(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード極とカソード極とを有する燃料電池と、第１のブロワから改質器の改質室を経由して前記アノード極へ至るラインと、前記アノード極から前記改質器の燃焼室を経由して第２のブロワへ至るアノードガス排出ラインと、該第２のブロワから前記カソード極へ至るラインと、カソード極から前記改質器の燃焼部とタービンのそれぞれに至るカソードガス排出ラインと、を備えた燃料電池発電設備に使用される極間差圧制御装置であって、
前記燃料電池のアノードガス出口部の所の前記アノードガス排出ラインと該燃料電池のカソードガス出口部の所の前記カソードガス排出ラインとの間に設けられた極間差圧計と、
前記改質器の燃焼室の出口部から前記第２のブロワの入口部までの間の前記アノードガス排出ラインから分岐状に設けられたアノードガス系外放出ラインと、アノードガスをアノードガス排出ラインから系外へ流す様にこのアノードガス系外放出ラインに設けられた極間差圧制御弁と、前記極間差圧計と極間差圧制御弁との間に設けられて該極間差圧計からの計測信号に応じて該極間差圧制御弁の開度を制御する制御器とを備えていることを特徴とする、燃料電池発電設備保護停止時の極間差圧制御装置。
【請求項２】
前記アノードガス系外放出ラインに設けられた遮断弁を備え、通常の運転中には前記遮断弁を全閉し、燃料電池発電設備の保護停止時には前記遮断弁を全開する、ことを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電設備保護停止時の極間差圧制御装置。
【請求項３】
アノードガス系外放出ラインが改質器の燃焼室の出口部付近の所から分岐している請求項１または請求項２の一つに記載の燃料電池発電設備保護停止時の極間差圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、燃料電池発電設備保護停止時の極間差圧制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の燃料電池発電設備は、たとえば、図３に示すような構成からなっている。図３において、１はアノード極Ａおよびカソード極Ｃなどを有する燃料電池、２は改質室Ｒｅおよび燃焼室Ｃｏなどを有する改質器、３は燃料ブロワ（第１のブロワ）、４は燃料予熱器、５は空気予熱器、６は凝縮器、７は気水分離ドラム、８は第２のブロワ（低温ブロワ）、９は高温ブロワ、１０はタービン、１１は空気圧縮機、１２は電動ブロワ、１３はアノードガス排出ライン、１４はカソードガス排出ラインである。
【０００３】
すなわち、燃料電池発電設備の運転中のアノード出口ガスは改質器２の燃焼室Ｃｏで燃焼され、空気予熱器５、凝縮器６、気水分離ドラム７を経て第２のブロワ（低温ブロワ）８で昇圧され、空気予熱器５で昇温されてから高温ブロワ９に至り、昇圧されてカソード極Ｃに至る。またカソード出口ガスは一部が改質器２の燃焼室Ｃｏに、他部がタービン１０に至り、該タービンを駆動したのちに、図示されていない排熱回収蒸気発生装置に至る。
【０００４】
そして、上記のような運転中は、アノード極Ａとカソード極Ｃの間の極間差圧は許容値内に維持されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３に示した従来の燃料電池発電設備においては、運転停止時、とくに、緊急停止時などの保護停止時には、アノードガス排出系の第２のブロワ（低温ブロワ）８および高温ブロワ９も停止となるため、アノードガス排出ライン１３がブロックされた状態になって増圧され、他方、カソードガス排出ライン１４はタービン１０に連通したままであるため、カソードガス排出系は早目に圧力が抜ける状態になる。
【０００６】
このため、アノード極Ａとカソード極Ｃの間の極間差圧が上昇し、燃料電池が損傷してしまうという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものである。すなわち、本発明は、燃料電池の保護停止時に極間差圧の過大な上昇を抑制することができて、電池損傷を防止するようにした燃料電池発電設備保護停止時の極間差圧制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、アノード極とカソード極とを有する燃料電池と、第１のブロワから改質器の改質室を経由して前記アノード極へ至るラインと、前記アノード極から前記改質器の燃焼室を経由して第２のブロワへ至るアノードガス排出ラインと、該第２のブロワから前記カソード極へ至るラインと、カソード極から前記改質器の燃焼部とタービンのそれぞれに至るカソードガス排出ラインと、を備えた燃料電池発電設備に使用される極間差圧制御装置であって、燃料電池のアノードガス出口部の所のアノードガス排出ラインと該燃料電池のカソードガス出口部の所のカソードガス排出ラインとの間に設けられた極間差圧計と、改質器の燃焼室の出口部から第２のブロワ（低温ブロワ）の入口部までの間のアノードガス排出ラインから分岐状に設けられたアノドガス系外放出ラインと、アノードガスをアノードガス排出ラインから系外へ流す様にこのアノードガス系外放出ラインに設けられた極間差圧制御弁と、前記極間差圧計と極間差圧制御弁との間に設けられて該極間差圧計からの計測信号に応じて該極間差圧制御弁の開度を制御する制御器とを備えているものとした。
さらに好ましくは、前記アノードガス系外放出ラインに設けられた遮断弁を備え、通常の運転中には前記遮断弁を全閉し、燃料電池発電設備の保護停止時には前記遮断弁を全開するものとした。
【０００９】
【作用】
