JP3138110B2 - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
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- 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
Landscapes
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、空気圧式シリンダバ
ルブを備え、発電の停止，あるいは電源喪失時に燃料電
池，燃料改質器，空気供給系，および燃料ガス供給系の
残存ガスを窒素ガスなどの不活性ガスに置換する燃料電
池発電装置に関する。
ルブを備え、発電の停止，あるいは電源喪失時に燃料電
池，燃料改質器，空気供給系，および燃料ガス供給系の
残存ガスを窒素ガスなどの不活性ガスに置換する燃料電
池発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来の燃料電池発電装置の要部を
示すシステムフロ−図であり、単セルの積層体からなる
燃料電池（スタック）１は、その燃料極に燃料改質器２
から燃料ガス供給系４を介して燃料ガスの供給を受け、
空気極に図示しない空気ブロワ−を含む空気供給系３か
ら反応空気を受けて電気化学反応に基づいて発電を行
う。燃料ガス供給系はその燃料電池寄りに空気圧式シリ
ンダバルブ５を備え、緊急時における燃料ガスの遮断を
行う。また、空気圧式シリンダバルブ５の吸入側と燃料
極の排気系８との間には第２の空気圧式シリンダバルブ
７を有するバイパス通路６を設け、改質器２の始動時に
は空気圧式シリンダバルブ５を閉じ、第２の空気圧式シ
リンダバルブ７を開いて燃料ガスを排気系８側にバイパ
スし、燃料改質器２のバ−ナ２Ｂに供給して水素を燃焼
させ、その発生熱により燃料改質器の昇温操作が行われ
る。
示すシステムフロ−図であり、単セルの積層体からなる
燃料電池（スタック）１は、その燃料極に燃料改質器２
から燃料ガス供給系４を介して燃料ガスの供給を受け、
空気極に図示しない空気ブロワ−を含む空気供給系３か
ら反応空気を受けて電気化学反応に基づいて発電を行
う。燃料ガス供給系はその燃料電池寄りに空気圧式シリ
ンダバルブ５を備え、緊急時における燃料ガスの遮断を
行う。また、空気圧式シリンダバルブ５の吸入側と燃料
極の排気系８との間には第２の空気圧式シリンダバルブ
７を有するバイパス通路６を設け、改質器２の始動時に
は空気圧式シリンダバルブ５を閉じ、第２の空気圧式シ
リンダバルブ７を開いて燃料ガスを排気系８側にバイパ
スし、燃料改質器２のバ−ナ２Ｂに供給して水素を燃焼
させ、その発生熱により燃料改質器の昇温操作が行われ
る。
【０００３】また、空気圧式シリンダバルブ５は操作ガ
ス圧によって開き、第２の空気圧式シリンダバルブ７は
操作ガス圧によって閉じる動作方式のものを用い、それ
ぞれのシリンダ−は操作ガス系１３の電磁遮断弁１５を
介して発電装置の外の不活性ガス源１６に連結される。
不活性ガス源１６としては、不活性ガス貯蔵タンクまた
は空気圧縮機が用いられ、また電磁遮断弁１５には操作
電源喪失時（励磁電流遮断時）に閉鎖する方式の電磁弁
が用いられる。従って、燃料改質器２の昇温操作時に
は、電磁遮断弁１５の励磁を切って操作ガス圧を下げる
と燃料ガス遮断用の空気圧式シリンダバルブ５が閉じ、
第２の空気圧式シリンダバルブ７が開いて燃料ガスをバ
−ナ−２Ｂ側に送って燃焼させるので、燃料改質器２の
昇温運転が行われる。燃料電池１の発電運転時には遮断
弁１５を励磁して開くと第２の空気圧式シリンダバルブ
７が閉じ、空気圧式シリンダバルブ５が開くことによっ
て燃料ガスが燃料電池１に供給され、発電運転が行われ
る。
ス圧によって開き、第２の空気圧式シリンダバルブ７は
操作ガス圧によって閉じる動作方式のものを用い、それ
ぞれのシリンダ−は操作ガス系１３の電磁遮断弁１５を
介して発電装置の外の不活性ガス源１６に連結される。
不活性ガス源１６としては、不活性ガス貯蔵タンクまた
は空気圧縮機が用いられ、また電磁遮断弁１５には操作
電源喪失時（励磁電流遮断時）に閉鎖する方式の電磁弁
が用いられる。従って、燃料改質器２の昇温操作時に
は、電磁遮断弁１５の励磁を切って操作ガス圧を下げる
