本发明专利技术提供一种燃料电池装置，具体为，具有控制部件，在起动时使重整器内进行部分氧化重整反应（ＰＯＸ），之后使重整器内进行自热重整反应（ＡＴＲ），之后使重整器内进行水蒸气重整反应（ＳＲ），供水部件具备通过脉冲控制而间歇地将极少量的水向重整器供给的泵，控制部件根据各传感器的输出来分别控制燃料供给部件、重整用空气供给部件及供水部件，以便能分别供给燃料、重整用空气、水的目标供给量，而且，控制部件在ＡＴＲ区域中，至少在由泵进行的供水后的规定期间，抑制由燃料供给部件供给的燃料供给量的变更。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种燃料电池装置，尤其涉及一种通过重整器来重整燃料，燃料电池 通过该被重整的燃料与空气来进行发电的燃料电池装置。
技术介绍
近年来，作为下一代能源，提出了各种可以使用燃料(氢气)和空气进行发电而得 到电力的燃料电池与具备用于使该燃料电池运转的辅助设备类的燃料电池装置。作为燃料电池发电所需的燃料(氢气)的生成方法之一，公知有水蒸气重整法，例 如，在日本国特开2008-53209号公报中提出了以下方案，为了进行水蒸气重整，作为用于 向重整器供水(纯水)的供水部件，将贮存在贮水箱中的水经过供水管通过水泵向重整器 供给。在此，虽然在后面进行详述，但是在燃料电池装置起动时，首先，向重整器内供给 燃料与重整用空气，通过点火，发生燃料因重整用空气而燃烧的部分氧化重整反应(POX)， 之后，向重整器内供给燃料、重整用空气及水(纯水)，进行并用部分氧化重整反应(POX)与 后述的水蒸气重整反应(SR)的自热重整反应(ATR)，之后，向重整器内供给燃料气体与水 (纯水)，进行水蒸气重整反应(SR)。在燃料电池装置中，在进行自热重整反应(ATR)及水蒸气重整反应(SR)时，虽然 有必要向重整器供给水(纯水)，但是，尤其是在供水量非常少的ATR区域中，有必要连续供 给每分钟数毫升的非常微量的水。为了正确、稳定地供给这样极微量的水，必须使用特殊的泵。但是，可连续供给这样极微量的水的特殊泵，由于难以在像燃料电池装置这样的 比较高温的环境下使用，而且结构复杂且价格也高，所以处于实际上难以应用的状况。于是，本专利技术者们通过进行锐意研究发现，为了供给该极少量的水，使用脉冲泵通 过脉冲控制而间歇地喷射水来供给的方法。由于通过该方法使供水间歇地进行，所以在高 温环境下也可以使用，另外可使用构造简单且廉价的泵，而且控制也实现了简易的脉冲控 制。但是，在ATR区域中，虽然为了进行水蒸气重整有必要使水蒸发，但是由于在该水 进行气化时的体积增大而重整器内的压力上升。所以，由于供水是间歇的(断续的)且量 少，所以将发生供水时在短时间内水蒸发而压力上升且之后立刻相反地压力下降这样的压 力变动。所以，由于在重整器内的压力上升时难以向重整器内供给燃料气体，所以燃料供 给量检测传感器检测到在压力上升时燃料供给量少于目标值的状态，在此之后紧接着判断 为燃料不足并进行追加供给燃料的增量控制。但是，实际上由于压力在接下来的瞬间降低 而成为燃料易于供给的状态，所以尽管本来并不需要上述不足部分的燃料增加却进行了供 给，其结果，产生了过剩供给燃料气体的问题。而且，如果过剩供给燃料气体，则在重整器温 度为高温时，由于水量相对不足，所以也会发生重整器内碳析出的问题。这样，在使用脉冲4泵通过脉冲控制来间歇地喷射水而供给时，在ATR区域中，存在无法进行稳定的燃料气体 的供给及稳定的自热重整反应的问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的，其目的在于提供一种燃料电池装置，其解 决在通过泵向重整器间歇地供水时产生的水蒸气的压力变动引起的问题，可以稳定地进行 自热重整反应(ATR)。为了达成上述目的，本专利技术提供一种通过重整器来重整燃料，燃料电池通过该被 重整的燃料与空气来进行发电，其特征为，具有向重整器供给燃料的燃料供给部件；向重 整器供给空气的重整用空气供给部件生成纯水并将该纯水向重整器供给的供水部件；检 测由燃料供给部件供给的燃料供给量的燃料供给量检测传感器；检测由重整用空气供给部 件供给的空气供给量的空气供给量检测传感器；检测由供水部件供给的供水量的供水量检 测传感器；及控制部件，控制由燃料供给部件供给的燃料供给量、由重整用空气供给部件供 给的空气供给量、及由供水部件供给的供水量，以便在燃料电池装置起动时，向重整器供给 燃料及空气，使重整器内进行部分氧化重整反应(POX)，之后向重整器供给燃料、空气、水， 使重整器内进行自热重整反应(ATR)，之后向重整器供给燃料及水，使重整器内进行水蒸气 重整反应(SR)，供水部件具备通过脉冲控制而间歇地将水向重整器供给的泵，控制部件根 据燃料供给量检测传感器、空气供给量检测传感器及供水量检测传感器各自的输出来分别 控制燃料供给部件、重整用空气供给部件及供水部件，以便能分别供给燃料、空气及水各自 的目标供给量，而且，控制部件在ATR区域中，至少在由泵进行的供水后的规定期间，抑制 由燃料供给部件供给的燃料供给量的变更。在如此构成的本专利技术中，首先，由于使用泵通过脉冲控制来向重整器间歇地供水， 所以即使在高温环境下也可以使用，而且可采用构造简单且廉价的泵，而且控制也实现了 简易的脉冲控制。而且，在ATR区域中，至少在由泵进行的供水后的规定期间，抑制由燃料 供给部件供给的燃料供给量的变更，所以可以防止在上述的供水后紧接着发生的燃料的过 剩供给，其结果，即使通过构造简单且廉价的泵来进行间歇控制，在ATR区域中，也可以进 行稳定的燃料供给及稳定的自热重整反应。在本专利技术中，优选控制部件在由泵进行的供水后的规定期间，限制由燃料供给部 件进行的燃料供给。在如此构成的本专利技术中，由于在由泵进行供水后的规定期间，限制由燃料供给部 件进行的燃料供给，所以可以确实地防止随着压力变动而燃料供给过剩，压力变动由于间 歇地向重整器供水而产生。在本专利技术中，优选控制部件在ATR区域中，使燃料供给部件的控制增益低于POX区 域及SR区域。在如此构成的本专利技术中，由于在ATR区域中，使燃料供给部件的控制增益与在起 动时的其他区域相比最低，所以即使在需要供给极微量的水的ATR区域，也可以确实地防 止起因于间歇地向重整器内供水而产生的压力变动的燃料的过剩供给和控制波动。在本专利技术中，优选在ATR区域中，分别不对由重整用空气供给部件供给的空气供 给量及由供水部件供给的供水量进行变更而成为一定量。可以认为由于降低了上述的燃料供给部件的控制增益，所以根据燃料供给量检测 传感器将燃料供给量维持在正确状态的控制能力降低，其结果成为起因于控制滞后的控制 不良。在本专利技术中，由于在ATR区域中，分别不变更对燃料供给量的控制产生影响的空气供 给量及供水量而保持一定量，且不积极使燃料供给量产生变更，所以可以确实地防止由于 降低燃料供给部件的控制增益而产生上述的控制不良。在本专利技术中，优选ATR区域具有供水量少的自热重整反应I(ATRl)区域；及在该 ATRl后运行且供水量比ATRl多的自热重整反应2(ATR2)区域，控制部件在从POX转向ATRl 时及从ATRl转向ATR2时，至少变更水的目标供给量，与从POX转向ATRl时相比，从ATRl 转向ATR2时，减小水向目标供给量变更的单位时间变更量。在本专利技术中，由于在ATR区域中降低了燃料供给部件的控制增益，所以可以控制 燃料的过剩供给。而且，虽然在ATRl及ATR2区域中哪个区域的供水量都少，但是在供水 量多于ATRl的ATR2区域中，虽然有可能由于重整器内的压力变动变大，所以在ATRl转向 ATR2时的变更燃料的目标供给量时发生燃料供给的跟踪滞后而进行过剩的燃料供给，但是 由于在ATRl转向ATR2时，降低了水向目标供给量变更的单位时间变更量(目标值变更增 益)，所以可以确实地防止伴随燃料供给部件控制增益的降低而燃料向目标供给量本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种燃料电池装置，其为通过重整器来重整燃料，燃料电池通过该被重整的燃料与空气来进行发电，其特征为，具有：向重整器供给燃料的燃料供给部件；向重整器供给空气的重整用空气供给部件；生成纯水并将该纯水向重整器供给的供水部件；检测由上述燃料供给部件供给的燃料供给量的燃料供给量检测传感器；检测由上述重整用空气供给部件供给的空气供给量的空气供给量检测传感器；检测由上述供水部件供给的供水量的供水量检测传感器；及控制部件，控制由上述燃料供给部件供给的燃料供给量、由上述重整用空气供给部件供给的空气供给量、及由供水部件供给的供水量，以便在上述燃料电池装置起动时，向上述重整器供给燃料及空气，使重整器内进行部分氧化重整反应，之后向上述重整器供给燃料、空气、水，使重整器内进行自热重整反应，之后向上述重整器供给燃料及水，使重整器内进行水蒸气重整反应，上述供水部件具备通过脉冲控制而间歇地将水向重整器供给的泵，上述控制部件根据上述燃料供给量检测传感器、空气供给量检测传感器及供水量检测传感器各自的输出来分别控制上述燃料供给部件、重整用空气供给部件及供水部件，以便能分别供给燃料、空气及水各自的目标供给量，而且，上述控制部件在上述自热重整反应区域中，至少在由上述泵进行的供水后的规定期间，抑制由上述燃料供给部件供给的燃料供给量的变更。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：土屋胜久，大江俊春，重住司，中野清隆，川村昌之，
申请(专利权)人：TOTO株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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