JP5989617B2 - 燃料電池システムにおける水処理システムおよび水処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池システムにおける水処理システムおよび水処理方法に関し、より詳しくは、燃料電池スタック用の燃料水素を製造する燃料処理装置（＝水蒸気改質器）を含む燃料電池システムにおいて、ドレン水タンクへの水道水補給ラインに設置するカチオン交換樹脂により、水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去する水処理システムおよび水処理方法に関する。
燃料電池システムにおいては、システム内部で生成したドレン水を水蒸気改質器での改質水などに用いるために、水処理器（一般的にはイオン交換樹脂を充填した容器）により不純物を除去している。しかし、イオン交換樹脂は吸着できるイオン量が限られているため、現在は定期的な取り替えが必要になっている。
本発明は、この定期的メンテナンスが必要な部品である水処理器の利用可能期間を長期化する技術である。
本発明は、この定期的メンテナンスが必要な部品である水処理器の利用可能期間を長期化する技術である。
燃料電池システムでは、一般的に、燃料電池本体から排出される燃料極オフガスや空気極オフガスなどの燃料電池排ガスや水蒸気改質器（＝燃料処理装置）の燃焼部から排出される燃焼排ガスに含まれる水分、および水道水をタンクに貯め、それらの水をイオン交換樹脂を充填あるいは収容した水処理器により脱イオンし、燃料処理装置での水蒸気改質反応用の水や燃料電池スタックの冷却水に使用している（特許文献１）。
その場合、水処理器に充填あるいは収容したカチオン交換樹脂について、カチオン交換樹脂が破過を引き起こした場合、金属イオンが流出して、燃料処理装置すなわち原燃料の水蒸気改質器の蒸発部に析出し、圧損の増大や詰まりによるトラブルを引き起こすことになる。
ここで、カチオン交換樹脂のイオン選択性（すなわち、下記式（１）で言えば右のイオンほどカチオン交換樹脂に吸着しやすく、左のイオンほど樹脂から離れやすい）は下記式（１）のとおりである。
これは、例えば、カチオン交換樹脂がナトリウムイオンを吸着除去していても、アンモニウムイオン（ＮＨ4 ＋）が流入してくれば、ナトリウムイオンよりイオン選択性の高いアンモニウムイオンが吸着され、ナトリウムイオンは押し出されてしまうことを意味している。すなわち、ナトリウムイオンを含む全ての金属イオンを全て除去しようとすると、金属イオンではないアンモニウムイオンも負荷として考慮する必要があることになる。
なお、式（１）中、Ｋ＋とＭｇ2＋との間のみ２個の不等号“＜＜”を記しているが、これは当該両イオンであるＫ＋とＭｇ2＋とのイオン選択性のうちＫ＋に対するＭｇ2＋のイオン選択性が、他の左右のイオン間でのイオン選択性に比べて相対的により大きいことを示している。
ところで、原料ガス（改質用原料ガス、原燃料とも称される）中に窒素が含まれていると、改質触媒上でアンモニアが生成することが知られている。アンモニアが水中に溶け込んで生成したアンモニウムイオンは、イオン交換樹脂つまりカチオン交換樹脂の負荷として大きな割合を占めることになる。そのため、特に窒素が原料ガス中に含まれる場合には、改質触媒で生成されるアンモニアによって、カチオン交換樹脂量の増大つまりその使用量を多くする必要が生じ、また、カチオン交換樹脂の交換サイクルの短縮化といった問題を引き起こすことになる。
そこで、本発明者は、通常使用するイオン交換樹脂のほかに、タンクへの水道水補給ラインにカチオン交換樹脂を別途設置することにより、水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去するシステムに係る新技術を先に開発し出願している（特許文献２）。これにより、タンクからスタックや燃料処理装置に供給する通水ラインにおいて、全ての金属イオンを除去するという目的においては、アンモニウムイオンを除去する必要がなくなるため、カチオン交換樹脂量に対する負荷を大幅に減らすことが可能となる。
図６は、特許文献１に記載の先行技術の態様例を説明する図である。
図６において、水処理システム２１は、復水凝縮器５で回収した復水（ドレン水）５Ｗを補助水タンク１２に導き、これに水道水を適度に加えた混合水８とする。混合水８をポンプ１３、冷却器１４を経て、必要に応じて設けられる活性炭フィルター２５を介してイオン交換式水処理装置２６に供給する。そして、水処理装置２６で得られた低電気電導度のイオン交換水を補給水１９として冷却水循環系１０に供給するように構成される。
図６において、水処理システム２１は、復水凝縮器５で回収した復水（ドレン水）５Ｗを補助水タンク１２に導き、これに水道水を適度に加えた混合水８とする。混合水８をポンプ１３、冷却器１４を経て、必要に応じて設けられる活性炭フィルター２５を介してイオン交換式水処理装置２６に供給する。そして、水処理装置２６で得られた低電気電導度のイオン交換水を補給水１９として冷却水循環系１０に供給するように構成される。
イオン交換式水処理装置２６は、一対の止め弁１９Ａ、１９Ｂ間に複数分割（図６では４分割）されたイオン交換樹脂筒２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃおよび最終段イオン交換樹脂筒２７Ｄを備えている。各イオン交換樹脂筒内には、通常、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とが一定の割合の混合床として充填される。
また、最終段イオン交換樹脂筒２７Ｄの上流側配管には導電度センサー２８が配置、接続されており、上流側のイオン交換樹脂筒２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃの順で低下するイオン交換能力を当該導電度センサー２８で監視し、その電気導電度が例えば１μＳ／ｃｍにまで上昇した時点でイオン交換樹脂筒２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃの更新が行われる。
ここで、水処理システム２１での水関係の構成を摘示すると以下のとおりとなる。
（１）燃料電池本体１の空気極から排出される空気極オフガス１Ｇは復水凝縮器５へ導入され、復水凝縮器５での冷却媒体である冷水により間接的に冷却され、空気極オフガス中の水蒸気が復水（ドレン水）５Ｗとして回収される。回収復水５Ｗは補助水タンク１２へ移送され、別途補給される水道水と混合して貯留される。
（２）補助水タンク１２に貯留された混合水は、ポンプ１３を介して冷却器１４、フィルター（活性炭フィルター）２５を経てイオン交換式水処理装置２６へ供給される。フィルター（活性炭フィルター）２５は、イオン交換樹脂では除去できない微粒子状シリカや重合ケイ酸などを除去するためのものである。
（３）イオン交換式水処理装置２６では止め弁１９Ａ、複数分割されたイオン交換樹脂筒２７Ａ〜Ｄ、止め弁１９Ｂを経て、補給水１９として、循環ポンプ４Ｐおよび水蒸気分離器４を含む冷却水循環系１０へ供給される。燃料電池本体１には単位セル毎に冷却板３が積層されており、冷却板３に埋設された複数の冷却パイプが外部に配された循環ポンプ４Ｐおよび水蒸気分離器４を含む冷却水循環系１０に連結されている。
（１）燃料電池本体１の空気極から排出される空気極オフガス１Ｇは復水凝縮器５へ導入され、復水凝縮器５での冷却媒体である冷水により間接的に冷却され、空気極オフガス中の水蒸気が復水（ドレン水）５Ｗとして回収される。回収復水５Ｗは補助水タンク１２へ移送され、別途補給される水道水と混合して貯留される。
（２）補助水タンク１２に貯留された混合水は、ポンプ１３を介して冷却器１４、フィルター（活性炭フィルター）２５を経てイオン交換式水処理装置２６へ供給される。フィルター（活性炭フィルター）２５は、イオン交換樹脂では除去できない微粒子状シリカや重合ケイ酸などを除去するためのものである。
（３）イオン交換式水処理装置２６では止め弁１９Ａ、複数分割されたイオン交換樹脂筒２７Ａ〜Ｄ、止め弁１９Ｂを経て、補給水１９として、循環ポンプ４Ｐおよび水蒸気分離器４を含む冷却水循環系１０へ供給される。燃料電池本体１には単位セル毎に冷却板３が積層されており、冷却板３に埋設された複数の冷却パイプが外部に配された循環ポンプ４Ｐおよび水蒸気分離器４を含む冷却水循環系１０に連結されている。
ところで、改質ガス製造用の原料ガス、すなわち都市ガスや天然ガスなどの改質用炭化水素系燃料中の硫黄化合物は改質部に導入する前に除去する必要があり、硫黄化合物を除去するために脱硫器にかけられる。そのため、水素製造装置を連結したＰＥＦＣ等の燃料電池スタックに脱硫器を配置した態様では、上流側から順次、脱硫器、改質器、ＣＯ変成器、ＣＯ除去器、ＰＥＦＣが配置され、ＣＯ除去器を経た改質ガスがＰＥＦＣに供給される。なお、電力は燃料極及び空気極の両極側から取り出される。
図７（ａ）は燃料処理装置（水蒸気改質器）を説明する図であり、図７（ｂ）に水蒸気改質器にＰＥＦＣスタックまたはＳＯＦＣスタックを配置した態様例を示している。図７のとおり、原燃料は脱硫器、水蒸気改質器、ＣＯ変成器、ＣＯ酸化器（ＣＯ除去器）を経てＰＥＦＣスタックへ供給される。固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）の場合は内部改質によりＣＯも燃料となるのでＣＯ変成器、ＣＯ酸化器（ＣＯ除去器）は不要である。
