JPH08138714A - 燃料電池発電装置の生成水回収装置 - Google Patents

燃料電池発電装置の生成水回収装置

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JPH08138714A
JPH08138714A JP6278725A JP27872594A JPH08138714A JP H08138714 A JPH08138714 A JP H08138714A JP 6278725 A JP6278725 A JP 6278725A JP 27872594 A JP27872594 A JP 27872594A JP H08138714 A JPH08138714 A JP H08138714A
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water
recovered
fuel cell
recovered water
heat exchanger
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JP6278725A
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Norihisa Kamiya
規寿 神家
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Fuji Electric Co Ltd
Osaka Gas Co Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
Toho Gas Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
Osaka Gas Co Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
Toho Gas Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】保守の煩雑化を招くことなく回収水タンク内で
の微生物の繁殖を抑制できる生成水回収装置を備えた燃
料電池発電装置を提供する。 【構成】燃料電池１の空気オフガス６および燃料改質器
２の燃焼排ガス７に含まれる生成水を回収する直接式熱
交換器２２および回収水タンク２３を有する生成水回収
塔２１と、回収した回収水を直接式熱交換器の上方から
散布する回収水循環系３０とを備え、水処理装置４１で
浄化した回収水３３を燃料電池の冷却水循環系１０に供
給する燃料電池発電装置の生成水回収装置が、回収水タ
ンク２３内の回収水温度を一時的に７０°C 以上に上昇
させて回収水中の微生物の繁殖を抑制する加熱殺菌手段
３１として、例えば回収水循環系に直列に連結されたオ
ンオフ弁などの流量制御手段などを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、燃料電池発電装置に
組み込まれ、排ガス中の生成水を回収して水処理装置に
供給する生成水回収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池発電装置は燃料改質器と燃料電
池とを主要構成部として構成され、メタン等の原燃料を
燃料改質器で水蒸気改質して水素に富む燃料ガスに改質
して燃料電池に供給し、この燃料ガスと別に供給される
空気とにより燃料電池が電池反応を起こして発電する。
この際、燃料改質器には水蒸気改質に必要な水蒸気量に
対応して水を補給する必要がある。この水には、燃料電
池の電池反応によって生成して空気オフガスとともに排
出される発電生成水、および燃料改質器のバーナからの
排気に含まれる燃焼生成水を生成水回収装置で回収し、
この回収水中の不純物をイオン交換式水処理装置などで
除去した純水が用いられる。
【０００３】図５は生成水回収装置を備えた従来の燃料
電池発電装置の系統図であり、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。また、燃料電池１の電気化学反応は全
体として発熱反応であり、燃料電池１の温度を例えば１
９０°C 程度の運転温度に保持して効率の良い発電運転
を行うためには燃料電池の冷却が必要になる。そこで、
燃料電池１には純水を冷却水５とする冷却板３が積層さ
れ、この冷却板３に運転温度より所定温度低い冷却水５
を循環するために、冷却用の熱交換器１１，水蒸気分離
