JP2004196610A - System using reformer - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology by which the burner of a reformer stably continues combustion in a fuel-cell power generation system. <P>SOLUTION: The technology provides: a reformer, the burner for the reformer, a fan, a 1st passage where a hydrogen gas generated in the reformer is fed into a fuel cell and where an off-gas is also fed into the burner, a 2nd passage where the hydrogen gas generated in the reformer is made to bypass the fuel cell and is fed into the burner, a control part, a memory part, and a regulation means. The control part, in a process for heating the reformer by the burner, shifts the following stages in the following order: a 1st stage where propane is not fed into the reformer, a 2nd stage where propane is fed into the reformer and only the 2nd passage is opened, and a 3rd stage where propane is fed into the reformer and only the 1st passage is opened. The memory part memorizes the amounts of propane and air fed at each of the stages. The regulation means regulates the amounts of propane and air to be fed into the burner based on the memorized content of the memory part. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素ガスを生成する改質器を利用するシステム(改質器システム)に関する。特に、改質器を加熱するバーナの燃焼制御技術に関する。本発明の改質器システムの典型例には、改質器が生成した水素ガスと空気中の酸素を反応させて発電する燃料電池を用いる発電システムを挙げることができる。
【0002】
【従来の技術】特許文献1(特開2001−176528号公報)に燃料電池発電システムが開示されている。このシステムは、炭化水素系物質から水素ガスを生成する改質器と、改質器に炭化水素系物質を供給する炭化水素系物質供給手段と、改質器(特に改質器内の触媒)を加熱するバーナと、バーナに燃焼用燃料を供給する燃焼用燃料供給手段と、バーナに燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段を備えている。さらに、改質器が生成した水素ガスを燃料電池に送るとともに燃料電池で消費されなかった水素ガス(オフガス)をバーナに送る第1経路と、改質器が生成した水素ガスを燃料電池をバイパスしてバーナに送る第2経路を備えている。バーナに送られた水素ガスはバーナで燃焼されて改質器の加熱に用いられる。
上記の構成を有する燃料電池発電システムでは、バーナが改質器を加熱する過程において、以下の各状態が順に実現されていく。
第1状態:炭化水素系物質供給手段が炭化水素系物質を改質器に供給しない状態で、バーナの燃焼熱によって改質器内の触媒を加熱する。第1状態によって、触媒が約700℃まで昇温される。触媒温度が約700℃に達すると、第2状態へ移行する。
第2状態:炭化水素系物質供給手段が炭化水素系物質を改質器に供給しはじめる。改質器内で水素生成反応が開始する。第2状態では、触媒温度が安定していない可能性があるために、改質器が生成した水素ガスを燃料電池に送らない。即ち、第1経路を閉じて第2経路を開き、燃料電池をバイパスして水素ガスをバーナに送る。第2状態によって触媒温度が安定すると、第3状態へ移行する。
第3状態:第1経路を開いて第2経路を閉じて第3状態へ移行する。改質器が生成した水素ガスが燃料電池に送られる。燃料電池は、送られてくる水素ガスと空気中の酸素を用いて発電する。燃料電池で発電反応に消費されなかった水素ガス(オフガス)は、バーナに送られて燃焼用燃料の一部とされる。
【0003】
特許文献1に記載の燃料電池発電システムでは、バーナに供給される燃焼用燃料量や水素ガス量からバーナで必要な燃焼用空気量を計算し、その計算された燃焼用空気量となるように燃焼用空気供給手段が調整される。
また、特許文献2には、バーナに供給している燃焼用空気量や燃焼用燃料量を測定し、その測定結果に基づいて燃焼用空気量や燃焼用燃料量をフィードバック制御する装置が開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−176528号公報
【特許文献2】
特開2001−165431号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】燃料電池発電システムでは、第1状態から第2状態へ移行すると、バーナが必要とする燃焼用空気量が変わる。あるいは、燃焼用燃料量と燃焼用空気量の比率が変化する。第1状態では送られてこなかった水素ガスがバーナに送られたり、バーナに供給される燃焼用燃料量が変化するためである。また、第2状態から第3状態へ移行するときにも、バーナに送られてくる水素ガス量が変化したり、バーナに供給される燃焼用燃料量が変化したりするために、バーナが必要とする燃焼用空気量が変わる。あるいは、燃焼用燃料量と燃焼用空気量の比率が変化する。
特許文献1のシステムでは、状態が移行したときに燃焼用空気量を計算し直す時間が必要である。また、特許文献2のシステムでは、フィードバック制御による応答遅れがどうしても生じる。従って、これらのシステムでは、バーナに供給される燃焼用燃料量や水素ガス量が変化すると、その変化に対応して燃焼用空気量や燃焼用燃料量を調整するのが遅れる可能性がある。このため、状態移行時に、燃焼用空気量が多くなりすぎてバーナが失火したり、燃焼用空気量が少なくなりすぎてバーナで逆火現象が生じたりする可能性がある。
【0006】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、改質器のバーナを安定的に燃焼させつづけられる技術を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段と作用と効果】本発明で創作された請求項1の発明は、改質器を利用するシステム(改質器システム)に関する。典型的には燃料電池発電システムに具体化されるが、水素を燃料とする燃焼システムや水素を燃料とするエンジンシステムにも具象化される。
このシステムは、炭化水素系物質から水素ガスを生成する改質器と、改質器に炭化水素系物質を供給する炭化水素系物質供給手段と、改質器を加熱するバーナと、バーナに燃焼用燃料を供給する燃焼用燃料供給手段と、バーナに燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段と、改質器が生成した水素ガスを水素ガス消費部に送るとともに水素ガス消費部で消費されなかった水素ガスをバーナに送る第1経路と、改質器が生成した水素ガスを水素ガス消費部をバイパスしてバーナに送る第2経路とを備えている。同システムは、さらに、制御装置と記憶手段と調整手段を備えている。
制御装置は、バーナが改質器を加熱する過程で、炭化水素系物質供給手段が炭化水素系物質を供給しない第1状態から、炭化水素系物質供給手段が炭化水素系物質を供給するとともに第1経路を閉じて第2経路を開いている第2状態を経て、炭化水素系物質供給手段が炭化水素系物質を供給するとともに第1経路を開いて第2経路を閉じている第3状態に順に切換える。記憶手段は、それぞれの状態で供給する「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を記憶している。記憶手段に記憶されている「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」は、第1状態と第2状態と第3状態に応じてそれぞれ固有に設定されている。調整手段は、記憶手段の記憶内容に基づいて、燃焼用燃料供給手段が供給する燃焼用燃料量と燃焼用空気供給手段が供給する燃焼用空気量を調整する。
【0008】
ここでいう燃料量と空気量は単位時間あたりの量を言い、流量に相当する。上記記憶手段では、燃料量を質量の単位で記憶していてもよい。あるいは通電する電流に比例して開度を変える比例弁によって燃料量が調整される場合には、比例弁に通電する電流の単位で燃料量を記憶していてもよい。同様に、空気量を質量の単位で記憶していてもよいし、燃焼用空気供給手段がファンである場合は、ファン回転数の単位で空気量を記憶していてもよい。
状態毎に「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を記憶しておくと、いずれの状態でも、バーナで失火や逆火が生じない関係を記憶しておくことができる。状態が移行したときには、その移行タイミングに合わせて、移行後の状態で失火や逆火が生じない燃焼用燃料量と燃焼用空気量に調整されることになる。このため、状態が移行しても、空気過多状態又は燃料過多状態にならず、バーナにおいて安定的な燃焼を継続できる。
【0009】
上記したシステムに、改質器で水素ガス生成反応を実現する触媒の温度を検出する触媒温度センサを付加することが好ましい。この場合、記憶手段には、第1状態に対応して「センサ検出温度と燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を記憶しておくことが好ましい(請求項2)。
このシステムによると、第1状態では、触媒温度に応じて燃焼用燃料量と燃焼用空気量を変化させることができる。例えば、第1状態で用いる「センサ検出温度と燃焼用燃料量と燃焼用空気量」に、触媒温度が高くなるにつれて燃焼用燃料量と燃焼用空気量が少なくなる関係が記憶されている場合には、触媒温度が高くなるにつれてバーナに供給される燃焼用燃料量と燃焼用空気量が少なくなっていく。この場合、触媒温度が上がるにつれて、触媒温度の上昇速度が減少していくことになる。このために、触媒温度が目的とする温度を大きくオーバーしまうことを防止でき、触媒の劣化を防止することができる。
【0010】
また、記憶手段に、第1状態から第2状態に切換わる第1遷移状態で用いる「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」と、第2状態から第3状態に切換わる第2遷移状態で用いる「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を記憶しておくことが好ましい(請求項3)。
第1状態では、水素ガスが生成されないために、第2経路は空気(又は空気リッチなガス)で満たされている。このために、第2状態に移行した直後には、水素に代えて空気(又は空気リッチなガス)がバーナに供給される。第1状態から第2状態の切換わる第1遷移状態で用いる「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を別に記憶しておき、そこに第2経路から空気(又は空気リッチなガス)がバーナに供給されることを織り込んでおくと、状態切換えに伴う遷移状態でバーナは良好に燃焼しつづける。
第2状態では、第1経路は空気(又は空気リッチなガス)で満たされている。このために、第3状態に移行した直後には、水素に代えて空気(又は空気リッチなガス)がバーナに供給される。第2状態から第3状態の切換わる第2遷移状態で用いる「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を別に記憶しておき、そこに第1経路から空気(又は空気リッチなガス)がバーナに供給されることを織り込んでおくと、状態切換えに伴う遷移状態でバーナは良好に燃焼しつづける。
遷移状態の持続期間は予め時間で設定してもよい。この場合、第2経路(第1経路)の長さや口径等に応じて時間を設定しておくことが好ましい。
【0011】
また、改質器で水素ガス生成反応を実現する触媒の温度を検出する触媒温度センサを備えており、制御装置が、センサ検出温度が所定値に達すると第1状態から第2状態へ移行させるとともに、センサ検出温度が前記所定値付近に安定すると第2状態から第3状態へ移行させるものである場合、第3状態の間のセンサ検出温度が前記した所定値から離れるシステムについて、調整手段に、センサ検出温度が所定値に近づくように燃焼用燃料供給手段が供給する燃焼用燃料量及び/又は燃焼用空気供給手段が供給する燃焼用空気量を変更する変更手段を設けておくことが好ましい(請求項4)。
工場出荷時に、第3状態で用いる「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を記憶手段に記憶しておくと、多くの場合には、改質反応に適した触媒温度に調整される。しかしながら、用いる燃焼用燃料の質や、システムがおかれている環境によって意図した触媒温度に調整されない場合がある。このような場合に、燃焼用燃料供給手段が供給する燃焼用燃料量や燃焼用空気供給手段が供給する燃焼用空気量を変更する手段が設けられていると、改質反応に適した触媒温度が得られるように調整することができる。
【0012】
請求項4の改質器システムの場合、センサ検出温度と前記所定値との差に基づいて、燃焼用燃料供給手段が供給する燃焼用燃料量及び/又は燃焼用空気供給手段が供給する燃焼用空気量を変更する程度を決定することが好ましい(請求項5)。
変更の程度が決定されると、改質反応に適した触媒温度が得られるように調整する作業が簡単化される。
【0013】
また、請求項4又は5の改質器システムにおいて、燃焼用燃料供給手段が供給する燃焼用燃料量及び/又は燃焼用空気供給手段が供給する燃焼用空気量が所定範囲を超えて変更された場合に、異常の報知及び/又はシステム動作の停止を実行する手段を設けておくようにしてもよい(請求項6)。
用いる燃焼用燃料の質等によって意図した触媒温度に調整されないことはあるが、大抵の場合、上記した所定範囲内で燃焼用燃料量や燃焼用空気量を変更すれば意図した触媒温度に調整できる。所定範囲を超えて燃焼用燃料量や燃焼用空気量が変更される場合は、システムにおいてなんらかの異常が発生している可能性が高い。本発明は、異常を報知したり、システム動作を停止したりすることによって、異常が発生しているシステムが動作し続けることを防止する。
【0014】
【発明の実施の形態】上記した各請求項に記載の発明は、以下に示す形態で好適に実施することができる。
(形態1)請求項に記載の水素ガス消費部は燃料電池であり、改質器システムは燃料電池発電システムである。
