JPH07101613B2 - 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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- JPH07101613B2 JPH07101613B2 JP60104438A JP10443885A JPH07101613B2 JP H07101613 B2 JPH07101613 B2 JP H07101613B2 JP 60104438 A JP60104438 A JP 60104438A JP 10443885 A JP10443885 A JP 10443885A JP H07101613 B2 JPH07101613 B2 JP H07101613B2
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- fuel cell
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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ものとして燃料電池が知られてい
る。この燃料電池は通常、電解質を挟んで一対の多孔質
電極を配置するとともに、一方の電極である燃料極の背
面に水素等の燃料を接触させ、また他方の電極である空
気極の背面に酸素等の酸化剤を接触させ、このとき起こ
る電気化学的反応を利用して上記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ものとして燃料電池が知られてい
る。この燃料電池は通常、電解質を挟んで一対の多孔質
電極を配置するとともに、一方の電極である燃料極の背
面に水素等の燃料を接触させ、また他方の電極である空
気極の背面に酸素等の酸化剤を接触させ、このとき起こ
る電気化学的反応を利用して上記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、上記
燃料改質器で水蒸気改質によって得られた水素を含む改
質ガスを、上記燃料電池にて発電に使用した後の水素を
含む排燃料をその燃焼用燃料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、上記
燃料改質器で水蒸気改質によって得られた水素を含む改
質ガスを、上記燃料電池にて発電に使用した後の水素を
含む排燃料をその燃焼用燃料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すものである。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供給ライン５、燃料
流量調節弁６を介して燃料として燃料極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燃料を極間
差圧調節弁９、排燃料ライン10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と共に、同じく発電に使
用した後の空気を排空気ライン11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すものである。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供給ライン５、燃料
流量調節弁６を介して燃料として燃料極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燃料を極間
差圧調節弁９、排燃料ライン10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と共に、同じく発電に使
用した後の空気を排空気ライン11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、これにより仮に空気極42側に極間差圧が過
大となったような時には、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燃料
を極間差圧調節弁９、排燃料ライン10を介し、燃料改質
器３へその燃焼用燃料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燃料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（火が消える）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、これにより仮に空気極42側に極間差圧が過
大となったような時には、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燃料
を極間差圧調節弁９、排燃料ライン10を介し、燃料改質
器３へその燃焼用燃料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燃料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（火が消える）してしまうというような問題がある。
［発明の目的］ 本発明は上記のような問題を解決するために成されたも
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焼器への燃料供
給不足を避け、常時最低限の燃焼用燃料流量を確保して
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。
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焼器への燃料供
給不足を避け、常時最低限の燃焼用燃料流量を確保して
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燃料を排燃
料ラインを介し燃料改質器への燃焼用燃料として排出す
る燃料電池と、排燃料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燃料流量の通路
が常時確保されている燃料流量調節機構と、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燃
料流量調節機構における燃料流量を制御する流量制御器
とを備えたものである。
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燃料を排燃
料ラインを介し燃料改質器への燃焼用燃料として排出す
る燃料電池と、排燃料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燃料流量の通路
が常時確保されている燃料流量調節機構と、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燃
料流量調節機構における燃料流量を制御する流量制御器
とを備えたものである。
また、前記燃料流量調節機構を、排燃料ライン上に設け
られ、流量制御器により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開度が制御される
第１の弁と、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、最低
限の燃料流量を得るように弁開度が設定された第２の弁
とで構成している。
られ、流量制御器により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開度が制御される
第１の弁と、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、最低
限の燃料流量を得るように弁開度が設定された第２の弁
とで構成している。
さらに、前記燃料流量調節機構を、最低限の燃料流量の
通路が常時確保されると共に、流量制御器により前記燃
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
ように開度が制御されるオリフィス弁で構成している。
通路が常時確保されると共に、流量制御器により前記燃
