JPH0766826B2 - 燃料電池システムの制御方法 - Google Patents
燃料電池システムの制御方法Info
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- JPH0766826B2 JPH0766826B2 JP59233911A JP23391184A JPH0766826B2 JP H0766826 B2 JPH0766826 B2 JP H0766826B2 JP 59233911 A JP59233911 A JP 59233911A JP 23391184 A JP23391184 A JP 23391184A JP H0766826 B2 JPH0766826 B2 JP H0766826B2
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- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 燃料電池システムの制御方法、更に詳しくは燃料電池に
使用される燃料改質器の制御方式に関するものである。
使用される燃料改質器の制御方式に関するものである。
（ロ）従来技術 第２図は一般的な燃料電池−燃料改質器のシステム概要
図を示す。
図を示す。
改質器（１）はバーナー（２）を含む炉（３）内に触媒
層（４）の容器（４′）を配設してなり、導入弁（51）
（52）を経て触媒層（４）に送られた原料例えばメタン
とスチームの混合ガスは水素リッチガスに改質され、こ
の改質ガスはさらに後段の転化器（６）で一酸化炭素を
低減処理されて後、供給弁（７）を経て電池の負極に供
給される。
層（４）の容器（４′）を配設してなり、導入弁（51）
（52）を経て触媒層（４）に送られた原料例えばメタン
とスチームの混合ガスは水素リッチガスに改質され、こ
の改質ガスはさらに後段の転化器（６）で一酸化炭素を
低減処理されて後、供給弁（７）を経て電池の負極に供
給される。
さて改質反応は吸熱反応であり、一般に高温（約750
℃）で行われるが、安定な組成の改質ガスを得るために
は反応温度すなわち触媒層（４）の温度が最適な設定温
度に安定する様に制御することが重要となる。また熱サ
イクルによる改質器本体の材料劣化を抑制するためにも
炉（３）内の温度変動を小さくすることが望ましい。
℃）で行われるが、安定な組成の改質ガスを得るために
は反応温度すなわち触媒層（４）の温度が最適な設定温
度に安定する様に制御することが重要となる。また熱サ
イクルによる改質器本体の材料劣化を抑制するためにも
炉（３）内の温度変動を小さくすることが望ましい。
従来は第２図の如く温度検出器（８）で触媒層（４）の
温度を検出して制御器（9a）に入力し、制御器で前記温
度信号と設定温度との差を演算して制御信号をバーナー
（２）の燃料供給弁（10）に送り、弁の開度を調節して
バーナー（２）の熱量を制御することにより、触媒層
（４）の温度制御を行っていた。
温度を検出して制御器（9a）に入力し、制御器で前記温
度信号と設定温度との差を演算して制御信号をバーナー
（２）の燃料供給弁（10）に送り、弁の開度を調節して
バーナー（２）の熱量を制御することにより、触媒層
（４）の温度制御を行っていた。
なおバーナー燃料の流量変化に応じて設定された空燃比
になるよう燃焼用空気量も自動的に変化するが、その説
明は省略する。
になるよう燃焼用空気量も自動的に変化するが、その説
明は省略する。
しかし触媒層（４）の温度変化はバーナー（２）の熱量
変化に対して遅れがあるため、この方法では触媒層の温
度を安定化することは難かしい。
変化に対して遅れがあるため、この方法では触媒層の温
度を安定化することは難かしい。
触媒層（４）の温度変動の主原因は、燃料電池負荷の変
動による原料の流量増減であり、今改質器（１）へ供給
される原料が増加して触媒層（４）の温度が低下した場
合について説明する。
動による原料の流量増減であり、今改質器（１）へ供給
される原料が増加して触媒層（４）の温度が低下した場
合について説明する。
原料の供給量が増加すると吸熱反応量の増大により触媒
層の温度が設定値より低下する。この温度低下を温度検
出器（８）で検出して制御器（9a）からの信号によりバ
ーナー燃料供給弁（10）の開度が増大するよう制御され
る。かくてバーナー熱量が増加して炉（３）内の温度が
上昇し、これに伴い触媒層（４）の温度が上昇し始めて
徐々に設定値に近づく。
層の温度が設定値より低下する。この温度低下を温度検
