JP3062830B2 - 燃料電池設備 - Google Patents
燃料電池設備Info
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- JP3062830B2 JP3062830B2 JP3055902A JP5590291A JP3062830B2 JP 3062830 B2 JP3062830 B2 JP 3062830B2 JP 3055902 A JP3055902 A JP 3055902A JP 5590291 A JP5590291 A JP 5590291A JP 3062830 B2 JP3062830 B2 JP 3062830B2
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- differential
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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)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池設備に関する
ものである。
ものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池を用いた設備においては、燃料
電池停止時に容器とカソード極間、或いは容器とアノー
ド極間、若しくはカソード極とアノード極間に差圧が生
じないよう、カソード極或いはアノード極にＮ2ガス等
のイナートガスを供給して圧力制御を行っている。
電池停止時に容器とカソード極間、或いは容器とアノー
ド極間、若しくはカソード極とアノード極間に差圧が生
じないよう、カソード極或いはアノード極にＮ2ガス等
のイナートガスを供給して圧力制御を行っている。
【０００３】斯かる圧力制御を行う燃料電池設備の一例
は図６に示され、図中、１は容器、２は容器１内に収納
された燃料電池であり、該燃料電池２はカソード極３及
びアノード極４並に両極３，４間に介在する電解質５に
より構成されている。
は図６に示され、図中、１は容器、２は容器１内に収納
された燃料電池であり、該燃料電池２はカソード極３及
びアノード極４並に両極３，４間に介在する電解質５に
より構成されている。
【０００４】６は運転時に燃料電池２のカソード極３に
空気と炭酸ガスが混合した酸化剤ガスを供給するための
ガス供給管、７はカソード極３で反応に供されなかった
余分の酸化剤ガス等を排出するガス排出管、８は運転時
に燃料電池２のアノード極４に石炭ガスや天然ガスの改
質ガス等の燃料ガスを供給するためのガス供給管、９は
アノード極４で反応に供されなかった余分の燃料ガスや
反応により生じた水蒸気、炭酸ガス等のガスを排出する
ためのガス排出管である。
空気と炭酸ガスが混合した酸化剤ガスを供給するための
ガス供給管、７はカソード極３で反応に供されなかった
余分の酸化剤ガス等を排出するガス排出管、８は運転時
に燃料電池２のアノード極４に石炭ガスや天然ガスの改
質ガス等の燃料ガスを供給するためのガス供給管、９は
アノード極４で反応に供されなかった余分の燃料ガスや
反応により生じた水蒸気、炭酸ガス等のガスを排出する
ためのガス排出管である。
【０００５】１０はガス供給管６に接続された遮断弁、
１１はガス排出管７に接続された開閉弁、１２は開閉弁
１１よりも下流側に位置するようガス排出管７に接続さ
れた遮断弁、１３はガス供給管８に接続された遮断弁、
１４はガス排出管９に接続された開閉弁、１５は開閉弁
１４よりも下流側に位置するようガス排出管９に接続さ
れた遮断弁である。
１１はガス排出管７に接続された開閉弁、１２は開閉弁
１１よりも下流側に位置するようガス排出管７に接続さ
れた遮断弁、１３はガス供給管８に接続された遮断弁、
１４はガス排出管９に接続された開閉弁、１５は開閉弁
１４よりも下流側に位置するようガス排出管９に接続さ
れた遮断弁である。
【０００６】１６は燃料電池２の停止時にカソード極３
へＮ2ガス等のイナートガスを導入し得るよう、ガス供
給管６の遮断弁１０よりも下流側の部分に接続したガス
供給管、１７はガス排出管７の開閉弁１１よりも上流側
の部分に接続され且つカソード極３を経て排出されたイ
ナートガスが通るガス排出管、１８は燃料電池２の停止
時にアノード極４へＮ2ガス等のイナートガスを供給し
得るよう、ガス供給管８の遮断弁１３よりも下流側の部
分に接続したガス供給管、１９はガス排出管９の開閉弁
１４よりも上流側の部分に接続され且つアノード極４を
経て排出されたイナートガスが通るガス排出管、２１，
２４はガス供給管１６，１８に接続された遮断弁、２
２，２５はガス排出管１７，１９に接続された遮断弁、
２３，２６はガス排出管１７，１９に接続された圧力制
御弁である。
へＮ2ガス等のイナートガスを導入し得るよう、ガス供
給管６の遮断弁１０よりも下流側の部分に接続したガス
供給管、１７はガス排出管７の開閉弁１１よりも上流側
の部分に接続され且つカソード極３を経て排出されたイ
ナートガスが通るガス排出管、１８は燃料電池２の停止
時にアノード極４へＮ2ガス等のイナートガスを供給し
得るよう、ガス供給管８の遮断弁１３よりも下流側の部
分に接続したガス供給管、１９はガス排出管９の開閉弁
１４よりも上流側の部分に接続され且つアノード極４を
経て排出されたイナートガスが通るガス排出管、２１，
２４はガス供給管１６，１８に接続された遮断弁、２
２，２５はガス排出管１７，１９に接続された遮断弁、
