特許 7457561 燃料電池発電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-19

(45)【発行日】2024-03-28

(54)【発明の名称】燃料電池発電装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04044 20160101AFI20240321BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20240321BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20240321BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20240321BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04044

H01M8/04 J

H01M8/10 101

H01M8/12 101

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020067648

(22)【出願日】2020-04-03

(65)【公開番号】P2021163726

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2023-01-31

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100124372

【弁理士】

【氏名又は名称】山ノ井 傑

(72)【発明者】

【氏名】田中 正俊

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 彩香

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 広美

(72)【発明者】

【氏名】橘高 大悟

【審査官】藤森 一真

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０６１４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１８７３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１８６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２６９８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１９８４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２８２８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１１５７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００６／０６４９４６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ８／０４ － ８／０６６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

酸素含有ガスが供給されるカソードと、水素含有ガスが供給されるアノードと、前記酸素含有ガスと前記水素含有ガスとの反応で発生した熱を冷却する冷却水が供給される冷却部と、を有する燃料電池本体と、
前記冷却水を貯留する水タンクと、
イオン交換樹脂が充填されたイオン交換樹脂ボトルと、
前記水タンクと前記イオン交換樹脂ボトルとの間で前記冷却水を循環させるポンプと、
前記アノードから排出されたガスを昇圧するリサイクルブロアと、
前記リサイクルブロアと、前記冷却水の循環流路とを接続する第１配管と、
を備え、
前記第１配管の一端が、前記水タンクと前記イオン交換樹脂ボトルとの間に設けられた第２配管または前記イオン交換樹脂ボトルの下面に接続されている、燃料電池発電装置。

【請求項2】

前記イオン交換樹脂ボトルが、前記水タンク内における前記冷却水の水位よりも下方に配置され、前記イオン交換樹脂ボトル内における前記冷却水の流れ方向が、前記イオン交換樹脂ボトルの下面から上面に向かう方向である、請求項１に記載の燃料電池発電装置。

【請求項3】

前記第１配管の他端と前記リサイクルブロアとの間に設けられたブリード遮断弁をさらに備え、前記ブリード遮断弁は、前記ポンプの駆動時に開いている、請求項２に記載の燃料電池発電装置。

【請求項4】

前記イオン交換樹脂ボトルが、前記水タンク内における前記冷却水の水位よりも下方に配置され、前記イオン交換樹脂ボトル内における前記冷却水の流れ方向が、前記イオン交換樹脂ボトルの上面から前記下面に向かう方向であり、
前記上面と前記水タンクとの間に設けられたオリフィスをさらに備え、前記オリフィスは、前記水位よりも上方に配置されている、請求項１に記載の燃料電池発電装置。

【請求項5】

前記第１配管の他端と前記リサイクルブロアとの間に設けられたブリード遮断弁をさらに備え、前記ブリード遮断弁は、前記ポンプの停止時に開き、前記ポンプの駆動時に閉じる、請求項４に記載の燃料電池発電装置。

【請求項6】

酸素含有ガスが供給されるカソードと、水素含有ガスが供給されるアノードと、前記酸素含有ガスと前記水素含有ガスとの反応で発生した熱を冷却する冷却水が供給される冷却部と、を有する燃料電池本体と、
前記冷却水を貯留する水タンクと、
イオン交換樹脂が充填されたイオン交換樹脂ボトルと、
前記水タンクと前記イオン交換樹脂ボトルとの間で前記冷却水を循環させるポンプと、
前記アノードから排出されたガスを昇圧するリサイクルブロアと、
前記リサイクルブロアと、前記冷却水の循環流路とを接続する第１配管と、
を備え、
前記第１配管の一端が、前記水タンクの下面に接続されている、燃料電池発電装置。

【請求項7】

前記イオン交換樹脂ボトル内における前記冷却水の流れ方向が、前記イオン交換樹脂ボトルの下面から上面に向かう方向である、請求項６に記載の燃料電池発電装置。

【請求項8】

前記イオン交換樹脂ボトルの前記上面と前記水タンクの前記下面との間に設けられたオリフィスをさらに備え、前記オリフィスは、前記水タンク内における前記冷却水の水位よりも上方に配置されている、請求項７に記載の燃料電池発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、燃料電池発電装置およびその運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池発電装置では、燃料電池等の冷却のためにイオン交換水を冷却水として使用している。冷却水の水質を管理するための水質管理機器として、例えば、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を充填したイオン交換樹脂ボトルが挙げられる。