燃料電池スタックは、特に家庭用等に供される小型実用機の場合では起動−停止を繰り返しながら数年、あるいは１０年というように長期間にわたり運転される。また、実機用の脱硫器についても、燃料電池スタックの小型実用機の場合と同じく、長期間にわたり脱硫性能を維持し、再生や交換が必要でないか、可及的に少ないことが望まれる。
ここで、本発明においては、アンモニウムイオンは主にドレン水由来であり、ナトリウムイオンは主に水道水由来であることに着目した。ナトリウムイオンのほとんどは、燃料電池の設置後や長期保管後に実施する燃料電池内部の水張り時などに使用される水道水由来である。図６で言えば、ナトリウムイオンのほとんどは、補助水タンク１２へ補給される水道水に含まれて持ち込まれ、混入することになる。
そのため、ドレン水タンク（＝補助水タンク１２）への水道水補給ラインに設置したカチオン交換樹脂で水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンクから燃料電池スタックや燃料処理装置（＝水蒸気改質器２）に補給する通水ラインで、ナトリウムイオンを負荷として考慮しないで済むようになる。
すなわち、図６（特許文献１）に示すようなドレン水タンク（＝補助水タンク１２）へ補給する水道水の導入流路に、図８（特許文献２）に示すように、カチオン交換樹脂層Ｂ（カチオン交換樹脂層Ｂ充填容器）を配置することにより、ドレン水タンク１２中のドレン水にナトリウムイオンが混入するのを防止するものである。
すなわち、図６（特許文献１）に示すようなドレン水タンク（＝補助水タンク１２）へ補給する水道水の導入流路に、図８（特許文献２）に示すように、カチオン交換樹脂層Ｂ（カチオン交換樹脂層Ｂ充填容器）を配置することにより、ドレン水タンク１２中のドレン水にナトリウムイオンが混入するのを防止するものである。
これにより、金属イオンの流出を防ぐという観点ではドレン水に含まれるアンモニウムイオンを負荷として考慮しなくてもよくなるので、カチオン交換樹脂量に対する負荷を減らすことができる。特に、窒素含有の都市ガスを原料ガスとして使用した場合、改質触媒によっては、ドレン水に大量のアンモニアが発生するので、本発明による効果は非常に大きくなる。
すなわち、大量に発生したアンモニアがドレン水中でアンモニウムイオンとなっても、ドレン水中において、アンモニウムイオンよりもイオン選択性の低いナトリウムイオンの混入はドレン水タンクへの水道水補給ラインに設置したカチオン交換樹脂Ｂ充填容器中のカチオン交換樹脂Ｂでの吸着により回避されているので、ナトリウムイオンの流出はない。したがって、ドレン水に大量のアンモニアが発生しても、ナトリウムイオンが流出して、燃料処理装置すなわち原燃料の水蒸気改質器（本明細書中、適宜「水蒸気改質装置」とも称する）の蒸発部（改質用水蒸気発生部）に析出することはなく、圧損の増大や詰まりによるトラブルを引き起こすことはない。
なお、アンモニウムイオンの破過による悪影響として、固体高分子形燃料電池等の燃料電池スタックを冷却する水系の電気伝導度上昇という課題はあるが、金属イオンの流出による燃料処理装置蒸発部つまり改質用水蒸気発生部での析出に比べると、致命的な問題にはなりにくいため、ここでは課題としていない。また、ドレン水中に含まれるナトリウムイオンはわずかであるため、このリークによる水蒸気改質装置蒸発部での金属成分析出による、圧損の増大や詰まりによるトラブルが発生するリスクは、非常に小さい。
ここで、本願出願人による先の出願である特許文献２は、下記（１）、（２）の燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置を含む燃料電池システムに係る発明である。
（１）燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置を含む燃料電池システムにおける水処理システムであって、ドレン水タンクへの水道水補給ラインにカチオン交換樹脂Ｂを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンクから燃料電池スタックや燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システム。
（１）燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置を含む燃料電池システムにおける水処理システムであって、ドレン水タンクへの水道水補給ラインにカチオン交換樹脂Ｂを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンクから燃料電池スタックや燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システム。
（２）燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置を含む燃料電池システムにおける水処理システムであって、ドレン水タンクへの水道水補給ラインにカチオン交換樹脂Ｂを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンクから燃料電池スタックや燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂Ａがアンモニウムイオンにより破過した場合でもナトリウムイオンがリークしないようにしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システム。
特許文献２に係る発明においては、アンモニウムイオンは主にドレン水由来であり、ナトリウムイオンは主に水道水由来であることに着目している。ナトリウムイオンのほとんどは、燃料電池の設置後や長期保管後に実施する燃料電池内部の水張り時などに使用される水道水由来である。図６で言えば、ナトリウムイオンのほとんどは、補助水タンク１２へ補給される水道水に含まれて持ち込まれ、混入することになる。
そのため、ドレン水タンクへの水道水補給ラインに設置したカチオン交換樹脂で水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することで、ドレン水タンクからスタックや燃料処理装置に補給する通水ラインで、ナトリウムイオンを負荷として考慮しないで済むようになる。すなわち、特許文献２に係る発明は、本願図８に示すとおり、ドレン水タンク１２へ補給する水道水の導入流路にカチオン交換樹脂層（カチオン交換樹脂層Ｂ充填容器）を配置することにより、ドレン水タンク中のドレン水にナトリウムイオンが混入するのを防止するものである。
ところで、特許文献２に係る発明によると上記のような各種課題を解決することができるが、しかしそれでも、さらに改善の余地があることが分かった。
すなわち、イオン交換樹脂は乾燥すると、性能が低下する性質を持つ。このため、ドレン水タンクへの水道水補給ラインに設置したカチオン交換樹脂に長時間水道水が補給されない場合、当該カチオン交換樹脂の性能が低下していくことが懸念された。
ここで、水道水補給ラインとは、図８（＝特許文献２における図１）で言えば“水道水補給ラインＳ−カチオン交換樹脂Ｂ充填容器−水道水補給ラインＳ”として示す水道水補給ラインである。
すなわち、イオン交換樹脂は乾燥すると、性能が低下する性質を持つ。このため、ドレン水タンクへの水道水補給ラインに設置したカチオン交換樹脂に長時間水道水が補給されない場合、当該カチオン交換樹脂の性能が低下していくことが懸念された。
ここで、水道水補給ラインとは、図８（＝特許文献２における図１）で言えば“水道水補給ラインＳ−カチオン交換樹脂Ｂ充填容器−水道水補給ラインＳ”として示す水道水補給ラインである。
燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置を含む燃料電池システムにおいては、一般的に、当該システム内部で生成する水の方が、当該システム内部で利用する水よりも多い。このため、その運転、使用条件においては、通常水道水が補給されることはなく、水道水が補給されるのは、当該システム設置時の水張り時、長期不使用に伴う水抜き後の水張り時、その他システムの不具合によりタンク中の水が不足する時などに限定される。すなわち、前記懸念は、そのように、カチオン交換樹脂に長期間水道水が補給されないケースが十分に考えられるためである。
それかと言って、カチオン交換樹脂Ｂ充填容器中のカチオン交換樹脂の乾燥を防ぐために、定期的に水道水を補給すると、カチオン交換樹脂およびタンクへの水道水補給ラインに別途設置したカチオン交換樹脂の大きな負荷となる。そこで本発明は、そのような負荷を回避してカチオン交換樹脂の乾燥を防ぐことを目的とするものである。
本発明（１）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、スタック冷却水タンクＴ、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、
前記スタック冷却水タンクＴの水のうちオーバーフロー分を、前記水道水補給ラインＳに配置したカチオン交換樹脂Ｂ充填容器に通すようにしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
前記スタック冷却水タンクＴの水のうちオーバーフロー分を、前記水道水補給ラインＳに配置したカチオン交換樹脂Ｂ充填容器に通すようにしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