と燃料ガス遮断用の空気圧式シリンダバルブ５が閉じ、
第２の空気圧式シリンダバルブ７が開いて燃料ガスをバ
−ナ−２Ｂ側に送って燃焼させるので、燃料改質器２の
昇温運転が行われる。燃料電池１の発電運転時には遮断
弁１５を励磁して開くと第２の空気圧式シリンダバルブ
７が閉じ、空気圧式シリンダバルブ５が開くことによっ
て燃料ガスが燃料電池１に供給され、発電運転が行われ
る。
【０００４】一方、燃料電池発電装置の運転を停止する
場合、あるいは外部から供給される操作電源の喪失（停
電）時には、発電装置の各部に残存する反応ガスを不活
性ガスに速やかに置換して装置の安全性を確保するとと
もに、燃料電池１内に反応ガスが残存することによって
生ずる電極触媒の劣化を防止する必要がある。このた
め、燃料改質器２の燃料入口側，燃料電池１の燃料極入
口側，および空気極入口側に連通する置換ガス系１１を
設け、その他方端を電磁遮断弁１２を介して外部不活性
ガス源１６に連結するよう構成される。従って、燃料電
池発電装置の運転を停止する場合には、電磁遮断弁１５
を閉じて空気圧式シリンダバルブ５が閉じ、第２の空気
圧式シリンダバルブ７が開いた状態で、励磁時したとき
閉鎖する電磁遮断弁１２の励磁を遮断して開放状態とす
ることにより、置換ガス系１１を介して燃料改質器２の
燃料入口側に供給された不活性ガス，例えば窒素ガス
は、燃料改質器２の改質管およびバイパス通路６を通っ
てバ−ナ２Ｂで燃焼し、上記窒素ガスの通路部分に残存
する燃料ガスを窒素ガスに置換することができる。ま
た、燃料電池１の燃料極入口側に供給された窒素ガスは
燃料電池１の燃料極系および排気系８を通ってバ−ナ２
Ｂで燃焼し、上記窒素ガスの通路部分に残存する燃料ガ
スを窒素ガスに置換することができる。さらに、空気供
給系３の空気極入口側に供給された窒素ガスは燃料電池
１の空気極系および排気系９を通って外部に排出され、
上記窒素ガスの通路部分に残存する空気を窒素ガスに置
換することができる。なお、ガス置換が終了した時点で
は、電磁遮断弁１２を励磁して閉鎖状態とすることによ
り、不活性ガスの無駄な消費を防ぐよう構成される。
場合、あるいは外部から供給される操作電源の喪失（停
電）時には、発電装置の各部に残存する反応ガスを不活
性ガスに速やかに置換して装置の安全性を確保するとと
もに、燃料電池１内に反応ガスが残存することによって
生ずる電極触媒の劣化を防止する必要がある。このた
め、燃料改質器２の燃料入口側，燃料電池１の燃料極入
口側，および空気極入口側に連通する置換ガス系１１を
設け、その他方端を電磁遮断弁１２を介して外部不活性
ガス源１６に連結するよう構成される。従って、燃料電
池発電装置の運転を停止する場合には、電磁遮断弁１５
を閉じて空気圧式シリンダバルブ５が閉じ、第２の空気
圧式シリンダバルブ７が開いた状態で、励磁時したとき
閉鎖する電磁遮断弁１２の励磁を遮断して開放状態とす
ることにより、置換ガス系１１を介して燃料改質器２の
燃料入口側に供給された不活性ガス，例えば窒素ガス
は、燃料改質器２の改質管およびバイパス通路６を通っ
てバ−ナ２Ｂで燃焼し、上記窒素ガスの通路部分に残存
する燃料ガスを窒素ガスに置換することができる。ま
た、燃料電池１の燃料極入口側に供給された窒素ガスは
燃料電池１の燃料極系および排気系８を通ってバ−ナ２
Ｂで燃焼し、上記窒素ガスの通路部分に残存する燃料ガ
スを窒素ガスに置換することができる。さらに、空気供
給系３の空気極入口側に供給された窒素ガスは燃料電池
１の空気極系および排気系９を通って外部に排出され、
上記窒素ガスの通路部分に残存する空気を窒素ガスに置
換することができる。なお、ガス置換が終了した時点で
は、電磁遮断弁１２を励磁して閉鎖状態とすることによ
り、不活性ガスの無駄な消費を防ぐよう構成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の燃料電池発電装
置では、操作ガス源として装置の外部に設けられた圧縮
機が故障した場合、または置換ガス源として外部の貯蔵
タンク１６中の不活性ガスの補給を忘れてガス圧が操作
圧力以下に低下した場合には、空気圧式シリンダバルブ
５および７を操作できなくなるという問題がある。
置では、操作ガス源として装置の外部に設けられた圧縮
機が故障した場合、または置換ガス源として外部の貯蔵
