JPH11345623A - 燃料電池装置 - Google Patents
燃料電池装置Info
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- JPH11345623A JPH11345623A JP10150487A JP15048798A JPH11345623A JP H11345623 A JPH11345623 A JP H11345623A JP 10150487 A JP10150487 A JP 10150487A JP 15048798 A JP15048798 A JP 15048798A JP H11345623 A JPH11345623 A JP H11345623A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 構成が簡素で且つ効率の良い燃料電池装置を
提供すること。 【解決手段】 燃料電池１３の反応排ガスを燃焼するバ
ーナー１４の排気エネルギーにより駆動されて燃料電池
の酸素極１３ｂに加圧空気を供給するタービンコンプレ
ッサ２０の回転軸上に選択的に電動機又は発電機として
作動する回転電機２５を設け、燃料電池に接続される負
荷４１が増加した時に回転電機を補助蓄電池３０からの
電力供給により電動機として作動させ、負荷が低下した
時に回転電機を発電機として作動させて補助蓄電池を充
電することにより燃料電池の出力（応答性）を制御する
ようにした。
提供すること。 【解決手段】 燃料電池１３の反応排ガスを燃焼するバ
ーナー１４の排気エネルギーにより駆動されて燃料電池
の酸素極１３ｂに加圧空気を供給するタービンコンプレ
ッサ２０の回転軸上に選択的に電動機又は発電機として
作動する回転電機２５を設け、燃料電池に接続される負
荷４１が増加した時に回転電機を補助蓄電池３０からの
電力供給により電動機として作動させ、負荷が低下した
時に回転電機を発電機として作動させて補助蓄電池を充
電することにより燃料電池の出力（応答性）を制御する
ようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池装置に関
し、更に詳細には燃料電池の出力を制御する燃料電池装
置に関する。
し、更に詳細には燃料電池の出力を制御する燃料電池装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の従来の燃料電池装置としては、
特開平９−７６１９号公報に示されるものがある。この
装置は、酸素と水素ガスを電気化学反応させて発電する
燃料電池と、該燃料電池の水素極の反応排ガスの一部で
燃焼し、その熱で蒸気を含む改質原燃料を水素ガスに改
質して燃料電池の水素極に供給する改質器と、この改質
器の燃焼排ガスに加圧空気を混合して燃料電池の酸素極
に供給する排ガス供給ラインと、燃料電池の酸素極の反
応排ガスの一部によりタービンコンプレッサを駆動して
排ガス供給ラインに加圧空気を供給する空気供給ライン
と、該空気供給ラインに並設されタービンコンプレッサ
の容量が不足した時に空気供給ラインに加圧空気を供給
する電動ブロワを有するバックアップラインとを備えて
いる。
特開平９−７６１９号公報に示されるものがある。この
装置は、酸素と水素ガスを電気化学反応させて発電する
燃料電池と、該燃料電池の水素極の反応排ガスの一部で
燃焼し、その熱で蒸気を含む改質原燃料を水素ガスに改
質して燃料電池の水素極に供給する改質器と、この改質
器の燃焼排ガスに加圧空気を混合して燃料電池の酸素極
に供給する排ガス供給ラインと、燃料電池の酸素極の反
応排ガスの一部によりタービンコンプレッサを駆動して
排ガス供給ラインに加圧空気を供給する空気供給ライン
と、該空気供給ラインに並設されタービンコンプレッサ
の容量が不足した時に空気供給ラインに加圧空気を供給
する電動ブロワを有するバックアップラインとを備えて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の燃料電
池装置においては、燃料電池の負荷が増加してタービン
コンプレッサの容量が不足した時に電動ブロワを作動さ
