JP3132627B2 - 燃料電池発電装置の水回収装置 - Google Patents
燃料電池発電装置の水回収装置Info
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- JP3132627B2 JP3132627B2 JP06165685A JP16568594A JP3132627B2 JP 3132627 B2 JP3132627 B2 JP 3132627B2 JP 06165685 A JP06165685 A JP 06165685A JP 16568594 A JP16568594 A JP 16568594A JP 3132627 B2 JP3132627 B2 JP 3132627B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、燃料改質器を含む燃
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水回収
装置に関する。
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水回収
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電解液にリン酸を用いたリン酸形燃料電
池は、メタンガス等の原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
基づいて発電するものである。原燃料の燃料ガスへの改
質には、原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器が用いら
れる。したがって、燃料改質器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
に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基板バー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、通常、燃料電池発電装置に
水回収装置を付加して排気中の水分を回収する方策が採
られている。
池は、メタンガス等の原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
基づいて発電するものである。原燃料の燃料ガスへの改
質には、原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器が用いら
れる。したがって、燃料改質器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
に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基板バー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、通常、燃料電池発電装置に
水回収装置を付加して排気中の水分を回収する方策が採
られている。
【０００３】図３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る。図にお
いて燃料電池本体１は模式的に図示されており、リン酸
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構成されている。燃料
電極に燃料改質器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。燃料電極からのオフガスは燃料改
質バーナ２Ｂに送られ、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。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２
Ｇ、および発電によって生じた水（発電生成水）を含む
空気オフガス１Ａは、水回収装置３に送られ水分が回収
される。水回収装置３は、例えば水分回収塔４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により
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、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７Ｃにより燃
料改質器２に送られて、原燃料に高温の水蒸気として添
加され、原燃料の水蒸気改質に必要な反応水として利用
される。
補給水の回収および処理系を示す構成図である。図にお
いて燃料電池本体１は模式的に図示されており、リン酸
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構成されている。燃料
電極に燃料改質器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。燃料電極からのオフガスは燃料改
