JPH08222249A - 差圧制御装置 - Google Patents
差圧制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）等で燃料
側と空気側との微小差圧を精度よく制御すること。 【構成】 空気側圧力調整弁（２４）と差圧調整弁（１
０）の後流側にそれぞれ減圧弁（２１），（２２）、エ
ゼクタ（１９），（２０）を設置し、それら減圧弁およ
びエゼクタに窒素等不活性ガスを導入して抵抗を加える
ことにより、所定圧力となるよう制御して、差圧調整弁
（１０）の制御範囲を大きくする。
側と空気側との微小差圧を精度よく制御すること。 【構成】 空気側圧力調整弁（２４）と差圧調整弁（１
０）の後流側にそれぞれ減圧弁（２１），（２２）、エ
ゼクタ（１９），（２０）を設置し、それら減圧弁およ
びエゼクタに窒素等不活性ガスを導入して抵抗を加える
ことにより、所定圧力となるよう制御して、差圧調整弁
（１０）の制御範囲を大きくする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質型燃料電池
（以下ＳＯＦＣと記す）加圧運転時の燃料側と空気側と
の差圧を制御する装置や、加圧流動床ボイラ、石炭ガス
化炉等のように、加圧下における気体の微差圧制御を必
要とする制御装置に関する。
（以下ＳＯＦＣと記す）加圧運転時の燃料側と空気側と
の差圧を制御する装置や、加圧流動床ボイラ、石炭ガス
化炉等のように、加圧下における気体の微差圧制御を必
要とする制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来の差圧制御装置の一例を示す
系統図である。図中（１）はＳＯＦＣ、（２）は外管、
（３）は加熱器、（４）は空気導入室、（４ａ）は空気
入口孔、（５）は空気側排ガス導入室、（５ａ）は空気
側排ガス出口孔、（７Ａ）は空気配管、（７Ｂ）は空気
側排ガス配管、（８Ａ）は水素等の気体燃料配管、（８
Ｂ）は燃料側排ガス配管、（９）は空気側圧力調整弁、
（１０）は差圧調整弁、（１１）は空気側排ガス圧力検
出器、（１２）は燃料側排ガスと空気側排ガスの差圧検
出器、（１３）は空気側排ガス廃棄煙突、（１４）は燃
料側排ガス廃棄煙突をそれぞれ示す。
系統図である。図中（１）はＳＯＦＣ、（２）は外管、
（３）は加熱器、（４）は空気導入室、（４ａ）は空気
入口孔、（５）は空気側排ガス導入室、（５ａ）は空気
側排ガス出口孔、（７Ａ）は空気配管、（７Ｂ）は空気
側排ガス配管、（８Ａ）は水素等の気体燃料配管、（８
Ｂ）は燃料側排ガス配管、（９）は空気側圧力調整弁、
（１０）は差圧調整弁、（１１）は空気側排ガス圧力検
出器、（１２）は燃料側排ガスと空気側排ガスの差圧検
出器、（１３）は空気側排ガス廃棄煙突、（１４）は燃
料側排ガス廃棄煙突をそれぞれ示す。
【０００３】ＳＯＦＣ（１）による発電は、通常ＳＯＦ
Ｃ（１）の内管側に燃料配管（８Ａ）から燃料を導入す
るとともに、外管（２）とＳＯＦＣ（１）との間に空気
を、空気配管（７Ａ）から空気導入室（４）入口に設け
られた空気入口孔（４ａ）を経て導入し、加熱器（３）
により約1000℃に加熱された状態で行なう。発電後の未
反応燃料と発電によって生成する水蒸気は、燃料側排ガ
ス配管（８Ｂ）を介して、燃料側排ガス廃棄煙突（１
４）から大気へ放出される。また発電後の空気と発電に
よって生成する水蒸気は、空気側排ガス導入室（５）に
設けられた空気側排ガス出口孔（５ａ）から空気側排ガ
ス配管（７Ｂ）を介し、空気側排ガス廃棄煙突（１３）
を経て大気へ放出される。
Ｃ（１）の内管側に燃料配管（８Ａ）から燃料を導入す
るとともに、外管（２）とＳＯＦＣ（１）との間に空気
を、空気配管（７Ａ）から空気導入室（４）入口に設け
られた空気入口孔（４ａ）を経て導入し、加熱器（３）
により約1000℃に加熱された状態で行なう。発電後の未
反応燃料と発電によって生成する水蒸気は、燃料側排ガ
ス配管（８Ｂ）を介して、燃料側排ガス廃棄煙突（１
４）から大気へ放出される。また発電後の空気と発電に
よって生成する水蒸気は、空気側排ガス導入室（５）に
設けられた空気側排ガス出口孔（５ａ）から空気側排ガ
ス配管（７Ｂ）を介し、空気側排ガス廃棄煙突（１３）
を経て大気へ放出される。
【０００４】ＳＯＦＣを加圧下で運転する場合、ＳＯＦ
Ｃ（１）の強度と多孔質膜のリークの問題があるため、
燃料側と空気側の差圧を数百mmAqにして運転する必要が
あり、この制御は空気側排ガス配管（７Ｂ）に設置され
た空気側圧力調整弁（９）と燃料側排ガス配管（８Ｂ）
に設置された差圧調整弁（１０）よって行なう。したが
って例えば１０kg／cm2gで運転する場合には、空気側圧
力調整弁（９）により空気側圧力を１０kg／cm2gに調整
し、差圧調整弁（１０）で差圧を通常100mmAq一定、即
ち燃料側圧力が10.01 kg／cm2gとなるようにコントロー
ルする必要がある。
Ｃ（１）の強度と多孔質膜のリークの問題があるため、
燃料側と空気側の差圧を数百mmAqにして運転する必要が
