(57)【要約】【課題】触媒の温度の安定化を図り、水素の供給あるいは貯蔵を安定して行う。【解決手段】触媒５、その触媒５を加熱する加熱装置６および温度センサー７とを備える反応容器２と、水素供給体または水素貯蔵体を供給するノズル３と、水素供給体または水素供給体を所定間隔で噴射するためのパルス回路４と、触媒５の温度変動要因の情報を入出可能に記憶する変動要因情報記憶部１３と、触媒５の温度を設定する温度設定部１０と、温度センサー７にて計測された実温度の情報をフィードバックして、設定温度と実温度とを演算に含めてヒータ６の加熱温度を制御するフィードバック演算部１１ｂ（１１）と、変動要因の情報に基づいて、変動要因に起因する温度変化の補償量を演算するフィードフォワード演算部１１ａ（１１）と、フィードバック演算部１１ｂ（１１）で求めた温度に補償量を加える加熱温度演算部１１とを備えた水素供給・貯蔵システムとする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を放出する水素供給体の脱水素反応を利用して水素を供給し、あるいは水素と結合する水素貯蔵体の水素付加反応を利用して水素を貯蔵する水素供給・貯蔵システムであって、
上記脱水素反応あるいは上記水素付加反応に必要な触媒、その触媒を加熱する加熱装置およびその加熱装置によって加熱された所定箇所の温度を計測するための温度センサーとを備える反応容器と、
上記触媒の表面に上記水素供給体あるいは上記水素貯蔵体を供給するノズルと、そのノズルから上記水素供給体あるいは上記水素貯蔵体を所定間隔で噴射するためのパルス信号を送るパルス回路と、
上記水素供給体あるいは上記水素貯蔵体と、上記パルス信号の信号情報との内少なくとも一つを含む、上記触媒の温度を変化させる変動要因の情報を入出可能に記憶する変動要因情報記憶部と、
上記触媒の温度を設定する温度設定部と、
上記温度センサーにて計測された実温度の情報をフィードバックして、上記温度設定部にて設定された設定温度と上記実温度とを演算に含めて、上記加熱装置の加熱温度を制御するフィードバック演算部と、
上記変動要因の情報に基づいて、上記変動要因に起因する温度変化の補償量を演算するフィードフォワード演算部と、
上記フィードバック演算部で求めた温度に上記補償量を加える加熱温度演算部と、
を備えることを特徴とする水素供給・貯蔵システム。
【請求項２】
前記変動要因情報記憶部は、前記変動要因の情報として、前記水素供給体あるいは前記水素貯蔵体の種類、前記水素供給体あるいは前記水素貯蔵体の噴射量、前記触媒の種類、前記水素供給体あるいは前記水素貯蔵体を噴射する所定間隔の内少なくともいずれか１つまたはこれらの任意の組み合わせを記憶し、
前記フィードフォワード演算部は、上記変動要因情報記憶部から読み出した上記変動要因の情報に基づいて、前記変動要因に起因する温度変化の補償量を演算することを特徴とする請求項１記載の水素供給・貯蔵システム。
【請求項３】
前記フィードフォワード演算部は、前記変動要因の情報に、前記反応容器の容積あるいは熱容量を含む反応容器特異因子を掛け合わせて、前記補償量を演算することを特徴とする請求項１または２記載の水素供給・貯蔵システム。
【請求項４】
水素を放出する水素供給体の脱水素反応を利用して水素を供給し、あるいは水素と結合する水素貯蔵体の水素付加反応を利用して水素を貯蔵する水素供給・貯蔵システムにおいて上記脱水素反応あるいは上記水素付加反応に必要な触媒の温度を制御するための温度制御装置であって、
上記触媒の温度を設定する温度設定部と、
上記触媒を加熱する加熱装置によって加熱された所定箇所の温度を計測するための温度センサーからの実温度の情報をフィードバックして、上記温度設定部にて設定された設定温度と上記実温度とを演算に含めて、上記加熱装置の加熱温度を制御するフィードバック演算部と、
上記水素供給体あるいは上記水素貯蔵体と、上記水素供給体あるいは上記水素貯蔵体を所定間隔で噴射するためのパルス信号の信号情報との内少なくとも一つを含む、上記触媒の温度を変化させる変動要因の情報に基づいて、上記変動要因に起因する温度変化の補償量を演算するフィードフォワード演算部と、