せ、燃料電池の酸素極へ排ガス供給ラインを介して供給
される酸素ガスの流量を増大させている。そのため、電
動ブロワが必要となることから構成機器数が増加すると
共に、排ガス供給ラインに加え、高圧配管からなるバッ
クアップラインが必要となり、当該燃料電池装置の構成
が複雑となるという問題があった。
池装置においては、燃料電池の負荷が増加してタービン
コンプレッサの容量が不足した時に電動ブロワを作動さ
せ、燃料電池の酸素極へ排ガス供給ラインを介して供給
される酸素ガスの流量を増大させている。そのため、電
動ブロワが必要となることから構成機器数が増加すると
共に、排ガス供給ラインに加え、高圧配管からなるバッ
クアップラインが必要となり、当該燃料電池装置の構成
が複雑となるという問題があった。
【０００４】この問題は、例えば特開平７−１４５９９
号公報に示されるように、タービンコンプレッサの回転
軸上に電動機を設け、タービンコンプレッサの容量が不
足した時に電動機によりタービンコンプレッサを助勢す
ることで解消することができる。しかしながら、この装
置においては、電動機は燃料電池で発電した電力を電流
調整器を介して供給されることで作動されるようになっ
ているため、燃料電池装置としての電気出力が小さくな
るという問題があった。
号公報に示されるように、タービンコンプレッサの回転
軸上に電動機を設け、タービンコンプレッサの容量が不
足した時に電動機によりタービンコンプレッサを助勢す
ることで解消することができる。しかしながら、この装
置においては、電動機は燃料電池で発電した電力を電流
調整器を介して供給されることで作動されるようになっ
ているため、燃料電池装置としての電気出力が小さくな
るという問題があった。
【０００５】ゆえに本発明は、構成が簡素で且つ効率の
良い燃料電池装置を提供することを、その課題とする。
良い燃料電池装置を提供することを、その課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記した技術的課題を解
決するために本発明において講じた技術的手段は、当該
燃料電池装置を、酸素と水素ガスを電気化学反応させて
発電する燃料電池と、該燃料電池の水素極及び酸素極の
反応排ガスを燃焼するバーナーと、該バーナーの排気エ
ネルギーにより駆動されて前記燃料電池の酸素極に加圧
空気を供給するタービンコンプレッサと、該タービンコ
ンプレッサのタービンからの排気ガスの熱により改質原
燃料を水素ガスに改質して前記燃料電池の水素極に供給
する改質器と、前記タービンコンプレッサの回転軸上に
配置されて選択的に電動機又は発電機として作動する回
転電機と、前記燃料電池に接続される負荷が増加した時
に前記回転電機を補助蓄電池からの電力供給により電動
機として作動させ、前記負荷が低下した時に前記回転電
機を発電機として作動させて前記補助蓄電池を充電する
ことにより前記燃料電池の出力を制御する出力制御手段
とを備えた構成とすることである。
決するために本発明において講じた技術的手段は、当該
燃料電池装置を、酸素と水素ガスを電気化学反応させて
発電する燃料電池と、該燃料電池の水素極及び酸素極の
反応排ガスを燃焼するバーナーと、該バーナーの排気エ
ネルギーにより駆動されて前記燃料電池の酸素極に加圧
空気を供給するタービンコンプレッサと、該タービンコ
ンプレッサのタービンからの排気ガスの熱により改質原
燃料を水素ガスに改質して前記燃料電池の水素極に供給
する改質器と、前記タービンコンプレッサの回転軸上に
配置されて選択的に電動機又は発電機として作動する回
転電機と、前記燃料電池に接続される負荷が増加した時
に前記回転電機を補助蓄電池からの電力供給により電動
機として作動させ、前記負荷が低下した時に前記回転電
機を発電機として作動させて前記補助蓄電池を充電する
ことにより前記燃料電池の出力を制御する出力制御手段
とを備えた構成とすることである。
【０００７】上記した手段によれば、燃料電池に接続さ
れる負荷が増加した時には回転電機が補助蓄電池からの
電力供給により電動機として作動し、コンプレッサの回
転が助勢されて燃料電池の酸素極への供給空気量及び空
気圧が増加し燃料電池の反応が活性化することで出力応
答性が向上される。一方、負荷が低下した時には燃料電
池の水素極からの反応排ガスが増加することでバーナー
の排気エネルギーが増加し、タービンコンプレッサの回
転が過回転となるが、回転電機が発電機として作動し、
回生制動により排気エネルギーの過剰分が回収されて補
助蓄電池が充電される。
れる負荷が増加した時には回転電機が補助蓄電池からの
電力供給により電動機として作動し、コンプレッサの回
転が助勢されて燃料電池の酸素極への供給空気量及び空
気圧が増加し燃料電池の反応が活性化することで出力応
答性が向上される。一方、負荷が低下した時には燃料電
池の水素極からの反応排ガスが増加することでバーナー
の排気エネルギーが増加し、タービンコンプレッサの回
転が過回転となるが、回転電機が発電機として作動し、
回生制動により排気エネルギーの過剰分が回収されて補
助蓄電池が充電される。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に従った燃料電池装
置の一実施形態を図面に基づき、説明する。
置の一実施形態を図面に基づき、説明する。
【０００９】図１において、１０は改質原燃料としての
メタノールを貯蔵するタンクで、改質原燃料はタンク１
０から図示しないポンプを介して改質器１２へ供給され
る。タンク１０と改質器１２との管路には切換弁１１が
介装されていて、タンク１０からの改質原燃料を改質器
１２のみへ、又は改質器１２及びバーナー１４へ選択的
に供給可能とされている。改質器１２は、後述するよう
にタービンコンプレッサ２０のタービンロータ２１から
の排気ガスの熱により加熱蒸発部１２ａにて改質原燃料
を改質して水素ガスを生成する。
メタノールを貯蔵するタンクで、改質原燃料はタンク１
０から図示しないポンプを介して改質器１２へ供給され
る。タンク１０と改質器１２との管路には切換弁１１が
介装されていて、タンク１０からの改質原燃料を改質器
１２のみへ、又は改質器１２及びバーナー１４へ選択的
に供給可能とされている。改質器１２は、後述するよう
にタービンコンプレッサ２０のタービンロータ２１から
の排気ガスの熱により加熱蒸発部１２ａにて改質原燃料
を改質して水素ガスを生成する。
【００１０】１３は、水素極１３ａ、酸素極１３ｂ及び
イオン交換膜１３ｃからなる周知の高分子固体電解質型
の燃料電池であり、該燃料電池１３の水素極１３ａには
改質器１２からの水素ガスリッチのガスが水素ガス供給
ラインを介して供給されると共に、酸素極１３ｂにはタ
ービンコンプレッサ２０のコンプレッサロータ２２から
の加圧空気が空気供給ラインを介して供給されて、酸素
と水素ガスを電気化学反応させて発電する。水素極１３
ａは、未反応成分を含む反応排ガスをバーナー１４に供
給するように排ガスラインを介してバーナー１４に接続
されている。また、酸素極１３ｂは、反応排ガスを同様
にバーナー１４に供給するように排ガスラインを介して
バーナー１４に接続されていて、同排ガスラインには排
ガス中の水分を凝縮するための水タンク１５が介装され
ている。尚、燃料電池１３の酸素極１３ｂへの空気供給
ライン中には圧力センサ１６が配設されており、圧力セ
ンサ１６の検出信号はコントローラ４０に入力される。
また、コントローラ４０には、燃料電池１３に取付けら
れ、発生する電流値を検出する図示しない電流計からの
検出信号が入力されるようになっていると共に、燃料電
池１３はコントローラ４０を介して電動モータ等の負荷
４１に接続されている。
イオン交換膜１３ｃからなる周知の高分子固体電解質型
の燃料電池であり、該燃料電池１３の水素極１３ａには
改質器１２からの水素ガスリッチのガスが水素ガス供給
ラインを介して供給されると共に、酸素極１３ｂにはタ
ービンコンプレッサ２０のコンプレッサロータ２２から
の加圧空気が空気供給ラインを介して供給されて、酸素
と水素ガスを電気化学反応させて発電する。水素極１３
ａは、未反応成分を含む反応排ガスをバーナー１４に供
給するように排ガスラインを介してバーナー１４に接続
されている。また、酸素極１３ｂは、反応排ガスを同様
にバーナー１４に供給するように排ガスラインを介して
バーナー１４に接続されていて、同排ガスラインには排
ガス中の水分を凝縮するための水タンク１５が介装され
ている。尚、燃料電池１３の酸素極１３ｂへの空気供給
ライン中には圧力センサ１６が配設されており、圧力セ
ンサ１６の検出信号はコントローラ４０に入力される。
また、コントローラ４０には、燃料電池１３に取付けら
れ、発生する電流値を検出する図示しない電流計からの
検出信号が入力されるようになっていると共に、燃料電
池１３はコントローラ４０を介して電動モータ等の負荷
４１に接続されている。
【００１１】タービンコンプレッサ２０は、図２に示す
ように、ハウジング２４と、ハウジング２４のタービン
収容部２４Ａ内に収容され、バーナー１４の排気ガスが
導入されることにより排気ガスエネルギーによって回転
駆動されるタービンロータ２１と、ハウジング２４のコ
ンプレッサ収容部２４Ｂ内に収容され、タービンロータ
２１と回転軸２３を介して接続されてタービンロータ２
１と一体回転するコンプレッサロータ２２とを備えてい
る。回転軸２３は、タービン収容部２４Ａに固定される
ハウジング２４の支持部２４Ｃに軸受２８ａ、２８ｂを
介して回転可能に支承されている。尚、バーナー１４の
排気ガスはタービン収容部２４Ａの入口２４ａ１より導
入されて、タービンロータ２１を回転駆動し、出口２４
ａ２より排出され、またコンプレッサ収容部２４Ｂの入
口２４ｂ１には空気が導入されて、コンプレッサロータ
２２により加圧されて出口２４ｂ２より空気供給ライン
を介して燃料電池１３の酸素極１３ｂに供給される。ハ
ウジング２４の支持部２４Ｃとコンプレッサ収容部２４
Ｂとの間には、ケース２４Ｄが挟持固定されており、ケ
ース２４Ｄ内にてコンプレッサロータ２２と軸受２８ａ
間に位置する回転軸２３上には、回転電機２５が配設さ
れている。回転電機２５は、回転軸２３に固定される永
久磁石から成る回転子２６、該回転子２６を包囲するよ
うにハウジング２４に固定される固定子２７及び該固定
子２７に巻回された複数の発電及び駆動コイル２９（本
実施形態では３相）とからなり、電動機または発電機と
して選択的に作動可能なものである。固定子２７に巻回
された発電及び駆動コイル２９は、インバータとコンバ
ータとを備えた交直両方向変換器から成る電力変換器３
１を介して補助蓄電池３０に接続されており、これによ
り、タービンロータ２１が回転駆動されて固定子２７内
にて回転子２６が回転されると、各発電及び駆動コイル
２９に励磁作用により交流電流が生じ、電力変換器３０
を介して補助蓄電池３０に充電される。また、発電及び
駆動コイル２９に電流が供給されると、回転子２６が回
転されて回転軸２３の回転が助勢される。
ように、ハウジング２４と、ハウジング２４のタービン
収容部２４Ａ内に収容され、バーナー１４の排気ガスが
導入されることにより排気ガスエネルギーによって回転
駆動されるタービンロータ２１と、ハウジング２４のコ
ンプレッサ収容部２４Ｂ内に収容され、タービンロータ
２１と回転軸２３を介して接続されてタービンロータ２
１と一体回転するコンプレッサロータ２２とを備えてい
る。回転軸２３は、タービン収容部２４Ａに固定される
ハウジング２４の支持部２４Ｃに軸受２８ａ、２８ｂを
介して回転可能に支承されている。尚、バーナー１４の
排気ガスはタービン収容部２４Ａの入口２４ａ１より導
入されて、タービンロータ２１を回転駆動し、出口２４
ａ２より排出され、またコンプレッサ収容部２４Ｂの入
口２４ｂ１には空気が導入されて、コンプレッサロータ
２２により加圧されて出口２４ｂ２より空気供給ライン
を介して燃料電池１３の酸素極１３ｂに供給される。ハ
ウジング２４の支持部２４Ｃとコンプレッサ収容部２４
Ｂとの間には、ケース２４Ｄが挟持固定されており、ケ
ース２４Ｄ内にてコンプレッサロータ２２と軸受２８ａ
間に位置する回転軸２３上には、回転電機２５が配設さ
れている。回転電機２５は、回転軸２３に固定される永
久磁石から成る回転子２６、該回転子２６を包囲するよ
うにハウジング２４に固定される固定子２７及び該固定