あり、この制御は空気側排ガス配管（７Ｂ）に設置され
た空気側圧力調整弁（９）と燃料側排ガス配管（８Ｂ）
に設置された差圧調整弁（１０）よって行なう。したが
って例えば１０kg／cm2gで運転する場合には、空気側圧
力調整弁（９）により空気側圧力を１０kg／cm2gに調整
し、差圧調整弁（１０）で差圧を通常100mmAq一定、即
ち燃料側圧力が10.01 kg／cm2gとなるようにコントロー
ルする必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の差圧制御装
置によって１０kg／cm2g程度の加圧運転状態で数百mmAq
の微差圧制御を行なうことは、差圧調整弁の弁開度と圧
損の関係、Ｃv 値等から非常に難しかった。
置によって１０kg／cm2g程度の加圧運転状態で数百mmAq
の微差圧制御を行なうことは、差圧調整弁の弁開度と圧
損の関係、Ｃv 値等から非常に難しかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記従来の
課題を解決するために、２種の気体を加圧状態で運転す
るとともに、それら気体相互間の圧力差を微差に保持す
るものにおいて、低圧側の圧力調整弁および高圧側の差
圧調整弁の各後流側排気ラインにそれぞれ設けられたエ
ゼクタおよび減圧弁と、上記各エゼクタを作動させる不
活性ガスの導入管と、上記導入管に設けられた不活性ガ
ス圧力調整弁とを具え、上記不活性ガス圧力調整弁が上
記低圧側の排気ガスの圧力をほぼ一定に保つように調整
されていることを特徴とする差圧制御装置を提案するも
のである。
課題を解決するために、２種の気体を加圧状態で運転す
るとともに、それら気体相互間の圧力差を微差に保持す
るものにおいて、低圧側の圧力調整弁および高圧側の差
圧調整弁の各後流側排気ラインにそれぞれ設けられたエ
ゼクタおよび減圧弁と、上記各エゼクタを作動させる不
活性ガスの導入管と、上記導入管に設けられた不活性ガ
ス圧力調整弁とを具え、上記不活性ガス圧力調整弁が上
記低圧側の排気ガスの圧力をほぼ一定に保つように調整
されていることを特徴とする差圧制御装置を提案するも
のである。
【０００７】
【作用】本発明は前記のとおり構成され、低圧側の圧力
調整弁および高圧側の差圧調整弁の各後流側排気ライン
にそれぞれ設けられたエゼクタおよび減圧弁と、上記各
エゼクタを作動させる不活性ガスの導入管と、上記導入
管に設けられた不活性ガス圧力調整弁とを具え、上記不
活性ガス圧力調整弁が上記低圧側の排気ガスの圧力をほ
ぼ一定に保つように調整されているので、圧力調整弁、
差圧調整弁の後流側に抵抗が生じ、差圧調整弁の制御範
囲が広くなり、加圧された２種の気体相互間の微差圧制
御が容易になる。
調整弁および高圧側の差圧調整弁の各後流側排気ライン
にそれぞれ設けられたエゼクタおよび減圧弁と、上記各
エゼクタを作動させる不活性ガスの導入管と、上記導入
管に設けられた不活性ガス圧力調整弁とを具え、上記不
活性ガス圧力調整弁が上記低圧側の排気ガスの圧力をほ
ぼ一定に保つように調整されているので、圧力調整弁、
差圧調整弁の後流側に抵抗が生じ、差圧調整弁の制御範
囲が広くなり、加圧された２種の気体相互間の微差圧制
御が容易になる。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示す系統図であ
る。この図において、前記図２により説明した従来のも
のと同様の部分については、冗長になるのを避けるた
め、同一の符号を付け詳しい説明を省く。
る。この図において、前記図２により説明した従来のも
のと同様の部分については、冗長になるのを避けるた
め、同一の符号を付け詳しい説明を省く。
【０００９】本実施例においては、前記図２の空気側圧
力調整弁（９）および差圧調整弁（１０）の後流側に、
それぞれエゼクター（１９），（２０）と固定式減圧弁
（２１），（２２）を設けた。また空気側の圧力変動を
できるだけ小さくするために、図２の空気側圧力調整弁
（９）の代りにニードル弁等、固定式の調整弁（２４）
を設けた。そして燃料側と空気側の抵抗をコントロール
するため、エゼクター（１９），（２０）へ不活性ガス
を導入する不活性ガス導入管（１５）、圧力調整弁（１
６）、圧力計（１７）を設置した。
力調整弁（９）および差圧調整弁（１０）の後流側に、
それぞれエゼクター（１９），（２０）と固定式減圧弁
（２１），（２２）を設けた。また空気側の圧力変動を
できるだけ小さくするために、図２の空気側圧力調整弁
（９）の代りにニードル弁等、固定式の調整弁（２４）
を設けた。そして燃料側と空気側の抵抗をコントロール
するため、エゼクター（１９），（２０）へ不活性ガス
を導入する不活性ガス導入管（１５）、圧力調整弁（１
６）、圧力計（１７）を設置した。
【００１０】今１０kg／cm2gで加圧運転を行なう場合、
燃料側と空気側の圧力がいずれも９kg／cm2gとなるよ
う、それぞれ固定式減圧弁（２１），（２２）により調
整する。それからエゼクター（１９），（２０）に不活
性ガスを導入し、圧力調整弁（１６）により、空気側
