JPH05502135A - 燃料電池発電装置 - 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】 燃料電池発電装置 背景技術 本発明は、燃料電池発電装置に関し、特に燃料電池発電装置の補助バーナへの燃 料供給装置に関する。

燃料電池発電装置は、加圧で作動するのか好都合である。燃料電池装置は相当の 熱か発生するので、ターボ圧縮機を使用するのが都合がよい。この圧縮機は、燃 料電池発電装置の機器に供給する空気を、高圧、高温で燃料電池装置を出るガス 生成物のエネルギーを用いて圧縮し、その際これらの排気生成物はターボ圧縮機 のタービン部分を通って流れる。

この発電装置の成る負荷では、ターボ圧縮機を適当なレベルで作動させるために 発生される熱が充分でない。

従って、燃料電池ｇ置からのエネルギーを補うために空気を圧縮機から受け入れ 、燃料を燃焼させる補助バーナが設置されている。

そのような補助バーナは、適当な圧縮機排圧を維持するために必要であるように 調節される主バーナを用いる。

また、補助バーナは、連続的に燃焼して点火を確保するパイロットバーナも有す る。安全のために、そのうな補助バーナは、火炎の存在を検知するノニめの火炎 センサも有する。火炎がなにかの理由のためｊこ消された場合に、この燃料セン サは信号を燃料供給部の弁に送って、補助バーナへの燃料を止める。

発電装置の補助電力系統では１〜５秒の停電、時には１５秒までの停電を経験す るのは普通である。これらは、雷撃ような停電原因の発生後、補助電力系統の遮 断器の再閉路に関連することが多い。燃料は燃料電池発電装置のために圧縮され ているので、そのような停電があると、燃料電池および補助バーナへの燃料圧力 が急速に損失することになり得る。燃料供給圧の急速な低下または補助バ・−す への燃料の完全な損失があると、失火になり、これか火炎センサにより感知され て補助バーナへの燃料が中断されることになる。

可燃物がバーナの炉室内に存在しているので、バーナをすくに再始動させるのは 安全でなく、まずユニットをパージして、それから再始動させなければならない 。このように補助バーナを比較的長い期間停止させると、発電装置全体を運転停 止することになる。

それ故、これらの短時間の停電の間、補助バーナの作動または少なくともその中 のパイロットの作動を維持するのが有利である。

発明の開示 補助バーナを有する燃料電池発電装置では、補助バーナへの燃料供給は主燃料ラ インへの分岐点から得られる。

この分岐点の後に、補助バーナへのラインには逆止弁が取付けられている。燃料 アキュームレータが逆止弁と補助バーナの間に設置されており、それにより燃料 が主燃料圧力の損失にもかかわらず、短い時間補助バーナへ供給され続ける。逆 止弁はアキュームレータに貯蔵された燃料を燃料電池発電装置から隔離している ので、アキュームレータの必要な容量は補助バーナに必要な量たけ供給できるサ イズにするのか合理的である。

図面の簡単な説明 図は燃料電池発電装置の概略図である。

発明を実施するための最良の形態 出口ライン１０からのガス状燃料は、主燃料ライン１４を通して燃料電池装置１ ６へ送り出すために圧縮機１２により圧縮される。この燃料電池装置は、水素脱 硫装置、シフトコンバータ、熱交換器、ガス改質器および燃料電池それ自体が大 きな割合を占めている。燃料電池装置からの高温排気は、排気導管１８を通って ターボ圧縮機２２のタービン２０へ流れる。ターボ圧縮機は、図示のように第二 段２４を有する多段でもよい。

これらのタービンは、中間冷却器２８を間に有する、二つの部分に示した空気圧 縮機２６を駆動する。位置３０からの大気が燃料電池を作動させるため主空気供 給導管３２を通って燃料電池へ導入される。

燃料電池装置から排気導管１８を通るガスのエネルギーはターボ圧縮機を作動さ せるのに必ずしも充分でないノテ、補助バーナ４０が設置されている。このバー ナのへの空気は圧縮機２２の出口がら取られていて、導管４２を通って補助バー ナへ送られる。

補助バーナへの供給燃料は補助バーナ導管４４を通りそこでは補助バーナ導管が 主バーナ４８に供給するだめの主燃料導管４６と、パイロットバーナ５２に供給 するためのパイロット導管５ｏとに分割されるのか好都合である。

