JPH02160373A - 燃料電池発電装置の緊急停止方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野〉 本発明は、燃料電池発電装置の緊急な停止の方法に関す
るものである。

〈従来の技術） 近年、燃料の有している化学的エネルギーを直接電気的
エネルギーに変換する燃料電池が提案されている。この
燃料電池は、発電効率が良いことから今後大規模な発電
装置が実用化されると予想されている。この燃料電池は
、通常電解質層を挟んで燃料極と酸化剤極との一対の電
極を配置したもので、燃料極には燃料ガスである水素を
供給し、酸化剤極には酸化剤である空気を供給し、この
時に起こる電気化学的反応を利用して、上記の電極から
電気的エネルギーを取出すものである。

この様な燃料電池を実際に使用するには、上記の反応を
行う燃料電池に加え、これに燃料及び空気を送込む燃料
空気供給装置、発電された直流を交流に変換する直交変
換器、その他これらの機器を制御する運転制御装置を組
合わせた燃料発電装置が必要である。

この様な燃料電池発電装置の一例を第３図に示す。燃料
空気供給装置１は、その管路上に遮断弁２ａを有する燃
料用の配管と、遮断弁２ｂを有する空気用の配管を介し
て燃料電池３に接続されている。この燃料電池３の出力
部は、その直流出力を交流に変換する直交変換器４、変
圧器５、遮断器６を介して電力系統または負荷に接続さ
れている。そして、各機器には、これを運転制御するた
めの運転制御装置７が接続されている。

この様な構造の燃料電池発電装置において、電力系統や
負荷側、あるいは発電装置自体の原因により発電装置を
緊急に停止する場合、従来では、運転制御装置７から各
機器に同時に停止指令を出していた。即ち、運転制御装
置７から遮断弁２ａ。

２ｂに即時「閉」指令を出すと同時に、直交変換器４に
は運転停止指令を出し、また遮断器６には「開」指令を
出すことにより、発電装置を停止していた。これらの各
機器がそれぞれの動作指令を受けてから動作が完了する
までの速度は、第４図のタイムチャートに示す通り、ま
ず直交変換器４の運転停止動作が最も早く半サイクル以
下で完了し、次に遮断器６の開動作が数サイクルで完了
する。遮断弁２ａ、２ｂの閉動作は最も時間がかかり、
数百ミリ秒以上のオーダーで行われる。

この場合、直交変換器４の運転停止とは、燃料電池３の
電気出力を遮断することであるから、電池の電気出力が
遮断した後も遮断弁２ａ、２ｂの閉動作が完了するまで
の間、燃料電池３には燃料と空気が供給されることにな
る。さらに、遮断弁２ａ、２ｂが閉になった後も、弁よ
りも先の配管と燃料電池３内の体積分に相当する燃料が
残存することになる。電気出力遮断後の電池内部燃料は
、電池の出力電圧（無負荷電圧）の上昇となり、電池を
劣化させる。

そこで、従来は電池の直流出力にスイッチ１０ａと抵抗
器１０ｂを接続しておき、直流電圧が許容値以上に上昇
したら、スイッチＩＣ）ａを投入して抵抗器１０ｂによ
りエネルギーを消費させ、無負荷電圧上昇を抑えるとい
う方法が採用されていた。

（発明が解決しようとする課題） ところが従来のように電池の負荷遮断後のエネルギーを
別置きの抵抗器すにて消費する方法は、スイッチ１０ａ
と抵抗器１０ｂ、及びスイッチ１０ａを所定のタイミン
グで投入するための制御装置が必要で、発電装置全体の
構成を複雑化する欠点があった。また、遮断弁２ａ、２
ｂが閏になるまでの燃料と、閉になった後の残存燃料体
積分のエネルギーを消費するためには、抵抗器１０ｂと
して容量の大きなものがらピ・要であり、特に発電装置
全体が大型化すればする程それが顕著になる問題があっ
た。

本発明は上記のような従来技術の問題点を解決し、上記
の抵抗器の消費エネルギーを従来の方法に比べて格段に
小さいものとすることにより、抵抗器の小型・小容量化
、あるいは抵抗器やその投入スイッチを全く不要とする
ことのできる燃料電池発電装置の緊急、停止方法を提供
することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明は、燃料電池と、
この燃料電池に燃料と空気を送ｊ２・む燃料空気供給装
置と、燃料電池によって発電された直流を交流に変換す
る直交変換器と、これらの運転制御装置を有する燃料電
池発電装置に対し、まず燃料電池への水素及び空気の遮
断弁の閉指令を行い、遮断弁の閉動作開始後一定時間遅
らせて直交変換器の運転停止指令を行うようにしたもの
である。

（作用） 上記のような構成を有する本発明においては、遮断弁２
ａ。２ｂの閉動作継続中にも変換器動作を停止せずに運
転を継続し、配管内や燃料電池本体内部の燃料エネルギ
ーを電気エネルギーにして電力系統に放出してしまい、
電池内部のエネルギーか出力悪影響を及ぼさない状態に
なったときに始めて直交変換器４の運転を停止し、最後
に遮断器６を開くものである。従って、遮断弁２ａ１２
ｂの閉動作中も直交変換器４の動作が継続されているこ
とにより、出力電圧値は上昇せずに済むことになる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図により具体
的に説明する。

本実施例において、燃料電池発電装置を緊急停止するに
は、第１図のフローチャートに示すように、まず運転制
御装置７より遮断弁２ａ、２ｂに閉指令を出す。すると
、第２図のタイムチャートに示すように、この閉指令の
時間Ｔ１から遮断弁２ａ、２ｂが閉動作を開始し、燃料
空気供給装置１から燃料電池３に対する燃料及び水素の
供給を停止し始める。遮断弁２ａ、２ｂが徐々に閉じて
行き、これに伴いタイムチャートの直流電圧Ｅｄのグラ
フからも明らかなように、燃料電池の出力電圧が低下し
ていく。このようにして、一定の時間Ｔ２経過した状態
で遮断弁２ａ、２ｂが完全に閉となった時点で、運転制
御装置７より直交変換器４の停止指令と遮断器６の開指
令を出す。するとまず直交変換器４が時間Ｔ３において
直ちに停止し、その後駆動操作機構による開閉動作を行
う遮断器６が開路され、燃料電池３が電力系統や負荷か
ら切り離される。そのとき、燃料電池内部では、無負荷
電圧による出力電圧の上昇が起こるが、すでに燃料が消
費されているので、その出力電圧Ｅｄの上昇値は燃料が
十分残されていた従来の装置に比べて格段に小さいもの
である。その結果、抵抗器１０ｂによる開放電圧が低い
ものとなるので、抵抗器１０ｂを小容量化したり、全く
不要とすることができる。

以上の実施例は遮断弁２ａ、２ｂの閉動作が完了後に直
交変換器４の停止指令を出すように構成したが、他の実
施例として次のようなものが考えられる。

■配管内や燃料電池内部の燃料の残存料を考慮して、遮
断弁２ａ、２ｂの完全閉鎖後さらに一定の時間を保って
直交変換器４を停止する。

■遮断弁２ａ、２ｂの弊動作指令又は閉動作完了から一
定の時間設定した後に、タイマー等を使用して自動的に
変換器４を停止する。

■直流電圧Ｅｄがある設定値以下になったことを検出し
て変換器４を停止する。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明によれば、遮断弁の閉動作指令から
一定の時間を置いて直交変換器を停止するという極めて
簡単な手段により、電圧開放用の抵抗を小容量化したり
、全く、不要とすることができるので、燃料電池発電装
置の小型化及び構造の単純化を可能とすることのできる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃料電池発電装置の緊忠停止方法の一
例を示すフローチャート、第２図は第１図の停止方法に
おける発電装置各部の動作を示すタイムチャート、第３
図は燃料電池発電装置の構造の一例を示すブロック図、
第４図は従来の停止方法における発電装置各部の動作を
示すタイムチャートである。 １・・・燃料空気供給装置、２ａ・・・燃料用遮断弁、
２ｂ・・・空気用遮断弁、３・・・燃料電池、４・・・
直交変換器、５・・・変圧器、６・・・遮断器、７・・
・運転制御装置、１０ａ・・・スイッチ、１０ｂ・・・
抵抗器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料電池と、この燃料電池に燃料と空気を送込む燃料空
   気供給装置と、燃料電池によって発電された直流を交流
   に変換する直交変換器と、これらの運転制御装置を有す
   る燃料電池発電装置に対し、まず燃料電池への水素及び
   空気の遮断弁の閉指令を行い、遮断弁の閉動作開始後一
   定時間遅らせて直交変換器の運転停止指令を行うことを
   特徴とする燃料電池発電装置の緊急停止方法。