬＬよりも低く（ＷＬ＜ＬＬ）なったときや、導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が異常レベル２以上（Ｃ２＞異常レベル２）になったときには、メンテナンスモード準備やメンテナンスモードにおいても、非常停止とする。即ち、電磁弁５０は閉、循環ポンプ３７は停止とし、水供給ポンプ３４，３５も停止する。
【００６６】
＜作用・効果＞
以上のように、本実施の形態１によれば、水処理装置３３を水タンク３２の上流側に配置することにより、水処理装置３３で生成した高純度の水を一旦水タンク３２に貯留し、この水タンク３２内に貯留された水４６を水供給ポンプ３４，３５によって燃料電池発電システムの各部（燃料ガス供給装置２２，酸化ガス供給装置２３）へ供給するように構成したため、燃料電池発電システムの運転状態にかかわらず常に水処理装置３３のイオン交換樹脂全体に均一に流れる量の水をイオン交換樹脂に流すことができる。このため、イオン交換樹脂の寿命を低下させることがない。また、燃料電池発電システムの運転中に水処理装置３３（イオン交換樹脂）のメンテナンス（新品との交換や再生処理等）を行うことができ、燃料電池発電システムの運転を長時間継続することもできる。
【００６７】
なお、このときに水処理装置３３のイオン交換器を交換カートリッジ式にすることなどによって新品との交換を容易にすれば、メンテナンス時間を短縮することができる。更には、水タンク容量はメンテナンス時間に応じた容量（メンテナンス中に燃料電池発電システムの運転を継続しても水タンク内の水が枯渇することのない容量）とする必要があるため、メンテナンス時間を短縮することができれば、その分、水タンク容量を小さくすることができる。
【００６８】
また、水タンク３２は第１仕切り板３９，４０を内部に設けることにより内部を第１槽４１、第２槽４２、第３槽４３に分け、第１槽４１から第２槽４２への水の移動は第１仕切り板３９の下を通って移動し、第２槽４２から第３槽４３への水の移動は第２仕切り板４０の上を通って移動するように構成し、且つ、燃料電池スタック３１から回収した回収水は第１槽４１へ導入し、第３槽４３に貯留された水４６を水供給ポンプ３４，３５によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成したため、不純物を含む回収水が直ぐに第３槽４３内に流入して燃料ガス供給装置２２や酸化ガス供給装置２３へ供給されてしまうのを防止することができる。
【００６９】
また、導電度センサ５１によって第１，２槽４１，４２内の水の純度が低下（導電度が上昇）したことを検知したときには、三方弁３６の第１，２槽側３６ａを開いて循環ポンプ３７により第１，２槽４１，４２内の水４６を抽出して水処理装置３３へ戻し、水処理装置３３でイオン交換して高純度の水にした後、第１槽４１へ戻して第１，２槽４１，４２内の水４６の純度を高めるようにし、導電度センサ５２によって第３槽４３内の水の純度が低下（導電度が上昇）したことを検知したときには、三方弁３６の第３槽側３６ｂを開いて循環ポンプ３７により第３槽４３内の水４６を抽出して水処理装置３３へ戻し、水処理装置３３でイオン交換して高純度の水にした後、第１槽４１（第３槽４３でもよい）へ戻して第３槽４３内の水４６の純度を高めるようにしたため、水タンク３２（第１，２槽４１，４２及び第３槽４３）内の水の純度がタンク材料成分の溶出や二酸化炭素の溶解などによって低下することがあっても、水タンク３２（第１，２槽４１，４２及び第３槽４３）内の水４６を確実に高純度に維持することができ、確実に高純度の水を燃料ガス供給装置２２や酸化ガス供給装置２３に供給することができる。しかも、このときの循環水量（水処理装置３３への戻り流量）は燃料電池発電システムの運転状態にかかわらず常に水処理装置３３のイオン交換樹脂全体に均一に水が流れる量とすることができるため、イオン交換樹脂の寿命を低下させることがない。
【００７０】
また、レベルセンサ４７によって第３槽４３内の水量が減少したことを検知したときには、水道水（補給水）を水処理装置３３で高純度の水にして第１槽４１（第３槽４３でもよい）へ供給することにより、第３槽４３への補水を行うため、第３槽４３内の水量を確実に確保することができる。
【００７１】
［実施の形態２］
図３は本発明の実施の形態２に係る燃料電池発電システムの水供給装置の構成図である。なお、図３には水供給装置部分の構成のみを示している。燃料電池発電システムの本体側の構成については上記実施の形態１と同様であるため、ここでの図示及び説明は省略する（図１参照）。
【００７２】
＜構成＞
図３に示すように、本実施の形態２では、水タンクを第１水タンク３２Ａと第２水タンク３２Ｂとに分離し、これらの水タンク３２Ａ，３２Ｂの上流側に水処理装置３３が配置されている。第１及び第２水タンク３２Ａ，３２Ｂはステンレスなどで形成されている。第１水タンク３２Ａと第２水タンク３２Ｂは、水移動手段としての電磁弁６１を介して接続されている。
【００７３】
第１水タンク３２Ａは第２水タンク３２Ｂよりも上方に位置しているため、この高低差を利用することにより電磁弁６１を開くだけで第１水タンク３２Ａ内の水４６を第２水タンク３２Ｂへ移動させることができる。なお、第１水タンク３２Ａと第２水タンク３２Ｂと高低差がない場合にはポンプによって第１水タンク３２Ａから第２水タンク３２Ｂへ水を移動させればよい。
【００７４】
また、水処理装置３３からの水や燃料電池スタック２１（図１参照）からの回収水は第１水タンク３２Ａへ導入され、第２水タンク３２Ｂに貯留された水４６が水供給ポンプ３４，３５によって燃料ガス供給装置２２及び酸化ガス供給装置２３（図１参照）へ供給されるようになっている。なお、水処理装置３３からの水は高純度であるため、直接、第２水タンク３２Ｂへ導入するようにしてもよい。一方、回収水には燃料電池スタックの構成材料成分などの不純物が含まれることがあるため、回収水は第１水タンク３２Ａに導入している。第１水タンク３２Ａから第２水タンク３２Ｂへは電磁弁６１を介して水が移動するようになっているため、不純物を含む回収水が、直ぐに第２水タンク３２Ｂ内に流入するのを防止することができる。
【００７５】
水処理装置３３には図示しない水道設備から電磁弁５０及び逆止弁５３を介して水道水が供給されるが、このときの供給水量は消費水量（燃料ガス供給装置及び酸化ガス供給装置への水の供給量と回収水との差の不足分）に応じて決め、その供給水量によりイオン交換樹脂に均一に水が流れる様に、イオン交換器の形状、寸法等を決めている（処理水量により市販品から選択もできる）。
【００７６】
また、第１水タンク３２Ａ側には三方弁３６の一方３６ａが接続され、第２水タンク３２Ｂ側には三方弁３６の他の一方３６ｂが接続されている。三方弁３６の残る一方３６ｃは循環ポンプ３７の吸い込み側に接続され、循環ポンプ３７の吐出側は逆止弁５４を介して水処理装置３３の入口側に接続されている。循環ポンプ３７の循環水量（水処理装置３３への戻り流量）は、水処理装置３３のイオン交換樹脂に水が均一に流れる流量に設定されている。具体的な循環水量は水道水の供給水量と同程度とすればよい（水道水の供給水量によりイオン交換器が設定されているため）。
【００７７】
第１水タンク３２Ａ内の水の純度は、第１水タンク３２Ａに設けた導電度センサ５１によって測定する。第２水タンク３２Ｂ内の水の純度は、第２水タンク３２Ｂに設けた導電度センサ５２によって検出する。
【００７８】
第２水タンク３２Ｂの水量は、第２水タンク３２Ｂに設けたレベルセンサ４７によって検出する。図示例では第２水タンク３２Ｂの水位ＷＬに対して上から順にＨ，Ｌ，ＬＬのレベルが設定されている。レベルＨは第２水タンク３２Ｂ内の水量が十分なレベルであり、このレベルに達するまで補水をする。レベルＬは第２水タンク３２Ｂ内の水量が減少して補水を要するレベルである。レベルＬＬは第２水タンク３２Ｂ内の水量が異常に少なくなったことを表すレベルである。
【００７９】
また、第２水タンク３２Ｂ内には第２水タンク３２Ｂ内の水面を覆うようにダイヤフラム６２が設けられている。ダイヤフラム６２は第２水タンク３２Ｂ内の水面とともに上下に移動する。
【００８０】
電磁弁５０、三方弁３６、循環ポンプ３７及び水供給ポンプ３４，３５の制御については、レベルセンサ４７や導電度センサ５１，５２の検出信号に基づいて上記実施の形態１の場合と同様に行われる（図２参照）。電磁弁６１は、例えば第１水タンク３２Ａに導入される回収水の量に応じた適宜の間隔で開閉し、また、循環ポンプ３７で第２水タンク３２Ｂ内の水４６を循環して水処理装置３３で浄化するときや、電磁弁５０を開いて水タンク３２Ｂに水処理装置３３で浄化した水道水を補水するときなどに開けばよい。
【００８１】
＜作用・効果＞
本実施の形態２によれば、水処理装置３３を水タンク（第１及び第２水タンク３２Ａ，３２Ｂ）の上流側に配置することにより、水処理装置３３で生成した高純度の水を一旦水タンク（第１及び第水タンク３２Ａ，３２Ｂ）に貯留し、この水タンク（第１及び第２水タンク３２Ａ，３２Ｂ）内に貯留された水４６を水供給ポンプ３４，３５によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成したため、燃料電池発電システムの運転状態にかかわらず常に水処理装置３３のイオン交換樹脂全体に均一に流れる量の水をイオン交換樹脂に流すことができる。このため、イオン交換樹脂の寿命を低下させることがない。また、燃料電池発電システムの運転中に水処理装置３３のメンテナンスを行うことができ、燃料電池発電システムの運転を長時間継続することもできる。
【００８２】
なお、このときに水処理装置３３のイオン交換器を交換カートリッジ式にすることなどによって新品との交換を容易にすれば、メンテナンス時間を短縮することができる。更には、水タンク容量はメンテナンス時間に応じた容量（メンテナンス中に運転を継続しても水タンク内の水が枯渇することのない容量）とする必要があるため、メンテナンス時間を短縮することができれば、その分、水タンク容量を小さくすることができる。
【００８３】
また、水タンクを第１水タンク３２Ａと第２水タンク３２Ｂとに分離し、第１水タンク３２Ａから第２水タンク３２Ｂへの水の移動は水移動手段（電磁弁６１）によって行うように構成し、且つ、燃料電池スタック２１から回収した回収水は第１水タンク３２Ａへ導入し、第２水タンク３２Ｂに貯留された水４６を水供給ポンプ３４，３５によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成したため、不純物を含む回収水が、直ぐに第２水タンク３２Ｂ内に流入して燃料ガス供給装置２２や酸化ガス供給装置２３へ供給されてしまうのを防止することができる。
【００８４】
また、第１水タンク３２Ａは第２水タンク３２Ｂよりも上方に位置し、第１水タンク３２Ａと第２水タンク３２Ｂとを電磁弁６１を介して接続したため、ポンプなどを要することなく、第１水タンク３２Ａと第２水タンク３２Ｂとの高低差を利用して、第１水タンク３２Ａから第２水タンク３２Ｂへ水を移動させることができる。このため構成が簡易で安価である。
【００８５】
また、第２水タンク３２Ｂ内には第２水タンク３２Ｂ内の水面を覆うようにダイヤフラム６２を設けたため、このダイヤフラム６２によって第２水タンク３２内の水４６が外気と接触するのを防ぐことにより、第２水タンク３２Ｂ内の水４６の純度が低下するのを防止することができる。
【００８６】
また、導電度センサ５１によって第１水タンク３２Ａ内の水４６の純度が低下したことを検知したときには、三方弁３６の第１水タンク側３６ａを開いて循環ポンプ３７により第１水タンク３２Ａ内の水４６を抽出して水処理装置３３へ戻し、水処理装置３３でイオン交換して高純度の水にした後、第１水タンク３２Ａへ戻して第１水タンク３２Ａ内の水４６の純度を高めるようにし、導電度センサ５２によって第２水タンク３２Ｂ内の水４６の純度が低下したことを検知したときには、三方弁３６の第２水タンク側３６ｂを開いて循環ポンプ３７により第２水タンク３２Ｂ内の水４６を抽出して水処理装置３３へ戻し、水処理装置３３でイオン交換して高純度の水にした後、第１水タンク３２Ａ（第２水タンク３２Ｂでもよい）へ戻して第２水タンク３２Ｂ内の水４６の純度を高めるようにしたため、第１水タンク３２Ａ及び第２水タンク３２Ｂ内の水４６を確実に高純度に維持することができ、確実に高純度の水を燃料ガス供給装置２２や酸化ガス供給装置２３に供給することができる。しかも、このときの循環水量（水処理装置３３への戻り流量）は燃料電池発電システムの運転状態にかかわらず常に水処理装置３３のイオン交換樹脂全体に均一に水が流れる量とすることができるため、イオン交換樹脂の寿命を低下させることがない。
【００８７】
また、レベルセンサ４７によって第２水タンク３２内の水量が減少したことを検知したときには、水道水（補給水）を水処理装置３３で高純度の水にして第１水タンク３２Ａ（第２水タンク３２Ｂでもよい）に供給することにより、第２水タンク３２Ｂへの補水を行うため、第２水タンク３２Ｂ内の水量を確実に確保することができる。
【００８８】
なお、水循環手段の構成としては上記実施の形態１，２（図１，図３）のように三方弁３６と循環ポンプ３７とを用いた構成とすることが最も簡単で安価であると考えられるが、必ずしもこれに限定するものではなく、例えば図４又は図５に示すような構成としてもよい。