質バーナ２Ｂに送られ、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。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２
Ｇ、および発電によって生じた水（発電生成水）を含む
空気オフガス１Ａは、水回収装置３に送られ水分が回収
される。水回収装置３は、例えば水分回収塔４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により
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、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７Ｃにより燃
料改質器２に送られて、原燃料に高温の水蒸気として添
加され、原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した
のちイオン交換式水処理装置に供給する構成とすれば、
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、そのためには新たに脱気塔の設置およびその動力を
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、装置の補機損失が増大して効率が低下すると
いう問題が発生する。
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した
のちイオン交換式水処理装置に供給する構成とすれば、
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、そのためには新たに脱気塔の設置およびその動力を
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、装置の補機損失が増大して効率が低下すると
いう問題が発生する。
【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、本発明においては、燃料電池本体から排出される空
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、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燃料電池発電装置の水回
収装置において、 (1) 空気オフガスと燃焼排ガスとを導入して、供給され
た冷却水と直接接触させて含まれる水分を凝縮させて回
収し、処理したガスを排出する水分回収塔と、空気オフ
ガスを導入して、供給された冷却水と直接接触させて含
まれる水分を凝縮させて回収し、処理したガスを排出す
る脱炭酸塔とを、各々の下部に付設された水タンクにお
いて絞り機構を介して連通し、水分回収塔の下部に付設
された水タンクの回収水（凝縮水）を冷却器に送って冷
却したのち、その一部を水分回収塔に供給する前記の冷
却水とし、その残部を脱炭酸塔に供給する前記の冷却水
とする。また、脱炭酸塔の下部に付設された水タンクの
回収水（脱炭酸水）を、その水位が前記水分回収塔の下
部に付設された水タンクの回収水の水位より常時高い位
置となるよう保持して、イオン交換式水処理装置に供給
することとする。
に、本発明においては、燃料電池本体から排出される空
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、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燃料電池発電装置の水回
収装置において、 (1) 空気オフガスと燃焼排ガスとを導入して、供給され
た冷却水と直接接触させて含まれる水分を凝縮させて回
収し、処理したガスを排出する水分回収塔と、空気オフ
ガスを導入して、供給された冷却水と直接接触させて含
まれる水分を凝縮させて回収し、処理したガスを排出す
る脱炭酸塔とを、各々の下部に付設された水タンクにお
いて絞り機構を介して連通し、水分回収塔の下部に付設
された水タンクの回収水（凝縮水）を冷却器に送って冷
却したのち、その一部を水分回収塔に供給する前記の冷
却水とし、その残部を脱炭酸塔に供給する前記の冷却水
とする。また、脱炭酸塔の下部に付設された水タンクの
回収水（脱炭酸水）を、その水位が前記水分回収塔の下
部に付設された水タンクの回収水の水位より常時高い位
置となるよう保持して、イオン交換式水処理装置に供給
することとする。
【０００７】(2) 上記において、さらに、水分回収塔
に、イオン交換式水処理装置により清浄化された水を供
給する水供給口を設けることとする。 (3) また、上記において、水分回収塔と脱炭酸塔とを隣
接して同一容器中に配置し、水分回収塔に燃焼排ガスと
ともに導入する空気オフガスを脱炭酸塔を通過後の空気
