JP3432973B2 - 燃料電池発電装置の原燃料切替装置 - Google Patents
燃料電池発電装置の原燃料切替装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は原燃料として常時は都市
ガスを用い、都市ガス供給停止時には代替燃料を用いる
燃料電池発電装置の原燃料切替装置に関するものであ
る。
ガスを用い、都市ガス供給停止時には代替燃料を用いる
燃料電池発電装置の原燃料切替装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】原燃料として常時は都市ガスを用い、都
市ガス供給停止時には代替燃料として液体プロパンガス
（ＬＰＧ）を用いる燃料電池発電装置としては、例え
ば、図５に示すようなリン酸型燃料電池発電プラントが
知られている。
市ガス供給停止時には代替燃料として液体プロパンガス
（ＬＰＧ）を用いる燃料電池発電装置としては、例え
ば、図５に示すようなリン酸型燃料電池発電プラントが
知られている。
【０００３】燃料電池本体１は空気極と燃料極とを有し
ており、空気極には空気ブロワ４から酸化剤としての空
気が供給され、燃料極には改質器２から燃料としての水
素リッチなガスが供給される。改質器２は原燃料を改質
して、燃料電池本体１の反応ガスとなる水素リッチなガ
スを得るもので、改質器２を高温で作動させるために燃
料電池本体１の燃料極の排ガスでバーナ３を点火する。
ており、空気極には空気ブロワ４から酸化剤としての空
気が供給され、燃料極には改質器２から燃料としての水
素リッチなガスが供給される。改質器２は原燃料を改質
して、燃料電池本体１の反応ガスとなる水素リッチなガ
スを得るもので、改質器２を高温で作動させるために燃
料電池本体１の燃料極の排ガスでバーナ３を点火する。
【０００４】原燃料の供給装置としては、常時は都市ガ
スを供給するための都市ガス供給装置と、都市ガス供給
停止時にＬＰＧを供給するＬＰＧ供給装置とが設けられ
ている。都市ガス供給装置は、都市ガス遮断弁９及び都
市ガス流量制御弁１０とからなり、これら弁を介して都
市ガス供給ライン８からの都市ガスを脱硫器２０に供給
する。一方、ＬＰＧ供給装置はＬＰＧ供給源２５からＬ
ＰＧを気化するためのＬＰＧ気化器２４とＬＰＧ遮断弁
２２及びＬＰＧ流量制御弁２３とからなり、これら弁を
介してＬＰＧ気化器２４からのＬＰＧを脱硫器２０に供
給できるようになっている。
スを供給するための都市ガス供給装置と、都市ガス供給
停止時にＬＰＧを供給するＬＰＧ供給装置とが設けられ
ている。都市ガス供給装置は、都市ガス遮断弁９及び都
市ガス流量制御弁１０とからなり、これら弁を介して都
市ガス供給ライン８からの都市ガスを脱硫器２０に供給
する。一方、ＬＰＧ供給装置はＬＰＧ供給源２５からＬ
ＰＧを気化するためのＬＰＧ気化器２４とＬＰＧ遮断弁
２２及びＬＰＧ流量制御弁２３とからなり、これら弁を
介してＬＰＧ気化器２４からのＬＰＧを脱硫器２０に供
給できるようになっている。
【０００５】脱硫器２０で脱硫された原燃料はエジェク
タ６において水蒸気発生器７からの水蒸気と混合され、
改質器２に送られる。改質器２で改質された燃料ガス
は、変成器２１で一酸化炭素が二酸化炭素に転化され、
燃料電池本体１の燃料極に供給される。
タ６において水蒸気発生器７からの水蒸気と混合され、
改質器２に送られる。改質器２で改質された燃料ガス
は、変成器２１で一酸化炭素が二酸化炭素に転化され、
燃料電池本体１の燃料極に供給される。
【０００６】このようなリン酸型燃料電池発電プラント
においては、常時は都市ガスを用いて発電運転が行われ
る。そして、例えば、天地異変等で都市ガスの供給が停
止された場合、ＬＰＧ供給装置からのＬＰＧが代替燃料
として使用可能であり、引続き発電可能となっている。
においては、常時は都市ガスを用いて発電運転が行われ
る。そして、例えば、天地異変等で都市ガスの供給が停
止された場合、ＬＰＧ供給装置からのＬＰＧが代替燃料
として使用可能であり、引続き発電可能となっている。
【０００７】すなわち、この常時の通常運転状態では、
原燃料切替装置１１のＬＰＧ遮断弁駆動手段１４ＢはＬ
ＰＧ遮断弁２２を閉止し、ＬＰＧ流量制御手段１４Ａは
ＬＰＧ流量制御弁２３を閉止している。そして、都市ガ
ス遮断弁駆動手段１３Ｂは都市ガス遮断弁９を開放して
おり、都市ガス流量制御手段１３Ａは、改質器温度検出
器１６からの温度及び都市ガス流量検出器１７からの都
市ガス流量を帰還して改質器温度を適正な値に保つよう
に、都市ガス流量制御弁１０を調節している。これによ
り、改質器２の温度制御が行われる。また、同時に、改
質用水蒸気量制御手段１２は水蒸気流量検出器１８の検
出信号を帰還し、改質用水蒸気のＳ／Ｃ（スチーム対原
燃料中のカーボンの比）も制御する。具体的にはエジェ
クタ６の開度を大きくして水蒸気量を調節する。
原燃料切替装置１１のＬＰＧ遮断弁駆動手段１４ＢはＬ
ＰＧ遮断弁２２を閉止し、ＬＰＧ流量制御手段１４Ａは
