JPH1197046A - 燃料電池発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 凝縮熱交換器で回収した凝縮水中の二酸化炭
素を効率よく脱気することができる脱炭酸装置を備えた
燃料電池発電装置を提供する。 【解決手段】 水タンク１０内に空気注入口１６を設け
ることによって脱炭酸装置１７を形成し、水タンク１０
内に貯溜される凝縮水１５に、空気供給装置１２からの
脱炭酸用空気５ｃを注入する。これにより、水タンク１
０内において凝縮水１５が気泡状の脱炭酸用空気５ｃと
接触し、凝縮水１５に含まれる二酸化炭素が脱炭酸用空
気５ｃ側に溶け出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池本体の排
ガスから回収される凝縮水中に含まれる二酸化炭素を除
去するための脱炭酸装置を備えた燃料電池発電装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池発電装置は、天然ガスを改質し
て得られる水素と空気中の酸素との結合エネルギーを直
接電気エネルギーに変換する発電装置である。この燃料
電池発電装置は、化学反応を利用した発電システムであ
るため、発電効率が高く、しかも大気汚染物質の排出が
少なく、騒音も低いという環境性に優れた発電システム
として高く評価されている。

【０００３】かかる燃料電池発電装置では、電解質と、
これを挟持する燃料極及び空気極から成る単位電池を複
数積層することによって構成された燃料電池本体が使用
されている。そして、一般に、燃料電池発電装置では、
都市ガス等の炭化水素系燃料と水蒸気とを、改質器によ
って水素を主成分とするガスに改質して、燃料電池本体
の燃料極に供給し、その一方で、空気を燃料電池本体の
空気極へ供給するようになっている。これら燃料極の水
素と空気極の酸素とが、燃料電池本体において電解質を
介して化学反応を起こし、これによって直流電流が得ら
れる。

【０００４】また、燃料電池発電装置は、発電に伴って
生じる熱や、化学反応の結果生じる水を回収し、有効に
利用することによって、系全体の効率を高めた発電プラ
ントである。このような燃料電池発電装置の中で、燃料
電池本体の上記電解質としてリン酸を使用したものがリ
ン酸型燃料電池発電装置である。

【０００５】図７は、このような従来のリン酸型燃料電
池発電装置の一例を示す図である。まず、燃料電池本体
１には、電解質としてリン酸を浸透したマトリックス１
ａが配置されており、このマトリックス１ａを挟んで、
燃料が供給される燃料極１ｂと空気が供給される空気極
１ｃとが配設されている。また、燃料電池本体１には、
燃料電池本体の温度を適正な可動温度である１９０℃に
保つために冷却水が流れるように構成された冷却板１ｄ
が組み込まれている。

【０００６】また、２は気水分離器であり、燃料電池本
体１の上記冷却板１ｄから流出する冷却水２ｂを貯溜
し、これを水と蒸気とに分離し、この蒸気を改質用水蒸
気２ａとして改質器３へ送出するようになっている。ま
た、気水分離器２は、冷却水２ｂを所定温度にして、ポ
ンプ等により冷却板１ｄへ戻すようになっている。

【０００７】また、改質器３には、反応部３ａと、その
加熱源であるバーナ３ｂとが設けられている。反応部３
ａには、上記気水分離器２からの改質用水蒸気２ａと、
都市ガス等の炭素水素系燃料Ｆとが送り込まれるように
なっている。改質器３は、この炭素水素系燃料Ｆと改質
用水蒸気２ａとの混合ガスから、水蒸気改質反応により
水素を主成分とする改質ガス４を生成する。そして、図
示しない一酸化炭素変成器によって、改質ガス４中の一
酸化炭素を低減させた後に、その改質ガス４を燃料極１
ｂへ供給するように構成されている。

【０００８】また、空気供給装置１２は、燃料電池本体
１の空気極１ｃに反応用空気５ａを供給し、改質器３の
バーナ３ｂに燃焼用空気５ｂを供給すると共に、後述す
る脱炭酸装置９に脱炭酸用空気５ｃを供給するように構
成されている。

