JP2009211836A - Power generating device - Google Patents

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JP2009211836A
JP2009211836A JP2008051045A JP2008051045A JP2009211836A JP 2009211836 A JP2009211836 A JP 2009211836A JP 2008051045 A JP2008051045 A JP 2008051045A JP 2008051045 A JP2008051045 A JP 2008051045A JP 2009211836 A JP2009211836 A JP 2009211836A
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fuel cell
gas
oxygen
turbine
hydrogen
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Yoichiro Asano
陽一郎 浅野
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power generating device capable of changing over between low-speed long-time operation and high-speed short-time operation. <P>SOLUTION: The power generating device 1 of an improved dynamic range includes an oxygen gas generating device 3 generating oxygen gas, a hydrogen gas generating device 2 generating hydrogen gas, a fuel cell 20 generating power by electrochemical reaction of the oxygen gas with the hydrogen gas, a combustor 4 generating steam by reaction of the hydrogen gas and the oxygen gas, a turbine 7 generating power with supply of steam, and a control part 50 controlling supply of the oxygen gas and the hydrogen gas to the fuel cell 20 and the combustor 4. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、水中航走体の動力源として適用可能な、水素ガスと酸素ガスを利用して燃料電池とタービンとを組み合わせて駆動する動力発生装置に関するものである。   The present invention relates to a power generation apparatus that can be applied as a power source for an underwater vehicle and that is driven by combining a fuel cell and a turbine using hydrogen gas and oxygen gas.

従来の動力発生装置としては、例えば、特許文献１にあるように、タービンを駆動源とした技術が知られている。また、水素と酸素とを電気化学的に反応させて電力を得るようにした燃料電池を適用した技術も開発されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２０００−２７４２１３号公報 特開２０００−２７７１４０号公報 As a conventional power generation device, for example, as disclosed in Patent Document 1, a technique using a turbine as a drive source is known. In addition, a technique using a fuel cell in which electric power is obtained by electrochemical reaction of hydrogen and oxygen has been developed (see, for example, Patent Document 2).
JP 2000-274213 A JP 2000-277140 A

しかしながら、従来においては、低速・長時間、もしくは高速・短時間運用しかできなかった。このため、より広い出力範囲で使用可能な動力発生装置の開発が望まれている。   However, conventionally, only low speed / long time or high speed / short time operation was possible. For this reason, development of the power generator which can be used in a wider output range is desired.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、より低速・長時間かつ高速・短時間運用を高速に切り換えることができる動力発生装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a power generation apparatus capable of switching between low speed, long time, high speed, and short time operation at high speed.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、酸素ガスを発生させる酸素ガス発生手段と、水素ガスを発生させる水素ガス発生手段と、前記酸素ガスと前記水素ガスとによる電気化学反応により発電を行なう燃料電池と、前記水素ガスと前記酸素ガスとを反応させて水蒸気を発生させる燃焼器と、前記水蒸気が供給されて動力を発生するタービンと、前記燃料電池及び前記燃焼器に対する前記酸素ガス及び前記水素ガスの供給を制御する制御部と、を備えた動力発生装置を採用する。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
The present invention includes an oxygen gas generating means for generating oxygen gas, a hydrogen gas generating means for generating hydrogen gas, a fuel cell that generates power by an electrochemical reaction between the oxygen gas and the hydrogen gas, and the hydrogen gas. A combustor that reacts with the oxygen gas to generate water vapor, a turbine that is supplied with the water vapor to generate power, and a control that controls supply of the oxygen gas and the hydrogen gas to the fuel cell and the combustor. And a power generation device including the unit.

制御部により酸素ガス及び水素ガスの流れを燃焼器側（タービン側）と燃料電池側とに適宜制御することが可能であり、低出力時には燃料電池を駆動源として使用し、高出力時にはタービンを駆動源として使用することが可能となる。   The controller can appropriately control the flow of oxygen gas and hydrogen gas to the combustor side (turbine side) and the fuel cell side. The fuel cell is used as a drive source at low output, and the turbine at high output. It can be used as a drive source.