ＬＰＧ流量制御弁２３を閉止している。そして、都市ガ
ス遮断弁駆動手段１３Ｂは都市ガス遮断弁９を開放して
おり、都市ガス流量制御手段１３Ａは、改質器温度検出
器１６からの温度及び都市ガス流量検出器１７からの都
市ガス流量を帰還して改質器温度を適正な値に保つよう
に、都市ガス流量制御弁１０を調節している。これによ
り、改質器２の温度制御が行われる。また、同時に、改
質用水蒸気量制御手段１２は水蒸気流量検出器１８の検
出信号を帰還し、改質用水蒸気のＳ／Ｃ（スチーム対原
燃料中のカーボンの比）も制御する。具体的にはエジェ
クタ６の開度を大きくして水蒸気量を調節する。
【０００８】一方、例えば、天地異変等で都市ガスの供
給が停止された場合は、その都市ガスの供給停止となっ
たことを、圧力検出器１５により都市ガス圧力低下とし
て検出し、その検出信号は燃料切替指令として原燃料切
替装置１１に入力される。そうすると、都市ガス遮断弁
駆動手段１３Ｂは都市ガス遮断弁９を閉じ、代わりにＬ
ＰＧ遮断弁駆動手段１４ＢはＬＰＧ遮断弁２２を開く。
そして、このＬＰＧ流量制御手段１４ＡでＬＰＧ流量制
御弁２３を調節し、改質器温度制御を行う。
給が停止された場合は、その都市ガスの供給停止となっ
たことを、圧力検出器１５により都市ガス圧力低下とし
て検出し、その検出信号は燃料切替指令として原燃料切
替装置１１に入力される。そうすると、都市ガス遮断弁
駆動手段１３Ｂは都市ガス遮断弁９を閉じ、代わりにＬ
ＰＧ遮断弁駆動手段１４ＢはＬＰＧ遮断弁２２を開く。
そして、このＬＰＧ流量制御手段１４ＡでＬＰＧ流量制
御弁２３を調節し、改質器温度制御を行う。
【０００９】つまり、ＬＰＧ流量制御手段１４Ａは、改
質器温度検出器１６からの温度及びＬＰＧ流量検出器１
９からのＬＰＧ流量を帰還して改質器温度を適正な値に
保つように、ＬＰＧ流量制御弁２３を調節する。この場
合、改質用水蒸気のＳ／ＣもＬＰＧに適した値に変更す
る。これは、改質用水蒸気量制御手段１２によってエジ
ェクタ６の開度を調節し、水蒸気量を制御することによ
り行われる。
質器温度検出器１６からの温度及びＬＰＧ流量検出器１
９からのＬＰＧ流量を帰還して改質器温度を適正な値に
保つように、ＬＰＧ流量制御弁２３を調節する。この場
合、改質用水蒸気のＳ／ＣもＬＰＧに適した値に変更す
る。これは、改質用水蒸気量制御手段１２によってエジ
ェクタ６の開度を調節し、水蒸気量を制御することによ
り行われる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな原燃料切替装置１１を用いた場合、都市ガスの供給
が減少してから、燃料切替指令を受け、ＬＰＧ流量制御
弁２３が全閉状態から開き始めることから、その切替時
において、一時的に原燃料の不足状態が生じることがあ
る。
うな原燃料切替装置１１を用いた場合、都市ガスの供給
が減少してから、燃料切替指令を受け、ＬＰＧ流量制御
弁２３が全閉状態から開き始めることから、その切替時
において、一時的に原燃料の不足状態が生じることがあ
る。
【００１１】すなわち、改質器２の温度を帰還してその
目標値に一致させるようにＬＰＧ流量制御弁２３を操作
することになるので、その偏差がある程度大きくならな
ければ、ＬＰＧ流量制御弁２３の開度は大きくならな
い。つまり、原燃料が不足してから、これが改質器温度
に影響するまでには数分間の遅れがあり、原燃料が不足
しているにもかかわらず、ＬＰＧ流量制御弁２３が十分
に開かず、必要な量のＬＰＧを改質器２に導くことがで
きない。
目標値に一致させるようにＬＰＧ流量制御弁２３を操作
することになるので、その偏差がある程度大きくならな
ければ、ＬＰＧ流量制御弁２３の開度は大きくならな
い。つまり、原燃料が不足してから、これが改質器温度
に影響するまでには数分間の遅れがあり、原燃料が不足
しているにもかかわらず、ＬＰＧ流量制御弁２３が十分
に開かず、必要な量のＬＰＧを改質器２に導くことがで
きない。
【００１２】また、ＬＰＧ流量制御弁２３自体が、例え
ば電動弁である場合には、開度指令に対し応答する速度
が遅いので、全閉状態から開度が大きくなるまでに、時
間がかかり、切替え初期に必要な量の原燃料を供給でき
なくなる可能性がある。万一、原燃料の供給が間に合わ
ないと、燃料電池の電圧が低下し、プラントは停止を強
いられ、運転を継続することができない。
ば電動弁である場合には、開度指令に対し応答する速度
が遅いので、全閉状態から開度が大きくなるまでに、時
間がかかり、切替え初期に必要な量の原燃料を供給でき
なくなる可能性がある。万一、原燃料の供給が間に合わ
ないと、燃料電池の電圧が低下し、プラントは停止を強
いられ、運転を継続することができない。
【００１３】一方、液体であるＬＰＧをＬＰＧ気化器２
４で気化してから供給するため、燃料切替指令を受けて
から気化が始まり、ＬＰＧ供給措置を通過して改質器２
や燃料電池本体１の燃料極に達するまでには、数秒から