【０００９】このような燃料電池発電装置では、燃料電
池本体１において、燃料極１ｂに供給される改質ガス４
中の水素と空気極１ｃに供給される反応用空気５とが、
マトリックス１ａのリン酸を介して電気化学反応を生
じ、発電する。このとき、燃料電池本体１では、発電と
同時に反応熱が生じるが、冷却板１ｄにより燃料電池本
体１が１９０℃程度に保たれる。

【００１０】ここで、燃料電池本体１の燃料極１ｂにお
いて反応を終えた改質ガス４中には、幾分か水素が残っ
ている。この改質ガス４の有効利用のために、燃料極１
ｂから排出される改質ガス４は、改質器３のバーナ３ｂ
に供給され、燃焼用空気５ｂによって燃焼するようにな
っている。そして、改質器３のバーナ３ｂにおいて生じ
た燃焼ガスは、改質器３の加熱源として使用された後
に、燃焼排ガス６として改質器３から排出され、燃料電
池本体１の空気極１ｃで反応を終えた排空気７と合流し
た後に、排ガス１３として凝縮熱交換器８へ流入する。

【００１１】凝縮熱交換器８は、容器内部にフィン付き
の伝熱管が配設されてなり、伝熱管内を二次冷却水１４
が流れることにより、排ガス１３が保有する熱と水分と
を回収するようになっている。このようにして凝縮熱交
換器８で凝縮回収された凝縮水１５には、排ガス１３中
に存在する二酸化炭素がほぼ飽和量まで溶存しているた
め、脱炭酸装置９を介して二酸化炭素濃度を低減した後
に、水タンク１０に回収される。このように二酸化炭素
濃度を低減するのは、凝縮水１５が供給される水精製装
置１１の寿命を長く維持するためである。

【００１２】上記脱炭酸装置９は、一般に、内部に気体
と液体の接触面積を拡大するための充填材が充填された
パイプが使用されている。そして、このパイプの上部に
凝縮熱交換器８からの凝縮水１５を供給すると共に、パ
イプの下部から空気供給装置１２からの脱炭酸用空気５
ｃを供給するようになっている。これにより、凝縮水１
５が重力により落下しながら脱炭酸用空気５ｃと接触
し、その間に凝縮水１５中の二酸化炭素が脱炭酸用空気
５ｃによって脱気されるようになっている。また、水タ
ンク１０内の水は、イオン交換樹脂等が使用された水精
製装置１１において精製され、再び燃料電池本体１内へ
供給され、改質用水蒸気２ａや冷却水２ｂとなって発電
装置内を循環するようになっている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の燃料電池発電装置においては、以下のような問
題があった。すなわち、上記のように、脱炭酸装置９
は、パイプの中に注入される凝縮水１５が重量の作用で
水タンク１０に落下する間に脱炭酸用空気５ｃと接触す
ることにより、凝縮水に含有する二酸化炭素を脱気する
原理となっているため、凝縮熱交換器８の凝縮水取出口
８ａと水タンク１０の上面の間に設置せざるを得なかっ
た。このため、パイプの長さに限界があり、凝縮水１５
が脱炭酸用空気５ｃと接触する区間を長くすることがで
きないため、脱炭酸の機能をより高性能化することが困
難であった。

【００１４】また、これによって、下流側の水精製装置
１１における負荷を低減することができず、イオン交換
樹脂等の長寿命化の制約となっており、それにより燃料
電池発電装置の運転コストを低減することが困難となっ
ていた。また、上記のような配置となっているため、燃
料電池発電装置全体の高さを低減することができなかっ
た。

【００１５】本発明は、上述したような従来技術の問題
点を解決するために提案されたものであり、その目的
は、凝縮熱交換器で回収した凝縮水中の二酸化炭素を効
率よく脱気することのできる脱炭酸装置を備えた燃料電
池発電装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明による燃料電池発電装置は、電
解質を燃料極及び空気極によって挟持した単位電池が複
数個積層された燃料電池本体と、燃料を改質して前記燃
料極に改質ガスを供給する改質器と、前記燃料電池本体
の前記空気極に空気を供給する空気供給装置と、前記燃
料電池本体から排出される排ガスから凝縮水を回収する
凝縮熱交換器と、前記凝縮熱交換器から排出される前記
凝縮水を貯溜する水タンクと、前記水タンクに貯溜され
た凝縮水の精製処理を行う水精製装置とを備えた燃料電
池発電装置において、前記水タンク内に、前記空気供給
装置からの空気を注入するための空気注入口を設け、該
水タンク内の凝縮水に前記空気供給装置からの空気を注
入することにより、前記水タンク内の凝縮水の中に含ま
れる二酸化炭素を除去するための脱炭酸装置を構成した
ことを特徴としている。

