JPH0582147A - 燃料電池発電装置の補給水回収装置 - Google Patents
燃料電池発電装置の補給水回収装置Info
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- JPH0582147A JPH0582147A JP3243870A JP24387091A JPH0582147A JP H0582147 A JPH0582147 A JP H0582147A JP 3243870 A JP3243870 A JP 3243870A JP 24387091 A JP24387091 A JP 24387091A JP H0582147 A JPH0582147 A JP H0582147A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】
【目的】装置の複雑化，大型化や発電効率の低下を招く
ことなく溶解炭酸ガス量の少ない回収水を生成でき、し
たがってイオン交換樹脂の再生サイクルを延長できる燃
料電池発電装置の補給水回収装置を得る。 【構成】燃焼排ガス中の水分を凝縮する熱交換器の後段
に、空気オフガス中の水分を凝縮する熱交換器を連接し
て設け、燃焼排ガスからの凝縮水を後段に配された熱交
換器の空気オフガス側熱交換面に沿って通水し、凝縮水
を炭酸ガス濃度の低い空気オフガスと向流接触させ、炭
酸ガス濃度を低減した回収水を生成する。また、燃焼排
ガス側の熱交換器および空気オフガス側の熱交換器を直
接式熱交換器として一つの水分回収塔に収納し、回収し
た回収水を冷却水として燃焼排ガスおよび空気オフガス
と向流接触させるか、あるいは水分回収塔を別体とし
て、燃焼排ガス側の回収水を空気オフガス側の熱交換器
に通流する。
ことなく溶解炭酸ガス量の少ない回収水を生成でき、し
たがってイオン交換樹脂の再生サイクルを延長できる燃
料電池発電装置の補給水回収装置を得る。 【構成】燃焼排ガス中の水分を凝縮する熱交換器の後段
に、空気オフガス中の水分を凝縮する熱交換器を連接し
て設け、燃焼排ガスからの凝縮水を後段に配された熱交
換器の空気オフガス側熱交換面に沿って通水し、凝縮水
を炭酸ガス濃度の低い空気オフガスと向流接触させ、炭
酸ガス濃度を低減した回収水を生成する。また、燃焼排
ガス側の熱交換器および空気オフガス側の熱交換器を直
接式熱交換器として一つの水分回収塔に収納し、回収し
た回収水を冷却水として燃焼排ガスおよび空気オフガス
と向流接触させるか、あるいは水分回収塔を別体とし
て、燃焼排ガス側の回収水を空気オフガス側の熱交換器
に通流する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、燃料改質装置を含む
燃料電池発電装置の排気中の水分を回収して水処理装置
に供給する補給水回収装置、ことに燃焼排ガスから回収
された回収水中の炭酸ガス濃度を低減する機能を備えた
補給水回収装置に関する。
燃料電池発電装置の排気中の水分を回収して水処理装置
に供給する補給水回収装置、ことに燃焼排ガスから回収
された回収水中の炭酸ガス濃度を低減する機能を備えた
補給水回収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電解液にりん酸を用いたりん酸形燃料電
池はメタンガス等の源燃料を水蒸気改質して得られた燃
料ガス中の水素と、空気中の酸素とを燃料電池の燃料電
極および空気電極にそれぞれ供給し、電気化学反応に基
づいて発電を行う。源燃料を燃料ガスに改質するには、
源燃料としてのメタンに水蒸気を加えて水とメタンとの
反応を触媒で促進して行う燃料改質装置が用いられる。
したがって、燃料改質装置には燃料の改質に使用した水
蒸気量に対応して水を補給する必要がある。この水はイ
オン交換式水処理装置等で不純物を除去したイオン交換
水が用いられるが、燃料電池の電気化学反応で生じた発
電生成水や燃料改質器バ−ナの燃焼排ガス中の水分（燃
焼生成水）を凝縮した回収水を用いた方が水道水よりも
不純物が少なく、その分イオン交換式水処理装置の負荷
を軽くできるので、燃料電池発電装置に補給水回収装置
を付加して排気中の水分を回収する対策が採られてい
る。
池はメタンガス等の源燃料を水蒸気改質して得られた燃
料ガス中の水素と、空気中の酸素とを燃料電池の燃料電
極および空気電極にそれぞれ供給し、電気化学反応に基
づいて発電を行う。源燃料を燃料ガスに改質するには、
源燃料としてのメタンに水蒸気を加えて水とメタンとの
反応を触媒で促進して行う燃料改質装置が用いられる。
したがって、燃料改質装置には燃料の改質に使用した水
蒸気量に対応して水を補給する必要がある。この水はイ
オン交換式水処理装置等で不純物を除去したイオン交換
水が用いられるが、燃料電池の電気化学反応で生じた発
電生成水や燃料改質器バ−ナの燃焼排ガス中の水分（燃
焼生成水）を凝縮した回収水を用いた方が水道水よりも
不純物が少なく、その分イオン交換式水処理装置の負荷
を軽くできるので、燃料電池発電装置に補給水回収装置
を付加して排気中の水分を回収する対策が採られてい
る。
【０００３】図４は燃料電池発電装置における従来の補
給水の回収および処理系を示す構成図であり、りん酸形
燃料電池１はりん酸を保持するマトリックスを挟んで燃
料電極および空気電極を配した単位セルの積層体からな
り、燃料電極に燃料改質装置２で生成した燃料ガスを供