本発明（２）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、スタック冷却水タンクＴ、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置してなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置してなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
本発明（３）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、スタック冷却水タンクＴ、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
本発明（４）は、本発明（１）の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置してなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
本発明（５）は、本発明（１）の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
本発明（６）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、スタック冷却水タンクＴ、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
本発明（７）は、本発明（１）の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、且つ、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
本発明（８）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する第１の水処理器と第２の水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、
前記第２の水処理器でイオン交換処理したスタック冷却水用の水のうち、空気抜きに伴って排出される水を、前記水道水補給ラインＳに配置したカチオン交換樹脂Ｂ充填容器に通すようにしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
前記第２の水処理器でイオン交換処理したスタック冷却水用の水のうち、空気抜きに伴って排出される水を、前記水道水補給ラインＳに配置したカチオン交換樹脂Ｂ充填容器に通すようにしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
本発明（９）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する第１の水処理器と第２の水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置してなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置してなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
本発明（１０）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する第１の水処理器と第２の水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
本発明（１１）は、本発明（８）の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置してなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
本発明（１２）は、本発明（８）の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
本発明（１３）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する第１の水処理器と第２の水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、且つ、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、且つ、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
本発明（１４）は、本発明（８）の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、且つ、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
本発明（１５）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、スタック冷却水タンクＴ、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理方法において、
前記スタック冷却水タンクＴの水のうちオーバーフロー分を、前記水道水補給ラインＳに配置したカチオン交換樹脂Ｂ充填容器に通すことを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法である。
前記スタック冷却水タンクＴの水のうちオーバーフロー分を、前記水道水補給ラインＳに配置したカチオン交換樹脂Ｂ充填容器に通すことを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法である。
本発明（１６）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、スタック冷却水タンクＴ、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理方法において、
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置してなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法である。
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置してなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法である。
本発明（１７）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、スタック冷却水タンクＴ、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理方法において、
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法である。
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法である。
本発明（１８）は、本発明（１５）の燃料電池システムにおける水処理方法において、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置してなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法である。
本発明（１９）は、本発明（１５）の燃料電池システムにおける水処理方法において、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法である。
本発明（２０）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、スタック冷却水タンクＴ、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理方法において、
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法である。
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法である。
本発明（２１）は、本発明（１５）の燃料電池システムにおける水処理方法において、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、且つ、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法である。
本発明（２２）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する第１の水処理器と第２の水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理方法において、
前記第２の水処理器でイオン交換処理したスタック冷却水のうち、空気抜きに伴って排出される水を、前記水道水補給ラインＳに配置したカチオン交換樹脂Ｂ充填容器に通すことを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法である。
前記第２の水処理器でイオン交換処理したスタック冷却水のうち、空気抜きに伴って排出される水を、前記水道水補給ラインＳに配置したカチオン交換樹脂Ｂ充填容器に通すことを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法である。
