JP2005276544A - Liquid delivery control system and fuel cell system utilizing system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体を貯蔵している液体用タンクから液体を送出する液体送出制御システムに関し、特に、改質器に供給される燃料と改質水から生成された改質ガスと空気を燃焼電池に供給して発電させる燃料電池システムにおいて改質器に改質水を供給する改質水ポンプの制御に関する。 The present invention relates to a liquid delivery control system for delivering a liquid from a liquid tank that stores the liquid, and in particular, a reformed gas and air generated from fuel and reformed water supplied to a reformer, and a combustion cell. The present invention relates to control of a reforming water pump that supplies reforming water to a reformer in a fuel cell system that generates power by supplying to the fuel cell.
燃料電池システムとして、燃料電池1およびCO変成器3生成熱を回収してそれぞれ所定の運転温度に保持する冷却水循環系4が水蒸気分離器5を備え、分離したスチ−ム8を原燃料に添加して燃料改質器2に供給するとともに、外部の熱利用設備16に熱媒体として供給するものが知られている(特許文献1)。この燃料電池システムでは、特許文献1の図2に示されているように、水蒸気分離器5内の水位を水位検出器が検出し、その検出信号により設定水位より所定レベル液面が低下したことを感知したレベル調節器17が、弁14を開閉して純水の供給を間欠的に制御し、水蒸気分離器内の液面をその設定レベルに保持するフィ−ドバック制御方法が行われている(特許文献1の[0002]〜[0003])。この場合には、純水の補給を間欠的に制御するので、水蒸気分離器5内の水位が低くなったときに給水を開始し、水位が設定レベルに復帰したときに給水を停止するため、給水の周期に併せて水蒸気分離器5内の温度および圧力が変動し、これが原因でスチ−ムの供給量が周期的に変化し、安定した熱量を熱負荷としての燃料改質器2および熱利用設備16に供給できないという問題が発生する。
As a fuel cell system, the cooling water circulation system 4 that recovers the heat generated by the fuel cell 1 and the CO converter 3 and keeps them at a predetermined operating temperature is provided with a water vapor separator 5, and the separated steam 8 is added to the raw fuel. In addition, there is known one that supplies the fuel reformer 2 and supplies it to an external heat utilization facility 16 as a heat medium (Patent Document 1). In this fuel cell system, as shown in FIG. 2 of Patent Document 1, the water level in the water vapor separator 5 is detected by the water level detector, and the liquid level is lowered from the set water level by the detection signal. A level control unit 17 that senses the above-described operation controls the supply of pure water intermittently by opening and closing the
この問題を解決した燃料電池システムは、特許文献1の図1に示されているように、水蒸気分離器5への給水量をスチ−ムの供給量に比例して連続的に制御する給水制御手段、例えばスチ−ム流量検出器25,26の検出信号および給水流量検出器27の検出信号を受けて給水調整弁24の一次操作指令を発する主調節器21を含むもの、あるいは水位検出器28の検出水位に対応して給水量を補正した二次操作指令を発する副調節器22を含むものである(特許文献1の[0010]〜[0012])。
上述した特許文献1の[0010]〜[0012]に記載されている燃料電池システムにおいては、スチーム流量検出器25および水位検出器28を使用するため部品点数が多くなり、またスチーム流量検出器25すなわち流量計は一般的に高価なものであるため、システム全体としてコストが上昇するという問題があった。また流量計はデリケートな装置であるため故障しやすく、そのためシステムの信頼性を向上しがたいという問題があった。
In the fuel cell system described in Patent Document 1 [0010] to [0012] described above, the
本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、安価で信頼性のある圧力計を使用して測定した貯水器内の水圧の変化率に基づいて改質水ポンプを制御することにより、コスト上昇を抑制しかつ信頼性の高い燃料電池システムおよび液体送出制御システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and controls a reforming water pump based on a rate of change of water pressure in a water reservoir measured using an inexpensive and reliable pressure gauge. Thus, an object of the present invention is to provide a fuel cell system and a liquid delivery control system that suppresses an increase in cost and has high reliability.
