JPS6023976A - 燃料電池差圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は燃料電池に係り、具体的には電池電極間の差圧
調節を行なう燃料電池差圧制御装置に関する。

〔発明の背景〕

従来、燃料電池の電極間の差圧薊御は第１図に示すよう
な弁のＪ、１節により行なわれていた。第１図において
１は燃料電池のアノード、２はカソード、３は電池容器
を示している。各電極１，２及び容器３への流入ガスは
入口側の流量調節弁４゜５．６により調節される。アノ
ード１、カソード２間の差圧は差圧計７により検出され
、この値と設定値との偏差により差圧調節弁８を駆動す
ることにより調節される。

同様にカソード２、容器３間の差圧は差圧調節弁１０に
より調節され、容器３は弁１２により一定の圧力に保持
される。調圧弁８，１０．１２を経過したガス流は燃料
電池用燃ネ」改質装置の外熱部１３の後流側で合流する
。このような電極間圧力の調節方法は可動部をもつ弁を
使用するため経年的な劣化による動作不良、各弁の特性
のバラツキによる動作の不揃い、及び電気信号を用いる
ため可燃性ガスに対する信頼性を向上させる等の対策が
必要である等の欠点を有している。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上記したよりな従来の弁動作による電池
’％電極間差圧調節の代りに機械的なｉ手動部のない燃
料電池差圧制御装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の原理を第２商に基づいてｄ発明する。アノード
からのガスは配管１４を通って吹出部１５から液槽１６
内へ吹出される。一方力ソードからのガスは配＜ｌ７１
７を経て吹出−７１ｓから液槽１９内へ吹出される。両
液４ｊ’！ＩＩ　６　、１９ｉｊ、連通部２０により連
通されている。

この時アノードにかかる圧力ＰＡ及びカソードにかかる
圧力ＰＫζｊ：液ηｌ！１６．１９の液面にかかる圧力
を夫々、Ｐ　Ｈｒ　Ｐ　２　と１れば次式により与えら
れる。

Ｐ人＝Ｐ１−トρｇｆｉｔ　・・・・・・（１）Ｐｇ＝
Ｐｚ＋ρｇ　ｂ　２　・・・・・・（２）一方、連通管
の性質から Ｐ２＋ρｇｈ２＝Ｐｘ＋ρｇ（ｈｔ＋Δｈ）　・・・・
・・（３）となる。この結果アノードとカソード間の差
圧ΔＰＡＫは ΔＰＡＫ＝ρｇΔｈ　・川・・（４） となり、吹出部の高さの差を所定の値に設定することに
よりアノード、カソード間の差圧調節を行なうことが出
来る。本発明はこのような液体の連通管の動作を利用し
たものである。

即ち本発明は、アノード、カソード及び電池容器からの
ガスを下部で連通ずる三つの液槽にガス管により導き、
各液槽上部よりガスを流出させると共に、各液槽の液体
中に浸漬されたガス管先端に設けられたガス吹出部の高
さを調節することにより電池電極間差圧を調節する・こ
とを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

第３図に本発明の実施例を示す。同図においてアノード
１、カソード２及び容器３からのガスは各々、吹田部１
５，１８．２２から液槽１６゜１９．２３に吹き出され
る。この時吹出し部１５゜１８．２２の位置を所定の値
に設定することにより、アノード１、カソード２、容器
３間の差圧を一定値に保持することが出来る。

次に上記の差圧調節装置の吹出し部の変形例について説
明する。

第２図に膠いて使用されているガス吹出し部分は第４図
に示されるように円錐状の吹出し部の先端に多数の小孔
をあけこの部分からガスを吹出す構造となっている。こ
の構造では、負荷変動時に一方の電極の圧力が低下し、
これにより液槽内の液が円ｆｔｆｆｕ　ｍの吹出し部内
に逆流し、ガスが一時的に吹き出さなくなり、その後の
内圧上昇によりガスが再び吹き出すという間歇ガス流が
発生し、動作が不安定になるという欠点がある。電極内
のガス圧変動に対して連続的なガス流を維持する構造と
して第５図及び第６図のような構造が考えられる。第５
図は吹出し部を円錐状とせず所定の直径をもつガス管と
しこの表面に多数の小孔をあけておき通常動作時には一
定のレベルＡＡ’　より上部からガスを流出させている
とする。負荷変動に吹出部に接続する電極の圧力が低下
した場合、ガスの吹出し面はＡＡ’からＢＢ′に上昇す
る。この効果はガスの吹出し面の上昇により吹出し量が
低下すること及び吹出し面の位置でキマるガス窒間の体
積の減少により、低下した電極の圧力上昇に寄与するこ
とが出来ること及びこの圧力変ｊ２ワ過程においてガス
流の継続はなく連続的なガス流が得られ動作が安定する
ことである。第６図は第５図の効果を更に顕著にするた
めに吹出し部表面に設置した孔の直径を吹出し部下部は
ど大きくしたものである。

この効果により吹出し面が上部になるほど吹出し量が急
激に減少するため第５図に示した吹出し部に比較して液
面Ａ−Ａ’の変動量が少なくなり、電極間差圧制御の精
度が向上する。第７図は第６図の効果を更に発展させた
もので吹出し部を第４図と同じ円錐型とすると共に吹出
し孔を円示用部の側面に設置し、下部の吹出し孔はどこ
の直径を大きくしたものである。この構造では吹出し面
の移動により吹出し量だけでなく、ガス壁間の体積も急
激に変動するため吹出し面ＡＡ’の移動量は第６図の場
合より更に小さくなり電極間差圧制御の精度が向上する
と共に吹出したガスの吹出し部表面への集中を防止する
ことが出来るっ 〔発明の効果〕 本発明によれば機械的可動部分を用いることなく電池電
極間の差圧を調節することができるので、従来の如く各
調節弁の特性の不揃い、可燃性ガスに対する対策等を講
じる必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃料電池差圧制御装置の要部の構成を示
すブロック図、第２図は本発明の原理を示す説明図、第
３図は本発明に係る燃料・ｔδ池差圧制御装置の一実施
例の構成を示すブロック図、第４図は吹出し部の構造を
示す図、第５図ないし第７図は夫々、吹出し部の構造の
変形例を示す図である。 ■・・・アノード、２・・・カソード、３・・・電池容
器、１３・・・燃料改質器外熱部、１５，１８．２２・
・・ガ躬　２７ 翅Ｓ霞　も６図 箔７力

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　アノード、カソード及び電池容器からのガスを下
   部で連通ずる三つのＷｉ、槽にガス管により導き、各液
   槽上部よりガスを流出させると共に、各液槽の液体中に
   浸漬されたガス管先端に設けられたガス吹出部の高さを
   調節することにより電池電極間差圧を調節することを特
   徴とする燃料電池差圧制御装置。 ２　前記ガス吹出し部の形状を円錐型とし、該円錐型ガ
   ス吹出し部の側面に下部に向うにつれて大径となるガス
   吹出し孔を穿設したことを特徴とする特許請求の柁囲第
   １項記載の燃料電池差圧制御装置。