JPH09259907A - 燃料電池発電装置 - Google Patents
燃料電池発電装置Info
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- JPH09259907A JPH09259907A JP8065748A JP6574896A JPH09259907A JP H09259907 A JPH09259907 A JP H09259907A JP 8065748 A JP8065748 A JP 8065748A JP 6574896 A JP6574896 A JP 6574896A JP H09259907 A JPH09259907 A JP H09259907A
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- cooling water
- fuel gas
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】複数の燃料電池積層体に供給される燃料ガス、
空気、あるいは冷却水の流量が、スペース効率が良くか
つ制御量の少ない制御方式により的確に制御されるよう
にする。 【解決手段】燃料ガス供給主配管２より供給された燃料
ガスを、分流して燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃに供
給し、燃料ガス排出主配管５より排出するものにおい
て、各分岐配管に、燃料ガス供給分岐配管３ａ，３ｂ，
３ｃの形状の差異により生じる圧力損失の差異を補償す
る第１オリフィス７ａ，７ｂ，７ｃ、燃料電池積層体１
ａ，１ｂ，１ｃの内部の圧力損失の差異を補償する第２
オリフィス８ａ，８ｂ，８ｃ、燃料ガス排出分岐配管４
ａ，４ｂ，４ｃの形状の差異により生じる圧力損失の差
異を補償する第３オリフィス９ａ，９ｂ，９ｃを組み込
み、燃料ガス流量制御弁６により流量を調整する。
空気、あるいは冷却水の流量が、スペース効率が良くか
つ制御量の少ない制御方式により的確に制御されるよう
にする。 【解決手段】燃料ガス供給主配管２より供給された燃料
ガスを、分流して燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃに供
給し、燃料ガス排出主配管５より排出するものにおい
て、各分岐配管に、燃料ガス供給分岐配管３ａ，３ｂ，
３ｃの形状の差異により生じる圧力損失の差異を補償す
る第１オリフィス７ａ，７ｂ，７ｃ、燃料電池積層体１
ａ，１ｂ，１ｃの内部の圧力損失の差異を補償する第２
オリフィス８ａ，８ｂ，８ｃ、燃料ガス排出分岐配管４
ａ，４ｂ，４ｃの形状の差異により生じる圧力損失の差
異を補償する第３オリフィス９ａ，９ｂ，９ｃを組み込
み、燃料ガス流量制御弁６により流量を調整する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数の燃料電池
積層体を用いて構成される燃料電池発電装置に係わり、
とくに燃料電池積層体に供給される燃料ガス、反応空
気、あるいは冷却水の流量制御構成に関する。
積層体を用いて構成される燃料電池発電装置に係わり、
とくに燃料電池積層体に供給される燃料ガス、反応空
気、あるいは冷却水の流量制御構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池発電装置においては、電解質層
を燃料極と空気極とによって挟持してなる単電池を複数
層積層し、冷却水を通流する冷却管を適宜介装して燃料
電池積層体を構成し、燃料極に燃料ガスを、また空気極
に空気を供給して電気化学反応により発電する方式が採
られ、また、発電に伴って生じた発熱は冷却管に冷却水
を通流することによって除去されている。さらに、所要
出力が大きくなると、複数の燃料電池積層体を組み込ん
で、それぞれに燃料ガス、空気、さらには冷却水を供給
する方法が採られる。
を燃料極と空気極とによって挟持してなる単電池を複数
層積層し、冷却水を通流する冷却管を適宜介装して燃料
電池積層体を構成し、燃料極に燃料ガスを、また空気極
に空気を供給して電気化学反応により発電する方式が採
られ、また、発電に伴って生じた発熱は冷却管に冷却水
を通流することによって除去されている。さらに、所要
出力が大きくなると、複数の燃料電池積層体を組み込ん
で、それぞれに燃料ガス、空気、さらには冷却水を供給
する方法が採られる。
【０００３】図３は、複数の燃料電池積層体を用いた燃
料電池発電装置の従来の燃料ガス流量制御構成を模式的
に示す基本フロー図である。図は、燃料ガス供給主配管
２１より３個の燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃに燃料
ガスを供給し、燃料ガス排出主配管２４より排出する系
統を例示したもので、燃料ガスは、燃料ガス供給主配管
２１より点Ａ0 において分岐した３本の燃料ガス供給分
岐配管２２ａ，２２ｂ，２２ｃを通流して燃料電池積層
体１ａ，１ｂ，１ｃの入口Ｐ0 に送られ、出口Ｑ0 より
排出されたガスは、燃料ガス排出分岐配管２３ａ，２３
ｂ，２３ｃを通流して点Ｂ0 において合流し燃料ガス排
出主配管２４へと送られている。本構成においては、燃
料ガス供給分岐配管２２ａ，２２ｂ，２２ｃのそれぞれ
に組み込まれた燃料ガス流量制御弁２５ａ，２５ｂ，２
５ｃによって、各燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃに供
給される流量が制御され、等量の燃料ガスが分配される
よう調節されている。
料電池発電装置の従来の燃料ガス流量制御構成を模式的
に示す基本フロー図である。図は、燃料ガス供給主配管
２１より３個の燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃに燃料
ガスを供給し、燃料ガス排出主配管２４より排出する系
統を例示したもので、燃料ガスは、燃料ガス供給主配管
２１より点Ａ0 において分岐した３本の燃料ガス供給分
岐配管２２ａ，２２ｂ，２２ｃを通流して燃料電池積層
体１ａ，１ｂ，１ｃの入口Ｐ0 に送られ、出口Ｑ0 より
排出されたガスは、燃料ガス排出分岐配管２３ａ，２３
ｂ，２３ｃを通流して点Ｂ0 において合流し燃料ガス排
出主配管２４へと送られている。本構成においては、燃
料ガス供給分岐配管２２ａ，２２ｂ，２２ｃのそれぞれ
に組み込まれた燃料ガス流量制御弁２５ａ，２５ｂ，２
５ｃによって、各燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃに供
給される流量が制御され、等量の燃料ガスが分配される
よう調節されている。
【０００４】なお、従来の構成では、空気極へ送る空気
についても、また冷却用の冷却水についても、図３に示
した燃料ガスの場合と同様に、各燃料電池積層体の入口
へと連結された分岐配管にそれぞれ流量制御弁を設け、
流量を調整し、各燃料電池積層体へ等量の空気、あるい
は冷却水が分配されるよう調節している。
についても、また冷却用の冷却水についても、図３に示
した燃料ガスの場合と同様に、各燃料電池積層体の入口
へと連結された分岐配管にそれぞれ流量制御弁を設け、
流量を調整し、各燃料電池積層体へ等量の空気、あるい
は冷却水が分配されるよう調節している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の燃
料電池発電装置においては、収納した燃料電池積層体の
うち複数の燃料電池積層体を一組とし、各燃料電池積層
体の入口へ連結された分岐配管にそれぞれ流量制御弁を
設け、各燃料電池積層体へ供給される燃料ガス、空気、
あるいは冷却水の流量を調節している。したがって、各
燃料電池積層体に供給される燃料ガス、空気、あるいは
冷却水の流量を等量にすることは容易に達成できる。
料電池発電装置においては、収納した燃料電池積層体の
うち複数の燃料電池積層体を一組とし、各燃料電池積層
体の入口へ連結された分岐配管にそれぞれ流量制御弁を
設け、各燃料電池積層体へ供給される燃料ガス、空気、
あるいは冷却水の流量を調節している。したがって、各
燃料電池積層体に供給される燃料ガス、空気、あるいは
冷却水の流量を等量にすることは容易に達成できる。
【０００６】しかしながら、このように各燃料電池積層
体に、燃料ガス用の流量制御弁、空気用の流量制御弁、
並びに冷却水用の流量制御弁を付設すると、広い設置ス
ペースが必要となるという難点があり、また制御量が多
数となって制御系が複雑となるという問題点がある。本
発明の目的は、上記のごとき従来技術の難点を解消し、
複数の燃料電池積層体に供給される燃料ガス、空気、あ
るいは冷却水の流量が、スペース効率が良くかつ制御量
の少ない制御方式により的確に制御される燃料電池発電
装置を提供することにある。
体に、燃料ガス用の流量制御弁、空気用の流量制御弁、
並びに冷却水用の流量制御弁を付設すると、広い設置ス
ペースが必要となるという難点があり、また制御量が多
数となって制御系が複雑となるという問題点がある。本
発明の目的は、上記のごとき従来技術の難点を解消し、
複数の燃料電池積層体に供給される燃料ガス、空気、あ
るいは冷却水の流量が、スペース効率が良くかつ制御量
の少ない制御方式により的確に制御される燃料電池発電
装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、 （１）燃料極と空気極を備えた単電池を積層してなる燃
料電池積層体を複数個用いて構成され、各燃料電池積層
体の燃料ガス入口に、燃料ガス供給主配管から並列に分
流させて燃料ガスを供給し、各燃料電池積層体の燃料ガ
ス出口から排出されるオフガスを燃料ガス排出主配管に
合流させて排出する燃料電池発電装置において、燃料ガ
ス供給主配管に流量制御弁を備え、燃料ガス供給主配管
と各燃料電池積層体の燃料ガス入口の間に連結された燃
料ガス供給分岐配管の各々に、各燃料ガス供給分岐配管
の形状の差異により生じる圧力損失の差異を補償する第
１の燃料ガス用オリフィスを備え、各燃料電池積層体の
燃料ガス入口あるいは燃料ガス出口のいずれか一方に近
接して、各燃料電池積層体内部の圧力損失の差異を補償
する第２の燃料ガス用オリフィスを備え、さらに、各燃
料電池積層体の燃料ガス出口と燃料ガス排出主配管の間
に連結された燃料ガス排出分岐配管の各々に、各燃料ガ
ス排出分岐配管の形状の差異により生じる圧力損失の差
異を補償する第３の燃料ガス用オリフィスを備え、各燃
料電池積層体に通流される燃料ガスの流量を、上記の流
量制御弁により調整するよう構成することとする。
めに、本発明においては、 （１）燃料極と空気極を備えた単電池を積層してなる燃
料電池積層体を複数個用いて構成され、各燃料電池積層
体の燃料ガス入口に、燃料ガス供給主配管から並列に分
流させて燃料ガスを供給し、各燃料電池積層体の燃料ガ
ス出口から排出されるオフガスを燃料ガス排出主配管に
合流させて排出する燃料電池発電装置において、燃料ガ
ス供給主配管に流量制御弁を備え、燃料ガス供給主配管
と各燃料電池積層体の燃料ガス入口の間に連結された燃
料ガス供給分岐配管の各々に、各燃料ガス供給分岐配管