器１２および冷却水循環ポンプ１３を含む冷却水循環系
１０が連結される。
【０００４】原燃料を水素リッチな燃料ガスに改質する
ためには、原燃料としてのメタンガス等に改質用スチー
ム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２が用いられ、改質用スチームには水蒸気分
離器１２で分離した水蒸気の一部が利用される。したが
って、冷却水循環系１０には燃料の改質に使用した水蒸
気量に対応して純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４１，ポンプ４２，フィルタ４３
を含む水処理系４０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１の空気電極から排出される空
気オフガス６中に含まれる水分（発電生成水）や燃料改
質器バーナ４の燃焼排ガス７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生成水回収装置２０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。
【０００５】生成水回収装置２０は、例えば上から順に
デミスタ２４，直接式熱交換器２２，回収水タンク２３
を収納した生成水回収塔２１と、回収水タンク２３中の
回収水３３をフィルタ２９，循環ポンプ２８，冷却用の
熱交換器２７，およびノズル２５を介して直接式熱交換
器２２の上方から散布する回収水循環系３０とで構成さ
れる。即ち、直接式熱交換器２２は上下２段に分割さ
れ、その上段に燃焼排ガス７，下段に空気オフガス６を
供給した状態で、熱交換器２７で冷却された回収水３３
を直接式熱交換器２２の上方から散布することにより、
高温の燃焼排ガス７および空気オフガス６と散布された
回収水３３とが向流接触し、熱交換により冷却されたオ
フガス中の水蒸気が凝縮して回収水３３となり、回収水
タンク２３内に蓄積されるとともに、水分を除去された
オフガスはデミスタ２５でミストを除去した状態で外部
に排出される。また、回収水タンク２３内に蓄積した回
収水３３の一部はポンプ４２，フィルタ４３，およびイ
オン交換式の水処理装置４１を含む水処理系４０に送ら
れ、不純物を除去した純水として冷却水循環系１０の水
蒸気分離器１２に供給されて冷却水５の不足分を補償す
るとともに、回収水タンク２３の水位の低下は図示しな
い水道水供給系から水道水３４を供給することにより一
定水位の水バランスが保持される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の生成水回収装置
２０において、運転初期には回収水タンク２３は空状態
であり、先ず水道水３４による水張りを行った後運転が
開始される。また、運転中に回収水タンク内の水位が低
下した場合にも水道水の補給が行われる。これらの水道
水は通常塩素殺菌により微生物の繁殖が抑制されている
が、不純物として微量のバクテリア等を含んでいる。一
方、２００°C を越える高温雰囲気の燃料改質器バーナ
４，および燃料電池１を通過して生成水回収塔２１に流
入するオフガス６および７は無菌状態であり、直接式熱
交換器２２で凝縮して得られる回収水もほぼ純水状態に
保持されるため殺菌能力がない。さらに、回収水タンク
２３内の回収水温度は通常４０〜６０°C に保持されて
いるため微生物が繁殖し易い条件になる。このため、回
収水タンク２３内に補給された水道水３４中の微生物が
回収水タンク内で加速度的に増殖し、これがポンプ４２
によりフィルタ４３に送り込まれて捕捉されるため、イ
オン交換式水処理装置４１が閉塞状態になるなど次のよ
うな問題がある。
【０００７】回収水タンクからの回収水を浄化処理する
イオン交換式水処理装置やそのフィルタの保守間隔が微
生物の存在によって極端に短くなって保守管理を煩雑化
するとともに、微生物の特有性から蓄積量以上に自己増
殖するため、被害が加速度的に進行し、保守間隔がさら
に短くなる。また、イオン交換式水処理装置の保守が間
に合わないときには、水処理装置が閉塞し、このため水
蒸気分離器への水供給量が不足し、燃料電池発電装置の
運転を継続できず、運転停止に追い込まれるという事態
が発生する。
【０００８】さらに、一旦回収水タンク内に多量に増殖
した微生物は薬液洗浄などにより除去するしかなく、そ
の実施に際しては燃料電池の運転を一時停止し、燃料電
池１や燃料改質器２に連通する配管を遮断した状態で洗
浄を行い、しかる後純水洗浄をを行って薬剤を完全に除
去する必要があり、保守作業が煩雑化して経済的不利益
を招くとともに、燃料電池発電装置のランニングコスト
の上昇を招くという問題がある。
【０００９】この発明の目的は、保守の煩雑化を招くこ
となく回収水タンク内での微生物の繁殖を抑制できる生
成水回収装置を備えた燃料電池発電装置を提供すること
にある。
【００１０】
【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、燃料電池の空気オフガスおよび
燃料改質器の燃焼排ガスに含まれる生成水を回収する直
接式熱交換器を挟んで上方にデミスタ，下方に回収水タ
ンクを収納した生成水回収塔と、回収した回収水を前記
直接式熱交換器の上方から散布する回収水循環系と、前
記回収水タンクに水道水を補給する水道水供給系とを備
え、水処理装置で浄化した回収水を前記燃料電池の冷却
水循環系に供給する燃料電池発電装置の生成水回収装置
において、前記回収水タンク内の回収水温度を一時的に
７０°C 以上に上昇させて回収水中の微生物の繁殖を抑
制する加熱殺菌手段を備える。
【００１１】ここで、加熱殺菌手段は、回収水循環系に
直列に連結された流量制御手段とする。また、 加熱殺
菌手段は、回収水循環系に直列に連結された熱交換器の
外部二次冷却水系に連結された流量制御手段としても良
い。そして、流量制御手段は、オンオフ弁，流量制御
弁，可変流量型循環ポンプのいずれかであると良い。
【００１２】燃料電池の空気オフガスおよび燃料改質器
の燃焼排ガスに含まれる生成水を回収する直接式熱交換
器を挟んで上方にデミスタ，下方に回収水タンクを収納
した生成水回収塔と、回収した回収水を前記直接式熱交
換器の上方から散布する回収水循環系と、前記回収水タ
ンクに水道水を補給する水道水供給系とを備え、水処理
装置で浄化した回収水を前記燃料電池の冷却水循環系に
供給する燃料電池発電装置の生成水回収装置において、
前記水道水供給系内の水道水温度を一時的に７０°C 以
上に上昇させて水道水中の微生物の繁殖を抑制する加熱
殺菌手段を備える。
【００１３】ここで、加熱殺菌手段は、水道水供給系に
直列に設けた熱交換器からなり、その加熱媒体は冷却水
循環系からオンオフ弁を介して分岐供給される燃料電池
冷却水とする。また、加熱殺菌手段は、水道水供給系に
直列に連結された電熱式温水器としても良い。
【００１４】燃料電池の空気オフガスおよび燃料改質器
の燃焼排ガスに含まれる生成水を回収する直接式熱交換
器を挟んで上方にデミスタ，下方に回収水タンクを収納
した生成水回収塔と、回収した回収水を前記直接式熱交
換器の上方から散布する回収水循環系と、前記回収水タ
ンクに水道水を補給する水道水供給系と、回収水を水処
理装置で浄化して前記燃料電池の冷却水循環系に供給す
る水処理系とを備えた燃料電池発電装置の生成水回収装
置において、前記回収水タンク内の回収水を抜き取りこ
の回収水中に含まれる微生物を殺菌する殺菌手段と、こ
の殺菌手段で死滅した細菌残滓を除去して前記回収水タ
ンクに戻す洗浄系とを備える。
【００１５】ここで、殺菌手段は、燃料電池の廃熱を回
収して得られる加熱媒体と回収水タンクから抜き取った
回収水との熱交換により回収水中に含まれる微生物を加
熱殺菌する熱交換器を含み、洗浄系は、熱交換器からの
回収水をろ過するフィルタを含む。そして、殺菌手段
は、回収水タンクから抜き取った回収水を加熱して回収
水中に含まれる微生物を加熱殺菌する電熱式温水器を備
える。
【００１６】また、回収水を回収水タンクの底から抜き
取り、殺菌，洗浄した回収水を回収水タンク内の液面の
上方に戻すよう殺菌手段および洗浄系を生成水回収塔に
連結する。
【００１７】
【作用】この発明において、生成水回収装置が、その回
収水タンク内の回収水温度を一時的に７０°C 以上に上
昇させて回収水中の微生物の繁殖を抑制する加熱殺菌手
段を備えるよう構成したことにより、バクテリアなどの
微生物が７０°C 以上の水中では生存できないことを利
用して水道水によって回収水タンク内に侵入した微生物
の繁殖を抑制できるので、回収水タンク内で多量に増殖
した微生物が回収水の流れに運ばれてイオン交換式水処
理装置を閉塞し、これが原因で燃料電池冷却水の補給が
阻害されるという事態を回避できるとともに、イオン交
換式水処理装置のメンテナンス頻度が増加するなどの二
次的障害をも阻止する機能が得られる。
【００１８】ここで、加熱殺菌手段を回収水循環系に直
