JP5442206B2 - Power system - Google Patents
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Description
本発明は、電力システムに関する。 The present invention relates to a power system.
例えば航空機における補助動力装置(Auxiliary Power Unit:APU)として、特許文献1には、固体酸化物型燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell:SOFC)とガスタービンとを組み合わせたハイブリッド発電装置を含む電力システムが開示されている。この電力システムでは、未反応燃料を含む燃料電池の排気を燃料器において燃焼させ、その燃焼ガスを前記ガスタービンのタービンに供給してガスタービンを駆動していると共に、そのガスタービンにおけるコンプレッサの排気を、燃料電池の排気との間で熱交換して高温のホットエアにした後に燃料電池に供給している。この構成により特許文献1の電力システムでは、その効率の向上を図らんとしている。
ところで、燃料電池は、例えばその内部(スタック内)の温度等が低下したときには、発電効率が低下してしまう。一方で、航空機の使用環境は、例えば地上での待機時と上空での飛行時とでは、外気圧や外気温等が大きく変化する。このため、航空機に搭載される電力システムとして、前述したような燃料電池を含むシステムを採用した場合を仮定すると、例えば航空機が高々度飛行している最中は、地上待機時に比べて、燃料電池に供給される空気の温度や濃度が低下することになるため、燃料電池内の温度や圧力の低下を招き、発電効率が低下してしまう、という問題がある。 By the way, for example, when the temperature inside the fuel cell (in the stack) or the like decreases, the power generation efficiency decreases. On the other hand, as for the environment in which the aircraft is used, for example, the outside air pressure and the outside temperature vary greatly between the standby time on the ground and the flight time in the sky. For this reason, assuming the case where a system including a fuel cell as described above is adopted as an electric power system mounted on an aircraft, for example, when the aircraft is flying at high altitude, the fuel cell is compared with that at the time of standby on the ground. Since the temperature and concentration of the supplied air are lowered, there is a problem that the temperature and pressure in the fuel cell are lowered and the power generation efficiency is lowered.
また、航空機における電力負荷は、当該航空機の運用状態に応じて大きく変動し、例えば地上での待機時は、上空での飛行時に比べて、電力負荷が大幅に低下する場合がある。このように電力負荷が比較的軽負荷である場合にもかかわらず、電力システムの出力が定格のまま一定となるように燃料電池に対し多量の燃料を供給したのでは、その燃料を有効に消費することなく棄ててしまうことにもなり、省エネルギの観点から問題がある。 In addition, the power load on an aircraft varies greatly depending on the operational state of the aircraft. For example, when waiting on the ground, the power load may be significantly lower than when flying over the air. In this way, even if the power load is relatively light, if a large amount of fuel is supplied to the fuel cell so that the output of the power system remains constant at the rated value, the fuel is effectively consumed. It will also throw away without doing, and there is a problem from a viewpoint of energy saving.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃料電池とガスタービンとを含むハイブリッド発電装置を備えた電力システムにおいて、当該システムの使用環境や運用状態の変化に対応して、安定でかつ経済的な発電を可能にすることにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a power system including a hybrid power generation device including a fuel cell and a gas turbine. It is to enable stable and economical power generation.
本発明の一側面によると、電力システムは、タービンと、コンプレッサと、発電機とを含むガスタービン、前記コンプレッサの排気が供給される燃料電池、及び、前記燃料電池に燃料を供給する燃料供給手段、を含むハイブリッド発電装置と、前記燃料供給手段及びガスタービンの制御を行うことによって、前記燃料電池への燃料供給量及び空気供給量を制御する制御ユニットと、備える。
According to an aspect of the present invention, a power system includes a gas turbine including a turbine, a compressor, and a generator, a fuel cell to which exhaust gas from the compressor is supplied, and a fuel supply unit that supplies fuel to the fuel cell. by a hybrid power generator, the control of the fuel supply means and gas turbine performs including, and a control unit for controlling the fuel supply amount及beauty air supply amount to the fuel cell.