【００８９】
図４は２台の電磁弁７１，７２を用いた場合の構成例であり、第１，２槽４１，４２側（又は水タンク３２Ａ側）には電磁弁７１が接続され、第３槽４３側（又は水タンク３２Ｂ側）には電磁弁７２が接続されている。また、電磁弁７１，７２は何れも循環ポンプ３７の吸い込み側に接続され、循環ポンプ３７の吐出側は逆止弁５４を介して水処理装置３３の入口側に接続されている（図１，図３参照）。詳細な説明は省略するが、この場合には電磁弁７１，７２の開閉制御を三方弁３６の開閉制御と同様に行えばよい。即ち、三方弁３６の第１，２槽４１，４２側３６ａを開く条件のときに電磁弁７１を開き、三方弁３６の第３槽４３側を開く条件のときに電磁弁７２を開く。
【００９０】
図５は２台の循環ポンプ３７Ａ，３７Ｂを用いた場合の構成例であり、第１，２槽４１，４２側（又は水タンク３２Ａ側）は循環ポンプ３７Ａの吸い込み側に接続され、循環ポンプ３７Ａの吐出側は逆止弁５４Ａを介して水処理装置３３の入口側に接続されており、第３槽４３（又は水タンク３２Ｂ側）は循環ポンプ３７Ｂの吸い込み側に接続され、循環ポンプ３７Ｂの吐出側は逆止弁５４Ｂを介して水処理装置３３の入口側に接続されている（図１，図３参照）。詳細な説明は省略するが、この場合には三方弁３６の開閉制御に対応するように循環ポンプ３７Ａ，３７Ｂの起動停止制御を行えばよい。即ち、三方弁３６の第１，２槽４１，４２側３６ａを開く条件のときに循環ポンプ３７Ａを起動し、三方弁３６の第３槽４３側を開く条件のときに循環ポンプ３７Ｂを起動する。
【００９１】
また、上記実施の形態１，２では水道設備から直接供給される水道水を補給水としているが、必ずしも限定するものではなく、例えば予備のタンクに貯溜した水を補給水としてもよい。
【００９２】
また、上記実施の形態１，２では導電度センサ５１，５２の導電度検出信号に基づいて水循環手段である三方弁３６の開閉制御や循環ポンプ３７の起動制御（水タンク内の水の浄化制御）を行っているが、必ずしもこれに限定するものではなく、例えば一定時間ごとに三方弁３６の開動作や循環ポンプ３７の起動を行うことによって、水タンク３２（第１，２槽４１，４２及び第３槽４３）や第１及び第２水タンク３２Ａ，３２Ｂ内の水４６の浄化を行うようにしてもよい。
【０１０１】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態とともに具体的に説明したように、第１発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、イオン交換器を備えた水処理装置を有し、イオン交換器のイオン交換樹脂に不純物イオンが溶解している水を流してイオン交換することにより高純度の水を生成し、この高純度の水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給する燃料電池発電システムの水供給装置において、
水処理装置を水タンクの上流側に配置することにより、水処理装置で生成した高純度の水を一旦水タンクに貯留し、この水タンク内に貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、
前記水タンクは、鉛直方向に延びる第１仕切り板と第２仕切り板とを内部に設けることにより内部を水平方向に順に第１槽、第２槽、第３槽に分け、第１槽から第２槽への水の移動は第１槽と第２槽とを仕切る第１仕切り板の下を通って移動し、第２槽から第３槽への水の移動は第２槽と第３槽とを仕切る第２仕切り板の上を通って移動するように構成し、且つ、燃料電池本体から回収した回収水は第１槽へ導入し、第３槽に貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成したことを特徴とする。
【０１０２】
従って、この第１発明の燃料電池発電システムの水供給装置によれば、不純物を含む回収水が直ぐに第３槽内に流入して燃料電池発電システムの各部へ供給されてしまうのを防止することができる。
【０１０３】
また、第２発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第１発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、第１，２槽及び第３槽内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１，２槽及び第３槽へ戻す水循環手段を設けたことを特徴とする。
【０１０４】
従って、この第２発明の燃料電池発電システムの水供給装置によれば、第１，２槽及び第３槽内の水の純度がタンク材料成分の溶出や二酸化炭素の溶解などによって低下することがあっても、第１，２槽及び第３槽内の水を高純度に維持して、高純度の水を燃料電池発電システムの各部に供給することができる。しかも、このときの循環水量（水処理装置への戻り流量）は燃料電池発電システムの運転状態にかかわらず常に水処理装置のイオン交換樹脂全体に均一に水が流れる量とすることができるため、イオン交換樹脂の寿命を低下させることがない。
【０１０５】
また、第３発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第１発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、第１，２槽又は第３槽内の水を抽出して水処理装置へ戻す水循環手段と、第１，２槽内の水の純度を測定する第１純度測定手段と、第３槽内の水の純度を測定する第２純度測定手段とを備え、第１純度測定手段によって第１，２槽内の水の純度が低下したことを検知したときには、水循環手段により第１，２槽内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１槽へ戻して第１，２槽内の水の純度を高め、第２純度測定手段によって第３槽内の水の純度が低下したことを検知したときには、水循環手段により第３槽内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１槽又は第３槽へ戻して第３槽内の水の純度を高めるように構成したことを特徴とする。
【０１０６】
従って、この第３発明の燃料電池発電システムの水供給装置によれば、第１，２槽及び第３槽内の水の純度がタンク材料成分の溶出や二酸化炭素の溶解などによって低下することがあっても、より確実に第１，２槽及び第３槽内の水を高純度に維持して、高純度の水を燃料電池発電システムの各部に供給することができる。しかも、このときの循環水量（水処理装置への戻り流量）は燃料電池発電システムの運転状態にかかわらず常に水処理装置のイオン交換樹脂全体に均一に水が流れる量とすることができるため、イオン交換樹脂の寿命を低下させることがない。
【０１０７】
また、第４発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第１，第２又は第３発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、第３槽内の水量を測定する水量測定手段を備え、この水量測定手段によって第３槽内の水量が減少したことを検知したとき、補給水を水処理装置で高純度の水にして第１槽又は第３槽へ供給することにより、第３槽への補水を行うように構成したことを特徴とする。
【０１０８】
従って、この第４発明の燃料電池発電システムの水供給装置によれば、第３槽内の水量を確実に確保することができる。
【０１１１】
また、第６発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、イオン交換器を備えた水処理装置を有し、イオン交換器のイオン交換樹脂に不純物イオンが溶解している水を流してイオン交換することにより高純度の水を生成し、この高純度の水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給する燃料電池発電システムの水供給装置において、水処理装置を水タンクの上流側に配置することにより、水処理装置で生成した高純度の水を一旦水タンクに貯留し、この水タンク内に貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、前記水タンクは第１水タンクと第２水タンクとに分離し、第１水タンクから第２水タンクへの水の移動は水移動手段によって行うように構成し、且つ、燃料電池本体から回収した回収水は第１水タンクへ導入し、第２水タンクに貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、前記第１及び第２水タンク内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１及び第２水タンクへ戻す水循環手段を前記水供給手段とは別に設けたことを特徴とする。
【０１１２】
従って、この第６発明の燃料電池発電システムの水供給装置によれば、第１及び第２水タンク内の水の純度がタンク材料成分の溶出や二酸化炭素の溶解などによって低下することがあっても、第１及び第２水タンク内の水を高純度に維持して、高純度の水を燃料電池発電システムの各部に供給することができる。しかも、このときの循環水量（水処理装置への戻り流量）は燃料電池発電システムの運転状態にかかわらず常に水処理装置のイオン交換樹脂全体に均一に水が流れる量とすることができるため、イオン交換樹脂の寿命を低下させることがない。
【０１１３】
また、第７発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、イオン交換器を備えた水処理装置を有し、イオン交換器のイオン交換樹脂に不純物イオンが溶解している水を流してイオン交換することにより高純度の水を生成し、この高純度の水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給する燃料電池発電システムの水供給装置において、水処理装置を水タンクの上流側に配置することにより、水処理装置で生成した高純度の水を一旦水タンクに貯留し、この水タンク内に貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、前記水タンクは第１水タンクと第２水タンクとに分離し、第１水タンクから第２水タンクへの水の移動は水移動手段によって行うように構成し、且つ、燃料電池本体から回収した回収水は第１水タンクへ導入し、第２水タンクに貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、前記水供給手段とは別に設け、第１又は第２水タンク内の水を抽出して水処理装置へ戻す水循環手段と、第１水タンク内の水の純度を測定する第１純度測定手段と、第２水タンク内の水の純度を測定する第２純度測定手段とを備え、第１純度測定手段によって第１水タンク内の水の純度が低下したことを検知したときには、水循環手段により第１水タンク内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１水タンクへ戻して第１水タンク内の水の純度を高め、第２純度測定手段によって第２水タンク内の水の純度が低下したことを検知したときには、水循環手段により第２水タンク内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１水タンク又は第２水タンクへ戻して第２水タンク内の水の純度を高めるように構成したことを特徴とする。
【０１１４】
従って、この第７発明の燃料電池発電システムの水供給装置によれば、第１及び第２水タンク内の水の純度がタンク材料成分の溶出や二酸化炭素の溶解などによって低下することがあっても、より確実に第１及び第２水タンク内の水を高純度に維持して、高純度の水を燃料電池発電システムの各部に供給することができる。しかも、このときの循環水量（水処理装置への戻り流量）は燃料電池発電システムの運転状態にかかわらず常に水処理装置のイオン交換樹脂全体に均一に水が流れる量とすることができるため、イオン交換樹脂の寿命を低下させることがない。
【０１１５】
また、第８発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第６又は第７発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、第１水タンクは第２水タンクよりも上方に位置し、第１水タンクと第２水タンクとを水移動手段としての弁を介して接続したことを特徴とする。
【０１１６】
従って、この第８発明の燃料電池発電システムの水供給装置によれば、ポンプなどを要することなく、第１水タンクと第２水タンクとの高低差を利用して、第１水タンクから第２水タンクへ水を移動させることができる。このため構成が簡易で安価である。
【０１１７】
また、第９発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第６，第７又は第８発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、第２水タンク内には第２水タンク内の水面を覆うようにダイヤフラムを設けたことを特徴とする。
【０１１８】
