JPH0541228A - 燃料電池設備 - Google Patents

燃料電池設備

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JPH0541228A
JPH0541228A JP3035566A JP3556691A JPH0541228A JP H0541228 A JPH0541228 A JP H0541228A JP 3035566 A JP3035566 A JP 3035566A JP 3556691 A JP3556691 A JP 3556691A JP H0541228 A JPH0541228 A JP H0541228A
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JP
Japan
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pressure
container
inert gas
signal
valve
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Kenichi Mochizuki
健一 望月
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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    • Y02E60/50Fuel cells

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 イナートガスの消費量を減少させることであ
る。 【構成】 容器1内の圧力が所定の圧力よりも低下した
場合のみ、イナートガス供給管3に接続した遮断弁4を
開いてイナートガスGを容器1内へ供給するため、圧力
制御弁6を開いた際に、遮断弁4よりも上流側のイナー
トガスが容器1からイナートガス排出管5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。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【0002】
【従来の技術】燃料電池を用いた設備においては、燃料
電池を格納した容器内の圧力を一定の圧力に保持しない
と、燃料電池の電解質が容器内へ漏出する虞れがある。
そこで、電解質の漏出を防止すべく、従来から容器内へ
2ガス等のイナートガスを供給し、容器内の圧力を一
定に保持するよう圧力制御が行われている。
【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aは内部に燃料電池bが格納さ
れた容器、cは容器aの頂部近傍に接続され且つ図示し
ないイナートガス供給源から送給されたイナートガスG
を容器aへ供給するためのイナートガス供給管、dはイ
ナートガス供給管cの中途部に設置された遮断弁、eは
容器aの頂部近傍に接続され且つ容器a内のイナートガ
スを外部へ排出するためのイナートガス排出管、fはイ
ナートガス排出管eの中途部に接続された圧力制御弁、
gは容器aの頂部に接続され且つ容器a内の圧力を検出
するための圧力検出器、hは圧力検出器gから電送され
た圧力信号iを基に前記圧力制御弁fに弁開閉指令信号
jを出力する圧力制御装置である。
【0004】上述の燃料電池設備において容器aの圧力
制御を行う場合には、遮断弁dを全開にしておき、図示
しないイナートガス供給源からイナートガス供給管cを
介してイナートガスGを容器a内へ供給する。
【0005】又、圧力検出器gにより検出された容器a
内の圧力は、圧力信号iとして圧力制御装置hに与えら
れ、予め圧力制御装置hに設定されている設定圧力信号
と比較される。
【0006】而して容器a内の圧力が所定の圧力よりも
低い場合には、圧力制御装置hからの弁開閉指令信号j
により圧力制御弁fは閉止し、容器a内の圧力は所定の
圧力まで上昇して所定の圧力に保持される。
【0007】又、容器a内の圧力が所定の圧力よりも高
い場合には、圧力制御装置hからの弁開閉指令信号jに
対応して圧力制御弁fは開き、容器a内のイナートガス
がイナートガス排出管eを通り外部へ排出されることに
より容器a内の圧力は下降して所定の圧力に保持され
る。
【0008】
【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、イナートガス供給管cに設け
た開閉弁dは常時全開にしてあるため、圧力制御弁fが
開になって容器内のイナートガスが排出される際には、
必ずイナートガス供給管cからイナートガスGが容器a
内へ導入され、容器aからイナートガス排出管eへ流出
するため、イナートガスの消費量が多くなるという問題
があった。
【0009】本発明は、上述の実情に鑑み、イナートガ
スの消費量の少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。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、内部に燃料電
池が格納された容器と、該容器に接続され且つ中途部に
遮断弁を備えたイナートガス供給管と、前記容器に接続
され且つ中途部に圧力制御弁を備えたイナートガス排出
管と、前記容器に接続され容器内の圧力を検出する圧力
検出器と、該圧力検出器で検出した圧力が予め定めた下
限設定圧力以下の場合には前記遮断弁を全開にし下限設
定圧力よりも高い所定の圧力の場合には前記遮断弁を全
閉にする弁開閉指令を前記遮断弁に与え、前記圧力検出
器で検出した圧力が予め定めた上限設定圧力以上の場合
には前記圧力制御弁を開き上限設定圧力よりも低い所定
の圧力の場合には前記圧力制御弁を絞る弁開閉指令を前
記圧力制御弁へ与える圧力制御装置を備えたものであ
る。
【0011】
【作用】圧力検出器で検出した容器内の圧力が下限設定
圧力よりも低い場合には、圧力制御弁が全閉の状態で遮
断弁が全開になりイナートガスはイナートガス供給源か
ら容器内へ供給され、容器内の圧力が下限設定圧力より
も高い所定の圧力になると遮断弁は閉止する。
【0012】圧力検出器で検出した容器内に圧力が上限
設定圧力以上の場合には、遮断弁が全閉の状態で圧力制
御弁が開き、容器内のイナートガスはイナートガス排出
管を通って外部へ排出され、容器内の圧力が上限設定圧
力よりも低い所定の圧力になると圧力制御弁は絞られて
ゆき、全閉になる。
【0013】上述のように、容器内の圧力が下限設定圧
力以下の場合にのみ遮断弁を開き、それ以外の場合には
遮断弁は全閉にしてあるため、圧力制御弁を開いた場合
に、遮断弁上流側のイナートガスが容器からイナートガ
ス排出管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。
【0014】
【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。
【0015】図1及び図2は本発明の燃料電池設備の一
実施例で、図中1は内部に燃料電池2が格納された容
器、3は容器1の頂部近傍に接続され且つ図示しないイ
ナートガス供給源から送給されたイナートガスGを容器
1へ送給するためのイナートガス供給管、4はイナート
ガス供給管3の中途部に設置された遮断弁、5は容器1
の頂部近傍に接続され且つ容器1内のイナートガスを外
部へ排出するためのイナートガス排出管、6はイナート
ガス排出管5の中途部に接続された圧力制御弁、7は容
器1の頂部に接続され且つ容器1内の圧力を検出するた
めの圧力検出器、8は圧力検出器7から電送された圧力
信号(圧力)Aを基に前記遮断弁4及び圧力制御弁6に
弁開閉指令信号(弁開閉指令)V1,V2を出力する圧力
制御装置である。
【0016】図1に示す圧力制御装置8は図2に示すよ
うな機器を備えており、図2中9は信号比較器、10−
1,10−2,10−3は遮断弁4を全開させるための
下限設定圧力信号(下限設定圧力)A1、遮断弁4を全
閉にさせるための中間設定圧力信号(所定の圧力)
2、圧力制御弁6を開かせるための上限設定圧力信号
(上限設定圧力)A3を前記信号比較器9に設定するた
めの圧力信号設定器であり、信号比較器9では、圧力検
出器7で検出された圧力信号Aと各圧力信号設定器10
−1,10−2,10−3により設定された設定圧力信
号A1,A2,A3を比較し、比較した結果に従い、遮断
弁4に弁開閉指令信号V1を又後述の切換器15に切換
指令信号V3を夫々与え得るようになっている。
【0017】又、11は圧力制御弁6を開閉させるよ
う、基準設定圧力信号AOを設定する基準圧力信号設定
器、12は圧力検出器7で検出された圧力信号Aと前記
基準圧力信号設定器11で設定された基準設定圧力信号
Oの偏差信号ΔAを求める 減算器、13は減算器12
からの偏差信号ΔAを比例積分演算するPI演算器、1
4は圧力制御弁6の開度を0%にするための0%指令信
号V0を設定する弁開度設定器、15は信号比較器9よ
りの切換指令信号V3が与えられない場合は、弁開度設
定器14からの0%指令信号V0を弁開閉指令信号V2
して出力し、信号比較器9から切換指令信号V3が与え
られた場合にはPI演算器13からのPI演算信号V4
を弁開閉指令信号V2として圧力制御弁6へ与える切換
器である。
【0018】なお、基準圧力設定圧力信号AOとして
は、例えば下限設定圧力信号A1よりも大きく中間設定
圧力信号A2よりも小さい所定の値が選定される。
【0019】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。
【0020】容器1の圧力制御を行う場合、圧力検出器
7により検出された容器1内の圧力は、圧力信号Aとし
て圧力制御装置8の信号比較器9及び減算器12に与え
られ、信号比較器9では、圧力信号設定器10−1,1
0−2,10−3により予め設定された下限設定圧力信
号A1、中間設定圧力信号A2、上限設定圧力信号A3
検出された圧力信号Aの大きさが比較され、減算器12
では、基準圧力信号設定器11により予め設定された基
準設定圧力信号AOと検出された圧力信号Aの偏差信号
ΔA(=AO−A)が求められる。
【0021】而して、検出された圧力信号Aが図3の時
間t1前のように下限設定圧力信号A1よりも高く中間設
定圧力信号A2よりも低い場合には、容器1内の圧力は
所定の圧力に保持されているため、信号比較器9からの
弁開閉指令信号V1により遮断弁4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9から切換器1
5には弁開閉指令信号V3が与えられていないため、切
換器15からは弁開度設定器14により設定された0%
指令信号V0が、弁開閉指令信号V2として圧力制御弁6
に与えられ、圧力制御弁6は図5の時間t1前のように
全閉になっている。
【0022】検出された圧力信号Aが図3の時間t1
過ぎた部分に示すように、下限設定圧力信号A1より低
い場合には、容器1内の圧力は所定の圧力以下に下降し
ているため、遮断弁4は信号比較器9からの弁開閉指令
信号V1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、図示していないイナー
トガス供給源からのイナートガスGは、イナートガス供
給管3を通って容器1内に供給され、容器1内の圧力は
回復し、圧力信号Aは下限設定圧力信号A1よりも高く
なる。
【0023】而して、容器1内の圧力が上昇して図3に
示すように、時間t2において、圧力信号Aが予め定め
た所定の中間設定圧力信号A2に達すると、信号比較器
9からの弁開閉指令信号V1により遮断弁4は、図4の
時間t2におけるように閉止され、全閉になる。
【0024】なお、時間t1からt2に至るまでの間も信
号比較器9からは切換指令信号V3は出力されないた
め、圧力制御弁6に対しては切換器15からの0%指令
信号V0が弁開閉指令信号V2として出力され、図5の時
間t1からt2に示すように、圧力制御弁6は閉止してい
る。
【0025】容器1内の圧力が上昇し、図3の時間t3
