JPH08138708A - 燃料電池発電設備の水処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料電池の発熱エネルギーを効率的に利用
し、導電率改善装置の性能の劣化を防ぐとともに、効率
の高い燃料電池発電設備の水処理システムを得る。 【構成】 燃料電池２１の電池冷却水系統２００から冷
却水の一部をブローダウン水として取り出す２つの配管
路３４ａ，３４ｂの一方３４ａにブローダウン水を冷却
する熱交換器３５を設け、それぞれの配管路を流れる温
度の異なるブローダウン水の流量を電動弁３６ａ，３６
ｂによって調節し、導電率を小さくするための導電率改
善装置２６の入り口の通水温度が所定の範囲内に入るよ
うに制御する。

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の冷却水の電
気導電率を小さく抑えるための燃料電池発電設備の水処
理システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は例えば特開平５−３１５００２号
公報に示された従来の燃料電池発電設備の水処理システ
ムを示す系統線図であり、図７において１は燃料電池、
２は燃料電池１の冷却水の気水分離を行う水蒸気分離
器、３は水蒸気分離器２から燃料電池１に電池冷却水を
送水する電池冷却水循環ポンプ、１００は燃料電池１に
通水して冷却する電池冷却水を取り扱い、水蒸気分離器
２および電池冷却水循環ポンプ３を有する電池冷却水系
統、４は水蒸気分離器２からブローダウン水（電池冷却
水系統から水処理システムに取り出された冷却水をブロ
ーダウン水と呼ぶ。以下同じ。）を取り出すブローダウ
ン水配管路、５はこのブローダウン水と補充水として使
用する市水を貯留する受水槽、６は受水槽に貯留された
水の導電率を向上させる逆浸透膜７およびこの膜を通過
した再生水の導電率をさらに向上させるイオン交換樹脂
８を有する導電率改善装置、９は受水槽５より導電率改
善装置６に送水するための原水ポンプ、１０は導電率改
善装置６を通過した再生水を水蒸気分離器２へ送水する
ための補給水供給ポンプ、１１は水蒸気分離器２の水位
により補給水量を制御する調節弁、１２は導電率改善装
置６に通水される水を冷却する熱交換器、１３は補給水
供給ポンプ１０の出口側圧力が上昇したときの圧力開放
のための安全弁である。

【０００３】次に動作について説明する。電池冷却水は
燃料電池１に通水され冷却する役目を果たすため、燃料
電池１より受熱し気液混合状態になって水蒸気分離気２
に戻ってくる。水蒸気分離器２において気液混合状態の
電池冷却水は気水分離され、液相部分のみ電池冷却水循
環ポンプ３によって燃料電池１に送水される。この電池
冷却水は電池の地絡および冷却管の腐食を防止するため
に導電率を小さく維持することが必要である。このため
水蒸気分離器２の一部の水をブローダウンして、導電率
の低い水と入れ換える必要がある。通常、水量の節約上
ブローダウン水を水処理システムに通して再生利用する
方法がとられる。

【０００４】ブローダウン水はブローダウン水配管路４
を通って受水槽５に回収される。受水槽５で補充水とし
て使用される市水とブローダウン水とが混合して貯留さ
れ、原水ポンプ９によってこの受水槽５に貯留された水
を導電率改善装置６に送水し、逆浸透膜７およびイオン
交換樹脂８を通して導電率の向上が図られる。逆浸透膜
７は耐熱温度が約４０℃と低く、またブローダウン水の
温度は約１７０℃と高いので、受水槽５で補充される市
水の混入によって温度を下げ、さらに、この混合水を熱
交換器１２により所定温度以下に下げる必要がある。こ
の熱交換器１２の冷却用水は市水あるいは工水が用いら
れる。こうして得られた再生水は補給水供給ポンプ１０
により昇圧され水蒸気分離器２へ戻される。通常、水蒸
気分離器２内のスチームは、改質用の原料スチームとし
ても使用されているので、水蒸気分離器２内の水は常に
消費されており、その消費分は補充水として受水槽２５
に混入される市水でまかなわれ、水処理システムにより
補給される。その補給水の水量は水蒸気分離器２内の水
位レベルが常に一定となるように調節弁１１により制御
される。その制御により余剰となった補給水のため補給
水供給ポンプ１０の吐出圧は高くなり所定値を越えると
安全弁１３により余剰水として排出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の燃料電池発電設
備の水処理システムは以上のように構成されていたので
次のような問題点があった。逆浸透膜の入り口の通水温
度が、補充水として混入される市水や、熱交換気器を冷
却する市水または工水温度に左右されるため季節により
安定せず、逆浸透膜の使用温度上限４０℃を越えて、逆
浸透膜で適正な脱塩効果が得られず、逆浸透膜が極端に
短寿命となったり、温度が低すぎて逆浸透膜の通水抵抗
が増加し所要の通水流量が確保できず、補給水量不足と
なって水蒸気分離器の水位が下がり、燃料電池発電設備
全体が停止するといった問題点があった。

