JPS63148562A - 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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- JPS63148562A JPS63148562A JP61292489A JP29248986A JPS63148562A JP S63148562 A JPS63148562 A JP S63148562A JP 61292489 A JP61292489 A JP 61292489A JP 29248986 A JP29248986 A JP 29248986A JP S63148562 A JPS63148562 A JP S63148562A
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- 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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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- 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
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- 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
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Sustainable Energy (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は燃料電池と改質装置とを備えて構成される燃料
電池発電システムに係り、特に改質装置の燃焼室におけ
る安定な燃焼状態を確保すると共に、燃料電池の極間差
圧を良好に制御し得るようにした燃料電池発電システム
に関するものである。
電池発電システムに係り、特に改質装置の燃焼室におけ
る安定な燃焼状態を確保すると共に、燃料電池の極間差
圧を良好に制御し得るようにした燃料電池発電システム
に関するものである。
（従来の技術）
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、電解質層を挾んで燃料極および酸化
剤極の一対の電極を配置すると共に、燃料極に燃料ガス
を供給し、また酸化剤極に酸化剤ガスを供給し、このと
き起こる電気化学的反応を利用して上記両電極間から電
気エネルギーを取出すようにしたもので、燃料ガスと酸
化剤ガスが供給されている限り高い変換効率で電気エネ
ルギーを取出すことができるものである。
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、電解質層を挾んで燃料極および酸化
剤極の一対の電極を配置すると共に、燃料極に燃料ガス
を供給し、また酸化剤極に酸化剤ガスを供給し、このと
き起こる電気化学的反応を利用して上記両電極間から電
気エネルギーを取出すようにしたもので、燃料ガスと酸
化剤ガスが供給されている限り高い変換効率で電気エネ
ルギーを取出すことができるものである。
さて、現在考えられている燃料電池としては、ヒドラジ
ンを燃料とする燃料電池、アルカリ水溶液電解質、リン
酸水溶液電解質を電解質とする燃料電池がある。このう
ち、リン酸水溶液電解質を電解質とするリン酸形の燃料
電池は、改質ガスを使用できることから一般的な使用が
可能で、産業用または発電事業用として使用されつつあ
る。そしてこの種の燃料電池は、その燃料ガスである水
素を多く含んだ改質ガスを原燃料から得るための改質装
置を備え、この改質装置で生成された改質ガスを燃料ガ
スとして燃料電池の燃料極に導入し、電気化学的反応後
に燃料極から排出される排ガスを、改質装置の燃焼用燃
料として再び回収するようにしている。また、この燃焼
用燃料の回収ライン上に燃料電池の極間差圧を制御する
電池極間差圧調節弁を設けて、燃料電池発電システム全
体を構成していることが多い。
ンを燃料とする燃料電池、アルカリ水溶液電解質、リン
酸水溶液電解質を電解質とする燃料電池がある。このう
ち、リン酸水溶液電解質を電解質とするリン酸形の燃料
電池は、改質ガスを使用できることから一般的な使用が
可能で、産業用または発電事業用として使用されつつあ
る。そしてこの種の燃料電池は、その燃料ガスである水
素を多く含んだ改質ガスを原燃料から得るための改質装
置を備え、この改質装置で生成された改質ガスを燃料ガ
スとして燃料電池の燃料極に導入し、電気化学的反応後
に燃料極から排出される排ガスを、改質装置の燃焼用燃
料として再び回収するようにしている。また、この燃焼
用燃料の回収ライン上に燃料電池の極間差圧を制御する
電池極間差圧調節弁を設けて、燃料電池発電システム全
体を構成していることが多い。
第４図は、かかる従来の燃料電池発電システムの構成例
を示したものである。第４図において、２０は改質装置
であり、内部に改質触媒層が設けられた改質管の内側に
水蒸気が混合された原燃料を導入すると共に、改質管の
外側に燃焼用燃料および燃焼用空気を燃焼室１で燃焼し
て得られた高温燃焼ガスを流通させ、原燃料を改質して
水素を多く含む改質ガスを生成する。また、２は燃料電
池であり、改質装置２０で生成された改質ガスを燃料極
供給流１１１節弁２１を介して燃料ガスとして燃料極３
に、また酸化剤ガスを図示しない酸化剤極に夫々導入し
、このとき起こる電気化学的反応により両電極間から電
気エネルギーを取出す。
を示したものである。第４図において、２０は改質装置
であり、内部に改質触媒層が設けられた改質管の内側に
水蒸気が混合された原燃料を導入すると共に、改質管の
外側に燃焼用燃料および燃焼用空気を燃焼室１で燃焼し
て得られた高温燃焼ガスを流通させ、原燃料を改質して
水素を多く含む改質ガスを生成する。また、２は燃料電
池であり、改質装置２０で生成された改質ガスを燃料極
供給流１１１節弁２１を介して燃料ガスとして燃料極３
に、また酸化剤ガスを図示しない酸化剤極に夫々導入し
、このとき起こる電気化学的反応により両電極間から電
気エネルギーを取出す。
さらに、上記改質装置２０の燃焼室１には、燃料電池２
での発電に使用されずに燃料極３から排出される排ガス
の少なくとも一部を、排ガス回収ライン上に設けられた
電池極間差圧調節弁５を介して、燃焼用燃料として導入
する。電池極間差圧調節弁５は、その弁開度を調節する
ことにより、燃料電池２の極間差圧を制御すると共に、
改質装置２０における燃焼室１での燃焼量を制御するよ
うになっている。
での発電に使用されずに燃料極３から排出される排ガス
の少なくとも一部を、排ガス回収ライン上に設けられた
電池極間差圧調節弁５を介して、燃焼用燃料として導入
する。電池極間差圧調節弁５は、その弁開度を調節する
ことにより、燃料電池２の極間差圧を制御すると共に、
改質装置２０における燃焼室１での燃焼量を制御するよ
うになっている。
更に第４図において、燃料極供給流量指令値育は、燃料
極供給流量指令値ｒと、燃料極供給流量補正値Ｖとを合
成することによって設定される。
極供給流量指令値ｒと、燃料極供給流量補正値Ｖとを合
成することによって設定される。
ここで、燃料極供給流量指令値「は、例えば負荷あるい
は電池電流ｅに応じて、燃料極供給流量関数設定器１５
により与えられる。また、負荷あるいは電池電流ｅに応
じて改質装置反応室代表濃度関数設定器１６により与え
られる改質＠置反応室代表温度設定値Ｓと、改質装置反
応室代表温度検出値ｔとの温度偏差Ｕから、調節器１７
により与えられる。そして、燃料極供給流量設定値Ｗと
、流量検出器１８からの流量検出値Ｘとの流量偏差ｙか
ら、調節器１９により燃料極供給流量調節弁２１に対し
て開度指令２を与えて、燃料極供給流量制御が行なわれ
る。一方、酸化剤極圧力検出値ａと燃料極圧力検出（ｌ
ｂとの圧力偏差Ｃから、調節器４によりＮ池槽間差圧制
御弁５に対して開度指令ｄを与えて、電池極間差圧制御
が行なわれる。
は電池電流ｅに応じて、燃料極供給流量関数設定器１５
により与えられる。また、負荷あるいは電池電流ｅに応
じて改質装置反応室代表濃度関数設定器１６により与え
られる改質＠置反応室代表温度設定値Ｓと、改質装置反
応室代表温度検出値ｔとの温度偏差Ｕから、調節器１７
により与えられる。そして、燃料極供給流量設定値Ｗと
、流量検出器１８からの流量検出値Ｘとの流量偏差ｙか
ら、調節器１９により燃料極供給流量調節弁２１に対し
て開度指令２を与えて、燃料極供給流量制御が行なわれ
る。一方、酸化剤極圧力検出値ａと燃料極圧力検出（ｌ