子２７に巻回された複数の発電及び駆動コイル２９（本
実施形態では３相）とからなり、電動機または発電機と
して選択的に作動可能なものである。固定子２７に巻回
された発電及び駆動コイル２９は、インバータとコンバ
ータとを備えた交直両方向変換器から成る電力変換器３
１を介して補助蓄電池３０に接続されており、これによ
り、タービンロータ２１が回転駆動されて固定子２７内
にて回転子２６が回転されると、各発電及び駆動コイル
２９に励磁作用により交流電流が生じ、電力変換器３０
を介して補助蓄電池３０に充電される。また、発電及び
駆動コイル２９に電流が供給されると、回転子２６が回
転されて回転軸２３の回転が助勢される。
【００１２】以上の構成からなる本実施形態の作用を以
下に説明する。
下に説明する。
【００１３】燃料電池装置の起動時には、コントローラ
４０により切換弁１１が切換えられ、タンク１０から改
質器１２及びバーナー１４へ改質原燃料が供給されると
同時に、補助蓄電池３０から電力変換器３１を介して回
転電機２５の発電及び駆動コイル２９へ電力を供給して
回転電機２５を電動機として作動させ、タービンコンプ
レッサ２０のコンプレッサロータ２２からの空気を燃料
電池１３の酸素極１３ｂ及び排ガスラインを介してバー
ナー１４へ供給する。その後、図示しない点火装置によ
りバーナー１４が点火され、バーナー１４からの排気ガ
スによりタービンコンプレッサ２０のタービンロータ２
１の駆動を開始すると共に、タービンロータ２１を駆動
した排気ガスが改質器１２の加熱蒸発部１２ａに供給さ
れて改質器１２が水素ガスの生成を開始する。これによ
り、燃料電池１３は水素極１３ａに改質器１２から供給
される水素ガスと酸素極１３ｂにンプレッサロータ２２
から供給される空気中の酸素との電気化学反応により発
電を開始する。
４０により切換弁１１が切換えられ、タンク１０から改
質器１２及びバーナー１４へ改質原燃料が供給されると
同時に、補助蓄電池３０から電力変換器３１を介して回
転電機２５の発電及び駆動コイル２９へ電力を供給して
回転電機２５を電動機として作動させ、タービンコンプ
レッサ２０のコンプレッサロータ２２からの空気を燃料
電池１３の酸素極１３ｂ及び排ガスラインを介してバー
ナー１４へ供給する。その後、図示しない点火装置によ
りバーナー１４が点火され、バーナー１４からの排気ガ
スによりタービンコンプレッサ２０のタービンロータ２
１の駆動を開始すると共に、タービンロータ２１を駆動
した排気ガスが改質器１２の加熱蒸発部１２ａに供給さ
れて改質器１２が水素ガスの生成を開始する。これによ
り、燃料電池１３は水素極１３ａに改質器１２から供給
される水素ガスと酸素極１３ｂにンプレッサロータ２２
から供給される空気中の酸素との電気化学反応により発
電を開始する。
【００１４】燃料電池装置の起動後、切換弁１１が切換
えられると、タンク１０からバーナー１４への改質原燃
料の供給は停止するが、この時には燃料電池１３の水素
極１３ａからの未反応成分を含む反応排ガスと、酸素極
１３ｂからの反応排ガスが水タンク１５で水分を凝縮さ
れた後バーナー１４に供給されており、バーナー１４は
燃焼を継続している。そのため、上記したようにバーナ
ー１４からの排気ガスによりタービンロータ２１が駆動
されると共に改質器１２の加熱蒸発部１２ａにて排気ガ
スの熱により改質原燃料が加熱されて水素ガスの生成が
継続され、該水素ガスが一定流量、一定圧力で燃料電池
１３の水素極１３ａに供給される。そのため、燃料電池
１３は水素極１３ａに改質器１２から供給される水素ガ
スと酸素極１３ｂにンプレッサロータ２２から供給され
る空気中の酸素との電気化学反応により発電を継続し、
水素極１３ａ及び酸素極１３ｂからの反応排ガスがバー
ナー１４に供給され燃焼される。そして、燃料電池１３
にて発電された電力はコントローラ４０を介して負荷４
１に供給される。このように、本実施形態では、バーナ
ー１４の燃焼により得られるエネルギーがタービンコン
プレッサ２０の駆動力として回収され、改質器１２の加
熱蒸発部１２ａを通り排出されるため、エネルギー的に
無駄がなく、当該燃料電池装置の効率を向上することが