タンク１６中の不活性ガスの補給を忘れてガス圧が操作
圧力以下に低下した場合には、空気圧式シリンダバルブ
５および７を操作できなくなるという問題がある。
【０００６】また、置換ガス系１１の電磁遮断弁１２に
は操作電源喪失時に開放する電磁弁を用い、例えばガス
置換操作中に電源が喪失してもガス置換を継続して装置
の安全性を保持できるよう構成されるとともに、装置の
運転中，あるいは燃料改質器の昇温操作中に電源喪失が
生じた場合にも、直ちにガス置換操作に移行できるよう
構成される。従来の装置では、電源喪失により電磁遮断
弁１５および空気圧式シリンダバルブ５は閉鎖(C),空気
圧式シリンダバルブ７および電磁遮断弁１２は開放(O)
となり、装置の発電運転中，燃料改質器の昇温操作中，
あるいはガス置換の途中のいずれで電源喪失が生じて
も、直ちにガス置換状態に移行するが、電源喪失により
開放状態となった電磁遮断弁１２は、電源が喪失状態か
ら回復するまで閉鎖する操作が不可能なため、不活性ガ
ス源としての例えば窒素貯蔵タンク１６から置換ガス系
１１を介して窒素ガスが流れ続け、窒素ガスが無駄に消
費されるばかりか、ときには貯蔵タンクが空になってし
い、貯蔵タンクの内圧が操作ガス圧以下に低下し、装置
の再起動ができなくなるという問題も発生する。
は操作電源喪失時に開放する電磁弁を用い、例えばガス
置換操作中に電源が喪失してもガス置換を継続して装置
の安全性を保持できるよう構成されるとともに、装置の
運転中，あるいは燃料改質器の昇温操作中に電源喪失が
生じた場合にも、直ちにガス置換操作に移行できるよう
構成される。従来の装置では、電源喪失により電磁遮断
弁１５および空気圧式シリンダバルブ５は閉鎖(C),空気
圧式シリンダバルブ７および電磁遮断弁１２は開放(O)
となり、装置の発電運転中，燃料改質器の昇温操作中，
あるいはガス置換の途中のいずれで電源喪失が生じて
も、直ちにガス置換状態に移行するが、電源喪失により
開放状態となった電磁遮断弁１２は、電源が喪失状態か
ら回復するまで閉鎖する操作が不可能なため、不活性ガ
ス源としての例えば窒素貯蔵タンク１６から置換ガス系
１１を介して窒素ガスが流れ続け、窒素ガスが無駄に消
費されるばかりか、ときには貯蔵タンクが空になってし
い、貯蔵タンクの内圧が操作ガス圧以下に低下し、装置
の再起動ができなくなるという問題も発生する。
【０００７】この発明の目的は、操作電源の喪失による
置換用不活性ガスの無駄な消費および操作ガス圧の低下
を排除し、燃料電池発電装置を再起動可能な状態に保持
することにある。
置換用不活性ガスの無駄な消費および操作ガス圧の低下
を排除し、燃料電池発電装置を再起動可能な状態に保持
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、燃料電池と、この燃料電池の燃
料極に燃料ガス供給系を介して燃料ガスを供給する燃料
改質器と、前記燃料電池の空気極に反応空気を供給する
空気供給系と、前記燃料ガス供給系に配された燃料ガス
遮断用の空気圧式シリンダバルブと、電磁遮断弁を有し
前記空気圧式シリンダバルブに操作用不活性ガスを供給
する操作ガス系と、電磁遮断弁を有し前記燃料電池の発
電停止時に前記燃料改質器，燃料電池の燃料極系，およ
び空気供給系それぞれにガス置換用不活性ガスを供給す
る置換ガス系とを備え、操作ガス系および置換ガス系に
不活性ガスを供給する不活性ガス源を装置の外部に有す
るものにおいて、前記操作ガス系および置換ガス系にそ
れぞれ遮断弁を介して連結された補助不活性ガスボンベ
を装置内に備え、電磁遮断弁の操作電源喪失時に不活性
ガスの供給を外部不活性ガス源から補助不活性ガスボン
ベに切り換えるよう形成されてなるものとする。
に、この発明によれば、燃料電池と、この燃料電池の燃
料極に燃料ガス供給系を介して燃料ガスを供給する燃料
改質器と、前記燃料電池の空気極に反応空気を供給する
空気供給系と、前記燃料ガス供給系に配された燃料ガス
遮断用の空気圧式シリンダバルブと、電磁遮断弁を有し
前記空気圧式シリンダバルブに操作用不活性ガスを供給
する操作ガス系と、電磁遮断弁を有し前記燃料電池の発
電停止時に前記燃料改質器，燃料電池の燃料極系，およ
び空気供給系それぞれにガス置換用不活性ガスを供給す
る置換ガス系とを備え、操作ガス系および置換ガス系に