この構成によると、燃料電池とガスタービンとを含むハイブリッド発電装置において、制御ユニットは、燃料供給手段及びガスタービンの制御を行うことによって、燃料電池への燃料供給量及び空気供給量を制御する。このことによって、例えば電力システムの使用環境の変化に対応して、燃料電池の発電効率や電力システム全体の発電効率が常に高くなるように制御したり、例えば電力システムの運用状態の変化に対応して、燃料消費量が最小となるように制御したりすることが可能になり、安定でかつ経済的な発電が実現する。
According to this configuration, in a hybrid power plant comprising a fuel cell and a gas turbine, the control unit, by performing control of the fuel supply means and the gas turbine, the fuel supply amount及beauty air supply amount to the fuel cell Control. As a result, for example, the power generation efficiency of the fuel cell and the power generation efficiency of the entire power system can be controlled in response to changes in the usage environment of the power system, or the operation status of the power system can be changed. Thus, the fuel consumption can be controlled to be minimized, and stable and economical power generation is realized.
前記ハイブリッド発電装置は、前記燃料電池の排気を燃焼させると共に、その燃焼ガスを前記ガスタービンのタービンに供給する燃焼器をさらに含む。
It said hybrid power generator, wherein together with the combustion of the exhaust of the fuel cell, further including a combustor supplies the combustion gas to a turbine of the gas turbine.
燃料電池の排気には、未反応燃料が含まれるが、その排気をガスタービンに戻すことによって、電力システムの効率が向上する。 The fuel cell exhaust contains unreacted fuel, but the efficiency of the power system is improved by returning the exhaust to the gas turbine.
前記ハイブリッド発電装置は、航空機に搭載される補助動力装置であり、前記制御ユニットは、前記航空機に搭載されているデータバスに接続されると共に、当該データバスからの各種データに基づいて前記燃料電池への燃料供給量及び空気供給量を制御する。
The hybrid power generator is an auxiliary power unit mounted on an aircraft, and the control unit is connected to a data bus mounted on the aircraft, and the fuel cell is based on various data from the data bus. that controls the fuel supply amount及beauty air supply amount to.
航空機のデータバスからの各種データに基づいて、燃料電池への燃料供給量及び空気供給量を制御することにより、航空機の使用環境や運用状態に対応して、前記燃料供給量及び空気供給量を適切に制御可能になる。
Based on the various types of data from the data bus of the aircraft, by controlling the fuel supply amount及beauty air supply amount to the fuel cell, in response to the operating environment and operational state of the aircraft, the fuel supply amount及beauty sky The air supply amount can be appropriately controlled.
前記電力システムは、前記ガスタービンと前記燃料電池との間に介設されかつ、前記タービンの排気と前記コンプレッサの排気との間で熱交換を行う熱交換器をさらに備え、前記制御ユニットは、前記航空機が高々度を巡航していることを特定したときには、前記燃料電池の排気における未反応ガス量が、高々度巡航時以外の定常時よりも増えるように、前記燃料電池への燃料供給量の制御を増大して、当該燃料電池に供給される空気の温度を所定温度に増大させると共に、前記ガスタービンの制御を通じて前記燃料電池に供給される空気の圧力を、高々度巡航時以外の定常時よりも増大させる。
The power system further includes a heat exchanger interposed between the gas turbine and the fuel cell and exchanging heat between the exhaust of the turbine and the exhaust of the compressor, and the control unit includes: When it is specified that the aircraft is cruising at a high altitude, the amount of unreacted gas in the exhaust of the fuel cell is controlled to be higher than that at a steady time other than during a high altitude cruise. increasing a Rutotomoni increase the temperature of the air supplied to the fuel cell to a predetermined temperature, the pressure of the air supplied to the fuel cell through the control of the gas turbine, from the steady state other than the altitude cruising Also increase .