数十秒のタイムラグを見込む必要があり、安定した運転
が妨げられている。
４で気化してから供給するため、燃料切替指令を受けて
から気化が始まり、ＬＰＧ供給措置を通過して改質器２
や燃料電池本体１の燃料極に達するまでには、数秒から
数十秒のタイムラグを見込む必要があり、安定した運転
が妨げられている。
【００１４】そこで、本発明の目的は、都市ガスから代
替燃料への燃料切替時に生じる過渡的な原燃料の供給不
足を防止するようにした燃料電池発電装置の原燃料切替
装置を提供することにある。
替燃料への燃料切替時に生じる過渡的な原燃料の供給不
足を防止するようにした燃料電池発電装置の原燃料切替
装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の燃料電池発電装
置の原燃料切替装置は、燃料電池本体と、原燃料を改質
して前記燃料電池本体に供給する改質器と、前記原燃料
として常時は都市ガスを都市ガス遮断弁及び都市ガス流
量制御弁を介して前記改質器に供給する都市ガス供給装
置と、前記都市ガス供給停止時には前記原燃料として代
替燃料を代替燃料遮断弁及び代替燃料流量制御弁を介し
て前記改質器に供給する代替燃料供給装置とを備えてな
る燃料電池発電装置において、前記原燃料として都市ガ
スを用いて前記燃料電池本体を運転する時は前記都市ガ
ス遮断弁を開放し、それ以外のときは閉止するための都
市ガス遮断弁駆動手段と、前記原燃料として代替燃料を
用いて前記燃料電池本体を運転する時は前記代替燃料遮
断弁を開放し、それ以外のときは閉止するための代替燃
料遮断弁駆動手段と、前記都市ガスの流量を検出し、そ
の流量に対応する信号を出力する都市ガス流量検出手段
と、前記代替燃料の流量を検出し、その流量に対応する
信号を出力する代替燃料流量検出手段と、前記改質器の
温度を検出し、その温度に対応する信号を出力する改質
器温度検出手段と、前記改質器温度を適正な値に保つよ
うに、前記都市ガス流量検出手段及び改質器温度検出手
段の出力に基づいて、前記都市ガス流量制御弁の開度を
調節する弁開度指令を算出し、前記都市ガス流量制御弁
に出力する都市ガス流量制御手段と、前記改質器温度を
適正な値に保つように、前記代替燃料流量検出手段及び
改質器温度検出手段の出力に基づいて、前記代替燃料流
量制御弁の開度を調節する弁開度指令を算出し、前記代
替燃料流量制御弁に出力する代替燃料流量制御手段と、
前記原燃料として都市ガスを用いて燃料電池本体を運転
しているときは、前記都市ガス流量制御弁の弁開度指令
を前記代替燃料流量制御弁の弁開度指令に換算する弁開
度換算手段と、前記原燃料として都市ガスを用いて燃料
電池本体を運転しているときは、前記弁開度換算手段で
換算された弁開度指令を前記代替燃料流量制御弁に出力
し、前記原燃料が都市ガスから代替燃料に切替わったと
きは、前記代替燃料流量制御手段からの弁開度指令に切
替える弁開度指令切替手段と、を備えることを特徴とす
る。
置の原燃料切替装置は、燃料電池本体と、原燃料を改質
して前記燃料電池本体に供給する改質器と、前記原燃料
として常時は都市ガスを都市ガス遮断弁及び都市ガス流
量制御弁を介して前記改質器に供給する都市ガス供給装
置と、前記都市ガス供給停止時には前記原燃料として代
替燃料を代替燃料遮断弁及び代替燃料流量制御弁を介し
て前記改質器に供給する代替燃料供給装置とを備えてな
る燃料電池発電装置において、前記原燃料として都市ガ
スを用いて前記燃料電池本体を運転する時は前記都市ガ
ス遮断弁を開放し、それ以外のときは閉止するための都
市ガス遮断弁駆動手段と、前記原燃料として代替燃料を
用いて前記燃料電池本体を運転する時は前記代替燃料遮
断弁を開放し、それ以外のときは閉止するための代替燃
料遮断弁駆動手段と、前記都市ガスの流量を検出し、そ
の流量に対応する信号を出力する都市ガス流量検出手段
と、前記代替燃料の流量を検出し、その流量に対応する
信号を出力する代替燃料流量検出手段と、前記改質器の
温度を検出し、その温度に対応する信号を出力する改質
器温度検出手段と、前記改質器温度を適正な値に保つよ
うに、前記都市ガス流量検出手段及び改質器温度検出手
段の出力に基づいて、前記都市ガス流量制御弁の開度を
調節する弁開度指令を算出し、前記都市ガス流量制御弁
に出力する都市ガス流量制御手段と、前記改質器温度を
適正な値に保つように、前記代替燃料流量検出手段及び
改質器温度検出手段の出力に基づいて、前記代替燃料流
量制御弁の開度を調節する弁開度指令を算出し、前記代
替燃料流量制御弁に出力する代替燃料流量制御手段と、
前記原燃料として都市ガスを用いて燃料電池本体を運転
しているときは、前記都市ガス流量制御弁の弁開度指令
を前記代替燃料流量制御弁の弁開度指令に換算する弁開
度換算手段と、前記原燃料として都市ガスを用いて燃料
電池本体を運転しているときは、前記弁開度換算手段で
換算された弁開度指令を前記代替燃料流量制御弁に出力
し、前記原燃料が都市ガスから代替燃料に切替わったと
