JPS58165269A - 燃料電池の供給ガス圧力制御装置 - Google Patents
燃料電池の供給ガス圧力制御装置Info
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- JPS58165269A JPS58165269A JP57048377A JP4837782A JPS58165269A JP S58165269 A JPS58165269 A JP S58165269A JP 57048377 A JP57048377 A JP 57048377A JP 4837782 A JP4837782 A JP 4837782A JP S58165269 A JPS58165269 A JP S58165269A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04104—Regulation of differential pressures
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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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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は″電解質を蝋持したマトリックス層を挾んで
その両側に燃料電極および空気電極を対向配置してなる
燃料電池本体に対し、各電極へそれぞれ燃料ガスライン
および空気ラインを通じて燃料ガス・ｇ！鷹を送り込む
ように構成された燃料電池の供給カス圧力制御方式の改
良に関する。
その両側に燃料電極および空気電極を対向配置してなる
燃料電池本体に対し、各電極へそれぞれ燃料ガスライン
および空気ラインを通じて燃料ガス・ｇ！鷹を送り込む
ように構成された燃料電池の供給カス圧力制御方式の改
良に関する。
よく知られているようにこの傭の燃料電池の本体は、互
に１Ｉ４ｔｆｌされたアノードとカッ−どの２枚の電極
間に電解ｌｌ１ｋを保持させた多孔性のマトリックス層
が置かれて構成されている。このマトリックスｌ―は多
孔質材で作られでおり、かつ倣細孔申に電解液を保持さ
せるｍ造となっている。このようなマトリックス型燃料
電池の運転に関しては、電池に供給する燃料カス（たと
えば水木）及び酸化剤（例えば空気）の圧力制御が極め
てム賛な問題となる。例えは燃料ガスが１１Ｌ解液保持
層であるマトリックスノーを透過して隔置された対極に
到達すれば、燃料電池の電気的特性を低下させるばかり
でなく、燃料ガスと空気が混合して爆鳴気をつくり、爆
発事故を引きおこす可能性を言んでいる。
に１Ｉ４ｔｆｌされたアノードとカッ−どの２枚の電極
間に電解ｌｌ１ｋを保持させた多孔性のマトリックス層
が置かれて構成されている。このマトリックスｌ―は多
孔質材で作られでおり、かつ倣細孔申に電解液を保持さ
せるｍ造となっている。このようなマトリックス型燃料
電池の運転に関しては、電池に供給する燃料カス（たと
えば水木）及び酸化剤（例えば空気）の圧力制御が極め
てム賛な問題となる。例えは燃料ガスが１１Ｌ解液保持
層であるマトリックスノーを透過して隔置された対極に
到達すれば、燃料電池の電気的特性を低下させるばかり
でなく、燃料ガスと空気が混合して爆鳴気をつくり、爆
発事故を引きおこす可能性を言んでいる。
また、逆に空気がマトリックス層を透過しく、対極に到
達した場合にも、同様な危険性を含んでいる。これに対
し電解買を保ｉするマトリックス層１：・ は、それ自身で一方の電極、餡から他方へのＩＬ他輪凸 に反応ガスが移行するのを＠制するある程度の泡圧力を
有しているとはぎえ、これには眠界があるム加えてマ）
ＩＪラックノーは機械的強度が弱く、かつもろいもの
であることから、マド、リックス層を挾む両側の燃料ガ
ス圧と空気圧との間の圧力差が許容限界を超えると、一
方から他方へマトリックス層を透過して前述した燃料ガ
ス９気の混合による危険、およびマトリックス層の破損
並びｌこ寿命低下を引き起す。しかも電池本体における
この圧力差のｆＩ！ｆ容範囲は水柱数十ミリメートル程
度と極めで小さく、このことから燃料電池におけるガス
供給系統では、燃料ガスラインおよび空気ラインを通じ
て燃料電池へ送り込む燃料ガス圧と空気圧との闇に過大
な圧力差が生じないように電池人口側のガス圧にメ寸し
てｌ／１０００オーダーの極めて扁い種度による供給ガ
スの圧力制御が景求される。
達した場合にも、同様な危険性を含んでいる。これに対
し電解買を保ｉするマトリックス層１：・ は、それ自身で一方の電極、餡から他方へのＩＬ他輪凸 に反応ガスが移行するのを＠制するある程度の泡圧力を
有しているとはぎえ、これには眠界があるム加えてマ）
ＩＪラックノーは機械的強度が弱く、かつもろいもの
であることから、マド、リックス層を挾む両側の燃料ガ
ス圧と空気圧との間の圧力差が許容限界を超えると、一
方から他方へマトリックス層を透過して前述した燃料ガ
ス９気の混合による危険、およびマトリックス層の破損
並びｌこ寿命低下を引き起す。しかも電池本体における
この圧力差のｆＩ！ｆ容範囲は水柱数十ミリメートル程
度と極めで小さく、このことから燃料電池におけるガス
供給系統では、燃料ガスラインおよび空気ラインを通じ
て燃料電池へ送り込む燃料ガス圧と空気圧との闇に過大
な圧力差が生じないように電池人口側のガス圧にメ寸し
てｌ／１０００オーダーの極めて扁い種度による供給ガ
スの圧力制御が景求される。
またこの場合ｆこ・ガス供給系に不（ｉｌｌな４１Ｉ塵
か生じで圧力変動が生じた際にも、燃料ガスと空気とが
互区 に直接混合し合、：わない保証が孟まれる。
か生じで圧力変動が生じた際にも、燃料ガスと空気とが
互区 に直接混合し合、：わない保証が孟まれる。
□、：１
ところで在来・′：、、の燃料電池のカス供給系統にお
け、：・・− るガス圧力制御システムは４１図のよう憂こ構成されて
いる。すなわち１ｌｔｊ４１ｃおいて、１ｏは電池本体
であり、燃料電極１１．仝Ａ電極１２．マトリックス層
１３，８よび燃料室１４．空気室１５から構成されてい
る。そして燃料室１４．ツ気室１５Ｊζはそ右ぞれｆＰ
Ｓ科ガスライン２０８よび空気ライン３０を通じて燃料
ガスおよび空気が送り込まれる。また各ライン２０．３
０にはそれぞれ供給、圧力１ＩＮ１手段としてのコント
ロール９Ｐ２１および３１が接続されている。なお図中
の２２゜３２は凝ａ器に通じるベントに通じるものであ
る。
け、：・・− るガス圧力制御システムは４１図のよう憂こ構成されて
いる。すなわち１ｌｔｊ４１ｃおいて、１ｏは電池本体
であり、燃料電極１１．仝Ａ電極１２．マトリックス層
１３，８よび燃料室１４．空気室１５から構成されてい
る。そして燃料室１４．ツ気室１５Ｊζはそ右ぞれｆＰ
Ｓ科ガスライン２０８よび空気ライン３０を通じて燃料
ガスおよび空気が送り込まれる。また各ライン２０．３
０にはそれぞれ供給、圧力１ＩＮ１手段としてのコント
ロール９Ｐ２１および３１が接続されている。なお図中
の２２゜３２は凝ａ器に通じるベントに通じるものであ
る。
そして燃料ガスは図示されてないり７オー肩を経由し、
空気は大気中からそれ呵れブロア寺ｌこより卯圧されて
送られてくる。上記のガス供給系統に刈し燃料ガスライ
ン２ｏと２気ライン３ｏとの聞ｌこ差圧検出手段として
の走圧発ｆ！１待４０が接続されており、この差圧発信
器４０の出力信号を基Ｉこフィードバック制御ある、い
は演算処理によって、前記の圧力調整器２１．３１を作
動しで圧力制御を行うようｌこ構成されている。そして
燃料ガスライン２０と空気ライン３０との間で圧力のア
ンバランスが生じた場合ｔこは、電池本体１の人口−で
の燃料ガス圧と空気圧との圧力差が許容値範囲に収まる
ように圧力−制御を行う。なお図中の４１ 、４２゜４
３は差圧発信器４０の保守１点検、および零点ｒＡ贅を
行うためにそれぞれ燃料ガスライン２０゜空気ライン３
０および両方のラインの間にまたがって介挿された手動
止弁であり、差圧発信器４゜の零点調整は止弁４１．４
２を閉じ、４３を開いて電池本体人口側におけるライン
２ｏと３０の間の圧力バランスを待った状態で行われる
。また常時は止弁４１と４２が閤、４３が閉の状態に保
持されている。
空気は大気中からそれ呵れブロア寺ｌこより卯圧されて
送られてくる。上記のガス供給系統に刈し燃料ガスライ