【０００６】また、水蒸気分離器へ戻る補給水は温度が
低く、水蒸気分離器へ直接供給しているので、水蒸気分
離器の温度を下げる方向に作用し保有熱量を減少させ
る。従って、水蒸気分離器から余剰熱として取り出せる
熱量も少なくなり総合熱効率が下がるという欠点があっ
た。また、イオン交換樹脂を出た後の水圧が逆浸透膜お
よびイオン交換樹脂の目詰まり具合により左右されるた
め、逆浸透膜およびイオン交換樹脂の寿命末期には水圧
が下がり補給水供給ポンプがキャビテーションを起こ
し、ポンプが損傷するという問題点があった。また、水
蒸気分離器の水位変動により調節弁が補給水量を調節し
ているので必要量以外の再生水は安全弁回路より系外に
放出され、純度の高い再生水を無駄に廃棄しているとい
う欠点があった。

【０００７】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、燃料電池の発熱エネルギーを
効率的に利用し、導電率改善装置の性能の劣化を防ぐと
ともに、効率の高い燃料電池発電設備の水処理システム
を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る燃料電池発電設備の水処理システムは、ブローダウン
水を取り出す配管路、上記配管路に設けられ、取り出さ
れたブローダウン水を冷却する熱交換器、導電率改善装
置に流れる水の温度を検出する温度検出器、および上記
配管路に設けられ、上記温度検出器の検出する温度によ
り、該配管路を流れるブローダウン水の流量を調節する
弁を備えたものである。

【０００９】この発明の請求項２に係る燃料電池発電設
備の水処理システムは、ブローダウン水を取り出す配管
路、上記配管路に設けられ、取り出されたブローダウン
水を冷却する熱交換器、導電率改善装置に流れる水の温
度を検出する温度検出器、および上記熱交換器を冷却す
る冷却水の配管路に設けられ、上記温度検出器の検出す
る温度により、上記冷却水の配管路を流れる熱交換器の
冷却水流量を調節する弁を備えたものである。

【００１０】この発明の請求項３に係る燃料電池発電設
備の水処理システムは、ブローダウン水を取り出す２つ
以上の配管路、上記配管路のうちの少なくとも１つに設
けられ、取り出されたブローダウン水を冷却する熱交換
器、導電率改善装置に流れる水の温度を検出する温度検
出器、および上記熱交換器を有する配管路と、上記熱交
換器の無い配管路とのそれぞれに設けられ、上記温度検
出器の検出する温度により、該配管路を流れるブローダ
ウン水の流量を調節する弁を備えたものである。

【００１１】この発明の請求項４に係る燃料電池発電設
備の水処理システムは、電池冷却水系統からブローダウ
ン水を取り出す配管路に設けた熱交換器の冷却を、導電
率改善装置を通過して上記電池冷却水系統へ戻す補給水
によって行うものである。

【００１２】この発明の請求項５に係る燃料電池発電設
備の水処理システムは、電池冷却水系統へ戻す補給水と
電池冷却水系統から取り出すブローダウン水との間で熱
交換する熱交換器を設けたものである。

【００１３】この発明の請求項６に係る燃料電池発電設
備の水処理システムは、燃料電池に送水される冷却水を
直接、補給水によって冷却する熱交換器を設けたもので
ある。

【００１４】この発明の請求項７に係る燃料電池発電設
備の水処理システムは、大気圧に開放され、導電率改善
装置を通して導電率を小さくした補給水を一旦蓄える中
間槽、およびこの中間槽に蓄えられた補給水を電池冷却
水系統に戻す補給水供給ポンプを設けたものである。

【００１５】この発明の請求項８に係る燃料電池発電設
備の水処理システムは、補給水供給ポンプにより電池冷
却水系統に戻される補給水の経路からあふれた余剰水
を、補給水を蓄えた中間槽に返すものである。

【００１６】この発明の請求項９に係る燃料電池発電設
備の水処理システムは、ブローダウン水と新たな補充水
とを一旦蓄える受水槽を設け、中間槽からあふれた補給
水を上記受水槽に返すものである。

【００１７】

【作用】この発明の請求項１に係る燃料電池発電設備の
水処理システムは、ブローダウン水を取り出す配管路に
設けられた熱交換器が、取り出されたブローダウン水を
冷却し、上記配管路に設けられた弁が、導電率改善装置
に流れる水の温度を検出する温度検出器の出力に応じ
て、該配管路を流れるブローダウン水の流量を調節する
ことによって、導電率改善装置に通水する温度を制御す
る。

