JP2689638B2 - 改質触媒温度制御方法および装置 - Google Patents
改質触媒温度制御方法および装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、メタン、メタノールあるいはナフサ等の改
質原料から改質器によって水素ガスを得て、燃料電池へ
供給し、発電する燃料電池発電装置における改質触媒温
度制御方法および装置に関する。
質原料から改質器によって水素ガスを得て、燃料電池へ
供給し、発電する燃料電池発電装置における改質触媒温
度制御方法および装置に関する。
第６図に示す従来の改質触媒温度制御装置は、改質原
料および燃料空気の供給量を制御することによって、改
質触媒の温度を制御しようとするものである。
料および燃料空気の供給量を制御することによって、改
質触媒の温度を制御しようとするものである。
改質器１には、メタノールおよび水の混合物のような
改質原料が原料ポンプ２を通して移送され、改質反応が
行なわれて水素ガスが生成される。生成された水素ガス
は燃料電池（FC）３に供給される。FC3において発生し
た直流電力は、例えばインバータの形態の変換装置４で
交流電力に変換され、負荷５に供給される。
改質原料が原料ポンプ２を通して移送され、改質反応が
行なわれて水素ガスが生成される。生成された水素ガス
は燃料電池（FC）３に供給される。FC3において発生し
た直流電力は、例えばインバータの形態の変換装置４で
交流電力に変換され、負荷５に供給される。
改質原料の改質は、例えばFeとCuの合金のような改質
触媒６を所定の値にまで昇温させた後に、改質原料を改
質器１に送り込むという方法で行なわれる。粒状の改質
触媒６は中空円筒状の改質反応管７に充填されている。
改質触媒６は改質器バーナ８により、例えば油などのよ
うな熱媒を介して加熱される。改質器バーナ８にはFC3
において未反応の改質ガスがオフガスとなり燃料として
供給される。燃焼空気は燃焼空気ブロア９を通して供給
される。
触媒６を所定の値にまで昇温させた後に、改質原料を改
質器１に送り込むという方法で行なわれる。粒状の改質
触媒６は中空円筒状の改質反応管７に充填されている。
改質触媒６は改質器バーナ８により、例えば油などのよ
うな熱媒を介して加熱される。改質器バーナ８にはFC3
において未反応の改質ガスがオフガスとなり燃料として
供給される。燃焼空気は燃焼空気ブロア９を通して供給
される。
改質器１における改質反応温度、すなわち改質触媒６
の温度は、例えば熱電対の形態の温度検出器11によって
検出される。
の温度は、例えば熱電対の形態の温度検出器11によって
検出される。
検出された温度信号101は、可変抵抗器の形態の温度
設定器12に設定された設定温度値との偏差がとられる。
温度検出器11によって検出された温度が設定温度値より
も低いときに上述の偏差の信号102が温度調節器（CT1）
13に入力され、増幅される。
設定器12に設定された設定温度値との偏差がとられる。
温度検出器11によって検出された温度が設定温度値より
も低いときに上述の偏差の信号102が温度調節器（CT1）
13に入力され、増幅される。
FC3からは負荷５の値に対応した電流が出力され、こ
のFC出力電流は変流器の形態の電流検出器14によって検
出される。電流検出信号103は増幅器の形態の負荷調節
器（CT2）15において増幅される。負荷調節器15はFC3か
らの出力電流を、供給すべき改質原料および空気量に変
換するための調節器である。負荷５の増加に伴ってFC3
からの出力電流が増加するが、改質反応が吸熱反応であ
るために改質触媒６の温度が低下する。
のFC出力電流は変流器の形態の電流検出器14によって検
出される。電流検出信号103は増幅器の形態の負荷調節
器（CT2）15において増幅される。負荷調節器15はFC3か
らの出力電流を、供給すべき改質原料および空気量に変
換するための調節器である。負荷５の増加に伴ってFC3
からの出力電流が増加するが、改質反応が吸熱反応であ
るために改質触媒６の温度が低下する。
温度調節器13から出力される増幅信号104および負荷
調節器15から出力された増幅信号105は、チョッパの形
態の原料ポンプ制御器（CT3）16およびブロア制御器（C
T4）17に入力される。ポンプ制御器16およびブロア制御
器17は原料ポンプ２および燃焼空気ブロア９の直流モー
タに印加する電圧を変化させるような制御を行ない、原
料ポンプ２および燃焼空気ブロア９のモータ回転数の変
化によって改質器１に供給される原料および空気の量を
変化させる。すなわち、負荷５の変化あるいは改質触媒
６の温度変化に応じて、改質原料および燃焼空気の供給
量が変化し、改質触媒６の温度が一定となるような制御
が行なわれる。
調節器15から出力された増幅信号105は、チョッパの形
態の原料ポンプ制御器（CT3）16およびブロア制御器（C
T4）17に入力される。ポンプ制御器16およびブロア制御
器17は原料ポンプ２および燃焼空気ブロア９の直流モー
タに印加する電圧を変化させるような制御を行ない、原
料ポンプ２および燃焼空気ブロア９のモータ回転数の変
化によって改質器１に供給される原料および空気の量を
変化させる。すなわち、負荷５の変化あるいは改質触媒
６の温度変化に応じて、改質原料および燃焼空気の供給
量が変化し、改質触媒６の温度が一定となるような制御
が行なわれる。
なお、燃料電池発電システム全体の制御は、不図示の
中央コントローラに設けられているメモリに記憶されて
いる制御プログラムに従って行なわれ、温度調節器13、
負荷調節器15、原料ポンプ制御器16および燃焼空気ブロ
ア制御器17はそれらの制御と連動している。
中央コントローラに設けられているメモリに記憶されて
いる制御プログラムに従って行なわれ、温度調節器13、
負荷調節器15、原料ポンプ制御器16および燃焼空気ブロ
ア制御器17はそれらの制御と連動している。
第７図に示す従来の改質器触媒温度制御装置は、助燃
料および燃焼空気の供給量を制御することによって、改
質触媒の温度を制御しようとするものである。第７図に
おいて第６図と同様の個所には同一の符号を付す。10は
助燃料ポンプであり、FC3から改質器バーナ８に供給さ
れるオフガスだけでは足りない分の燃料が助燃料ポンプ
10を通して改質器バーナ８に供給される。
料および燃焼空気の供給量を制御することによって、改
質触媒の温度を制御しようとするものである。第７図に
おいて第６図と同様の個所には同一の符号を付す。10は
助燃料ポンプであり、FC3から改質器バーナ８に供給さ
れるオフガスだけでは足りない分の燃料が助燃料ポンプ
10を通して改質器バーナ８に供給される。
温度調節器13から出力された信号104は助燃料ポンプ1
0および燃焼空気ブロア制御器17に入力される。負荷調
節器15から出力された信号105は原料ポンプ制御器16お
よび燃焼空気ブロア制御器17に入力される。
0および燃焼空気ブロア制御器17に入力される。負荷調
節器15から出力された信号105は原料ポンプ制御器16お
よび燃焼空気ブロア制御器17に入力される。
原料ポンプ２を通して改質器１に供給される改質原料
量は、原料ポンプ制御器16を介して信号105によって制
御される。
量は、原料ポンプ制御器16を介して信号105によって制
御される。
信号104によって助燃料ポンプ10の直流モータの回転
数が変化し、助燃料ポンプ10を通して改質器バーナ８に
供給される助燃料量が変化する。
数が変化し、助燃料ポンプ10を通して改質器バーナ８に
供給される助燃料量が変化する。
燃焼空気ブロア９を通して改質器バーナ８に供給され
る空気量は、燃焼空気ブロア制御器17を介し信号104あ
るいは105によって制御される。改質器バーナ８に供給
される燃焼空気は、改質触媒６の温度変化に対応して供
給される助燃料量を補正する役割りを果たす。このよう
に、改質触媒６の温度が一定となるような制御が行なわ
れる。