【００１７】以上のような請求項１記載の発明によれ
ば、燃料電池本体から排出される排ガスは、凝縮熱交換
器によって凝縮水として回収され、水タンクに貯溜され
る。また、水タンク内に設けられた空気注入口より、空
気供給装置からの空気が注入され、水タンク内の凝縮水
が気泡状の空気と接触する。これにより、凝縮水に含ま
れる二酸化炭素が空気側に溶け出し、凝縮水の脱炭酸操
作が行われる。このように、空気供給装置からの空気を
気泡状にして凝縮水と接触させるようにしたため、気体
と液体の接触面積を広く確保することができ、脱炭酸操
作の効率を向上させることができる。また、そのため
に、下流の水精製装置の長寿命化を実現することがで
き、それによって燃料電池発電装置の運転コストの低減
を図ることが可能となる。

【００１８】また、請求項２記載の発明による燃料電池
発電装置は、請求項１記載の発明において、前記空気注
入口に、前記空気供給装置からの空気を分散して前記凝
縮水内に注入するための多孔質の空気分散用部材を設け
たことを特徴としている。

【００１９】以上のような請求項２記載の発明によれ
ば、空気注入口に多孔質の空気分散用部材を設けること
により、空気供給装置からの空気が各孔から分散して凝
縮水内に注入されるため、水タンク内の空気と凝縮水と
の接触面積が増大する。このため、脱炭酸操作の効率を
向上させることができる。

【００２０】また、請求項３記載の発明による燃料電池
発電装置は、請求項１記載の発明において、鉛直方向に
設置され、下部が前記水タンク内の前記凝縮水に浸るよ
うに配置された脱炭酸用パイプを設け、この脱炭酸用パ
イプの上部から前記凝縮熱交換器からの凝縮水を注入
し、下部近傍に前記空気注入口を設けて前記空気供給装
置からの空気を該脱炭酸用パイプ内に注入することによ
り前記脱炭酸装置を構成したことを特徴としている。

【００２１】以上のような請求項３記載の発明によれ
ば、脱炭酸用パイプによって、凝縮水と空気とが接触す
る空間を限定することができ、それによって、脱炭酸操
作の効率を向上させることができる。

【００２２】また、請求項４記載の発明による燃料電池
発電装置は、請求項３記載の発明において、前記脱炭酸
用パイプの内部に、前記凝縮水と前記空気との接触面積
を拡大するための充填材を詰めたことを特徴としてい
る。

【００２３】以上のような請求項４記載の発明によれ
ば、脱炭酸用パイプの内部に充填材を詰めることによ
り、凝縮水と空気との接触面積を拡大することができ、
脱炭酸操作の効率を向上させることができる。

【００２４】また、請求項５記載の発明による燃料電池
発電装置は、請求項３記載の発明において、前記脱炭酸
用パイプの上部もしくは下部のいずれか一方に、前記凝
縮水に含まれる固形不純物を沈殿させるための沈殿槽を
設けたことを特徴としている。

【００２５】以上のような請求項５記載の発明によれ
ば、脱炭酸用パイプの上部もしくは下部に沈殿槽を設け
ることにより、凝縮水に含まれる固形不純物の水タンク
への侵入を低減することができる。これにより、下流の
水精製装置への水処理負荷を低減することができ、水精
製装置の長寿命化を実現することができる。

【００２６】また、請求項６記載の発明による燃料電池
発電装置は、請求項３記載の発明において、前記脱炭酸
用パイプの内部の前記凝縮水と接触する部分に、当該燃
料電池発電装置内で使用された高温の二次冷却水が流通
する加熱コイルを配設したことを特徴としている。

【００２７】以上のような請求項６記載の発明によれ
ば、加熱コイルに高温の二次冷却水が流通することによ
り、脱炭酸用パイプ内の凝縮水の温度が上昇する。これ
により、凝縮水内の二酸化炭素の溶存濃度が低下し、脱
炭酸操作の効率を向上させることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明による燃料電池発電
装置の具体的な実施の形態について、図面を参照して説
明する。なお、図７に示した従来技術と同一の部材につ
いては同一の符号を付し、その説明は省略する。

【００２９】［１．第１の実施の形態］請求項１記載の
発明に対応する実施の形態を、第１の実施の形態として
図１に従って以下に説明する。

【００３０】［１−１．構成］図１は、本実施の形態に
よる燃料電池発電装置の構成を示す図である。同図にお
いて、水タンク１０内の下部には、空気供給装置１２か
ら供給される脱炭酸用空気５ｃを凝縮水１５中に注入す
るための空気注入口１６が設けられており、これによっ
て脱炭酸装置１７が形成されている。また、凝縮熱交換
器８からの凝縮水１５は、この脱炭酸装置１７の水中に
直接供給されるようになっている。

【００３１】［１−２．作用効果］以上のような本実施
の形態により、以下のような作用効果が得られる。すな
わち、排ガス１３に含まれる水蒸気は、凝縮熱交換器８
によって冷却され、凝縮水１５となって水タンク１０に
回収される。また、空気供給装置１２からの脱炭酸用空
気５ｃが、水タンク１０の下部に、空気注入口１６を介
して吹き込まれる。これによって、水タンク１０内の凝
縮水１５が気泡状の脱炭酸用空気５ｃと接触し、凝縮水
１５に含まれる二酸化炭素が脱炭酸用空気５ｃと凝縮水
１５の気液界面を介して脱炭酸用空気５ｃ側に溶け出
す。このようにして、凝縮水１５の脱炭酸操作が行われ
る。

【００３２】以上のように、本実施の形態によれば、凝
縮水１５中に脱炭酸用空気５ｃを吹き込み、脱炭酸用空
気５ｃを気泡状にして凝縮水１５と接触させるようにし
たため、気体と液体の接触面積、すなわち気液接触面積
を広く確保することができる。そのため、脱炭酸操作の
効率を向上させることができ、下流の水精製装置１１の
イオン交換樹脂等の長寿命化を実現することができる。
それによって、燃料電池発電装置の運転コストの低減を
図ることが可能となる。

【００３３】［２．第２の実施の形態］請求項２記載の
発明に対応する実施の形態を、第２の実施の形態として
図２に従って以下に説明する。

【００３４】［２−１．構成］図２は、本実施の形態に
よる燃料電池発電装置の脱炭酸装置の構成を示す図であ
る。同図に示す本実施の形態では、第１の実施の形態と
同様、水タンク１０内の下部に、脱炭酸用空気５ｃを注
入するための空気注入口１６が設けられており、これに
よって脱炭酸装置１７が形成されている。

【００３５】本実施の形態では、凝縮水１５と脱炭素用
空気５ｃとを接触させる気液接触面積を広くするため
に、水タンク１０内の空気注入口１６に、多孔板等の空
気分散用部材１８が装着されている。この空気分散用部
材１８は、水タンク１０の底部近傍にほぼ水平に配置さ
れており、気泡状の脱炭素用空気５ｃが、凝縮水１５全
体に亙って上昇するようになっている。

【００３６】なお、本実施の形態による燃料電池発電装
置は、上記の構成以外の部分については、図１に示す第
１の実施の形態による燃料電池発電装置と同一の構成と
なっている。

【００３７】［２−２．作用効果］以上のような本実施
の形態により、以下のような作用効果が得られる。すな
わち、空気供給装置１２からの脱炭酸用空気５ｃは、水
タンク１０の下部に、空気注入口１６を介して吹き込ま
れる。このとき、空気注入口１６に取り付けられた空気
分散用部材１８の複数の孔から、気泡状の脱炭酸用空気
５ｃが凝縮水１５内に注入される。そして、水タンク１
０内の凝縮水１５が、この気泡状の脱炭酸用空気５ｃと
接触し、凝縮水１５内に含まれる二酸化炭素が脱炭酸用
空気５ｃ側に溶け出す。このようにして、凝縮水１５の
脱炭酸操作が行われる。

【００３８】以上のように、本実施の形態によれば、水
タンク１０内の気液接触面積が増大し、脱炭酸装置１７
の脱炭酸操作の効率を向上させることができる。

【００３９】［３．第３の実施の形態］請求項３記載の
発明に対応する実施の形態を、第３の実施の形態として
図３に従って以下に説明する。

【００４０】［３−１．構成］図３は、本実施の形態に
よる燃料電池発電装置の脱炭酸装置の構成を示す図であ
る。同図に示す本実施の形態では、水タンク１０内に脱
炭酸用パイプ１９が設置されている。この脱炭酸用パイ
プ１９は、鉛直方向に設置されており、上部は水タンク
１０の水面より上方に配置され、下部は水タンク１０内
の凝縮水１５内に配置されている。そして、この脱炭酸
用パイプ１９の上部から凝縮水１５を注入し、下部から
脱炭酸用空気５ｃを注入するようになっている。このよ
うな構成により、脱炭酸装置１７が形成されている。

【００４１】なお、本実施の形態による燃料電池発電装
置は、上記の構成以外の部分については、図１に示す第
１の実施の形態による燃料電池発電装置と同一の構成と
なっている。

【００４２】［３−２．作用効果］以上のような本実施
の形態により、以下のような作用効果が得られる。すな
わち、凝縮熱交換器８から供給される凝縮水１５は、脱
炭酸用パイプ１９の上部から注入され、水タンク１０に
回収される。また、空気供給装置１２からの脱炭酸用空
気５ｃは、脱炭酸用パイプ１９の下部から、脱炭酸用パ
イプ１９内の凝縮水１５内に吹き込まれる。これによっ
て、脱炭酸用パイプ１９内の凝縮水１５が、気泡状の脱
炭酸用空気５ｃと接触し、凝縮水１５に含まれる二酸化
炭素が脱炭酸用空気５ｃ側に溶け出す。このようにし
て、凝縮水１５の脱炭酸操作が行われる。

【００４３】以上のように、本実施の形態によれば、脱
炭酸用パイプ１９によって凝縮水１５と脱炭酸用空気５
ｃとの気液接触の空間を限定することができ、それによ
って脱炭酸操作の効率を向上させることができる。

【００４４】［４．第４の実施の形態］請求項４記載の
発明に対応する実施の形態を、第４の実施の形態として
図４に従って以下に説明する。

【００４５】［４−１．構成］図４は、本実施の形態に
よる燃料電池発電装置の脱炭酸装置の構成を示す図であ
る。同図に示す本実施の形態では、上述した第３の実施
の形態における脱炭酸用パイプ１９の内部に、気液接触
面積拡大のための充填剤２０が詰められている。なお、
本実施の形態による燃料電池発電装置は、上記の構成以
外の部分については、図１に示す第１の実施の形態によ
る燃料電池発電装置と同一の構成となっている。

【００４６】［４−２．作用効果］以上のような本実施
の形態により、以下のような作用効果が得られる。すな
わち、凝縮熱交換器８から供給される凝縮水１５は、脱
炭酸用パイプ１９の上部から注入され、充填材２０を通
って水タンク１０内に回収される。また、空気供給装置
１２からの脱炭酸用空気５ｃは、脱炭酸用パイプ１９の
下部から、脱炭酸用パイプ１９内の充填材２０に吹き込
まれる。これによって、脱炭酸用パイプ１９内の充填材
２０において凝縮水１５が脱炭酸用空気５ｃと接触し、
凝縮水１５に含まれる二酸化炭素が脱炭酸用空気５ｃ側
に溶け出す。このようにして、凝縮水１５の脱炭酸操作
が行われる。

【００４７】以上のように、本実施の形態によれば、脱
炭酸用パイプ１９内の充填材２０によって、凝縮水１５
と脱炭酸用空気５ｃとの接触面積を増大することがで
き、脱炭酸操作の効率を向上させることができる。

【００４８】［５．第５の実施の形態］請求項５記載の
発明に対応する実施の形態を、第５の実施の形態として
図５に従って以下に説明する。

【００４９】［５−１．構成］図５は、本実施の形態に
よる燃料電池発電装置の脱炭酸装置の構成を示す図であ
る。同図に示す本実施の形態では、上述した第３の実施
の形態における脱炭酸用パイプ１９の上部に、スケール
等の固形不純物を沈殿除去させるための沈殿槽２１が設
けられている。この沈殿槽２１では、例えば、凝縮液１
５内に含まれる固形不純物が底に沈殿して排出され、上
澄み液のみが脱炭酸用パイプ１９の上縁部から脱炭酸用
パイプ１９内に流れ込んでいくようになっている。