本発明によれば、燃料電池のアノードガス出口部の所のアノードガス排出ラインと該燃料電池のカソードガス出口部の所のカソードガス排出ラインとの間に設けられた極間差圧計と、改質器の燃焼室の出口部から第２のブロワ（低温ブロワ）の入口部までの間のアノードガス排出ラインから分岐状に設けられたアノドガス系外放出ラインと、アノードガスをアノードガス排出ラインから系外へ流す様にこのアノードガス系外放出ラインに設けられた極間差圧制御弁と、前記極間差圧計と極間差圧制御弁との間に設けられて該極間差圧計からの計測信号に応じて該極間差圧制御弁の開度を制御する制御器とを備えているので、燃料電池発電設備の保護停止時には、アノード極とカソード極の間の差圧は前記極間差圧計によって計測されてその計測信号が前記制御器に送信され、該制御器では、許容値以内にするための設定値と比較され、計測された差圧が設定値よりも大きい場合に、該制御器がその大きい度合に応じて前記制御弁の開度を制御し、アノードガスをアノードガス排出ラインから系外へ流す。
さらに、前記アノードガス系外放出ラインに設けられた遮断弁を備え、通常の運転中には前記遮断弁を全閉し、燃料電池発電設備の保護停止時には前記遮断弁を全開するので、燃料電池発電設備の通常運転時には、アノードガス系外放出欄からのアノードガスの漏れをゼロとすることができる。
【００１０】
したがって、アノード極とカソード極の間の極間差圧は許容値以内に保持される。
【００１１】
【実施例】
図１は本発明の第１実施例を示している。図１において、符号１から１４までは図３の場合と同じである。そして、１５は前記燃料電池１のアノードガス出口部、１６は該電池１のカソードガス出口部、１７は該改質器２の燃焼室Ｃｏの出口部、１８は第２のブロワ（低温ブロワ）８の入口部、１９は前記アノードガス出口部１５の所のアノードガス排出ライン１３とカソードガス出口部１６の所のカソードガス排出ライン１４との間に設けられた極間差圧計、２０は該第２のブロワ（低温ブロワ）８の入口部１８の付近の所から分岐しているアノードガス系外放出ライン、２１は該放出ライン２０に設けられた極間差圧制御弁、２２は該放出ライン２０に設けられた遮断弁、２３は該極間差圧計１９と極間差圧制御弁２１を接続している信号ライン、２４は該信号ライン２３に設けられて前記極間差圧計１９からの計測信号に応じて極間差圧制御弁２１の開度を制御する制御器である。
【００１２】
図１に示すように構成された燃料電池発電設備保護停止時の極間差圧制御装置においては、該設備の保護停止時には、まず、アノードガス系外放出ライン２０の遮断弁２２を全開にしておく。そして、アノード極Ａとカソード極Ｃの間の差圧は極間差圧計１９によって計測されてその計測信号が制御器２４に送信され、制御器２４では、許容値以内にするための設定値と比較され、計測された差圧が設定値よりも大きい場合に、制御器２４がその大きい度合に応じて極間差圧制御弁２１の開度を制御する。
【００１３】
したがって、アノード極Ａとカソード極Ｃの間の極間差圧は許容値以内に保持される。なお燃料電池発電設備の通常の運転中には、本発明の制御装置を使用する必要はないので、遮断弁２２を全閉にするが、運転中でも、安全のために使用してもよい。
【００１４】
図２では本発明の第２実施例を示している。図２では、アノードガス系外放出ライン２０が改質器２の燃焼室Ｃｏの出口部１７の付近の所から分岐している。このようにすると、前述の第１実施例よりも、アノードガスの系外への放出が早目に行なわれて、そのアノードガスが所有しているエネルギー損失がそれだけ大きくなるが、制御の際に応答が早くなる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、燃料電池のアノードガス出口部の所のアノードガス排出ラインと該燃料電池のカソードガス出口部の所のカソードガス排出ラインとの間に設けられた極間差圧計と、改質器の燃焼室の出口部から第２のブロワ（低温ブロワ）の入口部までの間のアノードガス排出ラインから分岐状に設けられたアノドガス系外放出ラインと、このアノードガス系外放出ラインに設けられた極間差圧制御弁と、前記極間差圧計と極間差圧制御弁との間に設けられて該極間差圧計からの計測信号に応じて該極間差圧制御弁の開度を制御する制御器とを備えているので、燃料電池発電設備の保護停止時には、アノード極とカソード極の間の差圧は前記極間差圧計によって計測されてその計測信号が前記制御器に送信され、該制御器では、許容値以内にするために、その計測信号に応じて該極間差圧制御弁の開度を制御する。
【００１６】
したがって、アノード極とカソード極の間の極間差圧は許容値以内に保持され、電池損傷が防止される。しかも、前記アノードガス系外放出ラインは改質器の燃焼室の出口部より下流側でアノードガス排出ラインから分岐しているので、その放出されるアノードガスには可燃分が殆んど含まれていなく、安全である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示した全体構成図である。
【図２】本発明の第２実施例を示した全体構成図である。
【図３】従来の技術の一例を示した全体構成図である。
【符号の説明】
１ 燃料電池
２ 改質器
８ 低温ブロワ
１３ アノードガス排出ライン
１４ カソードガス排出ライン
１５ アノードガス出口部
１６ カソードガス出口部
１７ 燃焼室の出口部
１８ 低温ブロワの入口部
１９ 極間差圧計
２０ アノードガス系外放出ライン
２１ 極間差圧制御弁
２３ 信号ライン
２４ 制御器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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