JPH04171669A - Fuel cell - Google Patents

Fuel cell

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JPH04171669A
JPH04171669A JP2298829A JP29882990A JPH04171669A JP H04171669 A JPH04171669 A JP H04171669A JP 2298829 A JP2298829 A JP 2298829A JP 29882990 A JP29882990 A JP 29882990A JP H04171669 A JPH04171669 A JP H04171669A
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fuel cell
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Abstract

PURPOSE:To avoid the reduction of the life characteristic due to gas deficiency worried when a load is abruptly increased without reducing the plant efficiency or increasing the installation area by providing a control means increasing/ decreasing the inlet pressure of the reaction gas according to the fuel cell operation mode. CONSTITUTION:The pressure of a pressure transmitter 7 connected to a fuel gas inlet manifold is controlled by a pressure adjusting valve 11 installed on a discharge side pipe 4. The pressure signal, load signal and linkage/single operation mode transfer signal are concurrently inputted to a sequencer controlling the inlet pressure, and the inlet pressure is controlled based on the preset load/pressure relational expression. The feed delay of the reformed gas against the abrupt increase of the load is compensated. The excess auxiliary machine power and pipe parts of a buffer tank and the like are not required, the reduction of the life characteristic due to the fuel gas deficiency when the load is abruptly increased is prevented, the reduction of efficiency is prevented, and a fuel cell can be made compact.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、燃料電池に関し、特に、負荷の急激な変化
による電池本体の特性の低下に着目した燃料電池に関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a fuel cell, and particularly to a fuel cell that focuses on the deterioration of the characteristics of the cell main body due to sudden changes in load.

[従来の技術] 燃料電池は、クリーンで高い発電効率の発電システムと
して、都市近郊の分散型発電プラン1〜や、需要家への
個別設置のためのオンサイト型発電システムとして、市
場への導入が始まっている。
[Conventional technology] Fuel cells have been introduced into the market as a clean and highly efficient power generation system for distributed power generation plans in the suburbs of cities and on-site power generation systems for individual installation at consumers. has begun.

発電システムとして要求される仕様は、コストはもちろ
ん、長期安定した寿命特性は欠がせないものであり、か
つ、ユーザーの電力負荷の変動に対しての高い追従性と
コンパクトな設置面積・体積が必要とされている。
The specifications required for a power generation system include not only cost, but also long-term stable life characteristics, high followability to fluctuations in the user's power load, and compact installation space and volume. is necessary.

従来の発電システム、特に、オンサイト型で競合するガ
スタービンやディーゼル発電プラントなどでは、この負
荷変動に対し瞬時に応答できるよう艦計されており、当
然燃料電池に対してもこの負荷変動に対する瞬時の応答
が要求されている。
Conventional power generation systems, especially on-site competing gas turbines and diesel power plants, are designed to respond instantaneously to these load fluctuations, and of course fuel cells are also designed to respond instantaneously to these load fluctuations. response is required.

ところが、燃料電池は他の発電プランI・とは異なり、
天然ガスやメタノール等を原料として改質器での改質反
応を同時に行っているため、化学プラント並の応答性の
遅れが生してしまっていた。
However, fuel cells differ from other power generation plans I.
Because the reformer simultaneously performs a reforming reaction using raw materials such as natural gas and methanol, there was a delay in response comparable to that of a chemical plant.

このため、急激な負荷変動に対して、燃料カスとしての
改質ガスの供給応答が遅れ、特に負荷が急激に増加する
ような場合は、燃料電池にとって燃料ガスの利用率が上
昇して燃料欠乏状態となり、特にリン酸型燃料電池では
電池電極の損傷による寿命特性の低下を生じる可能性が
高かった。
For this reason, the supply response of reformed gas as fuel waste is delayed in response to sudden load fluctuations, and especially when the load increases rapidly, the utilization rate of fuel gas increases for the fuel cell, resulting in fuel starvation. In particular, in phosphoric acid fuel cells, there was a high possibility that the life characteristics would deteriorate due to damage to the cell electrodes.