る空気量は、燃焼空気ブロア制御器17を介し信号104あ
るいは105によって制御される。改質器バーナ８に供給
される燃焼空気は、改質触媒６の温度変化に対応して供
給される助燃料量を補正する役割りを果たす。このよう
に、改質触媒６の温度が一定となるような制御が行なわ
れる。
第６図から判るように、負荷５に必要な燃料電池の出
力を得るために、改質器１はこれに見合う水素ガスを発
生する必要がある。すなわち、基本的には燃料電池の出
力電流に応じ改質原料供給の増減制御を行うことにな
る。
力を得るために、改質器１はこれに見合う水素ガスを発
生する必要がある。すなわち、基本的には燃料電池の出
力電流に応じ改質原料供給の増減制御を行うことにな
る。
一方、改質器１における触媒反応は吸熱反応であるた
め、反応が進行すると改質触媒６の温度が下がることに
なる。この様子を第8A図、第8B図および第8C図に示す。
め、反応が進行すると改質触媒６の温度が下がることに
なる。この様子を第8A図、第8B図および第8C図に示す。
第8A図に示すポンプ２で、負荷５に見合う量の改質原
料を改質器１内の改質反応管７の入口から投入すると、
改質触媒６と改質原料とによる触媒反応が進行し、改質
反応管７の出口から水素ガスが出て来るが、軽負荷のと
き、すなわち改質器１への改質原料の供給量が少ないと
きは、Ａ点付近で触媒反応が起こり、負荷５が大きくな
るにつれ改質器１への改質原料の供給量が増加するの
で、改質反応器７に充填されている改質触媒６の全体で
反応していくようになる。
料を改質器１内の改質反応管７の入口から投入すると、
改質触媒６と改質原料とによる触媒反応が進行し、改質
反応管７の出口から水素ガスが出て来るが、軽負荷のと
き、すなわち改質器１への改質原料の供給量が少ないと
きは、Ａ点付近で触媒反応が起こり、負荷５が大きくな
るにつれ改質器１への改質原料の供給量が増加するの
で、改質反応器７に充填されている改質触媒６の全体で
反応していくようになる。
従って、第8B図に示すように、Ａ点、Ｂ点およびＣ点
における改質触媒６の温度TA,TBおよびTCは負荷５に応
じ変化して行く。第8B図において符号25,50,75および10
0で示す曲線は、それぞれ負荷５が定格の25％、50％、7
5％および100％のときの改質反応管７内における反応位
置と温度との関係を示す。上述のように触媒反応は吸熱
反応であるため、改質触媒６の温度は負荷５が大きくな
ると低下していくことになる。
における改質触媒６の温度TA,TBおよびTCは負荷５に応
じ変化して行く。第8B図において符号25,50,75および10
0で示す曲線は、それぞれ負荷５が定格の25％、50％、7
5％および100％のときの改質反応管７内における反応位
置と温度との関係を示す。上述のように触媒反応は吸熱
反応であるため、改質触媒６の温度は負荷５が大きくな
ると低下していくことになる。
第8C図に示すように負荷５とＡ点、Ｂ点およびＣ点に
おける温度との関係は、Ａ点は改質器バーナ８の直近で
あるため、負荷が小さいときは改質触媒６の温度が高く
なり、負荷５が大きいときは触媒反応が進行して改質触
媒６の温度が低くなるというように、比較的温度変化が
大きい点である。Ａ点→Ｂ点→Ｃ点と改質反応管７の下
方になる程、負荷５による改質触媒６の温度変化が小さ
くなる傾向を示す。
おける温度との関係は、Ａ点は改質器バーナ８の直近で
あるため、負荷が小さいときは改質触媒６の温度が高く
なり、負荷５が大きいときは触媒反応が進行して改質触
媒６の温度が低くなるというように、比較的温度変化が
大きい点である。Ａ点→Ｂ点→Ｃ点と改質反応管７の下
方になる程、負荷５による改質触媒６の温度変化が小さ
くなる傾向を示す。
このように改質器１内における触媒反応は吸熱反応で
あるため、負荷５が大きい程改質触媒６の温度が低下し
ていくという現象がみられるが、従来方法においては、
触媒温度を一定に保とうとするような制御が行なわれる
ために、以下のような問題点があった。
あるため、負荷５が大きい程改質触媒６の温度が低下し
ていくという現象がみられるが、従来方法においては、
触媒温度を一定に保とうとするような制御が行なわれる
ために、以下のような問題点があった。
反応により触媒温度温度が低下するために、触媒温
度を一定に制御しようとすると、余分な改質原料を改質
器１に投入しなければならない。改質原料を投入しない
と第９図に示す曲線Ｐのように触媒温度が低下してい
く。改質原料の投入量を増加させることによってオフガ
ス量を増加させると、第９図に示すように燃料空気量も
増加させなければならないので、プラントの効率低下を
まねく。
度を一定に制御しようとすると、余分な改質原料を改質
器１に投入しなければならない。改質原料を投入しない
と第９図に示す曲線Ｐのように触媒温度が低下してい
く。改質原料の投入量を増加させることによってオフガ
ス量を増加させると、第９図に示すように燃料空気量も
増加させなければならないので、プラントの効率低下を
まねく。
第９図に示すように、上述ののように触媒温度を
一定にしようとして改質原料の投入量を増加すると、さ
らに触媒温度が低下して行くようになり、正帰還におい
ては発振が起こるという制御原理から改質触媒６の温度
制御が不安定となるため、触媒温度変化が大きくなって
触媒の劣化につながる。
一定にしようとして改質原料の投入量を増加すると、さ
らに触媒温度が低下して行くようになり、正帰還におい
ては発振が起こるという制御原理から改質触媒６の温度
制御が不安定となるため、触媒温度変化が大きくなって
触媒の劣化につながる。
負荷５が低下したとき、負荷低下直前はバーナ燃焼
熱量が大きいので、第９図に示すように触媒温度がオー
バーシュートし触媒の劣化、すなわち触媒の寿命の短縮
につながる。
熱量が大きいので、第９図に示すように触媒温度がオー
バーシュートし触媒の劣化、すなわち触媒の寿命の短縮
につながる。
改質触媒６の温度変化時定数は非常に大きく（数分
〜数十分）、かつ第8A図に示したＡ点、Ｂ点およびＣ点
で大きな差がある。すなわち、Ａ点に近いほど温度変化
が速く、Ｃ点に近いほど遅い。このため、改質触媒６の
温度を一定に制御しようとしても、触媒温度の検出遅れ
のために精度のよい制御を行なうことができない。
〜数十分）、かつ第8A図に示したＡ点、Ｂ点およびＣ点
で大きな差がある。すなわち、Ａ点に近いほど温度変化
が速く、Ｃ点に近いほど遅い。このため、改質触媒６の
温度を一定に制御しようとしても、触媒温度の検出遅れ
のために精度のよい制御を行なうことができない。
本発明の目的は上述の問題点を解決し、改質触媒の温
度制御を高精度で行なうことができる方法および装置を
提供することにある。
度制御を高精度で行なうことができる方法および装置を
提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明による改質
触媒温度制御方法は、負荷に供給される燃料電池からの
出力電力を得るために、前記燃料電池に供給される改質
ガスを触媒反応によって生成する際の改質触媒温度制御
方法において、前記触媒反応に用いる改質触媒の温度を
検出し、予め用意した負荷電流対触媒温度変化特性デー
タに基づいて、前記検出された燃料電池からの負荷電流
に対応した前記改質触媒が到達するであろう温度の設定
値を設定し、かつ前記設定値に基づく温度制御領域を設
定し、前記設定値と前記検出された触媒温度との偏差を
算出し、該算出された偏差が前記温度制御領域内に達し
たときに前記触媒の温度制御を行うことを特徴とする。
触媒温度制御方法は、負荷に供給される燃料電池からの
出力電力を得るために、前記燃料電池に供給される改質
ガスを触媒反応によって生成する際の改質触媒温度制御
方法において、前記触媒反応に用いる改質触媒の温度を
検出し、予め用意した負荷電流対触媒温度変化特性デー
タに基づいて、前記検出された燃料電池からの負荷電流
に対応した前記改質触媒が到達するであろう温度の設定