【００１８】この発明の請求項２に係る燃料電池発電設
備の水処理システムは、ブローダウン水を取り出す配管
路に設けられた熱交換器が、取り出されたブローダウン
水を冷却し、上記熱交換器の冷却水の配管路に設けられ
た弁が、導電率改善装置に流れる水の温度を検出する温
度検出器の出力に応じて、上記冷却水の配管路を流れる
熱交換器の冷却水量を調節することによって、導電率改
善装置に通水する温度を制御する。

【００１９】この発明の請求項３に係る燃料電池発電設
備の水処理システムは、ブローダウン水を取り出す２つ
以上の配管路のうちの少なくとも１つに設けらた熱交換
器が、該配管路を流れるブローダウン水を冷却し、上記
熱交換器を有する配管路と、上記熱交換器の無い配管路
とのそれぞれに設けられた弁が、導電率改善装置に流れ
る水の温度を検出する温度検出器の出力に応じて、該配
管路を流れるブローダウン水の流量を調節して、冷却さ
れたブローダウン水と冷却されていないブローダウン水
のそれぞれの水量を変化させることによって、導電率改
善装置に通水する水の温度を制御する。

【００２０】この発明の請求項４に係る燃料電池発電設
備の水処理システムは、電池冷却水系統からブローダウ
ン水を取り出す配管路に設けた熱交換器の冷却を、導電
率改善装置を通過して上記電池冷却水系統へ戻す補給水
によって行い、上記熱交換器が、ブローダウン水を冷却
するとともに、補給水を加熱する。

【００２１】この発明の請求項５に係る燃料電池発電設
備の水処理システムは、熱交換器が、電池冷却水系統へ
戻す補給水と、電池冷却水系統から取り出すブローダウ
ン水との間で熱交換し、補給水は加熱されて電池冷却水
系統に戻り、ブローダウン水は冷却して取り出される。

【００２２】この発明の請求項６に係る燃料電池発電設
備の水処理システムは、熱交換器が、燃料電池に送水さ
れる冷却水と、電池冷却水系統に戻す補給水との間で熱
交換し、冷却水はさらに冷却されて燃料電池に供給さ
れ、補給水は加熱されて電池冷却水系統に戻される。

【００２３】この発明の請求項７に係る燃料電池発電設
備の水処理システムは、水面が大気圧に開放された中間
槽が、導電率改善装置を通して導電率を小さくした補給
水を一旦蓄え、補給水供給ポンプが、導電率改善装置の
出口の水圧に左右されることなく、上記中間槽に蓄えら
れた補給水を電池冷却水系統に送水する。

【００２４】この発明の請求項８に係る燃料電池発電設
備の水処理システムは、補給水供給ポンプにより電池冷
却水系統に戻される補給水の経路からあふれた余剰水
を、補給水を蓄えた中間槽に返す。

【００２５】この発明の請求項９に係る燃料電池発電設
備の水処理システムは、ブローダウン水と新たな補充水
とを一旦蓄える受水槽を設け、中間槽からあふれた補給
水を上記受水槽に返す。

【００２６】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の実施例１を図１に基づいて
説明する。図１において、２１〜２３，２５〜３１，３
３および２００はそれぞれ従来例を示す１〜３，５〜１
１，１３および１００に対応するものであり、２１は燃
料電池、２２は燃料電池２１の冷却水の気水分離を行う
水蒸気分離器、２３は水蒸気分離器２２から燃料電池２
１に電池冷却水を送水する電池冷却水循環ポンプ、２０
０は燃料電池２１で発生した水蒸気を取り扱い、水蒸気
分離器２２および電池冷却水循環ポンプ２３を有する電
池冷却水系統、２５は水蒸気分離器２２から取り出され
たブローダウン水と、補充水として使用する市水を混合
して貯留する受水槽、２６は受水槽に貯留された水の導
電率を向上させる逆浸透膜２７およびこの膜を通過した
再生水の導電率をさらに向上させるイオン交換樹脂２８
を有する導電率改善装置、２９は受水槽２５より導電率
改善装置２６に送水するための原水ポンプ、３０は導電
率改善装置２６を通過した再生水を水蒸気分離器２２へ
送水するための補給水供給ポンプ、３１は水蒸気分離器
２２の水位により補給水量を制御する調節弁、３３は補
給水供給ポンプ３０の出口側圧力が上昇したときの圧力
開放のための安全弁である。

【００２７】また、図１において３４〜３７は実施例１
によって付け加えられた部分であり、３４ａ，３４ｂは
水蒸気分離器２２からブローダウン水を取り出すブロー
ダウン水配管路、３５はブローダウン水配管路３４ａに
設けられ、市水または工水によってこの配管路を通過す
るブローダウン水を冷却する熱交換器、３６ａ，３６ｂ
はこのブローダウン水配管路３４ａ，３４ｂのそれぞれ
に設けられた電動弁、３７は導電率改善装置２６の入り
口の水温を検出する温度検出器である。