給し，空気電極に空気を供給することにより、電気化学
反応に基づいて発電が行われる。燃料ガスのオフガスは
燃料改質バ−ナ２Ｂに送られて残存する水素が燃焼し、
その燃焼熱が燃料改質反応の反応熱として利用される。
残存する水素の燃焼により生じた水（燃焼生成水）を含
む燃焼排ガス２Ｇ、および発電によって生成した水（発
電生成水）を含む空気オフガス１Ａは、補給水回収装置
３に送られて水分の回収が行われる。補給水回収装置３
は、例えば水分回収塔４内に水冷式の熱交換器５を収納
した構造であり、熱交換器５で凝縮した水は水分回収塔
４の底部に回収水６として貯留される。回収水６はポン
プ７Ａでイオン交換式水処理装置８に送られて不純物が
除去された補給水１０として水タンク９に蓄積され、必
要に応じてポンプ７Ｂにより燃料改質装置２に送られて
源燃料に高温の水蒸気として添加され、源燃料の水蒸気
改質に必要な反応水として利用される。
給水の回収および処理系を示す構成図であり、りん酸形
燃料電池１はりん酸を保持するマトリックスを挟んで燃
料電極および空気電極を配した単位セルの積層体からな
り、燃料電極に燃料改質装置２で生成した燃料ガスを供
給し，空気電極に空気を供給することにより、電気化学
反応に基づいて発電が行われる。燃料ガスのオフガスは
燃料改質バ−ナ２Ｂに送られて残存する水素が燃焼し、
その燃焼熱が燃料改質反応の反応熱として利用される。
残存する水素の燃焼により生じた水（燃焼生成水）を含
む燃焼排ガス２Ｇ、および発電によって生成した水（発
電生成水）を含む空気オフガス１Ａは、補給水回収装置
３に送られて水分の回収が行われる。補給水回収装置３
は、例えば水分回収塔４内に水冷式の熱交換器５を収納
した構造であり、熱交換器５で凝縮した水は水分回収塔
４の底部に回収水６として貯留される。回収水６はポン
プ７Ａでイオン交換式水処理装置８に送られて不純物が
除去された補給水１０として水タンク９に蓄積され、必
要に応じてポンプ７Ｂにより燃料改質装置２に送られて
源燃料に高温の水蒸気として添加され、源燃料の水蒸気
改質に必要な反応水として利用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】燃焼排ガスを熱交換器
で凝縮して得られる回収水には、燃焼排ガス中の炭酸ガ
ス濃度に比例した飽和濃度の炭酸ガスが含まれている。
したがって、燃焼排ガスと空気オフガスとが混合した排
ガス中の水分を一つの熱交換器で凝縮して得られる従来
の回収水６には多量の炭酸ガスが溶解した状態となる。
このような回収水をイオン交換式水処理装置に供給する
と、炭酸ガスがイオン交換樹脂の負荷となり、イオン交
換樹脂の再生サイクルが短くなるため、その再生処理費
用が嵩むばかりか、その保守作業工数も増大するという
問題が発生する。また、回収水を脱気処理して炭酸ガス
を除去するよう構成すれば、イオン交換樹脂の再生サイ
クルを延ばすことができるが、そのためには脱気のため
の装置や動力を必要とし、設備の複雑化，大型化や経済
的不利益を招くとともに、発電装置の補機損失が増大し
て効率が低下するという問題も発生する。
で凝縮して得られる回収水には、燃焼排ガス中の炭酸ガ
ス濃度に比例した飽和濃度の炭酸ガスが含まれている。
したがって、燃焼排ガスと空気オフガスとが混合した排
ガス中の水分を一つの熱交換器で凝縮して得られる従来
の回収水６には多量の炭酸ガスが溶解した状態となる。
このような回収水をイオン交換式水処理装置に供給する
と、炭酸ガスがイオン交換樹脂の負荷となり、イオン交
換樹脂の再生サイクルが短くなるため、その再生処理費
用が嵩むばかりか、その保守作業工数も増大するという
問題が発生する。また、回収水を脱気処理して炭酸ガス
を除去するよう構成すれば、イオン交換樹脂の再生サイ
クルを延ばすことができるが、そのためには脱気のため
の装置や動力を必要とし、設備の複雑化，大型化や経済
的不利益を招くとともに、発電装置の補機損失が増大し
て効率が低下するという問題も発生する。
【０００５】この発明の目的は、設備の複雑化，大型化
や発電効率の低下を招くことなく炭酸ガスの少ない回収
水を生成でき、したがってイオン交換樹脂の再生サイク
ルを延長できる補給水回収装置を備えた燃料電池発電装
置を得ることにある。
や発電効率の低下を招くことなく炭酸ガスの少ない回収
水を生成でき、したがってイオン交換樹脂の再生サイク
ルを延長できる補給水回収装置を備えた燃料電池発電装
置を得ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、燃料電池から排出される空気オ
フガスと、燃料改質器から排出される燃焼排ガスとに含
まれる水分を回収し、回収水をイオン交換式水処理装置
に供給して燃料改質用の補給水とするものにおいて、前
記燃焼排ガス中の水分を凝縮する熱交換器の後段に前記
空気オフガス中の水分を凝縮する熱交換器を連接して設
け、燃焼排ガスからの凝縮水を前記後段に配された熱交
換器の空気オフガス側熱交換面に沿って通水し、凝縮水
を炭酸ガス濃度の低い前記空気オフガスと向流接触さ
せ、炭酸ガス濃度を低減した回収水を生成するものとす
る。
に、この発明によれば、燃料電池から排出される空気オ
フガスと、燃料改質器から排出される燃焼排ガスとに含
まれる水分を回収し、回収水をイオン交換式水処理装置
に供給して燃料改質用の補給水とするものにおいて、前
記燃焼排ガス中の水分を凝縮する熱交換器の後段に前記
