JPH081808B2 - 燃料電池プラント - Google Patents
燃料電池プラントInfo
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- JPH081808B2 JPH081808B2 JP61159624A JP15962486A JPH081808B2 JP H081808 B2 JPH081808 B2 JP H081808B2 JP 61159624 A JP61159624 A JP 61159624A JP 15962486 A JP15962486 A JP 15962486A JP H081808 B2 JPH081808 B2 JP H081808B2
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- Japan
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- differential pressure
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- gas system
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- 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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04104—Regulation of differential pressures
-
- 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
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- Y02E60/50—Fuel cells
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- Sustainable Energy (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燃料電池プラントに係り、特に、燃料電池の
ガス供給側あるいはガス排出側に圧力調整用のガス放出
装置を備えた燃料電池プラントに関する。
ガス供給側あるいはガス排出側に圧力調整用のガス放出
装置を備えた燃料電池プラントに関する。
従来一般に採用されているこの種の燃料電池プラント
は、電池内でガスの漏洩による異種ガス混合を避けるた
めに、燃料極ガス系統と空気極ガス系統との間にガス差
圧ができないよう夫々のガス系統に圧力調整用のガス放
出装置を備えているのが普通である。
は、電池内でガスの漏洩による異種ガス混合を避けるた
めに、燃料極ガス系統と空気極ガス系統との間にガス差
圧ができないよう夫々のガス系統に圧力調整用のガス放
出装置を備えているのが普通である。
このガス放出装置としては、種々のものが考えられる
が、極く一般的にはたとえば特開昭60−198064号公報に
記載されているようにガス放出弁を用いることが多い。
が、極く一般的にはたとえば特開昭60−198064号公報に
記載されているようにガス放出弁を用いることが多い。
すなわち、燃料極ガス系統および空気極ガス系統に、
これらの系統内のガスを、系統外へ放出してガス圧を調
節するガス放出弁を設け、そしてこのガス放出弁を、両
極ガス系統間のガス差圧がある所定値以上になった場合
に開くようになし、両極ガス系統間のガス差圧を抑制す
るようにしている。
これらの系統内のガスを、系統外へ放出してガス圧を調
節するガス放出弁を設け、そしてこのガス放出弁を、両
極ガス系統間のガス差圧がある所定値以上になった場合
に開くようになし、両極ガス系統間のガス差圧を抑制す
るようにしている。
この場合、一般にこの圧力調整用として用いられるガ
ス放出弁の容量は、両極ガス系統間の最大ガス差圧、す
なわちガス放出弁の駆動を必要とするガス差圧のときに
所定時間内にこのガス放出弁に流通させるべきガス容量
によって決定されている。したがって、燃料極ガス系統
と空気極ガス系統間にガス差圧が発生した場合で、その
発生差圧の時間的変化（差圧上昇率）が大きい場合には
放出弁の開閉により充分ガス差圧を吸収し得満足できる
が、逆に発生差圧の時間的変化が小さい場合には、ガス