【００２８】次に動作について説明する。従来例と同
様、実施例１による燃料電池設備の水処理システムは、
燃料電池２１に通水され冷却する役目を果たす電池冷却
水を電池冷却水系統２００にある水蒸気分離器２２の内
部に気水分離して蓄えられる。この電池冷却水は、電池
の地絡および冷却管の腐食を防止するため、水蒸気分離
器２２の液層部分の一部をブローダウン水として取り出
し、導電率改善装置２６を介して導電率の低い水に再生
して入れ換えられる。

【００２９】水蒸気分離器２２内の水蒸気は、その余剰
熱を利用して改質器へ送られるため１７０℃程度の高温
に維持されており、この液層部分であるブローダウン水
も同等の温度を保っている。しかしながら、導電率を小
さく再生する導電率改善装置２６の中の逆浸透膜２７
は、４０℃以上の高温の水を通水すると性能が劣化する
ため、冷却する必要がある。また、季節によってはこの
冷却が行きすぎて逆浸透膜２７の通水抵抗が増加し、所
要の通水流量を確保できないことがある。そのため、水
蒸気分離器２２から取り出したブローダウン水を２系統
の配管路３４ａ，３４ｂに分岐し、その一方のブローダ
ウン水配管路３４ａに熱交換器３５を設けて冷却し、も
う一方のブローダウン水配管路３４ｂには熱交換器を設
けずそのまま送水し、これらの配管路のブローダウン水
の流量をそれぞれの配管路３４ａ，３４ｂに設けた電動
弁３６ａ，３６ｂにより調整し、その混合水を受水槽２
５に蓄えるようにする。このブローダウン水にさらに受
水槽２５で、水蒸気分離器２２から改質器などへのスチ
ームに消費される水量を補充するため、補充水として市
水が混合され、原水ポンプ２９によってこの受水槽２５
に貯留された水を導電率改善装置２６に送水し、逆浸透
膜２７およびイオン交換樹脂２８を通して導電率の向上
が図られる。

【００３０】温度検出器３７は、この導電率改善装置２
６に通水される水の温度をその入り口で検出する。この
検出された温度により、ブローダウン水配管路３４ａ，
３４ｂに設けられた電動弁３６ａ，３６ｂを、この温度
が所要温度より低い温度となった場合には、電動弁３６
ａの弁開度を閉方向に、電動弁３６ｂの弁開度を開方向
になるように変化させ、この温度が所要の温度より高い
温度となった場合には、電動弁３６ａの弁開度を開方向
に、電動弁３６ｂの弁開度を閉方向となるように変化さ
せ、それぞれの配管路３４ａ，３４ｂを通過するブロー
ダウン水の流量を調節して、受水槽２５に蓄える。受水
槽２５では、さらに補充水として市水が混入されるが、
この補充は水蒸気分離器２２から改質器などへ送られる
スチームの消費量に合わせた一定量であり、市水の水温
は上記弁制御の周期程度の期間では一定温度であるた
め、結果的に、補充水の混入は受水槽２５の水の温度を
一定温度下げることに働く。この受水槽２５の混合水を
原水ポンプ２９によって導電率改善装置２６に送水する
ので、導電率改善装置２６の入り口の水温は所定の範囲
に入るよう制御される。

【００３１】以上のようにこの実施例１によれば、導電
率改善装置２６の逆浸透膜２７に通水する水の温度を逆
浸透膜の性能を維持するための適切な温度に保つことが
でき、低水温による逆浸透膜２７の通水抵抗増加を避
け、再生水量即ち、補給水の水量不足を来すことなく、
不用意なプラントトリップを避けることができ、また逆
に、高水温による逆浸透膜２７の劣化を防ぎ、逆浸透膜
２７の寿命を長くすることができるという効果がある。
さらに、冷却されたブローダウン水とそのままの高温の
ブローダウン水の混合率を変化させることによって、所
定の温度に制御するように電動弁３６ａ，３６ｂを制御
するので、ブローダウン水として取り出す全体量を一定
にしたまま、導電率改善装置２６の通水温度を制御する
ことができるという効果がある。

【００３２】また、上記実施例１では、ブローダウン水
の流量をそれぞれの配管路３４ａ，３４ｂに設けた電動
弁３６ａ，３６ｂの弁開度により調整するようにした例
で説明したが、この弁は電磁弁であってもよく、その場
合、温度検出器３７の検出する温度により、この温度が
所要温度より低い温度となった場合には、電磁弁３６ａ
を閉に、電磁弁３６ｂを開にし、この温度が所要の温度
より高い温度となった場合には、電磁弁３６ａを開に、
電動弁３６ｂを閉に切り替えることにより、上記実施例
１と同様の効果を得ることができる。

