JPH0572071B2 - - Google Patents
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- JPH0572071B2 JPH0572071B2 JP59172038A JP17203884A JPH0572071B2 JP H0572071 B2 JPH0572071 B2 JP H0572071B2 JP 59172038 A JP59172038 A JP 59172038A JP 17203884 A JP17203884 A JP 17203884A JP H0572071 B2 JPH0572071 B2 JP H0572071B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は燃料電池発電装置の燃料電池本体に
供給する燃料ガスあるいは酸化剤ガスの流量制御
装置に関するものである。
供給する燃料ガスあるいは酸化剤ガスの流量制御
装置に関するものである。
第１図は例えば特開昭57−212776号公報に示さ
れた従来の燃料電池発電装置の燃料制御装置の構
成を示す系統図である。図において、１は水素−
酸素（空気）型の燃料電池本体、２は燃料室、３
は酸化剤（空気）室、４は水素極、５は酸素極、
６は電解液室ないしは電解液含浸マトリツクス、
７は上記燃料室２へ水素を主成分とする燃料ガス
を供給する第１の供給流路、８はこの第１の供給
流路７に設けられた第１の調節弁、９は上記燃料
室２からガスを排出する第１の排出流路、１０は
上記空気室３へ酸素を含む酸化剤ガスを供給する
第２の供給流路、１１はこの第２の供給流路１０
に設けられた第２の調整弁、１２は上記空気室３
からガスを排出する第２の排出流路、１３は燃料
電池本体１で発生する直流電力を取り出す導線、
１４はこの導線１３に設けられ、燃料電池本体１
１の電力または電流を検出する検出器、１５はこ
の検出器１４の出力信号、１６は出力制御演算
部、１７は弁開度設定値、１８は流量調節器、１
９は弁開度操作信号、２０は第１の供給流路７中
の燃料ガスの流量を検出する流量検出器、２１は
この流量検出器２０の出力信号である。
れた従来の燃料電池発電装置の燃料制御装置の構
成を示す系統図である。図において、１は水素−
酸素（空気）型の燃料電池本体、２は燃料室、３
は酸化剤（空気）室、４は水素極、５は酸素極、
６は電解液室ないしは電解液含浸マトリツクス、
７は上記燃料室２へ水素を主成分とする燃料ガス
を供給する第１の供給流路、８はこの第１の供給
流路７に設けられた第１の調節弁、９は上記燃料
室２からガスを排出する第１の排出流路、１０は
上記空気室３へ酸素を含む酸化剤ガスを供給する
第２の供給流路、１１はこの第２の供給流路１０
に設けられた第２の調整弁、１２は上記空気室３
からガスを排出する第２の排出流路、１３は燃料
電池本体１で発生する直流電力を取り出す導線、
１４はこの導線１３に設けられ、燃料電池本体１
１の電力または電流を検出する検出器、１５はこ
の検出器１４の出力信号、１６は出力制御演算
部、１７は弁開度設定値、１８は流量調節器、１
９は弁開度操作信号、２０は第１の供給流路７中
の燃料ガスの流量を検出する流量検出器、２１は
この流量検出器２０の出力信号である。
次に動作について説明する。燃料電池本体１で
発電される直流電力または電流を検出器１４で検
出する。出力制御演算部１６は検出器１４の出力
信号１５を受けて、予め判明している電池特性や
水素利用率設定値等から弁開度−流量特性に見合
つた弁開度設定値１７を演算出力し、流量調節器
１８に与える。流量調節器１８は弁開度設定値１
７と流量検出器２０の検出信号を入力し、第１の
調節弁８の開度を弁開度設定値まで変えて第１の
供給流路７を流れる燃料ガス流量を制御する。
発電される直流電力または電流を検出器１４で検
出する。出力制御演算部１６は検出器１４の出力
信号１５を受けて、予め判明している電池特性や
水素利用率設定値等から弁開度−流量特性に見合
つた弁開度設定値１７を演算出力し、流量調節器
１８に与える。流量調節器１８は弁開度設定値１
７と流量検出器２０の検出信号を入力し、第１の
調節弁８の開度を弁開度設定値まで変えて第１の
供給流路７を流れる燃料ガス流量を制御する。
従来の燃料電池発電装置の流量制御装置は以上
のように構成されているので、出力制御演算部１
６は調節弁８の弁開度−流量特性を把握しておく
必要があり、また、弁開度−流量特性は調節弁８
の前後の圧力により異なり、圧力による補正演算
をも機能として持たせることが必要となり、出力
制御演算部１６の処理機能が複雑になるという欠
点があつた。
のように構成されているので、出力制御演算部１
６は調節弁８の弁開度−流量特性を把握しておく
必要があり、また、弁開度−流量特性は調節弁８
の前後の圧力により異なり、圧力による補正演算
をも機能として持たせることが必要となり、出力
制御演算部１６の処理機能が複雑になるという欠
点があつた。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、燃料電池本体で発
生する電力または電流を検出する検出器の出力信
