JPS61233979A - 燃料電池発電プラントの制御装置 - Google Patents
燃料電池発電プラントの制御装置Info
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- JPS61233979A JPS61233979A JP60074324A JP7432485A JPS61233979A JP S61233979 A JPS61233979 A JP S61233979A JP 60074324 A JP60074324 A JP 60074324A JP 7432485 A JP7432485 A JP 7432485A JP S61233979 A JPS61233979 A JP S61233979A
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- flow rate
- oxygen concentration
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明は、燃料電池発電プラントの制御装置、特に改質
装置燃焼室における安定な燃焼状態を維持する燃料電池
発電プラントの制御装置に関するものである。
装置燃焼室における安定な燃焼状態を維持する燃料電池
発電プラントの制御装置に関するものである。
［発明の技術的背景とその問題点］
燃料電池発電プラントは、改質装置を介して原料ガスか
ら水素ガスを生成し、この水素ガスを電池本体に供給し
て電極反応を行なわせて再び改質装置を回収し、改質装
置燃焼室の燃料として利用する一連の構成を有している
。
ら水素ガスを生成し、この水素ガスを電池本体に供給し
て電極反応を行なわせて再び改質装置を回収し、改質装
置燃焼室の燃料として利用する一連の構成を有している
。
ここで前記改質装置燃焼室は、原料ガスから水素ガスを
生成するに際して必要な熱エネルギーを供給するために
有るもので、燃焼室バーナへの燃焼用空気と燃焼用燃料
の供給台によって熱エネルギーの供給量を制御する。上
記熱エネルギー供給量の制御に関する従来の構成例を以
下に記す。
生成するに際して必要な熱エネルギーを供給するために
有るもので、燃焼室バーナへの燃焼用空気と燃焼用燃料
の供給台によって熱エネルギーの供給量を制御する。上
記熱エネルギー供給量の制御に関する従来の構成例を以
下に記す。
第３図は、従来の燃料極の流量制御構成のブロック図で
あり、これによって説明する。第３図において、１は負
荷（或いは電池電流値）、２は流量設定関数、３は負荷
に基づく流量指令値、４は改質装置反応室の上部や反応
室外側のメタル上部などの代表温度に対する設定値、５
は代表温度の検出値、６は両者温度の偏差信号、７は偏
差信号６に基づき前記流量指令値に対する設定流量補正
１ｉａ８を与える調節器である。
あり、これによって説明する。第３図において、１は負
荷（或いは電池電流値）、２は流量設定関数、３は負荷
に基づく流量指令値、４は改質装置反応室の上部や反応
室外側のメタル上部などの代表温度に対する設定値、５
は代表温度の検出値、６は両者温度の偏差信号、７は偏
差信号６に基づき前記流量指令値に対する設定流量補正
１ｉａ８を与える調節器である。
本実施例では、負荷１応じた流量指令値３に対し、改質
装置代表温度検出値５が改質装置代表温度設定値４にな
るように設定流量補正値８を加え、最終的な燃料極流量
指令値９を与える構成である。
装置代表温度検出値５が改質装置代表温度設定値４にな
るように設定流量補正値８を加え、最終的な燃料極流量
指令値９を与える構成である。
燃料極流量指令値９が与えられると、調節器３２では前
記燃料極流量指令値９と燃料極流量検出値３Ｇとの流量
偏差３１から、燃料極流量調節弁３４に対して開度指令
３３を与えることにより制御が行なわれる。
記燃料極流量指令値９と燃料極流量検出値３Ｇとの流量
偏差３１から、燃料極流量調節弁３４に対して開度指令
３３を与えることにより制御が行なわれる。
［背景技術の問題点］
上記構成を有する従来装置では、例えば改質装置代表温
度検出値５が低下した場合、燃料極流量指令値９は、設
定流量補正値（補正指令）８によって増加する。即ち、
改質装置代表温度検出値５を上昇させるために燃料極流
量を増加、つまり改質装置燃焼室の燃料流量を増加させ
るよう動作する。しかし、この場合、改質装置燃焼室へ
の燃焼用空気流量で決まる改質装置燃焼室バーナの空気
過剰率が低下し、これが時に改質装置燃焼室での不完全
燃焼に繋がる問題があった。
度検出値５が低下した場合、燃料極流量指令値９は、設
定流量補正値（補正指令）８によって増加する。即ち、
改質装置代表温度検出値５を上昇させるために燃料極流
量を増加、つまり改質装置燃焼室の燃料流量を増加させ
るよう動作する。しかし、この場合、改質装置燃焼室へ
の燃焼用空気流量で決まる改質装置燃焼室バーナの空気
過剰率が低下し、これが時に改質装置燃焼室での不完全
燃焼に繋がる問題があった。
［発明の目的］
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、改質装置での空気過剰率の極度の低下及び不完全燃
焼を回避し得る燃料電池発電プラントの制御装置を提供
することを目的としている。
り、改質装置での空気過剰率の極度の低下及び不完全燃
焼を回避し得る燃料電池発電プラントの制御装置を提供
することを目的としている。
［発明の概要］
本発明では、従来例で述べた燃料電池発電プラントの制
御装置において、改質装置燃焼室からの燃焼排ガス中の
酸素濃度を検出する手段と、その検出値に応じて前記燃
料極流量指令値９を変更する制御手段を設けたことを特
徴とするものである。
御装置において、改質装置燃焼室からの燃焼排ガス中の
酸素濃度を検出する手段と、その検出値に応じて前記燃
料極流量指令値９を変更する制御手段を設けたことを特
徴とするものである。
［発明の実施例］
以下図面を参照して実施例を説明する。第１図は、本発
明の一実施例を示すものである。図中の１〜９．３０〜
３４は第３図に対応している。１０は改質装置燃焼室排
ガス酸素濃度の下限設定値、１１は酸素濃度検出値、１
２は酸素濃度偏差である。酸素濃度偏差１２は、一つに
は関数発生器１１によって改質装置の代表温度制御部に
信号１８を与える。信号１８は、１２が正値、即ち、酸
素濃度検出値１１が下限設定値１０以下の場合Ｏ１負値
の場合１となる。又、酸素濃度偏差１２は、関数発生器
１３によって補正信号１４となり、更にこれが調節器１
５によって従来例における燃料極流量指令値９に対する
設定流山補正値（補正指令）１６を与える。関数発生器
１３は、偏差信号１２が負の場合は補正信号１４を０と
し、正の場合は１２の信号をそのまま１４の信号とする
関数である。即ち、本実施例は改質装置排ガス酸素濃度
がその下限値以下になった場合に、従来の改質装置代表
温度制御から、改質装置排ガス酸素濃度制御に切替わる
構成である。
明の一実施例を示すものである。図中の１〜９．３０〜
３４は第３図に対応している。１０は改質装置燃焼室排
ガス酸素濃度の下限設定値、１１は酸素濃度検出値、１
２は酸素濃度偏差である。酸素濃度偏差１２は、一つに
は関数発生器１１によって改質装置の代表温度制御部に
信号１８を与える。信号１８は、１２が正値、即ち、酸
素濃度検出値１１が下限設定値１０以下の場合Ｏ１負値
の場合１となる。又、酸素濃度偏差１２は、関数発生器
１３によって補正信号１４となり、更にこれが調節器１
５によって従来例における燃料極流量指令値９に対する
設定流山補正値（補正指令）１６を与える。関数発生器
１３は、偏差信号１２が負の場合は補正信号１４を０と
し、正の場合は１２の信号をそのまま１４の信号とする
関数である。即ち、本実施例は改質装置排ガス酸素濃度
がその下限値以下になった場合に、従来の改質装置代表
温度制御から、改質装置排ガス酸素濃度制御に切替わる
構成である。
次に本実施例の作用を説明する。改質装置排ガス酸素濃
度検出値１１が過渡に低下し、下限設定値１０以下にな
った場合、偏差信号１２は正値となる。
度検出値１１が過渡に低下し、下限設定値１０以下にな
った場合、偏差信号１２は正値となる。
関数発生器１１は偏差信号１２が正値であるから信号１
８とし０を出力する。信号１８がＯの場合、改質装置の
温度偏差６は掛は算器１９によって０となり、これが補
正侵の温度偏差信号２０として、調節器７に入力される
。即ち、酸素濃度検出値１１が下限設定値１０以下にな
った場合、改質装置の温度偏差に基づく設定流量補正値
８を一定保持する作用をもたらす。
８とし０を出力する。信号１８がＯの場合、改質装置の
温度偏差６は掛は算器１９によって０となり、これが補
正侵の温度偏差信号２０として、調節器７に入力される
。即ち、酸素濃度検出値１１が下限設定値１０以下にな
った場合、改質装置の温度偏差に基づく設定流量補正値
８を一定保持する作用をもたらす。
又、同様に偏差信号１２が正値となった場合、関数発生
器１３は偏差信号１２をそのまま補正信号１４として調
節器１５に入力し、更に調節器１５は従来の燃料極流量
指令値９に対する減指令１６を出力する。
器１３は偏差信号１２をそのまま補正信号１４として調
節器１５に入力し、更に調節器１５は従来の燃料極流量
指令値９に対する減指令１６を出力する。
結果として、本実施例による燃料極流量指令値２１を減
少させるように作用する。
少させるように作用する。
要するに、本実施例では改質装置排ガス酸素濃度検出値
１１が下限設定値１０以下になった場合、従来の制御構
成における改質装置温度制御部の動作を一定に固定し、
前記酸素濃度検出値１１を高めるために補正信号１６に
て、燃料極流量指令値９を減少させるよう作用する。
１１が下限設定値１０以下になった場合、従来の制御構
成における改質装置温度制御部の動作を一定に固定し、
前記酸素濃度検出値１１を高めるために補正信号１６に
て、燃料極流量指令値９を減少させるよう作用する。
なお、前記酸素濃度検出値１１が下限設定値１０より大
きい場合、即ち、偏差信号１２が負値の場合は、温度偏
差補正信号１８は１となり、又、設定流山補正値１６は
一定となるから従来の構成と同様の作用をもたらす。
きい場合、即ち、偏差信号１２が負値の場合は、温度偏
差補正信号１８は１となり、又、設定流山補正値１６は