(形態2)請求項に記載の改質器は、炭化水素系物質(例えばプロパン)と水蒸気を高温の触媒の下で反応させることによって水素ガスを生成する。
(形態3)請求項に記載の炭化水素系物質と燃焼用燃料はプロパンである。炭化水素系物質供給手段は、容器に収容されているプロパンを改質器に供給する。燃焼用燃料供給手段は、容器に収容されているプロパンをバーナに供給する。
(形態4)請求項に記載の燃焼用空気供給手段はファンである。ファンの回転数が大きくなるにつれてバーナに供給される燃焼用空気量は大きくなる。
(形態5)請求項に記載の燃焼用燃料供給手段は、比例弁とその比例弁に通電する電流を制御する装置とによって構成される。比例弁に通電する電流が大きくなるにつれて弁の開度が大きくなり、これによりバーナに供給される燃焼用燃料量が大きくなる。
(形態6)請求項に記載の記憶手段は、横軸にファン回転数をとるとともに縦軸に比例弁電流をとった座標平面上に描かれた線分を第1状態に対応づけて記憶しており、同座標平面上に描かれた点を第2状態に対応づけて記憶しており、同座標平面上に描かれた点を第3状態に対応づけて記憶している。第3状態の点は、燃料電池の発電量に応じて同座標平面上での位置を変える。第1状態に対応する線分は触媒温度に対応して伸びており、触媒温度が低温であれば線分のうちの大きなファン回転数と比例弁電流が採用され、触媒温度が高温であれば線分のうちの小さなファン回転数と比例弁電流が採用される。
(形態7)請求項に記載の記憶手段は、第1状態に対応付けて、触媒温度が第1所定温度以下の場合にはファン回転数が第1所定数であることを記憶しており、触媒温度が第2所定温度以上の場合にはファン回転数が第2所定数であることを記憶しており、触媒温度が第1所定温度以上で第2所定温度以下の場合には、ファン回転数が第1所定数から第2所定数に変化する関係を記憶している。
(形態8)第3状態の間のセンサ検出温度が所定値から大きく離れるシステムについては、センサ検出温度が所定値に近づくように、記憶手段に記憶されていて第3状態で参照する「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を記憶しなおす手段が設けられている。
【0015】
(形態9)燃料電池発電システムの場合、燃料電池の発電量を複数段階のいずれかから選択できる。例えば、燃料電池の発電量は、500、1000、1500(W)のいずれかから選択される。燃料電池で発電運転をしている最中に発電量が変えられることもある。燃料電池の発電量が複数段階存在する場合、記憶手段は、第3状態に対応づけて、燃料電池の発電量の段階毎に「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を記憶している。例えば、燃料電池が上記した3つの発電量のいずれかに設定される場合、第1記憶手段は、3段階の発電量のそれぞれに対応した「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を記憶している。
(形態10)請求項に記載の制御装置は、第1状態から第2状態へ移行するとき及び/又は第2状態から第3状態へ移行するときにバーナを点火動作させる。
このようにすると、状態が移行するときに、万が一バーナが失火したとしてもすぐに再点火できる。
【0016】
【実施例】
(第1実施例)以下、本発明を具体化した燃料電池発電システムについて説明する。
図1は、燃料電池発電システム10の概略システム図を示したものである。燃料電池発電システム10は、改質器20と、バーナ22と、ファン24と、原燃料ガス収容部30と、燃料電池40と、制御部50等から構成されている。
改質器20は、原燃料ガス収容部30から供給された炭化水素系の原燃料(プロパン)と水蒸気を高温の触媒の下で反応させて水素を生成する。改質器20内には、水素生成反応を促す触媒が収納されている。触媒温度が約700℃以下であると水素生成反応が充分に起こらないために、改質器加熱用のバーナ22によって触媒が約700℃まで加熱される。改質器20の動作は制御部50が制御する。図1の破線は、各種装置と制御部50とを接続する信号線を表している。
改質器20の内部には、触媒の温度を検出する触媒温度センサ26が設置されている。触媒温度センサ26は制御部50と接続されている。触媒温度センサ26は、検出した温度を制御部50に出力する。これにより制御部50は触媒温度を監視できる。触媒温度センサ26は、触媒の温度を直接に検出するものであってもよいが、改質器の容器温度等にように、触媒温度に連動して変動する部分の温度から間接的に触媒温度を検出するものであってもよい。
ファン24は、羽根を回転させるモータを有している。このモータは、制御部50から出力される制御信号に応じた回転数で羽根を回転させる。ファン24が駆動することによってバーナ22に燃焼用空気が供給される。ファン24の回転数が大きいとバーナ22に供給される燃焼用空気量が多くなり、回転数が小さいとバーナ22に供給される燃焼用空気量は少なくなる。
【0017】
原燃料ガス収容部30はプロパンを収納している。原燃料ガス収容部30には、経路70aが接続されている。経路70aは、原燃料ガス収容部30からプロパンを送る。経路70aは途中で二手に分かれている。その一方は、改質器20側に伸びる経路70bであり、他方は、バーナ22側に伸びる経路70cである。経路70bには弁86が挿入されている。弁86を開けると、原燃料ガス収容部30のプロパンが改質器20に送られる。弁86は、制御部50から出力される制御信号に基づいて開度が調整される。経路70cには、比例弁82と大小2つの径をもつノズル84が配置されている。比例弁82を開けると、原燃料ガス収容部30のプロパンがバーナ22に送られる。比例弁82は、制御部50から出力される制御信号に基づいて電流を流し、その電流量に比例して開度が変化する。比例弁82の開度が大きいとバーナ22に送られるプロパン量が多くなり、開度が小さいとバーナ22に送られるプロパン量が少なくなる。
ノズル84は大径又は小径のいずれかが選択される。ノズル84の径は、制御部50からの制御信号に基づいて選択される。このシステム10では、比例弁82とノズル84の径(大又は小)とを組合せることによって、バーナ22に供給可能なプロパン量のレンジを広く確保している。
バーナ22は、送られてくるプロパンを燃焼して改質器20内の触媒を加熱する。バーナ22は、プロパンのみならず改質器20が生成した水素ガスも燃焼する。この点は後述する。バーナ22は、制御部50から出力される制御信号に基づいて点火動作や消火動作を行なう。
【0018】
改質器20には、改質器20に水(水蒸気)を送る経路90と、改質器20が生成した水素ガス(改質ガス)を送る経路60aとが接続されている。改質器20は、経路90から送られてくる水蒸気と、経路70bによって送られてくるプロパンとを用いて水素生成反応を起こす。改質ガス経路60aには弁88が設置されている。弁88には、燃料電池40側に伸びる経路60bと、燃料電池40をバイパスしてバーナ22側に伸びる経路60cが接続されている。弁88は、制御部50から出力される制御信号に基づいて経路60b,60cのいずれかを開口する。
経路60bは燃料電池40と接続されている。経路60b内を流れる水素ガスは燃料電池40に取り込まれる。燃料電池40は、この水素ガスを消費して発電する(請求項で言う水素ガス消費部)。具体的には、水素ガスと空気中の酸素とを反応させて電気を発生させる。燃料電池40は、送られてくる水素ガスのすべてを発電反応に消費することができない。発電反応に消費されなかった水素ガス(オフガス)は、経路62(請求項で言う第1経路)によってバーナ22に送られる。バーナ22は、送られてきた水素ガスを燃焼する。本システム10では、プロパンだけでなく水素ガスもバーナ22において燃料として使用される。燃料電池40は、制御部50から出力される制御信号に基づいて駆動する。なお、燃料電池40の発電量は多段階に調整でき、本実施例では3段階のいずれかに調整できる。本実施例の燃料電池40において、最も小さい発電量は500(W)であり、最も大きい発電量は1500(W)である。そして、それらの間の1000(W)でも発電できる。
弁86の開度が変えられると改質器20に供給されるプロパン量が変わり、改質器20に供給されるプロパン量が変わると改質器20で生成される水素ガス量が変わり、改質器20で生成される水素ガス量が変わると燃料電池40に供給される水素ガス量が変わり、燃料電池40に供給される水素ガス量が変わると燃料電池40で発電される電力が変わる。燃料電池40の発電量が変わると燃料電池40からバーナ22に送られるオフガス量も変わる。
経路60c(請求項の第2経路)は、燃料電池40(水素ガス消費部)をバイパスして水素ガスをバーナ22に送る。第1経路60bが閉じられて第2経路60cが開かれるのは、改質器20内の触媒温度が安定しておらず、水素ガスを安定して生成できないときである。この点は後で詳しく説明する。
【0019】
続いて図2を参照して、制御部50の構成について説明する。制御部50は、処理部120と、記憶部122と、入力ポート124と、出力ポート126とを備えている。処理部120は、図示省略の信号線によって入力ポート124や出力ポート126と接続されている。また処理部120は、記憶部122の記憶内容を参照できるように構成されている。処理部120は、予め設定されたプログラムに従って燃料電池発電システム10の動作を統括的に制御する。記憶部122は、種々のデータを記憶している。記憶部122の記憶内容については後で詳しく説明する。入力ポート124には、触媒温度センサ26が接続されており、温度センサ26が検出する触媒温度が常時入力されている。また、図示していないリモコンから出力される発電運転開始信号や発電運転停止信号を入力する。リモコンの操作は本システム10の使用者が行なう。入力ポート124に入力される触媒温度や発電運転開始(停止)信号等は、処理部120に取り込まれる。出力ポート126は、各機器20,22,24,40,82,84,86,88等と接続されている。処理部120は、出力ポート126を介して各機器に対して制御信号を出力する。なお、制御部50は、上記した他にもいわゆるFR信号やファン回転数検知信号等を取り込んだり、他の機器に対して制御信号を出力しているが、これらは公知の燃料電池発電システムと同様であり、詳しい説明は省略する。
【0020】
次に、図3を参照して、本システム10の動作を簡単に説明する。図3には、燃料電池発電システム10の動作タイムチャートを簡単に示している。
(状態1:モードI)
改質器20内の触媒温度を上げるためにバーナ22によって触媒を加熱する。この状態1では、プロパンガスをバーナ22に送る。弁82が開かれている。弁82の開度がどのようにされるか、そしてノズル84の径がどのように選択されるかは後で詳しく説明する。状態1では、弁86は閉じられており、プロパンが改質器20に供給されないようになっている。状態1によって、改質器20内の触媒が約700℃まで加熱される。
【0021】
(状態2:モードII)
弁86を開けて改質器20にプロパンを供給する。経路90から改質器20に水を送る。これにより、改質器20内で水素生成反応が起こって水素が生成される。水素生成反応はかなりの吸熱反応である。このために、水素を生成すると触媒温度が下がる。この状態2では、水素を連続して生成し続けても、触媒温度が約700℃に維持されるようにする。即ち、触媒温度を安定させて、それにより水素ガスを安定して生成させるためのモードである。
状態2では、弁88によって第2経路60cが開放されている(第1経路60bは閉じられている)。このために、改質器20で生成された水素ガスは、燃料電池40をバイパスしてバーナ22に送られる。
【0022】
なお、状態1のときは水素ガスを生成しないために、状態2の移行時には経路60a,60c,62内に空気リッチなガスが充填されている。このため、状態2に移行してからしばらくは、経路60a,60c,62内の空気リッチなガスがバーナ22に供給される。従って、状態2に移行した時に第2経路から水素が送られてくるものとしてファン24を駆動すると、バーナ22では空気過多状態になる。この場合、バーナ24の炎が安定せず(炎がリフトする現象が起こる)失火する可能性もある。本システム10では、状態2への移行直後には経路60a,60c,62内の空気リッチなガスが送られてくることを考慮して、ファン24の回転数(ファン24がバーナ22に供給する燃焼用空気量)や比例弁82の電流量(バーナ22に供給するプロパン量)を制御する。以下では、このようにしてバーナ22に供給する燃焼用空気量やプロパン量を調整することを「エアーかみ対策」と記載する。エアーかみ対策は、請求項でいう遷移状態で実行される。
【0023】
(状態3:モードIII)
本モードでは、触媒温度が安定した下で水素ガスが生成される。弁88によって第1経路60bが開かれている(第2経路60cが閉じられる)。改質器20で生成された水素ガスは、経路60a,60bを介して燃料電池40に送られる。燃料電池40は発電運転を行なう。燃料電池40で消費されなかった水素ガス(余った水素ガス;オフガス)は、経路62によってバーナ22に送られる。
状態2への切換え時と同様に、状態3へ移行してからしばらくは「エアーかみ対策」を行なう。状態2の状態では経路60bには空気リッチなガスが充填されている。このために、状態3へ移行してからしばらくは、経路60b内の空気リッチなガスがバーナ22に供給される。この空気リッチなガスを考慮してバーナ22に供給する燃焼用空気量やプロパン量を調整する。
【0024】
続いて制御部50の記憶部122で記憶されているデータについて説明する。図4から図10に記憶部122に記憶されている複数のデータが示されている。図4に示すように、記憶部122は、モード毎のノズル径を記憶している。状態1のときは大径であり、状態2と状態3のときは小径である。
【0025】
図5に示すように、記憶部122は、触媒温度に対するファン回転数の関係を記憶している。この図5の記憶内容は状態1のときに参照されるものである。触媒温度が500℃未満の場合は、ファン回転数が高く(300Hz)指定されている。触媒温度が500℃から680℃までの間は、触媒温度が上昇する程ファン回転数が減少している。また、触媒温度が680℃を超えると、ファン回転数が低く(120Hz)指定される。
【0026】
図6〜図8に示すように、記憶部122は、ファン回転数と比例弁電流量を記憶している。図6の記憶内容は状態1のときに参照されるものである。図7の記憶内容は状態2のときに参照されるものである。また図8の記憶内容は状態3のときに参照されるものである。
図6には、点Aと点Bを結ぶ線分が示されている。ファン回転数がx1(Hz)のときは比例弁電流がy1(mA)である(点A)。x1の具体的な数値は300(Hz)である。比例弁電流がx2(Hz)のときは比例弁電流がy2(mA)である(点B)。x2の具体的な数値は120Hzである。なお、図6における座標の右側に記載した数値(単位はW)は、その点におけるプロパン量をバーナ22の加熱量として表現したものである。例えば、点Aでは(比例弁電流がy1(mA)のときは)、バーナ22の加熱量が3500(W)になる量のプロパンがバーナ22に供給されることを示している。また、点Bでは(比例弁電流がy2(mA)のときは)、バーナ22の加熱量が1100(W)になる量のプロパンがバーナ22に供給されることを示している。
なお、図6のようにファン回転数と比例弁電流の関係を線分として記憶せずに、この線分の傾き(y1−y2)/(x1−x2)を記憶しておくだけでもよい(即ち空燃比を記憶しておく)。図5の記憶内容と触媒温度によってファン回転数が決まるので、線分の傾きさえあればファン回転数から比例弁電流量を特定することができる。
【0027】
図7に示されるように、状態2のときに参照されるデータには、点Cのみが記憶されている。点Cは、ファン回転数がx3(Hz)であって、比例弁電流がy3(mA)である。なお、状態2の間は、バーナ22の加熱量が900(W)になる。その加熱量の内訳としては、プロパンを燃焼することによる加熱量が300(W)であり、水素ガス(経路60a,60c,62から送られてくる水素ガス)を燃焼することによる加熱量が600(W)である。状態2の間は、300(W)の加熱量になる量のプロパンがバーナ22に供給されるとともに、600(W)の加熱量になる量の水素ガスが改質器20で生成される。「600(W)」という数値は、本実施例の改質器20を駆動した実験によって予め求められたものである。
【0028】
図8に示すように、状態3のときに参照されるデータには、点Dと点Eと点Fが記憶されている。点Dは、燃料電池40の発電量が500(W)に設定されているときに参照される。また、点Eは発電量が1000(W)のときに参照され、点Fは発電量が1500(W)のときに参照される。点Dでは、ファン回転数がx4(Hz)のときに比例弁電流がy4(mA)である。点Fでは、ファン回転数がx5(Hz)のときに比例弁電流がy4(mA)である。本実施例では、いずれの点D,E,Fでも、比例弁電流量が同じになっている。
なお、比例弁電流量がy4(mA)のときは、バーナ22の加熱量が400(W)になる量のプロパンがバーナ22に供給される。また、燃料電池40の発電量が500(W)のとき(点Dを採用するとき)は、バーナ22の加熱量が400(W)になる量のオフガスがバーナ22に供給される。従って、燃料電池40の発電量が500(W)のときはバーナ22の加熱量が800(400+400)(W)になる。オフガス量が400(W)であるということは、本実施例の改質器20を駆動した実験によって予め求められている。また、燃料電池40の発電量が1500(W)のとき(点Fを採用するとき)は、バーナ22の加熱量が1100(W)になる量のオフガスがバーナ22に供給される。燃料電池40の発電量が1500(W)のときはバーナ22の加熱量が1500(400+1100)(W)である。「1100(W)」という数値も、本実施例の改質器20を駆動した実験によって予め求められたものである。
本実施例では燃料電池40の発電量が大きくなると、オフガス量が多くなる。そのために、バーナ22に燃焼用燃料を供給する比例弁82に通電する電流は、発電量によらないで一定に維持される。オフガスによる熱量と燃焼用燃料による熱量の総和は、発電量に応じて増減する必要があるところ、発電量に依存して変化するオフガスによる熱量が発電量に応じて増減する必要がある必要熱量に呼応して変化すれば、燃焼用燃料量については一定に維持することができる。図8のデータは、上記条件が得られる場合のものである。この場合、燃焼用燃料量は一定に維持しても、オフガス量が発電量に応じて増減するために、燃焼用空気量は発電量に応じて切換えられる。発電量に依存して変化するオフガスによる熱量が発電量に応じて増減する必要がある必要熱量に呼応して変化しない場合には、発電量に応じて燃焼用燃料量と燃焼用空気量の両者を変化させるデータを記憶しておく。
【0029】
制御部50は、状態2への移行時のエアーかみ対策用に、図9に示すデータを記憶している。このデータは、状態1から状態2に切換った直後の第1遷移状態で参照される。エアーかみ対策用としては点C’のみを記憶している。他の2つの点Bと点Cは、点C’の位置を図示するための参照として示しているだけであって、エアーかみ対策用として記憶されているデータではない。
点C’のときは、バーナ22の加熱量が900Wになる量のプロパンが供給される(そのように比例弁電流量が調整される。実際には、状態1ではノズル径が大きく、状態2ではノズル径が小さいので、図9の点C’でのプロパン量の方が図6の点Bでのプロパン量よりも小さいにもかかわらず、比例弁電流量は大きくされる)。
状態2に移行してからしばらくは(本実施例ではt1秒間)、ファン回転数と比例弁電流が点C’で示される値に調整される。そして、状態2に移行してからt1(秒)が経過すると、点Cの関係(図7)に調整される。このとき、点C’から点Cに向けてt1’秒をかけて徐々に変化させてもよい。
また、水素ガスをうまく燃焼させるためにはプロパンよりも多くの燃焼用空気が必要であることが、点C’と点Cを比べるとよくわかる。
【0030】
制御部50は、状態3への移行時のエアーかみ対策用に、図10に示すデータを記憶している。このデータは状態2から状態3に切換った直後の第2遷移状態で参照される。このエアーかみ対策用としては点D’を記憶している。なお図10の点Cと点Dは、点D’の位置を図示するための参照として示しているだけであって、エアーかみ対策用として記憶されているデータではない。
点D’のときは、バーナ22の加熱量が800Wになる量のプロパンが供給される。状態3に移行してからしばらくは(本実施例ではt2秒間)、ファン回転数と比例弁電流が点D’の関係になるように調整される。状態3に移行してからt2(秒)が経過すると点Dの関係(図8)に調整される。この場合、点D’から点Dに向けてt2’秒をかけて徐々に変化させてもよい。
【0031】
次に、制御部50が行なう発電運転処理について説明する。図11と図12には、制御部50が行なう発電運転処理のフローチャートが示されている。
制御部50は、発電運転開始命令があるか否かを常時監視している(ステップS2)。システム使用者によって発電運転を開始するようにリモコンが操作されて、その操作によってリモコンから出力された信号を入力すればYESとなる。なお、ある時刻になると自動的に発電運転開始命令が入力されるように設定しておくこともできる。
【0032】
(状態1:モードI)
発電運転開始命令が入力されると(ステップS2でYESの場合)、ステップS4に進む。ステップS4では、比例弁82を開けるとともにノズル84の大径を選択する。これらの動作は、比例弁82とノズル84に信号を出力することによって行なう。これにより、プロパンがバーナ22に供給される。ステップS4では弁86が閉められた状態である。
続いて、ステップS6を実行する。ステップS6では、触媒温度と図5の記憶内容と図6の記憶内容に基づいて比例弁電流量とファン回転数を設定する。具体的には次のような処理を行なう。ステップS6を開始する時点では、改質器20内の触媒温度が低いために(500℃以下)、ファン回転数をx1(Hz)に設定し、比例弁電流量をy1(mA)に設定する(点A)。そして、バーナ22を点火する。その後は、監視している触媒温度の上昇に伴なってファン回転数を徐々に下げていくとともに(図5参照)、ファン回転数を下げていくにつれて比例弁電流量も下げていく(図6参照)。このように、触媒温度が上がるにつれてファン回転数と比例弁電流量とを下げていくことによって、設定したい温度(700℃)よりも高温になり過ぎることを防止している。これにより、触媒が劣化することが防止される。
ステップS6によって触媒温度が680℃以上になると、ファン回転数をx2(Hz)に設定するとともに、比例弁電流量をy2(mA)に設定する(点B)。点Bの関係に設定すると、続いてステップS8に進む。
ステップS8では、触媒温度が700℃以上に達したか否かを監視する。触媒温度が700℃以上に達した場合(ステップS8でYESの場合)は、状態1を終了してステップS10に進む(状態2)。触媒温度が700℃に達していない場合(ステップS8でNOの場合)は、触媒温度が700℃に達するまで待機する。
【0033】
(状態2:モードII)
ステップS10では弁86を開ける。これにより、改質器20にプロパンが供給されることになる。さらには、経路90によって水を改質器20に供給する。ステップS10の状態(状態2の状態)では、弁88によって、経路60cが開かれるとともに経路60bが閉じられている。また、ステップS10ではノズル84が小径に変更される。ステップS10とほぼ同時にステップS12を実行する。ステップS12ではエアーかみ対策が実行される。具体的には、図9の記憶内容に基づいて比例弁電流量とファン回転数を調整する。ファン回転数をx3’(Hz)に設定するとともに、比例弁電流量をy3’(mA)に設定する(点C’)。この状態でt1秒間待機すると、続いてステップS14を実行する。このt1秒は、経路60a,60c,62の長さや口径に応じて設定される値である。例えば、経路60a,60c,62が長いと、状態2への移行時にバーナ22に空気が長時間継続して送られるために、より大きい値がt1として設定される。
ステップS14では、図7の記憶内容に基づいて比例弁電流量とファン回転数を設定する。具体的には、ファン回転数をx3(Hz)に設定するとともに、比例弁電流量をy3(mA)に設定する(点C)。そしてステップS16に進む。ステップS16では、触媒温度が690℃から710℃までの範囲に30秒間収まったか否かを判定する。即ち、触媒温度が安定したか否かを判別する。ここでYESと判定されると、状態2を終了してステップS18に進む(図12参照;状態3)。
【0034】
(状態3:モードIII)
ステップS18では、弁88に対して信号を出力して経路60bを開けるとともに経路60cを閉じる。この処理を行なうと、次のステップS20に進む。
ステップS20では、エアーかみ対策を行なう。具体的には、図10の記憶内容に基づいて比例弁電流量とファン回転数を設定する。即ち、ファン回転数をx4’(Hz)に設定するとともに比例弁電流量をy4’(mA)に設定する(点D’)。点D’の関係に調整された状態でt2秒間待機した後にステップS22を実行する。このt2秒は、経路60a,60b,62の長さや口径に応じて設定される値である。
ステップS22では、図8の記憶内容に基づいて比例弁電流量とファン回転数を設定する。燃料電池40の発電量が500(W)に設定されている場合は、ファン回転数をx4(Hz)に設定するとともに、比例弁電流量をy4(mA)に設定する(点D)。また、燃料電池40の発電量が1000Wや1500Wに設定された場合は、点Eや点Fの関係となるようにファン回転数と比例弁電流量を設定する。なお、状態3が実行されている間は、燃料電池40の発電量を変更することができる。例えば、500(W)から1500(W)に変更されると、点Dの関係に調整されていたものを点Fの関係に調整し直す。この点はフローチャートに示していない。
ステップS22を終了すると、発電運転停止命令があるか否かを監視する(ステップS24)。システム使用者が発電運転を停止するようにリモコンを操作し、その操作によって出力された信号を入力するとYESとされる。なお、発電運転を開始してから所定時間経過後に発電運転を自動的に停止してもよい。発電運転停止命令があると(ステップS24でYESの場合)、発電運転処理を終了する。このとき、バーナ22を消火し、比例弁82と弁86を閉じ、改質器20の動作をOFFし、経路90によって水が送られることを禁止し、ファン24の回転を停止し、燃料電池40の動作をOFFする。
【0035】
なお、上記のフローチャートでは示されていないが、制御部50は次のような処理も行なう。制御部50は、状態2への移行時と状態3への移行時にバーナ22を連続して点火動作させる。このようにすると、状態が移行するときに、万が一バーナが失火したとしてもすぐに再点火できる。
【0036】
図13には、本システム10を駆動する過程で、バーナ22に供給される空気量とバーナに供給される燃料量(プロパン量+水素ガス量)がどのように変化していくかを示している。図13は、燃料電池40の発電量が500(W)に設定されている場合を例にしている。点A→点B→点C’→点C→点D’→点Dと推移している。点Aから点Bの間はプロパン量及び空気量が徐々に減っていく。このAB間は、プロパン量と空気量との比(空燃比;線分ABの傾き)が一定である。
点C’ではプロパン量が900(W)である。点C’のときの空燃比は、点Aや点Bと比べて燃料が多い。これは、エアーかみ対策が実施されているためである。即ち、状態1から状態2への移行時に、経路60a,60c,62内の空気がバーナ22に供給されるために、プロパンを燃焼するときの理想的な空燃比(直線AB)よりも空気量を少なくしている。
点Cのときの空燃比は、点Aや点Bの場合と比べて燃焼用空気が多い。これは、点Cのときは、水素ガスをうまく燃焼させるために多くの空気が必要だからである。(水素ガスが多く含まれると逆火しやすくなるために多くの空気量が必要になる。)
点D’のときの空燃比は、点Aや点Bの場合と比べて燃料が多い。これは、エアーかみ対策が実施されているためである。点Dのときの空燃比は、点Aや点Bと比べて空気量が多い。これは、水素ガスをうまく燃焼させるために多くの空気量が必要だからである。
【0037】
上記した第1実施例のシステム10では、状態毎の比例弁電流量とファン回転数が記憶部122にインプットされており、そのインプットされている記憶内容に基づいて、バーナ22に供給されるプロパン量と空気量が調整される。状態が移行したときには、その移行タイミングに合わせて移行後の状態における最適なプロパン量と空気量に調整される。このため、状態が移行しても、バーナ22において空気過多又は燃料過多といった現象が生じない。本システム10によると、バーナ22において安定的な燃焼を実現できる。
また、システム10では、状態2や状態3へ移行してからしばらくは「エアーかみ対策」が実行される。このために、第2状態や第3状態へ移行したときにバーナにおいて空気過多になって失火することが防止される。
【0038】
(第2実施例)ここでは、第1実施例と異なる点を説明する。本実施例では、状態3の間に、触媒温度が700℃から大きくかけ離れると比例弁電流量を補正する。
図14を参照して、具体的にどのように補正するかを説明する。制御部50は、触媒温度センサ26の検出温度が710℃より高くなったり、あるいは690℃より低くなったりすると、比例弁電流量(即ちプロパン量)を補正する。例えば、710〜720℃の間になると、バーナ22の燃焼熱量が10(W)小さくなるように比例弁電流量を下げる。例えば、状態3の点Dの関係に調整されている場合であれば、プロパン量が390Wになるように比例弁電流量が補正される。プロパン量を10W小さくしたにもかかわらず触媒温度が上昇して720℃を越えると、そこから20W小さくなるように比例弁電流量をさらに下げる。この場合、700℃付近に安定しているときにバーナ22に供給されるプロパン量よりも30W小さくなる(図14の表では「−30」と示されている)。例えば、点Dの関係に調整されている場合であれば、370(W)になるように調整される。さらに触媒温度が上昇して730℃以上になると、そこから50(W)小さくなるように比例弁電流量を下げる。この場合、700℃付近に安定しているときにバーナ22に供給されるプロパン量よりも50(W)小さくなる(図14の表では「−50」と示されている)。触媒温度センサ26の検出温度が690℃より小さくなった場合も、図14に従って比例弁電流量が調整される。
【0039】