こうすることで、航空機の使用環境等の変化に伴い、例えば前記航空機が高々度を巡航することで外気圧や外気温等が低下したときでも、燃料電池への燃料供給量及び空気供給量を制御することによって、燃料電池内を少なくとも所定温度にして、その発電効率が高い状態に安定して維持することが可能になる。
Thereby, with changes in such aircraft use environment, for example the even when the aircraft is most external atmospheric pressure and ambient temperature or the like by cruising a degree is decreased, the fuel supply amount及beauty air supply amount to the fuel cell By controlling the above, it becomes possible to keep the inside of the fuel cell at least at a predetermined temperature and stably maintain a high power generation efficiency.
前記制御ユニットは、少なくとも、前記燃料電池の排気の水素濃度に関するデータ、及び、前記データバスからの航空機の運用形態データに基づいて、当該航空機における電力負荷が相対的に小さいときには、前記燃料電池への少なくとも燃料供給量を低下させる、としてもよい。 The control unit sends the fuel cell to the fuel cell when the power load on the aircraft is relatively small, based on at least the data related to the hydrogen concentration in the exhaust of the fuel cell and the operation mode data of the aircraft from the data bus. It is also possible to reduce at least the fuel supply amount.
電力負荷が相対的に小さいときに、燃料電池への燃料供給量を低下させることで、無駄な燃料消費を無くして、省エネ化が図られる。この場合においては、燃料電池の排気の水素濃度に関するデータに基づいて、少なくともガスタービンのアイドル運転が可能な程度の燃料供給量を確保することが望ましい。 By reducing the amount of fuel supplied to the fuel cell when the power load is relatively small, wasteful fuel consumption is eliminated and energy saving is achieved. In this case, it is desirable to secure a fuel supply amount at least enough to allow idle operation of the gas turbine, based on data relating to the hydrogen concentration in the exhaust of the fuel cell.
以上説明したように、本発明によると、燃料電池とガスタービンとを含むハイブリッド発電装置において、燃料供給手段及びガスタービンの制御を行うことによって、燃料電池への燃料供給量及び空気供給量を、発電効率の点や省エネルギの点で最適化することができ、安定でかつ経済的な発電を実現することができる。 As described above, according to the present invention, in a hybrid power plant comprising a fuel cell and a gas turbine, by performing control of the fuel supply means and the gas turbine, the fuel supply amount及beauty air supply to the fuel cell The amount can be optimized in terms of power generation efficiency and energy saving, and stable and economical power generation can be realized.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
図1は、本発明の実施形態に係る電力システムの構成を示す概略図である。この電力システムは、本実施形態においては、航空機のAPUとして構成されている。尚、本発明の電力システムは航空機に搭載されるシステムに限定されるものではなく、例えば船舶、自動車等の他の輸送機器に搭載される電力システムとしてもよい。また、本発明の電力システムは輸送機器に搭載されるシステムに限らず、その他の電力システム、例えば携帯発電機のシステム等に採用してもよい。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a power system according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, this power system is configured as an APU of an aircraft. Note that the power system of the present invention is not limited to a system mounted on an aircraft, and may be a power system mounted on other transport equipment such as a ship or an automobile. In addition, the power system of the present invention is not limited to a system mounted on a transport device, but may be employed in other power systems such as a portable generator system.