本発明（２３）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する第１の水処理器と第２の水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理方法において、
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置してなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法である。
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置してなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法である。
本発明（２４）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する第１の水処理器と第２の水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理方法において、
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法である。
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法である。
本発明（２５）は、本発明（２２）の燃料電池システムにおける水処理方法において、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置してなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法である。
本発明（２６）は、本発明（２２）の燃料電池システムにおける水処理方法において、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法である。
本発明（２７）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する第１の水処理器と第２の水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理方法において、
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、且つ、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法である。
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、且つ、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法である。
本発明（２８）は、本発明（２２）の燃料電池システムにおける水処理方法において、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、且つ、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法である。
従来の燃料電池システム、すなわち水道水補給ラインにカチオン交換樹脂を有する燃料電池システムでは、長期間水道水が供給されないと、水道水ラインのカチオン交換樹脂が乾燥により性能低下する可能性があった。これに対して、本発明によると、水道水補給ラインにカチオン交換樹脂を有する燃料電池システムについてコストアップをすることなく、その懸念を回避することができる。この効果は本発明において重要な効果である。
本発明（１）において、スタック冷却水タンクＴからのオーバーフロー水（オーバーフロー分の水）は、水処理器でカチオン交換樹脂Ａを通した水であるため、不純物は含まれておらず、カチオン交換樹脂Ｂへのイオン負荷が増えることはない。このスタック冷却水のオーバーフロー分は、固体高分子形燃料電池システム（固体高分子形燃料電池スタックを含む固体高分子形燃料電池システム）運転中に定期的に発生するため、水道水ラインのカチオン交換樹脂Ｂの乾燥を防ぎ、当該樹脂の性能低下を防ぐことができる。
なお、スタック冷却水のドレン水タンク１２に通ずるオーバーフローラインは、新規に設置するものではなく、従来の固体高分子形燃料電池システムに元々具備されているものであり、本発明（１）は、オーバーフロー水をドレン水タンク１２に通ずる際にカチオン交換樹脂Ｂを経由させる改良であるため、従来システム（水道水補給ラインＳにカチオン交換樹脂Ｂを有する燃料電池システム）に対して追加に設置するデバイスはないので、システムのコストアップにはならない。
本発明は、特許文献２に係る先行技術の構成を有することを前提、必須とすることから、上記効果に加えて、特許文献２でも奏する下記（１）〜（４）の効果が得られる。
（１）本発明によれば、ドレン水タンクから燃料電池スタックや燃料処理装置に供給する通水ラインにおいて、ナトリウムイオンを除去する必要がないため、ナトリウムイオンよりもイオン選択性の高いアンモニウムイオンも除去する必要がなくなり、カチオン交換樹脂Ａの量を大幅に減らすことができる。
（２）本発明によれば、カチオン交換樹脂量の低減による、材料コストの削減、筐体内スペースの削減、通水ライン圧損の減少等に係る上記（１）の効果に加え、カチオン交換樹脂Ａの交換頻度を延伸することもできる。
（３）本発明によれば、上記（１）〜（２）の効果により、カチオン交換樹脂Ａの量の低減による材料コストの削減、筺体内スペースの削減、通水ライン圧損の減少等の効果、メリットを得ることができる。これに併せて、カチオン交換樹脂Ａの交換頻度の延伸によるメンテナンス頻度を少なくでき、メンテナンスコストの削減等の効果が得られる。
（４）本発明によれば、水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンクから燃料電池スタックや燃料処理装置に供給する通水ラインにおいて、アンモニウムイオンを除去する必要がなくなるため、カチオン交換樹脂量に関する負荷を大幅に減らすことができる。
（１）本発明によれば、ドレン水タンクから燃料電池スタックや燃料処理装置に供給する通水ラインにおいて、ナトリウムイオンを除去する必要がないため、ナトリウムイオンよりもイオン選択性の高いアンモニウムイオンも除去する必要がなくなり、カチオン交換樹脂Ａの量を大幅に減らすことができる。
（２）本発明によれば、カチオン交換樹脂量の低減による、材料コストの削減、筐体内スペースの削減、通水ライン圧損の減少等に係る上記（１）の効果に加え、カチオン交換樹脂Ａの交換頻度を延伸することもできる。
（３）本発明によれば、上記（１）〜（２）の効果により、カチオン交換樹脂Ａの量の低減による材料コストの削減、筺体内スペースの削減、通水ライン圧損の減少等の効果、メリットを得ることができる。これに併せて、カチオン交換樹脂Ａの交換頻度の延伸によるメンテナンス頻度を少なくでき、メンテナンスコストの削減等の効果が得られる。
（４）本発明によれば、水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンクから燃料電池スタックや燃料処理装置に供給する通水ラインにおいて、アンモニウムイオンを除去する必要がなくなるため、カチオン交換樹脂量に関する負荷を大幅に減らすことができる。
《本発明の基本構成》
本発明は、ドレン水タンク１２への水道水補給ラインＳを有する燃料電池システムにおいて、ドレン水タンク１２への水道水補給ラインＳにカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を具備し、且つ、スタック冷却水タンクＴのオーバーフロー水、もしくは第２の水処理器でイオン交換処理したスタック冷却水のうち、空気抜きに伴って排出される水をカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器に通じるようにしてなることを基本構成とする。
本明細書において、当該カチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を、適宜“カチオン交換樹脂Ｂ充填容器”と記載する。
本発明は、ドレン水タンク１２への水道水補給ラインＳを有する燃料電池システムにおいて、ドレン水タンク１２への水道水補給ラインＳにカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を具備し、且つ、スタック冷却水タンクＴのオーバーフロー水、もしくは第２の水処理器でイオン交換処理したスタック冷却水のうち、空気抜きに伴って排出される水をカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器に通じるようにしてなることを基本構成とする。
本明細書において、当該カチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を、適宜“カチオン交換樹脂Ｂ充填容器”と記載する。
〈本発明（１）の態様〉
本発明（１）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、スタック冷却水タンクＴ、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、
前記スタック冷却水タンクＴの水のうちオーバーフロー分を、前記水道水補給ラインＳに配置したカチオン交換樹脂Ｂ充填容器に通すようにしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
