JP3312498B2 - Fuel cell generator - Google Patents

Fuel cell generator

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JP3312498B2
JP3312498B2 JP21108394A JP21108394A JP3312498B2 JP 3312498 B2 JP3312498 B2 JP 3312498B2 JP 21108394 A JP21108394 A JP 21108394A JP 21108394 A JP21108394 A JP 21108394A JP 3312498 B2 JP3312498 B2 JP 3312498B2
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一 斉藤
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石川島播磨重工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池発電装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell power generator.

【0002】[0002]

【従来の技術】溶融炭酸塩型の燃料電池は、高効率で環
境への影響が少ないなど、従来の発電装置にはない特徴
を有しており、水力、火力、原子力に続く発電システム
として注目を集め、現在世界各国で鋭意研究が進められ
ている。
2. Description of the Related Art Molten carbonate fuel cells have features that are not found in conventional power generators, such as high efficiency and little impact on the environment. They are attracting attention as power generation systems following hydro, thermal and nuclear power. And research is being conducted in various countries around the world.

【0003】図2は天然ガスを燃料とする溶融炭酸塩型
の燃料電池発電装置の一例を示すものである。図示する
ように、発電装置は、天然ガスと水蒸気とを混合した燃
料ガス1を水素を含むアノードガス2に改質する改質器
3と、酸素を含むカソードガス4と前記アノードガス2
とから発電する燃料電池5とを一般に備えており、改質
器3で作られたアノードガス2は燃料電池5のアノード
Anに供給され、燃料電池5内でその大部分を消費して
アノード排ガス6となり、アノード排ガスライン7によ
り燃焼用ガスとして改質器3の燃焼室Coに供給される
ようになっている。尚、燃料電池5は格納容器8に格納
され可燃性ガス等の外部への漏洩を防止して安全性を高
めている。
FIG. 2 shows an example of a molten carbonate fuel cell power generator using natural gas as a fuel. As shown in the figure, a power generator includes a reformer 3 for reforming a fuel gas 1 in which natural gas and steam are mixed into an anode gas 2 containing hydrogen, a cathode gas 4 containing oxygen, and the anode gas 2.
And a fuel cell 5 for generating electricity from the fuel cell 5. The anode gas 2 produced by the reformer 3 is supplied to the anode An of the fuel cell 5. 6, and is supplied to the combustion chamber Co of the reformer 3 as combustion gas by the anode exhaust gas line 7. Note that the fuel cell 5 is stored in the storage container 8 to prevent flammable gas and the like from leaking to the outside to enhance safety.

【0004】改質器3は、燃料電池5を出たアノード排
ガス6中の可燃成分(水素、一酸化炭素、メタン等)と
カソード排ガス9の一部とを燃焼させて高温の燃焼排ガ
ス10を生成する燃焼室Coと、内部に改質触媒が充填
されていて燃焼室Coからの伝熱により燃料ガス1を改
質する改質室Reとからなっており、改質室Reで改質
された水素を含む高温のアノードガス2は、燃料加熱器
11を通り冷却されて燃料電池5のアノードAnに供給
されるようになっている。一方、放熱により温度の下が
った燃焼排ガス10は排ガス供給ライン12を通り空気
予熱器13で冷却され、凝縮器14及び気水分離ドラム
15により水分が除去され、低温ブロワ16により加圧
され、空気17と混合し、空気予熱器13により加熱さ
れ、カソード循環ライン18に入るようになっている。
The reformer 3 burns combustible components (hydrogen, carbon monoxide, methane, etc.) in the anode exhaust gas 6 leaving the fuel cell 5 and a part of the cathode exhaust gas 9 to produce a high-temperature combustion exhaust gas 10. A combustion chamber Co is formed, and a reforming chamber Re filled with a reforming catalyst to reform the fuel gas 1 by heat transfer from the combustion chamber Co. The high-temperature anode gas 2 containing hydrogen is cooled through the fuel heater 11 and supplied to the anode An of the fuel cell 5. On the other hand, the combustion exhaust gas 10 whose temperature has been lowered by the heat release passes through an exhaust gas supply line 12, is cooled by an air preheater 13, moisture is removed by a condenser 14 and a steam separator drum 15, and pressurized by a low temperature blower 16, 17 and heated by the air preheater 13 to enter the cathode circulation line 18.

【0005】カソードガス4は、燃料電池5のカソード
Caで一部が反応して高温のカソード排ガス9となり、
カソード排ガスライン34により空気17を圧縮するタ
ービン圧縮機21に導かれて動力が回収された後、更に
排熱回収のため蒸気発生器22で水蒸気23を発生して
系外に排出されるようになっている。この水蒸気23は
蒸気ライン24により燃料ガス供給ライン25に送られ
原料ブロワ27から送られてくる天然ガス等の原料ガス
26と混合して燃料ガス1となり改質器3の改質室Re
に供給されるようになっている。
The cathode gas 4 partially reacts with the cathode Ca of the fuel cell 5 to become a high-temperature cathode exhaust gas 9,
After the power is recovered by being guided to the turbine compressor 21 that compresses the air 17 by the cathode exhaust gas line 34, the steam 23 is generated by the steam generator 22 for exhaust heat recovery, and is discharged outside the system. Has become. The steam 23 is sent to a fuel gas supply line 25 by a steam line 24 and mixed with a source gas 26 such as a natural gas sent from a source blower 27 to become a fuel gas 1 and a reforming chamber Re of the reformer 3.
It is supplied to.

【0006】前記燃料電池5のカソード排ガス9の一部
は、カソード循環ライン18により前記空気予熱器13
からの空気と合流して高温ブロワ28により、カソード
ガス4として燃料電池5のカソードCaに循環供給され
るようになっている。
A part of the cathode exhaust gas 9 of the fuel cell 5 is supplied to the air preheater 13 by a cathode circulation line 18.
And is circulated and supplied as cathode gas 4 to the cathode Ca of the fuel cell 5 by the high-temperature blower 28.

【0007】又、タービン圧縮機21の空気圧縮機Cで
圧縮された空気17は低温ブロワ16の出口で前記水分
が除去された燃焼排ガス10と合流するようになってい
る。タービン圧縮機21の空気圧縮機Cの下流側におけ
る空気ライン51には、空気ブロワ29を有するバイパ
スライン30が設けられており、タービン圧縮機21の
空気圧縮機Cで圧縮される空気17の容量が不足した時
のバックアップとして空気ブロワ29が使用されるよう
になっている。尚、図2中、63は逆止弁である。
The air 17 compressed by the air compressor C of the turbine compressor 21 joins the exhaust gas 10 from which the moisture has been removed at the outlet of the low-temperature blower 16. An air line 51 downstream of the air compressor C of the turbine compressor 21 is provided with a bypass line 30 having an air blower 29, and a capacity of the air 17 compressed by the air compressor C of the turbine compressor 21. The air blower 29 is used as a backup when a shortage occurs. In FIG. 2, reference numeral 63 denotes a check valve.

【0008】即ち、上記空気ブロワ29は、燃料電池5
の起動時を含む低負荷運転時等のタービン圧縮機21に
送られるカソード排ガス9の流量が少ない時にも空気1
7の要求量を満たすために、空気圧縮機Cの不足分を補
うように作動させるようにしてある。
That is, the air blower 29 is connected to the fuel cell 5
Even when the flow rate of the cathode exhaust gas 9 sent to the turbine compressor 21 is low, such as during low load operation including the start-up of the air, the air 1
In order to satisfy the required quantity of 7, the air compressor C is operated so as to compensate for the shortage.

【0009】図2において、原料ブロワ27の出口には
燃料供給弁31が設けてあり、該燃料供給弁31の出口
側の燃料ガス供給ライン25にはN2供給弁32を備え
たN2 ガスパージライン33が接続されている。
In FIG. 2, at the outlet of the raw material blower 27,
A fuel supply valve 31 is provided, and an outlet of the fuel supply valve 31 is provided.
The N side fuel gas supply line 25 has NTwoEquipped with a supply valve 32
NTwo The gas purge line 33 is connected.

【0010】一方、燃料電池発電装置には、起動時に使
用される起動用熱風発生炉50が設けられ、該起動用熱
風発生炉50には、前記タービン圧縮機21の空気圧縮
機C或いは空気ブロワ29によって空気17が圧送され
る空気ライン51から分岐させた熱風発生炉用空気ライ
ン52を接続し、該熱風発生炉用空気ライン52途中に
熱風発生炉用空気弁53を設けると共に、前記原料ブロ
ワ27と燃料供給弁31との間における燃料ガス供給ラ
イン25から分岐させた熱風発生炉用燃料ライン54を
接続し、該熱風発生炉用燃料ライン54途中に熱風発生
炉用燃料供給弁55を設け、前記起動用熱風発生炉50
から排出される排ガス56によってカソードガス4を加
熱するための起動用加熱器57をカソード循環ライン1
8に設け、前記起動用加熱器57でカソードガス4を加
熱した後の排ガス56が流れる熱風発生炉用排ガスライ
ン58を、前記カソード排ガスライン34から分岐して
改質器3の燃焼室Coへ通じるカソード分岐ライン59
途中に合流させてある。
On the other hand, the fuel cell power generator is provided with a starting hot air generator 50 used at the time of starting. The starting hot air generating furnace 50 is provided with the air compressor C of the turbine compressor 21 or the air blower. An air line 52 for a hot air generating furnace branched from an air line 51 through which the air 17 is pumped by 29 is connected, and an air valve 53 for a hot air generating furnace is provided in the air line 52 for the hot air generating furnace. A fuel line 54 for a hot air generating furnace branched from the fuel gas supply line 25 between the fuel gas supply line 27 and the fuel supply valve 31 is connected, and a fuel supply valve 55 for a hot air generating furnace is provided in the middle of the hot air generating furnace fuel line 54. , The hot air generator 50 for startup
A starting heater 57 for heating the cathode gas 4 with the exhaust gas 56 discharged from the cathode circulation line 1
8, an exhaust gas line 58 for a hot air generating furnace through which the exhaust gas 56 after heating the cathode gas 4 by the starting heater 57 flows from the cathode exhaust gas line 34 to the combustion chamber Co of the reformer 3. Cathode branch line 59 leading
They are joined on the way.

【0011】又、前記熱風発生炉用燃料供給弁55より
上流側の熱風発生炉用燃料ライン54途中から分岐して
アノード排ガスライン7へ通じる改質炉用燃料ライン6
0を設け、該改質炉用燃料ライン60途中に改質器用燃
料供給弁61を設け、更に、前記熱風発生炉用空気ライ
ン52の分岐点より下流側における空気ライン51途中
に主空気弁62を設けてある。
A reforming furnace fuel line 6 which branches off from the middle of the hot air generating furnace fuel line 54 upstream of the hot air generating furnace fuel supply valve 55 and communicates with the anode exhaust gas line 7.
0, a fuel supply valve 61 for the reformer is provided in the middle of the fuel line 60 for the reforming furnace, and a main air valve 62 is provided in the middle of the air line 51 downstream from the branch point of the air line 52 for the hot blast generating furnace. Is provided.

【0012】前述の如き燃料電池発電装置の起動時に
は、燃料供給弁31と改質器用燃料供給弁61と主空気
弁62を閉じ、N2供給弁32を僅かに開いてN2ガスパ
ージライン33からN2ガスを少量ずつ供給すると共
に、高温ブロワ28の駆動によりカソード循環ライン1
8内のガスを循環させた状態で、熱風発生炉用空気弁5
3を開いて空気ブロワ29を駆動し起動用熱風発生炉5
0へ空気17を供給すると共に、熱風発生炉用燃料供給
弁55を開いて原料ブロワ27を駆動し起動用熱風発生
炉50へ天然ガス等の原料ガス26を供給し、起動用熱
風発生炉50で発生する燃焼による高温の排ガス56を
起動用加熱器57へ導き、前記カソード循環ライン18
で循環されるガスを加熱することにより、燃料電池5を
昇温せしめる。
When the fuel cell power generator as described above is started, the fuel supply valve 31, the reformer fuel supply valve 61 and the main air valve 62 are closed, the N 2 supply valve 32 is slightly opened, and the N 2 gas purge line 33 is opened. While supplying N 2 gas little by little, the cathode circulation line 1 is driven by driving the high-temperature blower 28.
8 circulates the gas in the hot air generating furnace air valve 5.
3 to drive the air blower 29 to start the hot air generator 5
In addition, the air 17 is supplied to the hot air generating furnace 50 and the fuel supply valve 55 for the hot air generating furnace is opened to drive the raw material blower 27 to supply the raw material gas 26 such as natural gas to the starting hot air generating furnace 50. The high temperature exhaust gas 56 due to the combustion generated in the cathode circulation line 18 is guided to the starting heater 57.
The temperature of the fuel cell 5 is increased by heating the gas circulated in the step (1).

【0013】前記起動用熱風発生炉50から排出され起
動用加熱器57で放熱を行った排ガス56は、カソード
分岐ライン59を経て改質器3の燃焼室Coへ供給され
ており、前記改質器用燃料供給弁61を開いて天然ガス
等の原料ガス26の一部をアノード排ガスライン7を経
て改質器3の燃焼室Coへ供給することにより、該燃焼
室Coにおいて前記排ガス56中に含まれる残存O2
利用して原料ガス26を燃焼させ、改質器3の昇温を行
い、該改質器3の温度が改質可能な所要温度(およそ7
70℃)になったら、熱風発生炉用燃料供給弁55を閉
じて起動用熱風発生炉50への原料ガス26の供給を停
止すると共に、熱風発生炉用空気弁53を閉じて起動用
熱風発生炉50への空気17の供給を停止し、且つ改質
器用燃料供給弁61を閉じて燃焼室Coへの原料ガス2
6の供給を停止し、更にN2供給弁32を閉じてN2ガス
の供給を停止する一方、主空気弁62を開いて、前記空
気ブロワ29からの空気17を、低温ブロワ16の駆動
により空気予熱器13、カソード循環ライン18、高温
ブロワ28、起動用加熱器57、燃料電池5、カソード
排ガスライン34、カソード分岐ライン59を経て改質
器3の燃焼室Coへ供給すると共に、燃料供給弁31を
開いて原料ガス26に水蒸気23を加えた燃料ガス1の
改質器3の改質室Reへの供給を開始し、定常運転に移
行するようにしていた。
An exhaust gas 56 discharged from the starting hot air generator 50 and radiated by the starting heater 57 is supplied to a combustion chamber Co of the reformer 3 via a cathode branch line 59, and is subjected to the reforming. By opening the dexterous fuel supply valve 61 and supplying a part of the raw material gas 26 such as natural gas to the combustion chamber Co of the reformer 3 through the anode exhaust gas line 7, the raw material gas 26 is contained in the exhaust gas 56 in the combustion chamber Co. The raw material gas 26 is burned by using the remaining O 2, and the temperature of the reformer 3 is raised.
When the temperature reaches 70 ° C.), the supply of the raw material gas 26 to the hot air generating furnace 50 for startup is stopped by closing the fuel supply valve 55 for hot air generating furnace, and the air valve 53 for hot air generating furnace is closed to generate hot air for starting. The supply of the air 17 to the furnace 50 is stopped, and the fuel supply valve 61 for the reformer is closed to supply the raw material gas 2 to the combustion chamber Co.
6, the supply of N 2 gas is stopped by closing the N 2 supply valve 32, and the main air valve 62 is opened to release the air 17 from the air blower 29 by driving the low-temperature blower 16. The fuel is supplied to the combustion chamber Co of the reformer 3 via the air preheater 13, the cathode circulation line 18, the high-temperature blower 28, the starting heater 57, the fuel cell 5, the cathode exhaust gas line 34, the cathode branch line 59, and the fuel. By opening the valve 31, the supply of the fuel gas 1 obtained by adding the steam 23 to the raw material gas 26 to the reforming chamber Re of the reformer 3 is started, and the operation is shifted to a steady operation.

【0014】尚、燃料電池発電装置の起動から定常運転
への移行後、タービン圧縮機21に送られるカソード排
ガス9の流量が確保され、空気圧縮機Cによる空気17
の要求量が満たされるようになった時には、空気ブロワ
29は停止される。
After the start-up of the fuel cell power generator to the steady operation, the flow rate of the cathode exhaust gas 9 sent to the turbine compressor 21 is secured, and the air 17
Is satisfied, the air blower 29 is stopped.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
如き燃料電池発電装置の場合、起動時には、タービン圧
縮機21のタービンTへカソード排ガス9がほとんど供
給されず、空気圧縮機Cが作動しないことから、バイパ
スライン30に設けられた空気ブロワ29を駆動し、空
気17を起動用熱風発生炉50へ供給するようにしてい
るため、タービン圧縮機21の空気圧縮機Cの出側の圧
力が負圧になり、タービン圧縮機21の軸の潤滑油が空
気圧縮機Cの出側にリークし、起動後、定常運転に移行
した場合、空気17と一緒にリークした潤滑油が燃料電
池5へ導入され、潤滑油中に含まれる硫黄分により燃料
電池5の性能及び寿命が低下するという欠点を有してい
た。
However, in the case of the fuel cell power generator as described above, the cathode exhaust gas 9 is hardly supplied to the turbine T of the turbine compressor 21 at the time of startup, and the air compressor C does not operate. Since the air blower 29 provided in the bypass line 30 is driven to supply the air 17 to the hot air generator 50 for starting, the pressure at the outlet of the air compressor C of the turbine compressor 21 becomes negative pressure. When the lubricating oil of the shaft of the turbine compressor 21 leaks to the outlet side of the air compressor C and the operation shifts to the steady operation after the start, the lubricating oil leaked together with the air 17 is introduced into the fuel cell 5. In addition, the performance and life of the fuel cell 5 are reduced due to the sulfur content in the lubricating oil.

【0016】本発明は、斯かる実情に鑑み、起動時にタ
ービン圧縮機21の空気圧縮機Cの出側の圧力が負圧に
なり、タービン圧縮機21の軸の潤滑油が空気圧縮機C
の出側にリークすることを予防し得、起動後、定常運転
に移行しても、空気17と一緒に潤滑油が燃料電池5へ
導入されることを回避し得、潤滑油中に含まれる硫黄分
により燃料電池5の性能及び寿命が低下することを防止
し得る燃料電池発電装置を提供しようとするものであ
る。
According to the present invention, in view of such circumstances, the pressure on the outlet side of the air compressor C of the turbine compressor 21 becomes a negative pressure at startup, and the lubricating oil on the shaft of the turbine compressor 21
Can be prevented from leaking to the outlet side of the fuel cell, and even if the operation shifts to a steady operation after startup, the lubricating oil can be prevented from being introduced into the fuel cell 5 together with the air 17 and is included in the lubricating oil. It is an object of the present invention to provide a fuel cell power generator capable of preventing the performance and the life of the fuel cell 5 from being reduced by the sulfur content.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、定常運転時
に、原料ブロワ27からの原料ガス26に水蒸気23を
加えた燃料ガス1を改質器3の改質室Reに導いて改質
させ、改質した水素を含むアノードガス2を燃料電池5
のアノードAnに供給すると共に、カソードガス4を燃
料電池5のカソードCaに供給することにより発電を行
い、前記カソードCaからのカソード排ガス9をタービ
ン圧縮機21のタービンTに導き、タービン圧縮機21
における空気圧縮機Cからの空気17と、該空気圧縮機
Cの下流側における空気ライン51に形成したバイパス
ライン30に設けられた空気ブロワ29からの空気17
を、燃料電池5のカソードCaに供給するようにし、
又、起動時には、前記空気ブロワ29からの空気17を
燃料電池5昇温用の起動用熱風発生炉50へ導くように
している燃料電池発電装置であって、空気圧縮機Cの出
側の圧力を検出する圧力検出器64と、空気圧縮機Cの
入側ライン65途中に設けられ、且つ燃料電池5の起動
時に閉じられる開閉弁66と、該開閉弁66より上流側
における入側ライン65途中から分岐して、空気ブロワ
29より上流側におけるバイパスライン30途中に接続
され、且つ途中に逆止弁67が設けられた補助吸込ライ
ン68と、前記空気ブロワ29より下流側におけるバイ
パスライン30途中から分岐して、前記開閉弁66と空
気圧縮機Cとの間における入側ライン65途中に接続さ
れる圧力調整ライン69と、該圧力調整ライン69途中
に設けられ、且つ前記圧力検出器64で検出された圧力
値に基づき、該圧力値が正圧となるよう開度調整される
圧力調整弁70とを備えたことを特徴とするものであ
る。
According to the present invention, the fuel gas 1 obtained by adding steam 23 to the raw material gas 26 from the raw material blower 27 during the steady operation is led to the reforming chamber Re of the reformer 3 for reforming. The anode gas 2 containing the reformed hydrogen into the fuel cell 5
And the cathode gas 4 is supplied to the cathode Ca of the fuel cell 5 to generate electricity, and the cathode exhaust gas 9 from the cathode Ca is led to the turbine T of the turbine compressor 21, and the turbine compressor 21
17 from the air compressor C and air 17 from the air blower 29 provided in the bypass line 30 formed in the air line 51 on the downstream side of the air compressor C.
To the cathode Ca of the fuel cell 5,
Further, at the time of startup, the fuel cell power generator is configured to guide the air 17 from the air blower 29 to the startup hot air generator 50 for raising the temperature of the fuel cell 5. Detector 64, an on-off valve 66 which is provided in the middle of the inlet line 65 of the air compressor C and is closed when the fuel cell 5 is started, and a halfway of the inlet line 65 upstream of the on-off valve 66. And an auxiliary suction line 68 connected in the middle of the bypass line 30 on the upstream side of the air blower 29 and provided with a check valve 67 in the middle, and the middle of the bypass line 30 on the downstream side of the air blower 29. A pressure adjustment line 69 that is branched and connected in the middle of the inlet line 65 between the on-off valve 66 and the air compressor C, and provided in the middle of the pressure adjustment line 69; Based on the pressure values detected by the serial pressure detector 64, it is characterized in that the pressure value is a pressure regulating valve 70 that is opening adjusted to be positive.

【0018】[0018]

【作用】従って、燃料電池発電装置の起動時には、開閉
弁66が閉じられ、この状態で空気ブロワ29を駆動す
ると、補助吸込ライン68を介して空気17がバイパス
ライン30に吸い込まれ、前記空気ブロワ29により昇
圧されて起動用熱風発生炉50へ圧送されると共に、圧
力検出器64によって空気圧縮機Cの出側の圧力が検出
され、該検出された圧力値に基づき圧力調整弁70の開
度が調整され、前記空気圧縮機Cの出側の圧力が万一負
圧になるような場合には、前記圧力調整弁70の開度が
大となり、前記空気ブロワ29から圧送される空気17
の一部が圧力調整ライン69から空気圧縮機Cの入側へ
導入され、これにより、タービン圧縮機21の空気圧縮
機Cの出側の圧力が常に正圧に保持され、タービン圧縮
機21の軸の潤滑油が空気圧縮機Cの出側にリークせ
ず、起動後、定常運転に移行しても、空気17と一緒に
リークした潤滑油が燃料電池5へ導入されることもな
い。
Therefore, when the fuel cell power generator is started, the on-off valve 66 is closed. When the air blower 29 is driven in this state, the air 17 is sucked into the bypass line 30 via the auxiliary suction line 68, and the air blower is turned on. The pressure is increased by 29 and sent to the hot-air generating furnace 50 for activation. The pressure detector 64 detects the pressure at the outlet side of the air compressor C. Based on the detected pressure value, the opening of the pressure regulating valve 70 is determined. In the event that the pressure on the outlet side of the air compressor C becomes a negative pressure, the opening of the pressure regulating valve 70 becomes large, and the air 17 pressure-fed from the air blower 29 becomes large.
Is introduced from the pressure adjustment line 69 to the inlet side of the air compressor C, whereby the pressure on the outlet side of the air compressor C of the turbine compressor 21 is always maintained at a positive pressure. The lubricating oil of the shaft does not leak to the outlet side of the air compressor C, and the lubricating oil leaked with the air 17 is not introduced into the fuel cell 5 even if the operation shifts to the steady operation after the start.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0020】図1は本発明の一実施例であって、図中、
図2と同一の符号を付した部分は同一物を表わしてお
り、基本的な構成は図2に示す従来のものと同様である
が、本実施例の特徴とするところは、図1に示す如く、
空気ライン51途中に、空気圧縮機Cの出側の圧力を検
出する圧力検出器64を設け、空気圧縮機Cの入側ライ
ン65途中に、燃料電池5の起動時に閉じられる開閉弁
66を設け、該開閉弁66より上流側における入側ライ
ン65途中から分岐して、空気ブロワ29より上流側に
おけるバイパスライン30途中に接続される補助吸込ラ
イン68を形成し、該補助吸込ライン68途中に逆止弁
67を設け、前記空気ブロワ29より下流側におけるバ
イパスライン30途中から分岐して、前記開閉弁66と
空気圧縮機Cとの間における入側ライン65途中に接続
される圧力調整ライン69を形成し、該圧力調整ライン
69途中に、前記圧力検出器64で検出された圧力値に
基づき該圧力値が正圧となるよう開度調整される圧力調
整弁70を設けた点にある。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
The same reference numerals as in FIG. 2 denote the same parts, and the basic configuration is the same as the conventional one shown in FIG. 2, but the feature of this embodiment is shown in FIG. as,
A pressure detector 64 for detecting the pressure on the outlet side of the air compressor C is provided in the middle of the air line 51, and an on-off valve 66 which is closed when the fuel cell 5 is started is provided in the middle of the inlet line 65 of the air compressor C. An auxiliary suction line 68 is formed which branches off from the middle of the inlet line 65 upstream of the on-off valve 66 and is connected to the middle of the bypass line 30 upstream of the air blower 29. A stop valve 67 is provided, and a pressure adjusting line 69 that branches off from the middle of the bypass line 30 downstream of the air blower 29 and is connected to the middle of the inlet line 65 between the on-off valve 66 and the air compressor C is provided. A pressure regulating valve 70 is provided in the middle of the pressure regulating line 69 so as to adjust the opening so that the pressure value becomes a positive pressure based on the pressure value detected by the pressure detector 64. Located in.

【0021】前述の如く構成したので、燃料電池発電装
置の起動時には、開閉弁66が閉じられ、この状態で空
気ブロワ29を駆動すると、開閉弁66の上流側におけ
る入側ライン65から補助吸込ライン68を介して空気
17がバイパスライン30に吸い込まれ、前記空気ブロ
ワ29により昇圧され熱風発生炉用空気ライン52を介
して起動用熱風発生炉50へ圧送されると共に、圧力検
出器64によって空気圧縮機Cの出側の圧力が検出さ
れ、該検出された圧力値に基づき圧力調整弁70の開度
が調整され、前記空気圧縮機Cの出側の圧力が万一負圧
になるような場合には、前記圧力調整弁70の開度が大
となり、前記空気ブロワ29から圧送される空気17の
一部が圧力調整ライン69から空気圧縮機Cの入側へ導
入され、これにより、タービン圧縮機21の空気圧縮機
Cの出側の圧力が常に正圧に保持され、タービン圧縮機
21の軸の潤滑油が空気圧縮機Cの出側にリークせず、
起動後、定常運転に移行しても、空気17と一緒にリー
クした潤滑油が燃料電池5へ導入されることもない。
With the above-described structure, when the fuel cell power generator is started, the on-off valve 66 is closed. When the air blower 29 is driven in this state, the auxiliary suction line is moved from the inlet line 65 on the upstream side of the on-off valve 66. The air 17 is sucked into the bypass line 30 through 68, pressurized by the air blower 29, sent to the hot air generator 50 for startup through the hot air generator air line 52, and compressed by the pressure detector 64. The outlet pressure of the compressor C is detected, the opening of the pressure regulating valve 70 is adjusted based on the detected pressure value, and the outlet pressure of the air compressor C becomes negative pressure , The opening degree of the pressure regulating valve 70 becomes large, and a part of the air 17 pressure-fed from the air blower 29 is introduced from the pressure regulating line 69 to the inlet side of the air compressor C. Outlet side pressure of the air compressor C of the turbine compressor 21 is kept at the positive pressure, the lubricating oil of the axis of the turbine compressor 21 does not leak to the outlet side of the air compressor C,
Even after the startup, the operation shifts to the steady operation, and the lubricating oil leaked together with the air 17 is not introduced into the fuel cell 5.

【0022】こうして、燃料電池発電装置の起動時に、
タービン圧縮機21の空気圧縮機Cの出側の圧力が負圧
になり、タービン圧縮機21の軸の潤滑油が空気圧縮機
Cの出側にリークすることを予防し得、起動後、定常運
転に移行しても、空気17と一緒に潤滑油が燃料電池5
へ導入されることを回避し得、潤滑油中に含まれる硫黄
分により燃料電池5の性能及び寿命が低下することを防
止し得る。
Thus, when the fuel cell power generator is started,
The pressure on the outlet side of the air compressor C of the turbine compressor 21 becomes negative pressure, and it is possible to prevent the lubricating oil of the shaft of the turbine compressor 21 from leaking to the outlet side of the air compressor C. Even when the operation shifts to operation, the lubricating oil is supplied with the fuel
Can be avoided, and the performance and life of the fuel cell 5 can be prevented from being reduced by the sulfur content in the lubricating oil.

【0023】尚、本発明の燃料電池発電装置は、上述の
実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を
逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿
論である。
It should be noted that the fuel cell power generator of the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be variously modified without departing from the gist of the present invention.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上、説明したように本発明の燃料電池
発電装置によれば、起動時にタービン圧縮機21の空気
圧縮機Cの出側の圧力が負圧になり、タービン圧縮機2
1の軸の潤滑油が空気圧縮機Cの出側にリークすること
を予防し得、起動後、定常運転に移行しても、空気17
と一緒に潤滑油が燃料電池5へ導入されることを回避し
得、潤滑油中に含まれる硫黄分により燃料電池5の性能
及び寿命が低下することを防止し得るという優れた効果
を奏し得る。
As described above, according to the fuel cell power generator of the present invention, the pressure on the outlet side of the air compressor C of the turbine compressor 21 becomes negative at the time of start-up, and the turbine compressor 2
It is possible to prevent the lubricating oil of the shaft 1 from leaking to the outlet side of the air compressor C.
It is possible to prevent the lubricating oil from being introduced into the fuel cell 5 together with the fuel cell 5, and to prevent the performance and life of the fuel cell 5 from being lowered by the sulfur content in the lubricating oil. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の全体概要構成図である。FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】従来例の全体概要構成図である。FIG. 2 is an overall schematic configuration diagram of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料ガス 2 アノードガス 3 改質器 4 カソードガス 5 燃料電池 9 カソード排ガス 17 空気 21 タービン圧縮機 23 水蒸気 26 原料ガス 27 原料ブロワ 29 空気ブロワ 30 バイパスライン 50 起動用熱風発生炉 51 空気ライン 64 圧力検出器 65 入側ライン 66 開閉弁 67 逆止弁 68 補助吸込ライン 69 圧力調整ライン 70 圧力調整弁 An アノード Ca カソード Re 改質室 T タービン C 空気圧縮機 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel gas 2 Anode gas 3 Reformer 4 Cathode gas 5 Fuel cell 9 Cathode exhaust gas 17 Air 21 Turbine compressor 23 Steam 26 Raw material gas 27 Raw material blower 29 Air blower 30 Bypass line 50 Hot air generator 51 for starting 51 Air line 64 Pressure Detector 65 Inlet line 66 Open / close valve 67 Check valve 68 Auxiliary suction line 69 Pressure adjustment line 70 Pressure adjustment valve An Anode Ca Cathode Re Reforming chamber T Turbine C Air compressor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 8/04 H01M 8/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 8/04 H01M 8/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 定常運転時に、原料ブロワ(27)から
の原料ガス(26)に水蒸気(23)を加えた燃料ガス
(1)を改質器(3)の改質室(Re)に導いて改質さ
せ、改質した水素を含むアノードガス(2)を燃料電池
(5)のアノード(An)に供給すると共に、カソード
ガス(4)を燃料電池(5)のカソード(Ca)に供給
することにより発電を行い、前記カソード(Ca)から
のカソード排ガス(9)をタービン圧縮機(21)のタ
ービン(T)に導き、タービン圧縮機(21)における
空気圧縮機(C)からの空気(17)と、該空気圧縮機
(C)の下流側における空気ライン(51)に形成した
バイパスライン(30)に設けられた空気ブロワ(2
9)からの空気(17)を、燃料電池(5)のカソード
(Ca)に供給するようにし、又、起動時には、前記空
気ブロワ(29)からの空気(17)を燃料電池(5)
昇温用の起動用熱風発生炉(50)へ導くようにしてい
る燃料電池発電装置であって、 空気圧縮機(C)の出側の圧力を検出する圧力検出器
(64)と、 空気圧縮機(C)の入側ライン(65)途中に設けら
れ、且つ燃料電池(5)の起動時に閉じられる開閉弁
(66)と、 該開閉弁(66)より上流側における入側ライン(6
5)途中から分岐して、空気ブロワ(29)より上流側
におけるバイパスライン(30)途中に接続され、且つ
途中に逆止弁(67)が設けられた補助吸込ライン(6
8)と、 前記空気ブロワ(29)より下流側におけるバイパスラ
イン(30)途中から分岐して、前記開閉弁(66)と
空気圧縮機(C)との間における入側ライン(65)途
中に接続される圧力調整ライン(69)と、 該圧力調整ライン(69)途中に設けられ、且つ前記圧
力検出器(64)で検出された圧力値に基づき、該圧力
値が正圧となるよう開度調整される圧力調整弁(70)
とを備えたことを特徴とする燃料電池発電装置。
1. A fuel gas (1) obtained by adding steam (23) to a raw material gas (26) from a raw material blower (27) during a steady operation is led to a reforming chamber (Re) of a reformer (3). Anode gas (2) containing reformed hydrogen is supplied to the anode (An) of the fuel cell (5) and the cathode gas (4) is supplied to the cathode (Ca) of the fuel cell (5) Then, the cathode exhaust gas (9) from the cathode (Ca) is led to the turbine (T) of the turbine compressor (21), and the air from the air compressor (C) in the turbine compressor (21) is generated. (17) and an air blower (2) provided in a bypass line (30) formed in an air line (51) downstream of the air compressor (C).
The air (17) from the air blower (9) is supplied to the cathode (Ca) of the fuel cell (5), and the air (17) from the air blower (29) is supplied at the time of startup.
A fuel cell power generator for guiding a heating hot air generating furnace (50) for temperature rise, comprising: a pressure detector (64) for detecting a pressure at an outlet side of an air compressor (C); An on-off valve (66) which is provided in the middle of the inlet line (65) of the machine (C) and is closed when the fuel cell (5) is started; and an inlet line (6) upstream of the on-off valve (66).
5) The auxiliary suction line (6) which branches off in the middle and is connected in the middle of the bypass line (30) upstream of the air blower (29) and in which a check valve (67) is provided in the middle.
8) and branching from the midpoint of the bypass line (30) downstream of the air blower (29) to the midpoint of the entry line (65) between the on-off valve (66) and the air compressor (C). A pressure adjusting line (69) connected to the pressure adjusting line (69), and opened so that the pressure value becomes a positive pressure based on the pressure value detected by the pressure detector (64). Pressure control valve (70) to be adjusted
And a fuel cell power generator.
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