上記発明において、前記燃焼器で反応しなかった未燃ガスとして前記酸素ガスまたは前記水素ガスが前記タービンを経由して前記燃料電池に導かれ、該燃料電池において前記未燃ガスが反応処理されることとしてもよい。   In the above invention, the oxygen gas or the hydrogen gas is led to the fuel cell via the turbine as an unburned gas that has not reacted in the combustor, and the unburned gas is reacted in the fuel cell. It is good as well.

このようにすることで、燃料電池において燃焼器の未燃ガスが反応処理されるため、未燃ガス処理装置を別途設ける必要がない。   By doing in this way, since the unburned gas of a combustor is reaction-processed in a fuel cell, it is not necessary to provide an unburned gas processing apparatus separately.

上記発明において、前記燃料電池に対して前記酸素ガスを供給する酸素ガス供給路は、前記燃焼器及び前記タービンを経由してなることとしてもよい。   In the above invention, the oxygen gas supply path for supplying the oxygen gas to the fuel cell may be formed via the combustor and the turbine.

酸素ガスがタービンを経由する構成であり、酸素ガス発生手段から燃料電池に直接酸素ガスを導く流路を設ける必要が無く、構成が簡略化される。   Since the oxygen gas passes through the turbine, it is not necessary to provide a flow path for directing the oxygen gas from the oxygen gas generating means to the fuel cell, and the configuration is simplified.

本発明によれば、燃料電池とタービンとを駆動源として切り換えて使用することが可能となり、より広い出力範囲において高速に切り換え可能となる。   According to the present invention, the fuel cell and the turbine can be switched and used as a drive source, and can be switched at a high speed in a wider output range.

〔第１の実施形態〕
図１は本発明の第１の実施形態に係るダイナミックレンジ向上型動力発生装置の構成図である。図１に示すように、本実施の形態のダイナミックレンジ向上型動力発生装置１は、タービン系１Ａと燃料電池系１Ｂとを組み合わせてなるものである。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a configuration diagram of a dynamic range improving power generation device according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the dynamic range improving power generation device 1 of the present embodiment is a combination of a turbine system 1A and a fuel cell system 1B.

タービン系１Ａは、金属燃料と水とを反応させて水素を発生させる水素発生装置２と、酸素発生剤を加熱分解して酸素を発生させる酸素発生装置３と、酸素と水素とを燃焼反応させて水蒸気を発生させる燃焼器４と、水蒸気が供給されることにより動力を発生させ、減速器５を介して推進器６を回転させるタービン７と、タービン７から排出された水蒸気を冷却して水に戻す復水器８と、復水器８からの水を貯溜する気水分離器９と、水素発生装置２への気水分離器９内の水の送給量を制御する給水ポンプ１０と、気水分離器９内に貯溜した残ガスを処理する未燃ガス処理装置１１とを備えている。さらに、減速器５と推進器６との間には発電機１２が介装され、発電機１２の出力を蓄電する二次電池１３が設けられている。発電機１２は二次電池１３から電力を受けて駆動するモータを兼ねている。   The turbine system 1A includes a hydrogen generator 2 that generates hydrogen by reacting a metal fuel and water, an oxygen generator 3 that generates oxygen by thermally decomposing an oxygen generator, and a combustion reaction between oxygen and hydrogen. A combustor 4 that generates water vapor, a turbine 7 that generates power by supplying the water vapor, and rotates the propelling device 6 via the speed reducer 5. A condenser 8 for returning to water, an air / water separator 9 for storing water from the condenser 8, and a water supply pump 10 for controlling the amount of water in the steam / water separator 9 to the hydrogen generator 2. And an unburned gas processing device 11 for processing the residual gas stored in the steam separator 9. Further, a generator 12 is interposed between the speed reducer 5 and the propulsion unit 6, and a secondary battery 13 that stores the output of the generator 12 is provided. The generator 12 also serves as a motor that is driven by receiving power from the secondary battery 13.