オフガスとし、かつ水分回収塔と脱炭酸塔により水分を
除去された空気オフガスと燃焼排ガスとが同一排出口よ
り排出されることとする。
に、イオン交換式水処理装置により清浄化された水を供
給する水供給口を設けることとする。 (3) また、上記において、水分回収塔と脱炭酸塔とを隣
接して同一容器中に配置し、水分回収塔に燃焼排ガスと
ともに導入する空気オフガスを脱炭酸塔を通過後の空気
オフガスとし、かつ水分回収塔と脱炭酸塔により水分を
除去された空気オフガスと燃焼排ガスとが同一排出口よ
り排出されることとする。
【０００８】
【作用】本発明においては、燃料電池本体から排出され
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、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燃料電池発電装置の
水回収装置を、上記(1) のように、空気オフガスと燃焼
排ガスとに含まれる水分を冷却水と直接接触させて回収
する水分回収塔と、空気オフガスに含まれる水分を冷却
水と直接接触させて回収する脱炭酸塔とを、各々の下部
に付設された水タンクの間を絞り機構を介して連通し、
水分回収塔の水タンクに回収された凝縮水を冷却器に送
って冷却したのち、その一部を水分回収塔に、またその
残部を脱炭酸塔に冷却水として供給し、一方、脱炭酸塔
の水タンクに回収された脱炭酸水は、その水位が水分回
収塔の水タンクの凝縮水の水位より常時高い位置となる
よう保持して、イオン交換式水処理装置に供給する構成
としたので、 脱炭酸塔の脱炭酸水は水分回収塔の水タンクへと流
れ、特に絞り機構内を一定速度以上で流れるので、凝縮
水が脱炭酸水に拡散して脱炭酸塔の水タンクへと流入す
るのが防止される。
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、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燃料電池発電装置の
水回収装置を、上記(1) のように、空気オフガスと燃焼
排ガスとに含まれる水分を冷却水と直接接触させて回収
する水分回収塔と、空気オフガスに含まれる水分を冷却
水と直接接触させて回収する脱炭酸塔とを、各々の下部
に付設された水タンクの間を絞り機構を介して連通し、
水分回収塔の水タンクに回収された凝縮水を冷却器に送
って冷却したのち、その一部を水分回収塔に、またその
残部を脱炭酸塔に冷却水として供給し、一方、脱炭酸塔
の水タンクに回収された脱炭酸水は、その水位が水分回
収塔の水タンクの凝縮水の水位より常時高い位置となる
よう保持して、イオン交換式水処理装置に供給する構成
としたので、 脱炭酸塔の脱炭酸水は水分回収塔の水タンクへと流
れ、特に絞り機構内を一定速度以上で流れるので、凝縮
水が脱炭酸水に拡散して脱炭酸塔の水タンクへと流入す
るのが防止される。
【０００９】炭酸ガスを含んだ燃焼排ガスは、水分回
収塔へ導入され凝縮水中へ取り込まれるが、この凝縮水
は水分回収塔へ供給される冷却水ばかりでなく、脱炭酸
塔へ供給される冷却水のうち上記の絞り機構を通して水
分回収塔の水タンクに流入する脱炭酸水を加えた多量の
水により希釈される。 したがって、再び冷却器で冷却され脱炭酸塔および水分
回収塔へ供給される冷却水の炭酸ガス濃度は低いレベル
に維持されることとなるので、イオン交換式水処理装置
へと供給される脱炭酸水に含まれる炭酸ガスの濃度を低
いレベルに抑えることができ、イオン交換樹脂の負担を
軽減することが可能となる。
収塔へ導入され凝縮水中へ取り込まれるが、この凝縮水
は水分回収塔へ供給される冷却水ばかりでなく、脱炭酸
塔へ供給される冷却水のうち上記の絞り機構を通して水
分回収塔の水タンクに流入する脱炭酸水を加えた多量の
水により希釈される。 したがって、再び冷却器で冷却され脱炭酸塔および水分
回収塔へ供給される冷却水の炭酸ガス濃度は低いレベル
に維持されることとなるので、イオン交換式水処理装置
へと供給される脱炭酸水に含まれる炭酸ガスの濃度を低
いレベルに抑えることができ、イオン交換樹脂の負担を
軽減することが可能となる。
【００１０】また、上記(2) のように、水分回収塔にイ
オン交換式水処理装置により清浄化された水を供給する
水供給口を設けることとすれば、水分回収塔のみなら
ず、同時に脱炭酸塔についても、初期水の確保、あるい
は回収水の不足の調整を効果的に行うことができる。ま
た、上記(3) のように、水分回収塔と脱炭酸塔とを隣接
して同一容器中に配置し、水分回収塔に燃焼排ガスとと
もに導入する空気オフガスを脱炭酸塔を通過後の空気オ
フガスとし、水分回収塔と脱炭酸塔において水分が除去
された空気オフガスと燃焼排ガスとを同一排出口より排
出することとすれば、上記(1) のように脱炭酸塔とから
イオン交換式水処理装置へと供給される脱炭酸水に含ま
れる炭酸ガスの濃度を低いレベルに抑えることができる
