JPH06203865A - 燃料電池システム - Google Patents
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- JPH06203865A JPH06203865A JP5000841A JP84193A JPH06203865A JP H06203865 A JPH06203865 A JP H06203865A JP 5000841 A JP5000841 A JP 5000841A JP 84193 A JP84193 A JP 84193A JP H06203865 A JPH06203865 A JP H06203865A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 パージ用の不活性ガスを蓄えているボンベを
交換する等の煩わしい作業が不要で、人手によらず可燃
性ガスをパージできる燃料電池システム。 【構成】 燃料を改質して水素を生成する改質器１と、
そこで生成された水素と、空気中の酸素とを電気化学的
に反応させて発電を行う燃料電池本体２と、そこから排
出される燃料排ガスを燃焼処理する排ガス用バーナ１２
と、それで燃焼処理されたバーナ排ガスから酸素ガスを
除去して不活性ガスを分離する酸素ガス除去装置８と、
それで分離された不活性ガスを蓄えるタンク６と、それ
と、改質器１とを連結する通路Ｄと、その途中に設けら
れ、且つ、燃料電池本体２の運転が停止すると開弁して
タンク６内の不活性ガスによって燃料電池システム中に
残留している可燃性ガスを追い出す一方、前記可燃ガス
が不活性ガスで置換されると開弁するよう構成されたバ
ルブ７とを備えた、燃料電池発電システム。
交換する等の煩わしい作業が不要で、人手によらず可燃
性ガスをパージできる燃料電池システム。 【構成】 燃料を改質して水素を生成する改質器１と、
そこで生成された水素と、空気中の酸素とを電気化学的
に反応させて発電を行う燃料電池本体２と、そこから排
出される燃料排ガスを燃焼処理する排ガス用バーナ１２
と、それで燃焼処理されたバーナ排ガスから酸素ガスを
除去して不活性ガスを分離する酸素ガス除去装置８と、
それで分離された不活性ガスを蓄えるタンク６と、それ
と、改質器１とを連結する通路Ｄと、その途中に設けら
れ、且つ、燃料電池本体２の運転が停止すると開弁して
タンク６内の不活性ガスによって燃料電池システム中に
残留している可燃性ガスを追い出す一方、前記可燃ガス
が不活性ガスで置換されると開弁するよう構成されたバ
ルブ７とを備えた、燃料電池発電システム。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池システムに関
し、詳しくはそのパージ(purge) 系統の改良に関する。
し、詳しくはそのパージ(purge) 系統の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は新しい発電装置の一種であ
る。その仕組みは天然ガス等の燃料を改質して得られる
水素と，空気中の酸素とを電気化学的に反応させて直接
発電するようになっており、いわば化学発電とでも呼べ
るものである。燃料電池の原理は水の電気分解の逆の反
応、即ち水素と酸素とが結びついて電気と水とが発生す
る仕組みを利用している。事実、発電と同時に生成され
た水は回収して利用できる。
る。その仕組みは天然ガス等の燃料を改質して得られる
水素と，空気中の酸素とを電気化学的に反応させて直接
発電するようになっており、いわば化学発電とでも呼べ
るものである。燃料電池の原理は水の電気分解の逆の反
応、即ち水素と酸素とが結びついて電気と水とが発生す
る仕組みを利用している。事実、発電と同時に生成され
た水は回収して利用できる。
【０００３】また、燃料電池の仕組みについては、普通
の一次電池は内蔵する反応物の出入りがないのでやがて
寿命が尽きるが、燃料電池は反応物の補給と生成物の排
出とを連続して行うことで、電気を連続して発生させる
電池であると説明することができる。燃料電池の主な特
徴は以下の通りである。 従来の発電方式のように熱エネルギーや運動エネル
ギーの過程を経ない直接発電であるので、小規模でも高
い発電効率が期待できる。 発電に伴って発生する熱が給湯や冷暖房として利用
しやすく、それによって総合エネルギー効率を高められ
る。 窒素化合物等の排出が少なく、騒音や振動も小さい
ので環境性が良い。
の一次電池は内蔵する反応物の出入りがないのでやがて
寿命が尽きるが、燃料電池は反応物の補給と生成物の排
