JP2002231291A - 燃料電池発電システムにおける起動用バーナの出口ガス温度制御装置 - Google Patents
燃料電池発電システムにおける起動用バーナの出口ガス温度制御装置Info
- Publication number
- JP2002231291A JP2002231291A JP2001019400A JP2001019400A JP2002231291A JP 2002231291 A JP2002231291 A JP 2002231291A JP 2001019400 A JP2001019400 A JP 2001019400A JP 2001019400 A JP2001019400 A JP 2001019400A JP 2002231291 A JP2002231291 A JP 2002231291A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- burner
- target
- cooling water
- supply amount
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 起動用バーナの出口ガス温度をオーバーシュ
ートを伴うことなく速やかに目標温度に制定する。 【解決手段】 冷却水が供給される熱交換型の蒸発器３
を内蔵し、火炎によって発生しかつ蒸発器３で抜熱され
た高温のガスと蒸発器３で蒸気化された冷却水とを混合
した混合ガスをリフォーマ２に供給する起動用バーナ１
を備えた燃料電池発電システムに適用され、バーナ１に
対する燃焼用燃料の供給量に基づいて、混合ガスの温度
を所定の目標温度に維持させるための冷却水の目標供給
量ＭＶを設定する目標供給量設定手段１３と、冷却水の
供給量を目標供給量ＭＶに調整する供給量調整手段１
５，ＩＶ２２４とを備える。
ートを伴うことなく速やかに目標温度に制定する。 【解決手段】 冷却水が供給される熱交換型の蒸発器３
を内蔵し、火炎によって発生しかつ蒸発器３で抜熱され
た高温のガスと蒸発器３で蒸気化された冷却水とを混合
した混合ガスをリフォーマ２に供給する起動用バーナ１
を備えた燃料電池発電システムに適用され、バーナ１に
対する燃焼用燃料の供給量に基づいて、混合ガスの温度
を所定の目標温度に維持させるための冷却水の目標供給
量ＭＶを設定する目標供給量設定手段１３と、冷却水の
供給量を目標供給量ＭＶに調整する供給量調整手段１
５，ＩＶ２２４とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料蒸発器に熱源
を供給するための起動用バーナを有した固体高分子型燃
料電池発電システムにおいて、バーナの出口ガス温度を
目標温度に短時間かつ安定に制御する制御装置に関する
ものである。
を供給するための起動用バーナを有した固体高分子型燃
料電池発電システムにおいて、バーナの出口ガス温度を
目標温度に短時間かつ安定に制御する制御装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】起動用バーナを有する固体高分子型燃料
電池発電システムにおいては、この起動用バーナの出口
ガスがリフォーマを通して上記燃料蒸発器に供給されて
燃焼される。上記出口ガスは、リフォーマ内に設けられ
た改質用触媒や配管フランジの耐熱性の観点から所定の
目標温度（例えば、２５０℃）以下に制御する必要があ
る。一方、上記出口ガスは、上記改質用触媒を速やかに
昇温させるために、短時間で目標温度に到達することが
要求される。そこで、上記出口ガスを制御する技術とし
て、上記起動用バーナ内に設置された熱交換型蒸発器に
よって蒸気化された冷却水をバーナ出口ガスと混合する
とともに、その混合量を冷却水インジェクタの開度調整
によって制御する技術が提案されている。
電池発電システムにおいては、この起動用バーナの出口
ガスがリフォーマを通して上記燃料蒸発器に供給されて
燃焼される。上記出口ガスは、リフォーマ内に設けられ
た改質用触媒や配管フランジの耐熱性の観点から所定の
目標温度（例えば、２５０℃）以下に制御する必要があ
る。一方、上記出口ガスは、上記改質用触媒を速やかに
昇温させるために、短時間で目標温度に到達することが
要求される。そこで、上記出口ガスを制御する技術とし
て、上記起動用バーナ内に設置された熱交換型蒸発器に
よって蒸気化された冷却水をバーナ出口ガスと混合する
とともに、その混合量を冷却水インジェクタの開度調整
によって制御する技術が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記技術を実施した場
合、冷却水インジェクタの開度変化に対するバーナ出口
温度の応答性が低いため（その要因として、配管長によ
る無駄時間や、バーナ出口ガスの熱容量等が考えられ
る）、バーナ着火後の上記出口温度の上昇に該出口温度
の制御が追従できず、その結果、制御のオーバーシュー
ト量が大きくなるという問題が生じるまた、空気流量変
動等によるバーナ出口ガスの熱容量変動という外乱に対
して該出口ガスの温度を安定に目標温度に維持すること
ができないといった問題も生じる。
合、冷却水インジェクタの開度変化に対するバーナ出口
温度の応答性が低いため（その要因として、配管長によ
る無駄時間や、バーナ出口ガスの熱容量等が考えられ