とともに、据付け面積が小さく経済性の高い水回収装置
を得ることができる。
オン交換式水処理装置により清浄化された水を供給する
水供給口を設けることとすれば、水分回収塔のみなら
ず、同時に脱炭酸塔についても、初期水の確保、あるい
は回収水の不足の調整を効果的に行うことができる。ま
た、上記(3) のように、水分回収塔と脱炭酸塔とを隣接
して同一容器中に配置し、水分回収塔に燃焼排ガスとと
もに導入する空気オフガスを脱炭酸塔を通過後の空気オ
フガスとし、水分回収塔と脱炭酸塔において水分が除去
された空気オフガスと燃焼排ガスとを同一排出口より排
出することとすれば、上記(1) のように脱炭酸塔とから
イオン交換式水処理装置へと供給される脱炭酸水に含ま
れる炭酸ガスの濃度を低いレベルに抑えることができる
とともに、据付け面積が小さく経済性の高い水回収装置
を得ることができる。
【００１１】
【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、この発明による燃料電池発電装置の水回収
装置の第１の実施例を模式化して示す断面図である。図
において、水回収装置は、水分回収塔１１と脱炭酸塔１
２により構成されている。水分回収塔１１には、上部に
散水用のノズル１３Ａが、また下部には、後述する脱炭
酸塔１２の水タンク１５Ｂと絞り１６を介して連通され
た、回収水（凝縮水）６Ａを貯留する水タンク１５Ａが
設置され、水タンク１５Ａの上部には空気オフガス供給
口１７Ａ、燃焼排ガス供給口１８ならびに補給用の水供
給口２０が設けられている。また、脱炭酸塔１２には、
上部に散水用のノズル１３Ｂが、また下部には回収水
（脱炭酸水）６Ｂを貯留する水タンク１５Ｂが設置さ
れ、水タンク１５Ｂの上部には空気オフガス供給口１７
Ｂが設けられている。ポンプ７Ｂにより液対液冷却器２
１に送られ、低温の冷却水との熱交換により冷却された
回収水の一部は、ノズル１３Ａにより水分回収塔１１の
充填層１４Ａへと散水され、空気オフガス供給口１７Ａ
と燃焼排ガス供給口１８から導入された空気オフガス１
Ａおよび燃焼排ガス２Ｇと直接接触することにより、こ
れらのガス中の水分を凝縮し水タンク１５Ａに回収水
（凝縮水）６Ａとして貯留する。一方回収水の残部はノ
ズル１３Ｂにより脱炭酸塔１２の充填層１４Ｂへと散水
され、空気オフガス供給口１７Ｂから導入された空気オ
フガス１Ａと直接接触し水分を凝縮し水タンク１５Ｂに
回収水（脱炭酸水）６Ｂとして貯留する。水タンク１５
Ｂに貯留された回収水（脱炭酸水）６Ｂの水位は水タン
ク１５Ａに貯留された回収水（凝縮水）６Ａの水位より
高く保持されており、脱炭酸水６Ｂの一部は、絞り１６
を通して水タンク１５Ａへと送られ、凝縮水６Ａととも
に前記の液対液冷却器２１に送られ冷却される回収水と
なる。また、脱炭酸水６Ｂの残部は、ポンプ７Ａにより
イオン交換式水処理装置８へと送られて清浄化され、必
要に応じて図示しない燃料改質器へと送られる。
る。図１は、この発明による燃料電池発電装置の水回収
装置の第１の実施例を模式化して示す断面図である。図
において、水回収装置は、水分回収塔１１と脱炭酸塔１
２により構成されている。水分回収塔１１には、上部に
散水用のノズル１３Ａが、また下部には、後述する脱炭
酸塔１２の水タンク１５Ｂと絞り１６を介して連通され
た、回収水（凝縮水）６Ａを貯留する水タンク１５Ａが
設置され、水タンク１５Ａの上部には空気オフガス供給
口１７Ａ、燃焼排ガス供給口１８ならびに補給用の水供
給口２０が設けられている。また、脱炭酸塔１２には、
上部に散水用のノズル１３Ｂが、また下部には回収水
（脱炭酸水）６Ｂを貯留する水タンク１５Ｂが設置さ
れ、水タンク１５Ｂの上部には空気オフガス供給口１７
Ｂが設けられている。ポンプ７Ｂにより液対液冷却器２
１に送られ、低温の冷却水との熱交換により冷却された
回収水の一部は、ノズル１３Ａにより水分回収塔１１の
充填層１４Ａへと散水され、空気オフガス供給口１７Ａ
と燃焼排ガス供給口１８から導入された空気オフガス１
Ａおよび燃焼排ガス２Ｇと直接接触することにより、こ
れらのガス中の水分を凝縮し水タンク１５Ａに回収水
（凝縮水）６Ａとして貯留する。一方回収水の残部はノ
ズル１３Ｂにより脱炭酸塔１２の充填層１４Ｂへと散水
され、空気オフガス供給口１７Ｂから導入された空気オ
フガス１Ａと直接接触し水分を凝縮し水タンク１５Ｂに
回収水（脱炭酸水）６Ｂとして貯留する。水タンク１５
Ｂに貯留された回収水（脱炭酸水）６Ｂの水位は水タン
ク１５Ａに貯留された回収水（凝縮水）６Ａの水位より
高く保持されており、脱炭酸水６Ｂの一部は、絞り１６
を通して水タンク１５Ａへと送られ、凝縮水６Ａととも
に前記の液対液冷却器２１に送られ冷却される回収水と
なる。また、脱炭酸水６Ｂの残部は、ポンプ７Ａにより
イオン交換式水処理装置８へと送られて清浄化され、必
要に応じて図示しない燃料改質器へと送られる。
【００１２】この構成においては、水分回収塔１１の燃