出とを連続して行うことで、電気を連続して発生させる
電池であると説明することができる。燃料電池の主な特
徴は以下の通りである。 従来の発電方式のように熱エネルギーや運動エネル
ギーの過程を経ない直接発電であるので、小規模でも高
い発電効率が期待できる。 発電に伴って発生する熱が給湯や冷暖房として利用
しやすく、それによって総合エネルギー効率を高められ
る。 窒素化合物等の排出が少なく、騒音や振動も小さい
ので環境性が良い。
【０００４】燃料電池発電は前記のように燃料のもつ化
学エネルギーを有効に利用でき、環境にやさしい特性を
もっているので、２１世紀を担う都市型のエネルギー供
給システムとして期待され、実用化に向けて技術開発が
本格化している。一般に、燃料電池システムは、電気を
発生させる燃料電池本体を中心とし、この燃料電池本体
に水素リッチガスを供給するための燃料を水蒸気改質す
る改質装置や，前記燃料電池本体から発生した直流電流
を交流電流に変換する逆変換装置（インバータ，又は直
交変換装置）等の周辺装置や，これらの周辺装置を連結
する通路等で構成されている。
学エネルギーを有効に利用でき、環境にやさしい特性を
もっているので、２１世紀を担う都市型のエネルギー供
給システムとして期待され、実用化に向けて技術開発が
本格化している。一般に、燃料電池システムは、電気を
発生させる燃料電池本体を中心とし、この燃料電池本体
に水素リッチガスを供給するための燃料を水蒸気改質す
る改質装置や，前記燃料電池本体から発生した直流電流
を交流電流に変換する逆変換装置（インバータ，又は直
交変換装置）等の周辺装置や，これらの周辺装置を連結
する通路等で構成されている。
【０００５】ところで、前記の如く構成された燃料電池
システムにおいて、その運転を中止した場合には、燃料
電池システム（特に、改質装置，燃料電池本体，通路）
内に可燃性ガス（主として水素を含むガス）が残留す
る。このように可燃性ガスが残留したままの状態で燃料
電池システムを放置すると、燃料電池本体や，改質装置
等は化学反応を行う装置であるため、停止時でも温度等
の条件がそろえば勝手に反応が進み、腐食や目的としな
い反応が起こる恐れがある。また、燃料電池システム内
に多量の可燃性ガスが残留している場合には、高圧ガス
取締法等の規制を受ける場合がある。したがって、運転
停止中に燃料電池システム内に残留している可燃性ガス
は、燃料電池システム外に排出する必要がある。
システムにおいて、その運転を中止した場合には、燃料
電池システム（特に、改質装置，燃料電池本体，通路）
内に可燃性ガス（主として水素を含むガス）が残留す
る。このように可燃性ガスが残留したままの状態で燃料
電池システムを放置すると、燃料電池本体や，改質装置
等は化学反応を行う装置であるため、停止時でも温度等
の条件がそろえば勝手に反応が進み、腐食や目的としな
い反応が起こる恐れがある。また、燃料電池システム内
に多量の可燃性ガスが残留している場合には、高圧ガス
取締法等の規制を受ける場合がある。したがって、運転
停止中に燃料電池システム内に残留している可燃性ガス
は、燃料電池システム外に排出する必要がある。
【０００６】そこで、従来は、燃料電池システムと，不
活性ガスを貯蔵しているボンベ（通常は、窒素ボンベ）
とを連結させ、運転停止中に前記ボンベから改質装置，
燃料電池本体，通路等に不活性ガスを供給することによ
り、燃料電池システム内に残留している可燃性ガスをパ
ージしていた。
活性ガスを貯蔵しているボンベ（通常は、窒素ボンベ）
とを連結させ、運転停止中に前記ボンベから改質装置，
燃料電池本体，通路等に不活性ガスを供給することによ
り、燃料電池システム内に残留している可燃性ガスをパ
ージしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
燃料電池システムにおいては、窒素ボンベ内に蓄えられ
ている窒素ガスが有限であるため、可燃性ガスのパージ
を行うにつれてボンベ内の窒素ガスが減少し、窒素ボン
ベを新たなボンベに交換する必要がある。したがって、
ボンベを交換する際に人手が必要になるため、非常に面
倒で、作業性が悪いという課題を有していた。
燃料電池システムにおいては、窒素ボンベ内に蓄えられ
ている窒素ガスが有限であるため、可燃性ガスのパージ
を行うにつれてボンベ内の窒素ガスが減少し、窒素ボン
ベを新たなボンベに交換する必要がある。したがって、
ボンベを交換する際に人手が必要になるため、非常に面
倒で、作業性が悪いという課題を有していた。