不活性ガスを供給する不活性ガス源を装置の外部に有す
るものにおいて、前記操作ガス系および置換ガス系にそ
れぞれ遮断弁を介して連結された補助不活性ガスボンベ
を装置内に備え、電磁遮断弁の操作電源喪失時に不活性
ガスの供給を外部不活性ガス源から補助不活性ガスボン
ベに切り換えるよう形成されてなるものとする。
【０００９】また、補助不活性ガスボンベから不活性ガ
スの供給を受ける置換ガス系の遮断弁が電源喪失時に開
放となる電磁遮断弁からなり、外部不活性ガス源から不
活性ガスの供給を受ける置換ガス系の遮断弁が電源喪失
時に閉鎖となる電磁遮断弁からなるものとする。さら
に、燃料ガス遮断用の空気圧式シリンダバルブが操作ガ
ス圧によって開く空気圧式シリンダバルブからなり、そ
の吸入側と燃料極の排気側とを結ぶバイパス通路に操作
ガス圧によって閉じる第２の空気圧式シリンダバルブを
備えるとともに、外部不活性ガス源および補助不活性ガ
スボンベから不活性ガスの供給を受ける操作ガス系の遮
断弁が，ともに電源喪失時に閉鎖となる電磁遮断弁から
なるものとする。
スの供給を受ける置換ガス系の遮断弁が電源喪失時に開
放となる電磁遮断弁からなり、外部不活性ガス源から不
活性ガスの供給を受ける置換ガス系の遮断弁が電源喪失
時に閉鎖となる電磁遮断弁からなるものとする。さら
に、燃料ガス遮断用の空気圧式シリンダバルブが操作ガ
ス圧によって開く空気圧式シリンダバルブからなり、そ
の吸入側と燃料極の排気側とを結ぶバイパス通路に操作
ガス圧によって閉じる第２の空気圧式シリンダバルブを
備えるとともに、外部不活性ガス源および補助不活性ガ
スボンベから不活性ガスの供給を受ける操作ガス系の遮
断弁が，ともに電源喪失時に閉鎖となる電磁遮断弁から
なるものとする。
【００１０】
【作用】この発明において、操作ガス系および置換ガス
系にそれぞれ遮断弁を介して連結された補助不活性ガス
ボンベを装置内に設け、電磁遮断弁の操作電源喪失時に
不活性ガスの供給を外部不活性ガス源から補助不活性ガ
スボンベに切り換えるよう構成したことにより、電源喪
失により電磁遮断弁が開放状態となった場合、置換ガス
系を介して流れ続ける不活性ガスが補助不活性ガスボン
ベ内の不活性ガスに限定されるので、主となる外部不活
性ガス源中の不活性ガスの無駄な消費を回避し、燃料電
池発電装置をその再起動の待機状態とする機能が得られ
る。
系にそれぞれ遮断弁を介して連結された補助不活性ガス
ボンベを装置内に設け、電磁遮断弁の操作電源喪失時に
不活性ガスの供給を外部不活性ガス源から補助不活性ガ
スボンベに切り換えるよう構成したことにより、電源喪
失により電磁遮断弁が開放状態となった場合、置換ガス
系を介して流れ続ける不活性ガスが補助不活性ガスボン
ベ内の不活性ガスに限定されるので、主となる外部不活
性ガス源中の不活性ガスの無駄な消費を回避し、燃料電
池発電装置をその再起動の待機状態とする機能が得られ
る。
【００１１】また、補助不活性ガスボンベから不活性ガ
スの供給を受ける置換ガス系の遮断弁が電源喪失時に開
放となる電磁遮断弁からなり、外部不活性ガス源から不
活性ガスの供給を受ける置換ガス系の遮断弁を電源喪失
時に閉鎖となる電磁遮断弁とすれば、電磁遮断弁の操作
電源喪失時に置換ガス系への不活性ガスの供給を外部不
活性ガス源から補助不活性ガスボンベに切り換える操作
を容易に行えるとともに、電源喪失により電磁遮断弁が
開放状態となった場合、置換ガス系を介して流れ続ける
不活性ガスを補助不活性ガスボンベ内の不活性ガスに限
定できるので、主となる外部不活性ガス源中の不活性ガ
スの無駄な消費を回避し、燃料電池発電装置をその再起
動の待機状態とする機能が得られる。
スの供給を受ける置換ガス系の遮断弁が電源喪失時に開
放となる電磁遮断弁からなり、外部不活性ガス源から不
活性ガスの供給を受ける置換ガス系の遮断弁を電源喪失
時に閉鎖となる電磁遮断弁とすれば、電磁遮断弁の操作
電源喪失時に置換ガス系への不活性ガスの供給を外部不
活性ガス源から補助不活性ガスボンベに切り換える操作
を容易に行えるとともに、電源喪失により電磁遮断弁が
開放状態となった場合、置換ガス系を介して流れ続ける
不活性ガスを補助不活性ガスボンベ内の不活性ガスに限
定できるので、主となる外部不活性ガス源中の不活性ガ
スの無駄な消費を回避し、燃料電池発電装置をその再起
動の待機状態とする機能が得られる。
【００１２】さらに、燃料ガス遮断用の空気圧式シリン
ダバルブが操作ガス圧によって開く空気圧式シリンダバ
ルブからなり、その吸入側と燃料極の排気側とを結ぶバ
イパス通路に操作ガス圧によって閉じる第２の空気圧式
シリンダバルブを設けるとともに、外部不活性ガス源お
よび補助不活性ガスボンベから不活性ガスの供給を受け
る操作ガス系の遮断弁を、ともに電源喪失時に閉鎖とな
る電磁遮断弁とすれば、操作ガス圧に対して２つの空気
圧式シリンダバルブが互いに逆の開閉動作を行い、かつ
電磁遮断弁の開閉によりその開閉動作を反転できるの
で、外部不活性ガス源側および補助不活性ガスボンベ側
のいずれの遮断弁を用いても２つの空気圧式シリンダバ
ルブは燃料電池の運転操作に対応した開閉状態が得ら
れ、また双方の遮断弁を閉じれば、直ちに２つの空気圧
式シリンダバルブをガス置換操作に対応した開閉状態に
切り換える機能が得られる。
ダバルブが操作ガス圧によって開く空気圧式シリンダバ
ルブからなり、その吸入側と燃料極の排気側とを結ぶバ
イパス通路に操作ガス圧によって閉じる第２の空気圧式
シリンダバルブを設けるとともに、外部不活性ガス源お
よび補助不活性ガスボンベから不活性ガスの供給を受け
る操作ガス系の遮断弁を、ともに電源喪失時に閉鎖とな
る電磁遮断弁とすれば、操作ガス圧に対して２つの空気
圧式シリンダバルブが互いに逆の開閉動作を行い、かつ
電磁遮断弁の開閉によりその開閉動作を反転できるの
で、外部不活性ガス源側および補助不活性ガスボンベ側
のいずれの遮断弁を用いても２つの空気圧式シリンダバ
ルブは燃料電池の運転操作に対応した開閉状態が得ら
れ、また双方の遮断弁を閉じれば、直ちに２つの空気圧
式シリンダバルブをガス置換操作に対応した開閉状態に
切り換える機能が得られる。
【００１３】
【実施例】以下、この発明を実施例に基づいて説明す
る。図１はこの発明の実施例になる燃料電池発電装置の
要部を示すシステムフロ−図であり、従来技術と同じ構
成部分には同一参照符号を付すことにより、重複した説
明を省略する。図において、燃料電池発電装置内には補
助不活性ガスボンベ２６として、例えば窒素ガス貯蔵タ
ンクからなる外部不活性ガス源１６に比べて容量の小さ
い窒素ボンベが設けられ、その出口には、電源喪失時に
開放（通流）状態となる電磁遮断弁２４と、電源喪失時
に閉鎖（遮断）状態となる電磁遮断弁２５とが設けら
れ、電磁遮断弁２４が電源喪失時に閉鎖状態となる電磁
遮断弁２２の吐出側に連結されて外部不活性ガス源１６
と補助不活性ガスボンベ２６とを切換え制御する置換ガ
ス系２１を構成する。また、電磁遮断弁２５が電源喪失
時に閉鎖状態となる電磁遮断弁１５の吐出側に連結され
て２つの空気圧式シリンダバルブ５および７の開閉状態
を反転する操作ガス系２３を構成する。なお、操作ガス
系により操作される燃料ガス遮断用の空気圧式シリンダ
バルブ５には操作ガス圧によって開く空気圧式シリンダ
バルブを用い、バイパス通路６に配された第２の空気圧
式シリンダバルブ７には操作ガス圧によって閉じる空気
圧式シリンダバルブが用いられる。
る。図１はこの発明の実施例になる燃料電池発電装置の
要部を示すシステムフロ−図であり、従来技術と同じ構
成部分には同一参照符号を付すことにより、重複した説
明を省略する。図において、燃料電池発電装置内には補
助不活性ガスボンベ２６として、例えば窒素ガス貯蔵タ
ンクからなる外部不活性ガス源１６に比べて容量の小さ
い窒素ボンベが設けられ、その出口には、電源喪失時に
開放（通流）状態となる電磁遮断弁２４と、電源喪失時
に閉鎖（遮断）状態となる電磁遮断弁２５とが設けら
れ、電磁遮断弁２４が電源喪失時に閉鎖状態となる電磁
遮断弁２２の吐出側に連結されて外部不活性ガス源１６
と補助不活性ガスボンベ２６とを切換え制御する置換ガ
ス系２１を構成する。また、電磁遮断弁２５が電源喪失
時に閉鎖状態となる電磁遮断弁１５の吐出側に連結され
て２つの空気圧式シリンダバルブ５および７の開閉状態
を反転する操作ガス系２３を構成する。なお、操作ガス
系により操作される燃料ガス遮断用の空気圧式シリンダ
バルブ５には操作ガス圧によって開く空気圧式シリンダ
バルブを用い、バイパス通路６に配された第２の空気圧
式シリンダバルブ７には操作ガス圧によって閉じる空気