フィードバック演算部で求めた温度に補償量を加える加熱温度演算部と、
を備えることを特徴とする水素供給・貯蔵システムの温度制御装置。
【請求項５】
前記フィードフォワード演算部は、前記水素供給体あるいは前記水素貯蔵体の種類、前記水素供給体あるいは前記水素貯蔵体の噴射量、前記触媒の種類、前記水素供給体あるいは前記水素貯蔵体を噴射する所定間隔の内少なくともいずれか１つまたはこれらの任意の組み合わせからなる前記変動要因の情報に基づいて、前記変動要因に起因する温度変化の補償量を演算することを特徴とする請求項４記載の水素供給・貯蔵システムの温度制御装置。
【請求項６】
前記フィードフォワード演算部は、前記変動要因の情報に、前記反応容器の容積あるいは熱容量を含む反応容器特異因子を掛け合わせて、前記補償量を演算することを特徴とする請求項４または５記載の水素供給・貯蔵システムの温度制御装置。
【請求項７】
水素を放出する水素供給体の脱水素反応を利用して水素を供給し、あるいは水素と結合する水素貯蔵体の水素付加反応を利用して水素を貯蔵する水素供給・貯蔵システムにおいて上記脱水素反応あるいは上記水素付加反応に必要な触媒の温度を制御するための温度制御方法であって、
上記触媒を加熱する加熱装置によって加熱された所定箇所の温度を計測するための温度センサーからの実温度の情報を入力するステップと、
上記触媒の温度を設定する温度設定部からの設定温度と上記実温度とを用いて演算を行うステップと、
上記演算の結果、上記加熱装置の加熱温度を再設定するステップと、
上記水素供給体あるいは上記水素貯蔵体と、上記水素供給体あるいは上記水素貯蔵体を所定間隔で噴射するためのパルス信号の信号情報との内少なくとも一つを含む、上記触媒の温度を変化させる変動要因の情報を入力するステップと、
上記変動要因の情報に基づいて、温度変化の補償量を演算するステップと、  上記フィードバック演算部で求めた温度に上記補償量を加え、上記加熱装置の加熱温度を決定するステップと、
を含むことを特徴とする水素供給・貯蔵システムの温度制御方法。
【請求項８】
前記補償量を演算するステップは、前記水素供給体あるいは前記水素貯蔵体の種類、前記水素供給体あるいは前記水素貯蔵体の噴射量、前記触媒の種類、前記水素供給体あるいは前記水素貯蔵体を噴射する所定間隔の内少なくともいずれか１つまたはこれらの任意の組み合わせからなる前記変動要因の情報に基づいて行われることを特徴とする請求項７記載の水素供給・貯蔵システムの温度制御方法。
【請求項９】
前記補償量を演算するステップは、前記変動要因の情報に、前記反応容器の容積あるいは熱容量を含む反応容器特異因子を掛け合わせて行われることを特徴とする請求項７または８記載の水素供給・貯蔵システムの温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素を供給あるいは貯蔵可能な水素供給・貯蔵システム、そのシステムの温度制御装置およびそのシステムの温度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、主として、火力発電および原子力発電が電気エネルギーの供給方法であるが、かかる方法は、地球環境への影響、安全面および残留量など、種々の問題を抱えている。また、自動車は、主として、ガソリン、軽油、プロパンガス等の炭化水素系の燃料を用いているが、かかる燃料は、地球環境に悪影響を与えるという問題を抱えている。
【０００３】
上記問題に鑑みて、発電用の燃料として水素が注目されてきている。水素は、水の電気分解により生成できるため、ほぼ無尽蔵に存在すると共に、燃焼後に二酸化炭素を発生させないクリーンなエネルギー源でもある。
【０００４】