上記の場合は、プロパン量のみを補正しており、空気量を補正していない。本実施例のシステム10では、触媒温度が700℃付近になるように、状態3におけるプロパン量と空気量が記憶されている。従って、触媒温度に大きくズレが生じることは通常ありない。触媒温度が大きくずれるということは、比例弁82のずれや、プロパンガスの特性に問題があること等が考えられる。この場合、プロパン量を補正することによって、意図した熱量に調整される。意図した熱量に調整されれば意図した空気量が必要とされるはずであり、燃焼空気量を調整する必要がない。従って、本実施例ではプロパン量のみを補正している。但し、本技術は、プロパン量のみを補正することに限定されることはなく、空気量のみを補正してもよいし、プロパン量と空気量を同時に補正するようにしてもよい。
【0040】
また、上記のようにしてプロパン量を補正した場合には、その後にその補正を継続することが好ましい。例えば、燃料電池40の発電量が500(W)のときにプロパン量をプラス10(W)補正することを学習した場合には、発電量を500(W)から1000(W)に変更しても、プラス10(W)の補正を継続して行なう。このようにすると、発電量が変更されても700℃付近に触媒温度を安定させることができる。
【0041】
また、例えば、燃料電池40の発電量が500Wのときにプロパン量をプラス10W補正することを学習した場合には、発電量を500Wから1000Wに変更すると、プラス20Wの補正を行なうようにしてもよい。発電量を500Wから1000Wに2倍に変更したために、それに対応して補正量も2倍するのである。
【0042】
なお、上記の図14では、プロパン量の補正量の上限と下限をそれぞれプラス100とマイナス50に設定している。この設定によって、空燃比が極めて大きくズレてしまうことが防止されている。プロパン量の補正量を上限又は下限に設定しても、触媒温度が700℃にならない場合はシステムの異常を報知することが好ましい。例えば、警告音を鳴らすようにしてもよい。また、この場合、システム10の動作を停止させるようにしてもよい。なお、本実施例のように補正量の上限と下限を設定しないようにしてもよい。この場合、補正量がある限度を超えると、異常を報知したり、システム10の動作を停止することが好ましい。
【0043】
なお、触媒温度が690℃以下の場合におけるプロパン量の補正を次のように行なってもよい。補正を行なった後に、触媒温度の経時的変化を監視する。例えば、時間当りの上昇温度を算出する(例えば5秒間で5℃上昇)。そして、監視している触媒温度の経時的変化に基づいて補正量を変更する。例えば、補正量がプラス20(W)のときに(図14参照)、時間当りの上昇温度が大きければ(急激に触媒温度が上昇すれば)、補正量をプラス10(W)に変更する。そうすれば、急激に触媒温度が上昇することが防止される。これにより、触媒温度が700℃を大きく超えてしまうことが防止されて、触媒の劣化を防止できる。
【0044】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
上記実施例では、状態2から状態3に切換った直後の第2遷移状態で参照されるデータ(図10)として点D’のみを記憶しているが、点D’と点E’と点F’を記憶するようにしてもよい。そして、設定されている燃料電池40の発電量(500W、1000W、1500Wのいずれか)に基づいて、第2遷移状態で参照するデータ(点D’、点E’、点F’)を決定してもよい。例えば、発電量が500Wのときは点D’を参照し、発電量が1000Wのときは点E’を参照し、発電量が1500Wのときは点F’を参照する。この場合は、状態3に移行してからt2(秒)が経過すると、点D、E、Fのいずれかの関係(図8)に調整するようにしてもよい。第2遷移状態で点D’に調整されている場合は点Dに調整し、第2遷移状態で点E’に調整されている場合は点Eに調整し、第2遷移状態で点F’に調整されている場合は点Fに調整する。
【0045】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】燃料電池発電システムの概略構成図である。
【図2】制御部の構成を簡単に示す。
【図3】燃料電池発電システムの動作を示すタイムチャートである。
【図4】記憶部の記憶内容を示す(モード毎のノズル径)。
【図5】記憶部の記憶内容を示す(触媒温度とファン回転数の関係;状態1)。
【図6】記憶部の記憶内容を示す(ファン回転数と比例弁電流量の関係;状態1)。
【図7】記憶部の記憶内容を示す(ファン回転数と比例弁電流量の関係;状態2)。
【図8】記憶部の記憶内容を示す(ファン回転数と比例弁電流量の関係;状態3)。
【図9】記憶部の記憶内容を示す(ファン回転数と比例弁電流量の関係;状態2への移行時:第1遷移状態)。
【図10】記憶部の記憶内容を示す(ファン回転数と比例弁電流量の関係;状態3への移行時:第2遷移状態)。
【図11】制御部が行なう処理のフローチャートである。
【図12】制御部が行なう処理のフローチャートである(図11の続き)。
【図13】システム運転過程においてバーナに供給される燃焼用空気量と燃料量(プロパン+水素ガス)の関係を示す。
【図14】第2実施例における記憶部の記憶内容を示す。
【符号の説明】
10・・燃料電池発電システム
20・・改質器
22・・バーナ
24・・ファン
26・・触媒温度センサ
30・・原燃料ガス収容部
40・・燃料電池
50・・制御部
60a,60b,60c,62・・水素ガスを送る経路
70a,70b,70c・・プロパンを送る経路
82・・比例弁
84・・ノズル
86・・弁
88・・弁
90・・改質器に水を送る経路
120・・処理部
122・・記憶部
124・・入力ポート
126・・出力ポート
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system using a reformer for producing hydrogen gas (reformer system). In particular, it relates to a burner combustion control technology for heating a reformer. A typical example of the reformer system of the present invention includes a power generation system using a fuel cell that generates power by reacting hydrogen gas generated by the reformer with oxygen in the air.
[0002]
2. Description of the Related Art A fuel cell power generation system is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-176528. The system includes a reformer that generates hydrogen gas from a hydrocarbon-based material, a hydrocarbon-based material supply unit that supplies a hydrocarbon-based material to the reformer, and a reformer (particularly, a catalyst in the reformer). , A combustion fuel supply means for supplying combustion fuel to the burner, and a combustion air supply means for supplying combustion air to the burner. Further, a first path for sending the hydrogen gas generated by the reformer to the fuel cell and sending hydrogen gas (off gas) not consumed by the fuel cell to the burner, and bypassing the hydrogen gas generated by the reformer to the fuel cell. And a second path for sending to the burner. The hydrogen gas sent to the burner is burned by the burner and used for heating the reformer.
In the fuel cell power generation system having the above configuration, the following states are sequentially realized in the process of heating the reformer by the burner.
First state: The catalyst in the reformer is heated by the combustion heat of the burner in a state where the hydrocarbon-based material supply means does not supply the hydrocarbon-based material to the reformer. The first state raises the temperature of the catalyst to about 700 ° C. When the catalyst temperature reaches about 700 ° C., the state shifts to the second state.
Second state: The hydrocarbon-based material supply means starts supplying the hydrocarbon-based material to the reformer. The hydrogen generation reaction starts in the reformer. In the second state, the hydrogen gas generated by the reformer is not sent to the fuel cell because the catalyst temperature may not be stable. That is, the first path is closed and the second path is opened, and hydrogen gas is sent to the burner bypassing the fuel cell. When the catalyst temperature is stabilized in the second state, the state shifts to the third state.
Third state: The first path is opened, the second path is closed, and the state shifts to the third state. The hydrogen gas generated by the reformer is sent to the fuel cell. The fuel cell generates power using the sent hydrogen gas and oxygen in the air. Hydrogen gas (off-gas) not consumed in the power generation reaction in the fuel cell is sent to a burner and becomes a part of combustion fuel.
[0003]
In the fuel cell power generation system described in Patent Document 1, the amount of combustion air required by the burner is calculated from the amount of combustion fuel and the amount of hydrogen gas supplied to the burner, and the calculated amount of combustion air is calculated. The combustion air supply means is adjusted.
Patent Document 2 discloses a device that measures the amount of combustion air and the amount of combustion fuel supplied to a burner, and performs feedback control of the amount of combustion air and the amount of combustion fuel based on the measurement result. ing.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-176528 A
[Patent Document 2]
JP 2001-165431 A
[0005]
In the fuel cell power generation system, when the state shifts from the first state to the second state, the amount of combustion air required by the burner changes. Alternatively, the ratio between the amount of combustion fuel and the amount of combustion air changes. This is because the hydrogen gas that has not been sent in the first state is sent to the burner or the amount of combustion fuel supplied to the burner changes. Also, when shifting from the second state to the third state, the burner is required because the amount of hydrogen gas sent to the burner changes or the amount of combustion fuel supplied to the burner changes. The combustion air amount changes. Alternatively, the ratio between the amount of combustion fuel and the amount of combustion air changes.