圧式シリンダバルブが用いられる。
【００１４】上述のように構成された燃料電池発電装置
において、燃料改質器２の昇温操作および発電運転操作
は、相反する開閉動作をする２つの空気圧式シリンダバ
ルブ５および７の動作を操作ガス系２３側の電磁遮断弁
１５で反転させることにより、従来の操作と同様に行わ
れる。すなわち、電磁遮断弁２２および１５の励磁を遮
断して外部不活性ガス源からのガス圧を遮断すれば、空
気圧式シリンダバルブ５が閉鎖状態，空気圧式シリンダ
バルブ７が開放状態となって燃料改質器２の昇温操作が
可能となり、電磁遮断弁１５を開けば、空気圧式シリン
ダバルブ５が開放状態，空気圧式シリンダバルブ７が閉
鎖状態となって発電運転が可能になる。また、電磁遮断
弁２２および１５の励磁を遮断した燃料改質器２の昇温
操作状態で電磁遮断弁２２を開けば、外部不活性ガス源
１６から置換ガス系２１を介して燃料改質器２，燃料電
池１，および空気供給系３に不活性ガスが供給され、各
部のガス置換を行うことができる。
において、燃料改質器２の昇温操作および発電運転操作
は、相反する開閉動作をする２つの空気圧式シリンダバ
ルブ５および７の動作を操作ガス系２３側の電磁遮断弁
１５で反転させることにより、従来の操作と同様に行わ
れる。すなわち、電磁遮断弁２２および１５の励磁を遮
断して外部不活性ガス源からのガス圧を遮断すれば、空
気圧式シリンダバルブ５が閉鎖状態，空気圧式シリンダ
バルブ７が開放状態となって燃料改質器２の昇温操作が
可能となり、電磁遮断弁１５を開けば、空気圧式シリン
ダバルブ５が開放状態，空気圧式シリンダバルブ７が閉
鎖状態となって発電運転が可能になる。また、電磁遮断
弁２２および１５の励磁を遮断した燃料改質器２の昇温
操作状態で電磁遮断弁２２を開けば、外部不活性ガス源
１６から置換ガス系２１を介して燃料改質器２，燃料電
池１，および空気供給系３に不活性ガスが供給され、各
部のガス置換を行うことができる。
【００１５】一方、上記各操作状態で操作電源が喪失す
ると、電磁遮断弁２２および１５が遮断状態(C) となっ
て外部不活性ガス源１６からの不活性ガスの供給を遮断
すると同時に、電磁遮断弁２５も遮断状態(C) となって
２つの空気圧式シリンダバルブ５および７の操作ガス圧
が低下するので、第２の空気圧式シリンダバルブ７が開
放，空気圧式シリンダバルブ５が遮断のガス置換操作状
態となり、かつ電源喪失により開放状態(O) となる電磁
遮断弁２４および置換ガス系２１を介して補助不活性ガ
スボンベ２６内の不活性ガスが置換ガスとして燃料改質
器２，燃料ガス供給系４，および空気供給系３にそれぞ
れ供給され、ガス置換を行うことができる。したがっ
て、補助不活性ガスボンベ２６の貯蔵ガス量を１回のガ
ス置換を行うに十分な量としておけば、外部不活性ガス
源１６による昇温操作，発電運転，ガス置換操作の各操
作状態を、直ちに補助不活性ガスボンベ２６によるガス
置換状態に切換え、不活性ガスを無駄に消費することな
く燃料電池発電装置を安全に停止させることができると
ともに、外部不活性ガス源１６を燃料電池発電装置の再
起動可能な待機状態に保持することができる。また、電
源喪失が回復した時点で使用済みの補助不活性ガスボン
ベ２６を新しいボンベに交換しておけば、燃料電池発電
装置を電源喪失の待機状態とすることができる。
ると、電磁遮断弁２２および１５が遮断状態(C) となっ
て外部不活性ガス源１６からの不活性ガスの供給を遮断
すると同時に、電磁遮断弁２５も遮断状態(C) となって
２つの空気圧式シリンダバルブ５および７の操作ガス圧
が低下するので、第２の空気圧式シリンダバルブ７が開
放，空気圧式シリンダバルブ５が遮断のガス置換操作状
態となり、かつ電源喪失により開放状態(O) となる電磁
遮断弁２４および置換ガス系２１を介して補助不活性ガ
スボンベ２６内の不活性ガスが置換ガスとして燃料改質
器２，燃料ガス供給系４，および空気供給系３にそれぞ
れ供給され、ガス置換を行うことができる。したがっ
て、補助不活性ガスボンベ２６の貯蔵ガス量を１回のガ
ス置換を行うに十分な量としておけば、外部不活性ガス
源１６による昇温操作，発電運転，ガス置換操作の各操
作状態を、直ちに補助不活性ガスボンベ２６によるガス
置換状態に切換え、不活性ガスを無駄に消費することな
く燃料電池発電装置を安全に停止させることができると
ともに、外部不活性ガス源１６を燃料電池発電装置の再
起動可能な待機状態に保持することができる。また、電
源喪失が回復した時点で使用済みの補助不活性ガスボン
ベ２６を新しいボンベに交換しておけば、燃料電池発電
装置を電源喪失の待機状態とすることができる。
【００１６】
【発明の効果】この発明は前述のように、操作ガス系お
よび置換ガス系にそれぞれ遮断弁を介して連結された補
助不活性ガスボンベを装置内に設け、電磁遮断弁の操作
電源喪失時に不活性ガスの供給を外部不活性ガス源から
補助不活性ガスボンベに切り換えるよう構成した。その
結果、電源喪失により燃料改質器，燃料電池，および空
気供給系に流れる置換ガス量を補助不活性ガスボンベ内
の不活性ガス量に限定できるので、従来、電源喪失によ
り電磁遮断弁が開放状態となって容量の大きい外部不活
性ガス源からの不活性ガスが無駄に流れ続けるという問
題点が排除され、主となる外部不活性ガス源中の不活性
ガスの無駄な消費を回避し、燃料電池発電装置をその再
起動の待機状態とすることが可能となり、信頼性が高く
経済性に優れたガス置換性能および電磁遮断弁操作性能
を有する燃料電池発電装置を提供することができる。
よび置換ガス系にそれぞれ遮断弁を介して連結された補
助不活性ガスボンベを装置内に設け、電磁遮断弁の操作
電源喪失時に不活性ガスの供給を外部不活性ガス源から
補助不活性ガスボンベに切り換えるよう構成した。その
結果、電源喪失により燃料改質器，燃料電池，および空
気供給系に流れる置換ガス量を補助不活性ガスボンベ内
の不活性ガス量に限定できるので、従来、電源喪失によ
り電磁遮断弁が開放状態となって容量の大きい外部不活
性ガス源からの不活性ガスが無駄に流れ続けるという問
題点が排除され、主となる外部不活性ガス源中の不活性
ガスの無駄な消費を回避し、燃料電池発電装置をその再
起動の待機状態とすることが可能となり、信頼性が高く
経済性に優れたガス置換性能および電磁遮断弁操作性能
を有する燃料電池発電装置を提供することができる。
【図１】この発明の実施例になる燃料電池発電装置の要
部を示すシステムフロ−図
部を示すシステムフロ−図
【図２】従来の燃料電池発電装置の要部を示すシステム
フロ−図
フロ−図
１ 燃料電池 ２ 燃料改質器 ３ 空気供給系 ４ 燃料ガス供給系 ５ 空気圧式シリンダバルブ（燃料ガス遮断用，加圧
時開放） ６ バイパス通路 ７ 第２の空気圧式シリンダバルブ（加圧時閉鎖） ８ 排気系 ９ 排気系 １１ 置換ガス系 １２ 電磁遮断弁（置換ガス遮断用，電源喪失時開
放） １３ 操作ガス系 １５ 電磁遮断弁（操作ガス遮断用，電源喪失時閉
鎖） １６ 外部不活性ガス源 ２１ 置換ガス系 ２２ 電磁遮断弁（置換ガス遮断用，電源喪失時閉
鎖） ２３ 操作ガス系 ２４ 電磁遮断弁（置換ガス遮断用，電源喪失時開
放） ２５ 電磁遮断弁（操作ガス遮断用，電源喪失時閉
鎖） ２６ 補助不活性ガスボンベ
時開放） ６ バイパス通路 ７ 第２の空気圧式シリンダバルブ（加圧時閉鎖） ８ 排気系 ９ 排気系 １１ 置換ガス系 １２ 電磁遮断弁（置換ガス遮断用，電源喪失時開
放） １３ 操作ガス系 １５ 電磁遮断弁（操作ガス遮断用，電源喪失時閉
鎖） １６ 外部不活性ガス源 ２１ 置換ガス系 ２２ 電磁遮断弁（置換ガス遮断用，電源喪失時閉
鎖） ２３ 操作ガス系 ２４ 電磁遮断弁（置換ガス遮断用，電源喪失時開
放） ２５ 電磁遮断弁（操作ガス遮断用，電源喪失時閉
鎖） ２６ 補助不活性ガスボンベ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−257762（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−4571（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−159966（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−188863（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 8/04 H01M 8/06
Claims (3)
- 【請求項１】燃料電池と、この燃料電池の燃料極に燃料
ガス供給系を介して燃料ガスを供給する燃料改質器と、