この様子を第6図に示す。すなわち、負荷の上昇に対し
反応ガスの供給増が遅れるため、電池本体の反応ガス利
用率カ月OO%を越して上昇し、そのために電池の電圧
が急激に低下してしまっている。この電圧低下は電池に
損傷を与え寿命特性を低下させる可能性が高い。
This situation is shown in FIG. That is, since the increase in the supply of reactant gas is delayed in response to the increase in load, the reactant gas utilization rate of the battery body increases beyond OO% per month, and as a result, the voltage of the battery drops rapidly. This voltage drop is likely to damage the battery and reduce its life characteristics.

′  発電運転モードとして系統電力と連携して運転し
ている場合は、急激な負荷」−昇かあった際には、その
分の反応ガスの供給遅れを補償するために、系統電力を
その負荷上昇分だけ並列供給でき、ガス欠乏状態は回避
できる。しかし、単独運転を行っている場合には、負荷
上昇は全て電池の負荷としてかかることになってしまい
、このガス欠状態を防止するような何らかの回避策が必
要であった。
′ When operating in conjunction with grid power in power generation mode, if a sudden load rises, the grid power is switched off to compensate for the delay in the supply of reactant gas. The increased amount can be supplied in parallel, and gas starvation can be avoided. However, in the case of independent operation, all the increase in load is applied as a load to the battery, and some kind of workaround is required to prevent this gas shortage condition.

そのため、従来よりその対策として特開平1−3159
57号公報に開示されたように、急激な負荷」−昇によ
るガス欠防止のために、第7図に示すように、改質器(
2)から燃料電池本体り1)までの燃料供給配管(3)
と電池本体(1)からの排出配管(4)とを結ぶ配管を
設け、さらにその配管中にバッファタンク(5)とブロ
ワ(6)を設ける手段が提案されている。
Therefore, as a countermeasure for this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-3159
As disclosed in Publication No. 57, in order to prevent gas shortage due to sudden load increase, a reformer (
Fuel supply piping (3) from 2) to fuel cell body 1)
A method has been proposed in which a pipe is provided connecting the battery body (1) and a discharge pipe (4) from the battery body (1), and a buffer tank (5) and a blower (6) are further provided in the pipe.

かかる構成により、常に燃料排カスをブロワ(6)でリ
サイクルさせ、かつ、バッファタンク(5)内に未消費
の燃料ガスを蓄積させることにより、負荷上昇時の改質
ガスの供給増の遅れによる燃料ガス不足時にも、バッフ
ァタンク(5)内に蓄積された未消費の燃料ガスによっ
て補償し、燃料ガスの欠乏状態が回避できるというもの
である。
With this configuration, the exhaust gas is always recycled by the blower (6) and unconsumed fuel gas is accumulated in the buffer tank (5), thereby reducing the delay in increasing the supply of reformed gas when the load increases. Even in the event of a fuel gas shortage, the unconsumed fuel gas stored in the buffer tank (5) compensates, thereby avoiding a fuel gas shortage situation.

[発明が解決しようとする課題] =4= 以」二のような従来の燃料電池では、燃料ガスの供給増
の遅れによるカスを欠防止するために、配管中にバッフ
ァタンクとブロワを設ける構成か提案されているが、か
ような構成では、ブロワの電力が必要なため、発電効率
の低下を招き、かつ、大容量が必要なバッファタンクお
よびブロワの設置が、通常必要な設置面積を大幅に拡大
させることになり、特にオンサイI・型ユーザーに求め
られているコンバク1〜な仕様を満たすための妨げとな
ってしまう。
[Problems to be Solved by the Invention] =4= In the conventional fuel cell as described in 2 below, a buffer tank and a blower are provided in the piping in order to prevent a shortage of scum due to a delay in increasing the supply of fuel gas. However, in such a configuration, electric power is required for the blower, resulting in a decrease in power generation efficiency, and the installation of a buffer tank and blower, which require a large capacity, significantly increases the normally required installation space. In particular, this becomes an obstacle to meeting the compact specifications required by on-site type I users.