ｂとの圧力偏差Ｃから、調節器４によりＮ池槽間差圧制
御弁５に対して開度指令ｄを与えて、電池極間差圧制御
が行なわれる。
また、燃料極３からの排ガスは電池極間差圧調節弁５を
介して、改質装置２０の燃１ｇ１へ供給される。
介して、改質装置２０の燃１ｇ１へ供給される。
ところで、第４図のような構成を有する燃料電池発電シ
ステムでは、例えば空気極圧力が急激に上昇した場合、
電池極間差圧調節弁５が電池極間差圧を抑制するために
、燃料極圧力を酸化剤極圧力に追従させようと弁を絞り
込むように働く。このことから、これが原因となって燃
料極３出口から改質装置！２０の燃焼室１に供給される
燃料流量（以下、燃料極排ガス流量と称する）が減少し
、燃焼室１の燃焼温度を低下させてしまうことがあった
。また、逆に酸化剤極圧力が低下した場合、電池極間差
圧調節弁５が燃料極圧力を下げようとして弁を開くよう
に働く。このため、改質装置２０の燃焼室１へ供給され
る燃料極３からの排ガス流量が増加して燃料過剰となり
、燃焼温度が過度に上昇したり、不完全燃焼、さらには
失火に至ってしまう恐れがあった。
ステムでは、例えば空気極圧力が急激に上昇した場合、
電池極間差圧調節弁５が電池極間差圧を抑制するために
、燃料極圧力を酸化剤極圧力に追従させようと弁を絞り
込むように働く。このことから、これが原因となって燃
料極３出口から改質装置！２０の燃焼室１に供給される
燃料流量（以下、燃料極排ガス流量と称する）が減少し
、燃焼室１の燃焼温度を低下させてしまうことがあった
。また、逆に酸化剤極圧力が低下した場合、電池極間差
圧調節弁５が燃料極圧力を下げようとして弁を開くよう
に働く。このため、改質装置２０の燃焼室１へ供給され
る燃料極３からの排ガス流量が増加して燃料過剰となり
、燃焼温度が過度に上昇したり、不完全燃焼、さらには
失火に至ってしまう恐れがあった。
（発明が解決しようとする問題点）
以上のように、燃料電池の燃料極出口側の回収ラインに
設けられた電池極間差圧調節弁によって燃料電池の極間
差圧制御を行なうようにした従来の燃料電池発電システ
ムでは、電池極間差圧調節弁による燃料電池の極間差圧
制御の影響で、改質装置の燃焼室に供給される燃焼用燃
料流量が変動し、結果的に改質装置の燃焼室での安定し
た燃焼状態が得られない（不完全燃焼、失火、過度な温
度上昇等）という問題があった。
設けられた電池極間差圧調節弁によって燃料電池の極間
差圧制御を行なうようにした従来の燃料電池発電システ
ムでは、電池極間差圧調節弁による燃料電池の極間差圧
制御の影響で、改質装置の燃焼室に供給される燃焼用燃
料流量が変動し、結果的に改質装置の燃焼室での安定し
た燃焼状態が得られない（不完全燃焼、失火、過度な温
度上昇等）という問題があった。
本発明の目的は、電池極間差圧調節弁による燃料電池の
極間差圧制御に伴う改質装置の燃焼室での不安定な燃焼
状態を速やかに回避し、燃焼室における安定な燃焼状態
を確保すると共に、燃料電池の極間差圧を良好に制御す
ることが可能な燃料電池発電システムを提供することに
ある。
極間差圧制御に伴う改質装置の燃焼室での不安定な燃焼
状態を速やかに回避し、燃焼室における安定な燃焼状態
を確保すると共に、燃料電池の極間差圧を良好に制御す
ることが可能な燃料電池発電システムを提供することに
ある。
［発明の構成〕
（問題点を解決するための手段）
上記の目的を達成するために本発明では、改質管の内側
に原燃料を導入すると共に、上記改質管の外側に燃焼用
燃料および！！焼用空気を燃焼室で燃焼して得られた高
温燃焼ガスを流通させ、原燃料を改質して改質ガスを生
成する改質装置と、この改質装置で生成された改質ガス
を燃料極にまた酸化剤ガスを酸化剤極に夫々導入し、電
気化学的反応により電気エネルギーを取出す燃料電池と
を備え、上記燃料電池の燃料極から排出される排ガスの
少なくとも一部を上記改質装置の燃焼用燃料として回収
すると共に、この燃焼用燃料の回収ライン上に上記燃料
電池の極間差圧を制御する電池極間差圧調節弁を設ける
ようにした燃料電池発電システムにおいて、上記改質装
置へ原燃料を供給する燃料供給源または他の燃料供給源
から、上記改質装置の燃焼室へ燃焼用燃料を供給するた
めのラインおよび燃料流量調節弁を設け、上記電池極間
差圧調節弁への開度指令信号または燃料電池の燃料極か
ら排出される排ガス流量信号に基づいて、燃焼用燃料の
供給ラインを流れる燃料流量を補正することを特徴とす
る。
に原燃料を導入すると共に、上記改質管の外側に燃焼用
