JPH031887Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH031887Y2 JPH031887Y2 JP1983084750U JP8475083U JPH031887Y2 JP H031887 Y2 JPH031887 Y2 JP H031887Y2 JP 1983084750 U JP1983084750 U JP 1983084750U JP 8475083 U JP8475083 U JP 8475083U JP H031887 Y2 JPH031887 Y2 JP H031887Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- differential pressure
- pressure
- air
- fuel cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Description
【考案の詳細な説明】
この考案は、燃料電池のガス制御装置に関する
ものであり、とりわけ、反応ガス間の差圧を制御
する燃料電池のガス制御装置に関するものであ
る。
ものであり、とりわけ、反応ガス間の差圧を制御
する燃料電池のガス制御装置に関するものであ
る。
従来、燃料電池のガス制御装置として、第１図
に示すものがあつた。図において、燃料極１ａ、
空気極１ｂを有する燃料電池本体１が密閉した筐
体２に収納されており、流量調節弁３を経て筐体
２に窒素が送給され、流量調節弁４，５を経て燃
料、空気がそれぞれ燃料極１ａ、空気極１ｂに送
給される。筐体２、燃料極１ａ、空気極１ｂの下
流側にはそれぞれ圧力調節弁６，７，８が配設さ
れている。変換器９，１０，１１はそれぞれ筐体
２内の窒素圧力、窒素−燃料差圧、窒素−空気差
圧を電気信号に変換する。これら変換器９，１
０，１１の信号はそれぞれコントローラ１２，１
３，１４に入力され、圧力調節弁６，７，８が操
作されるようになつている。
に示すものがあつた。図において、燃料極１ａ、
空気極１ｂを有する燃料電池本体１が密閉した筐
体２に収納されており、流量調節弁３を経て筐体
２に窒素が送給され、流量調節弁４，５を経て燃
料、空気がそれぞれ燃料極１ａ、空気極１ｂに送
給される。筐体２、燃料極１ａ、空気極１ｂの下
流側にはそれぞれ圧力調節弁６，７，８が配設さ
れている。変換器９，１０，１１はそれぞれ筐体
２内の窒素圧力、窒素−燃料差圧、窒素−空気差
圧を電気信号に変換する。これら変換器９，１
０，１１の信号はそれぞれコントローラ１２，１
３，１４に入力され、圧力調節弁６，７，８が操
作されるようになつている。
燃料極１ａ、空気極１ｂより構成される以上の
ような燃料電池においては、電池の出力特性を向
上させるために、例えば燃料、空気各反応ガスの
動作圧力は、３〜６Kg／cm2ｇ程度に加圧維持され
る。ただし、燃料電池本体１に取り付けられる各
反応ガスマニホールド（図示せず）のレール耐圧
の問題から、通常燃料電池本体１は、窒素で加圧
された筐体２の中に収納され、窒素圧力は反応ガ
スそれぞれの圧力よりも僅かに高い値に保持され
る。このように窒素圧力を反応ガス圧力よりも高
くするのは、漏洩に対する安全性を考慮したもの
である。
ような燃料電池においては、電池の出力特性を向
上させるために、例えば燃料、空気各反応ガスの
動作圧力は、３〜６Kg／cm2ｇ程度に加圧維持され
る。ただし、燃料電池本体１に取り付けられる各
反応ガスマニホールド（図示せず）のレール耐圧
の問題から、通常燃料電池本体１は、窒素で加圧
された筐体２の中に収納され、窒素圧力は反応ガ
スそれぞれの圧力よりも僅かに高い値に保持され
る。このように窒素圧力を反応ガス圧力よりも高
くするのは、漏洩に対する安全性を考慮したもの
である。
一方、燃料電池の燃料極１ａ、空気極１ｂ間に
は、電解液を含む電解質マトリクス（図示せず）
があり、各反応ガス相互が隔てられているが、反
応ガス間に大きな差圧が生ずると、一方の反応ガ
スが他方の電極に侵入する現象、すなわちクロス
オーバを生じて燃料電池の特性を劣化させる。こ
のため、各反応ガスの差圧を十分低い値に抑える