この発明は上記の問題点を解消するためになされたもの
で、急激な負荷の上昇に対する改質ガスの供給遅れを補
償することにより、余分な補機動力やバッファタンクな
どの配管部品を不要とし、急激な負荷」二昇時の燃料ガ
ス欠による寿命特性の低下を防止し、かつ効率低下防止
とコンパクト化を達成することができる燃料電池を得る
ことを目的とする。
This invention was made to solve the above problems, and by compensating for delays in reformed gas supply due to sudden increases in load, it eliminates the need for extra auxiliary power and piping parts such as buffer tanks. The object of the present invention is to provide a fuel cell that can prevent a decrease in life characteristics due to a lack of fuel gas when the load is suddenly increased, prevent a decrease in efficiency, and achieve compactness.

1課題を解決するための手段] この発明の第一の発明に係る燃料電池は、反応ガスの入
口圧力を運転モードにより増減制御する手段を備えてい
る。
Means for Solving 1 Problem] The fuel cell according to the first aspect of the present invention is equipped with means for increasing or decreasing the inlet pressure of the reactant gas depending on the operation mode.

また、第二の発明に係る燃料電池は、反応カスの入口マ
ニホルドの体積が出ロマニポルドの体積よりも大となっ
ている。
Further, in the fuel cell according to the second invention, the volume of the inlet manifold for the reaction scum is larger than the volume of the outflow manifold.

さらに、第三の発明に係る燃料電池は、反応ガスの入口
マニホルドの水平断面積が電池本体の有効反応面積以上
となっている。
Furthermore, in the fuel cell according to the third aspect of the invention, the horizontal cross-sectional area of the inlet manifold for the reaction gas is greater than or equal to the effective reaction area of the cell body.

[作 用] 燃料電池の反応ガス供給量Qsは電池反応によるガス消
費量Q。に対して一定の利用率で割った量が設定されて
いる。すなわち、 −F QB=Qc /  UxlOO(2式)Qc:ガス消費
量     [m3/hr]No:電池本体のセル数 
 [−] ■ :電池電流      [A] n 5反応次数      [−] F :ファラデ一定数   [八s/mol]Vo: 
1モル当たりの体積 [m37mol]QBニガス供給
M      [m3/hr]U ・ガス利用率   
  [%] である。
[Function] The reaction gas supply amount Qs of the fuel cell is the gas consumption amount Q due to the cell reaction. The amount divided by a certain usage rate is set. That is, -F QB=Qc/UxlOO (2 formulas) Qc: Gas consumption [m3/hr] No.: Number of cells in the battery body
[-] ■: Battery current [A] n 5 reaction order [-] F: Faraday constant [8 s/mol] Vo:
Volume per mol [m37mol]QB gas supply M [m3/hr]U ・Gas utilization rate
[%].

負荷の上昇は電池電流■の上昇を意味するためQCか増
大し、利用率Uを一定に保つためにはQ5の増大が要求
されるわけである。
Since an increase in load means an increase in battery current (2), QC increases, and in order to keep the utilization factor U constant, an increase in Q5 is required.

ところが改質カス供給量Q□は、前記のとおり急激な負
荷上昇に対して供給増が遅れてしまう。
However, as described above, the supply increase in the reformed waste supply amount Q□ is delayed in response to a sudden increase in load.

そこで、入口マニホールド体積■。内の反応ガスの利用
を考えるわけである。
Therefore, the inlet manifold volume ■. Therefore, we are considering the use of the reactant gas inside.

