JP5597426B2 - 水素製造装置及び燃料電池システム - Google Patents
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Description
図3に示す第一制御処理は、セルスタック20の負荷変動に応じて制御マップを用いてS/Cの設定値を最適な値に変更することで、水面WFの位置を一定に保つ制御である。図3に示すように、制御部150は、負荷検出センサCEからセルスタック20への負荷指令を取得する負荷情報取得処理を実行する(ステップS10)。次に、制御部150は、S10で取得したセルスタック20への負荷指令に応じ、改質部6に供給すべき原燃料の供給量を設定する原燃料供給量設定処理を実行する(ステップS20)。S20において、制御部150は、セルスタック20の負荷が大きいほど、原燃料供給量を多く設定し、セルスタック20の負荷が小さいほど、原燃料供給量を少なく設定する。制御部150は、セルスタック20への負荷指令に応じて設定される目標電流値に基づき、水素利用率等を考慮して演算することによって、原燃料供給量を設定することができる。
図5に示す第二制御処理は、温度センサC1、C2,C3,C4,C5を用いて水面WFの位置を検出し続け、水面WFが一定の位置より下がった場合(または上がった場合)にS/Cの設定値を最適な値に変更することで、水面WFの位置を一定に保つ制御である。ここでは、水面WFが温度センサC2と温度センサC3との間の位置に保たれるような制御が行われる。図5に示すように、制御部150は、負荷検出センサCEからセルスタック20への負荷指令を取得する負荷情報取得処理を実行する(ステップS10)。次に、制御部150は、S10で取得したセルスタック20への負荷指令に応じ、改質部6に供給すべき原燃料の供給量を設定する原燃料供給量設定処理を実行する(ステップS20)。S20において、制御部150は、セルスタック20の負荷が大きいほど、原燃料供給量を多く設定し、セルスタック20の負荷が小さいほど、原燃料供給量を少なく設定する。次に制御部150は、温度センサC1、C2,C3,C4,C5の検出結果に基づき、水面WFの位置を取得する水面位置取得処理を実行する(ステップS60)。次に、制御部150は、S60で取得した水面WFの位置に基づき、水面WFの位置が一定となるように制御量を設定する制御量設定処理を実行する(ステップS70)。S70において、制御量とは水供給ポンプ120による水の供給量である。S70において、制御部150は、水面WFが温度センサC3の位置まで下がった場合(すなわち、温度センサC3が高温な水蒸気を検出した場合)、S/Cの設定値を大きくして水面WFが上がるように、水供給量を設定する。一方、制御部150は、水面WFが温度センサC2の位置まで上がった場合(すなわち、温度センサC2が水の100℃付近の温度を検出した場合)、S/Cの設定値を小さくして水面WFが下がるように水供給量を設定する。次に、制御部150は、S20及びS70で設定した原燃料供給量及び水供給量を得られるように、原燃料供給ポンプ110と水供給ポンプ120に対して制御信号を出力する制御信号出力処理を実行する(ステップS80)。これによって、水面WFの位置は、選択酸化触媒層A8の上端A8aよりも上側に配置されている温度センサC2と温度センサC3との間で保たれる。すなわち、水面WFの位置は、選択酸化触媒層A8の上端A8aよりも上側で一定となる。S80の処理が終了すると図5に示す第二制御処理が終了し、再びS10から処理を開始する。
Claims (7)
- 原燃料を改質することにより水素を含有する改質ガスを生成する改質部と、
前記改質部を加熱するバーナと、
水を貯留すると共に、少なくとも前記バーナの排ガスの熱によって水蒸気を生成する蒸発部と、
前記改質部へ前記原燃料を供給する原燃料供給ポンプと、
前記蒸発部へ前記水を供給する水供給ポンプと、
前記原燃料供給ポンプによる原燃料供給量を設定すると共に、前記水供給ポンプによる前記蒸発部に対する水供給量を設定して、前記改質部に供給される前記原燃料の量と前記改質部に供給される前記水蒸気の量との比率を変化させることによって、前記蒸発部内での位置が一定となるように前記水の水面の位置を調整する制御部と、を備えることを特徴とする水素製造装置。 - 前記蒸発部に隣り合うように並設されると共に、前記改質部によって生成された前記改質ガス中の一酸化炭素を選択酸化触媒層によって選択酸化する選択酸化反応部を更に備え、
前記制御部は、前記水面の位置が前記選択酸化触媒層の上端よりも上側となるように、前記水面の位置を調整することを特徴とする請求項1記載の水素製造装置。 - 前記制御部は、前記改質ガスによって発電を行う燃料電池スタックへの負荷指令を取得すると共に、取得した前記負荷指令に基づいて、前記原燃料の量と前記水蒸気の量との比率を変化させることを特徴とする請求項1または2記載の水素製造装置。
- 前記制御部は、取得した前記負荷指令に基づいて、予め記憶している制御マップを用いて、前記原燃料の量と前記水蒸気の量との比率を変化させることを特徴とする請求項3記載の水素製造装置。
- 前記蒸発部に設けられ、前記水面の位置を検出する水面位置検出手段を更に備え、
前記制御部は、前記水面位置検出手段によって検出された前記水面の位置に基づいて、前記原燃料の量と前記水蒸気の量との比率を変化させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載の水素製造装置。 - 前記制御部は、
前記水面の位置が一定の位置より下がった場合、前記水面の位置が上がるように前記原燃料の量と前記水蒸気の量との比率を変化させ、
前記水面の位置が一定の位置より上がった場合、前記水面の位置が下がるように前記原燃料の量と前記水蒸気の量との比率を変化させることを特徴とする請求項5記載の水素製造装置。 - 請求項1〜6の何れか一項記載の水素製造装置と、
前記水素製造装置によって生成した前記改質ガスを用いて発電を行う燃料電池スタックと、を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
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