【0003】

上記イオン交換樹脂は、高温で分解する性質を有する。上記イオン交換樹脂が分解すると、冷却水の水質管理が不十分になってしまう。そのため、定期的にイオン交換樹脂ボトルを交換する方法が考えられる。

【0004】

しかし、イオン交換樹脂ボトルは、通常、外気で冷却されるため、例えば外気温度が高い夏期には、交換時期になる前にイオン交換樹脂ボトルが高温状態となる可能性が高い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第４８９１４８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、イオン交換樹脂を高温で長時間使用することが可能な燃料電池発電装置およびその運転方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一実施形態に係る燃料電池発電装置は、酸素含有ガスが供給されるカソードと、水素含有ガスが供給されるアノードと、酸素含有ガスと水素含有ガスとの反応で発生した熱を冷却する冷却水が供給される冷却部と、を有する燃料電池本体と、冷却水を貯留する水タンクと、イオン交換樹脂が充填されたイオン交換樹脂ボトルと、水タンクとイオン交換樹脂ボトルとの間で冷却水を循環させるポンプと、アノードから排出されたガスを昇圧するリサイクルブロアと、リサイクルブロアと、冷却水の循環流路とを接続する第１配管と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本実施形態によれば、イオン交換樹脂を高温で長時間使用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態に係る燃料電池発電装置のブロック図である。

【図2】第２実施形態に係る燃料電池発電装置のブロック図である。

【図3】第３実施形態に係る燃料電池発電装置の構成例を示すブロック図である。

【図4】第４実施形態に係る燃料電池発電装置の構成例を示すブロック図である。

【図5】第５実施形態に係る燃料電池発電装置の構成例を示すブロック図である。

【図6】第６実施形態に係る燃料電池発電装置の構成例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態に係る燃料電池発電装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。また、本実施形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号又は類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。燃料電池発電装置は水素を燃料電池本体部において直接電気エネルギーに変換するシステムである。このシステムは化学反応による発電であるために発電効率が高く、汚染物質の排出および騒音が少なく、環境性に優れた発電装置として評価されている。

【0011】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る燃料電池発電装置の構成例を示すブロック図である。図１に示す燃料電池発電装置では、燃料電池本体１が、空気などの酸素含有ガス１ａと、水素含有ガス１ｂとを用いて発電する。燃料電池本体１は、カソード１ｃと、アノード１ｄと、冷却部１ｅと、図示しないイオン伝導層とを有する。

【0012】

カソード１ｃには、酸素含有ガス１ａが供給され、アノード１ｄには、水素含有ガス１ｂが供給される。冷却部１ｅは、イオン伝導層を介して行われる酸素含有ガス１ａと水素含有ガス１ｂとの反応で発生した反応熱を冷媒１ｆ、例えば冷却水で冷却する。イオン伝導層を構成する物質は、例えば陽イオン交換樹脂、酸性溶液、アルカリ性溶液、溶融炭酸塩、ジルコニア系セラミック等である。

【0013】

カソード１ｃの出口から排出されるガスは、燃料電池本体１の発電により酸素が消費され、酸素濃度が低下している。このガスは、水タンク２に導入され、ガスからの凝縮水を水タンク２に回収させた後排出される。よって水タンク２の気相は、運転中、空気などの酸素含有ガス１ａよりも酸素濃度が低いガスでパージされる。

【0014】

冷却部１ｅから排出された冷却水は、熱交換器５で熱交換される。その後、冷却水は、ポンプ６によって、水タンク２に排出される。熱交換器５はポンプ６の下流、水タンク２の上流に設置してもよい。また、水タンク２に貯留された水の一部は、冷媒１ｆとして冷却部１ｅに再び供給される。これにより、冷却水の循環路が冷却部１ｅと水タンク２との間に構成される。

【0015】

アノード１ｄの出口から排出されたガスは、リサイクルブロア３で昇圧される。昇圧されたブリードガスは、リサイクルラインオリフィス３ａを通過する。その後、このガスは、合流部ｊ１０で水素含有ガス１ｂの供給配管と合流する。合流部ｊ１０からアノード１ｄ、リサイクルブロア３、リサイクルラインオリフィス３ａを通って合流部ｊ１０に戻るラインをリサイクルライン３ｂと称する。