In the system of Patent Literature 1, it is necessary to recalculate the combustion air amount when the state shifts. Further, in the system of Patent Document 2, a response delay due to feedback control is inevitably generated. Therefore, in these systems, when the amount of combustion fuel or the amount of hydrogen gas supplied to the burner changes, the adjustment of the amount of combustion air or the amount of combustion fuel in response to the change may be delayed. For this reason, at the time of the state transition, there is a possibility that the burner misfires because the amount of combustion air becomes too large, or a flashback phenomenon occurs in the burner because the amount of combustion air becomes too small.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a technique capable of stably burning a burner of a reformer.
[0007]
Means for Solving the Problems, Functions and Effects The invention of claim 1 created by the present invention relates to a system using a reformer (reformer system). It is typically embodied in a fuel cell power generation system, but is also embodied in a combustion system using hydrogen as a fuel or an engine system using hydrogen as a fuel.
This system consists of a reformer that generates hydrogen gas from hydrocarbon-based materials, a hydrocarbon-based material supply unit that supplies hydrocarbon-based materials to the reformer, a burner that heats the reformer, and a burner that burns the burner. Fuel supply means for supplying combustion fuel, combustion air supply means for supplying combustion air to the burner, and hydrogen gas generated by the reformer sent to the hydrogen gas consumption section and consumed by the hydrogen gas consumption section. There is provided a first path for sending the missing hydrogen gas to the burner, and a second path for sending the hydrogen gas generated by the reformer to the burner by bypassing the hydrogen gas consuming unit. The system further includes a control device, a storage unit, and an adjustment unit.
In the control device, in the process in which the burner heats the reformer, the hydrocarbon-based material supply unit supplies the hydrocarbon-based material from the first state in which the hydrocarbon-based material supply unit does not supply the hydrocarbon-based material. After passing through the second state in which the first path is closed and the second path is open, the hydrocarbon-based substance supply means supplies the hydrocarbon-based substance and opens the first path to the third state in which the second path is closed. Switch in order. The storage means stores “the amount of combustion fuel and the amount of combustion air” supplied in each state. The “combustion fuel amount and combustion air amount” stored in the storage means are uniquely set according to the first state, the second state, and the third state. The adjusting unit adjusts the amount of combustion fuel supplied by the combustion fuel supply unit and the amount of combustion air supplied by the combustion air supply unit based on the contents stored in the storage unit.
[0008]
Here, the fuel amount and the air amount refer to the amount per unit time, and correspond to the flow rate. In the storage means, the fuel amount may be stored in units of mass. Alternatively, when the fuel amount is adjusted by a proportional valve that changes the opening in proportion to the current supplied, the fuel amount may be stored in units of the current supplied to the proportional valve. Similarly, the air amount may be stored in units of mass, or when the combustion air supply unit is a fan, the air amount may be stored in units of fan rotation speed.
By storing "the amount of combustion fuel and the amount of combustion air" for each state, it is possible to store the relationship in which the burner does not cause misfire or flashback in any state. When the state shifts, the amount of combustion fuel and the amount of combustion air that do not cause misfire or flashback in the state after the shift are adjusted according to the shift timing. For this reason, even if the state shifts, it does not become an excessive air state or an excessive fuel state, and stable combustion can be continued in the burner.
[0009]
It is preferable to add a catalyst temperature sensor that detects the temperature of a catalyst that realizes a hydrogen gas generation reaction in the reformer to the above-described system. In this case, it is preferable that the storage means store "the temperature detected by the sensor, the amount of fuel for combustion, and the amount of combustion air" corresponding to the first state (claim 2).
According to this system, in the first state, the amount of combustion fuel and the amount of combustion air can be changed according to the catalyst temperature. For example, in the case where the relationship that the amount of combustion fuel and the amount of combustion air decrease as the catalyst temperature increases is stored in the “sensor detected temperature, the amount of combustion fuel, and the amount of combustion air” used in the first state, As the catalyst temperature increases, the amount of combustion fuel and the amount of combustion air supplied to the burner decrease. In this case, as the catalyst temperature increases, the rate of increase in the catalyst temperature decreases. For this reason, it is possible to prevent the catalyst temperature from greatly exceeding the target temperature, and to prevent deterioration of the catalyst.
[0010]
Further, the storage means stores “the amount of fuel for combustion and the amount of combustion air” used in the first transition state that switches from the first state to the second state, and the second transition state that switches from the second state to the third state. It is preferable to store “the amount of combustion fuel and the amount of combustion air” to be used (claim 3).
In the first state, the second path is filled with air (or air-rich gas) so that no hydrogen gas is generated. For this reason, immediately after shifting to the second state, air (or air-rich gas) is supplied to the burner instead of hydrogen. The “combustion fuel amount and the combustion air amount” used in the first transition state where the first state is switched to the second state is separately stored, and air (or air-rich gas) is burned from the second path into the burner. The burner continues to burn well in the transition state accompanying the state switching.
In the second state, the first path is filled with air (or air-rich gas). For this reason, immediately after shifting to the third state, air (or air-rich gas) is supplied to the burner instead of hydrogen. The “combustion fuel amount and the combustion air amount” used in the second transition state where the second state is switched from the second state to the third state are separately stored, and air (or air-rich gas) is burned from the first path into the burner. The burner continues to burn well in the transition state accompanying the state switching.
The duration of the transition state may be set in advance in time. In this case, it is preferable to set the time according to the length, the diameter, and the like of the second route (first route).
[0011]
The reformer further includes a catalyst temperature sensor for detecting a temperature of a catalyst for realizing a hydrogen gas generation reaction in the reformer. When the sensor detected temperature reaches a predetermined value, the controller shifts from the first state to the second state. In addition, when the sensor detection temperature is stabilized around the predetermined value and the state is shifted from the second state to the third state, the adjustment means may be used for a system in which the sensor detection temperature during the third state departs from the predetermined value. It is preferable to provide changing means for changing the amount of combustion fuel supplied by the combustion fuel supply means and / or the amount of combustion air supplied by the combustion air supply means so that the sensor detection temperature approaches a predetermined value. (Claim 4).
If the “combustion fuel amount and combustion air amount” used in the third state are stored in the storage unit at the time of factory shipment, in many cases, the catalyst temperature is adjusted to a catalyst temperature suitable for the reforming reaction. However, the catalyst temperature may not be adjusted to the intended temperature depending on the quality of the combustion fuel used and the environment in which the system is installed. In such a case, if means for changing the amount of combustion fuel supplied by the combustion fuel supply means or the amount of combustion air supplied by the combustion air supply means is provided, the catalyst temperature suitable for the reforming reaction is increased. Can be adjusted.
[0012]
In the case of the reformer system according to claim 4, the amount of combustion fuel supplied by the combustion fuel supply means and / or the combustion fuel supplied by the combustion air supply means are based on the difference between the sensor detected temperature and the predetermined value. It is preferable to determine the degree to which the amount of air is changed (claim 5).
When the degree of the change is determined, the operation of adjusting the catalyst temperature suitable for the reforming reaction is simplified.
[0013]
In the reformer system according to claim 4 or 5, the amount of combustion fuel supplied by the combustion fuel supply means and / or the amount of combustion air supplied by the combustion air supply means are changed beyond a predetermined range. In such a case, means for notifying the abnormality and / or stopping the system operation may be provided.
The intended catalyst temperature may not be adjusted depending on the quality of the combustion fuel to be used, but in most cases, the intended catalyst temperature can be adjusted by changing the amount of combustion fuel or the amount of combustion air within the above-described predetermined range. . If the amount of combustion fuel or the amount of combustion air is changed beyond the predetermined range, it is highly possible that some abnormality has occurred in the system. The present invention prevents a system in which an abnormality has occurred from continuing to operate by notifying an abnormality or stopping the system operation.
[0014]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention described in the above claims can be suitably implemented in the following forms.
(Mode 1) The hydrogen gas consuming unit described in the claims is a fuel cell, and the reformer system is a fuel cell power generation system.
(Mode 2) The reformer according to the claim generates hydrogen gas by reacting a hydrocarbon-based substance (for example, propane) with steam under a high-temperature catalyst.
(Mode 3) The hydrocarbon-based material and the fuel for combustion described in the claims are propane. The hydrocarbon-based material supply means supplies propane contained in the container to the reformer. The combustion fuel supply means supplies propane stored in the container to the burner.
(Mode 4) The combustion air supply means described in the claims is a fan. As the number of revolutions of the fan increases, the amount of combustion air supplied to the burner increases.
(Embodiment 5) The fuel supply means for combustion described in the claims is constituted by a proportional valve and a device for controlling a current supplied to the proportional valve. As the current flowing through the proportional valve increases, the opening of the valve increases, thereby increasing the amount of combustion fuel supplied to the burner.
(Embodiment 6) The storage means described in the claims stores a line segment drawn on a coordinate plane in which the horizontal axis represents the fan rotation speed and the vertical axis represents the proportional valve current, in association with the first state. The points drawn on the coordinate plane are stored in association with the second state, and the points drawn on the coordinate plane are stored in association with the third state. The point in the third state changes its position on the same coordinate plane according to the amount of power generated by the fuel cell. The line segment corresponding to the first state is extended corresponding to the catalyst temperature. If the catalyst temperature is low, a large fan rotation speed and a proportional valve current in the line segment are employed, and if the catalyst temperature is high, A small fan rotation speed and a proportional valve current in the line segment are employed.
(Embodiment 7) The storage means described in the claims stores, in association with the first state, that when the catalyst temperature is equal to or lower than the first predetermined temperature, the fan rotation speed is the first predetermined number, If the catalyst temperature is equal to or higher than the second predetermined temperature, it is stored that the fan rotation speed is the second predetermined number. If the catalyst temperature is equal to or higher than the first predetermined temperature and equal to or lower than the second predetermined temperature, the fan rotation speed is stored. The relationship in which the number changes from the first predetermined number to the second predetermined number is stored.
(Mode 8) For a system in which the sensor detected temperature greatly deviates from the predetermined value during the third state, the “combustion” is stored in the storage means and referred to in the third state so that the sensor detected temperature approaches the predetermined value. Means are provided for re-storing the "fuel amount and combustion air amount".
[0015]
(Mode 9) In the case of a fuel cell power generation system, the power generation amount of the fuel cell can be selected from any of a plurality of stages. For example, the power generation amount of the fuel cell is selected from any of 500, 1000, and 1500 (W). In some cases, the amount of power generation can be changed during power generation operation with a fuel cell. When there are a plurality of levels of power generation of the fuel cell, the storage means stores "amount of fuel for combustion and amount of combustion air" for each level of the amount of power generation of the fuel cell in association with the third state. For example, when the fuel cell is set to any of the three power generation amounts described above, the first storage means stores “combustion fuel amount and combustion air amount” corresponding to each of the three stages of power generation amounts. ing.
(Mode 10) The control device described in the claims causes the burner to perform an ignition operation when shifting from the first state to the second state and / or when shifting from the second state to the third state.
In this way, when the state transitions, even if the burner misfires, re-ignition can be performed immediately.
[0016]
【Example】
(First Embodiment) Hereinafter, a fuel cell power generation system embodying the present invention will be described.
FIG. 1 shows a schematic system diagram of a fuel cell power generation system 10. The fuel cell power generation system 10 includes a reformer 20, a burner 22, a fan 24, a raw fuel gas storage unit 30, a fuel cell 40, a control unit 50, and the like.
The reformer 20 generates hydrogen by reacting a hydrocarbon-based raw fuel (propane) supplied from the raw fuel gas storage unit 30 with steam under a high-temperature catalyst. The reformer 20 contains a catalyst that promotes a hydrogen generation reaction. If the temperature of the catalyst is lower than about 700 ° C., the hydrogen generation reaction does not sufficiently occur. Therefore, the catalyst is heated to about 700 ° C. by the burner 22 for heating the reformer. The operation of the reformer 20 is controlled by the control unit 50. The broken lines in FIG. 1 represent signal lines connecting various devices and the control unit 50.
Inside the reformer 20, a catalyst temperature sensor 26 for detecting the temperature of the catalyst is provided. The catalyst temperature sensor 26 is connected to the control unit 50. The catalyst temperature sensor 26 outputs the detected temperature to the control unit 50. Thereby, the control unit 50 can monitor the catalyst temperature. Although the catalyst temperature sensor 26 may directly detect the temperature of the catalyst, the catalyst temperature sensor 26 indirectly detects the temperature of the portion that varies in conjunction with the catalyst temperature, such as the temperature of the container of the reformer. May be detected.
The fan 24 has a motor for rotating the blade. This motor rotates the blade at a rotation speed according to a control signal output from the control unit 50. By driving the fan 24, combustion air is supplied to the burner 22. If the rotation speed of the fan 24 is high, the amount of combustion air supplied to the burner 22 increases, and if the rotation speed is low, the amount of combustion air supplied to the burner 22 decreases.
[0017]
The raw fuel gas storage unit 30 stores propane. A path 70a is connected to the raw fuel gas storage unit 30. The path 70a sends propane from the raw fuel gas storage unit 30. The route 70a is divided into two parts on the way. One is a path 70b extending to the reformer 20 side, and the other is a path 70c extending to the burner 22 side. A valve 86 is inserted in the passage 70b. When the valve 86 is opened, the propane in the raw fuel gas storage unit 30 is sent to the reformer 20. The opening of the valve 86 is adjusted based on a control signal output from the control unit 50. In the path 70c, a proportional valve 82 and a nozzle 84 having two diameters, large and small, are arranged. When the proportional valve 82 is opened, the propane in the raw fuel gas storage unit 30 is sent to the burner 22. The proportional valve 82 allows a current to flow based on a control signal output from the control unit 50, and the opening changes in proportion to the amount of the current. If the opening of the proportional valve 82 is large, the amount of propane sent to the burner 22 increases, and if the opening is small, the amount of propane sent to the burner 22 decreases.
The nozzle 84 is selected from a large diameter and a small diameter. The diameter of the nozzle 84 is selected based on a control signal from the control unit 50. In this system 10, a wide range of the propane amount that can be supplied to the burner 22 is secured by combining the proportional valve 82 and the diameter (large or small) of the nozzle 84.
The burner 22 burns the propane and heats the catalyst in the reformer 20. The burner 22 burns not only propane but also hydrogen gas generated by the reformer 20. This will be described later. The burner 22 performs an ignition operation and a fire extinguishing operation based on a control signal output from the control unit 50.
[0018]
A path 90 for sending water (steam) to the reformer 20 and a path 60a for sending hydrogen gas (reformed gas) generated by the reformer 20 are connected to the reformer 20. The reformer 20 causes a hydrogen generation reaction using steam sent from the passage 90 and propane sent from the passage 70b. A valve 88 is provided in the reformed gas path 60a. The valve 88 is connected to a path 60b extending toward the fuel cell 40 and a path 60c extending to the burner 22 bypassing the fuel cell 40. The valve 88 opens one of the paths 60b and 60c based on a control signal output from the control unit 50.
The path 60b is connected to the fuel cell 40. The hydrogen gas flowing in the passage 60b is taken into the fuel cell 40. The fuel cell 40 generates power by consuming the hydrogen gas (a hydrogen gas consuming unit described in claims). Specifically, electricity is generated by reacting hydrogen gas with oxygen in the air. The fuel cell 40 cannot consume all of the sent hydrogen gas for the power generation reaction. The hydrogen gas (off gas) not consumed in the power generation reaction is sent to the burner 22 via a path 62 (first path in claims). The burner 22 burns the sent hydrogen gas. In the present system 10, not only propane but also hydrogen gas is used as fuel in the burner 22. The fuel cell 40 is driven based on a control signal output from the control unit 50. The power generation amount of the fuel cell 40 can be adjusted in multiple stages, and in this embodiment, can be adjusted in any of three stages. In the fuel cell 40 of this embodiment, the smallest power generation amount is 500 (W), and the largest power generation amount is 1500 (W). Then, power can be generated even at 1000 (W) between them.
When the opening of the valve 86 is changed, the amount of propane supplied to the reformer 20 changes, and when the amount of propane supplied to the reformer 20 changes, the amount of hydrogen gas generated in the reformer 20 changes. When the amount of hydrogen gas generated by the reformer 20 changes, the amount of hydrogen gas supplied to the fuel cell 40 changes, and when the amount of hydrogen gas supplied to the fuel cell 40 changes, the power generated by the fuel cell 40 changes. When the amount of power generated by the fuel cell 40 changes, the amount of off-gas sent from the fuel cell 40 to the burner 22 also changes.
The path 60c (second path in the claims) sends hydrogen gas to the burner 22 bypassing the fuel cell 40 (hydrogen gas consuming unit). The first path 60b is closed and the second path 60c is opened when the catalyst temperature in the reformer 20 is not stable and hydrogen gas cannot be generated stably. This will be described in detail later.
[0019]
Subsequently, the configuration of the control unit 50 will be described with reference to FIG. The control unit 50 includes a processing unit 120, a storage unit 122, an input port 124, and an output port 126. The processing unit 120 is connected to the input port 124 and the output port 126 by a signal line (not shown). Further, the processing unit 120 is configured to be able to refer to the storage content of the storage unit 122. The processing unit 120 generally controls the operation of the fuel cell power generation system 10 according to a preset program. The storage unit 122 stores various data. The storage contents of the storage unit 122 will be described later in detail. A catalyst temperature sensor 26 is connected to the input port 124, and the catalyst temperature detected by the temperature sensor 26 is constantly input. Also, a power generation operation start signal and a power generation operation stop signal output from a remote controller (not shown) are input. The operation of the remote controller is performed by the user of the system 10. The catalyst temperature, the power generation operation start (stop) signal, and the like input to the input port 124 are taken into the processing unit 120. The output port 126 is connected to each device 20, 22, 24, 40, 82, 84, 86, 88 and the like. The processing unit 120 outputs a control signal to each device via the output port 126. In addition, the control unit 50 fetches a so-called FR signal, a fan rotation speed detection signal, and the like in addition to the above, and outputs a control signal to other devices. The same is true, and a detailed description is omitted.
[0020]
Next, the operation of the system 10 will be briefly described with reference to FIG. FIG. 3 schematically shows an operation time chart of the fuel cell power generation system 10.
(State 1: Mode I)
The catalyst is heated by the burner 22 to raise the temperature of the catalyst in the reformer 20. In this state 1, propane gas is sent to the burner 22. Valve 82 is open. How the opening of the valve 82 is set and how the diameter of the nozzle 84 is selected will be described later in detail. In state 1, the valve 86 is closed, and propane is not supplied to the reformer 20. By the state 1, the catalyst in the reformer 20 is heated to about 700 ° C.
[0021]
(State 2: Mode II)
The valve 86 is opened to supply propane to the reformer 20. Water is sent from the path 90 to the reformer 20. Thereby, a hydrogen generation reaction occurs in the reformer 20 to generate hydrogen. The hydrogen generation reaction is a considerable endothermic reaction. For this reason, the production of hydrogen lowers the catalyst temperature. In this state 2, the catalyst temperature is maintained at about 700 ° C. even if hydrogen is continuously generated. That is, this is a mode for stabilizing the catalyst temperature and thereby stably generating hydrogen gas.
In state 2, the second path 60c is opened by the valve 88 (the first path 60b is closed). For this purpose, the hydrogen gas generated in the reformer 20 is sent to the burner 22 bypassing the fuel cell 40.
[0022]
Note that, in state 1, no hydrogen gas is generated, so that when the state 2 shifts, the paths 60a, 60c, and 62 are filled with an air-rich gas. For this reason, the air-rich gas in the paths 60a, 60c, and 62 is supplied to the burner 22 for a while after shifting to the state 2. Therefore, when the fan 24 is driven assuming that hydrogen is sent from the second path when the state 2 is shifted to the state 2, the burner 22 is in an excessive air state. In this case, there is a possibility that the flame of the burner 24 is not stabilized (a phenomenon in which the flame lifts up) and a fire occurs. In the present system 10, the rotation speed of the fan 24 (the fan 24 supplies the burner 22) in consideration of the fact that the air-rich gas in the paths 60a, 60c, and 62 is sent immediately after shifting to the state 2. The amount of combustion air) and the amount of current of the proportional valve 82 (the amount of propane supplied to the burner 22) are controlled. Hereinafter, the adjustment of the amount of combustion air and the amount of propane supplied to the burner 22 in this manner is referred to as “measures for air entrapment”. The countermeasure against air entrapment is executed in a transition state described in the claims.
[0023]
(State 3: Mode III)
In this mode, hydrogen gas is generated with the catalyst temperature stabilized. The first path 60b is opened by the valve 88 (the second path 60c is closed). The hydrogen gas generated in the reformer 20 is sent to the fuel cell 40 via the paths 60a and 60b. The fuel cell 40 performs a power generation operation. Hydrogen gas not consumed by the fuel cell 40 (excess hydrogen gas; off-gas) is sent to the burner 22 via a path 62.
As in the case of switching to the state 2, "the countermeasure against air biting" is performed for a while after the transition to the state 3. In the state of the state 2, the path 60b is filled with an air-rich gas. For this reason, the air-rich gas in the path 60b is supplied to the burner 22 for a while after transition to the state 3. The amount of combustion air and the amount of propane supplied to the burner 22 are adjusted in consideration of the air-rich gas.
[0024]
Next, data stored in the storage unit 122 of the control unit 50 will be described. FIGS. 4 to 10 show a plurality of data stored in the storage unit 122. FIG. As shown in FIG. 4, the storage unit 122 stores a nozzle diameter for each mode. In state 1, the diameter is large, and in states 2 and 3, the diameter is small.
[0025]
As shown in FIG. 5, the storage unit 122 stores the relationship between the catalyst temperature and the fan speed. The stored contents of FIG. 5 are referred to in the state 1. When the catalyst temperature is lower than 500 ° C., the fan rotation speed is specified to be high (300 Hz). When the catalyst temperature is between 500 ° C. and 680 ° C., the fan speed decreases as the catalyst temperature increases. If the catalyst temperature exceeds 680 ° C., the fan rotation speed is specified to be low (120 Hz).
[0026]
As shown in FIGS. 6 to 8, the storage unit 122 stores a fan rotation speed and a proportional valve current amount. The contents stored in FIG. 6 are referred to in the state 1. The stored contents in FIG. 7 are referred to in the state 2. The storage contents in FIG. 8 are referred to in the state 3.
FIG. 6 shows a line segment connecting point A and point B. When the fan speed is x1 (Hz), the proportional valve current is y1 (mA) (point A). A specific numerical value of x1 is 300 (Hz). When the proportional valve current is x2 (Hz), the proportional valve current is y2 (mA) (point B). The specific numerical value of x2 is 120 Hz. The numerical value (unit: W) described on the right side of the coordinates in FIG. 6 represents the propane amount at that point as the amount of heating of the burner 22. For example, at point A (when the proportional valve current is y1 (mA)), it is indicated that propane is supplied to the burner 22 in such an amount that the heating amount of the burner 22 becomes 3500 (W). Also, at point B (when the proportional valve current is y2 (mA)), propane is supplied to the burner 22 in such an amount that the heating amount of the burner 22 becomes 1100 (W).
In addition, instead of storing the relationship between the fan rotation speed and the proportional valve current as a line segment as shown in FIG. 6, it is only necessary to store the gradient (y1-y2) / (x1-x2) of this line segment ( That is, the air-fuel ratio is stored). Since the number of revolutions of the fan is determined by the contents stored in FIG. 5 and the catalyst temperature, the proportional valve current amount can be specified from the number of revolutions of the fan as long as the inclination of the line segment only exists.
[0027]
As shown in FIG. 7, only the point C is stored in the data referred to in the state 2. At point C, the fan speed is x3 (Hz) and the proportional valve current is y3 (mA). In addition, during the state 2, the heating amount of the burner 22 becomes 900 (W). The amount of heating is 300 (W) by burning propane and 600 by heating hydrogen gas (hydrogen gas sent from paths 60a, 60c, and 62). (W). During the state 2, propane is supplied to the burner 22 in an amount of 300 (W), and hydrogen gas is generated in the reformer 20 in an amount of 600 (W). The numerical value of “600 (W)” is obtained in advance by an experiment in which the reformer 20 of the present embodiment was driven.
[0028]
As shown in FIG. 8, the point D, the point E, and the point F are stored in the data referred to in the state 3. Point D is referred to when the power generation amount of the fuel cell 40 is set to 500 (W). Point E is referred to when the power generation amount is 1000 (W), and point F is referred to when the power generation amount is 1500 (W). At point D, when the fan speed is x4 (Hz), the proportional valve current is y4 (mA). At point F, when the fan speed is x5 (Hz), the proportional valve current is y4 (mA). In this embodiment, the proportional valve current amount is the same at any of the points D, E, and F.
When the proportional valve current amount is y4 (mA), propane is supplied to the burner 22 in such an amount that the heating amount of the burner 22 becomes 400 (W). Further, when the power generation amount of the fuel cell 40 is 500 (W) (when the point D is adopted), the amount of offgas at which the heating amount of the burner 22 becomes 400 (W) is supplied to the burner 22. Therefore, when the power generation amount of the fuel cell 40 is 500 (W), the heating amount of the burner 22 becomes 800 (400 + 400) (W). The fact that the off-gas amount is 400 (W) is obtained in advance by an experiment in which the reformer 20 of the present embodiment was driven. When the amount of power generated by the fuel cell 40 is 1500 (W) (when the point F is adopted), the amount of off-gas at which the amount of heating of the burner 22 becomes 1100 (W) is supplied to the burner 22. When the power generation amount of the fuel cell 40 is 1500 (W), the heating amount of the burner 22 is 1500 (400 + 1100) (W). The numerical value “1100 (W)” is also obtained in advance by an experiment in which the reformer 20 of the present embodiment was driven.
In the present embodiment, as the amount of power generated by the fuel cell 40 increases, the amount of off-gas increases. Therefore, the current flowing through the proportional valve 82 that supplies the combustion fuel to the burner 22 is maintained constant regardless of the amount of power generation. The sum of the amount of heat from off-gas and the amount of heat from combustion fuel needs to be increased or decreased according to the amount of power generation. If it changes in response, the amount of fuel for combustion can be kept constant. The data in FIG. 8 is obtained when the above conditions are obtained. In this case, even if the amount of fuel for combustion is kept constant, the amount of combustion air is switched according to the amount of power generation because the amount of off-gas increases and decreases according to the amount of power generation. If the amount of off-gas heat that varies depending on the amount of power generation does not change in response to the required amount of heat that needs to be increased or decreased according to the amount of power generation, both the amount of combustion fuel and the amount of combustion air will depend on the amount of power generation. Is stored.
[0029]
The control unit 50 stores the data shown in FIG. 9 as a countermeasure against air biting when shifting to the state 2. This data is referred to in the first transition state immediately after switching from state 1 to state 2. Only the point C 'is stored as a countermeasure for air bite. The other two points B and C are only shown as a reference for illustrating the position of the point C ′, and are not data stored for air bite countermeasures.
At the point C ′, propane is supplied in such an amount that the heating amount of the burner 22 becomes 900 W (the proportional valve current amount is adjusted in such a manner. Actually, in state 1, the nozzle diameter is large, and in state 2, However, since the nozzle diameter is small, the proportional valve current amount is increased although the propane amount at point C ′ in FIG. 9 is smaller than the propane amount at point B in FIG. 6).
For a while (t1 seconds in the present embodiment) after shifting to the state 2, the fan speed and the proportional valve current are adjusted to the values indicated by the point C ′. Then, when t1 (second) elapses after shifting to the state 2, the relation of the point C is adjusted (FIG. 7). At this time, the temperature may be gradually changed from the point C ′ to the point C over t1 ′ seconds.
Further, it can be clearly understood from the comparison between the point C ′ and the point C that more combustion air is required than propane in order to successfully burn the hydrogen gas.
[0030]
The control unit 50 stores the data shown in FIG. 10 as a countermeasure against air biting when shifting to the state 3. This data is referred to in the second transition state immediately after switching from state 2 to state 3. The point D 'is stored as a countermeasure for the air bite. Note that the points C and D in FIG. 10 are shown only for reference to illustrate the position of the point D ′, and are not data stored as a countermeasure for air bite.
At the point D ′, propane is supplied in such an amount that the heating amount of the burner 22 becomes 800 W. For a while after transition to the state 3 (t2 seconds in this embodiment), the fan rotation speed and the proportional valve current are adjusted so as to have a relation of the point D ′. When the time t2 (second) elapses after the transition to the state 3, the relation of the point D is adjusted (FIG. 8). In this case, the temperature may be gradually changed from the point D ′ to the point D over t2 ′ seconds.
[0031]
Next, a power generation operation process performed by the control unit 50 will be described. 11 and 12 show flowcharts of the power generation operation process performed by the control unit 50.
The control unit 50 constantly monitors whether or not there is a power generation operation start command (step S2). If the remote control is operated by the system user to start the power generation operation, and a signal output from the remote control is input by the operation, the result is YES. It is also possible to set so that a power generation operation start command is automatically input at a certain time.
[0032]
(State 1: Mode I)
When the power generation operation start command is input (YES in step S2), the process proceeds to step S4. In step S4, the proportional valve 82 is opened and the large diameter of the nozzle 84 is selected. These operations are performed by outputting signals to the proportional valve 82 and the nozzle 84. Thereby, propane is supplied to the burner 22. In step S4, the valve 86 is closed.
Subsequently, step S6 is executed. In step S6, the proportional valve current amount and the fan speed are set based on the catalyst temperature, the stored contents of FIG. 5, and the stored contents of FIG. Specifically, the following processing is performed. At the start of step S6, since the catalyst temperature in the reformer 20 is low (500 ° C. or less), the fan speed is set to x1 (Hz), and the proportional valve current is set to y1 (mA). (Point A). Then, the burner 22 is ignited. Thereafter, the fan speed is gradually decreased with the rise of the monitored catalyst temperature (see FIG. 5), and the proportional valve current is also decreased as the fan speed is decreased (FIG. 6). reference). As described above, the fan rotation speed and the proportional valve current amount are reduced as the catalyst temperature increases, thereby preventing the temperature from becoming too high than the desired temperature (700 ° C.). This prevents the catalyst from deteriorating.
When the catalyst temperature becomes 680 ° C. or higher in step S6, the fan speed is set to x2 (Hz) and the proportional valve current is set to y2 (mA) (point B). After setting the relationship of point B, the process proceeds to step S8.
In step S8, it is monitored whether or not the catalyst temperature has reached 700 ° C. or higher. When the catalyst temperature has reached 700 ° C. or higher (YES in step S8), the state 1 is ended and the process proceeds to step S10 (state 2). If the catalyst temperature has not reached 700 ° C. (NO in step S8), the process waits until the catalyst temperature reaches 700 ° C.
[0033]
(State 2: Mode II)
In step S10, the valve 86 is opened. As a result, propane is supplied to the reformer 20. Further, water is supplied to the reformer 20 via the path 90. In the state of step S10 (state of state 2), the path 60c is opened and the path 60b is closed by the valve 88. In step S10, the nozzle 84 is changed to a small diameter. Step S12 is executed almost simultaneously with step S10. In step S12, a countermeasure against air entrapment is executed. Specifically, the proportional valve current amount and the fan speed are adjusted based on the stored contents of FIG. The fan speed is set to x3 '(Hz) and the proportional valve current is set to y3' (mA) (point C '). After waiting for t1 seconds in this state, step S14 is subsequently executed. This t1 second is a value set according to the length and diameter of the paths 60a, 60c, 62. For example, if the paths 60a, 60c, and 62 are long, the air is continuously sent to the burner 22 for a long time at the time of transition to the state 2, so that a larger value is set as t1.
In step S14, the proportional valve current amount and the fan speed are set based on the stored contents of FIG. Specifically, the fan rotation speed is set to x3 (Hz), and the proportional valve current amount is set to y3 (mA) (point C). Then, the process proceeds to step S16. In step S16, it is determined whether or not the catalyst temperature has fallen within a range from 690 ° C. to 710 ° C. for 30 seconds. That is, it is determined whether or not the catalyst temperature is stable. If YES is determined here, the state 2 is ended and the process proceeds to the step S18 (see FIG. 12; state 3).
[0034]
(State 3: Mode III)
In step S18, a signal is output to the valve 88 to open the path 60b and close the path 60c. After performing this process, the process advances to the next step S20.
In step S20, a countermeasure against air bite is taken. Specifically, the proportional valve current amount and the fan speed are set based on the stored contents of FIG. That is, the fan speed is set to x4 '(Hz) and the proportional valve current is set to y4' (mA) (point D '). After waiting for t2 seconds in the state adjusted to the relationship of the point D ', the step S22 is executed. The time t2 is a value set according to the length and diameter of the paths 60a, 60b, 62.
In step S22, the proportional valve current amount and the fan speed are set based on the stored contents of FIG. When the power generation amount of the fuel cell 40 is set to 500 (W), the fan speed is set to x4 (Hz), and the proportional valve current amount is set to y4 (mA) (point D). Further, when the power generation amount of the fuel cell 40 is set to 1000 W or 1500 W, the fan rotation speed and the proportional valve current amount are set so as to have the relationship between the points E and F. Note that the power generation amount of the fuel cell 40 can be changed while the state 3 is being executed. For example, when the power is changed from 500 (W) to 1500 (W), the data adjusted to the relation of the point D is readjusted to the relation of the point F. This is not shown in the flowchart.
When step S22 ends, it is monitored whether or not there is a power generation operation stop command (step S24). If the system user operates the remote controller to stop the power generation operation and inputs a signal output by the operation, the result is YES. Note that the power generation operation may be automatically stopped after a predetermined time has elapsed from the start of the power generation operation. If there is a power generation operation stop command (YES in step S24), the power generation operation process ends. At this time, the burner 22 is extinguished, the proportional valve 82 and the valve 86 are closed, the operation of the reformer 20 is turned off, water is prevented from being sent through the path 90, the rotation of the fan 24 is stopped, and the fuel cell is stopped. The operation of 40 is turned off.
[0035]
Although not shown in the above flowchart, the control unit 50 also performs the following processing. The control unit 50 causes the burner 22 to continuously perform the ignition operation when shifting to the state 2 and when shifting to the state 3. In this way, when the state transitions, even if the burner misfires, re-ignition can be performed immediately.
[0036]
FIG. 13 shows how the amount of air supplied to the burner 22 and the amount of fuel (propane amount + hydrogen gas amount) supplied to the burner change in the process of driving the present system 10. I have. FIG. 13 shows an example in which the power generation amount of the fuel cell 40 is set to 500 (W). Point A → Point B → Point C ′ → Point C → Point D ′ → Point D Between the point A and the point B, the propane amount and the air amount gradually decrease. The ratio between the amount of propane and the amount of air (air-fuel ratio; slope of the line segment AB) is constant between AB.
At the point C ′, the propane amount is 900 (W). The air-fuel ratio at the point C 'is larger than that at the points A and B. This is because air biting measures have been implemented. That is, at the time of the transition from the state 1 to the state 2, the air in the paths 60a, 60c, and 62 is supplied to the burner 22, so that the air amount is smaller than the ideal air-fuel ratio (straight line AB) when burning propane. Is reduced.
The air-fuel ratio at the point C has more combustion air than at the points A and B. This is because, at the point C, a large amount of air is required for successfully burning the hydrogen gas. (If a large amount of hydrogen gas is contained, a large amount of air is required because flashback easily occurs.)
The air-fuel ratio at the point D 'is larger than that at the points A and B. This is because air biting measures have been implemented. The air-fuel ratio at the point D has a larger amount of air than the points A and B. This is because a large amount of air is required for successfully burning hydrogen gas.
[0037]
In the system 10 of the first embodiment described above, the proportional valve current amount and the fan speed for each state are input to the storage unit 122, and the propane supplied to the burner 22 based on the input storage contents. The volume and air volume are adjusted. When the state shifts, the optimum propane amount and air amount in the state after the shift are adjusted according to the shift timing. For this reason, even if the state shifts, a phenomenon such as excessive air or excessive fuel in the burner 22 does not occur. According to the present system 10, stable combustion can be realized in the burner 22.
Further, in the system 10, "measures against air entrapment" is executed for a while after shifting to the state 2 or the state 3. For this reason, it is possible to prevent the burner from becoming misfired due to an excess of air when shifting to the second state or the third state.
[0038]
(Second Embodiment) Here, differences from the first embodiment will be described. In the present embodiment, during state 3, when the catalyst temperature greatly deviates from 700 ° C., the proportional valve current amount is corrected.
With reference to FIG. 14, a specific description will be given of how to correct. When the detected temperature of the catalyst temperature sensor 26 becomes higher than 710 ° C. or becomes lower than 690 ° C., the controller 50 corrects the proportional valve current amount (that is, the propane amount). For example, when the temperature is between 710 and 720 ° C., the proportional valve current amount is reduced so that the amount of combustion heat of the burner 22 decreases by 10 (W). For example, when the relationship is adjusted to the relation of the point D in the state 3, the proportional valve current amount is corrected so that the propane amount becomes 390W. If the catalyst temperature rises and exceeds 720 ° C. even though the propane amount is reduced by 10 W, the proportional valve current amount is further reduced so as to decrease by 20 W from there. In this case, the amount of propane supplied to the burner 22 when the temperature is stable around 700 ° C. becomes smaller by 30 W (shown as “−30” in the table of FIG. 14). For example, if the relationship is adjusted to the relationship of the point D, the adjustment is made to be 370 (W). When the catalyst temperature further rises to 730 ° C. or higher, the proportional valve current amount is decreased so as to decrease by 50 (W). In this case, the amount of propane supplied to the burner 22 when the temperature is stable around 700 ° C. becomes 50 (W) smaller (in the table of FIG. 14, “−50” is indicated). Even when the temperature detected by the catalyst temperature sensor 26 becomes lower than 690 ° C., the proportional valve current amount is adjusted according to FIG.
[0039]
In the above case, only the propane amount is corrected, and the air amount is not corrected. In the system 10 of the present embodiment, the propane amount and the air amount in the state 3 are stored so that the catalyst temperature becomes around 700 ° C. Therefore, there is usually no large difference in the catalyst temperature. The large deviation of the catalyst temperature may be caused by the displacement of the proportional valve 82 or the problem of the characteristic of propane gas. In this case, by adjusting the amount of propane, the amount of heat is adjusted to the intended amount of heat. If the amount of heat is adjusted to the intended amount, the intended amount of air will be required, and there is no need to adjust the amount of combustion air. Therefore, in this embodiment, only the propane amount is corrected. However, the present technology is not limited to correcting only the propane amount, but may correct only the air amount, or may correct the propane amount and the air amount simultaneously.
[0040]
When the propane amount is corrected as described above, it is preferable to continue the correction thereafter. For example, when learning to correct the propane amount by plus 10 (W) when the power generation amount of the fuel cell 40 is 500 (W), the power generation amount is changed from 500 (W) to 1000 (W). Also, the correction of plus 10 (W) is continuously performed. By doing so, the catalyst temperature can be stabilized at around 700 ° C. even if the amount of power generation is changed.
[0041]
Further, for example, when learning to correct the propane amount by plus 10 W when the power generation amount of the fuel cell 40 is 500 W, if the power generation amount is changed from 500 W to 1000 W, the correction of plus 20 W may be performed. Good. Since the power generation amount is doubled from 500 W to 1000 W, the correction amount is also doubled correspondingly.
[0042]
In FIG. 14, the upper and lower limits of the correction amount of the propane amount are set to plus 100 and minus 50, respectively. With this setting, the air-fuel ratio is prevented from being extremely large. If the catalyst temperature does not reach 700 ° C. even when the correction amount of the propane amount is set to the upper limit or the lower limit, it is preferable to notify a system abnormality. For example, a warning sound may be sounded. In this case, the operation of the system 10 may be stopped. The upper limit and the lower limit of the correction amount may not be set as in the present embodiment. In this case, when the correction amount exceeds a certain limit, it is preferable to notify an abnormality or stop the operation of the system 10.
[0043]
The correction of the propane amount when the catalyst temperature is 690 ° C. or lower may be performed as follows. After making the correction, the catalyst temperature is monitored over time. For example, the temperature rise per hour is calculated (for example, 5 ° C. rise in 5 seconds). Then, the correction amount is changed based on a temporal change of the monitored catalyst temperature. For example, when the correction amount is plus 20 (W) (see FIG. 14), if the temperature rise per hour is large (if the catalyst temperature rises sharply), the correction amount is changed to plus 10 (W). This prevents the catalyst temperature from rapidly increasing. As a result, the catalyst temperature is prevented from greatly exceeding 700 ° C., and the deterioration of the catalyst can be prevented.
[0044]
As mentioned above, although the specific example of this invention was demonstrated in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and alterations of the specific examples illustrated above.
In the above embodiment, only the point D ′ is stored as data (FIG. 10) referred to in the second transition state immediately after switching from the state 2 to the state 3, but the points D ′, E ′, and F ′ may be stored. Then, data (points D ′, E ′, and F ′) to be referred to in the second transition state is determined based on the set power generation amount (any of 500 W, 1000 W, and 1500 W) of the fuel cell 40. You may. For example, when the power generation amount is 500 W, the point D 'is referred to, when the power generation amount is 1000 W, the point E' is referred, and when the power generation amount is 1500 W, the point F 'is referred. In this case, when t2 (second) has elapsed after the transition to the state 3, the relationship may be adjusted to any one of the points D, E, and F (FIG. 8). If it is adjusted to point D 'in the second transition state, it is adjusted to point D, if it is adjusted to point E' in the second transition state, it is adjusted to point E, and it is adjusted to point F 'in the second transition state. If it is adjusted to point F, it is adjusted to point F.
[0045]
Further, the technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical utility singly or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. The technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell power generation system.
FIG. 2 schematically shows a configuration of a control unit.
FIG. 3 is a time chart showing an operation of the fuel cell power generation system.
FIG. 4 shows storage contents of a storage unit (nozzle diameter for each mode).
FIG. 5 shows the contents stored in a storage unit (relationship between catalyst temperature and fan speed; state 1).
FIG. 6 shows the contents stored in a storage unit (relationship between fan speed and proportional valve current amount; state 1).
FIG. 7 shows the contents stored in a storage unit (relationship between fan speed and proportional valve current amount; state 2).
FIG. 8 shows the contents stored in the storage unit (relationship between fan speed and proportional valve current amount; state 3).
FIG. 9 shows the contents stored in a storage unit (relationship between fan speed and proportional valve current amount; at the time of transition to state 2: first transition state).
FIG. 10 shows the contents stored in a storage unit (relationship between fan speed and proportional valve current; at the time of transition to state 3: second transition state).
FIG. 11 is a flowchart of a process performed by a control unit.
FIG. 12 is a flowchart of a process performed by the control unit (continuation of FIG. 11).
FIG. 13 shows the relationship between the amount of combustion air supplied to the burner and the amount of fuel (propane + hydrogen gas) during the operation of the system.
FIG. 14 shows storage contents of a storage unit in the second embodiment.
[Explanation of symbols]
10. Fuel cell power generation system
20 ・ ・ Reformer
22 Burner
24 ・ Fan
26..Catalyst temperature sensor
30. Raw fuel gas storage
40 ・ ・ Fuel cell
50 Control unit
60a, 60b, 60c, 62 ... Route for sending hydrogen gas
70a, 70b, 70c-Propane sending route
82 Proportional valve
84 ・ ・ Nozzle
86 ・ ・ Valve
88 ・ ・ Valve
90 ・ ・ Route for sending water to the reformer
120 processing unit
122 storage unit
124 ... input port
126 output port

Claims (6)

炭化水素系物質から水素ガスを生成する改質器と、
改質器に炭化水素系物質を供給する炭化水素系物質供給手段と、
改質器を加熱するバーナと、
バーナに燃焼用燃料を供給する燃焼用燃料供給手段と、
バーナに燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段と、
改質器が生成した水素ガスを水素ガス消費部に送るとともに水素ガス消費部で消費されなかった水素ガスをバーナに送る第1経路と、
改質器が生成した水素ガスを水素ガス消費部をバイパスしてバーナに送る第2経路と、
バーナが改質器を加熱する過程で、炭化水素系物質供給手段が炭化水素系物質を供給しない第1状態から、炭化水素系物質供給手段が炭化水素系物質を供給するとともに第1経路を閉じて第2経路を開いている第2状態を経て、炭化水素系物質供給手段が炭化水素系物質を供給するとともに第1経路を開いて第2経路を閉じている第3状態に順に切換える制御装置と、
それぞれの状態毎に、当該状態で供給する「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を記憶している記憶手段と、
記憶手段の記憶内容に基づいて、燃焼用燃料供給手段が供給する燃焼用燃料量と燃焼用空気供給手段が供給する燃焼用空気量を調整する調整手段と、
を備える改質器を利用するシステム。
A reformer that generates hydrogen gas from hydrocarbon-based substances,
A hydrocarbon-based material supply means for supplying the hydrocarbon-based material to the reformer,
A burner for heating the reformer,
Combustion fuel supply means for supplying combustion fuel to the burner;
Combustion air supply means for supplying combustion air to the burner;
A first path for sending the hydrogen gas generated by the reformer to the hydrogen gas consuming unit and sending the hydrogen gas not consumed by the hydrogen gas consuming unit to the burner;
A second path for sending the hydrogen gas generated by the reformer to the burner bypassing the hydrogen gas consuming unit;
In the process in which the burner heats the reformer, the hydrocarbon-based material supply unit supplies the hydrocarbon-based material and closes the first path from the first state in which the hydrocarbon-based material supply unit does not supply the hydrocarbon-based material. A second state in which the second path is opened, and the hydrocarbon-based substance supply means supplies the hydrocarbon-based substance and sequentially switches to the third state in which the first path is opened and the second path is closed. When,
Storage means for storing, for each state, "the amount of combustion fuel and the amount of combustion air" supplied in that state;
Adjusting means for adjusting the amount of combustion fuel supplied by the combustion fuel supply means and the amount of combustion air supplied by the combustion air supply means, based on the contents stored in the storage means;
A system that uses a reformer provided with:
前記改質器で水素ガス生成反応を実現する触媒の温度を検出する触媒温度センサをさらに備え、
前記記憶手段は、第1状態に対応して「センサ検出温度と燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を記憶していることを特徴とする請求項1に記載の改質器を利用するシステム。
The reformer further includes a catalyst temperature sensor that detects a temperature of a catalyst that realizes a hydrogen gas generation reaction,
The system using the reformer according to claim 1, wherein the storage unit stores "sensor detected temperature, combustion fuel amount, and combustion air amount" corresponding to the first state. .
前記記憶手段は、第1状態から第2状態に切換わる第1遷移状態で用いる「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」と、第2状態から第3状態に切換わる第2遷移状態で用いる「燃焼用燃料量と燃焼用空気量」を記憶していることを特徴とする請求項1又は2に記載の改質器を利用するシステム。The storage means is used in the first transition state where the first state is switched from the first state to the second state, and is used in the second transition state where the second state is switched from the second state to the third state. The system using the reformer according to claim 1 or 2, wherein "a fuel amount for combustion and an air amount for combustion" is stored. 前記改質器で水素ガス生成反応を実現する触媒の温度を検出する触媒温度センサをさらに備え、
前記制御装置は、センサ検出温度が所定値に達すると第1状態から第2状態へ移行させるとともに、センサ検出温度が前記所定値付近に安定すると第2状態から第3状態へ移行させるものであり、
前記調整手段は、第3状態の間のセンサ検出温度が前記所定値から離れるシステムについて、センサ検出温度が前記所定値に近づくように燃焼用燃料供給手段が供給する燃焼用燃料量及び/又は燃焼用空気供給手段が供給する燃焼用空気量を変更する変更手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の改質器を利用するシステム。
The reformer further includes a catalyst temperature sensor that detects a temperature of a catalyst that realizes a hydrogen gas generation reaction,
The controller shifts from the first state to the second state when the sensor detected temperature reaches a predetermined value, and shifts from the second state to the third state when the sensor detected temperature stabilizes near the predetermined value. ,
The adjusting means may include: for a system in which the sensor detection temperature is different from the predetermined value during the third state, the combustion fuel amount and / or combustion supplied by the combustion fuel supply means such that the sensor detection temperature approaches the predetermined value. The system using the reformer according to claim 1, further comprising changing means for changing an amount of combustion air supplied by the air supply means.
前記変更手段は、センサ検出温度と前記所定値との差に基づいて、燃焼用燃料供給手段が供給する燃焼用燃料量及び/又は燃焼用空気供給手段が供給する燃焼用空気量を変更する程度を決定することを特徴とする請求項4に記載の改質器を利用するシステム。The change unit changes the amount of combustion fuel supplied by the combustion fuel supply unit and / or the amount of combustion air supplied by the combustion air supply unit based on the difference between the sensor detected temperature and the predetermined value. The system utilizing the reformer according to claim 4, wherein the system is determined. 燃焼用燃料供給手段が供給する燃焼用燃料量及び/又は燃焼用空気供給手段が供給する燃焼用空気量が所定範囲を超えて変更された場合に、異常の報知及び/又はシステム動作の停止を実行する手段をさらに備えることを特徴とする請求項4又は5に記載の改質器を利用するシステム。When the amount of combustion fuel supplied by the combustion fuel supply means and / or the amount of combustion air supplied by the combustion air supply means is changed beyond a predetermined range, the abnormality notification and / or the stop of the system operation are performed. A system utilizing a reformer according to claim 4 or 5, further comprising means for performing.
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