空気オフガス中の水分を凝縮する熱交換器を連接して設
け、燃焼排ガスからの凝縮水を前記後段に配された熱交
換器の空気オフガス側熱交換面に沿って通水し、凝縮水
を炭酸ガス濃度の低い前記空気オフガスと向流接触さ
せ、炭酸ガス濃度を低減した回収水を生成するものとす
る。
【０００７】また、燃焼排ガス側の熱交換器および空気
オフガス側の熱交換器が直接式熱交換器として一つの水
分回収塔に収納され、回収した回収水を冷却水として燃
焼排ガスおよび空気オフガスと向流接触させるものとす
る。
オフガス側の熱交換器が直接式熱交換器として一つの水
分回収塔に収納され、回収した回収水を冷却水として燃
焼排ガスおよび空気オフガスと向流接触させるものとす
る。
【０００８】さらに、燃焼排ガス側の熱交換器と空気オ
フガス側の熱交換器とが、それぞれの回収水を冷却水と
して別体に形成された水分回収塔に収納され、燃焼排ガ
ス側の熱交換器で回収した回収水を空気オフガス側の熱
交換器に通流して空気オフガスと向流接触させるものと
する。
フガス側の熱交換器とが、それぞれの回収水を冷却水と
して別体に形成された水分回収塔に収納され、燃焼排ガ
ス側の熱交換器で回収した回収水を空気オフガス側の熱
交換器に通流して空気オフガスと向流接触させるものと
する。
【０００９】
【作用】この発明の構成において、燃焼排ガス中の水分
を凝縮する熱交換器の後段に空気オフガス中の水分を凝
縮する熱交換器を連接して設け、燃焼排ガスからの凝縮
水をその後段に配された熱交換器の空気オフガス側熱交
換面に沿って通水し、凝縮水を炭酸ガス濃度の低い前記
空気オフガスと向流接触させるよう構成したことによ
り、前段の熱交換器で凝縮した状態では燃焼排ガスと接
触して高い溶解炭酸ガス量を保持していた凝縮水が、後
段の熱交換器の熱交換面に広く広がって空気オフガスと
向流接触しすることにより、その炭酸ガス溶解量が空気
オフガスの炭酸ガス濃度に比例した低い飽和溶解度にま
で低減され、後段の熱交換器で凝縮した空気オフガス中
水分の凝縮水と混合して炭酸ガスの少ない回収水を生成
するので、この回収水を浄化するイオン交換樹脂の再生
サイクルを延長する機能が得られる。また、二つの熱交
換器の冷却水温度を後段側で高くなるよう構成すれば、
炭酸ガスの飽和溶解度が温度に逆比例して小さくなる水
の性質を利用して、炭酸ガス量がより少ない回収水を生
成することができる。
を凝縮する熱交換器の後段に空気オフガス中の水分を凝
縮する熱交換器を連接して設け、燃焼排ガスからの凝縮
水をその後段に配された熱交換器の空気オフガス側熱交
換面に沿って通水し、凝縮水を炭酸ガス濃度の低い前記
空気オフガスと向流接触させるよう構成したことによ
り、前段の熱交換器で凝縮した状態では燃焼排ガスと接
触して高い溶解炭酸ガス量を保持していた凝縮水が、後
段の熱交換器の熱交換面に広く広がって空気オフガスと
向流接触しすることにより、その炭酸ガス溶解量が空気
オフガスの炭酸ガス濃度に比例した低い飽和溶解度にま
で低減され、後段の熱交換器で凝縮した空気オフガス中
水分の凝縮水と混合して炭酸ガスの少ない回収水を生成
するので、この回収水を浄化するイオン交換樹脂の再生
サイクルを延長する機能が得られる。また、二つの熱交
換器の冷却水温度を後段側で高くなるよう構成すれば、
炭酸ガスの飽和溶解度が温度に逆比例して小さくなる水
の性質を利用して、炭酸ガス量がより少ない回収水を生
成することができる。
【００１０】また、燃焼排ガス側の熱交換器および空気
オフガス側の熱交換器を直接式熱交換器として一つの水
分回収塔に収納し、回収した回収水を冷却水として燃焼
排ガスおよび空気オフガスと向流接触させるよう構成す
れば、前段の燃焼排ガス側熱交換器で温度が上昇した回
収水が後段の熱交換器で空気オフガスと向流接触して溶
解炭酸ガスを放出するので、簡素化された補給水回収装
置で溶解炭酸ガス量の少ない回収水を効率良く生成する
ことができる。
オフガス側の熱交換器を直接式熱交換器として一つの水
分回収塔に収納し、回収した回収水を冷却水として燃焼
排ガスおよび空気オフガスと向流接触させるよう構成す
れば、前段の燃焼排ガス側熱交換器で温度が上昇した回
収水が後段の熱交換器で空気オフガスと向流接触して溶
解炭酸ガスを放出するので、簡素化された補給水回収装
置で溶解炭酸ガス量の少ない回収水を効率良く生成する
ことができる。
【００１１】さらに、燃焼排ガス側の熱交換器と空気オ
フガス側の熱交換器とを、それぞれの回収水を冷却媒体
として別体に形成した水分回収塔に収納し、燃焼排ガス
側の熱交換器で回収した回収水を空気オフガス側の熱交
換器に通流して空気オフガスと向流接触させるよう構成
すれば、両排気ガスの混合が完全に回避され、より溶解
炭酸ガス量の少ない回収水を燃焼排ガス側水分回収塔の
底部に生成することができる。
フガス側の熱交換器とを、それぞれの回収水を冷却媒体
として別体に形成した水分回収塔に収納し、燃焼排ガス
側の熱交換器で回収した回収水を空気オフガス側の熱交
換器に通流して空気オフガスと向流接触させるよう構成
すれば、両排気ガスの混合が完全に回避され、より溶解
炭酸ガス量の少ない回収水を燃焼排ガス側水分回収塔の
底部に生成することができる。
【００１２】
【実施例】以下、この発明を実施例に基づいて説明す
る。図１はこの発明の実施例になる燃料電池発電装置の
補給水回収装置を模式化して示す断面図であり、以下従
来の装置と同じ部分には同一参照符号を用いることによ
