JPS6318305B2 - - Google Patents

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JPS6318305B2
JPS6318305B2 JP57047923A JP4792382A JPS6318305B2 JP S6318305 B2 JPS6318305 B2 JP S6318305B2 JP 57047923 A JP57047923 A JP 57047923A JP 4792382 A JP4792382 A JP 4792382A JP S6318305 B2 JPS6318305 B2 JP S6318305B2
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JP
Japan
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fuel
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oxidizer
space inside
pressure
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Akira Sasaki
Yoichi Mizumoto
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、起動時又は停止時の圧力サージを
軽減することを目的とする燃料電池に関するもの
である。
従来この種の装置として第１図に示すものがあ
つた。図において１は圧力容器構造の電池筐体、
２はその電池筐体に収納された燃料電池本体、３
は燃料室、４は酸化剤室、５は燃料室３に燃料を
供給・排気する系統、６は酸化剤室４に酸化剤を
供給・排気する系統、７は電池筐体１に不活性ガ
スを供給・排気する系統、８は系統５と系統７と
を連結し燃料室３を不活性ガスでパージする系
統、９は系統６と系統７とを連結し酸化剤室４を
不活性ガスでパージする系統、１０ａ，１０ｂは
燃料と不活性ガスを切換える開閉弁、１０ｃ，１
０ｄは酸化剤と不活性ガスを切換える開閉弁、１
１ａは燃料の流量調節弁、１２ａは燃料流量計、
１１ｂは酸化剤の流量調節弁、１２ｂは酸化剤の
流量計、１１ｃは不活性ガスの流量調節弁、１２
ｃは不活性ガス流量計、１３ａは電池筐体１と燃
料室３の間の差圧調節弁、１３ｂは電池筐体１と
酸化剤室４の間の差圧調節弁、１３ｃは電池筐体
１の圧力調節弁、１４ａは電池筐体１と燃料室３
の間の差圧計、１４ｂは電池筐体１と酸化剤室４
の間の差圧計、１４ｃは電池筐体１の圧力計であ
る。
次に動作について説明する。燃料電池の起動時
は開閉弁１０ａ，１０ｄは閉とし開閉弁１０ｂ，
１０ｃを開とし電池筐体１、燃料室３、酸化剤室
４に窒素などの不活性ガスを供給する。このとき
不活性ガスの流量を各流量計１２ａ，１２ｂ，１
２ｃで検出し、流量調節弁１１ａ，１１ｂ，１１
ｃで制御する。また電池筐体１の圧力を圧力計１
４ｃで検出し圧力調節弁１３ｃで制御し任意の動
作圧力に設定する。さらに燃料室３と電池筐体１
の間の差圧を差圧計１４ａで検出し差圧調節弁１
３ａで制御すると同時に酸化剤室４と電池筐体１
の間の差圧を差圧計１４ｂで検出し差圧調節弁１
３ｂで制御する。燃料電池の起動時からこの間、
電池筐体１内圧力と燃料室３（又は酸化剤室４）
圧力との圧力差をできるだけ小さくするように流
量調節弁１１ａ〜１１ｃ、差圧調節弁１３ａ，１
３ｂ、圧力調節弁１３ｃを微妙に制御する必要が
あつた。
燃料電池本体２を所要の動作温度まで昇温後、
開閉弁１０ｂ，１０ｃを閉とし、開閉弁１０ａ，
１０ｄを開とし、燃料および酸化剤をそれぞれ燃
料室３酸化剤室４に所要流量を供給して、燃料電
池２を発電させる。
停止時は開閉弁１０ａ，１０ｄを閉とし開閉弁
１０ｂ，１０ｃを開として燃料室３酸化剤室４を
窒素などの不活性ガスで置換後電池筐体１の圧力
を大気圧にする。
この場合も、同様に、電池筐体１内圧力と燃料
室３（又は酸化剤室４）圧力との圧力差をできる
だけ小さくするように流量調節弁１１ａ〜１１
ｃ、差圧調節弁１３ａ，１３ｂ、圧力調節弁１３
ｃを微妙に制御する必要があつた。
従来の燃料電池の運転方法は以上のように構成
されているので、燃料および酸化剤と窒素などの
不活性ガスとの切換時に圧力サージが発生しやす
く、電池筐体１と燃料室３、又は酸化剤室４との
間のシール、さらに燃料室３と酸化剤室４とを隔
離する電解液を含浸させた多孔質部材（マトリツ
クス）および電極を破壊する危険性があつた。ま
た電池筐体１と燃料室３、又は酸化剤室４との間
の差圧を一定値以内に保持しながら上記のガス切
換を行なうと、起動、停止に長時間を必要とする
などの欠点があつた。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、電池筐体内の燃料
系統又は燃料室に設けられ、上記電池筐体内空間
と燃料室との連通を開閉し、燃料電池の起動時又
は停止時に上記電池筐体内空間と燃料室とを連通
して電池筐体内空間の不活性ガスを上記燃料室に
供給する開閉弁、及び上記電池筐体内空間の酸化
剤系統又は酸化剤室に設けられ、上記電池筐体内
空間と酸化剤室との連通を開閉し、燃料電池の起
動時又は停止時に上記電池筐体内空間と酸化剤室
とを連通して電池筐体内空間の不活性ガスを上記
酸化剤室に供給する開閉弁を備えたので、起動時
又は停止時に燃料室と酸化剤室に不活性ガスを供
給するとき、電池筐体内の不活性ガスを燃料電池
本体の燃料室、酸化剤室に供給することにより、
電池筐体と燃料室（又は酸化剤室）とで圧力差が
ほとんど発生せずに供給でき、そのためガス切換
時に発生する圧力サージを軽減し、さらに起動、
又は停止に要する時間を短縮できる燃料電池を提
供することを目的としている。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第２図において１〜７および１１ａ，１１
ｂ，１１ｃ〜１４ａ，１４ｂ，１４ｃは上記従来
装置と同一のものである。１５ａは電池筐体１の
内部の燃料系統５に取付けられ、電池筐体１内空
間と燃料系統５との連通を開閉する電磁開閉弁、
１５ｂは電池筐体１の内部の酸化剤系統６に取付
けられ、電池筐体１内空間と酸化剤系統６との連
通を開閉する電磁開閉弁である。上記開閉弁１５
ａ，１５ｂの弁口径は、燃料室３および酸化剤室
４の容積と、不活性ガスで燃料室３、酸化剤室４
を置換するのに要求される時間から最大流量を求
め、さらに燃料電池が定常負荷運転時に設定され
る電池筐体１と燃料室３との間の差圧および電池
筐体１と酸化剤室４との間の差圧から流量係数を
計算して決定する。これにより、上記開閉弁１５
ａ，１５ｂを使用して燃料室３酸化剤室４に不活
性ガスを供給している状態では、電池筐体１と燃
料室３との間の差圧および電池筐体１と酸化剤室
４との間の差圧は開閉弁１５ａ，１５ｂで発生す
る圧力損失により所要の値に設定される。
次に動作について説明する。燃料電池の起動時
は、まず燃料流量調節弁１１ａ酸化剤流量調節弁
１１ｂ、電池筐体１と燃料室３との差圧調節弁１
３ａ、電池筐体１と酸化剤室４との差圧調節弁１
３ｂを閉とし、開閉弁１５ａ，１５ｂを開とす
る。系統７を使用して電池筐体１、燃料室３、酸
化剤室４に窒素などの不活性ガスを供給して、電
池筐体１内部の圧力を所要の動作圧力に設定す
る。このとき、不活性ガスの流量計１２ｃで検出
し流量調節弁１１ｃで制御すると同時に電池筐体
１内部の圧力を圧力計１４ｃで検出し圧力調節弁
１３ｃで制御する。この状態では電池筐体１、燃
料室３、酸化剤室４は等圧となり差圧計１４ａ，
１４ｂは零点を示す。次に差圧調節弁１３ａ，１
３ｂを開としてから流量調節弁１１ａ，１１ｂを
開とし、その後上記開閉弁１５ａ，１５ｂを閉と
し、燃料室３酸化剤室４にそれぞれ燃料酸化剤を
所要流量だけ供給して燃料電池を発電させる。
このとき、電池筐体１と燃料室３の間の差圧を
差圧計１４ａで検出し差圧調節弁１３ａで制御す