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
ように開度が制御されるオリフィス弁で構成している。
このように構成することによって、流量制御器が、たと
え燃料電池の燃料極と酸化剤極における差圧を一定値に
保つために燃料流量調節機構における燃料流量を大幅に
絞ったとしても、燃料流量調節機構には失火防止用の最
低限の燃料流量の通路が確保されているので、燃焼器に
最低限必要な燃料が供給され、燃焼器の燃焼が安定に行
われる。
え燃料電池の燃料極と酸化剤極における差圧を一定値に
保つために燃料流量調節機構における燃料流量を大幅に
絞ったとしても、燃料流量調節機構には失火防止用の最
低限の燃料流量の通路が確保されているので、燃焼器に
最低限必要な燃料が供給され、燃焼器の燃焼が安定に行
われる。
なお、燃料流量調節機構を構成する第２の弁の開度又は
オリフィス弁の最低開度によって確保される最低限の燃
料流量は、燃料改質器の燃焼器における失火防止用の最
低限の燃料流量である。この失火防止用の最低限の燃料
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の弁の開度又はオリフィス弁の開度に
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燃料が常時通流
していたとしても、弁制御器において、前記第１の弁又
はオリフィス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。
オリフィス弁の最低開度によって確保される最低限の燃
料流量は、燃料改質器の燃焼器における失火防止用の最
低限の燃料流量である。この失火防止用の最低限の燃料
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の弁の開度又はオリフィス弁の開度に
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燃料が常時通流
していたとしても、弁制御器において、前記第１の弁又
はオリフィス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。
［発明の実施例］ 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、本発明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
低限必要な燃料流量を得るように弁開度が固定設定され
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。ここで、極間差圧調節弁9,バイパス
ランン14,バイパス弁15は燃料流量調節機構を構成す
る。
第１図は、本発明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
低限必要な燃料流量を得るように弁開度が固定設定され
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。ここで、極間差圧調節弁9,バイパス
ランン14,バイパス弁15は燃料流量調節機構を構成す
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によ
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６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10を通して上記燃
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11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、上記排燃料ライン10上に設けられた極間差圧
調節弁９は、上記燃焼電池４における燃焼極41と空気極
42との極間差圧が一定値となるように流量制御器として
の弁制御器12によってその開く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燃料流量を得る
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によ
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６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10を通して上記燃
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11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、上記排燃料ライン10上に設けられた極間差圧
調節弁９は、上記燃焼電池４における燃焼極41と空気極
42との極間差圧が一定値となるように流量制御器として
の弁制御器12によってその開く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燃料流量を得る
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、これにより仮に空気極42側に極間差圧が過大となっ
たような時には、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の開度が閉方向に絞り制御されることに
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燃料を燃料改質
器３の燃焼器32へ供給する排燃料ライン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燃料が
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、これにより仮に空気極42側に極間差圧が過大となっ
たような時には、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の開度が閉方向に絞り制御されることに
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燃料を燃料改質
器３の燃焼器32へ供給する排燃料ライン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燃料が
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。
以上から、本実施例構成の燃料電池発電システムでは次
のような効果を得ることができるものである。
のような効果を得ることができるものである。
（ａ）従来問題となっていたシステムの負荷急増時（過
渡変化時）における極間差圧調節弁９の開度絞り込みに
よる、燃料改質器３の燃焼器32に対する燃焼用燃料の供
給不足を解決でき、燃焼器32の燃焼不安定および失火を
確実に防止することが可能となる。
渡変化時）における極間差圧調節弁９の開度絞り込みに
よる、燃料改質器３の燃焼器32に対する燃焼用燃料の供
給不足を解決でき、燃焼器32の燃焼不安定および失火を
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をバイパスする燃料流量
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をバイパスする燃料流量
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
変化時）に燃料改質器３の燃焼器32へ供給する最低限必
要燃料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、次のような手段を講じるよ
うにしても同様の効果が得られるものである。
変化時）に燃料改質器３の燃焼器32へ供給する最低限必
要燃料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、次のような手段を講じるよ
うにしても同様の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