上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、液体を貯蔵する液体用タンクと、この液体用タンク内に貯蔵されている液体をこの液体を利用する利用機器に送出する送出手段と、液体用タンク内の圧力を測定する圧力計と、この圧力計によって測定された圧力の変化率に基づいて送出手段をフィードバック制御する制御手段とを備えたことである。 In order to solve the above-described problems, the structural feature of the invention according to claim 1 is that a liquid tank for storing a liquid and a liquid stored in the liquid tank for use equipment that uses the liquid. It is provided with a delivery means for delivering, a pressure gauge for measuring the pressure in the liquid tank, and a control means for feedback-controlling the delivery means based on the rate of change of the pressure measured by this pressure gauge.
また請求項2に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、制御手段は、圧力計によって測定された圧力に基づいて圧力変化率を導出する変化率導出手段と、この変化率導出手段によって導出された圧力変化率に基づいて送出手段の送出量を導出する送出量導出手段とを備え、制御手段が送出量導出手段によって導出された送出量を目標送出量とするように制御することである。 Further, the structural feature of the invention according to claim 2 is that, in claim 1, the control means derives the rate of change of pressure based on the pressure measured by the pressure gauge, and the rate of change derivation means. A delivery amount deriving means for deriving the delivery amount of the delivery means based on the rate of change of pressure derived by the control means, and the control means controls the delivery amount derived by the delivery amount deriving means to be a target delivery amount. It is.
また請求項3に係る発明の構成上の特徴は、それぞれ供給される燃料と改質水から改質ガスを生成して燃料電池に供給する改質器と、改質水を貯水する貯水器と、この貯水器内に貯水されている改質水を改質器に送出する改質水ポンプと、貯水器内の水圧を測定する圧力計と、この圧力計によって測定された水圧の変化率に基づいて改質水ポンプをフィードバック制御する制御手段とを備えたことである。 The structural features of the invention according to claim 3 are: a reformer that generates reformed gas from the supplied fuel and reformed water and supplies the reformed gas to the fuel cell; and a reservoir that stores the reformed water. , A reforming water pump that sends the reforming water stored in the reservoir to the reformer, a pressure gauge that measures the water pressure in the reservoir, and the rate of change of the water pressure measured by the pressure gauge. And a control means for feedback-controlling the reforming water pump.
また請求項4に係る発明の構成上の特徴は、請求項3において、制御手段は、圧力計によって測定された水圧に基づいて水圧変化率を導出する変化率導出手段と、この変化率導出手段によって導出された水圧変化率に基づいて改質水ポンプの送出量を導出する送出量導出手段と、この送出量導出手段によって導出された送出量を目標送出量とするように改質水ポンプを制御するポンプ制御手段とを備えたことである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the third aspect, the control means includes a change rate deriving means for deriving a water pressure change rate based on the water pressure measured by the pressure gauge, and the change rate deriving means. A delivery amount deriving means for deriving the delivery amount of the reforming water pump based on the rate of change of the water pressure derived by the control unit, and a reforming water pump so that the delivery amount derived by the delivery amount deriving means is a target delivery amount. And a pump control means for controlling.