通常、燃料電池本体人口マニホールドにおいては、電池
流路の圧損および排出配管の圧損分が加算されて100
〜200mmAq程度の圧力を有している。
Normally, in the artificial manifold of the fuel cell main body, the pressure loss in the cell flow path and the pressure loss in the discharge piping are added to 100.
It has a pressure of about ~200 mmAq.

負荷の急激な上昇によるQ。の増大は、すなわち排出ガ
ス量の減少を伴うため、排出側の圧損減少によって入口
圧力は低下し、この圧力減少の際に入口マニホールド内
にそれまであった圧力骨の反応ガスが電池内に供給され
ることになる。
Q due to sudden increase in load. In other words, an increase in the amount of exhaust gas is accompanied by a decrease in the amount of exhaust gas, so the inlet pressure decreases due to the decrease in pressure drop on the exhaust side, and when this pressure decreases, the pressure bone reaction gas that was previously in the inlet manifold is supplied to the battery. will be done.

この量は下記の3式で表される。This amount is expressed by the following three formulas.

9.81  PM  x  VN Vp −X Vo      (3式)VP:入口マニ
ホールド内の蓄積ガス量[m3] PM:入口マニホールド内圧力 [mm八へ]VM:入
口マニホールド体積  [m3]R:気体定数    
  [J/に/mo l ]T :ガス?品度    
     [K]この蓄積ガス量V9は、供給遅れ時間
によってガス欠になるまでのt秒間、電池に対し反応ガ
スとして供給されるため、この間の改質反応カス流量Q
Rと電池での反応ガス消費量Q。において1゜は4式の
ように表される。
9.81 PM x VN Vp -X Vo (3 formulas) VP: Accumulated gas amount in the inlet manifold [m3] PM: Pressure in the inlet manifold [to mm8] VM: Inlet manifold volume [m3] R: Gas constant
[J/ni/mol]T: Gas? quality
[K] This accumulated gas amount V9 is supplied as a reaction gas to the battery for t seconds until it runs out of gas due to the supply delay time, so the reformed reaction mass flow rate Q during this period is
R and reaction gas consumption Q in the battery. 1° is expressed as in equation 4.

け長くするようにして、反応ガスの改質器での供給増の
遅れを補償するためには、■2を増大することが有効で
ある。
In order to compensate for the delay in increasing the supply of reaction gas to the reformer by increasing the length of the reaction gas, it is effective to increase (2).

すなわち■2を増大さぜるためには3式で表されるよう
に、 1)入口マユボールド内圧力P、を増大させる(第一の
発明) 2)入ロマニホールト体積■。を増大させる(第二、第
三の発明) の2通りの手段が考えられるわけである。
That is, in order to increase ■2, as expressed by equation 3, 1) Increase the inlet Mayubold internal pressure P (first invention) 2) Inlet Romanifold volume ■. There are two possible ways to increase this (second and third inventions).

[実施例] 以下、第一の発明の一実施例を第1図〜第3図について
説明する。第1図において、燃料電池本体(1)への燃
料ガス供給配管(3)が接続されている燃料ガス入ロマ
ニボールドに圧力信号器(7)が接続されている。ブロ
ワ(8)からの空気供給配管(9)が接続された空気入
口マニホールドにも圧力信号器(10)が接続されてい
る。圧力信号器(7)。
[Example] Hereinafter, an example of the first invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. In FIG. 1, a pressure signal device (7) is connected to a fuel gas-filled Romanibold to which a fuel gas supply pipe (3) to a fuel cell main body (1) is connected. A pressure signal device (10) is also connected to the air inlet manifold to which the air supply pipe (9) from the blower (8) is connected. Pressure signal (7).

(10)および燃料排ガス圧力調整弁(11)、空気排
ガス圧力調整弁(12)はそれぞれ演算制御器(13)
に接続されている。負荷検出器(14)の検出信号は演
算制御器(13)に入力される。
(10), the fuel exhaust gas pressure regulating valve (11), and the air exhaust gas pressure regulating valve (12) are each operated by an arithmetic controller (13).
It is connected to the. The detection signal of the load detector (14) is input to the arithmetic controller (13).