きは、前記代替燃料流量制御手段からの弁開度指令に切
替える弁開度指令切替手段と、を備えることを特徴とす
る。
【００１６】さらに、燃料電池発電装置の原燃料切替装
置は、前記弁開度指令切替手段が前記原燃料として都市
ガスを用いて燃料電池本体を運転しているときは前記弁
開度換算手段で換算された前記代替燃料流量制御弁の弁
開度指令を出力し、前記原燃料が都市ガスから代替燃料
に切替わったときは一定時間の経過後に前記代替燃料流
量制御手段からの弁開度指令に切替えるようにしたこと
を特徴とする。
置は、前記弁開度指令切替手段が前記原燃料として都市
ガスを用いて燃料電池本体を運転しているときは前記弁
開度換算手段で換算された前記代替燃料流量制御弁の弁
開度指令を出力し、前記原燃料が都市ガスから代替燃料
に切替わったときは一定時間の経過後に前記代替燃料流
量制御手段からの弁開度指令に切替えるようにしたこと
を特徴とする。
【００１７】また、燃料電池発電装置の原燃料切替装置
は、前記代替燃料供給装置の立ち上がりまでの間に前記
原燃料として都市ガス補助燃料を都市ガス補助燃料供給
弁を介して前記改質器に供給する都市ガス補助燃料供給
装置と、前記原燃料が都市ガスから代替燃料に切替わっ
たときは一定時間前記都市ガス補助燃料供給弁を開く弁
開度指令を出力する都市ガス補助燃料流量制御手段とを
備えることを特徴とする。
は、前記代替燃料供給装置の立ち上がりまでの間に前記
原燃料として都市ガス補助燃料を都市ガス補助燃料供給
弁を介して前記改質器に供給する都市ガス補助燃料供給
装置と、前記原燃料が都市ガスから代替燃料に切替わっ
たときは一定時間前記都市ガス補助燃料供給弁を開く弁
開度指令を出力する都市ガス補助燃料流量制御手段とを
備えることを特徴とする。
【００１８】さらに、燃料電池発電装置の原燃料切替装
置は、前記代替燃料供給装置が代替燃料を気化するため
の熱源を前記燃料電池本体からの排ガスあるいは電池冷
却水との熱交換によって得る熱交換器を備えることを特
徴とする。
置は、前記代替燃料供給装置が代替燃料を気化するため
の熱源を前記燃料電池本体からの排ガスあるいは電池冷
却水との熱交換によって得る熱交換器を備えることを特
徴とする。
【００１９】
【作用】本発明においては、代替燃料供給装置として代
替燃料流量制御弁と代替燃料遮断弁とを設け、代替燃料
流量制御弁に都市ガス運転時においても都市ガスと同等
か、それ以上の発熱量の代替燃料流量を与え得る開度を
指令するための弁開度換算手段及び弁開度指令切替手段
を設け、原燃料切替指令が入った場合に代替燃料での改
質器温度制御を行い、あるいは一定時間開度を保持した
後に改質器温度制御を行うようにする。
替燃料流量制御弁と代替燃料遮断弁とを設け、代替燃料
流量制御弁に都市ガス運転時においても都市ガスと同等
か、それ以上の発熱量の代替燃料流量を与え得る開度を
指令するための弁開度換算手段及び弁開度指令切替手段
を設け、原燃料切替指令が入った場合に代替燃料での改
質器温度制御を行い、あるいは一定時間開度を保持した
後に改質器温度制御を行うようにする。
【００２０】一方、代替燃料気化にともなう時間遅れの
保証のため、都市ガス供給装置にさらに都市ガス補助燃
料供給装置を設け、常時の都市ガス運転時は代替燃料供
給装置の代替燃料遮断弁を閉じておき、代替燃料流量制
御弁は都市ガスと同等か、それ以上の発熱量の代替燃料
流量を与え得る弁開度に弁開度換算手段及び弁開度指令
切替手段にて設定しておき、代替燃料への切替え後は、
代替燃料流量制御弁は全閉からではなく、上記開度から
代替燃料流量調節による改質器温度制御を行う。あるい
は一定時間上記開度を保持した後に温度制御を行うよう
にする。また一方、必要な場合は都市ガス補助燃料供給
装置からの補助燃料を供給弁を開けて一定時間注入し、
切替過渡時の燃料不足を防ぐようにする。
保証のため、都市ガス供給装置にさらに都市ガス補助燃
料供給装置を設け、常時の都市ガス運転時は代替燃料供
給装置の代替燃料遮断弁を閉じておき、代替燃料流量制
御弁は都市ガスと同等か、それ以上の発熱量の代替燃料
流量を与え得る弁開度に弁開度換算手段及び弁開度指令
切替手段にて設定しておき、代替燃料への切替え後は、
代替燃料流量制御弁は全閉からではなく、上記開度から
代替燃料流量調節による改質器温度制御を行う。あるい
は一定時間上記開度を保持した後に温度制御を行うよう
にする。また一方、必要な場合は都市ガス補助燃料供給
装置からの補助燃料を供給弁を開けて一定時間注入し、
切替過渡時の燃料不足を防ぐようにする。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は本
発明の第１の実施例を示す構成図である。燃料電池発電
装置３０は図５に示した従来例のリン酸型燃料電池発電
プラントであり、その構成は同一であるので、その説明
は省略する。
発明の第１の実施例を示す構成図である。燃料電池発電
装置３０は図５に示した従来例のリン酸型燃料電池発電