前記燃料電池の空気極に反応空気を供給する空気供給系
と、前記燃料ガス供給系に配された燃料ガス遮断用の空
気圧式シリンダバルブと、電磁遮断弁を有し前記空気圧
式シリンダバルブに操作用不活性ガスを供給する操作ガ
ス系と、電磁遮断弁を有し前記燃料電池の発電停止時に
前記燃料改質器，燃料電池の燃料極系，および空気供給
系それぞれにガス置換用不活性ガスを供給する置換ガス
系とを備え、操作ガス系および置換ガス系に不活性ガス
を供給する不活性ガス源を装置の外部に有するものにお
いて、前記操作ガス系および置換ガス系にそれぞれ遮断
弁を介して連結された補助不活性ガスボンベを装置内に
備え、電磁遮断弁の操作電源喪失時に不活性ガスの供給
を外部不活性ガス源から補助不活性ガスボンベに切り換
えるよう形成されてなることを特徴とする燃料電池発電
装置。 - 【請求項２】補助不活性ガスボンベから不活性ガスの供
給を受ける置換ガス系の遮断弁が電源喪失時に開放とな
る電磁遮断弁からなり、外部不活性ガス源から不活性ガ
スの供給を受ける置換ガス系の遮断弁が電源喪失時に閉
鎖となる電磁遮断弁からなることを特徴とする請求項１
記載の燃料電池発電装置。 - 【請求項３】燃料ガス遮断用の空気圧式シリンダバルブ
が操作ガス圧によって開く空気圧式シリンダバルブから
なり、その吸入側と燃料極の排気側とを結ぶバイパス通
路に操作ガス圧によって閉じる第２の空気圧式シリンダ
バルブを備えるとともに、外部不活性ガス源および補助
不活性ガスボンベから不活性ガスの供給を受ける操作ガ
ス系の遮断弁が，ともに電源喪失時に閉鎖となる電磁遮
断弁からなることを特徴とする請求項１記載の燃料電池
発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05074878A JP3138110B2 (ja) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | 燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05074878A JP3138110B2 (ja) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | 燃料電池発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06290800A JPH06290800A (ja) | 1994-10-18 |
| JP3138110B2 true JP3138110B2 (ja) | 2001-02-26 |
Family
ID=13560049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05074878A Expired - Fee Related JP3138110B2 (ja) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | 燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3138110B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006286249A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池発電システムにおける燃料改質装置のガスパージ機構 |
| US11738305B2 (en) | 2012-08-30 | 2023-08-29 | Element 1 Corp | Hydrogen purification devices |
-
1993
- 1993-04-01 JP JP05074878A patent/JP3138110B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06290800A (ja) | 1994-10-18 |
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|---|---|---|---|
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