JPH06105620B2 - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
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- JPH06105620B2 JPH06105620B2 JP60214523A JP21452385A JPH06105620B2 JP H06105620 B2 JPH06105620 B2 JP H06105620B2 JP 60214523 A JP60214523 A JP 60214523A JP 21452385 A JP21452385 A JP 21452385A JP H06105620 B2 JPH06105620 B2 JP H06105620B2
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- H—ELECTRICITY
- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Sustainable Energy (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は燃料電池の燃料極と酸化剤極（以下、空気極と
称する）における極間差圧を一定値に制御する極間差圧
制御手段を備えて成る燃料電池発電システムの改良に関
する。
称する）における極間差圧を一定値に制御する極間差圧
制御手段を備えて成る燃料電池発電システムの改良に関
する。
従来、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装置として燃料電池が知られてい
る。この燃料電池は通常、電解質を保持するマトリック
ス層を挟んで燃料極および酸化剤極からなる一対の多孔
質電極を対向配置するとともに、燃料極の背面に水素等
の燃料を接触させまた空気極の背面に空気等の酸化剤を
接触させ、このときに起こる電気化学的反応を利用して
上記両電極間から電気エネルギーを取りだすようにした
ものであり、上記燃料と酸化剤が供給されている限り高
い変換効率で電気エネルギーを取り出すことができるも
のである。
エネルギーに変換する装置として燃料電池が知られてい
る。この燃料電池は通常、電解質を保持するマトリック
ス層を挟んで燃料極および酸化剤極からなる一対の多孔
質電極を対向配置するとともに、燃料極の背面に水素等
の燃料を接触させまた空気極の背面に空気等の酸化剤を
接触させ、このときに起こる電気化学的反応を利用して
上記両電極間から電気エネルギーを取りだすようにした
ものであり、上記燃料と酸化剤が供給されている限り高
い変換効率で電気エネルギーを取り出すことができるも
のである。
またこの種の燃料電池においては、燃料としての水素ガ
スを、原料ガスを水蒸気改質することによって生成する
ための燃料改質器を備えて燃料電池発電システムを構成
していることが多い。この燃料改質器は、内部に改質反
応触媒層が設けられた改質管の内側に原料ガスおよび水
蒸気の混合ガスを導入し、かつ上記改質管の外側に燃焼
用燃料および燃焼用空気を燃焼器により燃焼して得られ
た高温加熱ガスを通過させることにより、上記混合ガス
を改質ガスに改質して負荷としての燃料電池へ供給する
ようにしたものである。
スを、原料ガスを水蒸気改質することによって生成する
ための燃料改質器を備えて燃料電池発電システムを構成
していることが多い。この燃料改質器は、内部に改質反
応触媒層が設けられた改質管の内側に原料ガスおよび水
蒸気の混合ガスを導入し、かつ上記改質管の外側に燃焼
用燃料および燃焼用空気を燃焼器により燃焼して得られ
た高温加熱ガスを通過させることにより、上記混合ガス
を改質ガスに改質して負荷としての燃料電池へ供給する
ようにしたものである。
ところで、この種の燃料改質器を備えた燃料電池発電シ
ステムにおいては、水蒸気改質反応の熱源として、空気
処理装置で圧縮によって得られた圧縮空気を燃料電池に
導入し、この燃料電池にて発電に使用した後の排空気を