本発明（１）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、スタック冷却水タンクＴ、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、
前記スタック冷却水タンクＴの水のうちオーバーフロー分を、前記水道水補給ラインＳに配置したカチオン交換樹脂Ｂ充填容器に通すようにしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
本発明（１）は、上記構成を備える燃料電池システムにおいて、ドレン水タンク１２の水をポンプＰ１で汲み上げ、水処理器（アニオン交換樹脂、カチオン交換樹脂Ａが充填されている）で脱イオン処理し、処理水を燃料処理装置（原燃料の水蒸気改質器）や燃料電池スタックに供給する燃料電池システムである。このとき、ナトリウムイオンは、燃料電池スタックから排出するドレン水ではなく、ほとんどが水道水に含まれるため、その他のカチオン成分とともに、ドレン水タンクに入る手前で別のカチオン交換樹脂Ｂにより吸着除去する。
これにより、アンモニウムイオンをカチオン交換樹脂Ａの負荷として考慮しなくても、ナトリウムイオンは燃料処理装置および燃料電池スタックにほとんどリークしない。なお、ドレン水由来のナトリウムについても、わずかにではあるが、極微量のため、無視することができる。したがって、アンモニウムイオンを負荷として考慮しなければならない従来技術と比較し、カチオン交換樹脂Ａの量を大幅に低減できる。ナトリウムイオンを含む貯湯循環水である水道水はカチオン交換樹脂Ｂ充填容器に通してナトリウムイオンを除去し、ドレン水タンク１２に貯留する。
本発明（１）において、スタック冷却水タンクＴからのオーバーフロー水（オーバーフロー分の水）は、水処理器でカチオン交換樹脂Ａを通した水であるため、不純物は含まれておらず、カチオン交換樹脂Ｂへのイオン負荷が増えることはない。このスタック冷却水タンクＴからのオーバーフロー分の水は、固体高分子形燃料電池システム（固体高分子形燃料電池スタックを含む固体高分子形燃料電池システム）運転中に定期的に発生するため、水道水補給ラインに配置したカチオン交換樹脂Ｂ充填容器中のカチオン交換樹脂の乾燥を防ぎ、当該樹脂の性能低下を防ぐことができる。
また、スタック冷却水タンクＴのオーバーフロー水をドレン水タンク１２に通ずるオーバーフローラインは、新規に設置するものではなく、図１中上部に“従来〜矢印”として示すように、従来ＰＥＦＣ等の燃料電池スタックを含むシステムに元々具備されているものであるので、本発明（１）は、スタック冷却水タンクＴのオーバーフロー水をドレン水タンク１２に通ずる際にカチオン交換樹脂Ｂを経由させる改良である。このため、従来システム（水道水補給ラインＳにカチオン交換樹脂Ｂ充填容器を有する燃料電池システム）に対して追加に設置するデバイスはないので、システムのコストアップにはならない。
本発明（１）は、上記構成を備える燃料電池システムにおいて、ドレン水タンク１２の水をポンプＰ１で汲み上げ、カチオン交換樹脂Ａで脱イオン処理し、処理水を燃料処理装置（原燃料の水蒸気改質器）や燃料電池スタックに供給する燃料電池システムである。このとき、ナトリウムイオンは、燃料電池スタックから排出するドレン水ではなく、ほとんどが水道水に含まれるため、その他のカチオン成分とともに、ドレン水タンクに入る手前で別のカチオン交換樹脂Ｂにより吸着除去する。
これにより、アンモニウムイオンをカチオン交換樹脂Ａの負荷として考慮しなくても、ナトリウムイオンは燃料処理装置および燃料電池スタックにほとんどリークしない。なお、復水凝縮器５からのドレン水由来のナトリウムについても、極微量であるため、無視することができる。したがって、アンモニウムイオンを負荷として考慮しなければならない従来技術と比較し、カチオン交換樹脂Ａの量を大幅に低減できる。ナトリウムイオンを含む貯湯循環水である水道水はカチオン交換樹脂Ｂ充填容器に通してナトリウムイオンを除去し、ドレン水タンク１２に貯留する。
図１、図３は、本発明（１）に係る、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置を含む燃料電池システムにおける水処理システムの態様、また実施例を説明する図である。
図１において、本発明（１）に係る燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置を含む燃料電池システムにおける水処理システムは、復水凝縮器５で回収したドレン水をドレン水タンク１２に導いて、ドレン水タンク１２中の混合水をポンプＰ１を介して水処理器に導入する。
水処理器にはアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂Ａとを別層または混床として配置するが、図１ではアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂Ａとを別層として配置した態様を示している。
水処理器での処理済みの水は、燃料電池スタックへの冷却水ラインを介してスタック冷却水タンクＴへ流入し、スタック冷却水タンクＴを経て、燃料電池スタックを冷却するための冷却水として利用される。Ｐ２はその冷却水の循環用ポンプである。燃料電池スタックは作動中熱を発生するが、循環水は作動中の燃料電池スタックを冷却する。循環水は燃料電池スタックで発生する熱により加熱され、熱交換器で冷水等により冷却され、スタック冷却水タンクＴへ循環、利用される。
一方、原燃料すなわち都市ガスや天然ガス等の原料ガスが脱硫器で脱硫され、燃料処理装置すなわち水蒸気改質器へ供給される。燃料処理装置において、脱硫済み原燃料の水蒸気改質反応により水素を主成分とする改質ガスを生成する。改質ガスは燃料電池スタック、例えばＰＥＦＣスタック等での発電用燃料として使用される。燃料電池がＰＥＦＣの場合、図７（ｂ）に示すとおり、改質ガスはＣＯ変成器、ＣＯ酸化器を経てＰＥＦＣスタックへ供給される。
燃料電池スタックから排出されるアノード排ガス（アノードオフガス）、カソード排ガス（カソードオフガス）は、燃料処理装置の燃焼部からの燃焼排ガスとともに復水凝縮器５へ送られる。それら排ガス中の水蒸気は復水凝縮器５での冷媒である冷水との間接熱交換により冷却、凝縮し、ドレン水としてドレン水タンク１２へ送られる。図１に示すとおり、ドレン水タンク１２中のドレン水は、ポンプＰ１を介して循環利用される。
カチオン交換樹脂には各種あるが、本発明で使用するカチオン交換樹脂としては、水道水からナトリウムイオンをイオン交換により有効に除去する性能を有するカチオン交換樹脂であれば使用することができる。
〈オーバーフロー水について〉
前述のとおり、水処理器での処理済みの水は、燃料電池スタックへの冷却水ラインを介してスタック冷却水タンクＴへ流入する。スタック冷却水タンクＴの水は、（ａ）燃料処理装置での原燃料の水蒸気改質用に利用するほか、（ｂ）燃料電池スタックの冷却水として循環利用される。そして、（ｃ）スタック冷却水タンクＴからのオーバーフロー水はカチオン交換樹脂Ｂ充填容器を経てドレン水タンク１２へ流入させ、再利用する。
前述のとおり、水処理器での処理済みの水は、燃料電池スタックへの冷却水ラインを介してスタック冷却水タンクＴへ流入する。スタック冷却水タンクＴの水は、（ａ）燃料処理装置での原燃料の水蒸気改質用に利用するほか、（ｂ）燃料電池スタックの冷却水として循環利用される。そして、（ｃ）スタック冷却水タンクＴからのオーバーフロー水はカチオン交換樹脂Ｂ充填容器を経てドレン水タンク１２へ流入させ、再利用する。
上記（ａ）〜（ｃ）について、より詳しくは、以下のとおりである。
（ａ）水処理器での処理水のうち、燃料処理装置での原料ガスの水蒸気改質用に利用する分については、燃料処理装置での水蒸気改質用の水は、スタック冷却水タンクＴからポンプＰ３を介して、加熱器（水蒸気発生器）での加熱を経て燃料処理装置での原燃料の水蒸気改質に利用される。
（ｂ）燃料電池スタックの冷却水として循環利用する分については、冷却水循環用ポンプＰ２を介して燃料電池スタックへ供給、循環され、燃料電池スタックで加温された循環水は熱交換器において冷水等により冷却され、スタック冷却水タンクＴへ循環し、再利用される。
（ａ）水処理器での処理水のうち、燃料処理装置での原料ガスの水蒸気改質用に利用する分については、燃料処理装置での水蒸気改質用の水は、スタック冷却水タンクＴからポンプＰ３を介して、加熱器（水蒸気発生器）での加熱を経て燃料処理装置での原燃料の水蒸気改質に利用される。
（ｂ）燃料電池スタックの冷却水として循環利用する分については、冷却水循環用ポンプＰ２を介して燃料電池スタックへ供給、循環され、燃料電池スタックで加温された循環水は熱交換器において冷水等により冷却され、スタック冷却水タンクＴへ循環し、再利用される。
そして、（ｃ）スタック冷却水タンクＴからのオーバーフロー水はドレン水タンク１２へ流入させ、水処理器で処理して再利用するが、水処理器での処理済み水の量は、燃料処理装置での原燃料の水蒸気改質用に必要な水より過剰である。このため従来、その“オーバーフロー水”は、図１中右上に“〜本発明（〜は、図１中矢印付き波線）”として示すように、ドレン水タンク１２へ導入され再利用されている。しかしその過剰分については、図１中、ドレン水タンク１２に“オーバーフロー排水←”として示すように廃棄されている。