の形状の差異により生じる圧力損失の差異を補償する第
１の燃料ガス用オリフィスを備え、各燃料電池積層体の
燃料ガス入口あるいは燃料ガス出口のいずれか一方に近
接して、各燃料電池積層体内部の圧力損失の差異を補償
する第２の燃料ガス用オリフィスを備え、さらに、各燃
料電池積層体の燃料ガス出口と燃料ガス排出主配管の間
に連結された燃料ガス排出分岐配管の各々に、各燃料ガ
ス排出分岐配管の形状の差異により生じる圧力損失の差
異を補償する第３の燃料ガス用オリフィスを備え、各燃
料電池積層体に通流される燃料ガスの流量を、上記の流
量制御弁により調整するよう構成することとする。
【０００８】（２）燃料極と空気極を備えた単電池を積
層してなる燃料電池積層体を複数個用いて構成され、各
燃料電池積層体の空気入口に、空気供給主配管から並列
に分流させて空気を供給し、各燃料電池積層体の空気出
口から排出される排出空気を空気排出主配管に合流させ
て排出する燃料電池発電装置において、空気供給主配管
に流量制御弁を備え、空気供給主配管と各燃料電池積層
体の空気入口の間に連結された空気供給分岐配管の各々
に、各空気供給分岐配管の形状の差異により生じる圧力
損失の差異を補償する第１の空気用オリフィスを備え、
各燃料電池積層体の空気入口あるいは空気出口のいずれ
か一方に近接して、各燃料電池積層体内部の圧力損失の
差異を補償する第２の空気用オリフィスを備え、さら
に、各燃料電池積層体の空気出口と空気排出主配管の間
に連結された空気排出分岐配管の各々に、各空気排出分
岐配管の形状の差異により生じる圧力損失の差異を補償
する第３の空気用オリフィスを備え、各燃料電池積層体
に通流される空気の流量を、上記の流量制御弁により調
整するよう構成することとする。
層してなる燃料電池積層体を複数個用いて構成され、各
燃料電池積層体の空気入口に、空気供給主配管から並列
に分流させて空気を供給し、各燃料電池積層体の空気出
口から排出される排出空気を空気排出主配管に合流させ
て排出する燃料電池発電装置において、空気供給主配管
に流量制御弁を備え、空気供給主配管と各燃料電池積層
体の空気入口の間に連結された空気供給分岐配管の各々
に、各空気供給分岐配管の形状の差異により生じる圧力
損失の差異を補償する第１の空気用オリフィスを備え、
各燃料電池積層体の空気入口あるいは空気出口のいずれ
か一方に近接して、各燃料電池積層体内部の圧力損失の
差異を補償する第２の空気用オリフィスを備え、さら
に、各燃料電池積層体の空気出口と空気排出主配管の間
に連結された空気排出分岐配管の各々に、各空気排出分
岐配管の形状の差異により生じる圧力損失の差異を補償
する第３の空気用オリフィスを備え、各燃料電池積層体
に通流される空気の流量を、上記の流量制御弁により調
整するよう構成することとする。
【０００９】（３）燃料極と空気極を備えた単電池を積
層し冷却管を配してなる燃料電池積層体を複数個用いて
構成され、各燃料電池積層体の冷却水入口に、冷却水供
給主配管から並列に分流させて冷却水を供給し、各燃料
電池積層体の冷却水出口から排出される排出冷却水を冷
却水排出主配管に合流させて排出する燃料電池発電装置
において、冷却水供給主配管に流量制御弁を備え、冷却
水供給主配管と各燃料電池積層体の冷却水入口の間に連
結された冷却水供給分岐配管と、各燃料電池積層体の冷
却水出口と冷却水排出主配管の間に連結された冷却水排
出分岐配管とのいずれか一方に、各冷却水供給分岐配管
の形状の差異と各冷却水排出分岐配管の形状の差異とに
より生じる圧力損失の差異を補償する第１の冷却水用オ
リフィスを備え、各燃料電池積層体の冷却水入口と冷却
水供給分岐配管との間、あるいは冷却水出口と冷却水排
出分岐配管との間に各燃料電池積層体内部の圧力損失の
差異を補償する第２の冷却水用オリフィスを備え、各燃
料電池積層体に通流される冷却水の流量を、上記の流量
制御弁により調整するよう構成することとする。
層し冷却管を配してなる燃料電池積層体を複数個用いて
構成され、各燃料電池積層体の冷却水入口に、冷却水供
給主配管から並列に分流させて冷却水を供給し、各燃料
電池積層体の冷却水出口から排出される排出冷却水を冷
却水排出主配管に合流させて排出する燃料電池発電装置
において、冷却水供給主配管に流量制御弁を備え、冷却
水供給主配管と各燃料電池積層体の冷却水入口の間に連
結された冷却水供給分岐配管と、各燃料電池積層体の冷
却水出口と冷却水排出主配管の間に連結された冷却水排
出分岐配管とのいずれか一方に、各冷却水供給分岐配管
の形状の差異と各冷却水排出分岐配管の形状の差異とに
より生じる圧力損失の差異を補償する第１の冷却水用オ
リフィスを備え、各燃料電池積層体の冷却水入口と冷却
水供給分岐配管との間、あるいは冷却水出口と冷却水排
出分岐配管との間に各燃料電池積層体内部の圧力損失の
差異を補償する第２の冷却水用オリフィスを備え、各燃
料電池積層体に通流される冷却水の流量を、上記の流量
制御弁により調整するよう構成することとする。
【００１０】ところで、供給主配管から供給された流体
を複数の分岐配管に分流し再び排出主配管に合流させて
通流するとき、各分岐配管に分流する流体の流量を等量
にするためには、各分岐配管の圧力損失を等しくすれば
よい。一方、燃料電池積層体においては、供給された冷
却水の流量は上流側と下流側で変化することなく一定で
あるが、燃料ガスあるいは空気においては、燃料ガス中
の水素、あるいは空気中の酸素が内部で生じる電気化学
反応に伴って一部消費されることとなるので、燃料電池
積層体の上流側と下流側で流量および組成が異なる。
を複数の分岐配管に分流し再び排出主配管に合流させて
通流するとき、各分岐配管に分流する流体の流量を等量
にするためには、各分岐配管の圧力損失を等しくすれば
よい。一方、燃料電池積層体においては、供給された冷
却水の流量は上流側と下流側で変化することなく一定で
あるが、燃料ガスあるいは空気においては、燃料ガス中
の水素、あるいは空気中の酸素が内部で生じる電気化学
反応に伴って一部消費されることとなるので、燃料電池
積層体の上流側と下流側で流量および組成が異なる。
【００１１】したがって、上記の（１）のごとくとすれ
ば、第１の燃料ガス用オリフィスにより上流側の燃料ガ
ス供給分岐配管の形状の差異による圧力損失の差異が、
また第２の燃料ガス用オリフィスにより燃料電池積層体
内部の圧力損失の差異が補償され、さらに第３の燃料ガ
ス用オリフィスにより下流側の燃料ガス供給分岐配管の
形状の差異による圧力損失の差異が補償されるので、各
燃料電池積層体に部鵜流する各流路の圧力損失が同一と
なるよう形成されることとなり、燃料ガス供給主配管に
備えた流量制御弁を用いて制御することにより、各燃料
電池積層体に等量の燃料ガスを供給できることとなる。
ば、第１の燃料ガス用オリフィスにより上流側の燃料ガ
ス供給分岐配管の形状の差異による圧力損失の差異が、
また第２の燃料ガス用オリフィスにより燃料電池積層体
内部の圧力損失の差異が補償され、さらに第３の燃料ガ
ス用オリフィスにより下流側の燃料ガス供給分岐配管の
形状の差異による圧力損失の差異が補償されるので、各
燃料電池積層体に部鵜流する各流路の圧力損失が同一と
なるよう形成されることとなり、燃料ガス供給主配管に
備えた流量制御弁を用いて制御することにより、各燃料
電池積層体に等量の燃料ガスを供給できることとなる。
【００１２】また、上記（２）のごとくすれば、（１）
の燃料ガスの場合と同様に、各燃料電池積層体に等量の
空気を供給できることとなる。また、上記（３）のごと
くすれば、第１の冷却水用オリフィスにより、上流側の
冷却水供給分岐配管と下流側の冷却水排出分岐配管の形
状の差異とにより生じる圧力損失の差異が同時に補償さ
れ、また、第２の冷却水用オリフィスにより燃料電池積
層体内部の圧力損失の差異が補償されるので、冷却水オ
リフィスを備え供給主配管に備えた流量制御弁を用いて
制御することにより、各燃料電池積層体に等量の冷却水
を供給できることとなる。
の燃料ガスの場合と同様に、各燃料電池積層体に等量の
空気を供給できることとなる。また、上記（３）のごと
くすれば、第１の冷却水用オリフィスにより、上流側の
冷却水供給分岐配管と下流側の冷却水排出分岐配管の形
状の差異とにより生じる圧力損失の差異が同時に補償さ
れ、また、第２の冷却水用オリフィスにより燃料電池積
層体内部の圧力損失の差異が補償されるので、冷却水オ
リフィスを備え供給主配管に備えた流量制御弁を用いて
制御することにより、各燃料電池積層体に等量の冷却水
を供給できることとなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の燃料電池発電装
置の第１の実施の形態を模式的に示す基本フロー図で、
３個の燃料電池積層体に燃料ガスを等分配して供給する
流量制御構成を例示したものである。図において、１
ａ，１ｂ，１ｃは模式的に示した燃料電池積層体であ
り、燃料ガス供給主配管２より供給された燃料ガスは、
燃料ガス流量制御弁６により流量調整され、点Ａにおい
て３本の燃料ガス供給分岐配管３ａ，３ｂ，３ｃへと分
流して入口Ｐより燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃへと
供給される。燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃ内部にお
いて電気化学反応に寄与したのち出口Ｑより排出された
燃料ガスは、燃料ガス排出分岐配管４ａ，４ｂ，４ｃを
通流したのち点Ｂにおいて合流し、燃料ガス排出主配管
５を通して排出されることとなる。
置の第１の実施の形態を模式的に示す基本フロー図で、
３個の燃料電池積層体に燃料ガスを等分配して供給する
流量制御構成を例示したものである。図において、１
ａ，１ｂ，１ｃは模式的に示した燃料電池積層体であ
り、燃料ガス供給主配管２より供給された燃料ガスは、
燃料ガス流量制御弁６により流量調整され、点Ａにおい
て３本の燃料ガス供給分岐配管３ａ，３ｂ，３ｃへと分
流して入口Ｐより燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃへと
供給される。燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃ内部にお
いて電気化学反応に寄与したのち出口Ｑより排出された
燃料ガスは、燃料ガス排出分岐配管４ａ，４ｂ，４ｃを
通流したのち点Ｂにおいて合流し、燃料ガス排出主配管
５を通して排出されることとなる。
【００１４】本構成において、第１オリフィス７ａ，７
ｂ，７ｃは、燃料ガス供給分岐配管３ａ，３ｂ，３ｃの
所定流量における圧力損失を求め、第１オリフィス７ａ
と燃料ガス供給分岐配管３ａの圧力損失の和、第１オリ
フィス７ｂと燃料ガス供給分岐配管３ｂの圧力損失の
和、および第１オリフィス７ｃと燃料ガス供給分岐配管
３ｃの圧力損失の和がいずれも同一の値となるように選
定されている。
ｂ，７ｃは、燃料ガス供給分岐配管３ａ，３ｂ，３ｃの
所定流量における圧力損失を求め、第１オリフィス７ａ
と燃料ガス供給分岐配管３ａの圧力損失の和、第１オリ
フィス７ｂと燃料ガス供給分岐配管３ｂの圧力損失の
