JP2001338659A - Fuel cell system and temperature control method of reforming equipment - Google Patents

Fuel cell system and temperature control method of reforming equipment

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JP2001338659A
JP2001338659A JP2000159589A JP2000159589A JP2001338659A JP 2001338659 A JP2001338659 A JP 2001338659A JP 2000159589 A JP2000159589 A JP 2000159589A JP 2000159589 A JP2000159589 A JP 2000159589A JP 2001338659 A JP2001338659 A JP 2001338659A
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JP
Japan
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pressure
fuel cell
reformer
oxidant
target
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JP2000159589A
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Japanese (ja)
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Masaru Okamoto
勝 岡本
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system having a good response to a temperature control of a reforming equipment. SOLUTION: The fuel cell system is comprised of a reforming equipment temperature detection means 9 to detect the temperature of the reforming equipment 1, 2, a reforming equipment temperature control means 23 to control an opening degree of a bulb 7 for an anode side pressure adjustment of the fuel cell main body 3, so that an actual temperature of the reforming equipment detected with the reforming equipment temperature detection means may turn into a target temperature, a pressure detection means 20 to detect a pressure of the anode side entrance of the fuel cell main body 3, a pressure detection means 22 to detect a pressure of cathode side entrance of the fuel cell main body 3, and cathode side pressure control means 24, 25 to control the pressure of the cathode side entrance of the fuel cell main body based on the actual pressure detected with these two pressure detection means 20, 22.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池システム
および改質器の温度制御方法に関し、特に改質器の温度
制御の応答性が良好な燃料電池システムおよび応答性に
優れた改質器の温度制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell system and a method for controlling the temperature of a reformer, and more particularly, to a fuel cell system having good responsiveness of temperature control of a reformer and a reformer having excellent responsiveness. It relates to a temperature control method.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池発電装置では、メタノールなど
の炭化水素原料を改質反応させて水素濃度の高い改質ガ
スを生成する改質器と、改質器で生成された改質ガス
と、これとは別にコンプレッサなどの空気供給装置から
供給される空気中の酸素ガスとを反応させて発電する燃
料電池本体と、メタノールなどの炭化水素原料を加熱し
て蒸発させるための熱を原料蒸発部へ供給する燃焼器
と、が主な構成要素とされる。そして、原料蒸発部にて
蒸発した原燃料は、改質器内部に設けられた改質反応を
行う触媒に導かれ、これにより水素濃度の高い改質ガス
が生成される。
2. Description of the Related Art In a fuel cell power generator, a reformer for producing a reformed gas having a high hydrogen concentration by reforming a hydrocarbon material such as methanol, a reformed gas generated by the reformer, Separately, a fuel cell body that generates electricity by reacting with oxygen gas in the air supplied from an air supply device such as a compressor, and a heat evaporator that heats and evaporates hydrocarbon materials such as methanol And the combustor that supplies the fuel to the main components. Then, the raw fuel evaporated in the raw material evaporating section is led to a catalyst for performing a reforming reaction provided inside the reformer, whereby a reformed gas having a high hydrogen concentration is generated.

【0003】また、いわゆるオートサーマル式改質器で
は、水素濃度の高い改質ガスを生成する水蒸気改質反応
(吸熱反応)と、この水蒸気改質反応に必要な熱量を賄
うための部分酸化反応(発熱反応)との両方の反応が進
行するが、このとき、改質反応全体の温度を高くするた
めには、発熱反応である部分酸化反応を促進させる。す
なわち、改質器内部の触媒において、改質ガスを生成す
る水蒸気改質反応が占める割合を相対的に小さくする。
[0003] In a so-called autothermal reformer, a steam reforming reaction (endothermic reaction) for generating a reformed gas having a high hydrogen concentration and a partial oxidation reaction for covering the calorie required for the steam reforming reaction are performed. Both reactions (exothermic reaction) proceed. At this time, in order to raise the temperature of the entire reforming reaction, a partial oxidation reaction which is an exothermic reaction is promoted. That is, the proportion of the steam reforming reaction that generates the reformed gas in the catalyst inside the reformer is relatively reduced.

【0004】逆に、改質反応全体の温度を低くするため
には、吸熱反応である水蒸気改質反応を促進させて部分
酸化反応が改質器内部の触媒上で占める割合を相対的に
小さくする。
On the other hand, in order to lower the temperature of the whole reforming reaction, the rate of the partial oxidation reaction on the catalyst inside the reformer is relatively reduced by promoting the endothermic steam reforming reaction. I do.

【0005】ここで、部分酸化反応が改質器内部の触媒
上で占める割合は、改質器に供給する酸化剤の量によっ
て変化させることができる。酸化剤は、改質器とは別に
設けられた空気供給装置から供給される空気中の酸素ガ
スが一般的に使用されるため、この空気の流量を制御す
ることで改質器の温度を制御することができる。
Here, the ratio of the partial oxidation reaction occupying on the catalyst inside the reformer can be changed by the amount of the oxidizing agent supplied to the reformer. As the oxidizing agent, oxygen gas in the air supplied from an air supply device provided separately from the reformer is generally used, so the temperature of the reformer is controlled by controlling the flow rate of this air. can do.

【0006】従来の改質器の温度制御方法として、温度
センサにより測定した改質器の温度が目標とする温度に
なるように、空気供給装置の操作量を算出して、空気供
給装置を制御するものが、たとえば特開平7−2968
34号公報にて報告されている。
As a conventional temperature control method for a reformer, an operation amount of an air supply device is calculated so that the temperature of the reformer measured by a temperature sensor becomes a target temperature, and the air supply device is controlled. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-2968
No. 34 is reported.

【0007】また、改質器の入口に空気流量を調節する
ためのバルブを設け、温度センサにより測定した改質器
の温度が目標とする温度になるように、バルブ開度を制
御するものが、たとえば特開平11−130403号公
報にて報告されている。
[0007] A valve for adjusting the air flow rate is provided at the inlet of the reformer, and the valve opening is controlled so that the temperature of the reformer measured by the temperature sensor becomes a target temperature. For example, it is reported in JP-A-11-130403.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、改質器
は圧力をかけて運転されるため、上述した従来の制御方
法では、改質器へ流入する空気流量が目標空気流量に到
達するまでに時間がかかり、改質器の温度制御の応答性
が悪いという問題がある。
However, since the reformer is operated under pressure, the conventional control method described above requires time until the flow rate of air flowing into the reformer reaches the target air flow rate. And the response of the temperature control of the reformer is poor.