る）、バーナ着火後の上記出口温度の上昇に該出口温度
の制御が追従できず、その結果、制御のオーバーシュー
ト量が大きくなるという問題が生じるまた、空気流量変
動等によるバーナ出口ガスの熱容量変動という外乱に対
して該出口ガスの温度を安定に目標温度に維持すること
ができないといった問題も生じる。
【０００４】本発明の課題は、このような状況に鑑み、
バーナの出口ガス温度をオーバーシュートを伴うことな
く速やかに目標温度に制定すること燃料電池発電システ
ムにおける起動用バーナの出口ガス温度制御装置を提供
することにある。
バーナの出口ガス温度をオーバーシュートを伴うことな
く速やかに目標温度に制定すること燃料電池発電システ
ムにおける起動用バーナの出口ガス温度制御装置を提供
することにある。
【０００５】
【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起動用
バーナの出口ガス温度制御装置は、冷却水が供給される
熱交換型の蒸発器を内蔵し、火炎によって発生しかつ前
記蒸発器で抜熱された高温のガスと前記蒸発器で蒸気化
された冷却水とを混合した混合ガスをリフォーマに供給
する起動用バーナを備えた燃料電池発電システムに適用
され、前記バーナに対する燃焼用燃料の供給量に基づい
て、前記混合ガスの温度を所定の目標温度に維持させる
ための前記冷却水の目標供給量を設定する目標供給量設
定手段と、前記冷却水の供給量を前記目標供給量に調整
する供給量調整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起動用
バーナの出口ガス温度制御装置は、冷却水が供給される
熱交換型の蒸発器を内蔵し、火炎によって発生しかつ前
記蒸発器で抜熱された高温のガスと前記蒸発器で蒸気化
された冷却水とを混合した混合ガスをリフォーマに供給
する起動用バーナを備えた燃料電池発電システムに適用
され、前記バーナに対する燃焼用燃料の供給量に基づい
て、前記混合ガスの温度を所定の目標温度に維持させる
ための前記冷却水の目標供給量を設定する目標供給量設
定手段と、前記冷却水の供給量を前記目標供給量に調整
する供給量調整手段とを備えている。
【０００６】本発明の実施例は、前記火炎の目標温度と
実際の温度の偏差に基づいて前記冷却水の目標供給量を
補正する補正手段を含んでいる。
実際の温度の偏差に基づいて前記冷却水の目標供給量を
補正する補正手段を含んでいる。
【０００７】本発明の実施例は、前記混合ガスの目標温
度と実際の温度の偏差に基づいて、該偏差が無くなるよ
うに前記冷却水の目標供給量を補正する補正手段を更に
備えている。
度と実際の温度の偏差に基づいて、該偏差が無くなるよ
うに前記冷却水の目標供給量を補正する補正手段を更に
備えている。
【０００８】本発明の実施例では、前記混合ガスの目標
温度と実際の温度の偏差をなくすための前記補正手段
が、前記混合ガスの温度が前記目標温度を越えた場合に
作動される。
温度と実際の温度の偏差をなくすための前記補正手段
が、前記混合ガスの温度が前記目標温度を越えた場合に
作動される。
【０００９】本発明の実施例では、前記混合ガスの目標
温度と実際の温度の偏差をなくすための前記補正手段
が、前記混合ガスの温度が前記目標温度よりも低い所定
の温度に達した時点から所定の時間を経過した時点で作
動される。
温度と実際の温度の偏差をなくすための前記補正手段
が、前記混合ガスの温度が前記目標温度よりも低い所定
の温度に達した時点から所定の時間を経過した時点で作
動される。
【００１０】本発明の実施例は、前記蒸発器の温度が所
定の蒸発可能温度に達し、かつ、前記混合ガスの温度が
前記目標温度よりも低い所定の温度以下であるときに、
前記目標供給量を前記蒸発器の空焚きを防止するための
所定量に変更する目標供給量変更手段を更に備える。
定の蒸発可能温度に達し、かつ、前記混合ガスの温度が
前記目標温度よりも低い所定の温度以下であるときに、
前記目標供給量を前記蒸発器の空焚きを防止するための
所定量に変更する目標供給量変更手段を更に備える。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るバーナ出口
ガス温度制御装置ＴＩＣ２２９を含む燃料電池発電シス
テムの構成を例示している。この燃料電池発電システム
は、起動時に作動される起動用バーナ１と、該バーナ１
の出口から排出されるガスを導入することによって加熱
されるリフォーマ２と、このリフォーマ２の改質作用に
よって得られる後述の燃料ガスおよび酸素を含む酸化ガ
ス（この例では空気）を導入して発電動作する燃料電池
７と、上記バーナ１の出口におけるガスの温度を制御す
る上記バーナ出口ガス温度制御装置ＴＩＣ２２９とを備
えている。
ガス温度制御装置ＴＩＣ２２９を含む燃料電池発電シス
テムの構成を例示している。この燃料電池発電システム
は、起動時に作動される起動用バーナ１と、該バーナ１
の出口から排出されるガスを導入することによって加熱
されるリフォーマ２と、このリフォーマ２の改質作用に
よって得られる後述の燃料ガスおよび酸素を含む酸化ガ
ス（この例では空気）を導入して発電動作する燃料電池
７と、上記バーナ１の出口におけるガスの温度を制御す
る上記バーナ出口ガス温度制御装置ＴＩＣ２２９とを備
えている。
【００１２】起動用バーナ１は、温調用水インジェクタ
ＩＶ２２４を介して冷却水が供給される熱交換型の冷却