２３，２６はガス排出管１７，１９に接続された圧力制
御弁である。
【０００７】２７は容器１とカソード極３間の圧力差を
検出する差圧検出器、２８はカソード極３とアノード極
４間の圧力差を検出する差圧検出器、２９，３０は差圧
検出器２７，２８で検出した圧力差をもとに圧力制御弁
２３，２６の開閉制御を行う差圧制御装置である。
検出する差圧検出器、２８はカソード極３とアノード極
４間の圧力差を検出する差圧検出器、２９，３０は差圧
検出器２７，２８で検出した圧力差をもとに圧力制御弁
２３，２６の開閉制御を行う差圧制御装置である。
【０００８】上記燃料電池設備で発電を行う場合には、
遮断弁２１，２２，２４，２５を全閉にし、遮断弁１
０，１２，１３，１５、開閉弁１１，１４を開き、ガス
供給管６から酸化剤ガスをカソード極３へ供給し、ガス
供給管８から燃料ガスをアノード極４へ供給する。而し
て燃料電池２では電気化学的反応が生じて発電が行われ
る。
遮断弁２１，２２，２４，２５を全閉にし、遮断弁１
０，１２，１３，１５、開閉弁１１，１４を開き、ガス
供給管６から酸化剤ガスをカソード極３へ供給し、ガス
供給管８から燃料ガスをアノード極４へ供給する。而し
て燃料電池２では電気化学的反応が生じて発電が行われ
る。
【０００９】上記燃料電池設備の停止時には、遮断弁１
０，１２，１３，１５を全閉にし、遮断弁２１，２２，
２４，２５を全開にする。このため、ガス供給管１６の
上流側に設けられたイナートガス供給源からのイナート
ガスはガス供給管１６、ガス供給管６の遮断弁１０より
も下流側、カソード極３、ガス排出管７の遮断弁１２よ
りも上流側、ガス排出管１７の遮断弁２２よりも上流側
に供給され、ガス供給管１８の上流側に設けられたイナ
ートガス供給源からのイナートガスは、ガス供給管１
８、ガス供給管８の遮断弁１３よりも下流側、アノード
極４、ガス排出管９の遮断弁１５より上流側、ガス排出
管１９の遮断弁２５よりも上流側に供給される。
０，１２，１３，１５を全閉にし、遮断弁２１，２２，
２４，２５を全開にする。このため、ガス供給管１６の
上流側に設けられたイナートガス供給源からのイナート
ガスはガス供給管１６、ガス供給管６の遮断弁１０より
も下流側、カソード極３、ガス排出管７の遮断弁１２よ
りも上流側、ガス排出管１７の遮断弁２２よりも上流側
に供給され、ガス供給管１８の上流側に設けられたイナ
ートガス供給源からのイナートガスは、ガス供給管１
８、ガス供給管８の遮断弁１３よりも下流側、アノード
極４、ガス排出管９の遮断弁１５より上流側、ガス排出
管１９の遮断弁２５よりも上流側に供給される。
【００１０】而して、差圧検出器２７により検出した容
器１とカソード極３間の差圧からしてカソード極３内の
圧力が低い場合、及び差圧検出器２８により検出したカ
ソード極３とアノード極４間の差圧からしてアノード極
４内の圧力が低い場合には、差圧制御装置２９，３０か
らの弁開閉指令信号に対応して圧力制御弁２３，２６は
閉止し、カソード極３、アノード極４内の圧力が上昇
し、容器１とカソード極３間の差圧、カソード極３とア
ノード極４間の差圧は所定の値に保持される。
器１とカソード極３間の差圧からしてカソード極３内の
圧力が低い場合、及び差圧検出器２８により検出したカ
ソード極３とアノード極４間の差圧からしてアノード極
４内の圧力が低い場合には、差圧制御装置２９，３０か
らの弁開閉指令信号に対応して圧力制御弁２３，２６は
閉止し、カソード極３、アノード極４内の圧力が上昇
し、容器１とカソード極３間の差圧、カソード極３とア
ノード極４間の差圧は所定の値に保持される。
【００１１】一方、差圧検出器２７により検出した容器
１とカソード極３間の差圧からしてカソード極３内の圧
力が高い場合及び差圧検出器２８により検出したカソー
ド極３とアノード極４間の差圧からしてアノード極４の
圧力が高い場合には、差圧制御装置２９，３０からの弁
開閉指令に対応して圧力制御弁２３，２６が開き、カソ
ード極３内及びアノード極４内のイナートガスはガス排
出管７，１７、９，１９を経て外部へ排出され、カソー
ド極３、アノード極４内の圧力が低下し、容器１とカソ
ード極３間の差圧、カソード極３とアノード極４間の差
圧は所定の値に保持される。
１とカソード極３間の差圧からしてカソード極３内の圧
力が高い場合及び差圧検出器２８により検出したカソー
ド極３とアノード極４間の差圧からしてアノード極４の
圧力が高い場合には、差圧制御装置２９，３０からの弁
開閉指令に対応して圧力制御弁２３，２６が開き、カソ
ード極３内及びアノード極４内のイナートガスはガス排
出管７，１７、９，１９を経て外部へ排出され、カソー
ド極３、アノード極４内の圧力が低下し、容器１とカソ
ード極３間の差圧、カソード極３とアノード極４間の差
圧は所定の値に保持される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
燃料電池設備にあっては、運転停止時には、ガス供給管
１６，１８に設けた遮断弁２１，２４は、常に全開にし
てあるため、圧力制御弁２３，２６が開になって容器１
内のイナートガスが排出される際には、必ずガス供給管
１６，６、及び１８，８からイナートガスがカソード極
３及びアノード極４へ導入され、カソード極３及びアノ
ード極４からガス排出管７，１７、９，１９を経て外部
へ排出されるため、イナートガスの消費量が多くなると
いう問題があった。
燃料電池設備にあっては、運転停止時には、ガス供給管
１６，１８に設けた遮断弁２１，２４は、常に全開にし