（７Ｂ）の系内圧力（１１）が１０kg／cm2gとなるよ
う、圧力調整を行なう。この場合、固定式減圧弁（２
１）（２２）と空気側排ガス圧力（１１）の圧力設定
は、できるだけ圧力変動を生じないよう、また不活性ガ
スの消費量を考慮し、任意に設定可能である。本操作に
より空気側と燃料側の系内圧力が１０kg／cm2gに設定さ
れる。固定式調整弁（２４）は通常開とし、燃料側と空
気側の差圧調整に必要な場合にのみ使用する。このよう
な状態で、最終的には差圧調整弁（１０）により燃料側
と空気側の差圧（１２）が 100mmAqとなるようコントロ
ールする。したがって差圧調整弁（１０）の制御範囲は
100mmAqとなる。
燃料側と空気側の圧力がいずれも９kg／cm2gとなるよ
う、それぞれ固定式減圧弁（２１），（２２）により調
整する。それからエゼクター（１９），（２０）に不活
性ガスを導入し、圧力調整弁（１６）により、空気側
（７Ｂ）の系内圧力（１１）が１０kg／cm2gとなるよ
う、圧力調整を行なう。この場合、固定式減圧弁（２
１）（２２）と空気側排ガス圧力（１１）の圧力設定
は、できるだけ圧力変動を生じないよう、また不活性ガ
スの消費量を考慮し、任意に設定可能である。本操作に
より空気側と燃料側の系内圧力が１０kg／cm2gに設定さ
れる。固定式調整弁（２４）は通常開とし、燃料側と空
気側の差圧調整に必要な場合にのみ使用する。このよう
な状態で、最終的には差圧調整弁（１０）により燃料側
と空気側の差圧（１２）が 100mmAqとなるようコントロ
ールする。したがって差圧調整弁（１０）の制御範囲は
100mmAqとなる。
【００１１】このように本実施例では、差圧調整弁後流
側に抵抗を持たせて差圧調整弁の制御範囲を大きくし、
燃料側と空気側の微差圧制御を容易にするのである。
側に抵抗を持たせて差圧調整弁の制御範囲を大きくし、
燃料側と空気側の微差圧制御を容易にするのである。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、例えばＳＯＦＣ等の加
圧運転時における燃料側と空気側の微差圧制御が容易に
なり、圧力変動によるＳＯＦＣの破壊、多孔質膜でのリ
ークを防止できて、安定したＳＯＦＣ加圧運転が可能と
なる。
圧運転時における燃料側と空気側の微差圧制御が容易に
なり、圧力変動によるＳＯＦＣの破壊、多孔質膜でのリ
ークを防止できて、安定したＳＯＦＣ加圧運転が可能と
なる。
【図１】図１は本発明の一実施例を示す系統図である。
【図２】図２は従来の差圧制御装置の一例を示す系統図
である。
である。
（１） ＳＯＦＣ （２） 外管 （３） 加熱器 （４） 空気導入室 （４ａ） 空気入口孔 （５） 空気側排ガス導入室 （５ａ） 空気側排ガス出口孔 （７Ａ） 空気配管 （７Ｂ） 空気側排ガス配管 （８Ａ） 水素等の気体燃料配管 （８Ｂ） 燃料側排ガス配管 （９） 空気側圧力調整弁 （１０） 差圧調整弁 （１１） 空気側排ガス圧力検出器 （１２） 排ガス差圧検出器 （１３） 空気側排ガス廃棄煙突 （１４） 燃料側排ガス廃棄煙突 （１５） 不活性ガス導入管 （１６） 圧力調整弁 （１７） 圧力計 （１９），（２０） エゼクター （２１），（２２） 固定式減圧弁 （２４） 固定式調整弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神前 潤一 長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株式 会社長崎造船所内
Claims (1)
- 【請求項１】 ２種の気体を加圧状態で運転するととも
に、それら気体相互間の圧力差を微差に保持するものに
おいて、低圧側の圧力調整弁および高圧側の差圧調整弁
の各後流側排気ラインにそれぞれ設けられたエゼクタお
よび減圧弁と、上記各エゼクタを作動させる不活性ガス
の導入管と、上記導入管に設けられた不活性ガス圧力調
整弁とを具え、上記不活性ガス圧力調整弁が上記低圧側
の排気ガスの圧力をほぼ一定に保つように調整されてい
ることを特徴とする差圧制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02271595A JP3241226B2 (ja) | 1995-02-10 | 1995-02-10 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02271595A JP3241226B2 (ja) | 1995-02-10 | 1995-02-10 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08222249A true JPH08222249A (ja) | 1996-08-30 |
| JP3241226B2 JP3241226B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=12090519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02271595A Expired - Lifetime JP3241226B2 (ja) | 1995-02-10 | 1995-02-10 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3241226B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10106599A (ja) * | 1996-10-01 | 1998-04-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池モジュール |
| JP2009506507A (ja) * | 2005-08-31 | 2009-02-12 | テクニカル ユニバーシティ オブ デンマーク | 可逆式固体酸化物型燃料電池スタックおよびそれを調製する方法 |
| US8039175B2 (en) | 2005-01-12 | 2011-10-18 | Technical University Of Denmark | Method for shrinkage and porosity control during sintering of multilayer structures |
| US8252478B2 (en) | 2005-01-31 | 2012-08-28 | Technical University Of Denmark | Redox-stable anode |
| JP2018073478A (ja) * | 2016-10-24 | 2018-05-10 | 株式会社デンソー | 燃料電池システム |
| US20210399318A1 (en) * | 2020-06-22 | 2021-12-23 | Fuelcell Energy, Inc. | System for rebalancing a pressure differential in a fuel cell using gas injection |
-
1995
- 1995-02-10 JP JP02271595A patent/JP3241226B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10106599A (ja) * | 1996-10-01 | 1998-04-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池モジュール |
| US8039175B2 (en) | 2005-01-12 | 2011-10-18 | Technical University Of Denmark | Method for shrinkage and porosity control during sintering of multilayer structures |
| US8252478B2 (en) | 2005-01-31 | 2012-08-28 | Technical University Of Denmark | Redox-stable anode |
| JP2009506507A (ja) * | 2005-08-31 | 2009-02-12 | テクニカル ユニバーシティ オブ デンマーク | 可逆式固体酸化物型燃料電池スタックおよびそれを調製する方法 |
| US9263758B2 (en) | 2005-08-31 | 2016-02-16 | Technical University Of Denmark | Reversible solid oxide fuel cell stack and method for preparing same |
| JP2018073478A (ja) * | 2016-10-24 | 2018-05-10 | 株式会社デンソー | 燃料電池システム |
| US20210399318A1 (en) * | 2020-06-22 | 2021-12-23 | Fuelcell Energy, Inc. | System for rebalancing a pressure differential in a fuel cell using gas injection |
| WO2021262574A1 (en) * | 2020-06-22 | 2021-12-30 | Fuelcell Energy, Inc. | System for rebalancing a pressure differential in a fuel cell using gas injection |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3241226B2 (ja) | 2001-12-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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