焼排ガス供給口１８から導入された燃焼排ガス２Ｇ中の
炭酸ガスが多量の回収水により希釈されることとなるの
で、イオン交換式水処理装置８へと送られる脱炭酸水６
Ｂの炭酸ガス濃度が低く抑えられ、イオン交換樹脂の再
生サイクルを長くすることができる。なお、絞り１６
は、調整して一定流速以上とすることにより凝縮水６Ａ
の水タンク１５Ｂへの拡散、逆流を阻止する役割をはた
し、同時に異物の付着も防止することができる。また、
水分回収塔１１の水タンク１５Ａの上部に設けられてい
る補給用の水供給口２０は、初期水の確保、あるいは回
収水の不足の調整のために、清浄水を補給するためのも
のである。この水供給口２０を用いれば、水分回収塔１
１の水タンク１５Ａへの補給ばかりでなく、脱炭酸塔１
２の水タンク１５Ｂへの補給も同時に可能であり、脱炭
酸塔１２には別個に補給用の水供給口を設置する必要が
なく効率的である。
焼排ガス供給口１８から導入された燃焼排ガス２Ｇ中の
炭酸ガスが多量の回収水により希釈されることとなるの
で、イオン交換式水処理装置８へと送られる脱炭酸水６
Ｂの炭酸ガス濃度が低く抑えられ、イオン交換樹脂の再
生サイクルを長くすることができる。なお、絞り１６
は、調整して一定流速以上とすることにより凝縮水６Ａ
の水タンク１５Ｂへの拡散、逆流を阻止する役割をはた
し、同時に異物の付着も防止することができる。また、
水分回収塔１１の水タンク１５Ａの上部に設けられてい
る補給用の水供給口２０は、初期水の確保、あるいは回
収水の不足の調整のために、清浄水を補給するためのも
のである。この水供給口２０を用いれば、水分回収塔１
１の水タンク１５Ａへの補給ばかりでなく、脱炭酸塔１
２の水タンク１５Ｂへの補給も同時に可能であり、脱炭
酸塔１２には別個に補給用の水供給口を設置する必要が
なく効率的である。
【００１３】図２は、この発明による燃料電池発電装置
の水回収装置の第２の実施例を模式化して示す断面図で
ある。第１の実施例と同一機能を有する構成部分には同
一符号を付して説明を省略する。この第２の実施例の第
１の実施例との相違点は、水分回収塔１１と脱炭酸塔１
２とが隣接して構成され、第１の実施例の空気オフガス
供給口１７Ａに代わるものとして、水分回収塔１１と脱
炭酸塔１２との隔壁に、脱炭酸塔１２を通過した空気オ
フガス１Ａを脱炭酸塔１２へと送る空気オフガス通流口
２２が設けられていること、また第１の実施例のガス排
出口１９Ａ、１９Ｂに代わり、これらの役割を共用する
ガス排出口１９が設けられていることにある。この構成
では、第１の実施例の燃料電池発電装置の水回収装置と
同様にイオン交換式水処理装置８へと送られる脱炭酸水
６Ｂの炭酸ガス濃度が低く抑えられ、イオン交換樹脂の
再生サイクルを長くすることができるとともに、据付け
面積が小さく経済性の高い水回収装置を得ることができ
る。
の水回収装置の第２の実施例を模式化して示す断面図で
ある。第１の実施例と同一機能を有する構成部分には同
一符号を付して説明を省略する。この第２の実施例の第
１の実施例との相違点は、水分回収塔１１と脱炭酸塔１
２とが隣接して構成され、第１の実施例の空気オフガス
供給口１７Ａに代わるものとして、水分回収塔１１と脱
炭酸塔１２との隔壁に、脱炭酸塔１２を通過した空気オ
フガス１Ａを脱炭酸塔１２へと送る空気オフガス通流口
２２が設けられていること、また第１の実施例のガス排
出口１９Ａ、１９Ｂに代わり、これらの役割を共用する
ガス排出口１９が設けられていることにある。この構成
では、第１の実施例の燃料電池発電装置の水回収装置と
同様にイオン交換式水処理装置８へと送られる脱炭酸水
６Ｂの炭酸ガス濃度が低く抑えられ、イオン交換樹脂の
再生サイクルを長くすることができるとともに、据付け
面積が小さく経済性の高い水回収装置を得ることができ
る。
【００１４】
【発明の効果】この発明においては、燃料電池本体から
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、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燃料電池発
電装置の水回収装置を、 (1) 前記空気オフガスと前記燃焼排ガスとを導入して、
供給された冷却水と直接接触させて含まれる水分を凝縮
させて回収し、処理したガスを排出する水分回収塔と、
前記空気オフガスを導入して、供給された冷却水と直接
接触させて含まれる水分を凝縮させて回収し、処理した
ガスを排出する脱炭酸塔とを、各々の下部に付設された
水タンクにおいて絞り機構を介して連通し、前記水分回
収塔の下部に付設された水タンクの回収水（凝縮水）を
冷却器に送って冷却したのち、その一部を前記水分回収
塔に供給する前記の冷却水とし、その残部を前記脱炭酸
塔に供給する前記の冷却水とし、さらに、前記脱炭酸塔
の下部に付設された水タンクの回収水（脱炭酸水）は、
その水位が前記水分回収塔の下部に付設された水タンク