燃料および！！焼用空気を燃焼室で燃焼して得られた高
温燃焼ガスを流通させ、原燃料を改質して改質ガスを生
成する改質装置と、この改質装置で生成された改質ガス
を燃料極にまた酸化剤ガスを酸化剤極に夫々導入し、電
気化学的反応により電気エネルギーを取出す燃料電池と
を備え、上記燃料電池の燃料極から排出される排ガスの
少なくとも一部を上記改質装置の燃焼用燃料として回収
すると共に、この燃焼用燃料の回収ライン上に上記燃料
電池の極間差圧を制御する電池極間差圧調節弁を設ける
ようにした燃料電池発電システムにおいて、上記改質装
置へ原燃料を供給する燃料供給源または他の燃料供給源
から、上記改質装置の燃焼室へ燃焼用燃料を供給するた
めのラインおよび燃料流量調節弁を設け、上記電池極間
差圧調節弁への開度指令信号または燃料電池の燃料極か
ら排出される排ガス流量信号に基づいて、燃焼用燃料の
供給ラインを流れる燃料流量を補正することを特徴とす
る。
（作 用）
上述の燃料電池発電システムにおいては、電池極間差圧
調節弁による燃料電池の極間差圧制御によって、燃料電
池の燃料極からの排ガス流量が変動した場合には、この
変動分が燃料供給源から改質装置へ供給される燃焼用燃
料流量によって補正される。すなわち、燃料極からの排
ガス流量が減少した場合には、これと等価な分だけ燃料
供給源からの燃焼用燃料流量を増加し、また燃料極から
の排ガス流量が増加した場合には、これと等価な分だけ
燃料供給源からの燃焼用燃料流量を減少させる。これに
より、燃料電池の極間差圧制御による改質装置の燃焼室
での燃焼状態への影響が、速やかに回避される。
調節弁による燃料電池の極間差圧制御によって、燃料電
池の燃料極からの排ガス流量が変動した場合には、この
変動分が燃料供給源から改質装置へ供給される燃焼用燃
料流量によって補正される。すなわち、燃料極からの排
ガス流量が減少した場合には、これと等価な分だけ燃料
供給源からの燃焼用燃料流量を増加し、また燃料極から
の排ガス流量が増加した場合には、これと等価な分だけ
燃料供給源からの燃焼用燃料流量を減少させる。これに
より、燃料電池の極間差圧制御による改質装置の燃焼室
での燃焼状態への影響が、速やかに回避される。
（実施例）
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。
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
を示すブロック図で、第４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。
を示すブロック図で、第４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。
第１図において、改質装置２０の燃焼室補償燃料流量制
御系は、次のように構成している。すなわち、負荷ある
いは電池′Ｒ流ｅから、電池極間差圧調節弁基準開度指
令関数設定器８によって電池極間差圧調節弁基準開度指
令ｇを与え、これと電池極間差圧調節弁開度指令りとの
開度指令偏差ｉから、燃焼室補償燃料補正流量演算器９
によって燃焼室補償燃料流量補正値ｊを与える。そして
これと、負荷あるいは電池電流ｅから燃焼室補償燃料供
給量関数設定器７により与えられる燃焼室補償燃料流量
基準値ｆとから、燃焼室補償燃料流量設定値ｋを設定す
る。さらに調節器１ｏでは、この燃焼室補償燃料流量設
定値にと、流量検出器１２からの流ｌ検出値である燃焼
室補償燃料流量検出値１との流量偏差ｍから、燃料流量
調節弁１１に対して開度指令ｎを与える。ここで、燃焼
室補償燃料補正流量演算器９の関数ｆは、例えば次式の
様な比率Ｒで与える。
御系は、次のように構成している。すなわち、負荷ある
いは電池′Ｒ流ｅから、電池極間差圧調節弁基準開度指
令関数設定器８によって電池極間差圧調節弁基準開度指
令ｇを与え、これと電池極間差圧調節弁開度指令りとの
開度指令偏差ｉから、燃焼室補償燃料補正流量演算器９
によって燃焼室補償燃料流量補正値ｊを与える。そして
これと、負荷あるいは電池電流ｅから燃焼室補償燃料供
給量関数設定器７により与えられる燃焼室補償燃料流量
基準値ｆとから、燃焼室補償燃料流量設定値ｋを設定す
る。さらに調節器１ｏでは、この燃焼室補償燃料流量設
定値にと、流量検出器１２からの流ｌ検出値である燃焼
室補償燃料流量検出値１との流量偏差ｍから、燃料流量