【0009】すなわち、通常改質器の圧力は別途設置さ
れた圧力調整バルブによって制御されるが、空気供給装
置あるいは空気流量調整バルブの開度を調整して空気の
流量を増減させると、改質器内部の圧力も変化すること
になる。これを受けて改質器内部の圧力を一定に保つた
めに、圧力調整バルブを再調整する必要が生じ、さらに
このことでまた改質器内部の圧力が変化するので、改質
器へ流入する空気流量を再び変化させる必要が生じる。
つまり、こうした制御が延々と繰り返されるため、改質
器へ流入する空気流量が目標空気流量に到達するまでに
時間がかかり、改質器の温度制御応答が遅いという問題
が生じる。
That is, the pressure of the reformer is usually controlled by a pressure regulating valve which is separately provided. However, when the opening of the air supply device or the air flow regulating valve is adjusted to increase or decrease the flow rate of air, the reforming is performed. The pressure inside the vessel will also change. In response to this, it is necessary to readjust the pressure regulating valve to keep the pressure inside the reformer constant, and this also changes the pressure inside the reformer, so that it flows into the reformer. The air flow needs to be changed again.
That is, since such control is repeated endlessly, it takes time until the air flow rate flowing into the reformer reaches the target air flow rate, which causes a problem that the temperature control response of the reformer is slow.

【0010】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、改質器の温度制御の応答性
が良好な燃料電池システムおよび応答性に優れた改質器
の温度制御方法を提供することを目的とする。
[0010] The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and has a fuel cell system with good responsiveness of temperature control of a reformer and a temperature of a reformer with excellent responsiveness. It is an object to provide a control method.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】(1)上記目的を達成す
るために、本発明の第1の観点によれば、酸化剤を燃料
電池システムに供給する酸化剤供給手段と、前記酸化剤
供給手段より供給される酸化剤を改質器へ供給する第1
の酸化剤供給系と、前記酸化剤供給手段より供給される
酸化剤を燃料電池本体のカソード側へ供給する第2の酸
化剤供給系と、原燃料を蒸発させた原料ガスを前記改質
器へ供給する原料ガス供給手段と、前記原料ガス供給手
段より供給される原料ガスを内部に設けられた触媒層で
改質反応させて水素含有改質ガスを生成し、前記酸化剤
供給手段より供給される酸化剤を内部に設けられた触媒
層で部分酸化反応させて前記改質反応に必要な熱量を得
る改質器と、前記改質ガスがアノード側に供給され、前
記酸化剤供給手段からの酸化剤がカソード側に供給され
て、発電する燃料電池本体と、前記燃料電池本体のアノ
ード側出口の排改質ガス系に設けられ、アノード側の圧
力を調整するアノード側圧力調整用バルブと、前記燃料
電池本体のカソード側出口の排酸化剤系に設けられ、カ
ソード側の圧力を調整するカソード側圧力調整用バルブ
と、を有する燃料電池システムにおいて、前記改質器の
温度を検出する改質器温度検出手段と、前記改質器温度
検出手段で検出された改質器の実際の温度が目標温度に
なるように、前記燃料電池本体のアノード側圧力調整用
バルブの開度を制御する改質器温度制御手段と、前記燃
料電池本体のアノード側入口の圧力を検出する圧力検出
手段と、前記燃料電池本体のカソード側入口の圧力を検
出する圧力検出手段と、これら2つの圧力検出手段で検
出された実際の圧力に基づいて前記燃料電池本体のカソ
ード側入口の圧力を制御するカソード側圧力制御手段
と、をさらに有することを特徴とする燃料電池システム
が提供される(請求項1参照)。
(1) In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, an oxidant supply means for supplying an oxidant to a fuel cell system, and the oxidant supply Supplying the oxidant supplied from the means to the reformer
An oxidizing agent supply system, a second oxidizing agent supplying system for supplying an oxidizing agent supplied from the oxidizing agent supplying means to a cathode side of a fuel cell body, And a source gas supplied from the oxidant supply unit, wherein the source gas supplied from the source gas supply unit is reformed by a catalyst layer provided therein to generate a hydrogen-containing reformed gas, and supplied from the oxidant supply unit. A reformer that performs a partial oxidation reaction of the oxidant to be performed with a catalyst layer provided therein to obtain a calorie necessary for the reforming reaction, and the reformed gas is supplied to the anode side, and is supplied from the oxidant supply unit. An oxidizing agent is supplied to the cathode side, and a fuel cell body for generating electricity, and an anode-side pressure adjusting valve provided in an exhaust reformed gas system at an anode-side outlet of the fuel cell body to adjust the anode-side pressure, , The fuel cell body catho In a fuel cell system having a cathode-side pressure adjusting valve provided in a side outlet exhaust oxidizer system and adjusting a cathode-side pressure, a reformer temperature detecting means for detecting a temperature of the reformer, Reformer temperature control means for controlling the opening of the anode-side pressure regulating valve of the fuel cell body, so that the actual temperature of the reformer detected by the reformer temperature detection means becomes the target temperature, Pressure detecting means for detecting the pressure at the anode inlet of the fuel cell body, pressure detecting means for detecting the pressure at the cathode inlet of the fuel cell body, and the actual pressure detected by these two pressure detecting means. And a cathode-side pressure control means for controlling a pressure at a cathode-side inlet of the fuel cell main body based on the fuel cell system (see claim 1).

【0012】また、本発明の第2の観点によれば、燃料
電池のカソード側の圧力と燃料電池のアノード側の圧力
との差を調整することにより、改質器の入口側圧力と改
質器の出口側の圧力との差を調整し、改質器に流入する
酸化剤の流量を調整して改質器の温度を制御することを
特徴とする改質器の温度制御方法が提供される(請求項
5参照)。
Further, according to a second aspect of the present invention, by adjusting the difference between the pressure on the cathode side of the fuel cell and the pressure on the anode side of the fuel cell, the pressure on the inlet side of the reformer is reduced. A temperature control method for a reformer, comprising: controlling a temperature of the reformer by adjusting a difference between the pressure at the outlet side of the reformer and a flow rate of the oxidant flowing into the reformer. (See claim 5).

【0013】本発明では、改質器へ流入する空気などの
酸化剤の流量を制御するために、水素ガスなどの改質ガ
スが導かれる燃料電池本体のアノード側の圧力を調整す
るバルブ開度を制御する。
According to the present invention, in order to control the flow rate of the oxidant such as air flowing into the reformer, the valve opening for adjusting the pressure on the anode side of the fuel cell main body into which the reformed gas such as hydrogen gas is introduced. Control.

【0014】すなわち、酸化剤の流量を増加させる場合
には、アノード側の圧力を現在値より低く制御し、空気
流量を減少させる場合には、アノード側の圧力を現在値
より高く制御する。こうすることで、改質器へ流入する
酸化剤の流量をすばやく目標流量に到達させることがで
き、改質器の温度制御応答性能が向上する。
That is, when increasing the flow rate of the oxidizing agent, the pressure on the anode side is controlled to be lower than the current value, and when decreasing the air flow rate, the pressure on the anode side is controlled to be higher than the current value. This allows the flow rate of the oxidant flowing into the reformer to quickly reach the target flow rate, and improves the temperature control response performance of the reformer.

