JPH01217864A - 燃料電池の水蒸気分離器システム - Google Patents
燃料電池の水蒸気分離器システムInfo
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- JPH01217864A JPH01217864A JP63045072A JP4507288A JPH01217864A JP H01217864 A JPH01217864 A JP H01217864A JP 63045072 A JP63045072 A JP 63045072A JP 4507288 A JP4507288 A JP 4507288A JP H01217864 A JPH01217864 A JP H01217864A
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
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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
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔＠東上の利用分野〕
この発明は燃＠電池の冷却水と燃料生成用主水蒸気と排
熱利用の為の余剰水蒸気を供給する為の水蒸気分離器シ
ステムに関し、特にその制御方法に関するものである。
熱利用の為の余剰水蒸気を供給する為の水蒸気分離器シ
ステムに関し、特にその制御方法に関するものである。
第３図は例えば特開昭６２−１３６７７３号公報に示さ
詐た従来の燃料電池の水蒸気分離器システムの概略系統
図であり、図にお−で、（１）は加圧水発生容器となる
水蒸気分離器、（２）ばこの水蒸気分離器ｉｔ）にて発
生した加圧水を燃料１［ａ＋３１の冷却水として送水す
る電池冷却水循環ポンプ、（４）はこの加圧水を昇温す
るヒータ、（５）は水蒸気分離器（１）内の加圧水量が
不足し友時に外Ｓエヤ純水を補給する純水倶給ボング、
＋６）は水蒸気分離器（１）からの発生主水蒸気を用い
て、燃料ガスを発生式せる改質器、（７）は改質器＋６
） Ｋ供給した残りの余剰水蒸気の排熱利用の為の熱交
換器、 （８ａ）はこの余剰水蒸気の流ｖＩｋ調節弁、
（８ｂ）は主水蒸気の流ｔ＋Ｊ節升、（９）は水蒸気分
離器（１１の圧力調節弁、α０は水蒸気分離器＋１）内
の圧力検出器、ａηは水蒸気分離器（１）内の加圧水の
液位検出器、（６）は水蒸気分離器（１）内の加圧水温
度検出器、（２）は慾料電ａ（３）の出力電力計、α４
は主水蒸気の流Ｖｋ＠出器、（ト）は圧力調節弁（９）
の開度を圧力検出器αｑの信号をもとに一定値に制御す
る圧力コントローラ、αＧは流を調節弁（あ）Ｏ開度を
流量検出器α勾の信号をもとに、燃＠ ｔ ａ （３１
の出力電力に応じた主水蒸気ｔを流す様に制御する流量
コントａ−ラ、αηは前記主水蒸気量を計算する開数発
生器である。
詐た従来の燃料電池の水蒸気分離器システムの概略系統
図であり、図にお−で、（１）は加圧水発生容器となる
水蒸気分離器、（２）ばこの水蒸気分離器ｉｔ）にて発
生した加圧水を燃料１［ａ＋３１の冷却水として送水す
る電池冷却水循環ポンプ、（４）はこの加圧水を昇温す
るヒータ、（５）は水蒸気分離器（１）内の加圧水量が
不足し友時に外Ｓエヤ純水を補給する純水倶給ボング、
＋６）は水蒸気分離器（１）からの発生主水蒸気を用い
て、燃料ガスを発生式せる改質器、（７）は改質器＋６
） Ｋ供給した残りの余剰水蒸気の排熱利用の為の熱交
換器、 （８ａ）はこの余剰水蒸気の流ｖＩｋ調節弁、
（８ｂ）は主水蒸気の流ｔ＋Ｊ節升、（９）は水蒸気分
離器（１１の圧力調節弁、α０は水蒸気分離器＋１）内
の圧力検出器、ａηは水蒸気分離器（１）内の加圧水の
液位検出器、（６）は水蒸気分離器（１）内の加圧水温
度検出器、（２）は慾料電ａ（３）の出力電力計、α４
は主水蒸気の流Ｖｋ＠出器、（ト）は圧力調節弁（９）
の開度を圧力検出器αｑの信号をもとに一定値に制御す
る圧力コントローラ、αＧは流を調節弁（あ）Ｏ開度を
流量検出器α勾の信号をもとに、燃＠ ｔ ａ （３１
の出力電力に応じた主水蒸気ｔを流す様に制御する流量
コントａ−ラ、αηは前記主水蒸気量を計算する開数発