燃料電池系１Ｂは、水素発生装置２から供給される水素と酸素発生装置３から供給される酸素とを用い、水素ガス及び酸化ガスの電気化学反応により、電力を発生する燃料電池２０を備えている。燃料電池２０は出力が二次電池１３を介して発電機１２に与えられ、また、燃料電池２０内部で発生する水が排水路２１を経て気水分離器９へ導入されるようになっている。   The fuel cell system 1B includes a fuel cell 20 that generates electric power by using an electrochemical reaction of hydrogen gas and oxidizing gas using hydrogen supplied from the hydrogen generator 2 and oxygen supplied from the oxygen generator 3. Yes. The output of the fuel cell 20 is given to the generator 12 via the secondary battery 13, and water generated inside the fuel cell 20 is introduced into the steam / water separator 9 via the drainage channel 21. .

次に、配管系について説明する。水素発生装置２からは、燃焼器４、燃料電池２０、及び未燃ガス処理装置１１に対して水素供給管３１，３２、３３がそれぞれ接続し、水素供給管３１には弁Ｖｈｃ、水素供給管３２には弁Ｖｈｆ、水素供給管３３には弁Ｖｈｅが介装されている。酸素発生装置３からは、燃焼器４、燃料電池２０、及び未燃ガス処理装置１１に酸素供給管３５，３６，３７がそれぞれ接続し、酸素供給管３５には弁Ｖｏｃ、酸素供給管３６には弁Ｖｏｆ、酸素供給管３７には弁Ｖｏｅが介装されている。これら各弁Ｖｈｃ、Ｖｈｆ、Ｖｈｅ、Ｖｏｃ、Ｖｏｆ、Ｖｏｅ、及び他の構成要素は、制御部５０により制御される。   Next, the piping system will be described. From the hydrogen generator 2, hydrogen supply pipes 31, 32, and 33 are connected to the combustor 4, the fuel cell 20, and the unburned gas processing apparatus 11, and the hydrogen supply pipe 31 has a valve Vhc and a hydrogen supply pipe. A valve Vhf is interposed in the valve 32 and a valve Vhe is inserted in the hydrogen supply pipe 33. From the oxygen generator 3, oxygen supply pipes 35, 36, and 37 are connected to the combustor 4, the fuel cell 20, and the unburned gas processing apparatus 11. The oxygen supply pipe 35 is connected to the valve Voc and the oxygen supply pipe 36. The valve Vof and the oxygen supply pipe 37 are provided with a valve Voe. These valves Vhc, Vhf, Vhe, Voc, Vof, Voe, and other components are controlled by the control unit 50.

このように構成されたダイナミックレンジ向上型動力発生装置１では、タービン系１Ａにおいては、水素発生装置２及び酸素発生装置３から供給されたガスにより燃焼器４で水蒸気を発生させ、タービン７を駆動して推進力を得る。タービン７から出てくる水蒸気は、復水器８で冷却されて水に戻された後に気水分離器９に送り込まれる。未反応の残ガスが、気水分離器９から未燃ガス処理装置１１に送られ、水素ガスまたは酸素ガスを用いて処理される。また二次電池１３の充電が行なわれる。
燃料電池系１Ｂでは、水素発生装置２及び酸素発生装置３から供給されたガスにより燃料電池２０において電気化学反応により発電が行なわれ、二次電池１３への充電及び発電機１２を介して推進力に変換される。
燃料電池２０で電気化学反応の結果生じた水は、排水路２１を介して気水分離器９へ送られる。 In the dynamic range improving power generation device 1 configured as described above, in the turbine system 1A, steam is generated by the combustor 4 using the gas supplied from the hydrogen generation device 2 and the oxygen generation device 3, and the turbine 7 is driven. And get the driving force. The water vapor coming out of the turbine 7 is cooled by the condenser 8 and returned to the water, and then sent to the steam separator 9. Unreacted residual gas is sent from the steam / water separator 9 to the unburned gas processing device 11 and processed using hydrogen gas or oxygen gas. Further, the secondary battery 13 is charged.
In the fuel cell system 1 </ b> B, power is generated by an electrochemical reaction in the fuel cell 20 using the gas supplied from the hydrogen generator 2 and the oxygen generator 3, and charging to the secondary battery 13 and propulsive force via the generator 12 are performed. Is converted to
Water generated as a result of the electrochemical reaction in the fuel cell 20 is sent to the steam separator 9 via the drainage channel 21.