り、重複した説明を省略する。図において、補給水回収
装置１３は、水分回収塔１４と、これに収納されて冷却
水１９で冷却されるプレ−ト式の間接形熱交換器１５と
で構成される。水分回収塔１４はその高さ方向の中間位
置に燃焼排ガス２Ｇの入口１６，その下方に空気オフガ
ス１Ａの入口１７，上部に両排ガスの出口１８を備えて
おり、したがって、熱交換器１５の上半分は主として燃
焼排ガス２Ｇ中の水分を凝縮水２Ｗとして回収する前段
の熱交換器１５Ａとして機能し、下半分は空気オフガス
１Ａ中の水分を凝縮水１Ｗとして回収する後段の熱交換
器１５Ｂとして機能する。また、水分回収塔１４の底部
には回収水溜め２０を備え、凝縮水２Ｗおよび１Ａが混
合した回収水６Ａを所定量貯留し、ポンプ７Ａによりイ
オン交換式水処理装置８（図４参照）に回収水６Ａを供
給する。
る。図１はこの発明の実施例になる燃料電池発電装置の
補給水回収装置を模式化して示す断面図であり、以下従
来の装置と同じ部分には同一参照符号を用いることによ
り、重複した説明を省略する。図において、補給水回収
装置１３は、水分回収塔１４と、これに収納されて冷却
水１９で冷却されるプレ−ト式の間接形熱交換器１５と
で構成される。水分回収塔１４はその高さ方向の中間位
置に燃焼排ガス２Ｇの入口１６，その下方に空気オフガ
ス１Ａの入口１７，上部に両排ガスの出口１８を備えて
おり、したがって、熱交換器１５の上半分は主として燃
焼排ガス２Ｇ中の水分を凝縮水２Ｗとして回収する前段
の熱交換器１５Ａとして機能し、下半分は空気オフガス
１Ａ中の水分を凝縮水１Ｗとして回収する後段の熱交換
器１５Ｂとして機能する。また、水分回収塔１４の底部
には回収水溜め２０を備え、凝縮水２Ｗおよび１Ａが混
合した回収水６Ａを所定量貯留し、ポンプ７Ａによりイ
オン交換式水処理装置８（図４参照）に回収水６Ａを供
給する。
【００１３】上述の補給水回収装置１３において、前段
の熱交換器１５Ａで凝縮した燃焼排ガス中の水分（燃焼
生成水）の凝縮水２Ｗは、燃焼排ガス２Ｇと空気オフガ
ス１Ａとの混合ガスと向流接触するので、この混合ガス
中の炭酸ガス濃度に比例した溶解炭酸ガスを含んでいる
が、後段の熱交換器１５Ｂで炭酸ガス濃度の低い空気オ
フガス１Ａと向流接触することにより、溶解炭酸ガスの
大部分を空気オフガス側に放出してその溶解炭酸ガス量
が低下し、溶解炭酸ガス量の低い空気オフガスからの凝
縮水１Ｗと混合して回収水溜め２０に回収される。ま
た、冷却水１９を前段の熱交換器１５Ａ側から後段の熱
交換器１５Ｂに向けて通流するよう構成すれば、冷却水
１９が熱交換器１５Ａで熱交換を行うことによりその温
度が上昇し、後段の熱交換器１５Ｂの熱交換温度が上昇
するので、温度に逆比例して溶解炭酸ガス量が低下する
水の性質を利用して溶解炭酸ガス量がより少ない回収水
を得ることができる。
の熱交換器１５Ａで凝縮した燃焼排ガス中の水分（燃焼
生成水）の凝縮水２Ｗは、燃焼排ガス２Ｇと空気オフガ
ス１Ａとの混合ガスと向流接触するので、この混合ガス
中の炭酸ガス濃度に比例した溶解炭酸ガスを含んでいる
が、後段の熱交換器１５Ｂで炭酸ガス濃度の低い空気オ
フガス１Ａと向流接触することにより、溶解炭酸ガスの
大部分を空気オフガス側に放出してその溶解炭酸ガス量
が低下し、溶解炭酸ガス量の低い空気オフガスからの凝
縮水１Ｗと混合して回収水溜め２０に回収される。ま
た、冷却水１９を前段の熱交換器１５Ａ側から後段の熱
交換器１５Ｂに向けて通流するよう構成すれば、冷却水
１９が熱交換器１５Ａで熱交換を行うことによりその温
度が上昇し、後段の熱交換器１５Ｂの熱交換温度が上昇
するので、温度に逆比例して溶解炭酸ガス量が低下する
水の性質を利用して溶解炭酸ガス量がより少ない回収水
を得ることができる。
【００１４】図２はこの発明の異なる実施例を模式化し
て示す補給水回収装置の断面図であり、水分回収塔１４
に収納された前段の熱交換器２５Ａおよび後段の熱交換
器２５Ｂが共にラシヒリングの充填体からなる直接接触
式の熱交換器として構成され、回収水溜め２０に回収さ
れた回収水６Ｂを循環ポンプ２２により液対液冷却器２
１で冷却し、冷却水２６として前段の熱交換器２５Ａの
上方から下段の熱交換器２５Ｂに向けて散水するよう構
成した点が前述の実施例と異なっている。このように構
成された補給水回収装置２３においては、前段および後
段の熱交換器内に散布された冷却水２６が排ガス２Ｇお
よび１Ａと直接接触して排ガス中の水分を効率良く凝縮
し、かつ凝縮水中の溶解炭酸ガスを炭酸ガス濃度の低い
空気オフガス１Ａ中に放出するので、排ガスと冷却水２
６とがよく接触するよう、それぞれの流量を決めること
により、回収水溜め２０に回収される回収水６Ｂの溶解
炭酸ガス量を一層低減できる効果が得られる。また、２
段の熱交換器２５Ａ，２５Ｂを直接接触式とすることに
より熱交換器の構造を簡素化でき、かつ外部への熱交換
を液対液冷却器２１で行うことにより高い伝熱効率が得
られるので、小型かつ簡素で熱効率の良い補給水回収装
置２３により、溶解炭酸ガス量の少ない回収水６Ｂを得
ることができる。
て示す補給水回収装置の断面図であり、水分回収塔１４
に収納された前段の熱交換器２５Ａおよび後段の熱交換
器２５Ｂが共にラシヒリングの充填体からなる直接接触
式の熱交換器として構成され、回収水溜め２０に回収さ
れた回収水６Ｂを循環ポンプ２２により液対液冷却器２