以後に示すように、検出された圧力信号Aが予め定めた
上限設定圧力信号A3を超えると、信号比較器9から切
換信号V3が切換器15に与えられ、切換器15はPI
演算器13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13では減算器12で求められた圧
力信号Aと基準圧力設定信号AOの偏差信号ΔAが比例
積分演算され、求められたPI演算信号V4は切換器1
5を介し弁開閉指令信号V2として圧力制御弁6に与え
られ、図5の時間t3以後に示すように圧力制御弁6は
弁開閉指令信号V2の大きさに対応した所定の開度に開
かれる。このため容器1内のイナートガスは、イナート
ガス排出管5から外部へ排出され、容器1内の圧力は所
定の圧力まで下降する。
【0026】容器1内の圧力が下降すると、PI演算器
13からのPI演算信号V4延いては圧力制御弁6に与
えられる弁開閉指令信号V2が小さくなり、圧力制御弁
6の開度は徐々に絞られ、検出された圧力信号Aが図3
の時間t4におけるように基準設定圧力信号A0までに下
ると、圧力制御弁6は図5の時間t4に示すように完全
に閉止する。図5に示すように圧力制御弁6の開閉をオ
ン・オフで行わず比例積分演算値に基づいて行うのは容
器1内に急激な圧力変動が生じないようにし、容器1内
の圧力を迅速に安定させるためである。
【0027】なお、図4に示すように時間t2過ぎから
4の間は、遮断弁4は全閉になっている。又圧力制御
弁が全閉になると信号比較器9からは切換指令信号V3
を出力しないようにするため、切換器15は弁開度設定
器14側に切換えられる。
【0028】本実施例においては、容器1内の圧力が所
定の圧力よりも低下した場合にのみイナートガス供給管
3に接続した遮断弁4を開いてイナートガスGを容器1
内へ供給し、それ以外の場合は遮断弁4は全閉になって
いるため、圧力制御弁6を開いた際に、遮断弁4よりも
上流側のイナートガスが容器1からイナートガス排出管
5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。
【0029】なお、本発明は上述の実施例に限定される
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。
【0030】
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【図2】本発明の燃料電池設備に適用する圧力制御装置
の制御系統図である。
【図3】検出された圧力信号が変化する様子を示すグラ
フである。
【図4】検出された圧力信号が図3に示すように変化す
る際に遮断弁が開閉する状態を表わすグラフである。
【図5】検出された圧力信号が図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表わすグラフであ
る。
【図6】従来の燃料電池設備の一例の制御系統図であ
る。
【符号の説明】
1 容器 2 燃料電池 3 イナートガス供給管 4 遮断弁 5 イナートガス排出管 6 圧力制御弁 7 圧力検出器 8 圧力制御装置 V1,V2 弁開閉指令信号(弁開閉指令) A 圧力信号(圧力) A1 下限設定圧力信号(下限設定圧力) A2 中間設定圧力信号(所定の圧力) A3 上限設定圧力信号(上限設定圧力)
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年7月8日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に燃料電池が格納された容器と、該
    容器に接続され且つ中途部に遮断弁を備えたイナートガ
    ス供給管と、前記容器に接続され且つ中途部に圧力制御
    弁を備えたイナートガス排出管と、前記容器に接続され
    容器内の圧力を検出する圧力検出器と、該圧力検出器で
    検出した圧力が予め定めた下限設定圧力以下の場合には
    前記遮断弁を全開にし下限設定圧力よりも高い所定の圧
    力の場合には前記遮断弁を全閉にする弁開閉指令を前記
    遮断弁に与え、前記圧力検出器で検出した圧力が予め定
    めた上限設定圧力以上の場合には前記圧力制御弁を開き
    上限設定圧力よりも低い所定の圧力の場合には前記圧力
    制御弁を絞る弁開閉指令を前記圧力制御弁へ与える圧力
    制御装置を備えてなることを特徴とする燃料電池設備。
JP3035566A 1991-02-05 1991-02-05 燃料電池設備 Expired - Lifetime JP2946783B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006140163A (ja) * 2005-12-16 2006-06-01 Toyota Motor Corp 燃料電池用ケース
USRE42720E1 (en) 2001-06-06 2011-09-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell mounting structure

Cited By (3)

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USRE42720E1 (en) 2001-06-06 2011-09-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell mounting structure
JP2006140163A (ja) * 2005-12-16 2006-06-01 Toyota Motor Corp 燃料電池用ケース
JP4715498B2 (ja) * 2005-12-16 2011-07-06 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用ケース

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