図２に制御部５０による作動シーケンスを示した。
起動（圧力上昇）時Ａは、二次電池１３を駆動源とする。低出力時には弁Ｖｈｆ，Ｖｏｆを開き、燃料電池を駆動源とする（符号Ｂ）。符号Ｃの高出力時には、弁Ｖｈｆ，Ｖｏｆを閉じて燃料電池２０の出力を停止するとともに、弁Ｖｈｃ，Ｖｏｃを開き、タービン７を駆動させる。このとき、弁Ｖｈｅ、Ｖｏｅを開閉しながら、未燃ガス（水素ガスまたは酸素ガス）を未燃ガス処理装置１１で反応処理する。その後出力を下げる場合には符号Ｄのように燃料電池を駆動源とする。
このように、二次電池（Ａ）、燃料電池（Ｂ）、タービン（Ｃ）と、切り換えることができるため、起動時から高出力時まで幅広い出力範囲に高速に切り換えることができる。 FIG. 2 shows an operation sequence by the control unit 50.
At start-up (pressure increase) A, the secondary battery 13 is used as a drive source. When the output is low, the valves Vhf and Vof are opened and the fuel cell is used as the drive source (reference B). At the time of high output of the symbol C, the valves Vhf and Vof are closed to stop the output of the fuel cell 20, and the valves Vhc and Voc are opened to drive the turbine 7. At this time, an unburned gas (hydrogen gas or oxygen gas) is subjected to a reaction process in the unburned gas processing device 11 while opening and closing the valves Vhe and Voe. Thereafter, when the output is lowered, the fuel cell is used as a drive source as indicated by reference numeral D.
Thus, since it can switch to a secondary battery (A), a fuel cell (B), and a turbine (C), it can switch to the wide output range at high speed from the time of starting to the time of high output.

このように、タービンと燃料電池とを組み合わせることにより、低出力時に燃料電池により高い効率得ることができると共に、高出力エンジンとしてのタービンの特質を両立することができる。燃料は同じ水素と酸素を利用しているため、例えば、エンジンと二次電池を組み合わせたシステムでは、それぞれのエネルギ配分を設計段階で決定するため、長時間運用時間が十分でなくても高出力エンジンに切り換える必要があるなどの問題がない。   As described above, by combining the turbine and the fuel cell, it is possible to obtain higher efficiency by the fuel cell at the time of low output, and to achieve both characteristics of the turbine as a high output engine. Since the fuel uses the same hydrogen and oxygen, for example, in a system that combines an engine and a secondary battery, the energy distribution of each is determined at the design stage. There is no problem of switching to the engine.

〔第２の実施形態〕
図３は本発明の第２の実施形態に係るダイナミックレンジ向上型動力発生装置の構成図である。本実施の形態のダイナミックレンジ向上型動力発生装置６０は、タービン系６０Ａと燃料電池系６０Ｂとを組み合わせてなるものである。 [Second Embodiment]
FIG. 3 is a configuration diagram of a dynamic range improving power generation device according to a second embodiment of the present invention. The dynamic range improving power generation device 60 of the present embodiment is a combination of a turbine system 60A and a fuel cell system 60B.

タービン系６０Ａは、金属燃料と水とを反応させて水素を発生させる水素発生装置６２と、酸素発生剤を加熱分解して酸素を発生させる酸素発生装置６３と、酸素と水素とを燃焼反応させて水蒸気を発生させる燃焼器６４と、水蒸気が供給されることにより動力を発生させ、減速器６５を介して推進器６６を回転させるタービン６７と、タービン６７から排出された水蒸気を冷却して水に戻す復水器６８と、復水器６８からの水を貯溜する気水分離器６９と、水素発生装置６２への気水分離器６９内の水の送給量を制御する給水ポンプ７０と、を備えている。さらに、減速器６５と推進器６６との間には発電機７２が介装され、発電機７２の出力を蓄電する二次電池７３が設けられている。発電機７２は二次電池７３から電力を受けて駆動するモータを兼ねている。   The turbine system 60A includes a hydrogen generator 62 that generates hydrogen by reacting metal fuel with water, an oxygen generator 63 that generates oxygen by thermally decomposing an oxygen generator, and a combustion reaction between oxygen and hydrogen. A combustor 64 that generates water vapor, a turbine 67 that generates power by supplying the water vapor, and rotates the propelling device 66 through the speed reducer 65, and cools the water vapor discharged from the turbine 67 to produce water. A condenser 68 for returning to water, a steam separator 69 for storing water from the condenser 68, and a feed pump 70 for controlling the amount of water in the steam separator 69 to the hydrogen generator 62. It is equipped with. Further, a generator 72 is interposed between the speed reducer 65 and the propulsion unit 66, and a secondary battery 73 that stores the output of the generator 72 is provided. The generator 72 also serves as a motor that is driven by receiving power from the secondary battery 73.

燃料電池系６０Ｂは、水素発生装置６２から供給される水素と酸素発生装置６３から供給される酸素とを用い、水素ガス及び酸化ガスの電気化学反応により、電力を発生する燃料電池８０を備えている。燃料電池８０は出力が二次電池７３を介して発電機７２に与えられ、また、燃料電池８０内部で発生する水が排水路９１を経て気水分離器６９へ導入されるようになっている。   The fuel cell system 60B includes a fuel cell 80 that uses hydrogen supplied from the hydrogen generator 62 and oxygen supplied from the oxygen generator 63 to generate electric power through an electrochemical reaction between hydrogen gas and oxidizing gas. Yes. The output of the fuel cell 80 is given to the generator 72 via the secondary battery 73, and water generated inside the fuel cell 80 is introduced into the steam / water separator 69 via the drainage channel 91. .

次に、配管系について説明する。水素発生装置６２からは、燃焼器６４及び燃料電池８０に対して水素供給管１０１，１０２がそれぞれ接続し、水素供給管１０１には弁Ｖｈｃ、水素供給管１０２には弁Ｖｈｆが介装されている。酸素発生装置６３からは、燃焼器６４と燃料電池８０とに酸素供給管１０５、１０６が接続している。酸素供給管１０５には弁Ｖｏｃが、酸素供給管１０６には弁Ｖｏｆがそれぞれ介装している。さらに、気水分離器６９から未反応の酸素ガスを燃料電池８０に導く未燃ガス路９２が設けられている。これら各弁Ｖｈｃ、Ｖｈｆ、Ｖｏｃ、Ｖｏｆ及び他の構成要素は、制御部１１０により制御される。   Next, the piping system will be described. From the hydrogen generator 62, hydrogen supply pipes 101 and 102 are connected to the combustor 64 and the fuel cell 80, respectively. The hydrogen supply pipe 101 is provided with a valve Vhc, and the hydrogen supply pipe 102 is provided with a valve Vhf. Yes. From the oxygen generator 63, oxygen supply pipes 105 and 106 are connected to the combustor 64 and the fuel cell 80. The oxygen supply pipe 105 is provided with a valve Voc, and the oxygen supply pipe 106 is provided with a valve Vof. Further, an unburned gas passage 92 that guides unreacted oxygen gas from the steam separator 69 to the fuel cell 80 is provided. These valves Vhc, Vhf, Voc, Vof and other components are controlled by the control unit 110.

このように構成されたダイナミックレンジ向上型動力発生装置６０では、タービン系６０Ａにおいては、水素発生装置６２及び酸素発生装置６３から供給されたガスにより燃焼器６４で水蒸気を発生させ、タービン６７を駆動して推進力を得る。タービン６７から出てくる水蒸気は、復水器６８で冷却されて水に戻された後に気水分離器６９に送り込まれる。また二次電池７３の充電が行なわれる。   In the dynamic range-enhanced power generation device 60 configured as described above, in the turbine system 60A, steam is generated in the combustor 64 by the gas supplied from the hydrogen generation device 62 and the oxygen generation device 63, and the turbine 67 is driven. And get the driving force. The water vapor coming out of the turbine 67 is cooled by the condenser 68 and returned to water, and then sent to the steam separator 69. Further, the secondary battery 73 is charged.