ると同時に、電池筐体１と酸化剤室４の間の差圧
を差圧計１４ｂで検出し差圧調節弁１３ｂで制御
する。また電池筐体１内部の圧力を燃料室３酸化
剤室４の圧力よりやや高く（例えば100mm水柱）
設定する。また燃料電池の停止時は、まず上記開
閉弁１５ａ，１５ｂを開とし、次に流量調節弁１
１ａ，１１ｂを閉として燃料室３酸化剤室４を完
全に窒素などの不活性ガスで置換した後、封入の
ため差圧調節弁１３ａ，１３ｂを閉とする。
この後、上記流量調節弁１１ｃと圧力調節弁１
３ｃを制御して、電池筐体１内部の圧力を大気圧
にする。
なお、上記実施例では、開閉弁１５ａ，１５ｂ
を電池筐体１の内部で燃料電池本体２の上流側配
管部に設けたものを示したが、開閉弁１５ａ，１
５ｂを燃料室３酸化剤室４に直接設けても同様の
動作を期待できる。また開閉弁の一種である調節
弁を設けてもよい。
以上のように、この発明によれば、電池筐体内
の燃料系統又は燃料室に設けられ、上記電池筐体
内空間と燃料室との連通を開閉し、燃料電池の起
動時又は停止時に上記電池筐体内空間と燃料室と
を連通して電池筐体内空間の不活性ガスを上記燃
料室に供給する開閉弁、及び上記電池筐体内空間
の酸化剤系統又は酸化剤室に設けられ、上記電池
筐体内空間と酸化剤室との連通を開閉し、燃料電
池の起動時又は停止時に上記電池筐体内空間と酸
化剤室とを連通して電池筐体末空間の不活性ガス
を上記酸化剤室に供給する開閉弁を備えたので、
ガス切換時に発生する圧力サージを軽減し、簡単
な構成にて短時間の起動、停止が可能となる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の燃料電池用ガス供給装置の系統
図、第２図はこの発明の一実施例による燃料電池
用ガス供給装置の系統図である。 １……電池筐体、２……燃料電池本体、３……
燃料室、４……酸化剤室、５……燃料系統、６…
…酸化剤系統、７……不活性ガス系統、８……燃
料室パージ系統、９……酸化剤室パージ系統、１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ……開閉弁、１１
ａ，１１ｂ，１１ｃ……流量調節弁、１２ａ，１
２ｂ，１２ｃ……流量計、１３ａ，１３ｂ……差
圧調節弁、１３ｃ……圧力調節弁、１４ａ，１４
ｂ……差圧計、１４ｃ……圧力計、１５ａ，１５
ｂ……開閉弁。なお、図中、同一符号は同一、又
は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 燃料が供給される燃料室と酸化剤が供給され
    る酸化剤室を有する燃料電池本体、この燃料電池
    本体を収納し、内部空間に不活性ガスが供給され
    る圧力容器構造の電池筐体、上記電池筐体内空間
    に流量調節弁を介して不活性ガスを供給すると共
    に圧力調節弁を介して排出する不活性ガス系統、
    上記燃料室に流量調整弁を介して燃料を供給する
    と共に差圧調節弁で上記電池筐体内空間の圧力と
    燃料室の圧力との差圧を調節しながら排出する燃
    料系統、上記酸化剤に流量調節弁を介して酸化剤
    を供給すると共に差圧調節弁で上記電池筐体内空
    間の圧力と酸化剤室の圧力との差圧を調節しなが
    ら排出する酸化剤系統、上記電池筐体内の燃料系
    統又は燃料室に設けられ、上記電池筐体内空間と
    燃料室との連通を開閉し、燃料電池の起動時又は
    停止時に上記電池筐体内空間と燃料室とを連通し
    て電池筐体内空間の不活性ガスを上記燃料室に供
    給する開閉弁、及び上記電池筐体内空間の酸化剤
    系統又は酸化剤室に設けられ、上記電池筐体内空
    間と酸化剤室との連通を開閉し、燃料電池の起動
    時又は停止時に上記電池筐体内空間と酸化剤室と
    を連通して電池筐体内空間の不活性ガスを上記酸
    化剤室に供給する開閉弁を備えた燃料電池。
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