【００５０】なお、本実施の形態による燃料電池発電装
置は、上記の構成以外の部分については、図１に示す第
１の実施の形態による燃料電池発電装置と同一の構成と
なっている。

【００５１】［５−２．作用効果］以上のような本実施
の形態により、以下のような作用効果が得られる。すな
わち、凝縮熱交換器８から供給される凝縮水１５が、一
旦沈殿槽２１を通過することによって、その内部に含ま
れる固形不純物が沈殿槽２１内に沈殿する。そのため、
固形不純物が含まれない凝縮水１５が、脱炭酸用パイプ
１９内に注入される。このような凝縮水１５が、脱炭酸
用パイプ１９内において脱炭酸用空気５ｃと接触し、凝
縮水１５に含まれる二酸化炭素が脱炭酸用空気５ｃ側に
溶け出す。このようにして、凝縮水１５の脱炭酸操作が
行われる。

【００５２】以上のように、本実施の形態によれば、脱
炭酸装置１７の上流に沈殿槽２１を備えることによっ
て、水タンク１０への不純物の侵入を低減することがで
きる。そのため、下流の水精製装置１１への水処理負荷
を低減することが可能となる。これにより、水精製装置
１１のイオン交換樹脂の長寿命化を実現することがで
き、燃料電池発電装置の運転コストの低減を図ることが
できる。

【００５３】なお、本実施の形態では、沈殿槽２１を脱
炭酸用パイプ１９の上端部に設けるようにしたが、下部
に設けるようにしてもよい。すなわち、脱炭酸用パイプ
１９内を通過した凝縮水１５内に含まれる固形不純物が
沈殿する沈殿槽２１を設け、そのような固形不純物が除
去された凝縮水１５のみが水精製装置１１へ流出するよ
うにする。

【００５４】［６．第６の実施の形態］請求項６記載の
発明に対応する実施の形態を、第６の実施の形態として
図６に従って以下に説明する。

【００５５】［６−１．構成］図６は、本実施の形態に
よる燃料電池発電装置の脱炭酸装置の構成を示す図であ
る。同図に示すように、本実施の形態では、上述した第
３の実施の形態における脱炭酸用パイプ１９の内部に加
熱コイル２２が配設されている。この加熱コイル２２に
は、図１に示す凝縮熱交換器８の伝熱管内を流れる二次
冷却水１４が供給されるようになっている。すなわち、
凝縮熱交換器８の伝熱管内を通過して５０℃以上となっ
た二次冷却水１４が、加熱コイル２２内を流れることに
より、脱炭酸用パイプ１９内の凝縮水１５の温度が上昇
するようになっている。

【００５６】なお、本実施の形態による燃料電池発電装
置は、上記の構成以外の部分については、図１に示す第
１の実施の形態による燃料電池発電装置と同一の構成と
なっている。

【００５７】［６−２．作用効果］以上のような本実施
の形態により、以下のような作用効果が得られる。すな
わち、凝縮熱交換器８から供給される凝縮水１５は、脱
炭酸用パイプ１９内において、加熱コイル２２によって
温度が上昇する。これにより、凝縮水１５内の二酸化炭
素の溶存濃度が低下する。また、空気供給装置１２から
の脱炭酸用空気５ｃが脱炭酸用パイプ１９の下部から吹
き込まれ、脱炭酸用パイプ１９内で凝縮水１５が脱炭酸
用空気５ｃと接触し、凝縮水１５に含まれる二酸化炭素
が脱炭酸用空気５ｃ側に溶け出す。このようにして、凝
縮水１５の脱炭酸操作が行われる。

【００５８】以上のように、本実施の形態によれば、脱
炭酸用パイプ１９内の凝縮水１５の温度が上昇して二酸
化炭素の溶存濃度が低下するため、脱炭酸操作の効率を
向上させることができる。