燃料電池系６０Ｂでは、水素発生装置６２及び酸素発生装置６３から供給されたガスにより燃料電池８０において電気化学反応により発電が行なわれ、二次電池７３の充電及び発電機７２を介して推進力に変換される。
燃料電池８０で電気化学反応の結果生じた水は、排水路９１を介して気水分離器６９へ送られる。
なお、本例では、未燃ガス路９２を介して燃料電池８０に対して送られる未燃ガスは、水素ガスではなく酸素ガスである必要があるため、酸素ガスリッチ状態となるようにガス量が制御される。 In the fuel cell system 60 </ b> B, power is generated by an electrochemical reaction in the fuel cell 80 using the gas supplied from the hydrogen generator 62 and the oxygen generator 63, and the secondary battery 73 is charged and propulsion is generated via the generator 72. Converted.
Water generated as a result of the electrochemical reaction in the fuel cell 80 is sent to the steam separator 69 through the drainage channel 91.
In this example, since the unburned gas sent to the fuel cell 80 via the unburned gas path 92 needs to be oxygen gas instead of hydrogen gas, the amount of gas is set so as to be in an oxygen gas rich state. Be controlled.

図４に制御部１１０による作動シーケンスを示した。起動（圧力上昇）時Ａは、二次電池７３を駆動源とする。低出力時には弁Ｖｈｆ，Ｖｏｆを開き、燃料電池を駆動源とする（符号Ｂ）。符号Ｃの高出力時には、弁Ｖｈｆ，Ｖｏｆを閉じて燃料電池２０の出力を停止するとともに、弁Ｖｈｃ，Ｖｏｃを開き、タービン７を駆動させる。このとき、弁Ｖｈｆを開閉することで、燃料電池８０に対して水素ガスを適切な量供給し、未燃ガス路９２を経て燃料電池８０に導かれた酸素ガスを反応処理する。その後出力を下げる場合には符号Ｄのように燃料電池を駆動源とする。
このように、二次電池（Ａ）、燃料電池（Ｂ）、タービン（Ｃ）と、切り換えることができるため、起動時から高出力時まで幅広い出力範囲に高速に切り換えることができる。 FIG. 4 shows an operation sequence by the control unit 110. At start-up (pressure increase) A, the secondary battery 73 is used as a drive source. When the output is low, the valves Vhf and Vof are opened and the fuel cell is used as the drive source (reference B). At the time of high output of the symbol C, the valves Vhf and Vof are closed to stop the output of the fuel cell 20, and the valves Vhc and Voc are opened to drive the turbine 7. At this time, an appropriate amount of hydrogen gas is supplied to the fuel cell 80 by opening and closing the valve Vhf, and the oxygen gas guided to the fuel cell 80 through the unburned gas passage 92 is subjected to a reaction treatment. Thereafter, when the output is lowered, the fuel cell is used as a drive source as indicated by reference numeral D.
Thus, since it can switch to a secondary battery (A), a fuel cell (B), and a turbine (C), it can switch to the wide output range at high speed from the time of starting to the time of high output.

このように、タービンと燃料電池とを組み合わせることにより、低出力時に燃料電池により高い効率得ることができると共に、高出力エンジンとしてのタービンの特質を両立することができる。燃料は同じ水素と酸素を利用しているため、例えば、エンジンと二次電池を組み合わせたシステムでは、それぞれのエネルギ配分を設計段階で決定するため、長時間運用時間が十分でなくても高出力エンジンに切り換える必要があるなどの問題がない。
また本実施形態では燃料電池８０を未燃ガス処理装置として使用するため、系統が簡略化され、切り換えバルブの数を減らすことができる。 In this way, by combining the turbine and the fuel cell, it is possible to obtain higher efficiency by the fuel cell at the time of low output, and to achieve both characteristics of the turbine as a high output engine. Since the fuel uses the same hydrogen and oxygen, for example, in a system that combines an engine and a secondary battery, the energy distribution of each is determined at the design stage, so high output is possible even if the operation time is not long enough. There is no problem of switching to the engine.
Moreover, in this embodiment, since the fuel cell 80 is used as an unburned gas processing apparatus, the system is simplified and the number of switching valves can be reduced.

〔第３の実施形態〕
図５は本発明の第３の実施形態に係るダイナミックレンジ向上型動力発生装置１２０の構成図である。本実施形態は、上記第２実施形態と比較し、燃料電池８０に対する酸素供給管１０６及び弁Ｖｏｆを備えていない。燃料電池８０に対して酸素ガスは燃焼器６４、タービン６７、復水器６８、気水分離器６９、未燃ガス路９２を介して供給される構成である。他の構成は上記第２実施形態と同様であるため、説明を省略する。 [Third Embodiment]
FIG. 5 is a configuration diagram of a dynamic range improving power generation apparatus 120 according to the third embodiment of the present invention. The present embodiment does not include the oxygen supply pipe 106 and the valve Vof for the fuel cell 80 as compared to the second embodiment. Oxygen gas is supplied to the fuel cell 80 through a combustor 64, a turbine 67, a condenser 68, a steam / water separator 69, and an unburned gas passage 92. Since other configurations are the same as those of the second embodiment, description thereof is omitted.

図６に制御部１１０による作動シーケンスを示した。
起動（圧力上昇）時Ａは、二次電池７３を駆動源とする。低出力時には弁Ｖｈｆを開き、燃料電池を駆動源とする（符号Ｂ）。酸素ガスはタービン６７、復水器６８等を経由して燃料電池８０に供給される。
符号Ｃの高出力時には、弁Ｖｈｃを開いてタービンを駆動するとともに、弁Ｖｈｆを開閉することで、タービン６７排ガス中の未燃ガスを燃料電池８０にて反応処理させる。すなわち、本実施形態では燃料電池８０は未燃ガス処理装置として機能する。その後出力を下げる場合には符号Ｄのように燃料電池を駆動源とする。
このように、二次電池（Ａ）、燃料電池（Ｂ）、タービン（Ｃ）と、切り換えることができるため、起動時から高出力時まで幅広い出力範囲に高速に切り換えることができる。 FIG. 6 shows an operation sequence by the control unit 110.
At start-up (pressure increase) A, the secondary battery 73 is used as a drive source. When the output is low, the valve Vhf is opened and the fuel cell is used as the drive source (reference B). The oxygen gas is supplied to the fuel cell 80 via the turbine 67, the condenser 68, and the like.
At the time of high output of the symbol C, the valve Vhc is opened to drive the turbine, and the valve Vhf is opened and closed to cause the fuel cell 80 to react with the unburned gas in the exhaust gas of the turbine 67. That is, in this embodiment, the fuel cell 80 functions as an unburned gas processing device. Thereafter, when the output is lowered, the fuel cell is used as a drive source as indicated by reference numeral D.
Thus, since it can switch to a secondary battery (A), a fuel cell (B), and a turbine (C), it can switch to the wide output range at high speed from the time of starting to the time of high output.

このように、タービンと燃料電池とを組み合わせることにより、低出力時に燃料電池により高い効率得ることができると共に、高出力エンジンとしてのタービンの特質を両立することができる。燃料は同じ水素と酸素を利用しているため、例えば、エンジンと二次電池を組み合わせたシステムでは、それぞれのエネルギ配分を設計段階で決定するため、長時間運用時間が十分でなくても高出力エンジンに切り換える必要があるなどの問題がない。
また本実施形態では燃料電池８０を未燃ガス処理装置として使用し、さらにタービン系６０Ａを介して燃料電池８０に酸素を供給する構成であるため、系統が簡略化され、切り換えバルブの数を減らすことができる。 In this way, by combining the turbine and the fuel cell, it is possible to obtain higher efficiency by the fuel cell at the time of low output, and to achieve both characteristics of the turbine as a high output engine. Since the fuel uses the same hydrogen and oxygen, for example, in a system that combines an engine and a secondary battery, the energy distribution of each is determined at the design stage, so high output is possible even if the operation time is not long enough. There is no problem of switching to the engine.
Further, in the present embodiment, the fuel cell 80 is used as an unburned gas processing device, and oxygen is supplied to the fuel cell 80 via the turbine system 60A. Therefore, the system is simplified and the number of switching valves is reduced. be able to.