その燃焼用空気として用いるようにすることが、燃料電
池発電システムの熱効率の面からは好ましいものであ
る。
ステムにおいては、水蒸気改質反応の熱源として、空気
処理装置で圧縮によって得られた圧縮空気を燃料電池に
導入し、この燃料電池にて発電に使用した後の排空気を
その燃焼用空気として用いるようにすることが、燃料電
池発電システムの熱効率の面からは好ましいものであ
る。
第２図は、この種の燃料改質器を備えた燃料電池発電シ
ステムの構成例を示したものである。図において、１は
空気を圧縮して圧縮空気を得る例えばターボ・コンプレ
ッサ等からなる空気処理装置、２は原料ガスおよび水蒸
気の混合ガスを供給する原燃料供給装置である。また、
３は内部に改質反応触媒層が設けられた改質管31の内側
に上記原燃料供給装置２からの原料ガスおよび水蒸気の
混合ガスを導入し、かつ上記改質管31の外側に燃焼用燃
料および燃焼用空気を燃焼器32により燃焼して得られた
高温加熱ガスを通過させることにより、上記混合ガスを
改質ガスに改質する燃料改質器である。さらに、４は上
記燃料改質器３からの改質ガスを燃料として燃料極41に
導入すると共に、上記空気処理装置１で得られた圧縮空
気を空気供給ライン７、空気流量調節弁８を介し酸化剤
として空気極42に導入し、これらを電気化学的に反応さ
せて発電を行なう燃料電池で、その発電に使用した後の
空気を極間差圧調節弁９、排空気ライン10を介し上記燃
料改質器３への燃焼用空気として排出すると共に、同じ
く発電に使用した後の燃料を排燃料ライン11を介し上記
燃料改質器３への燃焼用燃料として排出するようにして
いる。さらにまた、12は上記燃料電池４の燃料極41と空
気極42における差圧を検出する差圧検出器13からの検出
出力を基に、当該差圧を常に一定値に保つように上記極
間差圧調節弁９の開度を制御する弁制御器で、これら極
間差圧調節弁９、弁制御器12および差圧検出器13から極
間差圧制御手段が構成されている。
ステムの構成例を示したものである。図において、１は
空気を圧縮して圧縮空気を得る例えばターボ・コンプレ
ッサ等からなる空気処理装置、２は原料ガスおよび水蒸
気の混合ガスを供給する原燃料供給装置である。また、
３は内部に改質反応触媒層が設けられた改質管31の内側
に上記原燃料供給装置２からの原料ガスおよび水蒸気の
混合ガスを導入し、かつ上記改質管31の外側に燃焼用燃
料および燃焼用空気を燃焼器32により燃焼して得られた
高温加熱ガスを通過させることにより、上記混合ガスを
改質ガスに改質する燃料改質器である。さらに、４は上
記燃料改質器３からの改質ガスを燃料として燃料極41に
導入すると共に、上記空気処理装置１で得られた圧縮空
気を空気供給ライン７、空気流量調節弁８を介し酸化剤
として空気極42に導入し、これらを電気化学的に反応さ
せて発電を行なう燃料電池で、その発電に使用した後の
空気を極間差圧調節弁９、排空気ライン10を介し上記燃
料改質器３への燃焼用空気として排出すると共に、同じ
く発電に使用した後の燃料を排燃料ライン11を介し上記
燃料改質器３への燃焼用燃料として排出するようにして
いる。さらにまた、12は上記燃料電池４の燃料極41と空
気極42における差圧を検出する差圧検出器13からの検出
出力を基に、当該差圧を常に一定値に保つように上記極
間差圧調節弁９の開度を制御する弁制御器で、これら極
間差圧調節弁９、弁制御器12および差圧検出器13から極
間差圧制御手段が構成されている。
［背景技術の問題点］ しかしながら、以上のような燃料改質器を備えた燃料電
池発電システムにおいては、システムの連続最低負荷か
ら目標負荷まで負荷急増を行なう場合に次のような問題
が生じる。すなわち、いま例えば燃料電池発電システム
の連続最低負荷（例えば25％）から目標負荷（例えば10
0％）まで負荷急増を行なう場合、燃料流量調節弁６お
よび空気流量調節弁８の開制御によって、燃料電池４へ
導入される圧縮空気および改質ガスはその流量が急増す
る。そして、これにより仮に燃料極41側に極間差圧が過
