JP2002231279A - 燃料電池発電システムにおける原燃料蒸発器の蒸気温度制御装置 - Google Patents
燃料電池発電システムにおける原燃料蒸発器の蒸気温度制御装置Info
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- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Feeding And Controlling Fuel (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 原燃料と水との混合液の蒸気を発生する原燃
料蒸発器への原燃料の供給量が変動した場合でも、上記
蒸気の温度を所定の値に維持させる。 【解決手段】 原燃料蒸発器１に対する原燃料の供給量
に基づいて、原燃料蒸発器１で発生する混合液の蒸気の
温度を所定の温度に維持させるための追焚き燃料の目標
供給量を設定する追焚き燃料量設定手段１１と、追焚き
燃料の供給量を目標供給量に調整する制御手段ＴＩＣ２
１８とを備えた構成を有する。
料蒸発器への原燃料の供給量が変動した場合でも、上記
蒸気の温度を所定の値に維持させる。 【解決手段】 原燃料蒸発器１に対する原燃料の供給量
に基づいて、原燃料蒸発器１で発生する混合液の蒸気の
温度を所定の温度に維持させるための追焚き燃料の目標
供給量を設定する追焚き燃料量設定手段１１と、追焚き
燃料の供給量を目標供給量に調整する制御手段ＴＩＣ２
１８とを備えた構成を有する。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、固体高分子型燃料
電池発電システムにおける原燃料蒸発器の蒸気温度制御
装置に関するものである。
電池発電システムにおける原燃料蒸発器の蒸気温度制御
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃焼用混合ガスを燃焼させることによっ
て原燃料（例えば、メタノール）と水との混合液の蒸気
を発生する原燃料蒸発器と、追焚き燃料を上記燃料蒸発
器の排出ガスとの熱交換によって蒸気化し、この追焚き
燃料の蒸気を上記燃焼用混合ガスの一部として上記原燃
料蒸発器に供給する追焚き用蒸発器と、上記混合液の蒸
気を改質して燃料ガスを得るリフォーマと、この燃料ガ
スに基づいて発電動作する燃料電池とを備える固体高分
子型燃料電池発電システムが提案されている。
て原燃料（例えば、メタノール）と水との混合液の蒸気
を発生する原燃料蒸発器と、追焚き燃料を上記燃料蒸発
器の排出ガスとの熱交換によって蒸気化し、この追焚き
燃料の蒸気を上記燃焼用混合ガスの一部として上記原燃
料蒸発器に供給する追焚き用蒸発器と、上記混合液の蒸
気を改質して燃料ガスを得るリフォーマと、この燃料ガ
スに基づいて発電動作する燃料電池とを備える固体高分
子型燃料電池発電システムが提案されている。
【０００３】この従来の燃料電池発電システムにおいて
は、上記混合液の蒸気の温度が所定の目標温度に維持さ
れるように上記追焚き用蒸発器への追焚き燃料（たとえ
ば、メタノール）の供給量を制御している。
は、上記混合液の蒸気の温度が所定の目標温度に維持さ
れるように上記追焚き用蒸発器への追焚き燃料（たとえ
ば、メタノール）の供給量を制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記追焚き燃料は、上
記原燃料蒸発器への原燃料の供給量が変動した場合に、
その変動した供給量に対応した最適量に設定する必要が
ある。しかし、上記従来の燃料電池発電システムでは、
そのような対応がなされないので、上記混合液の蒸気の
温度制御が上記原燃料の供給量の変動に対して適正に追
従できないという問題があった。
記原燃料蒸発器への原燃料の供給量が変動した場合に、
その変動した供給量に対応した最適量に設定する必要が
ある。しかし、上記従来の燃料電池発電システムでは、
そのような対応がなされないので、上記混合液の蒸気の
温度制御が上記原燃料の供給量の変動に対して適正に追
従できないという問題があった。
【０００５】本発明の課題は、このような状況に鑑み、
原燃料と水との混合液の蒸気を発生する原燃料蒸発器へ
の上記原燃料の供給量が変動した場合でも、上記蒸気の
温度を所定の値に維持することができる燃料電池発電シ
ステムにおける原燃料蒸発器の蒸気温度制御装置を提供
することにある。
原燃料と水との混合液の蒸気を発生する原燃料蒸発器へ
の上記原燃料の供給量が変動した場合でも、上記蒸気の
温度を所定の値に維持することができる燃料電池発電シ
ステムにおける原燃料蒸発器の蒸気温度制御装置を提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る燃料電池発電システムにおける原燃料
蒸発器の蒸気温度制御装置は、燃焼用混合ガスが供給さ
れ、この燃焼用混合ガスの燃焼によって原燃料を含む混
合液の蒸気を発生する原燃料蒸発器と、前記原燃料蒸発
器を通過したガスの熱を利用して追焚き燃料の蒸気を発
生するとともに、この追焚き燃料の蒸気を前記燃焼用混
合ガスの一部として前記原燃料蒸発器に供給する追焚き
用蒸発器と、前記原燃料蒸発器で発生した前記混合液の
蒸気を改質して燃料ガスを得るリフォーマと、前記燃料
ガスに基づいて発電動作する燃料電池とを有した燃料電
池発電システムに適用され、前記原燃料蒸発器に対する