【0015】さらに、燃料電池本体のカソード側の圧力
がアノード側の圧力より所定の値だけ高くなるように燃
料電池本体のカソード側の圧力を調整するバルブ開度を
制御する。こうすることで、燃料電池のアノードおよび
カソード間の圧力差を所定の値に維持しながら、改質器
の酸化剤の流量をすばやく目標値に制御することがで
き、改質器の温度制御応答性能が向上する。
Further, the valve opening for adjusting the pressure on the cathode side of the fuel cell body is controlled so that the pressure on the cathode side of the fuel cell body becomes higher than the pressure on the anode side by a predetermined value. By doing so, the flow rate of the oxidizer in the reformer can be quickly controlled to the target value while maintaining the pressure difference between the anode and the cathode of the fuel cell at a predetermined value, and the temperature control response of the reformer can be controlled. Performance is improved.

【0016】(2)上記発明においては特に限定されな
いが、前記カソード側圧力制御手段は、前記カソード側
入口の圧力の目標値が、前記アノード側入口圧力検出手
段の出力より所定の値だけ高くなるように、前記アノー
ド側入口圧力検出手段の出力値に所定の値を加算して、
当該カソード側入口の圧力の目標値を算出する目標値算
出手段を含み、前記カソード側入口圧力検出手段で検出
される実際の圧力が、前記目標値算出手段で算出された
目標値になるように、前記カソード側圧力調整用バルブ
の開度を制御することがより好ましい(請求項2参
照)。
(2) In the above invention, although not particularly limited, the cathode side pressure control means makes the target value of the pressure at the cathode side inlet higher by a predetermined value than the output of the anode side inlet pressure detecting means. Thus, by adding a predetermined value to the output value of the anode side inlet pressure detection means,
A target value calculating means for calculating a target value of the pressure at the cathode side inlet, such that an actual pressure detected by the cathode side inlet pressure detecting means becomes a target value calculated by the target value calculating means. It is more preferable to control the opening of the cathode-side pressure regulating valve (see claim 2).

【0017】この発明によれば、燃料電池のカソード側
の入口圧力が、アノード側の圧力より常に高くすること
ができ、燃料電池のアノード側の改質ガスが改質器へ向
かって逆流することを防止できる。さらに、カソード側
とアノード側の圧力差を燃料電池本体で許容される所定
範囲内に常に制御することができる。
According to this invention, the inlet pressure on the cathode side of the fuel cell can always be higher than the pressure on the anode side, and the reformed gas on the anode side of the fuel cell flows back toward the reformer. Can be prevented. Further, the pressure difference between the cathode side and the anode side can always be controlled within a predetermined range allowed in the fuel cell body.

【0018】(3)上記発明においては特に限定されな
いが、前記改質器温度制御手段は、前記燃料電池本体の
負荷電力の要求値に基づいてアノード側入口圧力の目標
値を算出するアノード側目標圧力算出手段と、前記負荷
電力の要求値に基づいて前記酸化剤供給手段が供給すべ
き総酸化剤流量の目標値を算出する目標酸化剤流量算出
手段と、前記アノード側入口圧力の目標値と前記アノー
ド側入口圧力検出手段の出力値とを比較する圧力比較手
段と、前記アノード側入口圧力検出手段の出力値が、前
記アノード側入口圧力の目標値の上限値又は下限値を逸
脱した場合には、前記アノード側入口圧力検出手段で検
出される実際の圧力が前記アノード側入口圧力の目標値
となるように、酸化剤流量の補正値を算出する圧力フィ
ードバック制御手段と、前記圧力フィードバック補正手
段による酸化剤流量の補正値に基づいて前記総酸化剤流
量の目標値を補正する目標酸化剤流量補正手段と、を含
むことがより好ましい(請求項3参照)。
(3) In the above invention, although not particularly limited, the reformer temperature control means calculates an anode side target pressure based on a required value of the load power of the fuel cell body. Pressure calculation means, target oxidant flow rate calculation means for calculating a target value of the total oxidant flow rate to be supplied by the oxidant supply means based on the required value of the load power, and a target value of the anode side inlet pressure. A pressure comparison unit that compares the output value of the anode-side inlet pressure detection unit, and an output value of the anode-side inlet pressure detection unit that deviates from an upper limit or a lower limit of a target value of the anode-side inlet pressure. Is a pressure feedback control means for calculating a correction value of the oxidant flow rate such that the actual pressure detected by the anode-side inlet pressure detection means becomes the target value of the anode-side inlet pressure. When, and more preferably contains a target oxidizer flow rate correction means for correcting the target value of the total oxidant flow rate based on the correction value of the oxidizing agent flow rate by the pressure feedback correction means (see claim 3).

【0019】この発明によれば、燃料電池のアノード側
の圧力が上限値を超えた場合には、総酸化剤流量を下げ
るように補正酸化剤流量を算出して総酸化剤流量を減少
させることができ、アノード側の圧力が上限値より小さ
くなるように作用させることができる。また、アノード
側の圧力が下限値を超えた場合には、総酸化剤量を上げ
るように補正酸化剤流量を算出して総酸化剤流量を増加
させることができ、アノード側の圧力が下限値より大き
くなるように作用させることができる。これにより、ア
ノード側の圧力が、目標圧力の上下限値の範囲内になる
ように制御することができる。
According to the present invention, when the pressure on the anode side of the fuel cell exceeds the upper limit, the corrected oxidant flow rate is calculated so as to reduce the total oxidant flow rate, and the total oxidant flow rate is reduced. Can be made to act so that the pressure on the anode side becomes smaller than the upper limit value. When the pressure on the anode side exceeds the lower limit value, the corrected oxidant flow rate can be calculated so as to increase the total oxidant amount, and the total oxidant flow rate can be increased. It can work to be larger. Thus, the pressure on the anode side can be controlled so as to be within the range of the upper and lower limit values of the target pressure.

【0020】(4)上記発明においては特に限定されな
いが、前記改質器温度制御手段は、前記燃料電池本体の
負荷電力の要求値に基づいて前記改質器の目標温度を算
出する改質器目標温度算出手段と、前記燃料電池本体の
負荷電力の要求値に基づいて前記改質器に供給すべき酸
化剤流量の目標値を算出する改質器目標酸化剤流量算出
手段と、前記改質器目標酸化剤流量算出手段で算出され
た目標酸化剤流量に対して、前記改質器温度検出手段で
検出される実際の温度が目標温度になるように、当該算
出された目標酸化剤流量を補正する補正手段と、を含む
ことがより好ましい(請求項4参照)。
(4) Although not particularly limited in the above invention, the reformer temperature control means calculates a target temperature of the reformer based on a required value of load power of the fuel cell body. Target temperature calculating means, a reformer target oxidant flow rate calculating means for calculating a target value of an oxidant flow rate to be supplied to the reformer based on a required value of load power of the fuel cell main body, The calculated target oxidant flow rate is set such that the actual temperature detected by the reformer temperature detection means becomes the target temperature with respect to the target oxidant flow rate calculated by the target oxidant flow rate calculation means. It is more preferable to include a correction means for correcting (refer to claim 4).