調節弁１１に対して開度指令ｎを与える。ここで、燃焼
室補償燃料補正流量演算器９の関数ｆは、例えば次式の
様な比率Ｒで与える。
ｆ＝Ｒ＝
次に、本実施例の作用について説明する。
第１図において、いま例えば酸化剤極圧力が急激に低下
した場合には、電池極間差圧調節弁５が電池極間差圧を
抑制するために、燃料極圧力をこれに追従させようと弁
を開く。すなわち、燃料極排ガスが増加するように働き
、その結果ここで開度指令偏差１が生じ、これに応じた
流量補正値ｊが燃焼室補償燃料を減少させるように作用
する。
した場合には、電池極間差圧調節弁５が電池極間差圧を
抑制するために、燃料極圧力をこれに追従させようと弁
を開く。すなわち、燃料極排ガスが増加するように働き
、その結果ここで開度指令偏差１が生じ、これに応じた
流量補正値ｊが燃焼室補償燃料を減少させるように作用
する。
また、逆に、酸化剤極圧力が急激に上昇した場合には、
電池極間差圧調節弁５が絞り込まれるため、燃焼室補償
燃料流量を増加させるように作用する。
電池極間差圧調節弁５が絞り込まれるため、燃焼室補償
燃料流量を増加させるように作用する。
上述したように本実施例では、電池極間差圧制御による
電池極間差圧調節弁５の開度の変動分、すなわち燃焼極
排ガス流量の変動分を、燃焼室補償燃料流量を補正する
ことによって補い、改質装置２０の燃焼室１へ供給され
る燃焼用燃料流量を適切に保つように作用する。このた
め、電池極間差圧制御が改質装置２０の燃焼室１での燃
焼状態に及ぼす悪影響が回避され、もって安定した燃焼
状態を確保することが可能となる。
電池極間差圧調節弁５の開度の変動分、すなわち燃焼極
排ガス流量の変動分を、燃焼室補償燃料流量を補正する
ことによって補い、改質装置２０の燃焼室１へ供給され
る燃焼用燃料流量を適切に保つように作用する。このた
め、電池極間差圧制御が改質装置２０の燃焼室１での燃
焼状態に及ぼす悪影響が回避され、もって安定した燃焼
状態を確保することが可能となる。
尚、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、
次のようにしても実施することができる。
次のようにしても実施することができる。
第２図は、本発明の他の実施例による燃料電池発電シス
テムの構成例を示すブロック図で、Ｎ１図同一部分には
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。
テムの構成例を示すブロック図で、Ｎ１図同一部分には
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。
すなわち第２図においては、負荷あるいは電池電流ｅか
ら電池燃料極排ガス基準流量関数設定器１３によって与
えられる電池燃料極排ガス基準流量０と、流量検出器１
４により検出された電池燃料極排ガス流量検出値ｐとの
流量偏差ｑから、燃焼室補償燃料補正流量演算器９によ
り、燃焼室補償燃料流量補正値ｊを与えるようにしてい
る。ここで、補正流量演算器９の関数ｆは、例えば次式
の様な比率Ｒで与える。
ら電池燃料極排ガス基準流量関数設定器１３によって与
えられる電池燃料極排ガス基準流量０と、流量検出器１
４により検出された電池燃料極排ガス流量検出値ｐとの
流量偏差ｑから、燃焼室補償燃料補正流量演算器９によ
り、燃焼室補償燃料流量補正値ｊを与えるようにしてい
る。ここで、補正流量演算器９の関数ｆは、例えば次式
の様な比率Ｒで与える。
ｆ ＝Ｒ＝＝
なお、電・池燃料極への燃料供給１ＩｉＩＪｌＩｌ系に
ついては、第１図に示したものと同様の構成をとるので
、その図示を省略している。
ついては、第１図に示したものと同様の構成をとるので
、その図示を省略している。
次に、本実施例の作用について説明する。
第２図において、いま′例えば酸化剤極圧力が急激に低
下した場合には、電池極間差圧調節弁５が電池極間差圧
を抑制するために、燃料極圧力をこれに追従させようと
弁を開（。この結果、燃料極排ガス流量が増加する。こ
の時、予め設定された燃料極排ガス基準流ＩＯとの流量
偏差ｑが生じ、この偏差分ｑに等価な分だけ燃焼室補償
燃料流量を減少させるように作用する。また、逆に酸化
剤極圧力が上昇した場合には、電池極間差圧調節弁５が
絞り込まれるため燃料極排ガス流量が減少する。その結
果、基準流量０との偏差ｑが生じ、この偏差分ｑに等価
な分だけ燃焼室補償燃料流量を増加させるように作用す
る。
下した場合には、電池極間差圧調節弁５が電池極間差圧
