JPH11102718A - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
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- JPH11102718A JPH11102718A JP9259864A JP25986497A JPH11102718A JP H11102718 A JPH11102718 A JP H11102718A JP 9259864 A JP9259864 A JP 9259864A JP 25986497 A JP25986497 A JP 25986497A JP H11102718 A JPH11102718 A JP H11102718A
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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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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池発電装置の構成を簡略化し設備費を
削減する。 【解決手段】 燃料電池に対し、２種類の原燃料（例え
ば都市ガスとＬＰＧ）を供給する場合に、流量計（３，
４）と調節弁（５）を各１個設け、原燃料を互いに切り
換えて供給するとともに、原燃料供給圧力の比率を一定
範囲の値で供給することにより、原燃料供給経路を１系
統として簡素化，低コスト化を図る。
削減する。 【解決手段】 燃料電池に対し、２種類の原燃料（例え
ば都市ガスとＬＰＧ）を供給する場合に、流量計（３，
４）と調節弁（５）を各１個設け、原燃料を互いに切り
換えて供給するとともに、原燃料供給圧力の比率を一定
範囲の値で供給することにより、原燃料供給経路を１系
統として簡素化，低コスト化を図る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は燃料電池発電装
置、特に原燃料の供給方式を改良した燃料電池発電装置
に関する。
置、特に原燃料の供給方式を改良した燃料電池発電装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２にこの種の従来例を示す。同図にお
いて、１は脱硫器、２，６は遮断弁、３，７はオリフィ
ス、４，８は差圧発信器、５，９は調節弁、１０はＬＰ
Ｇ（液化石油ガス）ボンベ、１１は気化器、１２は圧力
調節弁を示す。すなわち、都市ガス（１３Ａ）とＬＰＧ
の２系統の供給経路を設け、各供給経路にオリフィス，
差圧発信器からなる流量計と調節弁を配置し、通常は都
市ガス（１３Ａ）を供給し、都市ガス（１３Ａ）が何ら
かの事情で停止したときにＬＰＧ側に切り換えて供給す
るものである。なお、この切り換えに当たっては、まず
使用している側の調節弁を徐々に閉めて行きながら、切
り換える側の調節弁を開けて行くことで、原燃料の切り
換えを行なうようにしている。
いて、１は脱硫器、２，６は遮断弁、３，７はオリフィ
ス、４，８は差圧発信器、５，９は調節弁、１０はＬＰ
Ｇ（液化石油ガス）ボンベ、１１は気化器、１２は圧力
調節弁を示す。すなわち、都市ガス（１３Ａ）とＬＰＧ
の２系統の供給経路を設け、各供給経路にオリフィス，
差圧発信器からなる流量計と調節弁を配置し、通常は都
市ガス（１３Ａ）を供給し、都市ガス（１３Ａ）が何ら
かの事情で停止したときにＬＰＧ側に切り換えて供給す
るものである。なお、この切り換えに当たっては、まず
使用している側の調節弁を徐々に閉めて行きながら、切
り換える側の調節弁を開けて行くことで、原燃料の切り
換えを行なうようにしている。
【０００３】このような構成において、原燃料ガスの流
量はオリフィス（しぼり機構）３に発生する差圧（Δ
Ｐ）から、次の（１）式によって求められることが知ら
れている。 √（ΔＰ）＝Ｗ／（ａ・ε・Ａ・√（２ｇγ）） …（１） ΔＰ：差圧 Ｗ：質量流量 ａ：係数 ε：係数 Ａ：しぼり穴の面積 ｇ：重力加速度 γ：ガス密度
量はオリフィス（しぼり機構）３に発生する差圧（Δ
Ｐ）から、次の（１）式によって求められることが知ら
れている。 √（ΔＰ）＝Ｗ／（ａ・ε・Ａ・√（２ｇγ）） …（１） ΔＰ：差圧 Ｗ：質量流量 ａ：係数 ε：係数 Ａ：しぼり穴の面積 ｇ：重力加速度 γ：ガス密度
【０００４】また、都市ガスとＬＰＧを水蒸気改質する
場合、水素を等量発生させるための都市ガスとＬＰＧの
必要な流量の関係を表１に示す。
場合、水素を等量発生させるための都市ガスとＬＰＧの
必要な流量の関係を表１に示す。
【表１】
【０００５】次に、原燃料の供給圧力（Ｐ）を０．０２
Ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ（ゲージ圧力）として、原燃料の切り換
えを行なう場合を考える。このとき、１００ＫＷの燃料
電池とし、都市ガス流量を２２Ｎｍ3 ／ｈ、流量計の差
圧を０．０５Ｋｇ／ｃｍ2 とする。 Ｔ＝２０℃ Ｐ＝１．０５３Ｋｇ／ｃｍ2 Ａ（０．０２Ｋｇ／ｃｍ2
Ｇ） γ＝０．８０Ｋｇ／ｍ3 （都市ガスの密度） Ｗ＝１８．４８Ｋｇ／ｈ（＝２２Ｎｍ3 ／ｈ） ΔＰ＝０．０５Ｋｇ／ｃｍ2
Ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ（ゲージ圧力）として、原燃料の切り換
えを行なう場合を考える。このとき、１００ＫＷの燃料
電池とし、都市ガス流量を２２Ｎｍ3 ／ｈ、流量計の差
圧を０．０５Ｋｇ／ｃｍ2 とする。 Ｔ＝２０℃ Ｐ＝１．０５３Ｋｇ／ｃｍ2 Ａ（０．０２Ｋｇ／ｃｍ2
Ｇ） γ＝０．８０Ｋｇ／ｍ3 （都市ガスの密度） Ｗ＝１８．４８Ｋｇ／ｈ（＝２２Ｎｍ3 ／ｈ） ΔＰ＝０．０５Ｋｇ／ｃｍ2
【０００６】ところで、上記（１）式は、 √（ΔＰ）＝Ｗ／（Ｋ・√γ） …（２） の如く変形できるので、この式に上記の各値を代入する
と、 √０．０５＝１８．４８／（Ｋ・√０．８００） より、 Ｋ＝９２．４０ となる。
と、 √０．０５＝１８．４８／（Ｋ・√０．８００） より、 Ｋ＝９２．４０ となる。
【０００７】ここで、都市ガス（１３Ａ）からＬＰＧに
切り換え、等量の水素を得るＬＰＧが流れるとき（その
流量Ｗは、表１の関係から２２Ｎｍ3 ／ｈ×０．４５５
≒１０Ｎｍ3 ／ｈとなる）、同じしぼり機構（差圧流量
計）では、 Ｔ＝２０℃ Ｐ＝１．０５３Ｋｇ／ｃｍ2 Ａ（０．０２Ｋｇ／ｃｍ2
Ｇ） γ＝１．９１Ｋｇ／ｍ3 （ＬＰＧの密度） Ｗ＝１９．７７Ｋｇ／ｈ（＝１０Ｎｍ3 ／ｈ） の各値を先の（２）式に代入すると、 √（ΔＰ）＝１９．７７／（９２．４０・√１．９１） より、 ΔＰ＝０．０２４Ｋｇ／ｃｍ2 となり、差圧が約半分になる。このため、低流量域、特
に流量計のフルスケールの１０％位の測定においては、
差圧発信器の分解能の限界から測定が困難になるなどの
問題があり、図２のように別々に流量計を設けるように
している。
切り換え、等量の水素を得るＬＰＧが流れるとき（その
流量Ｗは、表１の関係から２２Ｎｍ3 ／ｈ×０．４５５
≒１０Ｎｍ3 ／ｈとなる）、同じしぼり機構（差圧流量
計）では、 Ｔ＝２０℃ Ｐ＝１．０５３Ｋｇ／ｃｍ2 Ａ（０．０２Ｋｇ／ｃｍ2
Ｇ） γ＝１．９１Ｋｇ／ｍ3 （ＬＰＧの密度） Ｗ＝１９．７７Ｋｇ／ｈ（＝１０Ｎｍ3 ／ｈ） の各値を先の（２）式に代入すると、 √（ΔＰ）＝１９．７７／（９２．４０・√１．９１） より、 ΔＰ＝０．０２４Ｋｇ／ｃｍ2 となり、差圧が約半分になる。このため、低流量域、特
に流量計のフルスケールの１０％位の測定においては、
差圧発信器の分解能の限界から測定が困難になるなどの
問題があり、図２のように別々に流量計を設けるように
している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
すると、燃料の種類に適した流量計と調節弁が必要とな
り、その分設備費用が高くなるという問題がある。した
がって、この発明の課題は、構成を簡略化して設備費の
節減を図ることにある。
すると、燃料の種類に適した流量計と調節弁が必要とな
り、その分設備費用が高くなるという問題がある。した
がって、この発明の課題は、構成を簡略化して設備費の
節減を図ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
べく、請求項１の発明では、原燃料を改質して水素リッ
チガスを発生させる改質系と、水素ガスと空気から発電
する燃料電池と、発電した直流を交流に変換する電力変
換装置とを備え、前記原燃料として都市ガスと液化石油
ガス（ＬＰＧ）とを選択的に供給可能な燃料電池発電装
置において、前記都市ガスとＬＰＧとの供給圧力比（都
市ガスの絶対圧力／ＬＰＧの絶対圧力）を、１．６ない
し２．５の範囲で供給するようにしている。この請求項
１の発明では、前記原燃料を供給するに当たり、原燃料
の流量を測定する流量計と、その流量を調節する調節弁
とからなる１系統の原燃料供給経路を用い、原燃料を互
いに切り換えて供給することができる（請求項２の発
明）。
べく、請求項１の発明では、原燃料を改質して水素リッ
チガスを発生させる改質系と、水素ガスと空気から発電
する燃料電池と、発電した直流を交流に変換する電力変
換装置とを備え、前記原燃料として都市ガスと液化石油
ガス（ＬＰＧ）とを選択的に供給可能な燃料電池発電装
置において、前記都市ガスとＬＰＧとの供給圧力比（都
市ガスの絶対圧力／ＬＰＧの絶対圧力）を、１．６ない
し２．５の範囲で供給するようにしている。この請求項
１の発明では、前記原燃料を供給するに当たり、原燃料
の流量を測定する流量計と、その流量を調節する調節弁
とからなる１系統の原燃料供給経路を用い、原燃料を互
いに切り換えて供給することができる（請求項２の発
明）。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の実施の形態を示
す構成図である。同図からも明らかなように、この例は
原燃料の供給経路をオリフィス３，差圧発信器４および
調節弁５の１系統だけとし、原燃料の供給圧力を調節し
て供給するようにした点が特徴で、これにより設備費の
節減を可能としたものである。つまり、原燃料の種類が
変わっても、しぼり機構の差圧をほぼ同等にするため、
原燃料の種類に応じて供給圧力を適正値に選ぶことによ
り、しぼり機構を変えなくても済むようにしたものであ
る。以下、１台の流量計と調節弁で原燃料の供給が可能
となる根拠について、説明する。
す構成図である。同図からも明らかなように、この例は
原燃料の供給経路をオリフィス３，差圧発信器４および
調節弁５の１系統だけとし、原燃料の供給圧力を調節し
て供給するようにした点が特徴で、これにより設備費の
節減を可能としたものである。つまり、原燃料の種類が
変わっても、しぼり機構の差圧をほぼ同等にするため、
原燃料の種類に応じて供給圧力を適正値に選ぶことによ
り、しぼり機構を変えなくても済むようにしたものであ
る。以下、１台の流量計と調節弁で原燃料の供給が可能
となる根拠について、説明する。
【００１１】例えば、都市ガスの圧力を０．９５Ｋｇ／
ｃｍ2 Ｇで、ＬＰＧの圧力を０．０２Ｋｇ／ｃｍ2 Ｇで
運転する場合を考える。上記従来例と同様に、１００Ｋ
Ｗの燃料電池とし、都市ガス流量を２２Ｎｍ3／ｈ、流
量計の差圧を０．０５Ｋｇ／ｃｍ2 とする。すなわち、 Ｔ＝２０℃ Ｐ＝１．９８３Ｋｇ／ｃｍ2 Ａ（０．９５Ｋｇ／ｃｍ2
Ｇ） γ＝１．５１Ｋｇ／ｍ3 （都市ガスの密度） Ｗ＝１８．４８Ｋｇ／ｈ（＝２２Ｎｍ3 ／ｈ） ΔＰ＝０．０５Ｋｇ／ｃｍ2 とする。
ｃｍ2 Ｇで、ＬＰＧの圧力を０．０２Ｋｇ／ｃｍ2 Ｇで
運転する場合を考える。上記従来例と同様に、１００Ｋ
Ｗの燃料電池とし、都市ガス流量を２２Ｎｍ3／ｈ、流
量計の差圧を０．０５Ｋｇ／ｃｍ2 とする。すなわち、 Ｔ＝２０℃ Ｐ＝１．９８３Ｋｇ／ｃｍ2 Ａ（０．９５Ｋｇ／ｃｍ2
Ｇ） γ＝１．５１Ｋｇ／ｍ3 （都市ガスの密度） Ｗ＝１８．４８Ｋｇ／ｈ（＝２２Ｎｍ3 ／ｈ） ΔＰ＝０．０５Ｋｇ／ｃｍ2 とする。
【００１２】これらの各値を上記（２）式に代入する
と、 √０．０５＝１８．４８／（Ｋ・√１．５１） より、 Ｋ＝６７．２６ となる。Ｋの値はガスの密度γによって変わり、密度γ
はガスの供給圧力Ｐによって変わることが分かる。
と、 √０．０５＝１８．４８／（Ｋ・√１．５１） より、 Ｋ＝６７．２６ となる。Ｋの値はガスの密度γによって変わり、密度γ
はガスの供給圧力Ｐによって変わることが分かる。
【００１３】ここで、都市ガスからＬＰＧに切り換える
と、等量の水素を得るＬＰＧが流れるとき、同じしぼり
機構（差圧発信器）では、上記（２）式の関係から、 √ΔＰ＝１９．７７／（６７．２６・√１．９１） ΔＰ＝０．０４５Ｋｇ／ｃｍ2 となり、差圧の変化は原燃料切り換え前の１０％程度の
変動にとどまり、都市ガスで０．９５Ｋｇ／ｃｍ2 Ｇと
して設計した流量計を、ＬＰＧでは０．０２Ｋｇ／ｃｍ
2 Ｇの供給圧力とすることで、問題なく運転できること
が分かる。
と、等量の水素を得るＬＰＧが流れるとき、同じしぼり
機構（差圧発信器）では、上記（２）式の関係から、 √ΔＰ＝１９．７７／（６７．２６・√１．９１） ΔＰ＝０．０４５Ｋｇ／ｃｍ2 となり、差圧の変化は原燃料切り換え前の１０％程度の
変動にとどまり、都市ガスで０．９５Ｋｇ／ｃｍ2 Ｇと
して設計した流量計を、ＬＰＧでは０．０２Ｋｇ／ｃｍ
2 Ｇの供給圧力とすることで、問題なく運転できること
