(57)【要約】【課題】  固体酸化物燃料電池に代わって運転時に必要な燃料気体の反応テストを実施する燃料電池の燃料気体の反応制御模擬装置を提供する。【解決手段】プラス電極とマイナス電極とを具えた接続ユニットと、該接続ユニットのプラス電極とマイナス電極に接続する燃焼混合ユニットと、該接続ユニットのプラス電極、マイナス電極に接続するセンサー分析ユニットと、該センサー分析ユニットに接続する第一流量制御ユニットと、該第一流量制御ユニットに接続する第一混合ユニットと、該センサー分析ユニット及び第一混合ユニットに接続する第一熱交換手段と、該センサー分析ユニットに接続する第二流量制御ユニットと、該第二流量制御ユニットに接続する第二混合ユニットと、該センサー分析ユニットと、第一熱交換ユニットと、第二混合ユニットとに接続する第二熱交換ユニットとを具えてなる。【選択図】図１
2008027813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラス電極とマイナス電極とを具えた接続ユニットと、
該接続ユニットのプラス電極とマイナス電極に接続する燃焼混合ユニットと、
該接続ユニットのプラス電極、マイナス電極に接続するセンサー分析ユニットと、
該センサー分析ユニットに接続する第一流量制御ユニットと、
該第一流量制御ユニットに接続する第一混合ユニットと、
該センサー分析ユニット及び第一混合ユニットに接続する第一熱交換手段と、
該センサー分析ユニットに接続する第二流量制御ユニットと、
該第二流量制御ユニットに接続する第二混合ユニットと、
該センサー分析ユニットと、第一熱交換ユニットと、第二混合ユニットとに接続する第二熱交換ユニットとを具えてなることを特徴とする燃料電池の燃料気体の反応制御模擬装置。
【請求項２】
前記センサー分析ユニットはセンサーと、該センサーに接続したデジタル／アナログ転換器と、該デジタル／アナログ転換器に接続した分析デバイスと、該分析デバイスに接続したアナログ／デジタル転換器とからなることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の燃料気体の反応制御模擬装置。
【請求項３】
前記センサーが圧力値、成分値、温度を感知することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池の燃料気体の反応制御模擬装置。
【請求項４】
前記第一流量制御ユニットが流量バルブを具えた水素供給部と、一酸化炭素供給部と、二酸化炭素供給部と、メタン供給部と、水供給部とからなることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の燃料気体の反応制御模擬装置。
【請求項５】
前記第一燃交換ユニットは熱交換器と、温度調節器からなることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の燃料気体の反応制御模擬装置。
【請求項６】
前記第二流量制御ユニットは流量バルブを具えた酸素供給部と、ニトロゲン供給とからなることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の燃料気体の反応制御模擬装置。
【請求項７】
前記第二熱交換ユニットは熱交換器と温度調整器からなることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の燃料気体の反応制御模擬装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池の燃料気体の反応制御模擬装置に関し、特に固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）の運転時に必要な燃料気体の反応をテストする燃料電池の燃料気体の反応制御模擬装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、エネルギーの価格は値上がりを続けている。このため、エネルギーの問題を解決するため、エネルギーの使用効率を高めることは最も効果的で各国で常に注目されている問題である。
【０００３】