出器（８）で検出して制御器（9a）からの信号によりバ
ーナー燃料供給弁（10）の開度が増大するよう制御され
る。かくてバーナー熱量が増加して炉（３）内の温度が
上昇し、これに伴い触媒層（４）の温度が上昇し始めて
徐々に設定値に近づく。
こゝで燃料供給弁（10）の調節は触媒層（４）の温度を
基準に行われており、一方触媒層の温度上昇は炉（３）
内の温度上昇に対し遅れがあるため、バーナー（２）の
熱量が既に触媒層（４）の温度下降を補償する量に達し
た時点において触媒層の温度は未だ設定値に達していな
い。そのため制御器（9a）からは相変らず燃料供給弁
（10）の開度をさらに増大させる信号が送られ、バーナ
ー（２）の熱量は触媒層の温度下降を補償するに足る熱
量以上に増大する。その結果触媒層温度は設定値に達し
て後さらにそれ以上に上昇してしまう。そうすると今度
は制御器（9a）からバーナー熱量を減少すべく燃料供給
弁（10）の開度を絞る信号が送られる。その後は前述と
逆の動作により今度は触媒層温度が設定値以下に下降し
てしまう。
基準に行われており、一方触媒層の温度上昇は炉（３）
内の温度上昇に対し遅れがあるため、バーナー（２）の
熱量が既に触媒層（４）の温度下降を補償する量に達し
た時点において触媒層の温度は未だ設定値に達していな
い。そのため制御器（9a）からは相変らず燃料供給弁
（10）の開度をさらに増大させる信号が送られ、バーナ
ー（２）の熱量は触媒層の温度下降を補償するに足る熱
量以上に増大する。その結果触媒層温度は設定値に達し
て後さらにそれ以上に上昇してしまう。そうすると今度
は制御器（9a）からバーナー熱量を減少すべく燃料供給
弁（10）の開度を絞る信号が送られる。その後は前述と
逆の動作により今度は触媒層温度が設定値以下に下降し
てしまう。
以上のように触媒層（４）の温度のみを検出して制御す
る方法は、触媒層温度が設定値の上下に変動を繰返し、
安定性追従性の良い温度制御ができないという欠点があ
った。
る方法は、触媒層温度が設定値の上下に変動を繰返し、
安定性追従性の良い温度制御ができないという欠点があ
った。
（ハ）発明が解決しようとする問題点 この発明は燃料電池の負荷に応じて改質器への原料の導
入量が変化した場合触媒層の温度を設定値に追従性良く
安定させるよう改質器を制御することを目的とする。
入量が変化した場合触媒層の温度を設定値に追従性良く
安定させるよう改質器を制御することを目的とする。
（ニ）問題点を解決する為の手段 この発明は、負極を備えた燃料電池と、負極に改質ガス
を供給する改質器と、制御器とを有し、改質器が、バー
ナーと、炉と、触媒層とを備え、炉内に触媒層が配置さ
れ、バーナーが燃料供給弁の開閉により制御され、且つ
改質器は、バーナーにて触媒層が加熱されて、改質ガス
を生成する構成を有しており、改質器の触媒層温度と、
触媒層温度の設定値とを比較し、設定値を上回った場
合、制御器により、燃料供給弁の開度を減少、または設
定値を下回った場合、制御器により、燃料供給弁の開度
を増加させて温度制御を行う燃料電池システムの制御方
法において、炉から排出された煙道ガスの煙道ガス温度
に基づく煙道ガス温度信号と、煙道ガス温度適正値とを
比較して、制御器により燃料供給弁の開度を補正し、バ
ーナー熱量を制御して触媒層の温度を安定化させること
を特徴とするものであり、即ち煙道ガス温度信号をバー
ナー熱量調節用出力信号の演算補正項として利用するも
のである。
を供給する改質器と、制御器とを有し、改質器が、バー
ナーと、炉と、触媒層とを備え、炉内に触媒層が配置さ
れ、バーナーが燃料供給弁の開閉により制御され、且つ
改質器は、バーナーにて触媒層が加熱されて、改質ガス
を生成する構成を有しており、改質器の触媒層温度と、
触媒層温度の設定値とを比較し、設定値を上回った場
合、制御器により、燃料供給弁の開度を減少、または設
定値を下回った場合、制御器により、燃料供給弁の開度
を増加させて温度制御を行う燃料電池システムの制御方
法において、炉から排出された煙道ガスの煙道ガス温度
に基づく煙道ガス温度信号と、煙道ガス温度適正値とを
比較して、制御器により燃料供給弁の開度を補正し、バ
ーナー熱量を制御して触媒層の温度を安定化させること
を特徴とするものであり、即ち煙道ガス温度信号をバー
ナー熱量調節用出力信号の演算補正項として利用するも
のである。
（ホ）作用 この発明ではバーナー熱量の増減を直ちに反映する煙道
ガスの検出温度信号は、制御器においてバーナー燃料供
給弁の開度を増減するよう、触媒層の検出温度信号に対
して補正演算を行なうので、触媒層温度があらかじめ設
定した設定値に速かに追従し、安定な組成の改質ガスを
得ることができる。
ガスの検出温度信号は、制御器においてバーナー燃料供
給弁の開度を増減するよう、触媒層の検出温度信号に対
して補正演算を行なうので、触媒層温度があらかじめ設
定した設定値に速かに追従し、安定な組成の改質ガスを
得ることができる。
（ヘ）実施例 本発明の実施例を第１図のシステム概要図について説明
するが該当部分は第２図と同一記号を付した。
するが該当部分は第２図と同一記号を付した。
本発明では触媒層（４）の温度検出器（８）の他に炉
（３）の煙道（３′）に煙道ガスの温度検出器（11）を
設置してこれら検出信号を制御器（9a）に入力し、煙道
ガスの温度を触媒層の温度信号に対する補正項として演
算し、その出力によりバーナー燃料供給弁（10）の開度
を調節する。
（３）の煙道（３′）に煙道ガスの温度検出器（11）を
設置してこれら検出信号を制御器（9a）に入力し、煙道
ガスの温度を触媒層の温度信号に対する補正項として演
算し、その出力によりバーナー燃料供給弁（10）の開度
を調節する。
燃料電池（FC）の負荷電流は検出器（12）で検出されて
制御器（9b）に入力され、改質器（１）の原料導入弁
（51）（52）及び電池への水素ガス供給弁（７）などの
開度設定信号を出力する。
制御器（9b）に入力され、改質器（１）の原料導入弁
（51）（52）及び電池への水素ガス供給弁（７）などの
開度設定信号を出力する。
今負荷が増大した場合導入弁（51）（52）より触媒層
（４）に送られる原料導入量が増加し、吸熱反応量の増
大により触媒層の温度が設定値より低下する。このとき
バーナー燃料供給弁（10）の開度を増大させ、バーナー
熱量が上昇する。
（４）に送られる原料導入量が増加し、吸熱反応量の増
大により触媒層の温度が設定値より低下する。このとき
バーナー燃料供給弁（10）の開度を増大させ、バーナー
熱量が上昇する。
ここで触媒層の温度上昇は炉（３）内の温度上昇に対し
て遅れがあるため、バーナー熱量すなわちバーナー燃料
供給弁の開度が、触媒層（４）の温度下降を補償する量
に達した時点において、触媒層温度は未だ設定値に達し
ていない。よって従来方式では制御器（9a）からは相変
わらず燃料供給弁（10）の開度をさらに増大させる信号
が送られてバーナー熱量がさらに増大し、触媒層の温度
が設定値に達した時点において、バーナー熱量は触媒層
の温度下降を補償する量を大きく上回ってしまい、その
結果触媒層の温度はあらかじめ設定した設定値に達した
後さらにそれ以上に大きく上昇してしまう。従って触媒
層温度が未だ設定値に達していなくとも、バーナー熱量
が十分増大して炉内温度が十分上昇した時点において、
燃料供給弁の開度増加を中止し、あるいは開度を減少さ
せる必要がある。
て遅れがあるため、バーナー熱量すなわちバーナー燃料
供給弁の開度が、触媒層（４）の温度下降を補償する量
に達した時点において、触媒層温度は未だ設定値に達し
ていない。よって従来方式では制御器（9a）からは相変
わらず燃料供給弁（10）の開度をさらに増大させる信号
が送られてバーナー熱量がさらに増大し、触媒層の温度
が設定値に達した時点において、バーナー熱量は触媒層
の温度下降を補償する量を大きく上回ってしまい、その
結果触媒層の温度はあらかじめ設定した設定値に達した
後さらにそれ以上に大きく上昇してしまう。従って触媒
層温度が未だ設定値に達していなくとも、バーナー熱量
が十分増大して炉内温度が十分上昇した時点において、
燃料供給弁の開度増加を中止し、あるいは開度を減少さ
せる必要がある。
このため本発明では煙道ガス温度を検出器（11）で検出
してこの温度信号を触媒層（４）の検出温度信号と共に
制御器（9a）に入力し、煙道ガス温度適正値と比較し
て、煙道ガス温度適正値を上回れば、触媒層温度が未だ
設定値に達していなくても、燃料供給弁（10）の開度を
抑制する制御信号を出力して供給弁を絞るか、又は少く
とも開度増加を停止する。その結果バーナー熱量の過上
昇が防止され触媒層温度が設定値到達後過上昇するのを
抑制するよう働く。同様に触媒層温度の下降時には過下
降を抑制するよう働く。
してこの温度信号を触媒層（４）の検出温度信号と共に
制御器（9a）に入力し、煙道ガス温度適正値と比較し
て、煙道ガス温度適正値を上回れば、触媒層温度が未だ
設定値に達していなくても、燃料供給弁（10）の開度を
抑制する制御信号を出力して供給弁を絞るか、又は少く
とも開度増加を停止する。その結果バーナー熱量の過上
昇が防止され触媒層温度が設定値到達後過上昇するのを
抑制するよう働く。同様に触媒層温度の下降時には過下
降を抑制するよう働く。
この様にして、触媒層温度及び炉内温度の上下変動の少
い制御をすることができる。云いかえればバーナー熱量
の増減を直ちに反映する煙道ガスの温度検出により、触
媒層温度の設定値からの上下変動を補う程度にバーナー
熱量が制御されるので、触媒層の温度は従来に比し速か
に安定化する。
い制御をすることができる。云いかえればバーナー熱量
の増減を直ちに反映する煙道ガスの温度検出により、触
媒層温度の設定値からの上下変動を補う程度にバーナー
熱量が制御されるので、触媒層の温度は従来に比し速か
に安定化する。
なお煙道ガス温度は、炉内の温度を直接検出した場合に
比し、バーナー炎のゆらぎなどによる温度の局部的変動
がなく、炉内温度すなわちバーナー熱量を反映するもの
として最も適している。又煙道ガス温度適正値は、負荷
量を基準として演算で求めるか実験等により経験的に設
定する。
比し、バーナー炎のゆらぎなどによる温度の局部的変動
がなく、炉内温度すなわちバーナー熱量を反映するもの
として最も適している。又煙道ガス温度適正値は、負荷
量を基準として演算で求めるか実験等により経験的に設
定する。
（ト）効果 本発明は燃料改質器における触媒層と炉から排出された
煙道ガスの各検出温度信号を制御器で演算してバーナー
熱量を調節するものであり、燃料電池の負荷変動にかゝ
わらず、触媒層の温度が設定値に追従性良く制御される
ので燃料電池に供給される改質ガスは改質反応温度の安
定化により量的・組成的に安定すると共に、改質器の温
度変動も小さくなって熱サイクルによる構成材料の劣化
を抑制することができる。そして本発明では、炉から排
出された煙道ガス温度を検出しているので、炉内の温度
を直接検出した場合に比し、バーナー炎のゆらぎなどに
よる温度の局部的変動がなく、炉内温度すなわちバーナ
ー熱量を反映するものとして最も適している。
煙道ガスの各検出温度信号を制御器で演算してバーナー
熱量を調節するものであり、燃料電池の負荷変動にかゝ
わらず、触媒層の温度が設定値に追従性良く制御される
ので燃料電池に供給される改質ガスは改質反応温度の安
定化により量的・組成的に安定すると共に、改質器の温
度変動も小さくなって熱サイクルによる構成材料の劣化
を抑制することができる。そして本発明では、炉から排
出された煙道ガス温度を検出しているので、炉内の温度
を直接検出した場合に比し、バーナー炎のゆらぎなどに
よる温度の局部的変動がなく、炉内温度すなわちバーナ
ー熱量を反映するものとして最も適している。
第１図及び第２図は燃料電池用燃料改質器の制御方式を
説明するための系統図を示し、第１図は本発明方式、第
２図は従来方式の場合である。 1:燃料改質器、2:バーナー、3:炉、4:触媒層、51，52：
原料導入弁、6:転化器、7:水素ガス供給弁、8,11:温度
検出器、9a,9b:制御器、10:バーナー燃料供給弁、12:負
荷電流検出器、FC:燃料電池。
説明するための系統図を示し、第１図は本発明方式、第
２図は従来方式の場合である。 1:燃料改質器、2:バーナー、3:炉、4:触媒層、51，52：
原料導入弁、6:転化器、7:水素ガス供給弁、8,11:温度
検出器、9a,9b:制御器、10:バーナー燃料供給弁、12:負
荷電流検出器、FC:燃料電池。
フロントページの続き (72)発明者 田島 収 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (72)発明者 斉藤 六弥 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (72)発明者 岡田 光生 東京都杉並区善福寺２丁目14番９号 審査官 酒井 美知子
Claims (1)
- 【請求項１】負極を備えた燃料電池（FC）と、前記負極
に改質ガスを供給する改質器（１）と、制御器（9a）と
を有し、 前記改質器（１）が、バーナー（２）と、炉（３）と、
触媒層（４）とを備え、前記炉（３）内に前記触媒層
（４）が配置され、前記バーナー（２）が燃料供給弁
（10）の開閉により制御され、且つ前記改質器（１）
は、前記バーナー（２）にて前記触媒層（４）が加熱さ
れて、前記改質ガスを生成する構成を有しており、 前記改質器（１）の触媒層温度と、前記触媒層温度の設
定値とを比較し、 （ａ）前記設定値を上回った場合、前記制御器（9a）に
より、 前記燃料供給弁（10）の開度を減少、または （ｂ）前記設定値を下回った場合、前記制御器（9a）に
より、 前記燃料供給弁（10）の開度を増加 させて温度制御を行う燃料電池システムの制御方法にお
いて、 前記炉（３）から排出された煙道ガスの煙道ガス温度に
基づく煙道ガス温度信号と、煙道ガス温度適正値とを比
較して、前記制御器（9a）により前記燃料供給弁（10）
の開度を補正し、バーナー熱量を制御して前記触媒層
（４）の温度を安定化させることを特徴とする燃料電池
システムの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59233911A JPH0766826B2 (ja) | 1984-11-06 | 1984-11-06 | 燃料電池システムの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59233911A JPH0766826B2 (ja) | 1984-11-06 | 1984-11-06 | 燃料電池システムの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61216259A JPS61216259A (ja) | 1986-09-25 |
| JPH0766826B2 true JPH0766826B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=16962516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59233911A Expired - Lifetime JPH0766826B2 (ja) | 1984-11-06 | 1984-11-06 | 燃料電池システムの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0766826B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5044130B2 (ja) * | 2006-03-28 | 2012-10-10 | 大阪瓦斯株式会社 | 燃料電池発電装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS529789A (en) * | 1975-07-11 | 1977-01-25 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Temperature control device |
| JPS5381923A (en) * | 1976-12-27 | 1978-07-19 | United Technologies Corp | Fuel control system for fuel battery |
| JPS58112262A (ja) * | 1981-12-25 | 1983-07-04 | Toshiba Corp | 燃料電池の温度制御装置 |
| JPS5951479A (ja) * | 1982-09-16 | 1984-03-24 | Toshiba Corp | 燃料電池発電装置 |
-
1984
- 1984-11-06 JP JP59233911A patent/JPH0766826B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS529789A (en) * | 1975-07-11 | 1977-01-25 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Temperature control device |
| JPS5381923A (en) * | 1976-12-27 | 1978-07-19 | United Technologies Corp | Fuel control system for fuel battery |
| JPS58112262A (ja) * | 1981-12-25 | 1983-07-04 | Toshiba Corp | 燃料電池の温度制御装置 |
| JPS5951479A (ja) * | 1982-09-16 | 1984-03-24 | Toshiba Corp | 燃料電池発電装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61216259A (ja) | 1986-09-25 |
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