【０００８】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、パージ用の不活性ガスを蓄えているボンベを交換
する等の煩わしい作業が不要で、且つ、人手によらずに
可燃性ガスをパージすることができる非常に優れた燃料
電池システムを提供することを目的とする。
あり、パージ用の不活性ガスを蓄えているボンベを交換
する等の煩わしい作業が不要で、且つ、人手によらずに
可燃性ガスをパージすることができる非常に優れた燃料
電池システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、燃料を改質して水素を生成する改質器と、前
記改質器で生成された水素と，空気中の酸素とを電気化
学的に反応させて発電を行う燃料電池本体と、前記燃料
電池本体から排出される燃料排ガスを燃焼処理する排ガ
ス用バーナと、前記排ガス用バーナで燃焼処理されたバ
ーナ排ガスから酸素ガスを除去して不活性ガスを分離す
る酸素ガス除去装置と、前記酸素ガス除去装置で分離さ
れた不活性ガスを蓄えるタンクと、前記タンクと，改質
器とを連結する通路と、前記通路の途中に設けられ、且
つ、前記燃料電池本体の運転が停止すると開弁して前記
タンク内の不活性ガスによって燃料電池システム内に残
留している可燃性ガスを追い出す一方、前記可燃性ガス
が不活性ガスで置換されると閉弁するよう構成されたバ
ルブとを備えたことを特徴とする。
するため、燃料を改質して水素を生成する改質器と、前
記改質器で生成された水素と，空気中の酸素とを電気化
学的に反応させて発電を行う燃料電池本体と、前記燃料
電池本体から排出される燃料排ガスを燃焼処理する排ガ
ス用バーナと、前記排ガス用バーナで燃焼処理されたバ
ーナ排ガスから酸素ガスを除去して不活性ガスを分離す
る酸素ガス除去装置と、前記酸素ガス除去装置で分離さ
れた不活性ガスを蓄えるタンクと、前記タンクと，改質
器とを連結する通路と、前記通路の途中に設けられ、且
つ、前記燃料電池本体の運転が停止すると開弁して前記
タンク内の不活性ガスによって燃料電池システム内に残
留している可燃性ガスを追い出す一方、前記可燃性ガス
が不活性ガスで置換されると閉弁するよう構成されたバ
ルブとを備えたことを特徴とする。
【００１０】
【作用】上記構成であれば、燃料電池本体から排出され
る燃料排ガスは、排ガス用バーナで燃焼処理される。ま
た、この際生じるバーナ排ガスは、酸素ガス除去装置に
よって酸素ガスが除去されて不活性ガス（Ｎ2 ガスとＣ
Ｏ2 ガスとの混合ガス）に分離される。更に、この不活
性ガスは、燃料電池システム内に残留している可燃性ガ
スをパージするためのガスとして常時タンク内に蓄えら
れるため、タンク内の不活性ガスが不足することがな
い。したがって、従来のようにタンクを交換する等の煩
わしい作業が不要になるため、非常に簡単に可燃性ガス
をパージすることができる。
る燃料排ガスは、排ガス用バーナで燃焼処理される。ま
た、この際生じるバーナ排ガスは、酸素ガス除去装置に
よって酸素ガスが除去されて不活性ガス（Ｎ2 ガスとＣ
Ｏ2 ガスとの混合ガス）に分離される。更に、この不活
性ガスは、燃料電池システム内に残留している可燃性ガ
スをパージするためのガスとして常時タンク内に蓄えら
れるため、タンク内の不活性ガスが不足することがな
い。したがって、従来のようにタンクを交換する等の煩
わしい作業が不要になるため、非常に簡単に可燃性ガス
をパージすることができる。
【００１１】加えて、前記タンクと改質器とを連結する
通路の途中に設けられるバルブは、燃料電池本体の運転
が停止すると開弁するよう構成されているため、燃料電
池本体の運転が停止すると自動的に開弁して、タンクか
ら改質器、延いては燃料電池本体等の燃料電池システム
全体に不活性ガスを供給することができる。また、前記
バルブは、可燃性ガスのパージが終了すると閉弁するよ
う構成されているので、燃料電池システム内に残留して
いる可燃性ガスを人手によらずに極めて容易にパージす
ることができる。
通路の途中に設けられるバルブは、燃料電池本体の運転
が停止すると開弁するよう構成されているため、燃料電
池本体の運転が停止すると自動的に開弁して、タンクか
ら改質器、延いては燃料電池本体等の燃料電池システム
全体に不活性ガスを供給することができる。また、前記
バルブは、可燃性ガスのパージが終了すると閉弁するよ
う構成されているので、燃料電池システム内に残留して
いる可燃性ガスを人手によらずに極めて容易にパージす