大となったようなときには、差圧検出器13からの検出出
力を基に当該差圧を一定値に保つように、弁制御器12に
より上記極間差圧調節弁９の開度が閉方向に制御される
ことになる。しかし、かかる燃料電池発電システムで
は、上述したように燃料電池４での発電に使用した後の
空気を極間差圧調節弁９、排空気ライン10を介し、上記
燃料改質器３へその燃焼用空気として導入するように構
成していることから、上記の如きシステムの負荷急増時
（過渡変動時）に極間差圧調節弁９の開度が閉方向に絞
られたことにより、燃料改質器３の燃焼器32が安定に燃
焼を継続するのに最低限必要な燃焼用空気流量を確保す
ることが不可能となる。その結果、燃料改質器３の燃焼
器32の燃焼が非常に不安定となり、場合によっては燃焼
器32が失火してしまうというような問題がある。
池発電システムにおいては、システムの連続最低負荷か
ら目標負荷まで負荷急増を行なう場合に次のような問題
が生じる。すなわち、いま例えば燃料電池発電システム
の連続最低負荷（例えば25％）から目標負荷（例えば10
0％）まで負荷急増を行なう場合、燃料流量調節弁６お
よび空気流量調節弁８の開制御によって、燃料電池４へ
導入される圧縮空気および改質ガスはその流量が急増す
る。そして、これにより仮に燃料極41側に極間差圧が過
大となったようなときには、差圧検出器13からの検出出
力を基に当該差圧を一定値に保つように、弁制御器12に
より上記極間差圧調節弁９の開度が閉方向に制御される
ことになる。しかし、かかる燃料電池発電システムで
は、上述したように燃料電池４での発電に使用した後の
空気を極間差圧調節弁９、排空気ライン10を介し、上記
燃料改質器３へその燃焼用空気として導入するように構
成していることから、上記の如きシステムの負荷急増時
（過渡変動時）に極間差圧調節弁９の開度が閉方向に絞
られたことにより、燃料改質器３の燃焼器32が安定に燃
焼を継続するのに最低限必要な燃焼用空気流量を確保す
ることが不可能となる。その結果、燃料改質器３の燃焼
器32の燃焼が非常に不安定となり、場合によっては燃焼
器32が失火してしまうというような問題がある。
［発明の目的］ 本発明は上記の問題を解消するためになされたもので、
その目的はシステムの負荷急増時（過渡変動時）におけ
る極間差圧調節弁の絞りによる燃料改質器の燃焼器への
空気供給不足を避け、常時最低限の燃焼用空気流量を確
保して燃焼器の燃焼不安定や失火を確実に防止すること
が可能な信頼性の高い燃料電池発電システムを提供する
ことにある。
その目的はシステムの負荷急増時（過渡変動時）におけ
る極間差圧調節弁の絞りによる燃料改質器の燃焼器への
空気供給不足を避け、常時最低限の燃焼用空気流量を確
保して燃焼器の燃焼不安定や失火を確実に防止すること
が可能な信頼性の高い燃料電池発電システムを提供する
ことにある。
［発明の概要］ 上記目的を達成するために本発明においては、空気を圧
縮して圧縮空気を得る空気処理装置と、内部に改質反応
触媒層が設けられ、原料ガスおよび水蒸気の混合ガスを
導入し、かつ燃焼用燃料および燃焼用空気を内部の燃焼
器により燃焼して得られた熱を混合ガスに伝えることに
より当該混合ガスを改質ガスに改質する燃料改質器と、
燃料改質器からの改質ガスを燃料として燃料極に導入す
ると共に空気処理装置で得られた圧縮空気を酸化剤とし
て酸化剤極に導入し、これらを電気化学的に反応させて
発電を行ない、かつこの発電に使用した後の空気を排空
気ラインを介し前記燃料改質器への燃焼用空気として排
出する燃料電池と、排空気ライン上に設けられた第１の
弁と、燃料電池の燃料極と酸化剤極における差圧を一定
値に保つように第１の弁の開度を制御する弁制御器と、
第１の弁をバイパスするように設けられたバイパスライ
ンと、バイパスライン上に設けられ、燃料改質器の燃焼
器における失火防止用の最低限の空気流量を得るように
弁開度が設定された第２の弁とを備えて構成することに
より、第１の弁開度が絞られても第２の弁によって燃焼
器へ燃焼するのに最低限必要な燃焼用空気を供給し、燃
