JPH08236130A - 燃料電池発電設備 - Google Patents
燃料電池発電設備Info
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- JPH08236130A JPH08236130A JP7038296A JP3829695A JPH08236130A JP H08236130 A JPH08236130 A JP H08236130A JP 7038296 A JP7038296 A JP 7038296A JP 3829695 A JP3829695 A JP 3829695A JP H08236130 A JPH08236130 A JP H08236130A
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- gas
- fuel
- liquefied propane
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- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】都市ガス燃料運転中から容易に液体プロパンガ
ス燃料運転へ切替え可能な燃料電池発電設備を提供する
こと。 【構成】都市ガス供給ラインの配管に都市ガス供給圧力
を検出する計測器を設け、圧力の時間に対する低下率が
所定圧力以下であることと、その低下率が所定時間継続
して所定値以上であることの少なくとも１つの条件が成
立するとき、都市ガス供給ラインから液化プロパンガス
供給ラインに切替えて液化プロパン燃料を燃料電池本体
へ導入して燃料電池発電設備の運転を継続できる。した
がって、都市ガスが何らかの原因で遮断されて圧力が低
下した場合、速やかに液化プロパンガス燃料に切替えて
運転できるので、燃料電池システムとして効率の良い信
頼性のある運転ができる。
ス燃料運転へ切替え可能な燃料電池発電設備を提供する
こと。 【構成】都市ガス供給ラインの配管に都市ガス供給圧力
を検出する計測器を設け、圧力の時間に対する低下率が
所定圧力以下であることと、その低下率が所定時間継続
して所定値以上であることの少なくとも１つの条件が成
立するとき、都市ガス供給ラインから液化プロパンガス
供給ラインに切替えて液化プロパン燃料を燃料電池本体
へ導入して燃料電池発電設備の運転を継続できる。した
がって、都市ガスが何らかの原因で遮断されて圧力が低
下した場合、速やかに液化プロパンガス燃料に切替えて
運転できるので、燃料電池システムとして効率の良い信
頼性のある運転ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池発電設備、特に
都市ガスが遮断された場合でも容易に予備燃料の液化プ
ロパンガスに切替えて運転できる燃料電池発電設備に関
する。
都市ガスが遮断された場合でも容易に予備燃料の液化プ
ロパンガスに切替えて運転できる燃料電池発電設備に関
する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、燃料電池発電設備は都市ガス、
プロパンガス等の燃料が持っている化学エネルギを電気
エネルギに変換するものである。このような燃料電池発
電設備は、燃料電池本体および都市ガスやプロパンガス
等の燃料から水素を生成する改質器及び一酸化炭素変成
器、燃料電池本体の酸素極に空気を送る設備、燃料電池
本体で発電される直流出力を交流に変換する変換設備、
燃料電池本体の動作及び水素生成に適した温度に保つた
めの熱交換器などで構成されている。
プロパンガス等の燃料が持っている化学エネルギを電気
エネルギに変換するものである。このような燃料電池発
電設備は、燃料電池本体および都市ガスやプロパンガス
等の燃料から水素を生成する改質器及び一酸化炭素変成
器、燃料電池本体の酸素極に空気を送る設備、燃料電池
本体で発電される直流出力を交流に変換する変換設備、
燃料電池本体の動作及び水素生成に適した温度に保つた
めの熱交換器などで構成されている。
【０００３】次に、従来の燃料電池発電設備を図４の系
統図を参照して説明する。同図において、燃料電池本体
１は燃料極１ａ、冷却極１ｂ、空気極１ｃから構成され
ている。燃料は都市ガスライン２から元弁３、流量調節
弁４及び脱硫器（ＨＤＳ）５を経て、水蒸気ライン６か
らの蒸気圧力で作動するエゼクタ７により改質器８の改
質管９内部に充填された触媒の作用と、改質管９外部か
ら熱を加えることにより、メタンと水蒸気が一酸化炭素
と水素に変り、一酸化炭素変成器（ＬＴＳ）１０では、
さらに一酸化炭素と残っている水蒸気とにより炭酸ガス
と水素が生成される。
統図を参照して説明する。同図において、燃料電池本体
１は燃料極１ａ、冷却極１ｂ、空気極１ｃから構成され
ている。燃料は都市ガスライン２から元弁３、流量調節
弁４及び脱硫器（ＨＤＳ）５を経て、水蒸気ライン６か
らの蒸気圧力で作動するエゼクタ７により改質器８の改
質管９内部に充填された触媒の作用と、改質管９外部か
ら熱を加えることにより、メタンと水蒸気が一酸化炭素
と水素に変り、一酸化炭素変成器（ＬＴＳ）１０では、
さらに一酸化炭素と残っている水蒸気とにより炭酸ガス
と水素が生成される。
【０００４】そして、一酸化炭素変成器１０から出た水
素リッチガスは、燃料電池本体１の燃料極１ａに入り発
電に寄与し、発電分の水素を消費して改質器８のメイン
バーナ燃料ノズル１１に導入し、メインバーナの空気ノ
ズル１２の空気と混合して燃焼し改質管９を加熱する。
改質管９はある温度に加熱しないと反応が起らないの
で、燃料電池発電設備を起動する場合には都市ガスライ
ン２から分岐ライン１３を設けて減圧弁１４、電磁弁１
５、オリフィス１６を経てパイロットバーナ１７に入
る。
素リッチガスは、燃料電池本体１の燃料極１ａに入り発
電に寄与し、発電分の水素を消費して改質器８のメイン
バーナ燃料ノズル１１に導入し、メインバーナの空気ノ
ズル１２の空気と混合して燃焼し改質管９を加熱する。
改質管９はある温度に加熱しないと反応が起らないの
で、燃料電池発電設備を起動する場合には都市ガスライ
ン２から分岐ライン１３を設けて減圧弁１４、電磁弁１
５、オリフィス１６を経てパイロットバーナ１７に入
る。
【０００５】一方、空気圧縮機１９よりオリフィス２０
を経て空気が導入され、燃料と混合してパイロットバー
ナ１７に入り、点火プラグ１８により点火すると共に電
磁弁２１とオリフィス２２を経てスタートバーナ１１ａ
に入る。これによりパイロットバーナ１７の火がスター
トバーナ１１ａに点火される。この加熱により改質管９
が昇温し所定温度になると、電磁弁３を開けて蒸気と都
市ガスが導入されて改質反応が行われる。
を経て空気が導入され、燃料と混合してパイロットバー
ナ１７に入り、点火プラグ１８により点火すると共に電
磁弁２１とオリフィス２２を経てスタートバーナ１１ａ
に入る。これによりパイロットバーナ１７の火がスター
トバーナ１１ａに点火される。この加熱により改質管９
が昇温し所定温度になると、電磁弁３を開けて蒸気と都
市ガスが導入されて改質反応が行われる。
【０００６】また燃料電池本体１の冷却極１ｂには給水
ポンプ２３によりセパレータ２４から冷却水を送り込ん
でいる。燃料電池本体１を起動する場合、冷却極１ｂに
入る冷却水の温度は所定の温度にしなければならないた
め、この循環水を電気ヒータ２５を通して加熱する。セ
パレータ２４では水蒸気が発生する温度になってから起
動する。なお熱交換器等についてはここでは直接関係な
いのでその説明は省略する。
ポンプ２３によりセパレータ２４から冷却水を送り込ん
でいる。燃料電池本体１を起動する場合、冷却極１ｂに
入る冷却水の温度は所定の温度にしなければならないた
め、この循環水を電気ヒータ２５を通して加熱する。セ
パレータ２４では水蒸気が発生する温度になってから起
動する。なお熱交換器等についてはここでは直接関係な
いのでその説明は省略する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】都市ガスラインからの
燃料供給が何らかの理由で遮断された場合、従来技術で
はやむを得ず燃料電池を停止していた。また長期に亘っ
て都市ガスが遮断されるような場合を考慮すると、プロ
パンガス運転で改質器がプロパン燃料と水蒸気から水素
を作る化学反応について検討しなければならない。
燃料供給が何らかの理由で遮断された場合、従来技術で
はやむを得ず燃料電池を停止していた。また長期に亘っ
て都市ガスが遮断されるような場合を考慮すると、プロ
パンガス運転で改質器がプロパン燃料と水蒸気から水素
を作る化学反応について検討しなければならない。
【０００８】本発明者等の実験結果によると、都市ガス
よりもプロパンガスの方が、水蒸気の量を増加しないと
同じ特性が得られないことが分かった。すなわち、スチ
ームカーボン比を都市ガス燃料運転（以下ＮＧ運転とい
う）よりも、液化プロパンガス燃料運転（以下ＬＰＧ運
転という）の方が大きな値にしなければならない。また
燃料の切替え（ＮＧ→ＬＰＧ）を行う過渡時にも十分必
要な水蒸気を入れないと、改質器の改質触媒層でカーボ
ンを折出して、改質触媒粒子が崩解し粉末になり、まっ
黒なカーボンになってしまうという問題がある。
よりもプロパンガスの方が、水蒸気の量を増加しないと
同じ特性が得られないことが分かった。すなわち、スチ
ームカーボン比を都市ガス燃料運転（以下ＮＧ運転とい
う）よりも、液化プロパンガス燃料運転（以下ＬＰＧ運
転という）の方が大きな値にしなければならない。また
燃料の切替え（ＮＧ→ＬＰＧ）を行う過渡時にも十分必
要な水蒸気を入れないと、改質器の改質触媒層でカーボ
ンを折出して、改質触媒粒子が崩解し粉末になり、まっ
黒なカーボンになってしまうという問題がある。
【０００９】このような問題を起こさないためには水蒸
気を十分に入れて運転すればよいが、水蒸気を増加させ
ると電池冷却の冷却量だけでは水蒸気を作るだけの熱量
が不足するという問題がある。また、ＬＰＧ運転では改
質器の化学反応に水蒸気を多量に必要とするが、燃料電
池本体の燃料極にあまり多量の水蒸気を入れると不具合
を発生するという問題がある。
気を十分に入れて運転すればよいが、水蒸気を増加させ
ると電池冷却の冷却量だけでは水蒸気を作るだけの熱量
が不足するという問題がある。また、ＬＰＧ運転では改
質器の化学反応に水蒸気を多量に必要とするが、燃料電
池本体の燃料極にあまり多量の水蒸気を入れると不具合
を発生するという問題がある。
【００１０】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は都市ガス燃料運転中から容易に液体プロ
パンガス燃料運転へ切替え可能でかつ効率の良い液化プ
ロパンガス燃料運転が可能な燃料電池発電設備を提供す
ることにある。
で、その目的は都市ガス燃料運転中から容易に液体プロ
パンガス燃料運転へ切替え可能でかつ効率の良い液化プ
ロパンガス燃料運転が可能な燃料電池発電設備を提供す
ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１は、都市ガス供給ラインと、液化
プロパンガス供給ラインと、前記両ラインを切替えて燃
料電池本体に都市ガス燃料または液化プロパンガス燃料
を供給するようにした燃料電池発電設備において、前記
都市ガス供給ラインの配管に都市ガス供給圧力を検出す
る計測器を設け、圧力の時間に対する低下率が所定圧力
以下であることと、その低下率が所定時間継続して所定
値以上であることの少なくとも１つの条件が成立すると
き、前記都市ガス供給ラインから前記液化プロパンガス
供給ラインに切替えて液化プロパン燃料を燃料電池本体
へ導入して、都市ガスが遮断されても液化プロパン燃料
で運転を継続するようにしたことを特徴とする。
に、本発明の請求項１は、都市ガス供給ラインと、液化
プロパンガス供給ラインと、前記両ラインを切替えて燃
料電池本体に都市ガス燃料または液化プロパンガス燃料
を供給するようにした燃料電池発電設備において、前記
都市ガス供給ラインの配管に都市ガス供給圧力を検出す
る計測器を設け、圧力の時間に対する低下率が所定圧力
以下であることと、その低下率が所定時間継続して所定
値以上であることの少なくとも１つの条件が成立すると
き、前記都市ガス供給ラインから前記液化プロパンガス
供給ラインに切替えて液化プロパン燃料を燃料電池本体
へ導入して、都市ガスが遮断されても液化プロパン燃料
で運転を継続するようにしたことを特徴とする。
【００１２】本発明の請求項２は、請求項１の燃料電池
発電設備において、都市ガス供給運転時の改質器に注入
する水蒸気流量と液化プロパンガス供給運転時の改質器
に注入する水蒸気流量は、それぞれスチーム／カーボン
比を所定値で運転し、また燃料切替時の都市ガスと液化
プロパンガスとが共存している間は、それぞれの必要な
スチーム・カーボン比の水蒸気の和の流量を改質器に注
入して運転を制御するようにしたことを特徴とする。
発電設備において、都市ガス供給運転時の改質器に注入
する水蒸気流量と液化プロパンガス供給運転時の改質器
に注入する水蒸気流量は、それぞれスチーム／カーボン
比を所定値で運転し、また燃料切替時の都市ガスと液化
プロパンガスとが共存している間は、それぞれの必要な
スチーム・カーボン比の水蒸気の和の流量を改質器に注
入して運転を制御するようにしたことを特徴とする。
【００１３】本発明の請求項３は、請求項１記載の燃料
電池発電設備において、液化プロパンガス運転時には、
一酸化炭素変成器から出る生成ガスラインに凝縮器を設
けて、この凝縮器により前記ガスに含まれる水蒸気を凝
縮させ、水蒸気量を減らして燃料電池本体の燃料極に導
入するようにしたことを特徴とする。
電池発電設備において、液化プロパンガス運転時には、
一酸化炭素変成器から出る生成ガスラインに凝縮器を設
けて、この凝縮器により前記ガスに含まれる水蒸気を凝
縮させ、水蒸気量を減らして燃料電池本体の燃料極に導
入するようにしたことを特徴とする。
【００１４】本発明の請求項４は、請求項１記載の燃料
電池発電設備において、都市ガス運転時には燃料電池本
体の冷却極に入る冷却水の温度を、運転中は電気ヒータ
または都市ガスのガス焚きヒータで加熱して一定温度と
し、また液化プロパンガス燃料運転時には都市ガスのガ
ス焚きヒータに流量を調節して液化プロパンガスを導入
して加熱し、負荷運転に入った後は液化プロパンガス焚
きヒータと電気ヒータで加熱するようにしたことを特徴
とする。
電池発電設備において、都市ガス運転時には燃料電池本
体の冷却極に入る冷却水の温度を、運転中は電気ヒータ
または都市ガスのガス焚きヒータで加熱して一定温度と
し、また液化プロパンガス燃料運転時には都市ガスのガ
ス焚きヒータに流量を調節して液化プロパンガスを導入
して加熱し、負荷運転に入った後は液化プロパンガス焚
きヒータと電気ヒータで加熱するようにしたことを特徴
とする。
【００１５】
【作用】本発明の請求項１〜請求項４の燃料電池発電設
備によると、都市ガス燃料で運転している場合に、都市
ガス圧力が低下し始め、この圧力低下が継続することを
できるだけ早く検出することができるので、速やかに液
化プロパンガス燃料に切替えて運転を継続することでき
る。
備によると、都市ガス燃料で運転している場合に、都市
ガス圧力が低下し始め、この圧力低下が継続することを
できるだけ早く検出することができるので、速やかに液
化プロパンガス燃料に切替えて運転を継続することでき
る。
【００１６】次に、本発明の動作原理について説明す
る。例えば、図２の曲線５４に示すごとく圧力低下が始
まってからＴ1 秒の間に液化プロパンガスの元弁開の指
示を出し、実際に開口するまでにはＴ2 秒の遅れが生じ
て、液化プロパンガス圧力が立ち上る。図２の曲線５４
は都市ガスラインに容器をつけない場合であるが、この
場合には都市ガス圧力低下から液化プロパンガスの圧力
が立上り回復するまでに大きな谷間ができるので、燃料
電池本体の燃料極で水素不足が起こり、電圧の低下分が
大きく急停止してしまう。そのため容器をつけて図２に
示す曲線５１のごとく都市ガスの低下を緩やかに低下す
るようにする。そうすると、燃料電池本体の電圧低下は
極くわずかにすることができ、都市ガスから液化ガスに
急停止することなく、穏やかに切替えて運転を継続する
ことができる。
る。例えば、図２の曲線５４に示すごとく圧力低下が始
まってからＴ1 秒の間に液化プロパンガスの元弁開の指
示を出し、実際に開口するまでにはＴ2 秒の遅れが生じ
て、液化プロパンガス圧力が立ち上る。図２の曲線５４
は都市ガスラインに容器をつけない場合であるが、この
場合には都市ガス圧力低下から液化プロパンガスの圧力
が立上り回復するまでに大きな谷間ができるので、燃料
電池本体の燃料極で水素不足が起こり、電圧の低下分が
大きく急停止してしまう。そのため容器をつけて図２に
示す曲線５１のごとく都市ガスの低下を緩やかに低下す
るようにする。そうすると、燃料電池本体の電圧低下は
極くわずかにすることができ、都市ガスから液化ガスに
急停止することなく、穏やかに切替えて運転を継続する
ことができる。
【００１７】また、このような対策を行って切替を実施
した場合、都市ガスと液化プロパンガスが重複して注入
される期間が長くなる。この現象を図３に示す。水蒸気
量が不足すると、改質器の触媒でカーボン折出が起り、
触媒粒子を崩解しカーボンにしてしまう。かかる不具合
を避けるには、都市ガスに必要な水蒸気量と、液化プロ
パンガスに必要な水蒸気量を、その時刻で加算した流量
だけ改質器に注入しなければならない。
した場合、都市ガスと液化プロパンガスが重複して注入
される期間が長くなる。この現象を図３に示す。水蒸気
量が不足すると、改質器の触媒でカーボン折出が起り、
触媒粒子を崩解しカーボンにしてしまう。かかる不具合
を避けるには、都市ガスに必要な水蒸気量と、液化プロ
パンガスに必要な水蒸気量を、その時刻で加算した流量
だけ改質器に注入しなければならない。
【００１８】さらに、液化プロパンガス運転時には都市
ガス運転時にくらべて多くの水蒸気量が必要となる。改
質器に必要な水蒸気は電池の冷却水からとっているが、
都市ガス運転の場合の水蒸気は電池の発熱量で十分賄え
る。しかし液化プロパンガス運転では水蒸気流量が多い
ため冷却水を加熱しないと間に合わないので、この解決
にはプロパンガス焚きヒータを設置することによって多
量の水蒸気を得ることで対応できる。しかし、電池本体
の燃料極入口では逆に水蒸気が多すぎるために凝縮器を
つけて水蒸気を減少させる対策をする。
ガス運転時にくらべて多くの水蒸気量が必要となる。改
質器に必要な水蒸気は電池の冷却水からとっているが、
都市ガス運転の場合の水蒸気は電池の発熱量で十分賄え
る。しかし液化プロパンガス運転では水蒸気流量が多い
ため冷却水を加熱しないと間に合わないので、この解決
にはプロパンガス焚きヒータを設置することによって多
量の水蒸気を得ることで対応できる。しかし、電池本体
の燃料極入口では逆に水蒸気が多すぎるために凝縮器を
つけて水蒸気を減少させる対策をする。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例の系統図であり、既に説明
した図４の燃料電池発電システムの構成要素と同一部分
には同一符号を付して重複説明は省略する。
る。図１は本発明の一実施例の系統図であり、既に説明
した図４の燃料電池発電システムの構成要素と同一部分
には同一符号を付して重複説明は省略する。
【００２０】図１に示すように、都市ガス供給ライン２
に容器またはアキュムレータ３０を設け、これに圧力検
出器３１を取付ける。また液化プロパンガスボンベ３２
から供給する液化プロパンガスは、気化器３４で気体に
なり、流量調節弁３６、逆止弁３７を経て供給ライン２
に注入される。水蒸気を作るセパレータ２４に入るライ
ンに電気ヒータ２５にさらに液化プロパンガス焚きヒー
タ４２を追加する。このヒータ４２は送風機３８により
送風され、加熱バーナ４１を設け、液化プロパン起動時
には電磁弁３９と流量調節用オリフィス４０によりＬＰ
Ｇを導入してヒータ４２を加熱する。また都市ガス起動
時には電磁弁３９ａとオリフィス４０ａによりＮＧを導
入してヒータ４２を加熱して起動する。３３はＬＰＧ元
弁、３５は送風機、４３は凝縮器である。
に容器またはアキュムレータ３０を設け、これに圧力検
出器３１を取付ける。また液化プロパンガスボンベ３２
から供給する液化プロパンガスは、気化器３４で気体に
なり、流量調節弁３６、逆止弁３７を経て供給ライン２
に注入される。水蒸気を作るセパレータ２４に入るライ
ンに電気ヒータ２５にさらに液化プロパンガス焚きヒー
タ４２を追加する。このヒータ４２は送風機３８により
送風され、加熱バーナ４１を設け、液化プロパン起動時
には電磁弁３９と流量調節用オリフィス４０によりＬＰ
Ｇを導入してヒータ４２を加熱する。また都市ガス起動
時には電磁弁３９ａとオリフィス４０ａによりＮＧを導
入してヒータ４２を加熱して起動する。３３はＬＰＧ元
弁、３５は送風機、４３は凝縮器である。
【００２１】図２はＮＧ運転からＬＰＧ運転に切替える
場合の時間経過のＮＧ圧力５１、プロパンガス圧力５３
を示したものであり、また直線５２は通常ＮＧを使用し
てない流量＝０のときの圧力でＰ0 ＝３１０mmAq程度で
ある。図３は図２と同じ時間経過で示したＮＧ流量５
６、プロパンガス流量５７、水蒸気流量５８である。
場合の時間経過のＮＧ圧力５１、プロパンガス圧力５３
を示したものであり、また直線５２は通常ＮＧを使用し
てない流量＝０のときの圧力でＰ0 ＝３１０mmAq程度で
ある。図３は図２と同じ時間経過で示したＮＧ流量５
６、プロパンガス流量５７、水蒸気流量５８である。
【００２２】次に、本実施例の作用を図２及び図３を参
照して説明する。燃料電池本体が定格運転を行っている
場合には、そこまでの配管の圧力損失があり、圧力は約
１５０mmAqに低下するが一定圧力で運転している。とこ
ろで、都市ガスが何らかの原因で圧力が低下したとき、
例えば図２の曲線５１のごとく低下する。そして所定の
動作圧を決め、例えば１２０mmAqとすると、そこまで下
る時間はＴ1 秒という事になるが、このＴ1 秒間測定し
た圧力が減少する一方である事を条件に、図１に示す液
体プロパンガスボンベ３２に接続するＬＰＧ元弁３３を
開口する。これと同時に送風機３５を回転する。これに
より弁３３から出た液化プロパンは気化器３４で気体に
なり、流量調節弁３６、逆止弁３７を経て供給ラインに
注入される。また液化プロパンガス燃料による運転時に
は多量の水蒸気が必要なためエゼクタ７は多量に水蒸気
を注入できる容量にし、水蒸気を作るセパレータ２４に
入るラインに電気ヒータ２５に追加して液化プロパンガ
ス焚きヒータ４２を追加する。このヒータ４２は送風機
３８により送風され、加熱バーナ４１を設け、液化プロ
パン起動時には電磁弁３９と流量調節用オリフィス４０
によりＬＰＧを導入してヒータ４２を加熱する。そし
て、また都市ガス起動のときには電磁弁３９ａとオリフ
ィス４０ａによりＮＧを導入してヒータ４２を加熱して
起動する。
照して説明する。燃料電池本体が定格運転を行っている
場合には、そこまでの配管の圧力損失があり、圧力は約
１５０mmAqに低下するが一定圧力で運転している。とこ
ろで、都市ガスが何らかの原因で圧力が低下したとき、
例えば図２の曲線５１のごとく低下する。そして所定の
動作圧を決め、例えば１２０mmAqとすると、そこまで下
る時間はＴ1 秒という事になるが、このＴ1 秒間測定し
た圧力が減少する一方である事を条件に、図１に示す液
体プロパンガスボンベ３２に接続するＬＰＧ元弁３３を
開口する。これと同時に送風機３５を回転する。これに
より弁３３から出た液化プロパンは気化器３４で気体に
なり、流量調節弁３６、逆止弁３７を経て供給ラインに
注入される。また液化プロパンガス燃料による運転時に
は多量の水蒸気が必要なためエゼクタ７は多量に水蒸気
を注入できる容量にし、水蒸気を作るセパレータ２４に
入るラインに電気ヒータ２５に追加して液化プロパンガ
ス焚きヒータ４２を追加する。このヒータ４２は送風機
３８により送風され、加熱バーナ４１を設け、液化プロ
パン起動時には電磁弁３９と流量調節用オリフィス４０
によりＬＰＧを導入してヒータ４２を加熱する。そし
て、また都市ガス起動のときには電磁弁３９ａとオリフ
ィス４０ａによりＮＧを導入してヒータ４２を加熱して
起動する。
【００２３】また、ＬＰＧ運転時には電磁弁３９を開け
て加熱バーナ４１にＬＰＧを送りヒータ４２を加熱す
る。そして多量の水蒸気がエゼクタ７に送られ、改質器
８を経て高温の水素リッチガスが熱交換器２６で冷却さ
れ、一酸化炭素変成器１０で反応熱により再び温度が高
まり、排出されるので、電池本体１の燃料極１ａに入る
前に凝縮器４３を設ける。この凝縮器４３はセパレータ
２４からポンプ２３で送られる水を利用して冷却する。
て加熱バーナ４１にＬＰＧを送りヒータ４２を加熱す
る。そして多量の水蒸気がエゼクタ７に送られ、改質器
８を経て高温の水素リッチガスが熱交換器２６で冷却さ
れ、一酸化炭素変成器１０で反応熱により再び温度が高
まり、排出されるので、電池本体１の燃料極１ａに入る
前に凝縮器４３を設ける。この凝縮器４３はセパレータ
２４からポンプ２３で送られる水を利用して冷却する。
【００２４】次に燃料を切替えた場合、図２の曲線５３
のごとく圧力が回復する。容器３０を用いない場合には
ＮＧ圧力が曲線５４のごとく急激に低下するので、同じ
ＰL＝１２０mmAqで動作を開始してＬＰＧ圧力が曲線５
５のごとく立上る場合には大きな谷ができ、谷の最低圧
力が図２のＰMIN ′となる。本実施例の容器３０をつけ
た場合の最低圧力ＰMIN にくらべて半分以下になる。こ
の場合には改質器から燃料極に送られる水素ガス量が不
足して発電設備は急停止する。
のごとく圧力が回復する。容器３０を用いない場合には
ＮＧ圧力が曲線５４のごとく急激に低下するので、同じ
ＰL＝１２０mmAqで動作を開始してＬＰＧ圧力が曲線５
５のごとく立上る場合には大きな谷ができ、谷の最低圧
力が図２のＰMIN ′となる。本実施例の容器３０をつけ
た場合の最低圧力ＰMIN にくらべて半分以下になる。こ
の場合には改質器から燃料極に送られる水素ガス量が不
足して発電設備は急停止する。
【００２５】一方、ＮＧ流量は図３の曲線５６の如く緩
やかに減少する。このＮＧ流量に対して容積で約半分の
ＬＰＧ流量を注入すればよいので、ＬＰＧ流量は図３の
曲線５７のごとくになる。
やかに減少する。このＮＧ流量に対して容積で約半分の
ＬＰＧ流量を注入すればよいので、ＬＰＧ流量は図３の
曲線５７のごとくになる。
【００２６】ＮＧは大部分がメタンで僅かなプロパンが
混合しているので、炭素の成分を考慮して１．１２倍の
容積にスチームカーボン比（３〜３．５）を掛けただけ
の水蒸気流量を注入すればよいのに対してＬＰＧ流量に
対しては炭素の成分が３倍になるのでＬＰＧ流量の３倍
の容積にスチームカーボン比（４〜４．５）を掛けただ
けの水蒸気流量が必要になる。
混合しているので、炭素の成分を考慮して１．１２倍の
容積にスチームカーボン比（３〜３．５）を掛けただけ
の水蒸気流量を注入すればよいのに対してＬＰＧ流量に
対しては炭素の成分が３倍になるのでＬＰＧ流量の３倍
の容積にスチームカーボン比（４〜４．５）を掛けただ
けの水蒸気流量が必要になる。
【００２７】ＬＰＧ燃料はＮＧ燃料の半分必要としても
水蒸気流量を比較するとＬＰＧ水蒸気／ＮＧ水蒸気＝
１．５〜２．０倍となるのでＮＧ運転にくらべてＬＰＧ
運転では最高２．０倍の水蒸気流量が必要になる。
水蒸気流量を比較するとＬＰＧ水蒸気／ＮＧ水蒸気＝
１．５〜２．０倍となるのでＮＧ運転にくらべてＬＰＧ
運転では最高２．０倍の水蒸気流量が必要になる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
燃料電池が都市ガス燃料で運転しているときに、都市ガ
スが何らかの原因で遮断されて圧力が低下した場合、速
やかに液化プロパンガス燃料に切替えて運転を継続する
ことが可能であり、液化プロパンガス燃料に必要で充分
な水蒸気を得ることができる。したがって、本発明の燃
料電池発電設備は、燃料電池システムとして効率の良い
信頼性のある運転が継続できる。
燃料電池が都市ガス燃料で運転しているときに、都市ガ
スが何らかの原因で遮断されて圧力が低下した場合、速
やかに液化プロパンガス燃料に切替えて運転を継続する
ことが可能であり、液化プロパンガス燃料に必要で充分
な水蒸気を得ることができる。したがって、本発明の燃
料電池発電設備は、燃料電池システムとして効率の良い
信頼性のある運転が継続できる。
【図１】本発明の一実施例の系統図。
【図２】本発明の作用を説明するための圧力の時間的変
化を示す図。
化を示す図。
【図３】本発明の作用を説明するための流量の時間的変
化を示す図。
化を示す図。
【図４】従来の燃料電池システムの系統図。
１…燃料電池本体、１ａ…燃料極、１ｂ…冷却極、１ｃ
…空気極、２…都市ガスライン、３…元弁、４…流量調
節弁、５…脱硫器（ＨＤＳ）、６…水蒸気ライン、７…
エゼクタ、８…改質器、９…改質管、１０…一酸化炭素
変成器（ＬＴＳ）、１１…燃料ノズル、１１ａ…スター
トバーナ、１２…空気ノズル、１３…分岐ライン、１４
…減圧弁、１５，２１…電磁弁、１６，２０，２２…オ
リフィス、１７…パイロットバーナ、１８…点火プラ
グ、１９…空気圧縮機、２３…給水ポンプ、２４…セパ
レータ、２５…電気ヒータ、２６…熱交換器、３０…容
器、３１…圧力検出器、３２…ＬＰＧボンベ、３３…元
弁、３４…気化器、３５…送風機、３６…流量調節弁、
３７…逆止弁、３８…送風機、３９，３９ａ…電磁弁、
４０，４０ａ…オリフィス、４１…加熱バーナ、４２…
ガス焚きヒータ、４３…凝縮器。
…空気極、２…都市ガスライン、３…元弁、４…流量調
節弁、５…脱硫器（ＨＤＳ）、６…水蒸気ライン、７…
エゼクタ、８…改質器、９…改質管、１０…一酸化炭素
変成器（ＬＴＳ）、１１…燃料ノズル、１１ａ…スター
トバーナ、１２…空気ノズル、１３…分岐ライン、１４
…減圧弁、１５，２１…電磁弁、１６，２０，２２…オ
リフィス、１７…パイロットバーナ、１８…点火プラ
グ、１９…空気圧縮機、２３…給水ポンプ、２４…セパ
レータ、２５…電気ヒータ、２６…熱交換器、３０…容
器、３１…圧力検出器、３２…ＬＰＧボンベ、３３…元
弁、３４…気化器、３５…送風機、３６…流量調節弁、
３７…逆止弁、３８…送風機、３９，３９ａ…電磁弁、
４０，４０ａ…オリフィス、４１…加熱バーナ、４２…
ガス焚きヒータ、４３…凝縮器。
Claims (4)
- 【請求項１】 都市ガス供給ラインと、液化プロパンガ
ス供給ラインと、前記両ラインを切替えて燃料電池本体
に都市ガス燃料または液化プロパンガス燃料を供給する
ようにした燃料電池発電設備において、前記都市ガス供
給ラインの配管に都市ガス供給圧力を検出する計測器を
設け、圧力の時間に対する低下率が所定圧力以下である
ことと、その低下率が所定時間継続して所定値以上であ
ることの少なくとも１つの条件が成立するとき、前記都
市ガス供給ラインから前記液化プロパンガス供給ライン
に切替えて液化プロパン燃料を燃料電池本体へ導入し
て、都市ガスが遮断されても液化プロパン燃料で運転を
継続するようにしたことを特徴とする燃料電池発電設
備。 - 【請求項２】 都市ガス供給運転時の改質器に注入する
水蒸気流量と液化プロパンガス供給運転時の改質器に注
入する水蒸気流量は、それぞれスチーム／カーボン比を
所定値で運転し、また燃料切替時の都市ガスと液化プロ
パンガスとが共存している間は、それぞれの必要なスチ
ーム・カーボン比の水蒸気の和の流量を改質器に注入し
て運転を制御するようにしたことを特徴とする請求項１
の燃料電池発電設備。 - 【請求項３】 液化プロパンガス運転時には、一酸化炭
素変成器から出る生成ガスラインに凝縮器を設けて、こ
の凝縮器により前記ガスに含まれる水蒸気を凝縮させ、
水蒸気量を減らして燃料電池本体の燃料極に導入するよ
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
設備。 - 【請求項４】 都市ガス運転時には燃料電池本体の冷却
極に入る冷却水の温度を、運転中は電気ヒータまたは都
市ガスのガス焚きヒータで加熱して一定温度とし、また
液化プロパンガス燃料運転時には都市ガスのガス焚きヒ
ータに流量を調節して液化プロパンガスを導入して加熱
し、負荷運転に入った後は液化プロパンガス焚きヒータ
と電気ヒータで加熱す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設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7038296A JPH08236130A (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | 燃料電池発電設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7038296A JPH08236130A (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | 燃料電池発電設備 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08236130A true JPH08236130A (ja) | 1996-09-13 |
Family
ID=12521354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7038296A Pending JPH08236130A (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | 燃料電池発電設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08236130A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000067895A (ja) * | 1998-08-19 | 2000-03-03 | Toshiba Corp | 燃料電池発電システム |
| JP2008507828A (ja) * | 2004-07-28 | 2008-03-13 | セラミック・フューエル・セルズ・リミテッド | 燃料電池システム |
-
1995
- 1995-02-27 JP JP7038296A patent/JPH08236130A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000067895A (ja) * | 1998-08-19 | 2000-03-03 | Toshiba Corp | 燃料電池発電システム |
| JP2008507828A (ja) * | 2004-07-28 | 2008-03-13 | セラミック・フューエル・セルズ・リミテッド | 燃料電池システム |
| JP2013138017A (ja) * | 2004-07-28 | 2013-07-11 | Ceramic Fuel Cells Ltd | 燃料電池システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040831 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20050228 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |