JP2006216283A - Town gas supply device for solid polymer electrolyte fuel cell power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、定置式の固体高分子型燃料電池発電装置における燃料処理装置に燃料ガスと
して都市ガスを供給する場合に用いる固体高分子型燃料電池発電装置用都市ガス供給装置
に関するものである。
The present invention relates to a city gas supply device for a polymer electrolyte fuel cell power generator used when city gas is supplied as a fuel gas to a fuel processor in a stationary polymer electrolyte fuel cell power generator.
燃料電池は、燃料を用いた他の発電に比して熱効率が高く、又、環境汚染が少ないため
、有効な発電装置として期待されている。特に、固体高分子型燃料電池(PEFC)は、
100℃以下という低温で発電が行なわれ、出力密度が高く、低温で作動するので、他の
形式の燃料電池に比して小型化でき、しかも、電池構成材料の劣化が少ないこと、起動が
容易であること、等の長所があることから、近年、小規模な業務用あるいは家庭用等の発
電装置として使用されるようになってきている。
The fuel cell is expected to be an effective power generation device because it has higher thermal efficiency than other power generations using fuel and less environmental pollution. In particular, the polymer electrolyte fuel cell (PEFC)
Power generation is performed at a low temperature of 100 ° C. or lower, power density is high, and operation is performed at a low temperature. Therefore, it is possible to reduce the size as compared with other types of fuel cells, and there is little deterioration of battery constituent materials, and startup is easy. In recent years, it has come to be used as a power generator for small-scale business use or home use.
上記固体高分子型燃料電池を用いた発電装置(PEFC発電装置)は、一般的に図19
に概要を示す如き構成としてある。すなわち、電解質としてフッ素系のイオン交換膜が用
いられている固体高分子電解質膜の両面をカソード(空気極)2とアノード(燃料極)3
の両ガス拡散電極で挟持させてなるセルを、セパレータを介し積層してスタックとし、且
つ数セルに1つずつの冷却部4を備えてなる構成の固体高分子型燃料電池1を備えている
。更に、上記固体高分子型燃料電池1におけるアノード3の入口側には、改質器6、シフ
トコンバータ7、CO除去器8を上流側から順に備えている燃料処理装置5と、加湿器9
とが設けてあり、図示しない燃料供給源から供給される燃料ガス12として天然ガスやメ
タノール等の原料を、脱硫反応器10で脱硫した後、燃料ガス供給ライン11により水蒸
気と共に上記燃料処理装置5の改質器6へ供給して水蒸気改質を行わせ、得られる改質ガ
ス(燃料ガス)12aを、シフトコンバータ7に導いてシフト反応させ、更に、CO除去
器8にてCO除去処理した後、加湿器9を経て上記固体高分子型燃料電池1のアノード3
へ供給するようにしてある。一方、上記カソード2の入口側の加湿器9には、圧縮機(空
気ブロワ)13が酸化ガス供給ライン14を介して接続してあり、酸化ガスとして空気1
5が、圧縮機13で圧縮された後、加湿器9を経て上記固体高分子型燃料電池1のカソー
ド2へ供給されるようにしてある。
A power generation device (PEFC power generation device) using the polymer electrolyte fuel cell is generally shown in FIG.
The configuration is as outlined below. That is, the cathode (air electrode) 2 and the anode (fuel electrode) 3 are disposed on both sides of a solid polymer electrolyte membrane in which a fluorine-based ion exchange membrane is used as an electrolyte.
The solid
After desulfurizing a raw material such as natural gas or methanol as a
To supply. On the other hand, a compressor (air blower) 13 is connected to the
5 is supplied to the
かかる構成により、上記固体高分子型燃料電池1にて、アノード3側に供給される改質
ガス12a中の水素と、カソード2側に供給される空気15中の酸素とを電気化学反応(
電池反応)させて、この際発生する起電力を取り出すようにしてある。
With such a configuration, in the polymer
Battery reaction), and the electromotive force generated at this time is taken out.
なお、16はアノード3の出口側より排出されるアノードオフガス17を改質器の燃焼
室に導くためのアノードオフガスライン、18は燃料ガス12の一部を上記改質器6の燃
焼室に導くための燃料ガスライン、19は空気15の一部を上記改質器6の燃焼室に導く
ための空気ライン、20は上記改質器6の燃焼室から排出される燃焼排ガス21のガスラ
インである。
ところで、上記固体高分子型燃料電池1を用いた発電装置における燃料処理装置5の改
質器6に供給される燃料ガス12として、都市ガスを用いる場合には、改質器6における
改質室中には触媒が密に充填されているために、都市ガス自体が有する2.0±0.5k
Pa程度の供給圧力だけでは充分な量の都市ガスを燃料処理装置5へ供給することが困難
である。そのため、都市ガスを燃料ポンプにて所要の圧力に加圧してから上記燃料処理装
置5へ送るようにしてある。
By the way, when city gas is used as the
It is difficult to supply a sufficient amount of city gas to the
上記燃料ポンプにより加圧された都市ガスを燃料処理装置5へ供給する場合、供給され
る都市ガスの流量を制御して、燃料処理装置5へ所定流量の都市ガスが供給されるように
するために流量計が一般に用いられており、該流量計の計測値に基づき流量制御を行うよ
うにしてある。
When the city gas pressurized by the fuel pump is supplied to the
図20は、その概要を示すもので、図19に示した固体高分子型燃料電池発電装置と同
様な構成において、燃料ガスとして都市ガスTGを燃料処理装置5に供給する場合に、燃
料ガス供給ライン11に燃料ポンプ22を設けて、該燃料ポンプ22により都市ガスTG
を加圧して吐出させるようにすると共に、該燃料ポンプ22から吐出された都市ガスTG
の流量を制御するためのものとして流量計23を設けた構成としたものとしてある。すな
わち、都市ガスTGを燃料処理装置5の改質器6へ供給する燃料ガス供給ライン11の途
中位置に、都市ガスTGを加圧するための燃料ポンプ22を設け、該燃料ポンプ22の下
流側に吐出された都市ガスTGの流量を検出するための流量計23を設けて、都市ガスT
Gが燃料ポンプ22で所要の圧力に加圧されて吐出されると、吐出された都市ガスTGの
流量を流量計23で検出し、該検出された流量の計測値に基づいて燃料ポンプ22の運転
制御を行い、上記燃料処理装置5へ供給される都市ガスTGの流量を制御するようにして
ある。都市ガスTGを加圧するための燃料ポンプ22としては、ターボ式のポンプがある
が、このポンプでは所望圧力までの加圧が不十分になる虞があり、又、レシプロポンプで
は脈動が過大になる虞があると共に、装置が大型化してしまうという問題がある。そのた
め、一般に、ダイアフラムポンプやベローズ式ポンプ等の圧縮性流体用の容積型ポンプが
用いられている。
FIG. 20 shows an outline of the fuel gas supply when the city gas TG is supplied as the fuel gas to the
Is pressurized and discharged, and the city gas TG discharged from the
The
When G is pressurized to a required pressure by the
しかしながら、上記燃料ポンプ22として用いられているダイアフラムポンプ等の圧縮
性流体用の容積型ポンプは、レシプロポンプ程ではないが、脈動が発生し、秒単位で変化
されるような圧力変動を伴って都市ガスTGが送られるようになる。又、上記ダイアフラ
ムポンプの如き容積型ポンプは、一行程で吐出する吐出量が変化せず、行程数を変化させ
ることで吐出量の調整を行うようにしてある機構上、特に低出力域で脈動が大きくなって
流量変動が大きくなるという特性がある。
However, a positive displacement pump for a compressive fluid such as a diaphragm pump used as the
このように燃料ポンプ22より燃料処理装置5へ供給される都市ガスTGの流量の変動
が大きくなると、燃料処理装置5における都市ガスTGの改質反応に反応不良が生じる。
反応不良が生じると、燃料処理装置5より燃料電池1に対して供給される改質ガス中の一
酸化炭素濃度が増加して、固体高分子型燃料電池1の電極に用いられる触媒が被毒され、
該固体高分子型燃料電池1の発電電圧の低下を引き起こす虞がある。又、上記燃料処理装
置5に対し、水蒸気改質のために供給される水蒸気の量に対して制御誤差により過剰な量
の都市ガスTGが供給されてしまう場合には、該燃料処理装置5内で水蒸気/カーボンの
バランスが崩れてカーボンの析出が発生するという虞も懸念される。
Thus, when the fluctuation of the flow rate of the city gas TG supplied from the
When a reaction failure occurs, the concentration of carbon monoxide in the reformed gas supplied from the
There is a possibility that the power generation voltage of the polymer
又、上記流量計23としては、計測対象が都市ガスTGであるということから、使用で
きる流量計の形式に制限があり、圧力タイプのものしか使用できないのが現状である。一
方、燃料ポンプ22より供給される都市ガスTGが脈動して圧力変動が生じていると、上
記流量計23の流量計側値に誤差が生じ、その誤差のある流量計測値が上記燃料ポンプ2
2にフィードバックされて該燃料ポンプ22の運転制御が行われることになるため、更に
制御誤差は拡大してしまい、流量の変動が大きくなるという問題がある。
Further, as the
2, the operation control of the
そのため、上記の燃料ポンプ22より供給される都市ガスTGの圧力変動及び流量変動
を抑えるようにするために、燃料ポンプ22より吐出される都市ガスTGの流量を調整す
るための流量調整器を燃料ポンプ22の下流側に設けるようにしたものが従来提案されて
いる。
Therefore, in order to suppress the pressure fluctuation and the flow fluctuation of the city gas TG supplied from the
上記燃料電池発電装置において燃料ポンプの下流側に流量調整器を用いるようにしたも
のとしては、図21に示す如き構成のものがある。
In the above fuel cell power generator, a flow rate regulator is used on the downstream side of the fuel pump, as shown in FIG.
すなわち、改質器24、シフトコンバータ(一酸化炭素変成器)30、CO除去器(一
酸化炭素除去器)31、燃料電池32を備えている固体高分子型燃料電池発電装置におい
て、上記改質器24へ燃料ガスとして都市ガスTGを供給するようにしてある供給管25
に、上流側から、たとえば、ベローズ式ポンプ等が用いられている燃料ポンプとしての加
圧ポンプ26と、流量調整器27が接続されて設けてある構成としてある。これにより、
都市ガスTGは、供給管25を通り改質器24へ供給される前に加圧ポンプ26により加
圧され、流量調整器27で圧力及び流量を制御された後に、水蒸気発生装置28より導か
れる水蒸気29とともに上記改質器24へ供給されるようにしたものが提案されている(
たとえば、特許文献1参照)。なお、図21において、33は空気中の酸素を供給するた
めのファンである。
That is, in the polymer electrolyte fuel cell power generator including the
In addition, from the upstream side, for example, a
The city gas TG is pressurized by the pressurizing
For example, see Patent Document 1). In FIG. 21,
又、上記加圧ポンプ26の下流側に設ける流量調整器27としては、一般に、バッファ
タンク(レシーバタンク)が用いられている。
In general, a buffer tank (receiver tank) is used as the
なお、図21に示したものには、加圧ポンプ26の下流側に流量計は設けられていない
が、都市ガスTGの圧力変動に伴う流量計の生ずる制御誤差を抑えるためには、流量計と
流量調整器とを併用することが考えられる。
21 is not provided with a flow meter downstream of the pressurizing
図22は、図19に示した固体高分子型燃料電池発電装置と同様な構成において、都市
ガスTGを燃料処理装置5へ供給するようにしてある燃料ガス供給ライン11に、燃料ポ
ンプ22を設けると共に、その下流側にバッファタンク34と流量計23とを上流より順
に設けるようにしたものである。これによれば、燃料ポンプ22より吐出された都市ガス
TGの圧力変動を上記バッファタンク34により抑制することができ、その後に上記流量
計23で都市ガスTGの流量検出を行うようにしてあることから、上記流量計23におけ
る燃料ポンプ22の運転制御誤差を抑制して燃料処理装置5への安定した都市ガスTGの
供給が可能となる。
FIG. 22 shows a configuration similar to that of the polymer electrolyte fuel cell power generator shown in FIG. 19, and a
ところが、小規模な業務用あるいは家庭用等の発電装置として上記固定高分子型燃料電
池発電装置を使用するためには、発電装置全体をより小型化することが望まれる。これに
対し、上記バッファタンク34は、数リットルの容積を有するものであるため、かかる小
型化の障害となるという問題がある。
However, in order to use the fixed polymer fuel cell power generation device as a power generation device for small-scale business use or home use, it is desired to further reduce the size of the entire power generation device. On the other hand, since the
又、固体高分子型燃料電池の負荷が大きくて、燃料処理装置5に供給すべき都市ガスT
Gの量が多い場合には、複数台の燃料ポンプを並列運転させることが考えられる。この場
合は、たとえば、図20に示した燃料処理装置5への都市ガスTGの供給系統から、燃料
ガス供給ライン11を複数に分岐して、各分岐ラインに燃料ポンプ22をそれぞれ設ける
ようにし、該各燃料ポンプ22を並列運転して燃料処理装置5へ都市ガスTGを供給する
ような供給系統とすることが考えられる。このような場合に、流量計23を用いて上記各
燃料ポンプ22の運転制御を行うようにするときには、たとえば、図23に示す如く、各
分岐ライン11a,11b,11cに燃料ポンプ22をそれぞれ設けるようにしたものに
おいて、上記各分岐ライン11a,11b,11cの各燃料ポンプ22の下流側に流量計
23をそれぞれ設けるようにし、複数台の燃料ポンプ22で加圧されて供給される都市ガ
スTGの流量をそれぞれの流量計23で検出して、上記各燃料ポンプ22の運転制御をそ
れぞれ行うようにしたり、又は、図24に示す如く、図23に示したと同様に燃料ガス供
給ライン11a,11b,11cに燃料ポンプ22をそれぞれ設けるようにした構成にお
いて、分岐ライン11a,11b,11cの合流点Aの下流側に流量計23を単数設ける
ようにして、複数台の燃料ポンプ22により供給される都市ガスTGの総流量を単数の流
量計23により検出して、上記各燃料ポンプ22の運転制御を一括して行うようにするこ
とが考えられる。このように複数台の燃料ポンプ22を並列運転する場合には、各燃料ポ
ンプ22ごとに生じる脈動が干渉しあって更に脈動が大きくなる虞があり、流量の変動が
更に拡大される虞も生じる。特に、図23に示した構成の場合には、それぞれの燃料ポン
プ22に生ずる脈動に位相のずれがあるために、分岐ライン11a,11b,11cの合
流点Aにおいて各分岐ライン11a,11b,11cを流れる都市ガスTGの供給圧力に
高低差が生じてしまい、供給圧力の低い方の分岐ラインの都市ガスTGが、供給圧力が回
復するまでのわずかな時間逆流する虞がある。かかる場合に、上記流量計23が分岐ライ
ンの合流点Aよりも上流側に設けられているために、都市ガスTGが流量計23を逆流し
てしまい流量の変動がさらに拡大する虞が懸念される。そのため、図23に示した構成に
対しては、図25に示す如く、各分岐ライン11a,11b,11cにおいて、バッファ
タンク34を燃料ポンプ22と流量計23との間にそれぞれに設置するようにすることが
考えられる。又、図24に示した構成に対しては、図26に示す如く、各分岐ライン11
a,11b,11cにおいて、各燃料ポンプ22と分岐ラインの合流点Aとの間にバッフ
ァタンク34をそれぞれに設けるようにしたり、又は、図27に示す如く、燃料ガス供給
ライン11において、分岐ラインの合流点Aと流量計23との間に、バッファタンク34
を単数設けるようにすることが考えられる。しかし、このようにすれば、都市ガスTGの
流量変動及び圧力変動を抑えることができるが、図25や図26に示した構成においては
、バッファタンク34を複数台設けなければならず、又、図27に示した構成においても
、複数台の燃料ポンプ22により供給される都市ガスTGを単数のバッファタンク34で
処理するため、該バッファタンク34はより大型のものを設けなければならず、いずれも
発電装置全体が大型化してしまうという問題がある。
Further, the city gas T to be supplied to the
When the amount of G is large, it is conceivable to operate a plurality of fuel pumps in parallel. In this case, for example, the fuel
In a, 11b, and 11c, a
It is conceivable to provide a single number. However, if this is done, the flow rate fluctuation and pressure fluctuation of the city gas TG can be suppressed. However, in the configuration shown in FIGS. 25 and 26, a plurality of
そこで、本発明は、固体高分子型燃料電池を用いた発電装置における燃料処理装置へ燃
料ガスとして都市ガスをダイアフラムポンプ等の燃料ポンプを用いて供給する場合に、バ
ッファタンクを流量調整器として用いることなく圧力変動及び流量変動を抑制して、燃料
処理装置への安定した都市ガスの供給を行うことができる固体高分子型燃料電池発電装置
用都市ガス供給装置を提供しようとするものである。
Therefore, the present invention uses a buffer tank as a flow regulator when supplying city gas as a fuel gas to a fuel processing apparatus in a power generation apparatus using a polymer electrolyte fuel cell using a fuel pump such as a diaphragm pump. It is an object of the present invention to provide a city gas supply device for a polymer electrolyte fuel cell power generator that can suppress a pressure fluctuation and a flow rate fluctuation and can stably supply a city gas to a fuel processing apparatus.
本発明は、上記課題を解決するために、燃料ガスを燃料処理装置で処理した後、固体高
分子型燃料電池へ供給するようにした構成を有する固体高分子型燃料電池発電装置におけ
る上記燃料処理装置へ燃料ガスを供給するようにしてある燃料ガス供給ライン上に、燃料
ポンプ又は燃料ポンプと流量計を設けると共に、該燃料ポンプにより加圧されて吐出され
た都市ガスの流通に対して所要の抵抗を与えるようにする調圧器を設けた構成とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides the above-described fuel processing in a polymer electrolyte fuel cell power generator having a configuration in which fuel gas is processed by the fuel processor and then supplied to the polymer electrolyte fuel cell. A fuel pump or a fuel pump and a flow meter are provided on a fuel gas supply line designed to supply the fuel gas to the apparatus, and are required for the circulation of city gas pressurized and discharged by the fuel pump. It is set as the structure which provided the voltage regulator which gives resistance.
又、燃料ガスを燃料処理装置で処理した後、固体高分子型燃料電池へ供給するようにし
た構成を有する固体高分子型燃料電池発電装置における上記燃料処理装置へ燃料ガスを供
給するようにしてある燃料ガス供給ライン上に、一旦分岐した後に再び合流するような複
数の分岐ラインを設けて、該各分岐ラインに、それぞれ燃料ポンプを設けるか、又はそれ
ぞれ燃料ポンプと流量計を設けると共に、該各燃料ポンプにより加圧されて吐出された都
市ガスの流通に対して所要の抵抗を与えるようにする調圧器をそれぞれ設けた構成とする
。
Further, the fuel gas is supplied to the fuel processing device in the polymer electrolyte fuel cell power generator having a configuration in which the fuel gas is processed by the fuel processing device and then supplied to the polymer electrolyte fuel cell. On a certain fuel gas supply line, a plurality of branch lines that once branch and then merge again are provided, and each branch line is provided with a fuel pump or a fuel pump and a flow meter, respectively, Each of the pressure regulators is provided with a pressure regulator that gives a necessary resistance to the circulation of the city gas pressurized and discharged by each fuel pump.
更に、上記構成と同様な構成において、各分岐ラインに、それぞれ燃料ポンプを設け、
且つ、上記各分岐ラインを合流させた燃料ガス供給ライン上に、上記各燃料ポンプにより
加圧されて吐出された都市ガスの流通に対して所要の抵抗を与えるようにする調圧器を設
けた構成とするか、又は各分岐ラインに、それぞれ燃料ポンプを設けると共に、該各燃料
ポンプの下流側又は上記各分岐ラインを合流させた燃料ガス供給ライン上に流量計を設け
、且つ上記各分岐ラインを合流させた燃料ガス供給ライン上に、上記各燃料ポンプにより
加圧されて吐出された都市ガスの流通に対して所要の抵抗を与えるようにする調圧器を設
けた構成とする。
Furthermore, in the same configuration as the above configuration, each branch line is provided with a fuel pump,
In addition, a configuration is provided in which a pressure regulator is provided on the fuel gas supply line obtained by joining the branch lines to give a required resistance to the circulation of the city gas pressurized and discharged by the fuel pumps. Or each branch line is provided with a fuel pump, a flow meter is provided on the downstream side of each fuel pump or on the fuel gas supply line where the branch lines are joined, and the branch lines are provided. A pressure regulator is provided on the combined fuel gas supply line so as to give a required resistance to the circulation of the city gas pressurized and discharged by the fuel pumps.
又、上記の構成において、燃料ガス供給ライン上の燃料ポンプ吐出側の最上流側位置や
、各分岐ライン上の燃料ポンプ吐出側、あるいは各分岐ラインを合流させた燃料ガス供給
ライン上に、都市ガスの圧力変動を抑える小容器を設けた構成とする。
In the above configuration, the most upstream position on the fuel pump discharge side on the fuel gas supply line, the fuel pump discharge side on each branch line, or the fuel gas supply line that joins each branch line, A small container for suppressing gas pressure fluctuations is provided.
更に、上記の構成において、調圧器を、所要のクラック圧特性を有する逆止弁とし、又
、この逆止弁は、下流側の燃料処理装置へ都市ガスを供給するために要求される供給圧力
よりも低いクラック圧特性を備えたものとした構成とするようにする。
Further, in the above configuration, the pressure regulator is a check valve having a required crack pressure characteristic, and the check valve is a supply pressure required for supplying city gas to the downstream fuel processor. A configuration having a lower crack pressure characteristic is adopted.
本発明の固体高分子型燃料電池発電装置用都市ガス供給装置によれば、次の如き優れた
効果を発揮する。
(1)燃料処理装置へ燃料ガスを供給する燃料ガス供給ライン上に、都市ガスを加圧して
供給させるようにする燃料ポンプを設けて、該燃料ポンプにより加圧されて吐出された都
市ガスを、クラック圧特性を有する逆止弁の如き調圧器に通して燃料処理装置へ供給する
ようにしてあるので、燃料ポンプの吐出側の都市ガスの脈動を調圧器で抑えることができ
て、都市ガスの圧力変動及び流量変動を減少させ、圧力及び流量の安定した都市ガスを燃
料処理装置へ供給することができる。
(2)燃料ガス供給ライン上に燃料ポンプと流量計が設けてある構成のものに、上記(1
)のように調圧器を設けた構成とすることにより、上記(1)と同様の効果が得られるほ
かに、燃料ポンプの吐出側において調圧器により都市ガスの脈動が減少するため、流量計
の表示の誤差及び流量計測不良を引き起すことがなくなり、流量計を用いた流量制御が容
易となる。
(3)燃料供給ラインを一旦分岐した後に再び合流するような複数の分岐ラインを設け、
該各分岐ラインにそれぞれ燃料ポンプを設けて複数台の燃料ポンプの並列運転を行わせる
ようにした構成における各分岐ライン上の燃料ポンプの吐出側に、クラック圧特性を有す
る逆止弁の如き調圧器を、各燃料ポンプに対応して複数設けるか、又は各分岐ラインを合
流させた燃料供給ライン上に単数設けるようにした構成とすることにより、上記(1)の
効果のほかに、複数台の燃料ポンプの脈動により他の燃料ポンプが不安定性を引き起すと
いう現象を回避することができ、複数台の燃料ポンプの並列運転において安定した供給系
統を作ることができる。
(4)上記(1)(2)(3)の効果により、下流側の燃料処理装置に供給される都市ガ
スの圧力及び流量が安定することから、燃料処理装置でのカーボン析出や反応不良を防止
することができ、これにより燃料処理装置の寿命延長を図ることが可能となる。
(5)又、燃料ポンプで加圧されて吐出される都市ガスを燃料処理装置へ供給する燃料供
給ライン又は各分岐ライン上に、小容器を設けて、クラック圧特性を有する逆止弁の如き
調圧器と併用することにより、小容器による圧力変動の抑制に加えて調圧器による圧力変
動及び流量変動が抑えられるので、より有効に都市ガスを安定化させることができる。
(6)調圧器としてクラック圧特性を有する逆止弁を用いるようにすることにより、大容
量のバッファタンクを省略することができて、発電装置をコンパクト化することができる
。
(7)又、上記(6)の如き逆止弁を用いることにより、該逆止弁と併用する小容器を小
さいものとすることができ、小容器を用いるものでも小型化を図ることができる。
(8)逆止作用をもつ逆止弁を用いることから、燃料処理装置へ供給される都市ガスや燃
料処理装置からの改質ガスが燃料ポンプ側へ逆流して来る問題をなくすことができると共
に、クラック圧特性をもつ逆止弁であることから、燃料ポンプを起動した時点において、
都市ガスが下流に流れ出る問題も解決できる。
According to the city gas supply device for a polymer electrolyte fuel cell power generator of the present invention, the following excellent effects are exhibited.
(1) A fuel pump is provided on the fuel gas supply line for supplying fuel gas to the fuel processing apparatus so that the city gas is pressurized and supplied, and the city gas pressurized and discharged by the fuel pump is supplied. Since it is supplied to the fuel processing device through a pressure regulator such as a check valve having crack pressure characteristics, the pulsation of city gas on the discharge side of the fuel pump can be suppressed by the pressure regulator. Thus, it is possible to supply the fuel processing apparatus with city gas having a stable pressure and flow rate.
(2) In the configuration in which the fuel pump and the flow meter are provided on the fuel gas supply line, the above (1
In addition to obtaining the same effect as the above (1), the pulsation of the city gas is reduced by the pressure regulator on the discharge side of the fuel pump. Display error and flow measurement failure are not caused, and flow control using a flow meter becomes easy.
(3) Provide a plurality of branch lines that once split the fuel supply line and then merge again,
A fuel pump is provided in each branch line so that a plurality of fuel pumps are operated in parallel, and a check valve such as a check valve having crack pressure characteristics is provided on the discharge side of the fuel pump on each branch line. In addition to the effect of (1) above, a plurality of pressure devices are provided corresponding to each fuel pump, or a single unit is provided on the fuel supply line where each branch line is joined. Thus, the phenomenon that other fuel pumps cause instability due to the pulsation of the fuel pump can be avoided, and a stable supply system can be made in parallel operation of a plurality of fuel pumps.
(4) Due to the effects of (1), (2), and (3) above, the pressure and flow rate of the city gas supplied to the downstream fuel processor is stabilized, so that carbon deposition and reaction failure in the fuel processor are prevented. Accordingly, it is possible to extend the life of the fuel processor.
(5) Further, a small container is provided on the fuel supply line or each branch line for supplying the city gas pressurized and discharged by the fuel pump to the fuel processor, and a check valve having a crack pressure characteristic or the like. By using together with the pressure regulator, the pressure fluctuation and flow rate fluctuation due to the pressure regulator can be suppressed in addition to the pressure fluctuation caused by the small container, so that the city gas can be stabilized more effectively.
(6) By using a check valve having crack pressure characteristics as the pressure regulator, a large-capacity buffer tank can be omitted, and the power generator can be made compact.
(7) Further, by using the check valve as described in (6) above, a small container used in combination with the check valve can be made small, and even a small container can be downsized. .
(8) Since a check valve having a check function is used, the problem of city gas supplied to the fuel processor and reformed gas from the fuel processor flowing back to the fuel pump can be eliminated. Because it is a check valve with crack pressure characteristics, when the fuel pump is started,
The problem of city gas flowing downstream can also be solved.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の固体高分子型燃料電池発電装置用都市ガス供給装置の実施の一形態を示
すもので、以下のような構成としてある。
FIG. 1 shows an embodiment of a city gas supply device for a polymer electrolyte fuel cell power generator of the present invention, which has the following configuration.
すなわち、図19に示したものと同様に、固体高分子型燃料電池発電装置における燃料
処理装置5の上流側の燃料ガス供給ライン11に、上記燃料処理装置5に供給する燃料ガ
スとしての都市ガスTGを加圧するための燃料ポンプ22と、該燃料ポンプ22で加圧さ
れて吐出された都市ガスTGの流量を検出してその値により燃料ポンプ22の吐出流量を
制御するようにしてある流量計23を設けた構成において、上記流量計23の下流側に、
上記燃料ポンプ22より加圧されて供給される都市ガスTGの流通に対して所要の抵抗を
与えるようにする調圧器、たとえば、逆止弁35を設けて、都市ガスTGを燃料処理装置
5の方向にのみ流すようにしたものである。
That is, the city gas as the fuel gas supplied to the
A pressure regulator, for example, a
又、上記燃料ポンプ22としては、たとえば、ダイアフラムポンプやベローズ式ポンプ
等の圧縮性流体用の容積型ポンプを用いるようにし、上記流量計23としては、圧力タイ
プのものを用いるようにしてある。更に、上記逆止弁35としては、逆止作用及びクラッ
ク圧特性を有するものとし、且つクラック圧及び都市ガスTG通過時の圧力損失が後段の
燃料処理装置5における圧力損失以下となるものを用いるようにする。たとえば、上記燃
料ポンプ22の吐出圧が100%であった場合に、上記逆止弁35のクラック圧が25%
程度となるようにする。
Further, as the
To be about.
上記構成としてあるので、燃料ガスとして都市ガスTGは、燃料ポンプ22で所望圧力
まで加圧された後、流量計23及び逆止弁35を経て燃料処理装置5へ供給される。この
際、流量計23の下流側に設けた逆止弁35は、都市ガスTGの流通に対する圧力ダンパ
としての機能を果たすことになる。そのため、流量計23を通過した後の都市ガスTGの
脈動が生じていても、逆止弁35を通過することにより脈動は減少させられる。すなわち
、上記逆止弁35は、クラック圧特性により流れを止めない程度に都市ガスTGの流通に
対して一定の負荷(抵抗)を与えることとなり、都市ガスTGの脈動による圧力変動及び
流量変動を抑えることができる。これにより、下流の燃料処理装置5の改質器6へ供給さ
れる都市ガスTGの圧力及び流量を安定化させることができ、これに伴い燃料処理装置5
内でのカーボン析出や反応不良の問題をなくすことができる。又、逆止弁35により都市
ガスTGの流量及び脈動を安定化できるため、たとえ、逆止弁35の上流側で脈動が大き
くて、流量計23で計測される都市ガスTGの流量の変動があったとしても、その変動は
徐々に抑えられて来る。その結果、燃料ポンプ22の脈動が大きくなって流量計23を用
いての流量制御ができなくなるというようなことをなくすことができる。すなわち、流量
計23が検出する流量計測値の誤差を軽減することができ、より正確な計測値に基づいて
燃料ポンプ22の運転制御を行なうことができることになる。
Due to the above configuration, the city gas TG as fuel gas is pressurized to a desired pressure by the
The problem of carbon deposition and reaction failure can be eliminated. Further, since the flow rate and pulsation of the city gas TG can be stabilized by the
更に、上述のように逆止弁35を用いたことにより、数リットルの容積を有するバッフ
ァタンクを用いる必要がなくなることで発電装置全体の小型化を図ることができ、又、逆
止弁35の逆止作用により、都市ガスTGや改質ガスの燃料ポンプ22側への逆流を防止
でき、又、クラック圧特性をもつ逆止弁35を用いていることから、燃料ポンプ22を起
動した時点において都市ガスTGが下流に流れ出るようなこともなくすことができる。
Further, the use of the
図2は、本発明の実施の他の形態を示すもので、図1に示した実施の形態を変形したも
のである。すなわち、図1に示したと同様の構成において、逆止弁35を流量計23の下
流側に設けた構成に代えて、燃料ポンプ22と流量計23の間に逆止弁35を設けるよう
にしたものである。
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, which is a modification of the embodiment shown in FIG. That is, in the same configuration as shown in FIG. 1, the
その他の構成は図1に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してあ
る。
Other configurations are the same as those shown in FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals.
この実施の形態によれば、燃料ガスとして都市ガスTGは、燃料ポンプ22で所望圧力
まで加圧された後、逆止弁35及び流量計23を経て燃料処理装置5へ供給される。この
際、流量計23の上流側に設けてある逆止弁35が圧力ダンパとしての機能を果たすこと
になるため、燃料ポンプ22から吐出された都市ガスTGの圧力変動及び流量変動を、逆
止弁35で抑制することができて、燃料処理装置5の改質器6へ安定した都市ガスTGを
供給することができ、図1に示した実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。
その上、この実施の形態の場合には、燃料ポンプ22の吐出側に逆止弁35があって、燃
料ポンプ22から吐出された都市ガスTGの脈動を逆止弁35で減少させることができ、
脈動が減少した状態の都市ガスTGが流量計23に導かれるようにしてあることから、流
量計23の表示の誤差や流量計測不良の問題は、より有効的に解消させることができると
共に、流量制御を容易に行わせることができるようになるという利点がある。
According to this embodiment, the city gas TG as fuel gas is pressurized to the desired pressure by the
In addition, in this embodiment, there is a
Since the city gas TG with reduced pulsation is guided to the
次に、図3は、本発明の実施の別の形態を示すもので、図1に示した構成のものを、並
列に配置して、複数台(3台の場合を示す)の燃料ポンプ22を並列運転するようにした
ものである。
Next, FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. The
すなわち、燃料ポンプ22の吐出側に流量計23を設け、その下流側に逆止弁35を設
けて、都市ガスTGの圧力及び流量を安定化させて燃料処理装置5へ供給するようにして
ある構成において、上記燃料ポンプ22を並列に配置して、それぞれ燃料ガス供給ライン
11の分岐ライン11a,11b,11cに接続して設け、該各燃料ポンプ22の下流側
に、それぞれ流量計23と逆止弁35を上流から順に設け、各々の逆止弁35を経て都市
ガスTGを下流側の燃料処理装置5へ供給するようにしたものである。
That is, the
この実施の形態によれば、各分岐ライン11a,11b,11cごとに流量計23の下
流側に図1に示したと同様の逆止弁35が設けられて、燃料ポンプ22から吐出された都
市ガスTGの圧力変動及び流量変動を逆止弁35で安定化させて下流側の燃料処理装置5
の改質器6へそれぞれ安定した都市ガスTGを供給することができるので、図1に示した
ものと同様の作用効果が得られる。又、固体高分子型燃料電池の負荷が大きくて、燃料処
理装置5に供給すべき都市ガスTGの量が多いために、燃料ポンプ22を複数台並列運転
して燃料処理装置5へ都市ガスTGを供給するようにしてある場合においても、各流量計
23の下流側に設けた各逆止弁35が、それぞれ都市ガスTGの流通に対する圧力ダンパ
としての機能を果たすことができるので、各燃料ポンプ22から吐出される都市ガスTG
の脈動を減少させることができる。これにより、各分岐ライン11a,11b,11cご
とに燃料ポンプ22の吐出側の都市ガスTGの脈動による圧力変動と流量変動を減少させ
ることができて、燃料処理装置5に安定した圧力と流量の都市ガスTGを供給することが
できる。
According to this embodiment, a
Since the stable city gas TG can be supplied to each of the
The pulsation of can be reduced. As a result, the pressure fluctuation and the flow fluctuation caused by the pulsation of the city gas TG on the discharge side of the
更に、複数台の燃料ポンプ22を並列運転する場合には、各燃料ポンプ22ごとに生じ
る脈動が互いに干渉しあって脈動が大きくなり、他の燃料ポンプ22が不安定になる虞が
あるが、このような場合にも、各分岐ライン11a,11b,11cにそれぞれ逆止弁3
5を設けてあることから、各分岐ライン11a,11b,11cを流れる都市ガスTGの
脈動が干渉し合っても、逆止弁35を通過することにより、脈動抑えることができるよう
になる。そのため、各燃料ポンプ22の脈動により他の燃料ポンプ22の不安定性を引き
起すという現象を避けることができ、流量制御が難しくなるということを未然に防止でき
る。したがって、複数台の燃料ポンプ22を並列運転する場合に燃料処理装置5の改質器
6へ安定した都市ガスTGの供給を行うことができる。
Further, when a plurality of
5 is provided, even if the pulsations of the city gas TG flowing through the
更に又、複数台の燃料ポンプ22の並列運転の場合においては、それぞれの燃料ポンプ
22に生ずる脈動に位相のずれがあるために、分岐ラインの合流点Aにおいて各分岐ライ
ン11a,11b,11cを流れる都市ガスTGの供給圧力に高低差が生じてしまい、供
給圧力の低い方の分岐ラインの都市ガスTGが、供給圧力が回復するまでのわずかな時間
逆流するような虞があるが、本発明では各分岐ライン11a,11b,11cに逆止弁3
5が設けてあるため、各逆止弁35の逆止作用によって逆流を防ぐことができる。その結
果、分岐ラインの合流点Aよりも上流側に設けられている各流量計23に、都市ガスTG
が逆流する虞を防ぐことができ、流量変動を拡大させるようなことを未然に防ぐことがで
きる。
Furthermore, in the case of parallel operation of a plurality of
5 is provided, the backflow can be prevented by the check action of each
Can be prevented from flowing back and the flow rate fluctuation can be prevented from being increased.
図4は、本発明の実施の更に別の形態を示すもので、図2に示したものを、並列に配置
して、複数台の燃料ポンプ22を並列運転させるようにしたものである。
FIG. 4 shows still another embodiment of the present invention, in which the one shown in FIG. 2 is arranged in parallel and a plurality of
すなわち、燃料ポンプ22の吐出側に逆止弁35を設け、その下流側に流量計23を設
けて、燃料ポンプ22から吐出された都市ガスTGの脈動を逆止弁35で抑えて、圧力及
び流量を安定化させた都市ガスTGを流量計23を経て下流側の燃料処理装置5へ供給す
るようにしてある構成において、上記燃料ポンプ22を並列に配置して、それぞれ燃料ガ
ス供給ライン11の分岐ライン11a,11b,11cに接続して設け、該各燃料ポンプ
22の下流側に、図2に示す場合と同様に逆止弁35と流量計23を上流から順にそれぞ
れ設け、各々の流量計23を経て燃料処理装置5へ都市ガスTGを供給するようにしたも
のである。
That is, a
このように構成したものでは、前記した図2の場合と同様の作用効果が得られるほかに
、図3に示した場合と同様に、燃料ポンプ22を複数台並列運転して燃料処理装置5へ都
市ガスTGを供給する場合に、各燃料ポンプ22から吐出された都市ガスTGを各々の逆
止弁35により脈動を減少させることができて、燃料処理装置5の改質器6へ供給される
都市ガスTGの圧力変動及び流量変動を抑制して安定化させることができ、燃料処理装置
5でのカーボン析出や反応不良をなくすことができる。又、図3の実施の形態と同様に、
各燃料ポンプ22ごとに生じる脈動が互いに干渉しあっても脈動が大きくなるという問題
を解決できる。
In the configuration as described above, the same operational effects as in the case of FIG. 2 described above can be obtained, and similarly to the case shown in FIG. 3, a plurality of
Even if the pulsations generated for each
又、図5は、本発明の実施の他の形態として、図3に示した実施の形態の応用例を示す
もので、図3に示したものと同様の構成において、流量計23の下流側の各分岐ライン1
1a,11b,11cに逆止弁35をそれぞれ設けた構成に代えて、各分岐ライン11a
,11b,11cの合流点Aの下流側の燃料ガス供給ライン11に単数の逆止弁35を設
けるようにしたものである。
FIG. 5 shows an application example of the embodiment shown in FIG. 3 as another embodiment of the present invention. In the same configuration as that shown in FIG. Each
Instead of the configuration in which
, 11b, 11c, a
その他の構成は図3に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してあ
る。
Other configurations are the same as those shown in FIG. 3, and the same components are denoted by the same reference numerals.
この実施の形態によれば、図3に示したものと同様に燃料ポンプ22を複数台並列運転
して燃料処理装置5へ都市ガスTGを供給する場合に、流量計23の下流側で1つの逆止
弁35により、燃料処理装置5へ供給される都市ガスTGの圧力変動及び流量変動を抑制
することができて、燃料処理装置5の改質器6へ安定した圧力及び流量の都市ガスTGを
供給することができる。
According to this embodiment, when a plurality of
このように、各燃料ポンプ22から吐出される都市ガスTGの流量が各流量計23で検
出される際、各燃料ポンプ22の脈動に伴い圧力変動及び流量変動が生じていたとしても
、最下流側の1つの逆止弁35で一旦安定化させられることから、各燃料ポンプ22から
吐出される都市ガスTGの圧力変動、流量変動は徐々に抑えられて、大きな変動となるこ
とを防ぐことが可能となる。これにより燃料ポンプ22の脈動が大きくて流量計23の表
示の誤差や流量計測不良が生じるということも防止できて、燃料ポンプ22の運転制御が
できないという事態を避けるようにすることができる。更に、この実施の形態では、逆止
弁35は単数で済むため、各ラインに逆止弁35を設ける場合に比して逆止弁35の数を
減少できて、複数台の燃料ポンプ22を並列運転する場合の発電装置をコンパクト化する
ことができる。
In this way, when the flow rate of the city gas TG discharged from each
図6は、本発明の実施の他の形態として、図4に示した実施の形態の応用例を示すもの
で、図4に示したものと同様の構成において、各燃料ポンプ22の吐出側に設けた各逆止
弁35の下流側に流量計23をそれぞれ設けた構成に代えて、各分岐ライン11a,11
b,11cの合流点Aの下流側の燃料ガス供給ライン11に単数の流量計23を設けるよ
うにしたものである。その他の構成は、図4に示すものと同様である。
FIG. 6 shows an application example of the embodiment shown in FIG. 4 as another embodiment of the present invention. In the same configuration as that shown in FIG. Instead of the configuration in which the
A
この実施の形態によれば、図4に示したものと同様に燃料ポンプ22を複数台並列運転
して燃料処理装置5へ都市ガスTGを供給する場合に、各燃料ポンプ22の脈動による圧
力変動及び流量変動が各逆止弁35で抑えられることから、図4の場合と同様に燃料処理
装置5へ安定した都市ガスTGを供給できると共に、流量計23を通過する都市ガスTG
の流量変動は小さく抑えられているので、流量計23が流量計測不良となることはない。
又、流量計23の数を減少できるため、複数台の燃料ポンプ22を並列運転する場合の発
電装置をコンパクト化させることができる。
According to this embodiment, when a plurality of
Therefore, the
In addition, since the number of
次に、図7は、本発明の実施の更に他の形態を示すもので、図3に示す如く、燃料ポン
プ22を複数台並列運転する場合において、流量計23及び逆止弁35をともに単数とし
て都市ガスTGを燃料処理装置5へ供給するようにしたものである。
Next, FIG. 7 shows still another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, when a plurality of
すなわち、分岐ライン11a,11b,11cにそれぞれ設けた各燃料ポンプ22の吐
出側の分岐ライン11a,11b,11cを合流点Aで合流させて燃料ガス供給ライン1
1に接続し、該燃料ガス供給ライン11に、上流側から順に単数の流量計23と逆止弁3
5を設けた構成とする。その他の構成は図3に示したものと同様である。
That is, the
1 and a
5 is provided. Other configurations are the same as those shown in FIG.
この実施の形態によれば、各燃料ポンプ22から吐出された都市ガスTGを合流させて
から1つの流量計23で流量計測を行い、その下流側の逆止弁35で都市ガスTGの圧力
変動及び流量変動を抑えることができるので、図3の実施の形態の場合と同様に安定した
都市ガスTGを燃料処理装置5の改質器6へ供給することができると共に、逆止弁35に
よる脈動抑制により該逆止弁35の上流側での都市ガスTGの脈動を安定化させて行くこ
とができて、流量計23による流量制御ができなくなるということもなくすことができる
。又、複数台の燃料ポンプ22を並列運転する場合において、流量計23及び逆止弁35
の数を減少できるので、発電装置のコンパクト化を図ることができる。
According to this embodiment, after the city gas TG discharged from each
Therefore, the power generation device can be made compact.
図8は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、図4に示す如く、複数台の燃料ポン
プ22を並列運転する場合において、逆止弁35及び流量計23をともに単数として都市
ガスTGを燃料処理装置5へ供給するようにしたものである。
FIG. 8 shows still another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, when a plurality of
すなわち、分岐ライン11a,11b,11cにそれぞれ設けた燃料ポンプ22の吐出
側の分岐ライン11a,11b,11cを合流点Aで合流させて燃料ガス供給ライン11
に接続し、該燃料ガス供給ライン11に、上流側から順に単数の逆止弁35と流量計23
を設けた構成とする。その他の構成は図4に示したものと同様である。
That is, the
And a
It is set as the structure which provided. Other configurations are the same as those shown in FIG.
この実施の形態によれば、各燃料ポンプ22から吐出された都市ガスTGを合流させて
から1つの逆止弁35を通過させるようにする。これにより各燃料ポンプ22から吐出さ
れた都市ガスTGの圧力変動及び流量変動を逆止弁35により抑えることができて、図4
の実施の形態の場合と同様に安定した都市ガスTGを燃料処理装置5へ供給することがで
きる。又、図7の実施の形態の場合と同様に、複数台の燃料ポンプ22を並列運転する場
合の発電装置のコンパクト化を図ることができる。
According to this embodiment, the city gas TG discharged from each
As in the case of the embodiment, stable city gas TG can be supplied to the
又、図9、図10は、それぞれ図1、図2に示す各実施の形態の応用例を示すもので、
図1と図2の各実施の形態と同様な構成において、ともに、燃料ポンプ22の吐出側の最
上流側に、吐出された都市ガスTGを一旦受入れて下流側へ流出させる都市ガスTGの圧
力変動及び流量変動を抑えるようにする小容器36を流量調整器として設置し、該小容器
36と逆止弁35の組み合わせにより、圧力及び流量が安定した都市ガスTGを燃料処理
装置5の改質器6へ供給することができるようにしたものである。その他の構成は図1、
図2に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。
FIGS. 9 and 10 show application examples of the embodiments shown in FIGS. 1 and 2, respectively.
1 and FIG. 2, the pressure of the city gas TG that once receives the discharged city gas TG and flows it to the downstream side at the most upstream side of the discharge side of the
The same components as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
上記小容器36は、約25〜50ml程度のものであり、従来のバッファタンクと同様
の機能を有するものである。
The
このような構成とすることにより、燃料ポンプ22から吐出される都市ガスTGの脈動
を、小容器36のバッファタンクとしての機能により減らすことができるので、図1及び
図2の実施の形態の場合に比して燃料処理装置5の改質器6へ供給される都市ガスTGの
安定性をより高めることができる。この際、小容器36と逆止弁35を併用することによ
り、小容器36としては、大容器のバッファタンクの容量を1/300〜1/150まで
低減させたものとすることができて、小型化することができる。又、かかる小容器36を
設置することにより、図1、図2の場合に比して流量計23の計測値の安定性をより増大
させることができる。これにより、都市ガスTGの流量をより安定化させることができて
、下流側にある燃料処理装置5の性能の低下防止に更に有効なものとすることができる。
With such a configuration, the pulsation of the city gas TG discharged from the
次いで、図11、図12、図13、図14、図15及び図16は、それぞれ図9、図1
0について説明したと同様に、それぞれ図3、図4、図5、図6、図7及び図8に示した
各実施の形態の応用例を示すもので、各実施の形態と同様な構成において、各燃料ポンプ
22の吐出側に、各燃料ポンプ22ごとに上述した如き構成の小容器36を設置したもの
であり、その他の構成は図3乃至図8に示すものと同様であり、同一のものには同一符号
が付してある。
Next, FIG. 11, FIG. 12, FIG. 13, FIG. 14, FIG. 15 and FIG.
Similarly to the explanation about 0, each of the embodiments shown in FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6, FIG. A
このような構成とすることにより、複数台の燃料ポンプ22の並列運転において、小容
器36のもつ機能により各燃料ポンプ22の吐出側の脈動を小容器36で抑えることがで
きて、各実施の形態ごとに燃料処理装置5の改質器6へ供給される都市ガスTGの圧力及
び流量をより安定化させることができると共に、流量計23の計測値の安定性をより増大
させることができる利点がある。
With such a configuration, in the parallel operation of the plurality of
又、図17、図18は、それぞれ図7、図8の実施の形態の応用例を示すもので、図1
7は燃料ガス供給ライン11上の流量計23の上流側に、上述したと同様の小容器36を
、又、図18は燃料ガスライン11上の逆止弁35の上流側に、上述したと同様の小容器
36をそれぞれ単数設置したものである。その他の構成は図7、図8に示したものと同様
であり、同一のものには同一符号が付してある。
FIGS. 17 and 18 show application examples of the embodiment shown in FIGS. 7 and 8, respectively.
7 is a
このような構成とすることにより、図7、図8の各実施の形態で複数台の燃料ポンプ2
2の並列運転を行う場合において、各燃料ポンプ22から吐出された都市ガスTGの脈動
を、バッファタンクとして機能する1つの小容器36により抑えることができて、図7、
図8の各実施の形態ともに燃料処理装置5の改質器6へ供給される都市ガスTGの圧力及
び流量をより安定化させることができると共に、流量計23の計測値の安定性をより増大
させることができる。
By adopting such a configuration, a plurality of
In the case of performing two parallel operations, the pulsation of the city gas TG discharged from each
In each of the embodiments of FIG. 8, the pressure and flow rate of the city gas TG supplied to the
なお、本発明は上記各実施の形態のみに限定されるものではなく、燃料ポンプ22は、
ダイアフラムポンプやベローズ式ポンプ等の圧縮性流体用の容積型ポンプの場合を示した
が、燃料処理装置5へ所望圧力に加圧して供給できるものであれば、どのような形式のも
のでもよいこと、調圧器としてクラック圧特性を有する逆止弁35を用いる場合を例示し
たが、逆止弁35に限らず、流通する都市ガスTGに対して所要の抵抗を与え得るもので
あれば、他のものでもよいこと、又、流量計23は、燃料ガスが都市ガスTGであること
から圧力タイプの場合を示したが、燃料処理装置5へ供給される都市ガスTGの流量を計
測できるものであればどのような形式のものでもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱し
ない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
In addition, this invention is not limited only to said each embodiment, The
The case of a positive displacement pump for compressible fluid such as a diaphragm pump or a bellows type pump has been shown. However, any type may be used as long as it can be supplied to the
(1)以下、本発明者等の行った実験結果について説明する。
本発明の固体高分子型燃料電池発電装置用都市ガス供給装置を用いて、燃料ポンプの流
量制御に用いている流量計の値と実際のガスの流量を測定した。本実験においては、図1
で示したと同様に燃料ポンプ22が1台の構成としてあるものを使用した。実験方法とし
て、燃料処理装置5の所望供給圧に対応するようポンプ2次圧を設定し、この条件下にて
、ポンプ出力を25%、50%、75%及び100%とした4つの場合について、流量計
23にて表示される計測値と実際の都市ガスTGの流量をそれぞれ測定した。又、比較と
して、上記と同様の構成における逆止弁35が無しの場合についても流量計23にて表示
される計測値と実際の都市ガスTGの流量をそれぞれ測定を行った。各々の結果を下表に
示す。
なお、表1において測定値は、逆止弁有りの場合におけるポンプ出力100%としたと
きの実流量を1.00とした場合についての相対値によって示してある。
弁35有りの場合の方が逆止弁35無しの場合よりも小さくなっており、逆止弁35を用
いた場合には、流量計23の表示をより実流量に近い値とすることができることが判明し
た。
(1) The results of experiments conducted by the present inventors will be described below.
Using the city gas supply device for a polymer electrolyte fuel cell power generator of the present invention, the value of the flow meter used for the flow control of the fuel pump and the actual gas flow rate were measured. In this experiment, FIG.
In the same manner as described above, a
In Table 1, the measured values are shown as relative values when the actual flow rate is 1.00 when the pump output is 100% in the presence of the check valve.
(2)次に、本発明の固体高分子型燃料電池発電装置用都市ガス供給装置の効果を、図6
で示したと同様に燃料ポンプ22を複数台で並列運転する場合について、燃料ポンプ22
の流量制御に用いている流量計23の値と実際のガスの流量を測定した。なお、本実験に
おいては燃料ポンプ22は4台並列運転させた場合の結果を示してある。実験方法として
は、実施例(1)と同様である。
又、表2において測定値は、表1の場合と同様に逆止弁有りの場合におけるポンプ出力
100%としたときの実流量を1.00とした場合についての相対値によって示してある
。
弁35有りの方が逆止弁35無しの場合よりも小さい値となっていることが判明した。更
に、逆止弁35が無しの場合には、流量計23の表示にぶれが生じるようになった。これ
に対し、逆止弁35が有る場合には、燃料ポンプ22の流量制御に使っている流量計23
の表示値を安定化させることができ、燃料ポンプ22による流量制御が行い易くなること
が判明した。
(2) Next, the effect of the city gas supply device for a polymer electrolyte fuel cell power generator of the present invention is shown in FIG.
In the same manner as described above, the
The value of the
Also, in Table 2, the measured values are shown as relative values when the actual flow rate is 1.00 when the pump output is 100% in the case of having a check valve as in Table 1.
It has been found that the display value can be stabilized and the flow rate control by the
TG 都市ガス
5 燃料処理装置
6 改質器
11 燃料ガス供給ライン
11a,11b,11c 分岐ライン
12 燃料ガス
22 燃料ポンプ
23 流量計
35 逆止弁(調圧器)
36 小容器
36 small containers
Claims (11)
成を有する固体高分子型燃料電池発電装置における上記燃料処理装置へ燃料ガスを供給す
るようにしてある燃料ガス供給ライン上に、燃料ポンプを設けると共に、該燃料ポンプに
より加圧されて吐出された都市ガスの流通に対して所要の抵抗を与えるようにする調圧器
を設けた構成を有することを特徴とする固体高分子型燃料電池発電装置用都市ガス供給装
置。 Fuel in which fuel gas is supplied to the fuel processing device in the polymer electrolyte fuel cell power generator having a configuration in which the fuel gas is processed by the fuel processing device and then supplied to the polymer electrolyte fuel cell. A fuel pump is provided on the gas supply line, and a pressure regulator is provided to give a required resistance to the circulation of city gas pressurized and discharged by the fuel pump. A city gas supply device for a polymer electrolyte fuel cell power generator.
成を有する固体高分子型燃料電池発電装置における上記燃料処理装置へ燃料ガスを供給す
るようにしてある燃料ガス供給ライン上に、燃料ポンプと流量計を設けると共に、該燃料
ポンプにより加圧されて吐出された都市ガスの流通に対して所要の抵抗を与えるようにす
る調圧器を設けた構成を有することを特徴とする固体高分子型燃料電池発電装置用都市ガ
ス供給装置。 Fuel in which fuel gas is supplied to the fuel processing device in the polymer electrolyte fuel cell power generator having a configuration in which the fuel gas is processed by the fuel processing device and then supplied to the polymer electrolyte fuel cell. A fuel pump and a flow meter are provided on the gas supply line, and a pressure regulator is provided to give a required resistance to the circulation of the city gas pressurized and discharged by the fuel pump. A city gas supply device for a polymer electrolyte fuel cell power generator.
成を有する固体高分子型燃料電池発電装置における上記燃料処理装置へ燃料ガスを供給す
るようにしてある燃料ガス供給ラインに、一旦分岐した後に再び合流するような複数の分
岐ラインを設けて、該各分岐ラインに、それぞれ燃料ポンプを設けると共に、該各燃料ポ
ンプにより加圧されて吐出された都市ガスの流通に対して所要の抵抗を与えるようにする
調圧器をそれぞれ設けた構成を有することを特徴とする固体高分子型燃料電池発電装置用
都市ガス供給装置。 Fuel in which fuel gas is supplied to the fuel processing device in the polymer electrolyte fuel cell power generator having a configuration in which the fuel gas is processed by the fuel processing device and then supplied to the polymer electrolyte fuel cell. The gas supply line is provided with a plurality of branch lines that once branch and then merge again, and each branch line is provided with a fuel pump, and the city gas pressurized and discharged by each fuel pump is provided. A city gas supply device for a polymer electrolyte fuel cell power generator, characterized in that it has a configuration in which a pressure regulator is provided to give a required resistance to distribution.
成を有する固体高分子型燃料電池発電装置における上記燃料処理装置へ燃料ガスを供給す
るようにしてある燃料ガス供給ラインに、一旦分岐した後に再び合流するような複数の分
岐ラインを設けて、該各分岐ラインに、それぞれ燃料ポンプと流量計を設けると共に、該
各燃料ポンプにより加圧されて吐出された都市ガスの流通に対して所要の抵抗を与えるよ
うにする調圧器をそれぞれ設けた構成を有することを特徴とする固体高分子型燃料電池発
電装置用都市ガス供給装置。 Fuel in which fuel gas is supplied to the fuel processing device in the polymer electrolyte fuel cell power generator having a configuration in which the fuel gas is processed by the fuel processing device and then supplied to the polymer electrolyte fuel cell. The gas supply line is provided with a plurality of branch lines that once branch and then merge again, and each branch line is provided with a fuel pump and a flow meter, respectively, and pressurized and discharged by each fuel pump. A city gas supply device for a polymer electrolyte fuel cell power generator, characterized by having a configuration in which a pressure regulator is provided to give a required resistance to the distribution of city gas.
成を有する固体高分子型燃料電池発電装置における上記燃料処理装置へ燃料ガスを供給す
るようにしてある燃料ガス供給ラインに、一旦分岐した後に再び合流するようにした複数
の分岐ラインを設けて、該各分岐ラインに、それぞれ燃料ポンプを設け、且つ上記各分岐
ラインを合流させた燃料ガス供給ライン上に、上記各燃料ポンプにより加圧されて吐出さ
れた都市ガスの流通に対して所要の抵抗を与えるようにする調圧器を設けた構成を有する
ことを特徴とする固体高分子型燃料電池発電装置用都市ガス供給装置。 Fuel in which fuel gas is supplied to the fuel processing device in the polymer electrolyte fuel cell power generator having a configuration in which the fuel gas is processed by the fuel processing device and then supplied to the polymer electrolyte fuel cell. The gas supply line is provided with a plurality of branch lines that are once branched and then merged again, a fuel pump is provided for each branch line, and the fuel gas supply line is formed by joining the branch lines. For a polymer electrolyte fuel cell power generator having a pressure regulator that provides a required resistance to the circulation of city gas pressurized and discharged by each of the fuel pumps City gas supply device.
成を有する固体高分子型燃料電池発電装置における上記燃料処理装置へ燃料ガスを供給す
るようにしてある燃料ガス供給ラインに、一旦分岐した後に再び合流するようにした複数
の分岐ラインを設けて、該各分岐ラインに、それぞれ燃料ポンプを設けると共に、該各燃
料ポンプの下流側又は上記各分岐ラインを合流させた燃料ガス供給ライン上に流量計を設
け、且つ上記各分岐ラインを合流させた燃料ガス供給ライン上に、上記各燃料ポンプによ
り加圧されて吐出された都市ガスの流通に対して所要の抵抗を与えるようにする調圧器を
設けた構成を有することを特徴とする固体高分子型燃料電池発電装置用都市ガス供給装置
。 Fuel in which fuel gas is supplied to the fuel processing device in the polymer electrolyte fuel cell power generator having a configuration in which the fuel gas is processed by the fuel processing device and then supplied to the polymer electrolyte fuel cell. The gas supply line is provided with a plurality of branch lines that are once branched and then joined again, and each branch line is provided with a fuel pump, and the downstream side of each fuel pump or each branch line is joined. A flow meter is provided on the fuel gas supply line, and the fuel gas supply line obtained by joining the branch lines is required for the circulation of city gas pressurized and discharged by the fuel pumps. A city gas supply device for a polymer electrolyte fuel cell power generator, comprising a pressure regulator that provides resistance.
える小容器を設けた請求項1又は2記載の固体高分子型燃料電池発電装置用都市ガス供給
装置。 The city gas supply device for a polymer electrolyte fuel cell power generator according to claim 1 or 2, wherein a small container that suppresses pressure fluctuation of the city gas is provided at the most upstream position on the fuel pump discharge side on the fuel gas supply line.
れ設けた請求項3、4、5又は6記載の固体高分子型燃料電池発電装置用都市ガス供給装
置。 The city gas supply device for a polymer electrolyte fuel cell power generator according to claim 3, 4, 5, or 6, wherein a small container for suppressing pressure fluctuation of the city gas is provided on each fuel pump discharge side on each branch line.
ライン上に、都市ガスの圧力変動を抑える小容器を設けた請求項5又は6記載の固体高分
子型燃料電池発電装置用都市ガス供給装置。 7. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 5, wherein a small container is provided on the fuel gas supply line obtained by joining the branch lines on the discharge side of each fuel pump on each branch line to suppress the pressure fluctuation of the city gas. City gas supply device for power generators.
、7、8又は9記載の固体高分子型燃料電池発電装置用都市ガス供給装置。 The pressure regulator is a check valve having required crack pressure characteristics.
The city gas supply device for a polymer electrolyte fuel cell power generator according to claim 7, 8, or 9.
も低いクラック圧特性を備えるものとした請求項10記載の固体高分子型燃料電池発電装
置用都市ガス供給装置。 The city for a polymer electrolyte fuel cell power generator according to claim 10, wherein the check valve has a crack pressure characteristic lower than a supply pressure required for supplying city gas to the downstream fuel processor. Gas supply device.
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