図1において、符号1は、アノード11及びカソード12を含む燃料電池であり、ここでは特に固体酸化物型燃料電池(SOFC)とされている。但し、燃料電池はSOFCに限らない。また、同図において符号2は、互いに連結軸23によって連結されたタービン21及びコンプレッサ22、並びに、タービン21及びコンプレッサ22に直結されたスタータ/発電機24を含むガスタービンである。スタータ/発電機24は、ガスタービン2の始動時には、モータとして機能することでガスタービン2を始動させる一方、ガスタービン2の始動後は、例えば交流電力を出力する発電機として機能する。尚、ガスタービン2の構成は、スタータ/発電機24を、タービン・コンプレッサ21,22に直結した1軸構成でなくても、2軸構成等、他の構成を採用してもよい。
In FIG. 1,
前記ガスタービン2のコンプレッサ22は、導入した外気を圧縮して排出するものであり、その排気は、後述する第1熱交換器31及び第2熱交換器32を介して、前記SOFC1のカソード12に供給される。
The
前記ガスタービン2のタービン21は、後述する燃焼器33からの燃焼ガスが供給されることによって回転駆動して前記コンプレッサ22を駆動するものであり、タービン21の排気は、タービン排気管51を通じて、前記第1熱交換器31の1次側に送られる。
The
第1熱交換器31は、前記ガスタービン2とSOFC1との間に介設されており、前述したように、その1次側にはタービン排気管51が連結されると共に、その2次側にはコンプレッサ22の排気側に連結されたコンプレッサ排気管52が連結されている。これによって第1熱交換器31は、タービン21の高温排気とコンプレッサ22の排気との間で熱交換を行う。コンプレッサ22の排気を昇温することによって生成されたホットエアは、空気供給管53を通じて、前記SOFC1に供給されることになる。
The
前記SOFC1には、改質器34が接続されている。改質器34には、燃料供給管56を介して脱硫装置35が接続されており、改質器34は、図示省略の燃料供給源から供給されかつ、脱硫装置35において脱硫された燃料(航空機に搭載された本実施形態ではジェット燃料)を改質する。このことによって生成された水素リッチな燃料ガスは、燃料ガス供給管55を介してSOFC1のアノード11に供給される。尚、前記改質器34は、本実施形態では、水蒸気改質を行うように構成されており、この水蒸気改質に必要となる水蒸気は、後述する水蒸気発生器41から供給される。
A
SOFC1におけるアノード11の排気には、未反応の燃料が含まれていることから、そのアノード11の排気はガスタービン2に戻される。つまり、アノード11の排気側は、前述したようにガスタービン2のタービン21に接続されている燃焼器33に接続されている。アノード11の排気を燃焼させた燃焼ガスが前記タービン21に供給されることで、前述したように、ガスタービン2が駆動されることになる。
Since the unreacted fuel is contained in the exhaust of the
燃焼器33にはまた、前記脱硫装置35と改質器34とを互いに連結する燃料供給管56から、分岐弁58を介して分岐した分岐管57が接続されている。分岐弁58は、後述するECU6の制御によって、脱硫後のジェット燃料を、燃焼器33側のみ、改質器34側のみ、又は燃焼器33及び改質器34の双方、に供給するように切り換わる。そうして、詳しくは後述するが、電力システムの少なくとも起動時には、燃焼器33には、アノード11の排気ではなく、燃料供給源から供給された(脱硫後の)ジェット燃料が供給されるようになっている。
A
一方、SOFC1におけるカソード12の排気は、第2熱交換器32の1次側に送られた後に、前記燃焼器33に供給されるようになっている。
On the other hand, the exhaust of the
第2熱交換器32の2次側には、前記空気供給管53が接続されており、これによって第2熱交換器32は、カソード12の排気と前記第1熱交換器31からのホットエアとの間で熱交換を行う。これによってさらに高温になったホットエアが、前記カソード12に供給されることになる。こうした熱回収によって、電力システムの効率が向上する。
The
空気供給管53の途中には、分岐管59が分岐接続されており、分岐官59の下流側は前記改質器34に接続されている。後述するように、電力システムの起動時には、第1熱交換器31からのホットエアの一部が、この分岐管59を通じて改質器34に供給される。これは、改質器34の昇温に用いられる。
A
また、第1熱交換器31における1次側の排気部には、水凝縮・分離器42が接続されている。燃焼器33により燃焼された燃焼ガスは、比較的多量の水分を含んでいることから、この水凝縮・分離器42は、タービン21の排気から水分を凝縮することによって気液分離を行う。分離された気体は電力システムの排気とされてシステム外に排出される一方、分離された水は前記水蒸気発生器41に送られる。
In addition, a water condenser /
水蒸気発生器41は、前述したように、水凝縮・分離器42から供給された水を水蒸気にして、それを前記改質器34に供給する。これによって、改質器34における燃料改質に必要な水蒸気が供給されることになる。このように、水蒸気の生成にタービン21の排気を利用することによって、電力システムを自立したシステムにすることができる。
As described above, the