できる。
えられると、タンク１０からバーナー１４への改質原燃
料の供給は停止するが、この時には燃料電池１３の水素
極１３ａからの未反応成分を含む反応排ガスと、酸素極
１３ｂからの反応排ガスが水タンク１５で水分を凝縮さ
れた後バーナー１４に供給されており、バーナー１４は
燃焼を継続している。そのため、上記したようにバーナ
ー１４からの排気ガスによりタービンロータ２１が駆動
されると共に改質器１２の加熱蒸発部１２ａにて排気ガ
スの熱により改質原燃料が加熱されて水素ガスの生成が
継続され、該水素ガスが一定流量、一定圧力で燃料電池
１３の水素極１３ａに供給される。そのため、燃料電池
１３は水素極１３ａに改質器１２から供給される水素ガ
スと酸素極１３ｂにンプレッサロータ２２から供給され
る空気中の酸素との電気化学反応により発電を継続し、
水素極１３ａ及び酸素極１３ｂからの反応排ガスがバー
ナー１４に供給され燃焼される。そして、燃料電池１３
にて発電された電力はコントローラ４０を介して負荷４
１に供給される。このように、本実施形態では、バーナ
ー１４の燃焼により得られるエネルギーがタービンコン
プレッサ２０の駆動力として回収され、改質器１２の加
熱蒸発部１２ａを通り排出されるため、エネルギー的に
無駄がなく、当該燃料電池装置の効率を向上することが
できる。
【００１５】本実施形態においては、コントローラ４０
は燃料電池１３の出力電流値と酸素極１３ｂへの供給空
気圧力との関係及び負荷４１の変動に対応するアクセル
信号等の要求入力信号と燃料電池１３の目標電流値との
関係を記憶しており（マップを有しており）、負荷４１
の変動に対応する燃料電池１３の出力電流値の変化に応
じて回転電機２５の作動がコントローラ４０により以下
のように制御される。
は燃料電池１３の出力電流値と酸素極１３ｂへの供給空
気圧力との関係及び負荷４１の変動に対応するアクセル
信号等の要求入力信号と燃料電池１３の目標電流値との
関係を記憶しており（マップを有しており）、負荷４１
の変動に対応する燃料電池１３の出力電流値の変化に応
じて回転電機２５の作動がコントローラ４０により以下
のように制御される。
【００１６】燃料電池１３にコントローラ４０を介して
接続される負荷４１が増加した時に、負荷４１の増加を
コントローラ４０が要求入力信号の変化で検出すると、
コントローラ４０は該要求入力信号に対応する目標電流
値から、該目標電流値に対応する供給空気圧力を決定
し、該供給空気圧力に圧力センサ１６の検出圧力が一致
するように回転電機２５を補助蓄電池３０からの電力変
換器３１を介した電力供給により電動機として作動させ
る。これにより、コンプレッサロータ２２の回転が助勢
されて燃料電池１３の酸素極１３ｂへの供給空気圧が増
加し燃料電池の反応が活性化することで出力応答性が向
上される。
接続される負荷４１が増加した時に、負荷４１の増加を
コントローラ４０が要求入力信号の変化で検出すると、
コントローラ４０は該要求入力信号に対応する目標電流
値から、該目標電流値に対応する供給空気圧力を決定
し、該供給空気圧力に圧力センサ１６の検出圧力が一致
するように回転電機２５を補助蓄電池３０からの電力変
換器３１を介した電力供給により電動機として作動させ
る。これにより、コンプレッサロータ２２の回転が助勢
されて燃料電池１３の酸素極１３ｂへの供給空気圧が増
加し燃料電池の反応が活性化することで出力応答性が向
上される。
【００１７】一方、負荷４１が低下した時には燃料電池
１３の水素極１３ａ及び酸素極１３ｂからの反応排ガス
が増加することでバーナー１４の排気エネルギーが増加
し、タービンコンプレッサ２０の回転が過回転となる。
この時には、負荷４１の低下をコントローラ４０が要求
入力信号の変化で検出すると、コントローラ４０は該要
求入力信号に対応する目標電流値から、該目標電流値に
対応する供給空気圧力を決定し、該供給空気圧力に圧力
センサ１６の検出圧力が一致するように電力変換器３１
を介して回転電機２５を発電機として作動させる。これ
により、回生制動により排気エネルギーの過剰分が回収
されて補助蓄電池３０が充電される。
１３の水素極１３ａ及び酸素極１３ｂからの反応排ガス
が増加することでバーナー１４の排気エネルギーが増加
し、タービンコンプレッサ２０の回転が過回転となる。
この時には、負荷４１の低下をコントローラ４０が要求
入力信号の変化で検出すると、コントローラ４０は該要
求入力信号に対応する目標電流値から、該目標電流値に
対応する供給空気圧力を決定し、該供給空気圧力に圧力
センサ１６の検出圧力が一致するように電力変換器３１
を介して回転電機２５を発電機として作動させる。これ
により、回生制動により排気エネルギーの過剰分が回収
されて補助蓄電池３０が充電される。
【００１８】
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、燃料電池
の反応排ガスを燃焼するバーナーの排気エネルギーによ
り駆動されて燃料電池の酸素極に加圧空気を供給するタ
ービンコンプレッサの回転軸上に選択的に電動機又は発
電機として作動する回転電機を設け、燃料電池に接続さ
れる負荷が増加した時に回転電機を補助蓄電池からの電
力供給により電動機として作動させ、負荷が低下した時
に回転電機を発電機として作動させて補助蓄電池を充電
することにより燃料電池の出力（応答性）が制御され
る。そのため、従来装置のように構成機器数及び高圧配
管が増加することがなく当該燃料電池装置の構成を簡素
にできる。また、回転電機を燃料電池で発電した電力で
はなく回転電機自体で充電され得る補助蓄電池の電力で
作動させることで燃料電池装置としての電気出力を増大
することができると共に、燃料電池装置全体での効率を
向上させることができる。
の反応排ガスを燃焼するバーナーの排気エネルギーによ
り駆動されて燃料電池の酸素極に加圧空気を供給するタ
ービンコンプレッサの回転軸上に選択的に電動機又は発
電機として作動する回転電機を設け、燃料電池に接続さ
れる負荷が増加した時に回転電機を補助蓄電池からの電
力供給により電動機として作動させ、負荷が低下した時
に回転電機を発電機として作動させて補助蓄電池を充電
することにより燃料電池の出力（応答性）が制御され
る。そのため、従来装置のように構成機器数及び高圧配
管が増加することがなく当該燃料電池装置の構成を簡素
にできる。また、回転電機を燃料電池で発電した電力で
はなく回転電機自体で充電され得る補助蓄電池の電力で
作動させることで燃料電池装置としての電気出力を増大
することができると共に、燃料電池装置全体での効率を
向上させることができる。
【図１】本発明に従った燃料電池装置の一実施形態の構
成図である。
成図である。
【図２】図１の一実施形態におけるタービンコンプレッ
サの断面図である。
サの断面図である。
１０ タンク １２ 改質器 １３ 燃料電池 １３ａ 水素極 １３ｂ 酸素極 １４ バーナー １６ 圧力センサ ２０ タービンコンプレッサ ２１ タービンロータ ２２ コンプレッサロータ ２５ 回転電機 ３０ 補助蓄電池 ４０ コントローラ ４１ 負荷
Claims (1)
- 【請求項１】 酸素と水素ガスを電気化学反応させて発
電する燃料電池と、該燃料電池の水素極及び酸素極の反
応排ガスを燃焼するバーナーと、該バーナーの排気エネ
ルギーにより駆動されて前記燃料電池の酸素極に加圧空
気を供給するタービンコンプレッサと、該タービンコン
プレッサのタービンからの排気ガスの熱により改質原燃
料を水素ガスに改質して前記燃料電池の水素極に供給す
る改質器と、前記タービンコンプレッサの回転軸上に配
置されて選択的に電動機又は発電機として作動する回転
電機と、前記燃料電池に接続される負荷が増加した時に
前記回転電機を補助蓄電池からの電力供給により電動機
として作動させ、前記負荷が低下した時に前記回転電機
を発電機として作動させて前記補助蓄電池を充電するこ
とにより前記燃料電池の出力を制御する出力制御手段と
を備えてなる燃料電池装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10150487A JPH11345623A (ja) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | 燃料電池装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10150487A JPH11345623A (ja) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | 燃料電池装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11345623A true JPH11345623A (ja) | 1999-12-14 |
Family
ID=15497957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10150487A Pending JPH11345623A (ja) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | 燃料電池装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11345623A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100481599B1 (ko) * | 2002-11-06 | 2005-04-08 | (주)앤틀 | 연료전지 시스템 |
| JP2006046337A (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-16 | Samsung Techwin Co Ltd | ターボジェネレータ及びそれを備える燃料電池システム |
| JP2006286559A (ja) * | 2005-04-05 | 2006-10-19 | Misuzu Kogyo:Kk | 燃料電池システム |
| JP2006286558A (ja) * | 2005-04-05 | 2006-10-19 | Misuzu Kogyo:Kk | 燃料電池システム |
| JP2009541141A (ja) * | 2006-06-27 | 2009-11-26 | ターボメカ | 燃料電池を使用した航空機用発電システム |
| KR101091893B1 (ko) * | 2004-07-27 | 2011-12-08 | 삼성테크윈 주식회사 | 터보 제네레이터 장치 및, 그것을 구비한 연료 전지 시스템 |
| KR101289800B1 (ko) * | 2008-09-22 | 2013-07-26 | 삼성테크윈 주식회사 | 영구 자석 모터 및 이를 구비한 유체 과급 장치 |
| US11739049B2 (en) | 2006-07-24 | 2023-08-29 | Grünenthal GmbH | Process for the preparation of (1R,2R)-3-(3-dimethylamino-1-ethyl-2-methyl-propyl)-phenol |
-
1998
- 1998-06-01 JP JP10150487A patent/JPH11345623A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR101025773B1 (ko) * | 2004-07-30 | 2011-04-04 | 삼성테크윈 주식회사 | 터보 제네레이터 장치 및, 그것을 구비한 연료 전지 시스템 |
| JP2006286559A (ja) * | 2005-04-05 | 2006-10-19 | Misuzu Kogyo:Kk | 燃料電池システム |
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| KR101289800B1 (ko) * | 2008-09-22 | 2013-07-26 | 삼성테크윈 주식회사 | 영구 자석 모터 및 이를 구비한 유체 과급 장치 |
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