１で冷却し、冷却水２６として前段の熱交換器２５Ａの
上方から下段の熱交換器２５Ｂに向けて散水するよう構
成した点が前述の実施例と異なっている。このように構
成された補給水回収装置２３においては、前段および後
段の熱交換器内に散布された冷却水２６が排ガス２Ｇお
よび１Ａと直接接触して排ガス中の水分を効率良く凝縮
し、かつ凝縮水中の溶解炭酸ガスを炭酸ガス濃度の低い
空気オフガス１Ａ中に放出するので、排ガスと冷却水２
６とがよく接触するよう、それぞれの流量を決めること
により、回収水溜め２０に回収される回収水６Ｂの溶解
炭酸ガス量を一層低減できる効果が得られる。また、２
段の熱交換器２５Ａ，２５Ｂを直接接触式とすることに
より熱交換器の構造を簡素化でき、かつ外部への熱交換
を液対液冷却器２１で行うことにより高い伝熱効率が得
られるので、小型かつ簡素で熱効率の良い補給水回収装
置２３により、溶解炭酸ガス量の少ない回収水６Ｂを得
ることができる。
【００１５】図３はこの発明の他の実施例を模式化して
示す補給水回収装置の断面図であり、直接接触式熱交換
器２５Ａおよび２５Ｂをそれぞれ別体の水分回収塔３４
Ａおよび３４Ｂに収納して、燃焼排ガス２Ｇ側，空気オ
フガス１Ａ側別々に補給水回収装置を形成し、それぞれ
の回収水６Ｃおよび６Ｄを間接式熱交換器２１Ａ，２１
Ｂにより冷却し、冷却水２６および３６として熱交換器
２５Ａおよび２５Ｂに散布して水分の凝縮を行うととも
に、水分回収塔３４Ａ側の回収水（燃焼生成水）６Ｃを
水タンク３９およびポンプ３２Ｃを介して水分回収塔３
４Ｂ側の冷却水３６に混合し、空気オフガス側の熱交換
器２５Ｂの冷却水とした点が前述の各実施例と異なって
いる。
示す補給水回収装置の断面図であり、直接接触式熱交換
器２５Ａおよび２５Ｂをそれぞれ別体の水分回収塔３４
Ａおよび３４Ｂに収納して、燃焼排ガス２Ｇ側，空気オ
フガス１Ａ側別々に補給水回収装置を形成し、それぞれ
の回収水６Ｃおよび６Ｄを間接式熱交換器２１Ａ，２１
Ｂにより冷却し、冷却水２６および３６として熱交換器
２５Ａおよび２５Ｂに散布して水分の凝縮を行うととも
に、水分回収塔３４Ａ側の回収水（燃焼生成水）６Ｃを
水タンク３９およびポンプ３２Ｃを介して水分回収塔３
４Ｂ側の冷却水３６に混合し、空気オフガス側の熱交換
器２５Ｂの冷却水とした点が前述の各実施例と異なって
いる。
【００１６】この実施例においては、燃焼排ガス側の水
分回収塔３４Ａと、空気オフガス側の水分回収塔３４Ｂ
とが別体に形成されて排ガスの混合を回避でき、空気オ
フガス側水分回収塔内の空気オフガス１Ａの炭酸ガス濃
度を本来の低い濃度に保持できるので、水分回収塔３４
Ａ側の溶解炭酸ガス量の多い回収水６Ｃを冷却水３６と
混合して冷却水３６の温度を幾分高め、熱交換器２５Ｂ
に散布することにより、溶解炭酸ガスは効率良く空気オ
フガス側に放出され、空気オフガス１Ａの炭酸ガス濃度
に平衡した低い溶解炭酸ガス量の回収水６Ｄを水分回収
塔３４Ｂの底部に回収できる。また、回収水６Ｄを冷却
水３６として繰り返し循環することにより、回収水６Ｄ
中の溶解炭酸ガス量を一層低減できるので、イオン交換
樹脂の負荷を一層軽減し、イオン交換樹脂の再生サイク
ルを延長することができる。
分回収塔３４Ａと、空気オフガス側の水分回収塔３４Ｂ
とが別体に形成されて排ガスの混合を回避でき、空気オ
フガス側水分回収塔内の空気オフガス１Ａの炭酸ガス濃
度を本来の低い濃度に保持できるので、水分回収塔３４
Ａ側の溶解炭酸ガス量の多い回収水６Ｃを冷却水３６と
混合して冷却水３６の温度を幾分高め、熱交換器２５Ｂ
に散布することにより、溶解炭酸ガスは効率良く空気オ
フガス側に放出され、空気オフガス１Ａの炭酸ガス濃度
に平衡した低い溶解炭酸ガス量の回収水６Ｄを水分回収
塔３４Ｂの底部に回収できる。また、回収水６Ｄを冷却
水３６として繰り返し循環することにより、回収水６Ｄ
中の溶解炭酸ガス量を一層低減できるので、イオン交換
樹脂の負荷を一層軽減し、イオン交換樹脂の再生サイク
ルを延長することができる。
【００１７】
【発明の効果】この発明は前述のように、燃焼排ガス中
の水分を凝縮する熱交換器の後段に空気オフガス中の水
分を凝縮する熱交換器を連接して設け、燃焼排ガスから
の凝縮水をその後段に配された熱交換器の空気オフガス
側熱交換面に沿って通水し、凝縮水を炭酸ガス濃度の低
い空気オフガスと向流接触させるよう構成した。その結
果、前段の熱交換器で凝縮した状態では燃焼排ガスと接
触して高い飽和溶解度を保持していた燃焼排ガス中水分
の凝縮水が、後段の熱交換器の熱交換面に広く広がって
空気オフガスと向流接触することにより、その炭酸ガス
溶解量が空気オフガスの炭酸ガス濃度に比例した低い飽
和溶解度にまで低減され、後段の熱交換器で凝縮した空
気オフガス中水分の凝縮水と混合して溶解炭酸ガス量の
少ない回収水を生成するので、燃焼排ガス中の水分を殆
どそのまま回収水とする従来の補給水回収装置で問題と
なったイオン交換樹脂の再生サイクルを延長することが
可能となり、イオン交換樹脂の再生処理や保守作業に要
するワ−キングコストの低減効果の大きい補給水回収装
置を備えた燃料電池発電装置を提供することができる。
また、二つの熱交換器の冷却水温度を後段側で高くなる
よう構成すれば、炭酸ガスの飽和溶解度が温度に逆比例
して小さくなる水の性質を利用して、炭酸ガス量がより
少ない回収水を生成できる利点が得られる。
の水分を凝縮する熱交換器の後段に空気オフガス中の水