和、および第１オリフィス７ｃと燃料ガス供給分岐配管
３ｃの圧力損失の和がいずれも同一の値となるように選
定されている。
【００１５】また、燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃの
出口Ｑに近接して配置されている第２オリフィス８ａ，
８ｂ，８ｃは、別途測定して得られた燃料電池積層体１
ａ，１ｂ，１ｃの所定の燃料ガス供給流量における圧力
損失をもとに、燃料電池積層体１ａと第２オリフィス８
ａの圧力損失の和、燃料電池積層体１ｂと第２オリフィ
ス８ｂの圧力損失の和、および燃料電池積層体１ｃと第
２オリフィス８ｃの圧力損失の和がいずれも同一の値と
なるように選定されている。
出口Ｑに近接して配置されている第２オリフィス８ａ，
８ｂ，８ｃは、別途測定して得られた燃料電池積層体１
ａ，１ｂ，１ｃの所定の燃料ガス供給流量における圧力
損失をもとに、燃料電池積層体１ａと第２オリフィス８
ａの圧力損失の和、燃料電池積層体１ｂと第２オリフィ
ス８ｂの圧力損失の和、および燃料電池積層体１ｃと第
２オリフィス８ｃの圧力損失の和がいずれも同一の値と
なるように選定されている。
【００１６】また、第３オリフィス９ａ，９ｂ，９ｃ
は、燃料ガス排出分岐配管４ａ，４ｂ，４ｃの所定流量
における圧力損失を求め、第３オリフィス９ａと燃料ガ
ス排出分岐配管４ａの圧力損失の和、第３オリフィス９
ｂと燃料ガス供給排出配管４ｂの圧力損失の和、および
第３オリフィス９ｃと燃料ガス供給排出配管４ｃの圧力
損失の和がいずれも同一の値となるように選定されてい
る。
は、燃料ガス排出分岐配管４ａ，４ｂ，４ｃの所定流量
における圧力損失を求め、第３オリフィス９ａと燃料ガ
ス排出分岐配管４ａの圧力損失の和、第３オリフィス９
ｂと燃料ガス供給排出配管４ｂの圧力損失の和、および
第３オリフィス９ｃと燃料ガス供給排出配管４ｃの圧力
損失の和がいずれも同一の値となるように選定されてい
る。
【００１７】したがって、本構成においては、点Ａから
点Ｂに至る３本の分岐配管系の所定流量における圧力損
失が同一となるよう構成されているので、燃料ガス供給
主配管２より供給され、燃料ガス流量制御弁６により流
量調整された燃料ガスは、各分岐配管系に等分配され
て、燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃへ供給されること
となる。本出願人による実プラントでの実証試験結果に
よれば、各燃料電池積層体へ供給される燃料ガスの流量
は、最大でも±３％以内に抑制されている。
点Ｂに至る３本の分岐配管系の所定流量における圧力損
失が同一となるよう構成されているので、燃料ガス供給
主配管２より供給され、燃料ガス流量制御弁６により流
量調整された燃料ガスは、各分岐配管系に等分配され
て、燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃへ供給されること
となる。本出願人による実プラントでの実証試験結果に
よれば、各燃料電池積層体へ供給される燃料ガスの流量
は、最大でも±３％以内に抑制されている。
【００１８】さらに、本構成において、第１オリフィス
７ａ，７ｂ，７ｃを燃料ガス供給分岐配管３ａ，３ｂ，
３ｃと組み合わせ、また第２オリフィス８ａ，８ｂ，８
ｃを燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃと組み合わせ、さ
らに第３オリフィス９ａ，９ｂ，９ｃを燃料ガス排出分
岐配管４ａ，４ｂ，４ｃと組み合わせて用いることとす
れば、燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃを組み換えて使
用することが可能である。また、第２オリフィス８
ａ’，８ｂ’，８ｃ’で圧力損失を補償した燃料電池積
層体１ａ’，１ｂ’，１ｃ’を新たに組み込んで使用す
ることもできる。
７ａ，７ｂ，７ｃを燃料ガス供給分岐配管３ａ，３ｂ，
３ｃと組み合わせ、また第２オリフィス８ａ，８ｂ，８
ｃを燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃと組み合わせ、さ
らに第３オリフィス９ａ，９ｂ，９ｃを燃料ガス排出分
岐配管４ａ，４ｂ，４ｃと組み合わせて用いることとす
れば、燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃを組み換えて使
用することが可能である。また、第２オリフィス８
ａ’，８ｂ’，８ｃ’で圧力損失を補償した燃料電池積
層体１ａ’，１ｂ’，１ｃ’を新たに組み込んで使用す
ることもできる。
【００１９】なお、図１は燃料ガス供給系統について示
したものであるが、燃料電池積層体へ供給する空気の供
給系統について、空気流量制御弁、第１、第２、第３の
空気用のオリフィスを用いて図１と同様に構成すれば、
供給主配管より供給された空気が、空気流量制御弁によ
り流量調整され各分岐配管系に等分配されて、燃料電池
積層体へ供給され、排出主配管に合流して排出される第
２の実施の形態が得られることとなる。
したものであるが、燃料電池積層体へ供給する空気の供
給系統について、空気流量制御弁、第１、第２、第３の
空気用のオリフィスを用いて図１と同様に構成すれば、
供給主配管より供給された空気が、空気流量制御弁によ
り流量調整され各分岐配管系に等分配されて、燃料電池
積層体へ供給され、排出主配管に合流して排出される第
２の実施の形態が得られることとなる。
【００２０】図２は、本発明の燃料電池発電装置の第３
の実施の形態を模式的に示す基本フロー図で、３個の燃