【００５９】

【発明の効果】上述したように、本発明の燃料電池発電
装置によれば、凝縮熱交換器で回収した凝縮水に含まれ
る二酸化炭素を、効率よく脱気することができる。ま
た、そのため、下流側の水精製装置の負荷を低減するこ
とができる。これにより、水精製装置のイオン交換樹脂
の長寿命化を実現することができ、運転コストの安価な
燃料電池発電装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による燃料電池発電
装置の構成を示す図。

【図２】本発明の第２の実施の形態による燃料電池発電
装置に使用される脱炭酸装置の構成を示す図。

【図３】本発明の第３の実施の形態による燃料電池発電
装置に使用される脱炭酸装置の構成を示す図。

【図４】本発明の第４の実施の形態による燃料電池発電
装置に使用される脱炭酸装置の構成を示す図。

【図５】本発明の第５の実施の形態による燃料電池発電
装置に使用される脱炭酸装置の構成を示す図。

【図６】本発明の第６の実施の形態による燃料電池発電
装置に使用される脱炭酸装置の構成を示す図。

【図７】従来の燃料電池発電装置の構成を示す図。

【符号の説明】

１…燃料電池本体 １ａ…マトリックス １ｂ…燃料極 １ｃ…空気極 １ｄ…冷却板 ２…気水分離器 ２ａ…改質用水蒸気 ２ｂ…冷却水 ３…改質器 ３ａ…反応部 ３ｂ…バーナ ４…改質ガス ５ａ…反応用空気 ５ｂ…燃焼用空気 ５ｃ…脱炭酸用空気 ６…燃焼排ガス ７…排空気 ８…凝縮熱交換器 １０…水タンク １１…水精製装置 １２…空気供給装置 １３…排ガス １４…二次冷却水 １５…凝縮水 １６…空気注入口 １７…脱炭酸装置 １８…空気分散用部材 １９…脱炭酸用パイプ ２０…充填材 ２１…沈殿槽 ２２…加熱コイル

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解質を燃料極及び空気極によって挟持
   した単位電池が複数個積層された燃料電池本体と、燃料
   を改質して前記燃料極に改質ガスを供給する改質器と、
   前記燃料電池本体の前記空気極に空気を供給する空気供
   給装置と、前記燃料電池本体から排出される排ガスから
   凝縮水を回収する凝縮熱交換器と、前記凝縮熱交換器か
   ら排出される前記凝縮水を貯溜する水タンクと、前記水
   タンクに貯溜された凝縮水の精製処理を行う水精製装置
   とを備えた燃料電池発電装置において、 前記水タンク内に、前記空気供給装置からの空気を注入
   するための空気注入口を設け、該水タンク内の凝縮水に
   前記空気供給装置からの空気を注入することにより、前
   記水タンク内の凝縮水の中に含まれる二酸化炭素を除去
   するための脱炭酸装置を構成したことを特徴とする燃料
   電池発電装置。
2. 【請求項２】 前記空気注入口に、前記空気供給装置か
   らの空気を分散して前記凝縮水内に注入するための多孔
   質の空気分散用部材を設けたことを特徴とする請求項１
   記載の燃料電池発電装置。
3. 【請求項３】 鉛直方向に設置され、下部が前記水タン
   ク内の前記凝縮水に浸るように配置された脱炭酸用パイ
   プを設け、この脱炭酸用パイプの上部から前記凝縮熱交
   換器からの凝縮水を注入し、下部近傍に前記空気注入口
   を設けて前記空気供給装置からの空気を該脱炭酸用パイ
   プ内に注入することにより前記脱炭酸装置を構成したこ
   とを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電装置。
4. 【請求項４】 前記脱炭酸用パイプの内部に、前記凝縮
   水と前記空気との接触面積を拡大するための充填材を詰
   めたことを特徴とする請求項３記載の燃料電池発電装
   置。
5. 【請求項５】 前記脱炭酸用パイプの上部もしくは下部
   のいずれか一方に、前記凝縮水に含まれる固形不純物を
   沈殿させるための沈殿槽を設けたことを特徴とする請求
   項３記載の燃料電池発電装置。
6. 【請求項６】 前記脱炭酸用パイプの内部の前記凝縮水
   と接触する部分に、当該燃料電池発電装置内で使用され
   た高温の二次冷却水が流通する加熱コイルを配設したこ
   とを特徴とする請求項３記載の燃料電池発電装置。