アクチュエータ５６により作動される緊急遮断弁５４は火炎センサ５８に応答す る。火炎がなくなると、安全のため火炎センサが作用して、すぐに弁５４を閉し る。

導管１４に位置する加圧された燃料供給部６ｏとバーナ４０の間には、逆止弁６ ２が取付けられている。また逆止弁とバーナの間に、ガスアキュームレータ６４ が取付けられている。導管１４内の圧力がなくなると、逆止弁６２は、アキュー ムレータ６４から放出するガスが燃料電池装置１６により使用される燃焼が流れ る導管１４に逆流するのを防止しする。

この逆止弁とアキュームレータは、少なくともパイロットバーナ５２への燃料供 給を可能にするように設置しなければならない。パイロットバーナへの燃料供給 はライン５０のような位置に配置できるが、さらに導管１４に燃料圧力がなくな った時に主バーナ４８だけでなくバイロットバーナに燃料が供給できるように、 図示したように配置するのが好ましい。

万一の停電の時には、圧縮機１２が一時的に停止し、かつライン１４の圧力下で 急速に減少する。アキュームレータ６４から、ダイヤフラム６６の下に貯蔵され ている燃料が特にパイロット５２へ、および主バーナ４８へも供給され続ける。

燃料電池装置１６の大きい容量のため、ターボ圧縮機系統はしばらくの開作動す る傾向かあり、それによって導管４２を通ってバーナ４０へ空気を供給し続ける ことができる。

アキュームレータ６４の容積の有効利用は、アキュームレータ６４に制御弁７０ を介して接続されている高度に圧縮された窒素６８の供給部を有することにより 達成される。圧力調整器７２は、アキュームレータ６４内の空間部７４＄の窒素 または他の不活性ガスの流れを制御するように作動し、これは、ダイアフラム６ ６の燃料側と反対側にある。従って、実質的にアキュームレータ内のガスの全量 は、圧力の損失なしで緊急の間使用できる。

要　約　書 国際調査報告 燃料電池発電装置は、ターボ圧縮機（２２）への入力を補うために補助バーナ（ ４０）を有する。ノく−ナへのガスライン（４４）は、逆止弁（６２）と、この 逆止弁の下流のアキュームレータ（６４）を含む。一時的な停電があると、少な くとも補助ノく−ナのノくイロ・ソトノく−す（５２）への連続したガス供給に より、フレームアウトやその結果としての比較的長い時間の発電装置の停止力く 避けられる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．圧縮燃料供給部と、燃料調整装置および燃料電池を有する燃料電池装置と、 燃料を前記燃料供給部から前記燃料電池装置へ送るための主燃料導管と、前記燃 料電池装置から排気生成物を受け入れるタービンおよび圧縮空気のための圧縮機 を有するターボ圧縮機と、前記圧縮機から前記燃料電池装置へ空気を送るための 主空気導管と、主バーナおよびパイロットバーナを有する補助バーナと、前記圧 縮機から前記補助バーナへ空気を送るための補助空気導管と、燃料を前記圧縮燃 料供給部から前記補助バーナへ送るための補助燃料導管と、前記補助バーナから 排気生成物を前記タービンへ送るための補助排気導管と、前記燃料供給部と前記 パイロットバーナの間に設置された逆止弁と、前記逆止弁と前記パイロットバー ナの間に位置する前記補助燃料導管に接続されたかスアキュームレータとを備え た燃料電池発電装置。
2. ２．　前記逆止弁が前記圧縮燃料供給部と前記バーナの間の前記補助燃料導管に 位置し、かつ前記ガスアキュームレータが前記燃料供給部と前記バーナの間の前 記補助燃料導管に位置している、請求の範囲１の燃料電池発電装置。
3. ３．前記アキュームレータに分離ダイアフラムを有し、前記燃料が前記ダイアフ ラムの一方の側に位置し、不活性ガスが前記ダイアフラムの第二の側に位置して おり、また貯蔵される圧縮不活性ガスの貯蔵部と、前記不活性ガスの貯蔵部から ガスを前記ダイアフラムの前記第二の側への導入を制御するための手段とを備え た、請求の範囲２の燃料電池発電装置。
4. ４．空気供給装置として機能するターボ圧縮機と、前記ターボ圧縮機のための駆 動力を供給するための補助バーナとを有する燃料電池発電装置において、前記補 助バーナのための燃料アキュームレータが、燃料を前記補助バーナへ供給するた めの燃料供給配管に配置されている燃料電池発電装置。