水蒸発器３と、メタノールインジェクタＩＶ２２４およ
び水インジェクタを介してそれぞれメタノールおよび水
が供給される熱交換型の燃料ガス発生用蒸発器４と、図
示していない燃焼ノズルに燃焼ガスを供給するミキサ５
とを有する。
ＩＶ２２４を介して冷却水が供給される熱交換型の冷却
水蒸発器３と、メタノールインジェクタＩＶ２２４およ
び水インジェクタを介してそれぞれメタノールおよび水
が供給される熱交換型の燃料ガス発生用蒸発器４と、図
示していない燃焼ノズルに燃焼ガスを供給するミキサ５
とを有する。
【００１３】図２は、上記温度制御装置ＴＩＣ２２９の
具体的構成例を示している。この温度制御装置ＴＩＣ２
２９においては、演算部１０の一方の入力にバーナ１の
出口ガス温度の目標値ＳＶ（例えば、２５０℃）が加え
られ、また、該演算部１０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実際のバーナ出口ガス
温度ＰＶが加えられる。
具体的構成例を示している。この温度制御装置ＴＩＣ２
２９においては、演算部１０の一方の入力にバーナ１の
出口ガス温度の目標値ＳＶ（例えば、２５０℃）が加え
られ、また、該演算部１０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実際のバーナ出口ガス
温度ＰＶが加えられる。
【００１４】したがって、演算部１０からは、上起目標
値ＳＶと出口ガス温度実測値ＰＶの偏差ｅが出力され
る。この偏差ｅは、ＰＩ制御器１１で演算された後、上
記温調用水インジェクタＩＶ２２４の開度操作量（％）
として上記スイッチＳＷ１の一方の入力に加えられる。
スイッチＳＷ１は、上記開度操作量と、その他方の入力
に加えられる開度操作量０％とを選択出力し、その出力
を演算部１２に加える。
値ＳＶと出口ガス温度実測値ＰＶの偏差ｅが出力され
る。この偏差ｅは、ＰＩ制御器１１で演算された後、上
記温調用水インジェクタＩＶ２２４の開度操作量（％）
として上記スイッチＳＷ１の一方の入力に加えられる。
スイッチＳＷ１は、上記開度操作量と、その他方の入力
に加えられる開度操作量０％とを選択出力し、その出力
を演算部１２に加える。
【００１５】冷却水量設定部１３は、バーナ１に供給さ
れるメタノール量（メタノールロード、インジェクタＩ
Ｖ２１１とＩＶ２２１によるメタノール供給量の合計）
に基づいて、該バーナ１の出口ガス温度を目標温度ＳＶ
（たとえば、２５０℃）に維持するための冷却水量ＭＶ
１（蒸発器３への給水量）を設定する変換テーブルであ
り、その出力を上記演算部１２に入力する。なお、上記
変換テーブルは、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、図４に拡大して示すよう
に、この冷却水量設定部１３では、上記冷却水量ＭＶ１
が前記温調用水インジェクタＩＶ２２４の開度操作量
（％）として設定される。
れるメタノール量（メタノールロード、インジェクタＩ
Ｖ２１１とＩＶ２２１によるメタノール供給量の合計）
に基づいて、該バーナ１の出口ガス温度を目標温度ＳＶ
（たとえば、２５０℃）に維持するための冷却水量ＭＶ
１（蒸発器３への給水量）を設定する変換テーブルであ
り、その出力を上記演算部１２に入力する。なお、上記
変換テーブルは、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、図４に拡大して示すよう
に、この冷却水量設定部１３では、上記冷却水量ＭＶ１
が前記温調用水インジェクタＩＶ２２４の開度操作量
（％）として設定される。
【００１６】火炎温度補償器１４は、予め設定されるバ
ーナ１の火炎温度の目標値と火炎温度計測センサＴＩＳ
２１２（図１参照）によって計測される該バーナ１の実
際の火炎温度の偏差ｅ’を入力し、この偏差ｅ’に基づ
く補正量（％）を形成するものである。図５は、バーナ
１の出口ガス温度を所定の目標温度ＳＶにするための前
記温調用水インジェクタＩＶ２２４の開度（蒸発器３へ
の冷却水供給量）とバーナ１の火炎温度との関係を例示
している。なお、この関係は、実測やシミュレーション
等によって得られる。火炎温度補償器１４は、この関係
より得られるゲイン係数Ｋ（図５の直線の傾き）を上記
温度偏差ｅ’に乗じて上記補正量（％）を形成し、これ
を上記演算部１２に入力する。
ーナ１の火炎温度の目標値と火炎温度計測センサＴＩＳ
２１２（図１参照）によって計測される該バーナ１の実
際の火炎温度の偏差ｅ’を入力し、この偏差ｅ’に基づ
く補正量（％）を形成するものである。図５は、バーナ
１の出口ガス温度を所定の目標温度ＳＶにするための前
記温調用水インジェクタＩＶ２２４の開度（蒸発器３へ
の冷却水供給量）とバーナ１の火炎温度との関係を例示
している。なお、この関係は、実測やシミュレーション
等によって得られる。火炎温度補償器１４は、この関係
より得られるゲイン係数Ｋ（図５の直線の傾き）を上記
温度偏差ｅ’に乗じて上記補正量（％）を形成し、これ
を上記演算部１２に入力する。
【００１７】演算部１２から出力される開度指令ＭＶ
（％）は、スイッチＳＷ２の一方の入力に加えられる。
スイッチＳＷ２は、バーナ１の出口ガス温度が所定温度
α（例えば、１５０℃）以上のときに上記開度指令ＭＶ
を選択し、上記所定温度よりも小さいときに、その他方
の入力に加えられる所定の小開度指令を選択する。そし