ることができる。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の一実施例に係る家庭用電源等
として利用される３ｋｗ級小型燃料電池システムの概略
構成図であり、原料ガスを水蒸気改質して水素リッチガ
スを生成する改質器１と、この改質器１で生成された水
素リッチガスと，空気中の酸素とを電気化学的に反応さ
せて発電を行う燃料電池本体２と、この燃料電池本体２
と前記改質器１とを連結する通路Ａと、前記改質器１に
原料ガスを供給する通路Ｂと、この通路Ｂの途中に設け
られると共に、前記改質器１に供給する原料ガスの量を
可変する原料ガス供給バルブ３と、前記燃料電池本体２
に空気を供給する空気供給ファン４と、この空気供給フ
ァン４と前記燃料電池本体２とを連結する通路Ｃと、前
記燃料電池本体２から排出される燃料排ガスを燃焼処理
する排ガス用バーナ１２と、この排ガス用バーナ１２と
前記燃料電池本体２とを連結する通路Ｇと、前記排ガス
用バーナ１２で燃焼処理されたバーナ排ガスが流れる通
路Ｈと、この通路Ｈの途中に設けられると共に、バーナ
排ガスを熱交換して水蒸気を除去する熱交換器１３と、
この熱交換器１３で水蒸気を除去した後のバーナ排ガス
から酸素ガスを除去して不活性ガスを分離する酸素ガス
除去装置８と、前記熱交換器１３で水蒸気を除去した後
のバーナ排ガスを前記酸素ガス除去装置８に供給する通
路Ｊと、この通路Ｊと前記通路Ｈとの分岐点に設けられ
る三方弁１４と、前記酸素ガス除去装置８で分離された
不活性ガスを蓄える不活性ガスタンク６と、この不活性
ガスタンク６内のガス圧を検出する圧力センサ６ａと、
前記酸素ガス除去装置８と不活性ガスタンク６とを連結
する通路Ｅと、この通路Ｅの途中に設けられると共に、
前記酸素ガス除去装置８で分離された不活性ガスを圧縮
して前記不活性ガスタンク６内に供給する圧力コンプレ
ッサ９と、前記不活性ガスタンク６内に蓄えられた不活
性ガスを前記改質器１等に供給するための通路Ｄと、こ
の通路Ｄの途中に設けられ、且つ、前記燃料電池本体２
の運転が停止すると開弁すると共に、可燃性ガスのパー
ジが終了すると閉弁する不活性ガス供給バルブ７と、前
記酸素ガス除去装置８を作動させるスィッチ１０と、前
記燃料電池本体２から発生した直流電流を交流電流に変
換する直交変換装置（インバータ）５と、これら全体の
制御を司る制御装置１１等の周辺装置で構成されてい
る。
として利用される３ｋｗ級小型燃料電池システムの概略
構成図であり、原料ガスを水蒸気改質して水素リッチガ
スを生成する改質器１と、この改質器１で生成された水
素リッチガスと，空気中の酸素とを電気化学的に反応さ
せて発電を行う燃料電池本体２と、この燃料電池本体２
と前記改質器１とを連結する通路Ａと、前記改質器１に
原料ガスを供給する通路Ｂと、この通路Ｂの途中に設け
られると共に、前記改質器１に供給する原料ガスの量を
可変する原料ガス供給バルブ３と、前記燃料電池本体２
に空気を供給する空気供給ファン４と、この空気供給フ
ァン４と前記燃料電池本体２とを連結する通路Ｃと、前
記燃料電池本体２から排出される燃料排ガスを燃焼処理
する排ガス用バーナ１２と、この排ガス用バーナ１２と
前記燃料電池本体２とを連結する通路Ｇと、前記排ガス
用バーナ１２で燃焼処理されたバーナ排ガスが流れる通
路Ｈと、この通路Ｈの途中に設けられると共に、バーナ
排ガスを熱交換して水蒸気を除去する熱交換器１３と、
この熱交換器１３で水蒸気を除去した後のバーナ排ガス
から酸素ガスを除去して不活性ガスを分離する酸素ガス
除去装置８と、前記熱交換器１３で水蒸気を除去した後
のバーナ排ガスを前記酸素ガス除去装置８に供給する通
路Ｊと、この通路Ｊと前記通路Ｈとの分岐点に設けられ
る三方弁１４と、前記酸素ガス除去装置８で分離された
不活性ガスを蓄える不活性ガスタンク６と、この不活性
ガスタンク６内のガス圧を検出する圧力センサ６ａと、
前記酸素ガス除去装置８と不活性ガスタンク６とを連結
する通路Ｅと、この通路Ｅの途中に設けられると共に、
前記酸素ガス除去装置８で分離された不活性ガスを圧縮
して前記不活性ガスタンク６内に供給する圧力コンプレ
ッサ９と、前記不活性ガスタンク６内に蓄えられた不活
性ガスを前記改質器１等に供給するための通路Ｄと、こ
の通路Ｄの途中に設けられ、且つ、前記燃料電池本体２
の運転が停止すると開弁すると共に、可燃性ガスのパー
ジが終了すると閉弁する不活性ガス供給バルブ７と、前
記酸素ガス除去装置８を作動させるスィッチ１０と、前
記燃料電池本体２から発生した直流電流を交流電流に変
