(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気化された原料を改質して水素リッチな燃料ガスを生成する改質触媒と、原料を蒸発させて前記改質触媒に供給する蒸発器と、前記蒸発器に前記原料を加熱するための熱を供給する燃焼器とから成る燃料改質器に対して原料投入量を制御する燃料改質器の制御装置であって、
燃料電池で要求する出力要求値に応じて前記蒸発器に投入する原料投入量目標値を算出する原料投入量目標値算出手段と、
燃料電池の負荷に応じて変化する前記燃焼器から前記蒸発器への供給熱量を考慮して蒸発器における熱量の収支を推定する熱量収支推定手段と、
前記熱量収支推定手段の推定した前記蒸発器における熱量の収支に基づいて前記蒸発器に投入可能な原料投入量を算出する原料投入可能量算出手段と、
前記原料投入可能量算出手段の算出した前記蒸発器に投入可能な原料投入量に応じて、前記原料投入量目標値算出手段の算出した前記原料投入量目標値を制限する原料投入量制限手段とを備えて成る燃料改質器の制御装置。
【請求項２】
前記原料投入量制限手段は、前記蒸発器出口の蒸気温度の下限を判定する蒸気温度下限判定手段を有し、前記原料投入量制限手段は、前記熱量収支推定手段の推定した前記蒸発器の熱量の収支が負である場合又は前記蒸気温度下限判定手段が前記蒸発器出口の蒸気温度が前記下限よりも低いと判定した場合に、前記原料投入量目標値を制限することを特徴とする請求項１に記載の燃料改質器の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料改質器の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池発電装置は、メタノールなどの原料を改質して水素リッチな燃料ガスを生成する燃料改質器と、この燃料改質器で生成した水素リッチな燃料ガスと、別途空気供給装置から供給される酸素を含む酸化ガスとを反応させて発電する燃料電池とを主な要素として構成されている。そして燃料改質器には、メタノールなどの原料を加熱して蒸気にする蒸発器、この蒸発器に熱を供給する燃焼器、蒸気にされた原料を改質触媒で水素リッチな燃料ガスに改質する改質部が含まれる。
【０００３】
この燃料改質器では、蒸発器に原料を能力以上に大量に投入すると蒸発器温度が下がり、原料を蒸発させられなくなる。そのため、蒸発器で原料を蒸気にするためには、蒸発器の温度を目標管理温度に制御する必要がある。
【０００４】
従来、このような蒸発器の温度を制御する方法として、例えば、特開平８−２７３６８６号公報に記載されたものが知られている。この従来例の方法では、投入する原料投入量に応じて蒸発器目標温度を算出して、蒸発器温度が目標温度となるようにこの蒸発器に熱を供給する燃焼器の空気、燃料流量を調節するようにしている。また蒸発器の温度を制御すると共に、燃焼器自体の温度を目標管理温度に制御するように燃焼器の空気、燃料流量を調節するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来の燃料電池改質器の制御装置では、蒸発器には、燃料電池に要求される負荷指令から算出された原料投入量をそのまま投入するので、たとえ蒸発器の温度が目標管理値を現時点で満たしていたとしても、蒸発器に急激に多量の原料を投入することによって蒸発器温度が下がりすぎ、蒸発器に原料を投入できなくなってしまう場合が起こる。これは、蒸発器の熱量収支を考慮しないで原料投入を行うために起こる問題である。