てその出力をスイッチＳＷ３の＊２入力に加える。な
お、上記所定温度αは、冷却水蒸発器３の冷却水量の制
御が十分可能となる温度であり、実験等によって与えら
れる。また、上記スイッチＳＷ２は、バーナ１の出口ガ
ス温度が上記所定温度α以上のときにオンするバーナ出
口ガス温度スイッチＴＩＳ２２９（図１参照）の出力に
基づいて切換え作動する。
（％）は、スイッチＳＷ２の一方の入力に加えられる。
スイッチＳＷ２は、バーナ１の出口ガス温度が所定温度
α（例えば、１５０℃）以上のときに上記開度指令ＭＶ
を選択し、上記所定温度よりも小さいときに、その他方
の入力に加えられる所定の小開度指令を選択する。そし
てその出力をスイッチＳＷ３の＊２入力に加える。な
お、上記所定温度αは、冷却水蒸発器３の冷却水量の制
御が十分可能となる温度であり、実験等によって与えら
れる。また、上記スイッチＳＷ２は、バーナ１の出口ガ
ス温度が上記所定温度α以上のときにオンするバーナ出
口ガス温度スイッチＴＩＳ２２９（図１参照）の出力に
基づいて切換え作動する。
【００１８】スイッチＳＷ３は、前記スイッチＳＷ２の
出力と、その＊１入力に加えられる所定の小開度指令と
を選択出力し、その出力を前記温調用水インジェクタIV
２２４を駆動するインジェクタドライバ１５に加える。
このスイッチＳＷ３は、冷却水蒸発器３に設けられた温
度スイッチＴＩＳ２１４がオフしているとき、あるいは
バーナ１の休止時に＊１入力を選択し、該スイッチＴＩ
Ｓ２１４がオンしたとき、あるいはバーナ１の起動時に
＊２入力を選択する。なお、温度スイッチＴＩＳ２１４
は、蒸発器３が冷却水を蒸気化し得る温度まで上昇した
ときにオンする。
出力と、その＊１入力に加えられる所定の小開度指令と
を選択出力し、その出力を前記温調用水インジェクタIV
２２４を駆動するインジェクタドライバ１５に加える。
このスイッチＳＷ３は、冷却水蒸発器３に設けられた温
度スイッチＴＩＳ２１４がオフしているとき、あるいは
バーナ１の休止時に＊１入力を選択し、該スイッチＴＩ
Ｓ２１４がオンしたとき、あるいはバーナ１の起動時に
＊２入力を選択する。なお、温度スイッチＴＩＳ２１４
は、蒸発器３が冷却水を蒸気化し得る温度まで上昇した
ときにオンする。
【００１９】以下、図３を参照して、この実施形態に係
る燃料電池発電システムの起動シーケンスについて説明
する。バーナ１の休止時には、スイッチＳＷ３が＊１入
力を選択して前記温調用水インジェクタIV２２４が閉止
されるので、冷却水蒸発器３に冷却水が供給されない。
る燃料電池発電システムの起動シーケンスについて説明
する。バーナ１の休止時には、スイッチＳＷ３が＊１入
力を選択して前記温調用水インジェクタIV２２４が閉止
されるので、冷却水蒸発器３に冷却水が供給されない。
【００２０】バーナ１を起動する場合には、先ず、該バ
ーナ１に設けられた図示していないイグナイタがオンさ
れ（ステップ１０１）、次いで、該バーナ１に空気およ
びメタノールが供給される（ステップ１０２）。すなわ
ち、図１に示す排出ガス再循環バルブ（以下、ＥＧＲバ
ルブという）ＦＣＶ２３１が開かれてミキサ５に空気が
導入され、かつ、起動用メタノールインジェクタＩＶ２
１１が開かれて、電気ヒータ６によって蒸気化されたメ
タノールがミキサ５に供給される。
ーナ１に設けられた図示していないイグナイタがオンさ
れ（ステップ１０１）、次いで、該バーナ１に空気およ
びメタノールが供給される（ステップ１０２）。すなわ
ち、図１に示す排出ガス再循環バルブ（以下、ＥＧＲバ
ルブという）ＦＣＶ２３１が開かれてミキサ５に空気が
導入され、かつ、起動用メタノールインジェクタＩＶ２
１１が開かれて、電気ヒータ６によって蒸気化されたメ
タノールがミキサ５に供給される。
【００２１】これにより、ミキサ５から燃焼用ガスが図
示していない火炎ノズルに供給されるので、次に、バー
ナ１が着火されたか否かが判断される（ステップ１０
３）。そして、着火していない場合には、非常停止処理
が実行される。バーナ１が着火されると、前記冷却水蒸
発器３に設けられた蒸発器フィン温度スイッチＴＩＳ２
１４がオンしたか否か、つまり、蒸発器３が冷却水を気
化し得る温度まで加熱されたか否かが判断される（ステ
ップ１０４）。
示していない火炎ノズルに供給されるので、次に、バー
ナ１が着火されたか否かが判断される（ステップ１０
３）。そして、着火していない場合には、非常停止処理
が実行される。バーナ１が着火されると、前記冷却水蒸
発器３に設けられた蒸発器フィン温度スイッチＴＩＳ２
１４がオンしたか否か、つまり、蒸発器３が冷却水を気
化し得る温度まで加熱されたか否かが判断される（ステ
ップ１０４）。
【００２２】なお、バーナ１の着火に伴って、前記燃料
ガス発生用蒸発器４が蒸発動作可能な所定の温度まで上
昇すると、その時点でメタノールインジェクタＩＶ２２
１および水インジェクタＩＶ２１３が開かれて、メタノ
ールと水との混合液が該蒸発器４に供給され、同時に、
起動用メタノールインジェクタＩＶ２１１が閉止される
とともに、電気ヒータ６への給電が停止される。つま
り、上記時点以後は、蒸発器４で発生される燃焼用ガス
に基づいてバーナ１が燃焼される。
ガス発生用蒸発器４が蒸発動作可能な所定の温度まで上
昇すると、その時点でメタノールインジェクタＩＶ２２
１および水インジェクタＩＶ２１３が開かれて、メタノ