放出弁の閉動作時、ガス放出弁の閉動作時間は有限であ
ることから多くのガスを放出してしまい、つまりガス圧
を低下させようとする系統側のガス圧が低下しすぎ、両
極系統間のガス差圧が許容値を越え、やがて電池内の電
解質層が破壊し異種ガスが混合する恐れがあった。
ス放出弁の容量は、両極ガス系統間の最大ガス差圧、す
なわちガス放出弁の駆動を必要とするガス差圧のときに
所定時間内にこのガス放出弁に流通させるべきガス容量
によって決定されている。したがって、燃料極ガス系統
と空気極ガス系統間にガス差圧が発生した場合で、その
発生差圧の時間的変化（差圧上昇率）が大きい場合には
放出弁の開閉により充分ガス差圧を吸収し得満足できる
が、逆に発生差圧の時間的変化が小さい場合には、ガス
放出弁の閉動作時、ガス放出弁の閉動作時間は有限であ
ることから多くのガスを放出してしまい、つまりガス圧
を低下させようとする系統側のガス圧が低下しすぎ、両
極系統間のガス差圧が許容値を越え、やがて電池内の電
解質層が破壊し異種ガスが混合する恐れがあった。
本発明の目的は、燃料極ガス系統と空気極ガス系統間
に生じるガス差圧の、その時間的変化が大きい小さいに
拘らず、すなわち、燃料電池を運転する場合に全ての運
転工程で発生する如何なる時間的変化の差圧であって
も、その差圧を充分に吸収して異常ガスが混合すること
のない燃料電池プラントを提供することである。
に生じるガス差圧の、その時間的変化が大きい小さいに
拘らず、すなわち、燃料電池を運転する場合に全ての運
転工程で発生する如何なる時間的変化の差圧であって
も、その差圧を充分に吸収して異常ガスが混合すること
のない燃料電池プラントを提供することである。
上記目的を達成するため、本発明は、燃料極ガス系統
を介してほぼ一定圧力で供給される燃料ガスと空気極ガ
ス系統を介してほぼ一定圧力で供給される空気とを化学
反応させて電力を得る燃料電池本体と、前記燃料極ガス
系統と空気極ガス系統との間のガス差圧を検出する差圧
検出部と、前記燃料極ガス系統および前記空気極ガス系
統に設けられ、燃料極ガス系統内の燃料ガス又は空気極
ガス系統内の空気を外部に放出するためのガス放出部
と、前記差圧検出部で検出した前記両極ガス系統間のガ
ス差圧が所定値以上となったとき、前記ガス放出部を作
動させてガス差圧を小さくする制御部と、を備えた燃料
電池プラントにおいて、前記ガス放出部として、同一容
量で且つ小容量の複数個のガス放出弁を前記燃料極ガス
系統および前記空気極ガス系統にそれぞれ同数個ずつ設
けるとともに、前記差圧検出部からの信号を取り込んで
ガス差圧の上昇率を算出する差圧上昇率算出手段と、前
記ガス放出弁を作動させる場合に、複数個設けられたガ
ス放出弁のうち前記上昇率に比例した個数のガス放出弁
を作動させるガス放出弁制御手段と、を前記制御部内に
設けたことを特徴とするものである。
を介してほぼ一定圧力で供給される燃料ガスと空気極ガ
ス系統を介してほぼ一定圧力で供給される空気とを化学
反応させて電力を得る燃料電池本体と、前記燃料極ガス
系統と空気極ガス系統との間のガス差圧を検出する差圧
検出部と、前記燃料極ガス系統および前記空気極ガス系
統に設けられ、燃料極ガス系統内の燃料ガス又は空気極
ガス系統内の空気を外部に放出するためのガス放出部
と、前記差圧検出部で検出した前記両極ガス系統間のガ
ス差圧が所定値以上となったとき、前記ガス放出部を作
動させてガス差圧を小さくする制御部と、を備えた燃料
電池プラントにおいて、前記ガス放出部として、同一容
量で且つ小容量の複数個のガス放出弁を前記燃料極ガス
系統および前記空気極ガス系統にそれぞれ同数個ずつ設
けるとともに、前記差圧検出部からの信号を取り込んで
ガス差圧の上昇率を算出する差圧上昇率算出手段と、前
記ガス放出弁を作動させる場合に、複数個設けられたガ
ス放出弁のうち前記上昇率に比例した個数のガス放出弁
を作動させるガス放出弁制御手段と、を前記制御部内に
設けたことを特徴とするものである。
上記構成によれば、燃料極ガス系統と空気極ガス系統
間の差圧の上昇率に比例した個数のガス放出弁が作動し
て、燃料ガス又は空気を放出する。例えば、上昇率が小
さい場合には１つのガス放出弁が作動するので、燃料ガ
ス又は空気の放出量は小さく抑えられ、系統内ガス圧の
低下しすぎを防ぐことが可能となる。
間の差圧の上昇率に比例した個数のガス放出弁が作動し
て、燃料ガス又は空気を放出する。例えば、上昇率が小
さい場合には１つのガス放出弁が作動するので、燃料ガ
ス又は空気の放出量は小さく抑えられ、系統内ガス圧の
低下しすぎを防ぐことが可能となる。
また、上記構成では燃料極ガス系統と空気極ガス系に
設けたガス放出弁が全て同一容量で且つ小容量であるか
ら、弁の動作速度に大きなバラツキが生じることがな
く、ガス差圧解消までの時間を高精度に制御することが
できるとともに、弁の動作速度も向上してガス差圧のな
い状態を速やかに実現することができる。
設けたガス放出弁が全て同一容量で且つ小容量であるか
ら、弁の動作速度に大きなバラツキが生じることがな
く、ガス差圧解消までの時間を高精度に制御することが
できるとともに、弁の動作速度も向上してガス差圧のな
い状態を速やかに実現することができる。
以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。
る。
図は燃料電池プラントの主要部の系統を示したもので
あり、１は電池容器の空間、２は空気極のガス空間、３
は燃料極のガス空間を示している。定常状態において、
電池容器のガス系統には入口側から流量調整弁４を介し
て窒素が流入し、出口側は電池容器・空気極間の差圧調
節弁５を介してリホーマ燃焼部６に接続されている。空
気極のガス系統では入口側の流量調節弁７を介して空気
極のガス空間２に空気が流入し、電流発生に必要な酸素
が消費された後、後流側に排出され熱交換器等による圧
力損失８を介してリホーマ燃焼部６に流入する。一方、
燃料極のガス系統ではリホーマプロセス側（図示せず）
で発生した改質ガスが流量調節弁９を介して燃料極のガ
ス空間３に流入し、発電に必要な水素が消費された後、
燃料極後流側に設置された差圧調節弁10および熱交換器
等による圧力損失11を介して、リホーマ燃焼部６に流入
する。
あり、１は電池容器の空間、２は空気極のガス空間、３
は燃料極のガス空間を示している。定常状態において、
電池容器のガス系統には入口側から流量調整弁４を介し
て窒素が流入し、出口側は電池容器・空気極間の差圧調
節弁５を介してリホーマ燃焼部６に接続されている。空
気極のガス系統では入口側の流量調節弁７を介して空気
極のガス空間２に空気が流入し、電流発生に必要な酸素
が消費された後、後流側に排出され熱交換器等による圧
力損失８を介してリホーマ燃焼部６に流入する。一方、
燃料極のガス系統ではリホーマプロセス側（図示せず）
で発生した改質ガスが流量調節弁９を介して燃料極のガ
ス空間３に流入し、発電に必要な水素が消費された後、
燃料極後流側に設置された差圧調節弁10および熱交換器
等による圧力損失11を介して、リホーマ燃焼部６に流入
する。
通常の動作における空気極のガス系統と燃料極のガス
系統間の差圧抑制は差圧調節弁10により行うが、差圧調
節弁10にて制御しきれないガス差圧が発生した場合に
は、ガス圧力が高い側のガス系統のガス放出装置12を作
動させ、ガスを放出させることによりその差圧吸収が行
われる。
系統間の差圧抑制は差圧調節弁10により行うが、差圧調
節弁10にて制御しきれないガス差圧が発生した場合に
は、ガス圧力が高い側のガス系統のガス放出装置12を作
動させ、ガスを放出させることによりその差圧吸収が行
われる。
このガス放出装置12は、複数個の小容量弁を並列結合
して所要容量の弁となした放出弁群12a〜12fにて形成さ
れている。そしてこれら放出弁群12a〜12fは制御装置22
により開閉動作するわけであるが、この場合、特に制御
装置22の制御信号に、ガス系統のガス圧力上昇率が放出
弁群の駆動要素として取り入れられている。そして、放
出弁群のうち開となる放出弁の個数はガス圧力の上昇率
に比例して設定される。すなわち所定のガス差圧が発生
した場合には、空気極下流側（空気排出側）に設けられ
ている放出弁群12a,12b,12c及び燃料極下流側（燃料ガ
ス排出側）に設けられている放出弁群12d,12e,12fのう
ち、圧力の高い側のガス系統の放出弁の所要数が作動
し、ガス差圧の抑制が行われる。
して所要容量の弁となした放出弁群12a〜12fにて形成さ
れている。そしてこれら放出弁群12a〜12fは制御装置22
により開閉動作するわけであるが、この場合、特に制御
装置22の制御信号に、ガス系統のガス圧力上昇率が放出
弁群の駆動要素として取り入れられている。そして、放
出弁群のうち開となる放出弁の個数はガス圧力の上昇率
に比例して設定される。すなわち所定のガス差圧が発生
した場合には、空気極下流側（空気排出側）に設けられ
ている放出弁群12a,12b,12c及び燃料極下流側（燃料ガ
ス排出側）に設けられている放出弁群12d,12e,12fのう
ち、圧力の高い側のガス系統の放出弁の所要数が作動
し、ガス差圧の抑制が行われる。
すなわち、検出装置20で検出されたガス差圧信号が微
分演算器21に入力されてガス差圧上昇率が算出され、そ
の算出結果が検出装置20からの差圧検出値と共に制御装
置22に入力される。制御装置22ではガス差圧測定値が一
定レベルを越えたこと及びその時点でのガス差圧上昇
率、すなわち差圧変化速度により、この値が第１の設定
レベル未満の場合には開動作させる放出弁数を１とし、
第１の設定レベル以上で第２の設定レベル未満の場合に
は開動作させる放出弁数を２とし、第２の設定レベル以
上の場合には開動作させる放出弁数を３とする。この様
な動作方法をとることにより燃料電池プラントの広い範
囲の差圧変動速度に対して差圧抑制機能を発揮すること
が出来るのである。
分演算器21に入力されてガス差圧上昇率が算出され、そ
の算出結果が検出装置20からの差圧検出値と共に制御装
置22に入力される。制御装置22ではガス差圧測定値が一
定レベルを越えたこと及びその時点でのガス差圧上昇
率、すなわち差圧変化速度により、この値が第１の設定
レベル未満の場合には開動作させる放出弁数を１とし、
第１の設定レベル以上で第２の設定レベル未満の場合に
は開動作させる放出弁数を２とし、第２の設定レベル以
上の場合には開動作させる放出弁数を３とする。この様
な動作方法をとることにより燃料電池プラントの広い範
囲の差圧変動速度に対して差圧抑制機能を発揮すること
が出来るのである。
本実施例において、電池容器の空間１、空気極のガス
空間および燃料極のガス空間３は燃料電池本体の一部を
構成している。また検出装置20は差圧検出部を、ガス放
出装置12はガス放出部を、微分演算器21は差圧上昇率算
出手段を、制御装置21はガス放出弁制御手段に相当して
いる。そして、微分演算器21と制御装置21は制御部内に
設けられている。
空間および燃料極のガス空間３は燃料電池本体の一部を
構成している。また検出装置20は差圧検出部を、ガス放
出装置12はガス放出部を、微分演算器21は差圧上昇率算
出手段を、制御装置21はガス放出弁制御手段に相当して
いる。そして、微分演算器21と制御装置21は制御部内に
設けられている。
なお、以上の説明では放出弁群として放出弁数が３個
の場合について説明してきたが、この放出弁の数はこの
数に限られるものではなく、性能的には数多い程有利で
ある。しかし、保守性や経済性の面から考えると２〜５
個位が実用的である。
の場合について説明してきたが、この放出弁の数はこの
数に限られるものではなく、性能的には数多い程有利で
ある。しかし、保守性や経済性の面から考えると２〜５
個位が実用的である。
以上説明したように、本発明によれば、燃料極ガス系
統と空気極ガス系統間のガス差圧の上昇率が小さい場合
は、複数個設けられたガス放出弁のうちの例えば１つだ
けが作動するので、系統内の燃料ガスや空気を必要以上
に放出してしまうといった事態を回避できる。また、燃
料極ガス系統と空気極ガス系に設けたガス放出弁の径が
全て同一であるので、弁の動作速度に大きなバラツキが
なく、ガス差圧解消までの時間を高精度に制御すること
ができ、しかもガス放出弁が小容量の弁であるから弁の
動作速度も速く、ガス差圧のない状態を速やかに実現で
きる。その結果、燃料ガスと空気の混合を完全に防ぐこ
とができ、信頼性の高い燃料電池プラントを得ることが
可能となる。
統と空気極ガス系統間のガス差圧の上昇率が小さい場合
は、複数個設けられたガス放出弁のうちの例えば１つだ
けが作動するので、系統内の燃料ガスや空気を必要以上
に放出してしまうといった事態を回避できる。また、燃
料極ガス系統と空気極ガス系に設けたガス放出弁の径が
全て同一であるので、弁の動作速度に大きなバラツキが
なく、ガス差圧解消までの時間を高精度に制御すること
ができ、しかもガス放出弁が小容量の弁であるから弁の
動作速度も速く、ガス差圧のない状態を速やかに実現で
きる。その結果、燃料ガスと空気の混合を完全に防ぐこ
とができ、信頼性の高い燃料電池プラントを得ることが
可能となる。
図は本発明の燃料電池プラントの要部構成図である。 １……電池容器の空間、２……空気極のガス空間、３…
…燃料極のガス空間、5,10……差圧調節弁、６……リホ