【０００６】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、蒸発器自体の熱量収支を考慮して原料投入量を制御することにより、蒸発器温度を目標管理温度に維持しながら、可能な限り燃料電池で要求する出力要求値に応じた量の原料を蒸発器に投入することができる燃料改質器の制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、蒸気化された原料を改質して水素リッチな燃料ガスを生成する改質触媒と、原料を蒸発させて前記改質触媒に供給する蒸発器と、前記蒸発器に前記原料を加熱するための熱を供給する燃焼器とから成る燃料改質器に対して原料投入量を制御する燃料改質器の制御装置であって、燃料電池で要求する出力要求値に応じて前記蒸発器に投入する原料投入量目標値を算出する原料投入量目標値算出手段と、前記蒸発器における熱量の収支を推定する熱量収支推定手段と、前記熱量収支推定手段の推定した前記蒸発器における熱量の収支に基づいて前記蒸発器に投入可能な原料投入量を算出する原料投入可能量算出手段と、前記原料投入可能量算出手段の検出した前記蒸発器に投入可能な原料投入量に応じて、前記原料投入量目標値算出手段の算出した前記原料投入量目標値を制限する原料投入量制限手段とを備えたものである。
【０００８】
請求項１の発明の燃料改質器の制御装置では、原料投入量目標値算出手段が燃料電池で要求する出力要求値に応じて蒸発器に投入する原料投入量目標値を算出し、熱量収支推定手段が蒸発器における熱量の収支を推定する。そして原料投入可能量算出手段が、熱量収支推定手段の推定した蒸発器の熱量収支に基づいて蒸発器に投入可能な原料投入量を算出し、原料投入量制限手段がこの蒸発器に対する投入可能な原料投入量に応じて、原料投入量目標値算出手段の算出した原料投入量目標値を制限し、制限された原料投入量だけ蒸発器に原料を投入するように制御する。
【０００９】
これにより、燃料電池で要求する出力要求値に応じた多量の原料を蒸発器に急激に投入して蒸発器出口の蒸気温度を下げてしまうのを防止することができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の燃料改質器の制御装置において、前記原料投入量制限手段が、前記蒸発器出口の蒸気温度の下限を判定する蒸気温度下限判定手段を有し、前記原料投入量制限手段が、前記熱量収支推定手段の推定した前記蒸発器の熱量の収支が負である場合又は前記蒸気温度下限判定手段が前記蒸発器出口の蒸気温度が前記下限よりも低いと判定した場合に、前記原料投入量目標値を制限するものである。
【００１１】
請求項２の発明の燃料改質器の制御装置では、熱量収支推定手段の推定した蒸発器の熱量収支が負である場合又は蒸気温度下限判定手段が蒸発器出口の蒸気温度が下限よりも低いと判定した場合に、原料投入量制限手段が原料投入量目標値を制限し、制限された原料投入量だけ蒸発器に原料を投入するように制御する。
【００１２】
これにより、燃料電池で要求する出力要求値に応じた多量の原料を蒸発器に急激に投入して蒸発器出口の蒸気温度を下げてしまうのを防止することができる。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、燃料電池で要求する出力要求値に応じた多量の原料を蒸発器に急激に投入して蒸発器出口の蒸気温度を下げてしまうのを防止することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、蒸発器の熱量収支が負である場合又は蒸発器出口の蒸気温度が下限よりも低いと判定した場合に、原料投入量目標値を制限し、制限された原料投入量だけ蒸発器に原料を投入するように制御することにより、燃料電池で要求する出力要求値に応じた多量の原料を蒸発器に急激に投入して蒸発器出口の蒸気温度を下げてしまうのを防止することができ、かつ出力要求値に可能な限り答え得る原料を蒸発器に投入することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は本発明の第１の実施の形態の燃料改質器の制御装置を含む燃料電池発電システムの構成を示している。