例えば燃料改質器３の燃焼器32における失火防止用の最
低限の燃料流量が確保されている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
例えば燃料改質器３の燃焼器32における失火防止用の最
低限の燃料流量が確保されているオリフィス等に代える
ようにしてもよい。
（ｃ）極間差圧調節弁９をバイパスするバイパスライン
14を設けずに、極間差圧調節弁９をオリフィス弁として
もよい。この場合、失火防止用の最低限の燃料流量が確
保されている燃料流量調節機構としてのオリフィス弁の
開度は、極間差圧調節弁９の場合と同様に、弁制御器12
からの開度制御指令に基づいて、燃料電池の燃料極と酸
化極における差圧を一定値に保つように開度が制御され
る。このように構成することによって、システムの構成
を簡素化できる。
14を設けずに、極間差圧調節弁９をオリフィス弁として
もよい。この場合、失火防止用の最低限の燃料流量が確
保されている燃料流量調節機構としてのオリフィス弁の
開度は、極間差圧調節弁９の場合と同様に、弁制御器12
からの開度制御指令に基づいて、燃料電池の燃料極と酸
化極における差圧を一定値に保つように開度が制御され
る。このように構成することによって、システムの構成
を簡素化できる。
（ｄ）極間差圧調節弁９に対して、ある一定開度以上絞
られないように機械的なインターロックをかけるように
してもよい。
られないように機械的なインターロックをかけるように
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燃料ライン上に、燃料改質器の燃焼
器における失火防止用の最低限の燃料流量の通路が常時
確保された燃料流量調節機構を設けている。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焼器への燃料供給不足を避
け、常時最低限の燃焼用燃料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燃料ライン上に、燃料改質器の燃焼
器における失火防止用の最低限の燃料流量の通路が常時
確保された燃料流量調節機構を設けている。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焼器への燃料供給不足を避
け、常時最低限の燃焼用燃料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……改質反応管、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……排燃料ライン、 11……排空気ライン、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……改質反応管、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……排燃料ライン、 11……排空気ライン、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 (3)
- 【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燃
料を排燃料ラインを介し前記燃料改質器への燃焼用燃料
として排出する燃料電池と、 前記排燃料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燃料流量の通路が常時
確保されている燃料流量調節機構と、 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
に保つように前記燃料流量調節機構における燃料流量を
制御する流量制御器と を備えて成ることを特徴とする燃料電池発電システム。 - 【請求項２】前記燃料流量調節機構は、 前記排燃料ライン上に設けられ、前記流量制御器により
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
に保つように開度が制御される第１の弁と、 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、前記最低限の燃料流
量を得るように弁開度が設定された第２の弁と とで構成されたことをと特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の燃料電池発電システム。 - 【請求項３】前記燃料流量調節機構は、前記最低限の燃
料流量の通路が常時確保されると共に、前記流量制御器
により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開度が制御されるオリフィス弁であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料電
池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60104438A JPH07101613B2 (ja) | 1985-05-16 | 1985-05-16 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60104438A JPH07101613B2 (ja) | 1985-05-16 | 1985-05-16 | 燃料電池発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61263063A JPS61263063A (ja) | 1986-11-21 |
| JPH07101613B2 true JPH07101613B2 (ja) | 1995-11-01 |
Family
ID=14380666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60104438A Expired - Lifetime JPH07101613B2 (ja) | 1985-05-16 | 1985-05-16 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07101613B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05144460A (ja) * | 1991-11-21 | 1993-06-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 小型燃料電池システム |
| JP5943781B2 (ja) * | 2012-09-03 | 2016-07-05 | 大阪瓦斯株式会社 | 燃料利用率の設定方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57212779A (en) * | 1981-06-23 | 1982-12-27 | Kansai Electric Power Co Inc:The | Fuel controlling method in fuel cell power generating system |
| JPS58166675A (ja) * | 1982-03-27 | 1983-10-01 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 改質器の燃焼制御方法 |
| JPS5918577A (ja) * | 1982-07-23 | 1984-01-30 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 燃料電池発電プラント |
| JPS6039771A (ja) * | 1983-08-12 | 1985-03-01 | Hitachi Ltd | 燃料電池装置 |
-
1985
- 1985-05-16 JP JP60104438A patent/JPH07101613B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61263063A (ja) | 1986-11-21 |
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