が分かる。
【００１４】したがって、図１では、例えば都市ガスの
供給圧力を１Ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ程度で運転しておき、何ら
かの理由で都市ガスの供給ができなくなったときに、Ｌ
ＰＧ気化器１１の出口の圧力調節弁１２により、０．０
２Ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ程度に調節して供給することで、原燃
料の流量計と調節弁は１系統で済むことになる。このと
き、流量計は都市ガスの流量を測定する仕様で製作して
おくものとし、ＬＰＧに変わったときは圧力，ガスの密
度，温度に応じた補正をすることで正しい値を得られる
ようにすることが望ましい。また、都市ガスの流量測定
に当たっても温度，圧力に応じた補正をするのは言うま
でもない。
供給圧力を１Ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ程度で運転しておき、何ら
かの理由で都市ガスの供給ができなくなったときに、Ｌ
ＰＧ気化器１１の出口の圧力調節弁１２により、０．０
２Ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ程度に調節して供給することで、原燃
料の流量計と調節弁は１系統で済むことになる。このと
き、流量計は都市ガスの流量を測定する仕様で製作して
おくものとし、ＬＰＧに変わったときは圧力，ガスの密
度，温度に応じた補正をすることで正しい値を得られる
ようにすることが望ましい。また、都市ガスの流量測定
に当たっても温度，圧力に応じた補正をするのは言うま
でもない。
【００１５】都市ガスとＬＰＧの圧力比は、上記の例で
は、 都市ガスの絶対圧力／ＬＰＧの絶対圧力 ＝（０．９５＋１．０３３）／（０．０２＋１．０３３）＝１．８８ であり、この値は、オリフィスでどの程度の差圧変動を
許容するか等にもよるが、経験的に都市ガス時の差圧に
対して、ＬＰＧのときの差圧を±２０％として、都市ガ
スとＬＰＧの圧力比（絶対圧）は、凡そ１．６から２．
５の範囲とする。
は、 都市ガスの絶対圧力／ＬＰＧの絶対圧力 ＝（０．９５＋１．０３３）／（０．０２＋１．０３３）＝１．８８ であり、この値は、オリフィスでどの程度の差圧変動を
許容するか等にもよるが、経験的に都市ガス時の差圧に
対して、ＬＰＧのときの差圧を±２０％として、都市ガ
スとＬＰＧの圧力比（絶対圧）は、凡そ１．６から２．
５の範囲とする。
【００１６】
【発明の効果】この発明によれば、複数種類の原燃料に
対し、流量計と調節弁の１系統だけで運転可能となるた
め、設備コストを大幅に低減することができる利点がも
たらされる。
対し、流量計と調節弁の１系統だけで運転可能となるた
め、設備コストを大幅に低減することができる利点がも
たらされる。
【図１】この発明の実施の形態を示す構成図である。
【図２】従来例を示す構成図である。
１…脱硫器、２，６…遮断弁、３，７…オリフィス、
４，８…差圧発信器、５，９…調節弁、１０…ＬＰＧ
（液化石油ガス）ボンベ、１１…気化器、１２…圧力調
節弁。
４，８…差圧発信器、５，９…調節弁、１０…ＬＰＧ
（液化石油ガス）ボンベ、１１…気化器、１２…圧力調
節弁。
Claims (2)
- 【請求項１】 原燃料を改質して水素リッチガスを発生
させる改質系と、水素ガスと空気から発電する燃料電池
と、発電した直流を交流に変換する電力変換装置とを備
え、前記原燃料として都市ガスと液化石油ガス（ＬＰ
Ｇ）とを選択的に供給可能な燃料電池発電装置におい
て、 前記都市ガスとＬＰＧとの供給圧力比（都市ガスの絶対
圧力／ＬＰＧの絶対圧力）を、１．６ないし２．５の範
囲で供給することを特徴とする燃料電池発電装置。 - 【請求項２】 前記原燃料を供給するに当たり、原燃料
の流量を測定する流量計と、その流量を調節する調節弁
とからなる１系統の原燃料供給経路を用い、原燃料を互
いに切り換えて供給することを特徴とする請求項１に記
載の燃料電池発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9259864A JPH11102718A (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9259864A JPH11102718A (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 燃料電池発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11102718A true JPH11102718A (ja) | 1999-04-13 |
Family
ID=17340030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9259864A Pending JPH11102718A (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11102718A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002008707A (ja) * | 2000-06-27 | 2002-01-11 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 燃料電池設備 |
| JP2003151602A (ja) * | 2001-11-08 | 2003-05-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 原料供給制御装置及び燃料電池システム |
| JP2004207052A (ja) * | 2002-12-25 | 2004-07-22 | Yazaki Corp | 燃料電池システムへの燃料ガス供給方法及びその装置 |
| JP2005294089A (ja) * | 2004-04-01 | 2005-10-20 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 燃料電池用水素製造システムへの液化石油ガス供給方法およびそれを用いた燃料電池システム |
| JP2006172736A (ja) * | 2004-12-13 | 2006-06-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池システムおよびその運転方法 |
| JP2009023869A (ja) * | 2007-07-19 | 2009-02-05 | Aisin Seiki Co Ltd | 脱硫器および改質原料供給システム |
| JP2018055835A (ja) * | 2016-09-26 | 2018-04-05 | アイシン精機株式会社 | 燃料電池システム |
-
1997
- 1997-09-25 JP JP9259864A patent/JPH11102718A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002008707A (ja) * | 2000-06-27 | 2002-01-11 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 燃料電池設備 |
| JP2003151602A (ja) * | 2001-11-08 | 2003-05-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 原料供給制御装置及び燃料電池システム |
| JP2004207052A (ja) * | 2002-12-25 | 2004-07-22 | Yazaki Corp | 燃料電池システムへの燃料ガス供給方法及びその装置 |
| JP2005294089A (ja) * | 2004-04-01 | 2005-10-20 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 燃料電池用水素製造システムへの液化石油ガス供給方法およびそれを用いた燃料電池システム |
| JP2006172736A (ja) * | 2004-12-13 | 2006-06-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池システムおよびその運転方法 |
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| JP2018055835A (ja) * | 2016-09-26 | 2018-04-05 | アイシン精機株式会社 | 燃料電池システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040415 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040902 |