必要がある。反応ガスの差圧の許容量は、例えば
数百mmAgという他であり、このため厳しいガス
圧の制御が要求される。
は、電解液を含む電解質マトリクス（図示せず）
があり、各反応ガス相互が隔てられているが、反
応ガス間に大きな差圧が生ずると、一方の反応ガ
スが他方の電極に侵入する現象、すなわちクロス
オーバを生じて燃料電池の特性を劣化させる。こ
のため、各反応ガスの差圧を十分低い値に抑える
必要がある。反応ガスの差圧の許容量は、例えば
数百mmAgという他であり、このため厳しいガス
圧の制御が要求される。
燃料電池の反応ガスの圧力制御に関する従来の
技術を第１図について説明する。流量調節弁３，
４，５を出た窒素、燃料、空気は、出口側の圧力
調節弁６，７，８によつて、それぞれ圧力コント
ロールされる。すなわち、筐体２の中の窒素圧力
を圧力変換器９で検出し、コントローラ１２で設
定値との比較を行い、圧力調節弁６に動作信号を
送ることによつて窒素圧力が制御される。燃料お
よび空気の圧力は、筐体２内の窒素圧力と燃料供
給圧、空気供給圧との差圧を差圧変換器１０，１
１でそれぞれ検出してコントローラ１３，１４お
よび圧力調節弁７，８により、それぞれの差圧が
所定の値になるように制御される。通常この差圧
は、数十mmAg程度に設定される。
技術を第１図について説明する。流量調節弁３，
４，５を出た窒素、燃料、空気は、出口側の圧力
調節弁６，７，８によつて、それぞれ圧力コント
ロールされる。すなわち、筐体２の中の窒素圧力
を圧力変換器９で検出し、コントローラ１２で設
定値との比較を行い、圧力調節弁６に動作信号を
送ることによつて窒素圧力が制御される。燃料お
よび空気の圧力は、筐体２内の窒素圧力と燃料供
給圧、空気供給圧との差圧を差圧変換器１０，１
１でそれぞれ検出してコントローラ１３，１４お
よび圧力調節弁７，８により、それぞれの差圧が
所定の値になるように制御される。通常この差圧
は、数十mmAg程度に設定される。
したがつて、以上の制御装置により、筐体２内
の窒素圧力を制御することによつて燃料電池の動
作圧力を設定し、いかなる動作圧力においても燃
料圧力、空気圧力を窒素圧力よりも僅かに低い値
に設定することができる。すなわち、窒素−燃
料、窒素−空気各々の差圧が精度良く制御される
ことで、燃料−空気間の差圧を十分低く抑え、前
述のクロスオーバ現象の防止が図られる。
の窒素圧力を制御することによつて燃料電池の動
作圧力を設定し、いかなる動作圧力においても燃
料圧力、空気圧力を窒素圧力よりも僅かに低い値
に設定することができる。すなわち、窒素−燃
料、窒素−空気各々の差圧が精度良く制御される
ことで、燃料−空気間の差圧を十分低く抑え、前
述のクロスオーバ現象の防止が図られる。
しかし、以上のような従来の装置は、燃料電池
が定常運転を行つているときか、あるいは燃料電
池の負荷変動が緩やかで、動作圧力あるいは流量
の変動が緩やかである場合には前述の機能を十分
果すものであつたが、急激な負荷変動を生ずる場
合には過渡的に圧力バランスがくずれ、燃料極、
空気極間に不所望な過大な差圧を生ずるという欠
点があつた。
が定常運転を行つているときか、あるいは燃料電
池の負荷変動が緩やかで、動作圧力あるいは流量
の変動が緩やかである場合には前述の機能を十分
果すものであつたが、急激な負荷変動を生ずる場
合には過渡的に圧力バランスがくずれ、燃料極、
空気極間に不所望な過大な差圧を生ずるという欠
点があつた。
この考案は、上記のような従来のものの欠点を
除去するためになされたもので、燃料電池の燃料
と空気の各ラインの間に差圧緩衝装置を設け、急
激な負荷変動時にも燃料−空気間に異常な差圧を
生じないようにした燃料電池のガス制御装置を提
供することを目的とするものである。
除去するためになされたもので、燃料電池の燃料
と空気の各ラインの間に差圧緩衝装置を設け、急
激な負荷変動時にも燃料−空気間に異常な差圧を
生じないようにした燃料電池のガス制御装置を提
供することを目的とするものである。
以下、この考案の一実施例を第２図、第３図に
ついて説明する。図において、符号１〜１４で示
す部分は第１図における従来のものと同一である
が、この考案は、燃料供給ラインと空気供給ライ
ンの間のバイパス管に、直接的に差圧を吸収でき
る機械的な差圧緩衝装置１５を配設する。第３図
は緩衝装置１５を示し、両側にコイルバネ１６
ａ，１６ｂを張設したピストン１７を、Ｏ−リン
グ１８を介してシリンダ１９に収納し、ピストン
１７の両側にそれぞれ燃料側ライン、空気側ライ
ンを接続してなるもので、ピストン１７の変位、
コイルバネ１６ａ，１６ｂの伸縮によつて差圧変
動を吸収、緩和するものである。
ついて説明する。図において、符号１〜１４で示
す部分は第１図における従来のものと同一である
が、この考案は、燃料供給ラインと空気供給ライ
ンの間のバイパス管に、直接的に差圧を吸収でき
る機械的な差圧緩衝装置１５を配設する。第３図
は緩衝装置１５を示し、両側にコイルバネ１６
ａ，１６ｂを張設したピストン１７を、Ｏ−リン
グ１８を介してシリンダ１９に収納し、ピストン
１７の両側にそれぞれ燃料側ライン、空気側ライ
ンを接続してなるもので、ピストン１７の変位、
コイルバネ１６ａ，１６ｂの伸縮によつて差圧変
動を吸収、緩和するものである。
次に作用、効果について説明する。差圧緩衝装
置１５は、燃料供給ラインと空気供給ラインとの
間に設けられ、差圧のバツフア機能をもたせたも
のである。定常運転においては、前述のとおり窒
素−燃料差圧、窒素−空気差圧のコントロールに
より燃料−空気間の差圧は一定に保たれ、緩衝装
置１５のピストン１７は、この差圧に相当する分
の変位を生じてつり合つている。
置１５は、燃料供給ラインと空気供給ラインとの
間に設けられ、差圧のバツフア機能をもたせたも
のである。定常運転においては、前述のとおり窒
素−燃料差圧、窒素−空気差圧のコントロールに
より燃料−空気間の差圧は一定に保たれ、緩衝装
置１５のピストン１７は、この差圧に相当する分
の変位を生じてつり合つている。
ここで、燃料電池に急激な負荷変動が生じる
と、負荷の増減に応じて燃料電池の負荷制御シス
テム（図示せず）の動作で、流量調節弁４，５の
開度が変化する。同時に圧力調節弁６〜８、変換
器９〜１１、コントローラ１２〜１４である圧力
制御系の動作により、窒素−燃料、窒素−空気の
差圧が一定に制御されようとするが、圧力調節弁
６〜８の応答の遅れおよび応答速度のバラツキに
より一時的に上記の差圧が変動する。そうすると
燃料−空気の差圧のバランスがくずれるが、この
差圧の変動分は差圧緩衝装置１５で吸収され、急
激な差圧変動が防止される。すなわち、燃料−空
気間の差圧が定常運転時より変動すれば、この変
動分に相当するピストン１７の変位を生じ、差圧
の変動を緩和する。差圧変位が緩和されるのは、
コイルバネ１６ａ，１６ｂの伸縮によつて双方の
気体に体積変化を生ずるからである。コイルバネ
１６ａ，１６ｂの伸縮容積、バネ定数は、各回路
の気体容積、許容差圧等から決められる。
と、負荷の増減に応じて燃料電池の負荷制御シス
テム（図示せず）の動作で、流量調節弁４，５の
開度が変化する。同時に圧力調節弁６〜８、変換
器９〜１１、コントローラ１２〜１４である圧力
制御系の動作により、窒素−燃料、窒素−空気の
差圧が一定に制御されようとするが、圧力調節弁
６〜８の応答の遅れおよび応答速度のバラツキに
より一時的に上記の差圧が変動する。そうすると
燃料−空気の差圧のバランスがくずれるが、この
差圧の変動分は差圧緩衝装置１５で吸収され、急
激な差圧変動が防止される。すなわち、燃料−空
気間の差圧が定常運転時より変動すれば、この変
動分に相当するピストン１７の変位を生じ、差圧
の変動を緩和する。差圧変位が緩和されるのは、
コイルバネ１６ａ，１６ｂの伸縮によつて双方の
気体に体積変化を生ずるからである。コイルバネ
１６ａ，１６ｂの伸縮容積、バネ定数は、各回路
の気体容積、許容差圧等から決められる。
なお、上記実施例では差圧緩衝装置１５を燃料
電池の上流側回路に設置したものを示したが、差
圧緩衝装置１５を燃料電池の下流側回路に設置し
てもよい。
電池の上流側回路に設置したものを示したが、差
圧緩衝装置１５を燃料電池の下流側回路に設置し
てもよい。
以上のように、この考案によれば、差圧検出手
段を必要としない簡単な構造により、燃料電池の
急激な負荷変動時にも、燃料極、空気極のガス間
に過大な差圧を生ずることがなく、両極間のクロ
スオーバが防止され、安定した燃料電池の運転を
継続することができる効果が得られる。
段を必要としない簡単な構造により、燃料電池の
急激な負荷変動時にも、燃料極、空気極のガス間
に過大な差圧を生ずることがなく、両極間のクロ
スオーバが防止され、安定した燃料電池の運転を
継続することができる効果が得られる。
第１図は従来装置の系統図、第２図はこの考案
の一実施例の系統図、第３図は同じく要部縦断面
図である。 １……燃料電池本体、１ａ……燃料極、１ｂ…
…空気極、２……筐体、３〜５……流量調節弁、
６〜８……圧力調節弁、９……圧力変換器、１
０，１１……差圧変換器、１２〜１４……コント
ローラ、１５……差圧緩衝装置、１６ａ，１６ｂ
……コイルバネ、１７……ピストン、１８……Ｏ
−リング、１９……シリンダ。なお、各図中、同
一符号は同一又は相当部分を示す。
の一実施例の系統図、第３図は同じく要部縦断面
図である。 １……燃料電池本体、１ａ……燃料極、１ｂ…
…空気極、２……筐体、３〜５……流量調節弁、
６〜８……圧力調節弁、９……圧力変換器、１
０，１１……差圧変換器、１２〜１４……コント
ローラ、１５……差圧緩衝装置、１６ａ，１６ｂ
……コイルバネ、１７……ピストン、１８……Ｏ
−リング、１９……シリンダ。なお、各図中、同
一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 密閉した筐体に収納され燃料極、空気極を有す
る燃料電池本体と、前記筐体内の窒素の圧力を検
出制御する回路と、前記燃料極および前記空気極
それぞれに供給される燃料および空気と前記窒素
との差圧をそれぞれ制御する回路でなり、前記燃
料と前記空気のライン間のバイパス管に直接的に
前記差圧を吸収する差圧緩衝装置を接続した燃料
電池のガス制御装置において、シリンダに収納さ
れコイルバネがそれぞれ張設されたピストンの両
側に燃料、空気のラインをそれぞれ接続してなる
前記差圧緩衝装置を備えてなることを特徴とする
燃料電池のガス制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1983084750U JPS59188681U (ja) | 1983-06-01 | 1983-06-01 | 燃料電池のガス制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1983084750U JPS59188681U (ja) | 1983-06-01 | 1983-06-01 | 燃料電池のガス制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59188681U JPS59188681U (ja) | 1984-12-14 |
| JPH031887Y2 true JPH031887Y2 (ja) | 1991-01-21 |
Family
ID=30214719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1983084750U Granted JPS59188681U (ja) | 1983-06-01 | 1983-06-01 | 燃料電池のガス制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59188681U (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59105272A (ja) * | 1982-12-07 | 1984-06-18 | Toshiba Corp | 燃料電池発電システム |
-
1983
- 1983-06-01 JP JP1983084750U patent/JPS59188681U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59188681U (ja) | 1984-12-14 |
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