以上の構成により、燃料ガス人口マニホールドに接続し
た圧力発信器(7)の圧力を排出側配管(4)に設置し
た圧力調節弁(11)で制御する。
With the above configuration, the pressure of the pressure transmitter (7) connected to the fuel gas manifold is controlled by the pressure control valve (11) installed in the discharge side pipe (4).

入口圧力を制御するシーケンサに対してこの圧力信号と
、負荷信号と連携/単独の運転モード切り替え信号とを
同時に入力し、予め設定された負荷対圧力の関係式に基
づいて入口圧力を制御する。
This pressure signal and a load signal and cooperative/independent operation mode switching signal are simultaneously input to a sequencer that controls the inlet pressure, and the inlet pressure is controlled based on a preset load-pressure relational expression.

この設定における関係を第2図に示す。この図に示した
ように、負荷が高くなるにつれて連携/単独の差が小さ
くなっているが、これはマニホールドシールからの反応
ガスの外部への漏れが、圧力が高くなるほど大きくなる
ため、できるだけ圧力は小さくしたいこと、および負荷
の増大にともない負荷の急上昇による利用率の増大割合
が小さくなること、の理由による。
The relationship in this setting is shown in FIG. As shown in this figure, as the load increases, the difference between working and independent becomes smaller, but this is because the leakage of reactant gas to the outside from the manifold seal increases as the pressure increases, so This is because we want to keep the number small, and as the load increases, the rate of increase in the utilization rate due to a sudden increase in load becomes smaller.

すなわち20%の負荷上昇において、20→40%では
利用率が2倍になるが、80→100%では1.25倍
でしかないわけである。
In other words, when the load increases by 20%, the utilization rate doubles from 20 to 40%, but only 1.25 times from 80 to 100%.

こうした処置で行った場合の負荷急上昇時の特性変化の
様子を第3図に示した。
Figure 3 shows how the characteristics change when the load suddenly increases when these measures are taken.

以」二のような入口マニホールドの最適制御により入ロ
マニホールiz内に反応ガスか十分に蓄積され、その結
果、第3図に示ずとおり、利用率の過度の」1昇を回避
でき、電池電圧の低下も微少なものとなり、電池の損傷
から免れることができる。
By optimally controlling the inlet manifold as described above, reactive gas is sufficiently accumulated in the inlet manifold iz, and as a result, as shown in Fig. 3, an excessive increase in the utilization factor can be avoided, and the battery voltage can be reduced. The decrease in the battery voltage is also minimal, and the battery can be avoided from damage.

第4図は第一の発明の他の実施例を示し、(15)は燃
料排ガス熱交換器、(16)は空気排ガス熱交換器であ
り、その他、第1図におけると同一符号は同一乃至相当
部分である。
FIG. 4 shows another embodiment of the first invention, in which (15) is a fuel exhaust gas heat exchanger, (16) is an air exhaust gas heat exchanger, and the same reference numerals as in FIG. This is a considerable portion.

以上の構成により、通常、排熱回収や原料ガスの余熱等
のために設置している排ガス系配管の熱交換器(15)
に対してバイパスを設け、このバイパスの遮断弁(11
)を前記シーケンサで開閉制御させる。
With the above configuration, the heat exchanger (15) of the exhaust gas system piping, which is usually installed for exhaust heat recovery and residual heat of raw material gas, etc.
A bypass is provided for the bypass, and a cutoff valve (11
) are controlled to open and close by the sequencer.

すなわち、単独運転においてはこの入口圧力は高い方が
望ましいのでバイパスの遮断弁を閉とし、連携運転にお
いては遮断弁を開としてバイパス配管を通ずように制御
するものである。
That is, in independent operation, since it is desirable that the inlet pressure be high, the bypass cutoff valve is closed, and in coordinated operation, the cutoff valve is opened to prevent passage of the bypass pipe.