この燃料電池発電システムの機械系は、燃焼器Ｃ１、蒸発器Ｃ２、改質触媒室Ｃ３、燃料電池Ｃ４、燃焼器Ｃ１に対する空気供給装置Ｃ５及び燃料供給装置Ｃ６、原料１タンクＣ７及び原料２タンクＣ８、これらの原料１タンクＣ７の原料１、原料２タンクＣ８の原料２を蒸発器Ｃ２に供給する原料１供給装置Ｃ９、原料２供給装置Ｃ１０、そして負荷Ｃ１１から構成されている。
【００１６】
本実施の形態では、原料１タンクＣ７には原料１としてメタノールが収められている。原料２タンクＣ８には原料２として水が収められている。
【００１７】
燃料電池発電システムの制御系は、負荷要求値演算装置Ａ１、出力要求値演算装置Ａ２、蒸発器原料投入量演算装置Ａ３、パラメータ設定装置Ａ４、制御装置Ａ５、原料１タンクＣ７内の原料１に対する温度計測装置Ａ６、原料２タンクＣ８内の原料２に対する温度計測装置Ａ７、燃焼器Ｃ１の出口ガス温度を計測する燃焼器出口ガス温度計測装置Ａ８、蒸発器Ｃ２に熱を伝える伝熱部の温度を計測する伝熱部温度計測装置Ａ９、そして蒸発器出口の蒸気温度を計測する蒸発器出口蒸気温度計測装置Ａ１０から構成されている。
【００１８】
負荷要求値演算装置Ａ１は、負荷Ｃ１１に要求する負荷要求値演算する。この負荷要求値は、当該システムが燃料電池自動車である場合、ドライバのアクセル操作から算出する。出力要求値演算装置Ａ２は、負荷要求値演算装置Ａ１が算出した負荷要求値に基づき、燃料電池Ｃ４で必要とする出力要求値を演算する。蒸発器原料投入量演算装置Ａ３は、出力要求値演算装置Ａ２が算出した出力要求値に基づき、蒸発器原料投入量を算出する。この蒸発器原料投入量が、燃料電池出力要求値に応じた蒸発器原料投入量目標値である。パラメータ設定装置Ａ４は、制御装置Ａ５が演算制御に必要とする諸々のパラメータを保持している。
【００１９】
制御装置Ａ５には蒸発器原料投入量演算装置Ａ３から原料投入量目標値が入力され、原料１温度計測装置Ａ６から原料１の温度、原料２温度計測装置Ａ７から原料２の温度、燃焼器出口ガス温度計測装置Ａ８から燃焼器出口のガス温度、伝熱部温度計測装置Ａ９から蒸発器内に燃焼器Ｃ１から熱を伝熱する伝熱部の温度、蒸発器出口蒸気温度計測装置Ａ１０から蒸発器出口の蒸気温度がそれぞれ入力される。そして制御装置Ａ５はこれらの計測値とパラメータ設定装置Ａ４からのパラメータとを用いて、後述する制御演算処理によって蒸発器Ｃ２に対する原料１供給量、原料２供給量を求め、これに基づいて原料１供給装置Ｃ９、原料２供給装置Ｃ１０を制御して蒸発器Ｃ２に供給する原料１、原料２の供給量を調整する。
【００２０】
制御装置Ａ５は図２に示す構成であり、蒸発器Ｃ２の熱量収支を推定する蒸発器熱量収支推定部Ａ５１、この蒸発器熱量の収支推定結果に基づき蒸発器Ｃ２に投入可能な原料投入量を演算する蒸発器原料投入可能量演算部Ａ５２、そして蒸発器Ｃ２に対する原料１供給装置Ｃ９、原料２供給装置Ｃ１０に対して原料供給量を制限する原料投入量制限部Ａ５３を備えている。
【００２１】
次に、上記の構成の燃料電池発電システムにおける燃料改質器の制御装置の動作を、図３のフローチャートを用いて説明する。
【００２２】
負荷要求値演算装置Ａ１は、負荷Ｃ１１に要求する負荷要求値を演算する。出力要求値演算装置Ａ２は、負荷要求値演算装置Ａ１が算出した負荷要求値に基づき、燃料電池Ｃ４で必要とする出力要求値を演算する。蒸発器原料投入量演算装置Ａ３は、出力要求値演算装置Ａ２が算出した出力要求値に基づき、蒸発器原料投入量を算出し、燃料電池出力要求値に応じた蒸発器原料投入量目標値として制御装置Ａ５の蒸発器熱量収支推定部Ａ５１に与える（ステップＳ０５）。
【００２３】
制御装置Ａ５の蒸発器熱量収支推定部Ａ５１は、蒸発器原料投入量演算装置Ａ３から原料投入量目標値を、原料１温度計測装置Ａ６から原料１の温度を、原料２温度計測装置Ａ７から原料２の温度を、燃焼器出口ガス温度計測装置Ａ８から燃焼器出口のガス温度を、伝熱部温度計測装置Ａ９から伝熱部温度を、蒸発器出口蒸気温度計測装置Ａ１０から蒸発器出口の蒸気温度をそれぞれ入力し、またパラメータ設定装置Ａ４から諸々のパラメータを入力する。蒸発器熱量収支推定部Ａ５１はこれらの入力を用いて、後述する方法で蒸発器Ｃ２の熱量収支を推定演算し、蒸発器原料投入可能量演算部Ａ５２に渡す（ステップＳ１０）。
【００２４】
蒸発器原料投入可能量演算部Ａ５２では、この蒸発器熱量の収支推定結果に基づき蒸発器Ｃ２に投入可能な原料投入量を算出して原料投入量制限部Ａ５３に渡す（ステップＳ１５）。
【００２５】
そして原料投入量制限部Ａ５３では、原料投入量目標値にこの原料投入可能量によって制限をかけ、蒸発器Ｃ２に対する原料１供給装置Ｃ９、原料２供給装置Ｃ１０に原料供給量を指示する（ステップＳ３０）。
【００２６】
原料１供給装置Ｃ９、原料２供給装置Ｃ１０それぞれは、制御装置Ａ５の原料投入量制限部Ａ５３から受け取った信号に相当する原料１、原料２を原料１タンクＣ７、原料２タンクＣ８それぞれから蒸発器Ｃ２に投入する。
【００２７】
蒸発器Ｃ２では、投入される原料１、原料２に対して、燃焼器Ｃ１からの熱を伝えて蒸発させ、気化された原料１、原料２を改質触媒室Ｃ３に導く。改質触媒室Ｃ３では、気化した原料１、原料２を改質触媒に接触させて改質反応を起こさせ、水素リッチな燃料ガスにして燃料電池Ｃ４に送込む。
【００２８】
燃料電池Ｃ４では、改質触媒室Ｃ３からの水素リッチな燃料ガスと、空気供給装置Ｃ５から供給される空気の酸素とを反応させて発電する。この燃料電池Ｃ４から排出される排ガスは燃焼器Ｃ１に戻して燃焼させ、蒸発器Ｃ２に対する熱源とする。一方、燃料電池Ｃ４で発生した電力は負荷Ｃ１１に供給する。
【００２９】
燃料電池自動車の場合には、負荷Ｃ１１はバッテリあるいはモータであり、燃料電池Ｃ４で発電した電気を取り出し、これを電圧昇圧器で昇圧してから利用する。
【００３０】
次に、制御装置Ａ５が採用している上述した蒸発器の熱量収支の推定、原料供給量の制限に用いる演算原理について説明する。
【００３１】
蒸発器Ｃ２における熱量の収支は、次の数１式によって表すことができる。ここで原料は２種類、メタノール（原料１）と水（原料２）である。
【００３２】
【数１】
0003900770.tif 000002
ただし、
ρ1：原料１の密度［ｋｇ／ｍ3］
ρ2：原料２の密度［ｋｇ／ｍ3］
ρ：  蒸発器内の混合物の平均密度［ｋｇ／ｍ3］
Ｆ1：原料１の体積流量［ｍ3／ｓ］
Ｆ2：原料２の体積流量［ｍ3／ｓ］
Ｆ：  蒸発器流出混合物の体積流量［ｍ3／ｓ］
Ｈ：  蒸発熱量［Ｊ／ｓ］
Ｋ：  蒸発器への伝熱部の熱伝達率［Ｊ／（ｓ・Ｋ・ｍ2）］
Ａ：  蒸発器への伝熱部の伝熱面積［ｍ2］
Ｃn：  蒸発器熱容量［Ｊ／Ｋ］
Ｃp1：原料１の熱容量［Ｊ／Ｋ］
Ｃp2：原料２の熱容量［Ｊ／Ｋ］
Ｃp：  原料混合物の熱容量［Ｊ／Ｋ］
Ｔn：  蒸発器出口の蒸気温度［Ｋ］
Ｔj：  蒸発器内の伝熱部の温度［Ｋ］
Ｔ1：  蒸発器への原料１の流入温度［Ｋ］
Ｔ2：  蒸発器への原料２の流入温度［Ｋ］