前記原燃料の供給量に基づいて、該原燃料蒸発器で発生
する混合液の蒸気の温度を所定の温度に維持させるため
の前記追焚き燃料の目標供給量を設定する追焚き燃料量
設定手段と、前記追焚き燃料の供給量を前記目標供給量
に調整する制御手段とを備えている。
め、本発明に係る燃料電池発電システムにおける原燃料
蒸発器の蒸気温度制御装置は、燃焼用混合ガスが供給さ
れ、この燃焼用混合ガスの燃焼によって原燃料を含む混
合液の蒸気を発生する原燃料蒸発器と、前記原燃料蒸発
器を通過したガスの熱を利用して追焚き燃料の蒸気を発
生するとともに、この追焚き燃料の蒸気を前記燃焼用混
合ガスの一部として前記原燃料蒸発器に供給する追焚き
用蒸発器と、前記原燃料蒸発器で発生した前記混合液の
蒸気を改質して燃料ガスを得るリフォーマと、前記燃料
ガスに基づいて発電動作する燃料電池とを有した燃料電
池発電システムに適用され、前記原燃料蒸発器に対する
前記原燃料の供給量に基づいて、該原燃料蒸発器で発生
する混合液の蒸気の温度を所定の温度に維持させるため
の前記追焚き燃料の目標供給量を設定する追焚き燃料量
設定手段と、前記追焚き燃料の供給量を前記目標供給量
に調整する制御手段とを備えている。
【０００７】本発明の実施例においては、前記制御手段
が、混合液の蒸気の目標温度と実際の温度の偏差に基づ
いて前記追焚き燃料の目標供給量を補正する補正手段を
含んでいる。
が、混合液の蒸気の目標温度と実際の温度の偏差に基づ
いて前記追焚き燃料の目標供給量を補正する補正手段を
含んでいる。
【０００８】本発明の実施例では、起動時に、前記リフ
ォーマから排出されるガスの一部を前記可燃性ガスの一
部として前記原燃料蒸発器に供給するガス供給路と、前
記ガス供給路を流れる前記リフォーマの排出ガスの量を
調整する弁手段と、前記燃焼用触媒の燃焼に基づく前記
原燃料蒸発器における前記混合液の加熱温度が目標加熱
温度に近づくように前記弁手段を制御する制御手段とを
付加している。
ォーマから排出されるガスの一部を前記可燃性ガスの一
部として前記原燃料蒸発器に供給するガス供給路と、前
記ガス供給路を流れる前記リフォーマの排出ガスの量を
調整する弁手段と、前記燃焼用触媒の燃焼に基づく前記
原燃料蒸発器における前記混合液の加熱温度が目標加熱
温度に近づくように前記弁手段を制御する制御手段とを
付加している。
【０００９】本発明の実施例では、前記原燃料蒸発器に
おける前記混合液の目標加熱温度を前記原燃料蒸発器に
対する前記原燃料の供給量に応じて設定する目標加熱温
度設定手段を更に備えている。また、本発明の実施例で
は、前記原燃料蒸発器が発生する混合液の蒸気の目標温
度と該蒸気の実際の温度の偏差に基づいて前記原燃料蒸
発器における前記混合液の目標加熱温度を補正する補正
手段を更に備えている。
おける前記混合液の目標加熱温度を前記原燃料蒸発器に
対する前記原燃料の供給量に応じて設定する目標加熱温
度設定手段を更に備えている。また、本発明の実施例で
は、前記原燃料蒸発器が発生する混合液の蒸気の目標温
度と該蒸気の実際の温度の偏差に基づいて前記原燃料蒸
発器における前記混合液の目標加熱温度を補正する補正
手段を更に備えている。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の係る燃料電池発
電システムの構成例を示している。この燃料電池発電シ
ステムにおいて、追焚き用蒸発器であるメタノール蒸発
器２は、追焚きメタノールインジェクタＩＶ２１２を介
して追焚き用のメタノールを導入し、このメタノールを
蒸発気化させるものである。原燃料蒸発器１は、定常メ
タノールインジェクタＩＶ２１０を介して供給されるメ
タノール（原燃料）と定常水インジェクタＩＶ２１５を
介して供給される水との混合液を導入し、この混合液を
蒸発気化させる。
電システムの構成例を示している。この燃料電池発電シ
ステムにおいて、追焚き用蒸発器であるメタノール蒸発
器２は、追焚きメタノールインジェクタＩＶ２１２を介
して追焚き用のメタノールを導入し、このメタノールを
蒸発気化させるものである。原燃料蒸発器１は、定常メ
タノールインジェクタＩＶ２１０を介して供給されるメ
タノール（原燃料）と定常水インジェクタＩＶ２１５を
介して供給される水との混合液を導入し、この混合液を
蒸発気化させる。
【００１１】バーナ３は、起動時のみに作動されるもの
であり、メタノールを燃焼させて適温のガスをリフォー
マ４に供給する。リフォーマ４は、原燃料蒸発器１から
送出される混合ガスを水素リッチな燃料ガスに改質する
ものである。燃料電池５は、上記燃料ガスを電磁弁ＳＶ
３４５を介して導入し、この燃料ガスと外部から供給さ
れる酸素を含む酸化ガスとに基づいて発電動作する。
であり、メタノールを燃焼させて適温のガスをリフォー
マ４に供給する。リフォーマ４は、原燃料蒸発器１から
送出される混合ガスを水素リッチな燃料ガスに改質する
ものである。燃料電池５は、上記燃料ガスを電磁弁ＳＶ
３４５を介して導入し、この燃料ガスと外部から供給さ
れる酸素を含む酸化ガスとに基づいて発電動作する。
【００１２】上記原燃料蒸発器１は、上記メタノールと
水との混合液が流れるチューブと、入口フィンを備えた
シェル（共に図示せず）とを内蔵し、該入口フィンに燃
焼触媒を塗布してある。この原燃料蒸発器１の入口に
は、メタノール蒸発器２から送られてくるメタノール蒸
気と、起動時に電磁弁ＳＶ３４７を介してリフォーマ４
から送られてくる排出ガスと、燃料電池５から排出され