号と燃料ガスの流量及び水素濃度または酸化剤ガ
スの流量及び酸素濃度とから水素利用率または酸
素利用率を算出し、この算出値と予め設定または
指令されている水素利用率または酸素利用率との
偏差に応じて、第１の調節弁または第２の調節弁
の開度を操作することにより、燃料ガス流量また
は酸化剤ガス流量を変えて、水素利用率または酸
素利用率を簡易な処理機能で最適に制御できる燃
料電池発電装置の流量制御装置を提供するもので
ある。
去するためになされたもので、燃料電池本体で発
生する電力または電流を検出する検出器の出力信
号と燃料ガスの流量及び水素濃度または酸化剤ガ
スの流量及び酸素濃度とから水素利用率または酸
素利用率を算出し、この算出値と予め設定または
指令されている水素利用率または酸素利用率との
偏差に応じて、第１の調節弁または第２の調節弁
の開度を操作することにより、燃料ガス流量また
は酸化剤ガス流量を変えて、水素利用率または酸
素利用率を簡易な処理機能で最適に制御できる燃
料電池発電装置の流量制御装置を提供するもので
ある。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第２図におけて、１〜１５は上述した従来装
置の構成と同様である。２２は第１の供給流路７
に設けられた燃料ガスの流量検出器、２３はこの
流量検出器２２の出力信号、２４は第２の供給流
路１０に設けられた酸化剤ガスの流量検出器、２
５はこの流量検出器２４の出力信号、２６は検出
器１４の出力信号１５、流量検出器２２の出力信
号２３、及び予め設定または指令されている水素
利用率２７を入力し、第１の調節弁８への弁開度
操作信号２８を出力し、燃料ガスの流量を変えて
水素利用率を制御する調節器、２９は検出器１４
の出力信号１５、流量検出器２４の出力信号２
５、及び予め設定または指令されている酸素利用
率３０を入力し、第２の調節弁１１への弁開度操
作信号３１を出力し、酸化剤ガスの流量を変えて
酸素利用率を制御する調節器である。
る。第２図におけて、１〜１５は上述した従来装
置の構成と同様である。２２は第１の供給流路７
に設けられた燃料ガスの流量検出器、２３はこの
流量検出器２２の出力信号、２４は第２の供給流
路１０に設けられた酸化剤ガスの流量検出器、２
５はこの流量検出器２４の出力信号、２６は検出
器１４の出力信号１５、流量検出器２２の出力信
号２３、及び予め設定または指令されている水素
利用率２７を入力し、第１の調節弁８への弁開度
操作信号２８を出力し、燃料ガスの流量を変えて
水素利用率を制御する調節器、２９は検出器１４
の出力信号１５、流量検出器２４の出力信号２
５、及び予め設定または指令されている酸素利用
率３０を入力し、第２の調節弁１１への弁開度操
作信号３１を出力し、酸化剤ガスの流量を変えて
酸素利用率を制御する調節器である。
次に動作について説明する。流量検出器２２，
２４はそれぞれ燃料室２へ供給される燃料ガスの
流量、空気室３へ供給される酸化剤ガスの流量を
検出する。検出器１４は燃料電池本体１で発電さ
れる電力または電流を検出する。調節器２６は流
量検出器２２の出力信号２３と、検出器１４の出
力信号１５と、図には書いていないが燃料ガス中
の水素濃度及び圧力、温度（燃料ガス流量を温圧
及び組成補正するため）とから、水素利用率を例
えば次の式を用いて算出する。
２４はそれぞれ燃料室２へ供給される燃料ガスの
流量、空気室３へ供給される酸化剤ガスの流量を
検出する。検出器１４は燃料電池本体１で発電さ
れる電力または電流を検出する。調節器２６は流
量検出器２２の出力信号２３と、検出器１４の出
力信号１５と、図には書いていないが燃料ガス中
の水素濃度及び圧力、温度（燃料ガス流量を温圧
及び組成補正するため）とから、水素利用率を例
えば次の式を用いて算出する。
〔水素利用率％〕＝〔電池内で消費される燃料ガス量QF
1（Ｎm3／hr）〕／〔供給する燃料ガス量QF2（Ｎm3／hr
）〕×100（％） QF1＝〔電池で発電される電力の電流値(A)〕×3600（se
c／hr）×１／1.6×10-19（電子／クーロン） ×１／２（分子数／水素）×１／6.02×1023（mol／
分子数）×22.4×10-3（Ｎm3／mol） ×100（％）／〔燃料ガス中の水素濃度（％）〕 その値と予め設定または指令されている水素利
用率２７との偏差に応じて弁開度操作信号２８を
出力し、燃料室２への第１の供給流路７に設けた
第１の調節弁８の開度を操作して、燃料ガス流量
を変えて水素利用率を所定の値に制御する。同様
に、調節器２９は、流量検出器２４の出力信号２
５と、検出器１４の出力信号１５と、図には示し
ていないが酸化剤ガス中の酸素濃度及び圧力、温
度（酸化剤ガス流量を温圧及び組成補正するた
め）とから、酸素利用率を例えば次の式を用いて
算出する。
1（Ｎm3／hr）〕／〔供給する燃料ガス量QF2（Ｎm3／hr
）〕×100（％） QF1＝〔電池で発電される電力の電流値(A)〕×3600（se
c／hr）×１／1.6×10-19（電子／クーロン） ×１／２（分子数／水素）×１／6.02×1023（mol／