上記のように構成した請求項1に係る発明においては、制御手段は、液体用タンク内の圧力を測定する圧力計によって測定された圧力の変化率に基づいて、液体用タンク内に貯蔵されている液体をこの液体を利用する利用機器に送出する送出手段をフィードバック制御する。測定された圧力は液体用タンク内の水量に比例しており、液体用タンク内の液体の出入量に応じて増減する。すなわち、液体用タンク内の液体の出入流量は圧力の変化率に比例する。したがって、液体用タンクの液体の出流量に比例する圧力の変化率に基づいて送出手段をフィードバック制御することができる。液体用タンク内の圧力を測定する圧力計は一般的に安価な装置であり、この安価な装置を使用して送出手段を制御することとなるので、液体送出制御システム全体のコスト上昇を抑制することができる。また圧力計は一般的に信頼性が高い装置であり、この信頼性の高い装置を使用して送出手段を制御することとなるので、液体送出制御システムの信頼性を向上することができる。 In the invention according to claim 1 configured as described above, the control means is stored in the liquid tank based on the rate of change in pressure measured by the pressure gauge that measures the pressure in the liquid tank. The feeding means for sending the liquid that is being used to the equipment that uses the liquid is feedback-controlled. The measured pressure is proportional to the amount of water in the liquid tank, and increases or decreases according to the amount of liquid flowing in and out of the liquid tank. That is, the flow rate of liquid in and out of the liquid tank is proportional to the rate of change of pressure. Therefore, it is possible to feedback control the delivery means based on the rate of change in pressure proportional to the liquid flow rate of the liquid tank. A pressure gauge for measuring the pressure in the liquid tank is generally an inexpensive device, and the inexpensive means is used to control the delivery means, so that the cost increase of the entire liquid delivery control system is suppressed. be able to. In addition, the pressure gauge is generally a highly reliable device, and since the highly reliable device is used to control the delivery means, the reliability of the liquid delivery control system can be improved.
上記のように構成した請求項2に係る発明においては、変化率導出手段が圧力計によって測定された圧力に基づいて水圧変化率を導出し、送出量導出手段が変化率導出手段によって導出された水圧変化率に基づいて送出手段の送出量を導出し、制御手段が送出量導出手段によって導出された送出量を目標送出量とするように送出手段を制御するので、確実かつ容易に送出手段を制御することができる。 In the invention according to claim 2 configured as described above, the change rate deriving unit derives the water pressure change rate based on the pressure measured by the pressure gauge, and the delivery amount deriving unit is derived by the change rate deriving unit. Since the delivery amount of the delivery means is derived based on the water pressure change rate, and the control means controls the delivery means so that the delivery amount derived by the delivery amount derivation means is the target delivery amount, the delivery means can be reliably and easily Can be controlled.
上記のように構成した請求項3に係る発明においては、制御手段は、貯水器内の水圧を測定する圧力計によって測定された水圧の変化率に基づいて改質水ポンプをフィードバック制御する。測定された水圧は貯水器内の水量に比例しており、貯水器の水の出入量に応じて増減する。すなわち、貯水器の水の出入流量は水圧の変化率に比例する。したがって、貯水器の水の出流量に比例する水圧の変化率に基づいて改質水ポンプをフィードバック制御することができる。貯水器内の水圧を測定する圧力計は一般的に安価な装置であり、この安価な装置を使用して改質水ポンプを制御することとなるので、燃料電池システム全体のコスト上昇を抑制することができる。また圧力計は一般的に信頼性が高い装置であり、この信頼性の高い装置を使用して改質水ポンプを制御することとなるので、燃料電池システムの信頼性を向上することができる。 In the invention which concerns on Claim 3 comprised as mentioned above, a control means feedback-controls a reforming water pump based on the change rate of the water pressure measured by the pressure gauge which measures the water pressure in a water reservoir. The measured water pressure is proportional to the amount of water in the reservoir and increases or decreases according to the amount of water in and out of the reservoir. That is, the flow rate of water in and out of the water reservoir is proportional to the rate of change in water pressure. Therefore, the reforming water pump can be feedback controlled based on the rate of change of the water pressure proportional to the outflow rate of the water in the water reservoir. A pressure gauge that measures the water pressure in the water reservoir is generally an inexpensive device, and this inexpensive device is used to control the reforming water pump, thus suppressing an increase in the cost of the entire fuel cell system. be able to. The pressure gauge is generally a highly reliable device, and the reforming water pump is controlled using this highly reliable device, so that the reliability of the fuel cell system can be improved.