列に連結した流量制御手段とすれば、直接式熱交換器の
上方から散布する冷却媒体としての回収水の流量を定常
流量より絞ることにより、高温のオフガスを熱源に利用
して回収水温度を高め、回収水タンクに蓄積される回収
水の温度を７０°C を越える未沸騰温度に保持して加熱
殺菌する機能が得られる。
【００１９】また、加熱殺菌手段を回収水循環系に直列
に連結された熱交換器の外部二次冷却水系に連結した流
量制御手段で構成すれば、外部二次冷却水流量を定常流
量より絞ることによって熱交換器の冷却能力が低下し、
直接式熱交換器の上方から散布する冷却媒体としての回
収水の温度が上昇するので、回収水タンクに蓄積される
回収水の温度を７０°C を越える未沸騰温度に保持して
加熱殺菌する機能が得られる。
【００２０】そして、流量制御手段をオンオフ弁，流量
制御弁，可変流量型循環ポンプのいずれかで構成すれ
ば、簡素な構成の加熱殺菌手段によって加熱殺菌温度お
よびその持続時間を自在に制御し、燃料電池発電装置の
運転を停止することなく、加熱殺菌処理を自動的に効率
よく行う機能が得られる。回収水タンクに連結される補
給水供給系内の水道水温度を一時的に７０°C 以上に上
昇させて水道水中の微生物を殺菌する加熱殺菌手段を備
えるよう構成すれば、水道水中に微量に含まれる微生物
が回収水タンク内に持ち込まれることによる微生物の増
殖を事前に回避し、予め殺菌された水道水を回収水タン
クに供給して水位調節を行うことができる。
【００２１】ここで、加熱殺菌手段を補給水供給系に直
列に設けた熱交換器とし、その加熱媒体を冷却水循環系
からオンオフ弁を介して分岐供給される燃料電池冷却水
とすれば、燃料電池の運転温度に近い高温の冷却水を利
用して水道水を効率よく加熱殺菌する機能が得られる。
また、加熱殺菌手段を補給水供給系に直列に連結された
電熱式温水器としても、例えば燃料電池の発電余力を利
用して水道水を加熱殺菌することができる。
【００２２】一方、回収水タンクから抜き取った回収水
中に含まれる微生物を殺菌手段により殺菌し、この殺菌
手段で死滅した細菌残滓を洗浄系で除去して回収水タン
クに戻すことにより、殺菌，洗浄処理を独立した系統と
して水処理系，回収水循環系等と切り離して行うことが
できる。ここで、殺菌手段は燃料電池の廃熱を回収して
得られる加熱媒体，例えば燃料電池の冷却水を加熱媒体
とする熱交換器とすることにより、燃料電池の廃熱を利
用して抜き取った回収水を７０°Ｃを越える未沸騰温度
に加熱して回収水に含まれる微生物を加熱殺菌すること
ができる。また、洗浄系を熱交換器からの回収水をろ過
するフィルタとして死滅した細菌残滓を除去し、ろ過し
た回収水を回収水タンクに戻すことにより、回収水タン
ク中での微生物の増殖を阻止できるとともに、細菌残滓
によるフィルタやイオン交換式水処理装置の閉塞を阻止
することができる。そして、殺菌手段を電熱式温水器に
置き換えても燃料電池発電装置の発電余力を活用して上
記と同様な細菌の増殖防止および回収水の清浄化作用が
得られる。
【００２３】そして、回収水を回収水タンクの底から抜
き取り、殺菌，洗浄した回収水を回収水タンク内の液面
の上方に戻すよう殺菌手段および洗浄系を生成水回収塔
に連結して独立系統を形成すれば、洗浄手段としてのフ
ィルタのろ材の交換などのメンテナンスを水処理系，回
収水循環系の運転を停止せずに随時行うことが可能にな
る。
【００２４】
【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
生成水回収装置を示す系統図であり、従来技術と同じ構
成部分には同一参照符号を付すことにより、重複した説
明を省略する。図において、上部に排気口を有する筒状
容器内に上から順にデミスタ２４，直接式熱交換器２
２，回収水タンク２３を収納した生成水回収塔２１と、
回収水タンク２３中の回収水３３をフィルタ２９，循環
ポンプ２８，冷却用の熱交換器２６，およびノズル２５
を介して直接式熱交換器２２の上方から散布する回収水
循環系３０とで構成される生成水回収装置２０は、加熱
殺菌手段３１として回収水循環系３０に直列に連結され
たオンオフ弁，流量制御弁などからなる流量制御手段が
設けられる。
【００２５】ところで、直接式熱交換器２２は上下２段
に分割され、その上段に供給される燃焼排ガス７，下段
に供給される空気オフガス６が直接式熱交換器２２の上
方から散布される回収水３３と向流接触し、熱交換によ
り冷却されたオフガス中の水蒸気が凝縮して回収水３３
となって回収水タンク２３内に蓄積される。定常運転に