一方、同じ炭素数を有する環状炭化水素として、ベンゼンとシクロヘキサンが知られている。前者のベンゼンは、炭素同士の結合が部分的に二重結合となっている不飽和炭化水素であるのに対し、後者のシクロヘキサンは、炭素同士の結合に二重結合を持たない飽和炭化水素である。このため、ベンゼンに水素を付加させると、シクロヘキサンが得られ、シクロヘキサンから水素の一部を除くと、ベンゼンが得られる。同様に、ナフタレンの水素付加反応によりデカリンが得られ、デカリンの脱水素反応によりナフタレンが得られる。このように、これらの炭化水素の水素付加反応と脱水素反応とを利用することにより、水素の貯蔵あるいは供給が可能となる。かかる水素の貯蔵あるいは供給の技術は、自動車の動力としても期待されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１８７７０２号公報（要約書など）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の飽和炭化水素と不飽和炭化水素との間における脱水素反応および水素付加反応を利用した水素の供給および貯蔵を実用化するには、反応効率の向上を図り、効率よく水素を貯蔵あるいは供給することが望まれる。そのためには、水素付加反応あるいは脱水素反応が起きる触媒の温度管理が重要になる。触媒の温度が変動すると、水素付加反応あるいは脱水素反応の反応率が変動し、水素の供給あるいは貯蔵が不安定になる。
【０００７】
触媒あるいは加熱装置に配置された温度センサーから計測温度をフィードバックさせて、触媒を加熱する加熱装置の温度を設定温度にできるだけ追随させる方法もある。しかし、水素供給体あるいは水素貯蔵体が触媒に供給されることにより、触媒の温度は変動しやすい。したがって、上述のフィードバック制御だけでは、触媒の温度を安定化させることはできない。
【０００８】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、触媒の温度の安定化を図り、水素の供給あるいは貯蔵を安定して行うことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点に鑑み、水素を放出する水素供給体の脱水素反応を利用して水素を供給し、あるいは水素と結合する水素貯蔵体の水素付加反応を利用して水素を貯蔵する水素供給・貯蔵システムであって、脱水素反応あるいは水素付加反応に必要な触媒、その触媒を加熱する加熱装置およびその加熱装置によって加熱された所定箇所の温度を計測するための温度センサーとを備える反応容器と、触媒の表面に水素供給体あるいは水素貯蔵体を供給するノズルと、そのノズルから水素供給体あるいは水素貯蔵体を所定間隔で噴射するためのパルス信号を送るパルス回路と、水素供給体あるいは水素貯蔵体と、パルス信号の信号情報との内少なくとも一つを含む、触媒の温度を変化させる変動要因の情報を入出可能に記憶する変動要因情報記憶部と、触媒の温度を設定する温度設定部と、温度センサーにて計測された実温度の情報をフィードバックして、温度設定部にて設定された設定温度と実温度とを演算に含めて、加熱装置の加熱温度を制御するフィードバック演算部と、変動要因の情報に基づいて、変動要因に起因する温度変化の補償量を演算するフィードフォワード演算部と、フィードバック演算部で求めた温度に補償量を加える加熱温度演算部とを備えた水素供給・貯蔵システムとしている。このため、水素供給体あるいは水素貯蔵体を触媒に噴射する際に起きる温度変化をも考慮し、加熱装置の加熱温度を制御できる。したがって、水素供給体あるいは水素貯蔵体の供給による触媒の温度変化を低減できる。
【００１０】
また、別の本発明は、先の発明において、変動要因情報記憶部に、変動要因の情報として、水素供給体あるいは水素貯蔵体の種類、水素供給体あるいは水素貯蔵体の噴射量、触媒の種類、水素供給体あるいは水素貯蔵体を噴射する所定間隔の内少なくともいずれか１つまたはこれらの任意の組み合わせを記憶し、フィードフォワード演算部に、変動要因情報記憶部から読み出した変動要因の情報に基づいて、変動要因に起因する温度変化の補償量を演算させる水素供給・貯蔵システムとしている。このため、より厳密に、触媒温度を安定化させることができる。
【００１１】