分を凝縮する熱交換器を連接して設け、燃焼排ガスから
の凝縮水をその後段に配された熱交換器の空気オフガス
側熱交換面に沿って通水し、凝縮水を炭酸ガス濃度の低
い空気オフガスと向流接触させるよう構成した。その結
果、前段の熱交換器で凝縮した状態では燃焼排ガスと接
触して高い飽和溶解度を保持していた燃焼排ガス中水分
の凝縮水が、後段の熱交換器の熱交換面に広く広がって
空気オフガスと向流接触することにより、その炭酸ガス
溶解量が空気オフガスの炭酸ガス濃度に比例した低い飽
和溶解度にまで低減され、後段の熱交換器で凝縮した空
気オフガス中水分の凝縮水と混合して溶解炭酸ガス量の
少ない回収水を生成するので、燃焼排ガス中の水分を殆
どそのまま回収水とする従来の補給水回収装置で問題と
なったイオン交換樹脂の再生サイクルを延長することが
可能となり、イオン交換樹脂の再生処理や保守作業に要
するワ−キングコストの低減効果の大きい補給水回収装
置を備えた燃料電池発電装置を提供することができる。
また、二つの熱交換器の冷却水温度を後段側で高くなる
よう構成すれば、炭酸ガスの飽和溶解度が温度に逆比例
して小さくなる水の性質を利用して、炭酸ガス量がより
少ない回収水を生成できる利点が得られる。
【００１８】また、燃焼排ガス側の熱交換器および空気
オフガス側の熱交換器を直接接触式熱交換器として一つ
の水分回収塔に収納し、回収した回収水を冷却媒体とし
て燃焼排ガスおよび空気オフガスと向流接触させるよう
構成すれば、前段の燃焼排ガス側熱交換器で温度が上昇
した回収水が後段の熱交換器で空気オフガスと向流接触
して溶解炭酸ガスを放出するので、溶解炭酸ガス量の少
ない回収水を得られるとともに、熱交換器を構造が簡素
な直接接触式として一つの水分回収塔に収納し、かつ冷
却水の冷却を液体液冷却器として伝熱効率を高めること
ができるので、溶解炭酸ガスの少ない回収水を簡素化さ
れた補給水回収装置で効率よく回収できる燃料電池発電
装置を提供することができる。
オフガス側の熱交換器を直接接触式熱交換器として一つ
の水分回収塔に収納し、回収した回収水を冷却媒体とし
て燃焼排ガスおよび空気オフガスと向流接触させるよう
構成すれば、前段の燃焼排ガス側熱交換器で温度が上昇
した回収水が後段の熱交換器で空気オフガスと向流接触
して溶解炭酸ガスを放出するので、溶解炭酸ガス量の少
ない回収水を得られるとともに、熱交換器を構造が簡素
な直接接触式として一つの水分回収塔に収納し、かつ冷
却水の冷却を液体液冷却器として伝熱効率を高めること
ができるので、溶解炭酸ガスの少ない回収水を簡素化さ
れた補給水回収装置で効率よく回収できる燃料電池発電
装置を提供することができる。
【００１９】さらに、燃焼排ガス側の熱交換器と空気オ
フガス側の熱交換器とを、それぞれの回収水を冷却媒体
として別体に形成した水分回収塔に収納し、燃焼排ガス
側の熱交換器で回収した回収水を空気オフガス側の熱交
換器に通流して空気オフガスと向流接触させるよう構成
すれば、両排気ガスの混合が完全に回避され、より溶解
炭酸ガス量の少ない回収水を燃焼排ガス側水分回収塔の
底部に生成できる補給水回収装置を提供できるので、イ
オン交換樹脂の再生サイクルをより長くし、燃料電池発
電装置の長期連続運転を低いワ−キングコストを維持し
て行える利点が得られる。
フガス側の熱交換器とを、それぞれの回収水を冷却媒体
として別体に形成した水分回収塔に収納し、燃焼排ガス
側の熱交換器で回収した回収水を空気オフガス側の熱交
換器に通流して空気オフガスと向流接触させるよう構成
すれば、両排気ガスの混合が完全に回避され、より溶解
炭酸ガス量の少ない回収水を燃焼排ガス側水分回収塔の
底部に生成できる補給水回収装置を提供できるので、イ
オン交換樹脂の再生サイクルをより長くし、燃料電池発
電装置の長期連続運転を低いワ−キングコストを維持し
て行える利点が得られる。
【図１】この発明の実施例になる燃料電池発電装置の補
給水回収装置を模式化して示す断面図
給水回収装置を模式化して示す断面図
【図２】この発明の異なる実施例を模式化して示す補給
水回収装置の断面図
水回収装置の断面図
【図３】この発明の他の実施例を模式化して示す補給水
回収装置の断面図
回収装置の断面図
【図４】燃料電池発電装置における従来の補給水の回収
および処理系を示す構成図
および処理系を示す構成図
１ りん酸形燃料電池 １Ａ 空気オフガス １Ｗ 凝縮水（空気オフガス中水分） ２ 燃料改質装置 ２Ｇ 燃焼排ガス ２Ｗ 凝縮水（燃焼排ガス中水分） ３ 従来の補給水回収装置 ４ 水分回収塔 ５ 熱交換器 ６ 回収水 ８ イオン交換式水処理装置 １０ 補給水 １３ 補給水回収装置 １４ 水分回収塔 １５ 間接式熱交換器 １５Ａ 前段の熱交換器（燃焼排ガス側） １５Ｂ 後段の熱交換器（空気オフガス側） ２０ 回収水溜め ６Ａ 回収水 ２１ 液対液冷却器 ２３ 補給水回収装置 ２５Ａ 前段の直接接触式熱交換器 ２５Ｂ 後段の直接接触式熱交換器 ６Ｂ 回収水 ２６ 冷却水 ３４Ａ 水分回収塔（燃焼排ガス側） ３４Ｂ 水分回収塔（空気オフガス側） ６Ｃ 回収水（燃焼生成水） ６Ｄ 回収水（低溶解炭酸ガス量）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西崎 邦博 神奈川県川崎市高津区梶ケ谷２−11−２ (72)発明者 岩佐 信弘 大阪府岸和田市葛城町910−55 (72)発明者 吉田 弘正 愛知県名古屋市西区押切一丁目９番６号 (72)発明者 小松 正 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】燃料電池から排出される空気オフガスと、