おいては、水バランスを考慮して回収水タンク２３内の
水温が４０〜６０°Cの範囲に納まるよう、回収水循環
系３０を流れる回収水流量および熱交換器２６の外部二
次冷却系２７を流れる二次冷却水流量が制御される。ま
た、殺菌モードで運転する場合には加熱殺菌手段として
の例えばオンオフ弁３１を動作させてノズル２５から直
接式熱交換器２２に散布する回収水を間欠的に停止する
か、または流量制御弁を動作させて回収水流量を絞るこ
とにより、直接式熱交換器２２の温度が上昇するので、
例えば図示しない温度センサにより回収水タンク内の回
収水温度を検出し、その検出信号によりオンオフ弁３１
を制御することにより、直接式熱交換器２２で凝縮して
回収水タンクに蓄積される回収水の温度を７０°C以上
の未沸騰温度範囲に保持して加熱殺菌が行われ、バクテ
リアなどの微生物の繁殖が抑制される。さらに、加熱殺
菌によって死滅した微生物残滓はその量が従来技術に比
べて大幅に減少するので、回収水循環系３０および水処
理系４０に設けたフィルタ２９および４３によって捕捉
することにより、フィルタ２９および４３のろ過材の交
換周期の短縮を招くことなく、従来微生物の増殖によっ
て生じたイオン交換式水処理装置の閉塞を回避し、水蒸
気分離器１２への補給水流量を安定化する機能が得られ
る。
【００２６】なお、加熱殺菌手段は回収水循環系３０に
設けた循環ポンプ２８を可変速度として回収水の循環流
量を制御するよう構成しても、上述と同様の作用効果が
得られる。また、殺菌モードの運転中は回収水の回収量
が減少するので、その運転時間を回収水タンクの水位が
過度に低下しない範囲に止めて水バランスを維持すると
同時に、定期的に殺菌モード運転を繰り返し行って水道
水の補給によって生ずる微生物の繁殖を抑制することが
望ましい。
【００２７】このように構成された生成水回収装置は、
従来の生成水回収装置の回収水循環系３０にオンオフ弁
または流量制御弁を追加するだけの簡単な改造で微生物
の繁殖を阻止でき、かつフィルタのろ過材を交換するだ
けの簡単な保守作業を定期的に行うことでイオン交換式
水処理装置の閉塞とこれに伴う燃料電池の運転停止を回
避し、イオン交換式水処理装置のメンテナンス間隔を延
長して保守作業を省力化できるとともに、操作が複雑で
燃料電池の運転を長時間停止しなければならない薬液洗
浄を行う必要も無く，これに起因する発電装置のランニ
ングコストの上昇を回避できるなるなどの利点が得られ
る。
【００２８】図２はこの発明の異なる実施例になる燃料
電池発電装置の生成水回収装置の要部を示す系統図であ
り、加熱殺菌手段３１としてオンオフ弁，流量制御弁な
どからなる流量制御手段を回収水循環系３０の熱交換器
２６の外部二次冷却水系２７に直列に連結した点が前述
の実施例と異なっている。このように構成された生成水
回収装置においては、外部二次冷却水流量を定常流量よ
り絞ることによって熱交換器２６の冷却能力が低下し、
直接式熱交換器２２の上方から散布する冷却媒体として
の回収水の温度が上昇するので、これに伴ってオフガス
中水分の凝縮温度が上昇し、回収水タンク２３に蓄積さ
れる回収水の温度を７０°C を越える未沸騰温度に保持
して加熱殺菌する機能が得られ、前述の実施例における
と同様な作用，効果が得られる。なお、この実施例にお
いても流量制御手段として可変速ポンプを用いても良
い。
【００２９】図３はこの発明のさらに異なる実施例にな
る燃料電池発電装置の生成水回収装置の要部を示す系統
図であり、回収水タンク２３に連結される水道水供給系
５０内の水道水温度を一時的に７０°C 以上に上昇させ
て水道水中の微生物を殺菌する加熱殺菌手段として加熱
用の熱交換器５１を備えるよう構成した点が前述の各実
施例と異なっている。このように構成された生成水回収
装置においては、予め殺菌された水道水３４Ａを回収水
タンク２３に供給して水張りまたは水位調節を行えるの
で水道水による微生物の持ち込みがなく、回収水タンク
２３内で微生物が多量に繁殖することによって生ずるイ
オン交換式水処理装置の閉塞とこれに起因するメンテナ
ンス頻度の上昇を阻止できる利点が得られる。
【００３０】また、加熱用の熱交換器５１の加熱媒体を
燃料電池の冷却水循環系１０からオンオフ弁５４を介し
て分岐した高温水循環系５３から供給するよう構成すれ
ば、燃料電池の運転温度に近い高温の冷却水５の排熱を
利用して水道水を効率よく加熱殺菌できる利点が得られ
る。さらに、加熱殺菌手段を補給水供給系に直列に連結
された図示しない電熱式温水器すれば、例えば燃料電池
発電装置の余剰電力を利用して効率よく加熱殺菌を行え
る利点が得られる。さらにまた、図示しない紫外線殺菌
装置を水道水供給系５０に連結するよう構成してもよ
く、この場合回収水タンク２３内の水温に影響を及ぼさ
ずに微生物の増殖を防止できる利点が得られる。
【００３１】図４はこの発明の他の実施例になる燃料電
池発電装置の生成水回収装置の要部を示す系統図であ
り、生成水回収装置２０が回収水タンク２３内の回収水
３３を抜き取りこの回収水中に含まれる微生物を殺菌す
る殺菌手段６０と、この殺菌手段で死滅した細菌残滓を
除去して回収水タンクに戻す洗浄系７０とを備えた点が
前述の各実施例と異なっている。殺菌手段６０は引き抜
き配管６６を介して回収水タンク２３の底部に連結され
た加熱用の熱交換器６１を備え、その伝熱管６１Ａに連
結された加熱系６２は燃料電池の冷却水循環系１０の延
長配管１０Ａ上に設けられた固定絞り６３の両端に連結
され、かつ加熱系６２には加熱媒体としての高温の冷却
水５の流量を制御するオンオフ弁６４が設けられ、伝熱
管６１Ａ側に分流する冷却水５の流量をオンオフ弁６４
で制御することにより、回収水タンク２３から抜き取ら
れた回収水３３を７０°Ｃを越える未沸騰温度に加熱す
る。また、洗浄系７０は加熱用の熱交換器６１の吐出側
に連結されたフィルタ７１およびポンプ７２を備え、熱
交換器６１で加熱殺菌した回収水３３Ｃ中に含まれる細
菌残滓をフィルタ７１で除去し、ろ過済回収水を戻し配
管７６を介して回収水タンク２３内の回収水水面の上方
に戻すよう構成される。
【００３２】このように構成された殺菌手段６０および
洗浄系７０を備えた生成水回収装置において、固定絞り
６３の圧力損失を利用して冷却水循環系１０の延長配管
１０Ａから加熱系６２に分流した冷却水５の流量を、例
えば図示しない温度調節器により熱交換器６１内の回収
水温度が７０°Ｃ以上の未沸騰温度範囲になるようオン
オフ弁６４を制御すれば、回収水タンク２３から抜き取
った回収水中の微生物を加熱殺菌することができる。ま
た、加熱殺菌した回収水中の細菌残滓はフィルタ７１で
捕集除去されるので、回収水タンク２３に戻される回収
水は無菌，無塵状態となる。したがって、この操作を定
常的，あるいは定期的に繰り返して清浄な回収水を回収
水タンク内に戻すことにより、例えば水道水３４の補給
によって回収水タンク内に侵入する微生物の増殖を防止
できるとともに、回収水タンク内に徐々に堆積するりん
酸化合物などの堆積物もフィルタ７１で捕集，除去され
るので、回収水タンク内を清浄な状態に保持できる利点
が得られる。
【００３３】したがって、水処理系４０のフィルタ４３
で捕集，除去される微生物残滓や，りん酸化合物の量も
減少するので、イオン交換式水処理装置の閉塞やこれに
起因する燃料電池発電装置の運転停止回数を低減できる
利点が得られる。また、回収水を回収水タンクの底から
抜き取って回収水タンクの液面の上方に戻すことによ
り、殺菌手段６０および洗浄系７０が独立した系統を形
成するので、この系統のみを締め切った状態でフィルタ
７１のろ過材の交換などのメンテナンス作業を行うこと
が可能となり、水処理系４０や回収水循環系３０の運
転，さらには燃料電池発電装置の運転の停止回数を一層
低減できることになり、燃料電池発電装置の運転信頼性
を向上する効果が得られる。
【００３４】なお、上述の実施例では、熱交換器６１の
加熱媒体に燃料電池１の冷却水５を利用した場合を例に
説明したが、水蒸気分離器１２で分離されたスチームを
利用するよう構成しても上記と同様の作用効果が得られ
る。また、熱交換器６１を電熱式温水器に置き換えて
も、燃料電池発電装置の発電余力を利用して上記と同様
の作用効果が得られる。さらに、電熱式温水器を外部電
力により発熱させるよう構成してもよいことは言うまで
もないことである。
【００３５】
【発明の効果】この発明は前述のように、燃料電池およ
び燃料改質装置の排ガス中の水分を直接式熱交換器によ
り凝縮して回収水タンクに蓄積し、イオン交換式水処理
装置を介して燃料電池の冷却水循環系に補給する生成水
回収装置が、通常水バランスを考慮して４０〜６０°C
に保持される回収水タンク内温度を一時的に７０°C を
越える未沸騰温度に保持する加熱殺菌手段を備えるよう
構成した。その結果、バクテリアなどの微生物が７０°
C を越える水中で生存できないことを利用して回収水タ
ンク内での微生物の増殖を防ぎ、ろ過すべき細菌残滓の