換する直交変換装置（インバータ）５と、これら全体の
制御を司る制御装置１１等の周辺装置で構成されてい
る。
【００１３】前記燃料電池本体２は、リン酸電解質２ａ
を介して燃料極（負極）２ｂと，空気極（正極）２ｃと
が両面に配置された構造であり、前記改質器１から供給
される水素リッチガスは通路Ａを介して燃料極２ｂに供
給される一方、前記空気供給ファン４から供給される空
気は通路Ｃを介して酸化剤極２ｃに供給される。尚、燃
料電池本体２での電気化学的反応は化１のように行われ
る。
を介して燃料極（負極）２ｂと，空気極（正極）２ｃと
が両面に配置された構造であり、前記改質器１から供給
される水素リッチガスは通路Ａを介して燃料極２ｂに供
給される一方、前記空気供給ファン４から供給される空
気は通路Ｃを介して酸化剤極２ｃに供給される。尚、燃
料電池本体２での電気化学的反応は化１のように行われ
る。
【００１４】
【化１】
【００１５】前記改質器１は、通路Ｂを介して供給され
る原料ガス（例えば、天然ガス）を水素リッチガスに水
蒸気改質する装置である。ここで改質された水素リッチ
ガスは、前記通路Ａを介して前記燃料本体１の燃料極２
ｂに供給される。尚、ここでの水蒸気改質反応は以下の
ように行われる。 ＣＨ4 ＋２Ｈ2 Ｏ→４Ｈ2 ＋ＣＯ2 前記排ガス用バーナ１２は、前記燃料電池本体２から排
出される燃料排ガスを燃焼処理する。この際、排出され
るバーナ排ガスは、通常、通路Ｈを介して大気中に放出
されるが、前記三方弁１４を切り替えることによりパー
ジ用不活性ガスを分離するために利用される。尚、燃焼
処理の際に発生する燃焼熱は、前記改質器１の加熱に利
用される。
る原料ガス（例えば、天然ガス）を水素リッチガスに水
蒸気改質する装置である。ここで改質された水素リッチ
ガスは、前記通路Ａを介して前記燃料本体１の燃料極２
ｂに供給される。尚、ここでの水蒸気改質反応は以下の
ように行われる。 ＣＨ4 ＋２Ｈ2 Ｏ→４Ｈ2 ＋ＣＯ2 前記排ガス用バーナ１２は、前記燃料電池本体２から排
出される燃料排ガスを燃焼処理する。この際、排出され
るバーナ排ガスは、通常、通路Ｈを介して大気中に放出
されるが、前記三方弁１４を切り替えることによりパー
ジ用不活性ガスを分離するために利用される。尚、燃焼
処理の際に発生する燃焼熱は、前記改質器１の加熱に利
用される。
【００１６】前記熱交換器１３は、前記排ガス用バーナ
１２から排出されたバーナ排ガスを熱交換して水蒸気を
除去する。この際、除去された水蒸気は給湯等のコージ
ェネレーションに利用される。また、水蒸気が除去され
た後のバーナ排ガスは通路Ｈを介して通常、大気中に放
出される。前記酸素ガス除去装置８は、前記熱交換器１
３で水蒸気を除去した後のバーナ排ガスから酸素ガスを
除去して不活性ガスを分離する装置であり、図示はしな
いが、前記バーナ排ガスを圧縮して装置内に導入するコ
ンプレッサと，このコンプレッサによって圧縮されたバ
ーナ排ガスから酸素ガスを分離する吸着槽とから主に構
成されている。
１２から排出されたバーナ排ガスを熱交換して水蒸気を
除去する。この際、除去された水蒸気は給湯等のコージ
ェネレーションに利用される。また、水蒸気が除去され
た後のバーナ排ガスは通路Ｈを介して通常、大気中に放
出される。前記酸素ガス除去装置８は、前記熱交換器１
３で水蒸気を除去した後のバーナ排ガスから酸素ガスを
除去して不活性ガスを分離する装置であり、図示はしな
いが、前記バーナ排ガスを圧縮して装置内に導入するコ
ンプレッサと，このコンプレッサによって圧縮されたバ
ーナ排ガスから酸素ガスを分離する吸着槽とから主に構
成されている。
【００１７】ここで、前記燃料電池システム内に残留し
ている可燃性ガスの総容積が約１１リットルであるとす
ると、この可燃性ガスを完全にパージするためには、可
燃性ガスの約２倍の容積の不活性ガス、即ち約２３リッ
トルの不活性ガスが必要になる。この場合、不活性ガス
タンク６の圧力が約９ａｔｍであるとすると、約2.５リ
ットル（２３／９）の容積の不活性ガスタンク６が必要
になる。尚、不活性ガスタンク６内の圧力としては、高
圧ガス取締法等の規制があるため、１０ａｔｍよりも小
さくする必要がある。
ている可燃性ガスの総容積が約１１リットルであるとす
ると、この可燃性ガスを完全にパージするためには、可
燃性ガスの約２倍の容積の不活性ガス、即ち約２３リッ
トルの不活性ガスが必要になる。この場合、不活性ガス
タンク６の圧力が約９ａｔｍであるとすると、約2.５リ
ットル（２３／９）の容積の不活性ガスタンク６が必要
になる。尚、不活性ガスタンク６内の圧力としては、高