燃料改質器から排出される燃焼排ガスとに含まれる水分
を回収し、回収水をイオン交換式水処理装置に供給して
燃料改質用の補給水とするものにおいて、前記燃焼排ガ
ス中の水分を凝縮する熱交換器の後段に前記空気オフガ
ス中の水分を凝縮する熱交換器を連接して設け、燃焼排
ガスからの凝縮水を前記後段に配された熱交換器の空気
オフガス側熱交換面に沿って通水し、凝縮水を炭酸ガス
濃度の低い前記空気オフガスと向流接触させ、炭酸ガス
濃度を低減した回収水を生成することを特徴とする燃料
電池発電装置の補給水回収装置。 - 【請求項２】燃焼排ガス側の熱交換器および空気オフガ
ス側の熱交換器が直接式熱交換器として一つの水分回収
塔に収納され、回収した回収水を冷却水として燃焼排ガ
ス，空気オフガスの順で向流接触させることを特徴とす
る請求項１記載の燃料電池発電装置の補給水回収装置。 - 【請求項３】燃焼排ガス側の熱交換器と空気オフガス側
の熱交換器とが、それぞれの回収水を冷却水として別体
に形成された水分回収塔に収納され、燃焼排ガス側の熱
交換器で回収した回収水を空気オフガス側の熱交換器に
通流して空気オフガスと向流接触させることを特徴とす
る請求項２記載の燃料電池発電装置の補給水回収装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3243870A JP2854171B2 (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 燃料電池発電装置の補給水回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3243870A JP2854171B2 (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 燃料電池発電装置の補給水回収装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582147A true JPH0582147A (ja) | 1993-04-02 |
| JP2854171B2 JP2854171B2 (ja) | 1999-02-03 |
Family
ID=17110207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3243870A Expired - Fee Related JP2854171B2 (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 燃料電池発電装置の補給水回収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2854171B2 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002313383A (ja) * | 2001-04-11 | 2002-10-25 | Denso Corp | 燃料電池システム |
| JP2003338304A (ja) * | 2002-03-11 | 2003-11-28 | Ebara Ballard Corp | 燃料電池発電システム |
| US6759154B2 (en) | 2001-02-26 | 2004-07-06 | Delphi Technologies, Inc. | Water recovery for a fuel cell system |
| JP2005505103A (ja) * | 2001-09-27 | 2005-02-17 | ユーティーシー フューエル セルズ，エルエルシー | 燃料電池発電装置の多数の構成部品の機能の統合化 |
| WO2005043658A3 (en) * | 2003-11-04 | 2006-01-12 | Nissan Motor | Fuel cell system and water recovery method thereof |
| JP2006139984A (ja) * | 2004-11-11 | 2006-06-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池システム |
| JP2006252780A (ja) * | 2005-03-08 | 2006-09-21 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池発電システムとその制御方法 |
| JP2006252953A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Fujitsu Ltd | 燃料電池装置及び電子機器 |
| JP2008276948A (ja) * | 2007-04-25 | 2008-11-13 | Kyocera Corp | 燃料電池装置 |
| JP2008276947A (ja) * | 2007-04-25 | 2008-11-13 | Kyocera Corp | 燃料電池装置 |