値を設定し、かつ前記設定値に基づく温度制御領域を設
定し、前記設定値と前記検出された触媒温度との偏差を
算出し、該算出された偏差が前記温度制御領域内に達し
たときに前記触媒の温度制御を行うことを特徴とする。
また、本発明による改質触媒温度制御装置は、負荷に
供給される燃料電池からの出力電力を得るために、前記
燃料電池に供給される改質ガスを触媒反応によって生成
する改質装置において、前記触媒反応に用いる改質触媒
の温度を検出する第１検出手段と、前記負荷に供給され
る前記燃料電池からの負荷電流を検出する第２検出手段
と、予め用意された負荷電流対触媒温度変化特性データ
に基づいて、前記検出された燃料電池からの負荷電流に
対応した前記改質触媒が到達するであろう温度の設定値
および前記設定値に基づく温度制御領域を設定する設定
手段と、前記設定値と前記検出された触媒温度との偏差
を算出する算出手段と、該算出された偏差が前記温度制
御領域内に達したときに前記触媒の温度制御を行う温度
制御手段とを備えたことを特徴とする。
供給される燃料電池からの出力電力を得るために、前記
燃料電池に供給される改質ガスを触媒反応によって生成
する改質装置において、前記触媒反応に用いる改質触媒
の温度を検出する第１検出手段と、前記負荷に供給され
る前記燃料電池からの負荷電流を検出する第２検出手段
と、予め用意された負荷電流対触媒温度変化特性データ
に基づいて、前記検出された燃料電池からの負荷電流に
対応した前記改質触媒が到達するであろう温度の設定値
および前記設定値に基づく温度制御領域を設定する設定
手段と、前記設定値と前記検出された触媒温度との偏差
を算出する算出手段と、該算出された偏差が前記温度制
御領域内に達したときに前記触媒の温度制御を行う温度
制御手段とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、負荷に応じて改質触媒の設定温度を
変更し、その設定温度付近に触媒温度が到達した時点で
改質触媒の温度制御を行うことにより、触媒反応によっ
て低下した触媒温度を設定温度へ戻すために改質器バー
ナを余分に燃焼させる必要がないのでプラントの効率が
向上する。また、触媒温度の変化量を小さくすることが
できるので触媒が劣化するのを防止することができる。
さらに、改質触媒の熱時定数が大きいことに起因して起
こる温度変化の遅れによる制御不安定も回避することが
できる。
変更し、その設定温度付近に触媒温度が到達した時点で
改質触媒の温度制御を行うことにより、触媒反応によっ
て低下した触媒温度を設定温度へ戻すために改質器バー
ナを余分に燃焼させる必要がないのでプラントの効率が
向上する。また、触媒温度の変化量を小さくすることが
できるので触媒が劣化するのを防止することができる。
さらに、改質触媒の熱時定数が大きいことに起因して起
こる温度変化の遅れによる制御不安定も回避することが
できる。
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
実施例１ 第1A図，第1B図，第1C図および第1D図は本発明の第１
の実施例の構成を示す。第２図は本発明の第１の実施例
のタイムチャートを示す。第１の実施例は触媒の温度制
御を改質原料および燃焼空気で行なう例を示す。第1A図
において第６図および第７図と同様の個所には同一の符
号を付す。
の実施例の構成を示す。第２図は本発明の第１の実施例
のタイムチャートを示す。第１の実施例は触媒の温度制
御を改質原料および燃焼空気で行なう例を示す。第1A図
において第６図および第７図と同様の個所には同一の符
号を付す。
負荷５が増加すると、燃料電池（FC）３からの出力電
流も増加する。FC3からの出力電流を電流検出器14で検
出し、この検出信号103を負荷調節器15（CT2）に入力す
る。第２図に示すように、負荷５が増加すると、FC3か
らの出力電流が増加する。負荷調節器15で増幅された信
号105は燃焼空気ブロア制御器17（CT4）および原料ポン
プ制御器16（CT3）によって燃焼空気ブロア９および原
料ポンプ２のモータを、負荷５に見合う量の改質原料お
よび燃焼空気を供給するのに必要な回転数に制御し、所
定の改質原料および燃焼空気量を改質器１へ供給する。
流も増加する。FC3からの出力電流を電流検出器14で検
出し、この検出信号103を負荷調節器15（CT2）に入力す
る。第２図に示すように、負荷５が増加すると、FC3か
らの出力電流が増加する。負荷調節器15で増幅された信
号105は燃焼空気ブロア制御器17（CT4）および原料ポン
プ制御器16（CT3）によって燃焼空気ブロア９および原
料ポンプ２のモータを、負荷５に見合う量の改質原料お
よび燃焼空気を供給するのに必要な回転数に制御し、所
定の改質原料および燃焼空気量を改質器１へ供給する。
第1B図は上述の原料ポンプ制御器16および燃焼空気ブ
ロア制御器17の構成を示す。第1B図において、31および
32は演算器であり、それぞれ原料ポンプ２および燃焼空
気ブロア９の制御を行なうための演算を行なう。第1C図
は演算器31の構成を示し、第1D図は演算器31による制御
手順の一例を示す。
ロア制御器17の構成を示す。第1B図において、31および
32は演算器であり、それぞれ原料ポンプ２および燃焼空
気ブロア９の制御を行なうための演算を行なう。第1C図
は演算器31の構成を示し、第1D図は演算器31による制御
手順の一例を示す。
第1C図において、31AはCPU（中央演算処理装置）の形
態の関数発生器である。31Bは演算増幅器であり、31Cは
抵抗である。演算器31は加算器21から入力された（信号
115）値を基準とし、関数発生器31Aによって任意の関数
のVPを得るようになっている。
態の関数発生器である。31Bは演算増幅器であり、31Cは
抵抗である。演算器31は加算器21から入力された（信号
115）値を基準とし、関数発生器31Aによって任意の関数
のVPを得るようになっている。
演算器31による制御手順を第1D図のフローチャートに
従って説明する。ステップS1において、加算器21から入
力された（信号115）値が１％以上であるか否かを判定
し、１％以下ならVP＝VP1である電圧信号VPをパルス幅
変調器34に出力する。（信号115）値が１％以上ならス
テップS2に移り、（信号115）値が２％以上であるか否
かを判定する。以下、同様にステップＳ（ｎ−１）まで
順次に（信号115）値の判定を行ない、この判定に従っ
た電圧信号VPをパルス幅変調器34に出力する。
従って説明する。ステップS1において、加算器21から入
力された（信号115）値が１％以上であるか否かを判定
し、１％以下ならVP＝VP1である電圧信号VPをパルス幅
変調器34に出力する。（信号115）値が１％以上ならス
テップS2に移り、（信号115）値が２％以上であるか否
かを判定する。以下、同様にステップＳ（ｎ−１）まで
順次に（信号115）値の判定を行ない、この判定に従っ
た電圧信号VPをパルス幅変調器34に出力する。
以上は、原料ポンプ２を動作させるための電圧信号VP
を得る場合についての説明であるが、燃焼空気ブロア９
を動作させるための電圧信号VBを得る場合も同様であ
る。
を得る場合についての説明であるが、燃焼空気ブロア９
を動作させるための電圧信号VBを得る場合も同様であ
る。
なお、（信号115）値および（信号116）値に電圧VPお
よびVBが直線比例することはなく、VP＝f1・（信号11
5）およびVB＝f2・（信号116）となるので、VPはCPU31A
において、VBは演算器32を構成するCPU（不図示）にお
いてこれらを算出するという方法をとることもできる。
よびVBが直線比例することはなく、VP＝f1・（信号11
5）およびVB＝f2・（信号116）となるので、VPはCPU31A
において、VBは演算器32を構成するCPU（不図示）にお
いてこれらを算出するという方法をとることもできる。
第1B図において、34および35はパルス幅変調器であ
り、それぞれ鋸歯状波信号を発振する発振器34A,35A、
コンパレータ34B,35Bおよびパルス発生器34C,35Cよりな
る。コンパレータ34B,35Bはそれぞれ鋸歯状波信号のレ
ベルが、各演算器31,32より入力される電圧信号のレベ
ルを越えたときに比較出力を発生する。パルス発生器34
C,35Cは各コンパレータの出力に応じて矩形波パルスを
発生する。
り、それぞれ鋸歯状波信号を発振する発振器34A,35A、
コンパレータ34B,35Bおよびパルス発生器34C,35Cよりな
る。コンパレータ34B,35Bはそれぞれ鋸歯状波信号のレ
ベルが、各演算器31,32より入力される電圧信号のレベ
ルを越えたときに比較出力を発生する。パルス発生器34
C,35Cは各コンパレータの出力に応じて矩形波パルスを
発生する。
37および38は大電力用バイポーラトランジスタあるい
はパワーMOSFETなどの形態のパワー素子であり、各パル
ス発生器34C,35Cからの出力パルスによって駆動される 演算器31および32から出力された電圧信号VPおよびVB
はそれぞれコンパレータ34Bおよび35Bに入力される。各
パルス発生器34C,35Cから発生するパルスの幅は各電圧
信号のレベルに応じて決定される。各パルス発生器34C,
35Cにおいて発生したパルスはPWM信号として、各パワー
素子37,38に送出される。各発振器34A,35Aから発生され
る鋸歯状波信号の周波数が、各パワー素子37,38のスイ
ッチングの周波数となる。
はパワーMOSFETなどの形態のパワー素子であり、各パル
ス発生器34C,35Cからの出力パルスによって駆動される 演算器31および32から出力された電圧信号VPおよびVB
はそれぞれコンパレータ34Bおよび35Bに入力される。各
パルス発生器34C,35Cから発生するパルスの幅は各電圧
信号のレベルに応じて決定される。各パルス発生器34C,
35Cにおいて発生したパルスはPWM信号として、各パワー
素子37,38に送出される。各発振器34A,35Aから発生され
る鋸歯状波信号の周波数が、各パワー素子37,38のスイ
ッチングの周波数となる。
パルス発生器34Cおよび35Cにおいて発生するパルスは
後述する燃料電池部７からの出力電力が小さいとき、す
なわち（信号115）値および（信号116）値が小さいとき
にパルス幅が狭く、従ってパワー素子37および38が導通
している時間が短いので、原料ポンプ２および燃焼空気
ブロア９をそれぞれ駆動させるための駆動モータ（不図
示）の回転数が少なくなり、これに伴って原料および空
気の供給も少量ですむ。
後述する燃料電池部７からの出力電力が小さいとき、す
なわち（信号115）値および（信号116）値が小さいとき
にパルス幅が狭く、従ってパワー素子37および38が導通
している時間が短いので、原料ポンプ２および燃焼空気
ブロア９をそれぞれ駆動させるための駆動モータ（不図
示）の回転数が少なくなり、これに伴って原料および空
気の供給も少量ですむ。
これに対して、燃料電池部７からの出力電力が大きい
ときには、パルス発生器34Cおよび35Cにおいて発生する
パルスのパルス幅が広くなり、従って上述の場合とは逆
に、原料および空気の供給量が多くなる。
ときには、パルス発生器34Cおよび35Cにおいて発生する
パルスのパルス幅が広くなり、従って上述の場合とは逆
に、原料および空気の供給量が多くなる。
このような、パルス幅変調器34および35から出力され
るPWM信号によるパワー素子37および38のスイッチング
によって、原料ポンプ２および燃焼空気ブロア９を駆動
する駆動モータの電圧VPおよびVBを変化させることによ
り、ポンプ２およびブロア９の制御が行なわれる。
るPWM信号によるパワー素子37および38のスイッチング
によって、原料ポンプ２および燃焼空気ブロア９を駆動
する駆動モータの電圧VPおよびVBを変化させることによ
り、ポンプ２およびブロア９の制御が行なわれる。
例えば第8A図に示したＡ点の温度を基準として改質触
媒６の温度を制御しようとする場合は、第8C図に示した
負荷対触媒温度変化特性のデータを温度設定器18（C
T5）に、あらかじめ設定しておくと、温度設定器18から
は負荷５が増加したことによって、改質触媒６における
Ａ点が到達するであろう温度の指令信号106を出力す
る。
媒６の温度を制御しようとする場合は、第8C図に示した
負荷対触媒温度変化特性のデータを温度設定器18（C
T5）に、あらかじめ設定しておくと、温度設定器18から
は負荷５が増加したことによって、改質触媒６における
Ａ点が到達するであろう温度の指令信号106を出力す
る。
温度検出器11によって検出される温度は、負荷変化が
発生する直前の温度から改質原料の増加により改質触媒
６の吸熱反応が進行することによって徐々に温度が低下
して行くまでの実際の温度を検出している。温度検出器
11は「JISC 1610（1981）」に準拠したＫ形熱電対の一
般普通級のものを燃料電池用に作製したもの（東京熱学
社製）を用いている。
発生する直前の温度から改質原料の増加により改質触媒
６の吸熱反応が進行することによって徐々に温度が低下
して行くまでの実際の温度を検出している。温度検出器
11は「JISC 1610（1981）」に準拠したＫ形熱電対の一
般普通級のものを燃料電池用に作製したもの（東京熱学
社製）を用いている。
信号106と温度検出器11からの出力信号101との偏差信
号107を第２図に示す。偏差信号107は信号101と信号106
とを加算器20において加算することによって得られる。
信号106は第２図に示すFC出力（負荷）のタイムチャー
トに相当し、信号101は第２図に示す触媒温度のタイム
チャートに相当する。改質触媒６の温度変化は第２図に
示すように時定数をもっているので、信号101と信号106
との偏差信号である信号107は第２図に示すように鋭角
的に変化する。この信号107は温度調節器（CT1）13およ
びコンパレータ（CP）19に入力される。
号107を第２図に示す。偏差信号107は信号101と信号106
とを加算器20において加算することによって得られる。
信号106は第２図に示すFC出力（負荷）のタイムチャー
トに相当し、信号101は第２図に示す触媒温度のタイム
チャートに相当する。改質触媒６の温度変化は第２図に
示すように時定数をもっているので、信号101と信号106
との偏差信号である信号107は第２図に示すように鋭角
的に変化する。この信号107は温度調節器（CT1）13およ
びコンパレータ（CP）19に入力される。
第３図は温度調節器13の構成を示す。（信号107）値
は次の式で示される。
は次の式で示される。
（信号107）＝（信号（＋101））＋（信号（−106）） ここで、（信号106）値は負荷５によって決定される値
であり温度基準値となる。すなわち、電流検出器14で検
出された電流が負荷調節器15において増幅され、温度設
定器18に入力され温度基準値として出力される。
であり温度基準値となる。すなわち、電流検出器14で検
出された電流が負荷調節器15において増幅され、温度設
定器18に入力され温度基準値として出力される。
上述の式から、（信号101）＞（信号106）であれば
（信号107）値は正になり、（信号101）＜（信号106）
であれば（信号107）値は負になる。信号107の極性を極
性判別器（PD）41で判別し、極性が正であればスイッチ
SWHをオンにし、極性が負であれば、スイッチSWLをオン
にし、かつ（信号107）値がゼロであればスイッチSWHお
よびスイッチSWLの両方がオフとなるようにしておく。
（信号107）値は正になり、（信号101）＜（信号106）
であれば（信号107）値は負になる。信号107の極性を極
性判別器（PD）41で判別し、極性が正であればスイッチ
SWHをオンにし、極性が負であれば、スイッチSWLをオン
にし、かつ（信号107）値がゼロであればスイッチSWHお
よびスイッチSWLの両方がオフとなるようにしておく。
さらに、極性判別器41は、コンパレータ19から出力さ
れる信号108でロックできるようにしておく。当然のこ
とながら、ロック信号108がオンのときにはスイッチSWH
およびSWLは共にオフの状態にある。
れる信号108でロックできるようにしておく。当然のこ
とながら、ロック信号108がオンのときにはスイッチSWH
およびSWLは共にオフの状態にある。
第２図のタイムチャートを用いて温度調節器13の動作
について説明する。負荷５が増加すると、（信号107）
値は低下してくる。（信号107）値が触媒温度開始点T1
に達すると、コンパレータ19のロックが解除され、第３
図に示す極性判別器41が動作を開始する。このとき（信
号107）値は正である。すなわち、T1＝TS＋ΔＴであ
る。従って、スイッチSWHがオンとなり、演算増幅器OP1
およびOP2を介して信号110を得る。
について説明する。負荷５が増加すると、（信号107）
値は低下してくる。（信号107）値が触媒温度開始点T1
に達すると、コンパレータ19のロックが解除され、第３
図に示す極性判別器41が動作を開始する。このとき（信
号107）値は正である。すなわち、T1＝TS＋ΔＴであ
る。従って、スイッチSWHがオンとなり、演算増幅器OP1
およびOP2を介して信号110を得る。
信号110は加算器22に入力され、加算器22から出力さ
れた信号116が燃焼空気ブロア17に入力される。燃焼空
気ブロア制御器17によって、（信号107）値がTSになる
ように燃焼空気ブロア９の回転数を増加させてオフガス
の発生を減少させ、改質器バーナ８の温度を下げること
により改質触媒６を冷却する。
れた信号116が燃焼空気ブロア17に入力される。燃焼空
気ブロア制御器17によって、（信号107）値がTSになる
ように燃焼空気ブロア９の回転数を増加させてオフガス
の発生を減少させ、改質器バーナ８の温度を下げること
により改質触媒６を冷却する。
改質触媒６が冷却され、（信号107）値がTSを通過し
てTS以下になると、スイッチSWLがオンになる。このと
き、スイッチSWHはオフである。スイッチSWLがオンにな
ると、演算増幅器OP2を介して信号109を得る。信号109
は加算器21に入力され、加算器21から出力された信号11
5が原料ポンプ制御器16に入力される。原料ポンプ制御
器16によって、（信号107）値がTSになるように原料ポ
ンプ２の回転数を増加させてオフガスの発生を増加さ
せ、改質器バーナ８の温度を上げることにより改質触媒
６を加熱する。
てTS以下になると、スイッチSWLがオンになる。このと
き、スイッチSWHはオフである。スイッチSWLがオンにな
ると、演算増幅器OP2を介して信号109を得る。信号109
は加算器21に入力され、加算器21から出力された信号11
5が原料ポンプ制御器16に入力される。原料ポンプ制御
器16によって、（信号107）値がTSになるように原料ポ
ンプ２の回転数を増加させてオフガスの発生を増加さ
せ、改質器バーナ８の温度を上げることにより改質触媒
６を加熱する。
負荷５が減少したときは、設定温度はTS′に変更さ
れ、（信号107）値がT2′通過したときに触媒温度制御
が行われる。このとき、（信号107）値は負である。す
なわち、T2′＝ΔＴ＋TS′である。
れ、（信号107）値がT2′通過したときに触媒温度制御
が行われる。このとき、（信号107）値は負である。す
なわち、T2′＝ΔＴ＋TS′である。
コンパレータ15のロックが解除されると、極性判別器
41が作動し、（信号107）値が負であるからスイッチSWL
がオンになり、演算増幅器OP2を介して信号109を得て原
料ポンプ２の回転数を増加させ、改質触媒６の温度がTS
になるように加熱する。
41が作動し、（信号107）値が負であるからスイッチSWL
がオンになり、演算増幅器OP2を介して信号109を得て原
料ポンプ２の回転数を増加させ、改質触媒６の温度がTS
になるように加熱する。
（信号107）値がTSを通過し、正に転ずるとスイッチS
WHがオンし、演算増幅器OP1およびOP3を介して信号110
を得、燃焼空気ブロア９の回転数を増加させ、改質触媒
６を冷却して温度を下げる。このとき、スイッチSWLは
オフである。
WHがオンし、演算増幅器OP1およびOP3を介して信号110
を得、燃焼空気ブロア９の回転数を増加させ、改質触媒
６を冷却して温度を下げる。このとき、スイッチSWLは
オフである。
このようにして、設定温度TS＝（信号106）を設定値
として、（信号101）値との偏差が正のときはブロア９
の回転数を増加させることにより触媒６を冷却し、偏差
が負のときはポンプ２の回転数を増加させて改質触媒６
を加熱する。
として、（信号101）値との偏差が正のときはブロア９
の回転数を増加させることにより触媒６を冷却し、偏差
が負のときはポンプ２の回転数を増加させて改質触媒６
を加熱する。
第３図において、VR1およびVR2は可変抵抗器であり、
R1,R2,R3,R4,R5およびR6は抵抗である。
R1,R2,R3,R4,R5およびR6は抵抗である。
CP19は信号107の値が偏差値T1〜T2に達したときに信
号108を出力し温度調節器（CT1）のロックを解除するよ
うにしておくと、信号106と検出信号101の偏差が大きい
ときは温度調節器13は作動せず、偏差信号107が制御領
域T1〜T2の範囲に入ったときに温度調節器13が作動し改
質触媒６の温度制御が行われる。温度調節器13からの出
力信号109および出力信号110はそれぞれ加算器21および
22において、負荷調節器15からの出力信号105に加えら
れる。
号108を出力し温度調節器（CT1）のロックを解除するよ
うにしておくと、信号106と検出信号101の偏差が大きい
ときは温度調節器13は作動せず、偏差信号107が制御領
域T1〜T2の範囲に入ったときに温度調節器13が作動し改
質触媒６の温度制御が行われる。温度調節器13からの出
力信号109および出力信号110はそれぞれ加算器21および
22において、負荷調節器15からの出力信号105に加えら
れる。
制御領域T1〜T2は例えばコンパレータの形態の温度設
定器18から出力される信号106、すなわち、ある負荷の
値に対する改質触媒６の設定温度をTsを基準に決められ
る。通常、△Ｔ＝（5/100）Tsとし、T1＝Ts＋△Ｔおよ
びT2＋Ts＋△Ｔである。負荷５が変化すると、これに伴
なって設定温度もTsからTs′に変化する。このときは
T1′＝Ts′＋△ＴおよびT2′＝Ts′＋△Ｔである。触媒
反応の際の改質触媒６の温度は約300℃であるので△Ｔ
＝15℃となる。
定器18から出力される信号106、すなわち、ある負荷の
値に対する改質触媒６の設定温度をTsを基準に決められ
る。通常、△Ｔ＝（5/100）Tsとし、T1＝Ts＋△Ｔおよ
びT2＋Ts＋△Ｔである。負荷５が変化すると、これに伴
なって設定温度もTsからTs′に変化する。このときは
T1′＝Ts′＋△ＴおよびT2′＝Ts′＋△Ｔである。触媒
反応の際の改質触媒６の温度は約300℃であるので△Ｔ
＝15℃となる。
改質触媒６の温度は温度検出器11で検出された温度が
高いときは燃焼空気量を増加し、低いときは改質原料を
増加させることによってオフガスを増加させ、改質器バ
ーナ８の温度を上げることによって改質触媒６の温度を
一定に保つような制御を行なう。
高いときは燃焼空気量を増加し、低いときは改質原料を
増加させることによってオフガスを増加させ、改質器バ
ーナ８の温度を上げることによって改質触媒６の温度を
一定に保つような制御を行なう。
従って、改質触媒６の温度が高くなると温度調節器13
からの出力信号110が増加し負荷調節器15からの出力信
号105と出力信号110とを加算器22で加算した（信号10
5）＋（信号110）によって、燃焼空気ブロア制御器17を
介しブロア９のモータ回転数を増加させて改質器バーナ
８に供給する燃焼空気を増加させると、改質器バーナ８
の温度が低下し、温度検出器11によって検出される温度
が所定値になるような制御が行なわれる。
からの出力信号110が増加し負荷調節器15からの出力信
号105と出力信号110とを加算器22で加算した（信号10
5）＋（信号110）によって、燃焼空気ブロア制御器17を
介しブロア９のモータ回転数を増加させて改質器バーナ
８に供給する燃焼空気を増加させると、改質器バーナ８
の温度が低下し、温度検出器11によって検出される温度
が所定値になるような制御が行なわれる。
また、改質触媒６の温度が低くなると、信号109が増
加し、負荷調節器15からの出力信号105と加算器21で加
算した（信号105）＋（信号109）によって、原料原料ポ
ンプ制御器16を介しポンプ２のモータの回転数を増加さ
せることによって改質器１に供給する改質原料を増加さ
せ、改質器バーナ８の温度を上昇させることによって温
度検出器11によって検出される温度が所定値になるよう
な制御が行なわれる。
加し、負荷調節器15からの出力信号105と加算器21で加
算した（信号105）＋（信号109）によって、原料原料ポ
ンプ制御器16を介しポンプ２のモータの回転数を増加さ
せることによって改質器１に供給する改質原料を増加さ
せ、改質器バーナ８の温度を上昇させることによって温
度検出器11によって検出される温度が所定値になるよう
な制御が行なわれる。
負荷５が減少したときも温度設定器18から出力信号10
6が変化し制御開始偏差内に信号107が到達した時点で上
述したのと同様の温度制御が行われる。
6が変化し制御開始偏差内に信号107が到達した時点で上
述したのと同様の温度制御が行われる。
実施例２ 第４図は本発明の他の実施例の構成を示す。第５図は
本発明の他の実施例のタイムチャートを示す。第４図に
おいて第1A図と同様の個所には同一の符号を付す。第４
図および第５図は助燃料と燃焼空気によって触媒の温度
制御を行う一例である。
本発明の他の実施例のタイムチャートを示す。第４図に
おいて第1A図と同様の個所には同一の符号を付す。第４
図および第５図は助燃料と燃焼空気によって触媒の温度
制御を行う一例である。
助燃とは改質器バーナ８の燃焼源が、オフガスのみ
（第1A図参照）でなく、別系統から燃焼原料を助燃料ポ
ンプ10で供給し燃焼させる方法である。
（第1A図参照）でなく、別系統から燃焼原料を助燃料ポ
ンプ10で供給し燃焼させる方法である。
第５図に示すように、ある負荷状態では改質原料はFC
出力（負荷）に見合う量を原料ポンプ２で供給してお
き、改質触媒６の温度が高いときはブロア９モータの回
転数を増加させて改質器バーナ８に供給する燃焼空気を
増加させ、バーナ温度を下げる。改質器バーナ８の温度
を下げることによって改質触媒６の温度が所定の温度に
なるような制御を行なう。
出力（負荷）に見合う量を原料ポンプ２で供給してお
き、改質触媒６の温度が高いときはブロア９モータの回
転数を増加させて改質器バーナ８に供給する燃焼空気を
増加させ、バーナ温度を下げる。改質器バーナ８の温度
を下げることによって改質触媒６の温度が所定の温度に
なるような制御を行なう。
改質触媒６の温度が低いときは改質器バーナ８に供給
する助燃料を増加させるために助燃料ポンプ10のモータ
の回転数を増加させバーナ温度を上げて温度検出器11で
検出される温度を所定の温度に保つような制御を行な
う。
する助燃料を増加させるために助燃料ポンプ10のモータ
の回転数を増加させバーナ温度を上げて温度検出器11で
検出される温度を所定の温度に保つような制御を行な
う。
負荷調節器15から出力された信号105は原料ポンプ制
御器16を介して原料ポンプ２のモータの回転数を制御
し、このことによって改質器１に供給される改質原料量
の制御が行なわれる。本実施例においては改質原料の供
給は第５図に示すように負荷５の変化に対応して行なわ
れる。従って、オフガスの量も負荷５の変化に対応して
いる。
御器16を介して原料ポンプ２のモータの回転数を制御
し、このことによって改質器１に供給される改質原料量
の制御が行なわれる。本実施例においては改質原料の供
給は第５図に示すように負荷５の変化に対応して行なわ
れる。従って、オフガスの量も負荷５の変化に対応して
いる。
負荷調節器15から出力された信号105と温度調節器13
から出力された信号110とが加算器22で加算され、加算
された信号は燃焼空気ブロア制御器17を介して燃焼空気
ブロア９に出力され、改質器バーナ８に供給される空気
の量を制御する。
から出力された信号110とが加算器22で加算され、加算
された信号は燃焼空気ブロア制御器17を介して燃焼空気
ブロア９に出力され、改質器バーナ８に供給される空気
の量を制御する。
負荷調節器15から出力された信号105と温度調節器13
から出力された信号111は加算器21で加算され、加算さ
れた信号は助燃料制御器23を介して助燃料ポンプ10に出
力され、改質器バーナ８に供給される空気の量を制御す
る。助燃料制御器23は第1B図に示した原料ポンプ16と同
様の構成である。助燃料バイアス設定器24は、助燃料ポ
ンプ10から常に一定の助燃料が改質器バーナ８に供給さ
れるようにする働きをする。
から出力された信号111は加算器21で加算され、加算さ
れた信号は助燃料制御器23を介して助燃料ポンプ10に出
力され、改質器バーナ８に供給される空気の量を制御す
る。助燃料制御器23は第1B図に示した原料ポンプ16と同
様の構成である。助燃料バイアス設定器24は、助燃料ポ
ンプ10から常に一定の助燃料が改質器バーナ８に供給さ
れるようにする働きをする。
以上のようにして第５図に示すように助燃料および燃
焼空気を改質器バーナ８に供給することにより、改質触
媒６の温度が負荷５に見合った値になるように制御され
る。また、本実施例においても、偏差信号107の値が制
御領域に達したときに触媒６の温度制御が行われる。温
度制御器13による温度制御は第１の実施例と同様にして
行なわれる。
焼空気を改質器バーナ８に供給することにより、改質触
媒６の温度が負荷５に見合った値になるように制御され
る。また、本実施例においても、偏差信号107の値が制
御領域に達したときに触媒６の温度制御が行われる。温
度制御器13による温度制御は第１の実施例と同様にして
行なわれる。
以上説明したように、本実施例のいずれの方法でも改
質触媒の吸熱反応を考慮して負荷に見合った改質触媒温
度を設定するようにしたので、改質器バーナを余分に燃
焼させることなく、吸熱反応における平衡点での温度制
御を行なうので温度変化量も少なく、かつ負荷が減少し
たときの温度オーバーシュートも少なくなり、触媒の劣
化を防止することができる。
質触媒の吸熱反応を考慮して負荷に見合った改質触媒温
度を設定するようにしたので、改質器バーナを余分に燃
焼させることなく、吸熱反応における平衡点での温度制
御を行なうので温度変化量も少なく、かつ負荷が減少し
たときの温度オーバーシュートも少なくなり、触媒の劣
化を防止することができる。
以上説明したように、本発明においては、改質触媒の
吸熱反応を考慮し、負荷に見合った触媒温度設定値を変
化させることによって改質器バーナの燃焼量を低減する
ことができるので、プラント効率の向上を図ることがで
き、かつ吸熱反応の平衡点付近での温度制御を行なうの
で温度変化量が少なく、また負荷が減少したときの改質
触媒の温度オーバシュートも少なくなるので改質触媒の
劣化を防止することができる。
吸熱反応を考慮し、負荷に見合った触媒温度設定値を変
化させることによって改質器バーナの燃焼量を低減する
ことができるので、プラント効率の向上を図ることがで
き、かつ吸熱反応の平衡点付近での温度制御を行なうの
で温度変化量が少なく、また負荷が減少したときの改質
触媒の温度オーバシュートも少なくなるので改質触媒の
劣化を防止することができる。
さらに、改質触媒の温度設定値と改質触媒の温度検出
値との偏差が制御領域に到達してから改質触媒の温度制
御を行なうようにしたので、改質触媒の熱時定数が大き
いことに起因して起こる温度変化の遅れによる制御不安
定も回避することができる。
値との偏差が制御領域に到達してから改質触媒の温度制
御を行なうようにしたので、改質触媒の熱時定数が大き
いことに起因して起こる温度変化の遅れによる制御不安
定も回避することができる。
第1A図，第1B図および第1C図は本発明の第１の実施例の
改質原料量と空気量による温度制御装置を示す構成図、 第1D図は第1C図に示した演算器における制御手順を示す
フローチャート、 第２図は第1A図，第1B図および第1C図に示した装置によ
る動作のタイムチャート、 第３図は第1A図に示した温度調節器の構成を示す図、 第４図は本発明の第２の実施例の助燃料量と空気量によ
る温度制御装置を示す構成図、 第５図は第４図に示した装置による動作のタイムチャー
ト、 第６図は従来の改質原料量と空気量による温度制御装置
を示す構成図、 第７図は従来の助燃料量と空気量による温度制御装置を
示す構成図、 第8A図，第8B図および第8C図は改質器の構造および触媒
温度変化の説明図、 第９図は第６図に示した装置による動作のタイムチャー
トである。 １……改質器、 ２……原料ポンプ、 ３……燃料電池（FC）、 ４……変換装置、 ５……負荷、 ６……改質触媒、 ７……改質反応管、 ８……改質器バーナ、 ９……燃焼空気ブロア、 10……助燃料ポンプ、 11……温度検出器、 13……温度調節器、 14……電流検出器、 15……負荷調節器、 16……原料ポンプ制御器、 17……燃焼空気ブロア制御器、 18……温度設定器、 19……コンパレータ、 20,21,22……加算器、 23……助燃料ポンプ制御器、 24……助燃料バイアス設定器。
改質原料量と空気量による温度制御装置を示す構成図、 第1D図は第1C図に示した演算器における制御手順を示す
フローチャート、 第２図は第1A図，第1B図および第1C図に示した装置によ
る動作のタイムチャート、 第３図は第1A図に示した温度調節器の構成を示す図、 第４図は本発明の第２の実施例の助燃料量と空気量によ
る温度制御装置を示す構成図、 第５図は第４図に示した装置による動作のタイムチャー
ト、 第６図は従来の改質原料量と空気量による温度制御装置
を示す構成図、 第７図は従来の助燃料量と空気量による温度制御装置を
示す構成図、 第8A図，第8B図および第8C図は改質器の構造および触媒
温度変化の説明図、 第９図は第６図に示した装置による動作のタイムチャー
トである。 １……改質器、 ２……原料ポンプ、 ３……燃料電池（FC）、 ４……変換装置、 ５……負荷、 ６……改質触媒、 ７……改質反応管、 ８……改質器バーナ、 ９……燃焼空気ブロア、 10……助燃料ポンプ、 11……温度検出器、 13……温度調節器、 14……電流検出器、 15……負荷調節器、 16……原料ポンプ制御器、 17……燃焼空気ブロア制御器、 18……温度設定器、 19……コンパレータ、 20,21,22……加算器、 23……助燃料ポンプ制御器、 24……助燃料バイアス設定器。
Claims (2)
- 【請求項１】負荷に供給される燃料電池からの出力電力
を得るために、前記燃料電池に供給される改質ガスを触
媒反応によって生成する際の改質触媒温度制御方法にお
いて、 前記触媒反応に用いる改質触媒の温度を検出し、 前記負荷に供給される前記燃料電池からの負荷電流を検
出し、 予め用意した負荷電流対触媒温度変化特性データに基づ
いて、前記検出された燃料電池からの負荷電流に対応し
た前記改質触媒が到達するであろう温度の設定値を設定
し、かつ前記設定値に基づく温度制御領域を設定し、 前記設定値と前記検出された触媒温度との偏差を算出
し、 該算出された偏差が前記温度制御領域内に達したときに
前記触媒の温度制御を行うことを特徴とする改質触媒温
度制御方法。 - 【請求項２】負荷に供給される燃料電池からの出力電力
を得るために、前記燃料電池に供給される改質ガスを触
媒反応によって生成する改質装置において、 前記触媒反応に用いる改質触媒の温度を検出する第１検
出手段と、 前記負荷に供給される前記燃料電池からの負荷電流を検
出する第２検出手段と、 予め用意された負荷電流対触媒温度変化特性データに基
づいて、前記検出された燃料電池からの負荷電流に対応
した前記改質触媒が到達するであろう温度の設定値およ
び前記設定値に基づく温度制御領域を設定する設定手段
と、 前記設定値と前記検出された触媒温度との偏差を算出す
る算出手段と、 該算出された偏差が前記温度制御領域内に達したときに
前記触媒の温度制御を行う温度制御手段と を備えたことを特徴とする改質触媒温度制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1230359A JP2689638B2 (ja) | 1988-10-07 | 1989-09-07 | 改質触媒温度制御方法および装置 |
| US07/414,518 US5006425A (en) | 1988-10-07 | 1989-09-29 | Method and apparatus for controlling the temperature of a reforming reaction catalyst |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63-251983 | 1988-10-07 | ||
| JP25198388 | 1988-10-07 | ||
| JP1230359A JP2689638B2 (ja) | 1988-10-07 | 1989-09-07 | 改質触媒温度制御方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02197058A JPH02197058A (ja) | 1990-08-03 |
| JP2689638B2 true JP2689638B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=26529300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1230359A Expired - Lifetime JP2689638B2 (ja) | 1988-10-07 | 1989-09-07 | 改質触媒温度制御方法および装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5006425A (ja) |
| JP (1) | JP2689638B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP3098871B2 (ja) * | 1992-09-11 | 2000-10-16 | 三菱電機株式会社 | 内部改質形燃料電池装置およびその運転方法 |
| US5482791A (en) * | 1993-01-28 | 1996-01-09 | Fuji Electric Co., Ltd. | Fuel cell/gas turbine combined power generation system and method for operating the same |
| US6063515A (en) * | 1997-12-22 | 2000-05-16 | Ballard Power Systems Inc. | Integrated fuel cell electric power generation system for submarine applications |
| US6306531B1 (en) * | 1999-07-06 | 2001-10-23 | General Motors Corporation | Combustor air flow control method for fuel cell apparatus |
| US6322917B1 (en) | 1999-09-27 | 2001-11-27 | Plug Power L.L.C. | Diagnostic method and control of preferential oxidation of carbon monoxide |
| JP2001229941A (ja) * | 2000-02-16 | 2001-08-24 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP3678118B2 (ja) * | 2000-06-01 | 2005-08-03 | 日産自動車株式会社 | 燃料改質システム |
| JP4765153B2 (ja) * | 2000-07-14 | 2011-09-07 | トヨタ自動車株式会社 | 改質器の暖機制御 |
| EP1316529A4 (en) * | 2000-08-25 | 2006-03-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | HYDROGEN GENERATOR |
| FR2814452B1 (fr) * | 2000-09-28 | 2003-09-12 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Generateur d'hydrogene et appareil de production d'hydrogene dote d'un tel generateur |
| JP4854848B2 (ja) * | 2000-12-22 | 2012-01-18 | 本田技研工業株式会社 | 加熱処理システムの制御方法 |
| US6890672B2 (en) | 2001-06-26 | 2005-05-10 | Idatech, Llc | Fuel processor feedstock delivery system |
| EP1296397A3 (en) | 2001-09-19 | 2004-03-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell power generation system and method of controlling fuel cell power generation system |
| US20030223926A1 (en) | 2002-04-14 | 2003-12-04 | Edlund David J. | Steam reforming fuel processor, burner assembly, and methods of operating the same |
| JP4363002B2 (ja) * | 2002-04-18 | 2009-11-11 | 日産自動車株式会社 | 燃料改質システムとその暖機装置 |
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| DE602004001005T2 (de) * | 2003-04-19 | 2006-11-09 | Haldor Topsoe A/S | Verfahren und Vorrichtung zur Messung von hohen Temperaturen |
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| KR100717783B1 (ko) | 2005-09-27 | 2007-05-11 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료전지 시스템 및 그의 구동방법 |
| JP2007212006A (ja) * | 2006-02-07 | 2007-08-23 | Nissan Motor Co Ltd | 触媒燃焼器の燃焼状態検知装置 |
| US7512209B2 (en) * | 2006-09-14 | 2009-03-31 | General Electric Company | Thermal stabilization methods and apparatus |
| US20090101516A1 (en) * | 2007-09-20 | 2009-04-23 | The University Of Connecticut | Methods and apparatus for the synthesis of useful compounds |
| US7964084B2 (en) * | 2007-09-20 | 2011-06-21 | Catelectric Corp. | Methods and apparatus for the synthesis of useful compounds |
| WO2009139852A1 (en) * | 2008-05-12 | 2009-11-19 | Catelectric Corp. | Methods and apparatus for controlling catalytic processes, including the deposition of carbon based particles |
| KR101448763B1 (ko) * | 2013-06-03 | 2014-10-08 | 현대자동차 주식회사 | 연료전지 차량 전장 냉각 제어 장치 및 그 방법 |
| US9945801B1 (en) | 2016-10-14 | 2018-04-17 | Air Products And Chemicals, Inc. | Monitoring the activity of reforming catalyst |
| EP3309121A1 (en) * | 2016-10-14 | 2018-04-18 | Air Products And Chemicals, Inc. | Monitoring the activity of reforming catalyst |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3432356A (en) * | 1963-09-11 | 1969-03-11 | Gen Electric | Regulated fuel cell system |
| US3539397A (en) * | 1967-05-23 | 1970-11-10 | United Aircraft Corp | Fuel cell with temperature control |
| JPH0697618B2 (ja) * | 1986-12-08 | 1994-11-30 | 富士電機株式会社 | 燃料電池発電装置 |
| US4904548A (en) * | 1987-08-03 | 1990-02-27 | Fuji Electric Co., Ltd. | Method for controlling a fuel cell |
-
1989
- 1989-09-07 JP JP1230359A patent/JP2689638B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-29 US US07/414,518 patent/US5006425A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5006425A (en) | 1991-04-09 |
| JPH02197058A (ja) | 1990-08-03 |
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