る余剰空気とを含む混合ガスが導入されて、、上記フィ
ンに塗布した燃焼触媒によって燃焼される、その結果、
上記チューブを通る混合液は、上記燃焼による燃焼熱と
上記混合ガスの顕熱とによって蒸発気化される。
水との混合液が流れるチューブと、入口フィンを備えた
シェル（共に図示せず）とを内蔵し、該入口フィンに燃
焼触媒を塗布してある。この原燃料蒸発器１の入口に
は、メタノール蒸発器２から送られてくるメタノール蒸
気と、起動時に電磁弁ＳＶ３４７を介してリフォーマ４
から送られてくる排出ガスと、燃料電池５から排出され
る余剰空気とを含む混合ガスが導入されて、、上記フィ
ンに塗布した燃焼触媒によって燃焼される、その結果、
上記チューブを通る混合液は、上記燃焼による燃焼熱と
上記混合ガスの顕熱とによって蒸発気化される。
【００１３】上記メタノール蒸発器２は、原燃料蒸発器
１の下流側に位置しており、該原燃料蒸発器１から排出
される高温ガスと追焚きメタノールとの熱交換によって
該メタノールを蒸発気化させる。なお、起動時に上記リ
フォーマ４から排出されるガスは、排出ガス再循環バル
ブ（以下、ＥＧＲバルブという）ＴＣＶ２３０を介して
外部に排出することができるので、このＥＧＲバルブＴ
ＣＶ２３０の開度を制御することによって、原燃料蒸発
器１における上記排出ガスの取込み量を変化させること
ができる。また、燃料電池５における余剰燃料ガスは、
電磁弁３４６を介して外部に排出することができる。な
お、図１において、電磁弁ＳＶ３４７は起動時のみ開か
れ、電磁弁３４５，３４６は起動完了後に開かれる。ま
た、燃料電池５の出力は、２次電池６に充電されて、電
動機７等の負荷に供給される。
１の下流側に位置しており、該原燃料蒸発器１から排出
される高温ガスと追焚きメタノールとの熱交換によって
該メタノールを蒸発気化させる。なお、起動時に上記リ
フォーマ４から排出されるガスは、排出ガス再循環バル
ブ（以下、ＥＧＲバルブという）ＴＣＶ２３０を介して
外部に排出することができるので、このＥＧＲバルブＴ
ＣＶ２３０の開度を制御することによって、原燃料蒸発
器１における上記排出ガスの取込み量を変化させること
ができる。また、燃料電池５における余剰燃料ガスは、
電磁弁３４６を介して外部に排出することができる。な
お、図１において、電磁弁ＳＶ３４７は起動時のみ開か
れ、電磁弁３４５，３４６は起動完了後に開かれる。ま
た、燃料電池５の出力は、２次電池６に充電されて、電
動機７等の負荷に供給される。
【００１４】この実施形態に係る燃料電池発電システム
は、上記原燃料蒸発器１の出口における蒸気（上記メタ
ノールと水からなる混合液の蒸気）の温度を制御する蒸
発器出口蒸気温度制御器ＴＩＣ２１８と、上記原燃料蒸
発器１の入口フィン温度を制御する蒸発器入口フィン温
度制御器ＴＩＣ２１５とを備えている。以下、図２を参
照して、この蒸発器出口蒸気温度制御器ＴＩＣ２１８お
よび蒸発器入口フィン温度制御器ＴＩＣ２１５について
説明する。
は、上記原燃料蒸発器１の出口における蒸気（上記メタ
ノールと水からなる混合液の蒸気）の温度を制御する蒸
発器出口蒸気温度制御器ＴＩＣ２１８と、上記原燃料蒸
発器１の入口フィン温度を制御する蒸発器入口フィン温
度制御器ＴＩＣ２１５とを備えている。以下、図２を参
照して、この蒸発器出口蒸気温度制御器ＴＩＣ２１８お
よび蒸発器入口フィン温度制御器ＴＩＣ２１５について
説明する。
【００１５】図１に示す原燃料蒸発器１の出口蒸気温度
を所定の温度に保持させるためには、メタノール蒸発器
２への追焚きメタノール供給量を原燃料蒸発器１へのメ
タノール（以下、原燃料メタノールという）の供給量に
応じた量に設定する必要がある。図２に示す蒸発器出口
温度制御器ＴＩＣ２１８に設けられたメタノール量設定
部１１は、原燃料蒸発器１への原燃料メタノール供給量
（メタノールロード）に基づいて、該原燃料蒸発器１の
出口における発生蒸気の温度を所定の目標温度（たとえ
ば、２５０℃）に維持するための追焚きメタノール供給
量ＭＶ１を設定するものである。
を所定の温度に保持させるためには、メタノール蒸発器
２への追焚きメタノール供給量を原燃料蒸発器１へのメ
タノール（以下、原燃料メタノールという）の供給量に
応じた量に設定する必要がある。図２に示す蒸発器出口
温度制御器ＴＩＣ２１８に設けられたメタノール量設定
部１１は、原燃料蒸発器１への原燃料メタノール供給量
（メタノールロード）に基づいて、該原燃料蒸発器１の
出口における発生蒸気の温度を所定の目標温度（たとえ
ば、２５０℃）に維持するための追焚きメタノール供給
量ＭＶ１を設定するものである。
【００１６】なお、上記メタノール量設定部１１に図示
された原燃料メタノール供給量（ｇ／ｍｉｎ）と追焚き
メタノール供給量ＭＶ１との関係は、計測やシミュレー
ション等に基づいて予め得たものである。また、上記メ
タノール量設定部１１では、追焚きメタノール供給量Ｍ
Ｖ１が図１に示すインジェクタＩＶ２１２の開度として
設定される。
された原燃料メタノール供給量（ｇ／ｍｉｎ）と追焚き
メタノール供給量ＭＶ１との関係は、計測やシミュレー
ション等に基づいて予め得たものである。また、上記メ
タノール量設定部１１では、追焚きメタノール供給量Ｍ
Ｖ１が図１に示すインジェクタＩＶ２１２の開度として
設定される。
【００１７】一方、この蒸発器出口温度制御器ＴＩＣ２
１８においては、演算部１２の一方の入力に原燃料蒸発
器１の出口蒸気の目標温度ＳＶ（半固定値であり、たと
えば２５０℃に設定される）が加えられ、また、該演算
部１２の他方の入力に図示していない温度センサによっ
て計測される原燃料蒸発器１の実際の出口蒸気温度ＰＶ
が加えられる。したがって、演算部１２からは、出口蒸
気目標温度ＳＶと出口蒸気実温度ＰＶの偏差が出力さ
れ、この偏差は、ＰＩ制御部１３を介して補正量設定部
１４（変換テーブル）に操作量ＭＶ２として入力され
る。
１８においては、演算部１２の一方の入力に原燃料蒸発
器１の出口蒸気の目標温度ＳＶ（半固定値であり、たと
えば２５０℃に設定される）が加えられ、また、該演算
部１２の他方の入力に図示していない温度センサによっ
て計測される原燃料蒸発器１の実際の出口蒸気温度ＰＶ
が加えられる。したがって、演算部１２からは、出口蒸
気目標温度ＳＶと出口蒸気実温度ＰＶの偏差が出力さ
れ、この偏差は、ＰＩ制御部１３を介して補正量設定部
１４（変換テーブル）に操作量ＭＶ２として入力され
る。
【００１８】補正量設定部１４は、上記温度偏差に対応
した補正係数を設定するものであり、この例では、温度
偏差が２０％〜８０％の間で補正係数が０．７から１．
３まで直線的に変化するようその変換テーブルが構成さ
れている。上記補正係数は、上記目標メタノール量ＭＶ
１（％）と共に乗算部１５に入力される。そこで、乗算
部１５は、上記目標メタノール量ＭＶ１に上記補正係数
を乗じ、その乗算結果をスイッチＳＷ２の一方の入力に
加える。
した補正係数を設定するものであり、この例では、温度
偏差が２０％〜８０％の間で補正係数が０．７から１．
３まで直線的に変化するようその変換テーブルが構成さ
れている。上記補正係数は、上記目標メタノール量ＭＶ
１（％）と共に乗算部１５に入力される。そこで、乗算
部１５は、上記目標メタノール量ＭＶ１に上記補正係数
を乗じ、その乗算結果をスイッチＳＷ２の一方の入力に
加える。
【００１９】スイッチＳＷ２の他方の入力には、ＰＩ制
御を実行しないときのメタノールインジェクタＩＶ２１
２の開度指令（％）がＭＶ設定器から加えられる。な
お、スイッチＳＷ２は、起動期間の初期（例えば、リフ
ォーマ４が改質機能を発揮するまでの待機期間）におい
てＭＶ設定部１６による開度指令を選択出力する。
御を実行しないときのメタノールインジェクタＩＶ２１
２の開度指令（％）がＭＶ設定器から加えられる。な
お、スイッチＳＷ２は、起動期間の初期（例えば、リフ
ォーマ４が改質機能を発揮するまでの待機期間）におい
てＭＶ設定部１６による開度指令を選択出力する。
【００２０】スイッチＳＷ１は、その＊２入力に上記ス
イッチＳＷ２の出力ＭＶ（％）が加えられるとともに、
その＊１入力に０％開度指令が加えられる。このスイッ
チＳＷ１は、起動時および定常時に＊２入力を選択して
上記開度指令ＭＶをインジェクタドライバ１７に加え、
また停止時に入力＊１を選択して上記０％開度指令を該
ドライバ１７に加える。なお、インジェクタドライバ１
７は、上記スイッチＳＷ１によって選択された指令に対
応する開度が設定されるように追焚きメタノールインジ
ェクタＩＶ２１２を駆動する。
イッチＳＷ２の出力ＭＶ（％）が加えられるとともに、
その＊１入力に０％開度指令が加えられる。このスイッ
チＳＷ１は、起動時および定常時に＊２入力を選択して
上記開度指令ＭＶをインジェクタドライバ１７に加え、
また停止時に入力＊１を選択して上記０％開度指令を該
ドライバ１７に加える。なお、インジェクタドライバ１
７は、上記スイッチＳＷ１によって選択された指令に対
応する開度が設定されるように追焚きメタノールインジ
ェクタＩＶ２１２を駆動する。
【００２１】つぎに、上記蒸発器入口フィン温度制御器
ＴＩＣ２１５について説明する。この温度制御器ＴＩＣ
２１５に設けられた目標温度設定部（関数発生器もしく
は、変換テーブル等で構成される）２１は、原燃料蒸発
器１への原燃料メタノール供給量（ｇ／ｍｉｎ）に応じ
た上記入口フィンの目標温度ＳＶ’（℃）を設定するも
のである。なお、この目標温度設定部２１において使用
する図示の関係は、計測やシミュレーション等に基づい
て予め設定される。
ＴＩＣ２１５について説明する。この温度制御器ＴＩＣ
２１５に設けられた目標温度設定部（関数発生器もしく
は、変換テーブル等で構成される）２１は、原燃料蒸発
器１への原燃料メタノール供給量（ｇ／ｍｉｎ）に応じ
た上記入口フィンの目標温度ＳＶ’（℃）を設定するも
のである。なお、この目標温度設定部２１において使用
する図示の関係は、計測やシミュレーション等に基づい
て予め設定される。
【００２２】この温度設定部２１から出力される入口フ
ィン目標温度ＳＶ’は、演算部２２に入力される。演算
部２２には、図示していない温度センサによって検出さ
れる実際の原燃料蒸発器１の入口フィン温度計測値Ｐ
Ｖ’と、前記補正量設定部１４で設定される補正係数に
基づく目標温度補正値とが更に加えられる。なお、目標
温度補正値は、演算部２３において上記補正係数から
１．０を減じ、その結果に係数Ｋを乗じることによって
得ている。
ィン目標温度ＳＶ’は、演算部２２に入力される。演算
部２２には、図示していない温度センサによって検出さ
れる実際の原燃料蒸発器１の入口フィン温度計測値Ｐ
Ｖ’と、前記補正量設定部１４で設定される補正係数に
基づく目標温度補正値とが更に加えられる。なお、目標
温度補正値は、演算部２３において上記補正係数から
１．０を減じ、その結果に係数Ｋを乗じることによって
得ている。
【００２３】上記演算部２２からは、上記目標温度補正
値によって補正された入口フィン目標温度ＳＶ’と蒸発
器入口フィン温度計測値ＰＶ’との偏差が出力され、こ
の偏差は、不感帯要素２４およびＰＩ制御器２５を介し
て、図１に示す追焚きメタノールインジェクタＩＶ２１
２の開度指令値（％）としてスイッチＳＷ３の＊５入力
に加えられる。
値によって補正された入口フィン目標温度ＳＶ’と蒸発
器入口フィン温度計測値ＰＶ’との偏差が出力され、こ
の偏差は、不感帯要素２４およびＰＩ制御器２５を介し
て、図１に示す追焚きメタノールインジェクタＩＶ２１
２の開度指令値（％）としてスイッチＳＷ３の＊５入力
に加えられる。
【００２４】スイッチＳＷ３は、その＊４入力および＊
６入力に、それぞれ開度指令値０％および１００％が加
えられる。そして、起動時に入力＊５を選択して上記温
度偏差に基づく開度指令をＥＧＲバルブドライバ２６に
入力し、定常時（燃料電池５の接続時）および停止時に
それぞれ入力＊４および入力＊６を選択して、０％開度
指令および１００％開度指令をＥＧＲバルブドライバ２
６に入力する。
６入力に、それぞれ開度指令値０％および１００％が加
えられる。そして、起動時に入力＊５を選択して上記温
度偏差に基づく開度指令をＥＧＲバルブドライバ２６に
入力し、定常時（燃料電池５の接続時）および停止時に
それぞれ入力＊４および入力＊６を選択して、０％開度
指令および１００％開度指令をＥＧＲバルブドライバ２
６に入力する。
【００２５】上記のように構成されたこの実施形態の燃
料電池発電システムによれば、メタノール量設定部１１
によって原燃料蒸発器１のメタノールロード（メタノー
ル供給量）に応じた目標追焚きメタノール量ＭＶ１が設
定され、この目標追焚きメタノール量が実現されるよう
に追焚きメタノールインジェクタＩＶ２１２の開度が制
御される。
料電池発電システムによれば、メタノール量設定部１１
によって原燃料蒸発器１のメタノールロード（メタノー
ル供給量）に応じた目標追焚きメタノール量ＭＶ１が設
定され、この目標追焚きメタノール量が実現されるよう
に追焚きメタノールインジェクタＩＶ２１２の開度が制
御される。
【００２６】したがって、定常運転中に原燃料蒸発器１
のメタノールロードが変更された場合でも、そのメタノ
ールロードに適応する量の追焚きメタノールがメタノー
ル蒸発器１に速やかに供給されて、原燃料蒸発器１の出
口蒸気温度を所定の目標温度（たとえば、２５０℃）に
維持することができる。
のメタノールロードが変更された場合でも、そのメタノ
ールロードに適応する量の追焚きメタノールがメタノー
ル蒸発器１に速やかに供給されて、原燃料蒸発器１の出
口蒸気温度を所定の目標温度（たとえば、２５０℃）に
維持することができる。
【００２７】また、補正量設定部１４によって設定され
る補正係数によって、メタノール量の指令値ＭＶ１が補
正されるので、原燃料蒸発器１の出口蒸気温度がその目
標温度ＳＶに精度よく維持される。
る補正係数によって、メタノール量の指令値ＭＶ１が補
正されるので、原燃料蒸発器１の出口蒸気温度がその目
標温度ＳＶに精度よく維持される。
【００２８】一方、リフォーマ４の排出ガスが原燃料蒸
発器１の入口フィン部に取込まれる起動時においては、
原燃料蒸発器１の入口フィンの温度が目標温度ＳＶ’に
なるように制御器ＴＩＣ２１５が前記ＥＧＲバルブＴＣ
Ｖ２３０を制御する。つまり、入口フィンの温度が目標
温度ＳＶ’に維持されるように原燃料蒸発器１における
上記排出ガスの取込み量を制御する。したがって、起動
時には、原燃料蒸発器１の入口フィン温度を中間制御量
として該蒸発器１の出口蒸気温度が効率的に制御される
ことになる。
発器１の入口フィン部に取込まれる起動時においては、
原燃料蒸発器１の入口フィンの温度が目標温度ＳＶ’に
なるように制御器ＴＩＣ２１５が前記ＥＧＲバルブＴＣ
Ｖ２３０を制御する。つまり、入口フィンの温度が目標
温度ＳＶ’に維持されるように原燃料蒸発器１における
上記排出ガスの取込み量を制御する。したがって、起動
時には、原燃料蒸発器１の入口フィン温度を中間制御量
として該蒸発器１の出口蒸気温度が効率的に制御される
ことになる。
【００２９】ところで、起動時においては、前記蒸発器
出口蒸気温度制御器ＴＩＣ２１８の補正量設定部１４か
ら１よりも大きな補正係数が出力されるので、多量の追
焚きメタノールが継続的に消費されて、結果的に、原燃
料蒸発器１へのリフォーマ排出ガスの供給量が減少する
傾向がある。しかし、蒸発器入口フィン温度制御器ＴＩ
Ｃ量２１５では、上記補正係数に基づいて設定される目
標温度補正値が目標温度ＳＶ’に付加されるので、十分
な量のリフォーマ排出ガスが原燃料蒸発器１に供給さ
れ、その結果、上記のような追焚きメタノールの過剰消
費が防止される。つまり、この実施形態によれば、上記
制御器ＴＩＣ２１８，２１５相互間における制御の干渉
を防止して、リフォーマ排出ガスを原燃料蒸発器１に安
定供給することができる。
出口蒸気温度制御器ＴＩＣ２１８の補正量設定部１４か
ら１よりも大きな補正係数が出力されるので、多量の追
焚きメタノールが継続的に消費されて、結果的に、原燃
料蒸発器１へのリフォーマ排出ガスの供給量が減少する
傾向がある。しかし、蒸発器入口フィン温度制御器ＴＩ
Ｃ量２１５では、上記補正係数に基づいて設定される目
標温度補正値が目標温度ＳＶ’に付加されるので、十分
な量のリフォーマ排出ガスが原燃料蒸発器１に供給さ
れ、その結果、上記のような追焚きメタノールの過剰消
費が防止される。つまり、この実施形態によれば、上記
制御器ＴＩＣ２１８，２１５相互間における制御の干渉
を防止して、リフォーマ排出ガスを原燃料蒸発器１に安
定供給することができる。
【００３０】つぎに、蒸発器入口フィン温度制御器ＴＩ
Ｃ２１５に設けられた目標温度設定部２１について説明
する。前記原燃料蒸発器１の蒸発効率は、該蒸発器１に
対する原燃料メタノールの供給量（メタノールロード）
と相関があるので、温度制御器ＴＩＣ２１５の目標値Ｓ
Ｖ’が固定されている場合、原燃料メタノールの供給量
によっては、蒸発器１における原燃料メタノールの気化
性が低下することがあり得る。
Ｃ２１５に設けられた目標温度設定部２１について説明
する。前記原燃料蒸発器１の蒸発効率は、該蒸発器１に
対する原燃料メタノールの供給量（メタノールロード）
と相関があるので、温度制御器ＴＩＣ２１５の目標値Ｓ
Ｖ’が固定されている場合、原燃料メタノールの供給量
によっては、蒸発器１における原燃料メタノールの気化
性が低下することがあり得る。
【００３１】上記目標温度設定部２１によれば、原燃料
蒸発器１への原燃料メタノール供給量に応じた目標温度
ＳＶ’が設定されるので、具体的には、原燃料メタノー
ル供給量が少ないほど大きな目標温度ＳＶ’が設定され
るので、蒸発器１においてより安定に原燃料メタノール
を蒸発させることが可能になる。なお、この目標温度設
定部２１において使用する図示の関係は、計測やシミュ
レーション等に基づいて設定される
蒸発器１への原燃料メタノール供給量に応じた目標温度
ＳＶ’が設定されるので、具体的には、原燃料メタノー
ル供給量が少ないほど大きな目標温度ＳＶ’が設定され
るので、蒸発器１においてより安定に原燃料メタノール
を蒸発させることが可能になる。なお、この目標温度設
定部２１において使用する図示の関係は、計測やシミュ
レーション等に基づいて設定される
【００３２】ところで、起動初期段階においては、蒸発
器１に水のみが供給されることから、その出口蒸気温度
をＰＩ制御に基づいて維持させる必要性はない。そこ
で、この起動初期段階においては、前記スイッチＳＷ２
がＰＩ制御オフ位置にセットされて、ＭＶ設定器１６の
設定値に基づく比較的少量の追焚きメタノールがメタノ
ール蒸発器２に供給される。その後、スイッチＳＷ２
は、ＰＩ制御オフ位置からＰＩ制御オン位置に切換られ
るが、そのさい、前記温度偏差に基づく操作量ＭＶ２が
５０％にリセットされる。
器１に水のみが供給されることから、その出口蒸気温度
をＰＩ制御に基づいて維持させる必要性はない。そこ
で、この起動初期段階においては、前記スイッチＳＷ２
がＰＩ制御オフ位置にセットされて、ＭＶ設定器１６の
設定値に基づく比較的少量の追焚きメタノールがメタノ
ール蒸発器２に供給される。その後、スイッチＳＷ２
は、ＰＩ制御オフ位置からＰＩ制御オン位置に切換られ
るが、そのさい、前記温度偏差に基づく操作量ＭＶ２が
５０％にリセットされる。
【００３３】なお、前述したように、燃料電池５が電磁
弁３４５を介してリフォーマ４に接続される定常時に
は、スイッチＳＷ３が＊４入力を選択するように作動さ
れてＥＧＲバルブＴＣＶ２３０が全閉され、制御器ＴＩ
Ｃ２１５による蒸発器２の入口フィン温度の制御は実行
されない。この場合、電磁弁３４７も閉じられて、蒸発
器２で必要とする熱量が１００％追焚きメタノールで賄
なわれるとしても、制御器ＴＩＣ２１８のみによって蒸
発器１の出口蒸気温度が制御可能となる。
弁３４５を介してリフォーマ４に接続される定常時に
は、スイッチＳＷ３が＊４入力を選択するように作動さ
れてＥＧＲバルブＴＣＶ２３０が全閉され、制御器ＴＩ
Ｃ２１５による蒸発器２の入口フィン温度の制御は実行
されない。この場合、電磁弁３４７も閉じられて、蒸発
器２で必要とする熱量が１００％追焚きメタノールで賄
なわれるとしても、制御器ＴＩＣ２１８のみによって蒸
発器１の出口蒸気温度が制御可能となる。
【００３４】
【発明の効果】請求項１の発明に係る燃料電池発電シス
テムにおける原燃料蒸発器の蒸気温度制御装置によれ
ば、燃焼用混合ガスが供給され、この燃焼用混合ガスの
燃焼によって原燃料を含む混合液の蒸気を発生する原燃
料蒸発器と、前記原燃料蒸発器を通過したガスの熱を利
用して追焚き燃料の蒸気を発生するとともに、この追焚
き燃料の蒸気を前記燃焼用混合ガスの一部として前記原
燃料蒸発器に供給する追焚き用蒸発器と、前記原燃料蒸
発器で発生した前記混合液の蒸気を改質して燃料ガスを
得るリフォーマと、前記燃料ガスに基づいて発電動作す
る燃料電池とを有した燃料電池発電システムにおいて、
前記原燃料蒸発器に対する前記原燃料の供給量に基づい
て、該原燃料蒸発器で発生する混合液の蒸気の温度を所
定の温度に維持させるための前記追焚き燃料の目標供給
量を設定する追焚き燃料量設定手段と、前記追焚き燃料
の供給量を前記目標供給量に調整する制御手段とを設け
ているので、定常運転中に第１の燃料蒸発器に対する原
燃料の供給量が変更された場合でも、その供給量に適応
する量の追焚き燃料が追焚き用蒸発器に速やかに供給さ
れて、原燃料蒸発器の出口蒸気温度を所定の目標温度
（たとえば、２５０℃）に維持することができる。
テムにおける原燃料蒸発器の蒸気温度制御装置によれ
ば、燃焼用混合ガスが供給され、この燃焼用混合ガスの
燃焼によって原燃料を含む混合液の蒸気を発生する原燃
料蒸発器と、前記原燃料蒸発器を通過したガスの熱を利
用して追焚き燃料の蒸気を発生するとともに、この追焚
き燃料の蒸気を前記燃焼用混合ガスの一部として前記原
燃料蒸発器に供給する追焚き用蒸発器と、前記原燃料蒸
発器で発生した前記混合液の蒸気を改質して燃料ガスを
得るリフォーマと、前記燃料ガスに基づいて発電動作す
る燃料電池とを有した燃料電池発電システムにおいて、
前記原燃料蒸発器に対する前記原燃料の供給量に基づい
て、該原燃料蒸発器で発生する混合液の蒸気の温度を所
定の温度に維持させるための前記追焚き燃料の目標供給
量を設定する追焚き燃料量設定手段と、前記追焚き燃料
の供給量を前記目標供給量に調整する制御手段とを設け
ているので、定常運転中に第１の燃料蒸発器に対する原
燃料の供給量が変更された場合でも、その供給量に適応
する量の追焚き燃料が追焚き用蒸発器に速やかに供給さ
れて、原燃料蒸発器の出口蒸気温度を所定の目標温度
（たとえば、２５０℃）に維持することができる。
【００３５】請求項２に係る燃料電池発電システムにお
ける原燃料蒸発器の蒸気温度制御装置によれば、前記制
御手段が、前記混合液の蒸気の目標温度と実際の温度の
偏差に基づいて前記追焚き燃料の目標供給量を補正する
補正手段を含んでいるので、原燃料蒸発器の出口蒸気温
度を目標温度に精度よく維持することができる。
ける原燃料蒸発器の蒸気温度制御装置によれば、前記制
御手段が、前記混合液の蒸気の目標温度と実際の温度の
偏差に基づいて前記追焚き燃料の目標供給量を補正する
補正手段を含んでいるので、原燃料蒸発器の出口蒸気温
度を目標温度に精度よく維持することができる。
【００３６】請求項３に係る燃料電池発電システムにお
ける原燃料蒸発器の蒸気温度制御装置によれば、起動時
に、前記リフォーマから排出されるガスの一部を前記可
燃性ガスの一部として前記原燃料蒸発器に供給するガス
供給路と、前記ガス供給路を流れる前記リフォーマの排
出ガスの量を調整する弁手段と、前記燃焼用触媒の燃焼
に基づく前記原燃料蒸発器における前記混合液の加熱温
度が目標加熱温度に近づくように前記弁手段を制御する
制御手段とを付加しているので、起動時に、前記原燃料
蒸発器における前記混合液の加熱温度を中間制御量とし
て該蒸発器の出口蒸気温度を効率的に制御することがで
きる。
ける原燃料蒸発器の蒸気温度制御装置によれば、起動時
に、前記リフォーマから排出されるガスの一部を前記可
燃性ガスの一部として前記原燃料蒸発器に供給するガス
供給路と、前記ガス供給路を流れる前記リフォーマの排
出ガスの量を調整する弁手段と、前記燃焼用触媒の燃焼
に基づく前記原燃料蒸発器における前記混合液の加熱温
度が目標加熱温度に近づくように前記弁手段を制御する
制御手段とを付加しているので、起動時に、前記原燃料
蒸発器における前記混合液の加熱温度を中間制御量とし
て該蒸発器の出口蒸気温度を効率的に制御することがで
きる。
【００３７】請求項４に係る燃料電池発電システムにお
ける原燃料蒸発器の蒸気温度制御装置によれば、前記原
燃料蒸発器における前記混合液の目標加熱温度を前記原
燃料蒸発器に対する前記原燃料の供給量に応じて設定す
る目標加熱温度設定手段を更に備えているので、前記原
燃料蒸発器における原燃料の気化が該原燃料の供給量に
よらず安定に行われる。
ける原燃料蒸発器の蒸気温度制御装置によれば、前記原
燃料蒸発器における前記混合液の目標加熱温度を前記原
燃料蒸発器に対する前記原燃料の供給量に応じて設定す
る目標加熱温度設定手段を更に備えているので、前記原
燃料蒸発器における原燃料の気化が該原燃料の供給量に
よらず安定に行われる。
【００３８】請求項５に係る燃料電池発電システムにお
ける原燃料蒸発器の蒸気温度制御装置によれば、前記原
燃料蒸発器が発生する混合液の蒸気の目標温度と該蒸気
の実際の温度の偏差に基づいて前記原燃料蒸発器におけ
る前記混合液の目標加熱温度を補正する補正手段を更に
備えているので、前記リフォーマから排出されるガスを
原燃料蒸発器により安定に供給して、前記追焚き燃料の
過剰消費を防止することができる。
ける原燃料蒸発器の蒸気温度制御装置によれば、前記原
燃料蒸発器が発生する混合液の蒸気の目標温度と該蒸気
の実際の温度の偏差に基づいて前記原燃料蒸発器におけ
る前記混合液の目標加熱温度を補正する補正手段を更に
備えているので、前記リフォーマから排出されるガスを
原燃料蒸発器により安定に供給して、前記追焚き燃料の
過剰消費を防止することができる。
【図１】本発明に係る燃料電池発電システムにおける原
燃料蒸発器の蒸気温度制御装置の実施形態を示す構成
図。
燃料蒸発器の蒸気温度制御装置の実施形態を示す構成
図。
【図２】蒸発器出口蒸気温度制御器および蒸発器入口フ
ィン温度制御器の構成を示すブロック図。
ィン温度制御器の構成を示すブロック図。
１ 原燃料蒸発器 ２ メタノール蒸発器 ３ バーナ ４ リフォーマ ５ 燃料電池 １１ メタノール量設定部 １２ 演算部 １３，２５ ＰＩ制御器 １４ 補正量設定部 １５ 乗算部 １７ インジェクタドライバ ２１ 目標温度設定部 ２２，２３ 演算部 ２６ バルブドライバ ＳＷ１〜ＳＷ３ スイッチ ＩＶ２１０ 定常メタノールインジェクタ ＩＶ２１２ 追焚きメタノールインジェクタ ＩＶ２１５ 定常水インジェクタ ＴＣＶ２３０ ＥＧＲバルブ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K003 EA07 FA01 FB05 HA02 3K068 AA03 AA05 AB22 AB36 BA06 BB03 BB04 BB12 BB14 BB25 CA19 CA27 5H027 AA06 BA01 BA10 BA19 KK41 MM13