分子数）×22.4×10-3（Ｎm3／mol） ×100（％）／〔燃料ガス中の水素濃度（％）〕 その値と予め設定または指令されている水素利
用率２７との偏差に応じて弁開度操作信号２８を
出力し、燃料室２への第１の供給流路７に設けた
第１の調節弁８の開度を操作して、燃料ガス流量
を変えて水素利用率を所定の値に制御する。同様
に、調節器２９は、流量検出器２４の出力信号２
５と、検出器１４の出力信号１５と、図には示し
ていないが酸化剤ガス中の酸素濃度及び圧力、温
度（酸化剤ガス流量を温圧及び組成補正するた
め）とから、酸素利用率を例えば次の式を用いて
算出する。
〔酸素利用率（％）〕＝〔電池内で消費される酸化剤ガ
ス量QA1（Ｎm3／hr）〕／〔供給される酸化剤ガス量QA2
（Ｎm3／hr）〕×100（％） QA1＝〔電池で発電される電力の電流値(A)〕×3600（se
c／hr）×１／1.6×10-19（電子数／クーセン） ×１／４（分子数／電子数）×１／6.02×1023（mol
／分子数）×22.4×10-3（Ｎm3／mol） ×100（％）／〔酸化剤ガス中の酸素濃度（％）
〕 この値と予め設定または指令されている酸素利
用率３０との偏差に応じて弁開度操作信号３１を
出力し、空気室３への第２の供給流路１０に設け
た第２の調節弁１１の開度を操作して、酸化剤ガ
ス流量を変えて、酸素利用率を所定の値に制御す
る。
ス量QA1（Ｎm3／hr）〕／〔供給される酸化剤ガス量QA2
（Ｎm3／hr）〕×100（％） QA1＝〔電池で発電される電力の電流値(A)〕×3600（se
c／hr）×１／1.6×10-19（電子数／クーセン） ×１／４（分子数／電子数）×１／6.02×1023（mol
／分子数）×22.4×10-3（Ｎm3／mol） ×100（％）／〔酸化剤ガス中の酸素濃度（％）
〕 この値と予め設定または指令されている酸素利
用率３０との偏差に応じて弁開度操作信号３１を
出力し、空気室３への第２の供給流路１０に設け
た第２の調節弁１１の開度を操作して、酸化剤ガ
ス流量を変えて、酸素利用率を所定の値に制御す
る。
なお、上記実施例では、水素利用率を制御する
調節器２６と酸素利用率を制御する調節器２９の
両方を設置しているが、水素利用率だけを制御す
るならば調節器２６だけを、酸素利用率だけを制
御するならば調節器２９だけを設置しても良い。
調節器２６と酸素利用率を制御する調節器２９の
両方を設置しているが、水素利用率だけを制御す
るならば調節器２６だけを、酸素利用率だけを制
御するならば調節器２９だけを設置しても良い。
また、上記実施例では燃料ガス中の水素濃度ま
たは酸化剤ガス中の酸素濃度を既知としているが
第１の供給流路７または第２の供給流路１０中の
ガス組成を検出する装置（例えば水素センサまた
は酸素センサ）を設けて、水素濃度または酸素濃
度を検出しても良い。
たは酸化剤ガス中の酸素濃度を既知としているが
第１の供給流路７または第２の供給流路１０中の
ガス組成を検出する装置（例えば水素センサまた
は酸素センサ）を設けて、水素濃度または酸素濃
度を検出しても良い。
以上のように、この発明によれば、燃料電池本
体で発生する電力または電流を検出する検出器の
出力信号と燃料ガスの流量及び水素濃度または酸
化剤ガスの流量及び酸素濃度とから水素利用率ま
たは酸素利用率を算出し、この算出値と予め設定
または指令されている水素利用率または酸素利用
率との偏差に応じて、第１の調節弁または第２の
調節弁の開度を操作することにより、燃料ガス流
量または酸化剤ガス流量を変えて、水素利用率ま
たは酸素利用率を簡易な処理機能で最適に制御で
きる燃料電池発電装置の流量制御装置を得ること
ができる。また、水素または酸素の実流量に応じ
て実利用率を求めているので、負荷変動時におけ
る利用率変動幅を小さく抑制することができる。
体で発生する電力または電流を検出する検出器の
出力信号と燃料ガスの流量及び水素濃度または酸
化剤ガスの流量及び酸素濃度とから水素利用率ま
たは酸素利用率を算出し、この算出値と予め設定
または指令されている水素利用率または酸素利用
率との偏差に応じて、第１の調節弁または第２の
調節弁の開度を操作することにより、燃料ガス流
量または酸化剤ガス流量を変えて、水素利用率ま
たは酸素利用率を簡易な処理機能で最適に制御で
きる燃料電池発電装置の流量制御装置を得ること
ができる。また、水素または酸素の実流量に応じ
て実利用率を求めているので、負荷変動時におけ
る利用率変動幅を小さく抑制することができる。
第１図は従来の燃料電池発電装置の燃料制御装
置を示す系統図、第２図はこの発明の一実施例に
よる燃料電池発電装置の流量制御装置を示す系統
図である。 図において、１は燃料電池本体、４は水素極、
５は酸素極、７，１０は第１、第２の供給流路、
８，１１は第１、第２の調節弁、１３は導線、１
４は検出器、２６，２９は調節器である。なお、
図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
置を示す系統図、第２図はこの発明の一実施例に
よる燃料電池発電装置の流量制御装置を示す系統
図である。 図において、１は燃料電池本体、４は水素極、
５は酸素極、７，１０は第１、第２の供給流路、
８，１１は第１、第２の調節弁、１３は導線、１