焼器の燃焼を安定に行なわせるようにしたことを特徴と
する。なお、バイパスラインに設けられた第２の弁の開
度によって確保される空気の流量は燃料改質器の燃焼器
における失火防止用の最低限の空気流量である。この失
火防止用の最低限の空気流量は、通常状態で前記差圧が
一定値に保持されている場合における第１の弁の開度に
比較して、例えば1/10以下のごく僅かな流量である。し
たがって、この1/10以下のわずかな量の空気が常時通流
していたとしても、弁制御器において、前記第１の弁の
開度を調整して、前記差圧を一定値に十分制御すること
が可能である。また、バイパスラインがない場合に極間
差圧調節弁（第１の弁）が極度に絞り込まれた状態にな
るのは負荷急変等の過渡変化時のみである。したがっ
て、バイパスラインを設けたことにより、たとえ、この
第１の弁が全閉になり、差圧調整が制御不能となったと
しても、それは負荷急増時等の過渡的にごく短時間発生
するのみであり許容範囲である。
縮して圧縮空気を得る空気処理装置と、内部に改質反応
触媒層が設けられ、原料ガスおよび水蒸気の混合ガスを
導入し、かつ燃焼用燃料および燃焼用空気を内部の燃焼
器により燃焼して得られた熱を混合ガスに伝えることに
より当該混合ガスを改質ガスに改質する燃料改質器と、
燃料改質器からの改質ガスを燃料として燃料極に導入す
ると共に空気処理装置で得られた圧縮空気を酸化剤とし
て酸化剤極に導入し、これらを電気化学的に反応させて
発電を行ない、かつこの発電に使用した後の空気を排空
気ラインを介し前記燃料改質器への燃焼用空気として排
出する燃料電池と、排空気ライン上に設けられた第１の
弁と、燃料電池の燃料極と酸化剤極における差圧を一定
値に保つように第１の弁の開度を制御する弁制御器と、
第１の弁をバイパスするように設けられたバイパスライ
ンと、バイパスライン上に設けられ、燃料改質器の燃焼
器における失火防止用の最低限の空気流量を得るように
弁開度が設定された第２の弁とを備えて構成することに
より、第１の弁開度が絞られても第２の弁によって燃焼
器へ燃焼するのに最低限必要な燃焼用空気を供給し、燃
焼器の燃焼を安定に行なわせるようにしたことを特徴と
する。なお、バイパスラインに設けられた第２の弁の開
度によって確保される空気の流量は燃料改質器の燃焼器
における失火防止用の最低限の空気流量である。この失
火防止用の最低限の空気流量は、通常状態で前記差圧が
一定値に保持されている場合における第１の弁の開度に
比較して、例えば1/10以下のごく僅かな流量である。し
たがって、この1/10以下のわずかな量の空気が常時通流
していたとしても、弁制御器において、前記第１の弁の
開度を調整して、前記差圧を一定値に十分制御すること
が可能である。また、バイパスラインがない場合に極間
差圧調節弁（第１の弁）が極度に絞り込まれた状態にな
るのは負荷急変等の過渡変化時のみである。したがっ
て、バイパスラインを設けたことにより、たとえ、この
第１の弁が全閉になり、差圧調整が制御不能となったと
しても、それは負荷急増時等の過渡的にごく短時間発生
するのみであり許容範囲である。
以下、本発明を図面に示す一実施例について説明する。
第１図は、本実施例による燃料電池発電システムの構成
例を示すもので、第２図と同一部分には同一符号を付し
てその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ
述べる。
第１図は、本実施例による燃料電池発電システムの構成
例を示すもので、第２図と同一部分には同一符号を付し
てその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ
述べる。
つまり第１図は、第２図における第１の弁としての極間
差圧調節弁９に対して、これをバイパスするようにバイ
パスライン14を設け、さらにこのバイパスライン14上に
は前記燃料改質器３の燃焼器32が燃焼するのに最低限必
要な空気流量を得るように弁開度が設定された第２の弁
としてのバイパス弁15を設けて構成するようにしたもの
である。