携帯電話、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータの３Ｃと言われる製品、もしくは電気メーカーの電源供給は、現在すでに広く普及している燃料電池により行われている。燃料電池は主に酸素や水素を電気化学反応させて発電する。また、その発電効率は小さい効率の携帯電話、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータなどの製品、もしくは百万ワットレベルの電気メーカーなどいずれも発電技術において驚くべき潜在能力を具えている。また、燃料電池の中でも、固体酸化物燃料電池（Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ，ＳＯＦＣ）は最も効率が良く、高温（６００−１０００度）でも操作でき、高温の気体を排出するという特性を具えている。このため、その技術は燃料電池の中でも最高であり、固体酸化物燃料電池を製造する前の様々なテストが次第に重要になってきている。
【０００４】
固体酸化物燃料電池の単価は非常に高く、構造の強度が高くない。また、本体が極めてもろく、操作条件の厳しい変化は受け入れることができない。よって、操作条件の変化がわずかに厳しくても、燃料電池の損壊を招くため、常にテストをする状況が発生し、多額な損失を産み出す。このため、初期のシステムのテストでは燃料電池に対して正式なテストをすることが不適切になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、固体酸化物燃料電池に変わって運転時に必要な燃料気体の反応テストを実施する燃料電池の燃料気体の反応制御模擬装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで本発明者は、従来の技術に鑑み鋭意研究を重ねた結果、プラス電極とマイナス電極とを具えた接続ユニットと、該接続ユニットのプラス電極とマイナス電極に接続する燃焼混合ユニットと、該接続ユニットのプラス電極、マイナス電極に接続するセンサー分析ユニットと、該センサー分析ユニットに接続する第一流量制御ユニットと、該第一流量制御ユニットに接続する第一混合ユニットと、該センサー分析ユニット及び第一混合ユニットに接続する第一熱交換手段と、該センサー分析ユニットに接続する第二流量制御ユニットと、該第二流量制御ユニットに接続する第二混合ユニットと、該センサー分析ユニットと、第一熱交換ユニットと、第二混合ユニットとに接続する第二熱交換ユニットとを具えてなる。
以下、この発明について具体的に説明する。
【０００７】
請求項１に記載の燃料電池の燃料気体の反応制御模擬装置は、プラス電極とマイナス電極とを具えた接続ユニットと、該接続ユニットのプラス電極とマイナス電極に接続する燃焼混合ユニットと、該接続ユニットのプラス電極、マイナス電極に接続するセンサー分析ユニットと、該センサー分析ユニットに接続する第一流量制御ユニットと、該第一流量制御ユニットに接続する第一混合ユニットと、該センサー分析ユニット及び第一混合ユニットに接続する第一熱交換手段と、該センサー分析ユニットに接続する第二流量制御ユニットと、該第二流量制御ユニットに接続する第二混合ユニットと、該センサー分析ユニットと、第一熱交換ユニットと、第二混合ユニットとに接続する第二熱交換ユニットとを具えてなる。
【０００８】
請求項２に記載の燃料電池の燃料気体の反応制御模擬装置は、請求項１におけるセンサー分析ユニットがセンサーと、該センサーに接続したデジタル／アナログ転換器と、該デジタル／アナログ転換器に接続した分析デバイスと、該分析デバイスに接続したアナログ／デジタル転換器とからなる。
【０００９】
請求項３に記載の燃料電池の燃料気体の反応制御模擬装置は、請求項２におけるセンサーが圧力値、成分値、温度を感知する。
【００１０】
請求項４に記載の燃料電池の燃料気体の反応制御模擬装置は、請求項１における第一流量制御ユニットが流量バルブを具えた水素供給部と、一酸化炭素供給部と、二酸化炭素供給部と、メタン供給部と、水供給部とからなる。
【００１１】
請求項５に記載の燃料電池の燃料気体の反応制御模擬装置は、請求項１における第一燃交換ユニットが熱交換器と、温度調節器からなる。
【００１２】
請求項６に記載の燃料電池の燃料気体の反応制御模擬装置は、請求項１における第二流量制御ユニットが流量バルブを具えた酸素供給部と、ニトロゲン供給とからなる。