前記電力システム(ハイブリッド発電装置)は、制御ユニットとしてのECU(Electric Control Unit)6によって制御される。ECU6は、本実施形態では、少なくともSOFC1への空気供給量を調整するためのガスタービン2と、SOFC1への燃料供給量を調整するための改質器34と、分岐弁58との制御を行う。尚、SOFC1への燃料供給量の調整は改質器34を制御することに限らない。また、電力システムの構成が、燃料改質を必要としない構成であるときには、SOFC1への燃料供給量は、適宜の手段を制御することによって調整すればよい。
The electric power system (hybrid power generator) is controlled by an ECU (Electric Control Unit) 6 as a control unit. In this embodiment, the ECU 6 controls at least the
ECU6はまた、航空機のデータバス61に接続されている。これによって、ECU6には、データバス61上の種々のデータが入力されるようになっている。
The ECU 6 is also connected to an
次に、前記ECU6による電力システムの起動時の制御について説明する。先ず、電力システムを起動する前の停止状態においては、SOFC1の温度が、その作動温度に比べて遙かに低いとする。この状態で、電力システムを起動するときには、先ずガスタービン2を始動させるべく、ECU6が分岐弁58及びガスタービン2の制御を行うことによって、燃料供給源からのジェット燃料(脱硫後)を燃焼器33に供給する(同図の一点鎖線の矢印参照)と共に、スタータ24を駆動させる。尚、この時点では改質器34には燃料を供給しない。
Next, the control at the time of starting the electric power system by the ECU 6 will be described. First, it is assumed that the temperature of the
これによって、燃焼器33からの燃料ガスがタービン21に供給されることで、ガスタービン2が始動する。ガスタービン2の起動時間は比較的短いため、ガスタービン2は、早期に定常状態となる。また、ガスタービン2の駆動に伴い発電機24を駆動させることで、発電機24による発電を開始する。
As a result, the fuel gas from the combustor 33 is supplied to the
ガスタービン2の駆動に伴い第1熱交換器31において、高温のホットエアが生成される。ホットエアは、その一部がSOFC1のカソード12に供給されると共に、その一部が改質器34に供給される(同図の一点鎖線の矢印参照)。これによって、SOFC1が昇温されると共に、改質器34も昇温されるため、SOFC1及び改質器34の温度を、早期に所定の温度にすることができる。
High temperature hot air is generated in the
そうして、例えばSOFC1の排気温度を検出する排気温度センサ60の検出値に基づいて、SOFC1の温度及び改質器34の温度が、作動温度又はそれに近い温度にまで上昇すれば、ECU6が分岐弁58を制御することによって、改質器34にジェット燃料を供給する(同図の実線の矢印参照)。それによって、SOFC1には、改質燃料と前記ホットエアとが供給されることになるため、SOFC1における発電が開始し、直流電力が出力される。
Thus, for example, if the temperature of the
SOFC1の発電開始後は、アノード11の排気に未反応燃料が含まれることから、その排気が燃焼器33において燃焼され、生成された燃料ガスがガスタービン2のタービン21に供給される。それによってガスタービン2が駆動されることになる。尚、この電力システムの定常状態においては、燃料供給源から燃焼器33へのジェット燃料の供給は停止してもよいし、必要に応じて、その供給を継続してもよい。
After the power generation of the
SOFC1の発電開始に伴い、その排熱によって、第2熱交換器32における熱交換も開始されることになる。
With the start of power generation of the
尚、SOFC1の作動後は、改質器34へのホットエアの供給は停止すればよい。
Note that the supply of hot air to the
このように、電力システムの起動時に、相対的に起動時間の短いガスタービン2を先ず起動することによって、そのガスタービン2の排熱を利用したSOFC1及び改質器34の昇温を行うことができる。これによってSOFC1及び改質器34の温度を、比較的短時間で上昇させて電力システムの起動時間を短くすることが可能になる。しかも、SOFC1の起動よりも前に、ガスタービン2の駆動によって発電が行われるから、電力システムによる電力供給は、より早期に実施可能であり、航空機において必要な電力を、早期に確保することができる。
In this way, when the power system is started, the
そうして電力システムが定常状態になった後は、ECU6は、データバスからの各種データ、並びに、前記排気温度センサ、SOFC1の排気における水素濃度を検出する水素濃度センサ及び圧力センサ60からの検出データに基づき、予め記憶されている制御プラグラムに従って改質器34及びガスタービン2の制御を行うことにより、SOFC1への燃料供給量及び/又は空気供給量の制御を行う。それによって、SOFC1内の温度及び圧力を、発電効率が最大となる温度及び圧力に維持する。
After the electric power system is in a steady state, the ECU 6 detects various data from the data bus, the exhaust temperature sensor, the hydrogen concentration sensor for detecting the hydrogen concentration in the exhaust of the
例えばデータバス61から得られる気圧高度データ、外気温データ、対気速度データ、及び航空機の運用形態等に基づいて、当該航空機が高々度を巡航していることを特定したと仮定する。このときコンプレッサ22に導入される外気の温度及び気圧は、地上時よりも大幅に低下している。
For example, it is assumed that it is specified that the aircraft is cruising at a high altitude based on the barometric altitude data, the outside air temperature data, the airspeed data obtained from the
そこで、ECU6は、改質器34の制御によってSOFC1への燃料供給量を増大させるようにすると共に、排気温度センサ、水素濃度センサ及び圧力センサ60の検出値に基づくフィードバック制御を行う。このことによって、SOFC1の排気における未反応ガス量が増大するようになり、それに伴い、ガスタービン2へ供給される熱量が増大して第1熱交換器31における熱交換後のホットエアの温度が高まる。また、ガスタービン2の制御によって、コンプレッサ22の排気圧力を増大させる。そうして、SOFC1に供給するホットエアの圧力及び温度がそれぞれ増大させることに伴い、SOFC1内の温度が所望の温度となる。そうして、SOFC1による発電効率が高まり、高々度飛行時における電力システム全体の効率向上を図ることができる。
Therefore, the ECU 6 increases the amount of fuel supplied to the
また、データバス61から得られる航空機の運用形態等に基づいて、当該航空機が地上待機しており、その電力負荷が比較的小さいことが特定されたとする。このときに、SOFC1に対して例えば定格出力可能な程度の量の燃料を供給したのでは、燃料を無駄に棄ててしまうことにもなる。
Further, it is assumed that, based on the operation mode of the aircraft obtained from the
そこで、ECU6は、改質器34の制御によって、SOFC1への燃料供給量を減少させるようにすると共に、水素濃度センサ60の検出値に基づくフィードバック制御を行う。このことによって、ガスタービン2を例えばアイドル状態にする。こうすることで、軽負荷時においては、その電力負荷に対応した省エネ運転が実現する。
Therefore, the ECU 6 controls the
このように、本実施形態に係る電源システムでは、排気温度センサ、水素濃度センサ及び圧力センサ60の検出値や、データバス61からの各種データに基づいて、ECU6がSOFC1への燃料供給量及び/又は空気供給量を制御することにより、SOFC1の発電効率の観点、電力システム全体の効率の観点、及び電力負荷に対応した省エネ運転の観点等の、種々の観点から、電力システムの運転を最適化することができる。
As described above, in the power supply system according to the present embodiment, the ECU 6 determines the fuel supply amount to the
尚、本発明の電力システムを、航空機以外の輸送機器に搭載される電力システムや、その他の電力システムとして構成した場合には、データバス61に代替する適宜のデータ提供手段を利用して、SOFCへの燃料供給量及び/又は空気供給量を制御するようにすればよい。
When the power system of the present invention is configured as a power system mounted on a transport device other than an aircraft or other power system, an SOFC is used by using an appropriate data providing means replacing the
以上説明したように、本発明は、燃料電池とガスタービンとを含むシステムにおいて、その使用環境や運用状態の変化に対応して安定でかつ経済的な発電を可能にすることができるから、各種の電力システムについて有用である。 As described above, the present invention enables stable and economical power generation in response to changes in the use environment and operation state in a system including a fuel cell and a gas turbine. This is useful for power systems.