上の数１式の左辺は、熱量の時間変動を表し、数１式の右辺第１項は蒸発器Ｃ２に対して原料１が持ち込む熱量、第２項は原料２が持ち込む熱量を表している。また右辺第３項は蒸発器Ｃ２から混合物蒸気が持ち去る熱量、第４項は蒸発器Ｃ２において原料混合物が蒸発するときの蒸発熱量、第５項は蒸発器Ｃ２へ燃焼器Ｃ１の熱を伝える伝熱部からの熱量の収支、そして第６項のΔは蒸発器Ｃ２での熱量の損失分を表している。
【００３３】
この数１式は、蒸発器Ｃ２の周辺の熱量の収支すべてを表しているので、原料１、原料２の流入温度、流量、燃焼器Ｃ１からの熱を伝達する伝熱部の温度が変化した場合の蒸発器Ｃ２の周辺の熱量の収支のバランスを推定することができる。
【００３４】
この熱量の収支バランスが負になった場合、蒸発器Ｃ２の出口温度が低下することを意味する。反対にそれが正になった場合には、蒸発器Ｃ２の出口温度が上昇することを意味する。そしてそれがゼロの場合には定常状態で、蒸発器Ｃ２の出口温度が現状のまま維持されることを意味する。つまり、熱量の収支バランスが正、負、ゼロによって熱量の過不足を判別することができるのである。
【００３５】
そして蒸発器Ｃ２の出口蒸気ガス温度が目標管理温度の下限値よりも低い場合には、温度をそれ以上低下させないように熱量の収支バランスが正かゼロとなるように蒸発器Ｃ２に投入する原料投入可能量を算出し、蒸発器出口の蒸気ガス温度が目標管理温度の所定の範囲内にあれば、温度を現状維持させるように熱量の収支バランスがゼロとなるように蒸発器Ｃ２に投入する原料投入可能量を算出する。
【００３６】
このようにして算出した原料投入可能量と、燃料電池Ｃ４で要求する出力要求値に応じた原料投入量目標値とを比較し、原料投入可能量の方が小さい場合には、原料投入量目標値を制限することにより、蒸発器出口の蒸気ガス温度を維持することができるのである。
【００３７】
これにより、第１の実施の形態では、蒸発器Ｃ２に対して負荷が要求する出力に見合った原料投入量を急激に供給するのに制限を設け、蒸発器Ｃ２の熱量収支のバランスがくずれない範囲で原料投入量を制御するので、蒸発器Ｃ２からの蒸気ガス温度を下げてしまうのを防止することができる。
【００３８】
次に本発明の第２の実施の形態の燃料改質器の制御装置について説明する。第２の実施の形態の構成は図１〜図３に示した第１の実施の形態と同様であるが、制御装置Ａ５における演算処理を図４のフローチャートに示すものにしたことを特徴とする。したがって、以下では、第１の実施の形態と共通する要素については、同一の符号を用いて説明する。
【００３９】
図４のフローチャートに示すように、制御装置Ａ５の蒸発器熱量収支推定部Ａ５１は、蒸発器原料投入量演算装置Ａ３から原料投入量目標値を、原料１温度計測装置Ａ６から原料１の温度を、原料２温度計測装置Ａ７から原料２の温度を、燃焼器出口ガス温度計測装置Ａ８から燃焼器出口のガス温度を、伝熱部温度計測装置Ａ９から伝熱部温度を、蒸発器出口蒸気温度計測装置Ａ１０から蒸発器出口の蒸気温度をそれぞれ入力し、またパラメータ設定装置Ａ４から諸々のパラメータを入力する。蒸発器熱量収支推定部Ａ５１はこれらの入力を用いて蒸発器Ｃ２の熱量収支を推定演算し、蒸発器原料投入可能量演算部Ａ５２に渡す（ステップＳ１０）。
【００４０】
蒸発器原料投入可能量演算部Ａ５２では、この蒸発器熱量の収支推定結果に基づき蒸発器Ｃ２に投入可能な原料投入量を算出して原料投入量制限部Ａ５３に渡す（ステップＳ１５）。
【００４１】
そして原料投入量制限部Ａ５３では、蒸発器Ｃ２の周辺の熱量の過不足を判定し（ステップＳ２０）、また蒸発器出口の蒸気温度の下限を判定し（ステップＳ２５）、これらの判定結果に基づき、原料投入量目標値に制限をかけ、蒸発器Ｃ２に対する原料１供給装置Ｃ９、原料２供給装置Ｃ１０に原料供給量を指示する（ステップＳ３０）。
【００４２】
原料１供給装置Ｃ９、原料２供給装置Ｃ１０それぞれは、制御装置Ａ５の原料投入量制限部Ａ５３から受け取った信号に相当する原料１、原料２を原料１タンクＣ７、原料２タンクＣ８それぞれから蒸発器Ｃ２に投入する。
【００４３】
以上の制御をさらに詳しく説明する。第１の実施の形態で用いた数１式は、定常状態では左辺がゼロとなるので、次の数２式となる。
【００４４】
【数２】
0003900770.tif 000003
ただし、ここでは説明のために、損失はなく、Δ＝０と仮定している。
【００４５】
数２式をＦ1について解いて、Ｆ1をＦ1-tで置き換えると数４式のようになる。ただし、以下の数３式に示す関係があるとする。
【００４６】
【数３】
0003900770.tif 000004
【数４】
0003900770.tif 000005
この数４式から、現状の蒸発器Ｃ２の出口の蒸気ガス温度Ｔnと蒸発器Ｃ２に熱を供給する燃焼器Ｃ１からの伝熱部の温度Ｔｊにおいて、投入可能な原料流量Ｆ1-tを算出することができる。数３式の関係から、原料２の流量Ｆ2は原料１の流量Ｆ1に依存するので、蒸発器Ｃ２に投入可能な原料流量Ｆ2も算出することができる。
【００４７】
蒸発器Ｃ２の周辺の熱量収支に変化がない場合には、原料１の投入量Ｆ1-ｔはゼロとなる。これは現状を維持するためには原料を変更できないことを意味する。
【００４８】
蒸発器Ｃ２に熱を供給する伝熱部の温度Ｔj、蒸発器出口の蒸気温度Ｔn、原料温度Ｔ1，Ｔ2が変化した場合には、投入可能な原料流量は変化する。また、蒸発器出口の蒸気ガス温度を定常目標値に維持するように蒸発器Ｃ２への原料投入可能量の変化分を算出することができる。
【００４９】
仮に、数２式で表わされる状態を目標とする定常制御ポイントとする。いま、原料１の投入量Ｆ１の定常値からの変化分をβ、蒸発器出口の蒸気温度の定常値からの変化分をα、蒸発器Ｃ２へ熱を伝達する伝熱部の温度の定常値からの変化分をｚで表すとする。すると、数２式から外れた新しい定常状態では、蒸発器Ｃ２の周辺の熱量収支は、次の数５式のようになる。
【００５０】
【数５】
0003900770.tif 000006
これを数２式の関係を使ってβについて解くと、次の数６式となる。
【００５１】
【数６】
0003900770.tif 000007
また、蒸発器出口の蒸気ガス温度を変化させないように制御するものとして、蒸発器出口の蒸気ガス温度の定常値からの変化分αをゼロとすると、数６式は次の数７式のようになる。
【００５２】
【数７】
0003900770.tif 000008
この数６式、数７式は蒸発器出口の蒸気ガス温度、伝熱部の温度が定常目標値から変化した変化分に合わせて蒸発器投入可能量の変化分を算出するため、実際の蒸発器原料投入量を原料投入可能量の変化分で制限しながら投入すれば、蒸発器出口の蒸気ガス温度は定常制御ポイントを維持するようにできる。
【００５３】
蒸発器出口の蒸気ガス温度が上限値よりも高い場合と、蒸発器Ｃ２における熱量の収支バランスの判定で熱量が過剰と判定された場合には、蒸発器出口の蒸気ガス温度が下限値を下回らないように投入可能量を算出して原料を投入するようにすれば、蒸発器出口の蒸気ガス温度が定常制御ポイントを維持するようにできる。
【００５４】
蒸発器Ｃ２の熱量の収支バランスの過不足の判定で熱量が不足すると判定された場合には、算出した原料投入可能量の変化分と前回の原料投入量とを足した値を限度として原料を投入するようにすれば、原料を減少させることができる。また異常時や出力低下要求時を除いて、原料を減少させるように操作することで燃料電池Ｃ４の出力をダウンさせることが不都合な場合には、それ以上に蒸発器Ｃ２の温度が下がらないように、投入する原料の増加分のみをカットして、それ以上原料を増加させないようにしてもよい。