ン２ｏと２気ライン３ｏとの聞ｌこ差圧検出手段として
の走圧発ｆ！１待４０が接続されており、この差圧発信
器４０の出力信号を基Ｉこフィードバック制御ある、い
は演算処理によって、前記の圧力調整器２１．３１を作
動しで圧力制御を行うようｌこ構成されている。そして
燃料ガスライン２０と空気ライン３０との間で圧力のア
ンバランスが生じた場合ｔこは、電池本体１の人口−で
の燃料ガス圧と空気圧との圧力差が許容値範囲に収まる
ように圧力−制御を行う。なお図中の４１ 、４２゜４
３は差圧発信器４０の保守１点検、および零点ｒＡ贅を
行うためにそれぞれ燃料ガスライン２０゜空気ライン３
０および両方のラインの間にまたがって介挿された手動
止弁であり、差圧発信器４゜の零点調整は止弁４１．４
２を閉じ、４３を開いて電池本体人口側におけるライン
２ｏと３０の間の圧力バランスを待った状態で行われる
。また常時は止弁４１と４２が閤、４３が閉の状態に保
持されている。
しかして上記従来の圧力制御システムでは、電池の運転
中に差圧発信器４ｏの点検、零点！１１ＪＩＭを行うこ
とは極めて危険であり、これを行うことができなかった
。その理由は、止弁４３を−くと、燃料ガスと空気とが
１［秦混合し合って爆発事故を招く可能性があるためで
ある。才た上記システムでは、保守要員が運転中１ｃｌ
１１ｉ１才つて止弁４３を開いても同様な危険があり、
このことが圧力制御システムにおける安全面での重大な
欠点となっている。
中に差圧発信器４ｏの点検、零点！１１ＪＩＭを行うこ
とは極めて危険であり、これを行うことができなかった
。その理由は、止弁４３を−くと、燃料ガスと空気とが
１［秦混合し合って爆発事故を招く可能性があるためで
ある。才た上記システムでは、保守要員が運転中１ｃｌ
１１ｉ１才つて止弁４３を開いても同様な危険があり、
このことが圧力制御システムにおける安全面での重大な
欠点となっている。
また上記のような問題の対策として、第２図に示す圧力
制御方式が９４されている。すなわち第２図において、
燃料ガスライン２０および空気ライン３０とは別に、新
たに例えば窒素ガスを用いた不活性ガスライン５０が設
けられている。この不活性ガスライン５０は、一方にお
いて圧力ボンベ等の窒素ガス圧力源に接続され、更に電
池本体１０を収容した圧力容器１６にも接続してこの容
器内を不活性ガス零囲気ｌこ保っている。また該ライｙ
５０の圧力＃側には圧力調整用のコントロール弁５１が
介挿されており、この弁５１へ圧力設定器５２へ設定値
を与えて弁５１を作動させることにより、不活性ガスラ
イン５０の供給圧力が所定の圧力に保持される。一方、
不活性ガスライン５０と燃料ガスライン２０の間、およ
び不活性ガスライ１５０と空気ライン３６との関ｌこは
それぞれ差圧発信器６０．７０が接続され、各差圧発信
器６０．７０の出力信号がコレ、トロール弁２１゜３１
に与えられるようにされている。また各差圧発信器の保
守点検、零点調整のために、図示のように止弁６１．６
２．７１．７２詔よび５３が谷ライン２０．３０．５０
と直列および相互間にまたがって介挿されている。なお
符号５４は排気ベントである。
制御方式が９４されている。すなわち第２図において、
燃料ガスライン２０および空気ライン３０とは別に、新
たに例えば窒素ガスを用いた不活性ガスライン５０が設
けられている。この不活性ガスライン５０は、一方にお
いて圧力ボンベ等の窒素ガス圧力源に接続され、更に電
池本体１０を収容した圧力容器１６にも接続してこの容
器内を不活性ガス零囲気ｌこ保っている。また該ライｙ
５０の圧力＃側には圧力調整用のコントロール弁５１が
介挿されており、この弁５１へ圧力設定器５２へ設定値
を与えて弁５１を作動させることにより、不活性ガスラ
イン５０の供給圧力が所定の圧力に保持される。一方、
不活性ガスライン５０と燃料ガスライン２０の間、およ
び不活性ガスライ１５０と空気ライン３６との関ｌこは
それぞれ差圧発信器６０．７０が接続され、各差圧発信
器６０．７０の出力信号がコレ、トロール弁２１゜３１
に与えられるようにされている。また各差圧発信器の保
守点検、零点調整のために、図示のように止弁６１．６
２．７１．７２詔よび５３が谷ライン２０．３０．５０
と直列および相互間にまたがって介挿されている。なお
符号５４は排気ベントである。
かかる方式では、不活性ガスライン５０のガス圧を基準
として、この圧力と燃料ガスの圧力および空気の圧力が
比較され、燃料ガスあるいは空気の電池人口側圧力が変
動した際に、その差圧が差圧発Ｍ器ｅ ｏ 、 ７０に
検出されてコントロール弁２１．３１を作動し、差圧を
減じる方向に圧力制御が行われる。才た差動発信器６０
．７０の零点調整は止５ｆ６１．６２．５３、あるいは
止弁７１゜７２．５３の閣で行われるので、燃料ガスと
空気とが１１［Ｗ！混合し合う恐れはなく、それだけ高
い信頼性が得られる。・・ ところで第１図□・１．第２図のようｌこ、差圧発１１
器。
として、この圧力と燃料ガスの圧力および空気の圧力が
比較され、燃料ガスあるいは空気の電池人口側圧力が変
動した際に、その差圧が差圧発Ｍ器ｅ ｏ 、 ７０に
検出されてコントロール弁２１．３１を作動し、差圧を
減じる方向に圧力制御が行われる。才た差動発信器６０
．７０の零点調整は止５ｆ６１．６２．５３、あるいは
止弁７１゜７２．５３の閣で行われるので、燃料ガスと
空気とが１１［Ｗ！混合し合う恐れはなく、それだけ高
い信頼性が得られる。・・ ところで第１図□・１．第２図のようｌこ、差圧発１１
器。
コントロール弁等２す供給ガス圧力制御系を構成した従
来の方式では′□；１その制御性能に限界があり、□！ 顧述したように燃料電池の作動圧力ｌこ対してその１
／ １０００オーダーの精度で、かつ早い応答特性が要
求される微差圧の制御に対しては、コントロール弁のハ
ンチング現象が頻繁ｌこ発生したり、あるいは制御系の
不感帯のために制御不能バンド圧力範囲が発生し、この
ために燃料ガスあるいは空気の微少な圧力変動ｊこ対し
て制御系が十に追従できない問題が生じる。
来の方式では′□；１その制御性能に限界があり、□！ 顧述したように燃料電池の作動圧力ｌこ対してその１
／ １０００オーダーの精度で、かつ早い応答特性が要
求される微差圧の制御に対しては、コントロール弁のハ
ンチング現象が頻繁ｌこ発生したり、あるいは制御系の
不感帯のために制御不能バンド圧力範囲が発生し、この
ために燃料ガスあるいは空気の微少な圧力変動ｊこ対し
て制御系が十に追従できない問題が生じる。
−この発明はかかん点ｌこかんがみなされたものであり
、その目的は前記従来の圧力制御方式の欠点を除去し、
在来の制御系をその才ま使用しつつ、更に新たなｌ！素
を追加設置することにより、在来の制御系では対応でき
なかった燃料電池の運転上要求される微差圧制御を高精
度で、しかも応答性よく達成できるよう（こした燃料電
池の供給ガス圧力制御方式を提供することにある。
、その目的は前記従来の圧力制御方式の欠点を除去し、
在来の制御系をその才ま使用しつつ、更に新たなｌ！素
を追加設置することにより、在来の制御系では対応でき
なかった燃料電池の運転上要求される微差圧制御を高精
度で、しかも応答性よく達成できるよう（こした燃料電
池の供給ガス圧力制御方式を提供することにある。
かかる目的はこの発明により、燃料電池に対し、燃料ガ
スフィンおよび空気ラインごとに、互に底部域で連通し
合う二つのガス室の間の連通路を自由表面を有するシー
ル液体で封じてなる液封器を備え、かつ各液封器におけ
る一方のガス室をそれぞれ電池本体人口側の燃料ガスラ
インおよび空気ラインに接続するとともに、他方のガス
室には予めその圧力が所定圧力に設置された不活性ガス
を入力圧力として加え、燃料ガスあるいは空気の圧力が
変化した際に、前記不活性ガス圧を基準圧力としてこの
圧力と燃料ガス圧あるいは空気圧との間の差圧変動に伴
う液封器内の水位の変化によってそのガス室のガス占有
容積を増域させ、この結果として前記差圧を減じるよう
に構成したことにより達成される。
スフィンおよび空気ラインごとに、互に底部域で連通し
合う二つのガス室の間の連通路を自由表面を有するシー
ル液体で封じてなる液封器を備え、かつ各液封器におけ
る一方のガス室をそれぞれ電池本体人口側の燃料ガスラ
インおよび空気ラインに接続するとともに、他方のガス
室には予めその圧力が所定圧力に設置された不活性ガス
を入力圧力として加え、燃料ガスあるいは空気の圧力が
変化した際に、前記不活性ガス圧を基準圧力としてこの
圧力と燃料ガス圧あるいは空気圧との間の差圧変動に伴
う液封器内の水位の変化によってそのガス室のガス占有
容積を増域させ、この結果として前記差圧を減じるよう
に構成したことにより達成される。
以下この発明を図示実施例に基づき詳述する。
第３図において、第２図と同じ符号は一一部品せて液封
器８０と９０が設けである。この液封器８０．９０は、
互に底部域で遅通し合う二つのガス室８１．８２および
９１．９２を有し、かつその連通路には自由表面を有す
る水等のシール液体８３．９３が封入されていて、二つ
のガス室の相互の間を液シールしている。そして各ガス
室のうち、一方のガス室８１．９１がそれぞれ電池本体
人口側の燃料ガスライン２０．空気ライン３ｏに接続さ
れ、他方のガス室８２．９２は不活性ガスライン５０に
接続されている。なお８４．９４は液面レベル針、８５
．９５はドレン弁であり、これ等で外部からの操作で液
面のレベルを任意−こ設定できる液面レベル調整手段を
構成している。また８６．８７および９６．９７は液封
器８０゜９０に付属した手動止弁である。なお液封器の
構造は図示例のものに限定されるものではなく、例えば
マノメータのように二つのガス室の間を■字形の連通路
で結んで構成したものでもよい。
器８０と９０が設けである。この液封器８０．９０は、
互に底部域で遅通し合う二つのガス室８１．８２および
９１．９２を有し、かつその連通路には自由表面を有す
る水等のシール液体８３．９３が封入されていて、二つ
のガス室の相互の間を液シールしている。そして各ガス
室のうち、一方のガス室８１．９１がそれぞれ電池本体
人口側の燃料ガスライン２０．空気ライン３ｏに接続さ
れ、他方のガス室８２．９２は不活性ガスライン５０に
接続されている。なお８４．９４は液面レベル針、８５
．９５はドレン弁であり、これ等で外部からの操作で液
面のレベルを任意−こ設定できる液面レベル調整手段を
構成している。また８６．８７および９６．９７は液封
器８０゜９０に付属した手動止弁である。なお液封器の
構造は図示例のものに限定されるものではなく、例えば
マノメータのように二つのガス室の間を■字形の連通路
で結んで構成したものでもよい。
次に上記装置の制御動作について述べる。談ずコントロ
ール弁２１．３１および差圧発信器６０゜７０を含む制
御系は従来と同様に作動し、燃料ガス室１４．空気１１
１５へ供給する反応ガスの供給圧力を燃料電池の運転上
で！される所足の作動圧力に合わせて圧力制御するｄ：
ｔかして電池本体１０に対して要求される燃禮ガスと９
気との差圧許容限界に近い微差圧の圧力変動が燃料ガス
ライン２０．空気ライン３０あるいは電池本体の内部で
生じた場合には、この微差圧は前記の制御系の不感帯の
範囲に近いため十分に追随制御することができない。こ
の場合に、この発明により追加設置された前記の液封器
が有効に作動することになる。今燃料ガスライン２０１
１１で圧力変動ΔＰＨが生じた場合を例として説明する
。液封Ｉ！８０におけるガス室８１の圧力は、定常時の
圧力ＰＩＥに対してＰＨ±ｄＨに変わる。これに対して
ガス室８２の圧力は不活性ガスライン５０で設定された
所定圧力ＰＭに保たれており、この圧力ＰＭと前記の圧
力ＰＨ±４２Ｈとの間の差圧変動分に応じて水位が変位
すムこれによってガス室８１内のガスで占める容積が賞
化し、ガス室８１の中の燃料ガス゛は圧縮または膨張す
る。この結果ガス室８１の圧力変化がそのまま電池本体
内の燃料ガス室１４を含む燃料ガスフィン２０に作用し
て、定常時の圧力ＰＨＩこ近い平”、。
ール弁２１．３１および差圧発信器６０゜７０を含む制
御系は従来と同様に作動し、燃料ガス室１４．空気１１
１５へ供給する反応ガスの供給圧力を燃料電池の運転上
で！される所足の作動圧力に合わせて圧力制御するｄ：
ｔかして電池本体１０に対して要求される燃禮ガスと９
気との差圧許容限界に近い微差圧の圧力変動が燃料ガス
ライン２０．空気ライン３０あるいは電池本体の内部で
生じた場合には、この微差圧は前記の制御系の不感帯の
範囲に近いため十分に追随制御することができない。こ
の場合に、この発明により追加設置された前記の液封器
が有効に作動することになる。今燃料ガスライン２０１
１１で圧力変動ΔＰＨが生じた場合を例として説明する
。液封Ｉ！８０におけるガス室８１の圧力は、定常時の
圧力ＰＩＥに対してＰＨ±ｄＨに変わる。これに対して
ガス室８２の圧力は不活性ガスライン５０で設定された
所定圧力ＰＭに保たれており、この圧力ＰＭと前記の圧
力ＰＨ±４２Ｈとの間の差圧変動分に応じて水位が変位
すムこれによってガス室８１内のガスで占める容積が賞
化し、ガス室８１の中の燃料ガス゛は圧縮または膨張す
る。この結果ガス室８１の圧力変化がそのまま電池本体
内の燃料ガス室１４を含む燃料ガスフィン２０に作用し
て、定常時の圧力ＰＨＩこ近い平”、。
均化された圧力に近づいて安定する。つまりこれによっ
て圧力ｉ（ｔ、、Ｐが減じ、電池本体内では燃料ガスと
空気との間の差圧はその許容範囲内に収まること憂こな
る。才な上記動作は空気ライン側の液封器９０でも同様
に行われる。しかもとの液封器８０．９０による上記の
動作は極めて応答性もよく、実用的な値として電池本体
に要求される差圧の許容限界である水柱３０ミリメート
ル以下の微差圧に対しても高感度で動作することが実験
結果からも確認されている。か＜−シて燃料ガスあるい
は空気の圧力が微小変化した場合にも高楕縦のもとで液
封器８０．９０が素早やく作動して電池本体を保睡する
ことができる。
て圧力ｉ（ｔ、、Ｐが減じ、電池本体内では燃料ガスと
空気との間の差圧はその許容範囲内に収まること憂こな
る。才な上記動作は空気ライン側の液封器９０でも同様
に行われる。しかもとの液封器８０．９０による上記の
動作は極めて応答性もよく、実用的な値として電池本体
に要求される差圧の許容限界である水柱３０ミリメート
ル以下の微差圧に対しても高感度で動作することが実験
結果からも確認されている。か＜−シて燃料ガスあるい
は空気の圧力が微小変化した場合にも高楕縦のもとで液
封器８０．９０が素早やく作動して電池本体を保睡する
ことができる。
またこの場合に、不活性ガスライン５０の設定圧力値を
定常運転時における燃料ガスおよび空気の作動圧力より
も多少高い圧力に設定しておくことにより、次のような
格別な効果が得られる。すなわちコントロール弁２１．
３１を含む情の制御系で停電、油圧喪失などによりコン
トロール弁２１．３１の動作不能の状態に陥った際に、
燃料、！２！気ガスライン側で大きな圧力降下が生じた
とすると、この場合に不活性ガス圧を高い圧力ｌこ保持
しておけば、液封器８０．９０において、ガス室８１と
８２あるいは９１と９２の関に作用する大きな圧力差に
よってガス室８２．９２１４１１の液面が大きく押し下
げられる。この結果ガス境界となっていた液シールが破
れて不活性ガスが直接燃料ガスライン２０あるいは空気
ライン３０へ流入し、直ちに電池本体内部での燃料ガス
圧あるいは空気圧を回復させることができる。また前記
とは逆に負荷しゃ断などにより圧力が反転して燃料ガス
。
定常運転時における燃料ガスおよび空気の作動圧力より
も多少高い圧力に設定しておくことにより、次のような
格別な効果が得られる。すなわちコントロール弁２１．
３１を含む情の制御系で停電、油圧喪失などによりコン
トロール弁２１．３１の動作不能の状態に陥った際に、
燃料、！２！気ガスライン側で大きな圧力降下が生じた
とすると、この場合に不活性ガス圧を高い圧力ｌこ保持
しておけば、液封器８０．９０において、ガス室８１と
８２あるいは９１と９２の関に作用する大きな圧力差に
よってガス室８２．９２１４１１の液面が大きく押し下
げられる。この結果ガス境界となっていた液シールが破
れて不活性ガスが直接燃料ガスライン２０あるいは空気
ライン３０へ流入し、直ちに電池本体内部での燃料ガス
圧あるいは空気圧を回復させることができる。また前記
とは逆に負荷しゃ断などにより圧力が反転して燃料ガス
。
空気の圧力が大となった場合には、液封器８０゜９０の
中を通じて高圧の燃料ガスあるいは空気が不活性ガスラ
イン５０の方へ流れ込み、電池本体ｌＯでの過大な圧力
を素早やく放圧することができる。つまり液封器８０．
９０が放圧器として働く。またこの場合にも燃料ガス七
空気との直ｌｉ！混合による爆発の危険はない。なお前
記の動作は液封器８０．９０内に封入されているシール
液体−８３，９３の定常時におけるｇ面しベルによって
その動作特性が左右され、実際には電池本体１０の保−
の面から親電される変動圧力で液シールが破られるよう
に液面レベルを予め設定しておく必要がある。このため
の手段として、先述した液面し ベル針、８４．９４１
３よびドレン弁８５゜９５を用いることによって外部か
ら容易に関節することができる。
中を通じて高圧の燃料ガスあるいは空気が不活性ガスラ
イン５０の方へ流れ込み、電池本体ｌＯでの過大な圧力
を素早やく放圧することができる。つまり液封器８０．
９０が放圧器として働く。またこの場合にも燃料ガス七
空気との直ｌｉ！混合による爆発の危険はない。なお前
記の動作は液封器８０．９０内に封入されているシール
液体−８３，９３の定常時におけるｇ面しベルによって
その動作特性が左右され、実際には電池本体１０の保−
の面から親電される変動圧力で液シールが破られるよう
に液面レベルを予め設定しておく必要がある。このため
の手段として、先述した液面し ベル針、８４．９４１
３よびドレン弁８５゜９５を用いることによって外部か
ら容易に関節することができる。
以上述べたようにこの発明によれば、その製作費も安く
かつ殆ど保守を必要としない簡易な構造の液封器を追加
設定したことＩこよス在来の制御系では十分に対応し得
なかった燃料ガスあるいはｇ！気の微小な圧力変動に対
しでも、これに即応した圧力制御を行って電池本体に供
給される燃料ガスと空気との間の差圧を許容範囲内に収
めて安全−こ保−することが可能となり、かくして高精
縦で応答性の優れた微差圧制御を達成することができる
し、また液封器が急激な圧力変動に対しては放圧安全器
として働く。このことにより燃料電池の運転上での信頼
性を大巾に向することができ等、その効果はＪそ大であ
る。
かつ殆ど保守を必要としない簡易な構造の液封器を追加
設定したことＩこよス在来の制御系では十分に対応し得
なかった燃料ガスあるいはｇ！気の微小な圧力変動に対
しでも、これに即応した圧力制御を行って電池本体に供
給される燃料ガスと空気との間の差圧を許容範囲内に収
めて安全−こ保−することが可能となり、かくして高精
縦で応答性の優れた微差圧制御を達成することができる
し、また液封器が急激な圧力変動に対しては放圧安全器
として働く。このことにより燃料電池の運転上での信頼
性を大巾に向することができ等、その効果はＪそ大であ
る。
第１同右よび第２図は従来に哀ける供給ガヘ圧力制御シ
ステムを示した燃料電池の燃料ガス、空気の供給系統図
、第３図はこの発明の実施例による系統図である。 ｌＯ：燃料電池本体、１１．１２：電極、１３：マトリ
ックス層、１４：燃料ガス室、１５：空気室、２０：燃
料ガスライン、３０：空気ライン、５０：不活性ガスラ
イン、２１．３１．５１：供給圧力調整手段としてのコ
ントルール弁、５２：圧力設定器、６０．７０：差圧発
信器、８０ 、９０：液封器、８１．８２．９１．９２
：ガス室、８３．９３：シール液体、８４．９４：液面
レベル針、８５．９５：液面レベルｖＩ４４１手段とし
てのドレン弁。 ＋ １ 図 才 ２ 図 ４ ↑ ３ 図 へ２
ステムを示した燃料電池の燃料ガス、空気の供給系統図
、第３図はこの発明の実施例による系統図である。 ｌＯ：燃料電池本体、１１．１２：電極、１３：マトリ
ックス層、１４：燃料ガス室、１５：空気室、２０：燃
料ガスライン、３０：空気ライン、５０：不活性ガスラ
イン、２１．３１．５１：供給圧力調整手段としてのコ
ントルール弁、５２：圧力設定器、６０．７０：差圧発
信器、８０ 、９０：液封器、８１．８２．９１．９２
：ガス室、８３．９３：シール液体、８４．９４：液面
レベル針、８５．９５：液面レベルｖＩ４４１手段とし
てのドレン弁。 ＋ １ 図 才 ２ 図 ４ ↑ ３ 図 へ２
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １３Ｉｔ解質を保持したマトリックス層を挾んで燃料電
極および空気電極を対極させてなる電池本体の各電極へ
それぞれ供給圧力調整手段を備えた燃料ガスラインおよ
び空気ラインを通じて燃料ガス。 空気を供給するようにした燃料電池に対し、燃料ガスラ
インおよび空気ラインの各ラインごとに岳に底部域で連
通し合う二つのガス室の闇の遅通路を自由表面を有する
シール液体で到じてなる液封器を備え、かつ各液封器に
おける一方のガス蔓をそれぞれ電池本体人口−の燃料ガ
スラインおよび空気ラインに接続するとともに、他方の
ガス室には予めその圧力が所犀圧力に設定された不活性
ガスを人力圧力として加え、燃料ガス圧あるいは空気圧
が変化した際に、前記不活性ガス圧を基準圧としてこの
圧力と燃料ガス圧あるいは空気圧との閾の差圧Ｒ１ｈに
伴う液封器内の水位の変化によってそのガス室のガス占
有容積を増減させ、この結果として前記走圧を減じるよ
うにしたことを特徴とする燃料電池の供給ガス圧力制＃
装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の制御ｉｆｃ置において
、不活性ガスの圧力が通常の連転状態では電池本体人口
冑における燃料ガスの圧力および空気の圧力よりも大に
なるように設定されていることを１！＃黴とする燃料電
池の供給ガス圧力制御装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載の制御装置において、液
封器が器内に封入したシール液体の液面レベル調整手段
を備えていることを特徴とする燃料電池の供給ガス圧力
制＃装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57048377A JPS58165269A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | 燃料電池の供給ガス圧力制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57048377A JPS58165269A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | 燃料電池の供給ガス圧力制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58165269A true JPS58165269A (ja) | 1983-09-30 |
| JPH0227788B2 JPH0227788B2 (ja) | 1990-06-19 |
Family
ID=12801627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57048377A Granted JPS58165269A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | 燃料電池の供給ガス圧力制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58165269A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60133666A (ja) * | 1983-12-22 | 1985-07-16 | Toshiba Corp | 燃料電池装置 |
| JPS60208060A (ja) * | 1984-04-02 | 1985-10-19 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電設備 |
-
1982
- 1982-03-26 JP JP57048377A patent/JPS58165269A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60133666A (ja) * | 1983-12-22 | 1985-07-16 | Toshiba Corp | 燃料電池装置 |
| JPS60208060A (ja) * | 1984-04-02 | 1985-10-19 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電設備 |
| JPH0363184B2 (ja) * | 1984-04-02 | 1991-09-30 | Hitachi Ltd |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0227788B2 (ja) | 1990-06-19 |
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