本発明（１）は、スタック冷却水タンクＴからのその過剰分のオーバーフロー水、つまりスタック冷却水タンクＴからの水処理器での処理済みの水を、カチオン交換樹脂Ｂ充填容器（Ｎａイオンを含むカチオン成分を除去する）に通すようにしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
ここで、上記スタック冷却水タンクＴは、図１に示すとおり、水処理器で処理した処理済み水（処理水）をスタック冷却水用として貯えるスタック冷却水タンクＴである。
ここで、上記スタック冷却水タンクＴは、図１に示すとおり、水処理器で処理した処理済み水（処理水）をスタック冷却水用として貯えるスタック冷却水タンクＴである。
〈本発明（２）の態様〉
ここで、一般的なイオン交換樹脂の保管時の注意として、密閉保存することが挙げられるが、従来システムにおいては、イオン交換樹脂は大気と接触しており、密閉状態となっていない。図３に示すように、カチオン交換樹脂Ｂの上流側には、水道水を補給するラインに電磁弁Ｙがあるが、下流には電磁弁はない（なお、図４に示す「電磁弁Ｚ」は、本発明（１）ではなく、本発明（２）で備える構成である）。また、図３〜図５に示すドレン水タンク１２のオーバーフロー排水ライン（図３〜５中“オーバーフロー排水←”として示している）は、システム外に余剰ドレン水を排出するラインであり、大気開放のため、カチオン交換樹脂Ｂは大気と接触することになっている。
ここで、一般的なイオン交換樹脂の保管時の注意として、密閉保存することが挙げられるが、従来システムにおいては、イオン交換樹脂は大気と接触しており、密閉状態となっていない。図３に示すように、カチオン交換樹脂Ｂの上流側には、水道水を補給するラインに電磁弁Ｙがあるが、下流には電磁弁はない（なお、図４に示す「電磁弁Ｚ」は、本発明（１）ではなく、本発明（２）で備える構成である）。また、図３〜図５に示すドレン水タンク１２のオーバーフロー排水ライン（図３〜５中“オーバーフロー排水←”として示している）は、システム外に余剰ドレン水を排出するラインであり、大気開放のため、カチオン交換樹脂Ｂは大気と接触することになっている。
そこで、本発明（２）においては、カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側に電磁弁Ｚを設置する。図４で云えば、カチオン交換樹脂Ｂ充填容器下部からドレン水タンク１２への水道水補給ラインＳに電磁弁Ｚとして示している。そして、下流側の電磁弁Ｚを上流側の電磁弁Ｙと連動して開閉することにより、カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぎ、その劣化を防止する。すなわち、図４において、電磁弁Ｚが開のときは電磁弁Ｙも開とし、電磁弁Ｚが閉のときは電磁弁Ｙも閉というように操作することにより、カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぎ、当該カチオン交換樹脂Ｂの劣化を防止することができる。
〈本発明（３）の態様〉
また、本発明（３）においては、カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなる構成とする。これによりカチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぎ、その劣化を防止することができる。この態様を図５中“カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延長”として示している。
また、本発明（３）においては、カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなる構成とする。これによりカチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぎ、その劣化を防止することができる。この態様を図５中“カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延長”として示している。
〈本発明（４）−（５）の態様〉
本発明（４）は、本発明（１）の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側に電磁弁Ｚを設置してなることを特徴とし、本発明（５）は、本発明（１）の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする。
本発明（４）は、本発明（１）の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側に電磁弁Ｚを設置してなることを特徴とし、本発明（５）は、本発明（１）の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする。
これら構成によって、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぎ、長期間にわたりカチオン交換樹脂Ｂの劣化を防ぐことができる。
〈本発明（６）の態様〉
本発明（６）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、スタック冷却水タンクＴ、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
本発明（６）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、スタック冷却水タンクＴ、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
これら構成によって、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぎ、長期間にわたりカチオン交換樹脂Ｂの劣化を防ぐことができる。
〈本発明（７）の態様〉
本発明（７）は、本発明（１）の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、且つ、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
本発明（７）は、本発明（１）の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、且つ、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
これら構成によって、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぎ、長期間にわたりカチオン交換樹脂Ｂの劣化を防ぐことができる。
本発明（１５）〜（２１）は、それぞれ本発明（１）〜（７）の“燃料電池システムにおける水処理システム”に係る発明を“燃料電池システムにおける水処理方法”として捉えたものである。
〈本発明（８）の態様〉
本発明（８）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する第１の水処理器と第２の水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、
前記第２の水処理器でイオン交換処理したスタック冷却水用の水のうち、空気抜きに伴って排出される水を、前記水道水補給ラインＳに配置したカチオン交換樹脂Ｂ充填容器に通すようにしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
本発明（８）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する第１の水処理器と第２の水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、
前記第２の水処理器でイオン交換処理したスタック冷却水用の水のうち、空気抜きに伴って排出される水を、前記水道水補給ラインＳに配置したカチオン交換樹脂Ｂ充填容器に通すようにしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
本発明（８）は、上記構成を備える燃料電池システムにおいて、ドレン水タンク１２の水をポンプＰ４およびＰ５で汲み上げ、水処理器（アニオン交換樹脂、カチオン交換樹脂Ａが充填されている）で脱イオン処理し、処理水を燃料処理装置（原燃料の水蒸気改質器）や燃料電池スタックに供給する燃料電池システムである。このとき、ナトリウムイオンは、燃料電池スタックから排出するドレン水ではなく、ほとんどが水道水に含まれるため、その他のカチオン成分とともに、ドレン水タンクに入る手前で別のカチオン交換樹脂Ｂにより吸着除去する。
これにより、アンモニウムイオンをカチオン交換樹脂Ａの負荷として考慮しなくても、ナトリウムイオンは燃料処理装置および燃料電池スタックにほとんどリークしない。なお、ドレン水由来のナトリウムについても、わずかにではあるが、極微量のため、無視することができる。したがって、アンモニウムイオンを負荷として考慮しなければならない従来技術と比較し、カチオン交換樹脂Ａの量を大幅に低減できる。ナトリウムイオンを含む貯湯循環水である水道水はカチオン交換樹脂Ｂ充填容器に通してナトリウムイオンを除去し、ドレン水タンク１２に貯留する。