| JP2009199759A (ja) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池の水精製システム |
| JP2009259587A (ja) * | 2008-04-16 | 2009-11-05 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システムの水精製装置および燃料電池システム |
| JP2010027365A (ja) * | 2008-07-18 | 2010-02-04 | Panasonic Corp | 燃料電池コージェネレーションシステム |
| JP2012089514A (ja) * | 2011-12-21 | 2012-05-10 | Kyocera Corp | 固体酸化物形燃料電池における排熱回収システム |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2509145A4 (en) | 2009-12-01 | 2017-04-05 | Panasonic Corporation | Fuel cell system and method of controlling fuel cell system |
-
1991
- 1991-09-25 JP JP3243870A patent/JP2854171B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6759154B2 (en) | 2001-02-26 | 2004-07-06 | Delphi Technologies, Inc. | Water recovery for a fuel cell system |
| JP2002313383A (ja) * | 2001-04-11 | 2002-10-25 | Denso Corp | 燃料電池システム |
| JP2005505103A (ja) * | 2001-09-27 | 2005-02-17 | ユーティーシー フューエル セルズ，エルエルシー | 燃料電池発電装置の多数の構成部品の機能の統合化 |
| JP4504614B2 (ja) * | 2002-03-11 | 2010-07-14 | 株式会社荏原製作所 | 燃料電池発電システム |
| JP2003338304A (ja) * | 2002-03-11 | 2003-11-28 | Ebara Ballard Corp | 燃料電池発電システム |
| WO2005043658A3 (en) * | 2003-11-04 | 2006-01-12 | Nissan Motor | Fuel cell system and water recovery method thereof |
| JP2006139984A (ja) * | 2004-11-11 | 2006-06-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池システム |
| JP4681277B2 (ja) * | 2004-11-11 | 2011-05-11 | 三菱重工業株式会社 | 燃料電池システム |
| JP2006252780A (ja) * | 2005-03-08 | 2006-09-21 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池発電システムとその制御方法 |
| JP4689305B2 (ja) * | 2005-03-08 | 2011-05-25 | 東芝燃料電池システム株式会社 | 燃料電池発電システムとその制御方法 |
| JP2006252953A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Fujitsu Ltd | 燃料電池装置及び電子機器 |
| JP2008276948A (ja) * | 2007-04-25 | 2008-11-13 | Kyocera Corp | 燃料電池装置 |
| JP2008276947A (ja) * | 2007-04-25 | 2008-11-13 | Kyocera Corp | 燃料電池装置 |
| JP2009199759A (ja) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池の水精製システム |
| JP2009259587A (ja) * | 2008-04-16 | 2009-11-05 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システムの水精製装置および燃料電池システム |
| JP2010027365A (ja) * | 2008-07-18 | 2010-02-04 | Panasonic Corp | 燃料電池コージェネレーションシステム |
| JP2012089514A (ja) * | 2011-12-21 | 2012-05-10 | Kyocera Corp | 固体酸化物形燃料電池における排熱回収システム |
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|---|---|
| JP2854171B2 (ja) | 1999-02-03 |
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