【0016】

水素含有ガス１ｂの供給圧力を調整することによって、合流部ｊ１０の圧力を一定に維持すれば、アノード１ｄで消費される水素量と、水素含有ガス１ｂによって供給される水素量は一致する。その結果、発電運転中における大半の期間、アノード１ｄから排出されたガスを外部に排出することなく運転することが可能である。しかし、燃料電池本体１で消費されない窒素等の不純物濃度が時間とともに増加し、これが燃料電池本体１の運転に影響を与える可能性がある。

【0017】

そのため、リサイクルブロア３の下流に設けた分岐ｊ１１から配管を分岐させる。さらに、その配管の下流にブリード弁３ｃを設ける。ブリード弁３ｃを定期的に一定時間開けることによって、リサイクルライン３ｂ内の不純物をブリードガスによってパージする。

【0018】

また、本実施形態では、ブリードガスの流量が過大とならないようにするために、ブリードオリフィス３ｄがブリード弁３ｃの下流に設けられている。また、ブリード弁３ｃが開いた際に合流部ｊ１０から分岐ｊ１１へリサイクルラインを逆流する流量が、合流部ｊ１０からアノード１ｄ及びリサイクルブロア３を通過し分岐ｊ１１へ至る順方向の流れの流量に対して過大にならないように調整するために、リサイクルラインオリフィス３ａが設けられている。

【0019】

水タンク２には、純水が上記冷却水として貯留されている。水タンク２における純水の水位２ａは、図示しない排水設備により一定以下に維持されている。水質を維持するため、水タンク２に貯留された純水の一部が、ポンプ４ｆにより水タンク２の下面から導出される。ポンプ４ｆは、導出された純水を、配管４ｇ（第２配管）を通じてイオン交換樹脂ボトル４の下面に送出する。イオン交換樹脂ボトル４内で純水はイオン交換される。イオン交換された純水は、イオン交換樹脂ボトル４の上面から排出されて水タンク２に戻る。このようにして、水タンク２とイオン交換樹脂ボトル４との間に純水の循環流路４ｅが構成されている。

【0020】

イオン交換樹脂ボトル４には、直径１ｍｍ以下の球状粒子である陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂がイオン交換樹脂４ｄとして充填されている。イオン交換樹脂４ｄは、イオン交換樹脂ボトル４の全長に渡って充填されていない。イオン交換樹脂ボトル４の入口側には入口空間４ａが設けられ、出口側には出口空間４ｂが設けられている。

【0021】

陽イオン交換樹脂の耐熱温度は１２０℃前後であり、陰イオン交換樹脂の耐熱温度は６０℃前後である。これらの耐熱温度を超えると、陽イオン交換樹脂はスルホン酸化合物を遊離する性質を有し、陰イオン交換樹脂はアミン化合物を遊離する性質を有する。しかし、実際に燃料電池発電装置を運転すると、陽イオン交換樹脂が陰イオン交換樹脂よりも低温で分解する場合がある。その理由は、陽イオン交換樹脂周囲の水中に存在する溶存酸素によって陽イオン交換樹脂の酸化反応が発生するためである。

【0022】

そこで、本実施形態では、上記ブリードガスをイオン交換樹脂ボトル４に導入するための配管３ｅ（第１配管）が設けられている。配管３ｅの一端は、分岐ｊ１２で配管４ｇと接続される。配管３ｅの他端は、ブリードオリフィス３ｄの出口に接続される。これにより、ブリードオリフィス３ｄの出口と分岐ｊ１２との間を配管３ｅで接続することができる。イオン交換樹脂ボトル４の上面と水タンク２とを接続する配管は、水位２ａよりも上方及び下方のどちらで開口してもよいが、下方で開口する場合は後述するブリードガス流通の障害とならないよう、水位２ａとの距離を例えば５ｃｍ以内とすることが望ましい。

【0023】

なお、ポンプ４ｆ及びイオン交換樹脂ボトル４は、水タンク２の水位２ａよりも鉛直下方に配置されることが望ましい。このような配置の場合、発電運転が停止した状態ではポンプ４ｆ及びイオン交換樹脂ボトル４が水タンク２からの水で充填されるからである。運転停止状態時に水タンク２からの水で充填できるようにするために、ポンプ４ｆは、ピストン式等閉止機能があるポンプよりも、むしろ渦巻式や渦流式等のポンプであることが望ましい。

【0024】

一方、リサイクルブロア３、リサイクルラインオリフィス３ａ、ブリード弁３ｃ、およびブリードオリフィス３ｄは、水没しないよう水位２ａより上方に配置されることが望ましい。水位２ａに対する望ましい燃料電池本体１の配置高さは、燃料電池本体１の特性によるが、本実施形態では水位２ａより下方に配置する。

【0025】

本実施形態では、燃料電池本体１が発電すると、ブリード弁３ｃが遮断している期間、リサイクルライン３ｂ内の水素以外の不純物が増大していくので、定期的にブリード弁３ｃを一定時間開けて不純物が増大したガスを水素濃度が高い水素含有ガス１ｂでパージする。

【0026】

ブリード弁３ｃからブリードオリフィス３ｄを通じて排出された、主成分が水素と窒素であり酸素を含まないブリードガスは、分岐ｊ１２で配管４ｇに入り、一旦、イオン交換樹脂ボトル４の入口空間４ａに貯留される。ブリードガスが入口空間４ａに貯留されている間、ポンプ４ｆを運転し、水タンク２からの純水をイオン交換樹脂ボトル４に押し込むことで、入口空間４ａに入ったブリードガスは押し上げられ、充填されたイオン交換樹脂４ｄを通過する。ブリードガスがイオン交換樹脂４ｄを通過する過程で、イオン交換樹脂４ｄの表面に吸着されていた溶存酸素がパージされる。これにより、イオン交換樹脂４ｄの分解が抑制される。

【0027】

イオン交換樹脂４ｄを通過したブリードガスは、イオン交換樹脂ボトル４の出口空間４ｂに入り、イオン交換樹脂ボトル４の上面から水タンク２内に導出される。水タンク２に導出されたガスは、カソード１ｃの出口から排出されたガスにより希釈されて排出される。

【0028】

以上説明した本実施形態によれば、燃料電池のリサイクルライン３ｂから定期的に排出され、リサイクルブロア３で加圧されたブリードガスが、イオン交換樹脂ボトル４に導入される。このブリードガスによって、イオン交換樹脂４ｄ中において、特に陽イオン交換樹脂を酸化分解する可能性のある溶存酸素を低減させることができる。よって、イオン交換樹脂を高温で長時間使用することが可能となる。

【0029】

なお、本実施形態では、イオン交換樹脂ボトル４から排出されたブリードガスは、水タンク２内で希釈されてから外部に排気されるので、安全性を確保できる。仮に、水タンク２内で発火したとしても、イオン交換樹脂ボトル４で水封されているので燃焼がリサイクルライン３ｂやアノード１ｄに及ぶことはない。

【0030】

（第２実施形態）
図２は、第２実施形態に係る燃料電池発電装置の構成例を示すブロック図である。本実施形態では、図２に示すように、分岐ｊ１２が存在せず、ブリードオリフィス３ｄの出口に接続された配管３ｅが、イオン交換樹脂ボトル４の下面に直接接続されている。そのため、ブリードガスが入口空間４ａに直接導入されるため、第１実施形態に比べて簡易な配管構成で、イオン交換樹脂ボトル４内の溶存酸素を低減できる。

【0031】

なお、本実施形態では、分岐ｊ１２が不要になるため、第１実施形態に比べて配管構成がより簡便となる。また、本実施形態でも、運転停止時にポンプ４ｆ及びイオン交換樹脂ボトル４を水で充電するために、これらの機器は、水位２ａより下方に配置することが望ましい。

【0032】

（第３実施形態）
図３は、第３実施形態に係る燃料電池発電装置の構成例を示すブロック図である。

【0033】

本実施形態では、燃料電池本体１の周辺機器及びリサイクルライン３ｂの機器の構成と動作は、上述した第１実施形態及び第２実施形態と同様であるため説明を省略する。なお、本実施形態でも、ポンプ４ｆ及びイオン交換樹脂ボトル４は、水タンク２の水位２ａより下方に配置することが望ましい。

【0034】

一方、本実施形態のイオン交換樹脂ボトル４では、入口空間４ａが鉛直上側に配置され、出口空間４ｂが鉛直下側に配置されている。また、ポンプ４ｆによって、水タンク２の下面から導出された純水は、イオン交換樹脂ボトル４の上面から入り、下面から出て水タンク２の下面に戻る。さらに、イオン交換樹脂ボトル４の上面には、イオン交換樹脂ボトル気抜オリフィス４ｃが接続され、イオン交換樹脂ボトル気抜オリフィス４ｃと水タンク２との間に接続配管が設けられている。

【0035】

上記接続配管は、水位２ａより上方及び下方のどちらで開口してもよいが、イオン交換樹脂ボトル気抜オリフィス４ｃと水タンク２の差圧は低く、気泡による配管閉塞が起こり易いので、接続配管の内径は例えば６ｍｍ以上であることが望ましい。

【0036】

また気泡は、イオン交換樹脂ボトル気抜オリフィス４ｃの前後で溜まりやすいので、イオン交換樹脂ボトル気抜オリフィス４ｃは、水位２ａより高位置に設置することが望ましい。

【0037】

本実施形態の燃料電池発電装置では、ブリード弁３ｃが開くと同時にポンプ４ｆは運転を停止する。そのため、ブリード弁３ｃから導出されたブリードガスは、配管３ｅから配管４ｇに入り、配管４ｇ内を上昇する。その後、ブリードガスは、イオン交換樹脂ボトル４の下面から出口空間４ｂに入り、イオン交換樹脂４ｄを通過する。その後、ブリードガスは、入口空間４ａからイオン交換樹脂ボトル気抜オリフィス４ｃを通じて水タンク２に流入する。

【0038】

ブリード弁３ｃが開いている間、ブリードガスの流れ方向は、ポンプ４ｆの送液方向（図３の矢印参照）と逆になるので、ポンプ４ｆは停止することが望ましい。ポンプ４ｆは、ブリード弁３ｃの閉止後に運転を再開する。このとき、純水をイオン交換樹脂ボトル４の上面から押し込むことで、イオン交換樹脂ボトル４の入口空間４ａ内に滞留しているブリードガスを、イオン交換樹脂ボトル気抜オリフィス４ｃから水タンク２内へ送出する。このように動作させることで、イオン交換樹脂４ｄ中において、特に陽イオン交換樹脂を酸化分解するリスクがある溶存酸素を低減させることができる。

【0039】

また、イオン交換樹脂ボトル４から排出されたブリードガスは、他の実施形態と同様に、水タンク２内で希釈されてから外部に排気されるので安全性を確保できる。仮に、水タンク２内で発火したとしても、イオン交換樹脂ボトル４で水封されているので燃焼がリサイクルライン３ｂやアノード１ｄに及ぶことはない。この過程でブリードガスの一部が、分岐ｊ１２からイオン交換樹脂ボトル４を通らずに配管４ｇを通って直接水タンク２へ流入する可能性がある。しかし、イオン交換樹脂ボトル４の上流に位置する水タンク２中の溶存酸素を低下させることは、イオン交換樹脂ボトル４中の溶存酸素低下につながるので、遮断弁等の流入停止手段を設ける必要はない。

【0040】

本実施形態によれば、イオン交換樹脂ボトル４内のイオン交換樹脂４ｄの流動を抑えるため、その内部の流れを上面から下面に向かう下降流とすることが要請される場合に適用することが可能となる。

【0041】

（第４実施形態）
図４は、第４実施形態に係る燃料電池発電装置の構成例を示すブロック図である。以下、第３実施形態と異なる点を中心に説明する。

【0042】

本実施形態では、分岐ｊ１２が存在せず、ブリードオリフィス３ｄ出口に接続された配管３ｅが、イオン交換樹脂ボトル４の下面に直接接続されている。そのため、ブリードガスが出口空間４ｂに直接導入される。よって、第３実施形態に比べて、簡易な配管構成で、イオン交換樹脂ボトル４内の溶存酸素を低減できる。加えて、イオン交換樹脂ボトル４を通過せず直接水タンク２に流入するブリードガスの割合を、第３実施形態より減少することも可能となる。

【0043】

なお、本実施形態でも、第３実施形態と同様に、ポンプ４ｆ及びイオン交換樹脂ボトル４は、水位２ａより下方に配置することが望ましく、また、イオン交換樹脂ボトル気抜オリフィス４ｃは、水位２ａより高い位置に配置することが望ましい。

【0044】

（第５実施形態）
図５は、第５実施形態に係る燃料電池発電装置の構成例を示すブロック図である。

【0045】

本実施形態では、燃料電池本体１の周辺機器、リサイクルライン３ｂの機器、及びポンプ４ｆとイオン交換樹脂ボトル４の構成は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。また、イオン交換樹脂ボトル４内における純水の流れも、第１実施形態と同様に、鉛直下方から鉛直上方である。

【0046】

本実施形態では、分岐ｊ１２が存在せず、ブリードオリフィス３ｄの出口に接続される配管３ｅが、水タンク２の下面に接続されている。この構成では、ブリードオリフィス３ｄの出口から排出されたブリードガスは、直接イオン交換樹脂ボトル４に流通せず、その上流に配置された水タンク２の中で発泡する。その後、ブリードガスは、水タンク２内を流れるカソード１ｃから排出されて水タンク２内に導入されたガスによって、希釈されて外部に排出される。

【0047】

上記ブリードガスの流れによって、水タンク２内の溶存酸素が低減されるので、その下流にあたるイオン交換樹脂ボトル４内の溶存酸素も低減される。

【0048】

なお、イオン交換樹脂ボトル４から水タンク２へ接続する配管の、水タンク２での開口位置は、第１実施形態及び第２実施形態では水位２ａより上が望ましかった。一方、本実施形態では開口位置は制限されず、水タンク２の下面で開口してもよい。その理由は、ブリードガスがイオン交換樹脂ボトル４内を流通しないので、開口部にかかる水頭圧力でブリードガスの流通が阻害されるリスクがないためである。

【0049】

また、ポンプ４ｆとイオン交換樹脂ボトル４の入口とを接続する配管４ｇは、図５に示すように、一度水タンク２の水位２ａより高い位置まで上げてから再び水位２ａより低い位置まで下げるように屈曲した構成とすることもできる。このような構成では、配管４ｇにおける水位２ａより高い部分を取り外し可能とすることによって、水タンク２が貯留する純水を漏洩させることなく、イオン交換樹脂ボトル４を交換することができる。

【0050】

さらに、この構成では、ポンプ４停止後のイオン交換樹脂ボトル４内にブリードガスが残留せず、水タンク２からの入口および出口が水位２ａより低位置である限り水が抜けることがない。そのため、イオン交換樹脂ボトル４全体を水位２ａより下方に配置する必要がなく、図５に示すように水位２ａより高い位置に配置することもできる。

【0051】

（第６実施形態）
図６は、第６実施形態に係る燃料電池発電装置の構成例を示すブロック図である。

【0052】

本実施形態では、燃料電池本体１の周辺機器、リサイクルライン３ｂの機器、及びポンプ４ｆとイオン交換樹脂ボトル４の構成は、第３実施形態と同一である。また、イオン交換樹脂ボトル４内における純水の流れも、第３実施形態と同様に鉛直上方から鉛直下方である。

【0053】

また、本実施形態では、第５実施形態と同様に、ブリードオリフィス３ｄの出口に接続された配管３ｅは、水タンク２の下面に接続されている。そのため、水タンク２内の純水の溶存酸素が、配管３ｅを通じて供給されるブリードガスによって低減される。また、溶存酸素が減少した純水が、ポンプ４ｆによって、イオン交換樹脂ボトル４内を流れるため、イオン交換樹脂ボトル４内の溶存酸素も低減される。

【0054】

また、イオン交換樹脂ボトル気抜オリフィス４ｃの出口と水タンクとを接続する配管の開口位置は、第５実施形態と同様に制限がなく、水タンク２下面で開口してもよい。さらに、配管４ｇについても、第５実施形態と同様に、水位２ａより高い位置で屈曲した後に水位２ａより低い位置で屈曲する構成とすることで、配管４ｇの水位２ａより高い部分を取り外し可能とすることによって、水タンク２が貯留する純水を漏洩させることなく、イオン交換樹脂ボトル４を交換することが可能である。

【0055】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0056】

１：燃料電池本体、１ａ：酸素含有ガス、１ｂ：水素含有ガス、１ｃ：カソード、１ｄ：アノード、１ｅ：冷却部、１ｆ：冷媒（冷却水）、２：水タンク、２ａ：水位、３：リサイクルブロア、３ａ：リサイクルラインオリフィス、３ｂ：リサイクルライン、３ｃ：ブリード弁、３ｄ：ブリードオリフィス、４：イオン交換樹脂ボトル、４ａ：入口空間、４ｂ：出口空間、４ｃ：イオン交換樹脂ボトル気抜オリフィス、４ｄ：イオン交換樹脂、４ｅ：循環流路、４ｆ：ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】