JPH10289726A - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
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- JPH10289726A JPH10289726A JP9098754A JP9875497A JPH10289726A JP H10289726 A JPH10289726 A JP H10289726A JP 9098754 A JP9098754 A JP 9098754A JP 9875497 A JP9875497 A JP 9875497A JP H10289726 A JPH10289726 A JP H10289726A
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- Japan
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- condenser
- fuel cell
- fuel
- controlling
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 改質用スチームの回収を行なう凝縮器の排気
ガス温度をほぼ一定に制御することにより、充分な水回
収を行なう。 【解決手段】 循環水流量計２０と循環水ポンプ７を制
御するための制御装置２１とを設け、この制御装置２１
により循環水ポンプ７の回転数を制御するか、あるい
は、循環水流量計２２と調節弁２３を設け、制御装置２
４により調節弁２３の弁開度を制御することにより、凝
縮器循環水１３の流量を制御することで、凝縮器１の排
気ガス温度（Ｔ１）を略一定に制御し、安定な水回収を
可能とする。
ガス温度をほぼ一定に制御することにより、充分な水回
収を行なう。 【解決手段】 循環水流量計２０と循環水ポンプ７を制
御するための制御装置２１とを設け、この制御装置２１
により循環水ポンプ７の回転数を制御するか、あるい
は、循環水流量計２２と調節弁２３を設け、制御装置２
４により調節弁２３の弁開度を制御することにより、凝
縮器循環水１３の流量を制御することで、凝縮器１の排
気ガス温度（Ｔ１）を略一定に制御し、安定な水回収を
可能とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、燃料電池による
発電システムに関する。
発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】図３にこの種の従来例を示す。同図にお
いて、１は凝縮器、２は燃料電池、３は改質器、４は水
蒸気分離器、５は熱交換器、６は水処理装置、７は循環
水ポンプ、８は反応空気ブロア、９は燃焼空気ブロア、
１０は反応空気流量計、１１は冷却塔、１２は排気ガ
ス、１３は凝縮器循環水、１４は外部冷却水、１５は燃
料電池出口空気、１６は改質器燃焼排ガス、１７は改質
用スチーム、１８は補給水である。
いて、１は凝縮器、２は燃料電池、３は改質器、４は水
蒸気分離器、５は熱交換器、６は水処理装置、７は循環
水ポンプ、８は反応空気ブロア、９は燃焼空気ブロア、
１０は反応空気流量計、１１は冷却塔、１２は排気ガ
ス、１３は凝縮器循環水、１４は外部冷却水、１５は燃
料電池出口空気、１６は改質器燃焼排ガス、１７は改質
用スチーム、１８は補給水である。
【０００３】改質器３はブロア９からの燃焼用空気と燃
料極出口ガス（燃料電池での未反応水素）を燃焼させ、
その熱量により天然ガス等の原燃料を燃料ガス（水素
等）に改質して、燃料電池２の燃料極に供給する。この
とき、原燃料には水蒸気分離器４から高温の水蒸気（ス
チーム）１７を加える、いわゆる水蒸気改質法が適用さ
れている。燃料電池２の空気極には、ブロア８から反応
用空気（酸素）が供給される。燃料電池２からの空気１
５および改質器３からの燃焼排ガス１６は凝縮器１に導
入され、ここで凝縮温度以下に冷却されたのち、排気ガ
ス１２として排出される。
料極出口ガス（燃料電池での未反応水素）を燃焼させ、
その熱量により天然ガス等の原燃料を燃料ガス（水素
等）に改質して、燃料電池２の燃料極に供給する。この
とき、原燃料には水蒸気分離器４から高温の水蒸気（ス
チーム）１７を加える、いわゆる水蒸気改質法が適用さ
れている。燃料電池２の空気極には、ブロア８から反応
用空気（酸素）が供給される。燃料電池２からの空気１
５および改質器３からの燃焼排ガス１６は凝縮器１に導
入され、ここで凝縮温度以下に冷却されたのち、排気ガ
ス１２として排出される。
【０００４】排気ガス１２を冷却して水回収を行なうに
は、凝縮器循環水１３の温度を一定にする必要があるこ
とから、冷却塔１１を設けてここから一定温度（Ｔ２）
の冷却水１４を蒸気交換器５に供給するようにしてい
る。凝縮器１には水処理装置６が設けられ、水蒸気分離
器４とともに燃料電池２の冷却系を形成している。
は、凝縮器循環水１３の温度を一定にする必要があるこ
とから、冷却塔１１を設けてここから一定温度（Ｔ２）
の冷却水１４を蒸気交換器５に供給するようにしてい
る。凝縮器１には水処理装置６が設けられ、水蒸気分離
器４とともに燃料電池２の冷却系を形成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
冷却塔による外部冷却水の温度制御方法は、 （１）気温等の外部要因によって変動が大きいので、凝
縮器循環水の温度も変動し結果的に排気ガスの温度（Ｔ
１）も変動することになる。また、長期間運転すると、
凝縮器循環系のストレーナ（濾過器）に詰まりが生じ循
環水量が変化する。このような理由から充分な水回収が
行なわれないために補給水（１８）が入り、水処理装置
（６）にとって大きな負荷となって、その交換周期が早
まるなどの問題がある。
冷却塔による外部冷却水の温度制御方法は、 （１）気温等の外部要因によって変動が大きいので、凝
縮器循環水の温度も変動し結果的に排気ガスの温度（Ｔ
１）も変動することになる。また、長期間運転すると、
凝縮器循環系のストレーナ（濾過器）に詰まりが生じ循
環水量が変化する。このような理由から充分な水回収が
行なわれないために補給水（１８）が入り、水処理装置
（６）にとって大きな負荷となって、その交換周期が早
まるなどの問題がある。
【０００６】（２）また、反応用空気にとって、凝縮器
循環水１３の温度，流量の変動は背圧の変動となり流量
の変動要因となるため、ここでは反応空気流量計１０を
設置して、反応空気流量を一定となるよう制御してい
る。したがって、この発明の課題は排気ガスの温度をほ
ぼ一定に制御可能として、充分な水回収を可能とするこ
とにある。また、反応空気流量を制御することで、反応
空気流量計の削除および反応空気ブロア出力の低減化を
図ることにある。
循環水１３の温度，流量の変動は背圧の変動となり流量
の変動要因となるため、ここでは反応空気流量計１０を
設置して、反応空気流量を一定となるよう制御してい
る。したがって、この発明の課題は排気ガスの温度をほ
ぼ一定に制御可能として、充分な水回収を可能とするこ
とにある。また、反応空気流量を制御することで、反応
空気流量計の削除および反応空気ブロア出力の低減化を
図ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、請求項１の発明では、燃料電池に燃料を供給す
る改質系の改質用スチームを回収するための直接接触式
凝縮器と、この凝縮器に循環水を供給する循環水供給系
とを備えた燃料電池発電システムにおいて、前記循環水
の水量を制御する制御系を設けたことを特徴としてい
る。
るため、請求項１の発明では、燃料電池に燃料を供給す
る改質系の改質用スチームを回収するための直接接触式
凝縮器と、この凝縮器に循環水を供給する循環水供給系
とを備えた燃料電池発電システムにおいて、前記循環水
の水量を制御する制御系を設けたことを特徴としてい
る。
【０００８】上記請求項１の発明では、前記制御系は循
環水供給系に流量計と、その出力に応じて循環水ポンプ
の回転数を制御するポンプ制御装置とから構成すること
ができ（請求項２の発明）、または、前記制御系は循環
水供給系に流量計と、その出力に応じて調節弁の開度を
制御する調節弁制御装置とから構成することができる
（請求項３の発明）。
環水供給系に流量計と、その出力に応じて循環水ポンプ
の回転数を制御するポンプ制御装置とから構成すること
ができ（請求項２の発明）、または、前記制御系は循環
水供給系に流量計と、その出力に応じて調節弁の開度を
制御する調節弁制御装置とから構成することができる
（請求項３の発明）。
【０００９】請求項４の発明では、燃料電池に燃料を供
給する改質系の改質用スチームを回収するための直接接
触式凝縮器と、この凝縮器に循環水を供給する循環水供
給系とを備えた燃料電池発電システムにおいて、前記凝
縮器の圧損を検出し、その出力にもとづき燃料電池用空
気流量を制御する制御系を設けたことを特徴としてい
る。
給する改質系の改質用スチームを回収するための直接接
触式凝縮器と、この凝縮器に循環水を供給する循環水供
給系とを備えた燃料電池発電システムにおいて、前記凝
縮器の圧損を検出し、その出力にもとづき燃料電池用空
気流量を制御する制御系を設けたことを特徴としてい
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の実施の形態を示
す構成図である。この発明は、従来のように凝縮器循環
水１３の温度を一定に制御するのではなく、その流量を
制御することで、循環水１３の温度が変動しても排気ガ
ス１２の温度Ｔ１を一定に制御できるようにしたもので
ある。例えば、夏期の気温上昇で外部冷却水温度が上昇
すれば、それに伴って循環水１３の温度も上昇するの
で、凝縮器性能を維持するために循環水量を増やして対
応する。また、逆に循環水温度が低下した場合は、循環
水量を減らすことで対応することが可能となり、排気ガ
ス１２の温度Ｔ１を一定に制御でき、水回収を充分に行
なうことができるというわけである。
す構成図である。この発明は、従来のように凝縮器循環
水１３の温度を一定に制御するのではなく、その流量を
制御することで、循環水１３の温度が変動しても排気ガ
ス１２の温度Ｔ１を一定に制御できるようにしたもので
ある。例えば、夏期の気温上昇で外部冷却水温度が上昇
すれば、それに伴って循環水１３の温度も上昇するの
で、凝縮器性能を維持するために循環水量を増やして対
応する。また、逆に循環水温度が低下した場合は、循環
水量を減らすことで対応することが可能となり、排気ガ
ス１２の温度Ｔ１を一定に制御でき、水回収を充分に行
なうことができるというわけである。
【００１１】循環水量を制御するため、循環水流量計２
０と、循環水ポンプ７を制御するためのインバータ制御
装置（ＩＮＶ）の如き制御装置２１とを設け、この制御
装置２１により循環水ポンプ７の回転数を制御するか、
または、循環水流量計２２と調節弁２３を設け、インバ
ータ制御装置（ＩＮＶ）の如き制御装置２４により調節
弁２３の弁開度を制御する。図１ではこれらの手段を選
択的に採用することを示すべく、点線で示している。
０と、循環水ポンプ７を制御するためのインバータ制御
装置（ＩＮＶ）の如き制御装置２１とを設け、この制御
装置２１により循環水ポンプ７の回転数を制御するか、
または、循環水流量計２２と調節弁２３を設け、インバ
ータ制御装置（ＩＮＶ）の如き制御装置２４により調節
弁２３の弁開度を制御する。図１ではこれらの手段を選
択的に採用することを示すべく、点線で示している。
【００１２】先にも指摘したように、反応用空気にとっ
て、凝縮器循環水１３の温度，流量の変動は背圧の変動
となり流量の変動要因となる。そこで、この発明では凝
縮器１の内圧Ｐ１または燃料電池出口空気１５の凝縮器
入口圧力Ｐ２のいずれか一方から凝縮器１の圧損を計測
し、循環水量ごとの反応用空気流量と凝縮器圧損の特性
カーブにもとづき、反応空気ブロア８の回転数を制御装
置２４にて制御することにより、高精度の流量制御を可
能としている。
て、凝縮器循環水１３の温度，流量の変動は背圧の変動
となり流量の変動要因となる。そこで、この発明では凝
縮器１の内圧Ｐ１または燃料電池出口空気１５の凝縮器
入口圧力Ｐ２のいずれか一方から凝縮器１の圧損を計測
し、循環水量ごとの反応用空気流量と凝縮器圧損の特性
カーブにもとづき、反応空気ブロア８の回転数を制御装
置２４にて制御することにより、高精度の流量制御を可
能としている。
【００１３】図２に循環水量（Ｑ）ごとの反応用空気流
量（Ｖ）対凝縮器圧損（ΔＰ）と、反応用空気流量対ブ
ロア回転数の特性例を示す。すなわち、図２（イ），
（ロ）のような関係をそれぞれ所定のメモリに予め記憶
しておき、凝縮器１の圧損ΔＰが検出されたら、その検
出値にもとづき図２（イ）のような関係から必要な反応
空気量Ｖを求め、さらに、この反応空気量Ｖから図２
（ロ）のような関係を利用して反応空気ブロア８の回転
数Ｎを求め、その回転数Ｎとなるようブロア８を制御す
るものである。このようにすれば、流量計１０を省略す
ることができ、流量計での圧損もなくなるので、ブロア
８の動力を低減することができる。
量（Ｖ）対凝縮器圧損（ΔＰ）と、反応用空気流量対ブ
ロア回転数の特性例を示す。すなわち、図２（イ），
（ロ）のような関係をそれぞれ所定のメモリに予め記憶
しておき、凝縮器１の圧損ΔＰが検出されたら、その検
出値にもとづき図２（イ）のような関係から必要な反応
空気量Ｖを求め、さらに、この反応空気量Ｖから図２
（ロ）のような関係を利用して反応空気ブロア８の回転
数Ｎを求め、その回転数Ｎとなるようブロア８を制御す
るものである。このようにすれば、流量計１０を省略す
ることができ、流量計での圧損もなくなるので、ブロア
８の動力を低減することができる。
【００１４】
【発明の効果】この発明によれば、循環水量を制御する
ことで確実な水回収が可能となり、その結果、水処理装
置の交換周期が延び、ランニングコストを低減すること
ができる。また、反応空気量の制御を行なえば、反応空
気流量計を削減でき、その結果流量計での圧損がなくな
り、ブロア動力を低減することが可能となる、などの利
点が得られる。
ことで確実な水回収が可能となり、その結果、水処理装
置の交換周期が延び、ランニングコストを低減すること
ができる。また、反応空気量の制御を行なえば、反応空
気流量計を削減でき、その結果流量計での圧損がなくな
り、ブロア動力を低減することが可能となる、などの利
点が得られる。
【図１】この発明の第１の実施の形態を示すシステム構
成図である。
成図である。
【図２】循環水量ごとの反応用空気流量対凝縮器圧損
と、反応用空気流量対ブロア回転数の各特性例を示すグ
ラフである。
と、反応用空気流量対ブロア回転数の各特性例を示すグ
ラフである。
【図３】従来例を示すシステム構成図である。
１…凝縮器、２…燃料電池、３…改質器、４…水蒸気分
離器、５…熱交換器、６…水処理装置、７…循環水ポン
プ、８…反応空気ブロア、９…燃料空気ブロア、１０…
反応空気流量計、１１…冷却塔、１２…排気ガス、１３
…凝縮器循環水、１４…外部冷却水、１５…燃料電池出
口空気、１６…改質器燃焼排ガス、１７…改質用スチー
ム、１８…補給水、２０，２２…流量計、２１，２４…
制御装置（インバータ）、２３…調節弁。
離器、５…熱交換器、６…水処理装置、７…循環水ポン
プ、８…反応空気ブロア、９…燃料空気ブロア、１０…
反応空気流量計、１１…冷却塔、１２…排気ガス、１３
…凝縮器循環水、１４…外部冷却水、１５…燃料電池出
口空気、１６…改質器燃焼排ガス、１７…改質用スチー
ム、１８…補給水、２０，２２…流量計、２１，２４…
制御装置（インバータ）、２３…調節弁。
Claims (4)
- 【請求項１】 燃料電池に燃料を供給する改質系の改質
用スチームを回収するための直接接触式凝縮器と、この
凝縮器に循環水を供給する循環水供給系とを備えた燃料
電池発電システムにおいて、 前記循環水の水量を制御する制御系を設けたことを特徴
とする燃料電池発電システム。 - 【請求項２】 前記制御系は循環水供給系に流量計と、
その出力に応じて循環水ポンプの回転数を制御するポン
プ制御装置とからなることを特徴とする請求項１に記載
の燃料電池発電システム。 - 【請求項３】 前記制御系は循環水供給系に流量計と、
その出力に応じて調節弁の開度を制御する調節弁制御装
置とからなることを特徴とする請求項１に記載の燃料電
池発電システム。 - 【請求項４】 燃料電池に燃料を供給する改質系の改質
用スチームを回収するための直接接触式凝縮器と、この
凝縮器に循環水を供給する循環水供給系とを備えた燃料
電池発電システムにおいて、 前記凝縮器の圧損を検出し、その出力にもとづき燃料電
池用空気流量を制御する制御系を設けたことを特徴とす
る燃料電池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09875497A JP3796887B2 (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09875497A JP3796887B2 (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | 燃料電池発電システム |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003386165A Division JP4453345B2 (ja) | 2003-11-17 | 2003-11-17 | 燃料電池発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10289726A true JPH10289726A (ja) | 1998-10-27 |
| JP3796887B2 JP3796887B2 (ja) | 2006-07-12 |
Family
ID=14228240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09875497A Expired - Fee Related JP3796887B2 (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3796887B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005063697A (ja) * | 2003-08-19 | 2005-03-10 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 燃料電池発電装置 |
| JP2008041499A (ja) * | 2006-08-08 | 2008-02-21 | Casio Comput Co Ltd | 電子機器 |
-
1997
- 1997-04-16 JP JP09875497A patent/JP3796887B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005063697A (ja) * | 2003-08-19 | 2005-03-10 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 燃料電池発電装置 |
| JP2008041499A (ja) * | 2006-08-08 | 2008-02-21 | Casio Comput Co Ltd | 電子機器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3796887B2 (ja) | 2006-07-12 |
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| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
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