上記のように構成した請求項4に係る発明においては、変化率導出手段が圧力計によって測定された水圧に基づいて水圧変化率を導出し、送出量導出手段が変化率導出手段によって導出された水圧変化率に基づいて改質水ポンプの送出量を導出し、ポンプ制御手段が送出量導出手段によって導出された送出量を目標送出量とするように改質水ポンプを制御するので、確実かつ容易に改質水ポンプを制御することができる。 In the invention according to claim 4 configured as described above, the change rate deriving unit derives the water pressure change rate based on the water pressure measured by the pressure gauge, and the delivery amount deriving unit is derived by the change rate deriving unit. Since the reforming water pump is controlled so that the delivery amount of the reforming water pump is derived based on the rate of change of the water pressure and the pump control means uses the delivery amount derived by the delivery amount deriving means as the target delivery amount. The reforming water pump can be easily controlled.
以下、本発明による液体送出制御システムを適用した燃料電池システムの一実施の形態について説明する。図1はこの燃料電池システムの概要を示す概要図である。この燃料電池システムは燃料電池10とこの燃料電池10に必要な水素ガスを含む改質ガスを生成する改質器20を備えている。
Hereinafter, an embodiment of a fuel cell system to which a liquid delivery control system according to the present invention is applied will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of this fuel cell system. The fuel cell system includes a
燃料電池10は、燃料極11と空気極12と両極11,12間に介装された電解質13を備えており、燃料極11に供給された改質ガスおよび空気極12に供給された空気(カソードエア)を用いて発電するものである。なお、本実施の形態においては、燃料電池10が高分子電解質形燃料電池である場合について説明する。したがって、電解質13はイオン交換膜(特にカチオン交換膜)であり、燃料は天然ガス、メタノールである。
The
燃料極11においては、供給された水素ガスが下記化1のように反応し、生成物である水素イオンが電解質13を通って空気極12に供給されるとともに未反応の水素ガスを含んだアノードオフガスが排出される。また空気極12においては、供給された空気中の酸素および燃料極11から電解質13を介して供給された水素イオンが下記化2のように反応し、水(水蒸気)が生成されその水蒸気を含んだカソードオフガスが排出される。
In the
(化1)
H2 → 2H++2e−
(化2)
2H++1/2O2+2e− → H2O
ここで、燃料極11で生成された電子は外部に接続された回路(インバータ回路)を通って空気極12に到達し、空気極12にてその電子を使用して上記化2に示す反応が生じこれにより燃料電池10は発電する。
(Chemical formula 1)
H 2 → 2H + + 2e −
(Chemical formula 2)
2H + + 1 / 2O 2 + 2e − → H 2 O
Here, the electrons generated in the
なお、燃料電池10の空気極12には、空気を供給する供給管61およびカソードオフガスを排出する排出管62が接続されており、これら供給管61および排出管62の途中には、空気を加湿するための加湿器14が設けられている。この加湿器14は水蒸気交換型であり、排出管62中すなわち空気極12から排出される気体中の水蒸気を除湿してその水蒸気を供給管61中すなわち空気極12へ供給される空気中に供給して加湿するものである。
A
改質器20は、天然ガス、LPガス、灯油、メタノールなどの燃料を水蒸気改質し、水素リッチな改質ガスを燃料電池10に供給するものであり、バーナ21、改質部22、一酸化炭素シフト反応部(以下、COシフト部という)23および一酸化炭素選択酸化反応部(以下、CO選択酸化部という)24から構成されている。なお、本実施の形態においては、改質器20が、液体用タンク(貯水器50)内に貯蔵されている液体(改質水)を利用する利用機器である。
The
バーナ21は、起動時に外部から燃焼用燃料および燃焼用空気が供給され、または定常運転時に燃料電池10の燃料極11からアノードオフガス(燃料電池に供給され使用されずに排出された改質ガス)が供給され、供給された各ガスを燃焼して燃焼ガスを改質部22に導出するものである。この燃焼ガスは改質部22を(同改質部22の触媒の活性温度域となるように)加熱し、その後燃焼ガス用凝縮器34を通ってその燃焼ガスに含まれている水蒸気が凝縮されて外部に排気される。燃焼ガス用凝縮器34は配管63を介して後述する純水器40に連通している。
The
改質部22は、外部から供給された燃料に蒸発器25からの水蒸気(改質水)を混合した混合ガスを改質部22に充填された触媒により改質して水素ガスと一酸化炭素ガスを生成している(いわゆる水蒸気改質反応)。これと同時に、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気を水素ガスと二酸化炭素とに変成している(いわゆる一酸化炭素シフト反応)。これら生成されたガス(いわゆる改質ガス)はCOシフト部23に導出される。
The reforming
COシフト部23は、この改質ガスに含まれる一酸化炭素と水蒸気をその内部に充填された触媒により反応させて水素ガスと二酸化炭素ガスとに変成している。これにより、改質ガスは一酸化炭素濃度が低減されてCO選択酸化部24に導出される。
The
CO選択酸化部24は、改質ガスに残留している一酸化炭素と外部からさらに供給されたCO浄化用の空気とをその内部に充填された触媒により反応させて二酸化炭素を生成している。これにより、改質ガスは一酸化炭素濃度がさらに低減されて(10ppm以下)燃料電池10の燃料極11に導出される。
The CO
蒸発器25は、一端が貯水器50内に配置され他端が改質部22に接続された改質水供給管68の途中に配設されている。改質水供給管68には送出手段である改質水用ポンプ53が設けられている。このポンプ53は制御装置70によって制御されており、貯水器50内の改質水として使用する回収水を蒸発器25に圧送している。蒸発器25は例えばバーナ21から排出される燃焼ガス、改質部22、COシフト部23などの熱によって加熱されており、これにより圧送された改質水を水蒸気化する。
The
改質器20のCO選択酸化部24と燃料電池10の燃料極11とを連通する配管64の途中には、凝縮器30が設けられている。この凝縮器30は改質ガス用凝縮器31、アノードオフガス用凝縮器32およびカソードオフガス用凝縮器33が一体的に接続された一体構造体である。改質ガス用凝縮器31は配管64中を流れる燃料電池10の燃料極11に供給される改質ガス中の水蒸気を凝縮する。アノードオフガス用凝縮器32は、燃料電池10の燃料極11と改質器20のバーナ21とを連通する配管65の途中に設けられており、その配管65中を流れる燃料電池10の燃料極11から排出されるアノードオフガス中の水蒸気を凝縮する。カソードオフガス用凝縮器33は、排出管62の加湿器14の下流に設けられており、その排出管62中を流れる燃料電池10の空気極12から排出されるカソードオフガス中の水蒸気を凝縮する。なお、凝縮器30には、図示しない貯湯槽の低温液体またはラジエータおよび冷却ファンによって冷却された液体が供給されるようになっており、この液体との熱交換によって各ガス中の水蒸気を凝縮している。
A
これら凝縮器31,32,33は配管66を介して純水器40に連通しており、各凝縮器31,32,33にて凝縮された凝縮水は、純水器40に導出され回収されるようになっている。純水器40は、凝縮器30および燃焼ガス用凝縮器34から供給された凝縮水すなわち回収水を内蔵のイオン交換樹脂によって純水にするものであり、純水化した回収水を貯水器50に導出するものである。なお、純水器50には水道水供給源(例えば水道管)から供給される補給水(水道水)を導入する配管67が接続されており、純水器50内の貯水量が下限水位を下回ると水道水が供給されるようになっている。
These
液体用タンクである貯水器50は純水器40から導出された回収水を液体である改質水として一時的に溜めておく(貯蔵する)ものである。この貯水器50内の底部には圧力計51が配設されている。この圧力計51は貯水器50内の水圧(圧力)を測定するものであり、測定信号は制御装置70に送出されている。圧力計51は水圧を検出する検出部が位置する水位の水圧を検出できるものである。したがって、検出部が貯水器50の最下部に配置されるように圧力計51が底面内壁に当接して設けられると、貯水器50内の全水量の水圧を測定でき、検出部が貯水器50の最下部から所定の高さに配置されるように圧力計51が設けられると、その高さまでの水量の水圧を測定できる。本実施の形態においては、圧力計51は底面内壁に当接して設けられている。なお、圧力計51を貯水器50の最下部から所定の高さに配置するようにしてもよく、この場合所定高さを下限水位となるようにすればよい。これによれば、圧力計51の検出信号が0になれば、貯水器50内の回収水が下限水位であることが判定できるので、演算する手間なく回収水の下限を検出することができる。
A
また、上述した圧力計51および改質水ポンプ53は制御装置70に接続されている(図2参照)。制御装置70はマイクロコンピュータ(図示省略)を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、CPU、RAMおよびROM(いずれも図示省略)を備えている。CPUは、図3のフローチャートに対応したプログラムを実行して、改質水ポンプ53のフィードバック制御を行っている。RAMは同プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ROMは前記プログラムを記憶するものである。