【００５５】
これにより、第２の実施の形態によれば、蒸発器Ｃ２の熱量収支の判断で熱量が不足すると判断した場合には、算出した原料投入可能量の変化分と前回の原料投入量とを足した値を限度として原料を投入するようにしたことにより、原料を減少させることができる。
【００５６】
また、異常時や出力低下要求時を除いて原料を減少させることは燃料電池Ｃ４の出力をダウンさせることになるので、これを許容できない場合には、それ以上蒸発器Ｃ２の出口温度が下がらないように、投入する原料の増加分をカットしてそれ以上原料を増加させないようにすることができる。
【００５７】
さらに、蒸発器Ｃ２の熱量収支の判断で熱量が過剰になると判断した場合、又は蒸発器出口の蒸気ガス温度が目標管理温度よりも高い場合には、蒸発器Ｃ２の出口蒸気温度が下限値を下回らないような投入可能量を算出してこれを最大値とし、燃料電池Ｃ４で要求する出力要求値に応じて算出する蒸発器Ｃ２に対する原料投入量目標値をこの最大値以下に制限しながら蒸発器Ｃ１に投入することにより、蒸発器出口蒸気温度が定常制御ポイントを維持することができる。
【００５８】
図５及び図６は本実施の形態による燃料改質器の制御装置と従来の制御装置とのコンピュータシミュレーション結果を示している。図５は本実施の形態による制御を実施した場合、図６はそれを実施しなかった場合のシミュレーション結果である。両図において、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）はそれぞれ、
（ａ）蒸発器Ｃ２の出口蒸気温度［Ｋ］
（ｂ）燃焼器出口ガス温度［Ｋ］
（ｃ）本実施の形態で制限した蒸発器Ｃ２への投入原料［ｍ3／ｓ］
（ｄ）蒸発器Ｃ２への投入原料の目標値［ｍ3／ｓ］
である。
【００６０】
図５に示した本実施の形態の制御によれば、同図（ｃ）に示す制限した投入原料は、同図（ｄ）に示す投入原料目標値に対して制限を加えているので、目標値通りに急激には変化しない。このため、蒸発器Ｃ２の出口蒸気温度の低下が抑制されている（図５（ａ））。
【００６１】
これに対して、図６に従来の制御の場合、同図（ｃ）に示す蒸発器原料投入量は、同図（ｄ）に示す原料投入量目標値と同じように急激に変化していて、これにより蒸発器Ｃ２の出口蒸気温度が原料投入と共に低下していることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の燃料改質器の制御装置を含む燃料電池発電システムのブロック図。
【図２】上記の実施の形態における制御装置の内部構成を示すブロック図。
【図３】上記の実施の形態における蒸発器に対する原料供給制御のフローチャート。
【図４】本発明の第２の実施の形態における蒸発器に対する原料供給制御のフローチャート。
【図５】上記の実施の形態による制御特性を示すグラフ。
【図６】従来例の制御特性を示すグラフ。
【符号の説明】
Ｃ１  燃焼器
Ｃ２  蒸発器
Ｃ３  改質触媒室
Ｃ４  燃料電池
Ｃ９  原料１供給装置
Ｃ１０  原料２供給装置
Ｃ１１  負荷
Ａ１  負荷要求値演算装置
Ａ２  出力要求値演算装置
Ａ３  蒸発器原料投入量演算装置
Ａ４  パラメータ設定装置
Ａ５  制御装置
Ａ５１  蒸発器熱量収支推定部
Ａ５２  蒸発器原料投入可能量演算部
Ａ５３  原料投入量制限部
【図１】
0003900770.tif 000009
【図２】
0003900770.tif 000010
【図３】
0003900770.tif 000011
【図４】
0003900770.tif 000012
【図５】
0003900770.tif 000013
【図６】
0003900770.tif 000014