４は検出器、２６，２９は調節器である。なお、
図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (1)
- １ 水素極側の水素と酸素極側の酸素との電気化
学反応によつて発電する燃料電池本体と、この燃
料電池本体で発生する直流電力をとり出す導線
と、この導線に設けられた電力または電流を検出
する検出器と、水素を主成分とする燃料ガスを上
記水素極側へ供給する第１の供給流路と、この第
１の供給流路に設けられた第１の調整弁と、酸素
を含む酸化剤ガスを上記酸素極側へ供給する第２
の供給流路と、この第２の供給流路に設けられた
第２の調整弁とを備えた燃料電池発電装置におい
て、上記検出器からの出力信号と、上記第１の供
給流路に設けられた第１の流量検出器により検出
された燃料ガスの流量及び水素濃度または上記第
２の供給流路に設けられた第２の流量検出器によ
り検出された酸化剤ガスの流量及び酸素濃度とか
ら、水素利用率または酸素利用率を算出し、この
算出値と予め設定または指令されている水素利用
率または酸素利用率との偏差に応じて、第１の調
整弁または第２の調整弁の開度を操作して、燃料
ガス流量または酸化剤ガス流量を変えて水素利用
率または酸素利用率を制御する調節器を備えたこ
とを特徴とする燃料電池発電装置の流量制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59172038A JPS6151772A (ja) | 1984-08-18 | 1984-08-18 | 燃料電池発電装置の流量制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59172038A JPS6151772A (ja) | 1984-08-18 | 1984-08-18 | 燃料電池発電装置の流量制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6151772A JPS6151772A (ja) | 1986-03-14 |
| JPH0572071B2 true JPH0572071B2 (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=15934373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59172038A Granted JPS6151772A (ja) | 1984-08-18 | 1984-08-18 | 燃料電池発電装置の流量制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6151772A (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6351060A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-04 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電システム |
| JPS6351061A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-04 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電システム |
| JP2745776B2 (ja) * | 1990-05-10 | 1998-04-28 | 富士電機株式会社 | 燃料電池発電システム |
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| JPH05335029A (ja) * | 1992-06-01 | 1993-12-17 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電システム |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58166670A (ja) * | 1982-03-27 | 1983-10-01 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 燃料電池の圧力制御方法 |
-
1984
- 1984-08-18 JP JP59172038A patent/JPS6151772A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58166670A (ja) * | 1982-03-27 | 1983-10-01 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 燃料電池の圧力制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6151772A (ja) | 1986-03-14 |
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