【００１３】
請求項７に記載の燃料電池の燃料気体の反応制御模擬装置は、請求項１における第二熱交換ユニットが熱交換器と温度調整器からなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明は、固体酸化物燃料電池に変わって運転時に必要な燃料気体の反応テストを実施する燃料電池の燃料気体の反応制御模擬装置であって、プラス電極とマイナス電極とを具えた接続ユニットと、該接続ユニットのプラス電極とマイナス電極に接続する燃焼混合ユニットと、該接続ユニットのプラス電極、マイナス電極に接続するセンサー分析ユニットと、該センサー分析ユニットに接続する第一流量制御ユニットと、該第一流量制御ユニットに接続する第一混合ユニットと、該センサー分析ユニット及び第一混合ユニットに接続する第一熱交換手段と、該センサー分析ユニットに接続する第二流量制御ユニットと、該第二流量制御ユニットに接続する第二混合ユニットと、該センサー分析ユニットと、第一熱交換ユニットと、第二混合ユニットとに接続する第二熱交換ユニットとを具えてなる。
係る構成の燃料電池の燃料気体の反応制御模擬装置について、その構造と特徴を詳述するために具体的な実施例を挙げ、以下に説明する。
【実施例】
【００１５】
図１はこの発明の構造を示した説明図であり、図２はこの発明のブロック図である。図面によれば、この発明は燃料電池の燃料気体の反応制御模擬装置であって、接続ユニット１と、燃料混合ユニット２と、センサー分析ユニット３と、第一流量制御ユニット４と、第一混合ユニット５と、第一熱交換ユニット６と、第二流量制御ユニット７と、第二混合ユニット８と、第二熱交換ユニット９とを含んでなり、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）に代わって運転時に必要な燃料気体の反応テストを実施し、テスト時に発生するコストを抑える効果を達成する。
【００１６】
該接続ユニット１は、プラス電極部１１と、マイナス電極部１２とを具えてなる。
【００１７】
該燃焼混合ユニット２は、上述の接続ユニット１のプラス、マイナス電極部１１、１２に接続する。
【００１８】
該センサー分析手段３は、上述の接続手段１のプラス、マイナス電極部１１、１２に接続する。また、該センサー分析ユニット３は、センサー３１と、該センサー３１に接続するデジタル／アナログ転換器３２と、該デジタル／アナログ転換器３２に接続する分析デバイス３３と、該分析デバイス３３に接続するアナログ／デジタル転換器３４とによって構成される。
【００１９】
該第一流量制御ユニット４は上述のセンサー分析ユニット３に接続する。また、第一流量制御ユニット４はそれぞれ流量バルブ４１を具えた水素供給部４２と、一酸化炭素供給部４３と、二酸化炭素供給部４４と、メタン供給部４５と、水供給部４６とによって構成される。
【００２０】
該第一混合ユニット５は上述の第一流量制御ユニット４に接続する。
【００２１】
該第一熱交換手ユニット６は上述のセンサー分析ユニット３及び第一混合ユニット５に接続する。また、該第一熱交換ユニット６は熱交換器６１及び温度調節器６２とによって構成される。
【００２２】
該第二流量制御ユニット７は上述のセンサー分析ユニット３に接続する。また、第二流量制御ユニット７は流量バルブ７１を具えてなる酸素供給部７２及びニトロゲン供給部７３とによって構成される。
【００２３】
該第二混合ユニット８は、上述の第二流量制御ユニット７に接続する。
【００２４】
該第二熱交換ユニット９は上述のセンサー分析ユニット３と、第一熱交換ユニット６と、第二混合ユニット８とに接続する。また、該第二熱交換ユニット９は熱交換器９１と、温度調節器９２とによって構成される。前述のような構造により燃料電池の燃料気体の反応制御模擬装置を構成する。
【００２５】