【0021】この発明によれば、燃料電池の負荷電力の
要求値に基づいて算出された改質器に供給すべき目標酸
化剤流量に対して、改質器の温度制御で要求される酸化
剤流量を補正加算して制御することができる。
According to the present invention, the target oxidant flow rate to be supplied to the reformer, which is calculated based on the required value of the load power of the fuel cell, is controlled by the oxidant required by the temperature control of the reformer. The flow rate can be corrected and added for control.

【0022】なお、燃料電池の負荷電力の要求値に基づ
いて算出された改質器に供給すべき目標酸化剤流量は、
改質器が暴走して燃料電池システム全体の運転のバラン
スをこわしてしまうことがないように算出される。この
ため、本来はこの目標酸化剤流量に制御できれば改質器
の温度も目標温度になるはずであるが、目標酸化剤流量
を算出する際に、仮定もしくは簡略化した特性が原因で
実際にはズレを生じることがある。請求項2記載の発明
では、このズレを補正しながら改質器の温度を制御する
ことができ、燃料電池システム全体の運転のバランスを
大きく崩してしまうことなく制御することができる。
The target oxidant flow rate to be supplied to the reformer calculated based on the required value of the load power of the fuel cell is:
The calculation is performed so that the reformer does not run away and break the balance of the operation of the entire fuel cell system. For this reason, the temperature of the reformer should be the target temperature if the target oxidant flow rate can be controlled, but when calculating the target oxidant flow rate, it is actually assumed due to assumed or simplified characteristics. It may cause a gap. According to the second aspect of the present invention, it is possible to control the temperature of the reformer while correcting the deviation, and to control the fuel cell system without greatly disturbing the operation balance.

【0023】[0023]

【発明の効果】請求項1および5記載の発明によれば、
燃料電池のアノードおよびカソード間の圧力差を所定の
値に維持しながら、改質器の酸化剤の流量をすばやく目
標値に制御することができ、改質器の温度制御応答性能
が向上する。
According to the first and fifth aspects of the present invention,
While maintaining the pressure difference between the anode and the cathode of the fuel cell at a predetermined value, the flow rate of the oxidant in the reformer can be quickly controlled to the target value, and the temperature control response performance of the reformer is improved.

【0024】これに加えて、請求項2記載の発明によれ
ば、燃料電池のアノード側の改質ガスが改質器へ向かっ
て逆流することを防止でき、またカソード側とアノード
側の圧力差を燃料電池本体で許容される所定範囲内に常
に制御することができる。さらに、目標酸化剤流量を算
出する際のズレを補正しながら改質器の温度を制御する
ことができ、燃料電池システム全体の運転のバランスを
大きく崩してしまうことなく制御することができる。
In addition to the above, according to the second aspect of the invention, the reformed gas on the anode side of the fuel cell can be prevented from flowing back toward the reformer, and the pressure difference between the cathode side and the anode side can be prevented. Can always be controlled within a predetermined range allowed by the fuel cell body. Furthermore, the temperature of the reformer can be controlled while correcting the deviation when calculating the target oxidant flow rate, and the control can be performed without significantly disturbing the operation balance of the entire fuel cell system.

【0025】請求項3記載の発明によれば、アノード側
の圧力が、目標圧力の上下限値の範囲内になるように制
御することができる。
According to the third aspect of the present invention, the pressure on the anode side can be controlled so as to fall within the range of the upper and lower limits of the target pressure.

【0026】請求項4記載の発明によれば、目標酸化剤
流量に対して、改質器の温度制御で要求される酸化剤流
量を補正加算して制御することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to correct and add the oxidant flow rate required for the temperature control of the reformer to the target oxidant flow rate for control.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は本発明の燃料電池システムを
示すブロック図(クレーム対応図)、図2は図1に示す
改質器温度制御手段の制御内容を説明するためのブロッ
ク図、図3は同じく改質器温度制御手段の他の制御内容
を説明するためのブロック図、図4は図1に示す本発明
の燃料電池システムの具体例を示すブロック図である。
以下では、図1乃至3に示す上位概念の構成と、図4に
示す下位概念の構成とを対比しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a fuel cell system of the present invention (corresponding to claims), FIG. 2 is a block diagram for explaining the control contents of the reformer temperature control means shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a block diagram for explaining another control content of the temperature control means, and FIG. 4 is a block diagram showing a specific example of the fuel cell system of the present invention shown in FIG.
Hereinafter, the configuration of the higher concept shown in FIGS. 1 to 3 and the configuration of the lower concept shown in FIG. 4 will be described in comparison.

【0028】本実施形態の燃料電池システムは、図1に
示すように酸化剤を燃料電池システムに供給する酸化剤
供給手段4(図4において空気供給装置4)と、この酸
化剤供給手段4より供給される酸化剤を改質器1,2
(図4において改質器1,2)へ供給する第1の酸化剤
供給系51と、酸化剤供給手段4より供給される酸化剤
を燃料電池本体3(図4において燃料電池本体3)のカ
ソード側へ供給する第2の酸化剤供給系52と、原燃料
を蒸発させた原料ガスを改質器1,2へ供給する原料ガ
ス供給手段11,12,15〜18(図4において流量
制御弁11,12、水原料タンク15、メタノール原料
タンク16、流量制御器17,18)と、原料ガス供給
手段11,12,15〜18より供給される原料ガスを
内部に設けられた触媒層で改質反応させて水素含有改質
ガスを生成し、また酸化剤供給手段4より供給される酸
化剤を内部に設けられた触媒層で部分酸化反応させて改
質反応に必要な熱量を得る改質器1,2と、改質ガスが
アノード側に供給されるとともに酸化剤供給手段4から
の酸化剤がカソード側に供給されて、発電する燃料電池
本体3と、燃料電池本体3のアノード側出口の排改質ガ
ス系54に設けられ、アノード側の圧力を調整するアノ
ード側圧力調整用バルブ7(図4においてアノード圧力
調整弁7)と、燃料電池本体3のカソード側出口の排酸
化剤系53に設けられ、カソード側の圧力を調整するカ
ソード側圧力調整用バルブ6(図4においてカソード圧
力調整弁6)とを有する。
As shown in FIG. 1, the fuel cell system according to this embodiment supplies oxidant to the fuel cell system with oxidant supply means 4 (air supply device 4 in FIG. 4). The supplied oxidant is supplied to the reformers 1 and 2
A first oxidant supply system 51 for supplying to the reformers 1 and 2 in FIG. 4 and an oxidant supplied from the oxidant supply means 4 are supplied to the fuel cell main body 3 (the fuel cell main body 3 in FIG. 4). A second oxidant supply system 52 for supplying to the cathode side, and source gas supply means 11, 12, 15 to 18 for supplying source gas obtained by evaporating the raw fuel to the reformers 1 and 2 (flow rate control in FIG. 4). Valves 11 and 12, water source tank 15, methanol source tank 16, flow controllers 17 and 18), and a catalyst layer provided therein with source gases supplied from source gas supply means 11, 12, 15 to 18 A reforming reaction is performed to generate a hydrogen-containing reformed gas, and an oxidizing agent supplied from the oxidizing agent supply unit 4 is partially oxidized by a catalyst layer provided therein to obtain a heat amount necessary for the reforming reaction. And reformer gas are supplied to the anode side At the same time, the oxidant from the oxidant supply means 4 is supplied to the cathode side to be provided to the fuel cell main body 3 for generating electric power and the exhaust reformed gas system 54 at the anode side outlet of the fuel cell main body 3, and the pressure on the anode side Pressure regulating valve 7 (anode pressure regulating valve 7 in FIG. 4) for regulating the pressure, and a cathode side pressure provided on exhaust oxidant system 53 at the cathode side outlet of fuel cell body 3 for regulating the cathode side pressure And a regulating valve 6 (a cathode pressure regulating valve 6 in FIG. 4).

【0029】さらに、本実施形態の燃料電池システム
は、改質器1,2の温度を検出する改質器温度検出手段
9(図4において改質ガス温度検出装置9)と、改質器
温度検出手段9で検出された改質器1,2の実際の温度
が目標温度になるように、燃料電池本体3のアノード側
圧力調整用バルブ7の開度を制御する改質器温度制御手
段23(図4において改質器温度制御手段23)と、燃
料電池本体3のアノード側入口の圧力を検出する圧力検
出手段20(図4において圧力検出装置20)と、燃料
電池本体3のカソード側入口の圧力を検出する圧力検出
手段22(図4において圧力検出装置22)と、これら
2つの圧力検出手段20,22で検出された実際の圧力
に基づいて燃料電池本体3のカソード側入口の圧力を制
御するカソード側圧力制御手段24,25(図4におい
て目標圧力算出手段24および圧力制御手段25)とを
有する。
Further, the fuel cell system according to the present embodiment includes a reformer temperature detecting means 9 (reformed gas temperature detecting device 9 in FIG. 4) for detecting the temperatures of the reformers 1 and 2, Reformer temperature control means 23 for controlling the opening of the anode-side pressure regulating valve 7 of the fuel cell body 3 so that the actual temperatures of the reformers 1 and 2 detected by the detection means 9 become the target temperature. (In FIG. 4, the reformer temperature control means 23), the pressure detecting means 20 for detecting the pressure at the anode inlet of the fuel cell main body 3 (the pressure detecting device 20 in FIG. 4), and the cathode inlet of the fuel cell main body 3 The pressure at the cathode side of the fuel cell body 3 is determined based on the actual pressure detected by the pressure detecting means 22 (pressure detecting device 22 in FIG. 4) and the two pressure detecting means 20 and 22. Cathode side pressure to control And a control means 24, 25 (the target pressure calculating means 24 and the pressure control means 25 in FIG. 4).

【0030】図4に示すように、改質器は原料を改質し
て改質ガスを生成する蒸発部1と改質触媒部2とを含
み、蒸発部1では、当該蒸発部1に供給された原料を燃
焼器8から供給される熱を使って蒸発させる。この蒸発
部1で蒸気となった原料は改質器の改質触媒部2へ導か
れて改質される。本実施形態では、蒸発部1と改質触媒
部2を合わせて改質器と称する。
As shown in FIG. 4, the reformer includes an evaporating section 1 for reforming a raw material to generate a reformed gas and a reforming catalyst section 2. The used raw material is evaporated using heat supplied from the combustor 8. The raw material turned into steam in the evaporating section 1 is led to the reforming catalyst section 2 of the reformer and reformed. In the present embodiment, the evaporating unit 1 and the reforming catalyst unit 2 are collectively referred to as a reformer.

【0031】改質触媒部2では、改質器の蒸発部1で蒸
発させた原料と、空気供給装置4からの空気中の酸素と
を反応させて、発熱反応である部分酸化反応と、水素濃
度の高い改質ガスを生成する水蒸気改質反応を行う。こ
の改質器はいわゆるオートサーマル型改質器であって、
部分酸化反応による発熱は、水蒸気改質反応の吸熱分を
賄うために使われる。
In the reforming catalyst section 2, the raw material evaporated in the evaporating section 1 of the reformer is reacted with oxygen in the air from the air supply device 4, and a partial oxidation reaction, which is an exothermic reaction, A steam reforming reaction for producing a reformed gas having a high concentration is performed. This reformer is a so-called autothermal reformer,
The heat generated by the partial oxidation reaction is used to cover the endothermic component of the steam reforming reaction.

【0032】改質器1へ供給する原料には水とメタノー
ルとが使用され、それぞれ流量制弁11,12を通して
改質器の蒸発部1へ供給される。水の流量は流量制御弁
11で調整され、原料となる水は水原料タンク15から
供給される。同様にメタノール流量は流量制御弁12で
調整され、原料であるメタノールはメタノール原料タン
ク16から供給される。目標値算出手段13は、燃料電
池本体3に対して要求される電力から必要なメタノール
と水の流量をそれぞれ算出する装置であり、ここで算出
された水とメタノールの流量はそれぞれ水とメタノール
の目標流量として流量制御器17,18に入力される。
そして、流量制御器17,18ではそれぞれの目標流量
から流量制御弁11,12の目標開度を算出し、それぞ
れの弁開度を制御する。
Water and methanol are used as raw materials to be supplied to the reformer 1 and are supplied to the evaporating section 1 of the reformer through flow control valves 11 and 12, respectively. The flow rate of water is adjusted by a flow control valve 11, and water as a raw material is supplied from a water raw material tank 15. Similarly, the flow rate of methanol is adjusted by the flow control valve 12, and the raw material methanol is supplied from a methanol raw material tank 16. The target value calculating means 13 is a device for calculating the required flow rates of methanol and water from the electric power required for the fuel cell main body 3, respectively. It is input to the flow controllers 17 and 18 as a target flow rate.
Then, the flow controllers 17 and 18 calculate the target openings of the flow control valves 11 and 12 from the respective target flows and control the respective valve openings.