を抑制するために、燃料極圧力をこれに追従させようと
弁を開（。この結果、燃料極排ガス流量が増加する。こ
の時、予め設定された燃料極排ガス基準流ＩＯとの流量
偏差ｑが生じ、この偏差分ｑに等価な分だけ燃焼室補償
燃料流量を減少させるように作用する。また、逆に酸化
剤極圧力が上昇した場合には、電池極間差圧調節弁５が
絞り込まれるため燃料極排ガス流量が減少する。その結
果、基準流量０との偏差ｑが生じ、この偏差分ｑに等価
な分だけ燃焼室補償燃料流量を増加させるように作用す
る。
上述したように本実施例では、電池極間差圧制御による
燃料極排ガス流量の変動分を、燃焼室補償燃料流量を補
正することによって補うようにしている。このため、改
質装［２０の燃焼室１へ供給される燃焼用燃料流量が適
切に保たれ、もって安定した燃焼状態を確保することが
可能となる。
燃料極排ガス流量の変動分を、燃焼室補償燃料流量を補
正することによって補うようにしている。このため、改
質装［２０の燃焼室１へ供給される燃焼用燃料流量が適
切に保たれ、もって安定した燃焼状態を確保することが
可能となる。
第３図は、本発明の他の実施例による燃料電池発電シス
テムの構成例を示すブロック図で、第１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。
テムの構成例を示すブロック図で、第１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。
すなわち第３図においては、負荷あるいは電池電流ｅか
ら燃焼室補償燃料流量調節弁基準開度指令関数設定器２
３によって与えられる基準開度指令βに、開度指令補正
値αを合成することにより、燃料流量調節弁１１に対し
て開度指令ｎを与えるようにしている。ここで、開度指
令補正値αは、負荷あるいは電池電流ｅから電池極間差
圧調節弁基準開度指令設定関数８によって与えられる電
池種間差圧調節弁基準開度指令９と、実際の電池極間差
圧調節弁５の開度指令りとの開度指令偏差ｉから、燃焼
室補償燃料流量調節弁開度指令補正値演算器２２によっ
て与えられる。また、燃焼室補償燃料流量調節弁開度指
令補正値演算器２２の関数ずは、例えば次式の様な比率
Ｒで与える。
ら燃焼室補償燃料流量調節弁基準開度指令関数設定器２
３によって与えられる基準開度指令βに、開度指令補正
値αを合成することにより、燃料流量調節弁１１に対し
て開度指令ｎを与えるようにしている。ここで、開度指
令補正値αは、負荷あるいは電池電流ｅから電池極間差
圧調節弁基準開度指令設定関数８によって与えられる電
池種間差圧調節弁基準開度指令９と、実際の電池極間差
圧調節弁５の開度指令りとの開度指令偏差ｉから、燃焼
室補償燃料流量調節弁開度指令補正値演算器２２によっ
て与えられる。また、燃焼室補償燃料流量調節弁開度指
令補正値演算器２２の関数ずは、例えば次式の様な比率
Ｒで与える。
ｆ ＝Ｒ＝
なお、電池燃料極への燃料供給制御系については、第１
図に示したものと同様の構成をとるので、その図示を省
略している。
図に示したものと同様の構成をとるので、その図示を省
略している。
次に、本実施例の作用について説明する。
第３図において、いま例えば酸化剤極圧力が急激に低下
した場合には、電池極間差圧調節弁５が電池極間差圧を
抑制するために弁を開き、燃料極圧力を酸化剤極圧力に
追従させようとする。この時、基準開度指令Ｑとの間で
開度偏差１が生じ、これに基づく開度指令補正値αが燃
焼室補償燃料流量調節弁１１を絞るように作用する。ま
た、逆に酸化剤極圧力が急激に上昇した場合には、電池
極間差圧調節弁５が絞り込まれ、この時に生じる開度指
令偏差ｉに基づく開度指令補正値αが、燃焼室補償燃料
流量調節弁１１を開くように作用する。
した場合には、電池極間差圧調節弁５が電池極間差圧を
抑制するために弁を開き、燃料極圧力を酸化剤極圧力に
追従させようとする。この時、基準開度指令Ｑとの間で
開度偏差１が生じ、これに基づく開度指令補正値αが燃
焼室補償燃料流量調節弁１１を絞るように作用する。ま
た、逆に酸化剤極圧力が急激に上昇した場合には、電池
極間差圧調節弁５が絞り込まれ、この時に生じる開度指
令偏差ｉに基づく開度指令補正値αが、燃焼室補償燃料
流量調節弁１１を開くように作用する。
上述したように本実施例では、電池極間差圧制御による
電池極間差圧調節弁５の開度の変動分、すなわち燃料極
排ガス流量の変動分を、燃焼室補償燃料流量調部弁１１
