JPH11336511A

JPH11336511A - 動力装置

Info

Publication number: JPH11336511A
Application number: JP10144629A
Authority: JP
Inventors: Jiro Kochiyama; 治朗河内山; Yusaku Yanai; 内雄作谷
Original assignee: National Space Development Agency of Japan; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: National Space Development Agency of Japan; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-05-26
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 1999-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】タービンを有する動力源と水素と酸素により
発電をする燃料電池を備えた動力装置において、従来に
あっては構造が複雑であると共に、運転効率の向上が要
望されていた。【解決手段】タービンＴを有する動力源１と、水素と
酸素により発電をする燃料電池２を備えると共に、酸化
剤である酸素と燃料であるメタノールを用いる動力装置
であって、ガス化した酸素およびメタノールの触媒反応
により得た水素ガスを燃料電池２に供給するメタノール
改質手段８と、メタノール改質手段８で得られる水素ガ
スのエネルギを用いて動力源のタービンを回転駆動する
タービン駆動手段を備えたことにより、メタノール改質
手段８からの水素ガスで燃料電池２と動力源１の両方を
作動するようにし、構造を簡略化するとともに運転効率
の向上を可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タービンを有する
動力源と、酸素と水素により発電をする燃料電池を備え
た動力装置であって、例えば、宇宙往還機に用いる動力
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、宇宙往還機の動力装置として
は、打上げ時に使用する主エンジンや、電子機器類に電
力を供給する燃料電池のほか、帰還時に使用する操舵翼
類を駆動するための補助動力源（ＡＰＵ）を備えてい
る。燃料電池は、例えば、酸素と水素により発電を行う
ものである。補助動力源は、例えば、ガスタービン発電
機であって、燃料と酸化剤を燃焼器で混合燃焼させ、そ
の燃焼ガスでタービンを回転駆動して発電を行うもので
ある。なお、タービンを駆動したガスはそのまま排気さ
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したよ
うな従来の動力装置にあっては、燃料電池に対する燃料
等の供給系と補助動力源に対する燃料等の供給系が各々
独立した構成になっていたため、構造が複雑であるとい
う問題があり、また、この種の動力装置においては運転
効率のさらなる向上が要望されていた。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、上記従来の状況に鑑みて成さ
れたもので、タービンを有する動力源と、水素と酸素に
より発電をする燃料電池を備えると共に、酸化剤である
酸素と燃料であるメタノールを用いる動力装置であっ
て、構造の簡略化ならびに運転効率の向上を実現するこ
とができる動力装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる動力装置
は、請求項１として、タービンを有する動力源と、水素
と酸素により発電をする燃料電池を備えると共に、酸化
剤である酸素と燃料であるメタノールを用いる動力装置
であって、ガス化した酸素およびメタノールの触媒反応
により得た水素ガスを燃料電池に供給するメタノール改
質手段と、メタノール改質手段で得られる水素ガスのエ
ネルギを用いて動力源のタービンを回転駆動するタービ
ン駆動手段を備えた構成とし、請求項２として、メタノ
ール改質手段が、ガス化した酸素およびメタノールを触
媒反応させるガスジェネレータと、ガスジェネレータで
得た水素ガス中の一酸化炭素を除去するシフトコンバー
タを備えている構成とし、請求項３として、タービン駆
動手段が、ガスジェネレータからタービンの給気側に水
素ガスを供給する給気側ガス供給管と、タービンの排気
側からシフトコンバータに排気ガスを供給する排気側ガ
ス供給管を備えており、給気側ガス供給管およびガスジ
ェネレータからシフトコンバータに直接至るガス供給管
に遮断弁を備えた構成とし、請求項４として、タービン
駆動手段が、冷却水の供給手段と、ガスジェネレータで
得た水素ガスを熱源にして冷却水を気化させる蓄圧器
と、蓄圧器からタービンの給気側に水蒸気を供給する水
蒸気供給管を備えている構成とし、請求項５として、ガ
スジェネレータおよびシフトコンバータの少なくとも一
方がメタノールをガス化する熱源である構成としてお
り、上記の構成を課題を解決するための手段としてい
る。

【０００６】なお、請求項１において、動力源のタービ
ンを回転駆動するには、メタノール改質手段で得られる
水素ガスのエネルギが直接的または間接的に用いられ、
とくに、間接的に用いる場合には、請求項４のように水
素ガスの熱をエネルギ源として水蒸気を発生させ、この
水蒸気でタービンを回転駆動する。また、請求項２にお
いて、シフトコンバータで水素ガス中の一酸化炭素を除
去するには例えば水が用いられる。さらに、請求項１〜
４において、燃料電池および動力源のそれぞれの使用時
には、メタノール改質手段あるいはガスジェネレータに
対するメタノールの供給量の調整が行われることがあ
る。

【０００７】

【発明の作用】本発明の請求項１に係わる動力装置で
は、燃料電池の使用時には、メタノール改質手段におい
て、ガス化した酸素およびメタノールの触媒反応により
水素ガスを発生させ、その水素ガスと酸素を燃料電池に
供給する。また、動力源の使用時には、タービン駆動手
段において、メタノール改質手段で得られる高温・高圧
の水素ガスのエネルギを用いて動力源のタービンを回転
駆動する。つまり、当該動力装置では、メタノール改質
手段で得た高温・高圧の水素ガスが直接的あるいは間接
的に燃料電池と動力源の両方に用いられることとなり、
しかも、動力源の排気ガスすなわち水素ガスを回収して
燃料電池に用いることも可能となる。

【０００８】本発明の請求項２に係わる動力装置では、
燃料電池の使用時には、ガスジェネレータにおいて、ガ
ス化した酸素およびメタノールを触媒反応させて水素ガ
スを発生させ、シフトコンバータにおいて、燃料電池の
性能低下をもたらす水素ガス中の一酸化炭素を除去し、
その水素ガスと酸素を燃料電池に供給する。また、動力
源の使用時には、ガスジェネレータにおいて、ガス化し
た酸素およびメタノールを触媒反応させて高温・高圧の
水素ガスを発生させ、タービン駆動手段において、水素
ガスのエネルギを用いて動力源のタービンを回転駆動す
る。つまり、当該動力装置では、メタノール改質手段に
おけるガスジェネレータで得た水素ガスが直接的あるい
は間接的に燃料電池と動力源の両方に用いられる。

【０００９】なお、ガスジェネレータでの反応（部分酸
化反応）は次の通りである。

【００１０】ＣＨ_３ＯＨ→ＣＯ＋２Ｈ_２−２１．７ｋｃ
ａｌ／ｍｏｌ（吸熱）ＣＯ＋１／２Ｏ_２→ＣＯ_２＋６６．１ｋｃａｌ／ｍｏｌ
（発熱）よって、発熱（＋４６．４ｋｃａｌ／ｍｏｌ）となる。

【００１１】また、シフトコンバータにおける一酸化炭
素の除去には例えば水が用いられ、その反応は次の通り
である。

【００１２】ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ_２＋Ｈ_２＋９．８ｋｃａｌ／ｍｏｌよって、発熱である。

【００１３】本発明の請求項３に係わる動力装置では、
燃料電池の使用時には、ガスジェネレータからシフトコ
ンバータに直接至るガス供給管の遮断弁を開くと共に、
給気側ガス供給管の遮断弁を閉じ、ガスジェネレータで
得た水素ガスをシフトコンバータに通して燃料電池に供
給する。また、動力源の使用時には、ガスジェネレータ
からシフトコンバータに直接至るガス供給管の遮断弁を
閉じると共に、給気側ガス供給管の遮断弁を開き、ガス
ジェネレータで得た高温・高圧の水素ガスをタービンの
給気側に供給し、タービンを回転駆動する。さらに、動
力源の排気ガスすなわち水素ガスは排気側ガス供給管を
経てシフトコンバータに供給され、シフトコンバータに
おいて水素ガス中の一酸化炭素を除去して同水素ガスを
燃料電池に供給する。つまり、動力源の使用時には燃料
電池も同時に使用し得る。

【００１４】本発明の請求項４に係わる動力装置では、
燃料電池の使用時には、請求項２および４と同様であ
る。また、当該動力装置では、ガスジェネレータで得た
水素ガスをシフトコンバータに通して燃料電池に供給す
る一方、蓄圧器において、ガスジェネレータで得た高温
の水素ガスを熱源にして冷却水供給手段からの冷却水を
気化させ、高温・高圧の水蒸気を蓄えており、動力源の
使用時には、水蒸気供給管を通して蓄圧器からタービン
の給気側に水蒸気を供給し、タービンを回転駆動する。

【００１５】本発明の請求項５に係わる動力装置では、
ガスジェネレータおよびシフトコンバータの少なくとも
一方を、メタノールをガス化する熱源としたので、初期
において他の加熱手段でメタノールをガス化したのちに
は、他の加熱手段を用いることなく装置の自己発熱によ
りメタノールのガス化が継続される。

【００１６】

【発明の効果】本発明の請求項１に係わる動力装置によ
れば、タービンを有する動力源と、水素と酸素により発
電をする燃料電池を備えると共に、酸化剤である酸素と
燃料であるメタノールを用いる動力装置において、メタ
ノール改質手段で得られる水素ガスおよびそのエネルギ
を用いて、動力源と燃料電池の両方を作動させることが
でき、動力源と燃料電池に対する水素ガスの供給系を共
通のものにして構造の簡略化を実現することができると
共に、動力源の排気ガスすなわち水素ガスを回収して燃
料電池に用いることも可能となり、これによりエネルギ
の無駄を解消することができ、運転効率を大幅に高める
ことができる。さらに、当該動力装置によれば、酸素を
酸化剤とし且つメタノールを燃料とする主動力源を備え
た宇宙往還機への適用が可能であり、同じ酸化剤および
燃料を用いて主動力源、補助動力源および燃料電池のす
べてを作動させることができ、原料が統合された動力シ
ステムを実現することができる。

【００１７】本発明の請求項２に係わる動力装置によれ
ば、請求項１と同様に、ガスジェネレータで得た水素ガ
スおよびそのエネルギを用いて、動力源と燃料電池の両
方を作動させることができ、構造の簡略化や運転効率の
大幅な向上を実現することができると共に、シフトコン
バータにおいて水素ガス中の一酸化炭素を除去すること
により、一酸化炭素による燃料電池の性能低下を防止し
て良好な発電機能を維持することができる。

【００１８】本発明の請求項３に係わる動力装置によれ
ば、請求項２と同様の効果を得ることができるうえに、
遮断弁の切り替えによって燃料電池の作動と動力源の作
動に対応することができ、とくに、動力源の使用時に
は、水素ガスでタービンを直接回転駆動し、その排気ガ
スすなわち水素ガスを燃料電池に用いるので、燃料電池
の作動を停止させずに動力源を作動させることができる
と共に、水素ガスを無駄なく使用することができ、運転
効率のさらなる向上に貢献し得る。

【００１９】本発明の請求項４に係わる動力装置によれ
ば、請求項２と同様の効果を得ることができるうえに、
とくに、動力源の使用時には、蓄圧器において水素ガス
を熱源として発生させた水蒸気でタービンを回転駆動
し、水素ガス自体は燃料電池に供給するので、燃料電池
の作動を停止させずに動力源を作動させることができる
と共に、水素ガスを無駄なく使用することができ、運転
効率のさらなる向上に貢献し得る。

【００２０】本発明の請求項５に係わる動力装置によれ
ば、請求項２〜４と同様の効果を得ることができるうえ
に、ガスジェネレータおよびシフトコンバータの少なく
とも一方を、メタノールをガス化する熱源としたことか
ら、一旦作動を開始した後には、他の加熱手段を用いる
ことなく装置の自己発熱によりメタノールのガス化を継
続して行うことができ、より一層の省エネルギ化を実現
することができる。

【００２１】

【実施例】図１は、本発明の請求項１〜３および５に係
わる動力装置の一実施例を説明する図である。

【００２２】図示の動力装置は、例えば宇宙往還機に用
いられるものであって、推進装置として用いる図外の主
動力源と、タービンＴを有する動力源１と、水素と酸素
により発電をする燃料電池２を備え、酸化剤として酸素
を用いるとともに燃料としてメタノールを用いている。
動力源１は、主動力源に対して設けた補助動力源であっ
て、タービンＴを回転入力部とする発電機３を備えてお
り、帰還する際に操舵翼類を駆動するために用いられ
る。燃料電池２は電子機器類に対する電力供給用であ
る。したがって、燃料電池２が宇宙往還機の飛翔中に継
続して使用されるのに対して、動力源１は帰還する際の
一定時間だけ使用される。

【００２３】そして、動力装置は、液体メタノール４を
蓄えた燃料タンク５と、液体酸素６を蓄えた酸化剤タン
ク７を備えると共に、ガス化した酸素およびメタノール
の触媒反応により得た水素ガスを燃料電池２に供給する
メタノール改質手段８と、メタノール改質手段８で得ら
れる水素ガスのエネルギを用いて動力源１のタービンＴ
を回転駆動するタービン駆動手段を備えている。このほ
か、動力装置は、水素ガスおよび酸素ガスを個別に燃料
電池２に供給するためのディユアルレギュレータ９、燃
料電池２等に対する加湿系１０、および燃料電池２に対
する冷却系１１を備えている。

【００２４】各タンク５，７には、図外のタンクに蓄え
たヘリウムガスの供給管１２ａ，１２ｂが接続してあ
り、ヘリウムガスの圧力によってメタノール４および液
体酸素６をメタノール改質手段８や燃料電池２側に加圧
供給するようにしてある。

【００２５】燃料タンク５には、メタノール改質手段８
に液体メタノール４を供給する燃料供給管１３が接続し
てある。燃料供給管１３は、その途中に、主動力源に液
体メタノール４を供給する分岐管１３ａおよび調整バル
ブＶ１と、並列配置にした２つの流量制御バルブＶ２，
Ｖ３を備えている。なお、液体メタノール４をガス化す
る構成については後述する。

【００２６】酸化剤タンク７には、酸化剤供給管１４が
接続してある。この酸化剤供給管１４には、主動力源に
液体酸素６を供給する第１分岐管１４ａおよび調整バル
ブＶ４と、流量調整バルブＶ５と、液体酸素６をガス化
する熱交換器１５と、熱交換器１５によりガス化された
酸素ガスを蓄える酸素ガスタンク１６が順に設けてあ
る。また、酸化剤供給管１４は、酸素ガスタンク１６よ
りも先の部分に、並列配置にした２つの流量制御バルブ
Ｖ６，Ｖ７を介してメタノール改質手段８のガスジェネ
レータ１７に至る第２分岐管１４ｂと、流量制御バルブ
Ｖ８を介してメタノール改質手段８の酸化器１９に至る
第３分岐管１４ｃと、ディユアルレギュレータ９の酸素
ガス用調整バルブ９ｂを介して燃料電池２に至る第４分
岐管１４ｄを備えている。

【００２７】メタノール改質手段８は、ガス化した酸素
およびメタノールを触媒反応させるガスジェネレータ１
７と、ガスジェネレータ１７で得た水素ガス中の一酸化
炭素を除去するシフトコンバータ１８を備えている。ガ
スジェネレータ１７は、その内部に、プラチナやパラジ
ウム等の触媒を担持したベースを備えている。シフトコ
ンバータ１８は、水により水素ガス中の一酸化炭素をシ
フト反応させるものであって、シフト反応後の微量の一
酸化炭素をも完全に除去するために酸化器１９を備えて
いる。酸化器１９には、ディユアルレギュレータ９の水
素ガス用調整バルブ９ａを介して燃料電池２に至るガス
供給管２０が設けてある。

【００２８】ここで、当該動力装置では、メタノール改
質手段８において液体メタノール４をガス化する。すな
わち、先の燃料タンク５からガスジェネレータ１７に至
る燃料供給管１３の中間に、酸化器１９およびガスジェ
ネレータ１７の内部を通過する熱交換部１３ｂ，１３ｃ
が設けてあり、熱交換部１３ｃを経て一旦ガスジェネレ
ータ１７の外側に出た部分に対してはヒーター２１が設
けてある。

【００２９】タービン駆動手段は、ガスジェネレータ１
７からタービンＴの給気側に水素ガスを供給する給気側
ガス供給管２２と、タービンＴの排気側からシフトコン
バータ１８に排気ガスを供給する排気側ガス供給管２３
を備えている。そして、給気側ガス供給管２２と、ガス
ジェネレータ１７からシフトコンバータ１８に直接至る
ガス供給管２４とに遮断弁Ｖ９，Ｖ１０を各々備えてい
る。

【００３０】加湿系１０は、水２５を蓄えた水タンク２
６と、水タンク２６からポンプＰ１を介してシフトコン
バータ１８に至る水供給管２７と、水タンク２６からポ
ンプＰ２および燃料電池２を介して再び水タンク２６に
戻る水循環管２８を備えている。また、冷却系１１は、
ポンプＰ３および燃料電池２に対する熱交換部２９ａを
有する冷却液循環管２９と、冷却液循環管２８に対する
熱交換器３０を備えている。

【００３１】上記の構成を備えた動力装置において、燃
料電池２を作動させる場合には、ガスジェネレータ１７
からシフトコンバータ１８に直接至るガス供給管２４の
遮断弁Ｖ１０を開くと共に、給気側ガス供給管２２の遮
断弁Ｖ９を閉じた状態にし、液体酸素６を熱交換器１５
でガス化すると共に、初期においてヒーター２１で液体
メタノール４をガス化する。そして、ガス化した酸素お
よびメタノールをガスジェネレータ１７に供給して触媒
反応（部分酸化反応）させることにより水素ガスを得
る。この反応は次の通りである。

【００３２】ＣＨ_３ＯＨ→ＣＯ＋２Ｈ_２−２１．７ｋｃ
ａｌ／ｍｏｌ（吸熱）ＣＯ＋１／２Ｏ_２→ＣＯ_２＋６６．１ｋｃａｌ／ｍｏｌ
（発熱）よって、ガスジェネレータ１７での反応は発熱（＋４
６．４ｋｃａｌ／ｍｏｌ）となる。

【００３３】ガスジェネレータ１７で得た水素ガスは、
シフトコンバータ１８において水の供給により一酸化炭
素の酸化除去が行われる。この反応は次の通りである。

【００３４】ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ_２＋Ｈ_２＋９．８ｋｃａｌ／ｍｏｌよって、シフトコンバータ１８での反応は発熱である。

【００３５】ここで、シフトコンバータ１８では、一酸
化炭素の酸化反応が進行すると、水素ガスによる還元反
応が活性化して一酸化炭素濃度が上昇に転じることがあ
る。そこで、当該動力装置では、酸化器１９において酸
素ガスにより一酸化炭素を酸化させ、水素ガス中に残留
した微量の一酸化炭素を完全に除去する。

【００３６】このようにして、ガス化したメタノール
は、ガスジェネレータ１７、シフトコンバータ１８およ
び酸化器１９を通ることにより、所定温度（１２０℃程
度）の水素ガスおよび二酸化炭素に完全に変化し、ディ
ユアルレギュレータ９の水素ガス用調整バルブ９ａによ
り規定圧（５〜６ｋｇｆ／ｃｍ^２）に調整されて燃料電
池２に供給される。なお、水素ガス中の二酸化炭素につ
いては水に吸収させて除去するか、外部に排気する。

【００３７】燃料電池２には、上記の水素ガスに加え
て、ディユアルレギュレータ９の酸素ガス用調整バルブ
９ｂで規定圧（５〜６ｋｇｆ／ｃｍ^２）に調整され、且
つ所定温度（１２０℃程度）に制御された酸素ガスを供
給する。これにより燃料電池２は発電を行う。

【００３８】また、当該動力装置は、燃料電池２の作動
開始後においてはヒーター２１の作動を停止し、ガスジ
ェネレータ１７の自己発熱により熱交換部１３ｃで液体
メタノール４のガス化を継続する。つまり、液体メタノ
ール４をガス化するための別の熱源が不要になり、その
分エネルギを節約し得るものとなっている。

【００３９】さらに、燃料電池２において発生した水
は、気水分離器（酸素ポンプ）により酸素から分離して
水タンク２６に貯蔵され、シフトコンバータ１８におけ
る一酸化炭素の除去などに用いられる。

【００４０】次に、動力源１を作動させる場合には、ガ
スジェネレータ１７からシフトコンバータ１８に直接至
るガス供給管２４の遮断弁Ｖ１０を閉じると共に、給気
側ガス供給管２２の遮断弁Ｖ９を開いた状態にし、燃料
電池２のみを作動させる場合に比べて大流量のガス化メ
タノールをガスジェネレータ１８に供給する。メタノー
ルは、ガスジェネレータ１８において高温・高圧の水素
ガスとなり、給気側ガス供給管２２を通って動力源１の
タービンＴの給気側に供給され、タービンＴを回転駆動
する。

【００４１】また、動力源１の排気ガスすなわち水素ガ
スは、その一部がタービンＴの排気側から排気側ガス供
給管２３を通ってシフトコンバータ１８に供給され、シ
フトコンバータ１８および酸化器１９により一酸化炭素
が除去されて、水素ガスおよび二酸化炭素に完全に変化
し、燃料電池２に供給される。

【００４２】このように、当該動力装置では、動力源１
と燃料電池２に対する水素ガスの供給が共通であって、
これにより構造の簡略化を実現していると共に、メタノ
ール改質手段８におけるガスジェネレータ１７で得た水
素ガスのエネルギが直接的に動力源１の作動に用いら
れ、動力源１の使用時に燃料電池２の作動を継続し得る
ものとなっており、しかも、宇宙往還機において燃料が
統合された動力システムを実現している。

【００４３】図２は、本発明の請求項４に係わる動力装
置の一実施例を説明する図である。なお、先の実施例と
同一の構成部位は、同一の符号を付して詳細な説明を省
略する。

【００４４】この実施例の動力装置は、タービンＴを有
する動力源１と、水素と酸素により発電をする燃料電池
２と、ガス化した酸素およびメタノールの触媒反応によ
り得た水素ガスを燃料電池２に供給するメタノール改質
手段８と、メタノール改質手段８で得られる水素ガスの
エネルギを用いて動力源１のタービンＴを回転駆動する
タービン駆動手段を備えている。

【００４５】メタノール改質手段８は、ガスジェネレー
タ１７、シフトコンバータ１８および酸化器１９を備え
ている。酸化器１９と燃料電池２との間には熱交換器３
１が設けてある。タービン駆動手段は、冷却水の供給手
段３２と、ガスジェネレータ１７で得た水素ガスを熱源
にして冷却水を気化させる蓄圧器３３と、蓄圧器３３か
らタービンＴの給気側に水蒸気を供給する水蒸気供給管
３４を備えている。

【００４６】酸素は、図外のガス化手段によりガス化さ
れ、各酸化剤供給管３５ａ，３５ｂによりガスジェネレ
ータ１７および燃料電池２に供給され、このほか、図示
しない酸化剤供給管により酸化器１９にも供給される。

【００４７】メタノールは、同じく図外のガス化手段に
よりガス化され、各燃料供給管３６ａ，３６ｂによりガ
スジェネレータ１７に供給される。このとき、一方の燃
料供給管３６ａは、ガスジェネレータ１７に直接接続し
てあり、他方の燃料供給管３６ｂは、酸化器１９におい
て熱交換部３６ｃを構成したうえで、ガスジェネレータ
１７に接続してある。なお、先の実施例と同様に、燃料
供給管の途中にガスジェネレータ１７における熱交換部
を構成し、これによりメタノールのガス化を行うように
することもできる。

【００４８】冷却水供給手段３２は、冷却水３７を蓄え
たタンク３８を備えると共に、燃料電池２、熱交換器３
１、シフトコンバータ１８、コンデンサ３９およびガス
ジェネレータ１７を順に経て蓄圧器３３に至る冷却水供
給管４０を備えている。この冷却水供給管４０は、経由
する各機器において熱交換部４０ａ〜４０ｅを構成して
おり、タンク３８と燃料電池２の間に循環ポンプ４１を
備えると共に、シフトコンバータ１８とコンデンサ３９
の間に昇圧ポンプ４２を備えている。また、冷却水供給
手段３２は、動力源１の排気側に、コンデンサ３９を経
て冷却水供給管４０の循環ポンプ４１の上流側に至る戻
し管４３を備えると共に、戻し管４３がコンデンサ３９
において熱交換部４３ａを構成しており、動力源１の排
気ガスすなわち水蒸気を水に戻して循環させるようにし
てある。

【００４９】蓄圧器３３は、その内部に、ガスジェネレ
ータ１７からシフトコンバータ１８に至るガス供給管２
４が通してある。ガス供給管２４は、蓄圧器３３におい
て熱交換部２４ａを構成している。また、蓄圧器３３か
ら動力源１に水蒸気を供給する水蒸気供給管３４は、そ
の途中に、レギュレータ４４と加熱器４５を備えてい
る。さらに、当該動力装置は、酸化剤供給管３５ｃおよ
び燃料供給管３６ｄにより酸素ガスおよび水素ガスが供
給される燃焼器４６を備えており、この燃焼器４６にお
いて酸素ガスと水素ガスを混合燃焼させて発生した燃焼
ガスを先の加熱器４５の熱源としている。

【００５０】上記の構成を備えた動力装置では、燃料電
池２を作動させる場合には、ガス化したメタノールと酸
素をガスジェネレータ１７に供給して触媒反応により水
素ガスを得たのち、シフトコンバータ１８および酸化器
１９により水素ガス中の一酸化炭素を酸化除去して水素
ガスと二酸化炭素に完全に変化させる。そして、その水
素ガスと酸素ガスを燃料電池２に供給する。このとき、
ガスジェネレータ１７で発生した水素ガスは、例えば５
００℃程度であるが、蓄圧器３３における熱交換部２４
ａにより２５０℃程度となり、さらに熱交換器３１によ
り１００℃程度まで下げられて燃料電池２に供給され
る。

【００５１】また、当該動力装置では、冷却水供給手段
３２において冷却水供給管４０に冷却水３７を流すと、
その冷却水が、燃料電池２、熱交換器３１、シフトコン
バータ１８、コンデンサ３８およびガスジェネレータ１
７を順に流通する間に、各機器における熱交換部４０ａ
〜４０ｅで加熱されて気化し、蓄圧器３３に蓄えられ
る。そして、蓄圧器３３では、ガスジェネレータ１７か
らシフトコンバータ１８に至るガス供給管２４の熱交換
部２４ａにより水蒸気がさらに加熱され、その温度は３
６０℃程度で、圧力は１００ａｔｍ程度となる。

【００５２】そして、当該動力装置では、動力源１を作
動させる場合には、レギュレータ４４を調整して蓄圧器
３３内の水蒸気を蒸気供給管３４に流通させ、加熱器４
５により水蒸気の温度および圧力を７００℃程度で６０
ａｔｍ程度にし、その水蒸気を動力源１のタービンＴの
給気側に供給することにより、タービンＴを回転駆動す
る。この動力装置においても、先の実施例の動力装置と
同様に、動力源１の作動時には燃料電池２の作動が継続
して行われている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１〜３および５に係わる動力装
置の一実施例を示す説明図である。

【図２】本発明の請求項４に係わる動力装置の一実施例
を示す説明図である。

【符号の説明】

１動力源２燃料電池８メタノール改質手段１７ガスジェネレータ１８シフトコンバータ２２給気側ガス供給管（タービン駆動手段）２３排気側ガス供給管（タービン駆動手段）２４ガス供給管３２冷却水供給手段（タービン駆動手段）３３蓄圧器（タービン駆動手段）３４水蒸気供給管（タービン駆動手段）ＴタービンＶ９Ｖ１０遮断弁（タービン駆動手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タービンを有する動力源と、水素と酸素
により発電をする燃料電池を備えると共に、酸化剤であ
る酸素と燃料であるメタノールを用いる動力装置であっ
て、ガス化した酸素およびメタノールの触媒反応により
得た水素ガスを燃料電池に供給するメタノール改質手段
と、メタノール改質手段で得られる水素ガスのエネルギ
を用いて動力源のタービンを回転駆動するタービン駆動
手段を備えたことを特徴とする動力装置。
【請求項２】メタノール改質手段が、ガス化した酸素
およびメタノールを触媒反応させるガスジェネレータ
と、ガスジェネレータで得た水素ガス中の一酸化炭素を
除去するシフトコンバータを備えていることを特徴とす
る請求項１に記載の動力装置。
【請求項３】タービン駆動手段が、ガスジェネレータ
からタービンの給気側に水素ガスを供給する給気側ガス
供給管と、タービンの排気側からシフトコンバータに排
気ガスを供給する排気側ガス供給管を備えており、給気
側ガス供給管およびガスジェネレータからシフトコンバ
ータに直接至るガス供給管に遮断弁を備えたことを特徴
とする請求項２に記載の動力装置。
【請求項４】タービン駆動手段が、冷却水の供給手段
と、ガスジェネレータで得た水素ガスを熱源にして冷却
水を気化させる蓄圧器と、蓄圧器からタービンの給気側
に水蒸気を供給する水蒸気供給管を備えていることを特
徴とする請求項２に記載の動力装置。
【請求項５】ガスジェネレータおよびシフトコンバー
タの少なくとも一方がメタノールをガス化する熱源であ
ることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の動
力装置。