料電池積層体に冷却水を等分配して供給する流量制御構
成を例示したものである。図において、冷却水供給主配
管１０より供給された冷却水は、冷却水流量制御弁１４
により流量調整され、点Ａ’において３本の冷却水供給
分岐配管１１ａ，１１ｂ，１１ｃへと分流して入口Ｐ’
より燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃへと供給される。
出口Ｑ’より排出された冷却水は、冷却水排出分岐配管
１２ａ，１２ｂ，１２ｃを通流したのち点Ｂ’において
合流し、冷却水排出主配管１３を通して排出されること
となる。
の実施の形態を模式的に示す基本フロー図で、３個の燃
料電池積層体に冷却水を等分配して供給する流量制御構
成を例示したものである。図において、冷却水供給主配
管１０より供給された冷却水は、冷却水流量制御弁１４
により流量調整され、点Ａ’において３本の冷却水供給
分岐配管１１ａ，１１ｂ，１１ｃへと分流して入口Ｐ’
より燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃへと供給される。
出口Ｑ’より排出された冷却水は、冷却水排出分岐配管
１２ａ，１２ｂ，１２ｃを通流したのち点Ｂ’において
合流し、冷却水排出主配管１３を通して排出されること
となる。
【００２１】本構成において、第１オリフィス１５ａ，
１５ｂ，１５ｃは、所定流量における冷却水供給分岐配
管１１ａ，１１ｂ，１１ｃと冷却水排出分岐配管１２
ａ，１２ｂ，１２ｃの圧力損失を求め、第１オリフィス
１５ａと冷却水供給分岐配管１１ａと冷却水排出分岐配
管１２ａの圧力損失の和、第１オリフィス１５ｂと冷却
水供給分岐配管１１ｂと冷却水排出分岐配管１２ｂの圧
力損失の和、および第１オリフィス１５ｃと冷却水供給
分岐配管１１ｃと冷却水排出分岐配管１２ｃの圧力損失
の和がいずれも同一の値となるように選定されている。
１５ｂ，１５ｃは、所定流量における冷却水供給分岐配
管１１ａ，１１ｂ，１１ｃと冷却水排出分岐配管１２
ａ，１２ｂ，１２ｃの圧力損失を求め、第１オリフィス
１５ａと冷却水供給分岐配管１１ａと冷却水排出分岐配
管１２ａの圧力損失の和、第１オリフィス１５ｂと冷却
水供給分岐配管１１ｂと冷却水排出分岐配管１２ｂの圧
力損失の和、および第１オリフィス１５ｃと冷却水供給
分岐配管１１ｃと冷却水排出分岐配管１２ｃの圧力損失
の和がいずれも同一の値となるように選定されている。
【００２２】また、燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃの
出口Ｑ’に近接して配置されている第２オリフィス１６
ａ，１６ｂ，１６ｃは、別途測定して得られた燃料電池
積層体１ａ，１ｂ，１ｃの所定の冷却水流量における圧
力損失をもとに、燃料電池積層体１ａと第２オリフィス
１６ａの圧力損失の和、燃料電池積層体１ｂと第２オリ
フィス１６ｂの圧力損失の和、および燃料電池積層体１
ｃと第２オリフィス１６ｃの圧力損失の和がいずれも同
一の値となるように選定されている。
出口Ｑ’に近接して配置されている第２オリフィス１６
ａ，１６ｂ，１６ｃは、別途測定して得られた燃料電池
積層体１ａ，１ｂ，１ｃの所定の冷却水流量における圧
力損失をもとに、燃料電池積層体１ａと第２オリフィス
１６ａの圧力損失の和、燃料電池積層体１ｂと第２オリ
フィス１６ｂの圧力損失の和、および燃料電池積層体１
ｃと第２オリフィス１６ｃの圧力損失の和がいずれも同
一の値となるように選定されている。
【００２３】したがって、本構成においては、点Ａ’か
ら点Ｂ’に至る３本の分岐配管系の所定流量における圧
力損失が同一となるよう構成されているので、冷却水供
給主配管１０より供給され、燃料ガス流量制御弁１４に
より流量調整された冷却水は、各分岐配管系に等分配さ
れて、燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃへ供給されるこ
ととなる。
ら点Ｂ’に至る３本の分岐配管系の所定流量における圧
力損失が同一となるよう構成されているので、冷却水供
給主配管１０より供給され、燃料ガス流量制御弁１４に
より流量調整された冷却水は、各分岐配管系に等分配さ
れて、燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃへ供給されるこ
ととなる。
【００２４】なお、本構成において、第１オリフィス１
５ａ，１５ｂ，１５ｃを冷却水供給分岐配管１１ａ，１
１ｂ，１１ｃおよび冷却水排出分岐配管１２ａ，１２
ｂ，１２ｃと組み合わせ、第２オリフィス１６ａ，１６
ｂ，１６ｃを燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃと組み合
わせて用いることとすれば、燃料電池積層体１ａ，１
ｂ，１ｃを組み換えて使用することも可能となる。
５ａ，１５ｂ，１５ｃを冷却水供給分岐配管１１ａ，１
１ｂ，１１ｃおよび冷却水排出分岐配管１２ａ，１２
ｂ，１２ｃと組み合わせ、第２オリフィス１６ａ，１６
ｂ，１６ｃを燃料電池積層体１ａ，１ｂ，１ｃと組み合
わせて用いることとすれば、燃料電池積層体１ａ，１
ｂ，１ｃを組み換えて使用することも可能となる。
【００２５】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、 （１）燃料電池発電装置を「請求項１」に記載のごとく
構成することとしたので、複数の燃料電池積層体に供給
される燃料ガスの流量が、スペース効率が良くかつ制御
量の少ない制御方式により的確に制御される燃料電池発
電装置が得られることとなった。
構成することとしたので、複数の燃料電池積層体に供給
される燃料ガスの流量が、スペース効率が良くかつ制御
量の少ない制御方式により的確に制御される燃料電池発
電装置が得られることとなった。
【００２６】（２）燃料電池発電装置を「請求項２」に
記載のごとく構成することとしたので、複数の燃料電池
積層体に供給される空気の流量が、スペース効率が良く
かつ制御量の少ない制御方式により的確に制御される燃
料電池発電装置が得られることとなった。 （３）燃料電池発電装置を「請求項３」に記載のごとく
構成することとしたので、複数の燃料電池積層体に供給
される冷却水の流量が、スペース効率が良くかつ制御量
の少ない制御方式により的確に制御される燃料電池発電
装置が得られることとなった。
記載のごとく構成することとしたので、複数の燃料電池
積層体に供給される空気の流量が、スペース効率が良く
かつ制御量の少ない制御方式により的確に制御される燃
料電池発電装置が得られることとなった。 （３）燃料電池発電装置を「請求項３」に記載のごとく
構成することとしたので、複数の燃料電池積層体に供給
される冷却水の流量が、スペース効率が良くかつ制御量
の少ない制御方式により的確に制御される燃料電池発電
装置が得られることとなった。
【図１】本発明の燃料電池発電装置の第１の実施の形態
を模式的に示す燃料電池積層体の燃料ガス供給系統の基
本フロー図
を模式的に示す燃料電池積層体の燃料ガス供給系統の基
本フロー図
【図２】本発明の燃料電池発電装置の第３の実施の形態
を模式的に示す燃料電池積層体の冷却水供給系統の基本
フロー図
を模式的に示す燃料電池積層体の冷却水供給系統の基本
フロー図
【図３】複数の燃料電池積層体を用いた燃料電池発電装
置の従来の燃料ガス流量制御構成を模式的に示す基本フ
ロー図
置の従来の燃料ガス流量制御構成を模式的に示す基本フ
ロー図
１ａ，１ｂ，１ｃ 燃料電池積層体 ２ 燃料ガス供給主配管 ３ａ，３ｂ，３ｃ 燃料ガス供給分岐配管 ４ａ，４ｂ，４ｃ 燃料ガス排出分岐配管 ５ 燃料ガス排出主配管 ６ 燃料ガス流量制御弁 ７ａ，７ｂ，７ｃ 第１オリフィス（燃料ガス用） ８ａ，８ｂ，８ｃ 第２オリフィス（燃料ガス用） ９ａ，９ｂ，９ｃ 第３オリフィス（燃料ガス用） １０ 冷却水供給主配管 １１ａ，１１ｂ，１１ｃ 冷却水供給分岐配管 １２ａ，１２ｂ，１２ｃ 冷却水排出分岐配管 １３ 冷却水排出主配管 １４ 冷却水流量制御弁 １５ａ，１５ｂ，１５ｃ 第１オリフィス（冷却水
用） １６ａ，１６ｂ，１６ｃ 第２オリフィス（冷却水
用）
用） １６ａ，１６ｂ，１６ｃ 第２オリフィス（冷却水
用）
Claims (3)
- 【請求項１】燃料極と空気極を備えた単電池を積層して
なる燃料電池積層体を複数個用いて構成され、各燃料電
池積層体の燃料ガス入口に、燃料ガス供給主配管から並
列に分流させて燃料ガスを供給し、各燃料電池積層体の
燃料ガス出口から排出されるオフガスを燃料ガス排出主
配管に合流させて排出する燃料電池発電装置において、 前記燃料ガス供給主配管が流量制御弁を備え、 燃料ガス供給主配管と各燃料電池積層体の燃料ガス入口
の間に連結された燃料ガス供給分岐配管の各々に、各燃
料ガス供給分岐配管の形状の差異により生じる圧力損失
の差異を補償する第１の燃料ガス用オリフィスを備え、 各燃料電池積層体の燃料ガス入口あるいは燃料ガス出口
のいずれか一方に近接して、各燃料電池積層体内部の圧
力損失の差異を補償する第２の燃料ガス用オリフィスを
備え、 さらに、各燃料電池積層体の燃料ガス出口と燃料ガス排
出主配管の間に連結された燃料ガス排出分岐配管の各々
に、各燃料ガス排出分岐配管の形状の差異により生じる
圧力損失の差異を補償する第３の燃料ガス用オリフィス
を備え、 各燃料電池積層体に通流される燃料ガスの流量が、前記
流量制御弁により調整されるよう構成されていることを
特徴とする燃料電池発電装置。 - 【請求項２】燃料極と空気極を備えた単電池を積層して
なる燃料電池積層体を複数個用いて構成され、各燃料電
池積層体の空気入口に、空気供給主配管から並列に分流
させて空気を供給し、各燃料電池積層体の空気出口から
排出される排出空気を空気排出主配管に合流させて排出
する燃料電池発電装置において、 前記空気供給主配管が流量制御弁を備え、 空気供給主配管と各燃料電池積層体の空気入口の間に連
結された空気供給分岐配管の各々に、各空気供給分岐配
管の形状の差異により生じる圧力損失の差異を補償する
第１の空気用オリフィスを備え、 各燃料電池積層体の空気入口あるいは空気出口のいずれ
か一方に近接して、各燃料電池積層体内部の圧力損失の
差異を補償する第２の空気用オリフィスを備え、 さらに、各燃料電池積層体の空気出口と空気排出主配管
の間に連結された空気排出分岐配管の各々に、各空気排
出分岐配管の形状の差異により生じる圧力損失の差異を
補償する第３の空気用オリフィスを備え、 各燃料電池積層体に通流される空気の流量が、前記流量
制御弁により調整されるよう構成されていることを特徴
とする燃料電池発電装置。 - 【請求項３】燃料極と空気極を備えた単電池を積層し冷
却管を配してなる燃料電池積層体を複数個用いて構成さ
れ、各燃料電池積層体の冷却水入口に、冷却水供給主配
管から並列に分流させて冷却水を供給し、各燃料電池積
層体の冷却水出口から排出される排出冷却水を冷却水排
出主配管に合流させて排出する燃料電池発電装置におい
て、 前記冷却水供給主配管が流量制御弁を備え、 冷却水供給主配管と各燃料電池積層体の冷却水入口の間
に連結された冷却水供給分岐配管と、各燃料電池積層体
の冷却水出口と冷却水排出主配管の間に連結された冷却
水排出分岐配管とのいずれか一方に、各冷却水供給分岐
配管の形状の差異と各冷却水排出分岐配管の形状の差異
とにより生じる圧力損失の差異を補償する第１の冷却水
用オリフィスを備え、 各燃料電池積層体の冷却水入口と冷却水供給分岐配管と
の間、あるいは冷却水出口と冷却水排出分岐配管との間
に各燃料電池積層体内部の圧力損失の差異を補償する第
２の冷却水用オリフィスを備え、 各燃料電池積層体に通流される冷却水の流量が、前記流
量制御弁により調整されるよう構成されていることを特
徴とする燃料電池発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8065748A JPH09259907A (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 燃料電池発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8065748A JPH09259907A (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 燃料電池発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09259907A true JPH09259907A (ja) | 1997-10-03 |
Family
ID=13295958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8065748A Pending JPH09259907A (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 燃料電池発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09259907A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006032290A (ja) * | 2004-07-21 | 2006-02-02 | Kyocera Corp | 燃料電池発電装置 |
| JP2009064678A (ja) * | 2007-09-06 | 2009-03-26 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 光源装置 |
| JP2009158349A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Toyota Motor Corp | 燃料電池スタック用配管構造 |
| FR2977727A1 (fr) * | 2011-07-08 | 2013-01-11 | Helion | Pile a combustible a circuit d'alimentation en fluide ameliore, et procede de fabrication d'une telle pile a combustible |
| JP2013191298A (ja) * | 2012-03-12 | 2013-09-26 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システム |
| CN113346108A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-09-03 | 黄冈格罗夫氢能汽车有限公司 | 一种发电站用燃料电池空气系统及控制方法 |
-
1996
- 1996-03-22 JP JP8065748A patent/JPH09259907A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006032290A (ja) * | 2004-07-21 | 2006-02-02 | Kyocera Corp | 燃料電池発電装置 |
| JP2009064678A (ja) * | 2007-09-06 | 2009-03-26 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 光源装置 |
| JP2009158349A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Toyota Motor Corp | 燃料電池スタック用配管構造 |
| FR2977727A1 (fr) * | 2011-07-08 | 2013-01-11 | Helion | Pile a combustible a circuit d'alimentation en fluide ameliore, et procede de fabrication d'une telle pile a combustible |
| JP2013191298A (ja) * | 2012-03-12 | 2013-09-26 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システム |
| CN113346108A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-09-03 | 黄冈格罗夫氢能汽车有限公司 | 一种发电站用燃料电池空气系统及控制方法 |
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