JP5270219B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
A.第1実施例:
A1.燃料電池システム:
図1は、本発明の第1実施例としての燃料電池システム1000の概略構成を示す説明図である。本実施例では、燃料電池100として、固体高分子型の燃料電池を用いるものとした。燃料電池100として、リン酸型や溶融炭酸塩型などの他のタイプの燃料電池を用いるようにしてもよい。
図2は、第1実施例の燃料電池システム1000の運転制御の流れを示すフローチャートである。この制御は、燃料電池100による発電時に、制御ユニット30が実行する処理である。
B1.燃料電池システム:
第2実施例の燃料電池システムの構成は、第1実施例の燃料電池システム1000の構成と同じである。ただし、第2実施例の燃料電池システムでは、制御ユニットが実行する運転制御の内容が、第1実施例における制御ユニット30が実行する運転制御の内容と異なっている。
図3は、第2実施例の燃料電池システムの運転制御の流れを示すフローチャートである。この制御は、燃料電池100による発電時に、制御ユニットが実行する処理である。
C1.燃料電池システム:
図4は、本発明の第3実施例としての燃料電池システム1000Aの概略構成を示す説明図である。図示するように、第3実施例の燃料電池システム1000Aの構成は、第1実施例の燃料電池システム1000の構成とほぼ同じである。第3実施例の燃料電池システム1000Aは、燃料電池100の実出力を検出する出力センサ40を備えている。また、燃料電池システム1000Aは、第1実施例の燃料電池システム1000における制御ユニット30の代わりに、制御ユニット30Aを備えている。
図5は、第3実施例の燃料電池システム1000Aの運転制御の流れを示すフローチャートである。この制御は、燃料電池100による発電時に、制御ユニット30Aが実行する処理である。
D1.燃料電池システム:
図6は、本発明の第4実施例としての燃料電池システム1000Bの概略構成を示す説明図である。図示するように、第4実施例の燃料電池システム1000Bの構成は、第1実施例の燃料電池システム1000の構成とほぼ同じである。第4実施例の燃料電池システム1000Bは、二位置弁12の二次側の圧力P2と一次側の圧力P1との差圧を検出する差圧センサ50を備えている。また、燃料電池システム1000Bは、第1実施例の燃料電池システム1000における制御ユニット30の代わりに、制御ユニット30Bを備えている。
図7は、第4実施例の燃料電池システム1000Bの運転制御の流れを示すフローチャートである。この制御は、燃料電池100による発電時に、制御ユニット30Bが実行する処理である。
E1.燃料電池システム:
図8は、本発明の第5実施例としての燃料電池システム1000Cの概略構成を示す説明図である。図示するように、第5実施例の燃料電池システム1000Cの構成は、第1実施例の燃料電池システム1000の構成とほぼ同じである。第5実施例の燃料電池システム1000Cは、配管11、すなわち、二位置弁12の一次側に、原料の温度を検出する温度センサ60を備えている。また、燃料電池システム1000Cは、第1実施例の燃料電池システム1000における制御ユニット30の代わりに、制御ユニット30Cを備えている。
図9は、第5実施例の燃料電池システム1000Cの運転制御の流れを示すフローチャートである。この制御は、燃料電池100による発電時に、制御ユニット30Cが実行する処理である。
F1.燃料電池システム:
図10は、本発明の第6実施例としての燃料電池システム1000Dの概略構成を示す説明図である。図示するように、第6実施例の燃料電池システム1000Dの構成は、第1実施例の燃料電池システム1000の構成とほぼ同じである。第6実施例の燃料電池システム1000Dは、配管11、すなわち、二位置弁12の一次側に、昇圧ポンプ10によって昇圧された原料の圧力を検出する圧力センサ70を備えている。また、燃料電池システム1000Dは、第1実施例の燃料電池システム1000における制御ユニット30の代わりに、制御ユニット30Dを備えている。
図11は、第6実施例の燃料電池システム1000Dの運転制御の流れを示すフローチャートである。この制御は、燃料電池100による発電時に、制御ユニット30Cが実行する処理である。
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。
上記実施例では、燃料電池システム1000,1000A,1000B,1000C,1000Dは、バッファタンクとしての脱硫器14を備えるものとしたが、本発明は、これに限らず、脱硫器14を省略するようにしてもよい。また、バッファタンクと脱硫器14とを別個に備えるようにしてもよい。ただし、バッファタンクと脱硫器とを兼用することによって、燃料電池システムの小型化を図ることができる。
第1実施例ないし第6実施例の燃料電池システム1000,1000A,1000B,1000C,1000Dの構成を、適宜、組み合わせるようにしてもよい。この場合、運転制御の流れも、適宜、組み合わせるようにしてもよい。
100…燃料電池
10…昇圧ポンプ
11…配管
12…二位置弁
13…配管
14…脱硫器
15…配管
16…改質器
17…配管
18…排出配管
20…エアコンプレッサ
22…排出配管
30,30A,30B,30C,30D…制御ユニット
40…出力センサ
50…差圧センサ
60…温度センサ
70…圧力センサ
Claims (8)
- 原料を改質する改質器と、該改質器によって生成された改質ガスに含まれる燃料ガスを用いて発電を行う燃料電池とを備える燃料電池システムであって、
前記原料を昇圧して前記改質器に供給するための昇圧ポンプと、
前記改質器と前記昇圧ポンプとの間に配設され、前記改質器に供給される原料の流量を調整するための二位置弁と、
前記燃料電池の発電負荷に基づいて、前記二位置弁の駆動周期に対する開弁期間の割合である開弁デューティー比を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記燃料電池の発電負荷が小さいほど、前記二位置弁の駆動周波数を高くする
燃料電池システム。 - 請求項1記載の燃料電池システムであって、さらに、
前記二位置弁と前記改質器との間に、前記改質器に供給される原料の脈動を抑制するためのバッファタンクを備える、
燃料電池システム。 - 請求項2記載の燃料電池システムであって、
前記バッファタンクは、脱硫器である、
燃料電池システム。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の燃料電池システムであって、さらに、
前記燃料電池の実出力を検出する検出部を備え、
前記制御部は、さらに、前記燃料電池の発電負荷に基づいて設定された目標出力と前記検出部によって検出された前記実出力との偏差に基づいて、該偏差を補償するように、前記開弁デューティー比を制御する、
燃料電池システム。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の燃料電池システムであって、さらに、
前記二位置弁の二次側の圧力と一次側の圧力との差圧を検出する差圧センサを備え、
前記制御部は、さらに、前記差圧センサによって検出された差圧に基づいて、該差圧に伴う前記原料の流量の偏差を補償するように、前記開弁デューティー比を制御する、
燃料電池システム。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の燃料電池システムであって、さらに、
前記二位置弁の一次側に配設され、前記原料の温度を検出する温度センサを備え、
前記制御部は、さらに、予め設定された基準温度と前記温度センサによって検出された温度との差に基づいて、該温度の差に伴う前記原料の流量の偏差を補償するように、前記開弁デューティー比を制御する、
燃料電池システム。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の燃料電池システムであって、さらに、
前記二位置弁の一次側に配設され、前記昇圧された原料の圧力を検出する圧力センサを備え、
前記制御部は、さらに、前記昇圧された原料についての所定の目標圧力と前記圧力センサによって検出された前記圧力との偏差に基づいて、該偏差に伴う前記原料の流量の偏差を補償するように、前記昇圧ポンプの回転数を制御する、
燃料電池システム。 - 原料を改質する改質器と、該改質器によって生成された改質ガスに含まれる燃料ガスを用いて発電を行う燃料電池とを備える燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池システムは、
前記原料を昇圧して前記改質器に供給するための昇圧ポンプと、
前記改質器に供給される原料の流量を調整するための二位置弁を備えており、
前記制御方法は、
前記燃料電池の発電負荷を取得する工程と、
前記取得された発電負荷に基づいて、前記二位置弁の開弁デューティー比を制御する開弁デューティー比制御工程と、
前記燃料電池の発電負荷が小さいほど、前記二位置弁の駆動周波数を高くする工程と
を備える制御方法。
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