差圧調節弁９に対して、これをバイパスするようにバイ
パスライン14を設け、さらにこのバイパスライン14上に
は前記燃料改質器３の燃焼器32が燃焼するのに最低限必
要な空気流量を得るように弁開度が設定された第２の弁
としてのバイパス弁15を設けて構成するようにしたもの
である。
かかる構成の燃料電池発電システムにおいて、原燃料供
給装置２から供給される原料ガスおよび水蒸気の混合ガ
スは燃料改質器３の改質管31へ導入され、燃焼器32より
燃焼して得られた高温加熱ガスによって改質ガスに改質
され、負荷指令値に応じた流量が燃料供給ライン５上に
ある燃料流量調節弁６で調節されて燃料電池４の燃料極
41へ供給される。一方、空気処理装置１から供給される
圧縮空気は、上記負荷指令値に応じた流量が空気供給ラ
イン７上にある空気流量調節弁８で調節されて燃料電池
４の空気極42へ供給される。そして、燃料電池４ではこ
れらを電気化学的に反応させて発電を行ない、この発電
に使用された排燃料は排燃料ライン11を通し、上記燃料
改質器３の燃焼器32への燃焼用燃料として、また同じく
発電に使用された排空気は排空気ライン10を通し燃料改
質器３の燃焼器32への燃焼用空気として夫々供給され
る。一方、上記排空気ライン10上に設けられた極間差圧
調節弁９は、上記燃料電池４における燃料極41と空気極
42との極間差圧が一定値となるように、弁制御器12によ
ってその開度が制御されている。また、上記極間差圧調
節弁９をバイパスするバイパスライン14上に設けられた
バイパス弁15は、上記燃料改質器３の燃焼器32が燃焼す
るのに最低限必要な空気流量を得るように弁開度が常に
一定に固定されている。
給装置２から供給される原料ガスおよび水蒸気の混合ガ
スは燃料改質器３の改質管31へ導入され、燃焼器32より
燃焼して得られた高温加熱ガスによって改質ガスに改質
され、負荷指令値に応じた流量が燃料供給ライン５上に
ある燃料流量調節弁６で調節されて燃料電池４の燃料極
41へ供給される。一方、空気処理装置１から供給される
圧縮空気は、上記負荷指令値に応じた流量が空気供給ラ
イン７上にある空気流量調節弁８で調節されて燃料電池
４の空気極42へ供給される。そして、燃料電池４ではこ
れらを電気化学的に反応させて発電を行ない、この発電
に使用された排燃料は排燃料ライン11を通し、上記燃料
改質器３の燃焼器32への燃焼用燃料として、また同じく
発電に使用された排空気は排空気ライン10を通し燃料改
質器３の燃焼器32への燃焼用空気として夫々供給され
る。一方、上記排空気ライン10上に設けられた極間差圧
調節弁９は、上記燃料電池４における燃料極41と空気極
42との極間差圧が一定値となるように、弁制御器12によ
ってその開度が制御されている。また、上記極間差圧調
節弁９をバイパスするバイパスライン14上に設けられた
バイパス弁15は、上記燃料改質器３の燃焼器32が燃焼す
るのに最低限必要な空気流量を得るように弁開度が常に
一定に固定されている。
次に、このような状態からいま例えば負荷指令値を増加
させて、燃料電池発電システムの負荷を連続最低負荷
（例えば25％）から目標負荷（例えば100％）まで負荷
急増を行なう場合には、燃料流量調節弁６および空気流
量調節弁８の開制御によって、燃料電池４へ導入される
圧縮空気および改質ガスはその流量が急増する。そし
て、れにより仮に燃料極41側に極間差圧が過大となった
ようなときには、差圧検出器13からの検出出力を基に当
該差圧を一定値に保つように、弁制御器12により上記極
間差圧調節弁９の開度が閉方向に制御されることにな
る。この場合、本実施例の燃料電池発電システムでは、
燃料電池４での発電に使用した後の空気を燃料改質器３
の燃焼器32へ供給する排空気ライン10上の極間差圧調節
弁９に対して、これをバイパスするように弁開度が常に
一定に固定されたバイパス弁15を有するバイパスライン
14を設ける構成としていることから、上記負荷急増時
（過渡変動時）に極間差圧調節弁９の開度が閉方向に絞
られても、極間差圧調節弁９の弁開度に関係なく燃料改