Claims (5)
- 【請求項１】 燃焼用混合ガスが供給され、この燃焼用
混合ガスの燃焼によって原燃料を含む混合液の蒸気を発
生する原燃料蒸発器と、 前記原燃料蒸発器を通過したガスの熱を利用して追焚き
燃料の蒸気を発生するとともに、この追焚き燃料の蒸気
を前記燃焼用混合ガスの一部として前記原燃料蒸発器に
供給する追焚き用蒸発器と、 前記原燃料蒸発器で発生した前記混合液の蒸気を改質し
て燃料ガスを得るリフォーマと、 前記燃料ガスに基づいて発電動作する燃料電池とを有し
た燃料電池発電システムに適用され、 前記原燃料蒸発器に対する前記原燃料の供給量に基づい
て、該原燃料蒸発器で発生する混合液の蒸気の温度を所
定の温度に維持させるための前記追焚き燃料の目標供給
量を設定する追焚き燃料量設定手段と、 前記追焚き燃料の供給量を前記目標供給量に調整する制
御手段とを備えることを特徴とする燃料電池発電システ
ムにおける原燃料蒸発器の蒸気温度制御装置。 - 【請求項２】 前記制御手段が、前記混合液の蒸気の目
標温度と実際の温度の偏差に基づいて前記追焚き燃料の
目標供給量を補正する補正手段を含むことを特徴とする
請求項１に記載の燃料電池発電システムにおける原燃料
蒸発器の蒸気温度制御装置。 - 【請求項３】 起動時に、前記リフォーマから排出され
るガスの一部を前記可燃性ガスの一部として前記原燃料
蒸発器に供給するガス供給路と、 前記ガス供給路を流れる前記リフォーマからの排出ガス
の量を調整する弁手段と、 前記燃焼用触媒の燃焼に基づく前記原燃料蒸発器におけ
る前記混合液の加熱温度が目標加熱温度に近づくように
前記弁手段を制御する制御手段とを付加したことを特徴
とする請求項１に記載の燃料電池発電システムにおける
原燃料蒸発器の蒸気温度制御装置。 - 【請求項４】 前記原燃料蒸発器における前記混合液の
目標加熱温度を前記原燃料蒸発器に対する前記原燃料の
供給量に応じて設定する目標加熱温度設定手段を更に備
えることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池発電シ
ステムにおける原燃料蒸発器の蒸気温度制御装置。 - 【請求項５】 前記原燃料蒸発器が発生する混合液の蒸
気の目標温度と該蒸気の実際の温度の偏差に基づいて前
記原燃料蒸発器における前記混合液の目標加熱温度を補
正する補正手段を更に備えることを特徴とする請求項３
または４に記載の燃料電池発電システムにおける原燃料
蒸発器の蒸気温度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001019399A JP2002231279A (ja) | 2001-01-29 | 2001-01-29 | 燃料電池発電システムにおける原燃料蒸発器の蒸気温度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001019399A JP2002231279A (ja) | 2001-01-29 | 2001-01-29 | 燃料電池発電システムにおける原燃料蒸発器の蒸気温度制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002231279A true JP2002231279A (ja) | 2002-08-16 |
Family
ID=18885282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001019399A Withdrawn JP2002231279A (ja) | 2001-01-29 | 2001-01-29 | 燃料電池発電システムにおける原燃料蒸発器の蒸気温度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002231279A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6899741B2 (en) * | 1999-12-21 | 2005-05-31 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel evaporator |
| KR101334185B1 (ko) | 2007-12-31 | 2013-11-28 | 삼성전자주식회사 | 증기 연료 공급형 연료전지 및 그것의 온도 제어 방법 |
-
2001
- 2001-01-29 JP JP2001019399A patent/JP2002231279A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6899741B2 (en) * | 1999-12-21 | 2005-05-31 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel evaporator |
| KR101334185B1 (ko) | 2007-12-31 | 2013-11-28 | 삼성전자주식회사 | 증기 연료 공급형 연료전지 및 그것의 온도 제어 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080401 |