本発明（８）において、スタック冷却水用の水のうち、空気抜きに伴って排出される水は、水処理器でカチオン交換樹脂Ａを通した水であるため、不純物は含まれておらず、カチオン交換樹脂Ｂへのイオン負荷が増えることはない。このスタック冷却水用の水のうち、空気抜きに伴って排出される水は、固体高分子形燃料電池システム（固体高分子形燃料電池スタックを含む固体高分子形燃料電池システム）運転中に定期的に発生するため、水道水補給ラインに配置したカチオン交換樹脂Ｂ充填容器中のカチオン交換樹脂の乾燥を防ぎ、当該樹脂の性能低下を防ぐことができる。
また、スタック冷却水用の水のうち、空気抜きに伴って排出される水をドレン水タンク１２に通ずるオーバーフローラインは、新規に設置するものではなく、図２中上部に“従来〜矢印”として示すように、従来ＰＥＦＣ等の燃料電池スタックを含むシステムに元々具備されているものであるので、本発明（８）は、スタック冷却水用の水のうち、空気抜きに伴って排出される水をドレン水タンク１２に通ずる際にカチオン交換樹脂Ｂを経由させる改良である。このため、従来システム（水道水補給ラインＳにカチオン交換樹脂Ｂ充填容器を有する燃料電池システム）に対して追加に設置するデバイスはないので、システムのコストアップにはならない。
本発明（８）は、上記構成を備える燃料電池システムにおいて、ドレン水タンク１２の水をポンプＰ４およびＰ５で汲み上げ、カチオン交換樹脂Ａで脱イオン処理し、処理水を燃料処理装置（原燃料の水蒸気改質器）や燃料電池スタックに供給する燃料電池システムである。このとき、ナトリウムイオンは、燃料電池スタックから排出するドレン水ではなく、ほとんどが水道水に含まれるため、その他のカチオン成分とともに、ドレン水タンクに入る手前で別のカチオン交換樹脂Ｂにより吸着除去する。
これにより、アンモニウムイオンをカチオン交換樹脂Ａの負荷として考慮しなくても、ナトリウムイオンは燃料処理装置および燃料電池スタックにほとんどリークしない。なお、復水凝縮器５からのドレン水由来のナトリウムについても、極微量であるため、無視することができる。したがって、アンモニウムイオンを負荷として考慮しなければならない従来技術と比較し、カチオン交換樹脂Ａの量を大幅に低減できる。ナトリウムイオンを含む貯湯循環水である水道水はカチオン交換樹脂Ｂ充填容器に通してナトリウムイオンを除去し、ドレン水タンク１２に貯留する。
図２、図３は、本発明（８）に係る、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置を含む燃料電池システムにおける水処理システムの態様、また実施例を説明する図である。
図２において、本発明（８）に係る燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置を含む燃料電池システムにおける水処理システムは、復水凝縮器５で回収したドレン水をドレン水タンク１２に導いて、ドレン水タンク１２中の混合水をポンプＰ４およびＰ５を介して水処理器に導入する。
水処理器にはアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂Ａとを別層または混床として配置するが、図２ではアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂Ａとを別層として配置した態様を示している。
第２の水処理器での処理水は、燃料電池スタックを冷却するための冷却水として利用される。Ｐ５はその冷却水の循環用ポンプである。燃料電池スタックは作動中熱を発生するが、循環水は作動中の燃料電池スタックを冷却する。循環水は燃料電池スタックで発生する熱により加熱され、熱交換器で冷水等により冷却され、循環して利用される。
カチオン交換樹脂には各種あるが、本発明で使用するカチオン交換樹脂としては、水道水からナトリウムイオンをイオン交換により有効に除去する性能を有するカチオン交換樹脂であれば使用することができる。
〈空気抜きに伴って排出される水について〉
前述のとおり、水処理器での処理済みの水は、燃料電池スタックへの冷却水ラインを介してスタック冷却水タンクＴへ流入する。スタック冷却水タンクＴの水は、（ａ）燃料電池スタックの冷却水として循環利用される。そして、（ｂ）スタック冷却水用の水のうち、空気抜きに伴って排出される水はカチオン交換樹脂Ｂ充填容器を経てドレン水タンク１２へ流入させ、再利用する。
前述のとおり、水処理器での処理済みの水は、燃料電池スタックへの冷却水ラインを介してスタック冷却水タンクＴへ流入する。スタック冷却水タンクＴの水は、（ａ）燃料電池スタックの冷却水として循環利用される。そして、（ｂ）スタック冷却水用の水のうち、空気抜きに伴って排出される水はカチオン交換樹脂Ｂ充填容器を経てドレン水タンク１２へ流入させ、再利用する。
本発明（８）は、それぞれ、下掲のとおりの構成を必須とし、上記“スタック冷却水用の水のうち、空気抜きに伴って排出される水”に着目し、その有効利用を図ったものである。
本発明（８）は、スタック冷却水用の水のうち、空気抜きに伴って排出される水を、カチオン交換樹脂Ｂ充填容器（Ｎａイオンを含むカチオン成分を除去する）に通すようにしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
ここで、上記スタック冷却水用の水のうち、空気抜きに伴って排出される水は、図２に示すとおり、バルブＡを開放する際に排出される水である。
ここで、上記スタック冷却水用の水のうち、空気抜きに伴って排出される水は、図２に示すとおり、バルブＡを開放する際に排出される水である。
〈本発明（９）の態様〉
ここで、一般的なイオン交換樹脂の保管時の注意として、密閉保存することが挙げられるが、従来システムにおいては、イオン交換樹脂は大気と接触しており、密閉状態となっていない。図３に示すように、カチオン交換樹脂Ｂの上流側には、水道水を補給するラインに電磁弁Ｙがあるが、下流には電磁弁はない（なお、図４に示す「電磁弁Ｚ」は、本発明（８）ではなく、本発明（９）で備える構成である）。また、図３〜図５に示すドレン水タンク１２のオーバーフロー排水ライン（図３〜５中“オーバーフロー排水←”として示している）は、システム外に余剰ドレン水を排出するラインであり、大気開放のため、カチオン交換樹脂Ｂは大気と接触することになっている。
ここで、一般的なイオン交換樹脂の保管時の注意として、密閉保存することが挙げられるが、従来システムにおいては、イオン交換樹脂は大気と接触しており、密閉状態となっていない。図３に示すように、カチオン交換樹脂Ｂの上流側には、水道水を補給するラインに電磁弁Ｙがあるが、下流には電磁弁はない（なお、図４に示す「電磁弁Ｚ」は、本発明（８）ではなく、本発明（９）で備える構成である）。また、図３〜図５に示すドレン水タンク１２のオーバーフロー排水ライン（図３〜５中“オーバーフロー排水←”として示している）は、システム外に余剰ドレン水を排出するラインであり、大気開放のため、カチオン交換樹脂Ｂは大気と接触することになっている。
そこで、本発明（９）においては、カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側に電磁弁Ｚを設置する。図４で云えば、カチオン交換樹脂Ｂ充填容器下部からドレン水タンク１２への水道水補給ラインＳに電磁弁Ｚとして示している。そして、下流側の電磁弁Ｚを上流側の電磁弁Ｙと連動して開閉することにより、カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぎ、その劣化を防止する。すなわち、図４において、電磁弁Ｚが開のときは電磁弁Ｙも開とし、電磁弁Ｚが閉のときは電磁弁Ｙも閉というように操作することにより、カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぎ、当該カチオン交換樹脂Ｂの劣化を防止することができる。
〈本発明（１０）の態様〉
また、本発明（１０）においては、カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなる構成とする。これによりカチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぎ、その劣化を防止することができる。この態様を図５中“カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延長”として示している。
また、本発明（１０）においては、カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなる構成とする。これによりカチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぎ、その劣化を防止することができる。この態様を図５中“カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延長”として示している。
〈本発明（１１）−（１２）の様態〉
本発明（１１）は、本発明（８）の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側に電磁弁Ｚを設置してなることを特徴とし、本発明（１２）は、本発明（８）の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする。
本発明（１１）は、本発明（８）の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側に電磁弁Ｚを設置してなることを特徴とし、本発明（１２）は、本発明（８）の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする。
これら構成によって、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぎ、長期間にわたりカチオン交換樹脂Ｂの劣化を防ぐことができる。
〈本発明（１３）の様態〉
本発明（１３）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、スタック冷却水タンクＴ、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
本発明（１３）は、燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、スタック冷却水タンクＴ、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、
前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
これら構成によって、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぎ、長期間にわたりカチオン交換樹脂Ｂの劣化を防ぐことができる。
〈本発明（１４）の様態〉
本発明（１４）は、本発明（８）の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、且つ、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
本発明（１４）は、本発明（８）の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、且つ、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システムである。
これら構成によって、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぎ、長期間にわたりカチオン交換樹脂Ｂの劣化を防ぐことができる。
本発明（２２）〜（２８）は、それぞれ本発明（８）〜（１４）の“燃料電池システムにおける水処理システム”に係る発明を“燃料電池システムにおける水処理方法”として捉えたものである。
１ 燃料電池本体
２ 燃料処理装置（水蒸気改質器）
２Ｇ 燃焼排ガス
３ 冷却板
５ 復水凝縮器
６ 冷却水
８ 混合水
１０ 冷却水循環系
１１ 燃料混合器（エゼクター）
１２ 補助水タンク
１４ 冷却器
１９ 補給水
２１ 水処理システム
２５ 活性炭フィルター
２６ イオン交換式水処理装置
２７ イオン交換樹脂筒
２８ 導電度センサー
Ｓ 水道水補給ライン
Ｐ１〜５ ポンプ
２ 燃料処理装置（水蒸気改質器）
２Ｇ 燃焼排ガス
３ 冷却板
５ 復水凝縮器
６ 冷却水
８ 混合水
１０ 冷却水循環系
１１ 燃料混合器（エゼクター）
１２ 補助水タンク
１４ 冷却器
１９ 補給水
２１ 水処理システム
２５ 活性炭フィルター
２６ イオン交換式水処理装置
２７ イオン交換樹脂筒
２８ 導電度センサー
Ｓ 水道水補給ライン
Ｐ１〜５ ポンプ
Claims (16)
- 燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、スタック冷却水タンクＴ、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、
前記スタック冷却水タンクＴの水のうちオーバーフロー分を、前記水道水補給ラインＳに配置したカチオン交換樹脂Ｂ充填容器に通すようにしてなり、オーバーフロー水は前記カチオン交換樹脂Ｂ充填容器を経てドレン水タンク１２へ流入することを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システム。 - 請求項１の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置してなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システム。
- 請求項１の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システム。
- 請求項１の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、且つ、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システム。
- 燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する第１の水処理器と第２の水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、
前記第２の水処理器でイオン交換処理したスタック冷却水用の水のうち、空気抜きに伴って排出される水を、前記水道水補給ラインＳに配置したカチオン交換樹脂Ｂ充填容器に通すようにしてなり、前記空気抜きに伴って排出される水は前記カチオン交換樹脂Ｂ充填容器を経てドレン水タンク１２へ流入することを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システム。 - 請求項５の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置してなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システム。
- 請求項５の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システム。
- 請求項５の燃料電池システムにおける水処理システムにおいて、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、且つ、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理システム。
- 燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、スタック冷却水タンクＴ、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理方法において、
前記スタック冷却水タンクＴの水のうちオーバーフロー分を、前記水道水補給ラインＳに配置したカチオン交換樹脂Ｂ充填容器に通し、オーバーフロー水は前記カチオン交換樹脂Ｂ充填容器を経てドレン水タンク１２へ流入することを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法。 - 請求項９の燃料電池システムにおける水処理方法において、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置してなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法。
- 請求項９の燃料電池システムにおける水処理方法において、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法。
- 請求項９の燃料電池システムにおける水処理方法において、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、且つ、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法。
- 燃料電池用の燃料水素を製造する燃料処理装置、燃料電池スタック、ドレン水タンク１２、前記ドレン水タンク１２からのドレン水を処理する第１の水処理器と第２の水処理器を備えるとともに、ドレン水タンク１２にカチオン交換樹脂Ｂを充填した容器を配置した水道水補給ラインＳを配置し、前記カチオン交換樹脂Ｂにより水道水中のナトリウムイオンを含むカチオン成分を吸着除去することにより、ドレン水タンク１２から燃料電池スタック及び燃料処理装置に供給するラインに設置したカチオン交換樹脂の負荷を低減するようにしてなる燃料電池システムにおける水処理方法において、
前記第２の水処理器でイオン交換処理したスタック冷却水のうち、空気抜きに伴って排出される水を、前記水道水補給ラインＳに配置したカチオン交換樹脂Ｂ充填容器に通し、前記空気抜きに伴って排出される水は前記カチオン交換樹脂Ｂ充填容器を経てドレン水タンク１２へ流入することを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法。 - 請求項１３の燃料電池システムにおける水処理方法において、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置してなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法。
- 請求項１３の燃料電池システムにおける水処理方法において、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法。
- 請求項１３の燃料電池システムにおける水処理方法において、前記カチオン交換樹脂Ｂの大気接触を防ぐために、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管に電磁弁Ｚを設置し、且つ、前記カチオン交換樹脂Ｂの下流側配管をドレン水タンク１２中、その下部まで延ばしてなることを特徴とする燃料電池システムにおける水処理方法。
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