図３は、この発明の模擬テストの状態を示した図である。図面によれば、この発明は模擬テストを実施する場合、バッテリーユニット１３と接続ユニット１を接続し、接続ユニット１のプラス電極１１及びマイナス電極１２に必要な燃料を燃料混合ユニット２で燃焼、混合させるとともに、センサー分析ユニット３のセンサー３１でプラス電極１１及びマイナス電極１２の燃料の圧力値、成分値、温度を感知し、アナログ／デジタル転換器３２でそれぞれの項目の数値をデジタル信号に転換した後、信号を分析デバイス３３に送信して理論値と実際値で必要な比較分析及び運算する。運算後のそれぞれの項目の数値を分析し、デジタル／アナログ転換器３４でアナログ信号に転換する。その後、プラス電極１１の燃料の各項目の数値をそれぞれ第一流量制御ユニット４と、第一熱交換ユニット６とに送り、マイナス電極１２の燃料の各項目の数値のデジタル信号をそれぞれ第二流量制御ユニット７及び第二熱交換ユニット９に送る。
【００２６】
第一流量制御ユニット４の流量バルブ４１はそれぞれの項目の数値のデジタル信号により水素供給部４２と、一酸化炭素供給部４３と、二酸化炭素供給部４４と、メタン供給部４５と、水供給部４６との供給量を制御する。また、第一混合ユニット５で気体を混合した後、第一熱交換ユニット６の熱交換器６１に送る。その場合、燃焼混合ユニット２で混合し、燃焼されたプラス電極１１及びマイナス電極１２の燃料が第一熱交換ユニット６の熱交換器６１に送られて（一部は第二熱交換ユニット９に送られる）、温度調整器６２が前述の各項目の数値のデジタル信号に基づいて反応に必要な温度を計算し、加熱もしくは冷却を行う。最後にプラス電極１１の燃料反応後の排気する気体Ａを模擬テストする。
【００２７】
マイナス電極１２の燃料の各項目のデジタル信号は第二流量制御ユニット７に提供される場合、該第二流量制御ユニット７の流量バルブ７１がそれぞれの項目の数値のデジタル信号により調整され、酸素供給部７２と、ニトロゲン供給部７３の供給量が制御される。また、第二混合ユニット８で混合された後、第二熱交換ユニット９の熱交換器９１に送られる。その場合、燃焼混合ユニット２で燃焼、混合されたプラス電極１１及びマイナス電極１２の燃料の一部が第二熱交換ユニット９の熱交換器９１に送られ、温度調整器９２が前述の各項目のデジタル信号に基づいて計算した反応に必要な温度により加熱、もしくは冷却する。最後にマイナス電極１２の燃料反応後のマイナス電極の排気する気体Ｂを模擬テストする。
【００２８】
上述のように、この発明の燃料電池の燃料気体の反応模擬装置は従来の欠点を有効に改善し、固体酸化熱燃料電池（ＳＯＦＣ）に代わり、運転時に必要な燃料気体の反応テストを実施し、テスト時に発生するコストを抑える効果を達成する。
【００２９】
以上は、この発明の好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の燃料電池の燃料気体の反応模擬装置の構造を示した説明図である。
【図２】この発明の燃料電池の燃料気体の反応模擬装置を示したブロック図である。
【図３】この発明の燃料電池の燃料気体の反応模擬装置の模擬状態を示した説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１          接続ユニット
１１        プラス電極
１２        マイナス電極
１３        バッテリーユニット
２          燃料混合ユニット
３          センサー分析ユニット
３１        センサー
３２        アナログ／デジタル転換器
３３        分析デバイス
３４        デジタル／アナログ転換器
４          第一流量制御ユニット
４１        流量バルブ
４２        水素供給部
４３        一酸化炭素供給部
４４        二酸化炭素供給部
４５        メタン供給部
４６        水供給部
５          第一混合ユニット
６          第一熱交換ユニット
６１        熱交換器
６２        温度調整器
７          第二流量制御ユニット
７１        流量バルブ
７２        酸素供給部
７３        ニトロゲン供給部
８          第二混合ユニット
９          第二熱交換ユニット
９１        熱交換器
９２        温度調整器
Ａ          気体
Ｂ          気体
【図１】
2008027813.tif 000003
【図２】
2008027813.tif 000004
【図３】
2008027813.tif 000005