この制御法がもっとも単純であるが、軽負荷での負荷急
上昇の補償を確実にするためにはこの熱交換器の圧損の
設計を十分行う必要がある。
Although this control method is the simplest, it is necessary to carefully design the pressure drop of this heat exchanger in order to ensure compensation for the sudden increase in load at light loads.

次に第二の発明である入口マニホールドの容積を、出口
マニホールドの容積より増大させた一実施例について説
明する。
Next, an embodiment of the second invention, in which the volume of the inlet manifold is made larger than the volume of the outlet manifold, will be described.

1セル当たりの電極面積が3500cm3級である10
0に一規模の燃料電池スタックにおいて、気流解析によ
って各セルに均一に反応ガスを供給できるように設計し
たマニホールドは0.64m’であった。このときのス
タック当たりのセル数は300セル、燃料利用率が75
%であった。
10 where the electrode area per cell is 3500cm3 class
The manifold, which was designed to uniformly supply reactant gas to each cell in a one-scale fuel cell stack based on airflow analysis, was 0.64 m'. At this time, the number of cells per stack is 300 cells, and the fuel utilization rate is 75.
%Met.

100A→200Aの負荷上昇に対して燃料の改質量増
加が5秒以内で追従するときの、入口マニホールドの必
要体積の設計手順は下記のとおりである。
The procedure for designing the required volume of the inlet manifold when the increase in the amount of reformed fuel follows the load increase from 100A to 200A within 5 seconds is as follows.

1式において、PMは200mmAqであり、3式のT
は200℃である。
In the first set, PM is 200 mmAq, and the T of the third set is
is 200°C.

これよりQ。、 QI]は各々 ;、   Q 8= 16.7     [No+’/
hr]となり、また■2も 8.314×463 と求められるなめ、これを4式に代入し整理すれば、 0.0115V。
Q from this. , QI] are each;, Q 8= 16.7 [No+'/
hr], and ■2 is also calculated as 8.314×463, so if you substitute this into equation 4 and rearrange it, you get 0.0115V.

5 <  −x3600 25.1−16.7 °、  V、 >  1.01  [m’]     
  (5式)%式% 気流解析の結果が出口マニホールドの設計容積であるの
で、ここで求められた■8はその約1.6倍の容積を有
することになった。この様子を第5図に示しな。
5 < -x3600 25.1-16.7 °, V, > 1.01 [m']
(Equation 5) % Equation % Since the result of the airflow analysis is the design volume of the outlet manifold, the volume 8 obtained here has a volume that is approximately 1.6 times that volume. This situation is shown in Figure 5.

もちろん余裕を見て約2倍程度の設計容積にする方が望
ましい。
Of course, it is preferable to make the design volume approximately twice as large as possible, taking into account the margin.

また、前記の圧力制御を同時に行えば、より圧力設定は
小さく、マニホールド容積も小さくできることになる。
Furthermore, if the pressure control described above is performed at the same time, the pressure setting can be made smaller and the manifold volume can also be made smaller.

もっとも、出口マニホールド体積は入口マニホールドと
同じように大きくしても構わないが、その場合は無駄な
スペースをブラント全体に与えることになる。
However, the outlet manifold volume could be as large as the inlet manifold, but this would result in wasted space throughout the blunt.

他の構成としては入口配管径をより太くしても同様の効
果は得られる。
As another configuration, the same effect can be obtained even if the diameter of the inlet pipe is made larger.

さらに第三の発明の一実施例について説明する。Furthermore, an embodiment of the third invention will be described.

セルの有効反応面積が3500cm2であることがら、
入口マニホールドを設計するときに、この反応面積より
大きな断面積を有するようにした。
Since the effective reaction area of the cell is 3500 cm2,
The inlet manifold was designed to have a cross-sectional area larger than this reaction area.