ールと水との混合液が該蒸発器４に供給され、同時に、
起動用メタノールインジェクタＩＶ２１１が閉止される
とともに、電気ヒータ６への給電が停止される。つま
り、上記時点以後は、蒸発器４で発生される燃焼用ガス
に基づいてバーナ１が燃焼される。
【００２３】上記温度スイッチＴＩＳ２１４がオンする
と、図２に示すスイッチＳＷ３が＊２入力側に切換えら
れるが、この時点においては、バーナ１の出口ガス温度
が前記所定温度αよりも小さいので、スイッチＳＷ２が
前記小開度指令を選択した状態にある。したがって、上
記温度スイッチＴＩＳ２１４のオン作動に伴って、温調
用水インジェクタＩＶ２２４が上記小開度指令に基づく
開度、具体的には、冷却水蒸発器３に空焚き防止用の所
定量の冷却水が供給される開度だけ開かれることになる
（ステップ１０５）。なお、このとき冷却水を流しすぎ
ると、蒸発器３での抜熱量が増えてバーナ１の出口温度
があまり上昇しなくなるので、昇温時間の短縮が阻害さ
れる。
と、図２に示すスイッチＳＷ３が＊２入力側に切換えら
れるが、この時点においては、バーナ１の出口ガス温度
が前記所定温度αよりも小さいので、スイッチＳＷ２が
前記小開度指令を選択した状態にある。したがって、上
記温度スイッチＴＩＳ２１４のオン作動に伴って、温調
用水インジェクタＩＶ２２４が上記小開度指令に基づく
開度、具体的には、冷却水蒸発器３に空焚き防止用の所
定量の冷却水が供給される開度だけ開かれることになる
（ステップ１０５）。なお、このとき冷却水を流しすぎ
ると、蒸発器３での抜熱量が増えてバーナ１の出口温度
があまり上昇しなくなるので、昇温時間の短縮が阻害さ
れる。
【００２４】つぎに、前記バーナ出口ガス温度スイッチ
ＴＩＳ２２９がオンしたか否か、つまりバーナ１の出口
ガス温度が前記所定温度αに達したか否かが判断される
（ステップ１０６）。上記スイッチＴＩＳ２２９がオン
すると、スイッチＳＷ２が開度指令ＭＶを選択するよう
に切換えられる。これに伴い、前記冷却水量設定部１３
から出力される冷却水供給量ＭＶ１（％）と、前記火炎
温度補償器１４から出力される補正量（％）とが加算さ
れた開度指令ＭＶがインジェクタドライバ１５に入力さ
れるので、前記温調用水インジェクタＩＶ２２４の開度
が上記開度指令ＭＶに従った開度となる（ステップ１０
７）。
ＴＩＳ２２９がオンしたか否か、つまりバーナ１の出口
ガス温度が前記所定温度αに達したか否かが判断される
（ステップ１０６）。上記スイッチＴＩＳ２２９がオン
すると、スイッチＳＷ２が開度指令ＭＶを選択するよう
に切換えられる。これに伴い、前記冷却水量設定部１３
から出力される冷却水供給量ＭＶ１（％）と、前記火炎
温度補償器１４から出力される補正量（％）とが加算さ
れた開度指令ＭＶがインジェクタドライバ１５に入力さ
れるので、前記温調用水インジェクタＩＶ２２４の開度
が上記開度指令ＭＶに従った開度となる（ステップ１０
７）。
【００２５】この結果、冷却水蒸発器３には、バーナ１
に対するメタノール供給量（メタノールロード）の変動
およびバーナの火炎温度の変動の影響を受けることなく
バーナ１の出口ガス温度を目標温度ＳＶに維持すること
ができる量の冷却水が供給されることになる。
に対するメタノール供給量（メタノールロード）の変動
およびバーナの火炎温度の変動の影響を受けることなく
バーナ１の出口ガス温度を目標温度ＳＶに維持すること
ができる量の冷却水が供給されることになる。
【００２６】ステップ１０８では、図示していない温度
センサによって計測されるバーナ１の出口ガス温度ＰＶ
が上記目標温ＭＶよりも大きくなったか否かが判断され
る。そして、上記計測温度ＰＶが目標温度ＳＶよりも大
きくなった時点、あるいは、バーナ１の出口ガス温度Ｐ
Ｖが前記所定温度αになったときに起動されるタイマの
タイムアップ時点で前記スイッチＳＷ１がＰＩ制御器１
１の出力を選択するように切換えられ、これによって、
該ＰＩ制御器の出力に基づく上記温調用水インジェクタ
ＩＶ２２４のフィードバック制御が開始される。なお、
上記タイマの計時時間は、バーナ１の出口ガス温度ＰＶ
が上記目標温ＭＶよりも大きくなる時間を実験等で予測
して設定する。このフィードバック制御によれば、上記
目標温度ＳＶと実測温度ＰＶの偏差がゼロになるように
温調用水インジェクタＩＶ２２４の開度が制御されるの
で、極めて精度の高い制御結果が得られる。
センサによって計測されるバーナ１の出口ガス温度ＰＶ
が上記目標温ＭＶよりも大きくなったか否かが判断され
る。そして、上記計測温度ＰＶが目標温度ＳＶよりも大
きくなった時点、あるいは、バーナ１の出口ガス温度Ｐ
Ｖが前記所定温度αになったときに起動されるタイマの
タイムアップ時点で前記スイッチＳＷ１がＰＩ制御器１
１の出力を選択するように切換えられ、これによって、
該ＰＩ制御器の出力に基づく上記温調用水インジェクタ
ＩＶ２２４のフィードバック制御が開始される。なお、
上記タイマの計時時間は、バーナ１の出口ガス温度ＰＶ
が上記目標温ＭＶよりも大きくなる時間を実験等で予測
して設定する。このフィードバック制御によれば、上記
目標温度ＳＶと実測温度ＰＶの偏差がゼロになるように
温調用水インジェクタＩＶ２２４の開度が制御されるの
で、極めて精度の高い制御結果が得られる。
【００２７】上記したように、この実施形態に係る燃料
電池発電システムによれば、冷却水量設定部１３を備え
ているので、バーナ１のメタノールロードに対応した量