の回収水の水位より常時高い位置となるよう保持して、
イオン交換式水処理装置に供給することとしたので、イ
オン交換式水処理装置へと送られる脱炭酸水の炭酸ガス
濃度を低く抑えることが可能となり、脱気塔の設置など
設備の大型化や発電効率の低下をきたすことなく、イオ
ン交換樹脂の再生サイクルの長い燃料電池発電装置の水
回収装置を得ることができる。
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、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燃料電池発
電装置の水回収装置を、 (1) 前記空気オフガスと前記燃焼排ガスとを導入して、
供給された冷却水と直接接触させて含まれる水分を凝縮
させて回収し、処理したガスを排出する水分回収塔と、
前記空気オフガスを導入して、供給された冷却水と直接
接触させて含まれる水分を凝縮させて回収し、処理した
ガスを排出する脱炭酸塔とを、各々の下部に付設された
水タンクにおいて絞り機構を介して連通し、前記水分回
収塔の下部に付設された水タンクの回収水（凝縮水）を
冷却器に送って冷却したのち、その一部を前記水分回収
塔に供給する前記の冷却水とし、その残部を前記脱炭酸
塔に供給する前記の冷却水とし、さらに、前記脱炭酸塔
の下部に付設された水タンクの回収水（脱炭酸水）は、
その水位が前記水分回収塔の下部に付設された水タンク
の回収水の水位より常時高い位置となるよう保持して、
イオン交換式水処理装置に供給することとしたので、イ
オン交換式水処理装置へと送られる脱炭酸水の炭酸ガス
濃度を低く抑えることが可能となり、脱気塔の設置など
設備の大型化や発電効率の低下をきたすことなく、イオ
ン交換樹脂の再生サイクルの長い燃料電池発電装置の水
回収装置を得ることができる。
【００１５】(2) 上記において、さらに、前記水分回収
塔にイオン交換式水処理装置により清浄化された水を供
給する補給用の水供給口を設けることとしたので、脱炭
酸塔に別個に水供給口を設置する必要がなく、初期水の
確保、あるいは回収水の不足の調整が効率的に行える燃
料電池発電装置の水回収装置を得ることができる。 (3) また、上記において、水分回収塔と脱炭酸塔とを隣
接して同一容器中に配置し、水分回収塔に燃焼排ガスと
ともに導入する空気オフガスを脱炭酸塔を通過後の空気
オフガスとし、水分回収塔と脱炭酸塔において水分が除
去された空気オフガスと燃焼排ガスとを同一排出口より
排出することとしたので、イオン交換式水処理装置へと
送られる脱炭酸水の炭酸ガス濃度が低く抑えられイオン
交換樹脂の再生サイクルを長くすることができるるばか
りでなく、同時に据付け面積が小さく経済性の高い燃料
電池発電装置の水回収装置を得ることができる。
塔にイオン交換式水処理装置により清浄化された水を供
給する補給用の水供給口を設けることとしたので、脱炭
酸塔に別個に水供給口を設置する必要がなく、初期水の
確保、あるいは回収水の不足の調整が効率的に行える燃
料電池発電装置の水回収装置を得ることができる。 (3) また、上記において、水分回収塔と脱炭酸塔とを隣
接して同一容器中に配置し、水分回収塔に燃焼排ガスと
ともに導入する空気オフガスを脱炭酸塔を通過後の空気
オフガスとし、水分回収塔と脱炭酸塔において水分が除
去された空気オフガスと燃焼排ガスとを同一排出口より
排出することとしたので、イオン交換式水処理装置へと
送られる脱炭酸水の炭酸ガス濃度が低く抑えられイオン
交換樹脂の再生サイクルを長くすることができるるばか
りでなく、同時に据付け面積が小さく経済性の高い燃料
電池発電装置の水回収装置を得ることができる。
【図１】この発明による燃料電池発電装置の水回収装置
の第１の実施例を模式化して示す断面図
の第１の実施例を模式化して示す断面図
【図２】この発明による燃料電池発電装置の水回収装置
の第２の実施例を模式化して示す断面図
の第２の実施例を模式化して示す断面図
【図３】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 リン酸形燃料電池 １Ａ 空気オフガス ２ 燃料改質器 ２Ｇ 燃焼排ガス ３ 従来の水回収装置 ６Ａ 回収水（凝縮水） ６Ｂ 回収水（脱炭酸水） ７Ａ ポンプ ７Ｂ ポンプ ７Ｃ ポンプ ８ イオン交換式水処理装置 １１ 水分回収塔 １２ 脱炭酸塔 １３Ａ ノズル １３Ｂ ノズル １４Ａ 充填層 １４Ｂ 充填層 １５Ａ 水タンク １５Ｂ 水タンク １６ 絞り １７Ａ 空気オフガス供給口 １７Ｂ 空気オフガス供給口 １８ 燃焼排ガス供給口 １９ ガス排出口 １９Ａ ガス排出口 １９Ｂ ガス排出口 ２０ 水供給口 ２１ 液対液冷却器 ２２ 空気オフガス通流口
Claims (3)
- 【請求項１】燃料電池本体より排出される空気オフガス
と燃料改質器より排出される燃焼排ガスから含まれる水
分を回収し、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燃料電池発電装置の水回収装置にお