本発明に係るダイナミックレンジ向上型動力発生装置の第１の実施形態を概略的に示したシステム構成図である。1 is a system configuration diagram schematically illustrating a first embodiment of a dynamic range improving power generation device according to the present invention. FIG. 図１のダイナミックレンジ向上型動力発生装置の作動シーケンスである。It is an operation | movement sequence of the dynamic range improvement type | mold power generation device of FIG. 本発明に係るダイナミックレンジ向上型動力発生装置の第２の実施形態を概略的に示したシステム構成図である。It is the system block diagram which showed schematically 2nd Embodiment of the dynamic range improvement type | mold power generation device which concerns on this invention. 図３のダイナミックレンジ向上型動力発生装置の作動シーケンスである。It is an operation | movement sequence of the dynamic range improvement type | mold power generation device of FIG. 本発明に係るダイナミックレンジ向上型動力発生装置の第３の実施形態を概略的に示したシステム構成図である。It is the system block diagram which showed schematically 3rd Embodiment of the dynamic range improvement type | mold power generation device which concerns on this invention. 図５のダイナミックレンジ向上型動力発生装置の作動シーケンスである。It is an operation | movement sequence of the dynamic range improvement type | mold power generation device of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１…ダイナミックレンジ向上型動力発生装置、１Ａ…タービン系、１Ｂ…燃料電池系、２…水素発生装置、３…酸素発生装置、４…燃焼器、７…タービン、１１…未燃ガス処理装置、２０…燃料電池、５０…制御部、６０…ダイナミックレンジ向上型動力発生装置、６０Ａ…タービン系、６０Ｂ…燃料電池系、６２…水素発生装置、６３…酸素発生装置、６４…燃焼器、６７…タービン、８０…燃料電池、９２…未燃ガス路、１１０…制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Dynamic range improvement type power generator, 1A ... Turbine system, 1B ... Fuel cell system, 2 ... Hydrogen generator, 3 ... Oxygen generator, 4 ... Combustor, 7 ... Turbine, 11 ... Unburned gas processing apparatus, DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Fuel cell, 50 ... Control part, 60 ... Dynamic range improvement type power generator, 60A ... Turbine system, 60B ... Fuel cell system, 62 ... Hydrogen generator, 63 ... Oxygen generator, 64 ... Combustor, 67 ... Turbine, 80 ... Fuel cell, 92 ... Unburned gas path, 110 ... Control part

Claims (3)

酸素ガスを発生させる酸素ガス発生手段と、
水素ガスを発生させる水素ガス発生手段と、
前記酸素ガスと前記水素ガスとによる電気化学反応により発電を行なう燃料電池と、
前記水素ガスと前記酸素ガスとを反応させて水蒸気を発生させる燃焼器と、
前記水蒸気が供給されて動力を発生するタービンと、
前記燃料電池及び前記燃焼器に対する前記酸素ガス及び前記水素ガスの供給を制御する制御部と、を備えた動力発生装置。 Oxygen gas generating means for generating oxygen gas;
Hydrogen gas generating means for generating hydrogen gas;
A fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between the oxygen gas and the hydrogen gas;
A combustor that reacts the hydrogen gas with the oxygen gas to generate water vapor;
A turbine that is supplied with the steam to generate power;
And a controller that controls supply of the oxygen gas and the hydrogen gas to the fuel cell and the combustor. 前記燃焼器で反応しなかった未燃ガスとして前記酸素ガスまたは前記水素ガスが前記タービンを経由して前記燃料電池に導かれ、該燃料電池において前記未燃ガスが反応処理される、請求項１に記載の動力発生装置。   2. The oxygen gas or the hydrogen gas as unburned gas that has not reacted in the combustor is led to the fuel cell via the turbine, and the unburned gas is reacted in the fuel cell. The power generator described in 1. 前記燃料電池に対して前記酸素ガスを供給する酸素ガス供給路は、前記燃焼器及び前記タービンを経由してなる、請求項１または２に記載の動力発生装置。   3. The power generation device according to claim 1, wherein an oxygen gas supply path for supplying the oxygen gas to the fuel cell is formed via the combustor and the turbine.
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CN112537429A (en) * 2020-11-04 2021-03-23 河北汉光重工有限责任公司 Power supply system of underwater unmanned combat platform

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013514494A (en) * 2009-12-18 2013-04-25 エナジイールド エルエルシー Efficiency improving turbine
US9059440B2 (en) 2009-12-18 2015-06-16 Energyield Llc Enhanced efficiency turbine
CN112537429A (en) * 2020-11-04 2021-03-23 河北汉光重工有限责任公司 Power supply system of underwater unmanned combat platform

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