生成量を大幅に低減できるので、フィルタのろ過材を交
換するだけの簡単な保守作業を定期的に行うことで従来
技術で問題になったイオン交換式水処理装置の閉塞とこ
れに起因する補給水の供給障害，および燃料電池の運転
停止を回避し、イオン交換式水処理装置のメンテナンス
間隔を延長して保守作業を省力化できるとともに、操作
が複雑で燃料電池の運転を長時間停止しなければならな
い薬液洗浄を行う必要も無く，これに起因する発電装置
のランニングコストの上昇を回避できるなるなどの利点
が得られる。
【００３６】また、加熱殺菌手段を回収水循環系または
その熱交換器の外部二次冷却水系に設けたオンオフ弁，
流量制御弁などの流量制御手段で構成すれば、従来の生
成水回収装置に弁を追加するだけの簡単な改造によって
所期の目的を達成できるので、従来微生物の増殖によっ
て生じたイオン交換式水処理装置の閉塞とこれに起因す
る補給水の供給障害が排除され、イオン交換式水処理装
置の保守管理が容易で、発電運転の安定性に優れた燃料
電池発電装置を経済的にも有利に提供することができ
る。
【００３７】さらに、回収水タンクに水道水を補給する
水道水供給系内の水道水温度を一時的に７０°C 以上に
上昇させて水道水中の微生物の繁殖を抑制する加熱殺菌
手段を設けるよう構成すれば、回収水タンクへの微生物
の搬入源である水道水を加熱殺菌し、回収水タンク内の
水バランスに影響を及ぼさずに微生物の増殖を抑制でき
る利点が得られる。
【００３８】一方、回収水タンクから抜き取った回収水
を殺菌手段で加熱殺菌し、洗浄系で細菌残滓を除去して
再び回収水タンクに戻すよう構成すれば、回収水タンク
内を常に清浄な状態に維持して微生物の増殖と、これに
起因するイオン交換式水処理装置の閉塞，補給水の供給
障害等を排除できるとともに、殺菌手段および洗浄系が
独立流路になるので、燃料電池発電装置の運転中に定期
的に独立流路のフィルタのろ過材の交換が可能になり、
保守の為の燃料電池発電装置の停止回数が少なく、メン
テナンスが容易な生成水回収装置を備えた信頼性の高い
燃料電池発電装置を提供することができる。
【００３９】また、回収水の殺菌処理は、いずれも燃料
電池の廃熱を回収して得られる高温の冷却水，スチーム
や、燃料電池の発電余力を利用できるので、燃料電池発
電装置の熱効率を低下させることなく微生物の増殖を阻
止できる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例になる燃料電池発電装置の生
成水回収装置を示す系統図
【図２】この発明の異なる実施例になる燃料電池発電装
置の生成水回収装置の要部を示す系統図
【図３】この発明のさらに異なる実施例になる燃料電池
発電装置の生成水回収装置の要部を示す系統図
【図４】この発明の他の実施例になる燃料電池発電装置
の生成水回収装置の要部を示す系統図
【図５】生成水回収装置を備えた従来の燃料電池発電装
置の系統図
【符号の説明】
１ 燃料電池 ２ 燃料改質装置 ３ 冷却板 ５ 冷却水 ６ 空気オフガス ７ 燃焼排ガス １０ 冷却水循環系 １１ 熱交換器 １２ 水蒸気分離器 １３ 循環ポンプ ２０ 生成水回収装置 ２１ 生成水回収塔 ２２ 直接式熱交換器 ２３ 回収水タンク ２４ デミスタ ２５ ノズル ２６ 冷却用熱交換器 ２７ 外部二次冷却水系 ２８ 循環ポンプ ２９ フィルタ ３０ 回収水循環系 ３１ 加熱殺菌手段（流量制御手段） ３３ 回収水 ３３Ｃ 殺菌済回収水 ３４ 水道水 ３４Ａ 殺菌済水道水 ４０ 水処理系 ４１ イオン交換式水処理装置 ４２ ポンプ ４３ フィルタ ５０ 水道水供給系 ５１ 加熱殺菌手段（熱交換器） ５３ 高温水循環系 ５４ 弁 ６０ 殺菌手段 ６１ 熱交換器 ６１Ａ 伝熱管 ６２ 加熱系 ６３ 固定絞り ６４ オンオフ弁 ６６ 抜き取り配管 ７０ 洗浄系 ７１ フィルタ ７２ ポンプ ７６ 戻し配管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神家 規寿 大阪府南河内郡美原町青南台２丁目12番５ 号

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】燃料電池の空気オフガスおよび燃料改質器
    の燃焼排ガスに含まれる生成水を回収する直接式熱交換
    器を挟んで上方にデミスタ，下方に回収水タンクを収納
    した生成水回収塔と、回収した回収水を前記直接式熱交
    換器の上方から散布する回収水循環系と、前記回収水タ
    ンクに水道水を補給する水道水供給系とを備え、水処理
    装置で浄化した回収水を前記燃料電池の冷却水循環系に
    供給する燃料電池発電装置の生成水回収装置において、
    前記回収水タンク内の回収水温度を一時的に７０°C 以
    上に上昇させて回収水中の微生物の繁殖を抑制する加熱
    殺菌手段を前記回収水循環系側に備えてなることを特徴
    とする燃料電池発電装置の生成水回収装置。
  2. 【請求項２】加熱殺菌手段が回収水循環系に直列に連結
    された流量制御手段であ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生成水回収装置。
  3. 【請求項３】加熱殺菌手段が回収水循環系に直列に連結
    された熱交換器の外部二次冷却水系に連結された流量制
    御手段であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池
    発電装置の生成水回収装置。
  4. 【請求項４】流量制御手段がオンオフ弁，流量制御弁，
    可変流量型循環ポンプのいずれかであることを特徴とす
    る請求項２または請求項３記載の燃料電池発電装置の生
    成水回収装置。
  5. 【請求項５】燃料電池の空気オフガスおよび燃料改質器
    の燃焼排ガスに含まれる生成水を回収する直接式熱交換
    器を挟んで上方にデミスタ，下方に回収水タンクを収納
    した生成水回収塔と、回収した回収水を前記直接式熱交
    換器の上方から散布する回収水循環系と、前記回収水タ
    ンクに水道水を補給する水道水供給系とを備え、水処理
    装置で浄化した回収水を前記燃料電池の冷却水循環系に
    供給する燃料電池発電装置の生成水回収装置において、
    前記水道水供給系内の水道水温度を一時的に７０°C 以
    上に上昇させて水道水中の微生物の繁殖を抑制する加熱
    殺菌手段を備えてなることを特徴とする燃料電池発電装
    置の生成水回収装置。
  6. 【請求項６】加熱殺菌手段が水道水供給系に直列に設け
    た熱交換器からなり、その加熱媒体が冷却水循環系から
    オンオフ弁を介して分岐供給される燃料電池冷却水であ
    ることを特徴とする請求項５記載の燃料電池発電装置の
    生成水回収装置。
  7. 【請求項７】加熱殺菌手段が水道水供給系に直列に連結
    された電熱式温水器であることを特徴とする請求項５記
    載の燃料電池発電装置の生成水回収装置。
  8. 【請求項８】燃料電池の空気オフガスおよび燃料改質器
    の燃焼排ガスに含まれる生成水を回収する直接式熱交換
    器を挟んで上方にデミスタ，下方に回収水タンクを収納
    した生成水回収塔と、回収した回収水を前記直接式熱交
    換器の上方から散布する回収水循環系と、前記回収水タ
    ンクに水道水を補給する水道水供給系と、回収水を水処
    理装置で浄化して前記燃料電池の冷却水循環系に供給す
    る水処理系とを備えた燃料電池発電装置の生成水回収装
    置において、前記回収水タンク内の回収水を抜き取りこ
    の回収水中に含まれる微生物を殺菌する殺菌手段と、こ
    の殺菌手段で死滅した細菌残滓を除去して前記回収水タ
    ンクに戻す洗浄系とを備えたことを特徴とする燃料電池
    発電装置の生成水回収装置。
  9. 【請求項９】殺菌手段が燃料電池の廃熱を回収して得ら
    れる加熱媒体と回収水タンクから抜き取った回収水との
    熱交換により回収水中に含まれる微生物を加熱殺菌する
    熱交換器を含み、洗浄系が熱交換器からの回収水をろ過
    するフィルタを含むことを特徴とする請求項８記載の燃
    料電池発電装置の生成水回収装置。
  10. 【請求項１０】殺菌手段は回収水タンクから抜き取った
    回収水を加熱して回収水中に含まれる微生物を加熱殺菌
    する電熱式温水器であることを特徴とする請求項８記載
    の燃料電池発電装置の生成水回収装置。
  11. 【請求項１１】回収水を回収水タンクの底から抜き取
    り、殺菌，洗浄した回収水を回収水タンク内の液面の上
    方に戻すよう殺菌手段および洗浄系を生成水回収塔に連
    結したことを特徴とする請求項８記載の燃料電池発電装
    置の生成水回収装置。
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