一定となるから従来の構成と同様の作用をもたらす。
本実施例に伴なう上記作用は、改質装置燃焼室からの排
ガス中の酸素濃度が極度に低下した場合に、Ｉ料極流母
指令値９を下げ方向に補正するこトニヨリ、前記濃度低
下を防ぐ効果が、即ち、改１［置燃焼室における空気過
剰率の極度の低下及び不完全燃焼を防止する効果がもた
らされる。
ガス中の酸素濃度が極度に低下した場合に、Ｉ料極流母
指令値９を下げ方向に補正するこトニヨリ、前記濃度低
下を防ぐ効果が、即ち、改１［置燃焼室における空気過
剰率の極度の低下及び不完全燃焼を防止する効果がもた
らされる。
第２図は、本発明の他の実施例を示す構成図である。図
中の１〜１６．２０．２１．３０〜３４は第１図に対応
している。２２は関数発生器で、偏差信号１２が正値の
時は０′・□を、負値の時は比較的絶対値の大きな正値
を温度偏差補正信号２３として発生する。２４は偏差信
号６と補正信号２３の低値優先回路である。
中の１〜１６．２０．２１．３０〜３４は第１図に対応
している。２２は関数発生器で、偏差信号１２が正値の
時は０′・□を、負値の時は比較的絶対値の大きな正値
を温度偏差補正信号２３として発生する。２４は偏差信
号６と補正信号２３の低値優先回路である。
本実施例では酸素濃度検出値１１が下限設定値１０以下
になり、偏差信号１２が正値となった場合、補正信号２
３はＯとなり、低値優先回路２４によって調節器７への
入力２０の上限はＯ１即ち、信号８の増加作用のみを断
ち切る作用をもたらす。改質装置代表温度検出値５が過
渡に上昇した場合に起こる信号８の減少動作は従来例と
変わらず作用する。
になり、偏差信号１２が正値となった場合、補正信号２
３はＯとなり、低値優先回路２４によって調節器７への
入力２０の上限はＯ１即ち、信号８の増加作用のみを断
ち切る作用をもたらす。改質装置代表温度検出値５が過
渡に上昇した場合に起こる信号８の減少動作は従来例と
変わらず作用する。
又、偏差信号１２が負値の場合、補正信号２３は絶対値
の大きな正値となるから低値優先回路２４から出力され
る信＠２０は温度偏差６と同じものとなり、これも従来
例と同様の作用をもたらす。なお、偏差信号１２から設
定流山補正値１６への作用は、前記した実施例と同じで
ある。
の大きな正値となるから低値優先回路２４から出力され
る信＠２０は温度偏差６と同じものとなり、これも従来
例と同様の作用をもたらす。なお、偏差信号１２から設
定流山補正値１６への作用は、前記した実施例と同じで
ある。
本実施例も、前記実施例同様、改質装置燃焼室における
空気過剰率の極度低下及び不完全燃焼を防止する効果が
もたらされる。但し、酸素濃度検出値１１が下限設定値
１０１！下になった場合、前記した実施例では、改質装
置の代表温度制御部の動作がホールドされるのに対し、
本実施例では温度制御部の設定流量補正値（補正指令）
８の増加動作のみ制限されるが減少動作は行なわれる。
空気過剰率の極度低下及び不完全燃焼を防止する効果が
もたらされる。但し、酸素濃度検出値１１が下限設定値
１０１！下になった場合、前記した実施例では、改質装
置の代表温度制御部の動作がホールドされるのに対し、
本実施例では温度制御部の設定流量補正値（補正指令）
８の増加動作のみ制限されるが減少動作は行なわれる。
［発明の効果］
以上説明した如く、本発明によれば負荷変化時、特に改
質装置の代表温度が低下した場合に、改質装置燃焼室で
の空気過剰率の極度の低下及び不完全燃焼が起こるよう
な従来の問題点に対して、空気過剰率の指標となる改質
装置燃焼室排ガス中の酸素濃度によって燃料極流層を制
御するようにしたので、前記問題点を解消し改質装置燃
焼室での燃焼状態をより安定にだもつことが可能となる
。
質装置の代表温度が低下した場合に、改質装置燃焼室で
の空気過剰率の極度の低下及び不完全燃焼が起こるよう
な従来の問題点に対して、空気過剰率の指標となる改質
装置燃焼室排ガス中の酸素濃度によって燃料極流層を制
御するようにしたので、前記問題点を解消し改質装置燃
焼室での燃焼状態をより安定にだもつことが可能となる
。
第１図は本発明による燃料電池発電プラントの制御装置
の実施例の構成図、第２図は本発明による燃料電池発電
プラントの制御装置の他の実施例の構成図、第３図は従
来の燃料電池発電プラントの制御装置の構成図である。 １・・・負荷 ２・・・流［Ｉ設定関数３
・・・流量指令値 ４・・・改質装置代表温度設定値 ５・・・改質装置代表温度検出値 ６．２０・・・温度偏差信号 ７．１５．３２・・・調
節器８．１６・・・設定流量補正値 ９．２１・・・燃料極流量指令値 １０・・・下限設定値 １１・・・酸素濃度検出
値１２．１４・・・酸素濃度偏差（補正後）１３．１１
．２２・・・関数発生器 １８．２３・・・温度偏差補正信号 １９・・・掛は算器 ２４・・・低値優先回路
３０・・・燃料極流ｍ検出値 ３１・・・流量偏差３３
・・・開度指令 ３４・・・燃料極流量調節弁
（７３１７）代理人 弁理士 則近憲佑（他１名） 鬼１区 兇２図 １１股素！！夷塗土価
の実施例の構成図、第２図は本発明による燃料電池発電
プラントの制御装置の他の実施例の構成図、第３図は従
来の燃料電池発電プラントの制御装置の構成図である。 １・・・負荷 ２・・・流［Ｉ設定関数３
・・・流量指令値 ４・・・改質装置代表温度設定値 ５・・・改質装置代表温度検出値 ６．２０・・・温度偏差信号 ７．１５．３２・・・調
節器８．１６・・・設定流量補正値 ９．２１・・・燃料極流量指令値 １０・・・下限設定値 １１・・・酸素濃度検出
値１２．１４・・・酸素濃度偏差（補正後）１３．１１
．２２・・・関数発生器 １８．２３・・・温度偏差補正信号 １９・・・掛は算器 ２４・・・低値優先回路
３０・・・燃料極流ｍ検出値 ３１・・・流量偏差３３
・・・開度指令 ３４・・・燃料極流量調節弁
（７３１７）代理人 弁理士 則近憲佑（他１名） 鬼１区 兇２図 １１股素！！夷塗土価
Claims (1)
- 改質装置代表温度が設定値になるような流量指令値を与
えて、改質装置からの改質ガスの流量を制御する燃料電
池発電プラントの制御装置において、前記改質装置の燃
焼排ガス中の酸素濃度を検出し、前記酸素濃度検出値に
基づく流量指令値を、前記改質装置代表温度による流量
指令値に加えることを特徴とする燃料電池発電プラント
の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60074324A JPS61233979A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 燃料電池発電プラントの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60074324A JPS61233979A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 燃料電池発電プラントの制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61233979A true JPS61233979A (ja) | 1986-10-18 |
Family
ID=13543816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60074324A Pending JPS61233979A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 燃料電池発電プラントの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61233979A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991006987A1 (en) * | 1989-10-24 | 1991-05-16 | International Fuel Cells Corporation | Fuel cell power plant fuel control |
| JP2010211993A (ja) * | 2009-03-09 | 2010-09-24 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法 |
| US20130130138A1 (en) * | 2011-04-26 | 2013-05-23 | Panasonic Corporation | Hydrogen generation apparatus, fuel cell system, and method of operating the same |
-
1985
- 1985-04-10 JP JP60074324A patent/JPS61233979A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991006987A1 (en) * | 1989-10-24 | 1991-05-16 | International Fuel Cells Corporation | Fuel cell power plant fuel control |
| JP2010211993A (ja) * | 2009-03-09 | 2010-09-24 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法 |
| US20130130138A1 (en) * | 2011-04-26 | 2013-05-23 | Panasonic Corporation | Hydrogen generation apparatus, fuel cell system, and method of operating the same |
| US9116528B2 (en) * | 2011-04-26 | 2015-08-25 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Hydrogen generation apparatus, fuel cell system, and method of operating the same |
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