生器である。
次に動作について説明する。水蒸気分離器口）内で純水
供給ポンプ＋５）によって供給された低温の純水が、ヒ
ータ（４）にニジ水蒸気分離器（１）内が所定の圧力、
温度となる様加熱昇温される。水蒸気分離器（１）内で
発生した加圧水はｗＬａ冷却循環ポンプ（２）によシ、
燃料室ａ（３）に送水されるが、燃料電池（３）が発電
している際には冷却水の役割を果ｔし、燃料ｗＬｆｉ
ｉ３３が停止している際には保温水の役割を果ｔす。燃
料室ａ（３）発電に必要な燃料ガス生成用の主水蒸気は
出力電力に応じた量だけ関数発生器αηによシ計算され
几上で、流量検出器α４の信号をもとに流量コントロー
ラαＧで開度制御され定流量調節弁（８ｂ）ｋ通して水
蒸気分離器（１）内の加圧水上部の水蒸気層により改質
器（６）に導かれ、残シ余剰蒸気は排熱利用の為の熱交
換器（７）に導かれる。この余剰蒸気の流１Ｆｉ流量流
量弁（８）にエフ手動にて調節することができ、また水
蒸気分離器口）内の圧力を一定に保つ為に、圧力検出器
αＱの信号にニジ圧力調節弁（９）の開度が圧力コント
ローラ（至）によって制御される。水蒸気分離器＋１）
内の加圧水の液位については、液位検出器（ロ）の信号
により、純水供給ポンプ（５）を０Ｎ−ＯＦＦして、所
定範囲内液位になる様制御し、加圧水の温度については
温度検出器（６）の信号にエフ、ヒータ（４）の電源を
０Ｎ−ＯＦＦ して所定の温度になる様制御する。従っ
て、水蒸気分離器１１１内の圧力挙動としては、燃料室
ａ（３）の出力変動による。改質器（６）への主水蒸気
供給激変化に伴う圧力変動及び改質器（６）への主水蒸
気供給量が定常状態であってもヒータ（４）の０Ｎ−Ｏ
ＦＦによる制御範囲内での加圧水ｉ層変化や純水供給ボ
ンダ（５）の０Ｎ−ＯＦＦ Ｋよる間欠的な低温純水供
給に起因する加圧水濃度低下等に伴う圧力変動があ夛、
このうち燃料電池の出力急変による主水蒸気供給量変化
に伴う圧力変動が最も大きい比率を占める。
供給ポンプ＋５）によって供給された低温の純水が、ヒ
ータ（４）にニジ水蒸気分離器（１）内が所定の圧力、
温度となる様加熱昇温される。水蒸気分離器（１）内で
発生した加圧水はｗＬａ冷却循環ポンプ（２）によシ、
燃料室ａ（３）に送水されるが、燃料電池（３）が発電
している際には冷却水の役割を果ｔし、燃料ｗＬｆｉ
ｉ３３が停止している際には保温水の役割を果ｔす。燃
料室ａ（３）発電に必要な燃料ガス生成用の主水蒸気は
出力電力に応じた量だけ関数発生器αηによシ計算され
几上で、流量検出器α４の信号をもとに流量コントロー
ラαＧで開度制御され定流量調節弁（８ｂ）ｋ通して水
蒸気分離器（１）内の加圧水上部の水蒸気層により改質
器（６）に導かれ、残シ余剰蒸気は排熱利用の為の熱交
換器（７）に導かれる。この余剰蒸気の流１Ｆｉ流量流
量弁（８）にエフ手動にて調節することができ、また水
蒸気分離器口）内の圧力を一定に保つ為に、圧力検出器
αＱの信号にニジ圧力調節弁（９）の開度が圧力コント
ローラ（至）によって制御される。水蒸気分離器＋１）
内の加圧水の液位については、液位検出器（ロ）の信号
により、純水供給ポンプ（５）を０Ｎ−ＯＦＦして、所
定範囲内液位になる様制御し、加圧水の温度については
温度検出器（６）の信号にエフ、ヒータ（４）の電源を
０Ｎ−ＯＦＦ して所定の温度になる様制御する。従っ
て、水蒸気分離器１１１内の圧力挙動としては、燃料室
ａ（３）の出力変動による。改質器（６）への主水蒸気
供給激変化に伴う圧力変動及び改質器（６）への主水蒸
気供給量が定常状態であってもヒータ（４）の０Ｎ−Ｏ
ＦＦによる制御範囲内での加圧水ｉ層変化や純水供給ボ
ンダ（５）の０Ｎ−ＯＦＦ Ｋよる間欠的な低温純水供
給に起因する加圧水濃度低下等に伴う圧力変動があ夛、
このうち燃料電池の出力急変による主水蒸気供給量変化
に伴う圧力変動が最も大きい比率を占める。
従来の燃料電池の水蒸気分離器システムは以上の様に構
成されているので、水蒸気分離器内の圧力変動のうち大
きな比率を占める燃料電池の出力変化に伴う、水蒸気分
離器内の圧力変動に対し、流量に１４′ｔＪ弁の開度は
初期設定のままだから、水蒸気分離器内を所定圧力に保
つ為に、流量調節弁の初ＫＡ設定開度が開度過剰であれ
ば、圧力調節弁は閉る方向に動作するが、全閉でも所定