この場合、冷却板厚みを含めた1セル当たりのセル厚み
が約1CITlであることがら、まず1セル当たりの入
口マニホールド体積V。を求める。
In this case, since the cell thickness per cell including the thickness of the cooling plate is approximately 1 CITl, first, the inlet manifold volume per cell is V. seek.

V、  =  3500X1/1000=3.4  [
1/セル]ここでスタックが300セルより構成されて
いることから、入口マニホールド全体積VMを求めると
、 V、 = 3.4x300/1000=]、、05  
 [m3]となる。
V, = 3500X1/1000=3.4 [
1/cell] Since the stack is composed of 300 cells, the total volume of the inlet manifold VM is calculated as follows: V, = 3.4x300/1000 =], 05
[m3].

この値は、5式て求められた負荷急上昇時に燃料ガスの
供給遅れを補償するだけのマユホール1〜体積である、
1.01m3より大きな値である。
This value is the Mayuhole 1~volume that is sufficient to compensate for the delay in fuel gas supply when the load suddenly increases, as determined by Equation 5.
This is a value larger than 1.01m3.

すなわち、この関係より、必要な入口マニホールド体積
は、マニホールドの水平断面積をセルの有効反応面積以
上にしてやることによって達成される。
That is, from this relationship, the necessary inlet manifold volume can be achieved by making the horizontal cross-sectional area of the manifold equal to or larger than the effective reaction area of the cell.

こうして入口マニホールドの圧力増、または容積増によ
って急激な負荷上昇によるガス欠状態を回避することが
でき、これに伴う設備仕様の変更は、圧力増大のための
設備としては出口圧力調整弁およびその制御装置の設置
によって行われる。
In this way, by increasing the pressure or volume of the inlet manifold, it is possible to avoid a gas shortage situation due to a sudden increase in load, and the associated changes in equipment specifications include the outlet pressure regulating valve and its control. This is done by installing equipment.

また、通常、マニホールドを設計する際には垂直方向や
水平方向のガスの不均一流れが生しないように、気流解
析を行った結果でその大きさ・形状を設計しているか、
ガス蓄積電増加のためのマニホールド体積の増大は気流
解析によって設計されたマニホールド厚みを数十cm厚
くすることによって十分な効果が得られる。
In addition, when designing a manifold, the size and shape are usually designed based on the results of airflow analysis to prevent uneven gas flow in the vertical and horizontal directions.
A sufficient effect can be obtained by increasing the manifold volume to increase the gas storage charge by increasing the manifold thickness designed by air flow analysis by several tens of centimeters.

このため本発明によって行う設計変更の結果子じるプラ
ン)・全体の設置面積やプラント付帯設備費の増大は、
無視し得る程度の小さいものとなる。
Therefore, as a result of the design changes made by the present invention, the overall installation area and plant incidental equipment costs will increase.
It is so small that it can be ignored.

なお、入口マニホールドの圧力増加、容積増加は空気な
どの酸化剤ガスの供給ブロワの負荷上昇時の追従性が遅
い場合には、燃料側ばかりでなく空気側の入口マニホー
ルドにつぃても考慮する必要がある。
In addition, when increasing the pressure and volume of the inlet manifold, consider not only the fuel-side inlet manifold but also the air-side inlet manifold if the blower for supplying oxidizing gas such as air is slow to follow the load increase. There is a need.

[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、入口マニホールドに
おける反応ガスの圧力を高めることと、入口マニホール
ドの容積を大きくすることの、いづれか一方または両方
を行うことにより、急激な負荷上昇の際の改質器の反応
ガス供給増の遅れを補償するに足る反応ガスの蓄積が行
えるようになった。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, by increasing the pressure of the reaction gas in the inlet manifold and/or increasing the volume of the inlet manifold, sudden loads can be reduced. Sufficient reactant gas has been accumulated to compensate for the delay in increasing the reactant gas supply to the reformer during the rise.