の冷却水を冷却水蒸発器３に供給して、バーナ１の出口
ガス温度をオーバーシュートを伴うことなく速やかに目
標温度ＳＶに制定することができる。したがって、リフ
ォーマ４内に設けられた改質用触媒を速やかに昇温させ
て、起動時間の短縮化や、改質用触媒の劣化防止を図る
ことが可能になる。
電池発電システムによれば、冷却水量設定部１３を備え
ているので、バーナ１のメタノールロードに対応した量
の冷却水を冷却水蒸発器３に供給して、バーナ１の出口
ガス温度をオーバーシュートを伴うことなく速やかに目
標温度ＳＶに制定することができる。したがって、リフ
ォーマ４内に設けられた改質用触媒を速やかに昇温させ
て、起動時間の短縮化や、改質用触媒の劣化防止を図る
ことが可能になる。
【００２８】また、上記フィードバック制御が併用され
るので、空気流量変動等によるバーナ出口ガスの熱容量
変動という外乱に対しても、該出口ガスの温度を安定に
目標温度に維持することができる。さらに、火炎温度補
償器１４を備えているので、火炎温度の影響を受けない
温度制御が可能である。
るので、空気流量変動等によるバーナ出口ガスの熱容量
変動という外乱に対しても、該出口ガスの温度を安定に
目標温度に維持することができる。さらに、火炎温度補
償器１４を備えているので、火炎温度の影響を受けない
温度制御が可能である。
【００２９】なお、バーナ１から排出されるガスは、リ
フォーマ２を介して図示していない燃料蒸発器に熱源と
して供給される。そして、この燃料蒸発器では、上記ガ
スの燃焼熱を利用して原燃料（例えば、メタノール）と
水の混合液を蒸気化し、その蒸気をリフォーマ２の入口
に供給する。 蒸発器の熱源を供給するためのバーナを
有する固体高分子型燃料電池発電システムにおいては、
上記バーナの出口ガスがリフォーマを通して燃料蒸発器
に供給されて燃焼される。
フォーマ２を介して図示していない燃料蒸発器に熱源と
して供給される。そして、この燃料蒸発器では、上記ガ
スの燃焼熱を利用して原燃料（例えば、メタノール）と
水の混合液を蒸気化し、その蒸気をリフォーマ２の入口
に供給する。 蒸発器の熱源を供給するためのバーナを
有する固体高分子型燃料電池発電システムにおいては、
上記バーナの出口ガスがリフォーマを通して燃料蒸発器
に供給されて燃焼される。
【００３０】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、冷却水が
供給される熱交換型の蒸発器を内蔵し、火炎によって発
生しかつ前記蒸発器で抜熱された高温のガスと前記蒸発
器で蒸気化された冷却水とを混合した混合ガスをリフォ
ーマに供給する起動用バーナを備えた燃料電池発電シス
テムにおいて、前記バーナに対する燃焼用燃料の供給量
に基づいて、前記混合ガスの温度を所定の目標温度に維
持させるための前記冷却水の目標供給量を設定する目標
供給量設定手段と、前記冷却水の供給量を前記目標供給
量に調整する供給量調整手段とを設けているので、バー
ナの燃料供給量に対応した量の冷却水を冷却水蒸発器に
供給して、バーナの出口ガス温度をオーバーシュートを
伴うことなく速やかに目標温度に制定することができ
る。したがって、リフォーマ４内に設けられた改質用触
媒を速やかに昇温させて、起動時間の短縮化や改質用触
媒の劣化防止を図ることが可能になる。
供給される熱交換型の蒸発器を内蔵し、火炎によって発
生しかつ前記蒸発器で抜熱された高温のガスと前記蒸発
器で蒸気化された冷却水とを混合した混合ガスをリフォ
ーマに供給する起動用バーナを備えた燃料電池発電シス
テムにおいて、前記バーナに対する燃焼用燃料の供給量
に基づいて、前記混合ガスの温度を所定の目標温度に維
持させるための前記冷却水の目標供給量を設定する目標
供給量設定手段と、前記冷却水の供給量を前記目標供給
量に調整する供給量調整手段とを設けているので、バー
ナの燃料供給量に対応した量の冷却水を冷却水蒸発器に
供給して、バーナの出口ガス温度をオーバーシュートを
伴うことなく速やかに目標温度に制定することができ
る。したがって、リフォーマ４内に設けられた改質用触
媒を速やかに昇温させて、起動時間の短縮化や改質用触
媒の劣化防止を図ることが可能になる。
【００３１】請求項２に係る発明によれば、前記火炎の
目標温度と実際の温度の偏差に基づいて前記冷却水の目
標供給量を補正する補正手段を含んでいるので、火炎温
度の影響を受けない温度制御が可能である。
目標温度と実際の温度の偏差に基づいて前記冷却水の目
標供給量を補正する補正手段を含んでいるので、火炎温
度の影響を受けない温度制御が可能である。
【００３２】請求項３に係る発明によれば、前記混合ガ
スの目標温度と実際の温度の偏差に基づいて、該偏差が
無くなるように前記冷却水の目標供給量を補正する補正
手段を更に備えているので、空気流量変動等に基づくバ
ーナ出口ガスの顕熱量変動という外乱に対しても、該出
口ガスの温度を安定に目標温度に維持することができ
る。
スの目標温度と実際の温度の偏差に基づいて、該偏差が
無くなるように前記冷却水の目標供給量を補正する補正
手段を更に備えているので、空気流量変動等に基づくバ
ーナ出口ガスの顕熱量変動という外乱に対しても、該出
口ガスの温度を安定に目標温度に維持することができ
る。
【００３３】請求項４に係る発明によれば、請求項３の
補正手段が、前記混合ガスの温度が前記目標温度を越え
た場合に作動されるので、より安定な温度制御が可能に
なる。
補正手段が、前記混合ガスの温度が前記目標温度を越え
た場合に作動されるので、より安定な温度制御が可能に
なる。
【００３４】請求項５に係る発明によれば、請求項３の
補正手段が、前記混合ガスの温度が前記目標温度よりも
低い所定の温度に達した時点から所定の時間を経過した
時点で作動されるので、この所定時間を適宜設定してお
くことによって、より安定な温度制御が可能になる。。
補正手段が、前記混合ガスの温度が前記目標温度よりも
低い所定の温度に達した時点から所定の時間を経過した
時点で作動されるので、この所定時間を適宜設定してお
くことによって、より安定な温度制御が可能になる。。
【００３５】請求項６に係る発明によれば、前記蒸発器
の温度が所定の蒸発可能温度に達し、かつ、前記混合ガ
スの温度が前記目標温度よりも低い所定の温度以下であ
るときに、前記目標供給量を前記蒸発器の空焚きを防止
するための所定量に変更する目標供給量変更手段を更に
備えているので、前記蒸発器の空焚きを防止することが
できる。
の温度が所定の蒸発可能温度に達し、かつ、前記混合ガ
スの温度が前記目標温度よりも低い所定の温度以下であ
るときに、前記目標供給量を前記蒸発器の空焚きを防止
するための所定量に変更する目標供給量変更手段を更に
備えているので、前記蒸発器の空焚きを防止することが
できる。
【図１】本発明に係る起動用バーナの出口ガス温度制御
装置を含む燃料電池発電システムの一例を示す構成図。
装置を含む燃料電池発電システムの一例を示す構成図。
【図２】本発明に係るバーナ出口ガス温度制御装置の実
施の形態を示すブロック図。
施の形態を示すブロック図。
【図３】バーナの起動シーケンスの一例を示すフローチ
ャート。
ャート。
【図４】バーナの出口ガス温度を目標温度に維持するた
めのバーナへのメタノール供給量と冷却水量との関係を
示すグラフ。
めのバーナへのメタノール供給量と冷却水量との関係を
示すグラフ。
【図５】バーナの出口ガス温度を目標温度にするための
温調用水インジェクタの開度とバーナの火炎温度との関
係を示すグラフ。
温調用水インジェクタの開度とバーナの火炎温度との関
係を示すグラフ。
１ 起動用バーナ ２ リフォーマ ３ 冷却水蒸発器 ４ 燃料ガス発生用蒸発器 ５ ミキサ １０，１２ 演算部 １１ ＰＩ制御器 １３ 冷却水量設定部 １４ 火炎温度補償器 １５ インジェクタドライバ ＳＷ１〜ＳＷ３ スイッチ ＩＶ２１１，２２１ メタノールインジェクタ ＩＶ２１３ 水インジェクタ ＩＶ２２４ 温調用水インジェクタ ＴＩＣ２２９ バーナ出口ガス温度制御装置 ＴＩＳ２１２ 火炎温度計測センサ ＴＩＳ２１４ 冷却水蒸発器温度スイッチ ＴＩＳ２２９ バーナ出口ガス温度スイッチ
Claims (6)
- 【請求項１】 冷却水が供給される熱交換型の蒸発器を
内蔵し、火炎によって発生しかつ前記蒸発器で抜熱され
た高温のガスと前記蒸発器で蒸気化された冷却水とを混
合した混合ガスをリフォーマに供給する起動用バーナを
備えた燃料電池発電システムに適用され、 前記バーナに対する燃焼用燃料の供給量に基づいて、前
記混合ガスの温度を所定の目標温度に維持させるための
前記冷却水の目標供給量を設定する目標供給量設定手段
と、 前記冷却水の供給量を前記目標供給量に調整する供給量
調整手段とを備えることを特徴とする燃料電池発電シス
テムにおける起動用バーナの出口ガス温度制御装置。 - 【請求項２】 前記火炎の目標温度と実際の温度の偏差
に基づいて前記冷却水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
システムにおける起動用バーナの出口ガス温度制御装
置。 - 【請求項３】 前記混合ガスの目標温度と実際の温度の
偏差に基づいて、該偏差が無くなるように前記冷却水の
目標供給量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２または３に記載の燃料電池発電システム
における起動用バーナの出口ガス温度制御装置。 - 【請求項４】 前記補正手段が、前記混合ガスの温度が
前記目標温度を越えた場合に作動されることを特徴とす
る請求項３に記載の燃料電池発電システムにおける起動
用バーナの出口ガス温度制御装置。 - 【請求項５】 前記補正手段が、前記混合ガスの温度が
前記目標温度よりも低い所定の温度に達した時点から所
定の時間を経過した時点で作動され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起動用
バーナの出口ガス温度制御装置。 - 【請求項６】 前記蒸発器の温度が所定の蒸発可能温度
に達し、かつ、前記混合ガスの温度が前記目標温度より
も低い所定の温度以下であるときに、前記目標供給量を
前記蒸発器の空焚きを防止するための所定量に変更する
目標供給量変更手段を更に備えることを特徴とする請求
項１〜５のいずれかに記載の燃料電池発電システムにお
ける起動用バーナの出口ガス温度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001019400A JP2002231291A (ja) | 2001-01-29 | 2001-01-29 | 燃料電池発電システムにおける起動用バーナの出口ガス温度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001019400A JP2002231291A (ja) | 2001-01-29 | 2001-01-29 | 燃料電池発電システムにおける起動用バーナの出口ガス温度制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002231291A true JP2002231291A (ja) | 2002-08-16 |
Family
ID=18885283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001019400A Withdrawn JP2002231291A (ja) | 2001-01-29 | 2001-01-29 | 燃料電池発電システムにおける起動用バーナの出口ガス温度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002231291A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7922074B2 (en) | 2007-08-31 | 2011-04-12 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | System and method for matching colored lids to cartons |
-
2001
- 2001-01-29 JP JP2001019400A patent/JP2002231291A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7922074B2 (en) | 2007-08-31 | 2011-04-12 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | System and method for matching colored lids to cartons |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2001023669A (ja) | 燃料電池装置のための燃焼器空気流の制御方法 | |
| KR100495642B1 (ko) | 연료 전지 시스템 | |
| US6955860B2 (en) | Control of start-up combustor for fuel cell power plant | |
| WO2004000724A1 (en) | Fuel reforming device | |
| JP3480452B2 (ja) | 燃料電池システムおよびエネルギ供給システム | |
| JP6897777B2 (ja) | 燃料電池システム及び燃料電池システムの暖機方法 | |
| JP2002343385A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP4854848B2 (ja) | 加熱処理システムの制御方法 | |
| JP3452051B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| JP3882761B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| JP6835230B2 (ja) | 燃料電池システム及び燃料電池システムの暖機方法 | |
| JP2003095611A (ja) | 水素生成装置の起動方法 | |
| JP2002231291A (ja) | 燃料電池発電システムにおける起動用バーナの出口ガス温度制御装置 | |
| KR101949602B1 (ko) | 열, 수소 생성 장치 | |
| CN110959213B (zh) | 燃料电池系统和燃料电池系统的控制方法 | |
| JP2004164951A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP2003077517A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP3879366B2 (ja) | 燃料電池用改質システム | |
| WO2021038257A1 (ja) | 燃料電池システム、及び燃料電池システムの制御方法 | |
| JP2002289226A (ja) | 燃料電池発電装置の改質器温度制御システム | |
| JP3857109B2 (ja) | コージェネレーションシステムとそのためのユニット | |
| JPH06349510A (ja) | 燃料電池用燃料改質器の温度制御装置 | |
| JP7120323B2 (ja) | 燃焼システムおよび燃焼システムの制御方法 | |
| JP2002231279A (ja) | 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 | |
| JP6981089B2 (ja) | 燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法 |
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 |