JP5181857B2 - Reforming system - Google Patents

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Description

本発明は、改質システムに関する。   The present invention relates to a reforming system.

燃料電池は、一般的には水素及び酸素を燃料として電気エネルギーを得る装置である。この燃料電池は、環境面において優れかつ高いエネルギー効率を実現できることから、今後のエネルギー供給システムとして広く開発が進められてきている。   A fuel cell is a device that generally obtains electric energy using hydrogen and oxygen as fuel. Since this fuel cell is excellent in terms of environment and can realize high energy efficiency, it has been widely developed as a future energy supply system.

この燃料電池へ供給するための燃料ガスを生成するために、炭化水素燃料を改質する改質器が設けられることがある。この改質器は、例えば、水蒸気と炭化水素燃料との改質反応によって、改質ガスを得ることができる。この改質反応を用いる場合、改質器に供給される改質水供給量を制御する必要がある。例えば、特許文献1には、水蒸気センサの検出値に応じて改質水供給量を制御する技術が開示されている。   In order to generate fuel gas to be supplied to the fuel cell, a reformer for reforming the hydrocarbon fuel may be provided. This reformer can obtain a reformed gas by, for example, a reforming reaction between steam and hydrocarbon fuel. When this reforming reaction is used, it is necessary to control the amount of reforming water supplied to the reformer. For example, Patent Document 1 discloses a technique for controlling the supply amount of reforming water according to the detection value of a water vapor sensor.

特開2003−212508号公報JP 2003-212508 A

しかしながら、特許文献1の技術では、水蒸気センサの精度不良の対策がなされていない。その結果、改質水供給量の制御精度が低くなる。   However, the technique of Patent Document 1 does not take countermeasures for poor accuracy of the water vapor sensor. As a result, the control accuracy of the reforming water supply amount is lowered.

本発明は、改質水供給量の制御精度を向上させることができる改質システムを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a reforming system capable of improving the control accuracy of the reforming water supply amount.

本発明に係る改質システムは、炭化水素燃料から改質ガスを生成する改質器と、改質ガスに含まれる水素を燃料として発電する燃料電池と、燃料電池のアノードオフガスを、燃料電池のカソードオフガスに含まれる酸素を用いて燃焼する燃焼器と、燃焼器の下流に配置され、酸素イオン伝導性固体電解質を備え、印加電圧に応じて水蒸気濃度および酸素濃度を検出する酸素・水分濃度センサと、酸素・水分濃度センサの下流において、改質器の下流のガス中の水分の少なくとも一部の凝縮水を貯留する凝縮水タンクと、凝縮水タンクの水位を検出する水位センサと、酸素・水分濃度センサの検出値を所定時間積分して得られた積分値と水位センサの検出値に基づいて得られた水位変化量との偏差に基づいて改質器への改質水の供給量を制御する供給量制御手段と、を備えることを特徴とするものである。 A reforming system according to the present invention includes a reformer that generates a reformed gas from a hydrocarbon fuel, a fuel cell that generates power using hydrogen contained in the reformed gas, and an anode off-gas of the fuel cell. A combustor that burns using oxygen contained in the cathode offgas, and an oxygen / water concentration sensor that is disposed downstream of the combustor and includes an oxygen ion conductive solid electrolyte and detects the water vapor concentration and the oxygen concentration according to the applied voltage. Downstream of the oxygen / water concentration sensor , a condensate water tank that stores at least a part of the condensate in the gas downstream of the reformer, a water level sensor that detects the water level of the condensate water tank , Based on the deviation between the integrated value obtained by integrating the detected value of the moisture concentration sensor for a predetermined time and the change in the water level obtained based on the detected value of the water level sensor, the amount of reforming water supplied to the reformer is determined. Control It is characterized in that and a supply amount control means.

本発明に係る改質システムにおいては、水分濃度センサに精度不良が生じても、水分濃度センサの検出値を所定時間積分して得られた積分値と水位センサの検出値に基づいて得られた水位変化量との偏差に応じて改質水の供給量が制御される。したがって、炭化水素燃料量に対して改質水供給量を適正に制御することができる。   In the reforming system according to the present invention, even if the water concentration sensor has a poor accuracy, it was obtained based on the integrated value obtained by integrating the detected value of the water concentration sensor for a predetermined time and the detected value of the water level sensor. The supply amount of the reforming water is controlled according to the deviation from the water level change amount. Therefore, the reforming water supply amount can be appropriately controlled with respect to the hydrocarbon fuel amount.

燃焼器は、改質器に熱を与える加熱部であってもよい The combustor may be a heating unit that applies heat to the reformer .

本発明によれば、改質器への水供給量の制御精度を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to improve the control accuracy of the amount of water supplied to the reformer.

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.

図1は、本発明の第1実施例に係る改質システム100の全体構成を示す模式図である。図1に示すように、改質システム100は、制御部10、改質燃料供給部20、水供給部30、エアポンプ40、改質器50、燃料電池60および酸素・水分濃度検出器70を備える。   FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a reforming system 100 according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the reforming system 100 includes a control unit 10, a reformed fuel supply unit 20, a water supply unit 30, an air pump 40, a reformer 50, a fuel cell 60, and an oxygen / water concentration detector 70. .

改質燃料供給部20は、改質燃料タンク21、燃料ポンプ22および調圧弁23を備える。水供給部30は、凝縮水排水弁31、凝縮水タンク32、水位センサ33、イオン交換器34、蒸発器35および水計量弁36を備える。改質器50は、改質部51および加熱部52を備える。燃料電池60は、カソード61およびアノード62を備える。   The reformed fuel supply unit 20 includes a reformed fuel tank 21, a fuel pump 22 and a pressure regulating valve 23. The water supply unit 30 includes a condensed water drain valve 31, a condensed water tank 32, a water level sensor 33, an ion exchanger 34, an evaporator 35, and a water metering valve 36. The reformer 50 includes a reforming unit 51 and a heating unit 52. The fuel cell 60 includes a cathode 61 and an anode 62.

制御部10は、CPU(中央演算処理装置)、ROM(リードオンリメモリ)、RAM(ランダムアクセスメモリ)等から構成される。制御部10は、水位センサ33および酸素・水分濃度検出器70から与えられる検出結果に基づいて、改質システム100の各部を制御する。詳細は、後述する。   The control unit 10 includes a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), and the like. The control unit 10 controls each unit of the reforming system 100 based on detection results given from the water level sensor 33 and the oxygen / water concentration detector 70. Details will be described later.

改質燃料タンク21は、改質燃料として用いるための炭化水素燃料を貯蔵するタンクである。燃料ポンプ22は、制御部10の指示に従って、改質燃料タンク21に貯蔵されている改質燃料を調圧弁23に供給するポンプである。調圧弁23は、制御部10の指示に従って、改質燃料の圧力を調整して、改質部51における改質反応に必要な量の改質燃料を改質部51に供給する弁である。   The reformed fuel tank 21 is a tank that stores hydrocarbon fuel for use as a reformed fuel. The fuel pump 22 is a pump that supplies the reformed fuel stored in the reformed fuel tank 21 to the pressure regulating valve 23 in accordance with an instruction from the control unit 10. The pressure regulating valve 23 is a valve that adjusts the pressure of the reformed fuel in accordance with an instruction from the control unit 10 and supplies the reformed fuel in an amount necessary for the reforming reaction in the reforming unit 51.

凝縮水排水弁31は、制御部10の指示に従って、加熱部52からの排気ガスに含まれる凝縮水を凝縮水タンク32へ排水するための弁である。凝縮水タンク32は、凝縮水を貯蔵するタンクである。水位センサ33は、凝縮水タンク32に貯蔵される凝縮水の水位を検出するセンサである。イオン交換器34は、凝縮水タンク32に貯蔵された凝縮水の不純物を除去するための装置である。蒸発器35は、凝縮水を蒸発させるための装置である。水計量弁36は、制御部10の指示に従って、必要量の水蒸気を改質部51に供給するための弁である。   The condensed water drain valve 31 is a valve for draining condensed water contained in the exhaust gas from the heating unit 52 to the condensed water tank 32 in accordance with instructions from the control unit 10. The condensed water tank 32 is a tank that stores condensed water. The water level sensor 33 is a sensor that detects the water level of the condensed water stored in the condensed water tank 32. The ion exchanger 34 is a device for removing impurities of condensed water stored in the condensed water tank 32. The evaporator 35 is a device for evaporating condensed water. The water metering valve 36 is a valve for supplying a necessary amount of water vapor to the reforming unit 51 in accordance with an instruction from the control unit 10.

改質部51においては、調圧弁23からの改質燃料と水計量弁36からの水蒸気とから、水素を含有する改質ガスが生成される。まず、改質燃料中の炭化水素と水蒸気とにより水蒸気改質反応が起こり、水素及び一酸化炭素が生成される。次に、生成された一酸化炭素の一部と水蒸気とが反応し、水素及び二酸化炭素が生成される。   In the reforming unit 51, a reformed gas containing hydrogen is generated from the reformed fuel from the pressure regulating valve 23 and the water vapor from the water metering valve 36. First, a steam reforming reaction occurs between the hydrocarbon and the steam in the reformed fuel, and hydrogen and carbon monoxide are generated. Next, a part of the produced carbon monoxide reacts with water vapor to produce hydrogen and carbon dioxide.

改質部51において生成された改質ガスは、アノード62に供給される。アノード62においては、改質ガス中の水素がプロトンに変換される。アノード62においてプロトンに変換されなかった水素、ならびに、改質部51において反応しなかった炭化水素、一酸化炭素および水蒸気は、アノードオフガスとして加熱部52に供給される。   The reformed gas generated in the reforming unit 51 is supplied to the anode 62. At the anode 62, hydrogen in the reformed gas is converted into protons. Hydrogen that has not been converted into protons at the anode 62 and hydrocarbons, carbon monoxide, and water vapor that have not reacted in the reforming unit 51 are supplied to the heating unit 52 as anode offgas.

エアポンプ40は、制御部10の指示に従って、必要量の酸素をカソード61に供給する。カソード61においては、アノード62において変換されたプロトンとカソード61に供給されたエア中の酸素とから水が発生するとともに電力が発生する。発生した電力は、図示しないモータ等の負荷に用いられる。発生した水は、燃料電池60において発生する熱によって水蒸気となる。カソード61において発生した水蒸気およびプロトンと反応しなかったエアは、カソードオフガスとして加熱部52に供給される。   The air pump 40 supplies a necessary amount of oxygen to the cathode 61 in accordance with instructions from the control unit 10. In the cathode 61, water is generated and electric power is generated from the protons converted in the anode 62 and oxygen in the air supplied to the cathode 61. The generated electric power is used for a load such as a motor (not shown). The generated water becomes water vapor by the heat generated in the fuel cell 60. The air that does not react with water vapor and protons generated at the cathode 61 is supplied to the heating unit 52 as cathode off-gas.

加熱部52においては、アノードオフガスに含まれる可燃成分がカソードオフガスに含まれる酸素によって燃焼する。加熱部52における燃焼反応による燃焼熱は、改質部51における水蒸気改質反応に利用される。燃焼反応によって発生する排気ガスは、凝縮水排水弁31を介して外部に排出される。   In the heating unit 52, combustible components contained in the anode off gas are combusted by oxygen contained in the cathode off gas. The combustion heat generated by the combustion reaction in the heating unit 52 is used for the steam reforming reaction in the reforming unit 51. Exhaust gas generated by the combustion reaction is discharged to the outside through the condensed water drain valve 31.

酸素・水分濃度検出器70は、加熱部52から排出される排気ガス中の酸素濃度および水分濃度を検出するためのセンサである。以下、酸素・水分濃度検出器70の詳細について説明する。   The oxygen / water concentration detector 70 is a sensor for detecting the oxygen concentration and the water concentration in the exhaust gas discharged from the heating unit 52. Details of the oxygen / water concentration detector 70 will be described below.

図2は、酸素・水分濃度検出器70の模式的断面図である。図2に示すように、酸素・水分濃度検出器70は、電解質71の一面にアノード72が設けられ、電解質71の他面にカソード73が設けられ、細孔が形成された多孔質基板74がカソード73を覆うように配置された構造を有する。電解質71は、酸素イオン伝導性の電解質からなり、例えばジルコニアからなる。アノード72およびカソード73は、例えば白金からなる。多孔質基板74は、例えば多孔質状のアルミナからなる。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the oxygen / water concentration detector 70. As shown in FIG. 2, the oxygen / water concentration detector 70 includes an anode 72 provided on one surface of an electrolyte 71, a cathode 73 provided on the other surface of the electrolyte 71, and a porous substrate 74 in which pores are formed. It has a structure arranged so as to cover the cathode 73. The electrolyte 71 is made of an oxygen ion conductive electrolyte, for example, zirconia. The anode 72 and the cathode 73 are made of platinum, for example. The porous substrate 74 is made of, for example, porous alumina.

アノード72とカソード73とは、配線を介して外部回路を形成する。この外部回路には、電源75および電流計76が設けられている。電源75は、アノード72にプラス電圧を印加する。この印加電圧は、可変である。電源75によってアノード72に電圧が印加されると、下記式(1)に従って、カソード73において酸素が酸素イオンとなって電解質71を伝導する。アノード72においては、下記式(2)に従って、酸素イオンが酸素分子となる。
+ 4e = 2O2− (1)
2O2− = O + 4e (2)
The anode 72 and the cathode 73 form an external circuit through wiring. This external circuit is provided with a power source 75 and an ammeter 76. The power source 75 applies a positive voltage to the anode 72. This applied voltage is variable. When a voltage is applied to the anode 72 by the power source 75, oxygen becomes oxygen ions at the cathode 73 and conducts through the electrolyte 71 according to the following formula (1). In the anode 72, oxygen ions become oxygen molecules according to the following formula (2).
O 2 + 4e = 2O 2− (1)
2O 2− = O 2 + 4e (2)

カソード73への酸素輸送量は、多孔質基板74の細孔によって支配されるため、式(1)および式(2)の反応によって生じる電流は、多孔質基板74の細孔における酸素ガス拡散量によって決定される。この酸素ガス拡散量は、多孔質基板74の外部の酸素濃度によって決まる。以上のことから、酸素・水分濃度検出器70は、電流計76の検出結果に基づいて、排気ガス中の酸素濃度を取得することができる。   Since the amount of oxygen transported to the cathode 73 is governed by the pores of the porous substrate 74, the current generated by the reaction of the formulas (1) and (2) is the oxygen gas diffusion amount in the pores of the porous substrate 74. Determined by. This oxygen gas diffusion amount is determined by the oxygen concentration outside the porous substrate 74. From the above, the oxygen / water concentration detector 70 can acquire the oxygen concentration in the exhaust gas based on the detection result of the ammeter 76.

ここで、排気ガスに水蒸気が含まれる場合を考える。この場合、電源75の電圧が高くなると、水蒸気の解離によって生じる酸素イオンが電解質71を伝導することになる。それにより、外部回路を流れる電流が増加する。この増加幅は、排気ガス中の水蒸気濃度に依存する。   Here, consider the case where the exhaust gas contains water vapor. In this case, when the voltage of the power source 75 is increased, oxygen ions generated by dissociation of water vapor are conducted through the electrolyte 71. Thereby, the current flowing through the external circuit increases. This increase width depends on the water vapor concentration in the exhaust gas.

図3は、排気ガス中の酸素濃度が一定である場合における、電源75の電圧と電流と排気ガス中の水蒸気濃度との関係を示す図である。図3において、横軸は電源75の電圧を示し、縦軸は電流計76によって検出される電流を示す。図3に示すように、電圧0.7V程度までは、電流はほぼ一定値となる。これは、低い電圧では水蒸気の解離が促進されないからであると考えられる。一方、電圧が0.7Vよりも高くなると、電流が大きくなる。この場合の増加幅は、水蒸気濃度の増加に伴って大きくなる。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the voltage and current of the power source 75 and the water vapor concentration in the exhaust gas when the oxygen concentration in the exhaust gas is constant. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the voltage of the power source 75, and the vertical axis indicates the current detected by the ammeter 76. As shown in FIG. 3, the current is almost constant up to a voltage of about 0.7V. This is presumably because the dissociation of water vapor is not promoted at a low voltage. On the other hand, when the voltage is higher than 0.7V, the current increases. In this case, the increase width increases as the water vapor concentration increases.

以上のことから、電源75の電圧を0.7V以下に制御すれば、水蒸気濃度にかかわらず、排気ガス中の酸素濃度を検出することができる。また、電源75の電圧を0.7よりも大きくすることによって、排気ガス中の水蒸気濃度を検出することができる。   From the above, if the voltage of the power source 75 is controlled to 0.7 V or less, the oxygen concentration in the exhaust gas can be detected regardless of the water vapor concentration. Moreover, the water vapor | steam density | concentration in exhaust gas is detectable by making the voltage of the power supply 75 larger than 0.7.

図4は、改質システム100における水分量の流れを示す模式図である。炭化水素燃料としてメタンを用いた場合に理想的な改質反応が生じるとすると、下記式(3)に示すように、メタン1モルに対して2モルの水が反応して4モルの水素が生成される。この2モルの水は、凝縮水タンク32から改質水として供給される。
CH + 2HO → 4H + CO (3)
FIG. 4 is a schematic diagram showing the flow of water content in the reforming system 100. Assuming that an ideal reforming reaction occurs when methane is used as the hydrocarbon fuel, 2 mol of water reacts with 1 mol of methane, resulting in 4 mol of hydrogen, as shown in the following formula (3). Generated. The 2 mol of water is supplied from the condensed water tank 32 as reforming water.
CH 4 + 2H 2 O → 4H 2 + CO 2 (3)

この水素が燃料電池60での発電反応および加熱部52での燃焼反応によって完全酸化すると、下記式(4)に示すように、4モルの水が生成される。
4H + 2O → 4HO (4)
When this hydrogen is completely oxidized by the power generation reaction in the fuel cell 60 and the combustion reaction in the heating unit 52, 4 mol of water is generated as shown in the following formula (4).
4H 2 + 2O 2 → 4H 2 O (4)

さらに、エアポンプ40からカソード61に供給されるエアにも水分が含まれている。これらの水分の合計が、カソードオフガスに含まれることになる。装置ロスおよび排気ガスによる水分持ち去りを差し引いた残りの水分が、凝縮水タンク32に戻る。この場合、凝縮水タンク32に2モルの水が戻れば、凝縮水タンク32における水位は変化しないことになる。すなわち、凝縮水タンク32から改質部51に供給される改質水は、ある時間遅れの後に再度凝縮水タンク32に戻る。   Further, the air supplied from the air pump 40 to the cathode 61 also contains moisture. The total of these moisture will be contained in the cathode off gas. The remaining moisture after deducting the device loss and the moisture removal due to the exhaust gas returns to the condensed water tank 32. In this case, if 2 mol of water returns to the condensed water tank 32, the water level in the condensed water tank 32 does not change. That is, the reformed water supplied from the condensed water tank 32 to the reforming unit 51 returns to the condensed water tank 32 again after a certain time delay.

しかしながら、改質水供給量が炭化水素燃料に対して適正量供給されないと、改質システム100内の水分ループの収支が合わなくなる。例えば、炭化水素燃料に対して改質水供給量が少ないと、改質反応効率が低下し、カソードオフガス中の水分濃度が低下し、凝縮水排水弁31による補水量が低下する。それにより、改質システム100内の水分ループの収支が合わなくなる。一方、炭化水素燃料に対して改質水供給量が多いと、凝縮水排水弁31による補水量を上回る水分がカソードオフガスに含まれてしまい、大気に放出される水分量が多くなる。それにより、改質システム100内の水分ループの収支が合わなくなる。   However, unless the proper amount of reforming water is supplied to the hydrocarbon fuel, the balance of the moisture loop in the reforming system 100 will not match. For example, if the reforming water supply amount is small with respect to the hydrocarbon fuel, the reforming reaction efficiency decreases, the moisture concentration in the cathode offgas decreases, and the amount of water supplemented by the condensed water drain valve 31 decreases. Thereby, the balance of the moisture loop in the reforming system 100 is not matched. On the other hand, if the amount of reforming water supplied is large relative to the hydrocarbon fuel, the cathode offgas contains more water than the amount of water supplemented by the condensate drain valve 31, and the amount of water released into the atmosphere increases. Thereby, the balance of the moisture loop in the reforming system 100 is not matched.

そこで、本実施例に係る改質システム100は、酸素・水分濃度検出器70を用いて、排気ガス中の酸素濃度および水蒸気濃度を検出し、改質部51への水分供給量を適正に制御する。以下、図5〜図11を参照しつつ、その詳細を説明する。   Therefore, the reforming system 100 according to the present embodiment uses the oxygen / water concentration detector 70 to detect the oxygen concentration and the water vapor concentration in the exhaust gas, and to appropriately control the water supply amount to the reforming unit 51. To do. Hereinafter, the details will be described with reference to FIGS.

図5は、カソードオフガス中の酸素濃度を取得する際のフローチャートの一例を示す図である。このフローチャートは、周期的に実行され、例えば256msごとに実行される。図5に示すように、まず、制御部10は、電解質71に印加される電圧が電圧v1になるように電源75を制御する(ステップS1)。この電圧v1は、排気ガス中の水蒸気濃度の干渉を回避できる電圧である。本実施例においては、電圧v1を一例として0.4Vとする。   FIG. 5 is a diagram showing an example of a flowchart for obtaining the oxygen concentration in the cathode off gas. This flowchart is executed periodically, for example, every 256 ms. As shown in FIG. 5, first, the control unit 10 controls the power supply 75 so that the voltage applied to the electrolyte 71 becomes the voltage v1 (step S1). This voltage v1 is a voltage that can avoid interference of water vapor concentration in the exhaust gas. In this embodiment, the voltage v1 is set to 0.4 V as an example.

次に、制御部10は、時間t_dが経過したか否かを判定する(ステップS2)。ステップS2において時間t_dが経過したと判定されなかった場合、制御部10は、ステップS2を再度実行する。この時間t_dは、電源75の電圧が制御された後に酸素・水分濃度検出器70の出力電流が安定化するまでの時間であることが好ましい。本実施例においては、時間t_dを一例として128msとする。   Next, the control part 10 determines whether time t_d passed (step S2). If it is not determined in step S2 that the time t_d has elapsed, the control unit 10 executes step S2 again. This time t_d is preferably a time until the output current of the oxygen / water concentration detector 70 is stabilized after the voltage of the power source 75 is controlled. In this embodiment, the time t_d is set to 128 ms as an example.

ステップS2において時間t_dが経過したと判定された場合、制御部10は、排気ガス中の酸素濃度O_v1を取得して、保存する(ステップS3)。この場合、制御部10は、電流計76の検出結果に基づいて、酸素濃度を取得する。酸素濃度O_v1は、水蒸気濃度の干渉を回避して取得される値であるため、排気ガス中の酸素濃度と等しいかそれに近い値である。 When it is determined in step S2 that the time t_d has elapsed, the control unit 10 acquires and stores the oxygen concentration O 2 _v1 in the exhaust gas (step S3). In this case, the control unit 10 acquires the oxygen concentration based on the detection result of the ammeter 76. Since the oxygen concentration O 2 — v1 is a value obtained by avoiding the interference of the water vapor concentration, the oxygen concentration O 2 — v1 is equal to or close to the oxygen concentration in the exhaust gas.

次に、制御部10は、電解質71に印加される電圧が電圧v2になるように電源75を制御する(ステップS4)。この電圧v2は、排気ガス中の水蒸気濃度の干渉を受ける範囲の電圧である。本実施例においては、電圧v2を一例として1.3Vとする。   Next, the control unit 10 controls the power source 75 so that the voltage applied to the electrolyte 71 becomes the voltage v2 (step S4). This voltage v2 is a voltage within a range where interference of water vapor concentration in the exhaust gas is received. In this embodiment, the voltage v2 is set to 1.3 V as an example.

次に、制御部10は、時間t_dが経過したか否かを判定する(ステップS5)。ステップS5において時間t_dが経過したと判定されなかった場合、制御部10は、ステップS5を再度実行する。ステップS5において時間t_dが経過したと判定された場合、制御部10は、酸素濃度O_v2を取得して、保存する(ステップS6)。その後、制御部10は、フローチャートの実行を終了する。 Next, the control part 10 determines whether time t_d passed (step S5). If it is not determined in step S5 that the time t_d has elapsed, the control unit 10 executes step S5 again. If it is determined that the time t_d has elapsed at step S5, the control unit 10 obtains the oxygen concentration O 2 _v2, stores (step S6). Thereafter, the control unit 10 ends the execution of the flowchart.

図5のフローチャートに従えば、カソードオフガス中の水蒸気の干渉を回避した場合の酸素濃度O_v1と水蒸気の干渉を受けた場合の酸素濃度O_v2とを検出することができる。 According to the flowchart of FIG. 5, it is possible to detect the oxygen concentration O 2 — v 1 when avoiding the interference of water vapor in the cathode off-gas and the oxygen concentration O 2 — v 2 when receiving the interference of water vapor.

図6は、図5のフローチャートに従って得られた酸素濃度O_v1を用いて改質部51における空気過剰率を制御する際のフローチャートの一例を示す図である。このフローチャートは、例えば、改質部51への改質水供給周期(例えば、256ms)と同周期かつ、改質部51への改質水供給と異なるタイミングで実行される。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a flowchart for controlling the excess air ratio in the reforming unit 51 using the oxygen concentration O 2 — v1 obtained according to the flowchart of FIG. 5. This flowchart is executed, for example, in the same cycle as the reforming water supply cycle (for example, 256 ms) to the reforming unit 51 and at a timing different from the reforming water supply to the reforming unit 51.

図6に示すように、まず、制御部10は、酸素濃度O_v1に基づいて、改質部51における空気過剰率λを求めて保存する(ステップS11)。空気過剰率λは、アノードオフガス中の可燃成分の理論空燃比に対する比率のことである。酸素濃度O_v1と空気過剰率λとの関係は、あらかじめマップとして作成しておいてもよい。酸素濃度O_v1と空気過剰率λとの関係を、一例として図7に示す。例えば、空気過剰率λは、酸素濃度O_v1の増加に伴って上昇する。 As shown in FIG. 6, first, the control unit 10 obtains and stores the excess air ratio λ in the reforming unit 51 based on the oxygen concentration O 2 — v1 (step S11). The excess air ratio λ is the ratio of the combustible component in the anode off-gas to the stoichiometric air-fuel ratio. The relationship between the oxygen concentration O 2 — v 1 and the excess air ratio λ may be created in advance as a map. FIG. 7 shows an example of the relationship between the oxygen concentration O 2 — v 1 and the excess air ratio λ. For example, the excess air ratio λ increases as the oxygen concentration O 2 — v1 increases.

次に、制御部10は、空気過剰率λが最小値λmin以下であるか否かを判定する(ステップS12)。ここで、最小値λminは、不完全燃焼を抑制してNOx濃度を所定値以下に抑制できる値に設定される。NOx濃度は、加熱部52における火炎温度との間に強相関関係を有する。空気過剰率λと加熱部52における火炎温度との関係を、図8に示す。図8に示すように、空気過剰率λが1.0よりもやや小さい場合に、火炎温度が最も高くなる(NOx濃度が最も高くなる)。最小値λminは、1.0よりも大きい範囲で、NOx濃度が所望値以下になるように設定される。   Next, the control unit 10 determines whether or not the excess air ratio λ is equal to or less than the minimum value λmin (step S12). Here, the minimum value λmin is set to a value that can suppress incomplete combustion and suppress the NOx concentration below a predetermined value. The NOx concentration has a strong correlation with the flame temperature in the heating unit 52. FIG. 8 shows the relationship between the excess air ratio λ and the flame temperature in the heating unit 52. As shown in FIG. 8, when the excess air ratio λ is slightly smaller than 1.0, the flame temperature becomes the highest (the NOx concentration becomes the highest). The minimum value λmin is set so that the NOx concentration is not more than a desired value within a range larger than 1.0.

ステップS12において空気過剰率λが最小値λmin以下であると判定された場合、制御部10は、カソードエア流量Qaを、下記式(3)に従って求め、エアポンプ40を制御する。この場合、空気過剰率λが増加する。
Qa = Qf・λ_trg + Qa_fb (3)
When it is determined in step S12 that the excess air ratio λ is equal to or less than the minimum value λmin, the control unit 10 determines the cathode air flow rate Qa according to the following equation (3) and controls the air pump 40. In this case, the excess air ratio λ increases.
Qa = Qf · λ_trg + Qa_fb (3)

ここで、Qfは、アノード燃料流量を示し、λ_trgは、空気過剰率λの制御目標値を示し、Qa_fbは、補正カソードエア流量を示す。アノード燃料流量Qfは、調圧弁23への指令値から求めることができ、燃料電池60の発電電流から求めることもできる。補正カソードエア流量は、カソードエア流量の増分としてあらかじめ設定しておくことができる。   Here, Qf represents the anode fuel flow rate, λ_trg represents the control target value of the excess air ratio λ, and Qa_fb represents the corrected cathode air flow rate. The anode fuel flow rate Qf can be obtained from the command value to the pressure regulating valve 23 and can also be obtained from the generated current of the fuel cell 60. The corrected cathode air flow rate can be preset as an increment of the cathode air flow rate.

次に、制御部10は、空気過剰率λが最大値λmax以上であるか否かを判定する(ステップS14)。最大値λmaxは、加熱部52において失火しない範囲で設定される。ステップS14において空気過剰率λが最大値λmax以上であると判定された場合、制御部10は、カソードエア流量Qaを、下記式(4)に従って求め、エアポンプ40を制御する。この場合、空気過剰率λが減少する。
Qa = Qf・λ_trg − Qa_fb (4)
Next, the control unit 10 determines whether or not the excess air ratio λ is equal to or greater than the maximum value λmax (step S14). The maximum value λmax is set in a range where no misfire occurs in the heating unit 52. When it is determined in step S14 that the excess air ratio λ is equal to or greater than the maximum value λmax, the control unit 10 determines the cathode air flow rate Qa according to the following equation (4) and controls the air pump 40. In this case, the excess air ratio λ decreases.
Qa = Qf · λ_trg−Qa_fb (4)

その後、制御部10は、フローチャートの実行を終了する。なお、ステップS12において空気過剰率λが最小値λmin以下であると判定されなかった場合、制御部10は、ステップS14を実行する。また、ステップS14において空気過剰率λが最大値λmax以上であると判定されなかった場合、制御部10は、フローチャートの実行を終了する。   Thereafter, the control unit 10 ends the execution of the flowchart. When it is not determined in step S12 that the excess air ratio λ is equal to or less than the minimum value λmin, the control unit 10 executes step S14. On the other hand, if it is not determined in step S14 that the excess air ratio λ is greater than or equal to the maximum value λmax, the control unit 10 ends the execution of the flowchart.

図6のフローチャートに従えば、NOx濃度を所定値以下に制御することができかつ加熱部52における失火を抑制できるように、空気過剰率λを設定することができる。   According to the flowchart of FIG. 6, the excess air ratio λ can be set so that the NOx concentration can be controlled to a predetermined value or less and misfire in the heating unit 52 can be suppressed.

ここで、制御目標値λ_trg、最小値λminおよび最大値λmaxの関係を図9に示す。図9において、横軸は燃料電池60の発電負荷を示し、縦軸は空気過剰率λを示す。図9に示すように、最小値λminは、制御誤差に余裕を持たせ、さらにNOx濃度を低下させるため、1.0よりも大きい値に設定される。最大値λmaxは、制御誤差に余裕を持たせるため、燃焼限界(例えば「5」)よりも小さい値に設定される。   Here, the relationship among the control target value λ_trg, the minimum value λmin, and the maximum value λmax is shown in FIG. In FIG. 9, the horizontal axis represents the power generation load of the fuel cell 60, and the vertical axis represents the excess air ratio λ. As shown in FIG. 9, the minimum value λmin is set to a value larger than 1.0 in order to allow a control error and further reduce the NOx concentration. The maximum value λmax is set to a value smaller than the combustion limit (for example, “5”) in order to provide a margin for control error.

図10は、凝縮水タンク32の水位をフィードバック制御するためのフローチャートの一例を示す図である。このフローチャートは、周期的に実行され、例えば256msごとに実行される。図10に示すように、制御部10は、図5のフローチャートを実行した際に保存した酸素濃度O_v1および酸素濃度O_v2を読み込む(ステップS21)。次に、制御部10は、フローチャート6を実行した際に用いたアノード燃料流量Qfおよび空気過剰率λを読み込む(ステップS22)。 FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a flowchart for feedback control of the water level in the condensed water tank 32. This flowchart is executed periodically, for example, every 256 ms. As shown in FIG. 10, the control unit 10 reads the oxygen concentration O 2 —v1 and the oxygen concentration O 2 —v2 stored when the flowchart of FIG. 5 is executed (step S21). Next, the control unit 10 reads the anode fuel flow rate Qf and the excess air ratio λ used when the flowchart 6 is executed (step S22).

次に、制御部10は、酸素・水分濃度検出器70が検出する瞬時水分量dQs_Oを下記式(5)を用いて求める(ステップS23)。
dQs_O = (O_v2−O_v1)・(Qf+Qf・λ) (5)
Next, the control unit 10 obtains the instantaneous moisture amount dQs_O 2 detected by the oxygen / water concentration detector 70 using the following equation (5) (step S23).
dQs_O 2 = (O 2 —v 2 —O 2 —v 1) · (Qf + Qf · λ) (5)

ここで、式(5)から瞬時水分量dQs_Oが求まる理由を説明する。図4で説明したように、水蒸気の干渉を受ける場合の酸素濃度と水蒸気の干渉を回避した場合の酸素濃度との差から水分濃度が求まる。この水分濃度にガス量を乗じれば、水分量が求まる。したがって、ある時点の酸素濃度差とある時点のガス量とから、瞬時水分量が求まる。ガス量は、カソードエア流量とアノード燃料流量との和である。カソードエア流量は、アノード燃料流量に空気過剰率λを乗じることによって得られる。 Here, the reason why the instantaneous moisture amount dQs_O 2 is obtained from the equation (5) will be described. As described with reference to FIG. 4, the water concentration can be obtained from the difference between the oxygen concentration when the water vapor interference is received and the oxygen concentration when the water vapor interference is avoided. Multiplying this moisture concentration by the amount of gas gives the amount of moisture. Therefore, the instantaneous moisture content can be obtained from the oxygen concentration difference at a certain time and the gas amount at the certain time. The gas amount is the sum of the cathode air flow rate and the anode fuel flow rate. The cathode air flow rate is obtained by multiplying the anode fuel flow rate by the excess air ratio λ.

なお、正確には、改質工程前後でガス種が変化する。さらに改質水が加わって発電反応によって可燃性ガスが消費されることから、酸素・水分濃度検出器70の位置におけるガス量は、厳密にはカソードエア流量とアノード燃料流量との和とは異なり得る。したがって、必要に応じて、実機から得られたマップデータ、または、改質反応が常に平衡状態にあると仮定して発電反応分を発電電力に基づいて考慮した値を、カソードエア流量とアノード燃料流量とに基づいて決定し、酸素・水分濃度検出器70の位置におけるガス量と推定してもよい。   To be precise, the gas type changes before and after the reforming step. Further, since the reformed water is added and combustible gas is consumed by the power generation reaction, the gas amount at the position of the oxygen / water concentration detector 70 is strictly different from the sum of the cathode air flow rate and the anode fuel flow rate. obtain. Therefore, if necessary, the map data obtained from the actual machine, or the value considering the generation reaction based on the generated power on the assumption that the reforming reaction is always in an equilibrium state, the cathode air flow rate and the anode fuel The gas amount at the position of the oxygen / water concentration detector 70 may be estimated based on the flow rate.

次に、制御部10は、下記式(6)に従って、酸素・水分濃度検出器70によって検出された水分量の積分値Qs_Oを求める(ステップS24)。それにより、ステップS24実行時の積分値Qs_Oを求めることができる。
Qs_O = Qs_O + dQs_O (6)
Next, the control unit 10 obtains an integrated value Qs_O 2 of the moisture amount detected by the oxygen / water concentration detector 70 according to the following equation (6) (step S24). Thereby, the integral value Qs_O 2 at the time of execution of step S24 can be obtained.
Qs_O 2 = Qs_O 2 + dQs_O 2 (6)

次に、制御部10は、積分回数を1回加算する(ステップS25)。次に、制御部10は、積分回数Nが最大値Nmaxに到達したか否かを判定する(ステップS26)。本実施例においては、一例として最大値Nmaxを120とする。ステップS26において積分回数Nが最大値Nmaxに到達したと判定されなかった場合、制御部10は、フローチャートの実行を終了する。この場合、積分回数Nが最大値Nmaxに到達するまで、ステップS21からステップS24が実行される。   Next, the control unit 10 adds the number of integrations once (step S25). Next, the control unit 10 determines whether or not the number of integrations N has reached the maximum value Nmax (step S26). In this embodiment, the maximum value Nmax is set to 120 as an example. If it is not determined in step S26 that the number of integrations N has reached the maximum value Nmax, the control unit 10 ends the execution of the flowchart. In this case, steps S21 to S24 are executed until the number of integrations N reaches the maximum value Nmax.

ステップS26において積分回数Nが最大値Nmaxに到達したと判定された場合、制御部10は、水位センサ33から、凝縮水タンク32の水位POSを取得する(ステップS27)。次に、制御部10は、水位POSから前回のフローチャート実行時に求めた水位POS_oldを差し引いて、凝縮水タンク32の水位変化量dPOSを求める(ステップS28)。   When it determines with the frequency | count N of integration having reached the maximum value Nmax in step S26, the control part 10 acquires the water level POS of the condensed water tank 32 from the water level sensor 33 (step S27). Next, the control unit 10 subtracts the water level POS_old obtained during the previous flowchart execution from the water level POS to obtain the water level change amount dPOS of the condensed water tank 32 (step S28).

次に、制御部10は、水位変化量dPOSの絶対値が水位変化誤差限界POS_lmt以上であるか否かを判定する(ステップS29)。水位変化誤差限界POS_lmtは、水位センサ33の誤差以上の値に設定される。したがって、ステップS29においては、水位センサ33の誤差以上に水位が変動したか否かを判定することができる。例えば、水位変化誤差限界POS_lmtは、設計基準水位×k%(例えば、100mm×10%)に設定される。   Next, the control unit 10 determines whether or not the absolute value of the water level change amount dPOS is greater than or equal to the water level change error limit POS_lmt (step S29). The water level change error limit POS_lmt is set to a value greater than or equal to the error of the water level sensor 33. Therefore, in step S29, it can be determined whether or not the water level has fluctuated more than the error of the water level sensor 33. For example, the water level change error limit POS_lmt is set to the design reference water level × k% (for example, 100 mm × 10%).

ステップS29において水位変化量dPOSの絶対値が水位変化誤差限界POS_lmt以上であると判定されなかった場合、制御部10は、積分回数Nをゼロに設定する(ステップS30)。次に、制御部10は、水位POSを水位POS_oldに代入し(ステップS31)、フローチャートの実行を終了する。   If it is not determined in step S29 that the absolute value of the water level change amount dPOS is greater than or equal to the water level change error limit POS_lmt, the control unit 10 sets the number of integrations N to zero (step S30). Next, the control unit 10 substitutes the water level POS for the water level POS_old (step S31), and ends the execution of the flowchart.

ステップS29において水位変化量dPOSの絶対値が水位変化誤差限界POS_lmt以上であると判定された場合、制御部10は、偏差Qs_O_errを求める(ステップS32)。偏差Qs_O_errは、積分値Qs_Oから水位変化量dPOSを差し引いた値である。 If the absolute value of the water level variation dPOS is determined to be level changes error limit POS_lmt more in step S29, the controller 10 determines the deviation Qs_O 2 _err (step S32). The deviation Qs_O 2 — err is a value obtained by subtracting the water level change amount dPOS from the integral value Qs_O 2 .

次に、制御部10は、図11のマップに従って、改質部51への改質水の供給量の補正量Qs_fb_posを求める(ステップS33)。図11において、横軸は偏差Qs_O_errを示し、縦軸は偏差Qs_Oerrから求まるマップ値map(Qs_O_err)を示す。図11に示すように、偏差Qs_Oerrの絶対値が小さい場合には、水回収ループの回収時間遅れを考慮して、マップ値map(Qs_O_err)をゼロとする。偏差Qs_O_errがプラスに大きくなると、map(Qs_O_err)を増加させる。一方、偏差Qs_Oerrがマイナスに大きくなると、map(Qs_O_err)をマイナスに増加させる。なお、過補償防止を目的とし、マップ値map(Qs_O_err)に下限値および上限値が設定されている。 Next, the control unit 10 obtains a correction amount Qs_fb_pos of the supply amount of reforming water to the reforming unit 51 according to the map of FIG. 11 (step S33). In FIG. 11, the horizontal axis represents the deviation Qs_O 2 _err, and the vertical axis represents the map value map (Qs_O 2 _err) obtained from the deviation Qs_O 2 err. As shown in FIG. 11, when the absolute value of the deviation Qs_O 2 err is small, the map value map (Qs_O 2 _err) is set to zero in consideration of the recovery time delay of the water recovery loop. When the deviation Qs_O 2 _err becomes positive, map (Qs_O 2 _err) is increased. On the other hand, when the deviation Qs_O 2 err becomes negative, map (Qs_O 2 _err) is increased negatively. For the purpose of preventing overcompensation, a lower limit value and an upper limit value are set for the map value map (Qs_O 2 _err).

次いで、制御部10は、下記式(7)に従って、改質部51への改質水供給量を求める(ステップS34)。なお、Qsは、改質水供給量を示す。Qs_baseは、燃料量Qfに比例した改質水量であって、S/C比=2.5によって求まる値である。なお、S/C比とは、炭化水素燃料中の炭素モル数に対する水蒸気のモル数の比のことをいう。さらに、Qs_fb_Oは、酸素・水分濃度検出器70に基づくフィードバック補正水分量を示す。この値は、酸素センサを用いる際のフィードバック補正量としてよく知られた値である。
Qs=Qs_base+Qs_fb_O+Qs_fb_pos (7)
Next, the control unit 10 obtains the amount of reforming water supplied to the reforming unit 51 according to the following formula (7) (step S34). Qs represents the amount of reformed water supplied. Qs_base is the amount of reforming water proportional to the fuel amount Qf, and is a value obtained by S / C ratio = 2.5. The S / C ratio refers to the ratio of the number of moles of water vapor to the number of moles of carbon in the hydrocarbon fuel. Further, Qs_fb_O 2 indicates a feedback correction moisture amount based on the oxygen / water concentration detector 70. This value is well known as a feedback correction amount when using the oxygen sensor.
Qs = Qs_base + Qs_fb_O 2 + Qs_fb_pos (7)

次に、制御部10は、ステップS30およびステップS31を順に実行する。その後、制御部10は、フローチャートの実行を終了する。   Next, the control part 10 performs step S30 and step S31 in order. Thereafter, the control unit 10 ends the execution of the flowchart.

以上のように酸素・水分濃度検出器70の検出値を所定時間積分して得られた値と凝縮水タンク32の水位変化量との偏差を改質部51への供給改質水分量に反映することによって、凝縮水タンク32の水位を所定範囲内にフィードバック制御することができる。それにより、炭化水素燃料量に対して改質水供給量を適正に制御することができる。   As described above, the deviation between the value obtained by integrating the detection value of the oxygen / water concentration detector 70 for a predetermined time and the amount of change in the water level of the condensed water tank 32 is reflected in the amount of reformed water supplied to the reforming unit 51. By doing so, the water level of the condensed water tank 32 can be feedback controlled within a predetermined range. Thereby, the reforming water supply amount can be appropriately controlled with respect to the hydrocarbon fuel amount.

なお、本実施例においては酸素・水分濃度検出器70はアノードオフガスの酸素濃度および水分濃度を検出するが、それに限られない。例えば、酸素・水分濃度検出器70は、改質部51の下流側のいずれかの箇所における酸素濃度および水分濃度を検出すればよい。この場合においても、酸素・水分濃度検出器70の検出値を所定時間積分して得られた値と凝縮水タンク32の水位変化量との偏差を改質部51への供給改質水分量に反映することによって、凝縮水タンク32の水位を所定範囲内にフィードバック制御することができる。   In this embodiment, the oxygen / water concentration detector 70 detects the oxygen concentration and water concentration of the anode off-gas, but is not limited thereto. For example, the oxygen / water concentration detector 70 may detect the oxygen concentration and the water concentration at any location downstream of the reforming unit 51. Also in this case, the deviation between the value obtained by integrating the detection value of the oxygen / water concentration detector 70 for a predetermined time and the amount of change in the water level of the condensed water tank 32 is used as the amount of reformed moisture supplied to the reforming unit 51. By reflecting, the water level of the condensed water tank 32 can be feedback controlled within a predetermined range.

また、本実施例においては水分濃度センサとして酸素・水分濃度検出器70を用いているが、水蒸気濃度を検出できるセンサであれば水分濃度センサとして用いることができる。   In this embodiment, the oxygen / water concentration detector 70 is used as the moisture concentration sensor. However, any sensor capable of detecting the water vapor concentration can be used as the moisture concentration sensor.

本実施例と請求項との対応関係において、酸素・水分濃度検出器70が水分濃度センサに相当し、制御部10が供給量制御手段に相当し、加熱部52が燃焼器に相当する。   In the correspondence relationship between the present embodiment and the claims, the oxygen / water concentration detector 70 corresponds to a water concentration sensor, the control unit 10 corresponds to a supply amount control means, and the heating unit 52 corresponds to a combustor.

本発明の第1実施例に係る改質システムの全体構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the whole structure of the reforming system which concerns on 1st Example of this invention. 酸素・水分濃度検出器の模式的断面図である。It is a typical sectional view of an oxygen and moisture concentration detector. 排気ガス中の酸素濃度が一定である場合における、電源の電圧と電流と排気ガス中の水蒸気濃度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the voltage and electric current of a power supply, and the water vapor | steam density | concentration in exhaust gas in case oxygen concentration in exhaust gas is constant. 改質システムにおける水分量の流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of the moisture content in a reforming system. カソードオフガス中の酸素濃度を取得する際のフローチャートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the flowchart at the time of acquiring the oxygen concentration in cathode off gas. 図5のフローチャートに従って得られた値を用いて改質部における空気過剰率を制御する際のフローチャートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the flowchart at the time of controlling the excess air ratio in a reforming part using the value obtained according to the flowchart of FIG. 酸素濃度と空気過剰率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between oxygen concentration and an air excess rate. 空気過剰率と加熱部における火炎温度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an air excess rate and the flame temperature in a heating part. 空気過剰率の制御目標値、最小値および最大値の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the control target value, minimum value, and maximum value of an excess air ratio. 凝縮水タンクの水位をフィードバック制御するためのフローチャートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the flowchart for performing feedback control of the water level of a condensed water tank. 改質部への改質水の供給量の補正量を示す図である。It is a figure which shows the correction amount of the supply amount of the reforming water to a reforming part.

符号の説明Explanation of symbols

10 制御部
20 改質燃料供給部
30 水供給部
31 凝縮水排水弁
32 凝縮水タンク
33 水位センサ水
36 計量弁
40 エアポンプ
50 改質器
51 改質部
52 加熱部
60 燃料電池
61 カソード
62 アノード
70 酸素・水分濃度検出器
100 改質システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Control part 20 Reformed fuel supply part 30 Water supply part 31 Condensed water drain valve 32 Condensed water tank 33 Water level sensor water 36 Metering valve 40 Air pump 50 Reformer 51 Reforming part 52 Heating part 60 Fuel cell 61 Cathode 62 Anode 70 Oxygen / water concentration detector 100 reforming system

Claims (2)

炭化水素燃料から改質ガスを生成する改質器と、
前記改質ガスに含まれる水素を燃料として発電する燃料電池と、
前記燃料電池のアノードオフガスを、前記燃料電池のカソードオフガスに含まれる酸素を用いて燃焼する燃焼器と、
前記燃焼器の下流に配置され、酸素イオン伝導性固体電解質を備え、印加電圧に応じて水蒸気濃度および酸素濃度を検出する酸素・水分濃度センサと、
前記酸素・水分濃度センサの下流において、前記改質器の下流のガス中の水分の少なくとも一部の凝縮水を貯留する凝縮水タンクと、
前記凝縮水タンクの水位を検出する水位センサと、
前記酸素・水分濃度センサの検出値を所定時間積分して得られた積分値と前記水位センサの検出値に基づいて得られた水位変化量との偏差に基づいて、前記改質器への改質水の供給量を制御する供給量制御手段と、を備えることを特徴とする改質システム。
A reformer for generating reformed gas from hydrocarbon fuel ;
A fuel cell that generates power using hydrogen contained in the reformed gas as a fuel;
A combustor that burns the anode off-gas of the fuel cell using oxygen contained in the cathode off-gas of the fuel cell;
An oxygen / water concentration sensor that is disposed downstream of the combustor, includes an oxygen ion conductive solid electrolyte, and detects a water vapor concentration and an oxygen concentration according to an applied voltage;
Downstream of the oxygen / water concentration sensor , a condensed water tank that stores condensed water of at least a part of moisture in the gas downstream of the reformer;
A water level sensor for detecting the water level of the condensed water tank;
Based on the deviation between the integrated value obtained by integrating the detection value of the oxygen / water concentration sensor for a predetermined time and the water level change obtained based on the detection value of the water level sensor, the reformer is improved. And a supply amount control means for controlling the supply amount of quality water.
前記燃焼器は、前記改質器に熱を与える加熱部であることを特徴とする請求項1記載の改質システム。 The reforming system according to claim 1 , wherein the combustor is a heating unit that applies heat to the reformer.
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