【0033】改質器の改質触媒部2にて生成された水素
リッチな改質ガスは、燃料電池本体3のアノードへ導か
れる。また、燃料電池3のカソードには空気供給装置4
から空気中の酸素が供給され、この酸素成分とアノード
に供給された改質ガス中の水素成分とが反応することに
より発電する。なお、本実施形態の空気供給装置4はコ
ンプレッサである。
The hydrogen-rich reformed gas generated in the reforming catalyst section 2 of the reformer is led to the anode of the fuel cell body 3. The cathode of the fuel cell 3 is provided with an air supply device 4.
From the air, and the oxygen component reacts with the hydrogen component in the reformed gas supplied to the anode to generate power. Note that the air supply device 4 of the present embodiment is a compressor.

【0034】燃料電池本体3で発電された電流は負荷2
6で消費されるが、燃料電池本体3で消費されなかった
改質ガスと空気とはそれぞれ排ガスとして排出される。
すなわち、排改質ガスはアノード圧力調整弁7を通して
排出され、排空気はカソード圧力調整弁6を通して排出
される。このアノード圧力調整弁7は、改質器1,2か
ら燃料電池本体3までの改質ガス系の圧力を調整する機
能を有する。このアノード圧力調整弁7の開度は、改質
器温度制御手段23の出力によって制御される。
The current generated by the fuel cell body 3 is equal to the load 2
The reformed gas and air consumed by the fuel cell body 6 but not consumed by the fuel cell body 3 are respectively discharged as exhaust gas.
That is, the exhaust reformed gas is exhausted through the anode pressure regulating valve 7, and the exhaust air is exhausted through the cathode pressure regulating valve 6. The anode pressure adjusting valve 7 has a function of adjusting the pressure of the reformed gas system from the reformers 1 and 2 to the fuel cell body 3. The opening of the anode pressure regulating valve 7 is controlled by the output of the reformer temperature control means 23.

【0035】これに対して、カソード圧力調整弁6は空
気供給装置4から燃料電池本体3までの空気系の圧力を
調整する機能を有する。このカソード圧力調整弁6の開
度は、圧力制御手段25の出力によって制御される。
On the other hand, the cathode pressure adjusting valve 6 has a function of adjusting the pressure of the air system from the air supply device 4 to the fuel cell body 3. The opening of the cathode pressure regulating valve 6 is controlled by the output of the pressure control means 25.

【0036】なお、図4において「5」は燃料電池本体
3に供給する空気の流量を制御する制御装置であり、空
気流量検出装置21の出力と目標空気流量とをこの空気
流量制御装置5へ入力して、目標とするコンプレッサ回
転数を算出し、実際の空気流量が目標流量になるように
コンプレッサ回転数を制御する。
In FIG. 4, "5" is a control device for controlling the flow rate of the air supplied to the fuel cell body 3, and outputs the output of the air flow detection device 21 and the target air flow to the air flow control device 5. By inputting the calculated value, the target compressor speed is calculated, and the compressor speed is controlled so that the actual air flow rate becomes the target flow rate.

【0037】燃料電池本体3からの排空気と排改質ガス
は、排ガス供給系27を通って燃焼器8で燃焼され、こ
の燃焼器8で生じた燃焼熱は改質器の蒸発部1で利用さ
れる。図4において「14」は燃焼器8の出口温度を目
標温度に制御する燃焼器温度制御器であり、燃焼器出口
ガス温度検出装置19の出力が目標温度となるように空
気流量調整弁10の開度を制御して、空気供給装置4か
ら燃焼器8への空気流量を調整する。
Exhaust air and exhaust reformed gas from the fuel cell main body 3 pass through an exhaust gas supply system 27 and are burned in a combustor 8, and the combustion heat generated in the combustor 8 is transmitted to an evaporator 1 of the reformer. Used. In FIG. 4, "14" denotes a combustor temperature controller for controlling the outlet temperature of the combustor 8 to the target temperature, and controls the air flow regulating valve 10 so that the output of the combustor outlet gas temperature detector 19 becomes the target temperature. The opening is controlled to adjust the flow rate of air from the air supply device 4 to the combustor 8.

【0038】次に、図2を参照しながら改質器温度制御
手段23の制御内容を説明する。改質器温度制御手段2
3において、まず改質器ガス温度検出装置9の出力t
が、改質器目標温度T0となるように、温度フィードバ
ック制御手段231で改質器温度制御のために必要とな
る空気流量ΔQを算出する。この改質器目標温度T0
は、燃料電池システムに要求される負荷電力量に応じて
目標値を算出する目標値算出手段13によって算出され
る。なお、実施形態では、改質器1,2の温度制御を改
質器ガス温度検出装置9による改質器出口ガス温度とし
たが、改質器1,2の内部のガス温度を直接的に測定し
ても良い。
Next, the control contents of the reformer temperature control means 23 will be described with reference to FIG. Reformer temperature control means 2
In 3, the output t of the reformer gas temperature detector 9 is
Is calculated by the temperature feedback control means 231 so that the air flow rate ΔQ required for the reformer temperature control is set so that the target temperature T0 becomes the reformer target temperature T0. This reformer target temperature T0
Is calculated by the target value calculating means 13 which calculates a target value according to the load electric energy required for the fuel cell system. In the embodiment, the temperature control of the reformers 1 and 2 is performed at the reformer outlet gas temperature by the reformer gas temperature detector 9, but the gas temperature inside the reformers 1 and 2 is directly controlled. You may measure.

【0039】次に、目標酸化剤流量補正手段232で
は、燃料電池システムに要求される負荷電力量に応じて
目標値を算出する目標値算出手段13によって算出され
ている改質器への目標空気流量Q0と、上述した温度フ
ィードバック制御手段231で算出された改質器温度制
御のために必要となる空気流量ΔQとを用いて補正加算
が実行される。
Next, in the target oxidant flow rate correcting means 232, the target air to the reformer calculated by the target value calculating means 13 for calculating the target value in accordance with the load electric energy required for the fuel cell system. Correction and addition are performed using the flow rate Q0 and the air flow rate ΔQ required for the reformer temperature control calculated by the temperature feedback control means 231 described above.

【0040】さらに、改質器入口空気流量検出装置28
の出力qが、上述した目標酸化剤流量補正手段232で
算出された改質器で要求する目標流量Q0+ΔQとなる
ように、流量フィードバック手段233で燃料電池3の
アノード側圧力調整バルブ7の開度を算出し、制御す
る。
Further, the reformer inlet air flow rate detecting device 28
Of the anode pressure regulating valve 7 of the fuel cell 3 by the flow rate feedback means 233 so that the output q of the fuel cell 3 becomes the target flow rate Q0 + ΔQ required by the reformer calculated by the target oxidant flow rate correction means 232 described above. Is calculated and controlled.

【0041】さらに、図3を参照しながら改質器温度制
御手段23における他の制御内容を説明する。改質器温
度制御手段23において、まず圧力比較手段234に
て、燃料電池システムに要求される負荷電力量に応じて
目標値を算出する目標値算出手段13によって算出され
ている燃料電池3のアノード側の目標圧力P0と、アノ
ード側の圧力検出装置20の出力pとを比較する。
Further, other control contents in the reformer temperature control means 23 will be described with reference to FIG. In the reformer temperature control means 23, first, in the pressure comparison means 234, the anode of the fuel cell 3 calculated by the target value calculation means 13 for calculating the target value according to the load electric energy required for the fuel cell system. The target pressure P0 on the anode side is compared with the output p of the pressure detector 20 on the anode side.

【0042】このとき、アノード側の圧力検出装置20
による実際の圧力pが、目標圧力の上下限を逸脱した場
合には、次の圧力フィードバック制御手段235で、空
気供給装置4に対する補正空気流量を算出する。なお、
アノード側の圧力検出装置20が目標圧力より低いある
いは高いと判断されなかった場合には、圧力フィードバ
ック制御手段235で補正空気流量を算出することなく
次のステップへ進む。
At this time, the anode side pressure detecting device 20
If the actual pressure p deviates from the upper and lower limits of the target pressure, the next pressure feedback control means 235 calculates a corrected air flow rate for the air supply device 4. In addition,
When it is not determined that the pressure detection device 20 on the anode side is lower or higher than the target pressure, the process proceeds to the next step without calculating the correction air flow rate by the pressure feedback control unit 235.

【0043】次に、目標酸化剤流量補正手段236で
は、燃料電池システムに要求される負荷電力量に応じて
目標値を算出する目標値算出手段13によって算出され
ている空気供給装置4への目標空気総流量Q0と、圧力
フィードバック制御手段235で算出された補正空気流
量ΔQとを補正加算し、この結果に基づいて空気供給装
置4の空気流量が制御される。
Next, in the target oxidant flow rate correcting means 236, the target value for the air supply device 4 calculated by the target value calculating means 13 for calculating the target value in accordance with the load electric energy required for the fuel cell system. The total air flow Q0 and the corrected air flow ΔQ calculated by the pressure feedback control means 235 are corrected and added, and the air flow of the air supply device 4 is controlled based on the result.

【0044】次に、本発明に係るカソード側圧力制御手
段(図4において目標圧力算出手段24およびカソード
圧力制御手段25)の動作について説明する。
Next, the operation of the cathode side pressure control means (the target pressure calculation means 24 and the cathode pressure control means 25 in FIG. 4) according to the present invention will be described.

【0045】燃料電池本体3のアノード側入口圧力検出
器20の出力より、予め設定しておいた所定値だけ、燃
料電池本体3のカソード側入口圧力の目標値が高くなる
ように、燃料電池本体のアノード側入口圧力検出器20
の出力に当該所定値を加算し、燃料電池本体3のカソー
ド側入口圧力の目標値を算出する。
From the output of the anode-side inlet pressure detector 20 of the fuel cell body 3, the target value of the cathode-side inlet pressure of the fuel cell body 3 is increased by a predetermined value set in advance. Anode side inlet pressure detector 20
The target value of the cathode-side inlet pressure of the fuel cell body 3 is calculated by adding the predetermined value to the output of the fuel cell main body 3.

【0046】そして、燃料電池本体3のカソード側入口
圧力検出器20で測定された圧力が、目標圧力算出手段
24で上記のように算出された目標値になるように、カ
ソード側圧力調整バルブ6の開度を調整する。
Then, the cathode-side pressure regulating valve 6 is controlled so that the pressure measured by the cathode-side inlet pressure detector 20 of the fuel cell body 3 becomes the target value calculated by the target pressure calculating means 24 as described above. Adjust the opening of.

【0047】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。
The embodiments described above are described for facilitating the understanding of the present invention, and are not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の燃料電池システムを示すブロック図で
ある。
FIG. 1 is a block diagram showing a fuel cell system of the present invention.

【図2】本発明に係る改質器温度制御手段の制御内容を
説明するためのブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram for explaining control contents of a reformer temperature control means according to the present invention.

【図3】本発明に係る改質器温度制御手段の他の制御内
容を説明するためのブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram for explaining another control content of the reformer temperature control means according to the present invention.

【図4】本発明の燃料電池システムの具体例を示すブロ
ック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a specific example of the fuel cell system of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2…改質器 3…燃料電池本体 4…酸化剤供給手段 6…カソード側圧力調整用バルブ 7…アノード側圧力調整用バルブ 9…改質器温度検出手段 20…アノード側入口圧力検出手段 22…カソード側入口圧力検出手段 23…改質器温度制御手段 24,25…カソード側圧力制御手段 1, 2 ... reformer 3 ... fuel cell body 4 ... oxidant supply means 6 ... cathode side pressure adjustment valve 7 ... anode side pressure adjustment valve 9 ... reformer temperature detection means 20 ... anode side inlet pressure detection means 22 ... cathode side inlet pressure detecting means 23 ... reformer temperature control means 24, 25 ... cathode side pressure controlling means