【００３３】また、上記実施例１では、ブローダウン水
の流量を調節することにより、導電率改善装置２６の通
水温度を制御したが、熱交換器３５を冷却する市水また
は工水の流量を調節することによって、熱交換器３５の
熱交換率を変化させて水温の制御を行ってもよい。即
ち、熱交換器３５の冷却水側の配管路に設けた電動弁の
開度を、温度検出器３７の検出する導電率改善装置２６
の入り口の水温に応じて調節することによって、上記実
施例１と同様の効果を得ることができる。

【００３４】実施例２．図２はこの発明の実施例２であ
る燃料電池発電設備の水処理システムを示す系統線図で
あり、実施例１を示す図１の系統線図に対して、ブロー
ダウン水の冷却に市水を用いる熱交換器３５の代わり
に、水蒸気分離器２２に戻す補給水を使用した熱交換器
３８を設けたものである。取り出されたばかりのブロー
ダウン水は、水蒸気分離器２２の内部温度約１７０℃を
保っており、一方、導電率改善装置２６の入り口では、
上記実施例１に述べたように逆浸透膜２７の性能を維持
するため４０℃以下に制御されているので、補給水の水
温は上記ブローダウン水に比べて低い温度に保たれてい
る。熱交換器３８はこれらの水の間で熱交換する。

【００３５】従って実施例２では、実施例１に述べた効
果に加えて、補給水の温度を上昇させて水蒸気分離器２
２の温度と補給水温度の格差を小さくしてから水蒸気分
離器２２に戻すので、従来に比べて水蒸気分離器２２の
保有熱量を有効に利用することができ、即ち余剰熱が増
え、燃料電池発電設備全体として高い総合熱効率を得る
ことができるという効果がある。

【００３６】実施例３．図３はこの発明の実施例３であ
る燃料電池発電設備の水処理システムを示す系統線図で
あり、実施例２を示す図２の系統線図に加えて、導電率
改善装置２６の出口側に、この装置２６によって水処理
された再生水を一旦蓄えておく中間槽３９を設けたもの
である。導電率改善装置２６を通して処理された再生水
は一旦中間槽３９に蓄えられる。中間槽３９は、水面が
大気圧に開放されており、補給水供給ポンプ３０は、こ
の中間槽３９に貯まった再生水を取り込み、補給水とし
て熱交換器３８を経て水蒸気分離器２２に送水する。補
給水供給ポンプ３０は、中間槽３９の水位が所定以上に
なったら運転し、また、所定以下になれば停止するよう
にするように運転する。また、中間槽３９からオーバー
フローする再生水は排水する。

【００３７】以上のように、この実施例３によれば、実
施例１〜実施例２に述べた効果に加え、補給水供給ポン
プ３０の入り口圧力は常に大気圧に維持されるとともに
入り口流量が確保されるため、導電率改善装置２６の逆
浸透膜２７およびイオン交換樹脂２８が目詰まりして導
電率改善装置２６の出口の水圧が下がり、補給水供給ポ
ンプ３０の流量不足、入り口圧負圧によるキャビテーシ
ョンを防ぐことができ、ポンプの不用意な故障がなくな
るという効果がある。また、補給水の必要量の変動は、
中間槽３９によって吸収することができるので、導電率
改善装置２６を通した再生水の量は、常に一定にするこ
とができ、導電率改善装置２６は、瞬間的に必要とされ
る最大必要水量に合わせた再生能力を持つ必要がなく、
小容量化できるという効果がある。

【００３８】実施例４．図４はこの発明の実施例４であ
る燃料電池発電設備の水処理システムを示す系統線図で
あり、実施例３を示す図３の系統線図に加えて、安全弁
３３から排水される余剰水を中間槽３９に戻す余剰水水
路４０を設けたものである。水蒸気分離器２２より消費
される水の量は、燃料電池の発電出力により異なり、ま
た、一定出力であっても消費水量と供給水量の制御タイ
ミングにずれが生ずるため、常に変動している。このた
め、補給水の流量を調節する調節弁３１により、水蒸気
分離器２２の水位が一定になるように、補給水の水量が
制御されている。水蒸気分離器２２での必要な補給水の
量が少ないときは、補給水が余剰となり補給水供給ポン
プ３０の吐出圧が異常に高くなってしまうので圧力解放
のために安全弁３３を設けて、この回路より余剰水を逃
がしている。しかし、従来の水処理システムではこの余
剰水を系外へ放出していたために、高純度な再生水が無
駄に廃棄されていた。

【００３９】この実施例４では、安全弁３３から排水さ
れる余剰水を中間槽３９に戻す余剰水水路４０を設け、
上記余剰水を中間槽３９に戻し貯水することにより、余
剰水を再利用するようにしたものである。このように構
成することにより、この実施例４によれば、実施例１〜
実施例３に述べた効果に加え、安全弁３３から排出され
る余剰水を中間槽３９に戻すようにしたので、補給水の
需要の変動によって、導電率を改善した高純度の再生水
を無駄に余剰水として捨ててしまうことがないという効
果がある。

【００４０】実施例５．図５はこの発明の実施例５であ
る燃料電池発電設備の水処理システムを示す系統線図で
あり、実施例４を示す図４の系統線図に加えて、中間槽
３９からオーバーフローした再生水を、受水槽２５に戻
すオーバーフロー水水路４１を設けたものである。中間
槽３９に貯水された余剰再生水は供給量と消費量の過不
足により水位変動するがオーバーフローした場合は廃棄
すると無駄になるので、オーバーフロー水水路４１を通
して、受水槽２５に戻す。このように、実施例５によれ
ば、実施例１〜実施例４に述べた効果に加え、受水槽２
５への市水補充量が少なくて済むとともに市水に比べて
高純度な為、逆浸透膜２７およびイオン交換樹脂２８の
寿命が長くなるという効果がある。

【００４１】実施例６．図６はこの発明の実施例６であ
る燃料電池発電設備の水処理システムを示す系統線図で
あり、実施例５を示す図５の系統線図に加えて、水蒸気
分離器２２より燃料電池２１へ電池冷却水を送水する回
路の途中に、補給水によって電池冷却水を冷却する熱交
換器４２を設けたものである。燃料電池２１の動作温度
を維持するためには電池冷却水温を所要の温度（約１５
０℃）にする必要があるが、従来の水処理システムでは
水蒸気分離器２２の冷却水温度を制御するしか方法がな
かった。しかし水蒸気分離器２２の余剰熱は２重効用式
吸収式冷凍機に利用するなどの排熱利用の用途があり、
水蒸気分離器２２内の水の温度レベルはできるだけ高温
に維持したまま、電池冷却水温を所要の温度にすること
が必要である。

【００４２】このため、この実施例６では電池冷却水回
路に設けた熱交換器４２が、補給水の水路から分岐した
補給水を用いて、電池冷却水のみを冷却する。このよう
に、実施例６によれば、実施例１〜実施例５に述べた効
果に加え、熱交換器４２において、水蒸気分離器２２に
戻される補給水の温度を高めるとともに、電池冷却水を
冷却するので、水蒸気分離器２２の保有熱量を高く保っ
たまま、電池冷却水を低い温度に抑えることができ、他
の実施例以上に燃料電池発電設備全体として高い総合熱
効率を得ることができるという効果がある。

【００４３】

【発明の効果】この発明は、以上に説明したように構成
されているので、以下に示すような効果を奏する。

【００４４】この発明の請求項１に係る燃料電池発電設
備の水処理システムによれば、ブローダウン水を取り出
す配管路に設けられた熱交換器が、取り出されたブロー
ダウン水を冷却し、上記配管路に設けられた弁が、導電
率改善装置に流れる水の温度を検出する温度検出器の出
力に応じて、該配管路を流れるブローダウン水の流量を
調節するので、導電率改善装置に通水する水の温度を、
導電率改善装置の性能を維持するための適切な温度に保
つことができるという効果がある。

【００４５】この発明の請求項２に係る燃料電池発電設
備の水処理システムによれば、ブローダウン水を取り出
す配管路に設けられた熱交換器が、取り出されたブロー
ダウン水を冷却し、上記熱交換器の冷却水の配管路に設
けられた弁が、導電率改善装置に流れる水の温度を検出
する温度検出器の出力に応じて、上記冷却水の配管路を
流れる熱交換器の冷却水流量を調節するので、導電率改
善装置に通水する水の温度を、導電率改善装置の性能を
維持するための適切な温度に保つことができるという効
果がある。

【００４６】この発明の請求項３に係る燃料電池発電設
備の水処理システムによれば、ブローダウン水を取り出
す２つ以上の配管路のうちの少なくとも１つに設けらた
熱交換器が、該配管路を流れるブローダウン水を冷却
し、上記熱交換器を有する配管路と、上記熱交換器の無
い配管路とのそれぞれに設けられた弁が、導電率改善装
置に流れる水の温度を検出する温度検出器の出力に応じ
て、該配管路を流れるブローダウン水の流量を調節し
て、冷却されたブローダウン水と冷却されていないブロ
ーダウン水のそれぞれの水量を変化させるので、導電率
改善装置に通水する水の温度を、導電率改善装置の性能
を維持するための適切な温度に保つことができ、さら
に、冷却されたブローダウン水とそのままの高温のブロ
ーダウン水との混合率を変化させることによって、所定
の温度に制御するように上記弁を制御するようにすれ
ば、ブローダウン水として取り出す全体量を一定にした
まま、導電率改善装置の通水温度を制御することもでき
るという効果がある。

【００４７】この発明の請求項４に係る燃料電池発電設
備の水処理システムによれば、ブローダウン水を取り出
す配管路に設けた熱交換器の冷却を、導電率改善装置を
通過して上記電池冷却水系統へ戻す補給水によって行
い、上記熱交換器が、ブローダウン水を冷却するととも
に、補給水を加熱するので、補給水の温度を上昇させて
電池冷却水系統の温度と補給水温度との格差を小さく
し、電池冷却水系統の保有熱量を有効に利用することが
できるという効果がある。

【００４８】この発明の請求項５に係る燃料電池発電設
備の水処理システムによれば、熱交換器が、電池冷却水
系統へ戻す補給水と、電池冷却水系統から取り出すブロ
ーダウン水との間で熱交換し、補給水は加熱されて電池
冷却水系統に戻り、ブローダウン水は冷却して取り出さ
れるので、補給水の温度を上昇させて電池冷却水系統の
温度と補給水温度との格差を小さくし、電池冷却水系統
の保有熱量を有効に利用することができるという効果が
ある。

【００４９】この発明の請求項６に係る燃料電池発電設
備の水処理システムによれば、熱交換器が、燃料電池に
供給する冷却水と、電池冷却水系統に戻す補給水との間
で熱交換し、冷却水はさらに冷却されて燃料電池に供給
され、補給水は加熱されて電池冷却水系統に戻されるの
で、電池冷却水系統の保有熱量を高く保ったまま、電池
冷却水を低い温度に抑えることができ、燃料電池発電設
備全体として高い総合熱効率を得ることができるという
効果がある。

【００５０】この発明の請求項７に係る燃料電池発電設
備の水処理システムによれば、水面が大気圧に開放され
た中間槽が、導電率改善装置を通して導電率を小さくし
た補給水を一旦蓄え、補給水供給ポンプが、導電率改善
装置の出口の水圧に左右されることなく、上記中間槽に
蓄えられた補給水を電池冷却水系統に送水するので、導
電率改善装置の出口の水圧が下がり、補給水供給ポンプ
の流量不足、入り口圧負圧によるキャビテーションを防
ぐことができ、ポンプの不用意な故障がなくなるという
効果がある。また、補給水の必要量の変動は、中間槽に
よって吸収することができるので、導電率改善装置を通
した再生水の量は、常に一定にすることができ、導電率
改善装置は、瞬間的に必要とされる最大必要水量に合わ
せた再生能力を持つ必要がなく、小容量化できるという
効果がある。

【００５１】この発明の請求項８に係る燃料電池発電設
備の水処理システムによれば、補給水供給ポンプから電
池冷却水系統に戻される補給水の経路からあふれた余剰
水を、補給水を蓄えた中間槽に返すので、補給水の需要
の変動によって、導電率を改善した高純度の再生水を無
駄にすることがないという効果がある。

【００５２】この発明の請求項９に係る燃料電池発電設
備の水処理システムによれば、ブローダウン水と新たな
補充水とを一旦蓄える受水槽を設け、中間槽からあふれ
た補給水を上記受水槽に返すので、受水槽への補充する
補充水量が少なくて済むとともに、高純度なため、導電
率改善装置の寿命が長くなるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１を示す燃料電池発電設備
の水処理システムの系統線図である。

【図２】 この発明の実施例２を示す燃料電池発電設備
の水処理システムの系統線図である。

【図３】 この発明の実施例３を示す燃料電池発電設備
の水処理システムの系統線図である。

【図４】 この発明の実施例４を示す燃料電池発電設備
の水処理システムの系統線図である。

【図５】 この発明の実施例５を示す燃料電池発電設備
の水処理システムの系統線図である。

【図６】 この発明の実施例６を示す燃料電池発電設備
の水処理システムの系統線図である。

【図７】 従来の燃料電池発電設備の水処理システムを
示す系統線図である。

【符号の説明】

２１ 燃料電池 ２５ 受水槽 ２６ 導電率改善装置 ３０ 補給水供
給ポンプ ３４ａ，３４ｂ ブローダウン水配管路 ３５
熱交換器 ３６ａ，３６ｂ 電動弁 ３７
温度検出器 ３８ 熱交換器 ３９ 中間槽 ４０ 余剰水水路 ４１ オーバー
フロー水水路 ４２ 熱交換器 ２００ 電池冷却
水系統

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料電池の電池冷却水系統から冷却水の
   一部をブローダウン水として取り出し、このブローダウ
   ン水と新たな補充水とを、導電率改善装置に通して導電
   率を小さくして、上記電池冷却水系統へ補給水として戻
   す燃料電池発電設備の水処理システムにおいて、上記ブ
   ローダウン水を取り出す配管路、上記配管路に設けら
   れ、取り出されたブローダウン水を冷却する熱交換器、
   上記導電率改善装置に流れる水の温度を検出する温度検
   出器、および上記配管路に設けられ、上記温度検出器の
   検出する温度により、該配管路を流れるブローダウン水
   の流量を調節する弁を備えたことを特徴とする燃料電池
   発電設備の水処理システム。
2. 【請求項２】 燃料電池の電池冷却水系統から冷却水の
   一部をブローダウン水として取り出し、このブローダウ
   ン水と新たな補充水とを、導電率改善装置に通して導電
   率を小さくして、上記電池冷却水系統へ補給水として戻
   す燃料電池発電設備の水処理システムにおいて、上記ブ
   ローダウン水を取り出す配管路、上記配管路に設けら
   れ、取り出されたブローダウン水を冷却する熱交換器、
   上記導電率改善装置に流れる水の温度を検出する温度検
   出器、および上記熱交換器を冷却する冷却水の配管路に
   設けられ、上記温度検出器の検出する温度により、上記
   冷却水の配管路を流れる熱交換器の冷却水流量を調節す
   る弁を備えたことを特徴とする燃料電池発電設備の水処
   理システム。
3. 【請求項３】 燃料電池の電池冷却水系統から冷却水の
   一部をブローダウン水として取り出し、このブローダウ
   ン水と新たな補充水とを、導電率改善装置に通して導電
   率を小さくして、上記電池冷却水系統へ補給水として戻
   す燃料電池発電設備の水処理システムにおいて、上記ブ
   ローダウン水を取り出す２つ以上の配管路、上記配管路
   のうちの少なくとも１つに設けられ、取り出されたブロ
   ーダウン水を冷却する熱交換器、上記導電率改善装置に
   流れる水の温度を検出する温度検出器、および上記熱交
   換器を有する配管路と、上記熱交換器の無い配管路との
   それぞれに設けられ、上記温度検出器の検出する温度に
   より、該配管路を流れるブローダウン水の流量を調節す
   る弁を備えたことを特徴とする燃料電池発電設備の水処
   理システム。
4. 【請求項４】 電池冷却水系統からブローダウン水を取
   り出す配管路に設けた熱交換器の冷却を、導電率改善装
   置を通過して上記電池冷却水系統へ戻す補給水によって
   行うことを特徴とした請求項１または請求項３記載の燃
   料電池発電設備の水処理システム。
5. 【請求項５】 燃料電池の電池冷却水系統から冷却水の
   一部をブローダウン水として取り出し、このブローダウ
   ン水と新たな補充水とを、導電率改善装置に通して導電
   率を小さくして、上記電池冷却水系統へ補給水として戻
   す燃料電池発電設備の水処理システムにおいて、上記補
   給水と上記ブローダウン水との間で熱交換する熱交換器
   を備えたことを特徴とする燃料電池発電設備の水処理シ
   ステム。
6. 【請求項６】 燃料電池の電池冷却水系統から冷却水の
   一部をブローダウン水として取り出し、このブローダウ
   ン水と新たな補充水とを、導電率改善装置に通して導電
   率を小さくして、上記電池冷却水系統へ補給水として戻
   す燃料電池発電設備の水処理システムにおいて、上記燃
   料電池に送水される冷却水を直接、上記補給水によって
   冷却する熱交換器を備えたことを特徴とする燃料電池発
   電設備の水処理システム。
7. 【請求項７】 燃料電池の電池冷却水系統から冷却水の
   一部をブローダウン水として取り出し、このブローダウ
   ン水と新たな補充水とを、導電率改善装置に通して導電
   率を小さくして、上記電池冷却水系統へ補給水として戻
   す燃料電池発電設備の水処理システムにおいて、大気圧
   に開放され、上記導電率改善装置を通して導電率を小さ
   くした補給水を一旦蓄える中間槽、およびこの中間槽に
   蓄えられた補給水を上記電池冷却水系統に戻す補給水供
   給ポンプを備えたことを特徴とする燃料電池発電設備の
   水処理システム。
8. 【請求項８】 補給水供給ポンプにより電池冷却水系統
   に戻される補給水の経路からあふれた余剰水を、補給水
   を蓄えた中間槽に返すことを特徴とする請求項７記載の
   燃料電池発電設備の水処理システム。
9. 【請求項９】 ブローダウン水と新たな補充水とを一旦
   蓄える受水槽を設け、中間槽からあふれた補給水を上記
   受水槽に返すことを特徴とする請求項７または請求項８
   記載の燃料電池発電設備の水処理システム。