Further, the
次に、上述した燃料電池システムの作動について図3を参照して説明する。制御装置70は図示しない起動スイッチがオンされると、図3に示すプログラムを所定の単位時間毎に実行する。制御装置70は、このプログラムが開始される毎に、圧力計51によって測定された水圧に基づいて水圧変化率を導出する(変化率導出手段)。すなわち、制御装置70は、ステップ102において、貯水器50内の水圧を圧力計51によって測定するとともに、その測定値を記憶する。ステップ104において、前回測定して記憶している水圧および今回測定した水圧により水圧変化率ΔPを導出する。具体的には、前回および今回測定した水圧の差を所定の単位時間で除算する。なお、水圧変化率ΔPは最近導出した複数回分(例えば10回)の平均を取るようにしてもよい。
Next, the operation of the fuel cell system described above will be described with reference to FIG. When a start switch (not shown) is turned on, the
ここで、水圧の変化率ΔPと流量Vwとの関係について説明する。底面積Sの箱状容器に水位H1まで水が入っている。ポンプを所定時間Tだけ作動させて水を水位H2となるまで汲みだす。この場合、流量Vwは、下記数1に示すように、汲みだした水量すなわち底面積S×減少した水位H1−H2を、汲みだした時間Tで除算して算出される。
上述した説明から理解できるように、この実施の形態においては、制御装置70は、貯水器50内の水圧を測定する圧力計51によって測定された水圧の変化率に基づいて改質水ポンプ53をフィードバック制御する。したがって、貯水器50内の水圧を測定する圧力計51は一般的に安価な装置であり、この安価な装置を使用して改質水ポンプ53を制御することとなるので、燃料電池システム全体のコスト上昇を抑制することができる。また圧力計51は一般的に信頼性が高い装置であり、この信頼性の高い装置を使用して改質水ポンプ53を制御することとなるので、燃料電池システムの信頼性を向上することができる。
As can be understood from the above description, in this embodiment, the
また、ステップ102,104において圧力計51によって測定された水圧に基づいて水圧変化率ΔPを導出し、ステップ106において水圧変化率Δに基づいて改質水ポンプ53の実際の送出量Vwを導出し、ステップ108において送出量Vwを目標送出量とするように改質水ポンプ53を制御するので、確実かつ容易に改質水ポンプ53を目標送出量に制御することができる。
Further, the water pressure change rate ΔP is derived based on the water pressure measured by the
なお、本実施の形態においては、圧力計51は液体用タンク(貯水器50)内の底部に設けられているので、液体用タンクのほぼすべての液体(改質水)を利用でき、また、液面の揺動の影響を受けにくいというメリットがある。しかし、必ずしも底部に設けなくてもよい。常に液体用タンク内に所定量の液体が残っているように制御する場合などには、その所定量によってきまる高さ以下の液体用タンクの側面などに設けてもよい。
In the present embodiment, since the
また、液体用タンクは、水平断面積が一定の形状であれば、液体の送出量と圧力変化率の相関が線形となるので、送出量導出の演算が簡単となり好ましい。しかし、液体の送出量と圧力変化率の相関が線形でなくとも、液体用タンク中の液面の高さと圧力の相関を予めマップなどで記憶しておけば、水平断面積が一定でない形状の液体用タンクでも利用できる。 In addition, it is preferable that the liquid tank has a constant horizontal cross-sectional area because the correlation between the liquid delivery amount and the pressure change rate is linear, so that the calculation of the delivery amount can be simplified. However, even if the correlation between the liquid delivery amount and the pressure change rate is not linear, if the correlation between the height of the liquid level in the liquid tank and the pressure is stored in advance in a map or the like, the shape of the horizontal cross-sectional area is not constant. It can also be used in liquid tanks.
なお、上述した実施の形態においては、液体送出制御システムを改質水の送出制御に対して利用したが、これに限らず、液体用タンクより液体の利用機器に送出する他の液体の送出制御に対して利用することも可能である。例えば、燃料電池システムにおいては、燃料電池に供給するガスを加湿する加湿水の送出制御に利用でき、また、改質器に送る燃料としてメタノールなどの液体燃料を利用する場合や燃料電池の燃料極にメタノールなどの液体燃料を供給する場合には、この液体燃料の送出制御に利用できる。 In the above-described embodiment, the liquid delivery control system is used for delivery control of reformed water. However, the present invention is not limited to this, and delivery control of other liquids sent from the liquid tank to the liquid utilization device. Can also be used. For example, in a fuel cell system, it can be used for sending out humidified water for humidifying a gas supplied to the fuel cell, and when a liquid fuel such as methanol is used as the fuel sent to the reformer, or the fuel electrode of the fuel cell. In the case of supplying liquid fuel such as methanol to the tank, it can be used for delivery control of the liquid fuel.
これによっても、制御手段は、液体用タンク内の圧力を測定する圧力計によって測定された圧力の変化率に基づいて、液体用タンク内に貯蔵されている液体をこの液体を利用する利用機器に送出する送出手段をフィードバック制御する。測定された圧力は液体用タンク内の水量に比例しており、液体用タンク内の液体の出入量に応じて増減する。すなわち、液体用タンク内の液体の出入流量は圧力の変化率に比例する。したがって、液体用タンクの液体の出流量に比例する圧力の変化率に基づいて送出手段をフィードバック制御することができる。液体用タンク内の圧力を測定する圧力計は一般的に安価な装置であり、この安価な装置を使用して送出手段を制御することとなるので、液体送出制御システム全体のコスト上昇を抑制することができる。また圧力計は一般的に信頼性が高い装置であり、この信頼性の高い装置を使用して送出手段を制御することとなるので、液体送出制御システムの信頼性を向上することができる。また、変化率導出手段が圧力計によって測定された圧力に基づいて水圧変化率を導出し、送出量導出手段が変化率導出手段によって導出された水圧変化率に基づいて送出手段の送出量を導出し、制御手段が送出量導出手段によって導出された送出量を目標送出量とするように送出手段を制御するので、確実かつ容易に送出手段を制御することができる。 Also by this, the control means converts the liquid stored in the liquid tank to the utilization device using this liquid based on the rate of change of the pressure measured by the pressure gauge that measures the pressure in the liquid tank. The sending means for sending is feedback-controlled. The measured pressure is proportional to the amount of water in the liquid tank, and increases or decreases according to the amount of liquid flowing in and out of the liquid tank. That is, the flow rate of liquid in and out of the liquid tank is proportional to the rate of change of pressure. Therefore, it is possible to feedback control the delivery means based on the rate of change in pressure proportional to the liquid flow rate of the liquid tank. A pressure gauge for measuring the pressure in the liquid tank is generally an inexpensive device, and the inexpensive means is used to control the delivery means, so that the cost increase of the entire liquid delivery control system is suppressed. be able to. In addition, the pressure gauge is generally a highly reliable device, and since the highly reliable device is used to control the delivery means, the reliability of the liquid delivery control system can be improved. The rate-of-change deriving unit derives the water pressure change rate based on the pressure measured by the pressure gauge, and the amount-of-feeding deriving unit derives the delivery amount of the sending unit based on the water pressure change rate derived by the rate-of-change deriving unit. Since the control unit controls the sending unit so that the sending amount derived by the sending amount deriving unit is set as the target sending amount, the sending unit can be controlled reliably and easily.