従って、この第９発明の燃料電池発電システムの水供給装置によれば、ダイヤフラムによって第２水タンク内の水が外気と接触するのを防ぐことにより、第２水タンク内の水の純度が低下するのを防止することができる。
【０１１９】
また、第１０発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第６，第７，第８又は第９発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、第２水タンク内の水量を測定する水量測定手段を備え、この水量測定手段によって第２水タンク内の水量が減少したことを検知したとき、補給水を水処理装置で高純度の水にして第１水タンク又は第２水タンクに供給することにより、第２水タンクへの補水を行うように構成したことを特徴とする。
【０１２０】
従って、この第１０発明の燃料電池発電システムの水供給装置によれば、第２水タンク内の水量を確実に確保することができる。
【０１２１】
また、第１２発明の燃料電池発電システムは、燃料電池発電システムの運転状態にかかわらず常に水処理装置のイオン交換樹脂全体に均一に流れる量の水をイオン交換樹脂に流すことができ、イオン交換樹脂の寿命を低下させることがないという優れた効果を奏する前記第１発明乃至第１１発明のいずれかに記載の水供給装置を備える。従って、この第１２発明の燃料電池発電システムによれば、燃料電池発電システムの運転中に水処理装置（イオン交換樹脂）のメンテナンス（新品との交換や再生処理等）を行うことができ、燃料電池発電システムの運転を長時間継続して行うことも容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る燃料電池発電システムの水供給装置の構成図である。
【図２】前記水供給装置における制御装置の制御状態を示す制御テーブルである。
【図３】本発明の実施の形態２に係る燃料電池発電システムの水供給装置の構成図である。
【図４】水処理装置における水循環手段の他の構成を示す図である。
【図５】水処理装置における水循環手段の他の構成を示す図である。
【図６】従来の燃料電池発電システムの水供給装置の構成図である。
【図７】水処理装置に備えたイオン交換器の構成図である。
【符号の説明】
１３ イオン交換器
１４ イオン交換樹脂
２１ 燃料電池スタック
２２ 燃料ガス供給装置
２３ 酸化ガス供給装置
２４，２５ 水回収装置
３１ 水供給装置
３２ 水タンク
３２Ａ 第１水タンク
３２Ｂ 第２水タンク
３３ 水処理装置
３４，３５ 水供給ポンプ
３６ 三方弁
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ 三方弁の各方
３７ 循環ポンプ
３７Ａ，３７Ｂ 循環ポンプ
３８ 制御装置
３９，４０ 仕切り板
４１ 第１槽
４２ 第２槽
４３ 第３槽
４４ 上面
４５ 下面
４６ 水
４７ レベルセンサ
５０ 電磁弁
５１，５２ 導電度センサ
５３，５４ 逆止弁
５４Ａ，５４Ｂ 逆止弁
６１ 電磁弁
６２ ダイヤフラム
７１，７２ 電磁弁
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料電池発電システムの水供給装置及びこれを用いた燃料電池発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の燃料電池発電システムの水供給装置の構成図である。同図に示すように、この燃料電池発電システムでは、燃料電池本体として燃料電池スタック１を有している。燃料電池スタック１は、電解質膜（固体高分子膜など）を燃料極と酸素極とで挟んだ構成の発電セルを、セパレータを介して、多数積層してなるものであり、燃料極側には燃料ガス供給装置２から燃料ガス（水素、又は、メタノールなどを改質して得られる水素リッチガス等）が供給され、酸素極側には酸化ガス供給装置３から酸化ガス（酸素又は空気等）が供給されるようになっており、これらの燃料ガスと酸化ガスとに基づいて発電をする。
【０００３】
また、燃料電池スタック１の下流側には水回収装置４，５が設けられており、これらの水回収装置４，５によって、燃料電池スタック１の排気から凝縮水や発電による生成水を分離して回収するようになっている。
【０００４】
そして、本燃料電池発電システムには水供給装置６が装備されている。水供給装置６は水タンク７、水処理装置８、水供給ポンプ９，１０などを備えている。水タンク７には水１８が貯溜されている。この水１８は電磁弁１２を介して供給される水道水や水回収装置４，５で回収された回収水が水タンク７に貯留されたものである。水タンク７にはレベルセンサ１５が設けられており、図示しない制御装置ではレベルセンサ１５の水位検出信号（図示例では水タンク７の水位に対して上から順にＨ，Ｌ，ＬＬのレベルが設定されている）に基づいて、例えば電磁弁１２の開閉制御をすることにより水道水を補給して水タンク７内の水量を確保している。
【０００５】
水処理装置８は水タンク７の下流側に配置されており、水供給ポンプ９，１０によって水タンク７から抽出された水を浄化する。水処理装置８は図示しないフィルタや図７に示すようなイオン交換器１３などによって構成されている。イオン交換器１３は容器に微粒子のイオン交換樹脂１４を収容してなるものであり、このイオン交換樹脂１４に不純物イオンが溶解している水を流すと不純物イオンがイオン交換されて高純度の水が生成される。この水はイオン交換水と呼ばれ、その純度は電気伝導度（導電度）で評価される（純度が高い程、導電度は低くなる）。水の導電度を計測するため、図６に示すように水処理装置８の出口側には導電度センサ１１が設けられている。
【０００６】
水処理装置８で生成された高純度の水は、図６に示すように水供給ポンプ９，１０によって燃料ガス供給装置２や燃料ガス供給装置３に供給される。燃料ガス供給装置２が改質型の場合、水蒸気改質の原料として水が燃料ガス供給装置２へ供給される。また、燃料電池スタック１が、固体高分子膜を用いた固体高分子型の場合、電解質膜である固体高分子膜を湿潤に保つため、燃料ガス供給装置２及び酸化ガス供給装置３から燃料電池スタック１へ供給する燃料ガス及び酸化ガスを水によって加湿する。なお、改質型の燃料ガス供給装置のように水蒸気改質により既に燃料ガスが湿潤している場合もある。
【０００７】
そして、この水蒸気改質や固体高分子膜の湿潤のために供給される水は、改質型の燃料ガス供給装置や燃料電池スタックの発電セルにおける触媒の性能劣化を防止するため、高純度に保つ必要がある。このため、水供給装置６では水処理装置８によって高純度の水を生成している。水処理装置８のイオン交換樹脂１４は、一定量（不純物イオン濃度×処理水量）を処理すると性能が劣化して寿命が費やされるため、新品との交換又は再生処理等のメンテナンスが必要である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃料ガス供給装置２や酸化ガス供給装置３への供給水量は燃料電池発電システムの運転状態により増減する。このため、部分負荷運転時や燃料電池発電システムの補機にのみ電力を供給するとき（アイドリング時）などに供給水量が低減された場合には、イオン交換樹脂１４を流れる水も減少するため、イオン交換樹脂１４における水流が不均一となる（局部的に水が流れる）。このため、イオン交換樹脂１４の局部的な劣化が激しくなってイオン交換樹脂１４の寿命が低下してしまう。つまり、所定量以上の水をイオン交換樹脂１４に流した場合にはイオン交換樹脂１４全体に均一に水が流れるが、水量が少ない場合には例えば図７に矢印Ａで示すようにイオン交換樹脂１４に局部的に水が流れてしまうため当該局部の劣化が激しくなり、結局、イオン交換樹脂１４の寿命が低下してしまうことになる。
【０００９】
また、従来の構成では水処理装置８が水供給ラインに設けられている（水処理装置８が水タンク７の下流側に配置されている）ため、燃料電池発電システムの運転中には水処理装置８をメンテナンスすることができない。即ち、水処理装置８をメンテナンスする際には燃料電池発電システムの運転を停止しなければならないため、長時間継続して燃料電池発電システムを運転することが難しい。
【００１０】
従って本発明は上記の問題点に鑑み、供給水量を低減することがあっても、水処理装置のイオン交換樹脂の寿命低下を招くことがなく、また、燃料電池発電システムの運転中にも水処理装置のメンテナンスをすることができる燃料電池発電システムの水供給装置を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する第１発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、イオン交換器を備えた水処理装置を有し、イオン交換器のイオン交換樹脂に不純物イオンが溶解している水を流してイオン交換することにより高純度の水を生成し、この高純度の水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給する燃料電池発電システムの水供給装置において、
水処理装置を水タンクの上流側に配置することにより、水処理装置で生成した高純度の水を一旦水タンクに貯留し、この水タンク内に貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、
前記水タンクは、鉛直方向に延びる第１仕切り板と第２仕切り板とを内部に設けることにより内部を水平方向に順に第１槽、第２槽、第３槽に分け、第１槽から第２槽への水の移動は第１槽と第２槽とを仕切る第１仕切り板の下を通って移動し、第２槽から第３槽への水の移動は第２槽と第３槽とを仕切る第２仕切り板の上を通って移動するように構成し、且つ、燃料電池本体から回収した回収水は第１槽へ導入し、第３槽に貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成したことを特徴とする。
【００１６】
また、第２発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第１発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、
第１，２槽及び第３槽内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１，２槽及び第３槽へ戻す水循環手段を設けたことを特徴とする。
【００１７】
また、第３発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第１発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、
第１，２槽又は第３槽内の水を抽出して水処理装置へ戻す水循環手段と、
第１，２槽内の水の純度を測定する第１純度測定手段と、
第３槽内の水の純度を測定する第２純度測定手段とを備え、
第１純度測定手段によって第１，２槽内の水の純度が低下したことを検知したときには、水循環手段により第１，２槽内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１槽へ戻して第１，２槽内の水の純度を高め、第２純度測定手段によって第３槽内の水の純度が低下したことを検知したときには、水循環手段により第３槽内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１槽又は第３槽へ戻して第３槽内の水の純度を高めるように構成したことを特徴とする。
【００１８】
また、第４発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第１，第２又は第３発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、
第３槽内の水量を測定する水量測定手段を備え、
この水量測定手段によって第３槽内の水量が減少したことを検知したとき、補給水を水処理装置で高純度の水にして第１槽又は第３槽へ供給することにより、第３槽への補水を行うように構成したことを特徴とする。
また、第５発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第２発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、
前記第１，２槽及び第３槽内の水は、前記第１，２槽及び第３槽の底から抽出して前記水処理装置へ戻すことを特徴とする。
【００２０】
また、第６発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、イオン交換器を備えた水処理装置を有し、イオン交換器のイオン交換樹脂に不純物イオンが溶解している水を流してイオン交換することにより高純度の水を生成し、この高純度の水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給する燃料電池発電システムの水供給装置において、
水処理装置を水タンクの上流側に配置することにより、水処理装置で生成した高純度の水を一旦水タンクに貯留し、この水タンク内に貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、