また、別の本発明は、先の発明において、フィードフォワード演算部が、変動要因の情報に、反応容器の容積あるいは熱容量を含む反応容器特異因子を掛け合わせて、補償量を演算する水素供給・貯蔵システムとしている。このため、触媒への水素供給体あるいは水素貯蔵体の供給以外の因子を考慮した温度制御となるので、触媒温度をより安定化させることができる。
【００１２】
また、別の本発明は、水素を放出する水素供給体の脱水素反応を利用して水素を供給し、あるいは水素と結合する水素貯蔵体の水素付加反応を利用して水素を貯蔵する水素供給・貯蔵システムにおいて脱水素反応あるいは水素付加反応に必要な触媒の温度を制御するための温度制御装置であって、触媒の温度を設定する温度設定部と、触媒を加熱する加熱装置によって加熱された所定箇所の温度を計測するための温度センサーからの実温度の情報をフィードバックして、温度設定部にて設定された設定温度と実温度とを演算に含めて、加熱装置の加熱温度を制御するフィードバック演算部と、水素供給体あるいは水素貯蔵体と、水素供給体あるいは水素貯蔵体を所定間隔で噴射するためのパルス信号の信号情報との内少なくとも一つを含む、触媒の温度を変化させる変動要因の情報に基づいて、変動要因に起因する温度変化の補償量を演算するフィードフォワード演算部と、フィードバック演算部で求めた温度に補償量を加える加熱温度演算部とを備えた水素供給・貯蔵システムの温度制御装置としている。このため、水素供給体あるいは水素貯蔵体を触媒に噴射する際に起きる温度変化をも考慮し、加熱装置の加熱温度を制御できる。したがって、水素供給体あるいは水素貯蔵体の供給による触媒の温度変化を低減できる。
【００１３】
また、別の本発明は、先の発明において、フィードフォワード演算部に、水素供給体あるいは水素貯蔵体の種類、水素供給体あるいは水素貯蔵体の噴射量、触媒の種類、水素供給体あるいは水素貯蔵体を噴射する所定間隔の内少なくともいずれか１つまたはこれらの任意の組み合わせからなる変動要因の情報に基づいて、変動要因に起因する温度変化の補償量を演算させる水素供給・貯蔵システムの温度制御装置としている。このため、より厳密に、触媒温度を安定化させることができる。
【００１４】
また、別の本発明は、先の発明において、フィードフォワード演算部が、変動要因の情報に、反応容器の容積あるいは熱容量を含む反応容器特異因子を掛け合わせて、補償量を演算する水素供給・貯蔵システムの温度制御装置としている。このため、触媒への水素供給体あるいは水素貯蔵体の供給以外の因子を考慮した温度制御となるので、触媒温度をより安定化させることができる。
【００１５】
また、別の本発明は、水素を放出する水素供給体の脱水素反応を利用して水素を供給し、あるいは水素と結合する水素貯蔵体の水素付加反応を利用して水素を貯蔵する水素供給・貯蔵システムにおいて脱水素反応あるいは水素付加反応に必要な触媒の温度を制御するための温度制御方法であって、触媒を加熱する加熱装置によって加熱された所定箇所の温度を計測するための温度センサーからの実温度の情報を入力するステップと、触媒の温度を設定する温度設定部からの設定温度と実温度とを用いて演算を行うステップと、演算の結果、加熱装置の加熱温度を再設定するステップと、水素供給体あるいは水素貯蔵体と、水素供給体あるいは水素貯蔵体を所定間隔で噴射するためのパルス信号の信号情報との内少なくとも一つを含む、触媒の温度を変化させる変動要因の情報を入力するステップと、変動要因の情報に基づいて、温度変化の補償量を演算するステップと、フィードバック演算部で求めた温度に補償量を加え、加熱装置の加熱温度を決定するステップとを含む水素供給・貯蔵システムの温度制御方法としている。このため、水素供給体あるいは水素貯蔵体を触媒に噴射する際に起きる温度変化をも考慮し、加熱装置の加熱温度を制御できる。したがって、水素供給体あるいは水素貯蔵体の供給による触媒の温度変化を低減できる。
【００１６】
また、別の本発明は、先の発明において、補償量を演算するステップが、水素供給体あるいは水素貯蔵体の種類、水素供給体あるいは水素貯蔵体の噴射量、触媒の種類、水素供給体あるいは水素貯蔵体を噴射する所定間隔の内少なくともいずれか１つまたはこれらの任意の組み合わせからなる変動要因の情報に基づいて行われるステップである水素供給・貯蔵システムの温度制御方法としている。このため、より厳密に、触媒温度を安定化させることができる。
【００１７】
また、別の本発明は、先の発明において、補償量を演算するステップが、変動要因の情報に、反応容器の容積あるいは熱容量を含む反応容器特異因子を掛け合わせて行われるステップである水素供給・貯蔵システムの温度制御方法としている。このため、触媒への水素供給体あるいは水素貯蔵体の供給以外の因子を考慮した温度制御となるので、触媒温度をより安定化させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
まず、水素供給体の脱水素反応を利用した水素供給・貯蔵システムの実施の形態について説明する。この実施の形態は、水素を供給するシステムであることから、水素供給・貯蔵システムを「水素供給システム」と称して説明することにする。
【００２０】
図１は、本発明の水素供給システムの実施の形態を示す図である。この水素供給システムは、温度制御装置１と、反応容器２と、ノズル３と、パルス回路４とを備えている。また、反応容器２は、触媒５と、加熱装置としてのヒータ６と、温度センサー７とを備えている。
【００２１】
温度制御装置１は、ヒータ６の温度を制御するための装置である。反応容器２は、水素を放出する水素供給体（例えば、デカリン、シクロヘキサン）の脱水素反応を行わせる装置である。ノズル３は、水素供給体を触媒５に霧状に供給する部材であり、その先端に細孔を有している。パルス回路４は、ノズル３に連結されたバルブ３ａの開動作を所定間隔で実行するためのパルス信号を送るための回路であり、後述のＲＡＭ１３に変動要因の情報等を送信する。ただし、パルス回路４は、ＲＡＭ１３から送信される変動要因の情報等に基づいて作動しても良い。また、バルブは、エアーバルブでも電磁バルブでも良い。
【００２２】
触媒５は、水素供給体の脱水素反応を促進する機能を有し、白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、レニウム、ニッケル、モリブデン、タングステン、ニテニウム、バナジウム、オスミウム、クロム、コバルト、鉄の内の少なくとも１種からなるものとするのが好ましい。ただし、その種類は、上記種類に限定されるものではない。また、触媒５は、粒状、粉状、布状、チップ状、ハニカム状、多孔質のいずれか、あるいは任意の形態の組み合わとしても良い。また、触媒５を担持させる触媒担体としては、活性炭、アルミナあるいは金属製の担体が好ましい。ただし、その種類は、上記種類に限定されるものではない。
【００２３】
ヒータ６は、触媒５を加熱するためのヒータである。例えば、水素供給体としてデカリンを用いる場合には、ヒータ６は、デカリンの脱水素反応を起こすのに十分な温度（一例として、ここでは、約３７０℃とする）に触媒５を加熱できる。また、温度センサー７は、熱電対等の温度を測定できる手段であり、触媒５に接するように配置されている。ただし、温度センサー７は、触媒５に接する位置に配置されていなくても良い。また、熱電対以外の温度センサー７を採用しても良い。
【００２４】
ノズル３より上流の位置には、水素供給体を入れた原料タンク８が備えられている。原料タンク８は、配管９を介してバルブ３ａと接続されている。原料タンク８内の水素供給体は、パルス回路４からのパルス信号によって所定間隔で開となるバルブ３ａを通り、ノズル３から噴射される。
【００２５】
また、温度制御装置１は、外部に露出した温度設定部としての操作部１０と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１３と、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１４，１５，１６，１７と、アンプ１８とを備えている。前述のパルス回路４は、ケーブル２０を介してインターフェイス１４に接続されている。また、ヒータ６は、ケーブル２１を介してインターフェイス１６に接続されている。さらに、温度センサー７は、ケーブル２２を介してインターフェイス１７に接続されている。
【００２６】
操作部１０は、ユーザが温度を設定するための操作パネルである。ただし、操作部１０は、操作キーを備えたものであるか、タッチ式操作パネルであるかを問わない。ＣＰＵ１１は、温度制御装置１の各処理を制御して実行する部分であり、後述のフィードバック演算部としての処理動作、フィードフォワード演算部としての処理動作および加熱温度演算部としての処理動作を実行する。ＲＯＭ１２は、ＣＰＵ１１の制御プログラムを格納した読み出し専用のメモリである。ＲＡＭ１３は、ユーザが設定した設定温度のデータ（加熱プログラムも含む）の他、触媒５表面の温度の変動要因の情報（以後、単に、「変動要因情報」という。）を読み書き可能に記憶するメモリである。
【００２７】
インターフェイス１４は、必要に応じて、パルス回路４側へ予め設定された変動要因情報の一部または全部を送信するための情報送信部である。また、インターフェイス１５は、操作部１０から入力された情報（設定温度等）を受信するための情報受信部である。また、インターフェイス１６は、ヒータ６を加熱する温度の情報に相当する電力をヒータ６側に送る電力出力部である。インターフェイス１７は、温度センサー７からの実温度の情報を温度制御装置１に入力するための情報受信部である。また、アンプ１８は、ＣＰＵ１１における演算処理の結果求められた温度情報の信号を増幅する部分である。
【００２８】
図２は、原料タンク８にデカリンを入れて、これを触媒５の表面にて脱水素反応させる例を示す図である。
【００２９】
原料タンク８に入れたデカリンをノズル３から触媒５に向けて噴射すると、デカリンの脱水素反応により、ナフタレンと水素とが生成する。デカリンの炭素間の結合の一部が二重結合になり、結合できない水素がデカリンから解離するためである。水素は、反応容器２に備えた配管２３から反応容器２の外部へと送られる。これによって、外部に水素を供給できる。
【００３０】
このように、デカリンの脱水素反応を利用すると、水素を外部に供給することができる。なお、デカリンの代わりにシクロヘキサンを使用すると、シクロヘキサンの脱水素反応によってベンゼンと水素が生成できる。
【００３１】
脱水素反応の効率化を図るためには、触媒５の温度管理をなるべく厳密に行う必要がある。デカリンは、例えば、室温に近い温度（２０℃前後）でノズル３から噴射される。噴射されたデカリンがヒータ６で加熱された触媒５に接すると、触媒５の表面の温度が低下する。かかる温度の変動は、デカリンの脱水素反応の効率に悪影響を与える。脱水素反応は、通常、吸熱反応であるため、触媒５の温度低下によってその反応効率が低下する。このような状況を解消するため、本システムでは、以下に述べる温度制御を行っている。
【００３２】
図３は、温度制御装置１における温度制御方法を説明するための図である。また、図４は、当該温度制御方法の一連のステップを示すフローチャートである。
【００３３】
ＲＡＭ１３は、変動要因情報を記憶する領域としての変動要因情報記憶部１３ａと、設定温度を記憶する領域としての設定温度記憶部１３ｂとを有している。また、ＣＰＵ１１は、フィードフォワード演算を行うＦＦ演算部１１ａと、フィードバック演算を行うＦＢ演算部１１ａとを有している。ＦＦ演算部１１ａとＦＢ演算部１１ａ以外のＣＰＵ１１の領域の一部では、加熱温度演算部としての処理動作が行われる。なお、ＣＰＵ１１は、１個あるいは複数個の半導体チップで構成されており、ある半導体チップをＦＦ演算部１１ａに、別の半導体チップをＦＢ演算部１１ｂに割り当てたり、１個の半導体チップに、ＦＦ演算部１１ａとＦＢ演算部１１ｂとを割り当てても良い。
【００３４】
図３および図４に基づき、本発明の温度制御方法を説明すると、次のようになる。まず、変動要因情報記憶部１３ａに、変動要因情報を記憶させる（ステップＳ１０１）。この作業は、ユーザの入力に基づいて、ＣＰＵ１１が行う。ここで、変動要因情報は、触媒５の温度を変動させる要因に関わる情報であり、例えば、水素供給体の種類、水素供給体の噴射量、触媒５の種類、水素供給体を噴射する所定間隔の内少なくともいずれか１つまたはこれらの任意の組み合わせをいう。
【００３５】
次に、ＣＰＵ１１のＦＦ演算部１１ａは、変動要因情報の読み込みを実行する（ステップＳ１０２）。次に、ＦＦ演算部１１ａは、変動要因情報に基づいて補償量を求める（ステップＳ１０３）。この補償量は、触媒５の温度低下分を補償する量である。補償量は、水素供給体の噴射量が多い程、多くなる。また、補償量は、水素供給体の噴射間隔が短い程、若しくは、１回の噴射量が多いほど、多くなる。また、補償量は、触媒５の熱応答時間が遅い程、多くなる。さらに、補償量は、水素供給体が高い反応温度を要する種類であるほど、多くなる。複数種の水素供給体を例にとると、テトラリン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサン、デカリンの順番に、補償量が多くなる。
【００３６】
変動要因情報記憶部１３ａには、変動要因情報のみならず、反応容器２の特異因子、例えば、反応容器２の体積、熱容量といった容器の材質、形状、大きさに応じて決まるデータも記憶されている。ＦＦ演算部１１ａは、これらの特異因子のデータと上記変動要因情報とを掛け合わせて、補償量を求める。
【００３７】
一方、ＣＰＵ１１は、温度センサー７から、同センサー７の測定温度（実温度）の情報を入力する（ステップＳ１０４）。次に、ＣＰＵ１１のＦＢ演算部１１ｂは、設定温度記憶部１３ｂから、ユーザが設定した設定温度の情報を読み出す（ステップＳ１０５）。ＦＢ演算部１１ｂは、設定温度と実温度とからヒータ６の加熱温度を求める（ステップＳ１０６）。ここで、設定温度よりも実温度が低い場合には、ステップＳ１０６によって求められる加熱温度は、設定温度よりも高くなる。一方、設定温度よりも実温度が高い場合には、ステップＳ１０６によって求められる加熱温度は、設定温度よりも低くなる。
【００３８】
次に、ＣＰＵ１１（加熱温度演算部）は、ステップＳ１０３によって求められた補償量とステップＳ１０６によって求められた加熱温度とに基づいて、ヒータ６の加熱温度を決定（再設定）する（ステップＳ１０７）。最終的に決定された加熱温度の情報は、アンプ１７を経て、さらに、ヒータ６に与える電力値を決定する。こうして、最終的に決定された加熱温度に合致した電力がヒータ６に付与される。
【００３９】
このように、フィードフォワード制御を行い、水素供給体を触媒５に噴射する際に起きる温度変化をも考慮するようにしているので、ヒータ６の加熱温度をより正確に制御でき、水素供給体を供給することによる触媒５の温度変化を低減できる。特に、変動要因の情報として、水素供給体の種類、水素供給体の噴射量、触媒５の種類、水素供給体を噴射する所定間隔の内少なくともいずれか１つまたはこれらの任意の組み合わせを記憶し、ＦＦ演算部１１ａに、変動要因情報記憶部１３ａから読み出した変動要因の情報に基づいて、変動要因に起因する温度変化の補償量を予め演算させているので、より厳密に、触媒５の温度を設定温度に追随させることができる。また、ＦＦ演算部１１ａによって、変動要因の情報に、反応容器２の容積あるいは熱容量を含む反応容器特異因子を掛け合わせて補償量を演算させているので、触媒５への水素供給体の供給以外の因子を考慮した温度制御ができ、より厳密に、触媒５の温度を設定温度に追随させることができる。
【００４０】
（第２の実施の形態）
まず、水素貯蔵体の水素付加反応を利用した水素供給・貯蔵システムの実施の形態について説明する。この実施の形態は、水素を貯蔵するシステムであることから、水素供給・貯蔵システムを「水素貯蔵システム」と称して説明することにする。また、第１の実施の形態と共通する部分については、適宜、その説明を省略し、主として、第１の実施の形態と相違する部分について説明する。
【００４１】
図１に示した水素供給システムの実施の形態を示す図は、第２の実施の形態における水素貯蔵システムと同じ形態であるため、説明を省略する。
【００４２】
図５は、原料タンク８に水素貯蔵体の一例であるナフタレンを入れて、これを触媒５の表面にて水素付加反応させる例を示す図である。
【００４３】
原料タンク８に入れたナフタレンをノズル３から触媒５に向けて噴射し、水素を配管２３から反応容器２の内部に供給すると、ナフタレンの水素付加反応により、デカリンが生成する。ナフタレンの炭素間の二重結合の一部が開き、その結合手に水素が結合するためである。これによって、外部からの水素を有機化合物の形態で貯蔵できる。
【００４４】
このように、ナフタレンの水素付加反応を利用すると、外部からの水素を貯蔵することができる。なお、ナフタレンの代わりにベンゼンを使用すると、ベンゼンの水素付加反応によってシクロヘキサンが生成できる。
【００４５】
水素付加反応の安定化を図るためには、触媒５の温度管理をなるべく厳密に行う必要がある。ナフタレンがヒータ６で加熱された触媒５に接すると、触媒５の表面の温度が低下する。かかる温度の変動は、ナフタレンの水素付加反応の効率に悪影響を与える。このような状況を解消するため、本システムでは、先に示した図３および図４と同様の温度制御を行っている。
【００４６】
ここで、変動要因情報は、触媒５の温度を変動させる要因に関わる情報であり、例えば、水素貯蔵体の種類、水素貯蔵体の噴射量、触媒５の種類、水素貯蔵体を噴射する所定間隔の内少なくともいずれか１つまたはこれらの任意の組み合わせをいう。
【００４７】
また、ＦＦ演算部１１ａが算出する補償量は、触媒５の温度低下分を補償する量である。補償量は、水素貯蔵体の噴射量が多い程、多くなる。また、補償量は、水素貯蔵体の噴射間隔が短い程、多くなる。また、補償量は、触媒５の熱応答時間が遅い程、多くなる。さらに、補償量は、水素貯蔵体が高い反応温度を要する種類であるほど、多くなる。
【００４８】
また、変動要因情報記憶部１３ａには、変動要因情報のみならず、反応容器２の特異因子、例えば、反応容器２の体積、熱容量といった容器の材質、形状、大きさに応じて決まるデータも記憶されている。ＦＦ演算部１１ａは、これらの特異因子のデータと上記変動要因情報とを掛け合わせて、補償量を求める。
【００４９】
なお、本発明は、上述の各実施の形態に限定されず、種々変形した実施の形態にて実施可能である。
【００５０】
例えば、水素付加反応の場合には、発熱反応によって触媒５の温度が上昇し得る。そのような場合には、触媒５の温度を設定温度に追随させるべく、補償量をマイナス値として、ステップＳ１０６によって求められた加熱温度に加味するようにしても良い。
【００５１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、触媒の温度の安定化を図り、水素の供給あるいは貯蔵を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水素供給・貯蔵システムの実施の形態を示す図である。
【図２】図１の水素供給・貯蔵システムにおける原料タンクにデカリンを入れて、これを触媒の表面にて脱水素反応させる例を示す図である。
【図３】図１の水素供給・貯蔵システム中の温度制御装置における温度制御方法を説明するための図である。
【図４】図３に示す温度制御方法の一連のステップを示すフローチャートである。
【図５】図１の原料タンクに水素貯蔵体の一例であるナフタレンを入れて、これを触媒の表面にて水素付加反応させる例を示す図である。
【符号の説明】
１      温度制御装置
２      反応容器
３      ノズル
４      パルス回路
５      触媒
６      ヒータ（加熱装置）
７      温度センサー
１０    操作部（温度設定部）
１１    ＣＰＵ（加熱温度演算部を含む）
１１ｂ  ＦＢ演算部（フィードバック演算部、ＣＰＵの一領域）
１１ａ  ＦＦ演算部（フィードフォワード演算部、ＣＰＵの一領域）
１３    ＲＡＭ
１３ａ  変動要因情報記憶部
１３ｂ  設定温度記憶部
【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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