の開度を調整することによって補うようにしている。こ
のため、改質装置２０の燃焼室１へ供給される燃焼用燃
料流量が適切に保たれ、もって安定した燃焼状態を確保
することが可能となる。
電池極間差圧調節弁５の開度の変動分、すなわち燃料極
排ガス流量の変動分を、燃焼室補償燃料流量調部弁１１
の開度を調整することによって補うようにしている。こ
のため、改質装置２０の燃焼室１へ供給される燃焼用燃
料流量が適切に保たれ、もって安定した燃焼状態を確保
することが可能となる。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、改質装置へ原燃料
を供給する燃料供給源または他の燃料供給源から、改質
装置の燃焼室へ燃焼用燃料を供給するためのラインおよ
び燃料流量調節弁を設け、電池極間差圧調節弁への開度
指令信号または燃料電池の燃料極からの排ガス流量信号
に基づいて、燃焼用燃料の供給ラインを流れる燃料流量
を補正するようにしたので、電池極間差圧調節弁による
燃料電池の極間差圧制御に伴う改質装置の燃焼室での不
安定な燃焼状態を速やかに回避し、燃焼室における安定
な燃焼状態を確保すると共に、燃料電池の極間差圧を良
好に制御することが可能な燃料電池発電システムが提供
できる。
を供給する燃料供給源または他の燃料供給源から、改質
装置の燃焼室へ燃焼用燃料を供給するためのラインおよ
び燃料流量調節弁を設け、電池極間差圧調節弁への開度
指令信号または燃料電池の燃料極からの排ガス流量信号
に基づいて、燃焼用燃料の供給ラインを流れる燃料流量
を補正するようにしたので、電池極間差圧調節弁による
燃料電池の極間差圧制御に伴う改質装置の燃焼室での不
安定な燃焼状態を速やかに回避し、燃焼室における安定
な燃焼状態を確保すると共に、燃料電池の極間差圧を良
好に制御することが可能な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ブロック図、第２図お
よび第３図は本発明の他の実施例を夫々示すブロック図
、第４図は従来の燃料電池発電システムを示すブロック
図である。 １・・・燃焼室、２・・・燃料電池、３・・・燃料極、
５・・・電池極間差圧調節弁、６・・・燃料供給源、７
・・・燃焼室補償燃料供給量関数設定器、８・・・電池
極間差圧調節弁基準開度指令関数設定器、９・・・燃焼
室補償燃料補正流量演算器、１ｏ・・・調節器、１１・
・・燃焼室補償燃料流量調部弁、１２・・・流ｌ検出器
、１３・・・電池燃料極排ガス基準流量関数設定器、１
４・・・流量検出器、２０・・・改質装置、２２・・・
燃焼室補償燃料流量調節弁開度指令補正値演算器、２３
・・・燃焼室補償燃料流ｒａｍ節弁基準開度指令関数設
定器。
よび第３図は本発明の他の実施例を夫々示すブロック図
、第４図は従来の燃料電池発電システムを示すブロック
図である。 １・・・燃焼室、２・・・燃料電池、３・・・燃料極、
５・・・電池極間差圧調節弁、６・・・燃料供給源、７
・・・燃焼室補償燃料供給量関数設定器、８・・・電池
極間差圧調節弁基準開度指令関数設定器、９・・・燃焼
室補償燃料補正流量演算器、１ｏ・・・調節器、１１・
・・燃焼室補償燃料流量調部弁、１２・・・流ｌ検出器
、１３・・・電池燃料極排ガス基準流量関数設定器、１
４・・・流量検出器、２０・・・改質装置、２２・・・
燃焼室補償燃料流量調節弁開度指令補正値演算器、２３
・・・燃焼室補償燃料流ｒａｍ節弁基準開度指令関数設
定器。
Claims (3)
- （１）改質管の内側に原燃料を導入すると共に、前記改
質管の外側に燃焼用燃料および燃焼用空気を燃焼室で燃
焼して得られた高温燃焼ガスを流通させ、原燃料を改質
して改質ガスを生成する改質装置と、この改質装置で生
成された改質ガスを燃料極にまた酸化剤ガスを酸化剤極
に夫々導入し、電気化学的反応により電気エネルギーを
取出す燃料電池とを備え、前記燃料電池の燃料極から排
出される排ガスの少なくとも一部を前記改質装置の燃焼
用燃料として回収すると共に、この燃焼用燃料の回収ラ
イン上に前記燃料電池の極間差圧を制御する電池極間差
圧調節弁を設けるようにした燃料電池発電システムにお
いて、前記改質装置へ原燃料を供給する燃料供給源また
は他の燃料供給源から、前記改質装置の燃焼室へ燃焼用
燃料を供給するためのラインおよび当該ライン上に設け
られた燃料流量調節弁と、予め設定された燃料供給源か
ら改質装置の燃焼室へ供給する燃焼用燃料の流量基準値
信号に、前記電池極間差圧調節弁への基準開度指令信号
と実際の開度信号との比較結果に基づいて得られる燃焼
用燃料の流量補正値信号を合成した合成信号を、前記燃
料流量調節弁に対する燃料流量設定値信号として与える
燃料流量制御手段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。 - （２）改質管の内側に原燃料を導入すると共に、前記改
質管の外側に燃焼用燃料および燃焼用空気を燃焼室で燃
焼して得られた高温燃焼ガスを流通させ、原燃料を改質
して改質ガスを生成する改質装置と、この改質装置で生
成された改質ガスを燃料極にまた酸化剤ガスを酸化剤極
に夫々導入し、電気化学的反応により電気エネルギーを
取出す燃料電池とを備え、前記燃料電池の燃料極から排
出される排ガスの少なくとも一部を前記改質装置の燃焼
用燃料として回収すると共に、この燃焼用燃料の回収ラ
イン上に前記燃料電池の極間差圧を制御する電池極間差
圧調節弁を設けるようにした燃料電池発電システムにお
いて、前記改質装置へ原燃料を供給する燃料供給源また
は他の燃料供給源から、前記改質装置の燃焼室へ燃焼用
燃料を供給するためのラインおよび当該ライン上に設け
られた燃料流量調節弁と、予め設定された燃料供給源か
ら改質装置の燃焼室へ供給する燃焼用燃料の流量基準値
信号に、前記電池極間差圧調節弁が設けられた回収ライ
ンを流れる排ガス流量の基準値信号と実際の流量信号と
の比較結果に基づいて得られる燃焼用燃料の流量補正値
信号を合成した合成信号を、前記燃料流量調節弁に対す
る燃料流量設定値信号として与える燃料流量制御手段と
を備えて成ることを特徴とする燃料電池発電システム。 - （３）改質管の内側に原燃料を導入すると共に、前記改
質管の外側に燃焼用燃料および燃焼用空気を燃焼室で燃
焼して得られた高温燃焼ガスを流通させ、原燃料を改質
して改質ガスを生成する改質装置と、この改質装置で生
成された改質ガスを燃料極にまた酸化剤ガスを酸化剤極
に夫々導入し、電気化学的反応により電気エネルギーを
取出す燃料電池とを備え、前記燃料電池の燃料極から排
出される排ガスの少なくとも一部を前記改質装置の燃焼
用燃料として回収すると共に、この燃焼用燃料の回収ラ
イン上に前記燃料電池の極間差圧を制御する電池極間差
圧調節弁を設けるようにした燃料電池発電システムにお
いて、前記改質装置へ原燃料を供給する燃料供給源また
は他の燃料供給源から、前記改質装置の燃焼室へ燃焼用
燃料を供給するためのラインおよび当該ライン上に設け
られた燃料流量調節弁と、予め設定された燃料供給源か
ら改質装置の燃焼室へ供給する前記燃料流量調節弁への
基準開度指令信号に、前記電池極間差圧調節弁への基準
開度指令信号と実際の開度信号との比較結果に基づいて
得られる燃料流量調節弁の開度指令補正値信号を合成し
た合成信号を、前記燃料流量調節弁に対する開度指令信
号として与える燃料流量制御手段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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61292489A JPS63148562A (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61292489A JPS63148562A (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 燃料電池発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63148562A true JPS63148562A (ja) | 1988-06-21 |
Family
ID=17782481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61292489A Pending JPS63148562A (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63148562A (ja) |
-
1986
- 1986-12-10 JP JP61292489A patent/JPS63148562A/ja active Pending
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