ーマ燃焼部、12……ガス放出装置、20……検出装置、21
……微分演算器、22……制御装置。
…燃料極のガス空間、5,10……差圧調節弁、６……リホ
ーマ燃焼部、12……ガス放出装置、20……検出装置、21
……微分演算器、22……制御装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−198064（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−7065（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−84012（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】燃料極ガス系統を介してほぼ一定圧力で供
給される燃料ガスと空気極ガス系統を介してほぼ一定圧
力で供給される空気とを化学反応させて電力を得る燃料
電池本体と、前記燃料極ガス系統と空気極ガス系統との
間のガス差圧を検出する差圧検出部と、前記燃料極ガス
系統および前記空気極ガス系統に設けられ、燃料極ガス
系統内の燃料ガス又は空気極ガス系統内の空気を外部に
放出するためのガス放出部と、前記差圧検出部で検出し
た前記両極ガス系統間のガス差圧が所定値以上となった
とき、前記ガス放出部を作動させてガス差圧を小さくす
る制御部と、を備えた燃料電池プラントにおいて、 前記ガス放出部として、同一容量で且つ小容量の複数個
のガス放出弁を前記燃料極ガス系統および前記空気極ガ
ス系統にそれぞれ同数個ずつ設けるとともに、前記差圧
検出部からの信号を取り込んでガス差圧の上昇率を算出
する差圧上昇率算出手段と、前記ガス放出弁を作動させ
る場合に、複数個設けられたガス放出弁のうち前記上昇
率に比例した個数のガス放出弁を作動させるガス放出弁
制御手段と、を前記制御部内に設けたことを特徴とする
燃料電池プラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61159624A JPH081808B2 (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | 燃料電池プラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61159624A JPH081808B2 (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | 燃料電池プラント |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6316571A JPS6316571A (ja) | 1988-01-23 |
| JPH081808B2 true JPH081808B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=15697785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61159624A Expired - Fee Related JPH081808B2 (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | 燃料電池プラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH081808B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3951885B2 (ja) * | 2002-10-22 | 2007-08-01 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム |
| JP4564347B2 (ja) * | 2004-11-29 | 2010-10-20 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
-
1986
- 1986-07-09 JP JP61159624A patent/JPH081808B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6316571A (ja) | 1988-01-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |