(57)【要約】【課題】電解セルの特性に初期劣化として大きな変化があったとしても、プラントの設備規模を大型化させず、且つ水素を効率良く安定して製造できること。【解決手段】セルスタック１を構成するＳＯＥＣを用いた高温水蒸気電解により水素を製造する水素製造プラントの制御装置２０において、ＳＯＥＣの温度設定値ｓを変更して出力する温度設定値変更ロジック３０を備えたプラント制御装置２５と、温度測定器２３により測定されるＳＯＥＣの温度測定値ｔが温度設定値ｓと一致するように温度制御演算を行ってＳＯＥＣの温度を制御するＰＬＣ２４とを有し、温度設定値変更ロジック３０は、運転初期には温度設定値ｓをＳＯＥＣの運転最高温度よりも低い温度に設定し、電圧測定器２１により測定された電解電流の電圧測定値ｐがＳＯＥＣ単体の熱中立点電圧よりも規定値だけ増加したときに、温度設定値ｓを所定値だけ順次増加して設定するよう構成されたものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解セルを用いた水蒸気電解により水素を製造する水素製造プラントの制御装置において、
前記電解セルに供給される電解電流の電圧値を測定する電圧測定手段と、
前記電解セルの温度を測定する温度測定手段と、
前記電解電流の電流設定値を出力すると共に、温度設定値変更ロジックを備え、この温度設定値変更ロジックにより前記電解セルの温度設定値を変更して出力する第１制御手段と、
前記第１制御手段からの前記電流設定値から求めた電流操作信号に基づいて前記電解電流の電流値を制御すると共に、前記温度測定手段により測定される温度測定値が前記温度設定値と一致するように温度制御演算を行って前記電解セルの温度を制御する第２制御手段とを有し、
前記温度設定値変更ロジックは、運転初期には前記温度設定値を前記電解セルの運転最高温度よりも低い温度に設定し、前記電圧測定手段により測定された電圧測定値が前記電解セル単体の熱中立点電圧よりも規定値だけ増加したときに、前記温度設定値を所定値だけ順次増加して設定するよう構成されたことを特徴とする水素製造プラントの制御装置。
【請求項２】
前記電解セルが固体酸化物電解セルであり、前記水蒸気電解が、５００℃以上の高温の水蒸気による高温水蒸気電解であることを特徴とする請求項１に記載の水素製造プラントの制御装置。
【請求項３】
前記温度設定値変更ロジックは、温度測定値が電解セルの運転最高温度に到達したときには、温度設定値を所定値だけ増加して設定する温度設定値変更を停止して、前記温度設定値を前記運転最高温度に固定して設定するよう構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の水素製造プラントの制御装置。
【請求項４】
前記第１制御手段は、電解セル単体の熱中立点電圧を、前記電解セルに供給される電解電流の電圧設定値として第２制御手段へ出力し、
前記第２制御手段は、温度測定値が前記電解セルの運転最高温度に到達したときには、前記第１制御手段からの電流設定値に基づいて電流操作信号を求めるのではなく、電圧測定値が前記電圧設定値と一致するように電圧制御演算を行って電流操作信号を求め、この電流操作信号に基づいて前記電解電流の電流値を制御するよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水素製造プラントの制御装置。
【請求項５】
前記第２制御手段は、電圧測定値と温度測定値の少なくとも一つに遅れ要素を付加するよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の水素製造プラントの制御装置。
【請求項６】
前記第２制御手段は、電解セルへ電解電流を供給させるための電流操作信号に基づいて蒸気流量設定値を求め、蒸気流量測定手段により測定された水蒸気の蒸気流量測定値を前記蒸気流量設定値と一致させるように蒸気流量制御演算を行って、前記電解セルに供給する水蒸気の蒸気流量を制御すると共に、
前記蒸気流量測定値に基づいて前記電解電流の電流設定値を求め、電流測定手段により測定された前記電解電流の電流測定値を前記蒸気流量測定値に基づく前記電流設定値と一致させるように電流制御演算を行って、前記電解セルに供給する電解電流の電流値を制御するよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の水素製造プラントの制御装置。
【請求項７】
電解セルを用いた水蒸気電解により水素を製造する水素製造プラントの制御方法において、
運転初期には、前記電解セルの温度設定値を前記電解セルの運転最高温度よりも低い温度に設定し、この温度設定値に基づいて前記電解セルの温度を制御し、
前記電解セルに供給される電解電流の電圧値が前記電解セル単体の熱中立点電圧よりも規定値だけ増加したときに、前記温度設定値を所定値だけ順次増加して設定し、この増加させた温度設定値に基づいて前記電解セルの温度を制御することを特徴とする水素製造プラントの制御方法。
【請求項８】
電解セルを用いた水蒸気電解により水素を製造する水素製造プラントの制御方法において、
温度測定値が電解セルの運転最高温度に到達したときには、温度設定値を前記運転最高温度に固定して設定し、
電圧測定値が電圧設定値と一致するように電圧制御演算を行って電流操作信号を求め、電解電流の電流値を制御することを特徴とする水素製造プラントの制御方法。
【請求項９】
前記電解セルが固体酸化物電解セルであり、前記水蒸気電解が、５００℃以上の高温の水蒸気による高温水蒸気電解であることを特徴とする請求項７または８に記載の水素製造プラントの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電解セルを用いた水蒸気電解により水素を製造する水素製造プラントの制御装置、及び水素製造プラントの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素を主たるエネルギー媒体として用いる水素エネルギー社会の実現が注目されている。水素を効率よく製造する技術として、高温水蒸気電解法が広く知られている。この高温水蒸気電解法は、固体酸化物電解セル(ＳＯＥＣ)を用いて、５００℃以上（通常は７００℃程度）の高温にて水蒸気を電気分解(電解)することにより水素及び酸素を生成する。この方法の特徴は、高温環境下で水蒸気を電解することにより、常温下での水電解に比べて電気分解に必要な電力を低減できることにある。また、高温であるため電極の反応活性が高く電極過電圧が小さいこと、更に、環境の熱を利用して電解反応が進むため、電解時にＳＯＥＣで発生する電解損失熱を電解反応に利用できる特徴がある。これらの特徴により、電解時にエネルギー損失なく水蒸気を電解することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−３７６４３号公報
【特許文献２】国際公開第ＷＯ２０１８／０３３９４８Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水素製造プラントの基本運用を検討するうえでは、ＳＯＥＣ特性の初期劣化の影響を考慮する必要がある。ＳＯＥＣを一定の高温（７００℃程度）に保ち、熱中立点電圧近傍で運転を行うと、高温運転の開始後におけるＳＯＥＣ特性の初期劣化が大きく、例えば２５００時間で抵抗値が２０％程度増加すると報告されている。
【０００５】
電圧一定運転を行うと、運転時間の経過と共に抵抗値が増加してゆくため電流が減少し、水素生成量が減少してゆく。逆に考えると、ＳＯＥＣの抵抗値が飽和する安定期において規定量の水素を製造しようとすると、運転開始直後は安定期よりも大きな蒸気流量、電源容量が必要になって初期の設備規模が大型化するという課題がある。
【０００６】
また、電流一定運転を行うと水素生成量が一定になり、従って、蒸気流量及び水素生成量も一定になる。しかし、運転時間の経過と共にＳＯＥＣの抵抗値が増加してゆくため、ＳＯＥＣから構成されるセルスタックへの供給電圧が上昇し、ＳＯＥＣとしては過電圧状態になって、電源装置の設備規模が大型化する。電圧上昇を抑えるために電流を低下させると、水素製造量が減少するという課題がある。
【０００７】
水素製造プラントとしては、運転初期から安定期まで、ボイラや熱交換器、配管等の系統に略一定流量の水蒸気、水素等が流れる設備として設計し製作したい。また、電源設備としても、略一定の電圧及び電流を供給して水素を製造したい。
【０００８】
本発明の実施形態は、上述の事情を考慮してなされたものであり、電解セルの特性に初期劣化として大きな変化があったとしても、プラントの設備規模を大型化させず、且つ水素を効率良く安定して製造できる水素製造プラントの制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態における水素製造プラントの制御装置は、電解セルを用いた水蒸気電解により水素を製造する水素製造プラントの制御装置において、前記電解セルに供給される電解電流の電圧値を測定する電圧測定手段と、前記電解セルの温度を測定する温度測定手段と、前記電解電流の電流設定値を出力すると共に、温度設定値変更ロジックを備え、この温度設定値変更ロジックにより前記電解セルの温度設定値を変更して出力する第１制御手段と、前記第１制御手段からの前記電流設定値から求めた電流操作信号に基づいて前記電解電流の電流値を制御すると共に、前記温度測定手段により測定される温度測定値が前記温度設定値と一致するように温度制御演算を行って前記電解セルの温度を制御する第２制御手段とを有し、前記温度設定値変更ロジックは、運転初期には前記温度設定値を前記電解セルの運転最高温度よりも低い温度に設定し、前記電圧測定手段により測定された電圧測定値が前記電解セル単体の熱中立点電圧よりも規定値だけ増加したときに、前記温度設定値を所定値だけ順次増加して設定するよう構成されたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の実施形態における水素製造プラントの制御方法は、電解セルを用いた水蒸気電解により水素を製造する水素製造プラントの制御方法において、運転初期には、前記電解セルの温度設定値を前記電解セルの運転最高温度よりも低い温度に設定し、この温度設定値に基づいて前記電解セルの温度を制御し、前記電解セルに供給される電解電流の電圧値が前記電解セル単体の熱中立点電圧よりも規定値だけ増加したときに、前記温度設定値を所定値だけ順次増加して設定し、この増加させた温度設定値に基づいて前記電解セルの温度を制御することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の実施形態における水素製造プラントの制御方法は、電解セルを用いた水蒸気電解により水素を製造する水素製造プラントの制御方法において、温度測定値が電解セルの運転最高温度に到達したときには、温度設定値を前記運転最高温度に固定して設定し、電圧測定値が電圧設定値と一致するように電圧制御演算を行って電流操作信号を求め、電解電流の電流値を制御することを特徴とする制御方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の実施形態によれば、電解セルの特性に初期劣化として大きな変化があったとしても、プラントの設備規模を大型化させず、且つ水素を効率良く安定して製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る水素製造プラントの制御装置が制御対象とする水素製造プラントを示す系統図。
【図２】図１のセルスタックが収納された電気炉の内部を示す構成図。
【図３】図１の水素製造プラントを制御する水素製造プラントの制御装置を示すブロック図。
【図４】図１及び図２のセルスタックを構成する固体酸化物電解セル（ＳＯＥＣ）の吸発熱特性を示すグラフ。
【図５】ＳＯＥＣの電流電圧特性を示すグラフ。
【図６】ＳＯＥＣの初期劣化特性を示すグラフ。
【図７】図３の制御装置により制御されたＳＯＥＣの温度、電圧、電流の各特性を示すグラフ。
【図８】ＳＯＥＣの負の抵抗温度特性を示すグラフ。
【図９】水素製造プラントの運転初期において図３の制御装置が実行する制御動作を説明する説明図。
【図１０】ＳＯＥＣが運転最高温度に到達したときに図３の制御装置が実行する制御動作を説明する説明図。
【図１１】第２実施形態に係る水素製造プラントの制御装置を示すブロック図。
【図１２】第３実施形態に係る水素製造プラントの制御装置を一部省略して示すブロック図。
【図１３】図１２の省略した部分を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づき説明する。
［Ａ］第１実施形態（図１〜図１０）
図１は、第１実施形態に係る水素製造プラントの制御装置が制御対象とする水素製造プラントを示す系統図である。この水素製造プラント１０は、固体酸化物電解セル（ＳＯＥＣ：Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ  Ｃｅｌｌ）から構成されて、水素を水蒸気の電解により製造するセルスタック１と、このセルスタック１を収納して例えば７００℃程度の高温に保持する電気炉２と、セルスタック１に水蒸気を供給し且つ水素を回収する水蒸気−水素ライン３と、セルスタック１に空気を供給し且つ生成した酸素を排出する空気−酸素ライン４と、を有して構成される。
【００１５】
水蒸気−水素ライン３は、セルスタック１へ水蒸気を供給する水蒸気ライン３Ａ、及びセルスタック１にて生成された水素を回収する水素ライン３Ｂを備える。また、空気−酸素ライン４は、セルスタック１へ空気を供給する空気ライン４Ａ、及びセルスタック１にて生成された酸素を排出する酸素ライン４Ｂを備える。
【００１６】
水蒸気−水素ライン３、空気-酸素ライン４には、熱回収のために熱交換器５、６がそれぞれ設置されている。熱交換器５は、電気炉２の雰囲気下で高温になったＳＯＥＣからの水素ガスのエネルギーを用いて、ＳＯＥＣへ供給される水蒸気の温度を上昇させる。また、熱交換器６は、電気炉２の雰囲気下で高温になったＳＯＥＣからの酸素ガスのエネルギーを用いて、ＳＯＥＣへ供給される空気の温度を上昇させる。
【００１７】
水蒸気−水素ライン３の水蒸気ライン３Ａには、電解に用いる水蒸気を生産するためのボイラ７が設置されている。電解に用いる電力は、セル電源装置８からセルスタック１に供給される。セル電源装置８には、水素製造プラント１０の外部から電力が供給される。その電力は、水力や火力により発電した電力であってもよく、または太陽光や風力等の再生可能エネルギーより発電した電力であってもよい。
【００１８】
次に、セルスタック1が収納された電気炉２の内部の構成を図２に示す。ＳＯＥＣは、小容量なので複数枚(例えば２５枚)が積層されて、セルスタック１を構成する。図２は、このセルスタック１を電気炉２内に２４個収納した一例を示す。この電気炉２の上下左右前後には電気ヒータ１５が設置されて保温材１６で覆われ、電気炉２の内部が５００℃以上、例えば７００℃程度の高温に保持される。
【００１９】
電気炉２の水素極入口１１Ａは水蒸気ライン３Ａに接続され、この水素極入口１１Ａに、水蒸気を主成分とするガスが供給される。また、電気炉２の水素極出口１１Ｂは水素ライン３Ｂに接続され、この水素極出口１１Ｂから、水蒸気が電気分解されて発生した水素を主成分とするガスが排出される。更に、電気炉２の酸素極入口１２Ａは空気ライン４Ａに接続され、この酸素極入口１２Ａに空気が供給される。また、電気炉２の酸素極出口１２Ｂは酸素ライン４Ｂに接続され、この酸素極出口１２Ｂから、水蒸気が電気分解して発生した酸素を含む空気が排出される。
【００２０】
電気炉２内のセルスタック１のそれぞれは、水素極入口１１Ａに連通する水蒸気導入流路１３Ａ、及び水素極出口１１Ｂに連通する水素回収流路１３Ｂに対して並列に接続される。更に、セルスタック１のそれぞれは、酸素極入口１２Ａに連通する空気導入流量１４Ａ、及び酸素極出口１２Ｂに連通する酸素排出流路１４Ｂに対して並列に接続される。電気炉２内の各セルスタック１が上述のように水蒸気導入流路１３Ａ及び水素回収流路１３Ｂ、並びに空気導入流路１４Ａ及び酸素排出流路１４Ｂに対して並列に接続されることで、各セルスタック１に供給される水蒸気及び空気が均等に流量配分されると共に、セルスタック１の圧力損失に比べて水蒸気−水素ライン３及び空気−酸素ライン４の圧力損失が低減される。
【００２１】
また、電気炉２内に設置された例えば２４個のセルスタック１は、本第１実施形態では８個ずつが電気的に直列に接続されて、それぞれ系列Ａ、系列Ｂ、系列Ｃを構成する。これらの３系列（系列Ａ、系列Ｂ、系列Ｃ）のそれぞれは、独立してセル電源装置８に接続され、各系列Ａ、Ｂ、Ｃにセル電源装置８から、水蒸気の電気分解を行うための電解電力が供給される。
【００２２】
なお、系列Ａ、系列Ｂ、系列Ｃを電気的に並列接続すると、３つの系列(系列Ａ、Ｂ、Ｃ)、２つの系列(例えば系列Ａ、Ｂ)、１つ系列(例えば系列Ａ)と接続を切り替えたときに、切り替えられた系列の数に応じて全体の合成抵抗が変化して、セルスタック１におけるＳＯＥＣの熱中立点電圧を維持することが難しくなる。従って、系列Ａ、系列Ｂ、系列Ｃには独立して電力を供給する構成としている。
【００２３】
本第１実施形態に係るＳＯＥＣを用いた水素製造プラントの制御装置２０を図３に示す。この図３の右側にセルスタック１と、これを収納する電気炉２を図示する。セルスタック１には、セル電源装置８から電源ライン１７を経て電解電流が供給される。電源ライン１７に、電圧測定手段としての電圧測定器２１が設置され、この電圧測定器２１がセルスタック１に供給される電解電流の電圧値を測定する。また、電気炉２に設置された電気ヒータ１５に、ヒータ制御装置２２から電力が供給される。また、電気炉２には、温度測定手段としての温度測定器２３が設置され、この温度測定器２３が、セルスタック１が置かれている雰囲気の温度、つまりセルスタック１の温度を計測する。
【００２４】
水素製造プラントの制御装置２０は、上述のように、ＳＯＥＣから構成されるセルスタック１を用いて、５００℃以上（例えば７００℃）の高温の水蒸気による高温水蒸気電解によって水素を製造する水素製造プラント１０の制御装置であり、電圧測定器２１、温度測定器２３、第２制御手段としてのＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２４、及びＰＬＣ２４の上流制御系である第１制御手段としてのプラント制御装置２５を有して構成される。
【００２５】
プラント制御装置２５は、セルスタック１に供給される電解電流の電流設定値ｍと電圧設定値ｏとをＰＬＣ２４へ出力する。電圧設定値ｏは、セルスタック１を構成するＳＯＥＣの単体の熱中立点電圧約１．３Ｖ相当の電圧値である。また、電流設定値ｍは、例えば電流密度０．５Ａ／ｃｍ２相当の電流値である。このプラント制御装置２５は、セルスタック１の温度設定値ｓを変更して設定してＰＬＣ２４へ出力する温度設定値変更ロジック３０を備える。
【００２６】
つまり、温度設定値変更ロジック３０は、水素製造プラント１０の運転初期には温度設定値ｓをＳＯＥＣの運転最高温度（例えば７００℃）よりも低い温度（例えば６００℃）に設定し、電圧測定器２１により測定された電解電流の電圧測定値ｐがＳＯＥＣ単体の熱中立点電圧（約１．３Ｖ）よりも規定値だけ増加するたびに、温度設定値ｓを所定値だけ順次増加して設定する。更に、温度設定値変更ロジック３０は、温度測定器２３が測定したセルスタック１（ＳＯＥＣ）の温度測定値ｔがＳＯＥＣの運転最高温度に到達したときには、温度設定値ｓを所定値だけ順次増加して設定する上述の温度設定値変更を停止して、温度設定値ｓをＳＯＥＣの運転最高温度（例えば７００℃）に固定して設定する。
【００２７】
ＰＬＣ２４は、プラント制御装置２５からの電流設定値ｍから電流操作信号ｎを求め、この電流操作信号ｎを、切替器２６のａ接点を介してセル電源装置８へ出力することで、このセル電源装置８からセルスタック１に供給される電解電流の電流値を制御する。また、ＰＬＣ２４は、温度測定器２３にて測定されるセルスタック１（ＳＯＥＣ）の温度測定値ｔが温度設定値ｓと一致するように、温度制御器２９を用いて温度制御演算を行い温度操作信号ｕを求め、この温度操作信号ｕをヒータ制御装置２２へ出力することで、このヒータ制御装置２２から電気ヒータ１５に供給される電流値が制御されて、セルスタック１（ＳＯＥＣ）の温度を制御する。
【００２８】
更に、ＰＬＣ２４は、温度測定器２３が測定したセルスタック１（ＳＯＥＣ）の温度測定値ｔがＳＯＥＣの運転最高温度に到達したときには、プラント制御装置２５からの電流設定値ｍに基づいて電流操作信号ｎを求めるのではなく、セル電源装置８からセルスタック１に供給される電解電流の電圧測定値ｐ(電圧測定器２１により測定された電圧測定値ｐ)が電圧設定値ｏと一致するように電圧制御器２７を用いて電圧制御演算を行い、この演算値から比例ゲイン２８により電流操作信号ｑを求め、この電流操作信号ｑを、切替器２６のｂ接点を介してセル電源装置８へ出力することで、セル電源装置８からセルスタック１に供給される電解電流の電流値を制御する。
【００２９】
上述のＰＬＣ２４及びプラント制御装置２５の制御動作を、より具体的に以下に述べる。
水蒸気電解の電流設定値ｍはプラント制御装置２５からＰＬＣ２４に出力され、切替器２６のａ接点を介して、電流操作信号ｎとしてセル電源装置８に出力される。ここで、切替器２６のａ接点は、ＰＬＣ２４により電流設定値ｍから求められた電流操作信号ｎをセル電源装置８に出力する。また、電圧設定値ｏも、プラント制御装置２５からＰＬＣ２４に出力される。ＰＬＣ２４は、電圧設定値ｏと、電圧測定器２１にて測定された電圧測定値ｐとを比較し、電圧制御器２７により電圧制御演算を行い、比例ゲイン２８及び切替器２６のｂ接点を介して、電流操作信号ｑをセル電源装置８に出力する。ここで、切替器２６のｂ接点は、電圧制御器２７側からの電流操作信号ｑをセル電源装置８に出力する。
【００３０】
セルスタック１を構成するＳＯＥＣの温度設定値ｓは、プラント制御装置２５の温度設定値変更ロジック３０(後述)からＰＬＣ２４に出力される。ＰＬＣ２４は、温度設定値ｓと、温度測定器２３にて測定された温度測定値ｔとを比較し、温度制御器２９により温度制御演算を行って、ヒータ制御装置２２に温度操作信号ｕを出力する。
【００３１】
電圧測定値ｐはプラント制御装置２５にも入力される。このプラント制御装置２５は、電圧測定値ｐがＳＯＥＣ単体の熱中立点電圧約１．３Ｖより規定値だけ増加したら、温度設定値ｓを所定値だけ増加させる温度設定値変更ロジック３０を有する。この温度設定値変更ロジック３０は、変更した温度設定値ｓをＰＬＣ２４に出力する。また、温度設定値変更ロジック３０は、温度測定器２３にて測定された温度測定値ｔがＳＯＥＣの運転最高温度（７００℃程度）に到達したら、上述の温度設定値ｓを規定値だけ増加させる温度設定値変更を停止して、温度設定値ｓをＳＯＥＣの運転最高温度に固定して設定する機能を備える。
【００３２】
ＰＬＣ２４は、温度測定値ｔがＳＯＥＣの運転最高温度に到達したら、電圧測定値ｐがＳＯＥＣ単体の熱中立点電圧約１．３Ｖに保たれるように電圧制御器２７により電圧制御演算を行い、比例ゲイン２８及び切替器２６のｂ接点を介して、電流操作信号ｑをセル電源装置８に出力する。なお、温度設定値変更ロジック３０は、切替器２６の接点を切り替えるための切替信号ｃを切替器２６へ送信する機能も備える。
【００３３】
ここで、固体酸化物電解セル（ＳＯＥＣ）の特性について説明する。図４は、ＳＯＥＣの吸発熱特性を示すものである。水の電解は吸熱反応であるため、電流密度の増加に伴いＳＯＥＣの温度(セル温度)が低下してゆくが、更に電流密度を増加させるとＳＯＥＣのオーム損による発熱反応が吸熱を上回り、セル温度は上昇に転じる。丸印の部分が吸熱と発熱が等しくなる熱中立点であり、ＳＯＥＣは、水素の生成効率向上の観点から熱中立点近傍で運転が行われる。
【００３４】
ＳＯＥＣの電流電圧（Ｉ−Ｖ）特性を図５に示す。ＳＯＥＣの電圧(セル電圧)は、吸熱と発熱のバランスがとれる熱中立点では、ＳＯＥＣ単体で理論的には約１．３Ｖである。電流が流れ始める電圧を開回路電圧と呼ぶが、ＳＯＥＣ単体の開回路電圧は約０．９Ｖであり、電流密度の増加に伴いＳＯＥＣのセル電圧は徐々に増加する。
【００３５】
運転開始後におけるＳＯＥＣの初期劣化特性の一例を図６に示す。ＳＯＥＣの劣化は運転温度、電圧及び電流密度に依存する。即ち、運転温度が高く、電圧及び電流密度が大きいほど劣化率は大きくなり、ＳＯＥＣの抵抗値が増加する。ＳＯＥＣの劣化の原因としては、ＳＯＥＣの製造時における各構成層(水素極層、酸素極層等)間の元素拡散に起因した高抵抗相の形成、電解運転時における酸素極層でのＣｏの局在化、及び水素極層でのＮｉ粒子の形態変化等が考えられている。
【００３６】
ＳＯＥＣの初期劣化特性は、ＳＯＥＣの構造、運転条件等で変化するが、図６は代表的な高温劣化特性の一例である。Ｘ軸は時間、Ｙ軸は、ＳＯＥＣの電圧（セル電圧）をパ−セント表示したものである。２５００時間ではＳＯＥＣの抵抗値の増加によりセル電圧が１２０％まで増加している。２５００時間以降の安定期においてもＳＯＥＣの劣化は進行するが、その劣化率は小さくなる。
【００３７】
水素製造プラントの制御装置２０により制御されるＳＯＥＣの温度、電圧、電流の特性を図７に示す。この制御装置２０の動作を、図９、図１０を用いて説明する。電圧一定運転を行う場合には運転初期の電流が非常に大きいという課題があったが、図７に示す通り、例えば６００℃から運転を開始し、ＳＯＥＣの抵抗値の増加に応じてＳＯＥＣの温度設定値ｓを徐々に増加させる。ここで、ＳＯＥＣは、図８に示すように、セル温度の上昇に伴ってセル抵抗が減少する負の抵抗温度特性を有する。このため、６００℃から運転を開始し、ＳＯＥＣの抵抗値の増加に応じてＳＯＥＣの温度設定値ｓを徐々に増加させることで、ＳＯＥＣは抵抗値の増加が抑制されて略一定の抵抗値（セル抵抗）となり、例えば、ＳＯＥＣを流れる電流密度が０．５Ａ/ｃｍ２に維持される。この制御は、図９の太字ラインを生かすことにより実現される。
【００３８】
まず、切替器をａ接点とする場合について説明する。温度設定値変更ロジック３０により電流設定値ｍが０．５Ａ/ｃｍ２相当の値とされ、ＰＬＣ２４により、電流設定値ｍに基づく電流操作信号ｎが切替器２６のａ接点を経てセル電源装置８に出力されて、セル電源装置８からセルスタック１へ一定電流値の電解電流が供給される。セルスタック１の高温運転(６００℃)の継続によりＳＯＥＣが劣化して、ＳＯＥＣの抵抗値が徐々に増加してゆくが、この抵抗値の増加は、電源ライン１７の電圧測定器２１により電圧の上昇として検知され測定される。
【００３９】
プラント制御装置２５の温度設定値変更ロジック３０は、電圧測定器２１からの電圧測定値ｐを入力して温度設定値ｓを増加させる。ＰＬＣ２４は、この温度設定値ｓと、温度測定器２３にて測定された温度測定値ｔとを比較して温度制御器２９により温度制御演算を行い、ヒータ制御装置２２に温度操作信号ｕを出力して、セルスタック１の温度を上昇させる。セルスタック１のＳＯＥＣは、負の抵抗温度特性により温度が上昇すると抵抗値が低下するため、電圧測定値ｐはＳＯＥＣ単体の熱中立点電圧１．３Ｖ相当に戻る。
【００４０】
試算したところ、図２の各系列Ａ、Ｂ、Ｃの電圧Ｖは、例えば、２５枚のＳＯＥＣを積層したセルスタック１を８個直列接続する場合に２６０Ｖ(＝１．３Ｖ×２５×８)となり、切替器２６がａ接点からｂ接点に切り替わる図７のａ／ｂ切替点(７００℃)までの時間は３００日程度となる。従って、温度設定値変更ロジック３０により、３日に１℃程度の割合で温度設定値ｓを増加させればよい。ＳＯＥＣの初期劣化の抵抗値の増加を電圧測定器２１により電圧値の上昇として測定する場合には、電圧計測の精度等を考慮して有意な変化として測定する必要がある。そこで、熱中立点相当の上述の電圧２６０Ｖから例えば３Ｖの電圧上昇を温度設定値変更ロジック３０の判定基準とすると、各時点で温度設定値ｓを２℃増加させて、６００℃から６０２℃とすればよい。
【００４１】
図６のＳＯＥＣの初期劣化特性から概算すると、６日程度で電圧測定値ｐが３Ｖ上昇するため、温度設定値変更ロジック３０は、６日に１回程度の頻度で温度設定値ｓを２℃ずつ増加させるという温度設定値変更を行うことになる。この温度設定値変更を５０回繰り返すことにより、３００日で温度設定値ｓが６００℃から７００℃まで増加することになる。なお、上述の試算は一例であり、使用するＳＯＥＣやシステム構成を変更した場合には別な結果となる。
【００４２】
次に、図１０の切替器をｂ接点とする場合について説明する。図７のａ／ｂ切替点でＳＯＥＣの温度（セル温度）が運転最高温度である７００℃に到達するが、ＳＯＥＣの特性から、温度設定値ｓをこれ以上増加させることはできない。そこで、温度設定値変更ロジック３０は、温度設定値ｓを運転最高温度７００℃に固定して設定する。それと同時に、温度設定値変更ロジック３０は切替信号ｃを出力して、切替器２６をａ接点からｂ接点に切り替える。ＰＬＣ２４は、温度設定値ｓと、温度測定器２３にて測定された温度測定値ｔとを比較し、温度制御器２９により温度制御演算を行って、ヒータ制御装置２２に温度操作信号ｕを出力する。これにより、セルスタック１が運転最高温度７００℃の一定温度に保持される。
【００４３】
このときには、ＳＯＥＣの劣化が進行して抵抗値が増加してゆくが、この抵抗値の増加は、電源ライン１７の電圧測定器２１により電圧値の上昇として検知され測定される。そこで、ＰＬＣ２４は、電圧設定値ｏの２６０Ｖ（ＳＯＥＣの単体電圧１．３Ｖ相当）と電圧測定値ｐとを比較し、電圧制御器２７により電圧制御演算を行って、比例ゲイン２８及び切替器２６のｂ接点を介してセル電源装置８に電流操作信号ｑを出力する。電圧制御としては、上昇した電圧を２６０Ｖ（ＳＯＥＣの単体電圧１．３Ｖ相当）に下げる制御動作になるため、結果として図７に示すとおり、電解電流の電流値(電流密度)はＳＯＥＣの劣化による抵抗値の増加に応じて徐々に低下し、その分だけ水素の生成量が減少する。
【００４４】
ここで、水素製造プラント１０の制御装置として、標準的な従来の電源装置を適用するのではなく、ＳＯＥＣに専用の制御装置２０を用いる効果について説明する。
【００４５】
標準的な従来の電源装置は、定電流モードあるいは定電圧モードで運転を行う。定電流モードの場合、負荷であるセルスタック（ＳＯＥＣ）の抵抗値がある値に定まるため、ＳＯＥＣに印加される電圧を変化させて、ＳＯＥＣに流れる電流を一定に調整する。従って、ＳＯＥＣの劣化が進んでＳＯＥＣの抵抗値が増加し、ＳＯＥＣの温度が運転最高温度に到達した場合には、以後のＳＯＥＣの抵抗値の増加に応じて、ＳＯＥＣに印加される電圧を小さな値に再設定する。従って、ＳＯＥＣは、電圧が低くなって熱中立点電圧を維持することが難しくなる。
【００４６】
これに対して、本第１実施形態の制御装置２０は、図７及び図９に示すように、切替器２６をａ接点とした場合にはセルスタック１に供給される電流が０．５Ａ/ｃｍ２相当の一定運転で、ＳＯＥＣに印加される電圧が１．３Ｖ相当となるように、ＳＯＥＣの温度制御を行ってＳＯＥＣの温度を増加させる制御であり、ＳＯＥＣの温度が運転最高温度７００℃に到達しても、ＳＯＥＣの単体電圧は熱中立点電圧１．３Ｖに保持される。
【００４７】
次に、標準的な従来の電源装置の定電圧モードの場合、負荷であるセルスタックのＳＯＥＣの抵抗値がある値に定まるため、ＳＯＥＣに流れる電流を変化させて、ＳＯＥＣに印加される電圧を一定に調整する。従って、ＳＯＥＣの劣化が進んでＳＯＥＣの抵抗値が増加し、ＳＯＥＣが運転最高温度に到達した場合には、以後のＳＯＥＣの抵抗値の増加に応じて、ＳＯＥＣに流れる電流を小さな値に再設定する。従って、ＳＯＥＣの単体電圧は熱中立点電圧に維持されるが、ＳＯＥＣを流れる電流が小さくなって水素の生成量が減少してしまう。
【００４８】
また、標準的な従来の電源装置の場合、定電圧モードではあるが、運転初期であってＳＯＥＣの劣化が進行しておらずその抵抗値が小さい状態では、起動時にＳＯＥＣに大電流が流れて電源が過電流トリップする恐れがある。この場合には、ＳＯＥＣに供給される電流に対して水蒸気の供給が不足して、セルスタックが蒸気枯れ破損を発生する恐れもある。
【００４９】
これに対し、本第１実施形態の制御装置２０は、図７及び図１０に示すように、切替器２６をｂ接点とした場合に、ＳＯＥＣの温度が７００℃の一定運転で、ＳＯＥＣの単体電圧が１．３Ｖ相当となるようにＳＯＥＣに供給される電流を制御して、ＳＯＥＣに流れる電流をＳＯＥＣの劣化による抵抗値の増加分だけ減少させる制御である。この制御では、ＳＯＥＣが運転最高温度７００℃に到達しても、ＳＯＥＣの電圧は熱中立点電圧１．３Ｖに保持される。
【００５０】
また、制御装置２０においては、運転初期であってＳＯＥＣの劣化が進行しておらずその抵抗値が小さい状態では、切替器２６をａ接点として、ＳＯＥＣに流れる電流を０．５Ａ/ｃｍ２相当の一定電流で運転するため、大電流が流れるという心配がなく、また、大電流が流れることにより水蒸気の供給が不足して、セルスタックが蒸気枯れ破損を発生する恐れもない。
【００５１】
本第１実施形態の制御装置２０は、上述のように、運転初期においては切替器２６をａ接点とし、セルスタック１に一定の電流を供給しながら電圧を一定とするために、ＳＯＥＣの温度を運転最高温度よりも低い温度から徐々に上昇させて、ＳＯＥＣの抵抗値を略一定とする温度制御を行う。また、ＳＯＥＣが運転最高温度７００℃に到達した運転安定期においては切替器２６をｂ接点とし、ＳＯＥＣの温度を運転最高温度に保持しながら、電圧を一定とするために、ＳＯＥＣの抵抗値の増加に応じてＳＯＥＣに供給する電流を若干ではあるが徐々に減少させる電流制御を行う。これらによって、本第１実施形態の制御装置２０は、信頼性及び安全性の高い、ＳＯＥＣに専用の制御装置になっている。
【００５２】
以上のように構成されたことから、本第１実施形態によれば、次の効果（１）及び（２）を奏する。
（１）  ＳＯＥＣを用いた高温水蒸気電解による水素製造プラント１０において、標準的な従来の電圧一定制御を行うと、運転時間の経過によるＳＯＥＣの劣化によってＳＯＥＣの抵抗値が増加し、これにより、ＳＯＥＣへの電流が減少して水素製造量が減少してしまう。また、標準的な従来の電圧一定制御を行うと、運転初期のみＳＯＥＣの抵抗値が小さいため、運転初期にＳＯＥＣに供給される電流が非常に大きくなり、大容量の電源設備及び蒸気供給設備が必要になる。更に、標準的な従来の電流一定制御を行うと、ＳＯＥＣの劣化による抵抗値の増加によって電圧が急激に増加し、この電圧増加を抑えるために電流を低下させると、水素製造量が減少してしまう。
【００５３】
これに対し、本第１実施形態における水素製造プラントの制御装置２０によれば、プラント制御装置２５の温度設定値変更ロジック３０によって、プラントの運転初期にはＳＯＥＣを運転最高温度よりも低い温度から起動し、ＳＯＥＣの劣化による抵抗値の増加に応じてＳＯＥＣの温度を順次増加させる。これにより、ＳＯＥＣは、自身の負の抵抗温度特性により抵抗値の増加が抑制されてほぼ一定の抵抗値となり、ＳＯＥＣに供給される電解電流の電圧値及び電流値がほぼ一定となって、電解により水素を製造することができる。この結果、ＳＯＥＣの特性に初期劣化として大きな変化があったとしても、水素製造プラント１０の設備規模を大型化させず、且つ水素を効率良く安定して製造できる。
【００５４】
（２）プラント制御装置２５の温度設定値変更ロジック３０は、ＳＯＥＣが運転最高温度に到達したときには、温度設定値ｓを上記運転最高温度に固定して設定することで、ＳＯＥＣの温度制限を遵守してＳＯＥＣの健全性を確保できる。
【００５５】
また、ＰＬＣ２４は、ＳＯＥＣが運転最高温度に到達したときには、セルスタック１（ＳＯＥＣ）に供給される電解電流の電圧値がＳＯＥＣ単体の熱中立点電圧と一致するように、電圧制御器２７が電圧制御演算を行って電解電流の電流値を制御している。このように、ＳＯＥＣの電圧が熱中立点電圧に保持されることで、ＳＯＥＣの温度を安定化でき、このＳＯＥＣによる水素の製造効率を向上させることができる。
【００５６】
［Ｂ］第２実施形態（図１１）
図１１は、第２実施形態に係る水素製造プラントの制御装置を示すブロック図である。この第２実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００５７】
本第２実施形態の水素製造プラントの制御装置４０が第１実施形態と異なる点は、第２制御手段としてのＰＬＣ４１が、電圧測定器２１が測定した電圧測定値ｐと、温度測定器２３が測定した温度測定値ｔとの少なくとも一つに遅れ要素を付加するよう構成された点、即ち、電圧測定値ｐに遅れ要素ＤＶを付加する遅れ要素付加器４２と、温度測定値ｔに遅れ要素ＤＴを付加する遅れ要素付加器４３との少なくとも一つをＰＬＣ４１が有する点である。
【００５８】
第１実施形態における水素製造プラントの制御装置２０においては、プラント制御装置２５の温度設定値変更ロジック３０が、電圧測定値ｐに基づき温度設定値ｓの変更を行う。また、ＰＬＣ２４の電圧制御器２７が、電圧測定値ｐに基づき電圧制御演算を行って電流操作信号ｑをセル電源装置８に出力する。更に、ＰＬＣ２４の温度制御器２９が、温度測定値ｔに基づいて温度制御演算を行って温度操作信号ｕをヒータ制御装置２２に出力する。従って、電圧測定値ｐや温度測定値ｔに外来ノイズ等が重畳すると、誤信号に基づいて上述の温度設定値変更、電圧制御、温度制御が行れることになり、水素製造プラント１０を安定して運転することができない。
【００５９】
これに対し、本第２実施形態では、ＰＬＣ４１は、遅れ要素付加器４２により電圧測定値ｐに遅れ要素ＤＶを、遅れ要素付加器４３により温度測定値ｔに遅れ要素ＤＴをそれぞれ付加する。遅れ要素ＤＶ、ＤＴとしては、一次遅れフィルタ等を設置して突発的な外乱を低減する。一次遅れフィルタは、抵抗及びコンデンサ等によるハードウエアとして構成することもできるし、デジタルフィルタ等によるソフトウェアとして構成することもできる。
【００６０】
以上のように構成されたことから、本第２実施形態によれば、第１実施実施形態の効果(１)及び(２)と同様な効果を奏するほか、次の効果（３）を奏する。
【００６１】
（３）電圧測定器２１により測定された電圧測定値ｐに遅れ要素ＤＶを付加する遅れ要素付加器４２と、温度測定器２３により測定された温度測定値ｔに遅れ要素ＤＴを付加する遅れ要素付加器４３との少なくとも一方をＰＬＣ４１が備えることで、電圧測定値ｐと温度測定値ｔのいずれか一方または両方の突発的な外乱を低減できる。この結果、水素製造プラントの制御装置４０によって、水素製造プラント１０を安定して運転することができる。
【００６２】
［Ｃ］第３実施形態（図１２、図１３）
図１２は、第３実施形態に係る水素製造プラントの制御装置を一部省略して示すブロック図である。また、図１３は、図１２の省略した部分を示すブロック図である。これらの図１２及び図１３は、図１２中の記号Ｘを図１３中の記号Ｘに接続し、図１３中の記号Ｙを図１２中の記号Ｙに接続する構成である。また、これらの図１２及び図１３が示す第３実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００６３】
本第３実施形態における水素製造プラントの制御装置５０が第１実施形態と異なる点は、第２制御手段としてのＰＬＣ５１が、ＳＯＥＣから構成されるセルスタック１へ電解電流を供給させるための電流操作信号ｎ、ｑに基づいて比例ゲイン５２により蒸気流量設定値ｄを求め、蒸気流量測定手段としての蒸気流量計５７にて測定された水蒸気の蒸気流量測定値ｅを蒸気流量設定値ｄと一対させるように、蒸気流量制御器５３により蒸気流量制御演算を行ってセルスタック１に供給される水蒸気の蒸気流量を制御すると共に、蒸気流量測定値ｅに基づいて比例ゲイン５４により電解電流の電流設定値ｇを求め、電流測定手段としての電流測定器５８にて測定された電解電流の電流測定値ｈを、蒸気流量測定値ｅに基づく電流設定値ｇと一対させるように、電流制御器５５により電流制御演算を行って電解電流の電流値を制御するよう構成された点である。
【００６４】
まず、図１３の下半分は、水蒸気―水素ライン３の水蒸気ライン３Ａであり、この水蒸気ライン３Ａに上流側からボイラ７、蒸気流量調節弁５６、蒸気流量計５７、熱交換器５が順次設置されている。つまり、ボイラ７は水の供給により水蒸気が発生する。水蒸気は、蒸気流量調節弁５６にてセルスタック１への供給流量が調節され、この調節された水蒸気の流量が蒸気流量計５７にて計測される。水蒸気は熱交換器５において、セルスタック１から排出された水素ガスにより加熱され、電気炉２内で高温に保持されたセルスタック１へ供給される。
【００６５】
次に、ＰＬＣ５１の機能を説明する。電流操作信号ｎ、ｑを比例ゲイン５２により定数倍して蒸気流量設定値ｄを演算する。この蒸気流量設定値ｄと、蒸気流量計５７にて計測された蒸気流量測定値ｅとが比較され、蒸気流量制御器５３がＰＩ制御演算を行って蒸気流量操作信号ｆを求め、この蒸気流量操作信号ｆで蒸気流量調節弁５６を開閉して、セルスタック１に供給する蒸気流量を調整する。
【００６６】
また、蒸気流量計５７により計測された蒸気流量測定値ｅを比例ゲイン５４が定数倍して電流設定値ｇを演算する。この電流設定値ｇと、電流測定器５８にて計測された電流測定値ｈとが比較され、電流制御器５５がＰＩ制御演算を行って電流操作信号ｉを求め、この電流操作信号ｉをセル電源装置８に出力する。セル電源装置８は、電気炉２内で高温に保持されたセルスタック１に電流操作信号ｉに基づく電解電流（直流電流）を供給することで、水蒸気の電気分解が行われる。
【００６７】
ここで、ボイラ７は、圧力制御と水位制御の組み合わせで蒸気発生量を調節する（ボイラのローカル制御）。セルスタック１への水蒸気供給量を増加するために蒸気流量調節弁５６が開弁されると、ボイラ７内の圧力が低下する。この圧力低下を図示しない圧力計が検知し、圧力制御により、ボイラ７用の電気ヒータをＯＮ作動させてボイラ７の蒸気発生量を増加させる。蒸気発生量が増加してボイラ７内の水位が低下すると、水位制御により、ボイラ７用の給水ポンプ(不図示)をＯＮ作動させてボイラ７に水が供給される。
【００６８】
電流操作信号ｎ、ｑに応じて比例ゲイン５２が水蒸気の蒸気流量設定値ｄを設定し、蒸気流量制御器５３が蒸気流量設定値ｄと蒸気流量測定値ｅとに基づき蒸気流量制御演算を行って蒸気流量操作信号ｆを出力し、蒸気流量調節弁５６が蒸気流量操作信号ｆに基づき開度を調節することで、電流操作信号ｎ、ｑに対応した、セルスタック１（ＳＯＥＣ）の電気分解に必要な量の水蒸気をボイラ７からセルスタック１に供給できる。また、蒸気流量が変更されたことを蒸気流量計５７による蒸気流量測定値ｅで確認したうえで、この蒸気流量測定値ｅに対応した電流設定値ｇを比例ゲイン５４が設定し、電流制御器５５が、電流設定値ｇと電流測定器５８により測定された電流測定値ｈとに基づきセル電源装置８に出力すべき電流操作信号ｉを定め、この電流操作信号ｉに基づきセル電源装置８が電解電流をセルスタック１に供給する。
【００６９】
ここで、図１３に示す比例ゲイン５２、蒸気流量制御器５３、比例ゲイン５４及び電流制御器５５は、図１２に示す電圧制御器２７、比例ゲイン２８及び温度制御器２９と同様に、ＰＬＣ５１に収納されたソフトウェアである。
【００７０】
以上のように構成されたことから、本第３実施形態によれば、第１実施実施形態の効果(１)及び(２)と同様な効果を奏するほか、次の効果（４）及び（５）を奏する。
【００７１】
（４）  第１実施形態における水素製造プラントの制御装置２０では、ＳＯＥＣの温度が運転最高温度に到達したら、温度設定値変更ロジック３０が温度設定値ｓを固定して設定するため、ＳＯＥＣの劣化による抵抗値の増加に伴い電圧測定値ｐが上昇してゆく。そこで、ＰＬＣ２４の電圧制御器２７は、電圧測定値ｐがＳＯＥＣ単体の熱中立点電圧（約１．３Ｖ）に保たれるように電圧制御演算を行い、比例ゲイン２８を介して電流操作信号ｑを減少させるので、若干ではあるが水素製造量が減少してしまう。しかしながら、水蒸気供給量が一定であるため、水蒸気利用率という観点からは余剰蒸気を供給していることになり効率が低い。
【００７２】
これに対し、本第３実施形態における水素製造プラントの制御装置５０では、ＳＯＥＣの温度が運転最高温度に到達したときに、電圧制御器２７の電圧制御及び比例ゲイン２８による減少した電流操作信号ｑに応じて、比例ゲイン５２及び蒸気流量制御器５３が、セルスタック１に供給する蒸気流量を低下させる蒸気流量操作信号ｆを出力する。このため、余剰水蒸気の発生を防止でき、余剰水蒸気の発生に伴うボイラ動力及びポンプ動力の無駄をなくして、水素製造効率を向上させることができる。
【００７３】
（５）  第１実施形態における水素製造プラントの制御装置２０では、ＰＬＣ２４の電圧制御器２７による電圧制御演算等によってセルスタック１への電解電流の電流値を減少する場合には、セルスタック１への水蒸気供給量が保持されているため、セルスタック１が水蒸気枯れを発生する問題は生じない。しかしながら、セルスタック１への電解電流の電流値が増加する場合には、セルスタック１への水蒸気供給量が不足して、水蒸気枯れによりセルスタック１が破損する恐れがある。
【００７４】
これに対し、本第３実施形態における水素製造プラントの制御装置５０では、ＰＬＣ５１の比例ゲイン５２及び蒸気流量制御器５３が、電流操作信号ｎ、ｑに応じて蒸気流量操作信号ｆを定めて、蒸気流量調節弁５６によりセルスタック１に供給する水蒸気の流量を変更する。そして、この変更したセルスタック１への蒸気流量を蒸気流量計５７が計測し、その蒸気流量測定値ｅに基づいて比例ゲイン５４が電流設定値ｇを設定し、電流制御器５５が電流操作信号ｉを定めてセル電源装置８に出力する。この結果、セルスタック１に供給される蒸気流量に応じてセルスタック１に供給される電解電流の電流値が定まるので、セルスタック１で水蒸気枯れを発生しない信頼性の高い制御装置を提供できる。
【００７５】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができ、また、それらの置き換えや変更は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７６】
１…セルスタック、１０…水素製造プラント、２０…水素製造プラントの制御装置、２１…電圧測定器（電圧測定手段）、２３…温度測定器（温度測定手段）、２４…ＰＬＣ（第２制御手段）、２５…プラント制御装置（第１制御手段）、３０…温度設定値変更ロジック、４０…水素製造プラントの制御装置、４１…ＰＬＣ（第２制御手段）、５０…水素製造プラントの制御装置、５１…ＰＬＣ（第２制御手段）、５７…蒸気流量計（蒸気流量測定手段）、５８…電流測定器（電流測定手段）、ＤＶ、ＤＴ…遅れ要素、ｍ…電流設定値、ｎ…電流操作信号、ｏ…電圧設定値、ｐ…電圧測定値、ｑ…電流操作信号、ｓ…温度設定値、ｔ…温度測定値、ｕ…温度操作信号、ｄ…蒸気流量設定値、ｅ…蒸気流量測定値、ｇ…電流設定値、ｈ…電流測定値、ｉ…電流操作信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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