てあるため、圧力制御弁２３，２６が開になって容器１
内のイナートガスが排出される際には、必ずガス供給管
１６，６、及び１８，８からイナートガスがカソード極
３及びアノード極４へ導入され、カソード極３及びアノ
ード極４からガス排出管７，１７、９，１９を経て外部
へ排出されるため、イナートガスの消費量が多くなると
いう問題があった。
【００１３】本発明は、上述の実情に鑑み、イナートガ
スの消費量の少ない燃料電池設備を提供することを目的
としてなしたものである。
スの消費量の少ない燃料電池設備を提供することを目的
としてなしたものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、カソード極３
及びアノード極４並びに両極３，４間に介在する電解質
５を備えた燃料電池２と、該燃料電池２を格納する容器
１と、中途部に第一の遮断弁２１が接続され且つイナー
トガスをカソード極３へ供給し得るようにした第一のガ
ス供給管１６と、中途部に第二の遮断弁２４が接続され
且つイナートガスをアノード極４へ供給し得るようにし
た第二のガス供給管１８と、中途部に第一の圧力制御弁
２３が接続され且つイナートガスをカソード極３から排
出し得るようにしたガス排出管１７と、中途部に第二の
圧力制御弁２６が接続され且つイナートガスをアノード
極４から排出し得るようにした第二のガス排出管１９
と、前記容器１とカソード極３間の差圧Ａ a を検出する
第一の差圧検出器２７と、前記カソード極３とアノード
極４間の差圧Ａbを検出する第二の差圧検出器２８と、
前記燃料電池２の運転が停止している際に、前記第一の
差圧検出器２７で検出した差圧Ａ a が予め設定した下限
設定差圧Ａ 1a 以下の場合には前記第一の遮断弁２１を全
開にし下限設定差圧Ａ 1a よりも大きい所定の差圧の場合
には前記第一の遮断弁２１を全閉にする弁開閉指令Ｖ 1a
を前記第一の遮断弁２１に与え、前記第一の差圧検出器
２７で検出した差圧Ａ a が予め設定した上限設定差圧Ａ
3a 以上の場合には前記第一の圧力制御弁２３を開き、上
限設定差圧Ａ 3a よりも小さい所定の差圧の場合には前記
第一の圧力制御弁２３を絞る弁開閉指令Ｖ 2a を前記第一
の圧力制御弁２３へ与える第一の差圧制御装置２９と、
前記燃料電池２の運転が停止している際に、前記第二の
差圧検出器２８で検出した差圧Ａ b が予め設定した下限
設定差圧Ａ 1b 以下の場合には前記第二の遮断弁２４を全
開にし下限設定差圧Ａ1 b よりも大きい所定の差圧の場合
には前記第二の遮断弁２４を全閉にする弁開閉指令Ｖ 1b
を前記第二の遮断弁２４に与え、前記第二の差圧検出器
２８で検出した差圧Ａ b が予め設定した上限設定差圧Ａ
3b 以上の場合には前記第二の圧力制御弁２６を開き、上
限設定差圧Ａ 3b よりも小さい所定の差圧の場合には前記
第二の圧力制御弁２６を絞る弁開閉指令Ｖ 2b を前記第二
の圧力制御弁２６へ与える第二の差圧制御装置３０と、
を備えたものである。
及びアノード極４並びに両極３，４間に介在する電解質
５を備えた燃料電池２と、該燃料電池２を格納する容器
１と、中途部に第一の遮断弁２１が接続され且つイナー
トガスをカソード極３へ供給し得るようにした第一のガ
ス供給管１６と、中途部に第二の遮断弁２４が接続され
且つイナートガスをアノード極４へ供給し得るようにし
た第二のガス供給管１８と、中途部に第一の圧力制御弁
２３が接続され且つイナートガスをカソード極３から排
出し得るようにしたガス排出管１７と、中途部に第二の
圧力制御弁２６が接続され且つイナートガスをアノード
極４から排出し得るようにした第二のガス排出管１９
と、前記容器１とカソード極３間の差圧Ａ a を検出する
第一の差圧検出器２７と、前記カソード極３とアノード
極４間の差圧Ａbを検出する第二の差圧検出器２８と、
前記燃料電池２の運転が停止している際に、前記第一の
差圧検出器２７で検出した差圧Ａ a が予め設定した下限
設定差圧Ａ 1a 以下の場合には前記第一の遮断弁２１を全
開にし下限設定差圧Ａ 1a よりも大きい所定の差圧の場合
には前記第一の遮断弁２１を全閉にする弁開閉指令Ｖ 1a
を前記第一の遮断弁２１に与え、前記第一の差圧検出器
２７で検出した差圧Ａ a が予め設定した上限設定差圧Ａ
3a 以上の場合には前記第一の圧力制御弁２３を開き、上
限設定差圧Ａ 3a よりも小さい所定の差圧の場合には前記
第一の圧力制御弁２３を絞る弁開閉指令Ｖ 2a を前記第一
の圧力制御弁２３へ与える第一の差圧制御装置２９と、
前記燃料電池２の運転が停止している際に、前記第二の
差圧検出器２８で検出した差圧Ａ b が予め設定した下限
設定差圧Ａ 1b 以下の場合には前記第二の遮断弁２４を全
開にし下限設定差圧Ａ1 b よりも大きい所定の差圧の場合
には前記第二の遮断弁２４を全閉にする弁開閉指令Ｖ 1b
を前記第二の遮断弁２４に与え、前記第二の差圧検出器
２８で検出した差圧Ａ b が予め設定した上限設定差圧Ａ
3b 以上の場合には前記第二の圧力制御弁２６を開き、上
限設定差圧Ａ 3b よりも小さい所定の差圧の場合には前記
第二の圧力制御弁２６を絞る弁開閉指令Ｖ 2b を前記第二
の圧力制御弁２６へ与える第二の差圧制御装置３０と、
を備えたものである。
【００１５】
【作用】差圧検出器２７，２８で検出した容器１とカソ
ード極３間の差圧Ａ a 、カソード極３とアノード極４間
の差圧Ａbが下限設定差圧Ａ1a，Ａ1bよりも小さい場合
には圧力制御弁２３，２６が全閉の状態で遮断弁２１，