1 固体酸化物型燃料電池(燃料電池)
2 ガスタービン
21 タービン
22 コンプレッサ
24 スタータ/発電機(発電機)
33 燃焼器
34 改質器
6 制御ユニット(ECU)
1 Solid oxide fuel cell (fuel cell)
2
33
Claims (2)
前記コンプレッサの排気が供給される燃料電池、及び、
前記燃料電池に燃料を供給する燃料供給手段、を含むハイブリッド発電装置と、
前記燃料電池の排気を燃焼させると共に、その燃焼ガスを前記ガスタービンのタービンに供給する燃焼器と、
前記燃料供給手段及びガスタービンの制御を行うことによって、前記燃料電池への燃料供給量及び空気供給量を制御する制御ユニットと、備え、
前記ハイブリッド発電装置は、航空機に搭載される補助動力装置であり、
前記制御ユニットは、前記航空機に搭載されているデータバスに接続されると共に、当該データバスからの各種データに基づいて前記燃料電池への燃料供給量及び空気供給量を制御し、
前記ガスタービンと前記燃料電池との間に介設されかつ、前記タービンの排気と前記コンプレッサの排気との間で熱交換を行う熱交換器をさらに備え、
前記制御ユニットは、前記航空機が高々度を巡航していることを特定したときには、前記燃料電池の排気における未反応ガス量が、高々度巡航時以外の定常時よりも増えるように、前記燃料電池への燃料供給量を増大して、当該燃料電池に供給される空気の温度を所定温度に増大させると共に、前記ガスタービンの制御を通じて前記燃料電池に供給される空気の圧力を、高々度巡航時以外の定常時よりも増大させる電力システム。
A gas turbine including a turbine, a compressor, and a generator;
A fuel cell to which the exhaust of the compressor is supplied; and
A hybrid power generation device including fuel supply means for supplying fuel to the fuel cell;
A combustor for combusting the exhaust of the fuel cell and supplying the combustion gas to a turbine of the gas turbine;
A control unit for controlling the fuel supply amount and the air supply amount to the fuel cell by controlling the fuel supply means and the gas turbine;
The hybrid power generator is an auxiliary power unit mounted on an aircraft,
The control unit is connected to a data bus mounted on the aircraft, and controls a fuel supply amount and an air supply amount to the fuel cell based on various data from the data bus,
A heat exchanger interposed between the gas turbine and the fuel cell and performing heat exchange between the exhaust of the turbine and the exhaust of the compressor;
When the control unit specifies that the aircraft is cruising at a high altitude, the amount of unreacted gas in the exhaust of the fuel cell is increased so that the amount of unreacted gas in the exhaust of the fuel cell is larger than that at a steady time other than at the high altitude cruise . increasing the fuel supply amount, to increase the temperature of the air supplied to the fuel cell to a predetermined temperature Rutotomoni, the pressure of the air supplied to the fuel cell through the control of the gas turbine, other than the altitude cruising An electric power system that increases more than usual .
前記制御ユニットは、少なくとも、前記燃料電池の排気の水素濃度に関するデータ、及び、前記データバスからの航空機の運用形態データに基づいて、当該航空機における電力負荷が相対的に小さいときには、前記燃料電池への少なくとも燃料供給量を低下させる電力システム。 The power system according to claim 1 ,
The control unit sends the fuel cell to the fuel cell when the power load on the aircraft is relatively small, based on at least the data related to the hydrogen concentration in the exhaust of the fuel cell and the operation mode data of the aircraft from the data bus. A power system that reduces at least the fuel supply.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008025558A JP5442206B2 (en) | 2008-02-05 | 2008-02-05 | Power system |
Applications Claiming Priority (1)
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