質器３の燃焼器32へ燃焼に最低限必要な流量の空気が常
に確保されることになる。その結果、燃料改質器３の燃
焼器32の燃焼が極めて安定となり、従来のような燃焼器
32の失火を確実に防止することが可能となる。
させて、燃料電池発電システムの負荷を連続最低負荷
（例えば25％）から目標負荷（例えば100％）まで負荷
急増を行なう場合には、燃料流量調節弁６および空気流
量調節弁８の開制御によって、燃料電池４へ導入される
圧縮空気および改質ガスはその流量が急増する。そし
て、れにより仮に燃料極41側に極間差圧が過大となった
ようなときには、差圧検出器13からの検出出力を基に当
該差圧を一定値に保つように、弁制御器12により上記極
間差圧調節弁９の開度が閉方向に制御されることにな
る。この場合、本実施例の燃料電池発電システムでは、
燃料電池４での発電に使用した後の空気を燃料改質器３
の燃焼器32へ供給する排空気ライン10上の極間差圧調節
弁９に対して、これをバイパスするように弁開度が常に
一定に固定されたバイパス弁15を有するバイパスライン
14を設ける構成としていることから、上記負荷急増時
（過渡変動時）に極間差圧調節弁９の開度が閉方向に絞
られても、極間差圧調節弁９の弁開度に関係なく燃料改
質器３の燃焼器32へ燃焼に最低限必要な流量の空気が常
に確保されることになる。その結果、燃料改質器３の燃
焼器32の燃焼が極めて安定となり、従来のような燃焼器
32の失火を確実に防止することが可能となる。
上述したように、本実施例による燃料電池発電システム
は、空気を圧縮して圧縮空気を得る空気処理装置１と、
内部に改質反応触媒層が設けられた改質管31の内側に原
燃料供給装置２からの原料ガスおよび水蒸気の混合ガス
を導入し、かつ上記改質管31の外側に燃焼用燃料および
燃焼用空気を燃焼器32により燃焼して得られた高温加熱
ガスを通過させることにより上記混合ガスを改質ガスに
改質する燃料改質器３と、この燃料改質器３からの改質
ガスを燃料として燃料極41に導入すると共に上記空気処
理装置１で得られた圧縮空気を酸化剤として空気極42に
導入し、これらを電気化学的に反応させて発電を行な
い、かつこの発電に使用した後の空気を排空気ライン10
を介し上記燃料改質器３への燃焼用空気として排出する
燃料電池４と、上記排空気ライン10上に設けられた極間
差圧調節弁９と、上記燃料電池４の燃料極41と空気極42
における差圧を一定値に保つように上記極間差圧調節弁
９の開度を制御する弁制御器12と、上記極間差圧調節弁
９をバイパスするように設けられたバイパスライン14
と、このバイパスライン14上に設けられ上記燃料改質器
３の燃焼器32が燃焼するのに最低限必要な空気流量を得
るように弁開度が設定されたバイパス弁15とから構成す
るようにしたものである。
は、空気を圧縮して圧縮空気を得る空気処理装置１と、
内部に改質反応触媒層が設けられた改質管31の内側に原
燃料供給装置２からの原料ガスおよび水蒸気の混合ガス
を導入し、かつ上記改質管31の外側に燃焼用燃料および
燃焼用空気を燃焼器32により燃焼して得られた高温加熱
ガスを通過させることにより上記混合ガスを改質ガスに
改質する燃料改質器３と、この燃料改質器３からの改質
ガスを燃料として燃料極41に導入すると共に上記空気処
理装置１で得られた圧縮空気を酸化剤として空気極42に
導入し、これらを電気化学的に反応させて発電を行な
い、かつこの発電に使用した後の空気を排空気ライン10
を介し上記燃料改質器３への燃焼用空気として排出する
燃料電池４と、上記排空気ライン10上に設けられた極間
差圧調節弁９と、上記燃料電池４の燃料極41と空気極42
における差圧を一定値に保つように上記極間差圧調節弁
９の開度を制御する弁制御器12と、上記極間差圧調節弁
９をバイパスするように設けられたバイパスライン14
と、このバイパスライン14上に設けられ上記燃料改質器
３の燃焼器32が燃焼するのに最低限必要な空気流量を得
るように弁開度が設定されたバイパス弁15とから構成す
るようにしたものである。
従って、次のような効果を得ることができる。