２４が全開になり、イナートガスはガス供給管１６，１
８を通ったうえカソード極３、アノード極４に供給さ
れ、差圧Ａa，Ａbが下限設定差圧Ａ1a，Ａ1bよりも大き
い所定の差圧まで回復すると、遮断弁２１，２４は閉止
する。
ード極３間の差圧Ａ a 、カソード極３とアノード極４間
の差圧Ａbが下限設定差圧Ａ1a，Ａ1bよりも小さい場合
には圧力制御弁２３，２６が全閉の状態で遮断弁２１，
２４が全開になり、イナートガスはガス供給管１６，１
８を通ったうえカソード極３、アノード極４に供給さ
れ、差圧Ａa，Ａbが下限設定差圧Ａ1a，Ａ1bよりも大き
い所定の差圧まで回復すると、遮断弁２１，２４は閉止
する。
【００１６】差圧検出器２７，２８で検出した差圧
Ａa、Ａbが上限設定差圧Ａ3a，Ａ3b以上の場合は遮断弁
２１，２４が全閉の状態で圧力制御弁２３，２６が開
き、カソード極３、アノード極４内のイナートガスはガ
ス排出管１７，１９から外部へ排出され、差圧Ａa，Ａb
が上限設定差圧Ａ3a，Ａ3bよりも小さい所定の差圧にな
ると圧力制御弁２３，２６は絞られる。
Ａa、Ａbが上限設定差圧Ａ3a，Ａ3b以上の場合は遮断弁
２１，２４が全閉の状態で圧力制御弁２３，２６が開
き、カソード極３、アノード極４内のイナートガスはガ
ス排出管１７，１９から外部へ排出され、差圧Ａa，Ａb
が上限設定差圧Ａ3a，Ａ3bよりも小さい所定の差圧にな
ると圧力制御弁２３，２６は絞られる。
【００１７】上述のように、容器１とカソード極３間の
差圧Ａ a 、カソード極３とアノード極４間の差圧Ａbが下
限設定差圧Ａ1a，Ａ1b以下の場合にのみ遮断弁２１，２
４を開き、それ以外の場合には遮断弁２１，２４は全閉
にしてあるため、圧力制御弁２３，２６を開いた場合
に、遮断弁２１，２４よりも上流側のイナートガスがガ
ス排出管１７，１９へ流出することがなく、イナートガ
スの消費量が減少する。
差圧Ａ a 、カソード極３とアノード極４間の差圧Ａbが下
限設定差圧Ａ1a，Ａ1b以下の場合にのみ遮断弁２１，２
４を開き、それ以外の場合には遮断弁２１，２４は全閉
にしてあるため、圧力制御弁２３，２６を開いた場合
に、遮断弁２１，２４よりも上流側のイナートガスがガ
ス排出管１７，１９へ流出することがなく、イナートガ
スの消費量が減少する。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつ
つ説明する。
つ説明する。
【００１９】図１は本発明の燃料電池設備の一実施例で
あり、本実施例の特長は、イナートガスを供給するガス
供給管１６，１８に設けた遮断弁２１，２４を、圧力制
御弁２３，２６を制御する差圧制御装置２９，３０によ
り制御し得るようにした点にあり、これ以外の構成は図
６に示す従来の燃料電池設備と略同じである。
あり、本実施例の特長は、イナートガスを供給するガス
供給管１６，１８に設けた遮断弁２１，２４を、圧力制
御弁２３，２６を制御する差圧制御装置２９，３０によ
り制御し得るようにした点にあり、これ以外の構成は図
６に示す従来の燃料電池設備と略同じである。
【００２０】差圧制御装置２９，３０は図２に示す構成
を備えており、図中、３３ａ，３３ｂは信号比較器、３
４−１ａ，３４−１ｂは遮断弁２１，２４を全開させる
ための下限設定差圧Ａ1a，Ａ1bを信号比較器３３ａ，３
３ｂに設定するための下限差圧設定器、３４−２ａ，３
４−２ｂは遮断弁２１，２４を全閉にするための中間設
定差圧Ａ2a，Ａ2bを信号比較器３３ａ，３３ｂに設定す
るための中間差圧設定器、３４−３ａ，３４−３ｂは圧
力制御弁２３，２６を開かせるための上限設定差圧
Ａ3a，Ａ3bを信号比較器３３ａ，３３ｂに設定するため
の上限差圧設定器であり、信号比較器３３ａ，３３ｂは
差圧検出器２７，２８で検出された差圧Ａa，Ａbと各差
圧設定器３４−１ａ，３４−１ｂ、３４−２ａ，３４−
２ｂ、３４−３ａ，３４−３ｂにより設定された各設定
差圧Ａ1a，Ａ1b，Ａ2a，Ａ2b，Ａ3a，Ａ3bを比較し、比
較した結果に従い遮断弁２１，２４に弁開閉指令Ｖ1a，
Ｖ1bを、又後述の切換器３９ａ，３９ｂに切換指令
Ｖ3a，Ｖ3bを夫々与え得るようになっている。
を備えており、図中、３３ａ，３３ｂは信号比較器、３
４−１ａ，３４−１ｂは遮断弁２１，２４を全開させる
ための下限設定差圧Ａ1a，Ａ1bを信号比較器３３ａ，３
３ｂに設定するための下限差圧設定器、３４−２ａ，３
４−２ｂは遮断弁２１，２４を全閉にするための中間設
定差圧Ａ2a，Ａ2bを信号比較器３３ａ，３３ｂに設定す
るための中間差圧設定器、３４−３ａ，３４−３ｂは圧
力制御弁２３，２６を開かせるための上限設定差圧
Ａ3a，Ａ3bを信号比較器３３ａ，３３ｂに設定するため
の上限差圧設定器であり、信号比較器３３ａ，３３ｂは
差圧検出器２７，２８で検出された差圧Ａa，Ａbと各差
圧設定器３４−１ａ，３４−１ｂ、３４−２ａ，３４−
２ｂ、３４−３ａ，３４−３ｂにより設定された各設定
差圧Ａ1a，Ａ1b，Ａ2a，Ａ2b，Ａ3a，Ａ3bを比較し、比
較した結果に従い遮断弁２１，２４に弁開閉指令Ｖ1a，
Ｖ1bを、又後述の切換器３９ａ，３９ｂに切換指令
Ｖ3a，Ｖ3bを夫々与え得るようになっている。
【００２１】又３５ａ，３５ｂは、下限設定差圧Ａ1a，
Ａ1bよりも大きく上限設定差圧Ａ3a，Ａ3bよりも小さい
所定の基準設定差圧Ａ0a，Ａ0bを設定するための基準差
圧設定器、３６ａ，３６ｂは差圧検出器２７，２８で検
出した差圧Ａa，Ａbと基準差圧設定器３５ａ，３５ｂに
より設定された基準設定差圧Ａ0a，Ａ0bの偏差ΔＡa，