いて、前記空気オフガスと前記燃焼排ガスとを導入し
て、供給された冷却水と直接接触させて含まれる水分を
凝縮させて回収し、処理したガスを排出する水分回収塔
と、前記空気オフガスを導入して、供給された冷却水と
直接接触させて含まれる水分を凝縮させて回収し、処理
したガスを排出する脱炭酸塔とを、各々の下部に付設さ
れた水タンクにおいて絞り機構を介して連通し、前記水
分回収塔の下部に付設された水タンクの回収水を冷却器
に送って冷却したのち、その一部を前記水分回収塔に供
給する前記の冷却水とし、その残部を前記脱炭酸塔に供
給する前記の冷却水とし、さらに、前記脱炭酸塔は下部
に付設された水タンクの回収水を、その水位が前記水分
回収塔の下部に付設された水タンクの回収水の水位より
常時高い位置となるよう保持して、イオン交換式水処理
装置に供給するものであることを特徴とする燃料電池発
電装置の水回収装置。 - 【請求項２】前記水分回収塔にイオン交換式水処理装置
により清浄化された水を供給する水供給口を設けたこと
を特徴とする請求項１記載の燃料電池発電装置の水回収
装置。 - 【請求項３】前記水分回収塔と前記脱炭酸塔とを隣接し
て同一容器中に配置し、前記水分回収塔に燃焼排ガスと
ともに導入する空気オフガスを前記脱炭酸塔を通過後の
空気オフガスとし、前記水分回収塔と前記脱炭酸塔によ
り水分を除去された前記空気オフガスと前記燃焼排ガス
とが同一排出口より排出されることを特徴とする請求項
１または２記載の燃料電池発電装置の水回収装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06165685A JP3132627B2 (ja) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | 燃料電池発電装置の水回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06165685A JP3132627B2 (ja) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | 燃料電池発電装置の水回収装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0831443A JPH0831443A (ja) | 1996-02-02 |
| JP3132627B2 true JP3132627B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=15817101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06165685A Expired - Lifetime JP3132627B2 (ja) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | 燃料電池発電装置の水回収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3132627B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2005129381A (ja) * | 2003-10-24 | 2005-05-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池システムの水処理装置 |
| JP5033323B2 (ja) * | 2005-11-11 | 2012-09-26 | 株式会社Ｅｎｅｏｓセルテック | 燃料電池装置 |
| JP2008198400A (ja) * | 2007-02-08 | 2008-08-28 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池発電システム |
| KR101417120B1 (ko) * | 2008-11-07 | 2014-07-08 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 차량용 워터트랩 장치 |
| US20120077097A1 (en) * | 2010-01-27 | 2012-03-29 | Panasonic Corporation | Fuel cell system and operation method therefor |
-
1994
- 1994-07-19 JP JP06165685A patent/JP3132627B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0831443A (ja) | 1996-02-02 |
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