プラントであり、その構成は同一であるので、その説明
は省略する。
【００２２】本発明の原燃料切替装置１１は、従来の原
燃料切替装置１１に対し、弁開度換算手段２６と弁開度
指令切替手段２７とを新たに設けている。すなわち、弁
開度換算手段２６は、原燃料として都市ガスを用いて燃
料電池本体１を運転しているときは、都市ガス流量制御
弁１０の弁開度指令をＬＰＧ流量制御弁２３の弁開度指
令に換算し、弁開度指令切替手段２７に常時出力してい
る。そして、弁開度指令切替手段２７は、弁開度換算手
段２６で換算されたＬＰＧ流量制御弁１０の弁開度指令
と、ＬＰＧ流量制御手段１４Ａで算出されたＬＰＧ流量
制御弁２３の弁開度指令とを入力し、原燃料として都市
ガスを用いて燃料電池本体１を運転しているときは、弁
開度換算手段２６で換算されたＬＰＧ流量制御弁２３の
弁開度指令をＬＰＧ流量制御弁２３に出力している。そ
して、原燃料が都市ガスからＬＰＧに切替わったとき
は、ＬＰＧ流量制御手段１４Ａからの弁開度指令に切替
えてＬＰＧ流量制御弁２３に出力する。
燃料切替装置１１に対し、弁開度換算手段２６と弁開度
指令切替手段２７とを新たに設けている。すなわち、弁
開度換算手段２６は、原燃料として都市ガスを用いて燃
料電池本体１を運転しているときは、都市ガス流量制御
弁１０の弁開度指令をＬＰＧ流量制御弁２３の弁開度指
令に換算し、弁開度指令切替手段２７に常時出力してい
る。そして、弁開度指令切替手段２７は、弁開度換算手
段２６で換算されたＬＰＧ流量制御弁１０の弁開度指令
と、ＬＰＧ流量制御手段１４Ａで算出されたＬＰＧ流量
制御弁２３の弁開度指令とを入力し、原燃料として都市
ガスを用いて燃料電池本体１を運転しているときは、弁
開度換算手段２６で換算されたＬＰＧ流量制御弁２３の
弁開度指令をＬＰＧ流量制御弁２３に出力している。そ
して、原燃料が都市ガスからＬＰＧに切替わったとき
は、ＬＰＧ流量制御手段１４Ａからの弁開度指令に切替
えてＬＰＧ流量制御弁２３に出力する。
【００２３】したがって、通常運転時は都市ガスが都市
ガス供給装置から燃料電池発電装置３０に供給されてお
り、改質器温度検出器１６及び都市ガス流量検出器１７
からの帰還信号に基づいて、都市ガス流量制御手段１３
Ａから都市ガス流量制御弁１０へ弁開度指令を出力して
改質器温度を制御している。
ガス供給装置から燃料電池発電装置３０に供給されてお
り、改質器温度検出器１６及び都市ガス流量検出器１７
からの帰還信号に基づいて、都市ガス流量制御手段１３
Ａから都市ガス流量制御弁１０へ弁開度指令を出力して
改質器温度を制御している。
【００２４】このとき、ＬＰＧ遮断弁２２は閉じられて
いるが、ＬＰＧ流量制御弁２３に対しては、都市ガス流
量制御弁１０の弁開度指令に基づいて算出されたＬＰＧ
流量制御弁２３の弁開度指令が与えられる。すなわち、
弁開度換算手段２６は、都市ガス流量制御弁１０の弁開
度指令に対し比例、あるいは所定関数でＬＰＧ流量制御
弁２３の弁開度指令を算出する。このＬＰＧ流量制御弁
２３の弁開度指令は、通常運転においても都市ガスと同
等かそれ以上の発熱量のＬＰＧ流量を与え得るＬＰＧ流
量制御弁２３の弁開度指令である。そして、あたかもＬ
ＰＧ流量制御弁２３で改質器２の温度制御を行っている
かのように、弁開度指令切替手段２７を介してＬＰＧ流
量制御弁２３を操作する。
いるが、ＬＰＧ流量制御弁２３に対しては、都市ガス流
量制御弁１０の弁開度指令に基づいて算出されたＬＰＧ
流量制御弁２３の弁開度指令が与えられる。すなわち、
弁開度換算手段２６は、都市ガス流量制御弁１０の弁開
度指令に対し比例、あるいは所定関数でＬＰＧ流量制御
弁２３の弁開度指令を算出する。このＬＰＧ流量制御弁
２３の弁開度指令は、通常運転においても都市ガスと同
等かそれ以上の発熱量のＬＰＧ流量を与え得るＬＰＧ流
量制御弁２３の弁開度指令である。そして、あたかもＬ
ＰＧ流量制御弁２３で改質器２の温度制御を行っている
かのように、弁開度指令切替手段２７を介してＬＰＧ流
量制御弁２３を操作する。
【００２５】いま、都市ガス圧力スイッチ１５により都
市ガス圧力不足が検出されると、この信号を受けた原燃
料切替装置１１は、これを燃料切替指令と判断し、直ち
に都市ガス遮断弁９に閉止指令を出力する。一方、直ち
にＬＰＧ遮断弁２２に開放指令を出力すると共に、ＬＰ
Ｇ流量制御弁２３に対しての指令値を弁開度指令切替手
段２７によって、弁開度換算手段２６からの指令値か
ら、改質器温度とＬＰＧ流量信号を帰還しているＬＰＧ
流量制御手段１４Ａより出力される正規の指令値へ切替
えるべく指令を出力する。
市ガス圧力不足が検出されると、この信号を受けた原燃
料切替装置１１は、これを燃料切替指令と判断し、直ち
に都市ガス遮断弁９に閉止指令を出力する。一方、直ち
にＬＰＧ遮断弁２２に開放指令を出力すると共に、ＬＰ
Ｇ流量制御弁２３に対しての指令値を弁開度指令切替手
段２７によって、弁開度換算手段２６からの指令値か
ら、改質器温度とＬＰＧ流量信号を帰還しているＬＰＧ
流量制御手段１４Ａより出力される正規の指令値へ切替
えるべく指令を出力する。
【００２６】これらの制御指令によって原燃料の切替え
が行われ、改質器温度制御が引き継がれる。一方、水蒸
気の流量制御は、水蒸気流量制御手段１２によってＬＰ
Ｇの場合の目標流量を演算し、この目標流量と水蒸気量
検出器１８で検出された実蒸気流量との比較によってエ
ジェクタ６の開度を操作することによって行われる。
が行われ、改質器温度制御が引き継がれる。一方、水蒸
気の流量制御は、水蒸気流量制御手段１２によってＬＰ
Ｇの場合の目標流量を演算し、この目標流量と水蒸気量
検出器１８で検出された実蒸気流量との比較によってエ
ジェクタ６の開度を操作することによって行われる。
【００２７】このように、原燃料の切替指令後に都市ガ
スが直ちに供給停止となっても、ＬＰＧが直ちに必要な
量保証されて供給されるため、燃料不足による燃料電池
本体１の電圧低下によるプラント停止を防止することが
できる。
スが直ちに供給停止となっても、ＬＰＧが直ちに必要な
量保証されて供給されるため、燃料不足による燃料電池
本体１の電圧低下によるプラント停止を防止することが
できる。
【００２８】ここで、この実施例では、都市ガスからＬ
ＰＧへの切替後に、直ちに改質器温度制御に入るように
しているが、一定時間、ＬＰＧ流量制御弁２３を保持し
た後、温度制御に入るようにしても良い。
ＰＧへの切替後に、直ちに改質器温度制御に入るように
しているが、一定時間、ＬＰＧ流量制御弁２３を保持し
た後、温度制御に入るようにしても良い。
【００２９】次に、本発明の他の実施例を図２に示す。
この実施例は図１に示した実施例に対し、燃料電池発電
装置３０にＬＰＧ供給装置の立ち上がりまでの間に原燃
料として天然ガス（ＮＧ）を供給するものである。すな
わち、ＮＧを改質器２に供給するＮＧ供給装置３１を設
け、原燃料切替装置１１に原燃料が都市ガスからＬＰＧ
に切替わったときは、一定時間ＮＧ供給弁３２を開く弁
開度指令を出力するＮＧ流量制御手段３４を設けたもの
である。
この実施例は図１に示した実施例に対し、燃料電池発電
装置３０にＬＰＧ供給装置の立ち上がりまでの間に原燃
料として天然ガス（ＮＧ）を供給するものである。すな
わち、ＮＧを改質器２に供給するＮＧ供給装置３１を設
け、原燃料切替装置１１に原燃料が都市ガスからＬＰＧ
に切替わったときは、一定時間ＮＧ供給弁３２を開く弁
開度指令を出力するＮＧ流量制御手段３４を設けたもの
である。
【００３０】例えば、ＬＰＧの過渡的不足は単にＬＰＧ
流量制御弁２３の動作遅れに起因するのみならず、液体
のＬＰＧが気化する過程での遅れも考えられる。そこ
で、都市ガス供給装置に分岐してＮＧ供給装置３１から
ＮＧ供給弁３２を介してＮＧ供給補助ライン３３を接続
し、原燃料切替指令時には、そのＮＧ供給弁３２を数秒
から数十秒開き、ＮＧを一時的に供給するようする。こ
れにより、過渡的に燃料不足を招き、プラントの停止を
強いられるのを確実に防止することができる。
流量制御弁２３の動作遅れに起因するのみならず、液体
のＬＰＧが気化する過程での遅れも考えられる。そこ
で、都市ガス供給装置に分岐してＮＧ供給装置３１から
ＮＧ供給弁３２を介してＮＧ供給補助ライン３３を接続
し、原燃料切替指令時には、そのＮＧ供給弁３２を数秒
から数十秒開き、ＮＧを一時的に供給するようする。こ
れにより、過渡的に燃料不足を招き、プラントの停止を
強いられるのを確実に防止することができる。
【００３１】さらに、図３は本発明の異なる実施例を示
している。図１及び図２に示した実施例の燃料電池発電
装置３０におけるＬＰＧの供給装置のＬＰＧ気化器２４
は、通常の電熱温水を用いてＬＰＧを気化させるもので
あるが、本実施例では、ＬＰＧを気化するための熱源を
燃料電池本体１からの排ガスとの熱交換によって得るよ
うにしたものである。
している。図１及び図２に示した実施例の燃料電池発電
装置３０におけるＬＰＧの供給装置のＬＰＧ気化器２４
は、通常の電熱温水を用いてＬＰＧを気化させるもので
あるが、本実施例では、ＬＰＧを気化するための熱源を
燃料電池本体１からの排ガスとの熱交換によって得るよ
うにしたものである。
【００３２】すなわち、ＬＰＧを気化する装置は、通
常、熱源として電熱温水を使うことが多いが、燃料電池
本体１からの排ガスを熱源に使って熱交換させ、ＬＰＧ
を気化するようにすれば、そのような熱源は不要とな
る。また、空気式気化装置と異なり寒冷地でも使用可能
である。その場合の構成は図３に示すようになる。ここ
で、液体ＬＰＧ供給源２５から供給されたＬＰＧは、プ
ラントの排ガスとの熱交換のために熱交換器２８に導か
れ、そこで気化される。なお、この実施例では、ＬＰＧ
の気化に使用した温排ガスの凝縮水を回収して、水処理
装置２９を通し、再び燃料電池本体１の冷却水系統へ戻
すようにしている。
常、熱源として電熱温水を使うことが多いが、燃料電池
本体１からの排ガスを熱源に使って熱交換させ、ＬＰＧ
を気化するようにすれば、そのような熱源は不要とな
る。また、空気式気化装置と異なり寒冷地でも使用可能
である。その場合の構成は図３に示すようになる。ここ
で、液体ＬＰＧ供給源２５から供給されたＬＰＧは、プ
ラントの排ガスとの熱交換のために熱交換器２８に導か
れ、そこで気化される。なお、この実施例では、ＬＰＧ
の気化に使用した温排ガスの凝縮水を回収して、水処理
装置２９を通し、再び燃料電池本体１の冷却水系統へ戻
すようにしている。
【００３３】また、図４に本発明の他の実施例を示す。
本実施例でも上記実施例と同様な熱交換器２８が用いら
れる。その熱源には燃料電池本体１の冷却水を使用する
ようにしており、上記実施例同様にＬＰＧを気化するこ
とができる。
本実施例でも上記実施例と同様な熱交換器２８が用いら
れる。その熱源には燃料電池本体１の冷却水を使用する
ようにしており、上記実施例同様にＬＰＧを気化するこ
とができる。
【００３４】このように、本実施例においても代替燃料
のＬＰＧの気化を早めることができ、改質器２でこれを
素早く改質して燃料電池本体１の燃料極に供給すること
が可能である。
のＬＰＧの気化を早めることができ、改質器２でこれを
素早く改質して燃料電池本体１の燃料極に供給すること
が可能である。
【００３５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明においては、
都市ガスから代替燃料へ原燃料を切替える際、代替燃料
の過渡的な不足を効果的に解消することができる。これ
により燃料電池発電装置を安定に運転することができ、
燃料電池本体の電圧低下によるプラントの停止を避ける
ことが可能である。このことは、大地震など不測の事態
が発生し都市ガスが遮断されても、例えば、燃料電池発
電装置が通信用装置の電源である場合は、安定した電力
を供給でき、通信系統の遮断を防ぐことができるなど、
優れて有用である。
都市ガスから代替燃料へ原燃料を切替える際、代替燃料
の過渡的な不足を効果的に解消することができる。これ
により燃料電池発電装置を安定に運転することができ、
燃料電池本体の電圧低下によるプラントの停止を避ける
ことが可能である。このことは、大地震など不測の事態
が発生し都市ガスが遮断されても、例えば、燃料電池発
電装置が通信用装置の電源である場合は、安定した電力
を供給でき、通信系統の遮断を防ぐことができるなど、
優れて有用である。
【図１】本発明による原燃料切替装置の一実施例を示す
構成図。
構成図。
【図２】本発明の他の実施例を示す構成図。
【図３】本発明の他の実施例を示す構成図。
【図４】本発明の他の実施例を示す構成図。
【図５】従来の原燃料切替装置の一例を示す構成図。
１ 燃料電池本体
２ 改質器
６ エジェクタ
１０ 都市ガス流量制御弁
１１ 原燃料切替装置
１３Ａ 都市ガス流量制御手段
１３Ｂ 都市ガス遮断弁駆動手段
１４Ａ ＬＰＧ流量制御手段
１４Ｂ ＬＰＧ遮断弁駆動手段
２３ ＬＰＧ流量制御弁
２６ 弁開度換算手段
２７ 弁開度指令切替手段
２８ 熱交換器
３０ 燃料電池発電装置
３１ ＮＧ供給装置
３４ ＮＧ流量制御手段
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 木全 活久
東京都千代田区内幸町１丁目１番６号
日本電信電話株式会社内
(56)参考文献 特開 平４−324255（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−248201（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−73897（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 8/04
H01M 8/06
Claims (4)
- 【請求項１】 燃料電池本体と、原燃料を改質して前記
燃料電池本体に供給する改質器と、前記原燃料として常
時は都市ガスを都市ガス遮断弁及び都市ガス流量制御弁
を介して前記改質器に供給する都市ガス供給装置と、前
記都市ガス供給停止時には前記原燃料として代替燃料を
代替燃料遮断弁及び代替燃料流量制御弁を介して前記改
質器に供給する代替燃料供給装置とを備えてなる燃料電
池発電装置において、 前記原燃料として都市ガスを用いて前記燃料電池本体を
運転する時は前記都市ガス遮断弁を開放し、それ以外の
ときは閉止するための都市ガス遮断弁駆動手段と、 前記原燃料として代替燃料を用いて前記燃料電池本体を
運転する時は前記代替燃料遮断弁を開放し、それ以外の
ときは閉止するための代替燃料遮断弁駆動手段と、前記都市ガスの流量を検出し、その流量に対応する信号
を出力する都市ガス流量検出手段と、 前記代替燃料の流量を検出し、その流量に対応する信号
を出力する代替燃料流量検出手段と、 前記改質器の温度を検出し、その温度に対応する信号を
出力する改質器温度検出手段と、 前記改質器温度を適正な値に保つように、前記都市ガス
流量検出手段及び改質器温度検出手段の出力に基づい
て、前記都市ガス流量制御弁の開度を調節する弁開度指
令を算出し、前記都市ガス流量制御弁に出力する都市ガ
ス流量制御手段と、 前記改質器温度を適正な値に保つように、前記代替燃料
流量検出手段及び改質器温度検出手段の出力に基づい
て、前記代替燃料流量制御弁の開度を調節する弁開度指
令を算出し、前記代替燃料流量制御弁に出力する代替燃
料流量制御手段と、 前記原燃料として都市ガスを用いて燃料電池本体を運転
しているときは、前記都市ガス流量制御弁の弁開度指令
を前記代替燃料流量制御弁の弁開度指令に換算する弁開
度換算手段と、 前記原燃料として都市ガスを用いて燃料電池本体を運転
しているときは、前記弁開度換算手段で換算された弁開
度指令を前記代替燃料流量制御弁に出力し、前記原燃料
が都市ガスから代替燃料に切替わったときは、前記代替
燃料流量制御手段からの弁開度指令に切替える弁開度指
令切替手段と、 を備えることを特徴とする燃料電池発電装置の原燃料切
替装置。 - 【請求項２】 前記弁開度指令切替手段は、前記原燃料
として都市ガスを用いて燃料電池本体を運転していると
きは前記弁開度換算手段で換算された前記代替燃料流量
制御弁の弁開度指令を出力し、前記原燃料が都市ガスか
ら代替燃料に切替わったときは一定時間の経過後に前記
代替燃料流量制御手段からの弁開度指令に切替えるよう
にしたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電装
置の原燃料切替装置。 - 【請求項３】 前記代替燃料供給装置の立ち上がりまで
の間に前記原燃料として都市ガス補助燃料を都市ガス補
助燃料供給弁を介して前記改質器に供給する都市ガス補
助燃料供給装置と、前記原燃料が都市ガスから代替燃料
に切替わったときは一定時間前記都市ガス補助燃料供給
弁を開く弁開度指令を出力する都市ガス補助燃料流量制
御手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の燃料
電池発電装置の原燃料切替装置。 - 【請求項４】 前記代替燃料供給装置が代替燃料を気化
するための熱源を前記燃料電池本体からの排ガスあるい
は電池冷却水との熱交換によって得る熱交換器を備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項
記載の燃料電池発電装置の原燃料切替装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26387595A JP3432973B2 (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | 燃料電池発電装置の原燃料切替装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26387595A JP3432973B2 (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | 燃料電池発電装置の原燃料切替装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09106825A JPH09106825A (ja) | 1997-04-22 |
| JP3432973B2 true JP3432973B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=17395461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26387595A Expired - Lifetime JP3432973B2 (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | 燃料電池発電装置の原燃料切替装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3432973B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006004833A (ja) * | 2004-06-18 | 2006-01-05 | Ebara Ballard Corp | 燃料電池の前置システム及び燃料電池システム |
| JP5266891B2 (ja) * | 2008-06-04 | 2013-08-21 | 富士電機株式会社 | 燃料電池発電装置及び燃料電池発電装置の制御方法 |
-
1995
- 1995-10-12 JP JP26387595A patent/JP3432973B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09106825A (ja) | 1997-04-22 |
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