その結果、プラント効率低下や設置面積の増加兼しに、
負荷の急激な上昇時に心配されたガス欠による寿命特性
の低下を完全に回避し得ることができた。
As a result, the plant efficiency decreases and the installation area increases.
It was possible to completely avoid the deterioration in life characteristics due to lack of gas, which was a concern when the load suddenly increased.

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

第1図は第一の発明の一実施例の系統図、第2図は同じ
く負荷−人口圧力特性線図、第3図は同じく各特性変化
の線図、第4図は第一の発明の他の実施例の系統図、第
5図は第二の発明の一実施例を説明するための要部模式
図、第6図は従来の燃料電池の各特性変化の線図、第7
図は同じく系統図である。 (1)・ 燃料電池本体、(2)・ 改質器、(3)・
燃料ガス供給配管、(4)・・燃料排ガス配管、(7)
  ・ 燃石入ロ圧力発信器、(11)・・燃料排カス
圧力調整弁(熱交バイパス弁) 、(13)・・演算制
御器、(14)・ 負荷検出器、(15)・・燃料排ガ
ス熱交換器。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代  理  人     曾  我  道  照81間
[secl
Fig. 1 is a system diagram of an embodiment of the first invention, Fig. 2 is a load-population pressure characteristic diagram, Fig. 3 is a diagram of each characteristic change, and Fig. 4 is a diagram of the characteristic changes of the first invention. A system diagram of another embodiment, FIG. 5 is a schematic diagram of main parts for explaining an embodiment of the second invention, FIG. 6 is a line diagram of each characteristic change of a conventional fuel cell, and FIG.
The figure is also a system diagram. (1)・Fuel cell main body, (2)・Reformer, (3)・
Fuel gas supply piping, (4)...Fuel exhaust gas piping, (7)
- Fuel stone input pressure transmitter, (11)...Fuel exhaust gas pressure regulating valve (heat exchanger bypass valve), (13)...Arithmetic controller, (14)-Load detector, (15)...Fuel Exhaust gas heat exchanger. In each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts. Representative Person Zeng I Teru 81 [secl

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)燃料ガスと酸化剤ガスとを反応ガスとして供給し
発電する燃料電池において、前記反応ガスの入口圧力を
燃料電池運転モードにより増減する制御手段を備えてな
ることを特徴とする燃料電池。
(1) A fuel cell that generates electricity by supplying fuel gas and oxidant gas as reaction gases, characterized in that the fuel cell comprises a control means for increasing or decreasing the inlet pressure of the reaction gas depending on the fuel cell operation mode.
(2)燃料ガスと酸化剤ガスとを反応ガスとし、この反
応ガスが入口マニホールドを介し電池に供給され出口マ
ニホールドより排出される燃料電池において、前記出口
マニホールドの体積よりも大きい体積の前記入口マニホ
ールドを備えてなることを特徴とする燃料電池。
(2) In a fuel cell in which fuel gas and oxidizing gas are used as reaction gases, and this reaction gas is supplied to the cell through an inlet manifold and discharged from an outlet manifold, the inlet manifold has a volume larger than the volume of the outlet manifold. A fuel cell characterized by comprising:
(3)燃料ガスと酸化剤ガスとを反応ガスとし、この反
応ガスが入口マニホールドを介し電池に供給され出口マ
ニホールドより排出される燃料電池において、電池本体
の有効反応面積よりも大きい水平断面積を有する前記入
口マニホールドを備えてなることを特徴とする燃料電池
(3) In a fuel cell in which fuel gas and oxidant gas are used as reaction gases, and this reaction gas is supplied to the cell via an inlet manifold and discharged from an outlet manifold, the horizontal cross-sectional area is larger than the effective reaction area of the cell body. A fuel cell comprising: the inlet manifold having the inlet manifold.
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