ΔＡbを求める減算器、３７ａ，３７ｂは減算器３６
ａ，３６ｂからの偏差ΔＡa，ΔＡbを比例積分演算する
ＰＩ演算器、３８ａ，３８ｂは圧力制御弁２３，２６の
開度を０％にするため０％指令Ｖ0a，Ｖ0bを設定するた
めの弁開度設定器、３９ａ，３９ｂは信号比較器３３
ａ，３３ｂよりの切換指令Ｖ3a，Ｖ3bが与えられない場
合は弁開度設定器３８ａ，３８ｂからの０％指令Ｖ0a，
Ｖ0bを弁開閉指令Ｖ2a，Ｖ2bとして出力し、信号比較器
３３ａ，３３ｂからの切換指令Ｖ3a，Ｖ3bが与えられた
場合にはＰＩ演算器３７ａ，３７ｂからのＰＩ演算値Ｖ
4a，Ｖ4bを弁開閉指令Ｖ2a，Ｖ2bとして圧力制御弁２
３，２６へ与えるよう切換わる切換器である。
Ａ1bよりも大きく上限設定差圧Ａ3a，Ａ3bよりも小さい
所定の基準設定差圧Ａ0a，Ａ0bを設定するための基準差
圧設定器、３６ａ，３６ｂは差圧検出器２７，２８で検
出した差圧Ａa，Ａbと基準差圧設定器３５ａ，３５ｂに
より設定された基準設定差圧Ａ0a，Ａ0bの偏差ΔＡa，
ΔＡbを求める減算器、３７ａ，３７ｂは減算器３６
ａ，３６ｂからの偏差ΔＡa，ΔＡbを比例積分演算する
ＰＩ演算器、３８ａ，３８ｂは圧力制御弁２３，２６の
開度を０％にするため０％指令Ｖ0a，Ｖ0bを設定するた
めの弁開度設定器、３９ａ，３９ｂは信号比較器３３
ａ，３３ｂよりの切換指令Ｖ3a，Ｖ3bが与えられない場
合は弁開度設定器３８ａ，３８ｂからの０％指令Ｖ0a，
Ｖ0bを弁開閉指令Ｖ2a，Ｖ2bとして出力し、信号比較器
３３ａ，３３ｂからの切換指令Ｖ3a，Ｖ3bが与えられた
場合にはＰＩ演算器３７ａ，３７ｂからのＰＩ演算値Ｖ
4a，Ｖ4bを弁開閉指令Ｖ2a，Ｖ2bとして圧力制御弁２
３，２６へ与えるよう切換わる切換器である。
【００２２】次に、本発明の作動について、図３、４、
５をも参照しつつ説明する。なお、燃料電池設備運転時
は、図６の従来のもの略同じなので説明を省略する。
５をも参照しつつ説明する。なお、燃料電池設備運転時
は、図６の従来のもの略同じなので説明を省略する。
【００２３】燃料電池設備の運転が停止している場合に
は、容器１とカソード極３間及びカソード極３とアノー
ド極４間の差圧制御を行う必要があり、この差圧制御の
際は、遮断弁２２，２５を全開にし、遮断弁１０，１
２，１３，１５を全閉にしておく。
は、容器１とカソード極３間及びカソード極３とアノー
ド極４間の差圧制御を行う必要があり、この差圧制御の
際は、遮断弁２２，２５を全開にし、遮断弁１０，１
２，１３，１５を全閉にしておく。
【００２４】差圧検出器２７，２８で検出した容器１と
カソード極３間の差圧Ａa及びカソード極３とアノード
極４間の差圧Ａbは、差圧制御装置２９，３０の信号比
較器３３ａ，３３ｂ及び減算器３６ａ，３６ｂに与えら
れ、信号比較器３３ａ，３３ｂでは各差圧設定器３４−
１ａ，３４−１ｂ、３４−２ａ，３４−２ｂ、３４−３
ａ，３４−３ｂにより予め設定された下限設定差圧
Ａ1a，Ａ1b、中間設定差圧Ａ2a，Ａ2b、上限設定差圧Ａ
3a，Ａ3bと検出された差圧Ａa，Ａbの大きさが比較さ
れ、減算器３６ａ，３６ｂでは基準差圧設定器３５ａ，
３５ｂにより予め設定された基準設定差圧Ａ0a，Ａ0bと
検出された差圧Ａa，Ａbの偏差ΔＡa（＝Ａ0a−Ａa）、
ΔＡb（＝Ａ0b−Ａb）が求められる。
カソード極３間の差圧Ａa及びカソード極３とアノード
極４間の差圧Ａbは、差圧制御装置２９，３０の信号比
較器３３ａ，３３ｂ及び減算器３６ａ，３６ｂに与えら
れ、信号比較器３３ａ，３３ｂでは各差圧設定器３４−
１ａ，３４−１ｂ、３４−２ａ，３４−２ｂ、３４−３
ａ，３４−３ｂにより予め設定された下限設定差圧
Ａ1a，Ａ1b、中間設定差圧Ａ2a，Ａ2b、上限設定差圧Ａ
3a，Ａ3bと検出された差圧Ａa，Ａbの大きさが比較さ
れ、減算器３６ａ，３６ｂでは基準差圧設定器３５ａ，
３５ｂにより予め設定された基準設定差圧Ａ0a，Ａ0bと
検出された差圧Ａa，Ａbの偏差ΔＡa（＝Ａ0a−Ａa）、
ΔＡb（＝Ａ0b−Ａb）が求められる。
【００２５】而して検出された差圧Ａa，Ａbが図３の時
間ｔ1前のように下限設定差圧Ａ1a，Ａ1bよりも高く上
限設定差圧Ａ3a，Ａ3bよりも低い場合には、容器１とカ
ソード極３間の差圧Ａa、カソード極３とアノード極４
間の差圧Ａbは所定の差圧に保持されているため、信号
比較器３３ａ，３３ｂからの弁開閉指令Ｖ1a，Ｖ1bによ
り遮断弁２１，２４は、図４の時間ｔ1前のように全閉
になっており、又信号比較器３３ａ，３３ｂから切換器
３９ａ，３９ｂには切換指令Ｖ3a，Ｖ3bが与えられてい
ないため、切換器３９ａ，３９ｂからは弁開度設定器３
８ａ，３８ｂにより設定された０％指令Ｖ0a，Ｖ0bが弁
開閉指令Ｖ2a，Ｖ2bとして圧力制御弁２３，２６に与え
られ、圧力制御弁２３，２６は、図５の時間ｔ1前のよ
うに全閉になっている。
間ｔ1前のように下限設定差圧Ａ1a，Ａ1bよりも高く上
限設定差圧Ａ3a，Ａ3bよりも低い場合には、容器１とカ
ソード極３間の差圧Ａa、カソード極３とアノード極４
間の差圧Ａbは所定の差圧に保持されているため、信号
比較器３３ａ，３３ｂからの弁開閉指令Ｖ1a，Ｖ1bによ
り遮断弁２１，２４は、図４の時間ｔ1前のように全閉
になっており、又信号比較器３３ａ，３３ｂから切換器
３９ａ，３９ｂには切換指令Ｖ3a，Ｖ3bが与えられてい
ないため、切換器３９ａ，３９ｂからは弁開度設定器３
８ａ，３８ｂにより設定された０％指令Ｖ0a，Ｖ0bが弁
開閉指令Ｖ2a，Ｖ2bとして圧力制御弁２３，２６に与え
られ、圧力制御弁２３，２６は、図５の時間ｔ1前のよ
うに全閉になっている。
【００２６】検出された差圧Ａa，Ａbが図３の時間ｔ1
を過ぎた部分に示すように、下限設定差圧Ａ1a，Ａ1bよ
りも低くなると、容器１とカソード極３間の差圧Ａa、
カソード極３とアノード極４間の差圧Ａbは、所定の差
圧よりも小さくなっているため、遮断弁２１，２４は信
号比較器３３ａ，３３ｂからの弁開閉指令Ｖ1a，Ｖ1bに
より図４に示すように時間ｔ1を過ぎた時点で開かれ、
全開になる。このため、イナートガス供給源からのイナ
ートガスは、ガス供給管１６，６、１８，８を通ってカ
ソード極３、アノード極４内に供給され、差圧Ａa，Ａb
は所定の差圧に回復する。
を過ぎた部分に示すように、下限設定差圧Ａ1a，Ａ1bよ
りも低くなると、容器１とカソード極３間の差圧Ａa、
カソード極３とアノード極４間の差圧Ａbは、所定の差
圧よりも小さくなっているため、遮断弁２１，２４は信
号比較器３３ａ，３３ｂからの弁開閉指令Ｖ1a，Ｖ1bに
より図４に示すように時間ｔ1を過ぎた時点で開かれ、
全開になる。このため、イナートガス供給源からのイナ
ートガスは、ガス供給管１６，６、１８，８を通ってカ
ソード極３、アノード極４内に供給され、差圧Ａa，Ａb
は所定の差圧に回復する。
【００２７】容器１とカソード極３間の差圧Ａa、カソ
ード極３とアノード極４間の差圧Ａbが大きくなって予
め定めた所定の中間設定差圧Ａ2a，Ａ2bに達すると、信
号比較器３３ａ，３３ｂからの弁開閉指令Ｖ1a，Ｖ1bに
より遮断弁２１，２４は図４の時間ｔ2におけるように
閉止され、全閉になる。
ード極３とアノード極４間の差圧Ａbが大きくなって予
め定めた所定の中間設定差圧Ａ2a，Ａ2bに達すると、信
号比較器３３ａ，３３ｂからの弁開閉指令Ｖ1a，Ｖ1bに
より遮断弁２１，２４は図４の時間ｔ2におけるように
閉止され、全閉になる。
【００２８】なお、時間ｔ1からｔ2に至るまでの間も信
号比較器３３ａ，３３ｂからは切換器３９ａ，３９ｂに
対し切換指令Ｖ3a，Ｖ3bは出力されないため、圧力制御
弁２３，２６に対しては弁開度設定器３８ａ，３８ｂか
らの０％指令Ｖ0a，Ｖ0bが弁開閉指令Ｖ2a，Ｖ2bとして
切換器３９ａ，３９ｂから圧力制御弁２３，２６へ出力
され、図５の時間ｔ1からｔ2に示すように、圧力制御弁
２３，２６は閉止している。
号比較器３３ａ，３３ｂからは切換器３９ａ，３９ｂに
対し切換指令Ｖ3a，Ｖ3bは出力されないため、圧力制御
弁２３，２６に対しては弁開度設定器３８ａ，３８ｂか
らの０％指令Ｖ0a，Ｖ0bが弁開閉指令Ｖ2a，Ｖ2bとして
切換器３９ａ，３９ｂから圧力制御弁２３，２６へ出力
され、図５の時間ｔ1からｔ2に示すように、圧力制御弁
２３，２６は閉止している。
【００２９】容器１とカソード極３間の差圧Ａa、カソ
ード極３とアノード極４間の差圧Ａbが予め定めた上限
設定差圧Ａ3a，Ａ3bを超えると、信号比較器３３ａ，３
３ｂから切換指令Ｖ3a，Ｖ3bが切換器３９ａ，３９ｂに
与えられ、切換器３９ａ，３９ｂはＰＩ演算器３７ａ，
３７ｂからの信号を出力するよう切換えられる。このた
め、ＰＩ演算器３７ａ，３７ｂでは、減算器３６ａ，３
６ｂで求められた差圧Ａa，Ａbと基準設定差圧Ａ0a，Ａ
0bの偏差ΔＡa，ΔＡbが比例積分演算され、求められた
ＰＩ演算値Ｖ4a，Ｖ4bは切換器３９ａ，３９ｂを介し弁
開閉指令Ｖ2a，Ｖ2bとして圧力制御弁２３，２６に与え
られ、図５の時間ｔ3以後に示すように圧力制御弁２
３，２６は弁開閉指令Ｖ2a，Ｖ2bの大きさに対応した所
定の開度に開かれる。このため、カソード極３、アノー
ド極４のイナートガスはガス排出管７，９、１７，１９
から外部へ排出され、差圧Ａa，Ａbは所定の差圧まで下
降する。
ード極３とアノード極４間の差圧Ａbが予め定めた上限
設定差圧Ａ3a，Ａ3bを超えると、信号比較器３３ａ，３
３ｂから切換指令Ｖ3a，Ｖ3bが切換器３９ａ，３９ｂに
与えられ、切換器３９ａ，３９ｂはＰＩ演算器３７ａ，
３７ｂからの信号を出力するよう切換えられる。このた
め、ＰＩ演算器３７ａ，３７ｂでは、減算器３６ａ，３
６ｂで求められた差圧Ａa，Ａbと基準設定差圧Ａ0a，Ａ
0bの偏差ΔＡa，ΔＡbが比例積分演算され、求められた
ＰＩ演算値Ｖ4a，Ｖ4bは切換器３９ａ，３９ｂを介し弁
開閉指令Ｖ2a，Ｖ2bとして圧力制御弁２３，２６に与え
られ、図５の時間ｔ3以後に示すように圧力制御弁２
３，２６は弁開閉指令Ｖ2a，Ｖ2bの大きさに対応した所
定の開度に開かれる。このため、カソード極３、アノー
ド極４のイナートガスはガス排出管７，９、１７，１９
から外部へ排出され、差圧Ａa，Ａbは所定の差圧まで下
降する。
【００３０】容器１とカソード極３間の差圧Ａa、カソ
ード極３とアノード極４間の差圧Ａbが下降すると、Ｐ
Ｉ演算値Ｖ4a，Ｖ4b延いては圧力制御弁２３，２６へ与
えられる弁開閉指令Ｖ2a，Ｖ2bが小さくなり、圧力制御
弁２３，２６の開度は徐々に絞られ、検出された差圧Ａ
a，Ａbが図３の時間ｔ4におけるように基準設定差圧Ａ
0a，Ａ0bまで低下すると、圧力制御弁２３，２６は図５
の時間ｔ4に示すように完全に閉止する。圧力制御弁２
３，２６の開閉をオン・オフで行わずＰＩ演算値に基づ
いて行うのは、容器１とカソード極３間の差圧Ａa、カ
ソード極３とアノード極４間の差圧Ａbに急激な変化が
生じないようにし、差圧Ａa，Ａbを迅速に安定させるた
めである。
ード極３とアノード極４間の差圧Ａbが下降すると、Ｐ
Ｉ演算値Ｖ4a，Ｖ4b延いては圧力制御弁２３，２６へ与
えられる弁開閉指令Ｖ2a，Ｖ2bが小さくなり、圧力制御
弁２３，２６の開度は徐々に絞られ、検出された差圧Ａ
a，Ａbが図３の時間ｔ4におけるように基準設定差圧Ａ
0a，Ａ0bまで低下すると、圧力制御弁２３，２６は図５
の時間ｔ4に示すように完全に閉止する。圧力制御弁２
３，２６の開閉をオン・オフで行わずＰＩ演算値に基づ
いて行うのは、容器１とカソード極３間の差圧Ａa、カ
ソード極３とアノード極４間の差圧Ａbに急激な変化が
生じないようにし、差圧Ａa，Ａbを迅速に安定させるた
めである。
【００３１】なお、遮断弁２１，２４は図４に示すよう
に時間ｔ2過ぎからｔ4までの間、全閉になっている。又
圧力制御弁２３，２６が全閉になると信号比較器３３
ａ，３３ｂからは切換指令Ｖ3a，Ｖ3bを出力しないよう
にするため、切換器３９ａ，３９ｂは弁開度設定器３８
ａ，３８ｂからの０％指令Ｖ0a，Ｖ0bが出力されるよう
に切換えられる。
に時間ｔ2過ぎからｔ4までの間、全閉になっている。又
圧力制御弁２３，２６が全閉になると信号比較器３３
ａ，３３ｂからは切換指令Ｖ3a，Ｖ3bを出力しないよう
にするため、切換器３９ａ，３９ｂは弁開度設定器３８
ａ，３８ｂからの０％指令Ｖ0a，Ｖ0bが出力されるよう
に切換えられる。
【００３２】上記実施例においては、カソード極３内の
圧力が下降して容器１とカソード極３間の差圧が所定の
差圧以上になった場合、或いはカソード極３とアノード
極４間の差圧が一方の圧力が低下することにより所定の
差圧以上になった場合にのみ、イナートガスを供給する
ガス供給管１６，１８に接続した遮断弁２１，２４を開
いてイナートガスをカソード極３やアノード極４に供給
し、それ以外の場合は遮断弁２１，２４を全閉にしてい
るため、カソード極３やアノード極４内の圧力が上昇し
て圧力制御弁２３，２６を開いた際に、遮断弁２１，２
４よりも上流側のイナートガスがカソード極３、アノー
ド極４からガス排出管７，１７、９，１９へ流出するこ
とがなく、従ってイナートガスの無駄な消費がなく、消
費量が減少する。
圧力が下降して容器１とカソード極３間の差圧が所定の
差圧以上になった場合、或いはカソード極３とアノード
極４間の差圧が一方の圧力が低下することにより所定の
差圧以上になった場合にのみ、イナートガスを供給する
ガス供給管１６，１８に接続した遮断弁２１，２４を開
いてイナートガスをカソード極３やアノード極４に供給
し、それ以外の場合は遮断弁２１，２４を全閉にしてい
るため、カソード極３やアノード極４内の圧力が上昇し
て圧力制御弁２３，２６を開いた際に、遮断弁２１，２
４よりも上流側のイナートガスがカソード極３、アノー
ド極４からガス排出管７，１７、９，１９へ流出するこ
とがなく、従ってイナートガスの無駄な消費がなく、消
費量が減少する。
【００３３】なお、本発明の実施例では、酸化剤ガスや
燃料ガスのガス供給菅６，８にイナートガスを供給する
ガス供給管１６，１８を接続し、余分の酸化剤ガスや燃
料ガスを排出するガス排出管７，９にイナートガスを排
出するガス排出管１７，１９を接続する場合について説
明したが、イナートガス用のガス供給管１６，１８、ガ
ス排出管１７，１９を直接カソード極３、アノード極４
に接続するようにしても良いこと、その他本発明の要旨
を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ること、等は勿
論である。
燃料ガスのガス供給菅６，８にイナートガスを供給する
ガス供給管１６，１８を接続し、余分の酸化剤ガスや燃
料ガスを排出するガス排出管７，９にイナートガスを排
出するガス排出管１７，１９を接続する場合について説
明したが、イナートガス用のガス供給管１６，１８、ガ
ス排出管１７，１９を直接カソード極３、アノード極４
に接続するようにしても良いこと、その他本発明の要旨
を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ること、等は勿
論である。
【００３４】
【発明の効果】本発明の燃料電池設備によれば、イナー
トガスの消費量を少なくすることができ経済的であると
いう優れた効果を奏し得る。
トガスの消費量を少なくすることができ経済的であると
いう優れた効果を奏し得る。
【図１】本発明の燃料電池設備の一実施例の制御系統図
である。
である。
【図２】本発明の燃料電池設備に適用する差圧制御装置
の制御系統図である。
の制御系統図である。
【図３】検出された差圧が変化する様子を示すグラフで
ある。
ある。
【図４】検出された差圧が図３に示すように変化する際
に遮断弁が開閉する状態を示すグラフである。
に遮断弁が開閉する状態を示すグラフである。
【図５】検出された差圧が図３に示すように変化する際
に圧力制御弁が開閉する状態を示すグラフである。
に圧力制御弁が開閉する状態を示すグラフである。
【図６】従来の燃料電池設備の一例の制御系統図であ
る。
る。
１ 容器 ２ 燃料電池 ３ カソード極 ４ アノード極 ５ 電解質 １６ ガス供給管 １７ ガス排出管 １８ ガス供給管 １９ ガス排出管 ２１ 遮断弁 ２３ 圧力制御弁 ２４ 遮断弁 ２６ 圧力制御弁 ２７ 差圧検出器 ２８ 差圧検出器 ２９ 差圧制御装置 ３０ 差圧制御装置 Ａ1a，Ａ1b 下限設定差圧 Ａ3a，Ａ3b 上限設定差圧 Ａa，Ａb 差圧 Ｖ1a，Ｖ1b 弁開閉指令 Ｖ2a，Ｖ2b 弁開閉指令
Claims (1)
- 【請求項１】 カソード極３及びアノード極４並びに両
極３，４間に介在する電解質５を備えた燃料電池２と、
該燃料電池２を格納する容器１と、中途部に第一の遮断
弁２１が接続され且つイナートガスをカソード極３へ供
給し得るようにした第一のガス供給管１６と、中途部に
第二の遮断弁２４が接続され且つイナートガスをアノー
ド極４へ供給し得るようにした第二のガス供給管１８
と、中途部に第一の圧力制御弁２３が接続され且つイナ
ートガスをカソード極３から排出し得るようにした第一
のガス排出管１７と、中途部に第二の圧力制御弁２６が
接続され且つイナートガスをアノード極４から排出し得
るようにした第二のガス排出管１９と、前記容器１とカ
ソード極３間の差圧Ａ a を検出する第一の差圧検出器２
７と、前記カソード極３とアノード極４間の差圧Ａbを
検出する第二の差圧検出器２８と、前記燃料電池２の運転が停止している際に、前記第一の
差圧検出器２７で検出した差圧Ａ a が予め設定した下限
設定差圧Ａ 1a 以下の場合には前記第一の遮断弁２１を全
開にし下限設定差圧Ａ 1a よりも大きい所定の差圧の場合
には前記第一の遮断弁２１を全閉にする弁開閉指令Ｖ 1a
を前記第一の遮断弁２１に与え、前記第一の差圧検出器
２７で検出した差圧Ａ a が予め設定した上限設定差圧Ａ
3a 以上の場合には前記第一の圧力制御弁２３を開き、上
限設定差圧Ａ 3a よりも小さい所定の差圧の場合には前記
第一の圧力制御弁２３を絞る弁開閉指令Ｖ 2a を前記第一
の圧力制御弁２３へ与える第一の差圧制御装置２９と、 前記燃料電池２の運転が停止している際に、前記第二の
差圧検出器２８で検出した差圧Ａ b が予め設定した下限
設定差圧Ａ 1b 以下の場合には前記第二の遮断弁２４を全
開にし下限設定差圧Ａ 1b よりも大きい所定の差圧の場合
には前記第二の遮断弁２４を全閉にする弁開閉指令Ｖ 1b
を前記第二の遮断弁２４に与え、前記第二の差圧検出器
２８で検出した差圧Ａ b が予め設定した上限設定差圧Ａ
3b 以上の場合には前記第二の圧力制御弁２６を開き、上
限設定差圧Ａ 3b よりも小さい所定の差圧の場合には前記
第二の圧力制御弁２６を絞る弁開閉指令Ｖ 2b を前記第二
の圧力制御弁２６へ与える第二の差圧制御装置３０と、 を備えてなることを特徴とする燃料電池設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3055902A JP3062830B2 (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | 燃料電池設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3055902A JP3062830B2 (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | 燃料電池設備 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05205761A JPH05205761A (ja) | 1993-08-13 |
| JP3062830B2 true JP3062830B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=13012048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3055902A Expired - Fee Related JP3062830B2 (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | 燃料電池設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3062830B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR20050001671A (ko) * | 2003-06-26 | 2005-01-07 | 현대자동차주식회사 | 가변 가압장치가 구비된 연료 전지장치 |
| JP4617647B2 (ja) * | 2003-08-25 | 2011-01-26 | パナソニック株式会社 | 燃料電池システムとその運転方法 |
| KR101128552B1 (ko) * | 2004-01-21 | 2012-03-23 | 파나소닉 주식회사 | 연료전지 시스템 |
| JP4629986B2 (ja) * | 2004-03-17 | 2011-02-09 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
| JP4699010B2 (ja) | 2004-11-09 | 2011-06-08 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
| JP7066797B2 (ja) * | 2020-09-07 | 2022-05-13 | 三菱重工業株式会社 | 燃料電池システム及びその制御方法、並びに、発電システム及びその制御方法 |
-
1991
- 1991-02-27 JP JP3055902A patent/JP3062830B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05205761A (ja) | 1993-08-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |