JP2001226101A - 改質器制御装置 - Google Patents
改質器制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 出力を変化させるような過渡状態において、
改質器内の触媒部に局所的な高温状態を生じさせないよ
うにし、安定した改質反応を行わせる。 【解決手段】 主に部分酸化反応が生じている触媒部2a
の上流部での反応状態を第１の反応状態検出手段2bで検
出し、水蒸気改質反応を促進する触媒と部分酸化反応を
促進する触媒との触媒部の全体での改質反応状態を第２
の反応状態検出手段2cで検出する。そして第１の補正手
段1bが第２の反応状態検出手段2cの検出する反応状態に
基づいて、触媒部2aに供給する原燃料ガスと酸化ガスの
供給量を補正し、第２の補正手段1cが第１の反応状態検
出手段2bの検出する反応状態に基づいて、触媒部2aに供
給する酸化ガスの供給量及び／又はタイミングを補正す
る。
改質器内の触媒部に局所的な高温状態を生じさせないよ
うにし、安定した改質反応を行わせる。 【解決手段】 主に部分酸化反応が生じている触媒部2a
の上流部での反応状態を第１の反応状態検出手段2bで検
出し、水蒸気改質反応を促進する触媒と部分酸化反応を
促進する触媒との触媒部の全体での改質反応状態を第２
の反応状態検出手段2cで検出する。そして第１の補正手
段1bが第２の反応状態検出手段2cの検出する反応状態に
基づいて、触媒部2aに供給する原燃料ガスと酸化ガスの
供給量を補正し、第２の補正手段1cが第１の反応状態検
出手段2bの検出する反応状態に基づいて、触媒部2aに供
給する酸化ガスの供給量及び／又はタイミングを補正す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池発電シス
テムにおける改質器制御装置に関する。
テムにおける改質器制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の燃料電池発電システムにおける改
質器制御装置として、特開平１１−９２１０２号公報に
記載のようなものがある。この従来の改質器制御装置に
おいて、燃料改質器は空気を酸化ガスとして用い、メタ
ノールを水蒸気改質反応又は部分酸化反応させて水素リ
ッチな改質ガスを生成し、これを燃料電池の燃料ガスと
して出力する。
質器制御装置として、特開平１１−９２１０２号公報に
記載のようなものがある。この従来の改質器制御装置に
おいて、燃料改質器は空気を酸化ガスとして用い、メタ
ノールを水蒸気改質反応又は部分酸化反応させて水素リ
ッチな改質ガスを生成し、これを燃料電池の燃料ガスと
して出力する。
【０００３】以下に、メタノールを水蒸気改質する反応
を表わす化学反応式を示す。
を表わす化学反応式を示す。
【０００４】
【化１】 ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ → ＣＯ2＋３Ｈ2−４９．５（KJ/mol） （１） 上記（１）式に示すように、水蒸気改質反応は吸熱反応
であるため、改質反応を進行させるためには熱エネルギ
を供給する必要がある。この熱エネルギを供給するため
に、発熱反応である部分酸化反応を行わせ、この部分酸
化反応で生じる熱を利用して水蒸気改質反応を進行させ
る方法を用いている。以下に、メタノールの部分酸化反
応を表わす化学反応式を示す。
であるため、改質反応を進行させるためには熱エネルギ
を供給する必要がある。この熱エネルギを供給するため
に、発熱反応である部分酸化反応を行わせ、この部分酸
化反応で生じる熱を利用して水蒸気改質反応を進行させ
る方法を用いている。以下に、メタノールの部分酸化反
応を表わす化学反応式を示す。
【０００５】
【化２】 ＣＨ3ＯＨ＋1/2Ｏ2 → ＣＯ2＋２Ｈ2＋１８９．５（KJ/mol） （２） 上記（２）式に示すように、部分酸化反応は発熱反応で
ある。
ある。
【０００６】しかしながら、水蒸気改質反応よりも部分
酸化反応の方が反応速度が速い。このため、燃料改質器
に対してメタノールや水蒸気と共に酸化ガスを供給し、
部分酸化反応によって生じた熱エネルギを水蒸気改質反
応で利用する方法では、特に過渡的な状態で燃料改質器
の内部において温度分布が不均一になる問題点があっ
た。すなわち、燃料改質器における上流側（メタノー
ル、水蒸気及び酸化ガスを含有するガスを導入する側）
では、急激に内部温度が上昇して温度分布のピークを形
成し、温度の分布状態が不均一となってしまうのであ
る。
酸化反応の方が反応速度が速い。このため、燃料改質器
に対してメタノールや水蒸気と共に酸化ガスを供給し、
部分酸化反応によって生じた熱エネルギを水蒸気改質反
応で利用する方法では、特に過渡的な状態で燃料改質器
の内部において温度分布が不均一になる問題点があっ
た。すなわち、燃料改質器における上流側（メタノー
ル、水蒸気及び酸化ガスを含有するガスを導入する側）
では、急激に内部温度が上昇して温度分布のピークを形
成し、温度の分布状態が不均一となってしまうのであ
る。
【０００７】この問題に対し、従来の改質器制御装置で
は、メタノールと水とを蒸発させるための蒸発器へメタ
ノールタンクからメタノールを供給するポンプの駆動量
をもとに、燃料改質器に供給する酸素量を決定する手段
と、燃料改質器に供給する酸化ガス中の酸素濃度を制御
する酸素濃度調節手段とを有し、燃料改質器における上
流側の温度が規定値以上になった際に、供給する酸素量
は変化させずに、酸化ガス中の酸素濃度を低減し、逆に
酸化ガスの流量を増加させることによって燃料改質器の
上流部分での部分酸化反応を抑制し、同時に、燃料改質
器内部のガス流速を増すことによって部分酸化反応を主
に行う領域を燃料改質器の下流側にまで広げ、燃料改質
器内部の温度分布を均一化するようにしている。
は、メタノールと水とを蒸発させるための蒸発器へメタ
ノールタンクからメタノールを供給するポンプの駆動量
をもとに、燃料改質器に供給する酸素量を決定する手段
と、燃料改質器に供給する酸化ガス中の酸素濃度を制御
する酸素濃度調節手段とを有し、燃料改質器における上
流側の温度が規定値以上になった際に、供給する酸素量
は変化させずに、酸化ガス中の酸素濃度を低減し、逆に
酸化ガスの流量を増加させることによって燃料改質器の
上流部分での部分酸化反応を抑制し、同時に、燃料改質
器内部のガス流速を増すことによって部分酸化反応を主
に行う領域を燃料改質器の下流側にまで広げ、燃料改質
器内部の温度分布を均一化するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の改質器制御装置では、燃料改質器の温度に応じて
酸素量は変化させずに、酸化ガス中の酸素濃度を制御す
るようにしているために、燃料改質器に供給されるメタ
ノールや水蒸気の供給量に誤差が発生すると、燃料改質
器に供給される酸素量が過大又は過小になり、燃料改質
器全体の温度に異常が生じ、改質反応が停止したり、未
反応ガスが燃料改質器から排出されてしまう問題点があ
った。
従来の改質器制御装置では、燃料改質器の温度に応じて
酸素量は変化させずに、酸化ガス中の酸素濃度を制御す
るようにしているために、燃料改質器に供給されるメタ
ノールや水蒸気の供給量に誤差が発生すると、燃料改質
器に供給される酸素量が過大又は過小になり、燃料改質
器全体の温度に異常が生じ、改質反応が停止したり、未
反応ガスが燃料改質器から排出されてしまう問題点があ
った。
【０００９】例えば、出力を上昇させるときを考える。
メタノールタンクから蒸発器ヘメタノールを供給するポ
ンプの駆動量は増加する。それに応じて、燃料改質器に
供給される酸素量も増加する。しかしながら、燃料改質
器へ供給されるメタノールは蒸発器にて蒸発される時間
だけ遅れる。この間、燃料改質器は酸素リッチの状態で
運転される。その結果、改質器の上流部の温度は上昇す
る。これに応じて、酸素濃度を下げて燃料改質器内部の
ガス流速を上げるが、供給された酸素を消費するだけの
メタノールが供給されていない場合、改質器内部で行わ
れる反応はすべて部分酸化反応となり、燃料改質器全体
の温度が上昇する。これにより、さらに酸化ガス中の酸
素濃度を下げ、ガス流速を上げることにより、ついには
未反応のガス（メタノール、水蒸気、余剰酸素など）が
燃料改質器から排出されることになるのである。
メタノールタンクから蒸発器ヘメタノールを供給するポ
ンプの駆動量は増加する。それに応じて、燃料改質器に
供給される酸素量も増加する。しかしながら、燃料改質
器へ供給されるメタノールは蒸発器にて蒸発される時間
だけ遅れる。この間、燃料改質器は酸素リッチの状態で
運転される。その結果、改質器の上流部の温度は上昇す
る。これに応じて、酸素濃度を下げて燃料改質器内部の
ガス流速を上げるが、供給された酸素を消費するだけの
メタノールが供給されていない場合、改質器内部で行わ
れる反応はすべて部分酸化反応となり、燃料改質器全体
の温度が上昇する。これにより、さらに酸化ガス中の酸
素濃度を下げ、ガス流速を上げることにより、ついには
未反応のガス（メタノール、水蒸気、余剰酸素など）が
燃料改質器から排出されることになるのである。
【００１０】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、触媒部全体での反応、特に部分酸化反
応の比率を所望の値に制御でき、かつ特に出力を変化さ
せるような過渡状態において、触媒部の局所的な高温状
態を生じさせることがなく、安定した改質反応を行わせ
ることができる改質器制御装置を提供することを目的と
する。
なされたもので、触媒部全体での反応、特に部分酸化反
応の比率を所望の値に制御でき、かつ特に出力を変化さ
せるような過渡状態において、触媒部の局所的な高温状
態を生じさせることがなく、安定した改質反応を行わせ
ることができる改質器制御装置を提供することを目的と
する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の改質器
制御装置は、水蒸気改質反応を促進する触媒と部分酸化
反応を促進する触媒との触媒部を備えた改質器と、前記
触媒部に対して、前記炭化水素と水蒸気とを含有する原
燃料ガスを供給する原燃料ガス供給手段と、前記触媒部
に対して、酸素を含有する酸化ガスを供給する酸化ガス
供給手段と、前記触媒部内で前記原燃料ガス及び酸化ガ
スの流れの上流部で進行する反応状態を検出する第１の
反応状態検出手段と、前記触媒部内の触媒全体での反応
状態を検出する第２の反応状態検出手段と、前記第２の
反応状態検出手段が検出する前記反応状態に基づいて、
前記触媒部に供給する前記原燃料ガスと酸化ガスの供給
量を補正する第１の補正手段と、前記第１の反応状態検
出手段が検出する前記反応状態に基づいて、前記触媒部
に供給する前記酸化ガスの供給量及び／又はタイミング
を補正する第２の補正手段とを有するものである。
制御装置は、水蒸気改質反応を促進する触媒と部分酸化
反応を促進する触媒との触媒部を備えた改質器と、前記
触媒部に対して、前記炭化水素と水蒸気とを含有する原
燃料ガスを供給する原燃料ガス供給手段と、前記触媒部
に対して、酸素を含有する酸化ガスを供給する酸化ガス
供給手段と、前記触媒部内で前記原燃料ガス及び酸化ガ
スの流れの上流部で進行する反応状態を検出する第１の
反応状態検出手段と、前記触媒部内の触媒全体での反応
状態を検出する第２の反応状態検出手段と、前記第２の
反応状態検出手段が検出する前記反応状態に基づいて、
前記触媒部に供給する前記原燃料ガスと酸化ガスの供給
量を補正する第１の補正手段と、前記第１の反応状態検
出手段が検出する前記反応状態に基づいて、前記触媒部
に供給する前記酸化ガスの供給量及び／又はタイミング
を補正する第２の補正手段とを有するものである。
【００１２】請求項２の発明は、請求項１の改質器制御
装置において、前記第１の反応状態検出手段を複数個所
に設置し、かつ該第１の反応状態検出手段による前記反
応状態の検出信号のうち前記第２の補正手段に与える検
出信号を経時的に切替える検出信号切替手段を有するも
のである。
装置において、前記第１の反応状態検出手段を複数個所
に設置し、かつ該第１の反応状態検出手段による前記反
応状態の検出信号のうち前記第２の補正手段に与える検
出信号を経時的に切替える検出信号切替手段を有するも
のである。
【００１３】請求項３の発明は、請求項１又は２の改質
器制御装置において、前記第１の反応状態検出手段が、
前記反応状態として温度状態を検出するものである。
器制御装置において、前記第１の反応状態検出手段が、
前記反応状態として温度状態を検出するものである。
【００１４】請求項４の発明は、請求項３の改質器制御
装置において、前記第１の反応状態検出手段は、前記触
媒部の最高温度発生個所の反応状態を検出するものであ
る。
装置において、前記第１の反応状態検出手段は、前記触
媒部の最高温度発生個所の反応状態を検出するものであ
る。
【００１５】請求項５の発明は、請求項１の改質器制御
装置において、前記第１の反応状態検出手段を複数個所
に設置し、かつ該第１の反応状態検出手段が出力する検
出温度のうち最も高い温度を選択する最高温度選択手段
を有し、前記第２の補正手段が該最高温度選択手段の出
力を用いるものである。
装置において、前記第１の反応状態検出手段を複数個所
に設置し、かつ該第１の反応状態検出手段が出力する検
出温度のうち最も高い温度を選択する最高温度選択手段
を有し、前記第２の補正手段が該最高温度選択手段の出
力を用いるものである。
【００１６】請求項６の発明は、請求項１〜５の改質器
制御装置において、前記第２の反応状態検出手段が、前
記反応状態として温度状態を検出するものである。
制御装置において、前記第２の反応状態検出手段が、前
記反応状態として温度状態を検出するものである。
【００１７】
【発明の効果】改質器は、吸熱を伴う反応であって、炭
化水素と水蒸気とから水素を生成する水蒸気改質反応
と、発熱を伴う反応であって、炭化水素を酸化する部分
酸化反応とを進行させ、水蒸気改質反応を進行させる際
に部分酸化反応で生じた熱を利用する。
化水素と水蒸気とから水素を生成する水蒸気改質反応
と、発熱を伴う反応であって、炭化水素を酸化する部分
酸化反応とを進行させ、水蒸気改質反応を進行させる際
に部分酸化反応で生じた熱を利用する。
【００１８】そこで、請求項１の発明の改質器制御装置
では、主に部分酸化反応が生じている触媒部の上流部で
の反応状態を第１の反応状態検出手段で検出し、水蒸気
改質反応を促進する触媒と部分酸化反応を促進する触媒
との触媒部の全体での改質反応状態を第２の反応状態検
出手段で検出する。そして第１の補正手段が第２の反応
状態検出手段の検出する反応状態に基づいて、触媒部に
供給する原燃料ガスと酸化ガスの供給量を補正し、第２
の補正手段が第１の反応状態検出手段の検出する反応状
態に基づいて、触媒部に供給する酸化ガスの供給量及び
／又はタイミングを補正する。
では、主に部分酸化反応が生じている触媒部の上流部で
の反応状態を第１の反応状態検出手段で検出し、水蒸気
改質反応を促進する触媒と部分酸化反応を促進する触媒
との触媒部の全体での改質反応状態を第２の反応状態検
出手段で検出する。そして第１の補正手段が第２の反応
状態検出手段の検出する反応状態に基づいて、触媒部に
供給する原燃料ガスと酸化ガスの供給量を補正し、第２
の補正手段が第１の反応状態検出手段の検出する反応状
態に基づいて、触媒部に供給する酸化ガスの供給量及び
／又はタイミングを補正する。
【００１９】これにより、触媒部全体での反応、特に部
分酸化反応の比率を所望の値に制御でき、かつ特に出力
を変化させるような過渡状態において、触媒部の局所的
な高温状態を生じさせることがなく、安定した改質反応
を行わせることができる。
分酸化反応の比率を所望の値に制御でき、かつ特に出力
を変化させるような過渡状態において、触媒部の局所的
な高温状態を生じさせることがなく、安定した改質反応
を行わせることができる。
【００２０】請求項２の発明の改質器制御装置では、触
媒部の上流部での改質反応を検出する第１の反応状態検
出手段を複数個所に設置し、それらのうち第２の補正手
段に与える検出信号を経時的に切り替える。
媒部の上流部での改質反応を検出する第１の反応状態検
出手段を複数個所に設置し、それらのうち第２の補正手
段に与える検出信号を経時的に切り替える。
【００２１】これにより、請求項１の発明の効果に加え
て、触媒部の触媒の劣化その他による反応特性の経時的
な変化に対応して最適な個所の反応状態に基づく制御が
可能となり、長期にわたり改質器の性能を確保すること
ができる。
て、触媒部の触媒の劣化その他による反応特性の経時的
な変化に対応して最適な個所の反応状態に基づく制御が
可能となり、長期にわたり改質器の性能を確保すること
ができる。
【００２２】請求項３の発明の改質器制御装置では、第
１の反応状態検出手段が反応状態として温度状態を検出
し、第２の補正手段がこの温度状態を用いて触媒部に供
給する酸化ガスの供給量及び／又はタイミングを補正す
る。
１の反応状態検出手段が反応状態として温度状態を検出
し、第２の補正手段がこの温度状態を用いて触媒部に供
給する酸化ガスの供給量及び／又はタイミングを補正す
る。
【００２３】これにより、請求項１及び２の発明の効果
に加えて、比較的安価に入手できる温度センサをシステ
ムに採用することができ、システム全体のコストを下げ
ることができる。
に加えて、比較的安価に入手できる温度センサをシステ
ムに採用することができ、システム全体のコストを下げ
ることができる。
【００２４】請求項４の発明の改質器制御装置では、第
１の反応状態検出手段により触媒部の最高温度部分の反
応状態を検出し、第２の補正手段がこの温度状態を用い
て触媒部に供給する酸化ガスの供給量及び／又はタイミ
ングを補正する。
１の反応状態検出手段により触媒部の最高温度部分の反
応状態を検出し、第２の補正手段がこの温度状態を用い
て触媒部に供給する酸化ガスの供給量及び／又はタイミ
ングを補正する。
【００２５】これにより、請求項３の発明の効果に加え
て、運転条件の違いや気温変化などの動作環境の変動に
対しても敏感に対応できる。
て、運転条件の違いや気温変化などの動作環境の変動に
対しても敏感に対応できる。
【００２６】請求項５の発明の改質器制御装置では、触
媒部の上流部での改質反応を検出する第１の反応状態検
出手段を複数個所に設置し、第２の補正手段が複数の第
１の反応状態検出手段の検出する温度状態の中で最も高
い温度状態を用いて触媒部に供給する酸化ガスの供給量
及び／又はタイミングを補正する。
媒部の上流部での改質反応を検出する第１の反応状態検
出手段を複数個所に設置し、第２の補正手段が複数の第
１の反応状態検出手段の検出する温度状態の中で最も高
い温度状態を用いて触媒部に供給する酸化ガスの供給量
及び／又はタイミングを補正する。
【００２７】これにより、請求項１の発明の効果に加え
て、運転条件の違いや気温変化などの動作環境の変動に
対しても敏感に対応できる。
て、運転条件の違いや気温変化などの動作環境の変動に
対しても敏感に対応できる。
【００２８】請求項６の発明の改質器制御装置では、第
２の反応状態検出手段が触媒部全体の反応状態として温
度状態を検出し、第１の補正手段が第２の反応状態検出
手段の検出する温度状態に基づいて、触媒部に供給する
原燃料ガスと酸化ガスの供給量を補正する。
２の反応状態検出手段が触媒部全体の反応状態として温
度状態を検出し、第１の補正手段が第２の反応状態検出
手段の検出する温度状態に基づいて、触媒部に供給する
原燃料ガスと酸化ガスの供給量を補正する。
【００２９】これにより、請求項１〜５の発明の効果に
加えて、比較的安価に入手できる温度センサをシステム
に採用することができ、システム全体のコストを下げる
ことができる。
加えて、比較的安価に入手できる温度センサをシステム
に採用することができ、システム全体のコストを下げる
ことができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図１は本発明の第１の実施の形態の
改質器制御装置を備える燃料電池発電システムの構成を
示している。この燃料電池発電システムは主要素とし
て、コンピユータにより構成される制御部１、改質反応
により燃料ガスを生成する改質器２、この改質器２に導
入される酸化ガスとしての空気の流量を制御する流量制
御弁３、コンプレッサ４、メタノールを貯蔵するメタノ
ールタンク５、メタノールポンプ６、水を貯蔵する水タ
ンク７、水ポンプ８、蒸発器９、燃焼器１０、改質器２
で発生した改質ガス中のＣＯを除去するＣＯ除去部１
１、電気化学反応により起電力を得る燃料電池１２、燃
料電池１２内部での燃料ガス圧力を制御する改質ガス圧
力制御弁１３、燃料電池１２内部での空気圧力を制御す
る空気圧力制御弁１４を備えている。
基づいて詳説する。図１は本発明の第１の実施の形態の
改質器制御装置を備える燃料電池発電システムの構成を
示している。この燃料電池発電システムは主要素とし
て、コンピユータにより構成される制御部１、改質反応
により燃料ガスを生成する改質器２、この改質器２に導
入される酸化ガスとしての空気の流量を制御する流量制
御弁３、コンプレッサ４、メタノールを貯蔵するメタノ
ールタンク５、メタノールポンプ６、水を貯蔵する水タ
ンク７、水ポンプ８、蒸発器９、燃焼器１０、改質器２
で発生した改質ガス中のＣＯを除去するＣＯ除去部１
１、電気化学反応により起電力を得る燃料電池１２、燃
料電池１２内部での燃料ガス圧力を制御する改質ガス圧
力制御弁１３、燃料電池１２内部での空気圧力を制御す
る空気圧力制御弁１４を備えている。
【００３１】上記のうち、コンプレッサ４は、改質器２
と燃料電池１２とに酸化ガスとしての空気を供給する。
メタノールポンプ６は、メタノールタンク５内のメタノ
ールを蒸発器９に供給する。水ポンプ８は、水タンク７
内の水を蒸発器９に供給する。蒸発器９は、燃焼器１０
から供給される熱により、水とメタノールを蒸発させて
改質器２に原燃料ガスとして供給する。燃焼器１０は燃
焼ガスを発生し、蒸発器９に供給する。
と燃料電池１２とに酸化ガスとしての空気を供給する。
メタノールポンプ６は、メタノールタンク５内のメタノ
ールを蒸発器９に供給する。水ポンプ８は、水タンク７
内の水を蒸発器９に供給する。蒸発器９は、燃焼器１０
から供給される熱により、水とメタノールを蒸発させて
改質器２に原燃料ガスとして供給する。燃焼器１０は燃
焼ガスを発生し、蒸発器９に供給する。
【００３２】図２は第１の実施の形態における改質器２
の構成を示している。改質器２は、吸熱を伴う反応であ
って、炭化水素と水蒸気とから水素を生成する水蒸気改
質反応と、発熱を伴う反応であって、炭化水素を酸化す
る部分酸化反応とを進行させ、水蒸気改質反応を進行さ
せる際に部分酸化反応で生じた熱を利用するものであ
る。この改質器２は水蒸気改質／部分酸化反応を生じさ
せる触媒部２ａ、改質器上流の部分酸化反応が主に発生
している部位の温度を測定するための第１の温度センサ
２ｂ、改質器全体の反応状態を把握するために改質器２
の出口の燃料ガス温度を測定する第２の温度センサ２ｃ
を備えている。
の構成を示している。改質器２は、吸熱を伴う反応であ
って、炭化水素と水蒸気とから水素を生成する水蒸気改
質反応と、発熱を伴う反応であって、炭化水素を酸化す
る部分酸化反応とを進行させ、水蒸気改質反応を進行さ
せる際に部分酸化反応で生じた熱を利用するものであ
る。この改質器２は水蒸気改質／部分酸化反応を生じさ
せる触媒部２ａ、改質器上流の部分酸化反応が主に発生
している部位の温度を測定するための第１の温度センサ
２ｂ、改質器全体の反応状態を把握するために改質器２
の出口の燃料ガス温度を測定する第２の温度センサ２ｃ
を備えている。
【００３３】図３は第１の実施の形態における制御部１
の構成を示している。制御部１は、第１の目標量を演算
する第１目標量演算部１ａと、第２の温度センサ２ｃの
出力と目標第２温度から第１目標メタノール蒸気量と第
１目標水蒸気量と第１目標空気量の第１の補正を行う第
１の補正部１ｂと、第１の温度センサ２ｂの出力と目標
第１温度から第２目標空気量の補正を行う第２の補正部
１ｃと、第２目標メタノール蒸気量からメタノールポン
プ６の制御を行うメタノールポンプ制御部１ｄと、第２
目標水蒸気量から水ポンプ８の制御を行う水ポンプ制御
部１ｅと、第３目標空気量と燃料電池必要空気流量から
コンプレッサ４と流量制御弁３の制御を行う空気制御部
１ｆとを備えている。
の構成を示している。制御部１は、第１の目標量を演算
する第１目標量演算部１ａと、第２の温度センサ２ｃの
出力と目標第２温度から第１目標メタノール蒸気量と第
１目標水蒸気量と第１目標空気量の第１の補正を行う第
１の補正部１ｂと、第１の温度センサ２ｂの出力と目標
第１温度から第２目標空気量の補正を行う第２の補正部
１ｃと、第２目標メタノール蒸気量からメタノールポン
プ６の制御を行うメタノールポンプ制御部１ｄと、第２
目標水蒸気量から水ポンプ８の制御を行う水ポンプ制御
部１ｅと、第３目標空気量と燃料電池必要空気流量から
コンプレッサ４と流量制御弁３の制御を行う空気制御部
１ｆとを備えている。
【００３４】次に、上記構成の第１の実施の形態の改質
器制御装置の動作について説明する。まず定常、準定常
状態での動作を述べる。制御部１は外部から、例えばア
クセル踏込み量に基づき演算された目標燃料ガス流量
と、部分酸化反応と水蒸気改質反応の比率（ＰＯＸ率：
ここで、ＰＯＸ率＝部分酸化反応の量／（部分酸化反応
の量十水蒸気改質反応の量））の目標値（目標ＰＯＸ
率）と、第１の温度センサ２ｂで測定する温度の目標第
１温度と、第２の温度センサ２ｃで測定する温度の目標
第２温度と、燃料電池１２への燃料電池必要空気流量が
与えられる。
器制御装置の動作について説明する。まず定常、準定常
状態での動作を述べる。制御部１は外部から、例えばア
クセル踏込み量に基づき演算された目標燃料ガス流量
と、部分酸化反応と水蒸気改質反応の比率（ＰＯＸ率：
ここで、ＰＯＸ率＝部分酸化反応の量／（部分酸化反応
の量十水蒸気改質反応の量））の目標値（目標ＰＯＸ
率）と、第１の温度センサ２ｂで測定する温度の目標第
１温度と、第２の温度センサ２ｃで測定する温度の目標
第２温度と、燃料電池１２への燃料電池必要空気流量が
与えられる。
【００３５】制御部１の第１目標量演算部１ａは、入力
される目標燃料ガス流量と目標ＰＯＸ率とから、改質器
２へ供給すべき第１目標メタノール蒸気量、第１目標水
蒸気量及び第１目標空気量を算出して第１の補正部１ｂ
へ出力する。
される目標燃料ガス流量と目標ＰＯＸ率とから、改質器
２へ供給すべき第１目標メタノール蒸気量、第１目標水
蒸気量及び第１目標空気量を算出して第１の補正部１ｂ
へ出力する。
【００３６】第１の補正部１ｂは図４に示すようなＰＩ
Ｄ制御のロジックを用いて第１の補正を行う。すなわ
ち、第１の補正部１ｂは、第１目標量演算部１ａから入
力される第１目標メタノール蒸気量、第１目標水蒸気量
及び第１目標空気量に対し、第２の温度センサ２ｃの出
力と目標第２温度との偏差に基づいて第１の補正演算を
行う。そして第１の補正演算により求めた第２目標メタ
ノール蒸気量をメタノールポンプ制御部１ｄへ出力し、
第２目標水蒸気量を水ポンプ制御部１ｅへ出力し、そし
て第２目標空気量を第２の補正部１ｃへ出力する。
Ｄ制御のロジックを用いて第１の補正を行う。すなわ
ち、第１の補正部１ｂは、第１目標量演算部１ａから入
力される第１目標メタノール蒸気量、第１目標水蒸気量
及び第１目標空気量に対し、第２の温度センサ２ｃの出
力と目標第２温度との偏差に基づいて第１の補正演算を
行う。そして第１の補正演算により求めた第２目標メタ
ノール蒸気量をメタノールポンプ制御部１ｄへ出力し、
第２目標水蒸気量を水ポンプ制御部１ｅへ出力し、そし
て第２目標空気量を第２の補正部１ｃへ出力する。
【００３７】メタノールポンプ制御部１ｄは、第１の補
正部１ｂからの第２目標メタノール蒸気量に基づきメタ
ノールポンプ６の動作を制御し、水ポンプ制御部１ｅ
は、第２目標水蒸気量に基づき水ポンプ８の動作を制御
する。
正部１ｂからの第２目標メタノール蒸気量に基づきメタ
ノールポンプ６の動作を制御し、水ポンプ制御部１ｅ
は、第２目標水蒸気量に基づき水ポンプ８の動作を制御
する。
【００３８】なお、この実施の形態では、第１の補正部
１ｂは図４に示したＰＩＤ制御のロジックを用いている
が、この方法以外にも例えば、モデルマッチング制御な
どの手法が用いることができる。
１ｂは図４に示したＰＩＤ制御のロジックを用いている
が、この方法以外にも例えば、モデルマッチング制御な
どの手法が用いることができる。
【００３９】第２の補正部１ｃは、第１の補正部１ｂが
補正した第２目標空気量に対して、図５に示すようなＰ
ＩＤ制御ロジックを用いて第２の補正を行い、第３目標
空気量を算出する。すなわち、第２の補正部１ｃは、第
１の補正部１ｂからの第２目標空気量に対し、第１の温
度センサ２ｂの出力と外部からの目標第１温度との偏差
に基づいて第２の補正演算を行う。そしてこの第２の補
正演算により求めた第３目標空気量を空気制御部１ｆへ
出力する。
補正した第２目標空気量に対して、図５に示すようなＰ
ＩＤ制御ロジックを用いて第２の補正を行い、第３目標
空気量を算出する。すなわち、第２の補正部１ｃは、第
１の補正部１ｂからの第２目標空気量に対し、第１の温
度センサ２ｂの出力と外部からの目標第１温度との偏差
に基づいて第２の補正演算を行う。そしてこの第２の補
正演算により求めた第３目標空気量を空気制御部１ｆへ
出力する。
【００４０】なお、この第２の補正演算に用いるロジッ
クも、ＰＩＤ制御ロジック以外に、例えば、モデルマッ
チング制御の手法を採用することができる。空気制御部
１ｆは、第２の補正部１ｃからの第３目標空気量と外部
から入力される燃料電池１２で必要とされる空気量（燃
料電池必要空気流量）とに基づき、流量制御弁３とコン
プレッサ４の動作を制御する。
クも、ＰＩＤ制御ロジック以外に、例えば、モデルマッ
チング制御の手法を採用することができる。空気制御部
１ｆは、第２の補正部１ｃからの第３目標空気量と外部
から入力される燃料電池１２で必要とされる空気量（燃
料電池必要空気流量）とに基づき、流量制御弁３とコン
プレッサ４の動作を制御する。
【００４１】次に、制御部１の過渡状態での動作を説明
する。ここでは、例として、外部から与えられる目標燃
料ガス量が増加する場合の過渡状態での動作について述
べる。
する。ここでは、例として、外部から与えられる目標燃
料ガス量が増加する場合の過渡状態での動作について述
べる。
【００４２】目標燃料ガス量が増加すると、化学反応式
（１），（２）から得られる第１目標メタノール蒸気
量、第１目標水蒸気量、第１目標空気量がいずれも増加
する。このときの各実流量の様子を図６に例示してあ
る。
（１），（２）から得られる第１目標メタノール蒸気
量、第１目標水蒸気量、第１目標空気量がいずれも増加
する。このときの各実流量の様子を図６に例示してあ
る。
【００４３】図６に示したように、実際に改質器２へ供
給される空気流量は比較的遅れが少ない。それに対して
メタノール蒸気と水蒸気は、蒸発器９での蒸発遅れなど
の影響で大きな遅れを持つ。この図６に示した状態で、
改質器２ヘメタノール蒸気、水蒸気、空気を供給する
と、改質器２の上流部分で過大な部分酸化反応が発生
し、その部分の温度が急激に上昇する。その結果、改質
器２を溶損させるような悪影響を及ぼし得る。
給される空気流量は比較的遅れが少ない。それに対して
メタノール蒸気と水蒸気は、蒸発器９での蒸発遅れなど
の影響で大きな遅れを持つ。この図６に示した状態で、
改質器２ヘメタノール蒸気、水蒸気、空気を供給する
と、改質器２の上流部分で過大な部分酸化反応が発生
し、その部分の温度が急激に上昇する。その結果、改質
器２を溶損させるような悪影響を及ぼし得る。
【００４４】この状況でも、第１の補正による燃料ガス
の温度制御は動作するが、改質器２へ供給されるメタノ
ール蒸気量と水蒸気量の変化は図６に例示した通り応答
の遅いものである。そこで、主に部分酸化反応が発生す
る改質器２の上流部分の温度により、改質器２へ供給す
る空気流量を第２の補正部１ｃにより補正する。このと
きの各流量の様子を図７に示してある。
の温度制御は動作するが、改質器２へ供給されるメタノ
ール蒸気量と水蒸気量の変化は図６に例示した通り応答
の遅いものである。そこで、主に部分酸化反応が発生す
る改質器２の上流部分の温度により、改質器２へ供給す
る空気流量を第２の補正部１ｃにより補正する。このと
きの各流量の様子を図７に示してある。
【００４５】このように第１、第２の補正を行うことに
より、燃料ガスの温度は適正な範囲に保つことができる
のである。
より、燃料ガスの温度は適正な範囲に保つことができる
のである。
【００４６】次に、本発明の第２の実施の形態を図８に
基づいて説明する。図８は第２の実施の形態の改質器１
５の構成を模式的に表している。この改質器１５は、図
１に示した第１の実施の形態の燃料電池発電システムと
ほぼ同様の構成の燃料電池発電システムに備えられてい
る。したがって、以下、第１の実施の形態と共通する構
成要素には共通の符号を用いて説明する。
基づいて説明する。図８は第２の実施の形態の改質器１
５の構成を模式的に表している。この改質器１５は、図
１に示した第１の実施の形態の燃料電池発電システムと
ほぼ同様の構成の燃料電池発電システムに備えられてい
る。したがって、以下、第１の実施の形態と共通する構
成要素には共通の符号を用いて説明する。
【００４７】上記の第１の実施の形態では、図２に示し
たように改質器の上流部分に第１の温度センサを１個だ
け設置したが、第２の実施の形態の改質器１５では、改
質器上流部の部分酸化反応が主に発生する部位の温度を
測定するために、複数個所（ここでは３個所）に第１の
温度センサを設置したことを特徴としている。したがっ
て、図８に示したように、第２の実施の形態における改
質器１５は、水蒸気改質／部分酸化反応を生じさせる触
媒部１５ａ、改質器上流部の部分酸化反応が主に発生す
る部位の温度を測定するための３個の第１の温度センサ
１５ｂ−１，１５ｂ−１，１５ｂ−３、そして改質器１
５の全体の反応状態を検出するためのものとして、該改
質器１５の直後の燃料ガス温度を測定する第２の温度セ
ンサ１５ｃを備えている。
たように改質器の上流部分に第１の温度センサを１個だ
け設置したが、第２の実施の形態の改質器１５では、改
質器上流部の部分酸化反応が主に発生する部位の温度を
測定するために、複数個所（ここでは３個所）に第１の
温度センサを設置したことを特徴としている。したがっ
て、図８に示したように、第２の実施の形態における改
質器１５は、水蒸気改質／部分酸化反応を生じさせる触
媒部１５ａ、改質器上流部の部分酸化反応が主に発生す
る部位の温度を測定するための３個の第１の温度センサ
１５ｂ−１，１５ｂ−１，１５ｂ−３、そして改質器１
５の全体の反応状態を検出するためのものとして、該改
質器１５の直後の燃料ガス温度を測定する第２の温度セ
ンサ１５ｃを備えている。
【００４８】図９に示すように、改質器１５の内部の温
度分布は、改質器の使用期間が経過すると触媒劣化その
他の理由によって使用期間の経過に応じて変化する。そ
こで図３に示した構成の制御部１における第２の補正部
１ｃは、複数の第１の温度センサ１５ｂ−１〜１５ｂ−
３の出力から時間経過と共に採用する出力を切替えて第
２の補正を行う。
度分布は、改質器の使用期間が経過すると触媒劣化その
他の理由によって使用期間の経過に応じて変化する。そ
こで図３に示した構成の制御部１における第２の補正部
１ｃは、複数の第１の温度センサ１５ｂ−１〜１５ｂ−
３の出力から時間経過と共に採用する出力を切替えて第
２の補正を行う。
【００４９】この第２実施の形態における第２の補正部
１ｃの演算ロジックを図１０に示してある。この図１０
の演算ロジックも、複数の第１の温度センサ１５ｂ−１
〜１５ｂ−３の出力から出力選択部１ｃ１によって選択
したものを第１温度センサ出力として採用するほかは、
図３に示した第１の実施の形態における第２の補正部２
と同様、ＰＩＤ制御ロジックにより第２の補正を行う。
１ｃの演算ロジックを図１０に示してある。この図１０
の演算ロジックも、複数の第１の温度センサ１５ｂ−１
〜１５ｂ−３の出力から出力選択部１ｃ１によって選択
したものを第１温度センサ出力として採用するほかは、
図３に示した第１の実施の形態における第２の補正部２
と同様、ＰＩＤ制御ロジックにより第２の補正を行う。
【００５０】なお、出力選択部１ｃ１は選択出力を切替
えるための経時情報として車両の総走行距離計の計測し
ている総走行距離を用いており、この総走行距離を初
期、中期、終期の３段階に分け、車両の総走行距離が延
びるに従い、第１の温度センサ１５ｂ−１→１５ｂ−２
→１５ｂ−３と順次切替える働きをする。
えるための経時情報として車両の総走行距離計の計測し
ている総走行距離を用いており、この総走行距離を初
期、中期、終期の３段階に分け、車両の総走行距離が延
びるに従い、第１の温度センサ１５ｂ−１→１５ｂ−２
→１５ｂ−３と順次切替える働きをする。
【００５１】これにより、第２の実施の形態によれば、
改質器の内部の温度分布は触媒の経時的な特性変化によ
って変化し、温度ピークの位置も変化するが、複数個所
に設けた第１の温度センサのうち、経時的な変化に応じ
て変化する温度ピークの位置にある温度センサの出力を
用いて第２の補正を行うことにより、長期的な使用にに
いて常に的確な制御が可能となる。
改質器の内部の温度分布は触媒の経時的な特性変化によ
って変化し、温度ピークの位置も変化するが、複数個所
に設けた第１の温度センサのうち、経時的な変化に応じ
て変化する温度ピークの位置にある温度センサの出力を
用いて第２の補正を行うことにより、長期的な使用にに
いて常に的確な制御が可能となる。
【００５２】なお、この第２の実施の形態においても、
第２の補正部１ｃの制御ロジックには、ＰＩＤ制御ロジ
ックに代えて、例えばモデルマッチング制御などの手法
を用いることができる。
第２の補正部１ｃの制御ロジックには、ＰＩＤ制御ロジ
ックに代えて、例えばモデルマッチング制御などの手法
を用いることができる。
【００５３】次に、本発明の第３の実施の形態を図１１
に基づいて説明する。改質器１５の内部の温度分布は経
時的な変化ばかりではなく、時間的にあるいは条件（目
標燃料ガス流量等）によっても図９に示すように変化す
る。そこで図３に示した構成の制御部１における第２の
補正部１ｃは、複数の第１の温度センサ１５ｂ−１〜１
５ｂ−３のうちのもっとも高い温度を用いて第２の補正
を行うようにすることができる。
に基づいて説明する。改質器１５の内部の温度分布は経
時的な変化ばかりではなく、時間的にあるいは条件（目
標燃料ガス流量等）によっても図９に示すように変化す
る。そこで図３に示した構成の制御部１における第２の
補正部１ｃは、複数の第１の温度センサ１５ｂ−１〜１
５ｂ−３のうちのもっとも高い温度を用いて第２の補正
を行うようにすることができる。
【００５４】この第３の実施の形態における第２の補正
部１ｃの演算ロジックを図１１に示してある。この図１
１の演算ロジックは、最大値選択部１ｃ２によって複数
の第１の温度センサ１５ｂ−１〜１５ｂ−３のうちのも
っとも高い温度を第１温度センサ出力として選択するほ
かは、図３に示した第１の実施の形態における第２の補
正部２と同様であり、ＰＩＤ制御ロジックにより第２の
補正を行う。
部１ｃの演算ロジックを図１１に示してある。この図１
１の演算ロジックは、最大値選択部１ｃ２によって複数
の第１の温度センサ１５ｂ−１〜１５ｂ−３のうちのも
っとも高い温度を第１温度センサ出力として選択するほ
かは、図３に示した第１の実施の形態における第２の補
正部２と同様であり、ＰＩＤ制御ロジックにより第２の
補正を行う。
【００５５】これにより、第３の実施の形態によれば、
改質器の内部の温度分布は、時間的にあるいは条件（目
標燃料ガス流量等）によって変化し、温度ピークの位置
も変化するが、複数の第１の温度センサが検出する最も
高い温度を用いて第２の補正を行うことにより、より的
確な制御が可能となる。
改質器の内部の温度分布は、時間的にあるいは条件（目
標燃料ガス流量等）によって変化し、温度ピークの位置
も変化するが、複数の第１の温度センサが検出する最も
高い温度を用いて第２の補正を行うことにより、より的
確な制御が可能となる。
【００５６】なお、この第３の実施の形態においても、
第２の補正部１ｃの制御ロジックには、ＰＩＤ制御ロジ
ックに代えて、例えばモデルマッチング制御などの手法
を用いることができる。
第２の補正部１ｃの制御ロジックには、ＰＩＤ制御ロジ
ックに代えて、例えばモデルマッチング制御などの手法
を用いることができる。
【００５７】次に、本発明の第４の実施の形態を、図１
２に基づいて説明する。図１２は、第４の実施の形態に
おいて採用する第２の補正部１ｃの構成を示している。
第２の補正部１ｃ以外の構成要素は、図１及び図３に示
した第１の実施の形態と同様なので、それらの詳しい説
明を省略する。
２に基づいて説明する。図１２は、第４の実施の形態に
おいて採用する第２の補正部１ｃの構成を示している。
第２の補正部１ｃ以外の構成要素は、図１及び図３に示
した第１の実施の形態と同様なので、それらの詳しい説
明を省略する。
【００５８】図１２に示すように、第２の補正部１ｃが
行う第２の補正のための制御ロジックは、遅れ要素で構
成されている。したがって、第２の補正部１ｃは、目標
第１温度と第１温度センサ出力の偏差からテーブル１ｃ
３のデータを参照して遅れ時間τを求め、入力される第
２目標空気量に対してこの遅れ時間τだけ遅れを持たせ
る第２の補正を行い、第３目標空気量として空気制御部
１ｆに出力する。このときの各実流量の様子を図１３に
示してある。
行う第２の補正のための制御ロジックは、遅れ要素で構
成されている。したがって、第２の補正部１ｃは、目標
第１温度と第１温度センサ出力の偏差からテーブル１ｃ
３のデータを参照して遅れ時間τを求め、入力される第
２目標空気量に対してこの遅れ時間τだけ遅れを持たせ
る第２の補正を行い、第３目標空気量として空気制御部
１ｆに出力する。このときの各実流量の様子を図１３に
示してある。
【００５９】なお、遅れ時間τのテーブル１ｃ３は目標
第１温度と第１温度センサ出力との偏差とそれに対応す
る遅れ時間τとの組合せを実験により求めてテーブル化
したものである。
第１温度と第１温度センサ出力との偏差とそれに対応す
る遅れ時間τとの組合せを実験により求めてテーブル化
したものである。
【００６０】こうして、第４の実施の形態によっても目
標燃料ガス流量の増加変動に対応して実空気流量が増加
するまでの追従時間を実メタノール蒸気流量及び実水蒸
気流量と同程度まで遅らせることができ、主に部分酸化
反応が発生する改質器の上流部分の温度上昇を抑えるこ
とができるのである。
標燃料ガス流量の増加変動に対応して実空気流量が増加
するまでの追従時間を実メタノール蒸気流量及び実水蒸
気流量と同程度まで遅らせることができ、主に部分酸化
反応が発生する改質器の上流部分の温度上昇を抑えるこ
とができるのである。
【００６１】そして第４の実施の形態の場合、第２の補
正部では目標第１温度と第１温度センサ出力の偏差から
テーブル参照により遅れ時間τを求めるだけであるの
で、第１〜第３の実施の形態に比ベて第２の補正部での
演算量を削減することができ、制御部をより安価に構成
できる。
正部では目標第１温度と第１温度センサ出力の偏差から
テーブル参照により遅れ時間τを求めるだけであるの
で、第１〜第３の実施の形態に比ベて第２の補正部での
演算量を削減することができ、制御部をより安価に構成
できる。
【００６２】なお、第４の実施の形態では、目標第１温
度と第１温度センサ出力の偏差からテーブル参照により
遅れ時間τを求めるようにしたが、ＰＩＤ制御のロジッ
クやモデルマッチング制御の手法を用いてもよい。ま
た、第２、第３の実施の形態のように、複数個の第１の
温度センサを用いてもよい。
度と第１温度センサ出力の偏差からテーブル参照により
遅れ時間τを求めるようにしたが、ＰＩＤ制御のロジッ
クやモデルマッチング制御の手法を用いてもよい。ま
た、第２、第３の実施の形態のように、複数個の第１の
温度センサを用いてもよい。
【００６３】さらにまた、上記の第１〜第４の各実施の
形態では、補正手段が参照する燃料改質器の反応状態と
して温度状態を検出する温度センサを用いたが、反応状
態を検出するものとして、例えばＣＯセンサ、メタノー
ルセンサ、水素センサ等でも同様のシステムが構築でき
る。また、メタノールを改質することで燃料ガスを生成
しているが、例えばガソリンや天然ガスなどの炭化水素
であれば同様のシステムが構築できる。
形態では、補正手段が参照する燃料改質器の反応状態と
して温度状態を検出する温度センサを用いたが、反応状
態を検出するものとして、例えばＣＯセンサ、メタノー
ルセンサ、水素センサ等でも同様のシステムが構築でき
る。また、メタノールを改質することで燃料ガスを生成
しているが、例えばガソリンや天然ガスなどの炭化水素
であれば同様のシステムが構築できる。
【図１】本発明の第１の実施の形態を搭載した燃料電池
発電システムの構成を示すブロック図。
発電システムの構成を示すブロック図。
【図２】上記の実施の形態における改質器の構成を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図３】上記の実施の形態における制御部の構成を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図４】上記の実施の形態における第１の補正部の構成
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図５】上記の実施の形態における第２の補正部の構成
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図６】未補正の場合の改質器内の各種ガスの実流量の
応答特性を示すグラフ。
応答特性を示すグラフ。
【図７】上記の実施の形態により補正した場合の改質器
内の各種ガスの実流量の応答特性を示すグラフ。
内の各種ガスの実流量の応答特性を示すグラフ。
【図８】本発明の第２の実施の形態における改質器の構
成を示すブロック図。
成を示すブロック図。
【図９】上記の第２の実施の形態における改質器内の各
部の温度分布を示す説明図。
部の温度分布を示す説明図。
【図１０】上記の第２の実施の形態における第２の補正
部の構成を示すブロック図。
部の構成を示すブロック図。
【図１１】上記の第３の実施の形態における第２の補正
部の構成を示すブロック図。
部の構成を示すブロック図。
【図１２】本発明の第４の実施の形態における第２の補
正部の構成を示すブロック図。
正部の構成を示すブロック図。
【図１３】上記の実施の形態により補正した場合の改質
器内の各種ガスの実流量の応答特性を示すグラフ。
器内の各種ガスの実流量の応答特性を示すグラフ。
１：制御部 １ａ：第１目標量演算部 １ｂ：第１の補正部 １ｃ：第２の補正部 １ｄ：メタノールポンプ制御部 １ｅ：水ポンプ制御部 １ｆ：空気制御部 ２：改質器 ２ａ：触媒部 ２ｂ：第１の温度センサ ２ｃ：第２の温度センサ ３：流量制御弁 ４：コンプレッサ ５：メタノールタンク ６：メタノールポンプ ７：水タンク ８：水ポンプ ９：蒸発器 １０：燃焼器 １１：ＣＯ除去部 １２：燃料電池 １３：改質ガス圧力制御弁 １４：空気圧力制御弁 １５：改質器 １５ａ：触媒部 １５ｂ−１〜１５ｂ−３ 第１の温度センサ １５ｃ：第２の温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G040 EA02 EA03 EA06 EA07 EB03 EB12 EB43 5H027 BA01 BA05 BA09 KK42 MM01 MM12
Claims (6)
- 【請求項１】 水蒸気改質反応を促進する触媒と部分酸
化反応を促進する触媒との触媒部を備えた改質器と、 前記触媒部に対して、前記炭化水素と水蒸気とを含有す
る原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給手段と、 前記触媒部に対して、酸素を含有する酸化ガスを供給す
る酸化ガス供給手段と、 前記触媒部内で前記原燃料ガス及び酸化ガスの流れの上
流部で進行する反応状態を検出する第１の反応状態検出
手段と、 前記触媒部内の触媒全体での反応状態を検出する第２の
反応状態検出手段と、 前記第２の反応状態検出手段が検出する前記反応状態に
基づいて、前記触媒部に供給する前記原燃料ガスと酸化
ガスの供給量を補正する第１の補正手段と、 前記第１の反応状態検出手段が検出する前記反応状態に
基づいて、前記触媒部に供給する前記酸化ガスの供給量
及び／又はタイミングを補正する第２の補正手段とを有
することを特徴とする改質器制御装置。 - 【請求項２】 前記第１の反応状態検出手段を複数個所
に設置し、かつ該第１の反応状態検出手段による前記反
応状態の検出信号のうち前記第２の補正手段に与える検
出信号を経時的に切替える検出信号切替手段を有するこ
とを特徴とする請求項１に記載の改質器制御装置。 - 【請求項３】 前記第１の反応状態検出手段は、前記反
応状態として温度状態を検出することを特徴とする請求
項１又は２に記載の改質器制御装置。 - 【請求項４】 前記第１の反応状態検出手段は、前記触
媒部の最高温度発生個所の反応状態を検出することを特
徴とする請求項３に記載の改質器制御装置。 - 【請求項５】 前記第１の反応状態検出手段として温度
状態を検出する手段を複数個所に設置し、かつ該第１の
反応状態検出手段が出力する検出温度のうち最も高い温
度を選択する最高温度選択手段を有し、前記第２の補正
手段は該最高温度選択手段の出力を用いることを特徴と
する請求項１に記載の改質器制御装置。 - 【請求項６】 前記第２の反応状態検出手段は、前記反
応状態として温度状態を検出することを特徴とする請求
項１〜５のいずれかに記載の改質器制御装置。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP2000038412A JP3674441B2 (ja) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | 改質器制御装置 |
| US09/776,855 US6752968B2 (en) | 2000-02-16 | 2001-02-06 | Reformer controlling apparatus |
| DE10106803A DE10106803B4 (de) | 2000-02-16 | 2001-02-14 | Reformer-Steuerungsvorrichtung und Verfahren zum Steuern eines Reformers |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000038412A JP3674441B2 (ja) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | 改質器制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001226101A true JP2001226101A (ja) | 2001-08-21 |
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|---|---|---|---|
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| JP2015011885A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 株式会社デンソー | 燃料電池システム |
| JP2016040217A (ja) * | 2014-08-13 | 2016-03-24 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 脱水素化システム及び脱水素化システムの運転方法 |
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| JP3722079B2 (ja) * | 2002-03-27 | 2005-11-30 | 日産自動車株式会社 | 一酸化炭素除去装置 |
| JP2004014174A (ja) * | 2002-06-04 | 2004-01-15 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| KR100533298B1 (ko) * | 2002-09-30 | 2005-12-05 | 가부시끼가이샤 도시바 | 연료 전지 시스템 |
| US7488359B1 (en) | 2002-12-19 | 2009-02-10 | Hyradix, Inc. | Compact reformer and water gas shift reactor for producing varying amounts of hydrogen |
| DE102006029743A1 (de) * | 2006-06-28 | 2008-01-03 | Webasto Ag | Brennstoffzellensystem |
| JP2008034254A (ja) * | 2006-07-28 | 2008-02-14 | Toshiba Corp | 燃料電池システムおよびその動作制御方法 |
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| KR101040866B1 (ko) * | 2009-09-02 | 2011-06-14 | 삼성에스디아이 주식회사 | 개질기 및 그 제어방법 |
| WO2013027415A1 (ja) * | 2011-08-25 | 2013-02-28 | パナソニック株式会社 | 燃料電池システム及びその運転方法 |
| WO2013124627A1 (en) * | 2012-02-22 | 2013-08-29 | Compactgtl Limited | Reactor temperature control system and method |
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| JPH09315801A (ja) * | 1996-03-26 | 1997-12-09 | Toyota Motor Corp | 燃料改質方法と燃料改質装置ならびに該燃料改質装置を備えた燃料電池システム |
| JPH111302A (ja) * | 1997-06-10 | 1999-01-06 | Toyota Motor Corp | 燃料改質方法と燃料改質装置ならびに該燃料改質装置を備えた燃料電池装置 |
| JP4305973B2 (ja) | 1997-07-23 | 2009-07-29 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料改質装置 |
| JP4192301B2 (ja) * | 1998-08-03 | 2008-12-10 | トヨタ自動車株式会社 | 改質器の制御装置 |
| US6117577A (en) * | 1998-08-18 | 2000-09-12 | Regents Of The University Of California | Ambient pressure fuel cell system |
-
2000
- 2000-02-16 JP JP2000038412A patent/JP3674441B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-02-06 US US09/776,855 patent/US6752968B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-02-14 DE DE10106803A patent/DE10106803B4/de not_active Expired - Fee Related
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