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】酸化剤を燃料電池システムに供給する酸化
剤供給手段と、 前記酸化剤供給手段より供給される酸化剤を改質器へ供
給する第1の酸化剤供給系と、 前記酸化剤供給手段より供給される酸化剤を燃料電池本
体のカソード側へ供給する第2の酸化剤供給系と、 原燃料を蒸発させた原料ガスを前記改質器へ供給する原
料ガス供給手段と、 前記原料ガス供給手段より供給される原料ガスを内部に
設けられた触媒層で改質反応させて水素含有改質ガスを
生成し、前記酸化剤供給手段より供給される酸化剤を内
部に設けられた触媒層で部分酸化反応させて前記改質反
応に必要な熱量を得る改質器と、 前記改質ガスがアノード側に供給され、前記酸化剤供給
手段からの酸化剤がカソード側に供給されて、発電する
燃料電池本体と、 前記燃料電池本体のアノード側出口の排改質ガス系に設
けられ、アノード側の圧力を調整するアノード側圧力調
整用バルブと、 前記燃料電池本体のカソード側出口の排酸化剤系に設け
られ、カソード側の圧力を調整するカソード側圧力調整
用バルブと、を有する燃料電池システムにおいて、 前記改質器の温度を検出する改質器温度検出手段と、 前記改質器温度検出手段で検出された改質器の実際の温
度が目標温度になるように、前記燃料電池本体のアノー
ド側圧力調整用バルブの開度を制御する改質器温度制御
手段と、 前記燃料電池本体のアノード側入口の圧力を検出する圧
力検出手段と、 前記燃料電池本体のカソード側入口の圧力を検出する圧
力検出手段と、 これら2つの圧力検出手段で検出された実際の圧力に基
づいて前記燃料電池本体のカソード側入口の圧力を制御
するカソード側圧力制御手段と、をさらに有することを
特徴とする燃料電池システム。
1. An oxidant supply unit for supplying an oxidant to a fuel cell system, a first oxidant supply system for supplying an oxidant supplied from the oxidant supply unit to a reformer, and the oxidant. A second oxidant supply system for supplying the oxidant supplied from the supply means to the cathode side of the fuel cell body, a raw material gas supply means for supplying a raw material gas obtained by evaporating raw fuel to the reformer, The raw material gas supplied from the raw material gas supply means was subjected to a reforming reaction in a catalyst layer provided therein to generate a hydrogen-containing reformed gas, and the oxidant supplied from the oxidant supply means was provided inside. A reformer that performs a partial oxidation reaction in the catalyst layer to obtain a calorie necessary for the reforming reaction, the reformed gas is supplied to an anode side, and an oxidant from the oxidant supply unit is supplied to a cathode side. A fuel cell body for generating electricity, and the fuel cell An anode-side pressure regulating valve provided in an exhaust reforming gas system at an anode-side outlet of the main body and adjusting an anode-side pressure; and a cathode-side exhaust gas oxidizing system provided at a cathode-side outlet of the fuel cell main body. In a fuel cell system having a cathode-side pressure adjusting valve for adjusting pressure, a reformer temperature detecting means for detecting a temperature of the reformer, and a reformer detected by the reformer temperature detecting means A reformer temperature control means for controlling an opening of an anode-side pressure regulating valve of the fuel cell main body such that an actual temperature of the fuel cell main body reaches a target temperature; and detecting a pressure at an anode-side inlet of the fuel cell main body. Pressure detecting means, pressure detecting means for detecting the pressure at the cathode side inlet of the fuel cell main body, and a cathode of the fuel cell main body based on the actual pressure detected by these two pressure detecting means. Fuel cell system, characterized in that it further comprises a cathode-side pressure control means for controlling the pressure of the de-side inlet, the.
【請求項2】前記カソード側圧力制御手段は、 前記カソード側入口の圧力の目標値が、前記アノード側
入口圧力検出手段の出力より所定の値だけ高くなるよう
に、前記アノード側入口圧力検出手段の出力値に所定の
値を加算して、当該カソード側入口の圧力の目標値を算
出する目標値算出手段を含み、 前記カソード側入口圧力検出手段で検出される実際の圧
力が、前記目標値算出手段で算出された目標値になるよ
うに、前記カソード側圧力調整用バルブの開度を制御す
ることを特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。
2. The cathode-side pressure control means, wherein the target value of the pressure at the cathode-side inlet is higher than the output of the anode-side inlet pressure detector by a predetermined value. A target value calculating means for calculating a target value of the pressure at the cathode side inlet by adding a predetermined value to the output value of the target, wherein the actual pressure detected by the cathode side inlet pressure detecting means is the target value 2. The fuel cell system according to claim 1, wherein an opening degree of the cathode-side pressure adjusting valve is controlled so as to reach a target value calculated by the calculating means.
【請求項3】前記改質器温度制御手段は、 前記燃料電池本体の負荷電力の要求値に基づいてアノー
ド側入口圧力の目標値を算出するアノード側目標圧力算
出手段と、 前記負荷電力の要求値に基づいて前記酸化剤供給手段が
供給すべき総酸化剤流量の目標値を算出する目標酸化剤
流量算出手段と、 前記アノード側入口圧力の目標値と前記アノード側入口
圧力検出手段の出力値とを比較する圧力比較手段と、 前記アノード側入口圧力検出手段の出力値が、前記アノ
ード側入口圧力の目標値の上限値又は下限値を逸脱した
場合には、前記アノード側入口圧力検出手段で検出され
る実際の圧力が前記アノード側入口圧力の目標値となる
ように、酸化剤流量の補正値を算出する圧力フィードバ
ック制御手段と、 前記圧力フィードバック補正手段による酸化剤流量の補
正値に基づいて前記総酸化剤流量の目標値を補正する目
標酸化剤流量補正手段と、を含むことを特徴とする請求
項1又は2記載の燃料電池システム。
3. The anode-side target pressure calculating means for calculating a target value of the anode-side inlet pressure based on the required value of the load power of the fuel cell body, the reformer temperature control means; Target oxidant flow rate calculation means for calculating a target value of the total oxidant flow rate to be supplied by the oxidant supply means based on the value, a target value of the anode side inlet pressure and an output value of the anode side inlet pressure detection means When the output value of the anode-side inlet pressure detecting means deviates from the upper limit or the lower limit of the target value of the anode-side inlet pressure, the anode-side inlet pressure detecting means A pressure feedback control unit that calculates a correction value of the oxidant flow rate such that the detected actual pressure becomes a target value of the anode-side inlet pressure; The fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein comprising: the target oxidant flow rate correction means for correcting the target value of the total oxidant flow rate based on the correction value of the oxidizing agent flow rate, a.
【請求項4】前記改質器温度制御手段は、 前記燃料電池本体の負荷電力の要求値に基づいて前記改
質器の目標温度を算出する改質器目標温度算出手段と、 前記燃料電池本体の負荷電力の要求値に基づいて前記改
質器に供給すべき酸化剤流量の目標値を算出する改質器
目標酸化剤流量算出手段と、 前記改質器目標酸化剤流量算出手段で算出された目標酸
化剤流量に対して、前記改質器温度検出手段で検出され
る実際の温度が目標温度になるように、当該算出された
目標酸化剤流量を補正する補正手段と、を含むことを特
徴とする請求項1〜3記載の燃料電池システム。
4. The reformer target temperature calculating means for calculating a target temperature of the reformer based on a required value of load power of the fuel cell main body, and the fuel cell main body. A reformer target oxidant flow rate calculating means for calculating a target value of the oxidant flow rate to be supplied to the reformer based on the required value of the load power of the reformer; Correction means for correcting the calculated target oxidant flow rate such that the actual temperature detected by the reformer temperature detection means becomes the target temperature with respect to the target oxidant flow rate. The fuel cell system according to claim 1, wherein:
【請求項5】燃料電池のカソード側の圧力と燃料電池の
アノード側の圧力との差を調整することにより、改質器
の入口側圧力と改質器の出口側の圧力との差を調整し、
改質器に流入する酸化剤の流量を調整して改質器の温度
を制御することを特徴とする改質器の温度制御方法。
5. The pressure difference between the inlet side pressure of the reformer and the outlet side pressure of the reformer is adjusted by adjusting the difference between the pressure on the cathode side of the fuel cell and the pressure on the anode side of the fuel cell. And
A method for controlling a temperature of a reformer, comprising controlling a temperature of the reformer by adjusting a flow rate of an oxidant flowing into the reformer.
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