圧力まで昇圧しない等の制御不可能な状態に陥ることが
あり、その都度流量調節弁の開度を設定しなおさなけれ
ばならない課題があつｔｏま几計画的な燃料電池の出力
変化である場合は流量調節弁の開度再設定を４前に実施
すれば良いが出力が無作為に急変した場合にば、水蒸気
分離器が所定圧まで昇圧しないことによる主水蒸気量不
足が発生し、燃料ガスの不足を引き起し、燃＠電池のガ
ス欠運転となって、電池の寿命を著るしく縮めることに
つながってしまう。
成されているので、水蒸気分離器内の圧力変動のうち大
きな比率を占める燃料電池の出力変化に伴う、水蒸気分
離器内の圧力変動に対し、流量に１４′ｔＪ弁の開度は
初期設定のままだから、水蒸気分離器内を所定圧力に保
つ為に、流量調節弁の初ＫＡ設定開度が開度過剰であれ
ば、圧力調節弁は閉る方向に動作するが、全閉でも所定
圧力まで昇圧しない等の制御不可能な状態に陥ることが
あり、その都度流量調節弁の開度を設定しなおさなけれ
ばならない課題があつｔｏま几計画的な燃料電池の出力
変化である場合は流量調節弁の開度再設定を４前に実施
すれば良いが出力が無作為に急変した場合にば、水蒸気
分離器が所定圧まで昇圧しないことによる主水蒸気量不
足が発生し、燃料ガスの不足を引き起し、燃＠電池のガ
ス欠運転となって、電池の寿命を著るしく縮めることに
つながってしまう。
この発明に上記のような課題を解消するためになされｔ
もので、主水蒸気を安定供給することができる燃料電池
の水蒸気分離器システムを得ることを目的とする。
もので、主水蒸気を安定供給することができる燃料電池
の水蒸気分離器システムを得ることを目的とする。
この発明に係る燃料電池の水蒸気分離器システムは、燃
料電池の出力電力に応じて、排熱利用の熱交換器への余
剰水蒸気量を変化させる手段を設けｔものである。
料電池の出力電力に応じて、排熱利用の熱交換器への余
剰水蒸気量を変化させる手段を設けｔものである。
〔作用〕
この発明における水蒸気分離器の余剰水蒸気量を電池の
出力電力に応じて変化させる手段は、その都度、余剰水
Ｓ気量の流量調節弁の開度調節する手間を省き、不測の
燃料電池の出刃変化に対し、即座に余剰水蒸気量の流量
調節を行うので、水蒸気分離器内の圧力変動を押えるこ
とができる。
出力電力に応じて変化させる手段は、その都度、余剰水
Ｓ気量の流量調節弁の開度調節する手間を省き、不測の
燃料電池の出刃変化に対し、即座に余剰水蒸気量の流量
調節を行うので、水蒸気分離器内の圧力変動を押えるこ
とができる。
以ド、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１１）からαηは（８ａ）を除いて上記従
来のものと同様のものである。（８ａ］は流量調節弁で
あり、手動式のものではなく、外部信号による自動式に
変更している。■は余剰水蒸気量の流ｌ＆検出器、ｑ９
は流量調節弁（８１ａ）の開度を、流量検出器側の信号
をもとに、燃料電池（３）の出力電力に応じた余剰水蒸
気ｔを流す様に制御する流量コントローラ、ｃ！Ｑは前
記余剰水蒸気量？計算する関数発生器である。
図において、１１）からαηは（８ａ）を除いて上記従
来のものと同様のものである。（８ａ］は流量調節弁で
あり、手動式のものではなく、外部信号による自動式に
変更している。■は余剰水蒸気量の流ｌ＆検出器、ｑ９
は流量調節弁（８１ａ）の開度を、流量検出器側の信号
をもとに、燃料電池（３）の出力電力に応じた余剰水蒸
気ｔを流す様に制御する流量コントローラ、ｃ！Ｑは前
記余剰水蒸気量？計算する関数発生器である。
次に動作について説明する。燃＠電池（３）の出力変化
と同時に、その出力に対応した余剰水蒸気量を関数発生
器ωで計算して、その余剰水蒸気量？流せる様に、流を
調節弁（８１ａ）の開度を流量コントローラ０９で目動
的に制御する。
と同時に、その出力に対応した余剰水蒸気量を関数発生
器ωで計算して、その余剰水蒸気量？流せる様に、流を
調節弁（８１ａ）の開度を流量コントローラ０９で目動
的に制御する。
即ち、第２図に示す様に水蒸気分離器（１）が所定温度
、所定圧力の定常状態においては、水蒸気分離器１１１
よ“９発生する１水蒸気量Ｑ。は一定であシ、主水蒸気
量Ｑ、 ＣＷ）と余剰水蒸気量Ｑ、ＣＷ）の和が発生総
水蒸気量となるから、燃料ｔａの出力に応じて主水蒸気
ｔｒｃ規）こされるゆえ、余剰水蒸気量も燃＠−電池の
出力に応じて一義的に決ってしまう。
、所定圧力の定常状態においては、水蒸気分離器１１１
よ“９発生する１水蒸気量Ｑ。は一定であシ、主水蒸気
量Ｑ、 ＣＷ）と余剰水蒸気量Ｑ、ＣＷ）の和が発生総
水蒸気量となるから、燃料ｔａの出力に応じて主水蒸気
ｔｒｃ規）こされるゆえ、余剰水蒸気量も燃＠−電池の
出力に応じて一義的に決ってしまう。
この余剰水蒸気ｔを計算して、燃料電池の出力変化と同
時に流量調節弁（ＲＩａ）を動作させて、余剰水蒸気量
を制御すれば、主水蒸気抽出量と余剰水蒸気抽出量の過
不足による水蒸気分離器内の圧力変動をなくすことがで
き、燃料電池の出力変化のたびに流量調節弁の開度を手
動にて設定する手間を省略することができる。
時に流量調節弁（ＲＩａ）を動作させて、余剰水蒸気量
を制御すれば、主水蒸気抽出量と余剰水蒸気抽出量の過
不足による水蒸気分離器内の圧力変動をなくすことがで
き、燃料電池の出力変化のたびに流量調節弁の開度を手
動にて設定する手間を省略することができる。
万一、時間遅れ等で、関数発生器ので計算した余剰水蒸
気量を流量調節弁（８１ａ）を通して放出したとしても
所定の水蒸気分離器ｍ内圧力にならなかった場合、圧力
調節弁（９）の開度が変化して、水蒸気分離器内を所定
圧力にしようとする従来機構の動作は働くので、二重の
安全対策にもなっている。
気量を流量調節弁（８１ａ）を通して放出したとしても
所定の水蒸気分離器ｍ内圧力にならなかった場合、圧力
調節弁（９）の開度が変化して、水蒸気分離器内を所定
圧力にしようとする従来機構の動作は働くので、二重の
安全対策にもなっている。
なお、上記実施例では余剰水蒸気の流量調節弁（Ｆｌｌ
ａ）と圧力調節弁（９）が水蒸気分離器＋ｔｌ Ｋ対し
、各々の配管にて接続されている並列接続であったが、
水蒸気分離器＋１）より抽出量れる余剰水蒸気の配管−
本の途中に、流量−節弁（８１ａ）と圧力凋め弁（９）
が直列に接続されていても同様の効果を奏する。
ａ）と圧力調節弁（９）が水蒸気分離器＋ｔｌ Ｋ対し
、各々の配管にて接続されている並列接続であったが、
水蒸気分離器＋１）より抽出量れる余剰水蒸気の配管−
本の途中に、流量−節弁（８１ａ）と圧力凋め弁（９）
が直列に接続されていても同様の効果を奏する。
以上の＝うに、この発明に工れば燃料電池の出力電力に
応じて余剰水蒸気量全変化させる手段金膜は九ので、主
水蒸気量と余剰水蒸気量との間の過不足による水蒸気分
離器内の圧力変動をなくすことができ、省力化が可能と
なるとともに、主水蒸気量の供給安定性が高まり、燃料
電池のガス欠運転を防止することができるから燃料電池
の寿命延長も得られる効果がある０
応じて余剰水蒸気量全変化させる手段金膜は九ので、主
水蒸気量と余剰水蒸気量との間の過不足による水蒸気分
離器内の圧力変動をなくすことができ、省力化が可能と
なるとともに、主水蒸気量の供給安定性が高まり、燃料
電池のガス欠運転を防止することができるから燃料電池
の寿命延長も得られる効果がある０
第１図αこの発明の一実施例による燃料電池の水蒸気分
離器システムを示す系統図、第２図は燃料ｔａ出力と主
水蒸気量、余剰水蒸気量、総発生水蒸気量との関係を示
す特性図、第３図は従来の燃料ｔａの水蒸気分離器シス
テムを示す系統図である０ 図において、ｌｔＪは水蒸気分離器、（２１はｔ池冷却
水循環ボング、（３）は燃料ｉＥａ、＋５１は純水供給
ポンプ、（６）ハ改質器、（７）は熱交換器、（８１ａ
）は流ｔａ節弁、口は流量検出器、α９は流量コントロ
ーラ、■は関数発生器である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
離器システムを示す系統図、第２図は燃料ｔａ出力と主
水蒸気量、余剰水蒸気量、総発生水蒸気量との関係を示
す特性図、第３図は従来の燃料ｔａの水蒸気分離器シス
テムを示す系統図である０ 図において、ｌｔＪは水蒸気分離器、（２１はｔ池冷却
水循環ボング、（３）は燃料ｉＥａ、＋５１は純水供給
ポンプ、（６）ハ改質器、（７）は熱交換器、（８１ａ
）は流ｔａ節弁、口は流量検出器、α９は流量コントロ
ーラ、■は関数発生器である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 所定の温度以上の加圧水を発生する手段と、前記加圧水
発生手段に純水を供給する手段と、前記加圧水の温度、
圧力、流量、水位を制御する手段と、前記加圧水を燃料
電池に供給するために循環させる手段と、前記燃料電池
の燃料ガス生成に必要な主水蒸気量を前記加圧水発生手
段の蒸気層から前記燃料ガス生成を行う改質器へ導く手
段と、前記主水蒸気量以外の余剰水蒸気を排熱利用の熱
交換器へ導く手段とからなる燃料電池の水蒸気分離器シ
ステムに於いて、前記燃料電池の出力電力に応じて前記
余剰水蒸気量を変化させる手段を備えたことを特徴とす
る燃料電池の水蒸気分離器システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63045072A JP2710125B2 (ja) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | 燃料電池の水蒸気分離器における余剰水蒸気量制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63045072A JP2710125B2 (ja) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | 燃料電池の水蒸気分離器における余剰水蒸気量制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01217864A true JPH01217864A (ja) | 1989-08-31 |
| JP2710125B2 JP2710125B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=12709138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63045072A Expired - Lifetime JP2710125B2 (ja) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | 燃料電池の水蒸気分離器における余剰水蒸気量制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2710125B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0541219A (ja) * | 1991-08-02 | 1993-02-19 | Osaka Gas Co Ltd | コジエネレーシヨン発電装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6139369A (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-25 | Toshiba Corp | 燃料電池発電プラント |
| JPS62120266U (ja) * | 1986-01-22 | 1987-07-30 |
-
1988
- 1988-02-25 JP JP63045072A patent/JP2710125B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6139369A (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-25 | Toshiba Corp | 燃料電池発電プラント |
| JPS62120266U (ja) * | 1986-01-22 | 1987-07-30 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0541219A (ja) * | 1991-08-02 | 1993-02-19 | Osaka Gas Co Ltd | コジエネレーシヨン発電装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2710125B2 (ja) | 1998-02-10 |
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