圧ガス取締法等の規制があるため、１０ａｔｍよりも小
さくする必要がある。
【００１８】前記改質器１と不活性ガスタンク６とを連
結する通路Ｄの途中に設けられたバルブ７は、燃料電池
本体２の運転が停止すると前記制御装置１１からのバル
ブ開弁指令に基づいて自動的に開弁するよう構成されて
おり、このバルブ７が開弁することにより通路Ｄを介し
て改質器１，延いてはこの改質器１と燃料電池本体２と
を連結する通路Ａや，燃料電池本体２内に不活性ガスが
供給される結果、燃料電池システム内に残留している可
燃性ガスのパージが行われる。また、前記バルブ７はパ
ージ終了後は、制御装置１１からのバルブ閉弁指令に基
づいて閉弁するよう構成されているので、パージ終了後
に不活性ガスが無駄に消費されるのを防止することがで
きる。ここで、パージされた可燃性ガスは、可燃性ガス
処理装置で処理されるか、改質装置１の排ガス用バーナ
１２に導入されて処理される等の後、大気へ放出され
る。
結する通路Ｄの途中に設けられたバルブ７は、燃料電池
本体２の運転が停止すると前記制御装置１１からのバル
ブ開弁指令に基づいて自動的に開弁するよう構成されて
おり、このバルブ７が開弁することにより通路Ｄを介し
て改質器１，延いてはこの改質器１と燃料電池本体２と
を連結する通路Ａや，燃料電池本体２内に不活性ガスが
供給される結果、燃料電池システム内に残留している可
燃性ガスのパージが行われる。また、前記バルブ７はパ
ージ終了後は、制御装置１１からのバルブ閉弁指令に基
づいて閉弁するよう構成されているので、パージ終了後
に不活性ガスが無駄に消費されるのを防止することがで
きる。ここで、パージされた可燃性ガスは、可燃性ガス
処理装置で処理されるか、改質装置１の排ガス用バーナ
１２に導入されて処理される等の後、大気へ放出され
る。
【００１９】前記三方弁１４は、通路Ｈと通路Ｊとの分
岐点に設けられ、制御装置１１からの指令に基づいて、
通路Ｈ側又は通路Ｊ側にバーナ排ガスを供給するよう切
り替えられる。例えば、前記不活性ガスタンク６内のガ
ス圧が一定圧よりも低くなると前記酸素ガス除去装置８
にバーナ排ガスが流れるよう通路Ｊ側に切り替わる一
方、ガス圧が一定圧以上であればバーナ排ガスを大気中
に放出するように通路Ｈ側に切り替わる。
岐点に設けられ、制御装置１１からの指令に基づいて、
通路Ｈ側又は通路Ｊ側にバーナ排ガスを供給するよう切
り替えられる。例えば、前記不活性ガスタンク６内のガ
ス圧が一定圧よりも低くなると前記酸素ガス除去装置８
にバーナ排ガスが流れるよう通路Ｊ側に切り替わる一
方、ガス圧が一定圧以上であればバーナ排ガスを大気中
に放出するように通路Ｈ側に切り替わる。
【００２０】前記スィッチ１０は、前記酸素ガス除去装
置８を作動したり，停止したりするためのＯＮ／ＯＦＦ
スィッチであり、制御装置１１からの指令に基づいて作
動する。例えば、不活性ガスタンク６内のガス圧が一定
圧よりも低くなるとＯＮになる一方、ガス圧が一定圧以
上であればＯＦＦになる。前記改質器１と，不活性ガス
タンク６とを連結する通路Ｄは、前記バルブ７よりも下
流側で通路Ｆに分岐しており、この通路Ｆは前記空気供
給ファン４とカソード２ｃとを連結する通路Ｃの途中で
合流している。このような構成であれば、前記通路Ｆを
介して供給される不活性ガスを利用して、カソード２ｃ
内に残留している残存酸素もパージすることができる。 〔その他の事項〕 上記実施例においては、燃料電池本体２としてリン
酸型燃料電池を使用したが、例えば、溶融炭酸塩型燃料
電池，固体電解質型燃料電池等を使用することも勿論可
能である。 また、不活性ガスでカソード２ｃ内に残留している
残存酸素もパージしたが、この処理は必ずしも必要では
ない。
置８を作動したり，停止したりするためのＯＮ／ＯＦＦ
スィッチであり、制御装置１１からの指令に基づいて作
動する。例えば、不活性ガスタンク６内のガス圧が一定
圧よりも低くなるとＯＮになる一方、ガス圧が一定圧以
上であればＯＦＦになる。前記改質器１と，不活性ガス
タンク６とを連結する通路Ｄは、前記バルブ７よりも下
流側で通路Ｆに分岐しており、この通路Ｆは前記空気供
給ファン４とカソード２ｃとを連結する通路Ｃの途中で
合流している。このような構成であれば、前記通路Ｆを
介して供給される不活性ガスを利用して、カソード２ｃ
内に残留している残存酸素もパージすることができる。 〔その他の事項〕 上記実施例においては、燃料電池本体２としてリン
酸型燃料電池を使用したが、例えば、溶融炭酸塩型燃料
電池，固体電解質型燃料電池等を使用することも勿論可
能である。 また、不活性ガスでカソード２ｃ内に残留している
残存酸素もパージしたが、この処理は必ずしも必要では
ない。
【００２１】
【発明の効果】以上の本発明によれば、燃料電池本体か
ら排出される燃料排ガスは、排ガス用バーナで燃焼処理
される。また、この際生じるバーナ排ガスは、酸素ガス
除去装置によって酸素ガスが除去されて不活性ガスに分
離される。更に、この不活性ガスは、燃料電池システム
内に残留している可燃性ガスをパージするためのガスと
して常時タンク内に蓄えられるため、タンク内の不活性
ガスが不足することがない。したがって、従来のように
タンクを交換する等の煩わしい作業が不要になるため、
非常に簡単に可燃性ガスをパージすることができる。
ら排出される燃料排ガスは、排ガス用バーナで燃焼処理
される。また、この際生じるバーナ排ガスは、酸素ガス
除去装置によって酸素ガスが除去されて不活性ガスに分
離される。更に、この不活性ガスは、燃料電池システム
内に残留している可燃性ガスをパージするためのガスと
して常時タンク内に蓄えられるため、タンク内の不活性
ガスが不足することがない。したがって、従来のように
タンクを交換する等の煩わしい作業が不要になるため、
非常に簡単に可燃性ガスをパージすることができる。
【００２２】加えて、前記タンクと改質器とを連結する
通路の途中に設けられるバルブは、燃料電池本体の運転
が停止すると開弁するよう構成されているため、燃料電
池本体の運転が停止すると自動的に開弁して、タンクか
ら改質器、延いては燃料電池本体等の燃料電池システム
全体に不活性ガスを供給することができる。また、前記
バルブは、可燃性ガスのパージが終了すると閉弁するよ
う構成されているので、燃料電池システム内に残留して
いる可燃性ガスを人手によらずに極めて容易にパージす
ることができるといった優れた効果を奏する。
通路の途中に設けられるバルブは、燃料電池本体の運転
が停止すると開弁するよう構成されているため、燃料電
池本体の運転が停止すると自動的に開弁して、タンクか
ら改質器、延いては燃料電池本体等の燃料電池システム
全体に不活性ガスを供給することができる。また、前記
バルブは、可燃性ガスのパージが終了すると閉弁するよ
う構成されているので、燃料電池システム内に残留して
いる可燃性ガスを人手によらずに極めて容易にパージす
ることができるといった優れた効果を奏する。
【図１】本発明の一実施例に係る３ｋｗ級小型燃料電池
システムの概略構成図である。
システムの概略構成図である。
１ 改質器 ２ 燃料電池本体 ６ タンク ７ バルブ ８ 酸素ガス除去装置 １２ 排ガス用バーナ Ｄ 通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 立山 英治 守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機株 式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料を改質して水素を生成する改質器
と、 前記改質器で生成された水素と，空気中の酸素とを電気
化学的に反応させて発電を行う燃料電池本体と、 前記燃料電池本体から排出される燃料排ガスを燃焼処理
する排ガス用バーナと、 前記排ガス用バーナで燃焼処理されたバーナ排ガスから
酸素ガスを除去して不活性ガスを分離する酸素ガス除去
装置と、 前記酸素ガス除去装置で分離された不活性ガスを蓄える
タンクと、 前記タンクと，改質器とを連結する通路と、 前記通路の途中に設けられ、且つ、前記燃料電池本体の
運転が停止すると開弁して前記タンク内の不活性ガスに
よって燃料電池システム内に残留している可燃性ガスを
追い出す一方、前記可燃性ガスが不活性ガスで置換され
ると閉弁するよう構成されたバルブと、 を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5000841A JPH06203865A (ja) | 1993-01-06 | 1993-01-06 | 燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5000841A JPH06203865A (ja) | 1993-01-06 | 1993-01-06 | 燃料電池システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06203865A true JPH06203865A (ja) | 1994-07-22 |
Family
ID=11484849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5000841A Pending JPH06203865A (ja) | 1993-01-06 | 1993-01-06 | 燃料電池システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06203865A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11185783A (ja) * | 1997-12-24 | 1999-07-09 | Aqueous Reserch:Kk | 燃料電池装置 |
| NL1013876C2 (nl) * | 1999-12-17 | 2001-07-03 | Stichting Energie | Lage-temperatuur-brandstofcel-samenstel alsmede werkwijze voor het bedrijven daarvan. |
| WO2003094273A1 (en) | 2002-05-02 | 2003-11-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Fuel cell power generation system and method for operating the same |
| US6743537B2 (en) | 2000-12-11 | 2004-06-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hydrogen gas generating systems, fuel cell systems and methods for stopping operation of fuel cell system |
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| EP1764854A1 (en) * | 2005-09-16 | 2007-03-21 | LG Electronics Inc. | Purge system for fuel cell |
| JP2009245702A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 燃料電池発電装置用水処理装置 |
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| WO2012076136A1 (de) * | 2010-12-06 | 2012-06-14 | Enymotion Gmbh | Verfahren zum betrieb eines brennstoffzellensystems und brennstoffzellensystem |
| US20120315557A1 (en) * | 2007-07-19 | 2012-12-13 | Ford Motor Company | Oxygen removal systems during fuel cell shutdown |
| JP2014002929A (ja) * | 2012-06-19 | 2014-01-09 | Nissan Motor Co Ltd | 固体酸化物型燃料電池システム |
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| JP2017084796A (ja) * | 2016-12-02 | 2017-05-18 | マイクロコントロールシステムズ株式会社 | 加工装置に電力及び不活性ガスを供給可能な発電装置及び加工システム |
| JP2018190511A (ja) * | 2017-04-28 | 2018-11-29 | マイクロコントロールシステムズ株式会社 | 加工装置又はシステム用の発電装置及び発電システム |
| JP2023174146A (ja) * | 2022-05-27 | 2023-12-07 | 三菱重工パワーインダストリー株式会社 | ガスバーナのパージ方法 |
-
1993
- 1993-01-06 JP JP5000841A patent/JPH06203865A/ja active Pending
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