前記水タンクは第１水タンクと第２水タンクとに分離し、第１水タンクから第２水タンクへの水の移動は水移動手段によって行うように構成し、且つ、燃料電池本体から回収した回収水は第１水タンクへ導入し、第２水タンクに貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、
前記第１及び第２水タンク内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１及び第２水タンクへ戻す水循環手段を前記水供給手段とは別に設けたことを特徴とする。
【００２１】
また、第７発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、イオン交換器を備えた水処理装置を有し、イオン交換器のイオン交換樹脂に不純物イオンが溶解している水を流してイオン交換することにより高純度の水を生成し、この高純度の水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給する燃料電池発電システムの水供給装置において、
水処理装置を水タンクの上流側に配置することにより、水処理装置で生成した高純度の水を一旦水タンクに貯留し、この水タンク内に貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、
前記水タンクは第１水タンクと第２水タンクとに分離し、第１水タンクから第２水タンクへの水の移動は水移動手段によって行うように構成し、且つ、燃料電池本体から回収した回収水は第１水タンクへ導入し、第２水タンクに貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、
前記水供給手段とは別に設け、第１又は第２水タンク内の水を抽出して水処理装置へ戻す水循環手段と、
第１水タンク内の水の純度を測定する第１純度測定手段と、
第２水タンク内の水の純度を測定する第２純度測定手段とを備え、
第１純度測定手段によって第１水タンク内の水の純度が低下したことを検知したときには、水循環手段により第１水タンク内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１水タンクへ戻して第１水タンク内の水の純度を高め、第２純度測定手段によって第２水タンク内の水の純度が低下したことを検知したときには、水循環手段により第２水タンク内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１水タンク又は第２水タンクへ戻して第２水タンク内の水の純度を高めるように構成したことを特徴とする。
【００２２】
また、第８発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第６又は第７発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、
第１水タンクは第２水タンクよりも上方に位置し、第１水タンクと第２水タンクとを水移動手段としての弁を介して接続したことを特徴とする。
【００２３】
また、第９発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第６，第７又は第８発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、
第２水タンク内には第２水タンク内の水面を覆うようにダイヤフラムを設けたことを特徴とする。
【００２４】
また、第１０発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第６，第７，第８又は第９発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、
第２水タンク内の水量を測定する水量測定手段を備え、
この水量測定手段によって第２水タンク内の水量が減少したことを検知したとき、補給水を水処理装置で高純度の水にして第１水タンク又は第２水タンクに供給することにより、第２水タンクへの補水を行うように構成したことを特徴とする。
また、第１１発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第６又は第７発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、
前記第１及び第２水タンク内の水は、前記第１及び第２水タンクの底から抽出して前記水処理装置へ戻すことを特徴とする。
【００２５】
また、第１２発明の燃料電池発電システムは、第１乃至第１１発明のいずれかに記載の燃料電池発電システムの水供給装置を備えたことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２７】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る燃料電池発電システムの水供給装置の構成図、図２は前記水供給装置における制御装置の制御状態を示す制御テーブルである。
【００２８】
＜構成＞
図１に示すように、本燃料電池発電システムの本体側の構成は従来（図６）と同様である。即ち、本燃料電池発電システムでは、燃料電池本体として燃料電池スタック２１を有している。燃料電池スタック２１は、電解質膜（固体高分子膜など）を燃料極と酸素極とで挟んだ構成の発電セルを、セパレータを介して、多数積層してなるものであり、燃料極側には燃料ガス供給装置２２から燃料ガス（水素又はメタノールなどを改質して得られる水素リッチガス等）が供給され、酸素極側には酸化ガス供給装置２３から酸化ガス（酸素又は空気等）が供給されるようになっており、これらの燃料ガスと酸化ガスとに基づいて発電をする。
【００２９】
また、燃料電池スタック２１の下流側には水回収装置２４，２５が設けられており、これらの水回収装置２４，２５よって、燃料電池スタック２１の排気から凝縮水や発電による生成水を分離して回収するようになっている。
【００３０】
そして、本燃料電池発電システムには水供給装置３１が装備されており、この水供給装置３１によって燃料ガス供給装置２２や酸化ガス供給装置２３へ高純度の水が供給されるようになっている。燃料ガス供給装置２２が改質型の場合、水蒸気改質の原料として水が燃料ガス供給装置２２へ供給される。また、燃料電池スタック２１が、固体高分子膜を用いた固体高分子型の場合、電解質膜である固体高分子膜を湿潤に保つため、燃料ガス供給装置２２及び酸化ガス供給装置２３から燃料電池スタック２１へ供給する燃料ガス及び酸化ガスを水によって加湿する。なお、改質型の燃料ガス供給装置のように水蒸気改質により既に燃料ガスが湿潤している場合もある。
【００３１】
水供給装置３１は、水タンク３２、水処理装置３３、水供給手段としての水供給ポンプ３４，３５、水循環手段としての三方弁３６及び循環ポンプ３７、制御装置３８などを備えている。
【００３２】
水処理装置３３は、図６及び図７に示す水処理装置８と同じものであり、図示しないフィルタや容器に微粒子のイオン交換樹脂を収容してなるイオン交換器を有しており、このイオン交換器のイオン交換樹脂に不純物イオンが溶解している水を流すと不純物イオンがイオン交換されて高純度の水が生成される。
【００３３】
そして、本実施の形態では水処理装置３３が水タンク３２の上流側に配置されており、水処理装置３３で生成した高純度の水を一旦水タンク３２に貯留し、この水タンク３２内に貯留された水を水供給ポンプ３４，３５によって燃料ガス供給装置２２及び酸化ガス供給装置２３へ供給するように構成されている。水処理装置３３には図示しない水道設備から電磁弁５０及び逆止弁５３を介して水道水が供給されるが、このときの供給水量は消費水量（燃料ガス供給装置及び酸化ガス供給装置への水の供給量と回収水との差の不足分）に応じて決め、その供給水量によりイオン交換樹脂に水が均一に流れる様に、イオン交換器の形状、寸法等を決めている（処理水量により市販品から選択もできる）。
【００３４】
水タンク３２はステンレスなどによって形成されており、鉛直方向に延びる第１仕切り板３９と第２仕切り板４０とが内部に設けられて、内部が水平方向に順に第１槽４１、第２槽４２及び第３槽４３に分けられている。第１槽４１と第２槽４２とを仕切る第１仕切り板３９は、水タンク３２の上面４４から下方に延びて、水タンク３２の底面４５のとの間に隙間を有している。第２槽４２と第３槽４３とを仕切る第２仕切り板４０は、水タンク３２の底面４５から上方に延びて、水タンク３２の上面との間に隙間を有している。即ち、第１槽４１から第２槽４２へは第１仕切り板３９の下を通って水が移動し、第２槽から第３槽へは第２仕切り板４０の上を通って水が移動（オーバーフロー）するようになっている。
【００３５】
また、水処理装置３３からの水や燃料電池スタック２１からの回収水は第１槽４１へ導入され、第３槽４３に貯留された水４６が水供給ポンプ３４，３５によって燃料ガス供給装置２２及び酸化ガス供給装置２３へ供給されるようになっている。なお、水処理装置３３からの水は高純度であるため、直接、第３槽４３へ導入するようにしてもよい。一方、回収水には燃料電池スタック２１の構成材料成分などの不純物が含まれることがあるため、回収水は第１槽４１に導入している。第１槽４１から第２槽４２へは仕切り板３９の下を通って水が移動するようになっているため、不純物を含む回収水が、直ぐに第３槽４３内に流入するのを防止することができる。
【００３６】
また、第１，２槽４１，４２内は常時満水の状態となる一方、第３槽４３内の水量は、第２槽４２から第３槽４３への水の移動量（第１槽４１内に導入される回収水の量）よりも水供給ポンプ３４，３５によって第３槽４３から燃料ガス供給装置２２や酸化ガス供給装置２３へ供給される水量のほうが多い場合には徐々に減少していくことになる。このため、詳細は後述するが、第３槽４３内の水量が減少したときには補水して水量を回復させるようになっている。
【００３７】
また、第１，２槽４１，４２側には三方弁３６の一方３６ａが接続され、第３槽４３側には三方弁３６の他の一方３６ｂが接続されている。三方弁３６の残る一方３６ｃは循環ポンプ３７の吸い込み側に接続されている。循環ポンプ３７の吐出側は逆止弁５４を介して水処理装置３３の入口側に接続されている。
【００３８】
第３槽４３には水量測定手段としてレベルセンサ４７が設けられており、この水位検出値信号は制御装置３８に入力される。そして、詳細は後述するが、制御装置３８ではレベルセンサ４７の水位検出信号に基づいて電磁弁５０などの制御を行うようになっている。例えばレベルセンサ４７により第３槽４３内の水量が減少したことを検知したときには、電磁弁５０を介して水道水を水処理装置３３に供給し、水処理装置３３でイオン交換して高純度の水にした後、第１槽４１へ補給することにより、第３槽４３内の水量を回復させるようになっている。
【００３９】
また、水タンク３２内に貯留されている水３２は、タンク材料成分の溶出や二酸化炭素の溶解、更には回収水に含まれる不純物により、純度が低下することがある。このため、第１槽４１には第１純度測定手段として導電度センサ５１が設けられ、第３槽４３には第２純度測定手段として導電度センサ５２が設けられており、これらの導電度センサ５１，５２の導電度検出信号は制御装置３８に入力される。
【００４０】
そして、詳細は後述するが、制御装置３８では導電度センサ５１，５２の導電度検出信号に基づいて循環ラインの三方弁３６や循環ポンプ３７などの制御を行う。例えば導電度センサ５１によって第１槽４３内の水の純度が低下したことを検知したときには、三方弁３６の第１，２槽４１，４２側３６ａを開き且つ循環ポンプ３７を作動させることにより、第１槽４１内の水を抽出して水処理装置３３へ戻し、水処理装置３３でイオン交換して高純度の水にした後、第１槽４１へ戻して第１槽４１内の水の純度を高める。また、導電度センサ５２によって第３槽４３内の水の純度が低下したことを検知したときには、三方弁３６を第３槽４３側３６ｂを開き且つ循環ポンプ３７を作動させることにより、第３槽４３内の水を抽出して水処理装置３３へ戻し、この水処理装置３３でイオン交換して高純度の水にした後、第１槽４１へ戻して第３槽４３内の水の純度を高める。
【００４１】
このとき循環ポンプ３７の循環水量（水処理装置３３への戻り流量）は、水処理装置３３のイオン交換樹脂に水が均一に流れる流量に設定されている。具体的な循環水量は水道水の供給水量と同程度とすればよい（水道水の供給水量によりイオン交換器が設定されているため）。
【００４２】
ここで、図２に示す制御テーブルに基づき、制御装置３８による電磁弁５０、三方弁３６、循環ポンプ３７及び水供給ポンプ３４，３５の具体的な制御状態について説明する。図２に示すように燃料電池発電システムの運転状態としては、運転準備、運転中、メンテナンスモード準備、及び、メンテナンスモードがある。それぞれのシステム運転状態ではレベルセンサ４７や導電度センサ５１，５２の検出信号に基づいて水タンク３２内の水量や水タンク３２内の水の純度の制御を行う。
【００４３】
図１に示すようにレベルセンサ４７は第３槽４３の水位を検出するようになっており、図示例では第３槽４３の水位ＷＬに対して上から順にＨ，Ｌ，ＬＬのレベルが設定されている。レベルＨは第３槽４３内の水量が十分なレベルであり、このレベルに達するまで補水をする。レベルＬは第３槽４３内の水量が減少して補水を要するレベルである。レベルＬＬは第３槽４３内の水量が異常に少なくなったことを表すレベルである。
【００４４】
また、第１，２槽４１，４２内の水４６の純度（導電度）に対しては警報レベル１が設定され、第３槽４３内の水４６の純度（導電度）に対しては警報レベル２及び異常レベル２が設定されている。警報レベル１は第１，２槽４１，４２内の水４６の純度が低下（導電度が上昇）したことを表すレベルであるが、燃料ガス供給装置２２や酸化ガス供給装置２３への給水は可能なレベルである。警報レベル２も、第３槽４３内の水４６の純度が低下（導電度が上昇）したことを表すレベルであるが、燃料ガス供給装置２２や酸化ガス供給装置２３への給水は可能なレベルである。異常レベル２は第３槽４３内の水４６の純度が異常に低下して燃料ガス供給装置２２や酸化ガス供給装置２３への給水が不可能になったことを表すレベルである。
【００４５】
以下、図２に示す制御テーブルの内容について各システム運転状態ごとに説明する。
【００４６】
（システム運転状態が運転準備の場合）
導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１以上（Ｃ１≧警報レベル１）のときには、電磁弁５０は閉、三方弁３６は第１，２槽側３６ａを開、第３槽側３６ｂを閉とし、且つ、循環ポンプ３７を運転（起動）することにより、第１，２槽４１，４２内の水４６を循環して水処理装置３３により浄化する。このとき水供給ポンプ３４，３５は停止（起動不可）とする（システム状態は待機）。
【００４７】
導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が警報レベル２以上（Ｃ２≧警報レベル２）で且つ導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１よりも低い（Ｃ１＜警報レベル１）のときには、電磁弁５０は閉、三方弁３６は第１，２槽側３６ａを閉、第３槽側３６ｂを開とし、且つ、循環ポンプ３７を運転（起動）することにより、第３槽４３内の水４６を循環して水処理装置３３により浄化する。このとき水供給ポンプ３４，３５は停止（運転不可）とする（システム状態は待機）。
【００４８】
導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１よりも低く（Ｃ１＜警報レベル１）且つ導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が警報レベル２よりも低い（Ｃ２＜警報レベル２）ときであって、レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＬよりも低い（ＷＬ＜Ｌ）ときには、電磁弁５０は開、循環ポンプ３７は停止とし、水道水を電磁弁５０を介して水処理装置３３へ供給し、水処理装置３３で浄化して第１槽４１へ供給することにより、水タンク３２（第３槽４３）への補水を行う。このとき水供給ポンプ３４，３５は停止（運転不可）とする（システム状態は待機）。
【００４９】
導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１よりも低く（Ｃ１＜警報レベル１）且つ導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が警報レベル２よりも低い（Ｃ２＜警報レベル２）ときであって、レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＬ以上で且つレベルＨよりも低い（Ｌ≦ＷＬ＜Ｈ）ときには、上記の場合と同じく電磁弁５０は開、循環ポンプ３７は停止として、水道水を電磁弁５０を介して水処理装置３３へ供給し、水処理装置３３で浄化して第１槽４１へ供給することにより、水タンク３２（第３槽４３）への補水を行う。このときには水供給ポンプ３４，３５は運転可とし（システム状態は起動／運転）、発電要求があれば水供給ポンプ３４，３５を運転（起動）して燃料ガス供給装置２２や酸化ガス供給装置２３への水の供給を開始することができる。
【００５０】
導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１よりも低く（Ｃ１＜警報レベル１）且つ導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が警報レベル２よりも低い（Ｃ２＜警報レベル２）ときであって、レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＨ以上（ＷＬ≧Ｈ）のときには、電磁弁５０は閉、循環ポンプ３７は停止とする。即ち、水タンク３２（第３槽４３）への補水が完了して運転準備が完了したと判断する。このときには水供給ポンプ３４，３５は運転可とし（システム状態は起動／運転）、発電要求があれば水供給ポンプ３４，３５を起動して燃料ガス供給装置２２や酸化ガス供給装置２３への水の供給を開始することができる。
【００５１】
（システム運転状態が運転中の場合）
レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＬＬよりも低いとき（ＷＬ＜ＬＬ）には、非常停止する。即ち、電磁弁５０は閉、循環ポンプ３７は停止とし、水供給ポンプ３４，３５も停止とする（システム状態は非常停止）。つまり、通常は回収水や補水によって第３槽４３内の水量が確保される。それにもかかわず、第３槽４３内の水位がレベルＬＬよりも低くなったときには何らかの異常が発生していると判断して非常停止をする。
【００５２】
導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が異常レベル２以上（Ｃ２≧異常レベル２）のときにも非常停止とし、電磁弁５０は閉、循環ポンプ３７は停止とし、水供給ポンプ３４，３５も停止とする（システム状態は非常停止）。通常は第３槽４３内の水４６を循環して水処理装置３３で浄化することにより、第３槽４３内の水４６を高純度に維持している。それにもかかわらず、第３槽４３内の水４６の導電度が異常レベル２以上になったときには何らかの異常が発生していると判断して非常停止をする。
【００５３】
導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１以上（Ｃ１≧警報レベル１）で且つ導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が異常レベル２よりも低い（Ｃ２＜異常レベル２）ときであって、レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＬＬ以上（ＷＬ≧ＬＬ）のときには、電磁弁５０は閉、三方弁３６は第１，２槽側３６ａを開、第３槽側３６ｂを閉とし、且つ、循環ポンプ３７を運転（起動）とすることにより、第１，２槽４１，４２内の水４６を循環して水処理装置３３により浄化する。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００５４】
導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１よりも低く（Ｃ１＜警報レベル１）且つ導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が異常レベル２よりも低い（Ｃ２＜異常レベル２）ときであって、レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＬＬ以上で且つレベルＬよりも低い（ＬＬ≦ＷＬ＜Ｌ）ときには、電磁弁５０は開、循環ポンプ３７は停止とし、水道水を電磁弁５０を介して水処理装置３３へ供給し、水処理装置３３で浄化して第１槽４１へ供給することにより、水タンク３２（第３槽４３）への補水を行う。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００５５】
レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＬ以上で且つレベルＨよりも低い（Ｌ≦ＷＬ＜Ｈ）ときであって、導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１よりも低く（Ｃ１＜警報レベル１）、導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ１が警報レベル２以上で且つ異常レベル２よりも低い（警報レベル２≦Ｃ２＜異常レベル２）ときには、電磁弁５０は閉、三方弁３６は第１，２槽側３６ａを閉、第３槽側３６ｂを開とし、且つ、循環ポンプ３７を運転（起動）とすることにより、第３槽４３内の水４６を循環して水処理装置３３により浄化する。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００５６】
レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＬ以上で且つレベルＨよりも低い（Ｌ≦ＷＬ＜Ｈ）ときであって、導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１よりも低く（Ｃ１＜警報レベル１）且つ導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ１が警報レベル２よりも低い（Ｃ２＜警報レベル２）ときには、電磁弁５０は開又は閉、循環ポンプ３７は停止として、元の状態を維持する。即ち、このときの前の状態において水タンク３２（第３槽４３）への補水を行っていれば、電磁弁５０を開のままにして第３槽４３内の水位がレベルＨに達するまで水タンク３２（第３槽４３）への補水を継続する。一方、このときの前の状態で一旦補水が完了して待機をしていれば、電磁弁５０を閉のままにして第３槽４３内の水位がレベルＬに低下するまで待機状態を継続する。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００５７】
レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＨ以上（ＷＬ≧Ｈ）のときであって、導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１よりも低く（Ｃ１＜警報レベル１）、導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が警報レベル２以上で且つ異常レベル２よりも低い（警報レベル２≦Ｃ２＜異常レベル２）ときには、電磁弁５０は閉、三方弁３６は第１，２槽側３６ａを閉、第３槽側３６ｂを開とし、且つ、循環ポンプ３７を運転（起動）とすることにより、第３槽４３内の水４６を循環して水処理装置３３により浄化する。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００５８】
レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＨ以上（ＷＬ≧Ｈ）のときであって、導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１よりも低く（Ｃ１＜警報レベル１）且つ導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が警報レベル２よりも低い（Ｃ２≦警報レベル２）ときには、水タンク３２（第３槽４３）への補水が完了しているため、待機状態とする。即ち、電磁弁５０は閉、循環ポンプ３７は停止とする。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００５９】
（システム運転状態がメンテナンスモード準備の場合）
レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＨよりも低い（ＷＬ＜Ｈ）ときであって、導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１以上（Ｃ１≧警報レベル１）で且つ導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が警報レベル２よりも低い（Ｃ２＜警報レベル２）ときには、電磁弁５０は閉、三方弁３６は第１，２槽側３６ａを開、第３槽側３６ｂを閉とし、且つ、循環ポンプ３７を運転（起動）とすることにより、第１，２槽４１，４２内の水４６を循環して水処理装置３３により浄化する。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００６０】
レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＨよりも低い（ＷＬ＜Ｈ）ときであって、導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１よりも低く（Ｃ１＜警報レベル１）且つ導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が警報レベル２よりも低い（Ｃ２＜警報レベル２）ときには、電磁弁５０は開、循環ポンプ３７は停止とし、水道水を電磁弁５０を介して水処理装置３３へ供給し、水処理装置３３で浄化して第１槽４１へ供給することにより、水タンク３２（第３槽４３）への補水を行う。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００６１】
レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＨ以上（ＷＬ≧Ｈ）のときであって、導電度センサ５１の導電度検出値Ｃ１が警報レベル１よりも低く（Ｃ１＜警報レベル１）且つ導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が警報レベル２よりも低い（Ｃ２＜警報レベル２）ときには、電磁弁５０は閉、循環ポンプ３７は停止とする。即ち、水タンク３２（第３槽４３）への補水が完了してメンテナンスモードへ移行する準備が完了したと判断し、メンテナンスモードへ移行する。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００６２】
（システム運転状態がメンテナンスモードの場合）
レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＬよりも高い（ＷＬ＞Ｌ）ときであって、導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が警報レベル２よりも低い（Ｃ２＜警報レベル２）ときには、電磁弁５０は閉、循環ポンプ３７は停止とし、メンテナンスが可能であると判断する。この状態で水処理装置３３のメンテナンスを行う。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００６３】
レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＬよりも高い（ＷＬ＞Ｌ）ときであって、導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が警報レベル２以上（Ｃ２≧警報レベル２）のときには、電磁弁５０は閉、循環ポンプ３７は停止とし、メンテナンス中止警報を発する。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００６４】
レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＬＬ以上で且つレベルＬよりも低い（ＬＬ≦ＷＬ＜Ｌ）ときにも、メンテナンス中止警報を発する。このとき水供給ポンプ３４，３５は運転を継続する（システム状態は運転継続）。
【００６５】
なお、図２の制御テーブルには示していないが、レベルセンサ４７の水位検出値ＷＬがレベルＬＬよりも低く（ＷＬ＜ＬＬ）なったときや、導電度センサ５２の導電度検出値Ｃ２が異常レベル２以上（Ｃ２＞異常レベル２）になったときには、メンテナンスモード準備やメンテナンスモードにおいても、非常停止とする。即ち、電磁弁５０は閉、循環ポンプ３７は停止とし、水供給ポンプ３４，３５も停止する。
【００６６】
＜作用・効果＞
以上のように、本実施の形態１によれば、水処理装置３３を水タンク３２の上流側に配置することにより、水処理装置３３で生成した高純度の水を一旦水タンク３２に貯留し、この水タンク３２内に貯留された水４６を水供給ポンプ３４，３５によって燃料電池発電システムの各部（燃料ガス供給装置２２，酸化ガス供給装置２３）へ供給するように構成したため、燃料電池発電システムの運転状態にかかわらず常に水処理装置３３のイオン交換樹脂全体に均一に流れる量の水をイオン交換樹脂に流すことができる。このため、イオン交換樹脂の寿命を低下させることがない。また、燃料電池発電システムの運転中に水処理装置３３（イオン交換樹脂）のメンテナンス（新品との交換や再生処理等）を行うことができ、燃料電池発電システムの運転を長時間継続することもできる。
【００６７】
なお、このときに水処理装置３３のイオン交換器を交換カートリッジ式にすることなどによって新品との交換を容易にすれば、メンテナンス時間を短縮することができる。更には、水タンク容量はメンテナンス時間に応じた容量（メンテナンス中に燃料電池発電システムの運転を継続しても水タンク内の水が枯渇することのない容量）とする必要があるため、メンテナンス時間を短縮することができれば、その分、水タンク容量を小さくすることができる。
【００６８】
また、水タンク３２は第１仕切り板３９，４０を内部に設けることにより内部を第１槽４１、第２槽４２、第３槽４３に分け、第１槽４１から第２槽４２への水の移動は第１仕切り板３９の下を通って移動し、第２槽４２から第３槽４３への水の移動は第２仕切り板４０の上を通って移動するように構成し、且つ、燃料電池スタック３１から回収した回収水は第１槽４１へ導入し、第３槽４３に貯留された水４６を水供給ポンプ３４，３５によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成したため、不純物を含む回収水が直ぐに第３槽４３内に流入して燃料ガス供給装置２２や酸化ガス供給装置２３へ供給されてしまうのを防止することができる。
【００６９】
また、導電度センサ５１によって第１，２槽４１，４２内の水の純度が低下（導電度が上昇）したことを検知したときには、三方弁３６の第１，２槽側３６ａを開いて循環ポンプ３７により第１，２槽４１，４２内の水４６を抽出して水処理装置３３へ戻し、水処理装置３３でイオン交換して高純度の水にした後、第１槽４１へ戻して第１，２槽４１，４２内の水４６の純度を高めるようにし、導電度センサ５２によって第３槽４３内の水の純度が低下（導電度が上昇）したことを検知したときには、三方弁３６の第３槽側３６ｂを開いて循環ポンプ３７により第３槽４３内の水４６を抽出して水処理装置３３へ戻し、水処理装置３３でイオン交換して高純度の水にした後、第１槽４１（第３槽４３でもよい）へ戻して第３槽４３内の水４６の純度を高めるようにしたため、水タンク３２（第１，２槽４１，４２及び第３槽４３）内の水の純度がタンク材料成分の溶出や二酸化炭素の溶解などによって低下することがあっても、水タンク３２（第１，２槽４１，４２及び第３槽４３）内の水４６を確実に高純度に維持することができ、確実に高純度の水を燃料ガス供給装置２２や酸化ガス供給装置２３に供給することができる。しかも、このときの循環水量（水処理装置３３への戻り流量）は燃料電池発電システムの運転状態にかかわらず常に水処理装置３３のイオン交換樹脂全体に均一に水が流れる量とすることができるため、イオン交換樹脂の寿命を低下させることがない。
【００７０】
また、レベルセンサ４７によって第３槽４３内の水量が減少したことを検知したときには、水道水（補給水）を水処理装置３３で高純度の水にして第１槽４１（第３槽４３でもよい）へ供給することにより、第３槽４３への補水を行うため、第３槽４３内の水量を確実に確保することができる。
【００７１】
［実施の形態２］
図３は本発明の実施の形態２に係る燃料電池発電システムの水供給装置の構成図である。なお、図３には水供給装置部分の構成のみを示している。燃料電池発電システムの本体側の構成については上記実施の形態１と同様であるため、ここでの図示及び説明は省略する（図１参照）。
【００７２】
＜構成＞
図３に示すように、本実施の形態２では、水タンクを第１水タンク３２Ａと第２水タンク３２Ｂとに分離し、これらの水タンク３２Ａ，３２Ｂの上流側に水処理装置３３が配置されている。第１及び第２水タンク３２Ａ，３２Ｂはステンレスなどで形成されている。第１水タンク３２Ａと第２水タンク３２Ｂは、水移動手段としての電磁弁６１を介して接続されている。
【００７３】
第１水タンク３２Ａは第２水タンク３２Ｂよりも上方に位置しているため、この高低差を利用することにより電磁弁６１を開くだけで第１水タンク３２Ａ内の水４６を第２水タンク３２Ｂへ移動させることができる。なお、第１水タンク３２Ａと第２水タンク３２Ｂと高低差がない場合にはポンプによって第１水タンク３２Ａから第２水タンク３２Ｂへ水を移動させればよい。
【００７４】
また、水処理装置３３からの水や燃料電池スタック２１（図１参照）からの回収水は第１水タンク３２Ａへ導入され、第２水タンク３２Ｂに貯留された水４６が水供給ポンプ３４，３５によって燃料ガス供給装置２２及び酸化ガス供給装置２３（図１参照）へ供給されるようになっている。なお、水処理装置３３からの水は高純度であるため、直接、第２水タンク３２Ｂへ導入するようにしてもよい。一方、回収水には燃料電池スタックの構成材料成分などの不純物が含まれることがあるため、回収水は第１水タンク３２Ａに導入している。第１水タンク３２Ａから第２水タンク３２Ｂへは電磁弁６１を介して水が移動するようになっているため、不純物を含む回収水が、直ぐに第２水タンク３２Ｂ内に流入するのを防止することができる。
【００７５】
水処理装置３３には図示しない水道設備から電磁弁５０及び逆止弁５３を介して水道水が供給されるが、このときの供給水量は消費水量（燃料ガス供給装置及び酸化ガス供給装置への水の供給量と回収水との差の不足分）に応じて決め、その供給水量によりイオン交換樹脂に均一に水が流れる様に、イオン交換器の形状、寸法等を決めている（処理水量により市販品から選択もできる）。
【００７６】
また、第１水タンク３２Ａ側には三方弁３６の一方３６ａが接続され、第２水タンク３２Ｂ側には三方弁３６の他の一方３６ｂが接続されている。三方弁３６の残る一方３６ｃは循環ポンプ３７の吸い込み側に接続され、循環ポンプ３７の吐出側は逆止弁５４を介して水処理装置３３の入口側に接続されている。循環ポンプ３７の循環水量（水処理装置３３への戻り流量）は、水処理装置３３のイオン交換樹脂に水が均一に流れる流量に設定されている。具体的な循環水量は水道水の供給水量と同程度とすればよい（水道水の供給水量によりイオン交換器が設定されているため）。
【００７７】
第１水タンク３２Ａ内の水の純度は、第１水タンク３２Ａに設けた導電度センサ５１によって測定する。第２水タンク３２Ｂ内の水の純度は、第２水タンク３２Ｂに設けた導電度センサ５２によって検出する。
【００７８】
第２水タンク３２Ｂの水量は、第２水タンク３２Ｂに設けたレベルセンサ４７によって検出する。図示例では第２水タンク３２Ｂの水位ＷＬに対して上から順にＨ，Ｌ，ＬＬのレベルが設定されている。レベルＨは第２水タンク３２Ｂ内の水量が十分なレベルであり、このレベルに達するまで補水をする。レベルＬは第２水タンク３２Ｂ内の水量が減少して補水を要するレベルである。レベルＬＬは第２水タンク３２Ｂ内の水量が異常に少なくなったことを表すレベルである。
【００７９】
また、第２水タンク３２Ｂ内には第２水タンク３２Ｂ内の水面を覆うようにダイヤフラム６２が設けられている。ダイヤフラム６２は第２水タンク３２Ｂ内の水面とともに上下に移動する。
【００８０】
電磁弁５０、三方弁３６、循環ポンプ３７及び水供給ポンプ３４，３５の制御については、レベルセンサ４７や導電度センサ５１，５２の検出信号に基づいて上記実施の形態１の場合と同様に行われる（図２参照）。電磁弁６１は、例えば第１水タンク３２Ａに導入される回収水の量に応じた適宜の間隔で開閉し、また、循環ポンプ３７で第２水タンク３２Ｂ内の水４６を循環して水処理装置３３で浄化するときや、電磁弁５０を開いて水タンク３２Ｂに水処理装置３３で浄化した水道水を補水するときなどに開けばよい。
【００８１】
＜作用・効果＞
本実施の形態２によれば、水処理装置３３を水タンク（第１及び第２水タンク３２Ａ，３２Ｂ）の上流側に配置することにより、水処理装置３３で生成した高純度の水を一旦水タンク（第１及び第水タンク３２Ａ，３２Ｂ）に貯留し、この水タンク（第１及び第２水タンク３２Ａ，３２Ｂ）内に貯留された水４６を水供給ポンプ３４，３５によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成したため、燃料電池発電システムの運転状態にかかわらず常に水処理装置３３のイオン交換樹脂全体に均一に流れる量の水をイオン交換樹脂に流すことができる。このため、イオン交換樹脂の寿命を低下させることがない。また、燃料電池発電システムの運転中に水処理装置３３のメンテナンスを行うことができ、燃料電池発電システムの運転を長時間継続することもできる。
【００８２】
なお、このときに水処理装置３３のイオン交換器を交換カートリッジ式にすることなどによって新品との交換を容易にすれば、メンテナンス時間を短縮することができる。更には、水タンク容量はメンテナンス時間に応じた容量（メンテナンス中に運転を継続しても水タンク内の水が枯渇することのない容量）とする必要があるため、メンテナンス時間を短縮することができれば、その分、水タンク容量を小さくすることができる。
【００８３】
また、水タンクを第１水タンク３２Ａと第２水タンク３２Ｂとに分離し、第１水タンク３２Ａから第２水タンク３２Ｂへの水の移動は水移動手段（電磁弁６１）によって行うように構成し、且つ、燃料電池スタック２１から回収した回収水は第１水タンク３２Ａへ導入し、第２水タンク３２Ｂに貯留された水４６を水供給ポンプ３４，３５によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成したため、不純物を含む回収水が、直ぐに第２水タンク３２Ｂ内に流入して燃料ガス供給装置２２や酸化ガス供給装置２３へ供給されてしまうのを防止することができる。
【００８４】
また、第１水タンク３２Ａは第２水タンク３２Ｂよりも上方に位置し、第１水タンク３２Ａと第２水タンク３２Ｂとを電磁弁６１を介して接続したため、ポンプなどを要することなく、第１水タンク３２Ａと第２水タンク３２Ｂとの高低差を利用して、第１水タンク３２Ａから第２水タンク３２Ｂへ水を移動させることができる。このため構成が簡易で安価である。
【００８５】
また、第２水タンク３２Ｂ内には第２水タンク３２Ｂ内の水面を覆うようにダイヤフラム６２を設けたため、このダイヤフラム６２によって第２水タンク３２内の水４６が外気と接触するのを防ぐことにより、第２水タンク３２Ｂ内の水４６の純度が低下するのを防止することができる。
【００８６】
また、導電度センサ５１によって第１水タンク３２Ａ内の水４６の純度が低下したことを検知したときには、三方弁３６の第１水タンク側３６ａを開いて循環ポンプ３７により第１水タンク３２Ａ内の水４６を抽出して水処理装置３３へ戻し、水処理装置３３でイオン交換して高純度の水にした後、第１水タンク３２Ａへ戻して第１水タンク３２Ａ内の水４６の純度を高めるようにし、導電度センサ５２によって第２水タンク３２Ｂ内の水４６の純度が低下したことを検知したときには、三方弁３６の第２水タンク側３６ｂを開いて循環ポンプ３７により第２水タンク３２Ｂ内の水４６を抽出して水処理装置３３へ戻し、水処理装置３３でイオン交換して高純度の水にした後、第１水タンク３２Ａ（第２水タンク３２Ｂでもよい）へ戻して第２水タンク３２Ｂ内の水４６の純度を高めるようにしたため、第１水タンク３２Ａ及び第２水タンク３２Ｂ内の水４６を確実に高純度に維持することができ、確実に高純度の水を燃料ガス供給装置２２や酸化ガス供給装置２３に供給することができる。しかも、このときの循環水量（水処理装置３３への戻り流量）は燃料電池発電システムの運転状態にかかわらず常に水処理装置３３のイオン交換樹脂全体に均一に水が流れる量とすることができるため、イオン交換樹脂の寿命を低下させることがない。
【００８７】
また、レベルセンサ４７によって第２水タンク３２内の水量が減少したことを検知したときには、水道水（補給水）を水処理装置３３で高純度の水にして第１水タンク３２Ａ（第２水タンク３２Ｂでもよい）に供給することにより、第２水タンク３２Ｂへの補水を行うため、第２水タンク３２Ｂ内の水量を確実に確保することができる。
【００８８】
なお、水循環手段の構成としては上記実施の形態１，２（図１，図３）のように三方弁３６と循環ポンプ３７とを用いた構成とすることが最も簡単で安価であると考えられるが、必ずしもこれに限定するものではなく、例えば図４又は図５に示すような構成としてもよい。
【００８９】
図４は２台の電磁弁７１，７２を用いた場合の構成例であり、第１，２槽４１，４２側（又は水タンク３２Ａ側）には電磁弁７１が接続され、第３槽４３側（又は水タンク３２Ｂ側）には電磁弁７２が接続されている。また、電磁弁７１，７２は何れも循環ポンプ３７の吸い込み側に接続され、循環ポンプ３７の吐出側は逆止弁５４を介して水処理装置３３の入口側に接続されている（図１，図３参照）。詳細な説明は省略するが、この場合には電磁弁７１，７２の開閉制御を三方弁３６の開閉制御と同様に行えばよい。即ち、三方弁３６の第１，２槽４１，４２側３６ａを開く条件のときに電磁弁７１を開き、三方弁３６の第３槽４３側を開く条件のときに電磁弁７２を開く。
【００９０】
図５は２台の循環ポンプ３７Ａ，３７Ｂを用いた場合の構成例であり、第１，２槽４１，４２側（又は水タンク３２Ａ側）は循環ポンプ３７Ａの吸い込み側に接続され、循環ポンプ３７Ａの吐出側は逆止弁５４Ａを介して水処理装置３３の入口側に接続されており、第３槽４３（又は水タンク３２Ｂ側）は循環ポンプ３７Ｂの吸い込み側に接続され、循環ポンプ３７Ｂの吐出側は逆止弁５４Ｂを介して水処理装置３３の入口側に接続されている（図１，図３参照）。詳細な説明は省略するが、この場合には三方弁３６の開閉制御に対応するように循環ポンプ３７Ａ，３７Ｂの起動停止制御を行えばよい。即ち、三方弁３６の第１，２槽４１，４２側３６ａを開く条件のときに循環ポンプ３７Ａを起動し、三方弁３６の第３槽４３側を開く条件のときに循環ポンプ３７Ｂを起動する。
【００９１】
また、上記実施の形態１，２では水道設備から直接供給される水道水を補給水としているが、必ずしも限定するものではなく、例えば予備のタンクに貯溜した水を補給水としてもよい。
【００９２】
また、上記実施の形態１，２では導電度センサ５１，５２の導電度検出信号に基づいて水循環手段である三方弁３６の開閉制御や循環ポンプ３７の起動制御（水タンク内の水の浄化制御）を行っているが、必ずしもこれに限定するものではなく、例えば一定時間ごとに三方弁３６の開動作や循環ポンプ３７の起動を行うことによって、水タンク３２（第１，２槽４１，４２及び第３槽４３）や第１及び第２水タンク３２Ａ，３２Ｂ内の水４６の浄化を行うようにしてもよい。
【０１０１】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態とともに具体的に説明したように、第１発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、イオン交換器を備えた水処理装置を有し、イオン交換器のイオン交換樹脂に不純物イオンが溶解している水を流してイオン交換することにより高純度の水を生成し、この高純度の水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給する燃料電池発電システムの水供給装置において、
水処理装置を水タンクの上流側に配置することにより、水処理装置で生成した高純度の水を一旦水タンクに貯留し、この水タンク内に貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、
前記水タンクは、鉛直方向に延びる第１仕切り板と第２仕切り板とを内部に設けることにより内部を水平方向に順に第１槽、第２槽、第３槽に分け、第１槽から第２槽への水の移動は第１槽と第２槽とを仕切る第１仕切り板の下を通って移動し、第２槽から第３槽への水の移動は第２槽と第３槽とを仕切る第２仕切り板の上を通って移動するように構成し、且つ、燃料電池本体から回収した回収水は第１槽へ導入し、第３槽に貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成したことを特徴とする。
【０１０２】
従って、この第１発明の燃料電池発電システムの水供給装置によれば、不純物を含む回収水が直ぐに第３槽内に流入して燃料電池発電システムの各部へ供給されてしまうのを防止することができる。
【０１０３】
また、第２発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第１発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、第１，２槽及び第３槽内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１，２槽及び第３槽へ戻す水循環手段を設けたことを特徴とする。
【０１０４】
従って、この第２発明の燃料電池発電システムの水供給装置によれば、第１，２槽及び第３槽内の水の純度がタンク材料成分の溶出や二酸化炭素の溶解などによって低下することがあっても、第１，２槽及び第３槽内の水を高純度に維持して、高純度の水を燃料電池発電システムの各部に供給することができる。しかも、このときの循環水量（水処理装置への戻り流量）は燃料電池発電システムの運転状態にかかわらず常に水処理装置のイオン交換樹脂全体に均一に水が流れる量とすることができるため、イオン交換樹脂の寿命を低下させることがない。
【０１０５】
また、第３発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第１発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、第１，２槽又は第３槽内の水を抽出して水処理装置へ戻す水循環手段と、第１，２槽内の水の純度を測定する第１純度測定手段と、第３槽内の水の純度を測定する第２純度測定手段とを備え、第１純度測定手段によって第１，２槽内の水の純度が低下したことを検知したときには、水循環手段により第１，２槽内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１槽へ戻して第１，２槽内の水の純度を高め、第２純度測定手段によって第３槽内の水の純度が低下したことを検知したときには、水循環手段により第３槽内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１槽又は第３槽へ戻して第３槽内の水の純度を高めるように構成したことを特徴とする。
【０１０６】
従って、この第３発明の燃料電池発電システムの水供給装置によれば、第１，２槽及び第３槽内の水の純度がタンク材料成分の溶出や二酸化炭素の溶解などによって低下することがあっても、より確実に第１，２槽及び第３槽内の水を高純度に維持して、高純度の水を燃料電池発電システムの各部に供給することができる。しかも、このときの循環水量（水処理装置への戻り流量）は燃料電池発電システムの運転状態にかかわらず常に水処理装置のイオン交換樹脂全体に均一に水が流れる量とすることができるため、イオン交換樹脂の寿命を低下させることがない。
【０１０７】
また、第４発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第１，第２又は第３発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、第３槽内の水量を測定する水量測定手段を備え、この水量測定手段によって第３槽内の水量が減少したことを検知したとき、補給水を水処理装置で高純度の水にして第１槽又は第３槽へ供給することにより、第３槽への補水を行うように構成したことを特徴とする。
【０１０８】
従って、この第４発明の燃料電池発電システムの水供給装置によれば、第３槽内の水量を確実に確保することができる。
【０１１１】
また、第６発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、イオン交換器を備えた水処理装置を有し、イオン交換器のイオン交換樹脂に不純物イオンが溶解している水を流してイオン交換することにより高純度の水を生成し、この高純度の水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給する燃料電池発電システムの水供給装置において、水処理装置を水タンクの上流側に配置することにより、水処理装置で生成した高純度の水を一旦水タンクに貯留し、この水タンク内に貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、前記水タンクは第１水タンクと第２水タンクとに分離し、第１水タンクから第２水タンクへの水の移動は水移動手段によって行うように構成し、且つ、燃料電池本体から回収した回収水は第１水タンクへ導入し、第２水タンクに貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、前記第１及び第２水タンク内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１及び第２水タンクへ戻す水循環手段を前記水供給手段とは別に設けたことを特徴とする。
【０１１２】
従って、この第６発明の燃料電池発電システムの水供給装置によれば、第１及び第２水タンク内の水の純度がタンク材料成分の溶出や二酸化炭素の溶解などによって低下することがあっても、第１及び第２水タンク内の水を高純度に維持して、高純度の水を燃料電池発電システムの各部に供給することができる。しかも、このときの循環水量（水処理装置への戻り流量）は燃料電池発電システムの運転状態にかかわらず常に水処理装置のイオン交換樹脂全体に均一に水が流れる量とすることができるため、イオン交換樹脂の寿命を低下させることがない。
【０１１３】
また、第７発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、イオン交換器を備えた水処理装置を有し、イオン交換器のイオン交換樹脂に不純物イオンが溶解している水を流してイオン交換することにより高純度の水を生成し、この高純度の水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給する燃料電池発電システムの水供給装置において、水処理装置を水タンクの上流側に配置することにより、水処理装置で生成した高純度の水を一旦水タンクに貯留し、この水タンク内に貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、前記水タンクは第１水タンクと第２水タンクとに分離し、第１水タンクから第２水タンクへの水の移動は水移動手段によって行うように構成し、且つ、燃料電池本体から回収した回収水は第１水タンクへ導入し、第２水タンクに貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、前記水供給手段とは別に設け、第１又は第２水タンク内の水を抽出して水処理装置へ戻す水循環手段と、第１水タンク内の水の純度を測定する第１純度測定手段と、第２水タンク内の水の純度を測定する第２純度測定手段とを備え、第１純度測定手段によって第１水タンク内の水の純度が低下したことを検知したときには、水循環手段により第１水タンク内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１水タンクへ戻して第１水タンク内の水の純度を高め、第２純度測定手段によって第２水タンク内の水の純度が低下したことを検知したときには、水循環手段により第２水タンク内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１水タンク又は第２水タンクへ戻して第２水タンク内の水の純度を高めるように構成したことを特徴とする。
【０１１４】
従って、この第７発明の燃料電池発電システムの水供給装置によれば、第１及び第２水タンク内の水の純度がタンク材料成分の溶出や二酸化炭素の溶解などによって低下することがあっても、より確実に第１及び第２水タンク内の水を高純度に維持して、高純度の水を燃料電池発電システムの各部に供給することができる。しかも、このときの循環水量（水処理装置への戻り流量）は燃料電池発電システムの運転状態にかかわらず常に水処理装置のイオン交換樹脂全体に均一に水が流れる量とすることができるため、イオン交換樹脂の寿命を低下させることがない。
【０１１５】
また、第８発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第６又は第７発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、第１水タンクは第２水タンクよりも上方に位置し、第１水タンクと第２水タンクとを水移動手段としての弁を介して接続したことを特徴とする。
【０１１６】
従って、この第８発明の燃料電池発電システムの水供給装置によれば、ポンプなどを要することなく、第１水タンクと第２水タンクとの高低差を利用して、第１水タンクから第２水タンクへ水を移動させることができる。このため構成が簡易で安価である。
【０１１７】
また、第９発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第６，第７又は第８発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、第２水タンク内には第２水タンク内の水面を覆うようにダイヤフラムを設けたことを特徴とする。
【０１１８】
従って、この第９発明の燃料電池発電システムの水供給装置によれば、ダイヤフラムによって第２水タンク内の水が外気と接触するのを防ぐことにより、第２水タンク内の水の純度が低下するのを防止することができる。
【０１１９】
また、第１０発明の燃料電池発電システムの水供給装置は、第６，第７，第８又は第９発明の燃料電池発電システムの水供給装置において、第２水タンク内の水量を測定する水量測定手段を備え、この水量測定手段によって第２水タンク内の水量が減少したことを検知したとき、補給水を水処理装置で高純度の水にして第１水タンク又は第２水タンクに供給することにより、第２水タンクへの補水を行うように構成したことを特徴とする。
【０１２０】
従って、この第１０発明の燃料電池発電システムの水供給装置によれば、第２水タンク内の水量を確実に確保することができる。
【０１２１】
また、第１２発明の燃料電池発電システムは、燃料電池発電システムの運転状態にかかわらず常に水処理装置のイオン交換樹脂全体に均一に流れる量の水をイオン交換樹脂に流すことができ、イオン交換樹脂の寿命を低下させることがないという優れた効果を奏する前記第１発明乃至第１１発明のいずれかに記載の水供給装置を備える。従って、この第１２発明の燃料電池発電システムによれば、燃料電池発電システムの運転中に水処理装置（イオン交換樹脂）のメンテナンス（新品との交換や再生処理等）を行うことができ、燃料電池発電システムの運転を長時間継続して行うことも容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る燃料電池発電システムの水供給装置の構成図である。
【図２】前記水供給装置における制御装置の制御状態を示す制御テーブルである。
【図３】本発明の実施の形態２に係る燃料電池発電システムの水供給装置の構成図である。
【図４】水処理装置における水循環手段の他の構成を示す図である。
【図５】水処理装置における水循環手段の他の構成を示す図である。
【図６】従来の燃料電池発電システムの水供給装置の構成図である。
【図７】水処理装置に備えたイオン交換器の構成図である。
【符号の説明】
１３ イオン交換器
１４ イオン交換樹脂
２１ 燃料電池スタック
２２ 燃料ガス供給装置
２３ 酸化ガス供給装置
２４，２５ 水回収装置
３１ 水供給装置
３２ 水タンク
３２Ａ 第１水タンク
３２Ｂ 第２水タンク
３３ 水処理装置
３４，３５ 水供給ポンプ
３６ 三方弁
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ 三方弁の各方
３７ 循環ポンプ
３７Ａ，３７Ｂ 循環ポンプ
３８ 制御装置
３９，４０ 仕切り板
４１ 第１槽
４２ 第２槽
４３ 第３槽
４４ 上面
４５ 下面
４６ 水
４７ レベルセンサ
５０ 電磁弁
５１，５２ 導電度センサ
５３，５４ 逆止弁
５４Ａ，５４Ｂ 逆止弁
６１ 電磁弁
６２ ダイヤフラム
７１，７２ 電磁弁
Claims (12)
- イオン交換器を備えた水処理装置を有し、イオン交換器のイオン交換樹脂に不純物イオンが溶解している水を流してイオン交換することにより高純度の水を生成し、この高純度の水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給する燃料電池発電システムの水供給装置において、
水処理装置を水タンクの上流側に配置することにより、水処理装置で生成した高純度の水を一旦水タンクに貯留し、この水タンク内に貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、
前記水タンクは、鉛直方向に延びる第１仕切り板と第２仕切り板とを内部に設けることにより内部を水平方向に順に第１槽、第２槽、第３槽に分け、第１槽から第２槽への水の移動は第１槽と第２槽とを仕切る第１仕切り板の下を通って移動し、第２槽から第３槽への水の移動は第２槽と第３槽とを仕切る第２仕切り板の上を通って移動するように構成し、且つ、燃料電池本体から回収した回収水は第１槽へ導入し、第３槽に貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成したことを特徴とする燃料電池発電システムの水供給装置。 - 請求項１に記載する燃料電池発電システムの水供給装置において、
第１，２槽及び第３槽内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１，２槽及び第３槽へ戻す水循環手段を設けたことを特徴とする燃料電池発電システムの水供給装置。 - 請求項１に記載する燃料電池発電システムの水供給装置において、
第１，２槽又は第３槽内の水を抽出して水処理装置へ戻す水循環手段と、
第１，２槽内の水の純度を測定する第１純度測定手段と、
第３槽内の水の純度を測定する第２純度測定手段とを備え、
第１純度測定手段によって第１，２槽内の水の純度が低下したことを検知したときには、水循環手段により第１，２槽内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１槽へ戻して第１，２槽内の水の純度を高め、第２純度測定手段によって第３槽内の水の純度が低下したことを検知したときには、水循環手段により第３槽内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１槽又は第３槽へ戻して第３槽内の水の純度を高めるように構成したことを特徴とする燃料電池発電システムの水供給装置。 - 請求項１，２又は３に記載する燃料電池発電システムの水供給装置において、
第３槽内の水量を測定する水量測定手段を備え、
この水量測定手段によって第３槽内の水量が減少したことを検知したとき、補給水を水処理装置で高純度の水にして第１槽又は第３槽へ供給することにより、第３槽への補水を行うように構成したことを特徴とする燃料電池発電システムの水供給装置。 - 請求項２に記載する燃料電池発電システムの水供給装置において、
前記第１，２槽及び第３槽内の水は、前記第１，２槽及び第３槽の底から抽出して前記水処理装置へ戻すことを特徴とする燃料電池発電システムの水供給装置。 - イオン交換器を備えた水処理装置を有し、イオン交換器のイオン交換樹脂に不純物イオンが溶解している水を流してイオン交換することにより高純度の水を生成し、この高純度の水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給する燃料電池発電システムの水供給装置において、
水処理装置を水タンクの上流側に配置することにより、水処理装置で生成した高純度の水を一旦水タンクに貯留し、この水タンク内に貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、
前記水タンクは第１水タンクと第２水タンクとに分離し、第１水タンクから第２水タンクへの水の移動は水移動手段によって行うように構成し、且つ、燃料電池本体から回収した回収水は第１水タンクへ導入し、第２水タンクに貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、
前記第１及び第２水タンク内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１及び第２水タンクへ戻す水循環手段を前記水供給手段とは別に設けたことを特徴とする燃料電池発電システムの水供給装置。 - イオン交換器を備えた水処理装置を有し、イオン交換器のイオン交換樹脂に不純物イオンが溶解している水を流してイオン交換することにより高純度の水を生成し、この高純度の水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給する燃料電池発電システムの水供給装置において、
水処理装置を水タンクの上流側に配置することにより、水処理装置で生成した高純度の水を一旦水タンクに貯留し、この水タンク内に貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、
前記水タンクは第１水タンクと第２水タンクとに分離し、第１水タンクから第２水タンクへの水の移動は水移動手段によって行うように構成し、且つ、燃料電池本体から回収した回収水は第１水タンクへ導入し、第２水タンクに貯留された水を水供給手段によって燃料電池発電システムの各部へ供給するように構成し、
前記水供給手段とは別に設け、第１又は第２水タンク内の水を抽出して水処理装置へ戻す水循環手段と、
第１水タンク内の水の純度を測定する第１純度測定手段と、
第２水タンク内の水の純度を測定する第２純度測定手段とを備え、
第１純度測定手段によって第１水タンク内の水の純度が低下したことを検知したときには、水循環手段により第１水タンク内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１水タンクへ戻して第１水タンク内の水の純度を高め、第２純度測定手段によって第２水タンク内の水の純度が低下したことを検知したときには、水循環手段により第２水タンク内の水を抽出して水処理装置へ戻し、水処理装置でイオン交換して高純度の水にした後、第１水タンク又は第２水タンクへ戻して第２水タンク内の水の純度を高めるように構成したことを特徴とする燃料電池発電システムの水供給装置。 - 請求項６又は７に記載する燃料電池発電システムの水供給装置において、
第１水タンクは第２水タンクよりも上方に位置し、第１水タンクと第２水タンクとを水移動手段としての弁を介して接続したことを特徴とする燃料電池発電システムの水供給装置。 - 請求項６，７又は８に記載する燃料電池発電システムの水供給装置において、
第２水タンク内には第２水タンク内の水面を覆うようにダイヤフラムを設けたことを特徴とする燃料電池発電システムの水供給装置。 - 請求項６，７，８又は９に記載する燃料電池発電システムの水供給装置において、
第２水タンク内の水量を測定する水量測定手段を備え、
この水量測定手段によって第２水タンク内の水量が減少したことを検知したとき、補給水を水処理装置で高純度の水にして第１水タンク又は第２水タンクに供給することにより、第２水タンクへの補水を行うように構成したことを特徴とする燃料電池発電システムの水供給装置。 - 請求項６又は７に記載する燃料電池発電システムの水供給装置において、
前記第１及び第２水タンク内の水は、前記第１及び第２水タンクの底から抽出して前記水処理装置へ戻すことを特徴とする燃料電池発電システムの水供給装置。 - 請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の燃料電池発電システムの水供給装置を備えたことを特徴とする燃料電池発電システム。
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