10…燃料電池、11…燃料極、12…空気極、20…改質器、21…バーナ、22…改質部、23…一酸化炭素シフト反応部(COシフト部)、24…一酸化炭素選択酸化反応部(CO選択酸化部)、25…蒸発器、30…凝縮器、31…改質ガス用凝縮器、32…アノードオフガス用凝縮器、33…カソードオフガス用凝縮器、34…燃焼ガス用凝縮器、40…純水器、50…貯水器、51…圧力計、53…改質水ポンプ、61〜67…配管、68…改質水供給管。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該液体用タンク内に貯蔵されている液体を該液体を利用する利用機器に送出する送出手段と、
前記液体用タンク内の圧力を測定する圧力計と、
該圧力計によって測定された圧力の変化率に基づいて前記送出手段をフィードバック制御する制御手段とを備えたことを特徴とする液体送出制御システム。 A tank for storing liquid, and
A delivery means for delivering the liquid stored in the liquid tank to a utilization device using the liquid;
A pressure gauge for measuring the pressure in the liquid tank;
A liquid delivery control system comprising: control means for feedback-controlling the delivery means based on a rate of change in pressure measured by the pressure gauge.
前記圧力計によって測定された圧力に基づいて圧力変化率を導出する変化率導出手段と、
該変化率導出手段によって導出された圧力変化率に基づいて前記送出手段の送出量を導出する送出量導出手段とを備え、
前記制御手段が前記送出量導出手段によって導出された送出量を目標送出量とするように制御することを特徴とする液体送出制御システム。 The control means according to claim 1,
Change rate deriving means for deriving a pressure change rate based on the pressure measured by the pressure gauge;
A delivery amount deriving unit for deriving the delivery amount of the delivery unit based on the pressure change rate derived by the change rate deriving unit;
The liquid delivery control system, wherein the control means controls the delivery amount derived by the delivery amount derivation means to be a target delivery amount.
前記改質水を貯水する貯水器と、
該貯水器内に貯水されている改質水を前記改質器に送出する改質水ポンプと、
前記貯水器内の水圧を測定する圧力計と、
該圧力計によって測定された水圧の変化率に基づいて前記改質水ポンプをフィードバック制御する制御手段とを備えたことを特徴とする燃料電池システム。 A reformer that generates reformed gas from the supplied fuel and reformed water and supplies the reformed gas to the fuel cell;
A water reservoir for storing the reformed water;
A reforming water pump for sending the reforming water stored in the water reservoir to the reformer;
A pressure gauge for measuring the water pressure in the reservoir;
A fuel cell system comprising control means for feedback-controlling the reforming water pump based on a rate of change in water pressure measured by the pressure gauge.
前記圧力計によって測定された水圧に基づいて水圧変化率を導出する変化率導出手段と、
該変化率導出手段によって導出された水圧変化率に基づいて前記改質水ポンプの送出量を導出する送出量導出手段と、
該送出量導出手段によって導出された送出量を目標送出量とするように前記改質水ポンプを制御するポンプ制御手段とを備えたことを特徴とする燃料電池システム。 In Claim 3, the control means includes:
Change rate deriving means for deriving a water pressure change rate based on the water pressure measured by the pressure gauge;
A delivery amount deriving unit for deriving the delivery amount of the reforming water pump based on the water pressure change rate derived by the change rate deriving unit;
A fuel cell system comprising: pump control means for controlling the reforming water pump so that the delivery quantity derived by the delivery quantity deriving means is a target delivery quantity.
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EP2466677A1 (en) | 2010-12-20 | 2012-06-20 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
JP2013101872A (en) * | 2011-11-09 | 2013-05-23 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | Fuel cell system |
EP2639872A1 (en) | 2012-03-12 | 2013-09-18 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
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- 2004-03-24 JP JP2004085952A patent/JP2005276544A/en active Pending
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