（ａ）従来問題となっていたシステムの負荷急増時（過
渡変動時）における極間差圧調節弁９の絞り込みによ
る、燃料改質器３の燃焼器32に対する燃焼用空気の供給
不足を解決でき、燃焼器32の燃焼不安定や失火を確実に
防止することが可能となる。
渡変動時）における極間差圧調節弁９の絞り込みによ
る、燃料改質器３の燃焼器32に対する燃焼用空気の供給
不足を解決でき、燃焼器32の燃焼不安定や失火を確実に
防止することが可能となる。
（ｂ）仮に極間差圧調節弁９が誤動作して弁が全閉状態
になっても、極間差圧調節弁９をバイパスする空気流量
が常に流れているので、極間差圧が超過大となることを
防止することができ、燃料電池４を保護する上で極めて
有効的である。
になっても、極間差圧調節弁９をバイパスする空気流量
が常に流れているので、極間差圧が超過大となることを
防止することができ、燃料電池４を保護する上で極めて
有効的である。
尚、上記実施例においてはシステムの負荷急増時（過渡
変動時）に燃料改質器３の燃焼器32へ供給する最低限必
要空気流量を確保する手段として、極間差圧調節弁９を
バイパスするバイパスライン14およびバイパス弁15を設
けた場合について述べたが、何んらこれに限定されるも
のではなく次のような手段を講じるようにしても同様の
作用効果が得られるものである。
変動時）に燃料改質器３の燃焼器32へ供給する最低限必
要空気流量を確保する手段として、極間差圧調節弁９を
バイパスするバイパスライン14およびバイパス弁15を設
けた場合について述べたが、何んらこれに限定されるも
のではなく次のような手段を講じるようにしても同様の
作用効果が得られるものである。
（ａ）極間差圧調節弁９をバイパスするバイパスライン
14上にあるバイパス弁15を、調節弁に代えるようにして
もよい。
14上にあるバイパス弁15を、調節弁に代えるようにして
もよい。
（ｂ）極間差圧調節弁９をバイパスするバイパスライン
14上にあるバイパス弁15を、流量調節機能を有するもの
例えばオリフィス等に代えるようにしてもよい。
14上にあるバイパス弁15を、流量調節機能を有するもの
例えばオリフィス等に代えるようにしてもよい。
その他、本発明はその要旨を変更しない範囲で、種々に
変形して実施することができるものである。
変形して実施することができるものである。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、燃料電池と燃料改
質器とを接続する排空気ライン上に設けられた第１の弁
をバイパスするバイパスラインを設け、このバイパスラ
インに燃料改質器の燃焼器における失火防止用の最低限
の空気流量を得るように弁開度が設定された第２の弁を
設けている。したがって、システムの負荷急増時（過渡
変動時）における極間差圧調節弁の絞りによる燃料改質
器の燃焼器への空気供給不足を避け、常時最低限の燃焼
用空気流量を確保して燃焼器の燃焼不安定や失火を確実
に防止することが可能な極めて信頼性の高い燃料電池発
電システムが提供できる。
質器とを接続する排空気ライン上に設けられた第１の弁
をバイパスするバイパスラインを設け、このバイパスラ
インに燃料改質器の燃焼器における失火防止用の最低限
の空気流量を得るように弁開度が設定された第２の弁を
設けている。したがって、システムの負荷急増時（過渡
変動時）における極間差圧調節弁の絞りによる燃料改質
器の燃焼器への空気供給不足を避け、常時最低限の燃焼
用空気流量を確保して燃焼器の燃焼不安定や失火を確実
に防止することが可能な極めて信頼性の高い燃料電池発
電システムが提供できる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は従来
の燃料電池発電システムを示す構成図である。 １…空気処理装置、２…原燃料供給装置、３…燃料改質
器、31…改質管、32…燃焼器、４…燃料電池、41…燃料
極、42…空気極、５…燃料供給ライン、６…燃料流量調
節弁、７…空気供給ライン、８…空気流量調節弁、９…
極間差圧調節弁、10…排空気ライン、11…排燃料ライ
ン、12…弁制御器、13…差圧検出器、14…バイパスライ
ン、15…バイパス弁。
の燃料電池発電システムを示す構成図である。 １…空気処理装置、２…原燃料供給装置、３…燃料改質
器、31…改質管、32…燃焼器、４…燃料電池、41…燃料
極、42…空気極、５…燃料供給ライン、６…燃料流量調
節弁、７…空気供給ライン、８…空気流量調節弁、９…
極間差圧調節弁、10…排空気ライン、11…排燃料ライ
ン、12…弁制御器、13…差圧検出器、14…バイパスライ
ン、15…バイパス弁。
Claims (1)
- 【請求項１】空気を圧縮して圧縮空気を得る空気処理装
置と、 内部に改質反応触媒層が設けられ、原料ガスおよび水蒸
気の混合ガスを導入し、かつ燃焼用燃料および燃焼用空
気を内部の燃焼器により燃焼して得られた熱を前記混合
ガスに伝えることにより当該混合ガスを改質ガスに改質
する燃料改質器と、 前記燃料改質器からの改質ガスを燃料として燃料極に導
入すると共に前記空気処理装置で得られた圧縮空気を酸
化剤として酸化剤極に導入し、これらを電気化学的に反
応させて発電を行ない、かつこの発電に使用した後の空
気を排空気ラインを介し前記燃料改質器への燃焼用空気
として排出する燃料電池と、 前記排空気ライン上に設けられた第１の弁と、 前記燃料電池の燃料極と酸化剤極における差圧を一定値
に保つように前記第１の弁の開度を制御する弁制御器
と、 前記第１の弁をバイパスするように設けられたバイパス
ラインと、 前記バイパスライン上に設けられ、前記燃料改質器の燃
焼器における失火防止用の最低限の空気流量を得るよう
に弁開度が設定された第２の弁と を備えて成ることを特徴とする燃料電池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60214523A JPH06105620B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60214523A JPH06105620B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 燃料電池発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6276161A JPS6276161A (ja) | 1987-04-08 |
| JPH06105620B2 true JPH06105620B2 (ja) | 1994-12-21 |
Family
ID=16657130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60214523A Expired - Lifetime JPH06105620B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06105620B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58163183A (ja) * | 1982-03-23 | 1983-09-27 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電システム |
| JPS60115172A (ja) * | 1983-11-25 | 1985-06-21 | Toshiba Corp | 燃料電池発電システム |
| JPS60157163A (ja) * | 1984-01-25 | 1985-08-17 | Hitachi Ltd | 燃料電池システム |
-
1985
- 1985-09-30 JP JP60214523A patent/JPH06105620B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6276161A (ja) | 1987-04-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |